JP2007205664A - 空気調和機 - Google Patents

Abstract

【課題】広い運転領域において、送風機運転騒音の低減と送風機性能の向上とを達成しつつ、かつ、安全性にも優れた空気調和機提供すること。
【解決手段】送風ファン３ａと、前記送風ファン３ａの外周方に配されたベルマウス４ａと、機器の動作を制御する制御装置１０と、前記制御装置１０に配された放熱部１０ｃとを備え、前記ベルマウス４ａは、周囲に前記送風ファン３ａの中心軸と略垂直方向に延設された平面部（４ａ−１、４ａ−２、４ａ−３）を有し、前記放熱部１０ｃに対向する部位には前記平面部を設けない（４ａ−４）よう構成したもので、低騒音化による使用性の向上と能力の向上、及び制御装置の冷却効果の向上による安全性の向上を実現した空気調和機を提供できる。
【選択図】図３

Description

本発明は、送風ファンとベルマウスを有する送風機及び空気調和機に関するものである。

従来、エアコンや空気清浄機、ヒートポンプ給湯機などの送風機を有する空気調和機においては、送風ファンの送風効率向上図りつつ、低騒音化を図るためにいろいろな取組みが行われている。

例えば、従来の空気調和機では、本体ユニットの後面側に冷媒を循環させる空気熱交換器を配し、この空気熱交換器の前方に送風モータと、その送風モータに取付けられた送風ファンを配し、この送風モータを駆動して、送風ファンを回転させることにより、送風ファン上流にある空気熱交換器から、吸引して、送風ファン前方にあり、送風ファンに手が触れないように保護の役割をしている吹出しグリルから、吹出し風を放出することにより、熱交換を行っている。この際、送風ファンの外周を覆うように配されたベルマススにより送風ファンの周囲に渦流が発生するのを緩和して、円滑な吹出し風を送ることにより、送風効率向上と低騒音化を実現している。

このような送風ファン、ベルマウスの構成として、図５、図６に示される空気調和機がある。

図５の空気調和機は、空気調和機の本体ユニット５１の片側に空気熱交換器５２を配し、空気熱交換器５２の下流側に送風ファン（プロペラファン）５３を設け、この送風ファン５３の径方向外側を同心円のベルマウス５４で囲み、このベルマウス５４を、ストレート部５４ａと吹出側円弧部５４ｂと吸込側円弧部５４ｃと、吸込側円弧部５４ｃの大径端に連続して、これから径方向外側へ延出する延長部５４ｄとを備えて構成したものであり、送風ファン５３で吸込まれた気流がベルマウス５４の径方向外側の影領域Ｂに回り込み、この回り込みが延長部５４ｄの口縁部を迂回して吸込まれる場合、口縁部で気流に剥離を生じても、延長部５４ｄに沿って流れる間に次第にその内面に再付着し、その後は滑らかな流れとなり、ベルマウス５４に吸込まれることにより、気流の乱れが抑制され、送風音が低減されるとされている。また、５５は送風ファンを駆動させるための送風モータである（例えば、特許文献１参照）。

また、図６に示される空気調和機は、ベルマウス５６は、吸い込み口５７の内周面から径方向外方に向かって略半円状に湾曲とする形状としたもので、吸い込み側壁部５８での空気の衝突を緩和し、また空気の剥離を抑制することにより、送風音を低減させ、高い送風性能を得ようというものである（例えば、特許文献２参照）。
特開２００３−１８４７９７号公報 特開２００５−２９９４３２号公報

しかしながら、上記特許文献１の構成では、全周に延長部５４ｄ、あるいは吸い込み側壁部５７を設けることとなると、ベルマウス５４、あるいは５６が占める面積が大きくなってしまい、その結果本体サイズも大きくなり、コンパクト化を図れなくなるという課題を有していた。

特に図６や図７のように、送風ファン５３、ベルマウス５４あるいはベルマウス５６周囲に何もないような場合は問題とはならないが、コンパクト化を図るために、その周囲に各種部品を配するような構成をとろうとした場合には、延長部５４ｄ、あるいは吸い込み側壁部５８を長くすることができないために、その効果が現れにくいという面があった。また、例えば、送風ファン５３、ベルマウス５４あるいはベルマウス５６周囲に送風モータ５５を駆動させるための制御装置を配して、コンパクト化を図ろうとする場合に、その構成が具体的に示されていなかった。

したがって本発明は、前記従来の課題を解決するもので、広い運転領域において、送風機運転騒音の低減と送風機性能の向上とを達成しつつ、かつ、安全性にも優れた空気調和機提供することを目的とする。

前記従来の課題を解決すために、本発明の空気調和機は、送風ファンと、前記送風ファンの外周方に配されたベルマウスと、機器の動作を制御する制御装置と、前記制御装置に配された放熱部とを備え、前記ベルマウスは、周囲に前記送風ファンの中心軸と略垂直方向に延設された平面部を有し、前記放熱部に対向する部位には前記平面部を設けないよう構成したもので、低騒音化による使用性の向上と能力の向上、及び制御装置の冷却効果の向上による安全性の向上を実現した空気調和機を提供できる。

本発明によれば、低騒音化を実現しつつ、制御装置の冷却効果の向上により、使用性、高効率化、安全性に優れた空気調和機を提供できる。

第１の発明は、送風ファンと、前記送風ファンの外周方に配されたベルマウスと、機器の動作を制御する制御装置と、前記制御装置に配された放熱部とを備え、前記ベルマウスは、周囲に前記送風ファンの中心軸と略垂直方向に延設された平面部を有し、前記放熱部に対向する部位には前記平面部を設けないよう構成したもので、ベルマウス内周を流れる気流の剥離を防止することにより、剥離により発生する騒音を低減することができるとともに、制御装置の温度を低下させることが可能となり、使用性、安全性に優れた空気調和機を提供することができる。

第２の発明は、特に第１の発明の空気調和機において、平面部を略正方形形状とし、前記略正方形形状の４隅のうち、１隅に平面部を設けないよう構成したもので、３隅部だけにでも平面部を設けることにより、このベルマウス隅部内周を流れる気流の剥離を防止することにより、剥離により発生する騒音を低減することができるとともに、制御装置の温度を低下させることが可能となり、使用性、安全性に優れた空気調和機を提供することができる。また、平面部を設けない部分には、制御装置があり、その部分が送風ファンの軸方向に略垂直方向に延長された平面部と同じ役目を有することにより、騒音を低減することができる。

第３の発明は、特に第１または第２の発明の空気調和機において、樹脂成型品で作成したベルマウスを略黒色系としたものであり、ベルマウスを前板からの絞り形状で構成していた場合に、前方から見える丸状の黒色部を、隠すことできるために、デザイン性に優れた空気調和機とすることができる。

第４の発明は、特に第１〜第３のいずれかの発明の空気調和機において、ベルマウス前方に配される開口部を有した吹出しグリルも、ベルマウスと同じく略黒色系としたことを特徴とするもので、ベルマウスを前板からの絞り形状で構成していた場合に、前方から見
える丸状の黒色部を、隠すことできるために、デザイン性に優れた空気調和機とすることができる。

第５の発明は、特に第１〜第４のいずれかの発明の空気調和機において、複数個の送風ファンと、前記複数個の送風ファンのそれぞれの周囲に配されたベルマウスとを備え、前記複数個のベルマウスは、周囲に前記送風ファンの中心軸と略垂直方向に延設された平面部を有し、前記複数個のベルマウスが相対する位置には、前記平面部を設けないよう構成したもので、相対するベルマウスがベルマウスの中央部から流出する空気の衝突を緩和し、また空気の剥離を抑制し運転騒音が低くかつ高い送風性能を実現することが可能な使用性に優れた空気調和機とすることができる。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、この実施の形態によって本発明が限定されるものではない。

（実施の形態１）
図１は、本発明の第１の実施の形態における空気調和機の正面内観図、図２は同じく側面内観図を示すものである。

まず、図１の空気調和機の正面内観図から説明を行う。１は空気調和機の室外機本体ユニットであり、この本体ユニット１の片側、この図では左方には、空気熱交換器２が後方に配されており、この空気熱交換器２の下流側には、送風ファン２ａ、２ｂが上下に２個配されている。この送風ファン３ａ、３ｂの径方向には樹脂成型品で構成されたベルマウス４ａ、４ｂが、送風ファン３ａ、３ｂを囲繞するように配されている。

そして、このベルマウス４ａ、４ｂのうち上方のベルマウス４ａには送風ファン３ａの気流方向と垂直の平面部４ａ−１、４ａ−２、４ａ−３が右上方、右下方、左下方の隅部３箇所に設けられており、左上方の４ａ−４には平面部が設けられていない形となっている。下方のベルマウス４ｂの場合は、上方のベルマウス４ａと１８０度入れ替えた形となっており、送風ファン３ｂの気流方向と垂直の平面部４ｂ−１、４ｂ−２、４ｂ−３が左下方、左下方、右上方の隅部３箇所に設けられており、右下方の４ａ−４には平面部が設けられていない円弧部となっている。５ａ、５ｂは、送風ファン３ａ、３ｂを駆動させるための送風モータであり、６は送風モータ５ａ、５ｂを支えているモータ取付金具である。

本体ユニット１の送風ファン３ａ、３ｂのない他方には、下方に圧縮機７、圧縮機７の周囲及び上方に空気熱交換器２以外の冷媒回路８、本体ユニット１の上方に配線接続部９が配されている。

送風ファン３ａ、３ｂの上方であり、本体ユニット１の最上部には、送風モータ５ａ、５ｂや、圧縮機７、冷媒回路８内の各種制御部品を駆動、制御するための電素制御装置１０が配されており、この電子制御装置１０は、内方にマイコン含めた制御基板１０ａ、外方に板金でできた制御装置カバー１０ｂがある。そして、モータ取付金具６は、この本体ユニット１の最下部にある基板１１と、制御装置カバー１０ｂで上下から支えられており、質量の大きな送風モータ５ａ、５ｂを保持している。

また、電子制御装置１０には、その左方から、制御基板１０ａを冷却させるための、アルミ製放熱板１０ｃが設けられており、この放熱板１０ｃの位置と、上方にあるベルマウス４の平面部のない部分４a−４と相対するようになっている。

図２は、本体ユニット１の側面内観図であり、図１の送風ファン３ａ、３ｂの中心でカ
ットしたものである。また、図２の断面Ａ−Ａが図１を示している。付与している番号に付いては、図１と同一である。空気熱交換器２は、本体ユニット１の基板１１から、本体ユニット１の上方まであり、その下流側に、モータ取付金具６、送風モータ５ａ、５ｂ、送風ファン３ａ、３ｂと並んでいる。送風ファン３ａの外周には同心円でベルマウス４ａ、４ｂが配されている。

図２では送風ファン３ａ、３ｂの中心で断面にしているので、隅部にある平面部は表現されていない。送風ファン３ａの上方にあるのが、電素制御装置１０であり、そこから下方に突出しているのが放熱板１０ｃである。また、ベルマウス４ａ、４ｂの下流側には、吹出しグリル１２ａ、１２ｂがあり、本体ユニット１の前板１３に取り付けられている。この吹出しグリル１２ａ、１２ｂは複数の長方形の格子状開口部があり、送風ファン３ａ、３ｂからの気流を排出すると共に、送風ファン３ａ、３ｂに手を触れないような保護も行っている。

図３は、本発明の要素部分を斜視図で示したものであり、付与している図番は図１と同じである。ベルマウス４ａは、樹脂成型品であり、前方に前板１３（この図では図示していない）に取り付けられる取付平面部４ａＡがあり、この取付平面部４ａＡから、送風ファン３ａに向かって湾曲に形成された下流円弧部４ａＢがあり、送風ファン３ａとの間隙を徐々に狭くしている。その先に、円弧平面部４ａＣがあり、送風ファン３ａとの間隙を一定に保つようにしている。そして、それから送風ファン３ａに近づくにつれて、外方へ広げられた上流円弧部４ａＤがある。そして、この上流円弧部４ａＤは、上下左右方向においてはその先は湾曲状のまま、あるいはわずかな平面部４ａＥがある形となっており、隅部３方向は略正方形状となるような平面部４ａ−１、４ａ−２、４ａ−３が設けられている。そしてこの平面部は、送風ファン３ａの軸方向３ａＡとはほぼ垂直になっている。

そして、一方向の隅部は、平面部を有しない円弧部４ａ−４となっている。そして、送風ファン３ａの上方に配された電子制御装置１０には、内部に制御基板１０ａがあり、下方にその制御基板１０ａを冷却させるための、アルミ製放熱板１０ｃが設けられており、この放熱板１０ｃの位置と、上方にあるベルマウス４の平面部を有しない円弧部４a−４と相対するようになっている。

このベルマウス４ａ（４ｂも同一形状）を３面図で示したものが図４である。樹脂成型品で構成されたベルマウス４ａには、略正方形となり隅部４方向に平面部を有し、前板１３（この図面では図示していない）に取り付けられる取付平面部４ａＡがあり、この取付平面部４ａＡから、内方に向かって湾曲に形成された下流円弧部４ａＢがあり、その先に平面部４ａＣがあり、その平面部４ａＣの先に外方に湾曲された上流円弧部４ａＤがある。そして、この上流円弧部４ａＤは、上下左右方向においてはその先は湾曲状のまま、あるいはわずかな平面部４ａＥがある形となっており、隅部３方向は略正方形状となるような平面部４ａ−１、４ａ−２、４ａ−３が設けられており、一方向の隅部は、平面部を有しない円弧部４ａ−４となっている。

以下、図面に基づいて、上記空気調和機の動作を説明する。

空気調和機内にの圧縮機７を電子制御装置１０のコントロールにて運転すると、高圧まで圧縮された冷媒は、冷媒回路８を通り、空気熱交換器２に送られ、そこで電子制御装置１０で同じくコントロールされている送風モータ５ａ、５ｂが所定の回転数で回転し、その送風モータに取り付けられている送風ファン３ａ、３ｂが回転し、気流を空気熱交換器２から、前方に送ることにより、空気熱交換器２での熱交換を行い、空気調和機として冷房あるいは暖房運転などを行う。

その際にエネルギー効率を向上させるのは、送風ファン３ａ、３ｂの回転数を上げることが良いが、それに対して騒音値が高くなるという課題を有している。それに対して、ベルマウス４ａ、４ｂの４方向隅部にベルマウスの隅平面部４ａ−１、４ａ−２、４ａ−３（下方のベルマウスでは４ｂ−１、４ｂ−２、４ｂ−３）を設けていると、この平面部の前方、つまり取付平面部４ａＡと、ベルマウスの隅平面部４ａ−１、４ａ−２、４ａ−３の間の空間、つまりは下流円弧部４ａＢ、円弧平面部４ａＣ、上流円弧部４ａＤの外方の空間から、ベルマウス４ａ、４ｂの上流円弧部４ａＤ、円弧平面部４ａＣ、下流円弧部４ａＢを通過する気流がベルマウスから剥離していたものが、その長い空間を通る間に、剥離が抑制されることにより、空気流の衝突が緩和され、空気流の衝突で生じる騒音を低減することが可能となり、ひいては本体ユニット１の騒音を低減することができる。そのため、送風ファン３ａ、３ｂの回転数を上げることが可能となり、その結果として、空気熱交換器２の熱交換特性を向上することができ、空気調和機としての性能の向上（能力アップやＣＯＰ向上）を図ることができる。

また、空気調和機としての性能を向上させるため、特に能力アップを図るためには、圧縮機７の圧縮性能を上げる、つまりは回転数を上げることが必要となる。そうすると、電子制御装置１０に負荷がかかることとなり、制御基板１０ａの温度上昇を招くこととなる。それに対して、制御基板１０ａの放熱板１０ｃと相対する部分のベルマウス４ａには、ベルマウスの平面部を設けていない４ａ−４としているので、その部位を流れる空気量を多くすることが可能となり、放熱板１０ｃの冷却効果を高めることが可能となる。

これは、図２に気流の流れを矢印で示しているが、ベルマウス４ａの平面部のない部分と４ａ−４と放熱板が相対しているために、空気熱交換器２から、ベルマウス４ａを通過する流れ１４が妨げられることがなく、スムーズに流れるために、冷却効果を高めることができるわけである。その結果、圧縮機の回転数を上げることが可能となり、ひいては空気調和機として能力アップを実現することが可能となる。

このように、騒音の低減、性能向上を実現できる空気調和機を提供できることとなる。図１、図２では送風ファン３ａ、３ｂと２個配した図で説明してきたが、本体ユニット１の上方に、電子制御装置１０があれば、送風ファン３ａが１個の場合であっても同じ効果が得られることは言うまでもない。

（実施の形態２）
図１で示しているように、送風ファン３ａ、３ｂと上下に２個配した場合には、上方のベルマウス４ａは、空気熱交換器２に近い、いわゆる上流側は略正方形形状としており、各隅部のうち、右上方に平面部４ａ−１、右下方に平面部４ａ−２、左下方に平面部４ａ−３が設けられており、左上方で、電子制御装置１０の放熱部１０ｃと相対する部分には、平面部がなく、円弧部４ａ−４としている。

下方のベルマウス４ｂは、空気熱交換器２に近い、いわゆる上流側は同じく略正方形形状としており、各隅部のうち、左下方に平面部４ｂ−１、左上方に平面部４ｂ−２、右上方に平面部４ｂ−３が設けられており、右下方には、平面部がなく、円弧部４ｂ−４としている。つまり、上方のベルマウス４ａと下方のベルマウス４ｂは１８０度変えて取り付けているわけである。

そのため、上下のベルマウス４ａ、４ｂの間は、平面部４ａ−２、−４ａ−３、４ｂ−２、４ｂ−３で囲まれている形となっており、上下の送風ファン３ａ、３ｂが回転した場合に、干渉しあう中間部で、平面部４ａ−２、４ａ−３、４ｂ−２、４ｂ−３によって、気流の剥離を抑制することが可能となり、上下の送風ファン３ａ、３ｂによる空気流の衝突が緩和され、空気流の衝突で生じる騒音を低減することが可能となり、ひいては本体ユ
ニット１の騒音を低減することができる。それにより、送風ファン３ａ、３ｂの回転数を上げることが可能となり、その結果として、空気熱交換器２の熱交換特性を向上することができ、空気調和機としての性能の向上（能力アップやＣＯＰ向上）を図ることができる。

また、下方のベルマウス４ｂの右下方には平面部を有しない円弧部４ｂ−４があることにより、この部分に、例えば、図１では力率を向上させるためのリアクタ１５を配置しているが、このような機能部品を圧縮機７近傍に配置することが可能となり、本体ユニット１のコンパクト化を図ることができる。

（実施の形態３）
ベルマウス４ａ、４ｂは樹脂成形品で作成しており、そのため隅平面部４ａ−１、４ａ−２、４ａ−３（４ｂ−１、４ｂ−２、４ｂ−３も同じ）や、円弧部４ａ−４（４ｂ−４も同じ）、上流円弧部４ａＤ、円弧平面部４ａＣ、下流円弧部４ａＢなども容易に作成することが可能となる。また、このベルマウス４ａ、４ｂは概黒色系としており、前方から見た際に、ベルマウス４ａ、４ｂの円状の黒色部を覆い隠すことができ、デザイン性を向上させることが可能となる。つまり、従来の構成のようにベルマウスを設けていると、ベルマウスの内方が、吹出しグリル１２ａ、１２ｂの開口より透けて見えることとなる。

本体ユニット１は角状（長方形の場合がほとんどである）であるのに対して、一番目立つ中央部に円状の黒色部があることは、デザイン性を損ねる要因の一つとなっていた。それに対して、吹出しグリル１２ａ、１２ｂの背後に、前方に略正方形形状の取付平面部４ａＡを設けたベルマウス４ａ、４ｂを概黒色系として取り付けることにより、ベルマウス４ａ、４ｂの円弧平面部４ａｃで見られる円状の部分がマスキングされることとなり、本体ユニット１と同じく角状の黒色部が見えることとなり、デザイン性が向上することとなるわけである。

また、ベルマウス４ａ、４ｂ前方に配される、開口部を有し、前板１３に取り付けられている吹出しグリル１２ａ、１２ｂも概黒色系とすることにより、さらに、前方から見た際の、ベルマウス４ａ、４ｂの円状の黒色部を覆い隠すことができ、よりデザイン性を向上させることが可能となる。

以上のように、本発明はにかかる送風機及び空気調和機は、送風ファンが回転している際の、空気の剥離による運転騒音が大幅に低減することができ、それにより送風性能が高く、空気調和機としての性能向上を図ることができるとともに、電子制御装置の温度を下げることも可能とるもので、空気調和機に限らず、空気清浄機、換気装置、ヒートポンプ給湯機など、送風機を用いる各種機器に広く適用することができる。

本発明の第１の実施の形態における空気調和機の内観正面図 同空気調和機の内観側面図 同空気調和機の主要部斜視図 同空気調和機のベルマウスの三面図 従来の空気調和機の内観側面図 同空気調和機の内観側面図

符号の説明

１ 本体ユニット
２ 空気熱交換器
３ａ、３ｂ 送風ファン
４ａ、４ｂ ベルマウス
４ａ−１、４ａ−２、４ａ−３ ベルマウスの隅平面部
４ａ−４ ベルマウスの平面のない隅部
５ａ、５ｂ 送風モータ
１０ 電子制御装置
１０ａ 制御基板
１０ｃ 放熱板
１２ａ、１２ｂ 吹出しグリル

Claims (5)

1. 送風ファンと、前記送風ファンの外周方に配されたベルマウスと、機器の動作を制御する制御装置と、前記制御装置に配された放熱部とを備え、前記ベルマウスは、周囲に前記送風ファンの中心軸と略垂直方向に延設された平面部を有し、前記放熱部に対向する部位には前記平面部を設けないよう構成した空気調和機。
2. 平面部を略正方形形状とし、前記略正方形形状の４隅のうち、１隅に平面部を設けないよう構成した請求項１記載の空気調和機。
3. ベルマウスは、略黒色系とした請求項１または２記載の空気調和機。
4. ベルマウスの下流側に開口を有する吹出しグリルを設け、前記吹出しグリルは、略黒色系とした請求項１〜３のいずれか１項に記載の空気調和機。
5. 複数個の送風ファンと、前記複数個の送風ファンのそれぞれの周囲に配されたベルマウスとを備え、前記複数個のベルマウスは、周囲に前記送風ファンの中心軸と略垂直方向に延設された平面部を有し、前記複数個のベルマウスが相対する位置には、前記平面部を設けないよう構成した空気調和機。

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