JP2000130799A

JP2000130799A - 空気調和機の室外ユニット

Info

Publication number: JP2000130799A
Application number: JP10304097A
Authority: JP
Inventors: Nobusuke Hakamaya; 伸祐袴家; Yoshihiro Takada; 芳廣高田; Shoji Takaku; 昭二高久; Hidenori Yokoyama; 英範横山; Motoo Morimoto; 素生森本; Saho Funakoshi; 砂穂舟越; Atsushi Otsuka; 厚大塚
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1998-10-26
Filing date: 1998-10-26
Publication date: 2000-05-12
Anticipated expiration: 2018-10-26
Also published as: JP3805538B2

Abstract

(57)【要約】【課題】本発明の目的は、空気調和機の室外ユニット
において、プロペラファンの高風量化、高効率化により
省電力化を図り、また、低騒音化を図る。【解決手段】プロペラファン５、空気流の有する動圧
エネルギーを静圧エネルギーに変換して回収するための
静圧回収ベーン７、外部から手、異物などの侵入を防止
するための安全防護グリル９及びこれらを収納し、取り
付けるための室外ユニットの枠体を備える空気調和機の
室外ユニット１において、前記プロペラファン５の後縁
より下流に位置する前記静圧回収ベーン７の下流側に前
記安全防護グリル９を配置する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はプロペラファンを有
する空気調和機の室外ユニットに関する。

【０００２】

【従来の技術】空気調和機の室外ユニットにおいては、
プロペラファンが送風用として、業務用から家庭用のも
のまで幅広く利用されている。空気調和機の室外ユニッ
トにおいては、省電力化のニーズが強まっており、その
有力な手段として室外ユニットの高風量化、高効率化が
挙げられる。また、高風量化に伴い騒音が増大するた
め、高風量、高効率とともに、低騒音のプロペラファン
が求められている。

【０００３】プロペラファンはボスの外周部に翼を配置
して構成され、回転による翼の揚力を利用して送風する
ものである。その際、吹き出し側のプロペラファンの外
周では、ボス近傍に比べてファンの回転と同一方向に旋
回する旋回流が増加し、この旋回流は軸方向の流れ、す
なわち軸流に転向されなければエネルギの損失となり、
プロペラファンの空力性能の低下につながる。

【０００４】室外ユニットにおいて、吹き出し側におけ
るプロペラファン外周の旋回流を低減し、軸流の風量を
増大させるものとして、たとえば特開平４−１３４１２
４号公報、特開平８−２５４１１９号公報記載の技術が
ある。

【０００５】また、室外ユニットには、通常、プロペラ
ファンの吹き出し側に事故防止のため安全防護グリルが
取り付けられており、さらに、プロペラファンの上流側
に駆動源となるモータをモータステーで固定する構造に
なっている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】一般に、空力・騒音面
で最適に設計されたプロペラファンは径に比例した旋回
を与えるため、プロペラファンから吹き出る旋回流は、
プロペラファンのボス側に比べて外周側で大きいが、上
記従来技術においては、静圧回収ベーンの上流側に安全
防護グリルが取り付けられているため、静圧回収ベーン
で減速する前の高速の旋回流が安全防護グリルに衝突し
て衝突損失が大きくなり、このため静圧回収ベーンの効
果を充分に発揮することについて配慮されていなかっ
た。また、安全防護グリルから発生する騒音も大きくな
る、ということに対して配慮されていなかった。

【０００７】さらに、プロペラファンの上流側にモータ
ステーを配置した場合、モータステーから生じる後流の
乱れがプロペラファンに流入し、羽根枚数×回転数の周
波数とその高次周波数で発生する羽根音(離散周波数音)
が大きくなるばかりでなく、上流側の抵抗となるため送
風効率が低減し、かつ、構造上からも部品点数が多くコ
スト増加につながる、ということについて配慮されてい
なかった。

【０００８】本発明の目的は、プロペラファンの高風量
化、高効率化により省電力化を図り、また、低騒音化を
図ることのできる空気調和機の室外ユニットを提供する
ことにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記目的は、プロペラフ
ァン、空気流の有する動圧エネルギーを静圧エネルギー
に変換するための静圧回収ベーン、外部から異物の侵入
を防止するための安全防護グリル及びこれらを収納する
ための枠体を備える空気調和機の室外ユニットにおい
て、前記プロペラファンの後縁より下流に位置する前記
静圧回収ベーンの下流側に前記安全防護グリルを配置す
る、することによって達成される。

【００１０】また上記目的は、プロペラファン、このプ
ロペラファンの後縁側に位置して吹き出される空気流を
案内するマウスリング、空気流の有する動圧エネルギー
を静圧エネルギーに変換するための静圧回収ベーン、外
部から異物の侵入を防止するための安全防護グリル及び
これらを収納するための室外ユニットの枠体を備える空
気調和機の室外ユニットにおいて、前記プロペラファン
の後縁より下流に位置する前記静圧回収ベーンの下流側
に前記安全防護グリルを配置し、前記室外ユニットの枠
体と安全防護グリルとを一体に形成し、前記マウスリン
グと静圧回収ベーンとを一体に形成する、することによ
って達成される。

【００１１】さらにまた上記目的は、プロペラファン、
このプロペラファンを駆動するモータ、空気流の有する
動圧エネルギーを静圧エネルギーに変換するための静圧
回収ベーン、外部から異物の侵入を防止するための安全
防護グリル及びこれらを収納するための室外ユニットの
枠体を備える空気調和機の室外ユニットにおいて、前記
プロペラファンの後縁より下流に位置する前記静圧回収
ベーンの下流側に前記安全防護グリルを配置し、前記静
圧回収ベーンの中部にモータを配置し、このモ−タを前
記静圧回収ベーンで支持すること、することによって達
成される。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施例を図面を参
照して説明する。

【００１３】図１は本発明に係る空気調和機の室外ユニ
ットの第１の実施例の側面図、図２は図１の実施例の室
外ユニットの正面図、図３の（ａ）は図１の実施例の室
外ユニットの一部斜視図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ’断
面展開図を示す。

【００１４】図において、１は室外ユニットの枠体で、
この枠体１の内部には伝熱管内を流れる熱媒体と伝熱管
外を流れる空気との間で熱交換させるための熱交換器２
が収納されている。３はモータステーで、圧力損失が極
力小さくなる形状に形成されており、その中央にモータ
４が取り付けられている。５はプロペラファンで、前記
モータ４の駆動軸に連結されている。６はマウスリング
で、前記プロペラファン５の後縁側に位置して吹き出さ
れる空気流を案内し、このマウスリング６の後部には前
部より大径の拡大吹き出し口６Ａが形成されている。７
は静圧回収ベーンで、空気流の有する動圧エネルギーを
静圧エネルギーに変換して回収するためのものである。
この静圧回収ベーン７は、その中央に位置する静圧回収
ベーン支持部材８によって支持され、その翼弦長は中央
部から外周に向かうに従って大きくなるように形成され
ている。また、この静圧回収ベーン７は前記プロペラフ
ァン５の後縁より下流側に位置している。９は安全防護
グリルで、外部から異物の侵入による事故を防止するた
めのもので、前記静圧回収ベーン７の中央部から外周部
まで、各ベーン間の下流側に形成されている。また、こ
れら室外ユニットの枠体１、静圧回収ベーン７、静圧回
収ベーン支持部材８及び安全防護グリル９は一体に形成
されている。１０は電気部品で、たとえば前記モータ４
及び図示していない圧縮機の回点数を制御するためのイ
ンバータ回路などを収納している。１１は連結部材で、
前記静圧回収ベーン７と安全防護グリル９とを連結して
いる。

【００１５】上記構成の室外ユニットは、図２に示すよ
うに、モータ４の駆動によりプロペラファン６が実線矢
印で示す反時計方向に回転すると、図１に示すように、
空気は実線矢印のように左方から右方向へ流れ、拡大吹
き出し口６Ａから放出される。熱交換器２においては、
伝熱管内を流れる熱媒体と伝熱管外を流れる空気との間
で熱交換が行われる。

【００１６】なお、室外ユニットは、熱交換器２、モー
タステー３、モータ４、プロペラファン及び電気品１０
等と、枠体１、静圧回収ベーン７、静圧回収ベーン支持
部材８及び安全防護グリル９の一体形成品と、前記静圧
回収ベーン７に嵌合しているマウスリング６とは分離可
能になっている。

【００１７】上述するように本実施例によれば、静圧回
収ベーン７と安全防護グリル９とを一体に形成すること
により、下流側から見て、静圧回収ベーン７に相当する
部分の安全防護グリル９を静圧回収ベーン７の圧力面側
に延長して連結部材１１を設けることによって空隙をな
くすことができ、室外ユニットの枠体１、安全防護グリ
ル９、静圧回収ベーン７及び静圧回収ベーン支持部材８
の一体形成が容易になり、一体成形することでコストを
低減できる効果がある。

【００１８】次に図により、プロペラファン５により発
生する空気流の旋回流と軸流との関係を説明すると、図
４は図３の（ａ）で示した静圧回収ベーン７のＡ−Ａ’
断面において展開した空気流の変換図である。

【００１９】回転しているプロペラファン５からの吹き
出し流れ、すなわち静圧回収ベーン７への流入速度は、
回転軸下流に対してβ₁（流入角）の角度で静圧回収ベ
ーン７に入る。流入速度は、軸方向に流れる軸流速度と
プロペラファン５の回転方向に流れる旋回速度の２方向
のベクトル成分とに分けられる。軸流速度は風量に関わ
る速度であるが、旋回速度は軸方向に対して直角、すな
わち周方向成分であるために、風量には関係せず、単に
空気を掻き回すだけであり、軸方向にスムーズに転向さ
せないと損失エネルギとなる。

【００２０】プロペラファン５において、この損失エネ
ルギは効率低下をもたらすため、プロペラファン５の後
縁の下流側に静圧回収ベーン７を配置し、旋回速度を小
さくし、周方向のエネルギ損失となる旋回流を静圧とし
て回収することで、軸流風量を増加することができる。
静圧回収ベーン７の有無によってはプロペラファン５の
駆動力に影響を与えないため、軸流風量の増加が高効率
化につながる。

【００２１】また、プロペラファン５の後縁より下流側
に配置した静圧回収ベーン７により、プロペラファン５
からの旋回流を減速することができるため、静圧回収ベ
ーン７（プロペラファン５と同程度の騒音を発生する）
の騒音を低減できる効果がある。

【００２２】さらに、拡大吹き出し口６Ａからの流れが
静圧回収ベーン７で十分減速した後に安全防護グリル９
に衝突するため、衝突損失が少なく、安全防護グリル９
から発生する音を低減できる効果がある。

【００２３】さらに、プロペラファン５が外周側に向か
うに従い、大きな旋回速度を与えるために軸中心から外
周に向かって翼弦長（Ｃ）を大きくすることで、翼面上
において緩やかな減速が可能となり、静圧回収ベーン７
の損失低減が図れる。

【００２４】図５ないし図７により、本発明に係る実施
例と従来のものとの特性を比較して示す。

【００２５】図では、各径での静圧回収ベーン７の断面
をアメリカ航空局（ＮＡＳＡ）の前身のＮＡＣＡで開
発、制定された翼型規格ＮＡＣＡ６５−（１８）１０の
翼型、ソリティディ（翼弦長Ｃと翼間長ｔの比）を０．
６、転向角（流入角β₁と流出角β₂の差）を約２０度と
した場合の測定結果を示す。ここで、静圧回収ベーン７
は翼型に限定するものではなく、平板翼や前縁を丸めた
形状の平板でもよい。

【００２６】まず、図５はプロペラファン５の一定回転
数での各風量（％）に対する流出旋回速度（％）の変化
の特性図を示す。

【００２７】本実施例（破線で示す）と従来（実線で示
す）のものとを比較すると、静圧回収ベーン７により、
本実施例のものは従来のものと比較して各風量において
流出旋回速度を減少することができ、たとえば動作点と
なる従来風量１００％において旋回速度は約５０％低減
できる効果がある。

【００２８】ちなみに、風量（％）はプロペラファン５
が一定回転数であっても、熱交換器２に着霜して通風抵
抗が変化した場合、またはフインピッチが変わった場合
などで変化する。

【００２９】次に図６は、プロペラファン５の一定回転
数での各風量（％）に対する静圧（％）の変化の特性図
を示す。

【００３０】本実施例では、静圧回収ベーン７を有する
ことで、各風量点で損失エネルギであった流出旋回速度
を静圧として回収できており、動作点となる従来風量１
００％において、静圧を約２７％回復できる効果があ
る。

【００３１】さらに図７は、プロペラファン５の一定回
転数での各風量（％）に対する全圧効率（％）の変化の
特性図を示す。

【００３２】本実施例では、静圧回復により、全風量域
において動圧と静圧とを総合した全圧効率が増加し、従
来風量点１００％では全圧効率が約１３％増加する。静
圧回収ベーン７による効率向上の効果は低風量域ほど顕
著である。低風量域は空気調和機の暖房時または低温暖
房時に相当し、熱交換器２に着霜する運転状態におい
て、風量低下を防止できるとともに、プロペラファン５
の消費電力を低減できる効果がある。

【００３３】図８及び図９は、本発明に係る第２の実施
例の室外ユニットの側面図と正面図とを示す。

【００３４】本実施例は、枠体１２及び全防護グリル１
３を一体に形成し、また拡大吹き出し口１４Ａを形成し
たマウスリング１４、静圧回収ベーン１５及び静圧回収
ベーン支持部材８１６を一体に形成したものである。静
圧回収ベーン１５は安全防護グリル１３と別体で構成し
ているため、プロペラファン５から吹き出す流出旋回速
度が静圧回収ベーン１５で軸流速度に変換されて十分に
減速した後で、安全防護グリル１３に衝突するため、安
全防護グリル１３から発生する騒音を、さらに低減でき
る効果がある。

【００３５】また、安全防護グリル１３の形状は、図２
で示す実施例のような放射状である必要はなく、衝突速
度が遅いため、デザイン面で優れている図９のような格
子状にすることができる。

【００３６】図１０の（ａ）は、本発明に係る第３の実
施例の室外ユニットの側面図を示し、（ｂ）は（ａ）の
Ｂ−Ｂ’断面における展開図、（ｃ）は（ａ）のＢ−
Ｂ’断面における第４の実施例の展開図を示す。

【００３７】プロペラファン５の後縁より下流側であっ
て、マウスリング１８に形成した二重拡大吹き出し口１
８Ａの中央部にモータ４を配置し、このモータ４をモー
タ支持部材１９で支持している。このモータ支持部材１
９は、室外ユニットの枠体１７に支持された静圧回収ベ
ーン２０に支持され、さらに、この静圧回収ベーン２０
に前記モータ支持部材１９が支持されている。前記静圧
回収ベーン２０は中央部から外周方向に向かうに従って
翼弦長が大きくなるように形成され、静圧回収ベーン７
の下流側には安全防護グリル２１が形成されている。ま
た、静圧回収ベーン２０はモータ４を支持する必要があ
るため、モータ４の振動に耐えることができる補強部材
を埋め込んで構成される。（ｂ）には、静圧回収ベーン
２０の負圧面側の一部分に補強部材２２を埋め込んでい
るが、（ｃ）に示すように、補強部材２２は静圧回収ベ
ーン２０の圧力面側に埋め込んでもよい。また、静圧回
収ベーン２０全体を補強部材２２で構成してもよく、さ
らに、図示していないが、静圧回収ベーン２０内に複数
個の補強部材を埋め込んでもよい。

【００３８】静圧回収ベーン２０の効果は図１の第１の
実施例と同様であるが、プロペラファン５の下流側にモ
ータ４を配置することで、プロペラファン５の上流側に
位置していたモータステーが不要になり、このため室外
ユニットを構成する部品点数の低減になり、コスト低減
と室外ユニットの小型・薄型化を図れる効果がある。

【００３９】また、プロペラファン５の上流側の圧力損
失が低減するために、プロペラファン５の送風効率のが
向上と、プロペラファン５の上流側の流れにモータステ
ーから発生する後流の乱れが存在しないため、羽根枚数
×回転数の周波数、及び、その高次周波数で発生する羽
根音(離散周波数音)を低減できる効果がある。

【００４０】さらに、拡大吹き出し部を二重にすること
で、プロペラファン５から吹き出した流れが、径方向に
広がり、安全防護グリル２１の通過面積が増加して軸流
速度が低下するとともに、安全防護グリル２１の圧力損
失が低減し、結果的に騒音を大きくすることなく風量増
加を図れる。

【００４１】なお、上記実施例は空気調和機の室外ユニ
ットに関して述べたが、冷蔵庫等の送風ユニットに用い
ることもできる。

【００４２】

【発明の効果】本発明によれば、空気調和機の室外ユニ
ットにおいて、プロペラファンの高風量化、高効率化に
より省電力化と、低騒音化を図れる、という効果があ
る。

【００４３】また、同一風量の場合にはプロペラファン
を小型化することができることから、室外ユニットの低
コスト・小型ユニット化を実現できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る空気調和機の室外ユニットの第１
の実施例の側面図である。

【図２】図１の実施例の室外ユニットの正面図である。

【図３】（ａ）は図１の実施例の室外ユニットの一部斜
視図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ’断面展開図である。

【図４】図３（ａ）で示した静圧回収ベーンのＡ−Ａ’
断面において展開した空気流変換図である。

【図５】プロペラファンの一定回転数での各風量（％）
に対する流出旋回速度（％）の変化の特性図である。

【図６】プロペラファンの一定回転数での各風量（％）
に対する静圧（％）の変化の特性図である。

【図７】プロペラファンの一定回転数での各風量（％）
に対する全圧効率（％）の変化の特性図である。

【図８】本発明に係る空気調和機の室外ユニットの第２
の実施例の側面図である。

【図９】図８の実施例の室外ユニットの正面図である。

【図１０】（ａ）は、第３の実施例の室外ユニットの側
面図を示し、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ’断面における展
開図、（ｃ）は第４の実施例のＢ−Ｂ’断面における展
開図である。

【符号の説明】

１，１２，１７・・・室外ユニットの枠体、２・・・熱交換
器、３・・・モータステー、４・・・モータ、５・・・プロペラ
ファン、６，１４，１８・・・マウスリング、７，１５，
２０・・・静圧回収ベーン、８，１６・・・静圧回収ベーン支
持部材、９，１３，２１・・・安全防護グリル、６Ａ，１
４Ａ，１８Ａ・・・拡大吹き出し口、１０・・・電気品、１１
・・・連結部材、１８Ａ・・・二重拡大吹き出し口、１９・・・
モータ支持部材、１５，２２・・・補強部材Ｃ・・・翼弦
長、ｔ・・・翼間長、β₁・・・流入角、β₂・・・流出角。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者高久昭二栃木県下都賀郡大平町大字富田800番地株式会社日立製作所冷熱事業部内 (72)発明者横山英範栃木県下都賀郡大平町大字富田800番地株式会社日立製作所冷熱事業部内 (72)発明者森本素生栃木県下都賀郡大平町大字富田800番地株式会社日立製作所冷熱事業部内 (72)発明者舟越砂穂茨城県土浦市神立町502番地株式会社日立製作所機械研究所内 (72)発明者大塚厚栃木県下都賀郡大平町大字富田800番地株式会社日立製作所冷熱事業部内Ｆターム(参考） 3L054 BA03 BA04 BB03

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】プロペラファン、空気流の有する動圧エ
ネルギーを静圧エネルギーに変換するための静圧回収ベ
ーン、外部から異物の侵入を防止するための安全防護グ
リル及びこれらを収納するための枠体を備える空気調和
機の室外ユニットにおいて、前記プロペラファンの後縁より下流に位置する前記静圧
回収ベーンの下流側に前記安全防護グリルを配置するこ
とを特徴とする空気調和機の室外ユニット。
【請求項２】前記静圧回収ベーンを、中央部から外周
に向かって翼弦長が大きくなるように形成することを特
徴とする請求項１記載の空気調和機の室外ユニット。
【請求項３】前記静圧回収ベーンに安全防護グリルを
形成し、これら静圧回収ベーン、安全防護グリル及び室
外ユニットの枠体を一体に形成することを特徴とする請
求項１ないし２のいずれかに記載の空気調和機の室外ユ
ニット。
【請求項４】プロペラファン、このプロペラファンの
後縁側に位置して吹き出される空気流を案内するマウス
リング、空気流の有する動圧エネルギーを静圧エネルギ
ーに変換するための静圧回収ベーン、外部から異物の侵
入を防止するための安全防護グリル及びこれらを収納す
るための枠体を備える空気調和機の室外ユニットにおい
て、前記プロペラファンの後縁より下流に位置する前記静圧
回収ベーンの下流側に前記安全防護グリルを配置し、前記室外ユニットの枠体と安全防護グリルとを一体に形
成し、前記マウスリングと静圧回収ベーンとを一体に形
成することを特徴とする空気調和機の室外ユニット。
【請求項５】プロペラファン、このプロペラファンを
駆動するモータ、空気流の有する動圧エネルギーを静圧
エネルギーに変換するための静圧回収ベーン、外部から
異物の侵入を防止するための安全防護グリル及びこれら
を収納するための枠体を備える空気調和機の室外ユニッ
トにおいて、前記プロペラファンの後縁より下流に位置する前記静圧
回収ベーンの下流側に前記安全防護グリルを配置し、前記静圧回収ベーンの中部にモータを配置し、このモ−タを前記静圧回収ベーンで支持することを特徴
とする空気調和機の室外ユニット。