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JP7551291B2 - クロスフローファン及び空気調和機の室内機 - Google Patents

クロスフローファン及び空気調和機の室内機 Download PDF

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JP7551291B2 JP2019210678A JP2019210678A JP7551291B2 JP 7551291 B2 JP7551291 B2 JP 7551291B2 JP 2019210678 A JP2019210678 A JP 2019210678A JP 2019210678 A JP2019210678 A JP 2019210678A JP 7551291 B2 JP7551291 B2 JP 7551291B2
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Description

本発明は、クロスフローファン及び空気調和機の室内機に関するものである。
空気調和機の室内ユニットなどに用いられるファンとして、クロスフローファンが知られている。クロスフローファンは、軸流ファン及び遠心ファンとは異なり、幅方向(回転軸方向)に長くなっている。また、クロスフローファンは、円周方向に複数の羽根が配置されているが、クロスフローファンの回転数Nと羽根の枚数Zとの積の周波数のNZ音と呼ばれる特異な音が発生する。
このようなNZ音の発生を抑制するために、クロスフローファンの羽根のピッチを等ピッチではなく、不等ピッチとすることが知られている(例えば、特許文献1)。特許文献1には、円弧翼をランダムピッチで周方向に配置し、羽根車を周方向に1~4°ずつ位置ずれさせることが開示されている。
特許第2770677号公報
しかしながら、羽根のピッチを不等ピッチとするだけでは、クロスフローファンを回転させることで発生する風を十分に不規則にすることができず、十分にNZ音を抑制することができない可能性があった。
また、発生する風を十分に不規則にできないことから、クロスフローファンからの風を直接受けたユーザは、自然風とは異なる感覚(例えば、人工的な風の感覚)を受けることとなり、ユーザの快適性を低減させる可能性があった。
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、クロスフローファンの回転に起因して発生するNZ音を低減することができるクロスフローファン及び空気調和機の室内機を提供することを目的とする。
また、このような事情に鑑みてなされたものであって、ユーザの快適性を向上させることができるクロスフローファン及び空気調和機の室内機を提供することを目的とする。
上記課題を解決するために、本発明のクロスフローファン及び空気調和機の室内機は以下の手段を採用する。
本発明の一態様に係るクロスフローファンは、複数枚の羽根を回転軸線周りに環状配置させて筒形状とされた外形をなし、前記回転軸線を中心とした回転により内部に導入した流体を外部に吹き出すクロスフローファンであって、複数枚の前記羽根は、第1羽根と、第2羽根と、を有し、前記第1羽根と前記第2羽根とは、前記回転軸線と直交する面において、前記第1羽根の内端と前記回転軸線との距離をr1とし、前記第2羽根の内端と前記回転軸線との距離をr2とし、前記第1羽根の外端と前記回転軸線との距離をR1とし、前記第2羽根の外端と前記回転軸線との距離をR2とした場合に、r2≦r1かつR2<R1となるように配置されている。
上記構成では、回転軸線と直交する面において、第1羽根の内端と回転軸線との距離r1が第2羽根の内端と回転軸線との距離以上となっている。また、第1羽根の外端と回転軸線との距離R1が第2羽根の外端と回転軸線との距離R2よりも大きくなっている。よって、第1羽根が第2羽根よりも径方向の外側に位置することとなる。換言すれば、第1羽根と第2羽根とは半径方向にずれるように配置されている。このようなクロスフローファンが回転すると、第1羽根及び第2羽根の両方の羽根によって風が発生する。第1羽根及び第2羽根の両方の羽根によって風が発生すると、第1羽根によって発生した風と、第2羽根によって発生した風とが干渉する。第1羽根からの風と第2羽根からの風とが干渉すると、干渉し合った風は不規則で乱れた状態となる。よって、クロスフローファン全体から生じる風を不規則な風とすることができるので、クロスフローファンの回転に起因して発生するNZ音を低減することができる。
また、クロスフローファンによって生じる風は、上述のように不規則な風であるので、自然風に近い風となっている。よって、例えば、クロスフローファンからの風を直接受けるユーザがいる場合には、風を受けたユーザの感覚を、自然風を受けた感覚に近くすることができる。よって、ユーザの快適性を向上させることができる。
また、本発明の一態様に係るクロスフローファンは、前記第1羽根と前記第2羽根とは、前記第1羽根と前記回転軸線とを結ぶ第1仮想線と、前記第2羽根と前記回転軸線とを結ぶ第2仮想線とが異なる方向となるように、配置されていてもよい。
上記構成では、第1羽根と第2羽根とが、第1羽根と回転軸線とを結ぶ第1仮想線と、第2羽根と回転軸線とを結ぶ第2仮想線とが異なる方向となるように配置されている。すなわち、第1羽根と第2羽根との位置が周方向にずれるように配置されている。換言すれば、回転軸線から半径方向外側を見たときに、第1羽根と第2羽根とが重ならず、第1羽根と第2羽根との間に隙間が生じるように、第1羽根部と第2羽根部とが配置されている。これにより、第1羽根と第2羽根との間を風が通過することとなる。したがって、第1羽根によって発生した風と、第2羽根によって発生した風とがより干渉し易くなる。よって、好適に、クロスフローファン全体から生じる風を不規則な風とすることができるので、クロスフローファンの回転に起因して発生するNZ音を低減することができる。
また、本発明の一態様に係るクロスフローファンは、前記第1羽根は、前記回転軸線周りに並んで複数枚配置されていて、前記第2羽根は、前記回転軸線周りに並んで複数枚配置されていて、前記第1羽根の枚数と、前記第2羽根の枚数とが異なっていてもよい。
上記構成では、第1羽根の枚数と第2羽根の枚数とが異なっている。これにより、第1羽根及び第2羽根を、回転軸線周りに並んで複数枚配置した場合には、第1羽根と第2羽根との周方向の位置がずれることとなる。すなわち、回転軸線から半径方向外側を見たときに、第1羽根と第2羽根との間に隙間が生じる。また、第1羽根の枚数と第2羽根の枚数とが異なっているので、各隙間の長さ(周方向の長さ)が異なる長さとなる。異なる長さの隙間を通過した風は、通過した後のベクトルが異なる。よって、ベクトルの規則性が低減するので、より好適にクロスフローファン全体から生じる風を不規則な風とすることができる。
また、本発明の一態様に係るクロスフローファンは、前記第1羽根の枚数は、前記第2羽根の枚数よりも多くてもよい。
上記構成では、半径方向の外側に設けられる第1羽根の枚数よりも、半径方向の内側に設けられる第2羽根の枚数の方が少ない。すなわち、面積が大きい外周部分に枚数が多い第1羽根が回転軸線周りに並んで配置され、面積が小さい内周部分に枚数が少ない第2羽根が回転軸線周りに並んで配置される。したがって、隣接する羽根同士の距離を長くすることができる。よって、羽根同士が近接しすぎて、好適に送風を行えない事態の発生を抑制することができる。
本発明の一態様に係る空気調和機の室内機は、上記いずれかに記載のクロスフローファンを備えている。
上記構成では、クロスフローファンによって生じる風を、自然風に近い風とすることができる。よって、室内機から室内へ供給される風を直接ユーザが受けた場合であっても、風を受けたユーザの感覚を、自然風を受けた感覚に近くすることができる。よって、ユーザの快適性を向上させることができる。
本発明によれば、クロスフローファンの回転に起因して発生するNZ音を低減することができる。
また、本発明によれば、ユーザの快適性を向上させることができる。
本発明の一実施形態に係る空気調和機の室内機の斜視図である。 図1の空気調和機の室内機縦断面図である。 図1の空気調和機のに用いられるクロスフローファンの要部拡大図である。
以下に、本発明に係るクロスフローファン及び空気調和機の室内機の一実施形態について、図面を参照して説明する。
図1には、本発明の一実施形態に係る空気調和機の室内機の斜視図、図2には、その室内機の縦断面図が示されている。なお、本実施形態においては、壁掛け型の室内機に適用した例について説明するが、室内機の型式については、壁掛け型に限定されるものではなく、他型式の室内機にも適用できることは勿論である。
室内機1は、横長の直方体形状とされた筐体2を備えている。この筐体2は、筐体2の背面側を構成するベース3と、ベース3の前面側に被せられている前面パネル4と、前面パネル4の前面開口部5を覆っている吸込みパネル6と、前面パネル4の前面と下面間に配設されている吹出しグリル7等によって構成されている。
ベース3には、後述の室内熱交換器17を構成する第2熱交換器17Bから流下するドレン水を受ける背面側ドレンパン8と、後述するクロスフローファン18から吹出される空気の吹出し流路20Aを形成する空気流路壁9と、冷媒配管類10を収容する配管収容部11が一体に成形されている。前面パネル4には、上面に吸込みグリル12が形成されているとともに、前面開口部5の前方に吸込みパネル6が上方部を支点に上方に開閉可能に設置され、その下方部に吸込口13が開口されている。また、前面パネル4の前面と下面間に配設されている吹出しグリル7には、吹出口14が開口されている。
筐体2の内部には、吸込口13を含む前面パネル4の前面開口部5及び吸込みグリル12に沿って、エアフィルタ15及び空気浄化フィルタ16が配設されており、その下流側の通風路20中には、プレートフィンチューブ形の室内熱交換器17が配設されている。この室内熱交換器17は、図2に示されているように、前面側に配置される第1熱交換器17Aと、背面側に配置される第2熱交換器17Bとに分割され、更に前面側の第1熱交換器17Aは、下方部がくの字状に折り曲げられた形状とされている。第1熱交換器17Aの上端と第2熱交換器17Bの上端とは、ブラケット24によって接続されている。
この複数に分割又は折り曲げられた室内熱交換器17は、筐体2内の前面下部から上面及び背面側にかけて、断面が逆V字状となるように配設されている。つまり、室内熱交換器17の前面側に配置された第1熱交換器17Aと、背面側に配置された第2熱交換器17Bとは、それぞれの上端部同士が互いに近接するとともに、下部側に行くにつれてその間隔が漸次広くなるように配設された、いわゆる逆V字状配置とされている。
また、室内熱交換器17は、内部に冷媒が流通し所定方向(室内機1の長手方向)に延びる複数のチューブ17Cと、チューブ17Cの延在方向と直交するように設けられた板状の複数のフィン17Dと、を有する。複数のフィン17Dは、互いが平行となるように所定距離離間して並んで配置されている。複数のチューブ17Cは、各々、フィン17Dに形成された貫通孔を挿通している。
室内熱交換器17の下流側の通風路20中には、細長い円筒形状とされたクロスフローファン18が回転軸線C(水平軸)周りに回転自在に配設されている。クロスフローファン18の詳細については、後述する。
クロスフローファン18の下流側前方には、吹出しグリル7と一体成形されたスタビライザ19が配設されており、そのスタビライザ19とベース3に成形されている空気流路壁9とによって、吹出口14に至る吹出し流路20Aが形成されている。
吹出しグリル7には、室内熱交換器17を構成している第1熱交換器17Aから流下するドレン水を受ける前面側ドレンパン21が、スタビライザ19とともに一体に成形されている。また、吹出しグリル7には、吹出口14から吹出される温調風の風向を左右方向に調整する複数枚の縦ルーバ22が回動可能に配設されるとともに、温調風の風向を上下方向に調整する水平フラップ23が回動可能に配設されている。
次に、本実施形態に係るクロスフローファン18について図2及び図3を用いて説明する。
クロスフローファン18は、複数枚の羽根(後述する、第1羽根25及び第2羽根26)を回転軸線C周りに環状配置させて、筒形状とされた外形を有する。また、クロスフローファン18は、筐体2の内部の空間に、上方及び前方を室内熱交換器17(詳細には、第1熱交換器17Aと第2熱交換器17B)に覆われるように配置されている。クロスフローファン18は、回転軸線Cが室内機1の長手方向に延在する円筒状の部材である。クロスフローファン18は、回転軸線Cを中心として回転駆動されることにより、吸込口13から筐体2の内部に空気を導入するとともに、導入した空気を吹出口14から筐体2の外部(室内機1が配置される室内)へ排出する。
クロスフローファン18は、回転軸線Cと直交する面における外周部分に設けられる複数の第1羽根25と、第1羽根25よりも内周側(すなわち、回転軸線C側)に配置される複数の第2羽根26と、を有する。各第1羽根25及び第2羽根26は、空気流れ方向の一端から他端に向かって、半径方向(すなわち、回転軸線Cと直交する方向)に延在している。また、各第1羽根25及び第2羽根26は、回転軸線C方向に所定の長さ延在している。
本実施形態の例では、第1羽根25は、35枚設けられている。複数の第1羽根25は、回転軸線Cの周りに所定の間隔で円周方向に並んで配置されている。詳細には、各第1羽根25は、内端25aと回転軸線Cとの距離r1、及び、外端25bと回転軸線Cとの距離R1が同一となるように円周方向に並んで配置されている。また、複数の第1羽根25は、隣り合う第1羽根25同士の間隔である各ピッチが、等間隔となるように配置されている。
本実施形態の例では、第2羽根26は、29枚設けられている。複数の第2羽根26は、回転軸線Cの周りに所定の間隔で円周方向に並んで配置されている。詳細には、各第2羽根26は、内端26aと回転軸線Cとの距離r2、及び、外端26bと回転軸線Cとの距離R2が同一となるように円周方向に並んで配置されている。また、複数の第2羽根26は、隣り合う第2羽根26同士の間隔である各ピッチが、等間隔となるように配置されている。複数の第2羽根26は、回転軸線Cから離間して配置されている。
次に、第1羽根25と第2羽根26との位置関係について図3を用いて説明する。図3では、1枚の第1羽根25と、回転軸線Cから半径方向外側を見たときにこの第1羽根25と隣接する第2羽根26とを図示している。
図3に示すように、第1羽根25と第2羽根26とは、以下の式(1)及び式(2)を満たすように配置されている。
r2<r1・・・(1)
R2<R1・・・(2)
但し、r1:第1羽根25の内端25aと回転軸線Cとの距離
r2:第2羽根26の内端26aと回転軸線Cとの距離
R1:第1羽根25の外端25bと回転軸線Cとの距離
R2:第2羽根26の内端26aと回転軸線Cとの距離
すなわち、第1羽根25は、第2羽根26よりも径方向の外側に位置している。換言すれば、第1羽根25と第2羽根26とは半径方向にずれるように配置されている。
また、第1羽根25と第2羽根26とは、第1羽根25の内端25aと回転軸線Cとを結ぶ第1仮想線(図1の破線r1)と、第2羽根26の内端26aと回転軸線Cとを結ぶ第2仮想線(図1の破線r2)と、が異なる方向となるように配置されている。すなわち、第1仮想線(図1の破線r1)と、第2仮想線(図1の破線r2)とが重ならないように配置されている。また同様に、第1羽根25の外端25bと回転軸線Cとを結ぶ仮想線(図1の破線R1)と、第2羽根26の外端26bと回転軸線Cとを結ぶ仮想線(図1の破線R2)と、が異なる方向となるように配置されている。
すなわち、第1羽根25と、第2羽根26とは、回転軸線Cから半径方向外側を見たときに、隣接するように配置されている。
本実施形態によれば、以下の作用効果を奏する。
本実施形態では、回転軸線Cと直交する面において、第1羽根25の内端25aと回転軸線Cとの距離r1が第2羽根26の内端26aと回転軸線Cとの距離以上となっている。また、第1羽根25の外端25bと回転軸線Cとの距離R1が第2羽根26の外端26bと回転軸線Cとの距離R2よりも大きくなっている。よって、第1羽根25が第2羽根26よりも径方向の外側に位置することとなる。換言すれば、第1羽根25と第2羽根26とは半径方向にずれるように配置されている。このようなクロスフローファン18が回転すると、第1羽根25及び第2羽根26の両方の羽根によって風が発生する。第1羽根25及び第2羽根26の両方の羽根によって風が発生すると、第1羽根25によって発生した風と、第2羽根26によって発生した風とが干渉する。第1羽根25からの風と第2羽根26からの風とが干渉すると、干渉し合った風は不規則で乱れた状態となる。よって、クロスフローファン18全体から生じる風を不規則な風とすることができるので、クロスフローファン18の回転に起因して発生するNZ音を低減することができる。NZ音とは、クロスフローファン18の回転数および羽根の数によって周波数が決まって発生する騒音をいう。
本実施形態では、第1羽根25と第2羽根26とが、第1羽根25と回転軸線Cとを結ぶ第1仮想線(図3の破線r1または破線R1)と、第2羽根26と回転軸線Cとを結ぶ第2仮想線(図3の破線r2または破線R2)とが異なる方向となるように配置されている。すなわち、第1羽根25と第2羽根26との位置が周方向にずれるように配置されている。換言すれば、回転軸線Cから半径方向外側を見たときに、第1羽根25と第2羽根26とが重ならず、第1羽根25と第2羽根26との間に隙間が生じるように、第1羽根25部と第2羽根26部とが配置されている。これにより、第1羽根25と第2羽根26との間を風が通過することとなる。したがって、第1羽根25によって発生した風と、第2羽根26によって発生した風とがより干渉し易くなる。よって、好適に、クロスフローファン18全体から生じる風を不規則な風とすることができるので、クロスフローファン18の回転に起因して発生するNZ音を低減することができる。
本実施形態では、第1羽根25の枚数と第2羽根26の枚数とが異なっている。これにより、第1羽根25及び第2羽根26を、回転軸線C周りに並んで複数枚配置した場合には、第1羽根25と第2羽根26との周方向の位置がずれることとなる。すなわち、回転軸線Cから半径方向外側を見たときに、第1羽根25と第2羽根26との間に隙間が生じる。また、第1羽根25の枚数と第2羽根26の枚数とが異なっているので、各隙間の長さ(周方向の長さ)が異なる長さとなる。異なる長さの隙間を通過した風は、通過した後のベクトルが異なる。よって、ベクトルの規則性が低減するので、より好適にクロスフローファン18全体から生じる風を不規則な風とすることができる。
本実施形態では、半径方向の外側に設けられる第1羽根25の枚数よりも、半径方向の内側に設けられる第2羽根26の枚数の方が少ない。すなわち、面積が大きい外周部分に枚数が多い第1羽根25が回転軸線C周りに並んで配置され、面積が小さい内周部分に枚数が少ない第2羽根26が回転軸線C周りに並んで配置される。したがって、隣接する第1羽根25同士及び第2羽根同士の距離を長くすることができる。よって、第1羽根25同士及び第2羽根同士が近接しすぎて、好適に送風を行えない事態の発生を抑制することができる。
本実施形態では、クロスフローファン18によって生じる風は、上述のように不規則な風であるので、自然風に近い風となっている。このように、クロスフローファン18によって生じる風を、自然風に近い風とすることができるので、室内機1から室内へ供給される風を直接ユーザが受けた場合であっても、室内機1からの風を受けたユーザの感覚を、自然風を受けた感覚に近くすることができる。よって、ユーザの快適性を向上させることができる。
なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において、適宜変形が可能である。
例えば、上記実施形態では、第1羽根25の内端25aと回転軸線Cとの距離r1が、第2羽根26の内端26aと回転軸線Cとの距離r2よりも長くなるように第1羽根25及び第2羽根26を形成したが、本発明はこれに限定されない。第1羽根25及び第2羽根26は、第1羽根25の外端25bと回転軸線Cとの距離R1が、第2羽根26の外端26bと回転軸線Cとの距離R2よりも長くなるように配置されていればよく、例えば、第1羽根25の内端25aと回転軸線Cとの距離r1と、第2羽根26の内端26aと回転軸線Cとの距離r2とが同じ長さとなるようにしてもよい。すなわち、r1=r2としてもよい。
また、上記実施形態では、複数の第1羽根25を周方向に等ピッチで並べて配置する例について説明したが、本発明はこれに限定されない。複数の第1羽根25を周方向に不等ピッチで並べて配置してもよい。また、複数の第2羽根26も周方向に不等ピッチで並べて配置してもよい。このように第1羽根25及び/又は第2羽根26を不等ピッチで配置することで、不等ピッチで配置した羽根によって発生する風をより不規則にすることができるので、よりNZ音を抑制することができる。
また、第1羽根25の板厚と、第2羽根26の板厚とを異なる厚さとしてもよい。このように構成することで、第1羽根25で発生する風のベクトルと、第2羽根26で発生する風のベクトルを異なるベクトルとすることができるので、クロスフローファン全体から生じる風をより不規則にすることができるので、よりNZ音を抑制することができる。
また、第1羽根25の曲率と、第2羽根26の曲率とを異なる曲率としてもよい。このように構成することで、第1羽根25で発生する風のベクトルと、第2羽根26で発生する風のベクトルを異なるベクトルとすることができるので、クロスフローファン全体から生じる風をより不規則にすることができるので、よりNZ音を抑制することができる。
また、上記実施形態では、第1羽根25の枚数と、第2羽根26の枚数とを異なる枚数としたが、本発明はこれに限定されない。例えば、第1羽根25の枚数と、第2羽根26の枚数とを同じ枚数としてもよい。また、第1羽根25の枚数及び第2羽根26の枚数は、上記実施形態で説明した例に限定されない。
1 :室内機
2 :筐体
3 :ベース
4 :前面パネル
5 :前面開口部
6 :吸込みパネル
7 :吹出しグリル
8 :背面側ドレンパン
9 :空気流路壁
10 :冷媒配管類
11 :配管収容部
12 :吸込みグリル
13 :吸込口
14 :吹出口
15 :エアフィルタ
16 :空気浄化フィルタ
17 :室内熱交換器
17A :第1熱交換器
17B :第2熱交換器
17C :チューブ
17D :フィン
18 :クロスフローファン
19 :スタビライザ
20 :通風路
20A :吹出し流路
21 :前面側ドレンパン
22 :縦ルーバ
23 :水平フラップ
24 :ブラケット
25 :第1羽根
25a :内端
25b :外端
26 :第2羽根
26a :内端
26b :外端
C :回転軸線

Claims (5)

  1. 複数枚の羽根を回転軸線周りに環状配置させて筒形状とされた外形をなし、前記回転軸線を中心とした回転により内部に導入した流体を外部に吹き出すクロスフローファンであって、
    複数枚の前記羽根は、前記回転軸線と直交する面で切断した断面において湾曲する複数の第1羽根と、前記第1羽根よりも内周側に配置され、前記断面において湾曲する複数の第2羽根と、を有し、
    前記第1羽根と前記第2羽根とは、前記回転軸線と直交する面において、前記第1羽根の内端と前記回転軸線との距離をr1とし、前記第2羽根の内端と前記回転軸線との距離をr2とし、前記第1羽根の外端と前記回転軸線との距離をR1とし、前記第2羽根の外端と前記回転軸線との距離をR2とした場合に、r2≦r1かつR2<R1となるように配置されていて、
    複数の前記第1羽根は、周方向に不等ピッチで並べて配置されていて、
    複数の前記第2羽根は、周方向に不等ピッチで並べて配置されていて、
    前記第1羽根の曲率と、前記第2羽根の曲率と異なる曲率とされているクロスフローファン。
  2. 前記第1羽根と前記第2羽根とは、前記第1羽根と前記回転軸線とを結ぶ第1仮想線と、前記第2羽根と前記回転軸線とを結ぶ第2仮想線とが異なる方向となるように、配置されている請求項1に記載のクロスフローファン。
  3. 前記第1羽根は、前記回転軸線周りに並んで複数枚配置されていて、
    前記第2羽根は、前記回転軸線周りに並んで複数枚配置されていて、
    前記第1羽根の枚数と、前記第2羽根の枚数とが異なっている請求項1または請求項2に記載のクロスフローファン。
  4. 前記第1羽根の枚数は、前記第2羽根の枚数よりも多い請求項3に記載のクロスフローファン。
  5. 請求項1から請求項4のいずれかに記載のクロスフローファンを備えた空気調和機の室内機。
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Citations (3)

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