WO2009113338A1 - 空気調和機 - Google Patents
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Definitions
- the present invention relates to an air conditioner used for an air conditioner, a refrigeration apparatus, and the like, and more particularly to an outdoor unit of an air conditioner.
- a conventional outdoor unit of an air conditioner includes a unit body formed in a rectangular parallelepiped shape, a propeller fan installed in the unit body, a fan motor that rotationally drives the unit body, a side surface of the unit body, A heat exchanger installed in an L shape across the back, a bell mouth installed radially outside the propeller fan, and a compressor installation space for supplying refrigerant to the heat exchanger and a propeller fan installation space And a partition plate (also referred to as a separator) for guiding the air flow from the heat exchanger toward the bell mouth.
- the conventional air conditioner configured as described above, when the propeller fan rotates, the airflow passes through the heat exchanger from the outside of the unit main body and is heat-exchanged, passes through the bell mouth, and is discharged out of the unit main body.
- Japanese Patent Laying-Open No. 2006-77585 page 4-5, FIG. 1
- Japanese Patent Laid-Open No. 3-168395 second page, FIGS. 2 and 3
- Japanese Patent Laid-Open No. 10-238815 page 3, FIG. 1, FIG. 2
- the air path seen from the axis of the propeller fan is asymmetric.
- the mainstream of the airflow flowing in from the side surface of the unit main body flows in the radial direction of the propeller fan.
- the gap between the propeller fan and the wall is small on the separator side, and the flow along the axis of the propeller fan becomes the main flow, and the direction of inflow into the blade changes during one rotation of the blade, that is, the flow field around the blade changes.
- Patent Document 1 the bell mouth on the separator side is extended to the upstream side so that the airflow flows smoothly. Even in such a configuration, from the side surface of the unit main body where the heat exchanger is placed. Since the direction of the incoming airflow is different from the direction of the incoming airflow from the back, the fluctuation of the flow field does not change. Further, even with the configuration shown in Patent Document 2, it is possible to smoothly flow the airflow from the side surface of the unit body (the side where the heat exchanger is placed) into the propeller fan, but the inflow direction Therefore, the phenomenon that the inflow direction to the blades changes in the circumferential direction is the same as in the past. The fluctuation of the flow field causes the fluctuation of the load on the blades, which increases the noise.
- the present invention is an air conditioner that achieves improved propeller fan efficiency and low noise by partially extending the bell mouth to the upstream side in consideration of the asymmetry of the air path with respect to the propeller fan.
- the purpose is to provide a machine.
- An air conditioner according to the present invention is installed on a propeller fan installed in a unit body, L-shaped heat exchangers installed on a side surface and a back surface of the unit body, and radially outward of the propeller fan.
- a partition plate for partitioning an installation space for the bell mouth, a compressor for supplying refrigerant to the heat exchanger, and an installation space for the propeller fan, and for guiding an air flow from the heat exchanger toward the bell mouth
- the bell mouth has a maximum length of a line segment connecting the end of the heat exchanger on the fan rotation direction side and the fan center on the side surface side of the unit body where the heat exchanger is placed.
- the first bell mouth portion including the cross-sectional position and the vicinity thereof is formed to be longer on the upstream side than the second bell mouth portion in the cross-sectional position symmetrical with respect to the vertical line passing through the fan center.
- the propeller fan is blocked by the first bell mouth portion where the airflow flowing in from the side surface of the unit main body on which the heat exchanger is placed is elongated on the upstream side. It becomes difficult to flow in from the side surface of the fan, and the flow changes from the radial direction of the fan to the axial direction. Since the axial flow is mainly on the opposite partition plate (separator) side and the periphery around the fan central axis, the inflow direction to the propeller fan is aligned in all directions, that is, the flow field flowing into the blades is uniform It becomes. As a result, the flow fluctuation during one rotation of the blade is reduced, and noise reduction is realized.
- the axial flow velocity flowing into the propeller fan increases, the angle flowing into the blades is improved, and stalling is less likely to occur. When stalling stops, the noise is reduced and the efficiency of the propeller fan can be prevented from deteriorating.
- the airflow from the propeller fan is less likely to spread in the radial direction, it is less likely to be re-sucked (short cycle) from the side surface of the unit body, and performance degradation can be prevented.
- FIG. 1 The block diagram of the air conditioner which concerns on Embodiment 1 of this invention.
- wing The figure which shows the actual measurement result of the air conditioner which concerns on Embodiment 1.
- FIG. The block diagram of the air conditioner which concerns on Embodiment 2.
- FIG. 1 The block diagram of the air conditioner which concerns on Embodiment 2.
- FIG. The block diagram of the air conditioner which concerns on Embodiment 8.
- FIG. FIG. 1 shows the block diagram of the air conditioner concerning Embodiment 1 of this invention, (a) is sectional drawing when an air conditioner is seen from the top, (b) is when seen from the suction side It is a rear view (however, a heat exchanger is partially omitted).
- This air conditioner includes a unit main body 1 formed in a rectangular parallelepiped shape, and a propeller fan 4 having a plurality of blades 3 attached around a boss 2 at the center of rotation is installed inside the unit main body 1. .
- the propeller fan 4 is rotationally driven by a fan motor 5 installed on the back side.
- the fan motor 5 is attached to and held by a holding member (not shown).
- a bell mouth 6 having a suction side opening and a blowing side opening is installed on the outer side in the radial direction of the propeller fan 4.
- the bell mouth 6 is attached to the front panel of the unit body 1.
- a fan guard 7 is attached from the outside of the unit main body 1 so as to cover the air outlet formed in the front panel.
- the heat exchanger 8 is composed of fins and pipes, and is arranged in an L shape so as to surround the propeller fan 4 over the side surface and the back surface of the unit body 1.
- the heat exchanger part arranged on the side surface of the unit body 1 is hereinafter referred to as “side heat exchanger 8a” and the heat exchanger part arranged on the back surface of the unit body 1 is hereinafter referred to as “back side heat exchange”.
- a vessel 8b It shall be referred to as a vessel 8b ".
- a plurality of suction ports are provided on the side surface and the back surface of the unit main body 1 so as to face the side surface side heat exchanger 8a and the back surface side heat exchanger 8b, respectively.
- the space where the compressor 9 for supplying the refrigerant to the heat exchanger 8 and the space where the propeller fan 4 is installed are partitioned by a partition plate called a separator 10.
- the shape of the bell mouth 6 in the present embodiment is the side of the unit main body where the side heat exchanger 8a is placed, and the end 13 of the side heat exchanger 8a on the fan rotation direction 12 side (depending on the rotation direction,
- the first bell mouth portion 6a including the cross-sectional position where the length of the line segment 15 connecting the unit main body rear side) and the fan center 14 is maximized and the vicinity thereof passes through the fan center 14.
- 16 is longer on the upstream side than the second bell mouth portion 6b in a cross-sectional position symmetrical to the line.
- FIG. 1A shows a cross section taken along a plane including the line segment 15 (AA cross section in FIG. 1B).
- FIG. 2 shows two cross-sectional views of the first and second bell mouth portions (positional relationship between the propeller fan blade 3 and the first and second bell mouths 6a and 6b).
- the first bell mouth portion 6a on the side surface of the BB cross section and the second bell mouth portion 6b on the separator side of the CC cross section are compared.
- the upstream length 17a which is the length from the downstream tip of the first bell mouth portion 6a, is longer than the upstream length 17b of the second bell mouth portion 6b.
- FIG. 3A schematically shows a state of air flow in an outdoor unit of a conventional air conditioner shown as a comparative example
- FIG. 3B is an explanatory diagram of an aerodynamic action acting on the blade 3.
- 4A and 4B show the case of the present embodiment, in which FIG. 4A is a schematic diagram of the airflow in the outdoor unit of the air conditioner according to the present embodiment, and FIG.
- the outside air flows from the back and side surfaces of the unit body 1 by the rotation of the propeller fan 4 and passes through the heat exchanger 8.
- the airflow flowing into the propeller fan 4 is mainly the radial flow 18 of the propeller fan 4 on the side surface of the unit main body 1 on the side where the side heat exchanger 8a is placed and the periphery thereof, and the propeller fan 4 in other places.
- the axial flow 19 becomes mainstream.
- the axial flow becomes faster due to the gradually narrowed air path.
- the inflow direction to the blade that is, the flow field around the blade changes while the blade 3 attached to the propeller fan 4 makes one rotation.
- FIG. 3 (b) shows the relative flow direction 20 flowing into the blade 3 geometrically from the peripheral speed 21 of the blade and the axial flow velocity 22 flowing in, but a heat exchanger with a small flowing axial flow velocity is installed.
- the incident angle 23 (angle formed by the tangent line 24 of the warp line of the blade leading edge and the relative flow direction) becomes large on the side surface side of the unit main body, the unit is stalled and the vortex 25 is likely to occur. These cause noise deterioration, reduced propeller fan efficiency, and increased shaft load.
- the blown air current spreads in the radial direction, so that a phenomenon 26 (short cycle) is again sucked into the side heat exchanger 8a on the side surface of the unit main body.
- the bell mouth of the present embodiment connects the heat exchanger end 13 and the fan center 14 on the rotation direction 12 side of the fan on the side surface side of the unit where the side heat exchanger 8a is placed as shown in FIG.
- the first bell mouth portion 6a extending to the upstream side makes it difficult to flow in from the radial direction of the propeller fan, and flows in the axial direction. Since the airflow originally flows in the axial direction on the separator 10 side, the airflow direction flowing into the propeller fan is aligned in the circumferential direction, that is, the fluctuation of the flow field during one rotation of the blade is weakened.
- FIG. 5 shows the result of actual machine evaluation when this bell mouth is applied. As shown in the figure, the effect of reducing input by about 5% and reducing noise by about 0.5 dB for the same air volume was confirmed. Further, when the relative flow direction 20 flowing into the blade 3 is illustrated in FIG. 4B in the same manner as the previous example, the axial flow velocity 22 flowing into the blade at the same peripheral speed 21 is increased, so that the incident angle 23 on the blade is increased. Becomes smaller and it becomes difficult to stall. As a result, the airflow blown out of the unit main body is difficult to spread in the radial direction. Therefore, the phenomenon (short cycle) that is sucked again into the side heat exchanger 8a is less likely to occur, and it is possible to prevent a decrease in capacity.
- the cross-sectional position where the length of the line connecting the end of the side heat exchanger on the fan rotation direction side and the fan center is maximized
- the bell mouth 6 is formed so that the first bell mouth portion 6a including the vicinity thereof is longer on the upstream side than the second bell mouth portion 6b in the cross-sectional position symmetrical to the vertical line passing through the fan center. Therefore, it is possible to realize an air conditioner that improves the efficiency of the propeller fan and achieves low noise, and prevents a reduction in performance due to a short cycle.
- FIG. FIG. 6 shows a cross-sectional view of an air conditioner according to Embodiment 2 of the present invention.
- the first bell mouth portion 6a extending upstream is only on the rotation direction side of the fan.
- the side heat exchanger 8a is also used on the reverse rotation direction side of the fan.
- a third bell mouth portion including a cross-sectional position where the length of the line segment 15 connecting the end portion 13 (the upper end portion on the front side of the unit main body in the figure in the reverse rotation direction) and the fan center 14 is maximum and the vicinity thereof.
- the bell mouth 6 is formed so that 6 c is longer on the upstream side than the fourth bell mouth portion 6 d that is in a cross-sectional position symmetrical with respect to the vertical line 16 passing through the fan center 14.
- the third bell mouth portion 6c is also lengthened to the upstream side with respect to the reverse rotation direction side to change the inflow from the radial direction to the inflow in the axial direction.
- the noise of the air conditioner is further reduced.
- the prevention of short cycles is even more difficult to occur, and the effect of preventing performance degradation is increased.
- FIG. FIG. 7 shows a cross-sectional view of an air conditioner according to Embodiment 3 of the present invention.
- the end 13 of the side heat exchanger 8a on the fan rotation direction 12 side (depending on the rotation direction, The cross section in which the length of the line segment 15 connecting the lower end portion on the rear side) and the fan center 14 is maximum and the first bell mouth portion 6a in the vicinity thereof are symmetrical with respect to the vertical line 16 passing through the fan center 14. It is longer on the upstream side than the second bell mouth portion 6b in the cross-sectional position.
- the upstream length 17 is gradually increased in a curved shape according to the rotational direction 12 in the circumferential direction of the first bell mouth portion 6a (cross section (A) in the figure, (B ) Cross-sectional order).
- This is because, as shown in FIG. 7B, the airflow 11 that has flowed in from the side surface of the unit main body due to the rotation of the propeller fan 4 is engulfed in the rotation direction 12, and therefore the amount of inflow is larger on the rotation direction side. Therefore, the upstream portion length of the first bell mouth portion 6a is gradually increased in accordance with the rotation direction, and the suppression effect is enhanced with respect to the place where the air current is frequently involved.
- This bell mouth configuration works to adjust the suppression effect according to the amount of inflow from the side, so that not only the inflow direction to the fan is changed to the axial direction but also the inflow amount can be balanced. Therefore, the inflow distribution in the circumferential direction is further uniformized, and further noise reduction can be realized. Even for preventing a short cycle, a more effective effect can be obtained because it acts on a place that tends to flow in the radial direction (easy to stall).
- the position of the longest point where the upstream length 17 of the first bell mouth portion 6a is the longest is determined from the relationship such as the outer diameter of the propeller fan 4 and the size of the unit body 1, and the rotational direction from above the line segment 15 Is set within a predetermined angle range.
- FIG. FIG. 8 shows a cross-sectional view of an air conditioner according to Embodiment 4 of the present invention.
- the length of the upstream portion is changed only on the side of the unit main body on which the side heat exchanger 8a is placed and on the first bell mouth portion on the rotational direction side.
- the airflow 11 flowing in from the side surface of the unit main body flows into the entire area of the side surface of the unit main body so as to be caught according to the rotation direction 12 of the fan.
- the circumferential flow distribution is further improved.
- the change in the flow field in one rotation of the blade is further weakened, and noise reduction can be realized.
- the effect of changing the flow flowing into the propeller fan 4 in the axial direction is also applied to the reverse rotation side, the effect of further preventing the stall and preventing the short cycle is enhanced.
- FIG. FIG. 9A shows a cross-sectional rear view of an air conditioner according to Embodiment 5 of the present invention.
- 9B and 9C are cross-sectional plan views of the air conditioner.
- the fifth embodiment relates to a model in which the propeller fan 4 installed in the unit main body 1 has a large diameter.
- the propeller fan diameter is increased while reducing the size of the unit body with the aim of reducing the noise of the air conditioner, the outer periphery of the propeller fan 4 is formed on the side surface of the unit body where the side heat exchanger 8a is placed. And the distance between the side heat exchanger 8a are very close.
- the shape of the bell mouth 6 is such that the end 13 of the side heat exchanger 8a on the side of the fan rotation direction on the side of the unit main body where the side heat exchanger 8a is placed (depending on the rotation direction 12).
- the first bell mouth portion 6a including the cross-sectional position where the length of the line segment 15 connecting the unit main body rear side and the fan center 14 is maximized, and the vicinity thereof, is perpendicular to the vertical line 16 passing through the fan center 14.
- the upstream length 17 is longer than the second bell mouth portion 6b at the cross-symmetrical cross-sectional position, and the third bell mouth portion 6c on the reverse rotation direction side (upper side in the figure) is also the same.
- the upstream length 17 is short in the vicinity 27 where the distance between the outer periphery of the propeller fan 4 and the side heat exchanger 8a is very short (see the cross section in FIG. 9B).
- the influence of the resistance of the side heat exchanger 8a becomes strong and the suction flow velocity does not increase. Is shortened so as not to disturb the airflow passing through the side heat exchanger 8a.
- the space between the bell mouth 6 and the side heat exchanger 8a or the air passage wall referring to the wall portions such as the upper surface, the bottom surface, and the side surface of the unit main body 1) is wide in the periphery, the first and third bells.
- the upstream lengths of the mouse portions 6a and 6c are lengthened to suppress the inflow from the side surface and promote the inflow in the axial direction so that the change in the flow field becomes weak (see the cross section in FIG. 9C).
- FIG. 10 shows a cross-sectional view of an air conditioner according to Embodiment 6 of the present invention.
- the influence of the fan rotation direction 12 is added to the fifth embodiment. That is, on the side surface of the unit main body where the side heat exchanger 8a is placed, the first bell mouth portion 6a on the rotation direction side has a longer upstream portion length 17 than the third bell mouth portion 6c on the reverse rotation direction side. (17a> 17c).
- the inflow from the side surface of the fan becomes stronger in accordance with the rotational direction, and thus such a configuration is adopted.
- the inflow direction becomes the axial direction
- the inflow direction in the circumferential direction becomes uniform, the inflow amount is balanced, and noise reduction and short cycle prevention of the air conditioner can be realized.
- FIG. 11 and 12 are sectional views of an air conditioner according to Embodiment 7 of the present invention.
- This example is a case where the asymmetry of the air path is strong and the upstream length 17 of the first bell mouth portion 6a is long.
- the cylindrical portion 28 straight pipe portion
- FIG. 11 shows that interference between the vortex 29 (blade tip vortex) generated by the pressure difference in the blade outer peripheral portion and the wall of the first bell mouth portion 6a becomes strong, the vibration of the wall surface becomes large and noise is increased. Therefore, as shown in FIG.
- the first bell mouth portion 6a ′ including the cross-sectional position where the minute 15 is maximum and the vicinity thereof is upstream of the second bell mouth portion 6b which is in a cross-sectional position symmetrical with respect to the vertical line 16 passing through the fan center.
- the first bell mouth portion 6a ′ that is longer in the radial direction than the first bell mouth portion 6a of FIG. 3
- the distance 33 between the outer peripheral portion and the first bell mouth portion 6a ′ can be secured, and the cylindrical portion can be shortened, so that interference with the vortex 29 caused by the pressure difference is weakened.
- FIG. FIG. 13 shows a cross-sectional view of an air conditioner according to Embodiment 8 of the present invention.
- the example given here is a model with a small capacity of the air conditioner, the product width of the heat exchanger 8 is short, and its mounting form is not L-shaped as shown in the previous embodiments, so far
- the separator 10 is gradually narrowed from the heat exchanger 8 toward the bell mouth 6, and the airflow 11 immediately before the fan has a large axial flow component. However, there is no air path to be squeezed toward the fan on the side surface of the unit main body, and air drifting in the gap between the bell mouth 6 and the air path corner portion flows in from the side surface. That is, the characteristic that the flow direction flowing into the fan is different on the left and right is not changed.
- the corner ( The first bell mouth portion 6a including the cross-sectional position where the line segment 34 connecting the air path corner portion 33 and the fan center 14 becomes maximum and the vicinity thereof is a line-symmetric cross section with respect to the vertical line 16 passing through the fan center 14.
- the bell mouth 6 is formed so as to be longer on the upstream side than the second bell mouth portion 6b at the position.
- the inflow direction is corrected from the radial direction to the axial direction on the side surface side where the heat exchanger is not arranged, and the flow direction becomes uniform in the circumferential direction. Therefore, the same effect as in the first embodiment can be obtained.
- FIG. FIG. 14 shows a cross-sectional view of an air conditioner according to Embodiment 9 of the present invention.
- the ninth embodiment as in the second embodiment, not only the first bell mouth portion 6a on the fan rotation direction 12 side but also the reverse rotation direction side on the side surface of the unit main body where no heat exchanger is placed.
- the third bell mouth portion 6c is also an example extended to the upstream portion.
- the flow direction can be made more uniform because the inflow direction can be changed to the axial direction in the entire area of the side surface of the unit main body where the heat exchanger that is likely to flow in from the fan side surface is not placed. Low noise can be achieved. Since the bell mouth shape is the same as that of the second embodiment, detailed description thereof is omitted.
- FIG. FIG. 15 is a sectional view of an air conditioner according to Embodiment 10 of the present invention.
- the upstream portion length 17 of the first bell mouth portion 6a is curved along the fan rotation direction 12 on the side surface of the unit main body where no heat exchanger is placed, as in the third embodiment. (In the figure, from the cross section (A) to the cross section (B)).
- the effect is not only changed from the inflow direction to the axial flow direction on the side surface of the unit body where no heat exchanger is placed, but also the suppression effect is achieved by the inflow amount of the airflow 11 that is involved by the fan rotation. Since it is balanced, the inflow distribution is made uniform, and noise reduction and short cycle prevention can be realized.
- FIG. 16 and 17 are sectional views of an air conditioner according to Embodiment 11 of the present invention.
- the eleventh embodiment as in the seventh embodiment, when the first bell mouth portion 6a is extended to the upstream side, if the cylindrical portion 28 is extended with the same radius, the inflow suppression effect from the side surface is high. Since the interference between the vortex 29 (blade tip vortex) generated by the pressure difference in the blade outer peripheral portion and the wall of the first bell mouth portion 6a becomes strong, there is a problem that the vibration of the wall surface increases and the noise increases (FIG. 16 (a)). )reference). Therefore, as shown in FIG.
- a line segment 33 connecting the side wall corner (air path corner) 33 on the fan rotation direction side and the fan center 14 is connected.
- FIG. FIG. 18 shows a cross-sectional view of an air conditioner according to Embodiment 12 of the present invention.
- the twelfth embodiment relates to the cross-sectional shape of the first and third bell mouth portions extending upstream.
- the first and third bell mouth portions 6a, 6a ′ and 6c shown in the embodiments so far have the cross-sectional shape changed in the circumferential direction.
- the cross section becomes flat.
- the upstream inlet cross section 36 of the first bell mouth portions 6a, 6a ′ whose upstream length changes is a cross section through which an air current smoothly passes using an arc or a spline curve. Yes.
- the cross section smoothly changes from 36 (a) to 36 (c).
- illustration is abbreviate
- Embodiment 13 So far, the air conditioner in which the wind is blown sideways has been described.
- an outdoor unit that blows upward as shown in FIG.
- the propeller fan 4 installed at the upper part in the unit main body 1, the U-shaped heat exchanger 8 installed at the lower side surface of the unit main body 1, and the propeller fan 4 installed at the outer side in the radial direction.
- the configuration includes a bell mouth 6.
- the compressor 9 and the electrical component 37 that supply the refrigerant to the heat exchanger 8 are installed below the intermediate partition plate 38. Therefore, the vertical outdoor unit does not have a partition plate as described in the above embodiments.
- the lower side of the unit main body 1 has a U-shaped heat exchanger 8 and a unit wall surface 39 on which the heat exchanger 8 is not arranged.
- the propeller fan 4 installed in the upper part enters the inside of the unit main body from the lower three sides, exchanges heat and blows out upward, but the air path viewed from the propeller fan 4 is asymmetric. Therefore, the shape described for the bell mouth 6 can be applied, and noise reduction can be realized.
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Abstract
Description
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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)。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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)
- ユニット本体内に設置されたプロペラファンと、前記ユニット本体の側面及び背面に設置されたL字状の熱交換器と、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、前記熱交換器が置かれた前記ユニット本体の側面側で、ファン回転方向側の熱交換器の端部とファン中心とを結ぶ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。 - 前記ベルマウスは、前記熱交換器が置かれた前記ユニット本体の側面側で、ファン回転方向側だけでなくファン逆回転方向側の熱交換器の端部とファン中心とを結ぶ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いることを特徴とする請求項1記載の空気調和機。
- 前記第1ベルマウス部分及び前記第3ベルマウス部分の下流側先端からの長さである上流部長さは、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。
- 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熱交換器と最も接近した部分で分けたときに、ファン回転方向側の前記第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。
- ユニット本体内に設置されたプロペラファンと、前記ユニット本体の側面及び背面に設置されたL字状の熱交換器と、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、前記熱交換器が置かれた前記ユニット本体の側面側で、ファン回転方向側の熱交換器の端部とファン中心とを結ぶ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、前記熱交換器の端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。 - 前記ベルマウスは、前記熱交換器が置かれた前記ユニット本体の側面側で、ファン回転方向側だけでなくファン逆回転方向側の熱交換器の端部とファン中心とを結ぶ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、前記熱交換器の端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請求項5記載の空気調和機。
- 前記第1ベルマウス部分及び前記第3ベルマウス部分の下流側先端からの長さである上流部長さは、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。
- 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熱交換器と最も接近した部分で分けたときに、ファン回転方向側の前記第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。
- ユニット本体内に設置されたプロペラファンと、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、前記熱交換器が置かれていない前記ユニット本体の側面側で、ファン回転方向側の側面壁の角部とファン中心とを結ぶ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。 - 前記ベルマウスは、前記熱交換器が置かれていない前記ユニット本体の側面側で、ファン回転方向側だけでなくファン逆回転方向側の側面壁の角部とファン中心とを結ぶ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いることを特徴とする請求項9記載の空気調和機。
- 前記第1ベルマウス部分及び前記第3ベルマウス部分の下流側先端からの長さである上流側長さは、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。
- ユニット本体内に設置されたプロペラファンと、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、前記熱交換器が置かれていない前記ユニット本体の側面側で、ファン回転方向側の側面壁の角部とファン中心とを結ぶ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、前記側面壁の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。 - 前記ベルマウスは、前記熱交換器が置かれていない前記ユニット本体の側面側で、ファン回転方向側だけでなくファン逆回転方向側の側面壁の角部とファン中心とを結ぶ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、前記側面壁の端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請求項12記載の空気調和機。
- 前記第1ベルマウス部分及び前記第3ベルマウス部分の下流側先端からの長さである上流側長さは、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。
- ユニット本体内の上部に設置されたプロペラファンと、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、前記熱交換器が置かれた前記ユニット本体の側面側で、ファン回転方向側の熱交換器の端部とファン中心とを結ぶ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。 - 前記ベルマウスは、前記熱交換器が置かれた前記ユニット本体の側面側で、ファン回転方向側だけでなくファン逆回転方向側の熱交換器の端部とファン中心とを結ぶ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いることを特徴とする請求項15記載の空気調和機。
- 前記第1ベルマウス部分及び前記第3ベルマウス部分の下流側先端からの長さである上流部長さは、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。
- 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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