JP2018185087A - 空気調和機の室外機 - Google Patents

Abstract

【課題】熱効率の低下を抑制できる空気調和機の室外機を提供する。【解決手段】空気調和機の室外機１は、室外機本体２と、排気手段３と、を持つ。室外機本体２は、ケース１０と、熱交換器２０と、を持つ。ケース１０には、吸込口１１および吹出口１３が形成されている。熱交換器２０は、ケース１０の内部に配置されている。排気手段３は、筒状に形成されている。排気手段３は、第１開口端部３aおよび第２開口端部３ｂを持つ。排気手段３は、ケース１０の外側においてケース１０に隣接して設けられている。排気手段３は、内部が第１開口端部３aおよび吹出口１３を通じてケース１０の内部と連通する。排気手段３は、ダクト３０と、ノズル４０と、を持つ。ダクト３０は、筒状に形成されている。ノズル４０は、ダクト３０の内周面に沿って第１開口端部３a側から第２開口端部３ｂ側に向かって空気を排出する。【選択図】図１

Description

本発明の実施形態は、空気調和機の室外機に関する。

従来、空気調和機の室外機は、熱交換器が収容されたケースに吸込口および吹出口が形成され、プロペラファンにより吸込口から吸い込まれた空気を吹出口から排出する。しかしながら、プロペラファンにより吹出口から排出された空気は、外気の風や周囲の構造物の影響により室外機の近傍に拡散し、再度吸込口から吸い込まれる場合がある。これにより、室外機における熱交換の効率が低下し、空気調和機の熱効率が低下する可能性があった。

特開２０１４−７０７９１号公報

本発明が解決しようとする課題は、熱効率の低下を抑制できる空気調和機の室外機を提供することである。

実施形態の空気調和機の室外機は、室外機本体と、排気手段と、を持つ。室外機本体は、ケースと、熱交換器と、を持つ。ケースには、吸込口および吹出口が形成されている。熱交換器は、ケースの内部に配置されている。排気手段は、第１開口端部および第２開口端部を持つ筒状に形成されている。排気手段は、ケースの外側においてケースに隣接して設けられている。排気手段は、内部が第１開口端部および吹出口を通じてケースの内部と連通する。排気手段は、ダクトと、ノズルと、を持つ。ダクトは、筒状に形成されている。ノズルは、ダクトの内周面に沿って第１開口端部側から第２開口端部側に向かって空気を排出する。

実施形態の室外機を示す正面断面図。 実施形態の室外機を示す平面図。 実施形態の室外機の作用を説明する図。 実施形態の室外機の作用を説明する図。 実施形態の室外機の作用を説明する図であって、図１のＶ矢視図。

以下、実施形態の空気調和機の室外機を、図面を参照して説明する。なお以下の説明では、同一または類似の機能を有する構成に同一の符号を付す。そして、それら構成の重複する説明は省略する場合がある。

図１は、実施形態の室外機を示す正面断面図である。
図１に示すように、室外機１は、室外機本体２と、排気手段３と、温度計測手段４と、制御部５と、を備えている。なお以下では、水平面上に設置された状態にある室外機１について説明する。

室外機本体２は、ケース１０と、熱交換器２０と、を備えている。
ケース１０は、上下方向に延びる直方体状に形成されている。ケース１０の側面には、ケース１０の内外を連通する吸込口１１が形成されている。本実施形態では、吸込口１１は、ケース１０の側面のうち、互いに反対側を向く一対の側面にそれぞれ１つずつ形成されている。ケース１０の上面の中央には、ケース１０の内外を連通する吹出口１３が形成されている。吹出口１３は、上下方向から見た平面視で円形状に形成されている。

熱交換器２０は、例えば、冷媒が通流する冷媒管と、冷媒管に接する板状の複数のフィンと、を備えている。熱交換器２０は、複数のフィンの間を通過する空気との間で熱交換を行う。熱交換器２０は、ケース１０の内部に配置されている。熱交換器２０は、各吸込口１１に沿って一対配置されている。すなわち、一対の熱交換器２０は、ケース１０の内部において互いに対向するように配置されている。

図２は、実施形態の室外機を示す平面図である。
図１および図２に示すように、排気手段３は、ケース１０の上方に設けられている。排気手段３は、両端が開口した円筒状に形成されている。排気手段３は、上下方向に沿って延びている。排気手段３は、ケース１０の吹出口１３の中心軸線と同軸に配置されている。排気手段３は、下側開口端部３ａ（第１開口端部）および上側開口端部３ｂ（第２開口端部）を備えている。排気手段３は、ケース１０の吹出口１３の外側（上側）において吹出口１３に隣接して設けられている。排気手段３の内部は、下側開口端部３ａおよび吹出口１３を通じてケース１０の内部と連通している。なお、排気手段３の内部とは、筒状に形成された排気手段３において、その筒状の周壁に相当する部分に囲まれた領域である。排気手段３は、上下方向から見て下側開口端部３ａにより吹出口１３の全体を囲っている。

排気手段３は、ダクト３０と、ノズル４０と、給気手段５０と、カバー６０と、を備えている。
ダクト３０は、排気手段３の上部を形成している。ダクト３０は、円筒状に形成されている。ダクト３０の内周面３０ａは、排気手段３の下側開口端部３ａ側から上側開口端部３ｂ側（すなわち下側から上側）に向かうに従い外側に広がっている。つまり、ダクト３０の内周面３０ａは、下側開口端部３ａ側から上側開口端部３ｂ側に向かうに従い拡径している。

ノズル４０は、室外機本体２とダクト３０との間に設けられている。ノズル４０は、排気手段３の下部を形成している。ノズル４０は、ダクト３０の内周面３０ａに沿って下側開口端部３ａ側から上側開口端部３ｂ側に向かって空気を排出する。ノズル４０は、中空に形成された空気貯留部４１と、空気貯留部４１内の空気が排出される口部４３と、を備えている。

空気貯留部４１は、ケース１０の上面に取り付けられている。空気貯留部４１は、円筒状に形成されている。空気貯留部４１は、ダクト３０と同軸に配置されている。空気貯留部４１の下端部は、排気手段３の下側開口端部３ａを形成している。空気貯留部４１は、上下方向から見て吹出口１３の全体を囲っている。空気貯留部４１の内周面は、一定の径で上下方向に延在している。空気貯留部４１の上面は、ダクト３０の下端部に当接している。

口部４３は、空気貯留部４１の上面から、ダクト３０の内周面３０ａに沿って上方に突設されている。口部４３は、ダクト３０の内周面３０ａに沿って円環状に延びている。口部４３は、空気貯留部４１の内外を連通している。口部４３の出口（上端開口）は、上方に向かって開口している。口部４３の出口は、上下方向から見て円環状に開口している。

給気手段５０は、ノズル４０の空気貯留部４１の内部に空気を供給する。給気手段５０は、例えば送風機や圧縮機等である。図示の例では、給気手段５０は、軸流式圧縮機である。給気手段５０は、排気手段３の内部に設けられている。給気手段５０は、ノズル４０の空気貯留部４１の内周面に取り付けられている。給気手段５０は、例えば熱交換器２０と同数設けられている。すなわち、本実施形態では、給気手段５０は、一対設けられている。一対の給気手段５０は、排気手段３の中心軸線周りの周方向（以下、単に周方向という。）において、それぞれ熱交換器２０と同じ位置に設けられている。すなわち、一対の給気手段５０は、ノズル４０の空気貯留部４１の内周面における互いに約１８０°ずれた位置に設けられている。給気手段５０は、空気を取り込む取込部５１を備えている。給気手段５０は、ノズル４０の径方向における内側から外側に向かって空気を送る。

カバー６０は、各給気手段５０の取込部５１の上側開口端部３ｂ側（すなわち上側）にそれぞれ配置されている。カバー６０は、半円筒状に形成されている。カバー６０は、上下方向から見て給気手段５０の取込部５１の全体に重なるように設けられている。カバー６０は、給気手段５０の取込部５１に対して隙間を有した状態で、給気手段５０の取込部５１の上半部を囲っている。カバー６０は、例えば給気手段５０に取り付けられている。

温度計測手段４は、例えばサーミスタや熱電対等である。温度計測手段４は、各熱交換器２０の温度を各別に測定可能となっている。本実施形態では、温度計測手段４は、各熱交換器２０にそれぞれ取り付けられている。各温度計測手段４は、制御部５に接続されている。

制御部５は、温度計測手段４による各熱交換器２０の温度の計測値に基づいて、給気手段５０による空気の供給量（給気手段５０の回転数）を制御する。制御部５は、温度計測手段４による計測値に基づいた複数の熱交換器２０の温度分布に応じて、複数の給気手段５０による空気の供給量を各別に制御する。

次に、本実施形態の室外機１の作用について説明する。なお以下では、熱交換器２０において放熱が行われる場合を例に挙げて説明する。
図３および図４は、実施形態の室外機の作用を説明する図である。
各給気手段５０が作動すると、空気貯留部４１の内部に空気が送り込まれ、口部４３において圧縮される。口部４３において圧縮された空気は、口部４３の出口から排出される。以下では、口部４３から排出された空気を１次空気流と称する。口部４３の出口は、上下方向から見て円環状に開口しているので、１次空気流は、円環状の噴流となる。１次空気流は、ダクト３０の内周面３０ａに沿って上側開口端部３ｂに向かって流れる。

１次空気流は、１次空気流に囲まれた空気を引き込みながら流れる。以下では、１次空気流に引き込まれた空気を誘導空気流と称する。誘導空気流の発生により、ダクト３０の内側が負圧となるので、排気手段３は、下側開口端部３ａおよび吹出口１３を通じて連通するケース１０の内部の空気を取り込む。これにより、排気手段３は、ケース１０の内部において吸込口１１から吹出口１３に向かう空気流を形成する。そして、排気手段３から排出された空気流は、１次空気流の風量よりも大きい風量の噴流として、上方に向かって流れる。

制御部５は、複数の熱交換器２０の温度分布に応じて、複数の給気手段５０の回転数を各別に制御する。例えば、制御部５は、各熱交換器２０の温度が同等の場合、各給気手段５０の回転数が同等となるように各給気手段５０を制御する。これにより、１次空気流は、周方向における給気手段５０それぞれの位置において同様に流れる。このため、誘導空気流も、周方向における給気手段５０それぞれの位置において同様に流れる。その結果、ケース１０の内部の空気流も、周方向における給気手段５０それぞれの位置において同様に流れるので、周方向において各給気手段５０と同じ位置に設けられた熱交換器２０がそれぞれ均等に冷却される。

また、制御部５は、各熱交換器２０の温度が異なる場合、ケース１０の内部における空気流のうち、より温度が高い熱交換器２０を通過する空気流の生成に支配的な給気手段５０を、他の給気手段５０よりも回転数が高くなるように制御する。つまり、制御部５は、一方の熱交換器２０が他方の熱交換器２０よりも高温の場合、周方向における一方の熱交換器２０と同じ位置に設けられた一方の給気手段５０を他方の給気手段５０よりも回転数が高くなるように制御する。これにより、空気貯留部４１の内部の気圧が一方の給気手段５０の近傍において局所的に高くなる。このため、一次空気流は、周方向における一方の給気手段５０の位置において周囲よりも風量が増す。誘導空気流およびケース１０の内部の空気流も同様である。その結果、一方の熱交換器２０が他方の熱交換器２０よりも冷却される。

このように、本実施形態では、内部が下側開口端部３ａおよびケース１０の吹出口１３を通じてケース１０の内部と連通する排気手段３であって、筒状に形成されたダクト３０と、ダクト３０の内周面３０ａに沿って下側開口端部３ａ側から上側開口端部３ｂ側に向かって空気を排出するノズル４０と、を有する排気手段３を備える。この構成によれば、１次空気流が、ダクト３０の内側において空気を引き込みながら、下側開口端部３ａ側から上側開口端部３ｂ側に向かって流れる。この際、１次空気流がダクト３０の内側において空気を引き込むことにより、ケース１０の内部の空気が、下側開口端部３ａおよび吹出口１３を通じて排気手段３の内部に取り込まれる。そして、１次空気流、および１次空気流に引き込まれた誘導空気流は、互いに組み合わされ、排気手段３から噴流として排出される。このため、プロペラファンにより吹出口から排気する場合と比較して、室外機１から排出される空気流の指向性が高まる。よって、吹出口１３から排出された空気が室外機１の近傍に拡散して再度吸込口１１から吸い込まれることを抑制できる。したがって、室外機１における熱交換の効率の低下を抑制でき、空気調和機の熱効率が低下を抑制できる。

また、ダクト３０の内周面３０ａは、下側開口端部３ａ側から上側開口端部３ｂ側に向かうに従い外側に広がっている。この構成によれば、１次空気流がコアンダ効果によりダクト３０の内周面３０ａに引き寄せられるので、ダクトの内周面が下側開口端部３ａ側から上側開口端部３ｂ側に向かうに従い外側に広がっていない場合と比較して、ダクト３０の内側の負圧が大きくなる。これにより、排気手段３の内部に取り込まれるケース１０の内部の空気の量を増大させることができる。したがって、室外機１における熱交換の効率を向上させることができ、空気調和機の熱効率を向上させることができる。

また、給気手段５０は、排気手段３の内部に配置され、排気手段３は、給気手段５０の取込部５１に対して上側開口端部３ｂ側から隙間を有した状態で囲うカバー６０を備えている。この構成によれば、図５に示すように、排気手段３の内部において下側開口端部３ａ側から上側開口端部３ｂ側に流れる誘導空気流をカバー６０により堰き止めることができる。これにより、カバー６０の下側開口端部３ａ側において局所的に気圧が高くなるので、カバー６０の下側開口端部３ａ側に位置する給気手段５０の取込部５１は、空気を取り込みやすくなる。よって、ノズル４０に空気を確実に供給することができる。

また、排気手段３は、複数の熱交換器２０それぞれの温度を計測する温度計測手段４と、温度計測手段４による計測値に基づいた複数の熱交換器２０の温度の分布に応じて、複数の給気手段５０による空気の供給量を各別に制御する制御部５と、を備える。この構成によれば、制御部５により給気手段５０の回転数を各別に制御することで１次空気流の風量の分布が変更されるので、誘導空気流およびケース１０の内部の空気流の風量の分布を調整することが可能となる。このため、例えば、温度が高い熱交換器２０を通過する空気流の風量を増加させるとともに、温度が低い熱交換器２０を通過する空気流の風量を減少させることができる。よって、１つのプロペラファンによりケースの内部の空気流を形成する従来技術では困難であった、複数の熱交換器２０それぞれを通過する空気流の風量の調整を実現できる。したがって、室外機１における熱交換の効率を向上させることができ、空気調和機の熱効率を向上させることができる。

なお、ノズル４０の空気貯留部４１の内部には、一方の給気手段５０に連通する空間と、他方の給気手段５０に連通する空間と、を仕切る仕切部材が配置されていてもよい。これにより、空気貯留部４１の内部において、一方の給気手段５０により供給された空気と、他方の給気手段５０により供給された空気と、の混合が抑制される。このため、制御部５により複数の給気手段５０の回転数がそれぞれ異なるように制御した際に、１次空気流の風量の分布をより明瞭に調整することができる。

また、上記実施形態では、給気手段５０が排気手段３の内部に設けられているが、給気手段５０がダクト３０またはノズル４０の外側に設けられていてもよい。
また、上記実施形態では、給気手段５０が一対設けられているが、給気手段５０は１個設けられていてもよいし、３個以上設けられていてもよい。ただし、１次空気流の風量の分布を調整できるという点で、給気手段５０は複数設けられていることが望ましい。

また、上記実施形態では、排気手段３が円筒状に形成されているが、これに限定されず、例えば角筒状に形成されていてもよい。

以上説明した少なくともひとつの実施形態によれば、内部が下側開口端部およびケースの吹出口を通じてケースの内部と連通する排気手段であって、筒状に形成されたダクトと、ダクトの内周面に沿って下側開口端部側から上側開口端部側に向かって空気を排出するノズルと、を有する排気手段を持つことにより、空気調和機の熱効率が低下を抑制できる。

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。

１…室外機、２…室外機本体、３…排気手段、３ａ…下側開口端部（第１開口端部）、３ｂ…上側開口端部（第２開口端部）、４…温度計測手段、５…制御部、１０…ケース、１１…吸込口、１３…吹出口、２０…熱交換器、３０…ダクト、３０ａ…内周面、４０…ノズル、５０…給気手段、５１…取込部、６０…カバー

Claims (4)

1. 吸込口および吹出口が形成されたケース、および前記ケースの内部に配置された熱交換器を備える室外機本体と、
   第１開口端部および第２開口端部を備える筒状に形成され、前記ケースの外側において前記ケースに隣接して設けられるとともに、内部が前記第１開口端部および前記吹出口を通じて前記ケースの内部と連通する排気手段であって、筒状に形成されたダクト、および前記ダクトの内周面に沿って前記第１開口端部側から前記第２開口端部側に向かって空気を排出するノズルを有する排気手段と、
   を備える空気調和機の室外機。
2. 前記ダクトの前記内周面は、前記第１開口端部側から前記第２開口端部側に向かうに従い外側に広がっている、
   請求項１に記載の空気調和機の室外機。
3. 前記排気手段は、前記ノズルに空気を供給する給気手段を備え、
   前記給気手段は、前記排気手段の内部に配置され空気を取り込む取込部を備え、
   前記排気手段は、前記取込部に対して前記第２開口端部側から隙間を有した状態で囲うカバーを備える、
   請求項１または２に記載の空気調和機の室外機。
4. 前記室外機本体は、複数の前記熱交換器を備え、
   前記排気手段は、前記ノズルに空気を供給する複数の給気手段を備え、
   前記複数の熱交換器それぞれの温度を計測する温度計測手段と、
   前記温度計測手段による計測値に基づいた前記複数の熱交換器の温度の分布に応じて、前記複数の給気手段による空気の供給量を各別に制御する制御部と、
   を備える請求項１から３のいずれか１項に記載の空気調和機の室外機。

Images