(57)【要約】【課題】水平面に作用する非定常性の強い上向きの力を低減し、室外ユニットから発生する騒音の増大、室外ユニットの損傷を抑制するファンガード等を得る。【解決手段】重力方向に沿うような回転軸を中心に回転し、重力方向と逆方向の気体の流れを発生させるプロペラファン４が有する羽根の回転方向に沿って、羽根の外周端より外側に環状の壁面を形成し、気体を整流するためのベルマウス２と、ベルマウス２の吸込側終端部分から連続的に、回転軸方向とほぼ垂直な方向に板状に形成される水平面１と、水平面１の端部からほぼ垂直でかつベルマウスのある方向に形成されるリブ６とを備えるものである。【選択図】図２
2012127569.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
重力方向に沿うような回転軸を中心に回転し、前記重力方向と逆方向の気体の流れを発生させるプロペラファンが有する羽根の回転方向に沿って、前記羽根の外周端より外側に環状の壁面を形成し、前記気体を整流するためのベルマウスと、
前記ベルマウスの吸込側終端部分から連続的に、前記回転軸方向とほぼ垂直な方向に板状に形成される水平面と、
該水平面の端部からほぼ垂直でかつ前記ベルマウスが設けられた方向に形成されるリブと
を備えることを特徴とするファンガード。
【請求項２】
前記リブの高さを、前記プロペラファンのファン径に対して０．０２倍以上とすることを特徴とする請求項１に記載のファンガード。
【請求項３】
前記リブと前記水平面との境界部分に、Ｒを有してリブに加わる外部の力を低減させるためのリブ補強部をさらに備えることを特徴とする請求項１又は２に記載のファンガード。
【請求項４】
冷媒を圧縮する圧縮機と、
冷媒と空気との熱交換を行う室外熱交換器と、
該室外熱交換器に前記空気を通過させるためのプロペラファンと
を備える室外ユニットであって、
ユニット内の機器を保護するための前記請求項１〜３のいずれかに記載のファンガードを有することを特徴とする室外ユニット。
【請求項５】
熱交換対象と冷媒とを熱交換する複数の負荷側熱交換器及び該負荷側熱交換器に流入させる冷媒の流量を調整するための流量調整手段を有する負荷ユニットと、
請求項４に記載の室外ユニットと
を配管接続して冷媒回路を構成することを特徴とする冷凍サイクル装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば送風機のファン等を保護するためのファンガード等に関するものである。特に、共振に係る騒音を抑制するための構成に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えば、羽根（プロペラ）を有するプロペラファンを回転させて空気の流れを発生させ、送風（冷却、排熱等）を行う送風機がある。このようなプロペラファンを有する送風機は、冷凍空気調和装置の室外ユニット（室外機）等で用いられている。
【０００３】
このような送風機には、プロペラファンと他の物体等との接触を避け、両方の損傷を防ぎ、保護を行うためのファンガードが設けられている。例えば、室外ユニットにおいては、プロペラファンの回転方向に沿って壁面を形成するベルマウス直管部とその外周側にベルマウス直管部と略垂直な水平面を備えるファンガードがある。水平面は室外機において上側の壁面ともなり、水平面端部から略垂直方向（下向き）に延びたリブにより、例えば、室外機筐体の側面の一部を覆っている。そのため、筐体側面にファンガードをかぶせた形となっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−２８５７０２号公報（図１）
【特許文献２】特開２００４−１５６８８３号公報（図１）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
空気調和機の室外ユニットは屋外に設置されるため、室外ユニットから発生する騒音により、近隣住民へ迷惑をかけることがある。特に、外風が強いとき、水平面、ベルマウス、桟から構成されるファンガードにおいて、水平面に非定常性の強い上向きの力が作用し、室外ユニットが共振を起こすことがある。このような場合に室外ユニットから発生する騒音の増大、室外ユニットの損傷、等の問題が生じやすくなる。
【０００６】
本発明の目的は水平面に作用する非定常性の強い上向きの力を低減し、室外ユニットから発生する騒音の増大、室外ユニットの損傷を抑制するファンガード等を得ることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明に係るファンガードは、重力方向に沿うような回転軸を中心に回転し、重力方向と逆方向の気体の流れを発生させるプロペラファンが有する羽根の回転方向に沿って、羽根の外周端より外側に環状の壁面を形成し、気体を整流するためのベルマウスと、ベルマウスの吸込側終端部分から連続的に、回転軸方向とほぼ垂直な方向に板状に形成される水平面と、水平面の端部からほぼ垂直でかつベルマウスが設けられた方向に形成されるリブとを備えるものである。
【発明の効果】
【０００８】
本発明に係るファンガードによれば、水平面の端部からほぼ垂直でかつ上方向に形成されるリブを備えることにより、例えば外風により、水平面に作用する非定常性の強い上向きの力を低減させることができる。このため、例えば、ファンガードを設置する機器の筐体における共振を抑制し、騒音の増大、機器の損傷を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】この発明の実施形態１の室外ユニット１００を表す図である。
【図２】この発明の実施形態１のファンガードを表す図である。
【図３】この発明の室外ユニット１００の解析モデルを表す図である。
【図４】この発明の実施形態１の機外側の静圧分布を表す図である。
【図５】この発明の実施形態１の機内側の静圧分布を表す図である。
【図６】翼に風がながれたときの静圧分布を表す図である。
【図７】この発明の実施形態１の静圧分布を表す図である。
【図８】この発明の実施形態１の静圧分布を表す図である。
【図９】この発明の実施形態１の上向きの力と時間との関係を表す図である。
【図１０】この発明の実施形態２のファンガードを表す図である。
【図１１】この発明の実施形態２の上向きの力とＨ／Ｄの関係を表す図である。
【図１２】この発明の実施形態３のファンガードを表す図である。
【図１３】この発明の実施形態３の応力と曲率半径Ｒの関係を表す図である。
【図１４】本発明の実施の形態４に係る冷凍空気調和装置の構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
実施の形態１．
図１は本発明に係るファンガードを有する室外ユニット１００の側面及び上面から見た図である。本実施の形態では、冷凍空気調和装置を構成する室外ユニット１００に搭載されるプロペラファン４の保護をはかるファンガードについて説明する。図１に示すように、本実施の形態では、鉛直方向と反対側に向けた空気の流れ（上吹き）を形成するように、プロペラファン４を室外ユニット１００の筐体内に設置する。このため、室外ユニット筐体に上からかぶせるかたちでファンガードの設置が行われる。プロペラファン４は、電力を受けたモータ等（図示せず）の駆動により複数の羽根（プロペラ、翼）が回転軸を中心に回転して空気（流体）の流れを発生させる軸流ファンである。
【００１１】
図２は本発明の実施の形態１に係るファンガードを表す図である。図２に示すように、本実施の形態のファンガードにはリブ６を設けている。まず、水平面１は、プロペラファン４の回転軸方向とほぼ垂直方向の板によりなされる面である。例えばベルマウス２の吸込側終端部分から連続的に、ベルマウス２と一体となるように形成される。また、水平面１は、室外ユニット１００の上側の壁面ともなり、プロペラファン等の室外ユニット１００の筐体内の機器を保護する。
【００１２】
ベルマウス２は、プロペラファン４の周方向（回転方向）に沿ってプロペラファン４を覆い（プロペラファン４の周囲を囲み）、プロペラファン４の回転による空気の整流をはかる。このため、プロペラファン４の周囲に、円管状に壁面が形成されることになる。リブ３は例えばボルト等を挿入するための穴等が設けられており、室外ユニット１００の筐体とファンガードとを固定する。
【００１３】
桟５は、複数本の金属製、又は樹脂製の線状体を格子状等に配し、ベルマウス２の吹出側開口部分を通気可能に覆うものである。リブ６は、リブ３とは逆に、水平面１との接合部分より上方向の部分（ベルマウス２がある方の部分）に設けられている。リブ６は、特に水平面１における機外側と機内側との静圧差を抑え、騒音を抑制する。特に限定するものではないが、リブ６とリブ３とを一体形成するようにしてもよい。
【００１４】
室外ユニット１００は通常、屋外に設置されるため、外風に影響を受ける。外風が強いとき、室外ユニット１００において、共振が起こる場合がある。共振の起こる原因の１つとして、例えばファンガードの水平面１に対して上向きに作用する力がある。この上向きの力について説明する。
【００１５】
図３は室外ユニット１００に外風が当たる状態を表す図である。図３では、面ＡＢＣＤである室外ユニット１００の側面（垂直面７）に外風が垂直に当たる場合について示している。また、図４は、図３における外風による水平面１における機外側の静圧分布を表す図である。さらに図５は水平面１における機内側の静圧分布を表す図である。ここで、図４及び図５に示す点Ａ、Ｄは、それぞれ図３の点Ａ、Ｄと対応している。
【００１６】
図４及び図５より、水平面１のどの位置においても、機内側の静圧よりも機外側の静圧の方が低いことがわかる。このため、機内側と機外側との間にできる静圧差により水平面１には上向きの力（機内側から機外側に向かう力）が作用する。
【００１７】
図６は翼に風が流れた場合の静圧分布の一例を示す図である。図４の領域Ｘにおいて、静圧が低下している。これは水平面１と垂直面７（リブ３等がなす面）が効率の低い翼の働きをしていることとなる。水平面１が図６における負圧面、垂直面７が図６における圧力面となっており、図４の領域Ｘが図６の領域Ｙの状態になっているため、領域Ｘの静圧が低下する。
【００１８】
そして、外風速度は時間によって変動するため、水平面１に作用する上向きの力も時間変動する。このため、室外ユニット１００の共振が生じ、室外ユニット１００から発生する騒音の増大、室外ユニット１００の損傷等が生じる場合がある。一般に、外風速度が大きいほど共振が生じやすくなる。
【００１９】
図７はリブ６を設けた場合の、水平面１における機外側の静圧分布を表す図である。また、図８はリブ６を設けた場合の、水平面１における機内側の静圧分布を表す図である。ここで、図７及び図８に示す点Ａ、Ｄは、それぞれ図３の点Ａ、Ｄと対応している。本実施の形態では、リブ６を設けることにより、上記のような原因により発生する騒音等を抑制する。図７に示すように、図４で示した領域Ｘのような静圧の低い領域が解消されており、リブ６を設けていない場合と比較して機外側と機内側との静圧差が小さい。これは、図６に示すように、水平面１と垂直面７とが翼と同様の機能をしていたが、リブ６を設けることにより、（水平面１における外風の流れが変化し、）翼としての効率を低下させたためである。
【００２０】
図９はリブ６の有無による上向きの力の時間変動を示す図である。リブ６を設けることにより、図９に示すように、水平面１に発生する上向きの力、および振幅が小さくなることがわかる。
【００２１】
以上のように、実施の形態１のファンガードによれば、水平面１よりも高さ的に上となる部分にリブ６を設けることにより、外風による水平面１における空気の流れを変化させるようにしたので、水平面１に発生する上向きの力、および振幅を小さくすることができ、室外ユニット１００の共振を抑制し、室外ユニット１００から発生する騒音の増大、室外ユニット１００の損傷を生じにくくすることができる。
【００２２】
実施の形態２．
図１０は本発明の実施の形態２に係るファンガードを表す図である。本実施の形態におけるファンガードの構成は基本的には実施の形態１と同様である。本実施の形態では、ファンガードのリブ６の高さについて説明する。図１０ではリブ６の高さ（長さ）をＨとしている。また、プロペラファン４のファン径（直径）をＤとする。
【００２３】
図１１は水平面１に加わる上向きの力とＨ／Ｄとの関係を示す図である。図１１では、外風４６ｍ／ｓ（建築基準法で定められている最大外風速度）において、リブ６の高さＨのみを変えたときの上向きの力とＨ／Ｄの関係を示している。ここで、上向きの力は時間平均した値である。
【００２４】
図１１より、Ｈ／Ｄ≧０．０２のとき、上向きの力はほぼ一定となる。これは外風４６ｍ／ｓのとき、Ｈ／Ｄ≧０．０２であれば、外風が水平面の領域Ｘ付近に回り込みにくくなるため、上向きの力が一定となる。したがって、ファンガードにおいては、プロペラファン４のファン径Ｄに対し、リブ６の高さＨの割合を０．０２以上にすることで、水平面１に生じる上向きの力を抑え、騒音等の抑制をはかることができる。ただ、０．０２以上といっても、値が大きすぎると、プロペラファン１から吹き出す風に影響を及ぼす場合がある。また、リブ６を高くすることで材料コストも高くなるため、上向きの力を抑えつつ、できる限り０．０２に近い値とする方が望ましい。
【００２５】
以上のように、実施の形態２のファンガードによれば、プロペラファン４のファン径Ｄに対し、リブ６の高さＨの割合が０．０２以上となるようにリブ６を設けるようにするようにしたので、水平面１に生じる上向きの力を効率よく抑えることができ、例えば室外ユニット１００に発生する騒音等の抑制をはかることができる。
【００２６】
実施の形態３．
図１２は本発明の実施の形態３に係るファンガードを表す図である。本実施の形態のファンガードは、リブ６と水平面１との境界部分にリブ補強部８を設けている。ここで、リブ補強部８において形成される曲率半径をＲとする。
【００２７】
図１３はリブ補強部８の曲率半径Ｒと応力との関係を示す図である。図１３では、外風４６ｍ／ｓ（建築基準法で定められている最大外風速度）において、リブ高さＨを０．０２Ｄとし、曲率半径Ｒのみを変えたときの、リブ６の根元部分に作用する応力との関係を示す。
【００２８】
図１３より、リブ補強部８の曲率半径Ｒが大きいほど、リブ６の根元に作用する応力が小さくなることがわかる。したがって、リブ補強部８を設けることで、リブ６の強度を増すことができる。リブ補強部８の曲率半径Ｒの大きさは、室外ユニット１００の寸法制約、ファンガードの製造制約等において、許容できる範囲内で、できる限り大きくするのがよい。
【００２９】
以上のように、実施の形態３のファンガードによれば、リブ補強部８を設けるようにしたので、外風によりリブ６と水平面１との間に発生する応力を抑えることができる。このため、外風によるリブ６の損傷等を防ぐことができ、信頼性の高いファンガード、室外ユニットを得ることができる。
【００３０】
実施の形態４．
図１４は本発明の実施の形態４に係る冷凍空気調和装置の構成図である。本実施の形態では、上述したファンガードを備える室外ユニット１００を有する冷凍サイクル装置の一例として冷凍空気調和装置について説明する。図１４の冷凍空気調和装置は、前述した室外ユニット（室外機）１００と負荷ユニット（室内機）２００とを備え、これらが冷媒配管で連結され、主となる冷媒回路（以下、主冷媒回路という）を構成して冷媒を循環させている。冷媒配管のうち、気体の冷媒（ガス冷媒）が流れる配管をガス配管３００とし、液体の冷媒（液冷媒。気液二相冷媒の場合もある）が流れる配管を液配管４００とする。
【００３１】
室外ユニット１００は、本実施の形態においては、圧縮機１０１、四方弁１０２、室外側熱交換器１０３、室外側送風機１０４及び室外側制御装置１０５の各装置（手段）で構成する。
【００３２】
圧縮機１０１は、吸入した冷媒を圧縮して吐出する。ここで、圧縮機１０１は、インバータ装置等を備え、運転周波数を任意に変化させることにより、圧縮機１０１の容量（単位時間あたりの冷媒を送り出す量）を細かく変化させることができるものとする。
【００３３】
四方弁１０２は、室外側制御装置１０５からの指示に基づいて冷房運転時と暖房運転時とによって冷媒の流れを切り換える。また、室外側熱交換器１０３は、冷媒と空気（室外の空気）との熱交換を行う。例えば、暖房運転時においては蒸発器として機能し、液配管４００から流入した低圧の冷媒と空気との熱交換を行い、冷媒を蒸発させ、気化させる。また、冷房運転時においては凝縮器として機能し、四方弁１０２側から流入した圧縮機１０１において圧縮された冷媒と空気との熱交換を行い、冷媒を凝縮して液化させる。室外側熱交換器１０３には、冷媒と空気との熱交換を効率よく行うため、上述の実施の形態１〜３で説明したプロペラファン４を有する室外側送風機１０４が設けられている。室外側送風機１０４についても、インバータ装置によりファンモータの運転周波数を任意に変化させてプロペラファン４の回転速度を細かく変化させるようにしてもよい。
【００３４】
室外側制御装置１０５は、例えばマイクロコンピュータ等からなる。負荷側制御装置２０４と有線又は無線通信することができ、例えば、冷凍空気調和装置内の各種検知手段（センサ）の検知に係るデータに基づいて、インバータ回路制御による圧縮機１０１の運転周波数制御等、冷凍空気調和装置に係る各手段を制御して冷凍空気調和装置全体の動作制御を行う。
【００３５】
一方、負荷ユニット２００は、負荷側熱交換器２０１、負荷側絞り装置（膨張弁）２０２、負荷側送風機２０３及び負荷側制御装置２０４で構成される。負荷側熱交換器２０１は冷媒と空気との熱交換を行う。例えば、暖房運転時においては凝縮器として機能し、ガス配管３００から流入した冷媒と空気との熱交換を行い、冷媒を凝縮させて液化（又は気液二相化）させ、液配管４００側に流出させる。一方、冷房運転時においては蒸発器として機能し、負荷側絞り装置２０２により低圧状態にされた冷媒と空気との熱交換を行い、冷媒に空気の熱を奪わせて蒸発させて気化させ、ガス配管３００側に流出させる。また、負荷ユニット２００には、熱交換を行う空気の流れを調整するための負荷側送風機２０３が設けられている。この負荷側送風機２０３の運転速度は、例えば利用者の設定により決定される。負荷側絞り装置２０２は、開度を変化させることで、負荷側熱交換器２０１内における冷媒の圧力を調整するために設ける。
【００３６】
また、負荷側制御装置２０４もマイクロコンピュータ等からなり、例えば室外側制御装置１０５と有線又は無線通信することができる。室外側制御装置１０５からの指示、居住者等からの指示に基づいて、例えば室内が所定の温度となるように、負荷ユニット２００の各装置（手段）を制御する。また、負荷ユニット２００に設けられた検知手段の検知に係るデータを含む信号を送信する。
【００３７】
以上のように実施の形態４の冷凍空気調和装置では、実施の形態１〜３において説明したファンガードを室外ユニット１００に用いることで、低騒音を実現し、損傷等を防止することができる。
【符号の説明】
【００３８】
１  水平面、２  ベルマウス、３  リブ、４  プロペラファン、５  桟、６  リブ、７  垂直面、８  リブ補強部、１００  室外ユニット、１０１  圧縮機、１０２  四方弁、１０３  室外側熱交換器、１０４  室外側送風機、１０５  室外側制御装置、２００  負荷ユニット、２０１  負荷側熱交換器、２０２  負荷側絞り装置、２０３  負荷側送風機、２０４  負荷側制御装置、３００  ガス配管、４００  液配管。
【図２】
2012127569.tif 000003
【図３】
2012127569.tif 000004
【図１０】
2012127569.tif 000005
【図１１】
2012127569.tif 000006
【図１２】
2012127569.tif 000007
【図１３】
2012127569.tif 000008
【図１４】
2012127569.tif 000009
【図１】
2012127569.tif 000010
【図４】
2012127569.tif 000011
【図５】
2012127569.tif 000012
【図６】
2012127569.tif 000013
【図７】
2012127569.tif 000014
【図８】
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【図９】
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