JP2013221439A

JP2013221439A - 送風装置

Info

Publication number: JP2013221439A
Application number: JP2012092968A
Authority: JP
Inventors: Atsushi Kono; 惇司河野; Takahide Tadokoro; 敬英田所
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2012-04-16
Filing date: 2012-04-16
Publication date: 2013-10-28
Anticipated expiration: 2032-04-16
Also published as: JP5562374B2

Abstract

【課題】ベルマウスを隣接する壁体に近づけることでファンの設置領域の縮小を抑制することができ、尚且つ、騒音の低減を図ることもできる送風装置の提供。
【解決手段】送風装置は、ケーシングを通り抜けるように気体を流通させるファン８と、ファンの全周を囲むように設けられたベルマウス１３とを備える。ベルマウスは、少なくとも直管部１３ｂと、その直管部の上流側において上流に向けて拡径する入口部１３ａとを有する。ベルマウスの一方側の側方には、仕切板５が配置されている。ベルマウスは、仕切板５側となる入口部の入口端１３ｄまでの径方向距離Ｗ１が、反対側となる入口端までの径方向距離Ｗ２よりも小さくなるように構成され、且つ、仕切板５側の入口端の指向方向Ｄ１が、反対側の指向方向Ｄ２よりも上流側を向くように構成されている。
【選択図】図５

Description

本発明は、送風装置に関するものである。

冷媒回路を備え、冷媒を循環させて対象空間等の加熱・冷却等を行う冷凍サイクル装置では、室内機と室外機とが対象空間内外に分けて配置される。そして、かかる室外機では、翼を有するプロペラファンを回転させて空気の流れを発生させ、熱交換器に対して送風を行っている。

従来の冷凍サイクル装置の室外機において、省エネルギー化や低騒音化の要求に対応したファンの高効率化を図るものとしては、例えば、特許文献１に開示されたものがある。
この室外機では、仕切板によって機械室と隔てられた送風室内に、ファン、ベルマウス、熱交換器等が配置されており、室外機ハウジングの背面と側面とから熱交換器を通過させるようにして気流が送風室内に流入される。また、騒音の低下を目的とし、ベルマウスにおける仕切板側の部分は、仕切板との反対側の部分よりも、曲率半径が大きい湾曲を有し、且つ、吸込側となる入口端がより上流側に位置していた。

特許第４６９０６８２号公報(図１、図５)

ところで、仕切板によって機械室と送風室とが隔てられた室外機において、ベルマウスの入口端と仕切板とがほぼ直交するような配置関係にあるものでは、ベルマウスと仕切板とが接近する部分で、仕切板からの気流がベルマウスの表面に沿いきれずにはく離し、渦の発生に起因した騒音が懸念される。

これに関し、前述した特許文献１に開示されたような形態のベルマウスを用いれば、はく離による渦の発生はある程度、抑制できるものの、ベルマウスが送風室内で場所をとることとなり、ファンの設置領域が縮小してしまう問題が新たに生じる。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであり、ベルマウスを隣接する壁体に近づけることでファンの設置領域の縮小を抑制することができ、尚且つ、騒音の低減を図ることもできる送風装置を提供することを目的とする。

上述した目的を達成するため、本発明の送風装置は、ケーシングと、前記ケーシング内に配置され、該ケーシングを通り抜けるように気体を流通させるファンと、前記ケーシング内に配置され、前記ファンの全周を囲むように設けられたベルマウスとを備え、前記ベルマウスは、少なくとも直管部と、その直管部の上流側において上流に向けて拡径する入口部とを有し、前記ベルマウスの一方側の側方には、壁体が配置されており、前記ベルマウスは、前記壁体側となる前記直管部から前記入口部の入口端までの径方向距離Ｗ１が、前記ファンの回転軸を挟んだ前記壁体の反対側となる前記直管部から前記入口部１の入口端までの径方向距離Ｗ２よりも小さくなるように構成され、且つ、前記壁体側における前記入口端の指向方向Ｄ１が、回転軸を挟んだ反対側における前記入口端の指向方向Ｄ２よりも上流側を向くように構成されている。

本発明の送風装置によれば、ベルマウスを隣接する壁体に近づけることでファンの設置領域の縮小を抑制することができ、尚且つ、騒音の低減を図ることもできる。

本発明の実施の形態１に係る室外機を示す斜視図である。図１の室外機の構成を説明する平面図である。図１に関し、ファングリルを外した状態を示す図である。図１に関し、さらに前面パネル等を除去して、内部構成を示す図である。実施の形態１に関する送風室の内部構成及び気流の流れを示す図である。比較例に関する気流の流れを示す図である。実施の形態２に関する送風室の内部構成を示す図である。図７に関し、ベルマウスと仕切板との関係をより詳細に説明する図である。実施の形態３に関する、図７と同態様の図である。

以下、本発明に係る送風装置を、空気調和機や給湯器などの冷凍サイクル装置を構成する熱交換器を備えた送風装置（室外機）として実施した場合の実施の形態について添付図面に基づいて説明する。なお、図中、同一符号は同一又は対応部分を示すものとする。

実施の形態１．
図１は、本実施の形態１に係る室外機を吹出口側から見たときの斜視図であり、図２は、上面側から室外機の構成を説明するための図である。また、図３は、ファングリルを外した状態を示し、図４は、さらに、前面パネル等を除去して、内部構成を示す図である。

図１等に示すように、室外機本体（ケーシング）１は、左右一対の側面１ａ，１ｃ、前面１ｂ、背面１ｄ、上面１ｅ並びに底面１ｆを有する筐体として構成されている。側面１ａ及び背面１ｄは、外部から空気を吸込むために開口部分を有している。また、前面１ｂにおいては、前面パネル２に、外部に空気を吹出す開口部分としての吹出口３が形成されている。さらに、吹出口３は、ファングリル４で覆われており、それにより、物体等と後述するプロペラファン８（以下、単にファン８と記す）との接触を防止し、安全が図られている。

室外機本体１内には、プロペラボス９の周囲に複数（例えば３枚）の翼１０を有するファン８が設置されている。ファン８は、背面１ｄ側にあるファンモータ１１と、回転軸１２を介して接続されており、このファンモータ１１によって回転駆動される。

室外機本体１の内部は、仕切板（壁体）５によって、ファン８が収納・設置されている送風室６と、圧縮機１４等が設置されている機械室７とに分けられている。送風室６内における側面１ａ側と背面１ｄ側とには、平面視、略Ｌ字状に延びるような熱交換器１８が設けられている。

送風室６に配置されたファン８の半径方向外側には、ベルマウス１３が配置されている。ベルマウス１３は、翼１０の外周端よりも外側に位置し、ファン８の回転方向に沿って環状をなしている。また、ベルマウス１３の一方側の側方（図２の紙面で右方）には、仕切板５が位置し、他方側（反対方向）の側方（図２の紙面で左方）には、熱交換器１８の一部が位置することとなる。

ベルマウス１３の前端は、吹出口３の外周を囲むように室外機の前面パネル２と接続している。なお、ベルマウス１３は、前面パネル２と一体的に構成されていてもよく、あるいは、別体としてつなげられるものとして用意されていてもよい。このベルマウス１３によって、ベルマウス１３の吸込側と吹出側との間の流路が、吹出口３近傍の風路として構成される。すなわち、吹出口３近傍の風路は、ベルマウス１３によって、送風室６内の他の空間と区切られる。

ファン８の吸込側に設けられている熱交換器１８は、板状の面が平行になるように並設された複数のフィンと、その並設方向に各フィンを貫通する伝熱管とを備えている。伝熱管内には、冷媒回路を循環する冷媒が流通する。本実施の形態の熱交換器１８は、伝熱管が室外機本体１の側面１ａと背面１ｄとにかけてＬ字状に延び、図４に示すように複数段の伝熱管がフィンを貫通しながら蛇行するように構成される。また、熱交換器１８は、配管１５等を介して圧縮機１４と接続し、さらに、図示省略する室内側熱交換器や膨張弁等と接続されて、空気調和装置の冷媒回路を構成する。また、機械室７には、基板箱１６が配置されており、この基板箱１６に設けられた制御基板１７によって室外機内に搭載された機器が制御されている。

次にベルマウス１３の形状について説明する。図５は、図３のＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿う仮想面（回転軸１２を含む水平方向面）を上方からみた状態で示す図である。ベルマウス１３は、入口部１３ａと、直管部１３ｂと、出口部１３ｃとに分類される。これら入口部１３ａ、直管部１３ｂ及び出口部１３ｃは、気流の上流側から下流側に向けてその順で位置している。

また、それぞれの形状について延べると、直管部１３ｂは、径がほぼ一定の円筒形状の部分であり、ベルマウス１３の軸線方向における中央に位置している。入口部１３ａは、直管部１３ｂの上流側に位置し、上流に向けて拡径しており、すなわち、入口端（上流端・後端）１３ｄに向けて拡径されている部分である。また、出口部１３ｃは、直管部１３ｂの下流側に位置し、出口端（下流端・前端）に向けて拡径されている部分であり、その出口端は、吹出口３に連通している。

次に、比較例をあげつつ、本実施の形態１におけるベルマウスの特徴、ベルマウスと仕切板との関係、さらに、ベルマウスにおける気流の様子について詳細に説明する。図６は、比較例に関する図５と同態様の図である。

まず、第１の比較例として、図６の（ａ）に示されるように、ファン回転軸に関する軸対称の均等な拡がりを有するベルマウス５３を用いた場合には、ベルマウス５３と仕切板５５の接近部では、ファン８の側方からベルマウス５３内へと流入する気流は、回転軸１２方向に対し垂直には吸い込まれず、回転軸１２方向に対して斜めの向きに流入する。そのため、ベルマウス５３の吸込側の入口端５３ｄが、ベルマウス５３の直管部５３ｂに対しほぼ９０度となる向きを指向していると、ベルマウス５３の入口端５３ｄと仕切板５５とがほぼ垂直に接近するため、気流が仕切板５５とベルマウス５３とに沿いきれずに、はく離することで渦が発生してしまう。

これに対し、第２の比較例として、図６の（ｂ）に示されるように、ベルマウス６３と仕切板６５との距離を広くする態様も想定できるが、この場合、ベルマウス６３と仕切板６５とが十分に離れているので、ファン８の側方から流入する気流は、回転軸１２方向に対し、ほぼ垂直に流入し、ベルマウス６３の吸込側の入口端６３ｄが直管部６３ｂに対しほぼ９０度となる向きを指向していても、ベルマウス６３の入口近傍で気流がはく離することなく吸い込まれやすい。しかしながら、かかる第２の比較例では、図６の（ｂ）から明白であるように、ベルマウス６３と仕切板６５との間に余分な大きなスペースを確保しておかなければならないため、ファンの設置領域が縮小する。なお、これに関連しては、前述した特許文献１のように、ベルマウスの入口部の曲率半径を大きくし、入口端を仕切板に接近させ且つ上流側へと延長されるように構成したとしても、ベルマウスの直管部そのものは、仕切板とは大きく離れたままであるため、ファンの設置領域が縮小する問題が同様に生じる。

このような気流の剥離とファンの設置領域の縮小という問題に対し、本実施の形態１のベルマウス１３は、次のように構成されている。すなわち、ベルマウス１３は、図５の平面においてみて仕切板５側となる、直管部１３ｂから入口端１３ｄまでの径方向距離（径方向突出量）Ｗ１が、回転軸１２を挟んだ仕切板５の反対側における、直管部１３ｂから入口端１３ｄまでの径方向距離（径方向突出量）Ｗ２よりも小さくなるように構成され、且つ、仕切板５側における入口端１３ａの指向方向Ｄ１が、回転軸１２を挟んだ反対側における入口端１３ａの指向方向Ｄ２よりも上流側を向くように構成されている。これにより、仕切板５からの流れは、剥離が生じにくくベルマウス１３の表面に沿って流れ、渦の発生等に起因した騒音の低減を図ることができ、さらに、ファン８の回転軸が熱交換器１８よりも仕切板５に近くなる程度までベルマウス１３を仕切板５に近づけ、ファンの設置領域の縮小を抑制することができる。

次に、上記のように構成された室外機における送風動作について説明する。室外機において、ファン８が回転すると、室外機本体１の外から空気が吸い込まれる。これにより、側面１ａ及び背面１ｄを介して熱交換器１８に空気が流入して熱交換がなされる。その後、ファン８、さらにベルマウス１３を通過して、吹出口３から室外機本体１の外へと矢印Ａに示されるように空気が吹き出される。

図５に示されるように、室外機の背面１ｄの仕切板５側から送風室６に流入した気流Ｆは、仕切板５に沿って流れた後、ベルマウス１３に吸い込まれる。このとき、ベルマウス１３の仕切板５側は、上記のように構成されているため、仕切板５に沿って流れた気流Ｆは、渦を発生させることなくそのままベルマウス１３内へと吸い込まれる。

以上説明したように、本実施の形態１の送風装置によれば、ファンの設置領域が縮小することを避けながらも、騒音の低減を図ることが可能となっている。

実施の形態２．
次に、本発明の実施の形態２について説明する。図７は、実施の形態２に関する送風室の内部構成を示す図であり、図８は、図７に関するベルマウスと仕切板との関係をより詳細に説明する図である。

本実施の形態２は、以下に説明するベルマウス１１３の構成以外は、上述した実施の形態１と同様であってもよい。よって、図示例では、ベルマウス１１３は、上記の径方向距離Ｗ１＜Ｗ２で且つ指向方向Ｄ１がＤ２よりも上流側を向くように構成されているものとする。また、ファン８の回転軸が熱交換器１８よりも仕切板５に近くなる程度までベルマウス１３は仕切板５に近づけられている。

説明の前提として、まず、回転軸１２の延びる方向の距離としてみた際の、ベルマウス１１３の吸込側の入口端１１３ｄからファン８の外周端８ａの後縁８ｂまで距離を、軸方向距離Ｈとする。そして、ベルマウス１１３の入口端１１３ｄからＨ／３の距離だけ上流側を通り且つ図７の紙面上で回転軸１２と直交する方向に延びる仮想線Ｓを想定し、この仮想線Ｓと仕切板５との交点をＸとする。

上記の前提において、図８に示されるように、ベルマウスの入口端の指向方向線として、まず、２つの指向方向線Ｄ１２，Ｄ１３を考える。第１の指向方向線Ｄ１２は、交点Ｘよりも上流側において仕切板５と接する仮想線であり、第２の指向方向線Ｄ１３は、交点Ｘを通る仮想線である。２つの指向方向線Ｄ１２，Ｄ１３が回転軸１２の延びる方向となす角度は、それぞれ、θ１，θ２である。そして、本実施の形態２におけるベルマウス１１３は、その入口端１１３ｄの指向方向線Ｄ１１が２つの指向方向線Ｄ１２，Ｄ１３の間に位置するように、換言するならば、指向方向線Ｄ１１が回転軸１２の延びる方向となす角度θがθ１＜θ＜θ２となるように、構成されている。

上記のように構成したことにより、気流が仕切板５からベルマウス１１３の内面へ吸い込まれる際に、気流に渦が発生することが抑制される。すなわち、ベルマウスの入口端の上記角度θが、角度θ１より小さくなると、ベルマウスの内側に吸い込まれる気流がベルマウスの入口端ではく離する可能性が増加し、逆に、角度θ２より大きくなると、仕切板５側でベルマウスの入口端を上流側に向けたことによる渦の抑制効果が得られなくなる可能性が増加する。

このように、実施の形態２の冷凍サイクル装置の室外機においては、渦の発生する可能性をさらに低下させることができ、騒音の低減をより一層図ることができる。

実施の形態３．
次に、本発明の実施の形態３について説明する。図９は、実施の形態３に関する、図７と同態様の図である。本実施の形態３におけるベルマウス２１３は、入口部における環状の入口端２１３ｄの位置が、環状の全周にわたって、平面的にみて（回転軸１２と直交する方向から投影的にみて）、回転軸１２の延びる方向における前後方向位置に関して、一定に揃っている。すなわち、図９に図示したベルマウス２１３の吸込側の入口端２１３ｄから吐出側の出口端２１３ｅまでの軸方向距離Ｈ１が、仕切板５側の領域及び回転軸１２を挟んだ反対側の領域は勿論、周方向全体にわたって、一定値となるように設定されている。

また、図示省略するが、ベルマウス２１３は、さらに、上述した実施の形態１又は実施の形態２の構成の特徴を有していてもよく、すなわち、上記の径方向距離Ｗ１＜Ｗ２で且つ指向方向Ｄ１がＤ２よりも上流側を向くように構成されているか、又は、それに加えて、上記の角度関係がθ１＜θ＜θ２となるように構成されているものとする。また、ファン８の回転軸が熱交換器１８よりも仕切板５に近くなる程度までベルマウス１３は仕切板５に近づけられている。

このような本実施の形態３においても、実施の形態１及び実施の形態２と同様の効果が得られ、さらにベルマウス２１３の入口端２１３ｄから吐出側の出口端までの軸方向距離を周方向で一定とすることで、ファン８側面からの吸込風量分布を周方向で均一にすることができる利点が得られる。

以上のように、実施の形態３の冷凍サイクル装置の室外機においても、気流が仕切板からベルマウスの内面へ吸い込まれる際に、はく離による渦が発生することがなく、気流をベルマウスに吸い込ませることができ、さらに、ファン側面からの吸込風量分布を周方向で均一にすることができる。このため、渦の発生による騒音の低減をより顕著に実現することができる。

実施の形態４．
本発明の実施の形態４としての特徴として、ベルマウスの入口部がファン８側に凸となる形状を挙げる。かかる特徴は、図５、図７及び図９において既に図示されている。かかる特徴もまた、渦の発生による騒音の低減に寄与している。

実施の形態５．
さらに、本発明の実施の形態５としての特徴として、ベルマウスの入口部から直管部にかけて、角部が生じないように径が連続的に変化する曲面を全周にわたって維持するように構成されている形状を挙げることができる。この特徴もまた、図５、図７及び図９において既に図示されている。かかる特徴を備えた本実施の形態５においては、気流をはく離させることなく滑らかにベルマウスに吸い込ませる効果がより確実に得られる。

以上、好ましい実施の形態を参照して本発明の内容を具体的に説明したが、本発明の基本的技術思想及び教示に基づいて、当業者であれば、種々の改変態様を採り得ることは自明である。

上記実施の形態では何れも、冷凍サイクル装置として空気調和装置を想定し、送風装置は、その空気調和装置の室外機として実施した態様で説明したが、本発明はこれに限定されず、例えば、給湯器等の室外機として実施することも可能であり、さらに、送風を行う装置として、その他の装置や設備等に広く適用することができるものである。

また、本発明は、端的には、ベルマウスの形状として壁体側とその反対側との構成を前述してきたように非同一にする態様を採用するものであるが、この壁体は、前述した仕切板に限定されるものではない。よって、例えば、壁体としては、送風室と、機械室以外の何らかの室とを仕切るものであってもよいし、さらには、単なる送風室を画定する用途の壁でもよく、その場合、壁体における送風室との反対側は、室外機本体の外部となる態様でもよいだろう。

１室外機本体（ケーシング）、５仕切板（壁体）、６送風室、７機械室、８ファン、１３，１１３，２１３ベルマウス、１３ａ入口部、１３ｂ直管部、１３ｃ出口部、１３ｄ入口端、２１３ｅ出口端。

Claims

ケーシングと、
前記ケーシング内に配置され、該ケーシングを通り抜けるように気体を流通させるファンと、
前記ケーシング内に配置され、前記ファンの全周を囲むように設けられたベルマウスとを備え、
前記ベルマウスは、少なくとも直管部と、その直管部の上流側において上流に向けて拡径する入口部とを有し、
前記ベルマウスの一方側の側方には、壁体が配置されており、
前記ベルマウスは、前記壁体側となる前記直管部から前記入口部の入口端までの径方向距離Ｗ１が、前記ファンの回転軸を挟んだ前記壁体の反対側となる前記直管部から前記入口部１の入口端までの径方向距離Ｗ２よりも小さくなるように構成され、且つ、前記壁体側における前記入口端の指向方向Ｄ１が、回転軸を挟んだ反対側における前記入口端の指向方向Ｄ２よりも上流側を向くように構成されている、
送風装置。
前記ベルマウスの他方側の側方には、熱交換器の少なくとも一部が配置されており、
前記ベルマウスは前記壁体に接近して配置されており、それによって、前記ファンの回転軸が前記熱交換器よりも前記壁体に近づいている、
請求項１の送風装置。
前記ベルマウスの前記入口端から前記ファンの外周端の後縁まで距離を、軸方向距離Ｈとし、前記入口端からＨ／３の距離だけ上流側を通り且つ前記回転軸と直交する方向に延びる仮想線Ｓと、前記壁体との交点をＸとし、
さらに、ベルマウスの入口端の指向方向線として、前記交点Ｘよりも上流側において前記壁体と接する第１の指向方向線Ｄ１２が、前記回転軸の延びる方向となす角度をθ１とし、交点Ｘを通る第２の指向方向線Ｄ１３が、前記回転軸の延びる方向となす角度をθ２としたとき、
前記ベルマウスは、該ベルマウスの前記入口端の指向方向線Ｄ１１が前記回転軸の延びる方向となす角度θがθ１＜θ＜θ２となるように、構成されている、
請求項１又は２の送風装置。
前記ベルマウスの前記入口端から出口端までの軸方向距離Ｈ１は、周方向全体にわたって一定である、
請求項１乃至３の何れか一項の送風装置。
前記ベルマウスの前記入口部は前記ファン側に凸の形状となるように構成されている、
請求項１乃至４の何れか一項の送風装置。
前記ベルマウスは、前記入口部から前記直管部にかけて、角部が生じないように径が連続的に変化する曲面を全周にわたって維持するように構成されている、
請求項１乃至５の何れか一項の送風装置。
前記壁体は、前記ケーシング内を、前記ファン及び前記ベルマウスを収容する送風室と、機械室とに仕切る仕切板である、
請求項１乃至６の何れか一項の送風装置。