JP5178816B2 - 空気調和機 - Google Patents

Description

本発明は、エアコンや冷凍装置等に使用される空気調和機に関し、特に空気調和機の室外機に関する。

従来の空気調和機の室外機は、その一例をあげると、直方体形状に形成されたユニット本体と、ユニット本体内に設置されたプロペラファン及びこれを回転駆動するファンモータと、ユニット本体の側面及び背面にわたってＬ字状に設置された熱交換器と、プロペラファンの半径方向外側に設置されたベルマウスと、熱交換器に冷媒を供給する圧縮機の設置空間とプロペラファンの設置空間とを区画し、熱交換器からベルマウスに向けて空気の流れを誘導する仕切り板（セパレータとも称する）とを備えている。
このように構成された従来の空気調和機では、プロペラファンが回転すると、気流はユニット本体外から熱交換器を通過して熱交換され、ベルマウスを通過してユニット本体外へ排出される。

近年、空気調和機には省電力・静音化が求められており、そのため空力騒音の根源となるプロペラファンの騒音を低減させることを狙った形態に関する提案がなされている。例えば、セパレータ側のベルマウスを上流側に延ばして気流を滑らかに流してプロペラファンの効率向上と騒音低減を狙った例が提案されている（特許文献１参照）。また、直方体のユニットの形状であっても、円形のプロペラファンに流入する流れを制御するために、ベルマウスの吸込み側の曲率半径を周囲の空間の広さによって変えた例も提案されている（特許文献２参照）。また、熱交換器からの気流をプロペラファンにスムーズに流入させるように防音仕切り板をダクト形状もしくはフード形状に形成した例も提案されている（特許文献３参照）。

特開２００６−７７５８５号公報（第４−５頁、図１） 特開平３−１６８３９５号公報（第２頁、第２図、第３図） 特開平１０−２３８８１５号公報（第３頁、図１、図２）

ところで、ユニット本体内に搭載されたプロペラファンは、周囲を熱交換器と仕切り板（セパレータ）、ユニット本体壁に囲まれているため、プロペラファンの軸から見た風路は非対称になる。従来のユニット構成における空気の流れについて考えると、ユニット本体の側面（熱交換器が置かれた側）から流入する気流はプロペラファンの半径方向に流入するものが主流となる。一方、セパレータ側ではプロペラファンと壁の隙間が小さく、プロペラファンの軸に沿った流れが主流となり、羽根が１回転する間に羽根への流入方向が変化する、つまり羽根周りの流れ場が変動する。特許文献１では、セパレータ側のベルマウスを上流側に延ばして、気流が滑らかに流入するように構成しているが、このような構成としても、熱交換器が置かれたユニット本体の側面から入る気流と背面から入る気流の向きが異なることに変わりはないため、流れ場の変動は変わらない。また、特許文献２に示されるような構成であっても、ユニット本体の側面（熱交換器が置かれた側）からの気流を滑らかにプロペラファンに流入させることは可能であるが、流入方向を変えることはできないため、羽根への流入方向が周方向に変化する現象は従来と変わらない。流れ場の変動は羽根にかかる負荷変動を招くため騒音が増加する要因になる。また、プロペラファンの回転速度が一定で羽根に流入する軸方向流速成分が変動するため、気流が羽根前縁に流入する角度（入射角）も変化する。入射角が大きくなる場所では失速が発生し、騒音増加の要因となり、羽根の効率も低下して性能低下につながる。プロペラファンに流入する流れが半径方向になるユニット本体の側面（熱交換器が置かれた側）では失速が起きやすくなり、プロペラファンから吹出した風は半径方向に広がる流れになりやすい。すると、気流がユニット本体の側面の熱交換器に再び吸い込まれる現象（ショートサイクル現象）が生じ、熱交換の効率を下げて能力低下を起こす課題があった。

本発明は、上記のような課題に鑑み、プロペラファンに対する風路の非対称性に配慮してベルマウスを部分的に上流側へ延ばすことにより、プロペラファンの効率改善と低騒音を実現する空気調和機を提供することを目的とする。

本発明に係る空気調和機は、ユニット本体と、前記ユニット本体の側面に設置された側面側熱交換器及び背面に設置された背面側熱交換器で構成されたＬ字状の熱交換器と、前記熱交換器に囲まれるようにユニット本体内に設置され、前記ユニット本体の側面及び背面に設けられた吸込口から前記ユニット本体前面に設けられた吹き出し口への流れを生成するプロペラファンと、前記プロペラファンの半径方向外側に設置されたベルマウスと、前記熱交換器に冷媒を供給する圧縮機の設置空間と前記プロペラファンの設置空間とを区画し、前記熱交換器から前記ベルマウスに向けて空気の流れを誘導する仕切り板と、を備え、前記ベルマウスは、プロペラファンの回転軸の鉛直面において、前記側面側熱交換器と前記プロペラファン中心とを結ぶ線分の長さが最大になる断面位置のうち、前記プロペラファンの回転方向に進んだ側の断面位置及びその近傍を含む第１ベルマウス部分が、前記プロペラファン中心を通る鉛直線に対して線対称の断面位置にある第２ベルマウス部分よりも前記プロペラファンの軸方向流れ上流側に長くなるように形成されているものである。

本発明の空気調和機は上記のように構成されているので、熱交換器が置かれたユニット本体側面側から流入した気流が上流側に長くなった第１ベルマウス部分に遮られてプロペラファンの側面から流入しにくくなり、ファンの半径方向から軸方向に流入する流れに変わる。ファン中心軸を隔てて反対側の仕切り板（セパレータ）側とその周辺では軸方向流れが主であるため、プロペラファンへの流入方向が全周方向で揃う、つまり羽根に流入する流れ場が均一化される。その結果、羽根が１回転する間の流れ変動が小さくなり騒音低減が実現される。また、プロペラファンに流入する軸流速が大きくなるため、羽根に流入する角度が改善され失速が起きにくくなる。失速しなくなると騒音は低減され、プロペラファンの効率悪化を防ぐことができる。また、プロペラファンから吹き出したときの気流が半径方向に広がりにくくなるため、ユニット本体側面から再吸込み（ショートサイクル）されにくくなり、性能低下を防ぐことができる。

本発明の実施の形態１に係る空気調和機の構成図。 実施の形態１における第１、第２ベルマウス部分とプロペラファンの羽根との位置関係を示す図。 従来の空気調和機の室外機における気流の模式図（ａ）と羽根に作用する空力の作用説明図（ｂ）。 実施の形態１に係る空気調和機の室外機における気流の模式図（ａ）と羽根に作用する空力の作用説明図（ｂ）。 実施の形態１に係る空気調和機の実測結果を示す図。 実施の形態２に係る空気調和機の構成図。 実施の形態３に係る空気調和機の構成図。 実施の形態４に係る空気調和機の構成図。 実施の形態５に係る空気調和機の構成図。 実施の形態６に係る空気調和機の構成図。 実施の形態７に係る空気調和機の構成図（その１）。 実施の形態７に係る空気調和機の構成図（その２）。 実施の形態８に係る空気調和機の構成図。 実施の形態９に係る空気調和機の構成図。 実施の形態１０に係る空気調和機の構成図。 実施の形態１１に係る空気調和機の構成図（その１）。 実施の形態１１に係る空気調和機の構成図（その２）。 実施の形態１２に係る空気調和機の構成図。 実施の形態１３に係る空気調和機の構成図。

符号の説明

１ ユニット本体、１ａ ユニット本体の側面壁、２ ボス、３ 羽根、４ プロペラファン、５ ファンモータ、６ ベルマウス、６ａ、６ａ’ 第１ベルマウス部分、６ｂ 第２ベルマウス部分、６ｃ 第３ベルマウス部分、６ｄ 第４ベルマウス部分、７ ファンガード、８ 熱交換器、８ａ 側面側熱交換器、８ｂ 背面側熱交換器、９ 圧縮機、１０ セパレータ（仕切り板）、１１ 気流、１２ プロペラファンの回転方向、１３ 側面側熱交換器の端部、１４ ファン中心、１５ 側面側熱交換器の端部とファン中心を結んだ直線、１６ ファン中心を通過する鉛直線、１７ ベルマウスの上流部長さ、１８ プロペラファンの半径方向流れ、１９ プロペラファンの軸方向流れ、２０ 羽根の相対流れ方向、２１ 羽根の周速、２２ 羽根に流入する軸流速、２３ 入射角、２４ 羽根前縁の反り線の接線、２５ 渦、２６ ショートサイクル現象、２７ プロペラファンの外周部と熱交換器が接近している位置近傍、２８ 円筒部、２９ 翼端渦、３０ ベルマウスの上流側吸込み部の半径方向端部と鉛直線１６が交わる点、３１ 交点３０を通る水平線、３２ 第１ベルマウス部分の水平線より半径方向外側へ延びる長さ、３３ ユニット本体の側面壁の角部、３４ 側面壁角部とファン中心を結んだ直線、３５ ベルマウスの長さが変化する場所、３６ 第１ベルマウス部分の上流部入口断面、３７ 電気品、３８ 中間区画板、３９ ユニット壁面。

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構成図を示すもので、（ａ）は空気調和機を上から見たときの断面図、（ｂ）は吸込み側から見たときの背面図（但し、熱交換器は一部省略してある）である。
この空気調和機は、長方体形状に形成されたユニット本体１を備え、ユニット本体１の内部には回転中心のボス２周りに複数の羽根３が取り付けられたプロペラファン４が設置されている。プロペラファン４は背面側に設置されたファンモータ５によって回転駆動される。ファンモータ５は図示しない保持部材に取り付けて保持されている。このプロペラファン４の半径方向外側には吸込み側開口部と吹き出し側開口部を有するベルマウス６が設置されており、ベルマウス６はユニット本体１の前面パネルに取り付けられている。また、前面パネルに形成された吹き出し口を覆うようにファンガード７がユニット本体１の外側から取り付けられている。
熱交換器８は、フィンとパイプで構成されており、ユニット本体１の側面と背面にわたってプロペラファン４を囲むようにＬ字状に配置されている。ここで、ユニット本体１の側面に配置された熱交換器部分を以下、「側面側熱交換器８ａ」と、ユニット本体１の背面に配置された熱交換器部分を以下、「背面側熱交換器８ｂ」と称するものとする。なお、ユニット本体１の側面と背面には側面側熱交換器８ａと背面側熱交換器８ｂに対向してそれぞれ複数の吸込口が設けられている。
また、熱交換器８に冷媒を供給するための圧縮機９が設置されている空間と、プロペラファン４が設置されている空間とはセパレータ１０という仕切り板で仕切られている。

本実施の形態におけるベルマウス６の形状は、側面側熱交換器８ａが置かれたユニット本体側面側で、ファンの回転方向１２側の側面側熱交換器８ａの端部１３（回転方向により、図中ではユニット本体背面側の下端部）とファン中心１４を結んだ線分１５の長さが最大になる断面位置及びその近傍を含む第１ベルマウス部分６ａが、ファン中心１４を通る鉛直線１６に対して線対称の断面位置にある第２ベルマウス部分６ｂよりも上流側に長くなっているものである。なお、図１（ｂ）の断面図では上流側に延びた第１ベルマウス部分６ａの形状をわかりやすくするために、本来斜め位置にある断面を水平面に書き出している。これ以降の図も同様である。また、図１（ａ）は線分１５を含む平面で切断したときの断面（図１（ｂ）のＡ−Ａ断面）をあらわしている。

図２に第１、第２ベルマウス部分の２ヶ所の断面図（プロペラファンの羽根３と第１、第２ベルマウス６ａ、６ｂとの位置関係）を示す。側面側熱交換器８ａが置かれたユニット本体１において、Ｂ−Ｂ断面の側面側の第１ベルマウス部分６ａとＣ−Ｃ断面のセパレータ側の第２ベルマウス部分６ｂとを比べてみると、第１ベルマウス部分６ａの下流側先端からの長さである上流部長さ１７ａが第２ベルマウス部分６ｂの上流部長さ１７ｂよりも長くなっている。

次に、動作について図３、図４を用いて説明する。図３（ａ）は比較例として示す従来の空気調和機の室外機における空気の流れの様子を模式的に示したものであり、（ｂ）は羽根３に作用する空力の作用説明図である。図４は本実施の形態の場合で、（ａ）は本実施の形態に係る空気調和機の室外機における気流の模式図、（ｂ）は羽根３に作用する空力の作用説明図である。

プロペラファン４の回転によってユニット本体１の背面と側面から外気が流入して熱交換器８を通過する。プロペラファン４に流入する気流はユニット本体１の側面で側面側熱交換器８ａが置かれた側とその周囲はプロペラファン４の半径方向流れ１８が主流になり、それ以外の場所ではプロペラファン４の軸方向流れ１９が主流になる。セパレータ１０が置かれた側は徐々に絞られる風路によって、軸方向流れが速くなる。すると、プロペラファン４に取り付けられた羽根３が１回転する間に羽根への流入方向、つまり羽根周囲の流れ場が変化する。特に側面側熱交換器６ａが置かれたユニット本体側面側とセパレータ側での変化は大きい。その結果、羽根３にかかる力の変動が生じるとともに、羽根前縁の反り線の接線２４に気流が流入する角度（入射角）が変化する。図３（ｂ）は羽根３に流入する相対流れ方向２０を羽根の周速２１と流入する軸流速２２から幾何学的に図示したものであるが、流入する軸流速が小さい熱交換器が置かれたユニット本体側面側では入射角２３（羽根前縁の反り線の接線２４と相対流れ方向のなす角）が大きくなるため失速して渦２５が起きやすくなる。これらは騒音悪化とプロペラファンの効率低下、軸負荷増大の原因となる。失速すると、吹出した気流が半径方向に広がるため、ユニット本体側面の側面側熱交換器８ａに再び吸い込まれる現象２６（ショートサイクル）が発生する。

一方、本実施の形態のベルマウスは、図１のように側面側熱交換器８ａが置かれたユニット側面側で、ファンの回転方向１２側の熱交換器端部１３とファン中心１４を結んだ線分１５の長さが最大になる断面位置及びその近傍を含む第１ベルマウス部分６ａがファン中心１４を通過する鉛直線１６に対して線対称の断面位置にある第２ベルマウス部分６ｂよりも上流側に長くなるように形成されている。
そのため、図４に示すように、ユニット本体側面から流入した気流１１は図４（ａ）のようにプロペラファン４の回転方向１２に従うようにファン側面に向かって流れていくが、回転方向側で上流側に延びた第１ベルマウス部分６ａによってプロペラファンの半径方向から流入しにくくなり、軸方向に流入していく。セパレータ１０側は元々軸方向に気流が流れるため、プロペラファンに流入する気流方向は周方向で揃う、つまり羽根が１回転する間の流れ場の変動は弱くなる。

図５は、このベルマウスを適用した場合の実機評価の結果をあらわしたものである。図のように同一風量に対して約５％の入力低減と約０．５ｄＢの騒音低減する効果が確認された。
また、図４（ｂ）に先の例と同様に羽根３に流入する相対流れ方向２０を図示すると、同一周速２１で羽根に流入する軸流速２２が大きくなるため、羽根への入射角２３が小さくなり失速しにくくなる。その結果、ユニット本体外に吹き出す気流は半径方向に広がりにくくなる。従って、側面側熱交換器８ａに再び吸い込まれる現象（ショートサイクル）が起きにくくなり、能力低下も防ぐことができる。

以上のように、側面側熱交換器が置かれたユニット本体側面側で、ファン回転方向側の側面側熱交換器の端部とファン中心を結んだ線分の長さが最大になる断面位置及びその近傍を含む第１ベルマウス部分６ａが、ファン中心を通る鉛直線に対して線対称の断面位置にある第２ベルマウス部分６ｂよりも上流側に長くなるようにベルマウス６を形成したので、プロペラファンの効率改善と低騒音を実現するとともに、ショートサイクルによる能力低下を防ぐ空気調和機を実現することができる。

実施の形態２．
図６に本発明の実施の形態２に係る空気調和機の断面図を示す。
上述した実施の形態１では、上流側に延びた第１ベルマウス部分６ａはファンの回転方向側のみであったが、この例ではファンの逆回転方向側に対しても側面側熱交換器８ａの端部１３（逆回転方向により、図中ではユニット本体前面側の上端部）とファン中心１４を結んだ線分１５の長さが最大になる断面位置及びその近傍を含む第３ベルマウス部分６ｃがファン中心１４を通る鉛直線１６に対して線対称の断面位置にある第４ベルマウス部分６ｄよりも上流側に長くなるようにベルマウス６が形成されている。逆回転方向側はファン回転の影響により回転方向側に比べて流入量は小さいが、ファン側面に向かって流入することに変わりない。
そこで、逆回転方向側に対しても第３ベルマウス部分６ｃを上流側に長くして半径方向からの流入を軸方向流入に変えることにしている。
この例では、側面側熱交換器８ａが置かれたユニット本体１の側面側全てでファンへの流入方向が軸方向に修正されるため空気調和機の騒音はさらに小さくなる。また、ショートサイクル防止についても、いっそう起きにくくなり、性能低下を防止する効果が増す。

実施の形態３．
図７に本発明の実施の形態３に係る空気調和機の断面図を示す。
上に述べたように、側面側熱交換器８ａが置かれたユニット本体側面側で、ファンの回転方向１２側の側面側熱交換器８ａの端部１３（回転方向により、図中ではユニット本体背面側の下端部）とファン中心１４を結んだ線分１５の長さが最大になる断面及びその近傍の第１ベルマウス部分６ａは、ファン中心１４を通る鉛直線１６に対して線対称の断面位置にある第２ベルマウス部分６ｂよりも上流側に長くなっている。本実施の形態では、さらに第１ベルマウス部分６ａの周方向で回転方向１２に従って上流部長さ１７が湾曲状に徐々に長くなっているものである（図中の（Ａ）の断面、（Ｂ）の断面の順）。これは、図７（ｂ）のようにプロペラファン４の回転によってユニット本体側面から流入した気流１１は回転方向１２に巻き込まれるため、回転方向側の方がより流入量が多くなる。そこで、回転方向に従って第１ベルマウス部分６ａの上流部長さを徐々に長くして気流の巻き込みが多い場所に対して抑制効果を高めている。このベルマウス形態は、側面からの流入量の大小によって抑制効果を調整する働きをするため、ファンへの流入方向を軸方向に変えるだけではなく、流入量のバランスが取れるようになる。そのため、周方向の流入分布はさらに均一化され、より低騒音化を実現することができる。ショートサイクルを防止することに対しても、半径方向に流入しやすい（失速しやすい）場所に対して作用させているので、より有効な効果が得られる。なお、第１ベルマウス部分６ａの上流部長さ１７が最も長くなる最長点の位置は、プロペラファン４の外径及びユニット本体１の大きさなどの関係から決められ、線分１５上から回転方向へ所定の角度の範囲内に設定される。

実施の形態４．
図８に本発明の実施の形態４に係る空気調和機の断面図を示す。
実施の形態３では、側面側熱交換器８ａが置かれたユニット本体側面側で、かつ回転方向側の第１ベルマウス部分に対してのみ上流部長さを変化させたものであった。この実施の形態４では側面側熱交換器８ａが置かれたユニット本体側面側全域に拡張した事例である。
従って、第１ベルマウス部分６ａの上流部長さ１７は一定ではなく、プロペラファン４の回転方向１２に沿って湾曲状に徐々に長くなっている（図８の（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）の順）。図８（ｂ）のようにユニット本体側面から流入する気流１１はユニット本体側面の全域にわたってファンの回転方向１２に従って、巻き込まれるように流入する。
この構成によれば、実施の形態３と同様に側面側熱交換器８ａへの流入量のバランスが取れるため、周方向の流れ分布がさらに改善する。また、側面側熱交換器８ａが置かれたユニット本体側面側全域に適用しているため、羽根１回転における流れ場の変化がさらに弱くなり低騒音化が実現できる。また、プロペラファン４に流入する流れを軸方向に変える効果は逆回転側にも適用されるため、さらに失速が防止されショートサイクルが防止される効果が高くなる。

実施の形態５．
図９（ａ）に本発明の実施の形態５に係る空気調和機の断面背面図を示す。図９（ｂ）、（ｃ）は同空気調和機の断面平面図である。
この実施の形態５は、ユニット本体１に設置されたプロペラファン４の径が大きい機種に関するものである。空気調和機の低騒音化を狙って、ユニット本体の大きさをコンパクトにしつつ、プロペラファン径を大きくすると、側面側熱交換器８ａが置かれたユニット本体側面側で、プロペラファン４の外周部と側面側熱交換器８ａの距離が非常に近くなる。ベルマウス６の形状は、先に説明したように、側面側熱交換器８ａが置かれたユニット本体側面側でファン回転方向側の側面側熱交換器８ａの端部１３（回転方向１２により、ユニット本体背面側の下端部）とファン中心１４を結んだ線分１５の長さが最大になる断面位置及びその近傍を含む第１ベルマウス部分６ａが、ファン中心１４を通る鉛直線１６に対して線対称の断面位置にある第２ベルマウス部分６ｂよりも上流部長さ１７が長くなっており、逆回転方向側（図では上側）の第３ベルマウス部分６ｃも同様になっている。しかし、プロペラファン４の外周部と側面側熱交換器８ａの距離が非常に短くなっている位置近傍２７では上流部長さ１７は短くなっている（図９（ｂ）の断面参照）。

このように、ベルマウス６と側面側熱交換器８ａの距離が非常に近い部分では、側面側熱交換器８ａの抵抗の影響が強くなり吸込み流速は大きくならないため、この部分については上流部への長さを短くして側面側熱交換器８ａを通過する気流を妨げないようにする。
一方、その周辺についてはベルマウス６と側面側熱交換器８ａあるいは風路壁（ユニット本体１の上面、底面、側面等の壁部分を指す）との空間が広いため、第１及び第３ベルマウス部分６ａ、６ｃの上流部長さを長くして側面からの流入を抑制し、軸方向流入を促進させて流れ場の変化が弱くなるようにする（図９（ｃ）の断面参照）。その結果、これまでの実施の形態と同様に周方向の流れ方向の均一化と流入量のバランスによって、空気調和機の低騒音化と軸流速促進による失速防止とショートサイクル防止が実現できる。

実施の形態６．
図１０に本発明の実施の形態６に係る空気調和機の断面図を示す。
この例は、実施の形態５にファン回転方向１２の影響を追加したものである。すなわち、側面側熱交換器８ａが置かれたユニット本体側面側で、回転方向側の第１ベルマウス部分６ａは、逆回転方向側の第３ベルマウス部分６ｃに比べて上流部長さ１７を長くしたものである（１７ａ＞１７ｃ）。これまでの説明にあるように回転方向に従って、ファン側面からの流入が強くなるため、このような構成にしている。この結果、流入方向が軸方向になり周方向の流入方向が均一になるとともに、流入量のバランスがとれて、空気調和機の低騒音化とショートサイクル防止が実現できる。

実施の形態７．
図１１、図１２に本発明の実施の形態７に係る空気調和機の断面図を示す。
この例は、風路の非対称性が強く、第１ベルマウス部分６ａの上流部長さ１７が長い場合の事例である。
図１１に示すように、第１ベルマウス部分６ａを上流側に延長する場合に、図１１（ａ）のように円筒部２８（直管部）をそのまま延長すると、側面からの流入抑制効果は高いが、羽根外周部の圧力差で生じる渦２９（翼端渦）と第１ベルマウス部分６ａの壁との干渉が強くなり、壁面の振動が大きくなり騒音を大きくしてしまう問題がある。
そこで、図１２（ｂ）に示すように、側面側熱交換器８ａが置かれたユニット本体側面側で、回転方向側の側面側熱交換器８ａの端部１３とファン中心１４を結んだ線分１５が最大になる断面位置及びその近傍を含む第１ベルマウス部分６ａ’が、ファン中心を通る鉛直線１６に対して線対称の断面位置にある第２ベルマウス部分６ｂよりも上流側に長くなっているとともに、上記鉛直線１６と、側面側熱交換器８ａの端部と同じ側（図中、下側）にあるベルマウス６の上流側吸込み部の半径方向端部とが交わる点３０を通る水平線３１よりも半径方向外側へ長くなった長さ３２を有する形態に形成されている。これは第１ベルマウス部分６ａ’が半径方向に広がりながら上流側に延びる形状になる。

この構成によると、図１２（ｃ）に示すように、円筒部をそのまま延ばした図１１の第１ベルマウス部分６ａに比べて、半径方向外側に長くなった第１ベルマウス部分６ａ’は羽根３外周部と第１ベルマウス部分６ａ’との距離３３を確保できるとともに、円筒部が短くできるため、圧力差で生じる渦２９との干渉が弱くなる。その結果、側面からの流入を抑制して流入分布を均一にして低騒音化を実現する本来の目的が達成される。ファンに流入する流れは絞られながら軸流方向に変換されていくので、失速も起きにくくなりショートサイクルを防ぐことができる。

実施の形態８．
図１３に本発明の実施の形態８に係る空気調和機の断面図を示す。ここに挙げる例は空気調和機の能力が小さい機種で熱交換器８の積幅が短く、その実装形態がこれまでの実施の形態で示すようにＬ字状になっておらず、これまで側面側熱交換器があった側面が壁になっている例である。つまり、この例の熱交換器８は、ストレート型でユニット本体１の背面にのみ設置されているものである。
従って、ユニット本体側面からの流入がないが、左右の流入方向のバランスは同じではない。その理由について説明する。セパレータ１０が熱交換器８からベルマウス６に向けて徐々に絞られた形態になっており、ファン直前の気流１１は軸流成分が大きくなっている。しかし、ユニット本体側面にはファンに向けて絞る風路がなく、ベルマウス６と風路角部の隙間に漂う空気は側面から流入するためである。つまり、ファンに流入する流れ方向が左右で異なるという特徴は変わらない。

そこで、このようなストレート型の熱交換器８が設置された空気調和機にあっては、熱交換器が置かれていないユニット本体側面側で、回転方向１２側の側面壁１ａの角部（風路角部）３３とファン中心１４を結んだ線分３４が最大になる断面位置及びその近傍を含む第１ベルマウス部分６ａが、ファン中心１４を通る鉛直線１６に対して線対称の断面位置にある第２ベルマウス部分６ｂよりも上流側に長くなるようにベルマウス６が形成されている。その結果、熱交換器が配置されていない側面側でも流入方向が半径方向から軸方向に修正されて周方向で流れ方向が均一になるため、実施の形態１と同じ効果が得られる。

実施の形態９．
図１４に本発明の実施の形態９に係る空気調和機の断面図を示す。
この実施の形態９は、実施の形態２と同様に、熱交換器が置かれていないユニット本体側面側で、ファン回転方向１２側の第１ベルマウス部分６ａだけでなく、逆回転方向側の第３ベルマウス部分６ｃも上流部に長くした例である。
効果については実施の形態２と同様に、ファン側面から流入しやすい熱交換器が置かれていないユニット本体側面側全域で流入方向を軸方向に変えることができるため、流れ場がより均一化して低騒音化が実現できる。なお、ベルマウス形状は実施の形態２と同様であるため詳細な説明は省略する。

実施の形態１０．
図１５に本発明の実施の形態１０に係る空気調和機の断面図を示す。
この実施の形態１０は、実施の形態３とほぼ同様に、熱交換器が置かれていないユニット本体側面側で、第１ベルマウス部分６ａの上流部長さ１７がファン回転方向１２に沿って湾曲状に徐々に長くなる（図中では（Ａ）の断面から（Ｂ）の断面の順）事例である。 効果については実施の形態３と同様に、熱交換器が置かれていないユニット本体側面側で流入方向を軸流方向に変えるだけでなく、ファン回転によって巻き込まれる気流１１の流入量によって抑制効果をバランスさせているため、流入分布が均一化して低騒音化とショートサイクル防止が実現できる。

実施の形態１１．
図１６、図１７に本発明の実施の形態１１に係る空気調和機の断面図を示す。
この実施の形態１１は、実施の形態７と同様に、第１ベルマウス部分６ａを上流側へ延ばすとき、同一半径で円筒部２８を延ばしていくと、側面からの流入抑制効果は高いが、羽根外周部の圧力差で生じる渦２９（翼端渦）と第１ベルマウス部分６ａの壁との干渉が強くなるため、壁面の振動が大きくなり騒音が大きくなる問題がある（図１６（ａ）参照）。 そこで、図１７（ｂ）のように熱交換器が置かれていないユニット本体側面側で、ファン回転方向側の側面壁角部（風路角部）３３とファン中心１４を結んだ線分３３が最大になる断面位置及びその近傍を含む第１ベルマウス部分６ａ’が、ファン中心１４を通る鉛直線１６に対して線対称の断面位置にある第２ベルマウス部分６ｂよりも上流側に長くなっているとともに、上記鉛直線１６と、側面壁角部３３と同じ側にあるベルマウス６の上流側吸込み部の半径方向端部とが交わる点３０を通る水平線３１よりも半径方向外側へ長くなった長さ３２を有する形態に形成されている。効果については実施の形態７と同様であるため省略する。

実施の形態１２．
図１８に本発明の実施の形態１２に係る空気調和機の断面図を示す。
この実施の形態１２は、上流側に延びる第１及び第３ベルマウス部分の断面形状に関するものである。これまで実施の形態で示した第１及び第３ベルマウス部分６ａ、６ａ’、６ｃは周方向に断面形状が変化するものであった。断面が周方向に変化する場所３５に図１８（ａ）のような段差があるベルマウスの場合や図１８（ｂ）のように長さが滑らかに変化しても断面が平板状になっているベルマウスの場合、気流が通過する際に風切り音が発生して、流れ分布を均一化して低騒音化を狙った効果が失われる。そこで、図１８（ｃ）に示すように上流部長さが変化する第１ベルマウス部分６ａ、６ａ’の上流部入口断面３６が円弧あるいはスプライン曲線を用いて滑らかに気流が通過するような断面としている。図中では断面が３６（ａ）から３６（ｃ）にかけて滑らかに変化している。なお、図示は省略してあるが、第３ベルマウス部分３ｃについても同様の断面形状に形成されている。
この構成によると、断面が変化する部分でも気流が滑らかに流れて風切り音が発生しなくなるため、第１及び第３ベルマウス部分を上流側へ延ばした効果が有効になる。

実施の形態１３．
これまでは、風が横向きに吹きだす空気調和機について説明してきたが、容量が大きい空気調和機では、図１９のように上に吹き出す室外機もある。
この例は、ユニット本体１内の上部に設置されたプロペラファン４と、ユニット本体１の下部側面に設置されたコ字状の熱交換器８と、プロペラファン４の半径方向外側に設置されたベルマウス６とを備えた構成となっている。熱交換器８に冷媒を供給する圧縮機９や電気品３７などは中間区画板３８の下側に設置されている。従って、この縦型の室外機にはこれまでの実施の形態で説明したような仕切り板は存在しない。しかし、この例に示すように、ユニット本体１の下側はコ字状の熱交換器８と熱交換器８が配置されていないユニット壁面３９で風路が構成されているため、気流１１は上部に設置されたプロペラファン４によって、下側の３方からユニット本体内部に入り、熱交換して上に吹き出すが、プロペラファン４から見た風路は非対称となっている。そのため、これまでのベルマウス６について説明した形状の適用が可能であり、騒音低減を実現できる。

Claims (18)

1. ユニット本体と、
   前記ユニット本体の側面に設置された側面側熱交換器及び背面に設置された背面側熱交換器で構成されたＬ字状の熱交換器と、
   前記熱交換器に囲まれるようにユニット本体内に設置され、前記ユニット本体の側面及び背面に設けられた吸込口から前記ユニット本体前面に設けられた吹き出し口への流れを生成するプロペラファンと、
   前記プロペラファンの半径方向外側に設置されたベルマウスと、
   前記熱交換器に冷媒を供給する圧縮機の設置空間と前記プロペラファンの設置空間とを区画し、前記熱交換器から前記ベルマウスに向けて空気の流れを誘導する仕切り板と、
   を備え、
   前記ベルマウスは、プロペラファンの回転軸の鉛直面において、前記側面側熱交換器と前記プロペラファン中心とを結ぶ線分の長さが最大になる断面位置のうち、前記プロペラファンの回転方向に進んだ側の断面位置及びその近傍を含む第１ベルマウス部分が、前記プロペラファン中心を通る鉛直線に対して線対称の断面位置にある第２ベルマウス部分よりも前記プロペラファンの軸方向流れ上流側に長くなるように形成されていることを特徴とする空気調和機。
2. 前記ベルマウスは、プロペラファンの回転軸の鉛直面において、前記側面側熱交換器と前記プロペラファン中心とを結ぶ線分の長さが最大になる断面位置のうち、前記プロペラファンの逆回転方向に進んだ側の断面位置及びその近傍を含む第３ベルマウス部分が、ファン中心を通る鉛直線に対して線対称の断面位置にある第４ベルマウス部分よりも前記プロペラファンの軸方向流れ上流側に長くなるように形成されていることを特徴とする請求項１記載の空気調和機。
3. 前記第１ベルマウス部分及び前記第３ベルマウス部分の前記プロペラファンの軸方向流れ下流側先端からの長さである上流部長さは、プロペラファン回転方向に沿って湾曲状に徐々に長くなっていることを特徴とする請求項１または２記載の空気調和機。
4. 前記ベルマウスの領域を前記ユニット本体の側面に置かれた前記側面側熱交換器と最も接近した部分で分けたときに、プロペラファン回転方向に進んだ側の前記第１ベルマウス部分の上流部長さはファン逆回転方向に進んだ側の前記第３ベルマウス部分の上流部長さよりも長い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。
5. ユニット本体と、
   前記ユニット本体の側面に設置された側面側熱交換器及び背面に設置された背面側熱交換器で構成されたＬ字状の熱交換器と、
   前記熱交換器に囲まれるようにユニット本体内に設置され、前記ユニット本体の側面及び背面に設けられた吸込口から前記ユニット本体前面に設けられた吹き出し口への流れを生成するプロペラファンと、
   前記プロペラファンの半径方向外側に設置されたベルマウスと、
   前記熱交換器に冷媒を供給する圧縮機の設置空間と前記プロペラファンの設置空間とを区画し、前記熱交換器から前記ベルマウスに向けて空気の流れを誘導する仕切り板と、
   を備え、
   前記ベルマウスは、プロペラファンの回転軸の鉛直面において、前記側面側熱交換器と前記プロペラファン中心とを結ぶ線分の長さが最大になる断面位置のうち、前記プロペラファンの回転方向に進んだ側の断面位置及びその近傍を含む第１ベルマウス部分が、前記プロペラファン中心を通る鉛直線に対して線対称の断面位置にある第２ベルマウス部分よりも前記プロペラファンの軸方向流れ上流側に長くなるように形成されており、かつ、前記第１ベルマウス部分が、前記鉛直線と、前記側面側熱交換器と同じ側にある前記ベルマウスの上流側吸込み部の半径方向端部との交点を通る水平線よりも半径方向外側へ長くなるように形成されていることを特徴とする空気調和機。
6. 前記ベルマウスは、プロペラファンの回転軸の鉛直面において、前記側面側熱交換器と前記プロペラファン中心とを結ぶ線分の長さが最大になる断面位置のうち、前記プロペラファンの逆回転方向に進んだ側の断面位置及びその近傍を含む第３ベルマウス部分が、ファン中心を通る鉛直線に対して線対称の断面位置にある第４ベルマウス部分よりも前記プロペラファンの軸方向流れ上流側に長くなるように形成されており、かつ、前記第３ベルマウス部分が、前記鉛直線と、前記側面側熱交換器と同じ側にある前記ベルマウスの上流側吸込み部の半径方向端部との交点を通る水平線よりも半径方向外側へ長くなるように形成されていることを特徴とする請求項５記載の空気調和機。
7. 前記第１ベルマウス部分及び前記第３ベルマウス部分の前記プロペラファンの軸方向流れ下流側先端からの長さである上流部長さは、プロペラファン回転方向に沿って湾曲状に徐々に長くなっていることを特徴とする請求項５または６記載の空気調和機。
8. 前記ベルマウスの領域を前記ユニット本体の側面に置かれた前記側面側熱交換器と最も接近した部分で分けたときに、プロペラファン回転方向に進んだ側の前記第１ベルマウス部分の上流側長さはファン逆回転方向に進んだ側の前記第３ベルマウス部分の上流側長さよりも長いことを特徴とする請求項５乃至７のいずれかに記載の空気調和機。
9. ユニット本体と、
   前記ユニット本体の背面に設置された熱交換器と、
   前記ユニット本体内に設置され、前記ユニット本体の背面に設けられた吸込口から前記熱交換器を通過して前記ユニット本体前面に設けられた吹き出し口への流れを生成するプロペラファンと、
   前記プロペラファンの半径方向外側に設置されたベルマウスと、
   前記熱交換器に冷媒を供給する圧縮機の設置空間と前記プロペラファンの設置空間とを区画し、前記熱交換器から前記ベルマウスに向けて空気の流れを誘導する仕切り板と、
   を備え、
   前記ベルマウスは、プロペラファンの回転軸の鉛直面において、前記ユニット本体の壁面角部と前記プロペラファン中心とを結ぶ線分の長さが最大になる断面位置のうち、前記プロペラファンの回転方向に進んだ側の断面位置及びその近傍を含む第１ベルマウス部分が、ファン中心を通る鉛直線に対して線対称の断面位置にある第２ベルマウス部分よりも前記プロペラファンの軸方向流れ上流側に長くなるように形成されていることを特徴とする空気調和機。
10. 前記ベルマウスは、プロペラファンの回転軸の鉛直面において、前記ユニット本体の壁面角部と前記プロペラファン中心とを結ぶ線分の長さが最大になる断面位置のうち、前記プロペラファンの逆回転方向に進んだ側の断面位置及びその近傍を含む第３ベルマウス部分が、ファン中心を通る鉛直線に対して線対称の断面位置にある第４ベルマウス部分よりも前記プロペラファンの軸方向流れ上流側に長くなるように形成されていることを特徴とする請求項９記載の空気調和機。
11. 前記第１ベルマウス部分及び前記第３ベルマウス部分の前記プロペラファンの軸方向流れ下流側先端からの長さである上流側長さは、プロペラファン回転方向に沿って湾曲状に徐々に長くなっていることを特徴とする請求項９または１０記載の空気調和機。
12. ユニット本体と、
    前記ユニット本体の背面に設置された熱交換器と、
    前記ユニット本体内に設置され、前記ユニット本体の背面に設けられた吸込口から前記熱交換器を通過して前記ユニット本体前面に設けられた吹き出し口への流れを生成するプロペラファンと、
    前記プロペラファンの半径方向外側に設置されたベルマウスと、
    前記熱交換器に冷媒を供給する圧縮機の設置空間と前記プロペラファンの設置空間とを区画し、前記熱交換器から前記ベルマウスに向けて空気の流れを誘導する仕切り板と、
    を備え、
    前記ベルマウスは、プロペラファンの回転軸の鉛直面において、前記ユニット本体の壁面角部と前記プロペラファン中心とを結ぶ線分の長さが最大になる断面位置のうち、前記プロペラファンの回転方向に進んだ側の断面位置及びその近傍を含む第１ベルマウス部分が、ファン中心を通る鉛直線に対して線対称の断面位置にある第２ベルマウス部分よりも前記プロペラファンの軸方向流れ上流側に長くなるように形成されており、かつ、前記第１ベルマウス部分が、前記鉛直線と、前記ユニット本体の壁面角部と同じ側にある前記ベルマウスの上流側吸込み部の半径方向端部との交点を通る水平線よりも半径方向外側へ長くなるように形成されていることを特徴とする空気調和機。
13. 前記ベルマウスは、プロペラファンの回転軸の鉛直面において、前記ユニット本体の壁面角部と前記プロペラファン中心とを結ぶ線分の長さが最大になる断面位置のうち、前記プロペラファンの逆回転方向に進んだ側の断面位置及びその近傍を含む第３ベルマウス部分が、ファン中心を通る鉛直線に対して線対称の断面位置にある第４ベルマウス部分よりも上流側に長くなるように形成されており、かつ、前記第３ベルマウス部分が、前記鉛直線と、前記ユニット本体の壁面角部と同じ側にある前記ベルマウスの前記プロペラファンの軸方向流れ上流側吸込み部の半径方向端部との交点を通る水平線よりも半径方向外側へ長くなるように形成されていることを特徴とする請求項１２記載の空気調和機。
14. 前記第１ベルマウス部分及び前記第３ベルマウス部分の前記プロペラファンの軸方向流れ下流側先端からの長さである上流側長さは、プロペラファン回転方向に沿って湾曲状に徐々に長くなっていることを特徴とする請求項１２または１３記載の空気調和機。
15. ユニット本体と、
    前記ユニット本体の下部側面に設置されたコ字状の熱交換器と、
    前記ユニット本体内の上部に設置され、前記ユニット本体の下部側面に設けられた吸込口から前記熱交換器を通過して前記ユニット本体上面に設けられた吹き出し口への流れを生成するプロペラファンと、
    前記プロペラファンの半径方向外側に設置されたベルマウスと、
    を備え、
    前記ベルマウスは、プロペラファンの回転軸の水平投影面において、前記熱交換器と前記プロペラファン中心とを結ぶ線分の長さが最大になる断面位置のうち、前記プロペラファンの回転方向に進んだ側の断面位置及びその近傍を含む第１ベルマウス部分が、前記プロペラファン中心を通る鉛直線に対して線対称の断面位置にある第２ベルマウス部分よりも前記プロペラファンの軸方向流れ上流側に長くなるように形成されていることを特徴とする空気調和機。
16. 前記ベルマウスは、プロペラファンの回転軸の水平投影面において、前記熱交換器と前記プロペラファン中心とを結ぶ線分の長さが最大になる断面位置のうち、前記プロペラファンの逆回転方向に進んだ側の断面位置及びその近傍を含む第３ベルマウス部分が、前記プロペラファン中心を通る鉛直線に対して線対称の断面位置にある第４ベルマウス部分よりも前記プロペラファンの軸方向流れ上流側に長くなるように形成されていることを特徴とする請求項１５記載の空気調和機。
17. 前記第１ベルマウス部分及び前記第３ベルマウス部分の前記プロペラファンの軸方向流れ下流側先端からの長さである上流部長さは、プロペラファン回転方向に沿って湾曲状に徐々に長くなっていることを特徴とする請求項１５または１６記載の空気調和機。
18. 前記第１ベルマウス部分及び前記第３ベルマウス部分の前記プロペラファンの軸方向流れ上流側入口部の断面は、円弧またはスプライン曲線を用いて、気流が滑らかに通過するように連続的に変化する形状に形成されていることを特徴とする請求項１乃至１７のいずれかに記載の空気調和機。

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