JP7173939B2 - 送風装置及びヒートポンプユニット - Google Patents
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Description
(1)全体構成
図1は、空気調和機として構成されたヒートポンプ装置100の回路図である。ヒートポンプ装置100は、熱源ユニット10、利用ユニット20、連絡配管30を有する。後述するように、熱源ユニット10は、送風装置50を有する。
(2-1)熱源ユニット10
熱源ユニット10は、熱源として機能するヒートポンプユニットである。熱源ユニット10は、圧縮機11、四路切換弁12、熱源熱交換器13、送風装置50、膨張弁15、液閉鎖弁17、ガス閉鎖弁18、熱源制御部19を有する。
圧縮機11は、吸入した低圧ガス冷媒を圧縮することによって、高圧ガス冷媒を作る。圧縮機11は圧縮機モータ11aを有する。圧縮機モータ11aは、圧縮に必要な動力を発生する。
四路切換弁12は、内部配管の接続を切り替える。ヒートポンプ装置100が冷房運転を行う場合には、四路切換弁12は、図1の実線で示す接続を実現する。ヒートポンプ装置100が暖房運転を行う場合には、四路切換弁12は、図1の破線で示す接続を実現する。
熱源熱交換器13は、冷媒と空気の間で熱交換を行う。冷房運転の場合には、熱源熱交換器13は、放熱器(又は凝縮器)として機能する。暖房運転の場合には、熱源熱交換器13は、吸熱器(又は蒸発器)として機能する。
送風装置50は、熱源熱交換器13による熱交換を促進する。熱源熱交換器13は、送風装置50により形成される空気流の中の空気と冷媒との間で熱交換をする。送風装置50は、プロペラファン14と、プロペラファンモータ14aとを有する。プロペラファンモータ14aは、プロペラファン14を動かすのに必要な動力を発生する。送風装置50の構造については後述する。
膨張弁15は、開度調整可能な弁である。膨張弁15は、冷媒を減圧させる。さらに、膨張弁15は、冷媒の流量を制御する。
液閉鎖弁17は、冷媒流路を遮断することができる。液閉鎖弁17は、例えばヒートポンプ装置100の設置などにおいて、設置作業者によって閉じられる。
ガス閉鎖弁18は、冷媒流路を遮断することができる。ガス閉鎖弁18は、例えばヒートポンプ装置100の設置などにおいて、設置作業者によって閉じられる。
熱源制御部19は、マイクロコンピュータ及びメモリを有する。熱源制御部19は、圧縮機モータ11a、四路切換弁12、プロペラファンモータ14a、膨張弁15などを制御する。メモリは、これらの部品を制御するためのソフトウェアを記憶する。
利用ユニット20は、利用者に冷熱又は温熱を提供する。利用ユニット20は、利用熱交換器22、利用ファン23、利用制御部29を有する。
利用熱交換器22は、冷媒と空気との間で熱交換を行う。冷房運転の場合には、利用熱交換器22は、吸熱器(又は蒸発器)として機能する。暖房運転の場合には、利用熱交換器22は、放熱器(又は凝縮器)として機能する。
利用ファン23は、利用熱交換器22による熱交換を促進する。利用ファン23は、利用ファンモータ23aを有する。利用ファンモータ23aは、空気を動かすのに必要な動力を発生する。
利用制御部29は、マイクロコンピュータ及びメモリを有する。利用制御部29は、利用ファンモータ23aなどを制御する。メモリは、これらの部品を制御するためのソフトウェアを記憶する。
連絡配管30は、熱源ユニット10と利用ユニット20の間を移動する冷媒を案内する。連絡配管30は、液連絡配管31と、ガス連絡配管32とを有する。
液連絡配管31は、主に液冷媒又は気液二相冷媒を案内する。液連絡配管31は、液閉鎖弁17と利用ユニット20を連絡する。
ガス連絡配管32は、主にガス冷媒を案内する。ガス連絡配管32は、ガス閉鎖弁18と利用ユニット20を連絡する。
以下の説明において、冷媒は、熱源熱交換器13及び利用熱交換器22において、凝縮又は蒸発などの相転移を伴う変化を生じるものとして扱う。しかし、代替的に、冷媒は、熱源熱交換器13及び利用熱交換器22において、必ずしも相転移を生じなくともよい。
冷房運転の場合、冷媒は図1の矢印Cの方向に循環する。圧縮機11は、高圧ガス冷媒を図1の矢印Dの方向に吐出する。その後、高圧ガス冷媒は、四路切換弁12を経由して、熱源熱交換器13に到達する。熱源熱交換器13において、高圧ガス冷媒は凝縮し、高圧液冷媒に変化する。その後、高圧液冷媒は膨張弁15に到達する。膨張弁15において、高圧液冷媒は減圧され、低圧気液二相冷媒に変化する。その後、低圧気液二相冷媒は、液閉鎖弁17、液連絡配管31を経由して、利用熱交換器22へ到達する。利用熱交換器22において、低圧気液二相冷媒は蒸発し、低圧ガス冷媒に変化する。この過程で、利用者の室内の空気の温度が低下する。その後、低圧ガス冷媒は、ガス連絡配管32、ガス閉鎖弁18、四路切換弁12を経由して、圧縮機11へ到達する。その後、圧縮機11は、低圧ガス冷媒を吸入する。
暖房運転の場合、冷媒は図1の矢印Hの方向に循環する。圧縮機11は、高圧ガス冷媒を図1の矢印Dの方向に吐出する。その後、高圧ガス冷媒は、四路切換弁12、ガス閉鎖弁18、ガス連絡配管32を経由して、利用熱交換器22に到達する。利用熱交換器22において、高圧ガス冷媒は凝縮し、高圧液冷媒に変化する。この過程で、利用者の室内の空気の温度が上昇する。その後、高圧液冷媒は、液連絡配管31、液閉鎖弁17を経由して、膨張弁15へ到達する。膨張弁15において、高圧液冷媒は減圧され、低圧気液二相冷媒に変化する。その後、低圧気液二相冷媒は、熱源熱交換器13へ到達する。熱源熱交換器13において、低圧気液二相冷媒は蒸発し、低圧ガス冷媒に変化する。その後、低圧ガス冷媒は、四路切換弁12を経由して、圧縮機11へ到達する。その後、圧縮機11は、低圧ガス冷媒を吸入する。
図2は、熱源ユニット10の内部の平面図である。熱源ユニット10には、送風装置50が搭載されている。
プロペラファン14は回転軸RAを中心として回転する。図3に示すように、プロペラファン14は、不等ピッチで配置された羽根141、羽根142、羽根143を有する。羽根141、羽根142、羽根143が互いになす角度は、均等ではない。例えば、本図に示すように、羽根141が占有する中心角は120°であり、羽根142が占有する中心角は109°であり、羽根143が占有する中心角は131°である。プロペラファン14を不等ピッチで構成することにより、特定周波数における騒音が抑制される。特定周波数とは、具体的にはファンの回転数に羽根の数(本実施形態では3)を乗じた数に相当する周波数、及びその整数倍の周波数である。
プロペラファンモータ14aは、プロペラファン14を動かすのに必要な動力を発生する。
図2に示すように、送風装置50の筐体51は、熱源ユニット10の筐体を兼ねている。筐体51はプロペラファン14を収容する。筐体51は、奥行きLを有する。筐体51は、ベルマウス52を有する。
発明者は、送風装置50の各種寸法比率等を変えながら、OA音、1NZ音、2NZ音の推移を調査した。
長さH2と長さH0の比率を変えながら、騒音を調査した。図7はOA音、図8は2NZ音、図9は1NZ音を示す。
長さH2と直径φの比率を変えながら、騒音を調査した。図10はOA音、図11は2NZ音、図12は1NZ音を示す。
長さH2と奥行きLの比率を変えながら、騒音を調査した。図13はOA音、図14は2NZ音、図15は1NZ音を示す。
曲率半径Riと奥行きLの比率を変えながら、騒音を調査した。図16はOA音、図17は2NZ音、図18は1NZ音を示す。
曲率半径Riと長さH0の比率を変えながら、騒音を調査した。図19はOA音、図20は2NZ音、図21は1NZ音を示す。
曲率半径Riと直径φの比率を変えながら、騒音を調査した。図22はOA音、図23は2NZ音、図24は1NZ音を示す。
上述の構成によれば、OA音及び2NZ音が抑制できるか、又は、OA音、1NZ音、及び2NZ音の全てが抑制できる。したがって、送風装置50、熱源ユニット10、又はヒートポンプ装置100において、騒音が抑制される。
(7-1)変形例A
上述のヒートポンプ装置100は、空気調和機として構成されている。これに代えて、ヒートポンプ装置100は、空気調和機以外の冷凍装置であってよい。例えば、ヒートポンプ装置100は、冷蔵庫、冷凍庫、給湯器などであってもよい。
上述の構成では、プロペラファン14は凹部Y1~Y3を有している。これに代えて、プロペラファン14は、凹部Y1~Y3を有していなくともよい。
上述の構成では、ベルマウス52の吸込部52aは、その一部が切除されている。これに代えて、ベルマウス52の吸込部52aは全周にわたって存在してもよい。
上述の構成では、ベルマウス52は吸込部52a及び吹出部52cを有している。これに代えて、ベルマウス52は、吸込部52a及び吹出部52cの一方のみを有してもよい。さらには、ベルマウス52は、吸込部52a及び吹出部52cをいずれも有してなくともよい。
以上、本開示の実施形態を説明したが、特許請求の範囲に記載された本開示の趣旨及び範囲から逸脱することなく、形態や詳細の多様な変更が可能なことが理解されるであろう。
14 :プロペラファン
14a :プロペラファンモータ
50 :送風装置
51 :筐体
52 :ベルマウス
52a :吸込部
52b :円筒部
52c :吹出部
100 :ヒートポンプ装置
141 :羽根
142 :羽根
143 :羽根
H0 :長さ
H2 :長さ
L :奥行き
RA :回転軸
Ri :曲率半径
φ :直径
Claims (12)
- 回転軸(RA)を中心としてファン回転数(N)にて回転し、2以上の整数である羽根数(Z)の不等ピッチの羽根(141、142、143)を有し、前記ファン回転数に前記羽根数を乗じた特定周波数又は前記特定周波数の整数倍の周波数の成分から構成されるNZ音を発するプロペラファン(14)と、
前記プロペラファンを収容し、ベルマウス(52)を有し、奥行きLを有する筐体(51)と、
を備え、
それぞれの前記羽根は、進行方向に近い前縁、前記進行方向から遠い後縁、及び、前記後縁に設けられ前記前縁に向かって窪んだ凹部(Y1、Y2、Y3)を有しており、
前記ベルマウスは、前記回転軸に平行な円筒部(52b)、を有し、
前記プロペラファンの直径をφ、前記円筒部の回転軸方向の長さをH2、としたとき、
の関係が成立する、送風装置(50)。 - 請求項1から11のいずれか1項に記載の送風装置(50)と、
前記送風装置により形成される空気流の中の空気と冷媒との間で熱交換をする熱交換器(13)と、
を備える、ヒートポンプユニット(10)。
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