JP6698878B2

JP6698878B2 - 空気調和機の室外機

Info

Publication number: JP6698878B2
Application number: JP2018561123A
Authority: JP
Inventors: 誠治中島; 勝幸山本
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2017-01-10
Filing date: 2017-01-10
Publication date: 2020-05-27
Anticipated expiration: 2037-01-10
Also published as: WO2018131077A1; JPWO2018131077A1

Description

本発明は、空気調和機の室外機に関するものである。

従来から、空気調和機の室外機の外装体前面には、ファンガードが設けられている。
このようなファンガードは、例えば、板金製の外装体端面に配置され、ファンガードの外周縁が外装体端面の内周縁よりも小さく形成されている。また、ファンガードは、縦列および横列に複数の細線材を配列し、細線材の両端部にファンガードを外装体端面に取り付けるための取付部を備える構成とされている（例えば、特許文献１）。

特開２０１４−１２９９２０号公報

ところで、空気調和機の室外機においては、ファンを回転させることによって騒音が発生する。このような騒音は、空気がファンガードを通過する際に発生するものであり、例えば、ファンとファンガードとの位置関係、およびファン形状とファンガードとの関係によって発生する騒音の大きさおよび音質等が異なる。

しかしながら、特許文献１に記載された技術では、ファンとファンガードとの位置関係、およびファン形状とファンガードとの関係については考慮されていないため、十分な騒音低減効果が得られないという課題があった。

本発明は、上記従来の技術における課題に鑑みてなされたものであって、ファンを回転させた際に発生する騒音を低減することができる空気調和機の室外機を提供することを目的とする。

本発明の空気調和機の室外機は、内部がセパレータによって送風室および機械室に仕切られた本体と、前記送風室内に収容され、回転軸を中心に回転するプロペラファンと、前記プロペラファンにおける空気流れの下流側に設置されるグリルとを備える空気調和機の室外機であって、前記グリルは、前記プロペラファンに対向する前面部と、該前面部における前記セパレータ側の端部である第１グリル端で接続される第１グリル側面部と、前記第１グリル端とは反対側の端部である第２グリル端で接続される該第１グリル側面部とは反対側の第２グリル側面部とを少なくとも有し、前記プロペラファンは、外周端に向かうほど空気流れの下流側に傾斜する翼傾斜形状、および前記外周端が空気流れの上流側に湾曲する翼外周湾曲形状の少なくとも一方の形状が形成された複数の翼を有し、前記第１グリル側面部は、空気流れの下流側ほど前記回転軸方向に傾斜するように形成されており、前記プロペラファンの前記外周端および前記翼の後縁の交点である外周後縁端における接線と、前記回転軸とのなす角のうちの鋭角側の第１の角度は、前記第１グリル側面部と前記回転軸とのなす角のうちの鋭角側の第２の角度よりも小さく、かつ、前記第１の角度および前記第２の角度が９０°よりも小さいものである。

以上のように、本発明によれば、プロペラファンに翼傾斜形状および翼外周湾曲形状の少なくとも一方の形状を形成するとともに、第１グリル側面部をプロペラファンから離すことにより、ファンを回転させた際に発生する騒音を低減することができる。

実施の形態１に係る室外機の外観の一例を示す斜視図である。図１の室外機を上面側から見た際の内部を模式的に示す概略図である。図２のプロペラファンの形状の一例を示す斜視図である。図２の室外機における空気の流れについて説明するための概略図である。空気が第１グリル側面部を通過する場合について説明するための概略図である。実施の形態２に係る室外機を上面側から見た際の内部を模式的に示す概略図である。実施の形態３に係る室外機を上面側から見た際の内部を模式的に示す概略図である。

実施の形態１．
以下、本発明の実施の形態１に係る空気調和機の室外機について説明する。

［室外機の構造］
図１は、本実施の形態１に係る室外機１００の外観の一例を示す斜視図である。室外機１００は、前面パネル１、側面パネル２および天面パネル３、ならびに、図示しない背面パネルおよび底面パネルによって本体の外郭が形成されている。前面パネル１には、送風用通路の開口部が形成され、開口部を覆うようにしてグリル４が設けられている。

図２は、図１の室外機１００を上面側から見た際の内部を模式的に示す概略図である。なお、図２においては、説明が煩雑となるのを防ぐため、各パネルの図示を省略している。室外機１００には、内部空間を機械室Ｋと送風室Ｓとに仕切るセパレータ５が設けられている。前面パネル１に設けられた開口部は、送風室Ｓの前面側に位置し、グリル４は、送風室Ｓの前面側に位置して開口部を覆うように配置される。室外機１００の送風室Ｓには、プロペラファン１０および熱交換器２０等が収容されている。室外機１００の機械室Ｋには、冷媒を圧縮して吐出する図示しない圧縮機等が収容されている。

（プロペラファン）
プロペラファン１０は、熱交換器２０に対して空気を供給するために設けられている。プロペラファン１０は、外部から取り込んだ空気を熱交換器２０に供給し、熱交換器２０で熱交換された空気を、開口部を介して外部に排出する。

図３は、図２のプロペラファン１０の形状の一例を示す斜視図である。図３に示すように、プロペラファン１０は、回転軸ＲＣ上に設置されたボス１１の周囲に複数の翼１２が形成されている。翼１２には、その外周端１２ａに向かうほど、空気の流れ方向における下流側に傾斜する翼傾斜形状が形成されている。また、翼１２の外周端１２ａには、空気の流れ方向における上流側に局部的に湾曲する外周湾曲部１２ｂを有する翼外周湾曲形状が形成されている。

（熱交換器）
説明は図２に戻り、熱交換器２０は、例えば、フィンおよび伝熱管で構成されている。熱交換器２０は、例えば、水平断面形状がＬ字状となるように形成され、側面パネル２および背面パネルに沿うように配置されている。熱交換器２０は、プロペラファン１０に対して空気の流れ方向の上流側に設けられ、プロペラファン１０によって室外機１００に取り込まれる空気と、伝熱管の内部を流れる冷媒との間で熱交換を行う。

（グリル）
グリル４は、利用者等がプロペラファン１０に接触するのを防止するためのファンガードである。グリル４は、室外機１００の前面側、すなわちプロペラファン１０に対して空気の流れ方向の下流側に設けられている。

グリル４は、例えば、プロペラファン１０に対向する前面部４ａと、前面部４ａの端部で接続される側面部４ｂを少なくとも有し、複数のワイヤー４０が縦方向および横方向に一定の間隔で交差するように、格子状に形成されている。具体的には、例えば、グリル４は、線径が２ｍｍ程度のワイヤー４０を用い、横方向に隣り合うワイヤー４０の間隔を１０ｍｍ程度とするとともに、縦方向に隣り合うワイヤー４０の間隔を５０ｍｍ程度として、格子状に形成されている。

また、グリル４は、距離Ｌ１およびＬ２が「Ｌ１＞Ｌ２」の関係となるように、送風室Ｓの前面側に配置される。距離Ｌ１は、グリル４の前面部４ａにおけるセパレータ５側の端部である第１グリル端４１ａと、プロペラファン１０の外周端１２ａとの本体の幅方向の最短距離を示す。また、距離Ｌ２は、グリル４の前面部４ａにおける第１グリル端４１ａとは反対側（以下、「熱交換器２０側」と適宜称する）の端部である第２グリル端４１ｂと、プロペラファン１０の外周端１２ａとの本体の幅方向の最短距離を示す。

［空気の流れ］
次に、上記構成を有する室外機１００における空気の流れについて説明する。図４は、図２の室外機１００における空気の流れについて説明するための概略図である。図４では、空気の流れを点線矢印によって示す。また、この図４では、プロペラファン１０の軸方向を「ＡＸ」と称し、軸方向ＡＸに垂直なプロペラファン１０の径方向を「ＲＤ」と称する。

図４に示すように、室外機１００に取り込まれた空気は、熱交換器２０を通過して熱交換器２０内を流れる冷媒と熱交換を行う。そして、熱交換を行った空気は、プロペラファン１０の回転に従って、グリル４を通過して外部に排出される。ここで、室外機１００において、プロペラファン１０における翼１２の外周端１２ａには、翼端渦Ｖと称する漏れ渦が発生する。この翼端渦Ｖは、室外機１００を通過する空気の流れを阻害するものである。

翼端渦Ｖは、翼１２における空気流れの下流側の圧力が上流側の圧力よりも高いことにより、翼１２の外周端から下流側の空気が漏れ、漏れた空気が圧力の低い上流側に回り込むことによって発生するものである。なお、この例では、翼端渦Ｖがセパレータ５側に発生した様子を示しているが、この翼端渦Ｖは、セパレータ５側のみに発生するものではなく、熱交換器２０側を含めたすべての外周端に発生する。ここでは、説明が煩雑となるのを防ぐため、セパレータ５側に発生する翼端渦Ｖ以外の図示を省略する。

本実施の形態１において、プロペラファン１０には、翼傾斜形状および翼外周湾曲形状が形成されている。このように、翼傾斜形状がプロペラファン１０の翼１２に形成されていることにより、翼１２の下流側の流れを翼１２の内周側へ向かわせ、翼１２の下流側から上流側に漏れる空気の流れを少なくすることができる。また、翼外周湾曲形状が翼１２に形成されていることにより、翼１２の下流側から上流側に漏れる空気の流れを滑らかに誘導することができる。そのため、外周端１２ａに発生する翼端渦Ｖを抑制して安定化させることができる。そして、翼端渦Ｖの発生が抑制されることにより、翼端渦Ｖによる渦変動が低減し、騒音が抑制される。

また、室外機１００を通過する空気の流れを阻害していた翼端渦Ｖの発生が抑制されることにより、室外機１００に取り込まれた空気のプロペラファン１０の下流側への流れが促進される。

例えば、セパレータ５側において、室外機１００の背面パネル側から取り込まれた空気ＳＴａは、軸方向ＡＸと平行な方向に流れてプロペラファン１０に吸い込まれ、プロペラファン１０から排出される。このとき、プロペラファン１０の下流側に排出された空気ＳＴａは、翼端渦Ｖが抑制されることにより、径方向ＲＤの外側へ向きやすくなる。したがって、空気ＳＴａが外部に排出される際に、第１グリル側面部４２ａを通過する空気ＳＴａの風量は、翼端渦Ｖが抑制されない場合と比較して多くなる。

一方、熱交換器２０側において、室外機１００の側面パネル２側および背面パネル側から取り込まれた空気ＳＴｂは、プロペラファン１０に吸い込まれて排出される。このとき、プロペラファン１０の下流側に排出された空気ＳＴｂは、径方向ＲＤの外側を含む広い空間から内側へ向かう流れとなり、急激に曲がって径方向ＲＤの外側へ向くことができない。そのため、径方向ＲＤの外側への空気の流れが少なくなる。したがって、空気ＳＴｂが外部に排出される際に、第２グリル側面部４２ｂを通過する空気ＳＴｂの風量は、第１グリル側面部４２ａを通過する空気ＳＴａの風量と比較して少なくなる。

このように、グリル４における第１グリル側面部４２ａを通過する空気の方が、第２グリル側面部４２ｂを通過する空気よりも風量が多い。そのため、距離Ｌ１およびＬ２が「Ｌ１＞Ｌ２」の関係を満足するようにグリル４を配置することにより、本実施の形態１では、以下に示す効果を得ることができる。

上述した「Ｌ１＞Ｌ２」の関係を満足することにより、通過風量の多い第１グリル側面部４２ａは、プロペラファン１０から離れた位置に配置されることになる。これにより、プロペラファン１０から排出された空気は、翼端渦Ｖによる阻害が低減された状態で径方向ＲＤの外側に向かって流れ、第１グリル側面部４２ａを通過することができる。

また、第１グリル側面部４２ａがプロペラファン１０から離れることにより、プロペラファン１０から排出された空気は、風速が減少した状態で第１グリル側面部４２ａに到達する。そのため、外部に排出される空気に対する第１グリル側面部４２ａにおけるワイヤー４０の通風抵抗による騒音を低減することができる。

なお、この例では、翼傾斜形状および翼外周湾曲形状の２つの形状をプロペラファン１０に形成することにより、翼端渦Ｖの発生を抑制できるように説明したが、これはこの例に限られない。例えば、翼傾斜形状および翼外周湾曲形状のうち、少なくとも一方の形状をプロペラファン１０に形成することによっても、翼端渦Ｖの発生を抑制することができる。

また、本実施の形態１において、グリル４における第１グリル側面部４２ａは、例えば、空気の流れ方向の下流側ほど回転軸ＲＣ方向に傾斜するように形成すると好ましい。これは、空気が第１グリル側面部４２ａを通過する際の、ワイヤー４０による通風抵抗を低減することができるためである。

図５は、空気が第１グリル側面部４２ａを通過する場合について説明するための概略図である。図５（ａ）は、第１グリル側面部４２ａが軸方向ＡＸと平行な方向に形成された場合の、第１グリル側面部４２ａを上面側から見た模式図である。図５（ｂ）は、第１グリル側面部４２ａが空気の流れ方向の下流側ほど回転軸ＲＣ方向に傾斜するように形成された場合の、第１グリル側面部４２ａを上面側から見た模式図である。図５（ａ）および図５（ｂ）において、互いに隣接するワイヤー４０の間隔ｄは同一である。

図５（ａ）に示すように第１グリル側面部４２ａが形成された場合、第１グリル側面部４２ａを通過する空気は、第１グリル側面部４２ａに対して斜めに通過する。そのため、空気が通過するワイヤー４０間の距離ｄ_１は、隣接するワイヤー４０間の距離ｄよりも短くなる。

一方、図５（ｂ）に示すように、第１グリル側面部４２ａが空気の流れ方向の下流側ほど回転軸ＲＣ方向に傾斜するように形成された場合には、図５（ａ）に示す場合と比較して、第１グリル側面部４２ａを通過する空気は、第１グリル側面部４２ａに対して垂直に近い角度で通過する。そのため、空気が通過するワイヤー４０間の距離ｄ_２は、図５（ａ）に示す距離ｄ_１よりも長くなる。

このように、第１グリル側面部４２ａを、空気の流れ方向の下流側ほど回転軸ＲＣ方向に傾斜するように形成することにより、第１グリル側面部４２ａを通過する空気に対するワイヤー４０間の距離を長くすることができる。そして、これによって通風抵抗を低減することができ、空気が第１グリル側面部４２ａを通過する際の騒音を低減することができる。

以上のように、本実施の形態１に係る空気調和機の室外機は、内部がセパレータ５によって送風室Ｓおよび機械室Ｋに仕切られた本体と、送風室Ｓ内に収容され、回転軸ＲＣを中心に回転するプロペラファン１０と、プロペラファン１０における空気流れの下流側に設置されるグリル４とを備えたものである。グリル４は、プロペラファン１０に対向する前面部４ａと、前面部４ａにおけるセパレータ５側の端部である第１グリル端４１ａで接続される第１グリル側面部４２ａと、第１グリル端４１ａとは反対側の端部である第２グリル端４１ｂで接続される第１グリル側面部４２ａとは反対側の第２グリル側面部４２ｂとを少なくとも有している。プロペラファン１０は、外周端１２ａに向かうほど空気流れの下流側に傾斜する翼傾斜形状、および外周端１２ａが空気流れの上流側に湾曲する翼外周湾曲形状の少なくとも一方の形状が形成された複数の翼１２を有している。また、第１グリル端４１ａとプロペラファン１０の外周端１２ａとの本体の幅方向の最短距離が第２グリル端４１ｂとプロペラファン１０の外周端１２ａとの本体の幅方向の最短距離よりも長い。

このように、プロペラファン１０に翼傾斜形状および翼外周湾曲形状の少なくとも一方の形状を形成するとともに、第１グリル側面部４２ａをプロペラファン１０から離すことにより、プロペラファン１０から排出された空気が第１グリル側面部４２ａから排出される。そして、ファンを回転させた際に発生する騒音を低減することができる。

実施の形態２．
次に、本実施の形態２に係る空気調和機の室外機ついて説明する。本実施の形態２に係る空気調和機の室外機は、プロペラファンの外周端に関する角度と、グリルにおける第１グリル側面部に関する角度との関係を規定する点で、上述した実施の形態１と相違している。なお、以下の説明において、上述した実施の形態１と共通する箇所には同一の符号を付し、詳細な説明を省略する。

図６は、本実施の形態２に係る室外機１００を上面側から見た際の内部を模式的に示す概略図である。なお、図６においては、図２と同様に、説明が煩雑となるのを防ぐため、各パネルの図示を省略している。

本実施の形態２において、グリル４の第１グリル側面部４２ａは、空気の流れ方向の下流側ほど回転軸ＲＣ方向に傾斜するように形成されている。

ここで、プロペラファン１０における翼１２の外周端１２ａと翼１２の後縁１２ｃとの交点である外周後縁端１２ｄにおける後縁１２ｃの接線１２ｅと、回転軸ＲＣとのなす角のうち、鋭角側の角度をαとする。また、グリル４のセパレータ５側における第１グリル側面部４２ａと回転軸ＲＣとのなす角のうち、鋭角側の角度をβとする。このとき、プロペラファン１０およびグリル４は、角度αおよびβが「α＜β＜９０°」の関係を満足するように形成されている。なお、角度αが本発明における「第１の角度」に対応し、角度βが本発明における「第２の角度」に対応する。

このように、角度αおよびβが「α＜β」の関係を満足するように、プロペラファン１０およびグリル４を形成することにより、接線１２ｅに対して略垂直に吹き出されるプロペラファン１０の外周端１２ａ近傍の空気ＳＴａは、第１グリル側面部４２ａに対してより垂直に近い状態で第１グリル側面部４２ａを通過することができる。また、空気ＳＴａが通過する第１グリル側面部４２ａの面積を確保することができる。これに対して、角度αおよびβが「α＞β」となった場合には、第１グリル側面部４２ａの面積を確保することができない。なお、図６に示す例では、例えば、角度αが４０°であり、角度βが４５°である場合を示す。

さらに、角度βを「β＜９０°」とするのは、物理的な制約のためである。例えば、角度βを「β＜９０°」とすると、グリル４の形状を定義できない、あるいは、第１グリル側面部４２ａの傾斜部分が前面部４ａよりも前面側に突出してしまう。そのため、本実施の形態２では、角度βが「β＜９０°」となるように規定している。

さらにまた、角度αおよびβが「α＜β＜９０°」の関係を満足するようにすることにより、第１グリル側面部４２ａを通過する空気ＳＴａに対する隣接するワイヤー４０間の距離を長くすることができる。そして、これにより、実施の形態１において図５を用いて説明したように、通風抵抗を低減することができ、空気ＳＴａが第１グリル側面部４２ａを通過する際の騒音をより低減することができる。

以上のように、本実施の形態２に係る空気調和機の室外機１００は、プロペラファン１０の外周端１２ａおよび翼１２の後縁１２ｃの交点である外周後縁端１２ｄにおける接線１２ｅと、回転軸ＲＣとのなす角のうちの鋭角側の角度αは、第１グリル側面部４２ａと回転軸ＲＣとのなす角のうちの鋭角側の角度βよりも小さく、かつ、角度αおよびβが９０°よりも小さい。これにより、空気が第１グリル側面部４２ａを通過する際の通風抵抗を低減することができるため、騒音をより低減することができる。

実施の形態３．
次に、本実施の形態３に係る空気調和機の室外機ついて説明する。本実施の形態３に係る空気調和機の室外機は、グリルにおける第２グリル側面部を回転軸に平行にする点で、上述した実施の形態１および２と相違している。なお、以下の説明において、上述した実施の形態１および２と共通する箇所には同一の符号を付し、詳細な説明を省略する。

図７は、本実施の形態３に係る室外機１００を上面側から見た際の内部を模式的に示す概略図である。なお、図７においては、図２と同様に、説明が煩雑となるのを防ぐため、各パネルの図示を省略している。

本実施の形態３において、グリル４の第２グリル側面部４２ｂは、回転軸ＲＣに対して平行となるように形成されている。このとき、プロペラファン１０から排出された空気ＳＴｂは、径方向ＲＤの外側を含めた広い空間から内側へ向かう流れとなり、急激に曲がって径方向ＲＤの外側へ向くことができないため、径方向ＲＤの外側への空気の流れが少なくなる。そのため、プロペラファン１０から排出された空気ＳＴｂは、グリル４の前面部４ａを垂直に近い状態で通過する。

ここで、本実施の形態３では、第２グリル側面部４２ｂが回転軸ＲＣに対して平行に形成されているため、グリル４の前面部４ａの領域を、第２グリル側面部４２ｂを傾斜させ得た場合と比較して、広くすることができる。これにより、空気ＳＴｂがグリル４の前面部４ａを通過する際の通風抵抗を低減することができ、通過の際の騒音をより低減することができる。

以上のように、本実施の形態３に係る空気調和機の室外機１００は、グリル４における第２グリル側面部４２ｂが回転軸ＲＣに対して平行となるように形成されている。これにより、グリル４における前面部４ａの領域を広くすることができるため、空気が前面部４ａを通過する際の通風抵抗を低減することができ、騒音をより低減することができる。

以上、本発明の実施の形態１〜３について説明したが、本発明は、上述した本発明の実施の形態１〜３に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で様々な変形や応用が可能である。例えば、上述した例では、ワイヤー４０を格子状に組み合わせてグリル４を形成しているが、これに限られず、例えば樹脂材料を用いてグリル４を形成してもよい。

１前面パネル、２側面パネル、３天面パネル、４グリル、４ａ前面部、４ｂ側面部、５セパレータ、１０プロペラファン、１１ボス、１２翼、１２ａ外周端、１２ｂ外周湾曲部、１２ｃ後縁、１２ｄ外周後縁端、１２ｅ接線、２０熱交換器、４０ワイヤー、４１ａ第１グリル端、４１ｂ第２グリル端、４２ａ第１グリル側面部、４２ｂ第２グリル側面部、１００室外機。

Claims

内部がセパレータによって送風室および機械室に仕切られた本体と、
前記送風室内に収容され、回転軸を中心に回転するプロペラファンと、
前記プロペラファンにおける空気流れの下流側に設置されるグリルと
を備える空気調和機の室外機であって、
前記グリルは、
前記プロペラファンに対向する前面部と、
該前面部における前記セパレータ側の端部である第１グリル端で接続される第１グリル側面部と、
前記第１グリル端とは反対側の端部である第２グリル端で接続される該第１グリル側面部とは反対側の第２グリル側面部と
を少なくとも有し、
前記プロペラファンは、外周端に向かうほど空気流れの下流側に傾斜する翼傾斜形状、および前記外周端が空気流れの上流側に湾曲する翼外周湾曲形状の少なくとも一方の形状が形成された複数の翼を有し、
前記第１グリル側面部は、空気流れの下流側ほど前記回転軸方向に傾斜するように形成されており、
前記プロペラファンの前記外周端および前記翼の後縁の交点である外周後縁端における接線と、前記回転軸とのなす角のうちの鋭角側の第１の角度は、前記第１グリル側面部と前記回転軸とのなす角のうちの鋭角側の第２の角度よりも小さく、かつ、前記第１の角度および前記第２の角度が９０°よりも小さい
空気調和機の室外機。
前記第１グリル端と前記プロペラファンの外周端との前記本体の幅方向の最短距離が前記第２グリル端と前記プロペラファンの外周端との前記本体の幅方向の最短距離よりも長い
請求項１に記載の空気調和機の室外機。
前記第２グリル側面部は、前記回転軸に対して平行となるように形成されている
請求項１または２に記載の空気調和機の室外機。