JP6505443B2 - 室外機用ファンガード - Google Patents

Description

本発明は空気調和機やヒートポンプ給湯器など、ヒートポンプサイクルで熱を得る機器の室外機に用いられるファンガードに関する。

家屋用の空気調和機は、ヒートポンプサイクルを採用し、室外機と室内機に分かれるセパレート型としたものが主流となっている。室外機と室内機の熱交換器にはそれぞれファンが組み合わせられる。通常は、室内機の熱交換器には風が幅広く広がるとともに音の静かなクロスフローファンが組み合わせられ、室外機の熱交換器には静音性では劣るが安価で大風量のプロペラファンが組み合わせられる。また給湯器にも大気からヒートポンプサイクルで熱を得る方式のものがあり、このタイプの給湯器は空気調和機と同様に室外機を備える。給湯器の室外機でも熱交換器にはプロペラファンを組み合わせるのが通常の設計である。

空気調和機でも給湯器でも、室外機の筐体にはプロペラファンからの風の吹出口が形成され、この吹出口はファンガードで覆われる。通常、ファンガードは複数の放射状リブと複数のリング状リブを組み合わせて形成される。ファンガードの役割はプロペラファンへの接触を防ぎ、また室外機筐体内への異物侵入を防ぐことであり、その性能をテストフィンガーで試験することが安全規格で定められている。すなわち指の形をしたテストピースをファンガードに押し当て、テストピースに規定の荷重をかけてもテストピースやファンガードがファンに触れないことを確認する。

上述の通り、ファンガードの役割はプロペラファンへの接触を防ぎ、また室外機筐体内への異物侵入を防ぐことであるから、リブ間隔はある程度狭くせざるを得ない。一方でリブ間隔が狭くなれば通気抵抗が増し、室外機の運転効率が低下する。室外機の運転効率向上と安全性確保を両立させるためには、ファンガードの通気抵抗の低減を、リブ間隔を広げることなく達成することが必要である。

上記問題の解決策の一として、特許文献１に記載されたものがある。特許文献１に記載された空気調和機室外機では、吹出しグリルを構成する放射状格子は、断面が吹出し風の吹出し方向に沿って縦長形状とされ、この放射状格子は、前面から見たとき、吹出し方向の上流側と下流側とが回転方向にずらされ、全体として吹出し風の旋回流に沿う形状とされている。これにより吹出し風の旋回流に対する放射状格子の抵抗が低減され、吹出しグリルによる圧損が抑制される。

特開２０１０−１１７０４４号公報

本発明は、空気調和機やヒートポンプ給湯器などの室外機のファンガードにおいて、通気抵抗のさらなる低減を実現可能な構造を提供することを目的とする。また、室外機筐体にファンガードを取り付けることによってもたらされる騒音を低減できる構造を提供することを目的とする。

本発明に係るファンガードは複数の放射状リブと複数のリング状リブを組み合わせたものであって、前記放射状リブの断面は当該ファンガードによって覆われるファンが生成する旋回気流に沿う形の傾斜を有しており、前記リング状リブの中で当該ファンガードの外周部に位置するもののうち少なくとも１個には、室外機筐体の吹出口から吹き出される前記旋回気流の外方拡散方向の流れに沿う斜面部が形成されていることを特徴としている。

上記構成の室外機用ファンガードにおいて、前記外周部には前記室外機筐体の方向に突き出す突起が複数個、所定間隔で形成され、当該ファンガードと前記室外機筐体との接触箇所が前記突起の箇所のみに限定されていることが好ましい。

上記構成の室外機用ファンガードにおいて、前記複数の突起の中で所定のものには、当該ファンガードを前記室外機筐体に固定するツメが形成されていることが好ましい。

本発明によると、ファンガードを構成する放射状リブとリング状リブのそれぞれの形状に工夫を加え、放射状リブについてはその断面にファンが生成する旋回気流に沿う形の傾斜を持たせ、リング状リブについては、ファンガードの外周部に位置するもののうち少なくとも１個に、前記旋回気流の外方拡散方向の流れに沿う斜面部を形成したから、ファンが生成した風は抵抗少なく室外機の筐体外部へと誘導され、騒音が低減するとともに風量が増大する。これにより室外機の運転効率が向上する。

室外機の正面図である。 ファンガードの部分拡大正面図である。 放射状リブ間を通る気流の方向を示す図である。 リング状リブの斜面部によって気流が誘導される状態を示す図である。 リング状リブの斜面部によって気流が誘導される状態を示す第２の図である。 ファンガードの取り付けを説明する第１の部分側面図である。 ファンガードの取り付けを説明する第２の部分側面図である。 ファンガードの取り付けを説明する部分斜視図である。

＜第１実施形態＞
図１から図４に基づき本発明の第１実施形態に係るファンガードについて説明する。図１に描かれているのは空気調和機の室外機１である。空気調和機の室内機は図１には描かれていない。

室外機１は板金製部品と合成樹脂製部品を組み合わせた筐体２を有する。筐体２の内部には室外熱交換器と室外ファン（いずれも図示せず）が配置されている。室外ファンはプロペラファンからなり、筐体２の背面に形成された格子状の吸気口（図示せず）より空気を吸い込み、室外熱交換器との間で熱交換器を行った空気を、筐体２の正面に形成された円形の吹出口３（図４参照）より吹き出すものである。吹出口３は合成樹脂の射出成型品からなる円形のファンガード１０で覆われる。

ファンガード１０は複数の放射状リブ１１と複数のリング状リブ１２を組み合わせて構成される。放射状リブ１１には３種類の長さのものが存在する。区別のため、符号１１に枝符号ａ、ｂ、ｃを加え、最も長いものは１１ａ、中間の長さのものは１１ｂ、最も短いものは１１ｃとする。

放射状リブ１１ａはファンガード１０の中心から外周までの長さを有し、角度間隔３０°で計１２個設けられている。放射状リブ１１ｂはファンガード１０の中心より少し外側の箇所から外周までの長さを有し、隣接する２個の放射状リブ１１ａの間に２個ずつ配置されている。すなわち放射状リブ１１ｂ同士の角度間隔、あるいは放射状リブ１１ａと放射状リブ１１ｂの角度間隔は１０°ということになる。放射状リブ１１ｃはファンガード１０の外周部のリング状リブ１２を最外側のもの（これをリング状リブ１２ａとする）から所定個分連結するだけの長さを有し、隣接する２個の放射状リブ１１ｂの間、または隣接する１個の放射状リブ１１ａと１個の放射状リブ１１ｂの間に２個ずつ配置されている。

リング状リブ１２は、直径の異なるものが同心円状に配置されている。区別のため、最外側のものには符号１２に枝符号ａを加えて１２ａとする。それよりも内側のリング状リブの符号は１２のままとする。

図４に示す通り、放射状リブ１１ｃは筐体２の方に向かってＬ字形に曲がっており、筐体２に面する側の端は最外側のリングリブ１２ａに連結し、反対側の端は最外側から数えて２番目のリング状リブ１２に連結している。なお放射状リブ１１ａと放射状リブ１１ｂも、放射状リブ１１ｃと横並びになる箇所では放射状リブ１１ｃと同様に筐体２の方に向かってＬ字形に曲がっている。

最外側のリング状リブ１２ａのすぐ内側のリング状リブ１２と、そこからファンガード１０の中心までのリング状リブ１２は、１個の平面、ないし１個の大直径の球面の一部を形成する。最外側のリング状リブ１２ａのみ、他のリング状リブ１２とは異なる平面に位置する。

上記のように説明され、また図に示された放射状リブ１１ａ、１１ｂ、１１ｃとリング状リブ１２、１２ａの形状、数、角度間隔などは単なる例示であり、発明を限定するものではない。

本発明は、放射状リブ１１ａ、１１ｂ、１１ｃとリング状リブ１２、１２ａに次のような構造を持たせた点を特徴としている。先ず放射状リブ１１ａ、１１ｂ、１１ｃについては、その断面に、室外ファンが生成する旋回気流に沿う形の傾斜を持たせている。その傾斜は図３に現れている。プロペラファンである室外ファンが生成する気流は、室外ファンの軸線方向と平行に吹き出すことはない。室外ファンによって回転方向のベクトルを与えられ、回転成分を含む旋回気流となる。その旋回気流に沿う形の傾斜を放射状リブ（図３では総括して１１で表している）の断面は有しているから、旋回気流は抵抗少なく筐体２の外部へと誘導され、騒音（風切り音）が低減するとともに風量が増大する。

旋回気流の騒音（風切り音）を低減し、風量を増大させるという目的は、放射状リブ１１ａ、１１ｂ、１１ｃの厚み（室外ファンの軸線方向に沿った寸法）を小さくすることによってもある程度達成させる。しかしこのようなやり方ではファンガード１０の強度が不足してしまう。本発明のように、放射状リブ１１ａ、１１ｂ、１１ｃの断面を旋回気流に沿わせる形にすれば、放射状リブ１１ａ、１１ｂ、１１ｃの厚みを減らすことなく同じ目的を達成することができる。これにより、ファンガード１０が強度不足になることを回避できる。

プロペラファンである室外ファンが生成する旋回気流には遠心方向の運動成分が含まれている。すなわち旋回気流は外方に拡散しようとする。この外方拡散方向の流れをスムーズに誘導するため、リング状リブ１２の形状を工夫する。

ファンガード１０の外周部に位置するリング状リブ、すなわち最外側のリング状リブ１２ａは、それがないとファンガード１０の強度を確保できないので、不可欠の存在である。最外側のリング状リブ１２ａと、そのすぐ内側のリブ１２、場合によってはさらにそのすぐ内側のリブ１２のうち、少なくとも１個には、吹出口から吹き出される旋回気流の外方拡散方向の流れに沿う斜面部が形成されている。

実施形態では、最外側のリング状リブ１２ａは筐体２から離れた位置に保持されており、リング状リブ１２ａの筐体２に向いた面に、図４に示す通り斜面部１３が形成されている。斜面部１３は旋回気流の外方拡散方向の流れに沿う斜面部であるので、気流は抵抗少なく筐体２の外部へと誘導される。これにより騒音（風切り音）が低減するとともに風量が増大する。

＜第２実施形態＞
図５にファンガード１０の第２実施形態を示す。第２実施形態ではファンガード１０が次のように構成されている。

第１実施形態のファンガード１０では、最外側のリング状リブ１２ａのみに斜面部１３が形成されていた。第２実施形態のファンガード１０では、最外側のリング状リブ１２ａの直ぐ内側のリング状リブ１２にも斜面部１３を形成した。これにより、旋回気流は一層確実に外方拡散方向へと誘導され、騒音（風切り音）が低減するとともに風量が増大する。

＜第３実施形態＞
図６から図８にファンガード１０の第３実施形態を示す。第３実施形態ではファンガード１０が次のように構成されている。

最外側のリング状リブ１２ａには、筐体２に向いた面、すなわち斜面部１３が形成されている面に、筐体２の方向に突き出す突起１４が複数個、所定間隔で形成されており、ファンガード１０と筐体２との接触箇所が突起１４の箇所のみに限定されている。

ファンガード１０は合成樹脂の射出成型品であり、成型後の収縮で変形が生じることを避けられない。最外側のリング状リブ１２ａが全周で筐体２に押し当てられる構造であると、前記成型後の収縮による変形でリング状リブ１２ａと筐体２との間に僅かな隙間が生じることがある。この隙間は室外機１の外観を損なう。

第３実施形態のように構成すれば、突起１４により最外側のリング状リブ１２ａと筐体２との間に大きめの隙間が確保されている状態が正常な状態となるから、隙間の存在が室外機１の外観を損なうという問題が発生しない。また筐体２とファンガード１０との接触面積が減ることによりファンガード１０への振動伝達が減る。これにより、室外機１が内蔵する図示しない圧縮機の振動にファンガード１０が共振することにより生じるビビリ音を低減させることができる。

複数の突起１４の中で所定のものには、筐体２に形成された貫通孔１６を通って筐体２の内側に突き抜けるツメ１５が形成されている。ツメ１５はファンガード１０を筐体２に固定するためのものである。ツメ１５を備えた突起１４とツメ１５を備えない突起１４の数は、例えば前者が７個で後者が８個などとすることができるが、言うまでもなくその数は任意である。なお突起１４のいくつかについては筐体２から浮かせた形にして、ファンガード１０が前方から押された場合のみその突起１４が筐体２に接触し、荷重を支えるようにしておいてもよい。

ツメ１５はフック形状であり、図６のようにツメ１５を貫通孔１６に入れてファンガード１０を矢印方向にひねると、図７の状態になる。図７では貫通孔１６の縁が突起１４とツメ１５のフック形状部の間の隙間に入り込んでいる。これはいわゆるバヨネット結合と呼ばれるものである。

上記バヨネット結合は容易に外れることのないようにしておく必要がある。第１に考えられるのは、突起１４とツメ１５のフック形状部の間の隙間を筐体２の厚さよりも小さくしておくことである。このようにしておけば突起１４とツメ１５のフック形状部が筐体２をしっかりと挟み付ける形になり、バヨネット結合を維持できる。その他、ツメ１５に釣り針のような「返し」を形成してこれが貫通孔１６の縁に係合するようにしたり、ツメ１５に抜け止めリングを嵌合したり、ツメ１５を接着剤で筐体２に固定したり、ツメ１５を焼きごてで変形させたり、などといった手法も採用可能である。

以上、本発明の実施形態につき説明したが、本発明の範囲はこれに限定されるものではなく、発明の主旨を逸脱しない範囲で種々の変更を加えて実施することができる。

本発明はヒートポンプ方式の空気調和機や給湯器に広く利用可能である。

１ 室外機
２ 筐体
３ 吹出口
１０ ファンガード
１１、１１ａ、１１ｂ、１１ｃ 放射状リブ
１２、１２ａ リング状リブ
１３ 斜面
１４ 突起
１５ ツメ
１６ 貫通孔

Claims (3)

1. ヒートポンプサイクルで熱を回収する機器において、当該機器の室外機の筐体に設けた吹出口は合成樹脂製のファンガードで覆われるものであり、
   前記ファンガードは複数の放射状リブと複数のリング状リブを組み合わせたものであって、
   前記放射状リブの断面は当該ファンガードによって覆われるファンが生成する旋回気流に沿う形の傾斜を有しており、
   前記リング状リブの中で当該ファンガードの外周部に位置するもののうち少なくとも１個には、前記吹出口から吹き出される前記旋回気流の外方拡散方向の流れに沿う斜面部が形成されており、前記旋回気流の外方拡散方向に沿った前記斜面部の上流側端部が、前記吹出口の径方向内側に位置し、前記斜面部の下流側端部が前記吹出口を形成する斜面の下流側端部の径方向外側に位置していることを特徴とする室外機用ファンガード。
2. 前記外周部には前記室外機筐体の方向に突き出す突起が複数個、所定間隔で形成され、当該ファンガードと前記室外機筐体との接触箇所が前記突起の箇所のみに限定されていることを特徴とする請求項１に記載の室外機用ファンガード。
3. 前記複数の突起の中で所定のものには、当該ファンガードを前記室外機筐体に固定するツメが形成されていることを特徴とする請求項２に記載の室外機用ファンガード。

Images