JP2010127590A - 空気調和機の室外機及びこの室外機を備えた空気調和機 - Google Patents

Abstract

【課題】仕切り板の振動による騒音及び風量分布の不均一による回転音を低減させることにより、ユニットの騒音を低下させることのできる室外機及びこれを備えた空気調和機を提供する。
【解決手段】ユニット１内の少なくとも背面側に設置された熱交換器８、熱交換器８の前面側に設置された複数の翼４を有するプロペラファン２、及びプロペラファン２の前面側に設置されたベルマウス６を有する風路室９と、圧縮機１０が設置された機械室１１と、風路室９と機械室１１とを仕切る仕切り板１２とを備え、仕切り板１２の風路室９側の翼４の外周部のプロペラファン２の回転軸方向の長さｈと対応する領域に、機械室１１側に突出する凹部１３を設けた。
【選択図】図１

Description

本発明は、空気調和機の室外機及びこの室外機を備えた空気調和機に係り、より詳しくは、室外機の騒音低下をはかったものである。

図１３は従来の空気調和機の室外機を模式的に示した平断面図及び正面図である。
室外機を構成するユニット１の内部には、回転中心であるボス３の外周に複数の翼４が設けられて、ファンモータ５により回転駆動されるプロペラファン２（以下、単にファンという）が設置されている。そして、ファン２の翼４の外周の前面側には、吸込み側と吹出し側とを区切るベルマウス６が設けられており、ユニット１の前面側には、ベルマウス６を覆うようにファンガード７が取り付けられている。

また、ファン２の背面側において風路壁の内側には、フィンとパイプとからなる熱交換器８が、ユニット１の背面側から側面側にかけて、ほぼＬ字状に搭載されている。この熱交換器８には冷媒を供給する圧縮機１０が接続されており、ファン２や熱交換器８が設けられた風路室９と、圧縮機１０や配管等が設置された機械室１１とは、仕切り板１２によって区画されている。
そして、ファン２が回転すると、背面側や側面側などからユニット１内に吸引された外気は、熱交換器８を通過する間に熱交換され、ベルマウス６を通って外部へ排出される。

ところで、室外機の設置場所等を考慮に入れてユニット１をコンパクト化すると、各構成要素間の距離が短かくなる。例えば、ファン２の翼４の外周部と、仕切り板１２との距離（空間部）も非常に近く（狭く）なる。
ファン２が回転すると、図１４に示すように、翼面の圧力差により翼４の外周部から渦（翼端渦）２４が発生し、この渦２４は下流側（ベルマウス６側）に流れる間に仕切り板１２の壁面に衝突して仕切り板１２を振動させ、振動した仕切り板１２から騒音が発生する。特に、ファン２の中心部の高さ位置（図１４（ｂ）のファン２の中心を通る水平線Ｘ−Ｘの位置）では、ファン２の翼４と仕切り板１２との距離が最も近くなるため、発生直後の渦２４が強さを保ったまま仕切り板１２に衝突して強い振動が発生し、大きな騒音が発生する。

また、ファン２の回転によって風路室９に吸込まれた空気の流れに着目すると、仕切り板１２の周囲、特にファン２の中心部の高さ位置付近では、翼４と仕切り板１２との間隔が狭いため、径方向からの空気の流入はほとんどない。これに対して、ユニット１の上下部や風路室９の角部は、半径方向からの空気の流入が多くなる。このため、翼４が１回転する間に翼４への空気の流入方向が変化して翼４の周りの空気の流れ場が変動し、翼４の表面に圧力変動が発生して騒音（回転音）が発生するという問題があった。

このような問題を解決するために、ファン室と機械室とを仕切る仕切壁を、下端から上端に行くにつれてプロペラファンから遠ざかるように傾斜させ、あるいは、プロペラファンが下から上に回転する側の下部に機械室を設け、プロペラファンが上から下に回転する側の上部に電気箱を設置して、機械室と電気箱のプロペラファン側をプロペラシャフトの周面に沿って曲面状に形成した空気調和機の室外機が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

特開２００１−１０８２６１号公報（第５頁、図６−９）

特許文献１に開示された発明において、仕切壁を鉛直方向に傾けて設けた場合は、筐体の下部と上部でプロペラファンとの距離が近い箇所と遠い箇所とが生ずるため、プロペラファンに流入する風量分布が不均一になり、回転音の影響が現われるものと考えられる。
また、プロペラファンが回転すると翼の外周部に旋回流が発生するため、仕切壁がプロペラシャフトの近くに位置する場合は、翼から発生する渦に仕切壁が干渉することにより仕切壁が振動し、騒音が増加するおそれがある。

さらに、機械室と電気箱のプロペラファン側を曲面形状に形成した場合は、プロペラファンの翼から離脱する渦と、機械室及び電気箱の表面との距離を遠ざけることができるが、側面からの気流方向を規制する鈑金などにより、プロペラファンの周囲の空間が、周方向で広い場合と狭い場合とに大きく変化するため、流入する風量分布の不均一による回転音が発生するおそれがある。

本発明は、上記の課題を解決するためになされたもので、仕切り板の振動による騒音及び風量分布の不均一による回転音を低減させることにより、ユニットの騒音を低下させることのできる空気調和機の室外機及びこの室外機を備えた空気調和機を提供することを目的としたものである。

本発明に係る空気調和機の室外機は、ユニット内の少なくとも背面側に設置された熱交換器、該熱交換器の前面側に設置された複数の翼を有するプロペラファン、及び該プロペラファンの前面側に設置されたベルマウスを有する風路室と、圧縮機が設置された機械室と、前記風路室と機械室とを仕切る仕切り板とを備え、前記仕切り板の前記風路室側の前記翼の外周部の前記プロペラファンの回転軸方向の長さと対応する領域に、前記機械室側に突出する凹部を設けたものである。

また、本発明に係る空気調和機は、上記の室外機を備えたものである。

本発明によれば、仕切り板のプロペラファンの翼に対応する領域に凹部を設け、プロペラファンの翼の外周部と仕切り板との間の空間部を大きく形成したので、仕切り板の振動による騒音の発生、及び風量分布の不均一による回転音が低減し、ユニットの騒音を低下することのできる室外機及びこれを備えた空気調和機を得ることができる。

［実施の形態１］
図１は本発明の実施の形態１に係る空気調和機の室外機を模式的に示した平断面図及び正面図である。なお、図１３で示した従来の室外機と同一又は同じ機能の部分にはこれと同じ符号を付し、説明の一部を省略する。

本実施の形態は、風路室９と機械室１１との間を仕切る仕切り板１２の、プロペラファン２（以下、単にファンという）の翼４の外周部の軸方向の長さｈに対応する部分を、ファン２の中心を通る鉛直線Ｙ−Ｙと仕切り板１２の表面との水平方向の距離Ｌが、ファン２の中心を通る水平線Ｘ−Ｘの位置で最も長くなるように形成したものである。換言すれば、仕切り板１２のファン２の翼４と対向する領域に、機械室１１側に突出する段差部のあるほぼ角状の凹部１３を形成し、翼４の外周部と仕切り板１２との間の空間部Ｇを大きく形成したものである（図には、凹部１３の上下方向において、上記水平方向の距離Ｌが等しい場合を示してある）。

図１では、仕切り板１２の凹部１３の奥行き（ファン２の軸方向の長さ）が、翼４の外周部に対向する軸方向の長さｈと同じになっているが、下流部（ユニット１の正面）まで延ばした方が成型上容易になることがある。
凹部１３がベルマウス６より外側にある領域では、仕切り板１２が気流に与える影響はほとんどないため、凹部１３を下流部まで延長しても本発明の効果には変わりはない。以降の図では、凹部１３を下流部まで延長した場合を示してある。

次に、図２、図３により本実施の形態の作用を説明する。
図２（ａ）はファン２の翼周りの空気の流れの説明図である。図２（ｂ）のＡ−Ａ断面における翼４の付近の空気の流れ２０に着目すると、翼４の外周部では翼４の圧力面２１から負圧面２２にかけて漏れ流れ２３が発生し、負圧面２２側に圧力面２１と負圧面２２の圧力差に応じた強さの渦（翼端渦）２４が発生する。

本実施の形態においては、仕切り板１２のファン２の翼４と対応する部分に凹部１３が形成され、ファン２の翼外周部と仕切り板１２との間に広い空間部Ｇが確保されているので、ファン２の翼４の外周部で発生した強い渦２４は、図３に示すように、翼４と仕切り板１２との間で減衰したのち、壁面に衝突することなく下流側に流れていく。若し、仕切り板１２の壁面に渦２４が衝突しても、渦２４は減衰しているため仕切り板１２の振動は弱い。

この結果、仕切り板１２に発生する力の変動は小さくなり、騒音は大幅に低減される。なお、仕切り板１２の表面とファン２の中心を通る鉛直線Ｙ−Ｙとの距離を最大にする位置を、ファン２の中心を通る水平線Ｘ−Ｘ上としたのは、ユニット１の上部及び下部は、翼４との間に空間部９ａが存在して広くなっているためである。

次に、図４、図５により、本実施の形態に係る室外機と、従来の室外機のファンによって吸い込まれる空気の流れ方向について比較する。
従来の室外機においては、図５に示すように、仕切り板１２側ではファン２の径方向の空間部Ｇが狭いため、径方向からのファン２への空気の流入が少なく、軸方向からの流入２５が主であり、熱交換器８側や風路室９の角部９ｂではファン２の径方向への流入２６が多い。このように、ファン２の周方向における空気の流入方向が異なると、翼４の回転に伴う翼周りの空気の流れ場の変動が大きくなるため、ファン２から大きな回転音が発生する原因になっていた。

これに対して、本実施の形態においては、図４に示すように、仕切り板１２側におけるファン２との径方向の空間部Ｇが広いため、仕切り板１２の付近における径方向からファン２への流入２６が増加し、ユニット１の上、下部や風路室９の角部９ｂから流入した空気と均一化されて周方向の流れ場の変動が少なくなる。このため、ファン２の回転音が低下し、ユニット１の騒音発生を低減することができる。

本実施の形態によれば、ファン２の外周部と仕切り板１２との間の空間部Ｇを広くしたので、翼面で発生した渦２４が仕切り板１２に衝突せずに下流側に流れ、たとえ衝突しても広くなった空間部Ｇで渦２４が減衰するため仕切り板１２の振動は弱く、騒音は小さくなる。
また、半径方向からのファン２への空気の流入が増加して、風路室９の角部方向などからの空気の流入と均一化されて周方向の流れ場変動が小さくなり、翼４の表面の圧力変動が小さくなるため、ファン２の回転音を低減することができ、これら２つの効果により、ユニット１の騒音を低減することができる。

［実施の形態２］
図６は本発明の実施の形態２に係る空気調和機の室外機を模式的に示した正面図である。なお、実施の形態１と同一又は同じ機能の部分にはこれと同じ符号を付し、説明の一部を省略する。
本実施の形態は、仕切り板１２に設けた凹部１３において、仕切り板１２の表面とファン２の中心を通る鉛直線Ｙ−Ｙとの間の水平方向の距離Ｌを、ファン２の中心を通る水平線Ｘ−Ｘに対して、上下対称位置において等しくなるように構成したものである（図には、水平線Ｘ−Ｘの位置で距離Ｌを最も長くし、上下方向になるにしたがって徐々に短かくした場合を示してある）。

ファン２の仕切り板１２側は風路が狭く、空気の流入が不均一になり易いため、僅かな空間部（風路）の変化が騒音の増加に寄与する。本実施の形態のように、ファン２と仕切り板１２との間の水平距離Ｌを、ファン２の中心を通る水平線Ｘ−Ｘに対して上下対称に構成すると、ファン２の周方向で距離の変化が小さくなるため、空気の流入分布が均一化しやすくなり、仕切り板１２の周囲における翼周りの空気の流れの変化がより小さくなる。
本実施の形態においても実施の形態１の場合とほぼ同様の効果が得られるが、回転音による騒音をさらに低減することができる。

［実施の形態３］
図７は本発明の実施の形態３に係る空気調和機の室外機を模式的に示した正面図である。なお、実施の形態１と同一又は同じ機能の部分にはこれと同じ符号を付し、説明の一部を省略する。
本実施の形態は、実施の形態１又は２において、仕切り板１２のファン２と対向する位置に設けた段差部を有する凹部１３の角部に、面取り部１４を設けたものである。

図７（ｃ）に示すように、例えば実施の形態１の仕切り板１２において、ファン２から吹き出した旋回気流が仕切り板１２に設けた凹部１３を通過すると、凹部１３の入側の角部（段差部）１３ａで渦２７が発生し、この渦２７が出側の角部１３ｂを通過するときに凹部１３の壁面に衝突して、仕切り板１２の振動を招くと共に風切り音を発生する。このため、凹部１３を設けてファン２と仕切り板１２との間の空間部Ｇを大きくした効果が弱まるおそれがある。

本実施の形態においては、図７（ａ），（ｂ）に示すように、仕切り板１２の凹部１３の角部１３ａ〜１３ｃに面取り部１４を設けたので、図７（ｂ）に示すように、凹部１３の入側における渦の発生を防止することができると共に、出側における気流の衝突音や風切り音が弱くなるため、仕切り板１２とファン２との間の空間部Ｇを大きくした効果を確実に得ることができる。なお、上記の説明では、凹部１３の角部１３ａ〜１３ｃに面取り部１４を設けた場合を示したが、面取り部１４に代えて角部１３ａ〜１３ｃにＲ加工を施してもよい。

［実施の形態４］
図８は本発明の実施の形態４に係る空気調和機の室外機を模式的に示した正面図である。なお、実施の形態１と同一又は同じ機能の部分にはこれと同じ符号を付し、説明の一部を省略する。
本実施の形態は、ファン２の中心から、ファン２の中心を通る鉛直線Ｙ−Ｙと仕切り板１２との間の距離Ｌより大きい中心軸からの半径Ｒ₁に沿って、仕切り板１２のファン２の翼４と対向する領域に、機械室１１側に突出する円弧状の凹部１３を設けたものである。

実施の形態１，２において、凹部１３を深くした場合、図８（ｃ）に示すように、凹部１３の角部１３ａと凹部１３の底部とでは、ファン２の外周縁と凹部１３との間の空間部Ｇの広さ（距離）が急激に変化するため、翼周りの空気流れの変化が大きくなり、回転音が大きくなるおそれがある。そこで、実施の形態３では角部（段差部）１３ａ〜１３ｃを面取り１４し、又はＲ状に形成したが凹部１３が深い場合は、これだけでは回転音の十分な緩和効果が得られない場合がある。

本実施の形態においては、仕切り板１２に円弧状の凹部１３を設けたので、凹部１３を深くしても、段差部がなく、空隙Ｇの大きさも一定であるため、凹部１３において旋回流による渦や仕切り板１２への衝突が発生しにくくなる。また、ファン２の翼４の外周部と凹部１３との間の距離が一定に保たれるため、風路の形状変化に伴う空気の流入変化が小さくなり、回転音をさらに低減することができる。

［実施の形態５］
図９は本発明の実施の形態５に係る空気調和機の室外機を模式的に示した平断面図及び正面図である。なお、実施の形態１と同一又は同じ機能の部分にはこれと同じ符号を付し、説明の一部を省略する。
本実施の形態は、ファン２の中心を通る鉛直線Ｙ−Ｙと、仕切り板１２の表面との水平方向の距離Ｌ₁，Ｌ₂，Ｌ₃を、下流側から上流側に向って順次大きく形成すると共に、仕切り板１２に機械室１１側に突出する段差状の凹部１３を設けたものである。そして、軸方向に投影した凹部１３の外形と、ファン２の中心に最も近い凹部１３の角部１３ａを通る鉛直線ｙで囲まれた面積（以下、凹部面積という）を、下流側から上流側に向って大きく形成したものである。換言すれば、凹部１３の面積を下流側から上流側に向って大きくしたものである。

本実施の形態によれば、これまでに述べた各実施の形態の効果に加えて、ファン２の入側風路を広く確保できるため、ファン２の吸込み風量を増加させることができる。また、下流側に向って風路が徐々に縮小していくため、気流をベルマウス６にスムーズに送ることができ、圧力損失の低減や乱れの低減により、騒音のさらに少ない風路を実現することができる。

また、ファン２の前縁部では仕切り板１２に凹部１３が設けられているため、翼４と仕切り板１２との間の空間部が風路室９の角部の空間部とほぼ等しくなり、これにより、ファン２の周方向における空気の流入分布をより均一化することができる。さらに、翼４と仕切り板１２との間の距離が大きくなるため、翼面で発生した渦が仕切り板１２に干渉されることなく下流側に流れるので、騒音がさらに小さくなる。

［実施の形態６］
図１０は本発明の実施の形態６に係る空気調和機の室外機を模式的に示した平断面図及び正面図である。なお、実施の形態５と同一又は同じ機能の部分にはこれと同じ符号を付し、説明の一部を省略する。

実施の形態５では、ファン２の中心を通る鉛直線Ｙ−Ｙと、仕切り板１２の表面との水平方向の距離Ｌ₁〜Ｌ₃を、下流側から上流側に向って順次大きく形成すると共に、機械室１１側に突出する凹部１３を段差状に形成してその凹部面積を下流側から上流側に向って拡大するように形成したが、本実施の形態は、ファン２と同心的に下流側から上流側に向って円弧状の凹部１３を順次大きく形成し、凹部面積を下流側から上流側に向って順次大きくなるように構成したものである。

本実施の形態においても、実施の形態５の場合とほぼ同様の効果が得られるが、さらに、仕切り板１２に設けた凹部１３の形状が円弧状であるため、段差による影響が小さく、空気の流入分布がより均一化し、低騒音効果をさらに向上することができる。

［実施の形態７］
図１１は本発明の実施の形態７に係る空気調和機の室外機を模式的に示した平断面図及び正面図である。なお、実施の形態１と同一又は同じ機能の部分にはこれと同じ符号を付し、説明の一部を省略する。
本実施の形態は、実施の形態１〜６の室外機（図１１は実施の形態１の室外機が示してある）において、仕切り板１２の凹部１３の上下の角部１３ａ（端部）を、風路室９側に斜め上下方向に延設して傾斜面１２ａ，１２ｂを形成したものである。

実施の形態１〜６では、仕切り板１２を機械室１１側に突出させて凹部１３を形成し、ファン２の径方向からの流入風路を確保するようにした。しかし、翼４の後縁部では、風路室９の角部の空間と仕切り板１２の周囲の空間とは同じ大きさでないため、ファン２の周方向の吸込み分布を十分均一にすることは困難であった。

本実施の形態においては、凹部１３の上下の角部１３ａを風路室９側に斜め上下方向にそれぞれ延設して傾斜面１２ａ，１２ｂを形成し、風路室９の空間部と仕切り板１２の周辺の空間部とをほぼ等しくしたので、風路室９の上下と仕切り板１２の周方向との吸込み分布がさらに均一化され、回転音を低減することができる。

この場合、傾斜面１２ａ，１２ｂが水平方向となす角度θは、仕切り板１２と風路室９との間に形成される空間部、すなわち、ファン２の翼４と傾斜面１２ａ，１２ｂとの間の風路を確保するために、４５°以上とすることが望ましい（４５°未満では上記の風路が狭くなるため）。

［実施の形態８］
図１２は本発明の実施の形態８に係る空気調和機の室外機を模式的に示した平断面図及び正面図である。なお、実施の形態７と同一又は同じ機能の部分にはこれと同じ符号を付し、説明の一部を省略する。
本実施の形態は、実施の形態４（図８）のように、凹部１３を円弧状に形成した仕切り板１２において、凹部１３の上下端部を、実施の形態７（図１１）のように、風路室９側に斜め上下方向に延設して傾斜面１２ａ，１２ｂを形成したものである。

本実施の形態によれば、仕切り板１２の近傍において段差の影響がないので、低騒音効果をより向上することができる。なお、傾斜面１２ａ，１２ｂの水平方向となす角度θは、実施の形態７の場合と同様に、４５°以上とすることが望ましい。

本発明の実施の形態１に係る空気調和機の室外機を模式的に示した平断面図及び正面図である。 実施の形態１の作用説明図である。 実施の形態１の作用説明図である。 実施の形態１のファンによって吸い込まれる空気の流れ方向の説明図である。 従来の室外機のファンによって吸い込まれる空気の流れ方向の説明図である。 本発明の実施の形態２に係る空気調和機の室外機を模式的に示した正面図である。 本発明の実施の形態３に係る空気調和機の室外機を模式的に示した正面図及び作用説明図である。 本発明の実施の形態４に係る空気調和機の室外機を模式的に示した正面図及び作用説明図である。 本発明の実施の形態５に係る空気調和機の室外機を模式的に示した平断面図及び正面図である。 本発明の実施の形態６に係る空気調和機の室外機を模式的に示した平断面図及び正面図である。 本発明の実施の形態７に係る空気調和機の室外機を模式的に示した平断面図及び正面図である。 本発明の実施の形態８に係る空気調和機の室外機を模式的に示した平断面図及び正面図である。 従来の空気調和機の室外機を模式的に示した平断面図及び正面図である。 図１３の室外機の作用説明図である。

符号の説明

１ ユニット、２ ファン、４ 翼、６ ベルマウス、８ 熱交換器、９ 風路室、１０ 圧縮機、１１ 機械室、１２ 仕切り板、１２ａ，１２ｂ 傾斜面、１３ 凹部、１３ａ〜１３ｃ 角部、１４ 面取り部。

Claims (10)

1. ユニット内の少なくとも背面側に設置された熱交換器、該熱交換器の前面側に設置された複数の翼を有するプロペラファン、及び該プロペラファンの前面側に設置されたベルマウスを有する風路室と、圧縮機が設置された機械室と、前記風路室と機械室とを仕切る仕切り板とを備え、
   前記仕切り板の前記風路室側の前記翼の外周部の前記プロペラファンの回転軸方向の長さと対応する領域に、前記機械室側に突出する凹部を設けたことを特徴とする空気調和機の室外機。
2. ユニット内の少なくとも背面側に設置された熱交換器、該熱交換器の前面側に設置された複数の翼を有するプロペラファン、及び該プロペラファンの前面側に設置されたベルマウスを有する風路室と、圧縮機が設置された機械室と、前記風路室と機械室とを仕切る仕切り板とを備え、
   前記仕切り板の前記翼の外周部の前記プロペラファンの回転軸方向の長さと対応する領域において、前記プロペラファンの中心を通る鉛直線と前記仕切り板との間の水平方向長さを、前記プロペラファンの中心を通る水平線の位置で最も長く形成したことを特徴とする空気調和機の室外機。
3. 前記仕切り板とプロペラファンの中心を通る鉛直線との間の水平方向の長さを、前記プロペラファンの中心を通る水平線に対して上下対称に形成したことを特徴とする請求項２記載の空気調和機の室外機。
4. 前記仕切り板の前記プロペラファンの翼の外周部の軸方向の長さと対応する領域に、段差部を有し前記機械室外に突出する凹部を設けたことを特徴とする請求項２又は３記載の空気調和機の室外機。
5. 前記仕切り板に設けた凹部の段差部に、面取り部を設け又はＲ加工を施した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. 前記仕切り板の前記プロペラファンの翼の外周部の軸方向の長さと対応する領域に、前記プロペラファンの中心を軸とし前記機械室側に突出する円弧状の凹部を設けたことを特徴とする請求項２又は３記載の空気調和機の室外機。
7. 前記仕切り板とプロペラファンの中心を通る鉛直線との間の水平方向の長さが下流側から上流側に向って長くなることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の空気調和機の室外機。
8. 前記仕切り板に設けた凹部の面積が下流側から上流側に向って大きくなることを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載の空気調和機の室外機。
9. 前記仕切り板に設けた凹部の上下の端部から斜め上下方向に延設された傾斜面を設けたことを特徴とする請求項１〜８のいずれかに記載の空気調和機の室外機。
10. 請求項１〜９のいずれかの室外機を備えたことを特徴とする空気調和機。

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