JP6449003B2

JP6449003B2 - 室内機の吹出構造

Info

Publication number: JP6449003B2
Application number: JP2014244955A
Authority: JP
Inventors: 徹馬吉川; 渡辺　聡; 聡渡辺; 裕典森
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Thermal Systems Ltd
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Thermal Systems Ltd
Priority date: 2014-12-03
Filing date: 2014-12-03
Publication date: 2019-01-09
Anticipated expiration: 2034-12-03
Also published as: JP2016109323A

Description

本発明は、室内機の吹出構造に関するものである。

室内機（例えば、壁掛け型ルームエアコン）において、空調空気は吹出口から吹き出る際に、騒音を生じる場合がある。
空調空気は、空調空気の流速が速い吹出口付近において騒音への寄与が大きくなる。そして、一般的に吹出口には、空調空気の流れ方向を制御するルーバ（左右風向制御板）が設けられている。このため、ルーバの後流で発生する渦が騒音発生の一因となっている。

吹出口から吹き出す空調空気は、室内機の幅方向に比較的均一な速度分布を持っているため、ルーバ通過時の流速はほぼ一定である。そのため、ルーバ間隔が等しい場合には、そこで発生する代表的な渦スケールもほぼ同じとなり、例えば図６の領域Ａに示されるように、特定の周波数（例えば５００〜６００Ｈｚ付近）にピークをもった騒音が発生する場合がある。

このように、人間にとって騒音となる特定の周波数におけるレベル（騒音レベル）を低減するために、例えば、タンゼンシャルファン翼のランダムピッチ化が行われているが、騒音への寄与が大きい吹出口部分についての対策ではない。

特許文献１には、室内機から吹出す気流をより広範囲に届けることが可能となり、居住空間の温度ムラを解消でき、且つ低騒音にできる風向制御装置が開示されている。
この風向制御装置は、吹出口に設けられ、千鳥状に配置された風上側風向板と風下側風向板とを有し、吹出口から吹き出す空調空気を偏向する場合に、風上側風向板と風下側風向板とでほぼ連続した一つの風向板を形成するものである。

特許第４３３１１５７号公報

しかしながら、特許文献１に開示されている風向制御装置も、騒音への寄与が大きい吹出口部分についての対策ではなく、ルーバの後流で発生する渦を起因とする騒音を抑制することはできない。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、空調空気が吹き出ることで生じる騒音を抑制できる、室内機の吹出構造を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明の室内機の吹出構造は以下の手段を採用する。

本発明の第一態様に係る室内機の吹出構造は、室内機の吹出口に設けられ、空調空気の流れ方向を制御する複数のルーバを備えた室内機の吹出構造であって、前記ルーバの後流に発生する渦状態を不均一とし、前記ルーバは、前記空調空気の流れ方向に対して交差する方向の厚みが、前記空調空気の流れ方向の全長に渡って隣り合う前記ルーバ毎に異なる。

本構成に係る室内機の吹出構造は、室内機の吹出口に設けられ、空調空気の流れ方向を制御する複数のルーバを備える。

そして、本構成は、吹出口から吹き出される空調空気の渦状態を不均一とする。これにより、渦の周波数が分散され、渦状態が均一であることに起因して騒音を生じさせる特定周波数の音圧レベルを低下できる。なお、渦状態が不均一とは、一例として、隣り合うルーバにおいて、ルーバの後流に発生する渦に起因して発生する音圧の周波数が異なることをいう。

従って、本構成は、周波数のピークが分散することで、特定の周波数の騒音レベルが下がるため、室内機から空調空気が吹出されることで生じる騒音を抑制できる。

本構成に係るルーバは、空調空気の流れ方向の全長に渡って隣り合うルーバ毎に厚みが異なる。ここでいう厚みは、空調空気の流れ方向に対して交差する方向の厚みである。空調空気の流れ方向の全長に渡って隣り合うルーバ毎に厚みが異なることにより、吹出口から吹き出される空調空気の渦状態が不均一となる。このため、渦の周波数が分散され、渦状態が均一であることに起因して騒音を生じさせる特定周波数の音圧レベルを低下できる。

従って、本構成は、室内機から空調空気が吹出されることで生じる騒音を抑制できる。

上記第一態様では、前記ルーバの厚みを、基準値、該基準値よりも略１０％薄い値、及び該基準値よりも略１０％厚い値の３種類としてもよい。

本発明の第二態様では、室内機の吹出口に設けられ、空調空気の流れ方向を制御する複数のルーバを備えた室内機の吹出構造であって、前記ルーバの後流に発生する渦状態を不均一とし、前記ルーバは、前記空調空気の流れ方向に対して交差する方向の厚みが隣り合う前記ルーバ毎に異なり、隣り合う前記ルーバにおいて、一方の前記ルーバは端部の厚みのみが他方の前記ルーバに比べて厚く、他方の前記ルーバは中間部の厚みのみが一方の前記ルーバに比べて厚い。

本構成によれば、隣り合う前記ルーバにおいて、一方のルーバは端部の厚みのみが他方のルーバに比べて厚い。これにより、空調空気の渦状態が不均一となるので、空調空気が吹出されることで生じる騒音が低下される。
また、他方のルーバは中間部の厚みのみが一方のルーバに比べて厚い。これにより、各ルーバは、空調空気の流れ方向において、端部又は中間部の何れか一方に絞り部を有することになるので、各ルーバ間を流れる空調空気の流速が等しくなる。

従って、本構成は、利用者の空調感を損なうことなく、また吹出口での圧力損失も大きく増加せず、空力性能の低下を抑制しつつ、空調空気が吹出されることで生じる騒音を抑制できる。

上記第一態様では、前記空調空気の流れ方向に対して交差する方向において、一方の隣り合う前記ルーバ間の距離が、他方の隣り合う前記ルーバ間の距離とは異なってもよい。

本構成に係るルーバは、空調空気の流れ方向に対して交差する方向において、一方の隣り合うルーバ間の距離が、他方の隣り合うルーバ間の距離とは異なるように、例えばランダムに配置される。隣り合うルーバ間の距離が異なることにより、吹出口から吹き出される空調空気の渦状態が不均一となる。このため、渦の周波数が分散され、渦状態が均一であることに起因して騒音を生じさせる特定周波数の音圧レベルを低下できる。

本発明によれば、空調空気が吹き出ることで生じる騒音を抑制できる、という優れた効果を有する。

本発明の第１実施形態に係る室内機の斜視図である。本発明の第１実施形態に係る室内機の吹出構造の概略構成図である。本発明の第１実施形態に係る室内機が発生させる騒音レベルを示すグラフである。本発明の第２実施形態に係る室内機の吹出構造の概略構成図である。本発明の第３実施形態に係る室内機の吹出構造の概略構成図である。室内機で発生する騒音の大きさを示すグラフである。

以下に、本発明に係る室内機の吹出構造の一実施形態について、図面を参照して説明する。

〔第１実施形態〕
以下、本発明の第１実施形態について説明する。

図１は、本第１実施形態に係る空気調和機の室内機１の斜視図である。室内機１は、一例として、壁掛け型のルームエアコンとされる。
室内機１は、ベース本体２と、該ベース本体２にその前方部位を上下、左右、及び前面から被うように取り付けられたフロントカバー３と、該フロントカバー３の前面に取り付けられたフロントパネル４とを有する横長長方形状の筐体５を備えている。

筐体５を構成しているフロントカバー３の前面及び上面は、その略全面が図示しない格子状の桟となっている。この桟は、空調する室内の空気を取り込む空気吸込口を形成するとともに、フィルタガイドを兼ねるように構成されている。
フロントカバー３の上面には、吸込グリル（不図示）が設置されており、下面の前方部位には、略全幅にわたり温調された空調空気を室内に吹出すための吹出口６が開口している。

吹出口６には、空調空気の流れ方向（風向ともいう。）を制御する複数のルーバ７と水平フラップ１０が設けられる。ルーバ７は、風向を左右方向に変更する。水平フラップ１０は、風向を上下方向に変更すると共に、吹出口６を閉鎖可能なように左右に２分割されている上下各２枚で構成されている。このルーバ７及び水平フラップ１０は、室内機１の内部に設けられているモータによって、それぞれ独立して回動するように構成されている。なお、図１に示されるルーバ７と水平フラップ１０の数は、図１の数に限定されるものではない。

図２は、本第１実施形態に係る吹出口６の吹出構造１１の概略構成図である。
なお、図２に示されるルーバ７の厚み、長さ、及び間隔等は、理解を容易にするために模式的に表したものであり、実際の厚み、長さ、及び間隔等を反映したものではない。

本第１実施形態に係る吹出口６の吹出構造１１は、隣り合うルーバ７毎に厚みが異なっている。なお、ここでいう厚みは、空調空気の流れ方向に対して交差する方向の厚みである。図２に示されるルーバ７は、全長に渡ってその厚みが隣り合う他のルーバ７と異なっている。

図２では一例としてルーバ７の厚みが、基準値Ｄ_０、該基準値Ｄ_０よりも略１０％薄い値、及び該基準値Ｄ_０よりも略１０％厚い値の３種類とされる。すなわち、図２に示されるルーバ７＿１の厚みが基準値Ｄ_０であり、ルーバ７＿２の厚み０．９Ｄ_０が、ルーバ７＿３の厚みが１．１Ｄ_０とされる。
なお、図２に示されるルーバ７の厚みは、一例であり、隣り合うルーバ７の厚みが異なっていれば、他の厚みでもよく、規則的に厚みが異ならず、ランダムに異なっていてもよい。

ルーバ７は、その厚みが厚くなるほど、ルーバ７後流の渦スケールが大きくなる。すなわち、ルーバ７の厚さ０．９Ｄ_０、厚さＤ_０、厚さ１．１Ｄ_０の順にその後流における渦スケールが大きくなる。

従って、隣り合うルーバ７毎に厚みが異なることにより、ルーバ７の後流で発生する空調空気の渦状態（渦スケール）が不均一となる。このため、渦の周波数が分散され、渦状態が均一であることに起因して騒音を生じさせる特定周波数の音圧レベルが低下する。渦状態が不均一とは、一例として、隣り合うルーバ７において、ルーバ７の後流に発生する渦に起因して発生する音圧の周波数が異なることをいう。

ここで、周波数をパラメータとした流れの無次元数であるストロハル数（Ｓｔ数）は、下記（１）式で表される。

（１）式において、ｆは発生する渦の周波数である。Ｄは代表長さであり、ルーバ７の厚みに対応し、発生する渦の直径と同等である。Ｖは、ルーバ７間を流れる空調空気の流速である。
なお、室内機１の吹出口６におけるＳｔ数は通常０．１５〜０．２０の範囲にある。

また、隣り合うルーバ７の厚みが異なるため、ルーバ７とルーバ７との間隔（ピッチ間隔）が各々異なり、ルーバ７間を流れる空調空気の流速が異なる。従って、本第１実施形態では、流速Ｖとして所定の代表流速を適用する。

そして、（１）式を変形すると下記（２）式となる。

（２）式が表すように、渦の周波数ｆは、ルーバ７の厚みＤに応じて変化する。このため、厚みの異なるルーバ７を吹出口６に配置すると、発生する渦の周波数ｆが分散することとなる。

なお、本第１実施形態では、空調関係の騒音指標としてよく用いられる１／３オクターブバンドを一例として用いる。
表１は、１／３オクターブバンドにおける中心周波数４００Ｈｚ，５００Ｈｚ，６３０Ｈｚに対応する周波数のバンド幅を示している。

表１に示されるように、一例として、中心周波数５００Ｈｚの周波数バンド（４５０Ｈｚ〜５６０Ｈｚ）の音圧を、その上隣である中心周波数６３０Ｈｚの周波数バンド（５６０Ｈｚ〜７１０Ｈｚ）、又は下隣である中心周波数４００Ｈｚの周波数バンド（３５５Ｈｚ〜４５０Ｈｚ）に分散させれば、騒音が低減することとなる。

そして、（２）式から分かるように、ルーバ７の厚みを基準値Ｄ_０から上下に約１０％ずつ異ならせることにより、一例として、５００Ｈｚ付近の音圧が、その上隣である中心周波数６３０Ｈｚの周波数バンドや、下隣である中心周波数４００Ｈｚの周波数バンドへ分散される。

そこで、一例として、上述したように厚みＤ_０，０．９Ｄ_０，１．１Ｄ_０のルーバ７を交互に配置することで、図３に示されるように５００〜６００Ｈｚ付近の周波数帯における騒音レベルのピークの低減が可能となった。なお、図３に示される実線が本第１実施形態に係る吹出口６の吹出構造１１における騒音レベルであり、破線が従来の騒音レベルである。

以上説明したように、本第１実施形態に係る吹出口６の吹出構造１１は、室内機１の吹出口６に設けられ、空調空気の流れ方向を制御する複数のルーバ７を備える。
そして、本第１実施形態に係る吹出口６の吹出構造１１は、隣り合うルーバ７毎にその厚みを異ならせることで、ルーバ７の後流に発生する渦状態を不均一とする。

これにより、吹出口６から吹き出される空調空気の渦状態が不均一となるので、渦の周波数が分散され、渦状態が均一であることに起因して騒音を生じさせる特定周波数（一例として５００Ｈｚ〜６００Ｈｚ）の音圧レベルを低下できる。

従って、本第１実施形態に係る吹出口６の吹出構造１１は、室内機１から空調空気が吹出されることで生じる騒音を抑制できる。

なお、本第１実施形態では、ルーバ７の厚みを基準値Ｄ_０から上下に約１０％ずつ異なるものとする形態について説明したが、これに限らず、騒音レベルのピークの低減ができればよく、例えば、基準値Ｄ_０から上下に１０％以上ずつ異なる形態としてもよい。

また、本第１実施形態では、ピッチ間隔が隣り合うルーバ７毎に異なる形態について説明したが、これに限らず、全てのピッチ間隔を同じとする形態としてもよい。

また、本第１実施形態では、ルーバ７の厚みが全長において隣り合うルーバ７毎に異なる形態について説明したが、これに限らず、ルーバ７は空調空気が吹き出す端部近辺の厚みのみが、隣り合うルーバ７毎に異なる形態としてもよい。

〔第２実施形態〕
以下、本発明の第２実施形態について説明する。

図４は、本第２実施形態に係る吹出口６の吹出構造１１の構成を示す。なお、図４における図２と同一の構成部分については図２と同一の符号を付して、その説明を省略する。

本第２実施形態に係る吹出口６の吹出構造１１は、隣り合うルーバ７において、一方のルーバ７Ａは、吹出口６側の端部の厚みのみが他方のルーバ７Ｂに比べて厚く、他方のルーバ７Ｂは、中間部の厚みのみが一方のルーバ７Ａに比べて厚い。
なお、ルーバ７Ａの端部の厚みと、ルーバ７Ｂは中間部の厚みは、同等の厚みとされ、ルーバ７Ａとルーバ７Ｂとのピッチ間隔は全て同等である。また、中間部は、端部を含まない領域であればよく、必ずしもルーバ７全長における中間でなくてもよい。

図４の例では、ルーバ７の厚みを一部厚くするために、絞り２０がルーバ７に設けられる。絞り２０は、空調空気の流れ方向に向かって径が大きくなり、最大で１．２Ｄ_０となる。すなわち、ルーバ７Ａは端部の厚さが１．２Ｄ_０である。図４の例では、絞り２０の縦断面が台形とされている。このような絞り２０の形状により、空調空気の流れを不必要に乱すことなく、ルーバ７の厚みを一部のみ厚くすることができる。
なお、ルーバ７の端部に設けられる絞り２０と中間部に設けられる絞り２０の形状は一例として同じであり、ルーバ７Ｂは端部の厚さがＤ_０である。

図４に示されるように、一方のルーバ７Ａの端部の厚みのみが他方のルーバ７Ｂに比べて厚いことにより、ルーバ７Ａ後流の渦スケールがルーバ７Ｂ後流の渦スケールよりも大きくなる。従って、吹出口６から吹き出される空調空気の渦状態が不均一となるので、空調空気が吹出されることで生じる騒音が低下される。

また、他方のルーバ７Ｂは中間部の厚みのみが一方のルーバ７Ａに比べて厚い。各ルーバ７間を流れる空調空気の流量は等しいので、各ルーバ７が端部又は中間部の何れか一方に絞り２０を有することで、各ピッチ間隔の形状がほぼ同様となり、各ルーバ７間を流れる空調空気の流速が等しくなる。

以上のことから、本第２実施形態に係る吹出口６の吹出構造１１は、利用者の空調感を損なうことなく、また吹出口６での圧力損失も大きく増加せず、空力性能の低下を抑制しつつ、空調空気が吹出されることで生じる騒音を抑制できる。

〔第３実施形態〕
以下、本発明の第３実施形態について説明する。

図５は、本第３実施形態に係る吹出口６の吹出構造１１の構成を示す。なお、図５における図２，４と同一の構成部分については図２，４と同一の符号を付して、その説明を省略する。

上述した（２）式に示されるように、ルーバ７間を流れる空調空気の流速Ｖが変化すると、周波数ｆも変化する。空調空気の流速Ｖは、ルーバ７間のピッチ間隔を調整することで、変化させることが可能である。

そこで、本第３実施形態に係る吹出口６の吹出構造１１は、隣り合うルーバ７間の距離が左右で異なる。

具体例としては、上述したように、例えば５００Ｈｚ付近の騒音を、その上隣である中心周波数６３０Ｈｚの周波数バンドや、下隣である中心周波数４００Ｈｚの周波数バンドへ分散させるためには、周波数ｆを約１０％変化させればよい。このため、（２）式においてＶ／Ｄを１．１倍又は０．９倍とすることで、周波数ｆを約１０％変化させる。

すなわち、図５に示されるように、周波数ｆを約１０％変化させるために、ピッチ間隔を例えばＬ_１、Ｌ_２、Ｌ_３、Ｌ_２とし、隣り合うルーバ７間の距離を左右で異ならせてルーバ７がランダムに配置される。なお、図５は一例であり、ルーバ７が規則的に配置されてもよい。

このように、隣り合うルーバ７間の距離が左右で異なることにより、吹出口６から吹き出される空調空気の渦状態が不均一となる。このため、渦の周波数が分散され、渦状態が均一であることに起因して騒音を生じさせる特定周波数の音圧レベルを低下できる。

以上、本発明を、上記各実施形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施形態に記載の範囲には限定されない。発明の要旨を逸脱しない範囲で上記各実施形態に多様な変更又は改良を加えることができ、該変更又は改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれる。また、上記各実施形態を適宜組み合わせてもよい。

例えば、上記各実施形態では、室内機１を壁掛け型のルームエアコンとする形態について説明したが、本発明は、これに限定されるものではなく、吹出口６に複数のルーバ７を有する室内機であれば、他の室内機とする形態としてもよい。

１室内機
６吹出口
７ルーバ
１１吹出構造

Claims

室内機の吹出口に設けられ、空調空気の流れ方向を制御する複数のルーバを備えた室内機の吹出構造であって、
前記ルーバの後流に発生する渦状態を不均一とし、
前記ルーバは、前記空調空気の流れ方向に対して交差する方向の厚みが、前記空調空気の流れ方向の全長に渡って隣り合う前記ルーバ毎に異なる室内機の吹出構造。
前記ルーバの厚みは、基準値、該基準値よりも略１０％薄い値、及び該基準値よりも略１０％厚い値の３種類とする請求項１記載の室内機の吹出構造。
室内機の吹出口に設けられ、空調空気の流れ方向を制御する複数のルーバを備えた室内機の吹出構造であって、
前記ルーバの後流に発生する渦状態を不均一とし、
前記ルーバは、前記空調空気の流れ方向に対して交差する方向の厚みが隣り合う前記ルーバ毎に異なり、
隣り合う前記ルーバにおいて、一方の前記ルーバは端部の厚みのみが他方の前記ルーバに比べて厚く、他方の前記ルーバは中間部の厚みのみが一方の前記ルーバに比べて厚い室内機の吹出構造。
前記空調空気の流れ方向に対して交差する方向において、一方の隣り合う前記ルーバ間の距離が、他方の隣り合う前記ルーバ間の距離とは異なる請求項１又は請求項２記載の室内機の吹出構造。