今回は、ロバスト設計（品質工学）を用いて室外機の空気流れを検討した事例についてご説明します。室外機の性能を十分に保証するためには、室外機の吹出し流れを、いかに制御するかが技術的なポイントとなります。ただし製品として世に送り出すためには、機能性と同時にデザイン性も確保しなければならない。そこで私たちは室外機の吹出しグリルのデザインに着目し、"見た目"も"性能"も良い、ロバストガイドデザインの解析実験に着手しました。

まずガイドグリルの場合、低騒音・低抵抗を実現させるためには、

1. 流入風速と流出風速が近い値になること
2. 流入風速にかかわらず、流出角度が一様になること

この二つがポイントであることがわかっています。そこで、流入条件を速度ベクトルで定義し、ガイドグリルの形状を制御因子（パラメータ）、流入角度と風速分布を誤差因子（ノイズ）とするL18直交表に基づくCFD解析を実施しました。本解析では二次元の断面モデルとk-ε系乱流モデルによる定常解析を実施しました。もちろん三次元形状の解析も有効ですが、ここでは時間的制約を優先し二次元で実施しました。二次元解析ですと1モデルあたりの計算が、数分程度と軽く、工程全体を短時間にまとめることが可能です。このようなシンプルなモデルでも、製品の性能を左右する基本的なデータを収集するには十分であると判断しました。得られた解析結果からは、制御因子の中でもとりわけ翼の出口角が、流出角度のSN比に対しての寄与が小さく、かつ感度への寄与が大きいことがわかりました。すなわち、出口角を変化させることは、流出角度のSN比を下げずに流出角度を制御する有効な手段であるといえます。
次に再現性の確認実験をおこないました。シミュレーションの結果は、我々の推定値と良く一致しました。次の実機実験では、シミュレーションで取り込めなかったノイズの影響が増えたものの、利得（注：品質工学用語で改善効果の割合の意）は安定的に再現できており、実機でも再現性を見込めることが確認されました。
最終的には製品形状として、チューニングされるわけですが、チューニング後の実験においても高い再現性を得ることができました。結果といたしまして、このロバストデザインによる新しいグリル型ガイド検証により、実際の製品形状を反映した試作試験では、室外機の電力消費を約25％低減することに成功したわけです。

このインタビューの詳細は季刊情報誌CDAJ news vol.58でご覧いただけます。
ユーザー登録済の方はユーザーサポートセンターからダウンロードできます。