JP2009133621A - 空気調和機の室外機 - Google Patents

Abstract

【課題】 ファン駆動用モータを支持するモータ支持具に起因する空力騒音、通風抵抗を抑制して、低騒音、低入力の空気調和機の室外機を得る。
【解決手段】 モータにより駆動される送風ファンと、該送風ファンの下流側のケーシング面にファングリルを備えた空気調和機の室外機において、前記モータを支えるモータ支持具を前記ファンの下流側に設置し、前記モータ支持具のロッド部が前記ファングリルの主桟とほぼ平行に配置されたものである。
【選択図】 図２

Description

この発明は、特に送風ファンの駆動モータを支持するモータ支持具とファングリルに特徴を有する空気調和機の室外機に関するものである。

従来の一般的な空気調和機の室外機では、ケーシング内の送風ファンの上流側にモータ支持具を設置し、これに送風ファンの駆動モータを固定している。しかしこのような構造ではモータ支持具によって発生する乱れた後流が送風ファンに流入してファンの騒音が増加するという問題があった。そこでこの問題を解決するためになされた考案としてファングリルに駆動モータを取り付けたものがある（例えば、特許文献１参照。）。
また、ファンの下流でファングリルとの間にモータ支持具を設置しているものもある（例えば、特許文献２参照。）。

特開昭６０−６２５６５号公報（第１―２頁、第２図） 特開平９−９６４２５号公報（第４―５頁、第１図、第４図）

従来の空気調和機の室外機において、例えば特許文献１の室外機では、ファンガード（グリル）にファンモータを装着する構成なので、送風ファン、駆動モータを確実に支持固定するには、ファングリルに大きな剛性が要求される。現在一般的な、回転物への安全ガードの機能を有した樹脂製のファングリルでは十分な剛性ではなく、ファングリルの材料を剛性の高いものにすればコストが増加するなどの問題がある。
また、例えば特許文献２の室外機では、送風ファンの下流は上流よりも流速が速くなっているがモータ支持具に対する配慮がなされておらず、モータ入力が増大するという問題点があった。

この発明は、上記のよう課題を解決するためになされたもので、第１の目的は低騒音の空気調和機の室外機を得るものである。

また、第２の目的は低騒音の空気調和機の室外機のファンモータ入力増加を抑制し、また外観性を損なわずにファンモータおよび送風ファンを空気調和機の室外機に取付けるものである。
また、第３の目的は低騒音の空気調和機の室外機を低コストに得るものである。

この発明に係る空気調和機の室外機は、モータにより駆動される送風ファンと、送風ファンの下流側の吹出し口に設けられケーシング面の一部を成すファングリルと、送風ファンの下流側に配設してモータをケーシングに固定するためのモータ支持具と、ファングリルの主桟とほぼ平行に配置されたモータ支持具のロッド部とを備え、モータ支持具のロッド部が、ファングリル主桟と空気の流れ方向に連続して存在することを特徴とするものである。

この発明の空気調和機の室外機は、モータにより駆動される送風ファンと、送風ファンの下流側の吹出し口に設けられケーシング面の一部を成すファングリルと、送風ファンの下流側に配設してモータをケーシングに固定するためのモータ支持具と、ファングリルの主桟とほぼ平行に配置されたモータ支持具のロッド部とを備え、モータ支持具のロッド部が、ファングリル主桟と空気の流れ方向に連続して存在するので、モータ支持具ロッド部の空力騒音や通風抵抗を小さくすることができ、その結果ファン騒音も小さくでき、室外機としての空力騒音を小さく、モータ入力を小さくできるという効果を有する。また、外観上優れた空気調和機の室外機とする効果を有する。

本発明の実施の形態１に係る空気調和機の室外機を示す正面図である。 図１の空気調和機の室外機のＡ−Ａ断面図である。 図１の空気調和機の室外機のＢ−Ｂ断面図である。 図１の他の空気調和機の室外機のＢ−Ｂ断面図である。 本発明の実施の形態２に係る空気調和機の室外機を示す側断面図である。 本発明の実施の形態３に係る要部正面図である。 本発明の実施の形態４に係る空気調和機の室外機を示す正面図である。 図７の空気調和機の室外機のＨ−Ｈ断面図である。 図７の空気調和機の室外機のＩ−Ｉ断面図である。 本発明の実施の形態５に係る空気調和機の室外機のファングリル断面図である。 本発明の実施の形態６に係る空気調和機の室外機のＩ−Ｉ断面図である。 本発明の実施の形態６に係る空気調和機の室外機の他のＩ−Ｉ断面図である。

実施の形態１．
図１は、この発明の実施の形態１における空気調和機の室外機１の外観を示す正面図であり、特に外観意匠性の配慮が必要となる正面側である。図２はこの図１に示す室外機の断面Ａ−Ａにおける縦断面図、図３はこの図１に示す室外機の断面Ｂ−Ｂにおけるファングリルの断面図である。

図において、室外機１のケーシング内には、一方の側面の外気吸入側に熱交換器６を配設し、この熱交換器６に対向した側面で、空気の吹出し口に設けられてケーシング面の一部を構成するファングリル２と、前記ファングリル２と熱交換器６の間でモータ取付部３ａおよびロッド部３ｂからなるモータ支持具３に固定された駆動モータ４および送風ファン５が配設されている。前記モータ支持具３は送風ファン５および駆動モータ４の後流側（下流側）に配置している。このファングリル２は、送風ファン５に対向した室外機ケーシングの外側表面に位置し、所定の隙間を置いて平行に並ぶように鉛直方向に伸びる桟２ａを主な桟（ファングリル主桟２ａ）として構成している。モータ支持具３は送風ファン５を回転駆動するための駆動モータ４を固定するモータ取付部３ａと、このモータ取付部と室外機のケーシングとを繋ぎ、ファングリル主桟２ａとほぼ平行に配設された棒状のロッド部３ｂから構成している。この駆動モータ４の回転軸には送風ファン５が固定してある。また、熱交換器６は送風ファン５の上流側に位置し、送風ファン５の外周縁の周囲には室外機のケーシングに取り付けられたベルマウス７が配置してある。

ファングリル２とモータ支持具３と駆動モータ４は、送風ファン５の回転により生成される空気流れの送風ファンより下流に配置している。モータ支持具ロッド部３ｂの形状は、ファン回転軸方向における位置を、送風ファンの吹出し気流の流速が速い外周付近では、ファンモータ支持具ロッド部を送風ファンから離してファングリルと近接する位置となる形状に、一方、送風ファンの吹出し気流の流速が低いハブ付近では、送風ファンに近づく位置となる形状としている。また、図１のＢ−Ｂ断面である図３に示すように、上記ファンモータ支持具ロッド部が、ファングリルと近接する位置において、ファングリル主桟が所定の間隔をもって一列に並ぶ面のファングリル主桟の間に存在する。ファングリル主桟２ａ間のすき間寸法Ｋに対して、ファングリル主桟２ａとモータ支持具ロッド部２ｂとの間のすき間寸法Ｌは、Ｋ≒Ｌとなっている。つまり、図２に示す縦断面においては、ファングリル主桟２ａとモータ支持具ロッド部３ｂはファン外周付近では重なって図示される。なお、ファンの回転軸とは、回転の中心点を通り、回転ベクトルと垂直な仮想の軸である。駆動モータ４が回転軸を有する仕様の場合はそれと一致する。
また、ファングリル２に関して、主な桟とはこの桟の他にも例えば水平方向に鉛直方向よりも細い副桟を有する場合があることを意味する。なお、図１、図２はファングリル主桟が鉛直方向に配列された場合を示しているが、この主桟が水平方向の配列でも同様に構成できる。

次に動作について説明する。
このように構成された空気調和機の室外機１において、駆動モータ４によって回転する送風ファン５とベルマウス７の作用により熱交換器６を通過して室外機１の中に外気を吸引する。吸引された外気は送風ファン５の下流にあるファングリル２やモータ支持具ロッド部３ｂを介して機外に放出される。図２において、実線矢印８は送風ファンの吹出し気流、点線矢印１０は室外機へ吸引される気流を示す。送風ファン５では気流を旋回させることにより昇圧作用を得るので、送風ファン５の吹出し気流８には旋回成分を含む分だけ気流速度が速くなり、この加速された気流がモータ支持具ロッド部３ｂやファングリル２に衝突することになる。また、吹出し流れは送風ファンの径方向に広がる流れとなるのでファン外径の６５％から１００％の間（図２の領域Ｃ）の気流速度が特に速くなる。熱交換器６は冷媒回路中において凝縮器または蒸発器として機能し、流通する外気と冷凍サイクルを循環する冷媒との間で熱交換を行う。

本実施の形態では上述のように、吹出し気流の速い領域ではモータ支持具ロッド部３ｂをファングリル主桟２ａの間に配置している。つまり、モータ支持具ロッド部３ｂは、同一室外機サイズの中では最も送風ファン５から離して配置されていることにより、吹出し気流の流速が低減されて衝突するのでモータ支持具ロッド部３ｂから発生する空力騒音を小さくすることができる。また気流の流速が低減しているので通風抵抗も小さくなることより送風ファン５の負荷が小さくなり、送風ファンの空力騒音も小さくすることができる。そして、通風抵抗が小さくなることより、駆動モータ４の入力を低減する効果も得られる。また、吹出し気流の流速が比較的遅い送風ファンのハブ付近では、モータ支持具ロッド部３ｂがファングリルの面からユニット内側へ向かう凸状の形状となっているので、送風ファン５をユニットの内部側へ配置することができる。そのために吹出し気流の速い領域での、送風ファン５とモータ支持具ロッド部３ｂとの距離をさらに大きく取ることができ、上記の空力騒音低減効果、駆動モータ入力低減効果を高めることができる。

さらに、モータ支持具ロッド部３ｂが鉛直方向に伸びているので座屈に強い形状となっているために、その断面を細くすることができる。そのために空力騒音や抵抗をより小さくすることができる。通風抵抗を小さくし送風ファン５の負荷を小さくできることは騒音を小さくするばかりではなく、駆動モータ４の入力を小さくする効果もある。またさらに、図３を用いて説明したように、ファングリル主桟２ａの間にモータ支持具ロッド部３ｂを配置して、ファングリル主桟２ａとモータ支持具ロッド部３ｂ間の送風空気の通過流路幅が隣り合うファングリル主桟２ａ同士間の通過流路幅と同一となるように配置しているので、モータ支持具ロッド部３ｂを設置する部分ではファングリル主桟２ａの間隔が広くなり、ファングリル主桟に起因する空力騒音や通風抵抗が減少し、モータ支持具ロッド部３ｂに起因する空力騒音や通風抵抗がファングリル主桟２ａのものの低減と緩和され、全体としては空力騒音低減、通風抵抗低減としての効果を得ることができる。よって、本実施の形態では騒音が小さく入力の小さい空気調和機の室外機を得ることができる。

また、モータ支持具ロッド部３ｂをファングリル主桟２ａとほぼ平行に配置しているので、正面から見た外観意匠上の統一性が高く外観の優れたものとできる。また必要な剛性が異なるので、ファングリル主桟２ａに比べてモータ支持具ロッド部３ｂは太くなるが、上述のようにモータ支持具ロッド部３ｂを細くできるので、外観上の統一性を更に高めることができる。よって、外観上優れた空気調和機の室外機を得ることができる。

なお、送風ファン５からの吹出し気流の流速がファン外径の６５％から１００％の間の領域で速くなることは上述した。つまり、モータ支持具ロッド部３ｂをファングリル主桟２ａと同一平面に配置する領域についてもファン外径の６５％から１００％の間に相当する部分、図におけるＣの領域、を同一平面状に配置するのが効果的である。また図２の縦断面図では送風ファンの回転軸を中心に下半分についてのみ領域Ｃを記述しているが、上半分に関しても同様である。

次ぎに、モータ支持具ロッド部３ｂの断面形状に関して説明する。図４は図３と同じ位置における他のファングリルの断面図である。図において、実線矢印８は送風ファン５からの吹出し気流の方向を示している。図１の視角（室外機を正面から見る方向）にて送風ファンが時計回りの回転をする場合には、旋回成分が加わることにより、図１のＢ−Ｂ断面位置では図４の実線矢印８に示すように左側へ傾いた流れとなる。その流れに沿うように、モータ支持具ロッド部３ｂの送風ファン側の頂点部分９が送風ファンの旋回方向と反対側、図では右側に位置して吹出し気流の方向に向かった形状となっている。

このような構成の断面形状とすることにより、モータ支持具ロッド部３ｂへの気流の入射角が抑制され、頂点部９からの気流の剥離や乱れを抑制することができる。その結果、モータ支持具ロッド部３ｂの空力騒音を低減し、通風抵抗を低減する効果が得られる。よって本実施の形態の室外機によれば低騒音で低入力の室外機を得ることができる。

実施の形態２．
実施の形態１では、送風ファン５の吹出し気流が室外機側面から横方向へ吹出される場合の室外機の形態を挙げて説明したが、次の実施の形態２では室外機上面から上方向へ気流が吹出される場合について説明する。
図５は室外機上方面に気流を吹出す室外機の側断面図である。図において、室外機外郭上面に設けられたファングリル２と、このファングリル２の近傍に取り付けられたモータ支持具３および駆動モータ４は送風ファン５の下流側（図では上方）に配置している。モータ支持具ロッド部３ｂの形状は、ファン回転軸方向における位置において、送風ファンの吹出し気流の流速が速い外周付近では、ファンモータ支持具ロッド部を送風ファン５から離れたファングリル２と近接する位置となり、一方、送風ファンの吹出し気流の流速が低いハブ付近では、送風ファンに近づく位置となる形状としている。また、ファングリル主桟２ａは左右に伸びる形状となっており、モータ支持具ロッド部３ｂも左右に伸びる形状となっており、互いに平行設置を形成している。その他、ベルマウス７や送風ファン５より空気流れの上流側における熱交換器６などの構成は実施の形態１と同様であり、詳細の説明を省略する。

このように構成しても、上述の実施の形態１と同様に吹出し気流の速い領域でモータ支持具ロッド部３ｂを最も送風ファン５から離して配置しているので、吹出し気流の流速が低減して衝突するのでモータ支持具ロッド部３ｂから発生する空力騒音を小さくすることができる。また気流の流速が低減しているので通風抵抗も小さくなることより送風ファン５の負荷が小さくなり、送風ファンの空力騒音も小さくすることができる。通風抵抗が小さくなることより、駆動モータ４の入力を低減する効果も得られる。

また、吹出し気流の流速が比較的遅いハブ付近では、モータ支持具ロッド部３ｂがユニット内側へ向かう形状となっているので、送風ファン５をユニットの内側へ配置することができる。そのために吹出し気流の速い領域での、送風ファン５とモータ支持具ロッド部３ｂとの距離をさらに大きく取ることができ、上記の空力騒音低減効果、駆動モータ入力低減効果を高めることができる。その結果本実施の形態では騒音が小さく入力の小さい空気調和機の室外機を得ることができる。

実施の形態３．
次にモータ支持具ロッド部３ｂに関してまた別の形態を有する実施の形態３を説明する。図６は図１と同じ視角のモータ支持具３と駆動モータ４、送風ファン５である。送風ファン５の下流（図の手前）にモータ支持具３を設置している。モータ支持具ロッド部３ｂは鉛直方向に伸びる形状となっており、駆動モータ４より下部にあり鉛直方向に伸びるモータ支持具ロッド部は３本あり、駆動モータ４より上部に位置するロッド部本数より多く設置している。なお、これらの図６にて説明する部分は、実施の形態１における相当部分に置き換えて空気調和機の室外機を同様に構成している。

図６に示すような構成にすることにより、モータ支持具ロッド部３ｂのそれぞれに必要な強度を小さくすることができ、それぞれの断面を細くすることができる。そのためにモータ支持具ロッド部３ｂの空力騒音や通風抵抗をより小さくすることができる。通風抵抗を小さくし送風ファン５の負荷を小さくできることは騒音を小さくするばかりではなく、駆動モータ４の入力を小さくすることもできる。よって本実施の形態によれば、騒音が小さく、モータ入力が小さい空気調和機の室外機を得ることができる。

モータ支持具ロッド部３ｂの本数を３本として説明したが、それ以上の本数でも良い。但しその結果として、モータ支持具ロッド部３ｂの間のすき間がファングリル主桟２ａ間のすき間よりも小さくなっては、通風抵抗が増加するおそれがある。

実施の形態４．
実施の形態１は、モータ支持具ロッド部３ｂをファングリル主桟２ａと面一に配設してユニット正面側に露出させたものであるが、この実施の形態４ではモータ支持具ロッド部３ｂとファングリル主桟２ａをファン回転軸方向に前後に並べて配置する形態を説明する。なお、この実施の形態４は前述の実施の形態１とはファングリル２およびモータ支持具ロッド部３ｂが異なるものであるが、その他の部分は同一のためその説明を省略する。

図７は、このような場合の、空気調和機の室外機１の外観図であり、特に外観意匠性の配慮が必要となる正面図である。図８は図７の室外機のＨ−Ｈ縦断面図、また図９は図７の室外機のＩ−Ｉ断面図である。
ファングリル主桟２ａとモータ支持具ロッド部３ｂは送風ファン５の回転軸方向に前後に連続して配置されている。更に、図９に示すようにモータ支持具ロッド部３ｂと連続して配置されるファングリル主桟２ａは隣接する主桟２ａよりも回転軸方向厚みが小さくなっている。

以上のように、モータ支持具ロッド部３ｂをファングリル主桟２ａと連続して配置している、つまり同一室外機のサイズの中で送風ファン５から離して配置しているので、吹出し気流の流速が低減して衝突するためモータ支持具ロッド部３ｂから発生する空力騒音を小さくすることができる。また気流の流速が低減しているので通風抵抗も小さくなることより送風ファン４の負荷が小さくなり、送風ファンの空力騒音も小さくすることができる。この効果はモータ支持具ロッド部３ｂと連続して配置されるファングリル主桟２ａが隣接する主桟２ａよりも回転軸方向厚みを小さくすることにより、モータ支持具ロッド部３ｂをより送風ファン５から離すことでより高められる。よって、騒音が小さくモータ入力の小さい空気調和機の室外機を得ることができる。

また、モータ支持具ロッド部３ｂをファングリル主桟２ａと平行に配置しており、さらにモータ支持具ロッド部３ｂの機外側にはファングリル主桟２ａを配置しているので、外観意匠上はモータ支持具ロッド部３ｂが目立たず、正面から見た外観上の統一性が高く外観の優れたものとできる。よって、外観上優れた空気調和機の室外機を得ることができる。

実施の形態５．
次に上述の実施の形態で得られる効果を更に高めるために、モータ支持具ロッド部３ｂの材質、形状、ファングリルの材質に関する実施の形態５を説明する。
図１０は図１のＢ−Ｂ断面であり、ファングリル主桟２ａとモータ支持具ロッド部３ｂの断面を示す。ファングリル２は樹脂製であり、空力適に特性の優れる翼型に近い断面形状としている。モータ支持具ロッド部３ｂは樹脂よりも剛性の高い材質、ここでは金属製とし、外形が楕円状の中空としている。なお、この実施の形態５は前述の実施の形態１とはファングリル２およびモータ支持具ロッド部３ｂが異なるものであるが、その他の部分は同一のためその説明を省略する。

以上のように、ファングリル２とモータ支持具３を異なる材質のものから構成し、モータ支持具３に十分な剛性を確保しているので、ファングリル２を樹脂製にすることができる。そのためにファングリル主桟２ａを翼型のような断面とすることができ、ファングリル３の騒音を低減することができる。さらに樹脂製の一体成型とすることによりコストを低減することができる。よって、低騒音の空気調和機を低コストで得ることができる。
また、モータ支持具ロッド部を楕円状の中空としているので、ファンからの気流に対して乱れを小さくすることができ、空力騒音、通風抵抗を小さくすることができる。また外観も滑らかな面にすることができる。よって低騒音で外観上優れた空気調和機の室外機とすることができる。

モータ支持具ロッド部３ｂとファングリル主桟２ａに補足を加える。例えば、出力４０Ｗ程度の駆動モータ、ファン外形４００ｍｍ程度の樹脂製ファンを搭載する場合には、図１０に示すように、モータ支持具ロッド部３ｂの送風ファン回転軸方向となるＦ寸法を約２０ｍｍ、回転軸に直角方向となるＧ寸法を約１０ｍｍ程度とすることで十分な剛性を得ることができる。また、ファングリル主桟２ａでは図１０のＤ寸法（回転軸方向）を約１０ｍｍ、Ｅ寸法（回転軸に直角方向）を約３ｍｍとすることでファングリルとしての剛性を確保できる。

実施の形態６．
既述の実施の形態４では、モータ支持具３の配置とファングリル主桟２ａの形状に関するものであるが、実施の形態４で得られる効果を更に高めるために、モータ支持具ロッド部３ｂの材質、形状、ファングリルの材質に関する実施の形態６を説明する。
図１１は図９と同様に図７に示すＩ−Ｉ断面であり、ファングリル主桟２ａとモータ支持具ロッド部３ｂの断面を示す。ファングリル２は樹脂製であり、空力的に特性の優れる翼型に近い断面形状としている。モータ支持具ロッド部３ｂは樹脂よりも剛性の高い材質、ここでは金属製とし、コの字に折り曲げ加工を行ったものとしている。さらに、コの字状の開口部分を連続するファングリル主桟２ａと接するようにしている。なお、この実施の形態６は前述の実施の形態１とはファングリル２およびモータ支持具ロッド部３ｂが異なるものであるが、その他の部分は同一のためその説明を省略する。

以上のように、ファングリル２とモータ支持具３を異なる材質のものから構成し、モータ支持具３に十分な剛性を確保しているので、ファングリル２を樹脂製にすることができる。そのためにファングリル主桟２ａを翼型のような断面とすることができ、ファングリル３の騒音を低減することができる。さらに樹脂製の一体成型とすることによりコストを低減することができる。よって、低騒音の空気調和機を低コストで得ることができる。
また、モータ支持具ロッド部３ｂの開口部をファングリル主桟２ａと接するようにしているので、ファンからの気流に対してへり部分が出ないので気流の乱れを小さくすることができ、空力騒音、通風抵抗を小さくすることができる。さらに、図１２に示すようにモータ支持具ロッド部の断面形状において、ファン側を曲面となるように滑らかにすることによってこの効果を高めることができる。よって低騒音で外観上優れた空気調和機の室外機とすることができる。

１ 空気調和機の室外機、 ２ ファングリル、 ２ａ ファングリル主桟、 ３ モータ支持具、 ３ａ モータ取付部、 ３ｂ ロッド部、 ４ 駆動モータ、 ５ 送風ファン、 ６ 熱交換器、 ７ ベルマウス、 ８ 送風ファンの吹出し気流、 ９ モータ支持具ロッド部のファン側の頂点部、 １０ 室外機へ吸引される気流。

Claims (8)

1. モータにより駆動される送風ファンと、前記送風ファンの下流側の吹出し口に設けられケーシング面の一部を成すファングリルと、前記送風ファンの下流側に配設して前記モータをケーシングに固定するためのモータ支持具と、前記ファングリルの主桟とほぼ平行に配置された前記モータ支持具のロッド部とを備え、前記モータ支持具のロッド部が、前記ファングリル主桟と空気の流れ方向に連続して存在することを特徴とする空気調和機の室外機。
2. 前記モータ支持具のロッド部と連続して配置されるファングリルの主桟が他の主桟よりも回転軸方向厚みを小さくしたことを特徴とする請求項１記載の空気調和機の室外機。
3. 前記ファングリルの主桟とほぼ平行となる前記モータ支持具のロッド部のファン回転軸方向と平行な面の断面形状が、送風ファン側の頂点部分が送風ファンの旋回方向と反対側に位置するとともに、前記モータ支持具ロッド部を鉛直方向に設置したことを特徴とする請求項１または２に記載の空気調和機の室外機。
4. 前記ファングリルの主桟、および該ファングリル主桟とほぼ平行となるモータ支持具のロッド部を鉛直方向に設置したことを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の空気調和機の室外機。
5. 前記モータ支持具のロッド部において、前記モータより下部にあるロッド部本数が上部のロッド部本数より多いことを特徴とする請求項４記載の空気調和機の室外機。
6. 前記ファングリルを樹脂製とするとともに、前記モータ支持具のロッド部を樹脂よりも剛性の高い材質とすることを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の空気調和機の室外機。
7. 前記モータ支持具のロッド部が金属製の楕円断面の中空状であることを特徴とする請求項６記載の空気調和機の室外機。
8. 前記モータ支持具ロッド部が金属の折り曲げ加工とし、前記ファングリルが樹脂製であることを特徴とする請求項６記載の空気調和機の室外機。

Images