JP2002317972A - 空気調和機の室外機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 空気調和機の室外機におけるファンガードに
よる圧力損失の低減を図る。 【解決手段】 ファンガードにおける主要部品であるベ
ーン状桟が旋回速度方向に対してある角度を有してリン
グ状桟に取付けられ、かつ、流れを偏向させる曲率を有
するものとし、さらに、半径方向に連続ではなく間隔を
おいて配置することでベーン状桟の数を極力少なくし
た。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、プロペラファンに
よって、熱交換器に流入する空気の流れを誘起する空気
調和機の室外機に関し、さらに詳しくは、上流側に熱交
換器が配置されたプロペラファンと、その下流側に中心
をプロペラファンの回転軸と略同一にして同心円状に配
置された複数のリング状桟およびそれらのリング状桟ど
うしを接合するように略放射状に配置されたベーン状桟
から構成されるファンガードと、を有する空気調和機の
室外機において、ファンガードの圧力損失を抑制するこ
とを可能としたファンガードの改良に関する。

【０００２】

【従来の技術】空気調和機の室外機においては、少なく
とも１つ以上のプロペラファンを有し、プロペラファン
の上流側に熱交換器を配置し、プロペラファンの下流側
に回転体であるファンに対して安全を確保するためのフ
ァンガードを配置した構成が一般的な形態となってい
る。

【０００３】プロペラファンから流出する空気の流れ
は、ファンの回転方向に旋回しながらファンガードに流
入する。従来一般的であったファンの回転軸方向に平行
な長軸を有する桟を主体に構成されたファンガードは、
空気の流れに沿っていないので大きな圧力損失を生じて
いた。一方で、こういった問題に着目し、特開２０００
−６５４１８号公報や特開２０００−１３０７９９号公
報に開示された空気調和機の室外機においては、ファン
ガードに工夫を施し、ファンガードに流入する旋回流の
動圧エネルギを静圧エネルギに変換することで、ファン
ガードで発生する圧力損失を抑制するという提案がなさ
れている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、ファン
ガードに流入する旋回流の動圧エネルギを静圧エネルギ
に効率よく変換するためには、ファンガードの静圧回収
ベーンの翼弦長を十分に長くとる必要がある。したがっ
て、ユニットのコンパクト性を維持しながら、効率よく
エネルギ変換を行なうのは非常に困難であった。

【０００５】また、近年、省エネ化が強く求められる空
気調和機の室外機は、効率向上が進められており、ファ
ンガード以外にも、熱交換器やユニット形状、さらには
ファンモータを支持するクランプ等の形状が適正化され
てきていて、全体の圧力損失が低減されてきた結果、同
一風量を得るために必要なファン回転数は低下してきて
いることもあって、ファンから流出する流れに含まれる
旋回成分は、相対的に小さくなっており、旋回流に含ま
れる動圧エネルギのうち静圧エネルギに変換できる旋回
成分自体が小さくなっているので、静圧回収ベーンによ
って発生する圧力損失と、それによって変換される静圧
エネルギの収支を見ると、前記圧力損失の方が大きい場
合が見られるという実状である。

【０００６】以上に述べた実状に照らすと、むしろ静圧
回収ベーンの数が少ない方が圧力損失が小さくなるの
で、ファンガードとして必要な強度を維持しつつも、出
来るだけ静圧回収ベーンを少なくした方が全体として効
果的であることが考えられる。このような考えのもと
で、本発明の目的は、空気調和機の室外機におけるファ
ンガードに必要な強度を維持できる限度において、極力
静圧回収ベーンの数を少なくすることで、ファンガード
の圧力損失を抑制することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明による空気調和機の室外機は、請求項１ない
し４に記載されたところを特徴とするものであるが、特
に独立項としての請求項１に係る発明による空気調和機
の室外機は、上流側に熱交換器が配置されたプロペラフ
ァンと、その下流側に中心をプロペラファンの回転軸と
略同一にして同心円状に配置された複数のリング状桟お
よびそれらのリング状桟どうしを接合するように略放射
状に配置されたベーン状桟から構成されるファンガード
と、を有する空気調和機の室外機において、前記ファン
ガードにおけるベーン状桟が、前記プロペラファンから
流出した旋回流のファンガードに対する流入に合わせ
て、旋回速度方向に対しある角度を有して取付けられる
と共に、その断面形状を、ファンガードを通過する際の
流れの向きを旋回方向から軸流方向へと偏向せしめる曲
率を有するものとし、さらに、前記リング状桟間で略放
射状に配置されるベーン状桟の一つ一つは、少なくとも
隣接するリング状桟どうしを接続するのみで、ファンガ
ードとして必要な強度を維持できる限度において、半径
方向に連続することなく間隔をおいて配置され、ベーン
状桟の数を極力少なくしたことを特徴とするものであ
る。

【０００８】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施例を図面を用
いて説明するが、本発明はこれに限定されるものではな
い。

【０００９】本発明の第１の実施例を図１ないし４を用
いて説明する。図１は、本発明を適用した空気調和機の
室外機の正面図である。図２は、図１に示す空気調和機
の室外機の側断面図である。図３は、図１に示す空気調
和機の室外機のファンガード２の一部を拡大して下流側
から見た斜視図である。図４は、図１に示す空気調和機
の室外機のファン後縁部分３ａおよびファンガード２部
分を、プロペラファン３の回転軸を中心として任意の半
径で切断し、展開した円筒断面図を示す。

【００１０】図２に示すように、第１の実施例による空
気調和機の室外機は、プロペラファン３の上流側に熱交
換器５を配置し、プロペラファン３の下流側に、回転体
であるプロペラファン３に対して安全を確保するため
の、ファンガード２を配置している。このプロペラファ
ン３を回転させることで、空気の流れ８ａを発生させ
る。空気は熱交換器５を通って筐体１内に流入し、熱交
換器５通過時にその内部を流れる冷媒との間で熱交換を
行なう。筐体１内に入った空気はプロペラファン３に流
入し、プロペラファン３の回転方向の旋回成分を持った
旋回流となって、ファンガード２に流入し、その後、筺
体１の外部に放出される。

【００１１】本実施例の室外機のファンガード２は、図
１に示すような形態となっている。すなわち、ファンガ
ード２は、プロペラファン３の回転軸を中心とする同心
円の複数のリング状桟２ａと、それらのリング状桟２ａ
を接続する略放射状に配置されたベーン状桟２ｂと、さ
らには、中央の円板２ｃおよび全体を囲んだ略正方形の
枠２ｄと、から構成される。

【００１２】図３に示すように、ベーン状桟２ｂは、プ
ロペラファン３から流出した旋回流８ｂのファンガード
２に対する流入に合わせて、旋回速度方向に対しある角
度βを有して取り付けられているため、従来一般的に用
いられていたリング状桟に対して直交して配置されるベ
ーン状桟のように、旋回流をせき止めることがないの
で、圧力損失は小さい。さらに特徴的な点は、その断面
形状が曲率を有していることである。

【００１３】図４を用いて、このベーン状桟２ｂ形状の
効果について説明する。プロペラファン３から流出した
流れは、旋回しながらファンガードに流入してくる。こ
の旋回流れの持つ動圧エネルギは、風量に関係せず、そ
のままにしておけば損失となってしまうエネルギであ
る。本発明のファンガードは、ベーン２ｂが曲率を有し
ていることで、これによってファンガード２を通過する
際にその流れの向きを旋回方向から軸流方向へと偏向せ
しめる。したがって、ファンガード２を流出した流れ
は、図４に示すようにファンガードに流入する流れに比
べて旋回成分が小さく、したがって絶対流速も小さくな
っている。すなわち、旋回流の動圧エネルギが静圧エネ
ルギに変換される。変換された静圧エネルギは、ベーン
状桟２ｂやリング状桟２ａで同時に発生する圧力損失を
打ち消す方向に働くので、ファンガードの圧力損失が低
減できることになる。

【００１４】図４において、プロペラファン後縁部分３
ａから流出する流れの絶対速度方向と旋回速度方向のな
す角度αの値は、これを一例として示すと約４０〜５０
°程度であり、ベーン状桟２ｂには、その上流側で凸と
なるような曲率が設けられている。すなわち、ベーン状
桟２ｂの曲率は、該桟２ｂの入口では、前記角度αに合
わせて４０〜５０°の角度とし、それから緩やかに曲が
っていって、出口では軸流方向の９０°近くまで通過す
る流れを偏向させるような曲率である。実際には、ベー
ン状桟２ｂの出口で多少の滑りがあることから、絶対速
度方向と旋回速度方向のなす角度γの値は、約７０〜８
０°程度であり、ベーン状桟２ｂの取付角βの値は、４
０〜５０°の角度αと７０〜８０°の角度γとの中間の
値として約６０°程度になる。

【００１５】一方で、前述したように、近年の空気調和
機の室外機は、全体の圧力損失が低減されてきた結果、
同一風量を得るために必要なファン回転数が低下してき
ている。その結果、プロペラファンから流出する旋回流
に含まれる動圧エネルギのうち静圧エネルギに変換でき
る旋回成分自体が小さくなっている。静圧回収ベーンに
よって発生する圧力損失と、それによって変換される静
圧エネルギの収支を見ると、圧力損失の方が大きい場合
も見られる。したがって、こういった場合においては、
むしろ静圧回収ベーンの数が少ない方が圧力損失が小さ
くなるので、ファンガードとして必要な強度を維持でき
る限度において、極力静圧回収ベーンを少なくした方が
全体として効果的である。本発明の目的は、ファンガー
ドに必要な強度を維持しつつ、できるだけ静圧回収ベー
ンの数を低減することで、ファンガードの圧力損失を抑
制することである。

【００１６】本発明の特徴であるファンガード２のベー
ン状桟２ｂの配置の効果について、図１に示す第１の実
施例に基づいて説明する。

【００１７】本実施例のファンガード２においては、ベ
ーン状桟２ｂの一つ一つは、隣接するリング状桟２ａど
うしを接続するのみで、半径方向には連続しておらず、
図１の場合、一つ飛びに配置されている。そのため、ベ
ーン状桟２ｂの数は、半径方向に連続して配置した場合
に比べて、約半分になっている。ベーン状桟２ｂは、リ
ング状桟２ａどうしを接続する役割を有しているため
に、ベーン状桟２ｂの数の低減は、ファンガード２自体
の強度低下につながる危険性がある。しかしながら、図
１に示すようにベーン状桟２ｂを配置した場合、リング
状桟２ａがある決まった周方向長さの中で、少なくとも
内側か外側のどちらかからは支持されているために、ベ
ーン状桟２ｂの数が少ない割には強度の低下が小さい。
言い換えれば、同一強度を維持しつつベーン状桟２ｂの
数を低減することが可能である。また、前述のように、
ベーン状桟２ｂは、旋回流に合わせて旋回速度方向に対
してある角度βで傾斜し、かつ旋回方向から軸流方向へ
と偏向させるような曲率を有しているために、同じガー
ド厚さであれば、ベーン状桟２ｂとリング状桟２ａとを
接続する長さを長くすることができる。このことによっ
て、少ないベーン状桟２ｂであっても必要な強度を満た
すことが可能になる。

【００１８】また、ベーン状桟２ｂの数は半径が小さい
位置では少なくし、半径が大きい位置では多くなるよう
にしている。例えば、図１の場合では、内側から４本目
の同心円のリング状桟２ａまでは、ベーン状桟２ｂを全
周で４つ設けているが、それより外側では、全周で８つ
設けたものになっている。半径が小さい位置では、必然
的に周方向のベーン状桟２ｂ間の間隔が短くなるため、
半径が大きい位置での強度を満足するように、１周あた
りのベーン状桟２ｂの数を決定した場合、径の小さい位
置では、必要以上にベーン状桟２ｂが並んでしまうこと
になる。したがって、必要な強度を満たす限度におい
て、径の小さい位置ではベーン状桟２ｂの数を径が大き
い位置よりも少なくするほうが好ましい。

【００１９】以上のように、図１に示す室外機のファン
ガード２は、必要な強度を維持できる限度において、極
力、ベーン状桟２ｂの数を少なくしている。その結果、
ファンガード２の圧力損失は従来よりも低く抑えられる
ので、室外機の効率向上につながる。また、ベーン状桟
２ｂを横切る流れは、一般的には流体音の発生原因とな
っていたので、ベーン状桟２ｂの減少は、ファンガード
２から発生する流体騒音低減にも効果的である。もちろ
ん、ファンガード２の圧力損失低減に見合う分だけプロ
ペラファン３の回転数も下げられるため、プロペラファ
ン３から発生する騒音も低減できる。

【００２０】図５に本発明の別形態の実施例を示す。図
５は、本発明の第２の実施例を説明するファンガード２
を下流側から見た斜視図である。この実施例において
は、同心円のリング状桟２ａを接続するベーン状桟２ｅ
の断面形状を、翼型としている。このため、圧力損失が
小さくなる上に、動圧エネルギを静圧エネルギに変換す
る効率も向上し、ファンガード２の圧力損失は、一段と
低く抑えられる上に、流体騒音の低減においてもさらな
る効果が期待できる。

【００２１】以上、本発明実施例の説明にあたって、フ
ァンガード２の主要な構成部品であるベーン状桟２ｂ，
２ｅの形状、配置について説明してきたが、本発明は、
以上に説明したもののみに限定されるものではない。例
えば、ベーン状桟２ｂ，２ｅと交差するよう配置された
桟を同心円状の、リング状桟２ａとして説明してきた
が、リング状桟２ａの代わりに、１本の螺旋状の桟で構
成されている場合でも本発明が同様の効果を発揮するの
は言うまでもない。また、強度上の問題でベーン状桟２
ｂ，２ｅが半径方向に連続配置となっている箇所が一部
存在している場合も、本発明に包含されるものである。

【００２２】

【発明の効果】本発明によれば、ファンガードの圧力損
失が十分に低減できるために、所要の風量を発生する際
のファン回転数が低く抑えられるので、空気調和機室外
機の省エネルギおよび騒音低減が達成される。また、同
一のエネルギ消費、もしくは同一の騒音の場合で比較す
れば、従来よりも風量を増加させられるために、空気調
和機としての性能向上にも効果的である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例を説明する空気調和機の
室外機の正面図

【図２】図１に示す空気調和機の室外機の側断面図

【図３】図１に示す空気調和機の室外機のファンガード
の一部斜視図

【図４】図１に示す空気調和機の室外機のファン後縁お
よびファンガードのベーン状桟を、ファン回転軸を中心
として任意の半径で切断し、展開した円筒断面図

【図５】本発明の第２の実施例を示す空気調和機の室外
機のファンガードの一部斜視図

【符号の説明】

１…空気調和機室外機の筺体 ２…ファンガード ２ａ…リング状桟 ２ｂ…ベーン状桟 ２ｃ…円板 ２ｄ…ファンガードの枠 ２ｅ…翼型のベーン状桟 ３…プロペラファン ３ａ…プロペラファン後縁部分 ４…マウスリング ５…熱交換器 ６…ファンモータ ７…モータクランプ ８ａ、８ｂ…空気の流れ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 佐藤 良次 静岡県清水市村松390番地 株式会社日立 空調システム清水生産本部内 (72)発明者 岸谷 哲志 静岡県清水市村松390番地 株式会社日立 空調システム清水生産本部内 (72)発明者 奥園 秀樹 静岡県清水市村松390番地 株式会社日立 空調システム清水生産本部内 (72)発明者 片山 淳詞 東京都国分寺市東恋ヶ窪一丁目280番地 株式会社日立製作所デザイン研究所内 Ｆターム(参考） 3L054 BA04 BB03

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 上流側に熱交換器が配置されたプロペラ
   ファンと、その下流側に中心をプロペラファンの回転軸
   と略同一にして同心円状に配置された複数のリング状桟
   およびそれらのリング状桟どうしを接合するように略放
   射状に配置されたベーン状桟から構成されるファンガー
   ドと、を有する空気調和機の室外機において、 前記ファンガードにおけるベーン状桟が、前記プロペラ
   ファンから流出した旋回流のファンガードに対する流入
   に合わせて、旋回速度方向に対しある角度を有して取付
   けられると共に、その断面形状を、ファンガードを通過
   する際の流れの向きを旋回方向から軸流方向へと偏向せ
   しめる曲率を有するものとし、さらに、前記リング状桟
   間で略放射状に配置されるベーン状桟の一つ一つは、少
   なくとも隣接するリング状桟どうしを接続するのみで、
   ファンガードとして必要な強度を維持できる限度におい
   て、半径方向に連続することなく間隔をおいて配置さ
   れ、ベーン状桟の数を極力少なくしたことを特徴とする
   空気調和機の室外機。
2. 【請求項２】 前記ファンガードにおけるベーン状桟
   が、その断面形状を翼型としたものであることを特徴と
   する請求項１に記載の空気調和機の室外機。
3. 【請求項３】 前記ファンガードの同心円状に配置され
   た複数のリング状桟の代わりに連続した螺旋形状の桟を
   用いていることを特徴とする請求項１または２に記載の
   空気調和機の室外機。
4. 【請求項４】 前記ファンガードにおけるベーン状桟の
   数を、任意の径の外周側よりも内周側で少なくしている
   ことを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の
   空気調和機の室外機。