JP2001173996A

JP2001173996A - 空気調和機

Info

Publication number: JP2001173996A
Application number: JP35387999A
Authority: JP
Inventors: Shinichi Shimoide; 新一下出; Fukuji Tsukada; 福治塚田; Ryoji Sato; 良次佐藤; Kazumi Ishizu; 一美石津; Hiroyasu Yoneyama; 裕康米山; Hideji Ohara; 秀司尾原; Hiroshi Takenaka; 寛竹中
Original assignee: Hitachi Ltd; Hitachi Shimizu Engineering Co Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd; Hitachi Shimizu Engineering Co Ltd
Priority date: 1999-12-14
Filing date: 1999-12-14
Publication date: 2001-06-29

Abstract

(57)【要約】【課題】空気調和機の静音化と、軸流ファン負荷増大と
ショートサーキットの防止による性能低下の抑制の両立
を図る。【解決手段】前記排気口６を取り囲む構造の静音フード
２２を設け、前記静音フード２２には軸方向遮蔽体２１
と回転体巻き込み防止用ファンガード２０を備えてお
り、前記軸方向遮蔽体２１は前記箱体に対して傾斜した
面を有し、前記軸方向遮蔽体２１が箱体表面に投影され
た面は、前記排気口６より大きい静音フードを配設し
た。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、空気調和機の室外
機に係り、主に軸流ファン騒音を低減できるように、軸
流ファンの排気側に静音フードを設けた室外機に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】近年、空気調和機の室外機は、人口密集
地に設置され、２４時間運転されることが多くなってお
り、より静音化が望まれている。以下、図面を参照しな
がら従来の空気調和機の室外機について基本構成を説明
する。図１１は、図１０に示す２個の軸流ファンで構成
するタイプの空気調和機の横吹き室外機の側面図を示
す。空気の流れは、流れ方向１から熱交換器２に入り、
更にファンモータ３で駆動する軸流ファン４で集められ
た後、回転体巻き込み防止用のファンガード５を経て、
大気に放出される。圧縮機を内蔵した機械室１７と室外
機側面カバー９と前カバー１０で囲まれた室外機ユニッ
ト１９内に送風室２３が設けられている。送風室２３内
では軸流ファン４の上流側には熱交換器２を配設し、熱
交換器２と軸流ファン４の間にファンモータ３を保持す
るためのクランプ８が配設され、ファンモータ３には、
ボス１１を中心とする軸流ファン４が、ボス１１を介し
てファンモータ３に連結されている。また軸流ファン４
の外周部には流れを集めるためのベルマウス７が前カバ
ー１０に取り付けられている。一方、軸流ファン４の後
流側極く近傍には、円形または方形の回転体巻き込み防
止用ファンガード５が前カバー１０に近接して配設され
ている。

【０００３】図１０に示すような従来の室外機が道路に
面して設置されている場合、ファンガード５から出た流
れが直接通行人に当たる為、図１２の従来例で示すよう
にファンガード５を囲むように枠１３及び、前カバー１
０と平行に設けた風向板１４から構成した風向ガイド１
５を設けて直接風が人にあたらないように配慮してい
る。しかし、ファンガード５から出た流れは、風向板１
４により、室外機正面から見て、上、下、左、右の4方
向への流れとなる。室外機ユニット１９の下部が地面と
近接して設置される通常の状況では、特に下方に放出さ
れた空気の一部は熱交換器２側に戻るショートサーキッ
トが生じ、性能低下が懸念される。

【０００４】特許第２７８４０８４(特開平３−１５６
２２７号公報)号公報に記載された例では、図１３に示
すように、室外機ユニット１９の下部に前面板１８を設
けて、風向ガイド１５の下部から放出された風が熱交換
器２に再度吸入する、いわゆるショートサーキットの防
止に配慮している。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】従来の空気調和機の室
外機は以上のように構成されているが、ファンガード５
が設けられておらず、回転体巻き込み防止に関し配慮さ
れていない。又図１２に示す従来の室外機では、回転体
巻き込み防止用の骨材１２から形成されたファンガード
５を取り外さずに風向ガイド１５を外付けされているの
で、ファンガード５と風向ガイド１５を通過する際生じ
る各流体抵抗は加算されて増大し、軸流ファン風量の低
下による性能の低下を招く恐れがある。さらにファンガ
ード５及び風向ガイド１５からそれぞれ新たな流体騒音
が発生しそれらが加算されて増大すること、図１２及び
同公報に示す従来の室外機では、風向板１４は、前カバ
ー１０と平行に配設しているので、軸流ファン４と風向
板１４間で顕著な共鳴が発生して耳障りなうなり音の発
生が懸念される。

【０００６】本発明の目的は、上記従来技術の課題を解
決し、回転体巻き込みを防止し、軸流ファン下流側の流
体損失の増加すなわち軸流ファン負荷増大による風量低
下に起因する性能低下とショートサーキットによる性能
の低下の抑止、静音化の両立を図ることにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的は、箱体内部に
圧縮機、機械室、熱交換器及び、ファンモータで駆動さ
れる軸流ファンを収納し、前記箱体表面にはこの軸流フ
ァンの排気口を備えた室外機を有する空気調和機におい
て、前記排気口を覆う静音フードを設け、この静音フー
ドの前記排気口に対向した面を、前記箱体の表面に対し
て傾斜を有した軸方向遮蔽体とし、この静音フードの側
面を、開口を有するファンガードとすることにより達成
される。

【０００８】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を説明
する。図１は、本実施の形態に係るの静音フード付き室
外機の全体側面図であり、図２は、図１に示す室外機の
側面図である。

【０００９】室外機ユニット１９の前カバー１０には、
２個の軸流ファン４ａ，４ｂから排出された風が通過す
る開口部６ａ，６ｂが設けられている。この静音フード
は、軸方向遮蔽体２１ａ，２１ｂ，２１ｃ（図では位置
関係がわかりやすいように板材を透明にしているが、色
などには特にこだわらない）から構成された軸方向遮蔽
体２１と多数の開口部から構成された回転体巻き込み防
止用周方向ファンガード２０を備えており、周方向ファ
ンガード２０はさらに、左右の周方向ファンガード２０
ａ，２０ｂと底面開口部２０ｃから構成されている。

【００１０】なお、図１、２に示す本発明の室外機には
２個の軸流ファンとそれに対応した静音フード２２ａ，
２２ｂを設けているが、以下、上部の静音フード２２ａ
に対して主に説明する。軸流ファン４ａから排出された
風は、軸方向成分と周(旋回)方向成分の合成された流れ
が、開口部６ａから、室外機ユニット１９の外部の静音
フード２２ａ内に放出される。軸方向遮蔽体２１ａ．２
１ｂ，２１ｃは漸次傾斜して配設しているので、軸方向
成分の風は、少なくとも遮蔽体２１ｂには直角には衝突
しないので、軸方向風が有する動圧の一部は静圧に回収
ができ、静音フード２２aの配設による軸流ファン負荷
の増大の抑制が図れると共に、静音フード２２ｂの開口
部２０ｃを通過した風は下方でかつ室外機ユニット１９
の正面前方側に偏って排風されるので、熱交換器２に再
度吸入される風量は皆無となり、ショートサーキットを
防止できる。

【００１１】一方周方向成分の風は、側面の周方向ファ
ンガード２０ａ，２０ｂに設けられた多数の開口を通過
し、それぞれ静音フード２２ａ外に放出される。本実施
の形態では、ファン開口部６ａを３次元的に囲むように
構成して、軸流ファン4後縁部の直後にはファンガード
５を設けていないので、軸流ファン４の後縁部と周方向
ファンガード２０間の距離は、従来の室外機に比べ大き
い。このため、軸流ファン４ａから発生した乱流渦の振
幅は、静音フード２２ａの開口部では小さく、流体二次
騒音の発生を抑止できる。又軸方向遮蔽体２１の前カバ
ー１０に投影した面は、開口部６ａを完全に覆い隠すの
で、開口部６ａから放出される騒音は、直接室外機周囲
には放射されず、空調機室外機の静音化が実現する。

【００１２】本実施形態に係る軸方向遮蔽体２１ｂは、
前カバー１０に対して傾斜して配設しているので、開口
部６ａから放射された騒音は、軸方向遮蔽体２１ｂに斜
めに入射し、垂直に入射する場合に比べて、同じ向きに
は戻らないので、軸流ファン４ａと軸方向遮蔽体２１間
の進行波と反射波の音波干渉によって発生する共鳴の発
生を防止できる。

【００１３】軸方向遮蔽体２１の内面に吸音材を配設し
た場合、軸方向遮蔽体２１ｂに配設された吸音材には、
騒音は斜めに入射するので、吸音材中の騒音の伝播距離
は、吸音材の厚みより大きくなるので、図１２、１３に
示す風向板１４に同一厚みの吸音材を配設された場合に
比べ吸音効果は増大する。

【００１４】図１、２に示す本実施の形態の室外機で
は、軸流ファン４ｂに対応して静音フード２２ａと同一
の，静音フード２２ｂを設けている。この場合、上部の
静音フード２２ａの下部に設けられている開口部２０ｃ
を通過した風は、静音フード２２ｂの軸方向遮蔽体２１
ａ，ｂの上面の傾斜に沿って排風されるので、流体抵抗
となりにくい利点がある。

【００１５】図３は、本実施形態に係る室外機の周方向
ファンガード２０の一部斜視図を示す。図４は、図３に
示す周方向ファンガード２０のＣ―Ｃから見た矢視図を
示す。

【００１６】ファンガード２０は骨材１２により複数の
開口部にて構成している。金属製板材内に、所定の長さ
で交互に切断したスリットを規則的に複数個設け、金属
製板材を長手方向に材料が塑性変形領域内に入るまで引
き伸ばすと、スリット部は引き伸ばされ、図３に示すよ
うに開口部の形状はひし形となり、開口部を構成する骨
材１２は、図４に示すように、ファンガード２０の表面
に対し、傾斜している。又ひし形のコーナ部は製法上捩
じれた形状を示す（図示せず）。

【００１７】軸流ファン４の排風は旋回しながら放出す
るので、その方向は、周ファンガード２０ａ，ｂの表面
に対し傾斜している。周方向ファンガード２０ａ，ｂの
骨材１２の傾斜角度を略排風の方向に合わせることで、
軸流ファン４からの排風が骨材１２へ衝突する際発生す
る圧力損失の低減と衝突に伴う渦の発生を抑止できる。
又周方向ファンガード２０ａ，ｂをこの方法で製造する
と廃材が発生しないこと、リサイクルに容易であること
から、資源を効率的に活用した室外機が実現すると共
に、コスト低減が図れる。さらに、骨材１２は傾斜し捩
じれているので、開口部６ａから放射された騒音は、骨
材１２の表面で乱反射し、一部は静音フード２２ａ内部
に逆戻りし、静音フード２２ａの外部へ漏れる騒音は小
さくなる。

【００１８】一方逆戻りされた騒音は、軸方向遮蔽体２
１の内部に配設された吸音性材料に斜めに入射し、騒音
が効率的に吸収される。すなわち、軸方向遮蔽体２１が
傾斜し、かつ骨材１２が捩じれて傾斜しているので、乱
反射が増大し、特に吸音材が配設された実施例では、静
音効果が相乗して増加すると共に、排気風もなめらかに
室外機外部に導かれるので、軸流ファン負荷の増大を抑
制でき、熱交換器２へのショートサーキットも抑止でき
る。

【００１９】ところで、微弱な電流を骨材１２に流すこ
とで、人体の一部例えば指がファンガード２０に接触す
ると電気的なショックを与えることができる。開口率が
大きいすなわち、圧力損失の小さなファンガード２０
で、回転体である軸流ファン４の巻き込みを防止でき
る。従来の樹脂性格子型ファンガードでは、電気抵抗は
きわめて大きく、又螺旋状に複数の針金を接して構成し
たファンガードでは針金間の接触抵抗が大きく、電気抵
抗が大きい。

【００２０】一方本実施の形態のファンガード２０の骨
材１２は同一の金属板から製造されているので、電気抵
抗は金属の電気抵抗と同じできわめて小さく、小さな電
源で実現できる。その結果、回転体である軸流ファン４
の巻き込み防止と静音化が両立できる。なお、ファンガ
ードは、電流を流さない場合は、従来タイプの形状、樹
脂性格子型ファンガード、螺旋状に複数の針金を接して
構成したファンガードでも構わない。

【００２１】本実施の形態では静音フード２２ａの側面
のファンガード２０ａ，ｂに傾斜した骨材１２から構成
された開口部を設けているが、傾斜した骨材１２から構
成された開口部を、底面に設けても構わない。図１、２
に示した実施の形態では、室外機ユニット１９のファン
４の排風の開口部６が、室外機ユニット１９の横面にあ
り、その開口部６を囲むように、静音フード２２を設け
たものであるが、室外機ユニット１９の上面に向けた開
口部から上方向に風を吹出し、その開口部６を囲むよう
に、静音フード２２を設けても同様の作用及び効果を奏
する。

【００２２】図５に本発明の他の実施の形態の斜視図を
示す。軸方向遮蔽体２１に貫通口２４、２５を複数個設
けている。図６は、図５に示す軸方向遮蔽体２１のＡ−
Ａ断面図である。さらに、図７は、図６に示す効果を示
す説明図である。図８は、他の実施の形態である軸方向
遮蔽体２１の断面図である。

【００２３】一般に遮蔽体に複数個の開口部を設けると
風も通過するが同時に、騒音も漏洩し、遮蔽体の音響透
過損失ＴＬは著しく低下する。この実施の形態では、断
面積がほぼ等しい貫通口を少なくとも一個以上有する一
対のブロック壁を前記貫通口の断面積より広い空間部を
有するように対設させ、その空間部および前記一対のブ
ロック壁からなるユニットを少なくとも一組以上組み合
わせて構成している。

【００２４】図６において、一対のブロック壁２１ｅ，
２８ａは断面積は略等しい貫通口２４ａ，２５ａを少な
くとも一個(図では１個)をそれぞれ有し、この両ブロッ
ク壁２１ｅ，２８ａを貫通口２４ａ，２５ａの断面積よ
り広い空間部２６ａを有するように対設してユニット２
７ａが形成される。同様にしてユニット２７ｂも貫通口
２４ｂ，２５ｂをそれぞれ有する一対のブロック壁２１
ｆ，２８ｂと空間部２６ｂから構成される。この一組の
ユニット２７ａ，２７ｂを直列に配設し、両者間に貫通
口２４ａ，２５ａと略同一断面積を有する通路２４ｃ，
２５ｃを形成させて一体結合することにより軸方向遮蔽
体２１が構成される。

【００２５】いま音源（図示せず）から発生された音波
が軸方向遮蔽体２１のブロック壁２１ｅ，２１ｆの貫通
口２４ａ，２４ｂおよび両壁２１ｅ，２１ｆ間の貫通口
２４ｃに達した場合、軸流ファンの翼枚数と回転数の積
である羽根音の卓越周波数である低周波帯域では波長が
長いため、音波が貫通口２４ａ，２４ｃおよび２４ｃ，
２４ｂに達する時間差は小さく、かつその貫通口２４
ａ，２４ｃおよび２４ｃ、２４ｂの断面積が略等しいの
で、略等しい音波が貫通口２４ａ〜ｃを通過して空間部
２６ａ、２６ｂ内に同様に伝播される。このように相隣
る貫通口２４ａ〜ｃを経て空間部２６ａ，２６ｂ内に伝
播される音波は略同一であるから、それぞれの音波の境
界上に図６中の破線で示す仕切壁が見かけ上存在するこ
とと等価である。貫通口２４ａ，２５ａの断面積を
Ｓ₁、Ｓ₃、見かけの仕切り壁およびブロック壁２１ｅ，
２８ａにより囲まれた空間部２６ａの断面積をＳ２とす
れば、音響透過損失ＴＬは断面積比ｍ＝Ｓ₂／Ｓ₁、ｍ’
＝Ｓ₂／Ｓ₃および空間部２６ａの長さＬにより決定され
る。すなわち、貫通口通過の際に減音する音響透過損失
ＴＬ(dB)は次式で表される。

【００２６】ＴＬ＝10LOG₁₀[１/４((1+ｍ/ｍ')²COS²(k
L)＋(ｍ+１/ｍ')²SIN²(kL))］+10LOG₁₀(ｍ'/ｍ) ただし、ｋ：音波の周波数により決定される定数上記の音響透過損失ＴＬと音波の周波数f(=C/2/Ｌ)との
関係を図示すると第７図のようになる。この効果は、貫
通口の断面積の大きさ及びピッチ、空間部の長さを適宜
に設定することで、断面変化による音の干渉により、従
来困難とされていた軸流ファンの翼枚数と回転数の積で
ある羽根音の卓越周波数である低周波帯域騒音を低減で
きると共に、軸方向遮蔽体２１に、開口部を設けたこと
により、軸流ファン排風の一部である、軸方向成分の風
はその貫通口から排出される結果、静音フードとしての
総合圧力損失が小さくでき、軸流ファンから発生する騒
音そのものの低減に貢献できる。空間部の仕切り壁が不
要であるから、構造が簡単となりコスト低減となる。

【００２７】第８図は、第６図の空間部２６ａ，２６ｂ
に吸音材壁２９ａ〜ｄを設けた実施の形態である。周波
数の低い帯域では、吸音材壁２９ａ〜ｄの音響的な影響
は小さいので、断面変化と音波の干渉により、軸流ファ
ン羽根音の低減効果がえられ、高周波数では吸音壁２９
ａ〜ｄの吸音効果により減音効果が得られ、結果として
全周波数帯域の騒音の低減効果が得られる。第８図に示
すように、吸音材壁２９ａ〜ｄ間に設けられた通路の断
面積を漸次変化させれば、軸方向遮蔽体２１を通過する
際の流体の急激な断面変化にもとづく圧力損失を低下さ
せることができる。

【００２８】以上のように、軸方向遮蔽体２１に貫通口
を設けることで、軸流ファン排風の軸方向成分は自由に
排出されるので、軸流ファン負荷の軽減による騒音増大
の抑制及び軸流ファン羽根音を含む全周波数帯域の騒音
の低減、ショートサーキットの防止が達成できる。

【００２９】静音フード２２を室外機ユニット１９に取
り付けた場合とファンガード５を直接、前カバー１０に
取り付けた従来の室外機ユニット１９について、送風騒
音の相対比較効果を図９に示す。騒音の測定は、周囲の
左右正面の三ヶ所で行った。その結果は、同一風量の条
件下で、約３ｄＢ（騒音のエネルギーでは１／２）低減
し、全周波数領域で騒音が大幅に低減し、音質の改善効
果も得られている（図省略）。

【００３０】

【発明の効果】本発明によれば、静音フードは、軸流フ
ァンの排気口を取り囲む構造であって、吸音材を内部に
設けた軸方向遮蔽体と骨材を傾斜させたファンガードを
備え、軸方向遮蔽体に対して傾斜した面を有し、軸方向
遮蔽体が箱体表面に投影された面は、排気口より大きい
静音フードを配設したので、乱反射により騒音を効率良
く遮蔽し、ファンの軸方向流れをなめらかにガイドする
と共に、ファン周方向流れによる衝突圧力損失を小さく
なるので、風量等の性能の低下とショートサーキットに
よる性能低下の防止と静音化の両立ができる効果を得る
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施の形態の全体を示す斜視図。

【図２】本発明の一実施の形態を示す側面図。

【図３】本発明の傾斜フィン型ファンガードの要素斜視
図。

【図４】図３に示す傾斜フィン型ファンガードの要素の
Ｃ−Ｃ断面図

【図５】本発明のさらに他の実施の形態を示す斜視図。

【図６】図５に示す軸方向遮蔽体のＡ−Ａ断面図。

【図７】本発明の実施例の効果を示す説明図。

【図８】図５に示す軸方向遮蔽体のさらに他の実施例の
断面図。

【図９】本発明のさらに他の実施例の効果を示す説明
図。

【図１０】従来例の全体を示す斜視図。

【図１１】図１０の従来例における側面図。

【図１２】さらに他の従来例の全体を示す斜視図。。

【図１３】図１２の従来例における側面図。

【符号の説明】

２…熱交換器、３…ファンモータ、４…軸流ファン、
５…ファンガード、１０…前カバー、１２…骨材、１
４…風向板、１５…風向ガイド、１７…機械室、１８
…前面板、１９…室外機ユニット、２０ａ，ｂ…周方
向ファンガード、２１…軸方向遮蔽体、２２…静音フ
ード、２３…送風室、２４…貫通口、２６…空間部、２
９…吸音材壁。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者塚田福治静岡県清水市村松390番地株式会社日立空調システム清水生産本部内 (72)発明者佐藤良次静岡県清水市村松390番地株式会社日立空調システム清水生産本部内 (72)発明者石津一美静岡県清水市村松390番地日立清水エンジニアリング株式会社内 (72)発明者米山裕康静岡県清水市村松390番地日立清水エンジニアリング株式会社内 (72)発明者尾原秀司静岡県清水市村松390番地株式会社日立空調システム清水生産本部内 (72)発明者竹中寛静岡県清水市村松390番地株式会社日立空調システム清水生産本部内Ｆターム(参考） 3L054 BA02 BA04

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】箱体内部に圧縮機、機械室、熱交換器及
び、ファンモータで駆動される軸流ファンを収納し、前
記箱体表面にはこの軸流ファンの排気口を備えた室外機
を有する空気調和機において、前記排気口を覆う静音フ
ードを設け、この静音フードの前記排気口に対向した面
を、前記箱体の表面に対して傾斜を有した軸方向遮蔽体
とし、この静音フードの側面を、開口を有するファンガ
ードとした空気調和機。
【請求項２】請求項１において、前記軸方向遮蔽体の軸
流ファン排気側内面に、吸音性材料を配設した空気調和
機。
【請求項３】請求項１において、前記軸方向遮蔽体を、
断面積がほぼ等しい貫通口を少なくとも一個以上有する
一対のブロック壁を前記貫通口の断面積より広い空間部
を有するように対設させ、その空間部および前記一対の
ブロック壁からなるユニットを少なくとも一組以上組み
合わせた空気調和機。
【請求項４】請求項１において、前記軸方向遮蔽体を、
少なくとも一個以上の貫通口を有する一対のブロック壁
と、前記両貫通口を連絡させる通路を形成する前記両ブ
ロック壁を設けた一対の吸音材壁とからなるユニットを
少なくとも一組以上組み合わせた空気調和機。
【請求項５】請求項１において、前記ファンガードを、
骨材で構成された複数の開口を有するものとし、この骨
材は、ファンガードの表面に対し傾斜している空気調和
機。