JP2008202869A

JP2008202869A - 空気調和機の室外機

Info

Publication number: JP2008202869A
Application number: JP2007040223A
Authority: JP
Inventors: Yoshiki Izumi; 善樹泉
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2007-02-21
Filing date: 2007-02-21
Publication date: 2008-09-04

Abstract

【課題】空気調和機室外機に、各々翼枚数が１枚からなる２重反転ファンを採用し、静圧効率の向上により室外機の２個ファンモータ入力を低減して、ＣＯＰや期間消費電力を向上させる。
【解決手段】室外機１に縦型圧縮機３、熱交換器２、熱交換促進用のファンとして反回転（互いに反対方向に回転）する翼枚数が１枚からなる２個のプロペラファン５，６を設け、各々１枚の翼２０，２５と動バランスをとるバランサー３０，３１を各々のハブ２４，２９内部に装着し、２個のプロペラファンのうち風上側プロペラファン５を回転させるファンモータ７ａと、ファンモータ７ａの回転方向とは反転して回転するファンモータ７ｂとを備え、プロペラファン５，６の各々翼２０，２５形状が弦形状の湾曲方向が逆であり、同一軸心方向から見てほぼ線対称に形成され、互いに反対方向に回転しながら気流方向は同一となるように構成してなるものである。
【選択図】図１

Description

本発明は、空気調和機の室外機などに用いられる熱交換促進用の送風機に関するもので、特に送風機のファン効率（静圧効率）向上にの技術に関するものである。

この種の空気調和機は、熱交換器と送風機とを有する室内機と、圧縮機と熱交換器と送風機とを有する室外機とを配管で結んで冷凍サイクルを形成し、冷凍サイクル内に充填した冷媒の熱搬送によって冷房運転又は暖房運転することによって室内の空気調和を行っている。室外機において、送風機は熱交換器の熱交換促進を行うものとしてファンとファンモータとを備えて構成されるが、この送風機の風量は空気調和機の能力を大きく左右するとともに、騒音まで含めた性能に大きな影響がある。特に、暖房運転において室外機の熱交換器に空気中の水分が凝縮して露となって付着し、それが熱交換器を通過する気流を妨げるようになる。其れがさらに低温になると露が氷や霜となって目詰まりするようにな状態となるため、そのような状況でも風量の低下を抑制し、騒音を低減するためにも送風機のファン効率の向上は重要である。

空気調和機の室外機などに用いられる熱交換促進用の送風機と、その動圧を回収してファン効率を高めることを目的として後置静翼に関する技術が開示されている（例えば、特許文献１参照）。

図４は、従来の空気調和機の室外機８０の横断面図である。８３が圧縮機スペース、８４が本体外箱、８１が熱交換器、８２がファンモータ、８７がオリフィスであり、熱交換促進用の送風機８５とその動圧を回収する後置静翼８６をファンモータ８２の同一軸心上に風上側から配置して構成している。
特開２００２−８１６９５号公報

しかしながら、上記従来の構成では、送風機８５の絶対速度Ｃ_２の周方向成分Ｖ_θを後置静翼８６で回収しても、静翼８６による回収ではＶ_θを回収しきれず、動圧の静圧への変換には限界があった。即ち此処で言う動圧Ｐｄ＝０．５＊ρ＊Ｖ_θ ^２（ρ：密度で単位はＫｇ・ｓｅｃ２・ｍ４であり、Ｃ_２とＶ_θの単位はｍ／ｓｅｃ）である。ちなみに、Ф４１５ｍｍの翼枚数２枚からなる送風機８５に後置静翼８６を装着した場合、動作点静圧効率の向上は、比率で約７％であった。

本発明は、前記従来の課題を解決するもので、送風機のファン効率（静圧効率）を向上して静圧と風量を大きく増加させる、あるいは送風抵抗に対しても風量の低下を抑制し、騒音を低減することができる空気調和機の室外機を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明の空気調和機の室外機は、圧縮機と、熱交換器と、前記熱交換器の熱交換促進用ファンとして、翼枚数が１枚よりなる２個のプロペラファンを備えて各々１枚の翼と動バランスをとるバランサーを各々のハブ内部に装着し、前記２個のプロペラファンは同軸上に近接して設け、各々のプロペラファンを回転させる２個のファンモータを備え、互いに反対方向に回転しながら気流方向は同一となるように構成したものである。

これによって、２個のプロペラファンのうち風上側となるプロペラファンの後流の回転エネルギー（回転に伴う無駄となるエネルギー）を、近接して反回転（互いに反対方向に回転）する風下側となるプロペラファンで回収し、更に風下側プロペラファン後流の回転流をほぼ零とする事ができる。すなわち、空気調和機の室外機にサイズの大きい（奥行きが本発明のプロペラファン２個分と同等程度の）プロペラファン一つのみ使用する場合に比較して、動作点ファン効率を大きく向上することができて、静圧と風量を大きく増加することが出来る。更に、風上下側プロペラファンそれぞれの翼枚数が１枚であるので、翼面積投入が最も少なくて風上下側プロペラファンの回転作用により充分に空力仕事を果たすことが可能なので、流体摩擦が最も少なくなり結果として、動作点のファン効率（静圧効率）をより更に向上させることができる。その結果、２個のファンモータを投入してもファンモータ入力を大きく低減できて空気調和機のＣＯＰや期間消費電力を低減することが可能となる。

本発明の空気調和機の室外機は、風上側プロペラファン後流の回転エネルギー（回転流に伴う無駄となるエネルギー）を反回転する風下側プロペラファンで回収し、更に風下側プロペラファン後流の回転流をほぼ零とすることができるので、空気調和機の室外機にサイズの大きいプロペラファン一つのみ使用する場合に比較して、静圧と風量を大きく増加させることが出来て、動作点ファン効率を大きく向上させる事が可能となる。更に、風上下側プロペラファンそれぞれの翼枚数が１枚であるので、翼面積投入が最も少なくて充分に空力仕事を果たすことが可能なので、流体摩擦が少なくなり結果として、動作点のファン効率（静圧効率）をより更に向上させることができる。その結果、２個のファンモータ入力を大きく低減できて空気調和機のＣＯＰや期間消費電力を低減することが可能となる。

第一の発明は、圧縮機と、熱交換器と、前記熱交換器の熱交換促進用ファンとして、翼枚数が１枚よりなる２個のプロペラファンを備えて各々１枚の翼と動バランスをとるバランサーを各々のハブ内部に装着し、前記２個のプロペラファンは同軸上に近接して設け、各々のプロペラファンを回転させる２個のファンモータを備え、互いに反対方向に回転しながら気流方向は同一となるように構成したものである。

これによって、２個のプロペラファンのうち風上側となるプロペラファンの後流の回転エネルギー（回転に伴う無駄となるエネルギー）を、近接して反回転（互いに反対方向に回転）する風下側となるプロペラファンで回収し、更に風下側プロペラファン後流の回転流をほぼ零とする事ができる。すなわち、空気調和機の室外機にサイズの大きい（奥行きが本発明のプロペラファン２個分と同等程度の）プロペラファン一つのみ使用する場合に比較して、動作点ファン効率を大きく向上することができて、静圧と風量を大きく増加することが出来る。更に、風上下側プロペラファンそれぞれの翼枚数が１枚であるので、翼面積投入が最も少なくて風上下側プロペラファンの回転作用により充分に空力仕事を果たすことが可能なので、流体摩擦が最も少なくなり結果として、動作点のファン効率（静圧効率）をより更に向上させることができる。その結果、２個のファンモータ入力を大きく低減できて空気調和機のＣＯＰや期間消費電力を低減することが可能となる。

第二の発明は、反回転する２個のファンモータを、２個のプロペラファンのハブ内部に殆ど内挿入したアウターロータ式ファンモータとして空気調和機の室外機を構成してなるものである。反回転する２個のファンモータをファンのハブ内部に殆ど内挿入アウターロータ式ファンモータとすることで、空気調和機の室外機の構成の省スペース化が図れることになる。

第三の発明は、圧縮機、熱交換器、熱交換促進用のファンとして反回転（互いに反対方向に回転）する翼枚数が１枚からなる２個のプロペラファンを設け各々１枚の翼と動バランスをとるバランサーを各々のハブ内部に装着し、２個のプロペラファンのうち風上側プロペラファンを回転させるファンモータと、回転方向を反転する別のファンモータを備え、風上側プロペラファンの同軸上で下流側に反回転する風下側プロペラファンを備え、風上側プロペラファンと風下側プロペラファンとは、各々翼形状が弦形状の湾曲方向が逆であり、同一軸心方向から見てほぼ線対称に形成され、互いに反対方向に回転しながら気流方向は同一となるように構成してなるものである。

上記構成によって、２個のプロペラファンのうち風上側となるプロペラファンの後流の回転エネルギー（回転に伴う無駄となるエネルギー）を、近接して反回転（互いに反対方向に回転）する風下側となるプロペラファンで回収し、更に風下側プロペラファン後流の回転流をほぼ零とする事ができる。すなわち、空気調和機の室外機にサイズの大きい（奥行きが本発明のプロペラファン２個分と同等程度の）プロペラファン一つのみ使用する場合に比較して、動作点ファン効率を大きく向上することができて、静圧と風量を大きく増加することが出来る。更に、風上下側プロペラファンそれぞれの翼枚数が１枚であるので、翼面積投入が最も少なくて風上下側プロペラファンの回転作用により充分に空力仕事を果たすことが可能なので、流体摩擦が最も少なくなり結果として、動作点のファン効率（静圧効率）をより更に向上させることができる。その結果、ファンモータ２個でもその入力を大きく低減できて空気調和機のＣＯＰや期間消費電力を低減することが可能となる。

（実施の形態１）
図１は、本発明の第一の実施の形態における空気調和気の室外機の横断面図である。図２は、同室外機をＡ方向から見た風上側プロペラファンの平面図である。図３は、同室外機をＡ方向から見た風下側プロペラファンの平面図である。

図１において、１は室外機であり、２は熱交換器、３は縦型圧縮機、４は防音版、５は風上側プロペラファン、６は風下側プロペラファン、７ａ，７ｂは互いに回転方向が逆であるファンモータ、９はオリフィス、１０は前面グリル、１１ａ，１１ｂはファンモータ台である。風上側プロペラファン５と風下側プロペラファン６は、熱交換器２に送風作用を生じ熱交換促進用の送風機（２重反転ファン）として作用する。

図２において、風上側プロペラファン５の翼２０は、翼枚数が１枚からなり、２１が外周縁を構成するチップ、２２が前縁、２３が後縁、２４がハブである。更に、３０が翼２０との動バランスをとるバランサーである。図３において、風下側プロペラファン６の翼２５は翼枚数が１枚からなり、２６がチップ、２７が前縁、２８が後縁、２９がハブであり、３１が翼２５との動バランスをとるバランサーである。

空気の流動は、それぞれの前縁２２、２７から流入し、後縁２３、２８から流出するのを基本としている。前縁２２、２７は回転方向に前進している。この前縁２２、２７は螺旋曲線で構成されているが、前縁２２、２７は直線状で、３角状の翼（３角翼）を直線状に前縁に密着して外周側に取り付け、そして尚、翼２０、２５の半径をほぼ同一になるように構成しても良い。

すなわち縦型圧縮機３と、熱交換器２と、熱交換器２の熱交換促進用ファンとして、翼枚数が１枚よりなる２個のプロペラファン５，６を備えて各々１枚の翼と動バランスをとるバランサー３０，３１を各々のハブ２４，２９内部に装着し、２個のプロペラファン５，６は同軸上に近接して設け、互いに反対方向に回転しながら気流方向は同一となるように構成したものである。ここで、風上下側プロペラファン５，６のどちらか一方でも厚みを有する翼型形状で構成し、前縁が丸みを有し、後縁が尖った形状をした厚みを有する翼
型形状の厚翼で構成しても良い。

上記構成によって、２個のプロペラファン５，６のうち風上側となるプロペラファン５の後流の回転エネルギー（回転に伴う無駄となるエネルギー）を、近接して反回転（互いに反対方向に回転）する風下側となるプロペラファン６で回収し、更に風下側プロペラファン６後流の回転流をほぼ零とする事ができる。すなわち、空気調和機の室外機１にサイズの大きい（奥行きが本発明のプロペラファン２個分と同等程度の）プロペラファン一つのみ使用する場合に比較して、動作点ファン効率を大きく向上することができて、静圧と風量を大きく増加することが出来る。更に、風上下側プロペラファン５，６それぞれの翼枚数が１枚であるので、翼面積投入が最も少なくて風上下側プロペラファン５，６の回転作用により充分に空力仕事を果たすことが可能なので、最も流体摩擦が少なくなり結果として、動作点のファン効率（静圧効率）をより更に向上させることができる。その結果、ファンモータ７ａ，７ｂ入力を大きく低減できて空気調和機のＣＯＰや期間消費電力を低減することが可能となる。風上下側プロペラファン５，６のどちらか一方でも厚翼で構成した場合は、室外機１の送風騒音をより更に低減できるものである。

（実施の形態２）
図１は、本発明の第二の実施の形態における空気調和機の室外機の横断面図として転用できる。図１において、２個のファンモータ７ａ，７ｂとは回転方向を互いに反回転するもので、翼枚数が１枚からなる２個のプロペラファン５，６の内、風上側プロペラファン５をファンモータ７ａで駆動し、風下側プロペラファン６をファンモータ７ｂで駆動し、それぞれのハブ２４，２９に内挿入したアウターロータ式ファンモータで構成したものである。

此れによって、２個のアウターロータ式ファンモータ７ａ，７ｂで２個のプロペラファン５，６を互いに反対方向に回転するように駆動することが可能であり、空気調和機の室外機１の構成部品の省スペース化が図れる。

（実施の形態３）
図１は、本発明の第一の実施の形態における空気調和気の室外機の横断面図として転用できる。図２は、同室外機をＡ方向から見た風上側プロペラファンの平面図である。図３は、同室外機をＡ方向から見た風下側プロペラファンの平面図である。

図１において、室外機１に縦型圧縮機３、熱交換器２、熱交換促進用のファンとして反回転（互いに反対方向に回転）する翼枚数が１枚からなる２個のプロペラファン５，６を設け各々１枚の翼２０，２５と動バランスをとるバランサー３０，３１を各々のハブ２４，２９内部に装着し、２個のプロペラファンのうち風上側プロペラファン５を回転させるファンモータ７ａと、反回転するファンモータ７ｂを備え、風上側プロペラファン５の同軸上で下流側に反回転する風下側プロペラファン６を備え、風上側プロペラファン５と風下側プロペラファン６とは、各々翼２０，２５形状が弦形状の湾曲方向が逆であり、同一軸心方向から見てほぼ線対称に形成され、互いに反対方向に回転しながら気流方向は同一となるように構成してなるものである。ここで、風上下側プロペラファン５，６のどちらか一方でも厚みを有する翼型形状の厚翼で構成し、前縁は丸みを有し、後縁が尖った形状をした厚みを有する翼型形状の厚翼で構成しても良い。

上記構成によって、２個のプロペラファンのうち風上側となるプロペラファン５の後流の回転エネルギー（回転に伴う無駄となるエネルギー）を、近接して反回転（互いに反対方向に回転）する風下側となるプロペラファン６で回収し、更に風下側プロペラファン６後流の回転流をほぼ零とする事ができる。すなわち、空気調和機の室外機１にサイズの大きい（奥行きが本発明のプロペラファン２個分と同等程度の）プロペラファン一つのみ使
用する場合に比較して、動作点ファン効率を大きく向上することができて、静圧と風量を大きく増加することが出来る。更に、風上下側プロペラファン５，６それぞれの翼枚数が１枚であるので、翼面積投入が最も少なくて風上下側プロペラファン５，６の回転作用により充分に空力仕事を果たすことが可能なので、流体摩擦が最も少なくなり結果として、動作点のファン効率（静圧効率）をより更に向上させることができる。

その結果、ファンモータ７ａ，７ｂ入力を大きく低減できて空気調和機のＣＯＰや期間消費電力を低減することが可能となる。ファンモータ７ａによって風上側プロペラファン５後流の同一軸心上、ファンモータ７ｂの軸の回転方向を風下側プロペラファン６に反回転方向として伝達することが可能である。また、プロペラファン５，６のどちらか一方でも厚翼で構成した場合は、室外機１の送風騒音をより更に低減できるものである。

以上のように本発明のかかる、空気調和機の室外機は、風上側プロペラファン後流の回転エネルギー（回転流に伴う無駄となるエネルギー）を反回転する風下側プロペラファンで回収し、更に風下側プロペラファン後流の回転流をほぼ零とすることができるので、空気調和機の室外機にサイズの大きいプロペラファン一つのみ使用する場合に比較して、静圧と風量を大きく増加させることが出来て、動作点ファン効率を大きく向上させる事が可能となる。更に、風上下側プロペラファンそれぞれの翼枚数が１枚であるので、翼面積投入が最も少なくて充分に空力仕事を果たすことが可能なので、流体摩擦が少なくなり結果として、動作点のファン効率（静圧効率）をより更に向上させることができる。その結果、２個のファンモータ入力を大きく低減できて空気調和機のＣＯＰや期間消費電力を低減することが可能となる。この技術は、ルームエアコンや店舗用パケージエアコンなど、各種の空気調和機に適用できるものである。また、この２重反転ファンは、ファンを用いる工業製品である民生用機器に展開可能である。すなわち、換気扇、扇風機、コンピュータ冷却ファンなどとしても展開可能である。

本発明の実施の形態１，２，３における空気調和機の室外機の横断面図本発明の実施の形態１，３における空気調和機の室外機の風上側プロペラファンのＡ方向平面図本発明の実施の形態１，３における空気調和機の室外機の風下側プロペラファンのＡ方向平面図従来の実施例の空気調和機の室外機の横断面図

符号の説明

１空気調和機の室外機
２熱交換器
３縦型圧縮機
４防音版
５風上側プロペラファン
６風下側プロペラファン
７ａ，７ｂファンモータ
９オリフィス
１０前面グリル
１１ａ，１１ｂファンモータ台
２０，２５翼
２１，２６チップ
２２，２７前縁
２３，２８後縁
２４，２９ハブ
３０，３１バランサー

Claims

圧縮機と、熱交換器と、前記熱交換器の熱交換促進用ファンとして、翼枚数が１枚よりなる２個のプロペラファンを備えて、各々１枚の翼と動バランスをとるバランサーを各々のハブ内部に装着し、前記２個のプロペラファンは同軸上に近接して設け、前記各々のプロペラファンを回転させる２個のファンモータを備え、互いに反対方向に回転しながら気流方向は同一となるように構成したことを特徴とする空気調和機の室外機。
反回転する２個のファンモータを、前記２個のプロペラファンのハブ内部に殆ど内挿入したアウターロータ式ファンモータとした請求項１記載の空気調和機の室外機。
圧縮機、熱交換器、熱交換促進用のファンとして反回転（互いに反対方向に回転）する翼枚数が１枚からなる２個のプロペラファンを設けて、各々１枚の翼と動バランスをとるバランサーを各々のハブ内部に装着し、前記２個のプロペラファンのうち風上側プロペラファンを回転させるファンモータと、前記ファンモータとは反回転方向に回転する別のファンモータを備え、前記風上側プロペラファンの同軸上で下流側に前記別のファンモータにより反回転する風下側プロペラファンを備え、前記風上側プロペラファンと前記風下側プロペラファンとは、各々翼形状が弦形状の湾曲方向が逆であり、同一軸心方向から見てほぼ線対称に形成され、互いに反対方向に回転しながら気流方向は同一となるように構成したことを特徴とする請求項１或は２記載の空気調和機の室外機。