JP2004301398A

JP2004301398A - 空気調和機

Info

Publication number: JP2004301398A
Application number: JP2003093307A
Authority: JP
Inventors: Kazunobu Nishinomiya; 一暢西宮; Yukihiko Kawanori; 幸彦川乘; Koji Taki; 幸司滝
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2003-03-31
Filing date: 2003-03-31
Publication date: 2004-10-28

Abstract

【課題】仕切り板付近の流れの乱れを抑えた低騒音の空気調和機を提供すること。
【解決手段】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複数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、隣り合う複数の遠心ファンから吹き出される空気の流れが、お互いに干渉しあうのを抑制する干渉抑制手段を備えた空気調和機において、隣り合う複数の遠心ファン２から吹き出される空気の流れが、お互いに干渉しあうのを抑制する干渉抑制手段（仕切り板）６の表面に凹凸６ａを設ける。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、複数の遠心ファンを備える空気調和機に係り、特に、複数の遠心ファンの間にお互いの風の流れの干渉を抑制する仕切り板を設けた空気調和機に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の空気調和機において、隣り合う複数の遠心ファンから吹き出される空気の流れが、お互いに干渉しあうのを抑制するために設けられる干渉抑制手段（仕切り板）は、隣り合う遠心ファンの間に設けられ、遠心ファンと最も接近する部位が、隣り合う遠心ファンの回転軸中心を結ぶ線上よりもそれぞれの遠心ファンの回転方向上流に配置されている構成にしている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】
特開２０００−１７９８８１号公報（第７頁、第１図）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
従来の空気調和機では、隣り合う遠心ファンの間に仕切り板を配置しているから、たとえ仕切り板を隣り合う遠心ファンの回転軸中心を結ぶ線上に対して斜めに傾けて配置しても、遠心ファンから吹き出された流れが、仕切り板に衝突し流れ方向を変えるため仕切り板表面付近において、空気の流れ（層流）により発生する渦の仕切り板表面からの剥離が生じ、この剥離による抵抗増加により風量の低下、また流れの乱れによる騒音の増加という欠点があった。
【０００５】
この発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、仕切り板表面付近における渦の剥離の発生を抑制し、同一回転数において風量の増加を図り、また流れの乱れによる騒音の増加を低減することができる空気調和機の提供を目的にするものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
この発明の空気調和機は、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複数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、隣り合う複数の遠心ファンから吹き出される空気の流れが、お互いに干渉しあうのを抑制する干渉抑制手段を備えた空気調和機において、前記干渉抑制手段は仕切り板であって仕切り板表面に凹凸を設けたことを特徴とする。
【０００７】
また、この発明の空気調和機は、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複数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、隣り合う複数の遠心ファンから吹き出される空気の流れが、お互いに干渉しあうのを抑制する干渉抑制手段とを備えた空気調和機において、前記干渉抑制手段は、仕切り板であって多数の貫通孔を設けたことを特徴とする。
【０００８】
また、この発明の空気調和機は、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複数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、隣り合う複数の遠心ファンから吹き出される空気の流れが、お互いに干渉しあうのを抑制する干渉抑制手段とを備えた空気調和機において、前記干渉抑制手段は、仕切り板であって多数の貫通孔を設けるとともに仕切り板表面に凹凸を設けたことを特徴とする。
【０００９】
また、この発明の空気調和機は、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複数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、隣り合う複数の遠心ファンから吹き出される空気の流れが、お互いに干渉しあうのを抑制する干渉抑制手段を備えた空気調和機において、前記干渉抑制手段は、多数の貫通孔を設けた複数の仕切り板の間に、空気層を介して、貫通孔を有さない仕切り板を設けた構成であることを特徴とする。
【００１０】
【発明の実施の形態】
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。
【００１１】
４は、平面視略Ｕ字状に形成された熱交換器であり、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。５は、整流板であり熱交換器４に取り付けられている。６は、図３のように表面に凹凸６ａを設けた仕切り板であり、図１のように二つの遠心ファン２を結ぶ直線上に配置されている。
【００１２】
熱交換器４の下方にはドレンパン７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２〜７で示した全ての構成要素を下方から覆うように、パネル８がユニット本体１の下部に配置されている。パネル８には、その中央部に室内の空気を吸い込む吸い込み口９が形成されるとともに、パネル８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１０が形成されている。
【００１３】
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９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９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９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１０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。
【００１４】
ここで、通常、図４のように遠心ファン２が吸い込んだ空気をユニット本体１内に吹き出すと、その流れが仕切り板６に衝突し、流れ方向を急激に変えるため仕切り板６表面付近（図４に符号Ａで示す）において、空気の流れによる渦の仕切り板６表面からの剥離が生じ、この剥離による抵抗増加により風量の低下、また流れの乱れによる騒音の増加が生じる。しかし、この実施の形態の空気調和機においては、仕切り板６の表面に設けた凹凸６ａが次のような作用をすることで、図５のように仕切り板６表面付近における剥離が抑制されスムーズに流れる。
【００１５】
すなわち、仕切り板６の表面に凹凸６ａを設けることで、仕切り板６表面付近の流れを層流境界層から乱流境界層に変化させることで、剥離の発生を抑制することができる。この現象により乱流による摩擦抵抗は増すものの、剥離による圧力抵抗の発生を抑えることができる。一般に摩擦抵抗＜＜圧力抵抗であり、剥離による圧力抵抗の発生を抑えることが流れの抵抗を減らすことにつながり、結果として風量の低下、騒音の増加を抑えることができる。
【００１６】
実施の形態２．
また、先の実施の形態１では、仕切り板６の表面に図３のように凹凸を設けたものを示したが、それに代えて図６のように仕切り板６に多数の貫通孔６ｂを設けることも考えられる。この仕切り板６は、実施の形態１での剥離の発生を抑制する効果を得ることができる。また、この仕切り板６によって区切られた空間は、吸音機構として作用し、音はエネルギーの損失により吸収され騒音を低減することができる。この現象は、多数の貫通孔６ｂに音が入射すると、貫通孔６ｂ部分の空気が音の周波数に応じ振動を開始する。その振動に連動し仕切り板６の背後の空気層も振動を開始する。この時、貫通孔６ｂを細管とみなすと管壁と空気との間で摩擦によるエネルギー損失が発生し、音は吸収される。その中でも、入射する音の周波数がある周波数になると、細管の空気振動が一段と激しくなるため、エネルギーの損失が増加し音の吸音効果が増加する。この周波数を共鳴周波数といい、この現象により吸音する方法を共鳴吸音という。この周波数は、細管の空気振動を、ばね（ここでは仕切り板背後の空気層）とおもり（貫通孔部分の空気）の振動に置き換えて考えることで求めることができる。図７（ａ）、（ｂ）のように、仕切り板６で区切られた空間の一つである図７（ｃ）をとると、共鳴周波数は次式になる。
ｆ＝ｃ／２π√［Ｈ／（ｔ＋０．８ｄ）Ｌ］
Ｈ＝πｄ^２／（４ａｂ）
ここで、ｃ：空気中の音速［ｍ／ｓ］、ｔ：板厚［ｍ］、ｄ：貫通孔の直径［ｍ］、Ｌ：仕切り板背後の空気層の厚さ［ｍ］、Ｈ：仕切り板の開口率である。
【００１７】
実施の形態３．
また、実施の形態１、２では仕切り板６表面を凹凸６ａにしたものと、仕切り板６に多数の貫通孔６ｂを設けたものを示したが、仕切り板６の表面に凹凸６ａを設けるとともに、仕切り板６に多数の貫通孔６ｂを設けることも考えられる。その際も、前記各実施の形態とほぼ同様の効果が得られる。
【００１８】
実施の形態４．
また、図８のように多数の貫通孔６ｂを設けた複数の仕切り板６の間に、空気層を介して、貫通孔を有さない仕切り板６を設けることによって、各実施の形態１、２、３の効果と同様或いはそれ以上の効果を得られ、周波数の騒音を低減することができる。また、表面に凹凸６ａを加工した仕切り板６や、多数の貫通孔６ｂを加工した仕切り板６を複数枚並べることで、各実施の形態１、２、３とほぼ同様の効果が得られる。さらに、各仕切り板６の間隔を調整することで狙った周波数の騒音を低減することができる。
【００１９】
実施の形態５．
また、実施の形態２で示した多数の貫通孔６ｂを有する仕切り板６あるいは、実施の形態３で示した凹凸６ａと多数の貫通孔６ｂを有する仕切り板６あるいは、実施の形態４のように複数枚並べた仕切り板６の背面に、吸音材を配置することにより、共鳴周波数を中心に幅広い周波数に対して、多孔あき（多数の貫通孔６ｂ）の仕切り板６だけを配置した時に比べ、より吸音率を高くすることができ、より騒音を低減することができる。
【００２０】
実施の形態６．
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９（ａ）、（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、各実施の形態１〜５とほぼ同様の効果が得られる。
また、先の説明では本発明を二つの遠心ファン２に適用した場合について説明したが、図１０に示すように二つ以上の複数の遠心ファン２をユニット本体１内に備える空気調和機に本発明を適用しても、各実施の形態１〜５とほぼ同様の効果が得られる。
また、先の説明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。
【００２１】
実施の形態７．
また、仕切り板６表面の凹凸６ａ及び多数の貫通孔６ｂの形状及び間隔は任意に変更することが可能であり、図３及び図６のように円孔で等間隔以外にも、例えば、図１１のような四角形状の凹凸６ａや多数の貫通孔６ｂの仕切り板６や、図１２のような凹凸６ａ及び多数の貫通孔６ｂの間隔が不等間隔の仕切り板６等、種々の表面形状の仕切り板６を採用することができる。
【００２２】
実施の形態８．
また、隣り合う複数の遠心ファンから吹き出される空気の流れの干渉を抑えるのではなく、図１３のように流れを熱交換器に導くための整流板１１を設けることにより、流れの圧力損失などの無駄な損失を減少させることができ、効率的な流れを得ることができ、低い回転数で欲しい風量を得ることができ、結果として同一風量において騒音を低減できる。
【００２３】
実施の形態９．
実施の形態８では、図１３のような整流板１１を適用した場合について説明したが、図１４（ａ）、（ｂ）、（ｃ）に示すように別の形状をした整流板１１を適用しても、実施の形態８とほぼ同様の効果が得られる。
【００２４】
実施の形態１０．
また、実施の形態８または実施の形態９に適用した整流板１１に対して、多数の貫通孔または、多数の貫通孔および凹凸を設けることで、先の実施の形態１〜７とほぼ同様の効果が得られる。また、その整流板１１を複数枚並べたり、整流板１１の背面に吸音材を配置することで、より大きな騒音低減の効果が得られる。
【００２５】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の空気調和機によれば、隣り合う複数の遠心ファンから吹き出される空気の流れの干渉を、仕切り板で抑制することができるとともに、仕切り板表面に設けた凹凸により、仕切り板表面からの空気の流れによる渦の発生（剥離）を抑制することができて、空気の流れの乱れによる抵抗増加に伴う風量低下や、騒音の発生を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施の形態１による空気調和機の横断面図である。
【図２】この発明の実施の形態１による空気調和機の縦断面図である。
【図３】（ａ）はこの発明の実施の形態１による空気調和機で使用される仕切り板の斜視図であり、（ｂ）は断面図であり、（ｃ）は正面図である。
【図４】従来の空気調和機で使用される仕切り板の周辺付近の流れを示した図である。
【図５】この発明の実施の形態１による空気調和機で使用される仕切り板の周辺付近の流れを示した図である。
【図６】（ａ）はこの発明の実施の形態２による空気調和機で使用される仕切り板の斜視図であり、（ｂ）は断面図であり、（ｃ）は正面図である。
【図７】（ａ）は共鳴吸音機構を示す説明図であり、（ｂ）は共鳴吸音機構における貫通孔を示す説明図であり、（ｃ）は共鳴吸音機構の一部を示す説明図である。
【図８】この発明の実施の形態４による空気調和機で使用される仕切り板の配置の一例図である。
【図９】（ａ）はこの発明の実施の形態６による空気調和機で使用される熱交換器の平面図であり、（ｂ）は他の例の熱交換器の平面図である。
【図１０】この発明の実施の形態６による空気調和機の縦断面図である。
【図１１】仕切り板の他の例を示す正面図である。
【図１２】仕切り板の他の例を示す正面図である。
【図１３】この発明の実施の形態８による空気調和機で使用される整流板の配置の一例図である。
【図１４】（ａ）は整流板の他の例を示す正面図であり、（ｂ）は整流板の別の例を示す正面図であり、（ｃ）は整流板のさらに別の例を示す正面図である。
【符号の説明】
１ユニット本体、２遠心ファン、４熱交換器、６仕切り板、６ａ凹凸、６ｂ貫通孔。

Claims

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複数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、隣り合う複数の遠心ファンから吹き出される空気の流れが、お互いに干渉しあうのを抑制する干渉抑制手段を備えた空気調和機において、前記干渉抑制手段は仕切り板であって仕切り板表面に凹凸を設けたことを特徴とする空気調和機。
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複数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、隣り合う複数の遠心ファンから吹き出される空気の流れが、お互いに干渉しあうのを抑制する干渉抑制手段とを備えた空気調和機において、前記干渉抑制手段は、仕切り板であって多数の貫通孔を設けたことを特徴とする空気調和機。
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複数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、隣り合う複数の遠心ファンから吹き出される空気の流れが、お互いに干渉しあうのを抑制する干渉抑制手段とを備えた空気調和機において、前記干渉抑制手段は、仕切り板であって多数の貫通孔を設けるとともに仕切り板表面に凹凸を設けたことを特徴とする空気調和機。
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複数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、隣り合う複数の遠心ファンから吹き出される空気の流れが、お互いに干渉しあうのを抑制する干渉抑制手段を備えた空気調和機において、前記干渉抑制手段は、多数の貫通孔を設けた複数の仕切り板の間に、空気層を介して、貫通孔を有さない仕切り板を設けた構成であることを特徴とする空気調和機。