JP5494209B2 - 空気調和機 - Google Patents

Description

本発明は、住宅などの空調に用いられる空気調和機の室内ユニットに関するものである。

従来のこの種の空気調和機の室内ユニットについて、図Ａおよび図Ｂを用いて説明する。図９は、従来の空気調和機の室内ユニットのクロスフローファンの軸方向に見た断面略図である。クロスフローファン５の前方には所定距離を隔てて対向するようスタビライザー７が取り付けられている。そして、クロスフローファン５の背部に所定距離を隔てて対向するようリアガイダー８が取り付けられている。また、スタビライザー７とリアガイダー８は、いずれも合成樹脂等で形成されている。

スタビライザー７、リアガイダー８は、クロスフローファン５によって発生される空気の流れを一定方向に導いている。クロスフローファン５を軸方向に断面視した場合のクロスフローファン５とスタビライザー７間の距離をＹ１、クロスフローファン５とリアガイダー８間の距離をＹ２とすると、距離Ｙ１と距離Ｙ２の関係は、一方の距離（例えば、Ｙ１）が短い場合は、他方の距離（Ｙ２）を長くなすことにより、スタビライザー、リアガイダー両部に起因する翼ピッチ音の発生を抑制している。また距離Ｙ１、Ｙ２の関係において、一方が短い場合、他方が長くなる構成とすることにより、空力特性の悪化を抑制している（例えば、特許文献１参照）。

特開２００８−１４５０３３号公報

しかしながら、空力特性を良好にする観点からは、クロスフローファン５とリアガイダー８との距離Ｙ２を一定の最適値にする方が望ましいが、前記従来の空気調和機の室内ユニットの構成では、クロスフローファン５とリアガイダー８との距離Ｙ２を変化させているため、依然、空力特性を向上させる余地があった。

また、前記従来の空気調和機の室内ユニットの構成では、実使用の際にエアフィルタにチリ、埃等が多量に付着した場合、すなわち高負荷時には吹出風量が安定せず風量特性の低下を招き、「バサバサ」という断続的な異音（以下「バサツキ音」という）を引き起こす場合があるが、このバサツキ音に対しては十分考慮されていない。

本発明は、前記従来の課題を解決するもので、翼ピッチ音を抑制しつつ、空力特性を向上させると同時にバサツキ音の発生を防止することができる空気調和機の室内ユニットを提供することを目的とする。

前記従来の課題を解決するために、本発明の空気調和機の室内ユニットは、クロスフローファンと、クロスフローファンの前方に配置されたスタビライザーと、クロスフローファンの背部に配置されたリアガイダーと、熱交換器を備え、前記リアガイダーには、前記クロスフローファンの方向に突出する凸状部が設けられ、前記凸状部は前記リアガイダーの一端から他端まで連続するとともに、前記凸状部と前記クロスフローファンとの離間距離Ｙは略一定であり、前記リアガイダーの端部領域に設けられた凸状部は、前記リアガイダーの中央部領域に設けられた凸状部に比べ、クロスフローファンの回転方向において逆方向側（空気の流れの上流側）に位置することで、前記リアガイダーの端部領域では、前記凸状部から前記リアガイダーの下端部までの距離を中央部領域より長くし、中央部領域では、前記リアガイダーの上端部から前記凸状部までの距離を端部領域より長くすることを特徴とする。

前記凸状部と前記クロスフローファンとの離間距離Ｙを略一定となすことで、空力特性を向上させることができる。また、前記リアガイダーの端部領域に設けられた凸状部は、前記リアガイダーの中央部領域に設けられた凸状部に比べ、空気の流れの上流側に位置させたことで、空気の流れが乱れやすくバサツキ音が発生しやすい傾向のある両端部の圧力損失を軽減できるためバサツキ音を抑制することができる。

本発明の空気調和機の室内ユニットは、翼ピッチ音を抑制しつつ、空力特性を向上させると同時にバサツキ音の発生を抑制することができる。

本発明の実施の形態における空気調和機の室内ユニット本体の斜視図 同空気調和機の室内ユニット本体をクロスフローファンの軸方向に見た断面図 同空気調和機の室内ユニット本体のリアガイダーを正面から見た模式図 同空気調和機の室内ユニット室内ユニット本体の中央部における断面図 同空気調和機の室内ユニット本体の端部における断面図 同空気調和機の室内ユニットを上部から見たとき端部における凸状部が切断面である模式図 クロスフローファンの模式図 同空気調和機の室内ユニットの第２の実施形態におけるリアガイダーの模式図 従来の空気調和機の室内ユニット本体をクロスフローファンの軸方向に見た断面図

第１の発明は、クロスフローファンと、クロスフローファンの前方に配置されたスタビライザーと、クロスフローファンの背部に配置されたリアガイダーと、熱交換器を備え、前記リアガイダーには、前記クロスフローファンの方向に突出する凸状部が設けられ、前記凸状部は前記リアガイダーの一端から他端まで連続するとともに、前記凸状部と前記クロスフローファンとの離間距離Ｙは略一定であり、前記リアガイダーの端部領域に設けられた凸状部は、前記リアガイダーの中央部領域に設けられた凸状部に比べ、クロスフローファンの回転方向において逆方向側に位置することで、前記リアガイダーの端部領域では、前記凸状部から前記リアガイダーの下端部までの距離を中央部領域より長くし、中央部領域では、前記リアガイダーの上端部から前記凸状部までの距離を端部領域より長くすることを特徴とする空気調和機の室内ユニットとするもので、空力特性を向上させると同時にバサツキ音の発生を抑制することができる。

第２の発明は、特に第１の発明において、前記凸状部が、前記リアガイダーの端部領域および中央部領域において前記クロスフローファンの回転軸方向に連続するよう設けられることを特徴とする空気調和機の室内ユニットとするもので、空力特性をさらに向上させることができる。

第３の発明は、特に第１または第２の発明において、前記クロスフローファンの回転軸方向に見て、前記リアガイダーの少なくとも一端の端部領域の長さは、前記クロスフローファンの全長の５％以上であることを特徴とする空気調和機の室内ユニットとするもので、流れが乱れやすくバサツキ音が発生しやすい傾向のある両端部で、いっそう効果的にバサツキ音を抑制できる。

第４の発明は、特に第３の発明において、前記クロスフローファンは複数のファン体を組み合わせて構成され、前記クロスフローファンの端部のファン体の翼は一枚欠損し、このファン体に臨むリアガイダーの端部領域の全長は、前記クロスフローファンの回転軸方
向に見て、前記クロスフローファンの全長の少なくとも１０％以上であることを特徴とする空気調和機の室内ユニットとするもので、クロスフローファンはモーター軸等に固定するために、少なくとも一端のファン体の翼を一枚欠損させビス等の固定具を配置する場合があり、この場合はより流れに乱れが生じやすくバサツキ音が発生しやすくなるが、端部領域の全長を、前記クロスフローファンの回転軸方向に見て、前記クロスフローファンの全長の少なくとも１０％以上としたことで、いっそう効果的にバサツキ音を抑制できる。

第５の発明は、特に第１から第５のいずれかの発明において、前記リアガイダーの両端部領域に設けられた凸状部は、空気の流れ方向において略同一位置に位置することを特徴とする空気調和機の室内ユニットとしたもので、空気の流れ方向において略同一位置に位置するので、両端部のリアガイダーの形状を略同一にできるため、設計が容易となる。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、この実施の形態によって本発明が限定されるものではない。

（実施の形態）
図１は本発明の実施の形態における空気調和機の室内ユニット本体の斜視図であり、図２は同空気調和機の室内ユニット本体をクロスフローファン２５の軸方向に見た断面図を示すものである。

図１および図２において、本実施の形態における空気調和機の室内ユニット本体１は、台枠２と、この台枠２の前方に取り付けられた前面カバー３とからなり、台枠２および前面カバー３の上部には吸い込みグリル４が設けられている。室内ユニット本体１内には、クロスフローファン２５と、クロスフローファン２５の上部を囲むように配された熱交換器２６と、熱交換器２６の下部に配され、熱交換器２６で凝結した結露水を受ける結露水受けを兼ねたスタビライザー２７とリアガイダー２８とからなるケーシング２９が設けられ、ケーシング２９はクロスフローファン２５と対向するように配置されて、所定の距離を保つように構成されている。

リアガイダー２８とクロスフローファン２５とは略平行に設けられている。これにより、両者が斜交するものに比べ２次元性が高くなっている。このため、空力特性が向上している。

リアガイダー２８には凸状部３０が設けられている。凸状部３０は、リアガイダー２８を同空気調和機の室内ユニット本体のクロスフローファン２５の軸方向に見たときに、リアガイダー２８のうちでクロスフローファン２５との離間距離が一番近い部位である。すなわち、凸状部３０はリアガイダー２８のうちでクロスフローファンに最近接している部位である。このクロスフローファン２５とリアガイダー２８との間の離間距離の大きさを距離Ｙとする。

図３はリアガイダー２８を正面から見た模式図である。この図において空気はリアガイダーに沿ってリアガイダー２８の上方からリアガイダー２８の下方に流れる。

凸状部３０はリアガイダーの左端から右端にわたってなめらかな稜線を形成する。また、リアガイダー２８の上端をかかる稜線に沿った形状となすことが好ましい。リアガイダー２８の端部領域Ｇ３に設けられた凸状部３０は、リアガイダー２８の中央部領域Ｇ２に設けられた凸状部３０に比べ、クロスフローファン２５の回転方向Ｒにおいて逆方向側（すなわち上部）に位置する。

凸状部３０の稜線はリアガイダーの中央部Ｇ１でクロスフローファンの軸方向Ａに沿っ
て略平行であることが好ましい。また、凸状部３０の稜線はリアガイダーの端部Ｇ３で略平行であることが好ましい。なお、リアガイダー２８の上端部に凸状部３０を位置させることも可能である。このとき、中央部Ｇ１と端部Ｇ３との間にある中間部Ｇ２では、凸状部の稜線は、中央部側から端部側に向かうにつれて、空気の流れの上流側に位置するようになすことが好ましい。

図４は本発明の実施の形態における空気調和機の室内ユニット本体の中央部における断面図、図５は同空気調和機の室内ユニット本体の端部における断面図である。なお、室内ユニット本体の中央部とリアガイダーの中央部は対応する。また、室内ユニット本体の端部とリアガイダーの端部も対応する。

本実施の形態のように、クロスフローファン２５を用いた空気調和機においては、クロスフローファン２５の中央部ではほぼ２次元流れが形成されているが、両端の側壁近傍では側壁の抵抗の影響で２次元流れがくずれて３次元流れとなる。このため、熱交換器２６などに負荷が加わった場合に吹き出し流れは不安定になり、特に側壁近傍ではその傾向が著しく３次元非定常流れとなる。このことが、バサツキ音が両端の側壁近傍から発生する原因と考えられている。つまり、端部Ｇ３においては、側壁の抵抗により流れが不安定になりやすく、バサツキ音が発生しやすい条件となる。

ところで、凸状部３０は、クロスフローファン２５に対して流入する空気の流れと、吐出される流れの仕切りとして機能する。すなわち、凸状部３０より上流側ではクロスフローファン２５に空気が流入し、逆に凸状部３０より下流側ではクロスフローファン２５より空気が吹き出すこととなる。

本実施の形態では、端部Ｇ３では、リアガイダー２８上の凸状部３０を、クロスフローファン２５の回転方向Ｒにおいて逆方向側、すなわち、空気の流れの上流側に配置している。このように、凸状部３０をより上流に配置することで、吐出側起点となる凸状部３０の近傍から吹出口に至るリアガイダー２８の距離を長く、徐々に流路が拡大することにより、圧力が次第に回復するため圧力損失が少なくなる。このため、流れが乱れにくくなるため、空力特性の悪化を抑制しつつバサツキ音を軽減することができる。

また図４は室内ユニット本体１の、中央部における断面略図である。リアガイダー２８のうち、凸状部３０より上流部に相当する部分は、クロスフローファン２５に流入する空気の流れを整流する働きをしている。近年、空気調和機は高い省エネ性が要求されるため、熱交換器２６を極力拡大させた構成となっている。

よって図４中においても、熱交換器２６の背面部分、すなわちリアガイダー２８側を極力拡大させた形状となっており、結果、熱交換器２６の下端部は凸状部３０より下に位置
した構成することも可能である。この場合、熱交換器２６が増大した分、空気調和機の性能向上が見込まれる。一方で、熱交換器２６のうちリアガイダー２８の上端より下方に位置する部分を通過した空気は、リアガイダー２８の上端を回り込みクロスフローファン２５に流入することになる。ここで、凸状部３０においてクロスフローファン２５に流入する風量が上昇すると、リアガイダー２８のうちで凸状部３０より空気の流れにおける上流（クロスフローファンの回転方向において逆方向）の部位とクロスフローファン２５の間により大きな渦が発生することとなり、流れに乱れが生じるため、翼ピッチ音が発生しやすくなる。

よって、２次元流れが形成されているクロスフローファン２５の中央部では翼ピッチ音が発生しやすい条件であるが、リアガイダー２８の上端部および凸状部３０がより下部すなわち下流方向に位置することで、翼ピッチ音の発生を抑制することができる。また、端
部Ｇ３と中央部Ｇ１の間の中間部Ｇ２では凸状部３０がなめらかな稜線を生成する。このことにより、２次元性の高い翼ピッチ音を３次元成分に分散することができるため、翼ピッチ音の発生を抑制することができる。

図６は、本発明の実施の形態における室内ユニットを上部から見たとき端部における凸状部３０が切断面である模式図である。図６に示すように本実施の形態では、端部Ｇ３のうち、クロスフローファン２５の軸方向において左側の端部（左端部）に位置する凸状部３０が、クロスフローファン２５の全長の５％以上の長さとすることが好ましい。これは、流れが乱れやすくバサツキ音が発生しやすい傾向のある端部において、側壁より５％以上の距離においては、側壁による流れの乱れが改善され、おおむね２次元流れが回復するからである。

なお、クロスフローファン２５は、図７に示すように、端板２５ａ、ブレード２５ｂからなるファン体２５ｃを複数個連結させた構成となっており、クロスフローファン２５に連結されたモーター３１によって駆動される。本実施の形態においては、右端部の近傍でクロスフローファン２５とモーター３１は接続されている。クロスフローファン２５とモーター３１との固定は、たとえばモーター３１の回転軸をクロスフローファン２５のボス（図示せず）に挿入してビスで固定する等の方法がある。この場合、モーター３１の回転軸を固定するために、クロスフローファン２５のモーター３１を接続する端部において、ファン体２５ｃの翼（ブレード２５ｂ）を少なくとも一枚欠損させ、ビス等の固定具を着脱できるように配置する必要がある。このように、ファン体２５ｃの翼が欠損している場合においては、側壁による流れの乱れに翼欠損による流れの乱れが加わるため、２次元流れが回復するためには、側壁からの距離をより多くとる必要がある。

このため、右端部における凸状部３０の長さはクロスフローファン２５の全長の少なくとも１０％以上の長さとすることが望ましい。なお、両端部で異なる位置としてもよく、今回の実施の形態では、右端部ではモーター３１の軸取り付けのため翼（ブレード２５ｂ）を一枚欠損しており、バサツキ音が発生しやすいために、左端部に比較して右端部の凸状部をより上流側に位置させる方が望ましい。

なお、上述のように、リアガイダー２８上の凸状部３０は、上流側（クロスフローファン２５の回転方向の逆側）に配置するほどバサツキ音の低減に効果があるが、一方で凸状部３０をより上流側に配置すればクロスフローファン２５へ流入する部位の面積が減少するため、クロスフローファン２５の流入と吐出がアンバランスな状態となるため空力特性が悪化することになる。そこでスタビライザー２７とクロスフローファン２５の最近接部（図示せず）から、リアガイダー２８上の凸状部３０とがなす角度は約１８０度、すなわちクロスフローファン２５の軸に対し、ほぼ正反対側に位置することが望ましい。

以上のように、クロスフローファン２５とリアガイダー２８間の距離Ｙを略一定とすることで空力特性を維持するとともに、中央部の凸状部３０を両端に比し、クロスフローファンの回転方向とすることでクロスフローファン２５に流入する流れの乱れを軽減することが出来、翼ピッチ音を低減することができる。またこれと同時に、流れが乱れやすくバサツキ音が発生しやすい傾向のある両端部の凸状部３０をクロスフローファン２５の中央部の凸状部３０に比べ回転方向Ｒにおいて逆方向側に位置させたことで圧力損失を軽減できるためバサツキ音を低減することができることにより、空力特性の悪化を抑制しつつ翼ピッチ音、バサツキ音ともに軽減することができる。

また、変形例として、クロスフローファン２５の長手方向にリアガイダー２８を断面視した場合の断面形状を略同一とすることも可能である。このことにより設計が容易となり、また製品の寸法管理も容易に行えることになる。

さらに、第２の実施形態として、図８に示すように、凸状部３０をリアガイダーの中央部側から端部側に向かうに連れて、上方に位置するようになしてもよい。

以上のように、本発明にかかる空気調和機の室内ユニットは、空力特性の悪化を抑制しつつ翼ピッチ音、バサツキ音ともに軽減することができるので、壁掛け式のみならず各種の空気調和機の用途に適用できる。

１ 室内ユニット本体
２ 台枠
３ 前面カバー
４ 吸い込みグリル
２５ クロスフローファン
２６ 熱交換器
２７ スタビライザー
２８ リアガイダー
２９ ケーシング
３０ 凸状部
３１ モーター

Claims (5)

1. クロスフローファンと、前記クロスフローファンの前方に配置されたスタビライザーと、前記クロスフローファンの背部に配置されたリアガイダーと、熱交換器とを備え、
   前記リアガイダーには、前記クロスフローファンの方向に突出する凸状部が設けられ、前記凸状部は前記リアガイダーの一端から他端まで連続するとともに、前記凸状部と前記クロスフローファンとの離間距離は略一定であり、
   前記リアガイダーの端部領域に設けられた凸状部は、前記リアガイダーの中央部領域に設けられた凸状部に比べ、前記クロスフローファンの回転方向において逆方向側に位置することで、前記リアガイダーの端部領域では、前記凸状部から前記リアガイダーの下端部までの距離を中央部領域より長くし、中央部領域では、前記リアガイダーの上端部から前記凸状部までの距離を端部領域より長くすることを特徴とする空気調和機の室内ユニット。
2. 前記凸状部は、前記リアガイダーの端部領域および中央部領域において前記クロスフローファンの回転軸方向に連続するよう設けられることを特徴とする請求項１に記載の空気調和機の室内ユニット。
3. 前記クロスフローファンの回転軸方向に見て、前記リアガイダーの少なくとも一端の端部領域の長さは、前記クロスフローファンの全長の５％以上である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内ユニット。
4. 前記クロスフローファンは複数のファン体を組み合わせて構成され、
   前記クロスフローファンの端部のファン体の翼は一枚欠損し、
   このファン体に臨むリアガイダーの端部領域の全長は、前記クロスフローファンの回転軸方向に見て、前記クロスフローファンの全長の少なくとも１０％以上であることを特徴とする請求項３に記載の空気調和機の室内ユニット。
5. 前記リアガイダーの両端部に設けられた凸状部は、空気の流れ方向において同位置に位置することを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の空気調和機の室内ユニット。