(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
長方形の筐体の前面に設けられた化粧パネルに取り付けられた空気吸い込み用グリルと、該グリルの後面に取り付けられた集塵用フィルタと、該フィルタの後面に対し開口を向け前記筐体の長手方向に並んで設置された複数のベルマウスと、各ベルマウス後方に設置されモータ駆動される複数の遠心羽根車と、該複数の遠心羽根車を前記長方形の筐体の２つの長辺及び１つの短辺の３方側から囲むよう設置された熱交換器と、該熱交換器で前記３方より他の一方側の開口部を蓋するようにつなぎ、かつ前記筐体内部から前記熱交換器を収納する室を仕切るつなぎ板と、前記熱交換器と前記筐体との間に形成された空気吐出流路と、前記化粧パネルに形成され前記空気吐出路につながる空気吹出し口とを備えた空気調和機において、前記複数の遠心羽車のうち前記つなぎ板側の遠心羽根車の外周と前記熱交換器の内壁との間隔が最小となる位置から前記つなぎ板の方向で前記遠心羽根車の回転方向前方の領域に対応して前記フィルタと前記グリル間に平板の抵抗体を設けたことを特徴とする空気調和機。
【請求項２】
長方形の筐体の前面に設けられた化粧パネルに取り付けられた空気吸い込み用グリルと、該グリルの後面に取り付けられた集塵用フィルタと、該フィルタの後面に対し開口を向け前記筐体の長手方向に並んで設置された複数のベルマウスと、各ベルマウス後方に設置されモータ駆動される複数の遠心羽根車と、該複数の遠心羽根車を前記長方形の筐体の２つの長辺及び１つの短辺の３方側から囲むよう設置された熱交換器と、該熱交換器で前記３方より他の一方側の開口部を蓋するようにつなぎ、かつ前記筐体内部から前記熱交換器を収納する室を仕切るつなぎ板と、前記熱交換器と前記筐体との間に形成された空気吐出流路と、前記化粧パネルに形成され前記空気吐出路につながる空気吹出し口とを備えた空気調和機において、前記複数の遠心羽根車の中間位置から前記つなぎ板側にある前記フィルタ部分の抵抗を他のフィルタ部分の抵抗より大きくしたことを特徴とする空気調和機。
【請求項３】
長方形の筐体の前面に設けられた化粧パネルに取り付けられた空気吸い込み用グリルと、該吸い込みグリルの後面に取り付けられた集塵用フィルタと、該フィルタの後面に対し開口を向けて設置された一つのベルマウスと、該ベルマウス後方に設置されモータ駆動される一つの遠心羽根車と、該遠心羽根車を前記長方形の筐体の２つの長辺及び１つの短辺の３方側から囲むよう設置されたＵ字形の熱交換器と、該熱交換器のＵ字頂部を蓋するようにつなぎ、かつ前記筐体内部から前記熱交換器を収納する室を仕切るつなぎ板と、前記熱交換器と前記筐体との間に形成された空気吐出流路と、前記化粧パネルに形成され前記空気吐出路につながる空気吹出し口とを備えた空気調和機において、前記遠心羽根車の外周と前記熱交換器の内壁との間隔が最小となる位置から前記つなぎ板の方向で前記遠心羽根車の回転方向前方の領域に対応して前記フィルタと前記グリル間に平板の抵抗体を設けたことを特徴とする空気調和機。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、長方形の筐体中に遠心羽根車、Ｕ字形熱交換器等を備えた空気調和機に係り、特に遠心羽根車により筐体内の吸引される空気の流れにより生じる騒音を低減するのに好適な空気調和機に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、室内型空気調和機は、同一風量を維持しながらも小形化が要求され、それに伴いファン径は小さくなり、ファン回転数は高くなる傾向にある。このために、長方形の筐体を有する空気調和機では、筐体前面にある吸込口における空気流れに対する非対称性から吸込口近傍に風速分布が生じ、周期的騒音が問題となっている。
【０００３】
従来の室内型空気調和機で、長方形筐体中に２個の遠心型送風機を有するものとして、図１０に示すような構成が基本的なものである。この空気調和機は、概略、長方形の筐体１と、筐体１前面に取り付けられた化粧パネル１１に取り付けられた吸い込みグリル１２と、吸い込みグリル１２の後面（内面）に取り付けられた集塵用フィルタ１３と、集塵用フィルタ１３内面に対し開口して並列に設置された２個のベルマウス８と、各ベルマウス８後方に設置されモータ駆動される２個の遠心羽根車５と、２個の遠心羽根車５を取り囲むＵ字形熱交換器２とから構成され、Ｕ字形熱交換器２と筐体１との間に形成されたＵ字断面の空間を空気吐出流路１７とし、化粧パネル１１に２つの空気吹出し口１５を有するものである。空気吹出し口１５は、ルーバが設けられている。Ｕ字形熱交換器２のＵ字頂部の開口はつなぎ板３で蓋されている。つなぎ板３は筐体１内をＵ字熱交換器２を収納する室と、機械室１０とに分割している。
【０００４】
このような空気調和機において、送風機４によって化粧パネル１１のグリル１２及びフィルタ１４からなる吸込口１４より吸気された風（空気）１６は、ベルマウス８により集められて遠心羽根車５に入り昇圧されて熱交換機２を通過し、筐体１の吐出流路１７を経て化粧パネル１１の吹出口１５より排出される。ここで図１０は、２個の遠心羽根車を用いた室内型空調機の１例であり、２個のファンの流れの干渉を防止する為の仕切り板１８が設けられている。また２個のファンの回転方向は同一で、矢印１９で示す。従来、長方形をした筐体に円形の送風機４が設置されるとベルマウス８の周辺部では、風の流れに不均一性が生じ易い。また原価重視の点からモータ及び駆動用の制御基板も同じ物を使用する為、複数の遠心羽根車の回転数が同じになるため周期性騒音の基本周波数が一致する欠点があった。
【０００５】
ここで、一個の送風機を備えた空気調和機を用いて風速分布を測定した結果を風速比で示す図１１により説明する。図１１（ａ）に示す一個の送風機を備えた空気調和機は図１０に示す装置と基本構成が同じで、そのサイズを送風機１個分に小さくしたものである。風速の測定結果は、図１１（ｂ）に示すようにベルマウス８の吸い込み口において遠心羽根車５の周方向の各位置で２２％程度の周方向の風速差があり、また図１１（ｃ）に示すようにフィルタ１３上流側において遠心羽根車５の周方向の各位置で２８％程の周方向の風速差があった。この速度分布の差が周期性騒音の変動に起因する一つと推察される。
【０００６】
流体騒音は回転数の６乗に比例することから、遠心羽根車５で発生する周期性騒音の絶対値や対象周波数自体の変動も大きくなる傾向にある。図１２は、  図１１（ａ）に示す、１個の送風機を有する空気調和機の長方形筐体における騒音の周波数を分析した結果を示す。これにより低周波数領域で１次から４次まで鋭いピーク周波数が発生していることが分かる。
【０００７】
図１３は、２個の送風機を有する空気調和機において、２個の遠心羽根車５が同一回転数で駆動された場合の周期性騒音周波数の音波波動を模式したものであり、図１４は１つの遠心羽根車５が上記と同一回転数で駆動されている場合の模式図である。これらの図より、２個の遠心羽根車が駆動されたとき、音波の振幅が１個のときの２倍になることが分かる。このように周期性騒音の変動や振幅が大きくなる為に、聴感上極めて不愉快な送風騒音となっている。
【０００８】
従来、羽根車（ファン）の周期騒音を低減する為には、例えばファの羽根間ピッチを不等ピッチとしたり、ファン径、ファン枚数や取付け角、ファン回転数の低減、ブレード形状等を適宣選択してファンの周期騒音を低減している。しかし、これらの手段だけでは効果的な低減が困難なため、特開平３−４３６９９号公報に開示されているものでは、ファンの周期騒音を低減する為に、まずファンの回転数を検出し、回転数に起因する周期性の騒音と同一周波数の純音をスピーカにより発生し、この純音の振幅、位相を手動または自動で調製して周期性騒音と重畳することにより周期性騒音を消音するアクティブ型の消音装置が提案されている。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
長方形の筐体を有する空気調和機において、周期性騒音の変動は図１１に示したように長方形筐体特有の吸込口１４部分における流れの周方向速度分布の片寄りに起因しているものと、仕事量の異なる夫々の羽根車が同一回転数で駆動したことによる周期性騒音の基本周波数の一致に起因している。
【００１０】
周期性騒音を減少されるために上記のアクティブ型の消音装置を用いると、システムが複雑となり装置が大きくなるためコスト高を招くとともに、筐体の小型化により取付けが大変困難である。
そこで本発明は、長方形の筐体中に設置した遠心羽根車により発生する騒音、特に周期性騒音の変動分を低コストで低減できる空気調和機を提供することを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明の空気調和機は、長方形の筐体の前面に設けられた化粧パネルに取り付けられた空気吸い込み用グリルと、このグリルの後面に取り付けられた集塵用フィルタと、このフィルタの後面に対し開口を向け筐体の長手方向に並んで設置された複数のベルマウスと、各ベルマウス後方に設置されモータ駆動される複数の遠心羽根車と、該複数の遠心羽根車を長方形の筐体の２つの長辺及び１つの短辺の３方側から囲むよう設置された熱交換器と、該熱交換器で前記３方より他の一方側の開口部を蓋するようにつなぎ、かつ筐体内部から熱交換器を収納する室を仕切るつなぎ板と、熱交換器と筐体との間に形成された空気吐出流路と、化粧パネルに形成され空気吐出路につながる空気吹出し口とを備えた空気調和機において、複数の遠心羽車のうち、熱交換器のつなぎ板側の遠心羽根車の外周と熱交換器の内壁との間隔が最小となる位置からこのつなぎ板の方向で遠心羽根車の回転方向前方の領域に対応してフィルタとグリル間に平板の抵抗体を設けたものである。この抵抗体によりグリル及びフィルタからなる吸い込み口での速度分布が改善され、遠心羽根車から放射される周期騒音の変動が低減される。
【００１４】
また、上記他の空気調和機においては、フィルタとグリル間に平板の抵抗体を設ける代わりに、複数の遠心羽根車の中間位置から熱交換器のつなぎ板側にあるフィルタ部分の抵抗を他のフィルタ部分の抵抗より大きくすることにより、遠心羽根車から放射される周期騒音の変動を低減することもできる。
【００１５】
また、本発明のさらに他の空気調和機は、長方形の筐体の前面に設けられた化粧パネルに取り付けられた空気吸い込み用グリルと、吸い込みグリルの後面に取り付けられた集塵用フィルタと、フィルタの後面に対し開口を向けて設置された一つのベルマウスと、ベルマウス後方に設置されモータ駆動される一つの遠心羽根車と、該遠心羽根車を長方形の筐体の２つの長辺及び１つの短辺の３方側から囲むよう設置されたＵ字形の熱交換器と、該熱交換器のＵ字頂部を蓋するようにつなぎ、かつ筐体内部から熱交換器を収納する室を仕切るつなぎ板と、熱交換器と筐体との間に形成された空気吐出流路と、化粧パネルに形成され空気吐出路につながる空気吹出し口とを備えた空気調和機において、遠心羽根車の外周と熱交換器の内壁との間隔が最小となる位置から熱交換器のつなぎ板の方向で遠心羽根車の回転方向前方の領域に対応してフィルタとグリル間に平板の抵抗体を設けたことを特徴とする。この抵抗体により吸い込み口での速度分布を改善し、遠心羽根車から放射される周期騒音の変動を低減する。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施の形態となる空気調和機を図面に基づいて説明する。図１は、２個の遠心羽根車を筐体内に配設した室内機を有する空気調和機の基本構成を示す図で、図１(ａ)は詳細断面図、図１(ｂ)は図１(ａ)のＢ−Ｂ矢視図、図１(ｃ)はＡ−Ａ矢視図である。
【００１７】
この空気調和機は、概略、長方形の筐体１と、筐体１の前面に取り付けられた化粧パネル１１に取り付けられ前面から空気を吸い込む吸い込みグリル１２と、吸い込みグリル１２の後面（内面）に取り付けられた集塵用フィルタ１３と、集塵用フィルタ１３内面に対し開口して並列に設置され後方に向かって先細りするリング状の２個のベルマウス８と、各ベルマウス８後方に該ベルマウス８の中心軸と回転軸を一致させて設置されモータ駆動される２個の遠心羽根車５と、２個の遠心羽根車５を長方形の筐体の２つの長辺及び１つの短辺の３方側から取り囲む熱交換器２とから構成され、このＵ字形の熱交換器２とこの熱交換器２を収納する筐体１との間に形成されたＵ字断面の空間を空気吐出流路１７とし、かつ空気吐出流路１７のうちＵ字の２本の柱部に対応して化粧パネル１１に２つの空気吹出し口１５を有するものである。２個の遠心羽根車５（５−１、５−２とする）とモータ６、６は、遠心型送風機４−１、４−２を構成する。空気吹出し口１５は吸い込みグリル１２を挟むように形成され、ルーバが設けられている。吸い込みグリル１２及び集塵用フィルタ１３は取り外し可能に取り付けられている。また２個の遠心羽根車５は仕切り板１８により仕切られている。熱交換器２の下には水受け７が配設され、Ｕ字形熱交換器２で上記３方より他の一方側であるＵ字頂部の開口はつなぎ板３で蓋されている。このつなぎ板３は筐体１内を２つの部屋に分割して一方にＵ字熱交換器２を収納し、他方を機械室１０としている。機械室１０には電気箱９が設置されている。
【００１８】
送風機４が駆動されたとき、化粧パネル１１の吸込口１４より吸気された風（空気）１６は、ベルマウス８により集められて羽根車５に入り、ここで昇圧されて熱交換器２を通過し、筐体１の吐出流路１７を経て、化粧パネル１１の吹出口１５より排出される。
【００１９】
ここで２個の遠心羽根車５−１、５−２は、図２に示す周期性騒音の変動量が小さくなる条件で回転数差を付けるように制御される。その条件は、２個の遠心羽根車の一方、例えば遠心羽根車５−１の回転数をＮ１ｒｐｍ、遠心羽根車５−２のそれをＮ２ｒｐｍとすれば、Ｎ１≧Ｎ２＋３０である。回転数の変更は、電気箱９内に収納されている制御回路において遠心羽根車５−１、５−２の回転数を制御するコンデンサ２３及び２４の値を異なるように設定することにより行う。
【００２０】
図２は図１に示す空気調和機において、左右の遠心羽根車５を同一の回転数から夫々差を付けた場合の周期性騒音の基本周波数１次から３次迄の夫々の変化量をグラフ化した結果である。基本周波数における周期性騒音ＮＺ１の音圧レベルは、両遠心羽根車の回転数差がないときは約６ｄＢで、回転数差４０ｒｐｍ近くまで一定で、それを超えると低下する。２次周波数における周期性騒音ＮＺ２の音圧レベルの変化量は、両遠心羽根車の回転数差がないときは約１６ｄＢで、回転数差が増すにつれて減少し、回転数差４０ｒｐｍ近くで０となる。また３次周波数における周期性騒音ＮＺ３の音圧レベルの変化量は、両遠心羽根車の回転数差がないときは約８ｄＢで、回転数差が増すにつれて減少し、回転数差４０ｒｐｍ近くで最小となる。従来は、両遠心羽根車を互いに回転数差無しで運転していたので、１次から３次における周期性騒音の変化量は大きかった。
【００２１】
ここで周期性騒音ＮＺ（ｄＢ）は下式で求める。
【００２２】
【数１】
0003622011.tif 000002
【００２３】
図３は、２個の遠心羽根車５−１、５−２を互いに回転数に差を付けた条件で駆動した場合の周期性騒音の音波波形の時間的模式図である。これより羽根車５−２の振幅及び周期は、羽根車５−１に比べて小さくなることが分かる。図４は、図３に示した音波の合成結果である。２個の羽根車が同一で駆動される前出の図１３に示したものに比べて、振幅も小さくなることが分かる。
【００２４】
図５は、図１に示す空気調和機と同じ構成で２個の遠心羽根車５を同じ回転数で駆動する場合に、互いの遠心羽根車５における周期性騒音の干渉を防止する一手段を示しており、Ｕ字形熱交換器２内で２個の遠心羽根車を隔離するように仕切り板１８を設けたものである。従来は図１０に示すように、筐体1内の流れの圧力バランス面から仕切り板１８は筐体の高さ方向に半分程としていたが、本発明では２個の遠心羽根車の干渉防止を主眼として仕切り板１８は筐体1高さ方向全体に設けた。
【００２５】
次に、本実施形態の空気調和機について説明する。図６は、長方形筐体内に１個の遠心羽根車５を備えた空気調和機における周期性騒音の変動を低減する手段を示す図である。これは、ベルマウス８の上流側の吸い込み流れの状態を変えることにより周期性騒音の変動を低減するものである。すなわち、Ｕ字形熱交換器２と遠心羽根車の外径が最も接近する位置で、該接近位置からＵ字形熱交換器２のＵ字頂部のつなぎ板３側に、かつ遠心羽根車５により生じる風の前方位置に対応して、グリル１２とフィルタ１３間に、平板の抵抗体としてのガイド２１を設けた例である。このガイド２１により熱交換器２と最も間隔が小さくなる位置からつなぎ板３間の吸い込み流れの遠心羽根車周方向風速分布が、ここには示さないが、従来２０％程あったものが１２．５％程に低減した。この結果、周期性騒音の変動を小さく出来る。
【００２６】
図７は、２個の遠心羽根車５-１、５-２を備えた空気調和機において、つなぎ板３側の遠心羽根車５-２の外周とＵ字形熱交換器２の内壁との間隔が最小となる位置からつなぎ板３の方向で遠心羽根車５-２の回転方向前方の領域に対応してグリル１２とフィルタ１３間に、平板の抵抗体としてのガイド２１を設けた例を示す。周期性騒音に対する低減効果は、図６に示す例と同様である。
【００２７】
図８は、図６と同じく長方形筐体1内に１個の遠心羽根車５を備えた空気調和機において、ベルマウス８の上流側の吸い込み流れの状態を変えて周期性騒音を低減する発明であり、遠心羽根車５の中心位置からＵ字形熱交換器２のつなぎ板３側にあるフィルタ１３部分の抵抗を他のフィルタ部分の抵抗より大きくすることにより、周期性騒音を改善する。
【００２８】
図９は、図７と同じく長方形筐体内に２個の遠心羽根車５を備えた空気調和機において、ベルマウス８の上流側の吸い込み流れの状態を変えて周期性騒音を低減する発明であり、２個の遠心羽根車５の中間位置からＵ字形熱交換器２のつなぎ板３側にあるフィルタ１３部分の抵抗を他のフィルタ部分の抵抗より大きくすることにより、２個の遠心羽根車から放射される周期騒音を改善するものである。周期性騒音に対する低減効果は、図８と同様である。
【００２９】
このように本実施形態によれば、グリル及びフィルタ周りの吸込口において遠心羽根車によって吸引される空気流れの周速度分布の片寄りを減少するように、吸込口の一部に局部的に平板の抵抗体を配設する、あるいはフィルタのある領域の抵抗を増すことにより、周期性騒音の変動を小さくできる。
【００３０】
【発明の効果】
本発明によれば、長方形の筐体中に設置した遠心羽根車により発生する騒音、特に周期性騒音の変動分を低コストで低減できる空気調和機を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の空気調和機の基本構成図である。
【図２】  図１の空気調和機での周期性騒音分析の結果を示す図である。
【図３】  図１の空気調和機における音波波形の模式図である。
【図４】  図１の空気調和機における音波合成波形の模式図である。
【図５】  図１の空気調和機の変形例を示した図である。
【図６】  本発明を適用してなる空気調和機の一実施形態の構成図である。
【図７】  本発明を適用してなる空気調和機の他の実施形態の構成図である。
【図８】  本発明を適用してなる空気調和機の他の実施形態の構成図である。
【図９】  本発明を適用してなる空気調和機の他の実施形態の構成図である。
【図１０】従来の、２個の遠心羽根車を備える空気調和機の構成図である。
【図１１】従来の、１個の遠心羽根車を備える空気調和機における吸い込み側の風速分布を示す図である。
【図１２】図１１に示す空気調和機における騒音分析結果を示す図である。
【図１３】従来の、２個の遠心羽根車を備える空気調和機での音波波形の模式図である。
【図１４】従来の、１個の遠心羽根車を備える空気調和機での音波波形の模式図である。
【符号の説明】
１：筐体
２：熱交換器
３：つなぎ板
４：遠心型送風機
５：遠心羽根車
６：モータ
８：ベルマウス
９：電気箱
１０：機械室
１１：化粧パネル
１２：グリル
１３：フィルタ
１４：吸込口
１５：吹出し口
１６：空気
１７：吐出流路
１８：仕切り板
【図１】
0003622011.tif 000003
【図２】
0003622011.tif 000004
【図３】
0003622011.tif 000005
【図４】
0003622011.tif 000006
【図５】
0003622011.tif 000007
【図６】
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【図７】
0003622011.tif 000009
【図８】
0003622011.tif 000010
【図９】
0003622011.tif 000011
【図１０】
0003622011.tif 000012
【図１１】
0003622011.tif 000013
【図１２】
0003622011.tif 000014
【図１３】
0003622011.tif 000015
【図１４】
0003622011.tif 000016