WO2017126296A1 - 空気調和機の室外機および送風機 - Google Patents

Abstract

空気調和機の室外機において、雨水の凍結等による破損を防止する。そのため、プロペラファンと、プロペラファンの周囲に配置されたベルマウスと、を備え、ベルマウスは、プロペラファンの吹出方向に向かって階段状に拡大する段差部（４０２）を有する。段差部（４０２）の内面の各部は、水平面に対して、付着した水滴が流れ落ちる傾斜角度（θ以上の角度）を有する。より具体的には、段差部（４０２）は、上方向に向かって開口する吹出口を有し、傾斜角度（θ）を有する略円環板状の複数の円環部（４０４）と、これら円環部（４０４）に接合された複数の円筒部（４０６）とを有する。

Description

空気調和機の室外機および送風機

　本発明は、空気調和機の室外機および送風機に関する。

　空気調和機の室外機には、プロペラファンによる風の流通路を囲むようにベルマウスが備えられる。その一例として、下記特許文献１の段落００１５には、「吹出開口部５はベルマウス２の下流側（吹出側）において、空気を吹き出すために開口している部分である。吹出開口部５についても、プロペラファン１の回転軸と吹出開口部５の終端部分との間の距離（開口部分の径）が、回転軸と直管部４の面との間の距離（直管部４の径）よりも長い。そして、直管部４の吹出側終端（吹出開口部５吸込側終端）から吹出開口部５吹出側終端にいたる内壁面が拡がりを有する斜面となっており、断面形状がテーパ状（ラッパ状）になるように形成している。このテーパ状の部分を斜め部５ａとする。ここで、本実施の形態のベルマウス２は直管部４を有しているが、斜め部５ａとＲ部３ａとにより内壁面を形成するようにしてもよい。」と記載されている。

特許第５６１１３６０号公報

　上記特許文献１においては、ベルマウスの吹出開口部について「断面形状がテーパ状（ラッパ状）」と記載されている。これに対して、ベルマウスの吹出開口部の断面形状を階段状にすることが本件出願時に未公開の特願２０１５－０５３５００号に提案されている。この出願によると、当該部分の断面形状を階段状にすると、ベルマウスの強度や真円度等の精度を向上させることができ、プロペラファンの効率を高めるとともに騒音を低減できるということである。

　しかし、プロペラファンの下流側に段差部を設けると、雨天時には平坦部分に雨水が溜まりやすくなる。特に、気温が０℃付近の雨天時に暖房運転を行うと、暖房運転時には、吹出温度は外気よりも数℃程度低下するため、気温が０℃付近であれば、吹出温度は氷点下になる。すると、段差部に溜まった雨水が早期に凍結し、降雨が続くとさらに氷が成長してゆく。そして、成長した氷塊が回転中のプロペラファンと接触すると、プロペラファンが破損することがある。
　この発明は上述した事情に鑑みてなされたものであり、破損を防止できる空気調和機の室外機および送風機を提供することを目的とする。

　上記課題を解決するため本発明による空気調和機の室外機にあっては、プロペラファンと、前記プロペラファンの周囲に配置されたベルマウスと、を備え、前記ベルマウスは、前記プロペラファンの吹出方向に向かって階段状に拡大する段差部を有し、前記段差部の内面の各部は、水平面に対して、付着した水滴が流れ落ちる傾斜角度を有することを特徴とする。

　本発明によれば、空気調和機の室外機および送風機の破損を防止できる。

本発明の第１実施形態における室外機の一部切欠正面図である。 同室外機の縦断面図である。 同室外機の分解平面図である。 同室外機の斜視図である。 上面カバーの段差部の断面図である。 第２実施形態における室外機の正面図である。 図６におけるベルマウスの要部の断面図である。 第３実施形態における上面カバーの段差部の断面図である。 第４実施形態における上面カバーの段差部の断面図である。 第５実施形態における上面カバーの要部の斜視図である。

［第１実施形態］
〈全体構成〉
　まず、図１～図４を参照し、本発明の第１実施形態による空気調和機の室外機Ｏｕの構成を説明する。
　この室外機Ｏｕ（送風機）は、トップフロータイプと呼ばれるものであり、中小規模の建築物におけるいわゆるマルチ型空気調和機に多用されている。図１は室外機Ｏｕの一部切欠正面図、図２はその縦断面図、図３はその分解平面図、図４はその斜視図である。
　図１において、室外機Ｏｕは、略直方体状に形成された主筐体３００と、主筐体３００の上面を覆う樹脂製の上面カバー４００とを有している。主筐体３００の上部には、前後方向に渡ってモータ支持板１０２が梁状に設けられている。また、モータ支持板１０２には、ファンモータ１０１が装着されており、ファンモータ１０１の回転軸には、樹脂製のプロペラファン１００が結合されている。プロペラファン１００は、主筐体３００の内部の空気を上方に向かって排出する。

　上面カバー４００は、プロペラファン１００を取り囲むように配置されたファン周辺部４０１と、略平板状に形成された天板部４０３とを有している。ファン周辺部４０１の吹出口側には、その半径が上に向かって階段状に拡大する段差部４０２が形成され、さらに下流側の吹出口には、異物や指等の侵入を防ぐために、金属網であるファンガード１０５が装着されている。ファンガード１０５は、メンテナンスのために脱着可能になっている。上述したファン周辺部４０１および段差部４０２を合せた部分を「ベルマウス」と呼ぶ。

　次に、図２において、モータ支持板１０２の下方には、主筐体３００の背面３０４から側面３０１の後部に渡って、平面視が略Ｕ字状である熱交換器２００が装着されている。また、主筐体３００の前面３０２の上部には、各種電気部品を収納する電気部品箱２０１が装着されている。また、主筐体３００の底面に設けられた底板３０３には、圧縮機１０３やアキュムレータ１０４等の冷凍サイクル部品が搭載されている。

　図３は、室外機Ｏｕを、主筐体３００と、上面カバー４００と、ファンガード１０５とに分解した状態における分解平面図である。主筐体３００において、プロペラファン１００が回転すると、側面３０１、背面３０４から熱交換器２００を介して外気が吸い込まれる。暖房運転時においては、外気は熱交換器２００を通過する際に冷却され、室外機Ｏｕの上方に向かって放出される。また、ファンガード１０５は、金属線を網状に形成したものであるが、その４箇所において、金属線を環状に湾曲させてファンガード固定穴１０６ｂが形成されている。

　また、上面カバー４００の段差部４０２には、ファンガード固定穴１０６ｂに対向する箇所にファンガード固定ボス１０６ａ（ファンガード固定部）が形成されている。ファンガード固定ボス１０６ａとファンガード固定穴１０６ｂとは、図示せぬネジによって着脱可能な状態で固定される。
　次に、図４は、ファンガード１０５を除いた状態の室外機Ｏｕの斜視図である。図４において、ファンガード固定ボス１０６ａは、上下方向の軸を有する略円柱状に形成されている。

　次に、図５に示す断面図を参照し、段差部４０２の詳細形状を説明する。
　段差部４０２は、交互に接合された複数の円環部４０４と、複数の円筒部４０６とを有している。円環部４０４は、略円環の板状に形成されている。また、円筒部４０６は、略円筒状に形成されている。各円環部４０４は、その内周部において下方の円筒部４０６と接合されるとともに、その外周部において上方の円筒部４０６と接合されている。これにより、段差部４０２は、全体として、上に向かうほど段階的に半径が広がる、略切頭円錐状（テーパー状）の形状を有する。

　ここで、円筒部４０６は、ほぼ鉛直方向に沿って形成されるが、円環部４０４は、水平面に対して、付着した雨水が流れ落ちる程度の角度θだけ内側に向かって傾斜している。これは、円環部４０４に雨水が溜まることを防止するためである。上述したように、気温が０℃付近の雨天時に暖房運転を行うと、プロペラファン１００の吹出温度は氷点下になるため、雨水が凍結しやすくなる。本実施形態においては、円環部４０４の傾斜角度は、雨水が流れ落ちる程度の角度θであり、円筒部４０６の傾斜角度は約９０°であるから、段差部４０２の内面の各部は、全体に渡って、付着した水滴が流れ落ちる傾斜角度（θ以上の角度）を有する。これにより、段差部４０２の内壁面に沿って雨水を速やかに下方に落下させることができ、成長した氷塊によってプロペラファン１００が損傷するような事態を未然に防止することができる。

　ここで、一般的に１～２％程度の勾配があれば水滴は流れ落ちるとされるため、円環部４０４の傾斜角度θは１°以上（勾配１．７５％）以上にすることが望ましい。但し、室外機Ｏｕの据付面が必ずしも水平面にならないことや、上面カバー４００自体の組立公差、部品公差、変形等を考慮すると、傾斜角度θを５°以上にすることが、より望ましい。

［第２実施形態］
　次に、図６を参照し、本発明の第２実施形態による空気調和機の室外機Ｏｕの構成を説明する。なお、図６は室外機Ｏｕの正面図である。
　この室外機Ｏｕは、サイドフロータイプと呼ばれるものであり、家庭用または小規模店舗用のセパレート型空気調和機に多用されている。

　図６において、室外機Ｏｕの筐体５００は、略直方体状に形成され、その内部には圧縮機５０４、熱交換器５０６等が配置されている。熱交換器５０６は、筐体５００の後面および両側面後部に渡って、略Ｕ字状に形成されている。また、筐体５００には、ファンモータ５０１が装着されており、ファンモータ５０１の回転軸には、樹脂製のプロペラファン５０２が結合されている。プロペラファン５０２は、筐体５００の内部の空気を前方に向かって排出する。

　ベルマウス５５０は樹脂によって形成され、プロペラファン５０２を取り囲むように配置されたファン周辺部５５１と、ファン周辺部５５１の吹出口側に結合され、その半径が前方に向かって階段状に拡大する段差部５５２とを有している。ベルマウス５５０の吹出口の前方は、異物や指等の侵入を防ぐために、樹脂製網であるファンガード５１０が装着される。ファンガード５１０は、メンテナンスのために脱着可能になっており、図６は、ファンガード５１０を取り外した状態を示している。

　図７は、図６におけるＩ－Ｉ断面図である。段差部５５２は、交互に接合された複数の円環部５５６と、複数の円筒部５５４とを有している。円環部５５６は、略円環の板状に形成されている。また、円筒部５５４は、略円筒状に形成されている。円環部５５６は、その内周部において後方の円筒部５５４と接合されるとともに、その外周部において前方の円筒部５５４と接合されている。これにより、段差部５５２は、全体として、前方に向かうほど段階的に半径が広がる、略切頭円錐状（テーパー状）の形状を有する。

　ここで、円環部５５６は、ほぼ鉛直方向に沿って形成されるが、円筒部５５４は、水平面に対して、角度θだけ外側に向かって傾斜している。これは、第１実施形態の円環部４０４（図５参照）について述べたことと同様に、円筒部５５４に雨水が溜まることを防止するためである。従って、角度θは雨水が流れ落ちる程度の角度であり、具体的には、１°以上にすることが望ましく、５°以上にすることがより望ましい。

　本実施形態においては、円筒部５５４の傾斜角度は、雨水が流れ落ちる程度の角度θであり、円環部５５６の傾斜角度は約９０°であるから、段差部５５２の内面の各部は、全体に渡って、付着した水滴が流れ落ちる傾斜角度（θ以上の角度）を有する。これにより、段差部５５２の内壁面に沿って雨水を速やかに下方に落下させることができ、サイドフロータイプの室外機Ｏｕにおいても、成長した氷塊によってプロペラファン５０２が損傷するような事態を未然に防止することができる。

［第３実施形態］
　次に、本発明の第３実施形態による空気調和機の室外機について説明する。
　本実施形態の室外機の全体構成は、第１実施形態のもの（図１～図４）と同様である。但し、上面カバー４００の段差部４０２の形状は、第１実施形態のもの（図５）とは異なっている。
　そこで、図８を参照し、本実施形態における段差部４０２の構成を説明する。
　本実施形態においても、段差部４０２は、交互に接合された複数の円環部４０４と、複数の円筒部４０６とを有している。そして、円筒部４０６の形状と、円環部４０４の内面（上面）の形状も、第１実施形態のもの（図５）と同様である。

　但し、本実施形態においては、円環部４０４の外面４０５（下面）は水平になるように形成されている。これにより、円環部４０４の外面４０５は、円筒部４０６の外面と略直角に交わるようになり、円環部４０４の外縁部４１０は、円環部４０４の他の部分よりも肉厚になる。段差部４０２の外面については、雨水が溜まることを特に防止する必要性は無いため、円環部４０４の外面４０５を水平にしたとしても、特に支障は生じない。

　一方、円環部４０４の外縁部４１０を肉厚にしたことにより、段差部４０２の強度を向上させることができる。円筒部４０６のような円筒状の部材は楕円状に変形しやすく、円筒部４０６が変形すると、乱気流によって振動が起こりやすくなる。本実施形態においては、円環部４０４の強度を向上させることにより、円筒部４０６の真円度を向上させる。これによって低振動化を実現することができる。また、段差部４０２を射出成形によって製造する場合は、肉厚の外縁部４１０において樹脂が流れやすくなり、成形性も向上する。
　このように、本実施形態によれば、第１実施形態の効果に加えて、低振動化や成形性にも優れた、空気調和機の室外機を提供できるという効果を奏する。

［第４実施形態］
　次に、本発明の第４実施形態による空気調和機の室外機について説明する。
　本実施形態の室外機の全体構成は、第１実施形態のもの（図１～図４）と同様である。但し、上面カバー４００の段差部４０２の形状は、第１実施形態のもの（図５）とは異なっている。
　そこで、図９に示す断面図を参照し、本実施形態における段差部４０２の構成を説明する。
　本実施形態においても、段差部４０２は、交互に接合された複数の円環部４０４と、複数の円筒部４０６とを有している。そして、円筒部４０６の形状および円環部４０４の形状も、第１実施形態のもの（図５）とほぼ同様である。

　但し、本実施形態においては、円環部４０４と円筒部４０６との接合部４０７（突出部）の断面形状を円弧状に形成した点が一つの特徴になっている。仮に、接合部４０７がエッジ状になっていると、円環部４０４に付着した水滴が、表面張力によって接合部４０７付近に留まり、流れ落ちにくくなる。これに対して、本実施形態によれば、接合部４０７の断面形状を円弧状に形成したので、円環部４０４に付着した水滴をスムーズに落下させることができる。なお、接合部４０７の円弧形状の半径は、１ｍｍ以上にすることが望ましく、３ｍｍ以上にすると、より望ましい。また、接合部４０７の断面形状は、必ずしも「円弧」でなくてもよい。すなわち、断面形状は、円弧以外の曲線形状であってもよく、直線状（接合部４０７を平面で面取りすること）であってもよい。

　また、本実施形態においては、最上段の円筒部４０６の頂上部４０９は、その半径が１ｍｍ以上の円弧状になっている。そして、最上段の円筒部４０６の内側面はほぼ鉛直であり、外側面には、頂上部４０９から外側下方向に向かって傾斜する上端傾斜面４０８が形成されている。かかる構成によれば、頂上部４０９に落下した水滴は、その大部分が上端傾斜面４０８を介して段差部４０２の外面に流れる。これにより、段差部４０２の内面に流れ落ちる水滴を減少させることができる。
　このように、本実施形態によれば、第１実施形態の効果に加えて、水滴がさらに流れ落ちやすくなるという効果を奏する。

［第５実施形態］
　次に、本発明の第４実施形態による空気調和機の室外機について説明する。
　本実施形態の室外機の全体構成は、第４実施形態のもの（図１～図３、図９）と同様である。但し、上面カバー４００の段差部４０２の形状は、第４実施形態のもの（図９）とは異なっている。そこで、図１０に示す斜視図を参照し、本実施形態における段差部４０２の構成を説明する。
　本実施形態においても、段差部４０２は、交互に接合された複数の円環部４０４と、複数の円筒部４０６とを有している。また、接合部４０７の構成は図９に示した通り断面が円弧状であり、最上段の円筒部４０６の外面に上端傾斜面４０８が形成されていることも、第４実施形態のもの（図９）と同様である。

　但し、本実施形態においては、吹出口に最も近接する最上段の円環部４０４の幅Ｗ１は、２段目以降の円環部４０４の幅Ｗ２よりも広くなっている。そこで、円環部４０４の幅Ｗ１，Ｗ２をこのように設定した意義を説明する。ファンガード１０５として金属網を用いた場合、ファンガード１０５を露出させると観者に武骨な印象を与えるため、ファンガード１０５は、外部からは見えにくくなるように、上面カバー４００の内側に装着することが望ましい。そのことを実現するために、ファンガード固定ボス１０６ａは段差部４０２の内側に設け、ネジ１０７によってファンガード固定穴１０６ｂをファンガード固定ボス１０６ａに結合する。

　その際、最上段の円筒部４０６に直接的に接するようにファンガード固定ボス１０６ａを設けることも考えられる。しかし、この場合、上面カバー４００を樹脂によって一体整形すると、樹脂が固化する際、ファンガード固定ボス１０６ａに接する円筒部４０６の外側面において、ヒケ（凹部）が発生する。ヒケが発生すると、上面カバー４００の外観を損ねるとともに、このヒケの部分で上面カバー４００が割れやすくなるという問題も生じる。そこで、本実施形態においては、最上段の円筒部４０６と、ファンガード固定ボス１０６ａとの水平方向の距離をある程度離しておき、両者を略長方形の薄板部１０８によって接続している。

　このように、最上段の円筒部４０６と、ファンガード固定ボス１０６ａとの距離を確保するため、本実施形態においては、最上段の円環部４０４の幅Ｗ１は、２段目以降の円環部４０４の幅Ｗ２よりも広くしている。なお、幅Ｗ１，Ｗ２を等しくしても、最上段の円筒部４０６とファンガード固定ボス１０６ａとの距離を充分に確保できるのであれば、幅Ｗ１，Ｗ２を等しくしてもよい。
　このように、本実施形態によれば、第４実施形態の効果に加えて、上面カバー４００が割れにくく、かつ意匠性にも優れた空気調和機の室外機を提供できるという効果を奏する。

［変形例］
　本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、種々の変形が可能である。上述した実施形態は本発明を理解しやすく説明するために例示したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施形態の構成の一部を他の実施形態の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施形態の構成に他の実施形態の構成を加えることも可能である。また、各実施形態の構成の一部について削除し、若しくは他の構成の追加・置換をすることが可能である。上記実施形態に対して可能な変形は、例えば以下のようなものである。

（１）上述した各実施形態は、空気調和機の室外機Ｏｕに本発明を適用した例を説明したが、本発明は、冷却水の温度を外気温に近づける冷却塔（クーリングタワー）、あるいは単に風を送風する送風機等、送風を行う様々な機器に適用することができる。

（２）上述した第４実施形態（図９）および第５実施形態（図１０）において、段差部４０２の外面は、第３実施形態（図８）と同様に、円環部４０４の外面と円筒部４０６の外面とが略直角に交わるようにしてもよい。

（３）上述した第４実施形態（図９）および第５実施形態（図１０）において、最上段の円筒部４０６には、頂上部４０９から外側下方向に向かって傾斜するように上端傾斜面４０８が形成されていた。しかし、上端傾斜面４０８は、頂上部４０９から内側下方向に向かって傾斜するように形成してもよい。

［構成・効果の総括］
　以上のように、上記各実施形態による空気調和機の室外機（Ｏｕ）は、プロペラファン（１００，５０２）と、前記プロペラファン（１００，５０２）の周囲に配置されたベルマウス（４０１，４０２，５５０）と、を備え、前記ベルマウス（４０１，４０２，５５０）は、前記プロペラファン（１００，５０２）の吹出方向に向かって階段状に拡大する段差部（４０２，５５２）を有し、前記段差部（４０２，５５２）の内面の各部は、水平面に対して、付着した水滴が流れ落ちる傾斜角度（θ以上の角度）を有することを特徴とする。
　これにより、段差部（４０２，５５２）に付着した水滴が速やかに流れ落ちるので、水滴の氷結によって氷塊が成長するような事態を未然に防止でき、室外機（Ｏｕ）の破損を防止できる。

　また、第３実施形態（図８）による空気調和機の室外機（Ｏｕ）は、前記段差部（４０２，５５２）のうち外側に突出する外縁部（４１０）の肉厚を、他の部分よりも厚くしたことを特徴とする。
　これにより、振動を抑制できるとともに、成形性を高めることができる。

　また、第５実施形態（図１０）による空気調和機の室外機（Ｏｕ）は、前記ベルマウス（４０１，４０２）は、上方向に向かって開口する吹出口を有し、前記傾斜角度（θ）を有する略円環板状の複数の円環部（４０４）と、これら円環部（４０４）に接合された複数の円筒部（４０６）とを有し、複数の前記円環部（４０４）のうち最上段の前記円環部（４０４）の幅（Ｗ１）を他の前記円環部（４０４）の幅（Ｗ２）よりも広くしたものであり、前記吹出口を覆うファンガード（１０５）と、最上段の前記円環部（４０４）に設けられ、前記ファンガード（１０５）を前記段差部（４０２）に固定するファンガード固定部（１０６ａ）と、を有することを特徴とする。
　これにより、上面カバー４００が割れにくく、かつ意匠性にも優れた空気調和機の室外機を実現できる。

　また、第４実施形態（図９）および第５実施形態（図１０）による空気調和機の室外機（Ｏｕ）は、前記ベルマウス（４０１，４０２）は、内側に向かって突出する突出部（４０７）を有するものであり、前記突出部（４０７）は、曲面状に形成され、または平面状に面取りされていることを特徴とする。
　また、最上段の前記円筒部（４０６）の上端部に、前記段差部（４０２）の内面または外面に向かって傾斜する上端傾斜面（４０８）を形成した
　ことも特徴とする。
　これらの特徴により、さらに水滴が流れ落ちやすくすることができる。

Ｏｕ　室外機（送風機）
１００　プロペラファン
１０５　ファンガード
１０６ａ　ファンガード固定ボス（ファンガード固定部）
１０６ｂ　ファンガード固定穴
４０１　ファン周辺部（ベルマウス）
４０２　段差部（ベルマウス）
４０３　天板部
４０４　円環部
４０６　円筒部
４０７　接合部（突出部）
４０８　上端傾斜面
４０９　頂上部
４１０　外縁部
５００　筐体
５０２　プロペラファン
５０４　圧縮機
５０６　熱交換器
５１０　ファンガード
５５０　ベルマウス
５５１　ファン周辺部
５５２　段差部
５５４　円筒部
５５６　円環部

Claims (7)

1. 　プロペラファンと、
   　前記プロペラファンの周囲に配置されたベルマウスと、
   　を備え、
   　前記ベルマウスは、前記プロペラファンの吹出方向に向かって階段状に拡大する段差部を有し、
   　前記段差部の内面の各部は、水平面に対して、付着した水滴が流れ落ちる傾斜角度を有する
   　ことを特徴とする空気調和機の室外機。
2. 　前記傾斜角度は、水平面に対して５°以上であること
   　を特徴とする請求項１に記載の空気調和機の室外機。
3. 　前記段差部のうち外側に突出する外縁部の肉厚を、他の部分よりも厚くした
   　ことを特徴とする請求項２に記載の空気調和機の室外機。
4. 　前記ベルマウスは、上方向に向かって開口する吹出口を有し、前記傾斜角度を有する略円環板状の複数の円環部と、これら円環部に接合された複数の円筒部とを有し、複数の前記円環部のうち最上段の前記円環部の幅を他の前記円環部の幅よりも広くしたものであり、
   　前記吹出口を覆うファンガードと、
   　最上段の前記円環部に設けられ、前記ファンガードを前記段差部に固定するファンガード固定部と、
   　を有することを特徴とする請求項３に記載の空気調和機の室外機。
5. 　前記ベルマウスは、内側に向かって突出する突出部を有するものであり、
   　前記突出部は、曲面状に形成され、または平面状に面取りされている
   　ことを特徴とする請求項４に記載の空気調和機の室外機。
6. 　最上段の前記円筒部の上端部に、前記段差部の内面または外面に向かって傾斜する上端傾斜面を形成した
   　ことを特徴とする請求項５に記載の空気調和機の室外機。
7. 　プロペラファンと、
   　前記プロペラファンの周囲に配置されたベルマウスと、
   　を備え、
   　前記ベルマウスは、前記プロペラファンの吹出方向に向かって階段状に拡大する段差部を有し、
   　前記段差部の内面の各部は、水平面に対して、付着した水滴が流れ落ちる傾斜角度を有する
   　ことを特徴とする送風機。

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