JP4775893B2 - 空気調和機の室外機 - Google Patents

Description

本発明は、空気調和機の室外機に係り、特にプロペラファンから吹出される排熱風の向きを変更する風向変更グリルを備えた空気調和機の室外機に好適なものである。

風向変更グリルを備えた空気調和機の室外機としては、特開平１１−２０１５４２号公報（特許文献１）に示されたものがある。この空気調和機の室外機では、吹出部から熱交換器を通過した空気が排熱風として吹出され、この排熱風の流れを整えるために吹出部に標準グリルと呼ばれる整流板が取り付けられている。そして、吹出部からの排気の放出先に障害物や人の通路などがある場合は、さらに標準グリルの外側に風向調整板が取り付けられる。この風向調整板は、所定間隔をあけて上下に並列状態に配設された複数の細板状の羽根を有し、この羽根の傾斜によって吹出部からの排熱風の向きを一方向（上方向）へ集中させて変更するようになっている。

特開平１１−２０１５４２号公報

しかし、空気調和機の室外機のプロペラファンから吹出される排熱風は、当該プロペラファンの回転に伴い強い旋回流れとなっているため、上下に並列状態に配設された複数の細板状の羽根にさまざまな角度成分を持って入射することとなる。このため、風向調整板が排熱風に対して大きな通風抵抗となり、騒音の増大や風量低下を招いていた。

また、近年の空気調和機の小型化かつ空調能力の大容量化に伴ってプロペラファンの送風量が増大している。特許文献１のように排熱風を一方向にのみ風向変更すると、その排熱風が集中して強大なものとなるため、この強大な排熱風による周囲環境への配慮が新たに必要となり、特許文献１の風向調整板を標準装備することの制約となっていた。

さらには、標準グリルに追加して風向調整板を別途用意することでコストの増加、美観の低下などの不具合が生じていた。

本発明の目的は、風向変更グリルによる通風抵抗の増加、騒音増大及び風量低下を抑制しつつ、排熱風による周囲環境への影響を最小限にできる空気調和機の室外機を得ることにある。

前述の目的を達成するために、本発明は、電動機により駆動されるプロペラファンと、前記プロペラファンの吸込み側に配置され、当該プロペラファンにより通風される熱交換器と、前記プロペラファン及び前記熱交換器を収容した筐体と、前記筐体の吹出部に配置され、前記プロペラファンから前記筐体の吹出部に吹出される軸方向成分及び旋回方向成分を持った排熱風の向きを変更する複数の風向変更板を有する風向変更グリルと、を備えた空気調和機の室外機において、前記複数の風向変更板は、前記排熱風を前記風向変更グリルから全周にわたって旋回方向に拡散するように前記プロペラファンの回転方向に間隔をあけて放射状に配置され、前記複数の風向変更板の各風向変更板は、前記プロペラファンから吹出される軸方向成分及び旋回方向成分を持った前記排熱風を当該旋回方向成分が大きくなるように風向変更する円弧断面形状を有すると共に、前記プロペラファンの吹出し風速分布に合わせて半径方向の外周側が幅広に形成されている構成にしたことにある。

係る本発明のより好ましい具体的な構成例は次の通りである。
（１）前記風向変更グリルは樹脂で形成され、前記各風向変更板は外周側が同一幅の直線状に形成されると共に内側が幅狭になる傾斜した直線状に形成されていること。
（２）前記風向変更グリルは前記各風向変更板を周方向に繋いだ支持部材を備えた網状グリルで構成されていること。
（３）前記風向変更グリルは前記風向変更板と前記支持部材とを樹脂で一体に形成した網状グリルで構成されており、前記支持部材は前記プロペラファンの軸方向を長手方向とする楕円断面形状に形成されていること。

本発明によれば、風向変更グリルによる通風抵抗の増加、騒音増大及び風量低下を抑制しつつ、排熱風による周囲環境への影響を最小限にできる空気調和機の室外機が得られる。

以下、本発明の一実施形態の空気調和機の室外機について、図１〜図４を用いて説明する。

まず、本実施形態の空気調和機の室外機の全体構成及び動作に関して図１及び図２を参照しながら説明する。図１は本発明の第１実施形態の空気調和機の室外機の斜視模式図、図２は図１の室外機の正面図である。なお、図１では支持部材３（図２参照）を省略して示してある。

空気調和機の室外機１０１は、電動機１０２と、この電動機１０２により駆動されるプロペラファン１０３と、プロペラファン１０３により通風される熱交換器１０４と、電動機１０２、プロペラファン１０３及び熱交換器１０４を収容した筐体１０７と、筐体１０７の吹出部に配置されてプロペラファン１０３から吹出される排熱風１０５の向きを変更する風向変更グリル１とを備えている。

なお、図中では省略したが、室外機１０１には圧縮機やアキュムレータ等の機械部品や制御装置等の電気部品も備えられている。また、室外機１０１は、室内機と組み合わされ、圧縮機や熱交換器などからなる冷凍サイクルを備えている。

かかる空気調和機の運転スイッチをオンすることにより、圧縮機及びプロペラファン１０３が駆動される。圧縮機の駆動により、冷凍サイクルが動作して、熱交換器１０４が凝縮器（冷房運転時）または蒸発器（暖房運転時）として作用し、室外空気へ放熱または室外空気から吸熱する。一方、プロペラファン１０３の駆動により、室外空気は、筐体１０７の背面吸込み部から筐体１０７内に吸込まれて熱交換器１０４と熱交換して加熱または冷却された後、電動機１０２の周囲を通ってプロペラファン１０３に吸込まれ、プロペラファン１０から筐体１０７の風向変更グリル１を通して排熱風１０５として吹出される。この排熱風１０５には、加熱されて高温となった排熱風、冷却されて低温になった排熱風の場合が含まれる。

次に、風向変更グリル１の構成の詳細を図１及び図２を参照しながら説明する。

風向変更グリル１は、図１及び図２に示すように、プロペラファン１０３から吹出された排熱風１０５の向きを変更して周方向に拡散する風向変更板２と、この風向変更板支持部材３とを備え、筐体１０７に標準装備されている。この風向変更グリル１は、風向変更板２と支持部材３とを樹脂で一体に形成して網状グリルを構成し、外部から異物が侵入しプロペラファン１０３と接触することを防ぐようになっている。また、この風向変更グリル１は、プロペラファン１０３の排熱口の外径と同等もしくはこれよりも大きく覆うように設定されている。

風向変更板２は、図２に示すように、プロペラファン１０３の回転方向に間隔をあけて放射状に配置された複数の風向変更板で構成されている。

また、風向変更板２は、プロペラファン１０３から吹出される軸方向成分及び旋回方向成分を持った排熱風１０５を旋回方向成分が大きくなるように風向変更する円弧断面形状を有している（図４参照）。なお、本実施形態では、風向変更板２の断面形状はプロペラファン１０３の半径方向に対し同一となっているので、風向変更グリル１の成形型の製作が容易であるが、これを考慮しなくても良い場合には、半径方向に異なるものであってもよい。

さらに、風向変更板２は、プロペラファン１０３の風速分布に合わせて半径方向の外周側が幅広となっている。なお、本実施形態では、プロペラファン１０３の風速分布にほぼ合致するように、排熱風１０５の流出側が半径方向に円弧状に形成しているが、成形型の製作を容易にするために、外周側が同一幅の直線状で内側が幅狭になる傾斜した直線状の組み合わせとしてもよい。

支持部材３は、各風向変更板２を周方向に繋ぐように全周方向に渡って設置され、プロペラファン１０３と同心に複数のリングで構成されている。各支持部材３はプロペラファン１０３の軸方向を長手方向とする楕円断面形状に形成されている。これによって、通風抵抗の増加を抑制しつつ、風向変更グリル１の全体強度を確保することができる。なお、支持部材３を円形断面形状としてもよい。

次に、風向変更グリル１の機能に関して図１から図４を参照しながら説明する。

図３は本実施形態におけるプロペラファン１０３の吹出し風速分布を示す図である。熱交換器１０４を通過した排熱空気は、プロペラファン１０３の前縁１０３ａから流入され、プロペラファン１０３の翼面を沿って風速を増し、プロペラファン１０３の後縁１０３ｂから流出される。プロペラファン１０３の後縁１０３ｂより流出される排熱風１０５は、軸方向成分及び旋回方向成分を有して図３に示すように、プロペラファン１０３の半径方向にわたって吹出される。本実施形態では、上述したようにプロペラファン１０３の回転方向に間隔をあけて放射状に複数の風向変更板２を備えているので、プロペラファン１０３から吹出される排熱風１０５が各風向変更板２にほぼ同じ角度成分で入射することとなり、従来例に比較して通風抵抗が格段に低減でき、騒音の低減や風量増加を図ることができる。ここで、排熱風１０５を全周わたって旋回方向へ拡散するので、従来例のように一方向に集中させる場合と比較して、その速度を小さくでき、周囲環境への影響を低減することができる。

また、プロペラファン１０３の後縁１０３ｂより流出される排熱風１０５の風速分布は、プロペラファン１０３の各半径位置によって異なり、プロペラファン１０３の半径に０．７〜０．８を乗じた位置での風速が最も早くなる分布４に示すようになることが一般的に知られている。このプロペラファン１０３の後縁１０３ｂから流出する排熱風は、プロペラファン１０３の回転に伴って、風速分布４→５→６と推移し、強い旋回吹出し流れとなっている。本実施形態では、上述したようにプロペラファン１０３の風速分布に合わせて半径方向の外周側が幅広の風向変更板２を備えているので、排熱風１０５の旋回方向への拡散を半径方向にわたって確実に行うことができ、周囲環境への影響をより一層低減することができる。

図４は本実施形態における風向変更板２とプロペラファン１０３周りの空気の流れ状態を模式的に示す拡大図であり、プロペラファン１０３の後縁１０３ｂと、風向変更グリル１の構成部材である風向変更板２の配置関係を示したものである。

プロペラファン１０３は、図４に示すように、回転周速度ｕで回転し、この回転速度ｕとプロペラファン１０３の後縁１０３ｂの形状とによって決まるファン回転軸方向絶対速度Ｃ_ｍ２と、ファン回転周方向絶対速度Ｃ_ｕ２と、の関係から吹出し速度Ｃ_２が求められる。一般に、プロペラファン１０３の吹出し速度Ｃ_２の向きはファン回転軸方向と一致せずにαなる角度となり、これが先に述べた排熱風１０５の旋回流の原因となる。

ここで、風向変更グリル１の構成部材である風向変更板２をプロペラファン１０３の半径方向に配置することで、上述したように、プロペラファン１０３の後縁１０３ｂから流出する排熱風１０５の向きと、風向変更板２の曲面形状の入口角度を常に一致させることができる。さらに、本実施形態では、風向変更板２は、プロペラファン１０３から吹出される軸方向成分及び旋回方向成分を持った排熱風１０５を旋回方向成分が大きくなるように風向変更する円弧断面形状を有しているので、従来例と比較して、通風抵抗を低減しつつ、排熱風１０５の向きを角度αよりも小さな角度βへと滑らかに変化させて排熱風１０５を周方向へ拡散することができる。特に、風向変更板２の角度βを４５度より小さくすることにより、室外機１０１の前方における障害物や人の通路などの周囲環境に殆ど影響を与えることをなくすことができる。

本発明の第１実施形態の空気調和機の室外機の斜視模式図である。 図１の室外機の正面図である。 本実施形態におけるプロペラファンの吹出し風速分布を示す図である。 本実施形態における風向変更板とプロペラファン周りの空気の流れ状態を模式的に示す拡大図である。

符号の説明

１…風向変更グリル、２…風向変更板、３…支持部材、４…風速分布、５…回転後の風速分布、６…回転後の風速分布、１０１…空気調和機の室外機、１０２…電動機、１０３…プロペラファン、１０３ａ…プロペラファン前縁、１０３ｂ…プロペラファン後縁、１０４…熱交換器、１０５…排熱風、１０７…筐体。

Claims (4)

1. 電動機により駆動されるプロペラファンと、
   前記プロペラファンの吸込み側に配置され、当該プロペラファンにより通風される熱交換器と、
   前記プロペラファン及び前記熱交換器を収容した筐体と、
   前記筐体の吹出部に配置され、前記プロペラファンから前記筐体の吹出部に吹出される軸方向成分及び旋回方向成分を持った排熱風の向きを変更する複数の風向変更板を有する風向変更グリルと、を備えた空気調和機の室外機において、
   前記複数の風向変更板は、前記排熱風を前記風向変更グリルから全周にわたって旋回方向に拡散するように前記プロペラファンの回転方向に間隔をあけて放射状に配置され、
   前記複数の風向変更板の各風向変更板は、前記プロペラファンから吹出される軸方向成分及び旋回方向成分を持った前記排熱風を当該旋回方向成分が大きくなるように風向変更する円弧断面形状を有すると共に、前記プロペラファンの吹出し風速分布に合わせて半径方向の外周側が幅広に形成されていること、
   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において、前記風向変更グリルは樹脂で形成され、前記各風向変更板は外周側が同一幅の直線状に形成されると共に内側が幅狭になる傾斜した直線状に形成されていること、を特徴とする空気調和機の室外機。
3. 請求項１または２に記載の空気調和機の室外機において、前記風向変更グリルは前記各風向変更板を周方向に繋いだ支持部材を備えた網状グリルで構成されていること、を特徴とする空気調和機の室外機。
4. 請求項３に記載の空気調和機の室外機において、前記風向変更グリルは前記風向変更板と前記支持部材とを樹脂で一体に形成した網状グリルで構成されており、前記支持部材は前記プロペラファンの軸方向を長手方向とする楕円断面形状に形成されていること、を特徴とする空気調和機の室外機。

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