JP2007032284A - 送風装置およびこの送風装置を備えた空気調和機用室外ユニット - Google Patents

Abstract

【課題】 空気調和機用室外ユニットのコンパクト化に伴って発生するＮＺ音の低減と空力特性の改善とを図り得る送風装置および空気調和機用室外ユニットを提供する。
【解決手段】 軸流羽根車７と、該軸流羽根車７の吸込側に位置するファンモータ８と、該ファンモータ８を支持するモータステー９とを備え、該モータステー９を、略直線形状で前記軸流羽根車７の回転面に対して平行に取り付けてなる送風装置において、前記軸流羽根車７の羽根前縁１７を、前記モータステー９の後流側における気流乱れが拡大する領域Ｙよりモータステー９に近く気流乱れが縮小する領域Ｘに位置させて、モータステー９の後流側における気流乱れが軸流羽根車７の空力特性や騒音特性（例えば、ＮＺ音の増大）に影響を及ぼすのを抑制することができるようにしている。
【選択図】 図２

Description

本願発明は、送風装置およびこの送風装置を備えた空気調和機用室外ユニットに関するものである。

従来から空気調和機用室外ユニットとして、例えば、ケーシングの上部側に送風ファンを配設し、ケーシング内に断面コ字状の熱交換器を配設して構成されたものがある。

上記構成の空気調和機用室外ユニットのコンパクト化する場合、熱交換器とケーシング天面との間の空間も縮小されるため、送風ファンと熱交換器およびケーシング天面との距離も狭くならざるを得ない。この場合、送風ファンの上流側に構造物が存在すると、ファン吸込気流が阻害されるため、ファン中心と構造物を偏心させて配置する対策が講じられている。

送風ファンの上流側に存在する構造物としては、ファンモータや該ファンモータを支持するモータステーがある。空気調和機用室外ユニットにおいては、ファンモータは送風ファンの吸込側に配置されるのが一般的であり、室外ユニットの高さ方向がコンパクト化され、このような室外ユニットの送風装置として、大径の送風ファン（この場合、外径だけでなく軸方向高さも大きくなる）が配置されると、ファンモータやモータステーの配置スペースも縮小され、モータステーによる吸込気流の乱れが生じてＮＺ音（送風ファンの羽根枚数Ｎと回転数Ｚとの積ＮＺに周波数を持つピーク音）が大きくなるおそれがある。そこで、モータステーを送風ファンから遠ざかる方向に湾曲あるいは屈曲させることにより、上記不具合に対処しようとしたものが提案されている（特許文献１参照）。

また、空気調和機用室外ユニットをコンパクト化すると、送風ファンとケーシングとが近接して配置されることとなる結果、ケーシング側面と送風ファンの羽根車とが干渉し、ＮＺ音が卓越して発生するという問題もある。特に、ケーシング全側面に熱交換器がない場合、吸込気流が送風ファンの回転方向に偏流するため、ＮＺ音が大きくなり易いという問題がある。

このようなＮＺ音の増大を抑える手法としては、羽根車における羽根の回転方向取付ピッチを不等間隔にした不等ピッチ羽根車を採用することにより、羽根とケーシング側面との干渉周期を僅かにずらすことで、ＮＺピーク音の卓越を抑制しようとしたものが提案されている（特許文献２参照）。

特開２００３−１３０３９４号公報。

特開平５−２２３０９３号公報。

ところが、上記特許文献１に開示されているように、モータステーを送風ファンから遠ざかる方向に湾曲あるいは屈曲させる構造とする場合、モータステーの形状が複雑化するとともに、モータステーの組立性においても煩雑となるところから、モータステーの形状および組立性の簡素化を図るために、ファンモータを、略直線形状で羽根車の回転面に対して平行に取り付けられたモータステーで支持する構造を採用する場合がある。

上記のようなモータステーの構造とした場合、空気調和機用室外ユニットのコンパクト化により送風ファンの羽根車における羽根前縁とモータステーとが近接し、モータステーの後流側における気流乱れがファンの空力特性や騒音特性に影響を及ぼすこととなる。特に、騒音特性では、ＮＺ音が増大するという問題が生ずる。

ところで、上記特許文献２に開示されている不等ピッチ羽根車の採用により、ケーシング側面と送風ファンとの干渉や上流側の偏流（即ち、ケーシング全面に熱交換器がないために生ずる偏流）の影響によるＮＺ音は低減できるが、前述したモータステーの後流の気流乱れの影響によるＮＺ音が低減されない限り、室外ユニット全体としてＮＺ音を低減することができないという問題がある。

本願発明は、上記の点に鑑みてなされたもので、空気調和機用室外ユニットのコンパクト化に伴って発生するＮＺ音の低減と空力特性の改善とを図り得る送風装置および空気調和機用室外ユニットを提供することを目的とするものである。

本願発明では、上記課題を解決するための第１の手段として、軸流羽根車７と、該軸流羽根車７の吸込側に位置するファンモータ８と、該ファンモータ８を支持するモータステー９とを備え、該モータステー９を、略直線形状で前記軸流羽根車７の回転面に対して平行に取り付けてなる送風装置において、前記軸流羽根車７の羽根前縁１７を、前記モータステー９の後流側における気流乱れが拡大する領域Ｙよりモータステー９に近く気流乱れの範囲が狭い領域Ｘに位置させている。

上記のように構成したことにより、モータステー９の後流側における気流乱れが軸流羽根車７の空力特性や騒音特性（例えば、ＮＺ音の増大）に影響を及ぼすのを抑制することができることとなり、送風装置のコンパクト化とＮＺ音の低減とを両立させることができる。

本願発明では、さらに、上記課題を解決するための第２の手段として、上記第１の手段を備えた送風装置において、前記モータステー９と前記軸流羽根車７の羽根前縁１７との間隔をＬ、前記モータステー９の幅をＷとしたとき、Ｌ／Ｗ＜２．５となるように設定することもでき、そのように構成した場合、ファンモータ８の軸動力をあまり増大させることなく、ＮＺ音の低減を図ることができる。なお、Ｌ／Ｗ≧２．５となると、軸流羽根車７の羽根前縁１７がモータステー９の後流側における気流乱れが拡大する領域Ｙに位置することとなるため、モータステー９の後流側における気流乱れが軸流羽根車７の空力特性や騒音特性（例えば、ＮＺ音の増大）に大きく影響することとなる。

本願発明では、さらに、上記課題を解決するための第３の手段として、上記第２の手段を備えた送風装置において、０．５＜Ｌ／Ｗとなるように設定することもでき、そのように構成した場合、モータステー９と軸流羽根車７の羽根前縁１７との距離が近接し過ぎることによる干渉音の発生を防止することができる。なお、Ｌ／Ｗ≦０．５となると、軸流羽根車７の羽根前縁１７がモータステー９に近づき過ぎるため、かえってＮＺ音が増大する。

本願発明では、さらに、上記課題を解決するための第４の手段として、上記第１、第２又は第３の手段を備えた送風装置において、前記軸流羽根車７の羽根配列を、不等ピッチ配列とすることもでき、そのように構成した場合、ケーシング側壁との干渉周期や、吸込気流の回転方向偏流によって生じる翼面乱れの発生周期を僅かにずらすことができ、ＮＺ音の増大が抑制されることとなり、全体としての騒音特性を改善することが可能となる。

本願発明では、上記課題を解決するための第５の手段として、上記第１、第２、第３又は第４の手段を備えた送風装置を上吹出タイプの空気調和機用室外ユニットに適用している。

上記のように構成したことにより、装置のコンパクト化と運転音音の低減とを両立させた空気調和機用室外ユニットが得られる。

本願発明の第１の手段によれば、軸流羽根車７と、該軸流羽根車７の吸込側に位置するファンモータ８と、該ファンモータ８を支持するモータステー９とを備え、該モータステー９を、略直線形状で前記軸流羽根車７の回転面に対して平行に取り付けてなる送風装置において、前記軸流羽根車７の羽根前縁１７を、前記モータステー９の後流側における気流乱れが拡大する領域Ｙよりモータステー９に近く気流乱れの範囲が狭い領域Ｘに位置させたので、モータステー９の後流側における気流乱れが軸流羽根車７の空力特性や騒音特性（例えば、ＮＺ音の増大）に影響を及ぼすのを抑制することができることとなり、送風装置のコンパクト化とＮＺ音の低減とを両立させることができるという効果がある。

本願発明では、さらに、上記課題を解決するための第２の手段として、上記第１の手段を備えた送風装置において、前記モータステー９と前記軸流羽根車７の羽根前縁１７との間隔をＬ、前記モータステー９の幅をＷとしたとき、Ｌ／Ｗ＜２．５となるように設定することもでき、そのように構成した場合、ファンモータ８の軸動力をあまり増大させることなく、ＮＺ音の低減を図ることができる。

本願発明では、さらに、上記課題を解決するための第３の手段として、上記第２の手段を備えた送風装置において、０．５＜Ｌ／Ｗとなるように設定することもでき、そのように構成した場合、モータステー９と軸流羽根車７の羽根前縁１７との距離が近接し過ぎることによる干渉音の発生を防止することができる。

本願発明では、さらに、上記課題を解決するための第４の手段として、上記第１、第２又は第３の手段を備えた送風装置において、前記軸流羽根車７の羽根配列を、不等ピッチ配列とすることもでき、そのように構成した場合、ケーシング側壁との干渉周期や、吸込気流の回転方向偏流によって生じる翼面乱れの発生周期を僅かにずらすことができ、ＮＺ音の増大が抑制されることとなり、全体としての騒音特性を改善することが可能となる。

本願発明では、上記課題を解決するための第５の手段として、上記第１、第２、第３又は第４の手段を備えた送風装置を上吹出タイプの空気調和機用室外ユニットに適用したので、装置のコンパクト化と運転音の低減とを両立させた空気調和機用室外ユニットが得られるという効果がある。

以下、添付の図面を参照して、本願発明の好適な実施の形態について詳述する。

本実施の形態にかかる送風装置は、上吹出タイプの空気調和機用室外ユニットに適用されている。

この空気調和機室外ユニットは、図１および図２に示すように、熱交換器２および各種機器（例えば、圧縮機３ａ、アキュムレータ３ｂおよびレシーバ３ｃ）が設置される下部側ケーシング１Ａと、送風装置４が設置される上部側ケーシング１Ｂとを備えている。そして、構造上、その中心となる下部側ケーシング１Ａは、左右方向に所定寸法長く、前後方向に所定寸法短い断面長方形形状をなし、上下方向に所定の高さを有する角筒形状とされている。

前記下部側ケーシング１Ａにおける３面（例えば、左右両面および背面）には、空気吸込口６ａ，６ｂ，６ｃが形成されており、該空気吸込口６ａ，６ｂ，６ｃに対応して横断面略コ字状の熱交換器２が配置されている。この熱交換器２は、例えばフィン＆チューブタイプの熱交換器とされており、前記左側空気吸込口６ａに対応する左側熱交換部２ａと背面側空気吸込口６ｃに対応する背面側熱交換部２ｃとは、前記下部側ケーシング１Ａのコーナ角（９０°）に対応するコーナ角θ₁＝約９０°の角度で曲成されているが、前記右側空気吸込口６ｂに対応する右側熱交換部６ｂと背面側空気吸込口６ｃに対応する背面側熱交換部２ｃとは、前記コーナ角θ₁より大きなコーナ角θ₂＝１００°〜１１０°で曲成されている。このようにしたことにより、室外ユニットの右側を建物の壁面に接して据え付けたり、２台隣接して設置したりした時にも、有効な空気吸込スペースを確保できることとなるのである。なお、θ₁＝θ₂＝９０°とする場合もある。

一方、前記上部側ケーシング１Ｂには、送風装置４が設置されるが、該送風装置４は、前記熱交換器２の上端より上方に位置せしめられることとなっている。

前記送風装置４は、軸流羽根車７と、該軸流羽根車７の吸込側に位置するファンモータ８と、該ファンモータ８を支持する一対のモータステー９，９とを備えており、該モータステー９，９が、略直線形状で前記軸流羽根車７の回転面に対して平行となるように前記熱交換器２の上端と下部側ケーシング１Ａにおける前面板１０の上端との間に架設されている。前記モータステー９，９は、断面矩形形状とされているが、断面円形形状とすることもできる。この場合、モータステー９の幅Ｗは、直径となる。

前記送風装置４を構成する軸流羽根車７の外周側には、前記上部側ケーシング１Ｂの天面に形成された支持穴１１に上端を係止された略円筒形状のベルマウス１２が配設されている。該ベルマウス１２の上端開口は室外ユニットの空気吹出口１３を構成することとなっている。

前記軸流羽根車７は、中心に位置する円筒形状のボス１５と、該ボス１５の外周に一端を取り付けられた複数枚（本実施の形態の場合、４枚）の羽根１６ａ，１６ｂ，１６ｃ，１６ｄとからなっており、これらの羽根１６ａ，１６ｂ，１６ｃ，１６ｄの配列は、羽根１６ａ，１６ｃの取付角αと羽根１６ｂ，１６ｃの取付角βとが等しくない不等ピッチ配列とされている。このようにした理由は、空気調和機用室外ユニットのコンパクト化に伴い、ケーシング側壁との干渉周期や、吸込気流の回転方向偏流によって生じる翼面乱れの発生周期を僅かにずらすためであり、その結果として、ＮＺ音の増大が抑制されることとなり、全体としての騒音特性を改善することが可能となる。ここで、添え字ａ〜ｄは、各羽根１６を区別するために付されたものである。なお、本実施の形態においては、不等ピッチ羽根車のバランスを保つために、羽根１６ａ，１６ｃの取付角αと羽根１６ｂ，１６ｃの取付角βとが等しくない不等ピッチ配列としているが、４枚羽根や５枚羽根において、羽根をランダムに配置し、バランスは他の手段（例えば、羽根毎に重量を変える等）で対策する場合もある。

ところで、この種の空気調和機用室外ユニットのコンパクト化に伴い、室外ユニットの高さ方向寸法も制限されるところから、上部側ケーシング１Ｂの高さ方向寸法が縮小されることとなる。すると、前述したように、前記モータステー９，９と軸流羽根車７との距離もおのずと縮小され、モータステー９，９の後流側における気流乱れが軸流羽根車７の空力特性や騒音特性に影響を及ぼすこととなる。このような不具合を解消するためには、モータステー９，９と軸流羽根車７の回転方向Ｍに対して前端側となる羽根前縁１７との距離の最適化が必要となる。

そこで、本実施の形態においては、前記モータステー９，９の上面と前記軸流羽根車７における羽根前縁１７との距離をＬとし、前記各モータステー９の幅をＷとしたとき、０．５＜Ｌ／Ｗ＜２．５の範囲に設定している。

ちなみに、モータステー９の後流側の気流について調べたところ、図３に示すように、空気流Ａは、モータステー９を通過した直後において剥離し、背後に止水域が形成され、剥離した剪断層（即ち、剥離した気流の境界）が一旦拡がり、その後縮小するという現象が生ずることが分かった。

上記現象を勘案すると、軸流羽根車７における羽根前縁１７がモータステー９の上面から後流幅が最大となる領域Ｙよりも上流側であって後流幅が狭い領域Ｘに位置するように配置するのがよいことが分かる。この領域Ｘと領域Ｙとの境界がＬ／Ｗ＝２．５となる。従って、前記したようにＬ／Ｗ＜２．５とするのが望ましい。一方、モータステー９と軸流羽根車やの羽根前縁１７との距離が近接し過ぎると、両者の干渉音の発生が問題となるため、０．５＜Ｌ／Ｗとするのが望ましい。

ところで、後流幅が拡大する領域Ｙに羽根前縁１７が位置するように配置した場合、後流乱れの影響が大きくなり、騒音特性が悪くなる。また、前記領域Ｙより下流側においては、後流乱れが縮小しているところから、羽根前縁１７を、前記領域Ｙの下流側に位置させた場合、後流乱れの影響を小さくできるが、室外ユニットのコンパクト化に逆行するとともに、ファンモータ８の軸動力も増大することとなる。

上記のように構成したことにより、次のような作用効果が得られる。

モータステー９，９の後流側における気流乱れが軸流羽根車７の空力特性や騒音特性（例えば、ＮＺ音の増大）に影響を及ぼすのを抑制することができることとなり、送風装置のコンパクト化とＮＺ音の低減とを両立させることができる。

また、０．５＜Ｌ／Ｗ＜２．５となるように設定したことにより、ファンモータ８の軸動力をあまり増大させることなく、ＮＺ音の低減を図ることができるし、モータステー９，９と軸流羽根車７の羽根前縁１７との距離が近接し過ぎることによる干渉音の発生を防止することができる。

さらに、軸流羽根車７の羽根配列を、不等ピッチ配列としたことにより、ケーシング側壁との干渉周期や、吸込気流の回転方向偏流によって生じる翼面乱れの発生周期を僅かにずらすことができ、ＮＺ音の増大が抑制されることとなり、全体としての騒音特性を改善することが可能となる。

本願発明は、上記実施の形態に限定されるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲において、適宜設計変更可能なことは勿論である。

本願発明の実施の形態にかかる送風装置を備えた空気調和機用室外ユニットの平面図である。 本願発明の実施の形態にかかる送風装置を備えた空気調和機用室外ユニットの一部を切除した正面図である。 本願発明の実施の形態にかかる送風装置におけるモータステーの後流側における気流の状態を示す模式図である。

符号の説明

１Ａは下部側ケーシング
１Ｂは上部側ケーシング
２は熱交換器
４は送風装置
７は軸流羽根車
８はファンモータ
９はモータステー
１２はベルマウス
１６は羽根
１７は羽根前縁
Ｘは領域
Ｙは領域

Claims (5)

1. 軸流羽根車（７）と、該軸流羽根車（７）の吸込側に位置するファンモータ（８）と、該ファンモータ（８）を支持するモータステー（９）とを備え、該モータステー（９）を、略直線形状で前記軸流羽根車（７）の回転面に対して平行に取り付けてなる送風装置であって、前記軸流羽根車（７）の羽根前縁（１７）を、前記モータステー（９）の後流側における気流乱れが拡大する領域（Ｙ）よりモータステー（９）に近く気流乱れの範囲が狭い領域（Ｘ）に位置させたことを特徴とする送風装置。
2. 前記モータステー（９）と前記軸流羽根車（７）の羽根前縁（１７）との間隔をＬ、前記モータステー（９）の幅をＷとしたとき、Ｌ／Ｗ＜２．５となるように設定したことを特徴とする請求項１記載の送風装置。
3. ０．５＜Ｌ／Ｗとなるように設定したことを特徴とする請求項２記載の送風装置。
4. 前記軸流羽根車（７）の羽根配列を、不等ピッチ配列としたことを特徴とする請求項１ないし３のいずれか一項記載の送風装置。
5. 請求項１ないし４記載の送風装置を備えた上吹出タイプの空気調和機用室外ユニット。
   

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