JP2014105901A - 空気調和機の室外機 - Google Patents

Abstract

【課題】室外機上面側から見て、プロペラファンの外周側の一部が前記熱交換器と重なるように小型化された室外機であっても、送風性能低下を最小限に抑制する。
【解決手段】空気調和機の室外機１は、底ベース１０２と、この底ベースの上部に配置された熱交換器１０７と、前記底ベースに対向して配置されたシュラウド１０３と、このシュラウドに囲われるように配置され且つ前記熱交換器の上方に設けられたプロペラファン１０４を有する送風機とを備えている。また、室外機の上面側から見て、前記プロペラファンの外周側の一部が前記熱交換器と重なるように構成され、プロペラファンの最上流位置と熱交換器の上面との距離をΔｈ、プロペラファンの径をＤとしたとき、０．２１７＜Δｈ／Ｄ≦０．３５０となるように構成している。
【選択図】図１

Description

本発明は、空気調和機の室外機に関し、特に、外気を水平方向から熱交換器に吸込み筐体上部に設けたプロペラファンにより上方に吹き出すようにした上吹きタイプの室外機に関する。

空気調和機の室外機の小型化を図ると共に、小型化による送風性能の低下を防止できるようにしたものとしては、特開２００７−３０９６３２号公報（特許文献１）に記載されたものがある。

この特許文献１のものでは、プロペラファンがシュラウドの送風に対する最上流位置から突き出した突き出し量をｈｔ、プロペラファンの高さをＨとしたとき、−０．２≦ｈｔ／Ｈ≦０．２となるように構成している。

また、シュラウドの円筒部最上流位置と熱交換器の最上部のファン軸方向距離Δｈをプロペラファンの直径Ｄで除した値Δｈ／Ｄが０．１２６〜０．２１７の範囲になるように構成している。

このように、空気調和機の室外機を構成することにより、小型化してその設置面積を小さくしても、送風性能の低下を抑え、騒音増加を防止するようにしている。

特開２００７−３０９６３２号公報

一般的に、ビル・店舗用の空気調和機の室外機はビルの屋上や建物と建物の間に置かれることが多いため、室外機の小型化が求められている。特に、都市のビル密集地帯のように設置場所に限りがあるところではそのニーズが強い。また小型の室外機は、トラック等にたくさん乗せることができるため、運搬性が良く、設置作業も容易になるため、空気調和機の設置施工業者からの要望も高い。更に、小型化は省資源化にもつながるため、メーカは室外機のより一層の小型化が求められている。

ところで、室外機を単に小型化すると大幅な送風性能低下につながり、その送風性能低下をカバーするためにプロペラファンの回転数を増加させると、大幅な騒音増加やエネルギー消費の増加につながる。

このため、小型化しても送風性能の低下を最小限に抑制することが求められ、上記特許文献１のものなどが開発されてきた。この特許文献１のものは、室外機の上面側から見て、プロペラファンと熱交換器が重ならない場合の室外機に対しては有効である。しかし、近年、更なる小型化が求められており、この更なる小型化（室外機の設置面積の縮小化）を進めると、室外機の設置面積を小さくするため、熱交換器の幅や奥行きを小さくしつつ、熱交換器の高さを増加させる必要がある。一方、プロペラファンでの送風量は同じか、より性能向上のためには送風量を増加させる必要がある。

また、室外機の設置面積は同じ場合でも、熱交換器内の伝熱管の列数を増加する場合、或いは、前記伝熱管の列数を変えない場合でも、前記プロペラファンの送風量を増加させるためにプロペラファンの直径を大きくする場合もある。
このような場合、プロペラファンの直径は前記熱交換器の上面寸法に対して相対的に増大し、室外機の上面側から見て、プロペラファンの外周側の一部が熱交換器と重なるようになってしまう。

このような室外機に対しては上記特許文献１の発明を適用しても、送風性能の低下を十分に抑えることはできないという課題がある。
また、このようなプロペラファンの外周側の一部が熱交換器と重なるように小型化された室外機に、地球温暖化係数の小さい冷媒Ｒ３２を採用した場合を考えると、圧縮機吐出圧力が上がり、冷媒温度が大きく上がるため、より風量を増加させて圧力上昇を抑える必要がある。このため、プロペラファンの直径を大きくするか、回転数を更に上げる必要がある。
このように、室外機を小型化し、プロペラファン回転数を増加させて風量増加させると、大幅な騒音増加や、送風性能が低下してエネルギー消費の増加につながる。

本発明の目的は、室外機上面側から見て、プロペラファンの外周側の一部が熱交換器と重なるように小型化された室外機であっても、送風性能低下を最小限に抑制することのできる空気調和機の室外機を得ることにある。

上記課題を解決するために、本発明は、底ベースと、この底ベースの上部に配置された熱交換器と、前記底ベースに対向して配置されたシュラウドと、このシュラウドに囲われるように配置され且つ前記熱交換器の上方に設けられたプロペラファンを有する送風機とを備えた空気調和機の室外機であって、室外機の上面側から見て、前記プロペラファンの外周側の一部が前記熱交換器と重なるように配置され、前記プロペラファンの最上流位置と前記熱交換器の上面との距離をΔｈ、前記プロペラファンの径をＤとしたとき、
０．２１７＜Δｈ／Ｄ≦０．３５０
となるように構成したことを特徴とする。

本発明によれば、室外機上面側から見て、プロペラファンの外周側の一部が熱交換器と重なるように小型化された室外機であっても、送風性能低下を最小限に抑制することができる空気調和機の室外機を得ることができる効果がある。

本発明の空気調和機の室外機の実施例１を示す縦断面図。 図１のＡ方向から見た平面図で、図１に示すシュラウドを除去して示す図。 図１に示す室外機におけるファン周りの別の構成例を説明する部分縦断面図。 従来の空気調和機の室外機を示す縦断面図。 図４のＢ方向から見た平面図で、図４に示すシュラウドを除去して示す図。 本発明の実施例１に対する比較例におけるファン周りの空気流れを説明するための部分断面図。 本発明の実施例１におけるファン周りの空気流れを説明するための部分断面図。 プロペラファンの最上流位置と熱交換器の上面とのファン軸方向における距離Δｈをプロペラファンの径Ｄで除した値Δｈ／Ｄと、風量比との関係を説明する線図。

以下、本発明の具体的実施例を図面を用いて説明する。なお、各図において、同一符号を付した部分は同一或いは相当する部分を示している。

本発明の空気調和機の室内機の実施例１を図１及び図２により説明する。図１は本実施例１の室外機を示す縦断面図、図２は図１のＡ方向から見た平面図で、図１に示すシュラウドを除去して示す図である。

図１において、１は空気調和機の冷凍サイクルを構成するための室外機、１０２は前記室外機１の底ベース、１０７はこの底ベース１０２の上部に設置された熱交換器である。前記底ベース１０２は、図２に示すように、上方から見て四角形状に構成され、前記室外機１も同様に上方から見て、４側面を有する四角形状に構成されている。

前記熱交換器１０７は、前記底ベース１０２の四辺のうちの三辺に沿うようにコの字状に配置されている。即ち、室外機１の前記４側面のうちの３側面に前記熱交換器１０７が配置され、室外機１の残りの１面には正面パネル２が設置されている。

また、前記熱交換器１０７の上部には、前記底ベース１０２に対向するように、シュラウド１０３が設置されている。このシュラウド１０３の内側には、プロペラファン１０４が該シュラウド１０３に囲われるように配置され、このシュラウド１０３のプロペラファン１０４を囲む部分は円筒形に構成されている。また、前記シュラウド１０３の下部は四角形状の側面カバー１１１に接続されている。

１０６は前記プロペラファン１０４を回転駆動するためのモータで、このモータ１０６はモータクランプ１０５を介して前記熱交換器１０７上部のフレーム３等に取り付けられている。また、前記モータ１０６のモータ軸には前記プロペラファン１０４が取り付けられており、このプロペラファン１０４と前記モータ１０６により送風機が構成されている。

この送風機を駆動することにより、室外機の３側面に設置されている前記熱交換器１０７の外側から室外空気が室外機１内に吸い込まれ、前記プロペラファン１０４により室外機１の上方に吹き出される。即ち、前記熱交換器１０７を通過した空気は前記送風機のプロペラファン１０４が配置されている方向に流れ、送風機通過後の空気はシュラウド１０３から室外機１の上方に吹き出されるように、室外機１は上吹きタイプに構成されている。

図１に示す本実施例１では、前記プロペラファン１０４の送風に対する最上流位置１０４ａと、シュラウド１０３の円筒部の送風に対する最上流位置１０３ａとは、軸方向に略同位置となるように構成されている。

また、図２に示すように、本実施例の室外機１は、その上面（上方）側から見て、前記プロペラファン１０４の外周側の一部が前記熱交換器１０７と重なるように配置されている。即ち、室外機１の小型化のため、前記熱交換器１０７の高さを増加させることでその設置面積を小さくする一方、プロペラファン１０４での送風量は同じか、性能向上のために送風量を増加させる必要があり、前記プロペラファン１０４の直径は前記熱交換器１０７の上面寸法に対して相対的に増大する。このため、室外機１の上面から見て、前記プロペラファン１０４の外周側の一部が前記熱交換器１０７と重なるようになっているものである。なお、図２に示す１１２は前記プロペラファン１０４の回転方向を示している。

このような、室外機１において、本実施例では、前記シュラウド１０３の円筒部の送風に対する最上流位置１０３ａと前記熱交換器１０７の最上部との間のファン軸方向距離Δｈを前記プロペラファン１０４の径Ｄで除した値Δｈ／Ｄが、０．２１７よりも大きく且つ０．３５０以下、即ち、
０．２１７＜Δｈ／Ｄ≦０．３５０
となるように構成されている。

また、本実施例では、前記シュラウド１０３の送風に対する上流側に略円弧部１０３ｂを備え、この略円弧部１０３ｂの平均Ｒ寸法をプロペラファン１０４の高さＨで除した値Ｒ／Ｈが、０．１２３〜０．３、好ましくは０．１２３〜０．１８５の範囲になるように構成されている。

なお、図１において、１０８は圧縮機等のタンク類、１０９は電気箱である。図示はしていないが、本実施例の空気調和機は、室外機１に設けられた圧縮機、四方弁、室外熱交換器（上記熱交換器１０７が相当する）及び減圧器と、室内機に設けられた室内熱交換器が冷媒配管により接続されて冷凍サイクルを構成している。

図３は図１に示す室外機１におけるファン周りの別の構成例を説明する部分縦断面図である。この図３に示す空気調和機の室外機１が、図１に示す室外機１と異なるところは、プロペラファン１０４の最上流位置１０４ａが、シュラウド１０３の最上流位置１０３ａよりも更に突き出し量ｈｔだけ上流側まで突き出されて設置されているものである。

この図３で、前記シュラウド１０３の最上流位置１０３ａに対し、前記プロペラファンの最上流位置１０４ａが上流側に配置されている場合をプラス側と定義し、前記突き出し量ｈｔをプロペラファン１０４の高さＨで除した値ｈｔ／Ｈが、
０≦ｈｔ／Ｈ≦０．２
の範囲となるように、本実施例の空気調和機の室外機は構成されている。即ち、図１は、ｈｔ／Ｈ＝０に構成した室外機の例を示し、図３は０＜ｈｔ／Ｈ≦０．２の範囲に構成された室外機の例を示している。

なお、図１においては、前記側面カバー１１１を前記シュラウド１０３と一体成形で構成している例を示したが、この図３に示す例では、前記側面カバー１１１を前記シュラウド１０３とは別部材で構成している例を示している。

ここで、図４及び図５を用いて、従来の空気調和機の室外機の構成について説明する。図４は特許文献１に示すような従来の空気調和機の室外機の正面図を示し、図５は図４のＢ方向から見た平面図で、図４に示すシュラウドを除去して示す図である。

図５に示すように、従来の室外機１においては、その上面側から見て、プロペラファン１０４は熱交換器１０７とは重ならないように構成されている。即ち、熱交換器１０７と、プロペラファン１０４の平面方向（径方向）の位置関係ΔＬは、ΔＬ＞０となるように構成されている。

更に、従来の室外機１においては、図４に示すように、シュラウド１０３の円筒部の最上流位置１０３ａと前記熱交換器１０７の最上部との間のファン軸方向距離Δｈを、前記プロペラファン１０４の径Ｄで除した値Δｈ／Ｄが、０．１２６〜０．２１７の範囲になるように構成されている。

この図４、図５に示す従来例の場合、プロペラファン１０４が熱交換器１０７とは重ならないように構成されている室外機に対しては、小型化による送風性能の低下を防止し、騒音低減効果も得られる。しかし、室外機１の上面側から見て、プロペラファン１０４の外周側の一部が熱交換器１０７と重なるように小型化された室外機に対する配慮は為されていない。即ち、図４、図５に示す従来例のものを、室外機の上面側から見て、プロペラファン１０４の外周側の一部が前記熱交換器１０７と重なるように構成されている室外機に適用すると、送風性能は低下し、騒音も大きくなってしまう。

これを図６により詳しく説明する。図６は本発明の実施例１に対する比較例におけるファン周りの空気流れを説明するための部分断面図で、図４において、更なる小型化のため、室外機１の設置面積を縮小化したことにより、室外機の上面側から見て、プロペラファン１０４の外周側の一部が熱交換器１０７と重なるように構成した場合の図である。即ち、図６は、図１〜図３に示したような本発明を採用せず、単純に小型化した場合の空気調和機の室外機におけるファン周りの空気流れを説明する図である。

この図６に示すように、本発明を採用しない単純に小型化した空気調和機の室外機においては、ファン周りの空気の流れは、太い矢印２０１で示すようになる。即ち、熱交換器１０７を通過した空気は、まずｂの位置まで流れ、その後、空気の流れ２０１に示すように、プロペラファン１０４に吸込まれ、シュラウド１０３の上面から室外機１の上方へ吹出される。

即ち、熱交換器１０７を通過して前記ｂの位置まで到達した空気は、プロペラファン１０４との距離が近いため、吸込まれた空気は前記ｂの位置からプロペラファン１０４まで軸方向に流れてしまう。従って、図６に示す空間Ｃ１の領域（熱交換器１０７の上部空間）には空気がほとんど流れず、径方向からプロペラファン１０４に吸込まれる流れはほとんど発生しない。このため、プロペラファン１０４の上流側（吸込側）の有効流路幅は図６に示す有効流路幅２０３となる。この有効流路幅が狭いほど、流れに対する大きな抵抗となり、送風性能低下や騒音発生の原因となる。図６に示す比較例では前記有効流路幅が２０３で示すように非常に小さくなってしまうため、送風性能が低下し、騒音も大きくなってしまう。

次に、図７により、本発明を採用した場合の空気調和機の室外機におけるファン周りの空気流れを説明する。図７は、図１に示した本発明の実施例１におけるファン周りの空気流れを説明するための部分断面図である。

図７に示すように、本実施例１におけるファン周りの空気の流れは、太い矢印２０２で示すようになる。即ち、熱交換器１０７を通過した空気は、まずｂの位置まで到達する。そして、本実施例の場合、前述したΔｈ／Ｄが０．２１７よりも大きく、０．３５０以下に構成され、また前記突き出し量ｈｔをプロペラファン１０４の高さＨで除した値ｈｔ／Ｈも０〜０．２の範囲になるように構成している。このため、前記ｂの位置とプロペラファン１０４との距離が適切に離れ、また前記熱交換器１０７の上部には広い空間Ｃ２が形成される。従って、空気が流れる流路が拡大され、前記ｂの位置まで到達した空気は、ここから流れが広がって前記空間Ｃ２にも流れる。

その後、ｃの位置に到達した空気は、プロペラファン１０４に、矢印２０２ａで示す軸方向、及び矢印２０２ｂで示す径方向から吸込まれ、見掛け上は矢印２０２ｃで示すように前記プロペラファン１０４に吸込まれる。即ち、前記プロペラファン１０４への吸込流れは、回転軸に平行な軸方向流れだけでなく、径方向から吸込まれる流れも発生し、プロペラファン径より外側の上流側空間Ｃ２からも空気を吸込むことが可能となる。

このように、本実施例の空気調和機の室外機によれば、図７の空間（熱交換器１０７の上部の空間）Ｃ２に流れが生じるため、プロペラファン１０４の上流側の有効流路幅を図７の２０４に示すように拡大でき、図６に示す比較例の有効流路幅２０３と比べて格段に広げることができる。従って、本実施例によれば、室外機の上面側から見て、前記プロペラファンの外周側の一部が前記熱交換器と重なるように配置されるほどに小型化された室外機であっても、送風性能の低下を最小限に抑制することのでき、騒音が大きくなるのも抑制できる空気調和機の室外機を得ることができる。

なお、前述したΔｈ／Ｄが０．３５０よりも大きくなるようにしても、前記有効流路幅の拡大の効果は得られるが、図１や図３に示す、プロペラファン最上流位置１０３ａと熱交換器上部との距離Δｈが大きくなるので、その分側面カバー１１１が長くなって、流路抵抗が増加し、送風性能低下の抑制効果が小さくなってしまう。従って、前述のΔｈ／Ｄは０．２１７よりも大きく、０．３５０以下に構成する。

次に、図８により本発明の効果を説明する。図８は、前記プロペラファン１０４の最上流位置と前記熱交換器１０７の上面とのファン軸方向における距離Δｈをプロペラファンの径Ｄで除した値Δｈ／Ｄと、風量比との関係を説明する線図である。また、実線で示す曲線はｈｔ／Ｈ＝０に構成した場合の風量比を示す線であり、点線で示す曲線はｈｔ／Ｈ＝０．２に構成した場合の風量比を示す線である。これらの曲線は、本発明の空気調和機の室外機を流体計算して得られたデータであり、それぞれの曲線において、最大風量が得られるΔｈ／Ｄとした場合の風量を１とし、これを基準にして、Δｈ／Ｄの値を変えた時の風量比を表している。

この図８からわかるように、Δｈ／Ｄの値を０．２１７〜０．３５０の範囲に構成することにより、最大風量に対する風量低下を１％未満に抑えることができる。特に、Δｈ／Ｄの値を０．２２〜０．３０の範囲にすれば、ほぼ最大風量に近い風量を得ることができる。

このように、前記プロペラファンの外周側の一部が前記熱交換器と重なるように配置されるほどに小型化された室外機であっても、Δｈ／Ｄの値を上述した適切な範囲に構成することにより、送風性能の低下を最小限に抑制し、これに伴い騒音が大きくなるのも抑制でき、エネルギー消費の増加も抑制することができる。

また、本実施例によれば、プロペラファンの径をより大きくすることも可能であるから、風量を増大することも可能になり、冷媒Ｒ３２のような、圧縮機吐出温度が高くなるような冷媒であっても、風量を増大することで吐出圧力を下げることができる。従って、室外機を大型化することなく冷媒Ｒ３２にも対応可能となる。

１：室外機、２：正面パネル、３フレーム、１０２：底ベース、
１０３：シュラウド、１０３ａ：シュラウド最上流位置、１０３ｂ：略円弧部、
１０４：プロペラファン、１０４ａ：プロペラファン最上流位置、
１０５：モータクランプ、１０６：モータ、
１０７：熱交換器、
１０８：圧縮機等のタンク類、１０９：電機箱、
１１１：側面カバー、
１１２：プロペラファンの回転方向、
２０１，２０２：空気の流れ、
２０３，２０４：有効流路幅。

Claims (5)

1. 底ベースと、この底ベースの上部に配置された熱交換器と、前記底ベースに対向して配置されたシュラウドと、このシュラウドに囲われるように配置され且つ前記熱交換器の上方に設けられたプロペラファンを有する送風機とを備えた空気調和機の室外機であって、
   室外機の上面側から見て、前記プロペラファンの外周側の一部が前記熱交換器と重なるように構成され、
   前記プロペラファンの最上流位置と前記熱交換器の上面との距離をΔｈ、前記プロペラファンの径をＤとしたとき、
   ０．２１７＜Δｈ／Ｄ≦０．３５０
   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。
2. 請求項１に記載の空気調和機の室外機であって、
   前記プロペラファンが前記シュラウドの送風に対する最上流位置から上流側に突き出した突き出し量をｈｔ、プロペラファンの高さをＨとしたとき、
   ０≦ｈｔ／Ｈ≦０．２
   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。
3. 請求項２に記載の空気調和機の室外機であって、
   前記プロペラファンの送風に対する最上流位置と前記シュラウドの送風に対する最上流位置とが略同位置（ｈｔ／Ｈ＝０）であることを特徴とする空気調和機の室外機。
4. 請求項１〜３の何れかに記載の空気調和機の室外機であって、
   前記室外機は上方から見て四角形状に構成され、この四角形状室外機の４側面のうちの３側面に前記熱交換器が配置されると共に、残りの１面には正面パネルが設置され、
   室外空気は前記３側面から前記熱交換器を通過して室外機内に吸い込まれ、前記プロペラファンにより前記室外機の上方に吹き出される上吹きタイプに構成されていることを特徴とする空気調和機の室外機。
5. 請求項１〜３の何れかに記載の空気調和機の室外機であって、
   空気調和機を構成する冷凍サイクルの冷媒として、冷媒Ｒ３２を採用していることを特徴とする空気調和機の室外機。

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