JP3918111B2 - 空気調和機 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、遠心ファンと熱交換器との関係に起因して発生する騒音を抑えた空気調和機に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図１０及び図１１は、所謂天井埋込型の空気調和機の一例として、特開２０００−１２１０８９号公報に記載された従来の空気調和機を示す横断面図及び縦断面図である。これらの図において、１は空気調和機のケーシングを構成する箱状のユニット本体、２は遠心ファンである。遠心ファン２はユニット本体１内にモータ３によって回転駆動自在に配設されている。４は、ユニット本体１内に遠心ファン２の外周を囲むように配置された熱交換器である。
【０００３】
また、５は一対の整流板であり、これらの整流板５はそれぞれ、遠心ファン２と熱交換器４とが最も接近する位置、すなわち遠心ファン２の中心線と熱交換器４の直線部分とが直交する位置（図１０に符号Ａで示す）よりも送風方向下流側となる位置に配設されている。また、各整流板５は、ユニット本体１の天板１ａ側からユニット本体１の下側（後述するパネル７側）へまっすぐ延びるように熱交換器４の内面に取り付けられている。すなわち、各整流板５は、その板面が、遠心ファン２の回転軸方向（垂直方向）に平行となる状態に設けられている。
【０００４】
熱交換器４の下方にはドレンパン６が配設されている。また、ユニット本体１内に収容されている前記符号２〜６で示した全ての構成要素を下方から覆うように、パネル７がユニット本体１の下部に配置されている。パネル７には、その中央部に室内の空気を吸い込む吸い込み口８が形成されるとともに、パネル７の外周縁部近傍には、ユニット本体１の内部で熱交換された空気を室内へ吹き出す吹き出し口９が形成されている。
【０００５】
次いで、動作を説明する。モータ３に電力が供給されると、モータ３に取り付けられている遠心ファン２が回転駆動され、室内空気が吸い込み口８からユニット本体１内に吸い込まれる。吸い込まれた空気は、遠心ファン２から熱交換器４に向かって吹き出され、熱交換器４の多数のフィン相互間の隙間を通過した後、吹き出し口９から室内に向かって吹き出される。
【０００６】
なお、遠心ファン２が空気を吹き出す際、その送風方向は、図１０に矢印で示したように、遠心ファン２の直径方向よりも当該ファンの回転方向前方側に傾いた斜め方向となる。それに対し、遠心ファン２と熱交換器４とが最も接近する前記位置Ａの近傍では、熱交換器４のフィン方向が、遠心ファン２の直径方向とほぼ平行な方向となっている。したがって、この付近では、流速の速い空気流が熱交換器４のフィンに対して斜めに通り過ぎ（斜め方向からフィンに衝突し）、風切り音（ヒュルヒュル音・流体音）が発生しやすい。そのため、この従来技術では、前記のような整流板５を配設することにより、熱交換器４に空気の流れを導き、さらに整流板５でフィンに衝突する際の空気流の流速を落とすことにより、風切り音の低減を図っている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記従来の空気調和機には次のような問題点があった。
すなわち、風切り音（ヒュルヒュル音・流体音）を低減する効果の点からは、整流板５を、遠心ファン２と熱交換器４とが接近する前記位置Ａに近付けて配置するのが望ましい。しかし、整流板５を前記位置Ａに近付けてゆくと、風切り音を低減させることができる反面、遠心ファン２の羽根と整流板５との距離が近くなってしまう。そして、遠心ファン２の羽根と、障害物となる整流板５とが近付くことから、羽根の通過に伴って急激な圧力変化（上昇・下降）が整流板５付近に生じ、その影響で発生する所謂ＮＺ音（遠心ファン２の羽根によって押し出される空気と整流板５との干渉音・回転音）が増大してしまう。
【０００８】
また、それとは逆に、遠心ファン２と熱交換器４とが接近する前記位置Ａから遠心ファン２の送風方向下流側に整流板５を遠ざけてゆくと、ＮＺ音を低減させることができる反面、前記位置Ａの近傍で、流速の速い空気流が斜め方向からフィンに吹き付けることにより生じる風切り音が増大してしまう。
【０００９】
以上のようなことから、従来は風切り音（ヒュルヒュル音・流体音）とＮＺ音（回転音）とのいずれか一方の騒音を選択的に抑えることしかできず、これら両方の騒音を抑えることは非常に困難であるという問題点があった。
【００１０】
本発明は以上のような問題点を解消するためになされたものであって、風切り音とＮＺ音との両方の騒音を抑えることが可能な空気調和機の提供を目的とするものである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明は、箱状のユニット本体と、回転軸方向をほぼ垂直方向として前記ユニット本体内に設けられた遠心ファンと、この遠心ファンの外周を囲むように前記ユニット本体内に設けられた熱交換器と、この熱交換器の内面に突設されて前記遠心ファンからの風の流れを整流する整流板とを備えた空気調和機において、
前記整流板は、その上下方向のいずれか一方の端部が他方の端部よりも前記遠心ファンの送風方向下流側に位置するように配設されており、かつ、少なくとも前記上下方向の中間部分が前記遠心ファンの回転軸方向に対して垂直方向から傾いた傾斜部に構成されていて、
前記整流板は、その上端部及び下端部が前記遠心ファンの回転軸方向とほぼ平行に形成されるとともに、これら上端部及び下端部と一体に形成された取り付け部を介して前記熱交換器に取り付けられていることを特徴とする。
【００１４】
【発明の実施の形態】
発明の実施の形態１．
以下、本発明の実施の形態を図面を参照しつつ説明する。
この実施形態は本発明を天井埋込型の空気調和機に適用したものであり、図１及び図２において、１は箱状のユニット本体、２はユニット本体１内に収容された遠心ファンである。また、３は遠心ファン２を回転駆動するモータであり、このモータ３及び遠心ファン２の回転軸方向は、ほぼ垂直方向（鉛直方向）となっている。１０は遠心ファンの羽根である。
【００１５】
４は、対向する一対の直線部分４ａと、これらの直線部分４ａ同士を連結する曲線部分４ｂとから、平面視略Ｕ字状に形成された熱交換器である。この熱交換器４は、前記各直線部分４ａの内面と遠心ファン２外周面との距離が互いに等しくなる位置で、遠心ファン２の外周を囲むように、ユニット本体１の内部に配置されている。
【００１６】
５１は、図３のように折れ曲がった形状をした一対の整流板であり、これらの整流板５１は、遠心ファン２と熱交換器４とが最も接近する位置、すなわち遠心ファン２の中心線と熱交換器４の直線部分４ａとが直交する位置（図１に符号Ａで示す）よりも、遠心ファン２の送風方向下流側となる位置に、それぞれ設けられている。これらの位置は、遠心ファン２から吹き出す風の流速が速い部分である。
【００１７】
図３に示すように、各整流板５１の上下方向（長手方向）の中間部分は、板面が遠心ファン２の回転軸方向（ほぼ垂直方向）に対して傾いた傾斜部５ａとなっている。また、この傾斜部５ａの上側に連続する上端部５ｂ、及び、傾斜部５ａの下側に連続する下端部５ｃは、それぞれ板面が遠心ファン２の回転軸方向とほぼ平行となるように形成されている。また、上端部５ｂ及び下端部５ｃには、それぞれ熱交換器４への取り付け部５ｄが一体に形成されている。各取り付け部５ｄには、熱交換器４のパイプと嵌合する凹部５ｅが切り欠いて形成されている。
【００１８】
各整流板５１は熱交換器４に対し、上下の取り付け部５ｄを直線部分４ａのフィン（不図示）相互間に生じている垂直方向の隙間へそれぞれ押し込み、それぞれの凹部５ｅに熱交換器４の水平方向に延在するパイプ（不図示）を嵌め込むことにより、熱交換器４の内面から突出した状態に取り付けられている。そして、この取り付け状態においては、整流板５１の上端部５ｂが、下端部５ｃよりも、遠心ファン２の送風方向下流側に位置している。すなわち、遠心ファン２の送風方向で見ると、前記位置Ａの下流側に下端部５ｃが位置し、さらにこの下端部５ｃの下流側に上端部５ｂが位置し、これら下端部５ｃと上端部５ｂとの間が傾斜部５ａで連結された構成となっている。また、上下方向に見ると、各整流板５１は、ユニット本体１の天板１ａから、遠心ファン２の空気排出口下端に対応する高さ位置までにわたって延在している。
【００１９】
熱交換器４の下方にはドレンパン６が配設されている。また、ユニット本体１内に収容されている前記符号２〜６で示した全ての構成要素を下方から覆うように、パネル７がユニット本体１の下部に配置されている。パネル７には、その中央部に室内の空気を吸い込む吸い込み口８が形成されるとともに、パネル７の外周縁部近傍には、ユニット本体１の内部で熱交換された空気を室内へ吹き出す吹き出し口９が形成されている。
【００２０】
次いで、動作を説明する。モータ３に電力が供給されると、モータ３に取り付けられている遠心ファン２が垂直軸心回りに回転駆動され、室内空気が吸い込み口８からユニット本体１内に吸い込まれる。遠心ファン２は、吸い込み口８から回転軸方向に空気を吸い込むとともに、この吸い込んだ空気をほぼ径方向に排出する。したがって、吸い込み口８からユニット本体１内に吸い込まれた空気は、遠心ファン２から熱交換器４に向かって吹き出され、熱交換器４の多数のフィン相互間の隙間を通過した後、吹き出し口９から室内に向かって吹き出される。なお、熱交換器４は、図外の冷媒圧縮機や室外側熱交換器等と冷媒配管により接続されて冷媒回路を構成しており、熱交換器４のパイプ内を流れる冷媒とフィンの隙間を通過する空気との間で熱交換させて、空気を冷却又は加熱するようになっている。
【００２１】
ここで、通常、遠心ファン２が吸い込んだ空気を熱交換器４に向けて吹き出すと、流速の速い空気流（風）が熱交換器４のフィンに対して斜め方向から衝突して、風切り音（ヒュルヒュル音・流体音）が発生する。しかし、この実施形態の空気調和機においては、熱交換器４に取り付けられた整流板５１が次のような作用をすることで、風切り音が抑制される。すなわち、前記のように整流板５１が遠心ファン２の中心線と熱交換器４の一対の直線部分４ａとが直交する位置Ａよりも送風方向下流側の、遠心ファン２から吹き出す風の流速が速い部分に配設されており、且つ、ユニット本体１の天板１ａ側の上端部５ｂが、パネル７側の下端部５ｃよりも、さらに送風方向下流側に位置するように配設されているため、整流板５１よりも上流側では、遠心ファン２から吹き出された風の流速が低下し、風切り音を抑えることができる。また、整流板５１よりも下流側では風の流れが整流板５１に当たることで、その流速が低下するとともに流れの向きが変化し、流れを熱交換器４に導くことになって、風切り音を抑えることができる。
【００２２】
また、整流板５１の下端部５ｃは前記位置Ａに比較的接近させて配置されているものの、この下端部５ｃに続く傾斜部５ａは上に向かって次第に位置Ａから離れてゆくように傾斜し、最も下流側となる位置に上端部５ｂが配置されているために、整流板５１全体として見れば遠心ファン２の羽根１０との距離が近い部分は少なく、しかも、傾斜部５ａにより風向きの変化をスムーズにする作用が得られるので、羽根１０の通過に伴う急激な圧力変化（上昇・下降）は生じにくい。そのため、圧力変化に起因して発生する所謂ＮＺ音（遠心ファン２の羽根によって押し出される空気と整流板５１との干渉音・回転音）も抑えることができる。
【００２３】
この実施形態では、整流板５１を以上のような構成とすることで、風切り音とＮＺ音との両方の騒音を、図８及び図９に示した程度まで抑えることができた。
すなわち、図８は主にＮＺ音が含まれる低周波帯域の騒音値を示し、図９は主に風切り音が含まれる高周波帯域の騒音値を示している。また、両図において、実線は本発明（この実施形態）における騒音値を、細かい破線は従来品（前記図１０、図１１に示した従来技術と同様の整流板を設けた場合）の騒音値を、粗い破線はいずれの整流板も設けなかった場合の騒音値を、それぞれ示している。
【００２４】
先ず、ＮＺ音について説明すると、図８に矢印ａで示したように、従来品ではＮＺ音（遠心ファン２の近くにある障害物による急激な圧力変化に伴って発生する）が目立っている。それに対し、本発明では整流板がない場合と同程度の騒音しか発生していない。これは、従来品のように整流板を上端から下端までまっすぐに（垂直方向に）配設した場合、風の流れが大きい面積で一気に塞き止められるような状態となって、急激な圧力変化（上昇・下降）が生じるのに対し、この実施形態のように整流板５１を斜めに配設すれば、恰も塞き止める面積が徐々に拡大するような作用が生じ、整流板５１近傍における圧力の変化が緩やかになるために得られる効果である。
【００２５】
一方、風切り音に関しては、図９に楕円ｂで囲んで示したように、本発明よりも従来品の方が、若干ではあるが風切り音（ヒュルヒュル音：障害物が前記位置Ａの近くにあると減少する）を抑制する効果の点で優っている。これは、整流板を前記位置Ａに近付ければ近付けるほど風切り音を抑制できることからして、自明の結果である。しかしながら、本発明・従来品とも、整流板を設けなかった場合に比べると、充分に風切り音を抑制できていると言える。
そして、風切り音とＮＺ音とを合わせた騒音全体として見ると、本発明と従来品との風切り音の大きさの違いは、従来品のＮＺ音の大きさに比べれば、無視できる程度に小さいことがわかる。すなわち、本発明ではＮＺ音の発生を大幅に減少させ、且つ、風切り音を従来品と同程度に抑えることができている。したがって、総合的に見ると、従来品よりも本発明の方が騒音を抑制する効果が大きいと言える。
【００２６】
発明の実施の形態２．
前記実施の形態１では整流板５１として、図３のように折れ曲がった形状のものを設けたが、騒音を抑制する効果の点のみからすると、前記図３の整流板５１に代えて、図４のように全体が傾斜した形状の整流板５２を設けた方が、効果が大きい。すなわち、この整流板５２は、その全体が遠心ファン２の回転軸方向に対して傾いた傾斜部に構成されていると言え、空気の流れ（風向き）の変化をより一層スムーズにすることができるのである。
しかし、この整流板５２では、その上下の端部に一体に形成された取り付け部５ｄも傾斜状となっているため、熱交換器４への取り付けが困難である。すなわち、一般に熱交換器４のフィンは垂直方向（遠心ファン２の回転軸方向と平行な方向）に延在しており、フィン相互間の隙間は約１ｍｍ前後と狭いため、その隙間に傾斜状の取り付け部５ｄを押し込む場合は、フィンの一部を切り欠かなければならない事態も起こり得る。それに対し、前記図３の整流板５１では、上下の取り付け部５ｄが遠心ファン２の回転軸方向と平行になっているため、フィン相互間の隙間へ容易に押し込むことができる。
【００２７】
発明の実施の形態３．
また、前記図３の整流板５１に代えて、図５のように全体が湾曲した形状を有する整流板５３を設けることも考えられる。この整流板５３は、上下方向の中間部分が遠心ファン２の回転軸方向に対して傾斜した傾斜部５ａに形成されるとともに、この傾斜部５ａの上下に遠心ファン２の回転軸方向とほぼ平行な上端部５ｂ及び下端部５ｃが連設され、前記傾斜部５ａと上端部５ｂ及び下端部５ｃとの間が、それぞれ滑らかな曲面に構成されている。この整流板５３では、取り付け部５ｄをフィン相互間の隙間へ押し込んで熱交換器４へ取り付けることが容易にでき、しかも、全体的に滑らかな形状であるために空気の流れの変化もスムーズとなり、騒音抑制効果にも優れている。
【００２８】
なお、本発明の実施の形態が以上の説明によって限定されないことは言うまでもなく、例えば前記では本発明を平面視Ｕ字状の熱交換器４を備えた空気調和機に適用した場合について説明したが、図６（ａ）及び図６（ｂ）に示すようにＵ字状以外の形状をした熱交換器４を備えた空気調和機に本発明を適用しても、前記各実施の形態とほぼ同様の効果が得られる。
また、前記では本発明を天井埋込型の空気調和機に適用したが、本発明は例えば天井吊下型等の、種々の方式の空気調和機に適用することができる。
【００２９】
また、整流板の側面形状は任意に変更することが可能であり、図７（ａ）に示すような上端から下端までが一定幅の整流板以外にも、例えば図７（ｂ）のような台形状の整流板や、図７（ｃ）のような幅が一定でない整流板等、種々の形状の整流板を採用することができる。また、これらの整流板は図４のように全体を斜めにする以外に、図３や図５に示したように折り曲げて用いることも可能である。さらに、整流板を折り曲げる場合の折り曲げ形状も任意であり、例えば正面（遠心ファン２の中心側）から見た形状が階段状をなすように折り曲げることも考えられる。
【００３０】
また、前記では遠心ファン２の送風方向に対し、整流板の上端部５ｂを下端部５ｃよりも下流側に配したが、それとは反対に、整流板を、その下端部５ｃが上端部５ｂよりも送風方向下流側に位置するように配設しても、前記とほぼ同様の効果が得られる。
【００３１】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、風切り音とＮＺ音との両方を抑えた低騒音の空気調和機が得られる。
【００３２】
また、整流板の少なくとも上下方向の中間部分を傾斜部とすることで、整流板近傍における空気の流れ方向の変化がスムーズとなり、より一層の低騒音化が図れる。
【００３３】
また、整流板を、遠心ファン回転軸方向とほぼ平行な上端部及び下端部と一体に形成された取り付け部を介して熱交換器に取り付けることで、整流板の熱交換器への取り付けが容易となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の実施の形態１に係る空気調和機の横断面図である。
【図２】 本発明の実施の形態１に係る空気調和機の縦断面図である。
【図３】 本発明の実施の形態１に係る整流板を示す図であって、図３（ａ）は側面図、図３（ｂ）は正面図である。
【図４】 本発明の実施の形態２に係る整流板を示す図であって、図４（ａ）は側面図、図４（ｂ）は正面図である。
【図５】 本発明の実施の形態３に係る整流板を示す図であって、図５（ａ）は側面図、図５（ｂ）は正面図である。
【図６】 本発明に係る空気調和機に用いられる熱交換器の別の形態を示す平面説明図である。
【図７】 整流板の別の形態を示す側面図である。
【図８】 主にＮＺ音が含まれる低周波帯域の騒音の測定値を示すグラフである。
【図９】 主に風切り音が含まれる高周波帯域の騒音の測定値を示すグラフである。
【図１０】 従来の空気調和機の横断面図である。
【図１１】 従来の空気調和機の縦断面図である。
【符号の説明】
１ ユニット本体、２ 遠心ファン、４ 熱交換器、５１，５２，５３ 整流板、５ａ 傾斜部、５ｂ 上端部、５ｃ 下端部、５ｄ 取り付け部。

Claims (1)

1. 箱状のユニット本体と、回転軸方向をほぼ垂直方向として前記ユニット本体内に設けられた遠心ファンと、この遠心ファンの外周を囲むように前記ユニット本体内に設けられた熱交換器と、この熱交換器の内面に突設されて前記遠心ファンからの風の流れを整流する整流板とを備えた空気調和機において、
   前記整流板は、その上下方向のいずれか一方の端部が他方の端部よりも前記遠心ファンの送風方向下流側に位置するように配設されており、かつ、少なくとも前記上下方向の中間部分が前記遠心ファンの回転軸方向に対して垂直方向から傾いた傾斜部に構成されていて、
   前記整流板は、その上端部及び下端部が前記遠心ファンの回転軸方向とほぼ平行に形成されるとともに、これら上端部及び下端部と一体に形成された取り付け部を介して前記熱交換器に取り付けられていることを特徴とする空気調和機。

Images