JP2011163690A - 室内機及び空気調和機 - Google Patents

Abstract

【課題】送風音の低減を図ることのできる室内機を得る。
【解決手段】室内機には、モータ１０４と遠心ファン１０５とが備えられている。この遠心ファン１０５には、前記モータ１０４と接続されたハブ１０５ａ，このハブ１０５ａに固定された翼１０５ｃ，この翼１０５ｃに固定されたシュラウド１０５ｂが備えられている。前記翼１０５ｃには流れガイド１０５ｄが備えられ、この流れガイド１０５ｄは、前記ハブ１０５ａと前記シュラウド１０５ｂとの間を流れる空気を分割する。
【選択図】 図１

Description

本発明は室内機及びその室内機を備えた空気調和機に関する。

空気調和機の室内機の省エネ化，低騒音化のためには、駆動音が最も大きいファンを低騒音化する必要があるが、ファン単体で低騒音化するのではなく筐体に組み込んだ状態での低騒音化を図る必要がある。

この場合、筐体の通風抵抗を小さくするか、熱交換器での風速分布を均一化して熱交換器の通風抵抗を小さくすることで低騒音化を図ることが多い。通風抵抗を小さくすれば、ファンが出す圧力(通風抵抗分の力）が少なくてすむので、ファンの回転数を小さくできるからである。また回転数を小さくすることができればファン入力も低減できるので省エネ化につながる。特に熱交換器の風速分布を均一化して熱交換器の通風抵抗を小さくすると熱交換能力も上がり、風量低減や圧縮機入力を低減できるため、更に省エネ化ができる。

従来の空気調和機の室内機において、熱交換器の風速分布を略均一化し、省エネ低騒音を実現する手段として、特許文献１がある。

特許文献１は、ケーシング内の主板と側板との間に複数枚の羽根を配設し、主板を羽根の後縁部よりも径方向外方側に延出させて延出部を形成すると共に、その延出部を側板側に屈曲させることで、熱交換器の前面側における風速分布を均一にしている。

特開平５−９３５２３号公報

しかし、上記特許文献１のものは、主板側に偏った流れを側板側に屈曲させた延出部によって修正することで、熱交換器前面の風速分布を均一にしている。この構成は、ファン風量が小さいところでは流れの向きを修正できるが、ファン風量が大きいところでは風の勢いが強く、偏った流れの向きを修正しきれないという課題がある。

本発明の目的は、送風音を低減することのできる室内機及び空気調和機を得ることにある。

前記目的は、モータと、該モータと接続されたハブ，該ハブに固定された翼，該翼に固定されたシュラウドを有する遠心ファンとを備えた室内機において、前記翼は、前記ハブと前記シュラウドとの間を流れる空気を分割する流れガイドを備えることを特徴とする室内機により達成される。

本発明によれば、送風音を低減することができる。

本発明の実施例１に係る空気調和機の室内機の縦断面図。 実施例１の流れガイドを流れガイドに配置した図。 実施例１の流れガイドの斜視図。 実施例１における遠心ファン内部の流れ模式図。 実施例２の流れガイドを流れガイドに配置した図。 実施例３の流れガイドを流れガイドに配置した図。 Ａ１／Ａ０に対する最大風速と平均風速の比（ＣＡＥ結果）。 従来の空気調和機の室内機の縦断面図。 従来の空気調和機の室内機における遠心ファン内部の流れ模式図。

以下、本発明の実施例を、図を用いて説明する。

図１に本発明の実施例１に係る空気調和機の室内機の縦断面図を示す。筐体内に送風機として遠心ファン１０５を配置し、遠心ファン１０５のモータ１０４を筐体の天板１０２に固定する。遠心ファン１０５は、モータ軸に固定されたハブ１０５ａと、ハブ１０５ａに対向して吸込口１１４側に設けられたシュラウド１０５ｂと、ハブ１０５ａとシュラウド１０５ｂの間に設けられた翼１０５ｃを備える。遠心ファン１０５の吸込み側にベルマウス１０６を備え、遠心ファン１０５の吹出し側に熱交換器１０９を備え、ファン吹出口１１５から吹出された空気が熱交換器１０９を通過して、筐体内部から外部へ空気が吹出す部分に吹出口１１３を配置する。遠心ファン１０５のハブ１０５ａとシュラウド１０５ｂの間に、流入した空気を分割する流れガイド１０５ｄを設けて室内機１０１を構成する。本実施例では、天板１０２側が上、吸込口１１４側が下とする。

本実施例の室内機は、圧縮機（図示せず）や室外熱交換器（図示せず）を備える室外機（図示せず）と配管で接続され、冷媒が循環することにより冷凍サイクルを構成する。

図８は従来の空気調和機の室内機の断面図で、図９はその室内機の遠心ファン内部の風の流れを示す図である。遠心ファン内部の空気の流れ５０１は、吸込口１１４より吸込まれた後、遠心方向に向きを変える。本実施例の流れガイド１０５ｄがないために、空気の流れがハブ１０５ａ側に偏ってしまう。この空気の流れの偏りは、ファンの吸込む風量が大きくなるほど顕著となり、その結果、遠心ファンから吹出す空気の従来の風速分布５０２は熱交換器１０９上側ほど速くなる。空気はこの風速分布で熱交換器１０９に送られるので、熱交換器の風速分布も偏る。

図４に本実施例における遠心ファン１０５内部の流れ模式図を示す。流れガイド１０５ｄを設けることで、ファン吸込口１１６の内部の外径側から吸込んだ空気は、ハブ１０５ａ側に偏らずに、流れガイド１０５ｄに沿ってファン吹出口１１５に向かう。その結果、図９で述べた従来の遠心ファン内部の流れに比べて、シュラウド１０５ｂ側にも風が流れやすくなり、ファン吹出口１１５及び熱交換器１０９に対して、本実施例の風速分布５０３はハブ１０５ａ側に偏りにくくなる。ファン吸込口１１６から吸込まれた空気は、すぐに流れガイド１０５ｄで分割されて流路が決まるため、遠心ファン１０５の吸込み風量の大小にかかわらず、シュラウド１０５ｂ側にも風を流すことができる。この流れガイド１０５ｄの整流作用により、ファン内部の通風抵抗を小さくできるので騒音が低減される。また、熱交換器１０９に流入する風に偏りが少なければ熱交換器１０９の通風抵抗を小さくでき、ファンが出す圧力（通風抵抗分の力）が少なくてすむので、ファンの回転数を小さくできる。回転数を小さくすることができればファン入力も低減できるので省エネ化できる。逆に、同じ電力であれば高風量を得ることができる。また、通風抵抗が小さくなることにより熱交換効率が上がれば圧縮機（図示せず）の回転数を減らすことができるので省エネ化できる。逆に、同じ電力であれば高風量を得ることができる。

遠心ファン１０５は、ハブ１０５ａ，シュラウド１０５ｂ，翼１０５ｃ，流れガイド１０５ｄを各々成形した後に組合わせても、翼１０５ｃと流れガイド１０５ｄを一体成形したものをハブ１０５ａ等と組合わせてもよい。また、流れガイド１０５ｄを分割して翼１０５ｃと接続させてもよい。

図２は本実施例の流れガイド１０５ｄを遠心ファン１０５に配置した図である。
本実施例の流れガイド１０５ｄの縦断面は、湾曲した形状となっている。流れガイド１０５ｄ自体は、一点鎖線を軸に回転させた形状で、図３に示すように、前縁２０１より後縁２０２の方が直径が大きくハブ１０５ａ側に位置し、軸側（内側）に湾曲したラッパ形状である。湾曲することにより、滑らかに空気を流すことができ、通風抵抗をより小さくすることができる。遠心ファン１０５のように、流入した空気が直角に向きを変えて流出する形状のファンに公的である。この湾曲形状は、円弧，楕円弧，放物線，多円弧等の種々の形状を取り得る。

流れガイド１０５ｄの上部、つまり後縁２０２側に、翼１０５ｃの内径側を一部嵌め込んでいる。本実施例では、流れガイド１０５ｄと翼１０５ｃが互いに一部だけかみ合うように、両方を切り欠いて嵌め込まれている。これにより、流れガイド１０５ｄが下にずれることもなく、遠心ファン１０５が回転しても流れガイド１０５ｄが回転軸と直交する方向にずれることもない。流れガイド１０５ｄの厚み分だけ翼１０５ｃを切り欠いて、そこに流れガイド１０５ｄを嵌め込んでもよい。また、流れガイド１０５ｄの後縁２０２を翼１０５ｃの外径側まで延ばしてもよい。

前縁２０１の回転軸方向位置は、ファン吹出口１１５の下端よりも矢印３０６の分だけファン吸込口１１６側に突き出している。つまり、ファン吹出口１１５の下端とファン吸込口１１６との間に前縁２０１を配置する。ファン吹出口１１５の下端よりも流れガイド１０５ｄの前縁２０１が下方に延びていることで、流入した空気を流れガイド１０５ｄですぐに整流することができ、吸込まれた空気をハブ１０５ａ側により偏りにくくすることができる。また本実施例では、ファン吸込み径３０２をＤ０、ファン吸込み面積をＡ０とし、前縁径３０１をＤ１、前縁径の面積（前縁の内側面積）をＡ１としたときに、その前縁２０１のファン径方向位置は、Ａ１／Ａ０＝１／６〜１／２（３／６）の関係が成り立つようにＤ１を定める。

図７に流れガイド１０５ｄの前縁２０１での径方向位置（Ａ１／Ａ０）を変化させた場合における、ファン吹出口１１５の最大風速と平均風速の比（ＣＡＥ結果）を示す。ここでは、理想的なファン吹出口１１５の平均風速（等速分布）を１とする。流れガイド１０５ｄがない場合は、ファン吹出口１１５の最大風速が平均風速の約２倍となることを示している。

本実施例では、Ａ１／Ａ０＝１／６〜１／２（３／６）の範囲であれば、最大風速を平均風速の１.５倍程度に抑えることができる。この値は、以下のように概算できる。

最も理想的である均一な風速分布を基準（＝１）とし、最大風速と平均風速の比が２あるいは１.５の場合を計算する。比が２のものは流れガイドがない場合であり、比が１.５のものは流れガイドがＡ１／Ａ０＝１／６〜１／２（３／６）となる位置に設けられた場合である。ファン吹出口１１５の従来の風速分布５０２が図９のような階段状になり、その風速分布がそのまま熱交換器の風速分布になるものと仮定して通風抵抗を計算する。また室内機の熱交換器を除く筐体の通風抵抗は全て同じ値とする。すると全通風抵抗（熱交換器＋筐体）は熱交換器の風速分布分だけ差が生じる。これをもとに熱交換器の抵抗増加分がファン回転数の増加にどれくらい影響するか計算する。理想状態（熱交換器の風速分布が均一）のファン回転数を１とすると、最大風速と平均風速の比が２のときは、ファン回転数は１.０４倍となる。また、最大風速と平均風速の比が１.５のときは、ファン回転数は１.０１倍で、約１％の回転数増加で抑えることができる。

前記効果を具体的な数値で表すと、理想状態のファン入力が８０Ｗ、騒音が４０ｄＢとすれば、従来の室内機ではファン入力９０Ｗ，騒音６１ｄＢのところを、本発明の流れガイドを用いた室内機では、ファン入力８２.４Ｗ，騒音６０.３ｄＢ程度で抑えることができる。

図２に示すように、本実施例の流れガイド１０５ｄの後縁２０２側は翼１０５ｃの一部を貫通するように重なり部分３０７を形成し、流れガイド１０５ｄは翼１０５ｃに固定されている。流れガイド１０５ｄを後縁曲線３０３に沿って、遠心ファン１０５の吹出口まで曲線状に延長させた場合に、遠心ファン１０５のファン吹出口面積を上下に略等分割するように構成するとよい。即ち、ハブ１０５ａとシュラウド１０５ｂとの間のファン吹出口側寸法を、シュラウド側寸法３０４とハブ側寸法３０５に分割して、３０４≒３０５とする。ファン吹出口１１５から熱交換器１０９に略均等に吹出すように流れガイド１０５ｄを設ける。これによりファン吹出し風速分布の偏りを低減することができ、熱交換器１０９の風速分布の偏りも低減できるので、省エネ化，低騒音化が実現できる。

図５は本実施例の流れガイド１０５ｄの配置図である。流れガイド１０５ｄの中心線１０５ｅの後縁２０２における後縁接線４０１に沿って、流れガイド１０５ｄを遠心ファン１０５の吹出口までまっすぐ延長させた場合に、遠心ファン１０５のファン吹出口面積を上下に略等分割、即ち３０４≒３０５とするように構成してもよい。もちろん流れガイド１０５ｄの後縁２０２をファン吹出口１１５まで実際に延ばしたものでもよい。

図６は本実施例の流れガイド１０５ｄの配置図である。流れガイド１０５ｄの中心線１０５ｅの前縁２０１における前縁接線４０２と、ファン回転軸と平行の直線との成す角度３０８が、０°（平行）〜１５°であって、前縁接線４０２がファン回転軸方向に傾くように流れガイド１０５ｄを配置する。これにより前縁での流れの乱れも低減されてファン内部の流れがスムースになり、ファン吹出し風速分布の偏りを低減することができ、また熱交換器の風速分布の方よりも低減できるので、省エネ化，低騒音化が実現できる。

１０１ 空気調和機の室内機
１０２ 天板
１０３ 側板
１０４ モータ
１０５ 遠心ファン
１０５ａ ハブ
１０５ｂ シュラウド
１０５ｃ 翼
１０５ｄ 流れガイド
１０５ｅ 中心線
１０６ ベルマウス
１０７ フィルタ
１０８ グリル
１０９ 熱交換器
１１０ 水受け
１１１ ルーバ
１１２ パネル
１１３ 吹出口
１１４ 吸込口
１１５ ファン吹出口
１１６ ファン吸込口
２０１ 前縁
２０２ 後縁
３０１ 前縁径（Ｄ１）
３０２ ファン吸込み径（Ｄ０）
３０３ 後縁曲線
３０４ シュラウド側寸法
３０５ ハブ側寸法
３０６ 本発明の流れガイドのファン回転軸方向前縁位置（矢印）
３０７ 重なり部分
３０８ 角度
４０１ 後縁接線
４０２ 前縁接線
５０１ 遠心ファン内部の空気の流れ
５０２ 従来の風速分布
５０３ 本実施例の風速分布

Claims (8)

1. モータと、
   該モータと接続されたハブ，該ハブに固定された翼，該翼に固定されたシュラウドを有する遠心ファンと
   を備えた室内機において、
   前記翼は、前記ハブと前記シュラウドとの間を流れる空気を分割する流れガイドを備えることを特徴とする室内機。
2. 請求項１において、
   前記流れガイドは、前縁と、該前縁よりも前記ハブ側に設けられた後縁とを備えることを特徴とする室内機。
3. 請求項２において、
   前記流れガイドは、前記後縁と前記翼とが重なることを特徴とする室内機。
4. 請求項２において、
   前記流れガイドは、前記モータの回転軸側に湾曲したラッパ形状であり、前記前縁の内径よりも前記後縁の内径の方が大きいことを特徴とする室内機。
5. 請求項２において、
   前記流れガイドは、前記前縁を前記遠心ファンのファン吹出口の下端よりも下方に延ばしたことを特徴とする室内機。
6. 請求項２において、
   前記流れガイドは、前記前縁における内部面積Ａ１が前記遠心ファンのファン吸込口面積Ａ０に対して、Ａ１／Ａ０＝１／６〜１／２としたことを特徴とする室内機。
7. 筐体内に設けられた遠心ファンと、
   該遠心ファンのファン吹出口側に設けられた熱交換器と、
   前記遠心ファン内に設けられた翼と、
   前記遠心ファンから前記熱交換器に吹出す空気の偏りを減らすように前記翼に設けられた流れガイドと
   を備えることを特徴とする室内機。
8. 請求項１乃至７記載の何れかの室内機と、圧縮機を有する室外機とを備えることを特徴とする空気調和機。

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