JP4884781B2 - 空気調和装置用キャビネット及びこれを用いた空気調和装置 - Google Patents

Description

本発明は、空気調和装置の天井埋め込み型の室内機に用いられるキャビネットと、このキャビネットを用いた空気調和装置に関するものである。

天井埋め込み型の室内機としては、例えば後記の特許文献１に記載の空気調和機の室内機が知られている。
特許文献１に記載の空気調和機の室内機は、遠心ファン及びファンモータからなる給送装置（給送気装置）と、この給送装置を包囲してその送風路中に配設される熱交換器と、給送装置及び熱交換器とを収納するキャビネットとを備えている。
キャビネットは、給送装置が下面に取り付けられる天板と、この天板の四方を囲む側板とを有する箱形状をなしている。

このように、天井埋め込み型の室内機では、キャビネットの天板の下面側に、給送装置を構成する遠心ファン及びファンモータが取り付けられるようになっている。このため、天板の強度が十分でないと、給送装置の重みによって、天板の給送装置取り付け部が周縁部よりも下方に突出するように弾性変形してしまう（すなわち、すなわち天板が下方に向けて凸となるように変形してしまう）。天板にこのような変形が生じると、遠心ファンの位置が下方にずれてしまい、遠心ファンがキャビネット内の他の部材と干渉して、騒音を発生させてしまう可能性がある。
また、天板の強度が十分でないと、キャビネットの運搬時や天井への設置時に加わる負荷によって、天板に好ましくない塑性変形が生じてしまう可能性がある。

しかし、単純に天板の肉厚を厚くすることで天板の強度を確保すると、キャビネットの製造コストが増加してしまう上、キャビネットの重量が増加するため、キャビネットの運搬時や設置時における作業者の負担が大きくなってしまう。
このため、特許文献１に記載の空気調和機の室内機では、天板の強度を向上させるために、天板の給送装置取り付け部の周囲に、多重環状または多重渦巻状のリブを設けたり、多重環状または多重渦巻状のリブに加えてさらに三本以上の偏放射リブを設けている。

特開２００２−１４７７８９号公報

しかしながら、このように天板に対して単純に多重環状または多重渦巻状、もしくは放射状のリブを設けても、天板の強度向上には限界があった。
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、重量を増加させずに天板の変形を抑制することができる空気調和装置用キャビネット及びこれを用いた空気調和装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明は以下の手段を提供する。
すなわち、本発明は、内部に吸送気装置及び熱交換器が収納される空気調和装置用キャビネットであって、前記吸送気装置が下面側に取り付けられる天板と、該天板の周縁部から下方に向けて延びて前記天板の下方の空間を取り囲む側板とを有し、前記天板には、前記吸送気装置が取り付けられる取付部近傍から前記周縁部に向けて複数の補強リブが形成されており、前記各補強リブは、前記取付部側から前記周縁部側に向うにつれてその幅が漸次拡大されているとともに、前記取付部側の端部が互いに接続されることにより該取付部の周囲を全周にわたり該補強リブで取り囲んだ構成とされている空気調和装置用キャビネットを提供する。

このように構成される空気調和装置用キャビネットでは、補強リブの幅（取付部を中心とする円周方向の幅）が、取付部側から周縁部側に向うにつれて漸次拡大されているとともに、前記取付部側の端部が互いに接続されることにより該取付部の周囲を全周にわたり該補強リブで取り囲んだ構成とされている。
これにより、取付部近傍に荷重が加わった場合にも、その荷重が、端部が互いに接続されることにより取付部の全周にわたり設けられている補強リブを介して周縁部にも分散させられて、天板全体で荷重が受けられるので、荷重を受けることによる天板の変形量が低減される。

ここで、補強リブの縁部は、天板の下面に対して交差する方向に屈曲された屈曲部を構成しており、その延在方向に直交する断面における断面二次モーメントが大きい。
そこで、上記のように周縁部側に向うにつれて幅が拡大される各補強リブを、取付部を中心として放射状に形成してもよい。
この場合には、補強リブの縁部が、取付部を中心とした放射状に配置されることになる。すなわち、天板において荷重による変形が生じやすい方向に沿って、曲げ強度の高い補強リブの縁部が設けられることになるので、天板の変形量が低減される。

また、各補強リブが、吸送気装置が発生される気流の旋回方向と同一方向に渦を巻く渦巻状に形成されていてもよい。この場合には、吸送気装置が発生させる気流が補強リブによって乱されにくくなるので、気流の乱れによる騒音が発生しにくくなる。

ここで、吸送気装置には、ファンや電動モータのように周期的な振動を生じさせる装置が使用される。このため、吸送気装置が収納されるキャビネットに、周期的な構造が存在すると、吸送気装置の振動の周期によっては、キャビネットに共振が生じて、騒音を発生させてしまう可能性がある。
そこで、天板に対して、各補強リブを取付部周りに不等ピッチで配置してもよい。この場合には、補強リブの配置が周期的でないので、キャビネットの共振による騒音の発生を抑制することができる。

ここで、吸送気装置が複数枚の羽根を有するファンを供えている場合、吸送気装置の発生させる気流には、周期的な圧力変動が生じて、ＮＺ音と呼ばれる騒音が発生する。ここで、ＮＺ音とは、異音周波数がＮＺ／６０［Ｈｚ］（ここで、Ｎ：ファン回転数［ｒ／ｍｉｎ］、Ｚ：ファンの羽根枚数［枚］）となる狭帯域の騒音である。
そこで、天板に対して、吸送気装置のファンを構成する羽根の枚数の整数倍と約数とのうちのいずれとも異なる数の補強リブを設けてもよい。この場合には、キャビネットがＮＺ音と共振しにくくなり、キャビネットの共振による騒音の発生を抑制することができる。

また、本発明は、天井に埋め込まれるキャビネットと、該キャビネット内に設けられる吸送気装置及び熱交換器とを有し、前記キャビネットが、上記本発明の空気調和装置用キャビネットとされている空気調和装置を提供する。
このように構成される空気調和装置では、キャビネットとして変形しにくいキャビネットを用いているので、キャビネットの変形に由来する騒音が生じにくい。

本発明に係る空気調和装置用キャビネット及び空気調和装置によれば、キャビネットの重量を増加させずに天板の変形を抑制することができ、天板の変形に由来する騒音を防止することができる。

以下に、本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。
［第一実施形態］
以下、本発明の第一実施形態について、図１から図６を用いて説明する。
図１に示すように、本実施形態に係る空気調和装置１は、天井に設けられた開口部内に埋め込まれる室内機２と、室外に設置される室外機（図示せず）とを有している。これら室内機２と室外機とは、図示しない冷媒回路を介して接続されており、この冷媒回路を介して室内機２と室外機との間で熱のやり取りが行われるようになっている。

室内機２は、天井に設けられた開口部に埋め込まれるキャビネット１１と、天井の開口部をキャビネット１１ごと覆う化粧パネル（図示せず）とを有している。化粧パネルには、空気取入口及び空気吹出口とが設けられている。
キャビネット１１内には、化粧パネルの空気取入口から室内空気を取り込んで空気吹出口から再び室内に送出する吸送気装置１２と、吸送気装置１２がキャビネット１１内に取り込んだ室内空気と冷媒回路内の冷媒との間で熱交換を行う熱交換器１３とが設けられている。

吸送気装置１２は、駆動軸を略鉛直下方に向けた状態にしてキャビネット１１に吊り下げられるファンモータ１６と、ファンモータ１６の下方に設けられてファンモータ１６によって駆動される遠心ファン１７（シロッコファン）とを有している。
遠心ファン１７は、ファンモータ１６の駆動軸に略同軸にして取り付けられる多翼のファン本体１７ａと、ファン本体１７ａを囲むように設けられてファン本体１７ａの周囲に室内空気を案内する流路を形成するハウジング１７ｂとを有しており、ファン本体１７ａがファンモータ１６によって回転駆動されることで、ファン本体１７ａの下方から化粧パネルの空気取入口を通じて室内空気を吸い込むとともに、この室内空気をファン本体１７ａの径方向外側（すなわちキャビネット１１の周縁部側）に向けて送出して、化粧パネルの空気吹出口を通じて室内に吹出する構成とされている。
熱交換器１３は、吸気装置１２の周囲を取り囲むようにドレンパン１９上に配置されており、吸気装置１２によってファン本体１７ａの径方向外側に向けて送出された室内空気と冷媒回路内の冷媒との間で熱交換を行うものである。

キャビネット１１は、吸送気装置１２が下面側に取り付けられる略四角形状の天板２１と、天板２１の周縁部から下方に向けて延びて天板２１の下方の空間を取り囲む側板２２とを有している。
天板２１は、プレス加工等によって一枚の金属板を立体的に成形したものであって、本実施形態では、天板２１は、８４０ｍｍ角の略正方形状に形成された、板厚０．８ｍｍの鋼板製の金属板によって構成されている。
図１及び図２に示すように、天板２１の中央部には、吸送気装置１２が取り付けられる取付部２１ａが設けられている。本実施形態では、取付部２１ａは、天板２１下方に向けて凸となる円形の***部によって構成されており、これら取付部２１ａは、天板２１の中心と同軸となる同一円周上に、三つの取付部２１ａが略等間隔配置されている。

天板２１には、取付部２１ａ近傍から周縁部に向けて、複数の補強リブ２３が形成されている。図２に示すように、これら補強リブ２３は、天板２１において取付部２１ａ側から周縁部側に向うにつれてその幅が漸次拡大されている。
本実施形態では、各補強リブ２３は、縁部２３ａが天板２１から傾斜状態にして立ち上がる傾斜部とされており、縁部２３ａに囲まれる領域が天板２１と略平行な平面部とされている。すなわち、補強リブ２３は、延在方向に直交する断面形状が、略台形をなしている。
さらに、補強リブ２３は、取付部２１ａ側の端部が互いに接続されていて、これにより、取付部２１ａの周囲が全周にわたって補強リブ２３によって取り囲まれている。

各補強リブ２３は、取付部２１ａを中心とする放射状に形成されている。
また、補強リブ２３の設置数は、吸送気装置１２を構成する遠心ファン１７の羽根（翼）の枚数の整数倍と約数とのうちのいずれとも異なる数とされている。本実施形態では、補強リブ２３は９本設けられている。

このように構成される空気調和装置１では、室内機のキャビネット１１の天板２１に設けられる補強リブ２３の幅（取付部２１ａを中心とする円周方向の幅）が、取付部２１ａ側から周縁部側に向うにつれて漸次拡大されている。
これにより、取付部２１ａ近傍に荷重が加わった場合にも、この荷重が、補強リブ２３を介して天板２１の周縁部にも分散させられて、天板２１全体で荷重が受けられるので、荷重を受けることによる天板２１の変形量が低減される。

ここで、補強リブ２３の縁部は、天板２１の下面に対して交差する方向に屈曲された屈曲部を構成しており、その延在方向に直交する断面における断面二次モーメントが大きい。
本実施形態では、上記のように、周縁部側に向うにつれて幅が拡大される各補強リブ２３が、取付部２１ａを中心として放射状に形成されている。
これにより、補強リブ２３の縁部が、取付部２１ａを中心とした放射状に配置されることになる。すなわち、天板２１において荷重による変形が生じやすい方向に沿って、曲げ強度の高い補強リブ２３の縁部２３ａが設けられることになるので、天板２１の変形量が低減される。

また、本実施形態において、補強リブ２３を、取付部２１ａ周りに不等ピッチで配置してもよい。この場合には、補強リブ２３の配置が周期的でなくなるので、吸送気装置１２が発する周期的振動に対してキャビネット１１が共振しにくく、キャビネット１１の共振による騒音の発生を抑制することができる。

ここで、吸送気装置１２の発生させる気流には、周期的な圧力変動が生じて、ＮＺ音と呼ばれる騒音が発生する。ここで、ＮＺ音とは、異音周波数がＮＺ／６０［Ｈｚ］（ここで、Ｎ：ファン回転数［ｒ／ｍｉｎ］、Ｚ：ファンの羽根枚数［枚］）となる狭帯域の騒音である。
本実施形態では、天板２１に対して、吸送気装置１２の遠心ファン１７を構成する羽根の枚数の整数倍と約数とのうちのいずれとも異なる数の補強リブ２３を設けているので、キャビネット１１がＮＺ音と共振しにくくなり、キャビネット１１の共振による騒音の発生を抑制することができる。

以上述べたように、本実施形態に係る空気調和装置１によれば、キャビネット１１の重量を増加させずに天板２１の変形を抑制することができ、天板２１の変形に由来する騒音を防止することができる。

このように構成されるキャビネット１１の天板２１に吸送気装置１２（ファンモータの重量約３ｋｇ、遠心ファンの重量２ｋｇ強：合計重量５ｋｇ強）を取り付けた際の、天板２１の変形量を数値解析によって求めた。
ここで、比較例として、図３に示す形状のキャビネットＣを用意し、このキャビネットＣについても、天板２１の各部の変形量を求めた。

このキャビネットＣは、本実施形態に示すキャビネット１１と材質及び外形寸法が同一とされるものであって、キャビネット１１において、取付部２１ａから周縁部に向うにつれて幅が拡大される補強リブ２３の代わりに、等幅の補強リブＬを設けたものである。
このキャビネットＣでは、等幅の補強リブＬが、取付部２１ａから天板２１の各コーナーに向けて放射状に設けられているとともに、縦方向及び横方向にもそれぞれ複数本設けられている。

図４に、比較例のキャビネットＣにおける天板２１の変形量（上下方向への変位量）の分布を、等高線を用いて示す。ここで、図４では、隣接する等高線間での天板２１の変位量は、０．２ｍｍである。
図４から分かるように、比較例のキャビネットＣでは、等高線の密度が高く、天板２１が大きく変形していることが分かる。そして、比較例のキャビネットＣでは、天板２１において最も下方に位置している取付部２１ａ近傍部分は、天板２１の周縁部から２．１ｍｍも下方に変位している。

一方、図５に示すように、天板２１の取付部２１ａから周縁部に向うにつれて漸次幅が拡大される補強リブ２３が取付部２１ａを中心にして放射状に形成されている実施例のキャビネット１１では、図６に示すように、比較例のキャビネットＣに比べて、等高線の密度が低く、天板２１の変形量が少ないことが分かる。なお、図６においても、隣接する等高線間での天板２１の上下方向への変位量は０．２ｍｍである。
そして、この実施例のキャビネット１１では、天板２１において最も下方に位置している取付部２１ａ近傍部分は、天板２１の周縁部から、０．９ｍｍしか下方に変位していない。このことから分かるように、本実施形態に示すキャビネット１１では、天板の板厚を増加させずに、天板２１の変形を抑制することができる。

［第二実施形態］
次に、本発明の第二実施形態について、図７を用いて説明する。
本実施形態に示す空気調和装置５１は、第一実施形態で示した空気調和装置１において、室内機２のキャビネット１１の代わりに、キャビネット６１を用いたものである。
キャビネット６１は、第一実施形態に示すキャビネット１１において、補強リブ２３が、取付部２１ａを中心とした放射状ではなく、取付部２１ａを中心として吸送気装置１２の遠心ファン１７が発生させる気流（図中に二点差線で示す流れ）の旋回方向と同一方向に渦を巻く渦巻形状に形成されたものである。
このように構成される空気調和装置５１によれば、吸送気装置１２が発生させる気流が補強リブ２３によって乱されにくくなるので、気流の乱れによる騒音が発生しにくくなる。

ここで、上記各実施形態では、補強リブ２３を、延在方向に直交する断面から見て略台形に形成した例を示したが、これに限られることなく、補強リブ２３の延在方向に直交する断面形状は、例えば図８に示すような円弧形状、図９に示すような三角形状、及び図１０に示すような矩形状を含む、任意の形状とすることができる。
また、上記各実施形態では、補強リブ２３を、縁部２３ａが天板２１から傾斜状態にして立ち上がる傾斜面をなしており、縁部２３ａに囲まれる領域が天板２１と略平行な平面とされた例を示したが、これに限られることなく、図１１に示すように、少なくともいずれかの補強リブ２３を、延在方向の断面視において複数の屈曲部２３ｂを有する複雑形状に形成してもよい。なお、図１１では、補強リブ２３の平面部に凹部２３ｃが形成されることによって複数の屈曲部２３ｂが形成されている例を示している。
このように補強リブ２３を複雑形状に形成することで、補強リブ２３の断面二次モーメントがさらに大きくなるので、天板２１の強度が向上し、天板２１の変形量が低減される。

また、上記各実施形態では、室内機２に吸送気装置１２が一台だけ設けられた例について示したが、これに限られることなく、室内機２に複数台の吸送気装置１２を設けてもよい。
この場合には、図１２に示すキャビネット７１のように、天板２１には、各吸気装置１２に対応する取付部２１ａと、各取付部２１ａからそれぞれ周縁部に向けて延びる補強リブ２３とが設けられる。

本発明の第一実施形態に係る空気調和装置の構成を示す縦断面図である。 図１に示す空気調和装置のキャビネットを示す平面図である。 比較例のキャビネットの天板の形状を示す平面図である。 図３に示す比較例のキャビネットの天板に吸送気装置を取り付けた際のキャビネットの変形量を等高線を用いて表した図である。 実施例のキャビネットの天板の形状を示す平面図である。 図５に示す実施例のキャビネットの天板に吸送気装置を取り付けた際のキャビネットの変形量を等高線を用いて表した図である。 本発明の第二実施形態に係る空気調和装置のキャビネットを示す平面図である。 本発明に係る空気調和装置のキャビネットの他の構成例を示す断面図である。 本発明に係る空気調和装置のキャビネットの他の構成例を示す断面図である。 本発明に係る空気調和装置のキャビネットの他の構成例を示す斜視断面図である。 本発明に係る空気調和装置のキャビネットの他の構成例を示す斜視断面図である。 本発明に係る空気調和装置のキャビネットの他の構成例を示す斜視断面図である。

１ 空気調和装置
１１，６１，７１ キャビネット
１２ 吸送気装置
１３ 熱交換器
１７ 遠心ファン
２１ 天板
２１ａ 取付部
２２ 側板
２３ 補強リブ
２３ｂ 屈曲部
２３ｃ 凹部

Claims (6)

1. 内部に吸送気装置及び熱交換器が収納される空気調和装置用キャビネットであって、
   前記吸送気装置が下面側に取り付けられる天板と、
   該天板の周縁部から下方に向けて延びて前記天板の下方の空間を取り囲む側板とを有し、
   前記天板には、前記吸送気装置が取り付けられる取付部近傍から前記周縁部に向けて複数の補強リブが形成されており、
   前記各補強リブは、前記取付部側から前記周縁部側に向うにつれてその幅が漸次拡大されているとともに、前記取付部側の端部が互いに接続されることにより該取付部の周囲を全周にわたり該補強リブで取り囲んだ構成とされている空気調和装置用キャビネット。
2. 前記各補強リブが、前記取付部を中心とする放射状に形成されている請求項１記載の空気調和装置用キャビネット。
3. 前記各補強リブが、前記取付部を中心として、前記吸送気装置が発生させる気流の旋回方向と同一方向に渦を巻く渦巻形状に形成されている請求項１記載の空気調和装置用キャビネット。
4. 前記複数の補強リブが、前記取付部周りに不等ピッチで配置されている請求項１から３のいずれかに記載の空気調和装置用キャビネット。
5. 前記吸送気装置が、複数枚の羽根を有するファンを備えており、
   前記天板には、前記ファンを構成する羽根の枚数の整数倍と約数とのうちのいずれとも異なる数の前記補強リブが設けられている請求項１から４のいずれかに記載の空気調和装置用キャビネット。
6. 天井に埋め込まれるキャビネットと、該キャビネット内に設けられる吸送気装置及び熱交換器とを有し、
   前記キャビネットが、請求項１から５のいずれかに記載の空気調和装置用キャビネットとされている空気調和装置。

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