JP2009085562A - ファンガード - Google Patents

Abstract

【課題】送風装置のファンガードにおいて、人の手や異物の侵入を阻止する従来機能を保持しつつ、静粛性の向上すなわち流体騒音を低減する。
【解決手段】送風ファン５を有するエンジン駆動式ヒートポンプ１の吹き出し口６に配設され、複数の桟材１１０にて構成されるファンガード２５０において、前記桟材１１０は、前記ファンガード２００上で前記桟材が構成される基準線Ｓに対し、屈折又は屈曲する単位形状１１０ａが連続して形成されるファンガード２００。
【選択図】図３

Description

本発明は、ファンガード、詳しくは送風ファンを有する送風装置の吹き出し口又は吸い込み口に配設され、複数の桟材にて構成されるファンガードの構成技術に関する。

従来、例えば外気と熱交換するために、空気調和装置の室外機等に設けられる送風装置は公知である。送風装置の送風ファンの吸い込み部又は吹き出し部には、人の手や異物の侵入を阻止することを目的として、ファンガードが設けられている。ファンガードは、高い通気性、静粛性を必要とされているため、一般的に桟材を組み合わせることにより構成されている。

送風装置の流体騒音は、ファン音とガード音に大別される。ファン音とは、ファンの回転によって生ずる騒音である。一方、ガード音は、風がファンガードを通過する際の風切り音である。

流体騒音（ガード音）の大きさは、桟材から発生する渦の相関長と桟材表面の圧力変動の大きさとに比例する。圧力変動とは、送風ファン等により発生する気流がファンガードを通過するとき、桟材によって周期的な渦が発生することによって、桟材表面で生じる静圧の変動である。渦の相関長とは、このとき発生する縦渦の長さである。

送風装置の静粛性向上、すなわち流体騒音改善はいくつかの試みが提案されている。特許文献１では、螺旋形状又は凹凸形状等のガード桟材を用いるファンガードによって、ガード桟材から発生する渦の相関長を短くして、静粛性向上を試みている。また、特許文献２では、ガード桟材表面に毛を付加するファンガードによって、ガード桟材から発生する渦を抑制し、ガード桟材表面の圧力変動を低減する静粛性向上を試みている。
特開２００５−３５１５４６号公報 特開２００６−３００３７５号公報

近年、送風装置、或いは送風装置を搭載する製品の小型化が求められていることに起因して、送風装置の流体騒音低減が求められている。例えば空気調和装置の室外機は、省スペース設計のために熱交換器を小さくして同じ熱交換能力を出すためには、風量を増加する必要がある。このとき、同時に発生する流体騒音も大きくなる。つまり、送風装置は、現状以上に静粛性が求められている。
また、特許文献１及び２記載のファンガードは、桟材の製作困難性、桟材同士の溶接部の信頼性低下、桟材の塗装の困難性又は耐久性等、製品化においていくつか課題が残っている。
そこで、解決しようとする課題は、送風装置のファンガードにおいて、人の手や異物の侵入を阻止する従来機能を保持しつつ、静粛性の向上すなわち流体騒音を低減することである。

本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段を説明する。

即ち、請求項１においては、送風ファンを有する送風装置の吹き出し口又は吸い込み口に配設され、複数の桟材にて構成されるファンガードにおいて、前記桟材は、前記ファンガード上で前記桟材が構成される基準線に対し、屈折又は屈曲する単位形状が連続して形成されるものである。

請求項２においては、請求項１記載のファンガードにおいて、前記単位形状は波形状であるものである。

請求項３においては、請求項１記載のファンガードにおいて、前記単位形状は三角形状であるものである。

請求項４においては、請求項１記載のファンガードにおいて、前記単位形状は四角形状であるものである。

請求項５においては、請求項１記載のファンガードにおいて、前記単位形状が波形状、三角形状、又は四角形状である桟材より少なくとも２以上の桟材を組み合わせるものである。

請求項６においては、請求項１乃至５記載のいずれか１項に記載のファンガードにおいて、前記単位形状の屈折又は屈曲位置から前記基準線に下ろした垂線を流れ方向と平行にするものである。

請求項７においては、請求項１乃至５記載のいずれか１項に記載のファンガードにおいて、前記単位形状の前記屈折又は屈曲角度を二等分する二等分線を流れ方向と平行にするものである。

本発明の効果として、以下に示すような効果を奏する。

請求項１乃至５においては、屈折又は屈曲を形成する桟材を用いることで、桟材から発生する渦が抑制され、かつ、桟材表面の圧力変動が低減されるため、流体騒音を低減できる。
すなわち、桟材に屈折又は屈曲を形成することで、騒音の原因となる２次元渦が切断され、渦の相関長を短くすることができる。
また、屈折又は屈曲する桟材を用いることで、切断された２次元渦は、桟材下流において、桟材の各単位形状の垂直方向に変更され、かつ、桟材の各単位形状に平行な中心軸を持つ渦となる。渦の中心軸は、屈折又は屈曲により角度が異なるため、隣り合う渦は互いに干渉し打ち消しあう。そのため、渦の相関長は、さらに短くされる。
つまり、渦発生は抑制され、桟材表面の圧力変動を低減できる。
さらに、屈折又は屈曲する単位形状が連続して形成する桟材から構成されるファンガードは、通常の丸棒又は角棒で構成されるファンガードをプレス加工することで容易に製作できる。

請求項６においては、請求項１乃至５記載の効果において、渦の相関長の抑制並びに桟材表面の圧力変動を最小限とすることができる。

請求項７においては、送風装置の吹き出しのように、予めファンガードに対して傾斜する流れ方向であることが分かっている場合に、請求項６の効果と同様の効果が得られる。

次に、発明の実施の形態を説明する。
図１は本発明に係る送風装置を備えるエンジン駆動式ヒートポンプの上面構成を示す斜視図、図２は桟材の基準線を示す実施例Ａの桟材を示す平面図、図３は実施例Ａの桟材を示す平面図である。
図４は実施例Ｂの桟材を示す平面図、図５は実施例Ｃの桟材を示す平面図、図６は実施例Ａの効果を示す平面図である。
図７は渦の相関長の違いを示す断面構成図、図８は実施例Ｄの桟材を示す平面図、図９は送風装置の風向を示す断面構成図である。
図１０は実施例Ｅの桟材を示す平面図、図１１は実施例２のファンガードを示す平面図、図１２は実施例３のファンガードを示す平面図である。
図１３は実施例４のファンガードを示す平面図、図１４は実施例５のファンガードを示す平面図、図１５は実施例５のファンガードを示す平面図である。
図１６は実施例６のファンガードを示す平面図、図１７は実施例７のファンガードを示す平面図である。

まず、図１を用いて、本発明の実施例であるエンジン駆動式ヒートポンプ１について、簡単に説明する。
図１に示すように、エンジン駆動式ヒートポンプ１は、上部に熱交換室２を構成する室外機である。熱交換室２は、室外熱交換器３の熱交換のために外気が通風できる構成とされ、側板８及び天板９から構成される筐体である。熱交換室２の内部には、室外熱交換器３、ラジエータ（図示略）、２つのファン５及びファン電動機（図示略）が配置されている。室外熱交換器３は、熱交換室２の正面及び背面に配置されている。

天板９には、２つの吹き出し口６・６が形成されている。吹き出し口６には、ファンガード２００が配設されている。ファンガード２００は、桟材１００を組み合わせることによって構成されている。ファン５は、外気を正面及び背面より吸込み、室外熱交換器３にて熱交換させ、吹き出し口６から上方へ吹き出すように通風する。この通風構成によって、ラジエータ（図示略）でも同様に熱交換が行なわれる。なお、本通風構成は、送風装置として、大型の空気調和装置に多く用いられる上吹き型と称される室外機の構成である。

また、図２を用いて、本発明の実施例であるファンガード２００について、各部の名称を定義づける。
図２に示すように、ファンガード２００は、桟材１００により構成される保護網である。ファンガード２００の主たる機能は、人の手や異物の侵入を阻止することを目的としている。ここで、ファンガード２００上において、桟材１００が構成される基準線を、基準線Ｓ（以下、図における破線）と定義する。また、以下では、単に流れ方向とは、通風方向を示すものとする。

ここで、図３乃至図８を用いて、上述する桟材１００について実施例Ａ〜Ｅとして説明する。

まず、図３を用いて、実施例Ａである桟材１１０について、詳細に説明する。
図３に示すように、桟材１１０は、基準線Ｓに対して波形状である単位形状１１０ａが連続して形成されている。また、単位形状１１０ａの長さは、少なくともファンガード２００を構成したときに、各桟材１１０間の隙間より小さいものとする。なお、単位形状１１０ａの各部の屈曲率については、特に限定しない。また、本実施例では、流れ方向に対する桟材１１０の配置は限定しない。

また、図４を用いて、実施例Ｂである桟材１２０について、詳細に説明する。
図４に示すように、桟材１２０は、基準線Ｓに対して三角形状である単位形状１２０ａが連続して形成されている。また、単位形状１２０ａの長さは、少なくともファンガード２００を構成したときに、各桟材１２０間の隙間より小さいものとする。なお、単位形状１２０ａの各部の屈折角度については、特に限定しない。また、本実施例では、流れ方向に対する桟材１２０の配置は限定しない。

また、図５を用いて、実施例Ｃである桟材１３０について、詳細に説明する。
図５に示すように、桟材１３０は、基準線Ｓに対して四角形状である単位形状１３０ａが連続して形成されている。また、単位形状１３０ａの長さは、少なくともファンガード２００を構成したときに、各桟材１３０間の隙間より小さいものとする。なお、単位形状１３０ａの四角形各辺の長さ比については、特に限定しない。また、本実施例では、流れ方向に対する桟材１３０の配置は限定しない。

ここで、図６及び７を用いて、実施例Ａ、Ｂ、Ｃの効果について、例えば実施例Ａの効果について、詳細に説明する。
図６（ａ）は、流れ方向Ｆ（以下、図における白抜き矢印）は、紙面左から右に基準線Ｓに対して垂直方向としている。
まず、単位形状１１０の屈曲によって渦が切断され、渦の相関長を短くすることができる（図における渦Ｐ）。
また、単位形状１１０ａの屈曲によって、切断された渦は、桟材１１０下流において、桟材１１０の各単位形状１１０ａの垂直方向に変更され、かつ、桟材１１０の各単位形状１１０ａに平行な中心軸を持つ渦となる。渦の中心軸は、屈曲により角度が異なるため、隣り合う渦（図における渦Ｑ）は互いに干渉し打ち消しあう。そのため、渦の相関長は、さらに短くされる。
このようにして、渦発生は抑制され、桟材１１０表面の圧力変動を低減できる。

図６（ｂ）は、流れ方向Ｆは、紙面手前から奥行きに向かって基準線Ｓに対して垂直方向としている。なお、桟材１１０は、下流の渦を分かり易くするため、破線で表している。
まず、単位形状１１０ａの屈曲によって渦が切断され、渦の相関長を短くすることができる（図における渦Ｐ）。
また、渦の中心軸は、屈曲により角度が異なるため、隣り合う渦は互いに干渉し打ち消しあう（図におけるＲ）。ただし、隣り合うそれぞれの渦は、図６（ａ）の場合に比較して、干渉の度合いは小さいため、打ち消しあう効果は小さい。
このようにして、渦発生は抑制され、桟材１１０表面の圧力変動を低減できる。

すなわち、桟材１１０に屈折又は屈曲を形成することで、渦が切断され、渦の相関長を短くすることができる。
このようにして、波形状である単位形状１１０ａが連続して形成される桟材１１０を用いることで、桟材１１０から発生する渦の相関長が抑制され、かつ、桟材表面の圧力変動が低減されるため、流体騒音を低減できる。
なお、実施例Ｂ、Ｃについても、実施例Ａと同様の作用によって、同様の効果が得られる。

一方、図７（ａ）及び図７（ｂ）は、従来の直線の桟材１００と例えば実施例Ａで述べた桟材１１０とを同様に流れ方向Ｆに対して配置し、渦の発生を比較するものである。流れ方向Ｆは、紙面における左から右に向かって基準線Ｓに対して垂直方向としている。また、図７（ｃ）は、流れ方向Ｆは、紙面手前から奥行きに向かって基準線Ｓに対して垂直方向としている。なお、図７（ｃ）において、桟材１１０は、下流の渦を分かり易くするため、破線で表している。

図７（ａ）及び図７（ｂ）に示すように、桟材１１０は、従来の桟材１００下流に発生する渦の相関長Ｌ´に比較して、桟材１１０下流から発生する渦の相関長Ｌは短いことが確認できる。
すなわち、桟材１１０の流れ方向の上流に凸部分である単位形状１１０ａを形成することで、渦が切断され、渦の相関長Ｌは短くなる。
図７（ｃ）に示すように、屈曲を形成する桟材１１０を用いることで、桟材１１０下流の流れ方向は、屈曲が著しい部分においては互いに干渉し打ち消しあうため、渦が抑制され、渦の相関長Ｌは短くなる。

このようにして、屈折又は屈曲を形成する桟材１１０を用いることで、桟材１１０の下流に発生する渦の相関長Ｌを短くし、同時に桟材１１０表面の圧力変動を低減することができる。すなわち、流体騒音を低減することができる。なお、実施例Ｂ、Ｃについても実施例Ａと同様の作用及び効果が得られる。また、本効果は、各基準線Ｓと流れ方向とがどのような場合でも低減効果はそれぞれ異なるものの効果を奏する。

ここで、図８を用いて、実施例Ｄについて、詳細に説明する。
図８に示すように、実施例Ｄは、上述の効果を最大限にするための桟材１１０、１２０、１３０の流れ方向Ｆに対する配置の実施例である。まず、例えば桟材１１０について、単位形状１１０ａの屈折又は屈曲位置Ｚから基準線Ｓに垂線Ｔ（以下、図における一点鎖線）を下ろし、垂線の足をＨと定義する。本実施例では、桟材１１０は、垂線Ｔを流れ方向Ｆと平行にし、かつ基準線Ｓを流れ方向Ｆと垂直になるように配置されている。

このようにして、桟材１１０の下流から発生する渦が最大限に互いに干渉し打ち消し合うことにより、渦の相関長を最大限に低減でき、かつ桟材１１０表面の圧力変動を最大限に低減できるため、流体騒音を最大限に低減することができる。なお、桟材１２０、１３０についても、流れ方向Ｆに対して同様に配置することで、桟材１１０と同様の作用及び効果が得られる。

また、図９を用いて、エンジン駆動式ヒートポンプ１のファンガード２００の流れ方向について、詳細に説明する。
図９に示すように、エンジン駆動式ヒートポンプ１のファンガード２００の流れ方向Ｆは、ファン５がＲ方向に回転する場合では、エンジン駆動式ヒートポンプ１の鉛直方向（図９における二点鎖線）に対し傾斜している。つまり、流れ方向Ｆは、ファン５のプロペラ７が風を切って形成されることから、プロペラ７の傾斜方向と略垂直に形成される。また、流れ方向Ｆは、風速等によって、同じ装置であっても変動することがある。通常、流れ方向Ｆは、エンジン駆動式ヒートポンプ１の鉛直方向に対し、１５〜３０°傾斜していることが分かっている。

ここで、図１０を用いて、実施例Ｅについて詳細に説明する。
図１０に示すように、桟材１２５は、基準線Ｓに対し、屈折位置Ｚを流れ方向Ｆに向くようにして形成されている。流れ方向Ｆは、図１０における右方向すなわち基準線Ｓの垂直方向に対して、角度β分傾斜している。ここで、単位形状１２５ａの屈折位置Ｚにおける二等分線Ｖ（以下、図における二点鎖線）を定義する。本実施例では、屈折位置Ｚは、二等分線Ｖと垂線Ｔの形成する角度がβとなるように形成されている。

このようにして、上述する上吹き型のエンジン駆動式ヒートポンプ１の流れ方向Ｆが鉛直方向より傾斜している場合であっても、桟材１２５の屈折位置Ｚを流れ方向Ｆに向くようにして形成するため、上述する効果同様に流体騒音を最大限に低減することができる。なお、桟材１１０、１３０についても、流れ方向Ｆに対して同様に屈折又は屈曲させる桟材１１５、１３５を形成することで、桟材１２５と同様の作用及び効果が得られる。

ここで、図１１乃至図１７を用いて、上述する桟材１１０を用いるファンガード２００の構成について実施例１〜８として説明する。なお、用いる桟材１１０は、桟材１１０・１１５・・１３５であっても同様の効果・作用を得られる。

まず、実施例１について、詳細に説明する。
実施例１のファンガードは、ファンガードを構成する桟材長さのうち少なくとも３０％以上が桟材１１０・１２０・１３０の桟材形状により構成されている。
このようにして、製作費用又は製作装置の関係で桟材１００の全てを桟材１１０形状にできなくても、一部を桟材１１０・１２０・１３０の形状にすることにより、一定の効果を得ることができる。

次に、図１１を用いて、実施例２について、詳細に説明する。
図１１に示すように、実施例２のファンガード２２０は、桟材１１０が垂直型格子状に構成されている。
このような構成とすることで、ファンガード２２０は、強度が強く安価に製作することができる。

次に、図１２を用いて、実施例３について、詳細に説明する。
図１２に示すように、実施例３のファンガード２３０は、桟材１１０が菱形格子状に構成されている。
このような構成とすることで、ファンガード２３０は、強度が強く安価に製作することができる。

次に、図１３を用いて、実施例４について、詳細に説明する。
図１３に示すように、実施例４のファンガード２４０は、桟材が渦巻き状部２４１、及び放射状部２４２の組み合わせにて構成されている。なお、渦巻き状部２４１の各巻線間のピッチは均一ではない。
このような構成とすることで、ファンガード２４０の面積あたりの桟材１１０の本数を抑制できるため、ファンガード２４０として低騒音化、低圧損化を実現できる。また、渦巻き状部２４１間のピッチを最小ピッチとすることにより人の手や異物の混入を防ぐように構成することができる。

次に、図１４及び１５を用いて、実施例５について、詳細に説明する。
図１４及び１５に示すように、実施例５のファンガード２５０・２５５は、桟材１１０が同心円状部２５１・２５６、及び放射状部２５２・２５７に組み合わせにて構成されている。なお、図１４に示すように、同心円状部２５１が、放射状部２５２よりも多く構成されている。一方、図１５に示すように、放射状部２５７が、同心円状部２５６よりも多く構成されている。
このような構成とすることで、ファンガード２５０・２５５の面積あたりの桟材１１０の本数を抑制できるため、低騒音化、低圧損化を実現できる。また、同心円状部２５１・２５６間のピッチを最小ピッチとすることにより人の手や、異物の混入を防ぐように構成することができる。

次に、図１６を用いて、実施例６について、詳細に説明する。
図１６に示すように、実施例６のファンガード２６０は、桟材１１０が同心円状部２６１及び放射状短形部２６２の組み合わせにて構成されている。
このような構成とすることで、ファンガード２６０の面積あたりの桟材１１０・１１５・・１３５本数を抑制できるため、低騒音化、低圧損化を実現できる。また、放射状短形部２６２間のピッチを最小ピッチとすることにより人の手や、異物の混入を防ぐように構成することができる。

次に、図１７を用いて、実施例７について、詳細に説明する。
図１７に示すように、実施例７のファンガード２７０は、桟材１１０が同心円状２７１、及び渦巻き状部２７２の組み合わせにて構成されている。
このような構成とすることで、面積あたりの桟材１１０・１１５・・１３５の本数を抑制できるため、低騒音化、低圧損化を実現できる。また、同心円状部２７１間のピッチを最小ピッチとすることにより人の手や、異物の混入を防ぐように構成することができる。

上述するファンガード２２０〜２７０の素材については、本実施例では特に限定しない。
ファンガード２２０〜２７０は、金属線を折り曲げ形成した後に溶接等で連結固定する或いは合成樹脂を用いて射出成形により一体的に製作することで屈折又は屈曲する桟材形状を安価で簡易的に製作することができる。

本発明に係る送風装置を備えるエンジン駆動式ヒートポンプの上面構成を示す斜視図。 桟材の基準線を示す実施例Ａの桟材を示す平面図。 実施例Ａの桟材を示す平面図。 実施例Ｂの桟材を示す平面図。 実施例Ｃの桟材を示す平面図。 実施例Ａの効果を示す平面図。 渦の相関長の違いを示す断面構成図。 実施例Ｄの桟材を示す平面図。 送風装置の風向を示す断面構成図。 実施例Ｅの桟材を示す平面図。 実施例２のファンガードを示す平面図。 実施例３のファンガードを示す平面図。 実施例４のファンガードを示す平面図。 実施例５のファンガードを示す平面図。 実施例５のファンガードを示す平面図。 実施例６のファンガードを示す平面図。 実施例７のファンガードを示す平面図。

符号の説明

１ エンジン駆動式ヒートポンプ
５ ファン
６ 吹き出し口
１００ 桟材（従来）
１１０ 桟材（波形状）
１２０ 桟材（三角形状）
１３０ 桟材（四角形状）
２００ ファンガード（従来）
２２０ ファンガード（垂直格子状）
２３０ ファンガード（菱形格子状）
２４０ ファンガード（渦巻き状部及び放射状部）
２５０・２５５ ファンガード（同心円状部及び放射状部）
２６０ ファンガード（同心円状部及び放射状短形部）
２７０ ファンガード（同心円状部及び放射渦巻き状部）

Claims (7)

1. 送風ファンを有する送風装置の吹き出し口又は吸い込み口に配設され、
   複数の桟材にて構成されるファンガードにおいて、
   前記桟材は、前記ファンガード上で前記桟材が構成される基準線に対し、屈折又は屈曲する単位形状が連続して形成される
   ことを特徴とするファンガード。
2. 請求項１記載のファンガードにおいて、
   前記単位形状は波形状である
   ことを特徴とするファンガード。
3. 請求項１記載のファンガードにおいて、
   前記単位形状は三角形状である
   ことを特徴とするファンガード。
4. 請求項１記載のファンガードにおいて、
   前記単位形状は四角形状である
   ことを特徴とするファンガード。
5. 請求項１記載のファンガードにおいて、
   前記単位形状が波形状、三角形状、又は四角形状である桟材より
   少なくとも２以上の桟材を組み合わせる
   ことを特徴とするファンガード。
6. 請求項１乃至５記載のいずれか１項に記載のファンガードにおいて、
   前記単位形状の屈折又は屈曲位置から前記基準線に下ろした垂線を流れ方向と平行にする
   ことを特徴とするファンガード。
7. 請求項１乃至５記載のいずれか１項に記載のファンガードにおいて、
   前記単位形状の前記屈折又は屈曲角度を二等分する二等分線を流れ方向と平行にする
   ことを特徴とするファンガード。

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