JP5591355B2 - 送風装置並びに空気調和機の室外機 - Google Patents

Description

本発明は、送風装置並びに空気調和機の室外機に関するものである。

送風装置の一つである空気調和機の室外機においては、複数のプロペラファンから水平に吹出した空気を上方に排気する形態のものがある。従来、このように複数台の送風部を備えて上方に排気する室外機の例として、例えば特許文献１に開示された室外機がある。この室外機では、上下に並ぶプロペラファンを前後方向にずらして配置し、プロペラファンそれぞれに独立した風路が用意される。

特許第３２４４４７０号公報（第３図）

しかしながら、上述した従来の室外機では、上段の送風部と下段の送風部からの風路を分離するために構造が複雑になるという課題がある。またプロペラファンを前後にずらして配置する必要から、それぞれのモータもまた、前後にずらす必要があり、モータの支持態様を含むレイアウト・部品構成等に関し構造が複雑化する問題もある。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであり、複数台の送風部の気流を簡易な構造で上方に排気することができる送風装置を提供することを目的とする。

上述した目的を達成するため、本発明は、複数の送風部が上下に並んで配置され、それら送風部の下流に上下に延びる排気路が設けられている送風装置であって、前記排気路内には、導風面が設けられており、前記導風面は、前記複数の送風部のうちの最下方位置の前記送風部の吹出し面と対向するように配置されており、前記導風面は、水平断面においてみて、左右方向の両端それぞれから中央に向かって後方に位置する部分を含み、且つ、前後方向に投影的にみて、左右方向の両端それぞれから中央に向かって上方に位置する投影ラインを有する。

本発明の空気調和機の室外機によれば、複数台の送風部の気流を簡易な構造で上方に排気することができる。

本発明の実施の形態１に係る空気調和機の室外機の正面図である。 図１のＩＩ−ＩＩ線に沿って、空気調和機の室外機の内部を側方から示す図である。 図１のＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿って、空気調和機の室外機の内部を上から示す図である。 図１のＩＶ−ＩＶ線に沿って、空気調和機の室外機の内部を上から示す図である。 本発明の実施の形態２に係る空気調和機の室外機の正面図である。 図５のＶＩ−ＶＩ線に沿って、空気調和機の室外機の内部を上から示す図である。 本発明の実施の形態３に係る空気調和機の室外機の正面図である。 図７のＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ線に沿って、空気調和機の室外機の内部を側方から示す図である。 図７のＩＸ−ＩＸ線に沿って、空気調和機の室外機の内部を上から示す図である。 図７のＸ−Ｘ線に沿って、空気調和機の室外機の内部を上から示す図である。

以下、本発明に係る送風装置を、空気調和機の室外機として実施した場合の実施の形態について添付図面に基づいて説明する。なお、図中、同一符号は同一又は対応部分を示すものとする。

実施の形態１．
図１は、本実施の形態１に係る空気調和機の室外機の正面図、すなわち送風部の吹出し側（前側）から吸込み側（後側）の方向を見るように示された図であり、図２は、図１のＩＩ−ＩＩ線に沿って、空気調和機の室外機の内部を側方から示す図である。また、図３及び図４はそれぞれ、図１のＩＩＩ−ＩＩＩ線及びＩＶ−ＩＶ線に沿って、空気調和機の室外機の内部を上から示す図である。また、各図中の方向を示す符号Ｘ、Ｙ、Ｚは、左右方向Ｘ、上下方向Ｙ、前後方向Ｚを意味する。また、図中に示す白抜きの矢印は、気流の流れを模式的に示すものである。

端的に述べると、本実施の形態１に係る空気調和機の室外機は、複数段の送風部の吹出し側の空間を上下方向に連通することで、それぞれのプロペラファンから吹き出された空気を上方に流す排気ダクトを備え、排気ダクト内の下段のプロペラファンの吹出し面に対向する位置に、下段のプロペラファンから排気ダクト内に吹出した空気を左右に振り分けながら上方に導くための導風面を備えたものであり、その導風面が、水平断面形状において頂部がプロペラファン側を向いたＶ字形をなすように構成したものである。以下、各部詳細を説明する。

空気調和機の室外機１においては、筐体内に複数の送風部３が上下に並んで配置され、それら送風部３の下流（前方）に上下に延びる排気路としての排気ダクト５が設けられている。本実施の形態１では、二つの送風部３が設けられており、送風部３はそれぞれ、回転可能に設けられたプロペラファン７と、プロペラファン７を回転駆動するファンモータ９と、プロペラファン７の周囲に位置するファンリング１１とを備えている。ファンモータ９はモータ支持材９ａによって筐体内の適所に支持される。

また、二つの送風部３は、プロペラファン７の回転軸ＲＣが上下方向Ｙに並ぶように、すなわち、図１においてみて左右方向Ｘの仮想中心線ＣＬ上に位置するように、配置されている。また、二つの送風部３は、上方から投影的にみると重なるように配置されており、すなわち、前後方向Ｚ且つ左右方向Ｘでみて位置が揃っている。

筐体内において、プロペラファン７の後方には、プロペラファン７の吸込み側の空間である吸込み空間１３と、吹出し側の空間である吹出し空間１５とが広がっており、これら吸込み空間１３と吹出し空間１５とは、分圧板１７で分離されている。分圧板１７には、ファンリング１１の前端がつながっている。ここで、分圧板１７とファンリング１１との接続部分で囲まれている、気流が通過する孔の部位を、送風部３の吹出し面１９とする。

吹出し面１９のすぐ下流には、すなわち、分圧板１７（吹出し面１９）と排気ダクト５との間には、風向ガイド２１が設けられている。風向ガイド２１は、下流側が上に反る多層の板状部分を含んでおり、吹出し面１９から流れてく気流を排気ダクト５へとやや上向きに流出させる。

筐体内の後部には、吸込み空間１３を後方から覆うように熱交換器２３が配置されている。熱交換器２３は、空気調和機の室外機１の筐体の後面及び左右側面後部に沿うように平面視、概ねコ字状を成している。これに対応し、熱交換器２３と対向する筐体の後面及び左右側面後部には、多孔タイプまたは網タイプの開口が施されており、熱交換器２３が筐体外部の空気を吸える構造になっている。熱交換器２３は、内部を冷媒が循環するパイプの表面に多層形状のフィンを有している。

空気調和機の室外機１の筐体における、送風部３及び熱交換器２３の配置領域の下方には、機械室２５が設けられている。機械室２５には、図示省略する周知態様でよい圧縮機等の冷媒回路を構成する機器と、圧縮機や他の機器を制御する電気回路（図示せず）等の電気・電子部品とが少なくとも格納されている。

排気ダクト５の上部、すなわち、筐体の上面前側であって上段の送風部３の前方且つ上方には、排気口２７が設けられている。プロペラファン７の回転軸は前後方向Ｚであり、排気方向は、上記の回転軸と垂直な方向である上下方向Ｙに設定されている。つまり、プロペラファン７から吹出された空気は、排気路である排気ダクト５を上方に流れて、排気口２７より筐体外へ排出されるように設定されている。

排気路である排気ダクト５内には、導風面３１が設けられている。導風面３１は、複数の送風部３のうちの最下方位置の送風部３の吹出し面１９と対向するように配置されている。導風面３１は、水平断面においてみると、左右方向の両端それぞれから中央に向かって後方に位置する（送風部３に近づく）部分を含む。また、導風面３１は、図１に示されるように、前後方向に投影的にみて、左右方向の両端それぞれから中央に向かって上方に位置する投影ラインを有する。このような構成の具体的一例として、本実施の形態１では、以下に述べるような仮想的な三角錐の部分的な構成面に相当する形態として実施される。

すなわち、導風面３１は、一の見方において、仮想的な三角錐のうちの二面を構成する形態であり、左右一対の傾斜面３１ａ，３１ａで構成されている。傾斜面３１ａ，３１ａは、相互に屈曲した二面分のプレート状部材で構成されている。なお、上記仮想的な三角錐のうちの導風面３１以外の二つの面は、排気ダクト５を画定する前面５ａと、排気ダクト５を画定する底面５ｂということであるが、上記の三角錐はあくまでも説明の便宜上のものであり、よって、本発明に関し、上記の仮想的な三角錐のうちの導風面以外の面は平坦な面として認識できることに限定されるものではない。

実施の形態１として具体的には、導風面３１の傾斜面３１ａ，３１ａは、図３に示されるように、水平断面においては、送風部３の吹出し面１９に向いたつまり後方に向けて突出したＶ字状の切断ラインとなって現れる。また、導風面３１は、上から投影的にみると、頂点が送風部３の吹出し面１９に向いた三角形をなす。また、図１に示されるように、導風面３１は、前後方向に投影的にみて、上下逆Ｖ字状をなす投影ラインを有し、傾斜面３１ａ，３１ａは、前後方向の投影面でみると、上方に行くほど左右方向の幅が縮小する、頂角が上方を向いた三角形をなす。また、このため、傾斜面３１ａ，３１ａの水平断面に現れるＶ字状の切断ラインは、上方にいくほど、相似形で小さくなる。

また、導風面３１において上下方向にわたって延びる最後部３１ｂ、すなわち、上記の仮想的な三角錐でいう母線（稜線）つまり左右一対の傾斜面３１ａ，３１ａの境界線は、上方の位置ほど送風部３の吹出し面１９から離れるように延びている。これにより、排気ダクト５における前後方向の風路断面積は、上方ほど拡大するように構成されている。なお、本実施の形態１では、導風面３１の高さは、一段目の送風部３全体にわたり、さらに、二段目の送風部３のプロペラファン７の回転軌跡の下部の付近程度までとなっている。

このような導風面３１により、下段の送風部３から流出した気流は、左右外側に振り分けられるように案内されながら、且つ、前方に進みつつ徐々に上向きに変向されて流れる。

次に、以上のように構成された本実施の形態１に係る空気調和機の室外機１の動作を説明する。各ファンモータ９が回転駆動することにより、各プロペラファン７も回転する。本実施の形態１では、図１においてみて、図中矢印ＲＤに示すように反時計回転に回転する。プロペラファン７が回転すると、その昇圧作用により吸込み空間１３の空気は、吹出し空間１５へと吹出され、さらに、排気ダクト５へと流れる。

また、吸込み空間１３の圧力が低下し、吸込み空間１３と熱交換器２３の外気側との圧力差に応じて、外気が熱交換器２３のフィン間を介して送風部３の吸込み空間１３に流入する。このとき、熱交換器２３のパイプ内部には外気温度よりも高温または低温の冷媒が循環しており、外気は、熱交換器２３を通過する際に熱交換を行う。プロペラファン７が吹出す気流は、外気よりも高温、または低温になっている。

プロペラファン７の吹出す気流は、旋回成分を持つが、排気ダクト５内に流入する際には、風向ガイド２１を介することにより、下向き成分が無くなり上向き成分が付加される。風向ガイド２１を通過した空気は、排気ダクト５を上昇し、排気口２７から空気調和機の室外機１の外に排気される。

排気ダクト５内での流れを更に詳細に説明する。下段の送風部３から排気ダクト５内に吹出された気流は、吹出し面１９に対向して設置された導風面３１に衝突する。導風面３１に衝突した気流は、左右に分けられつつ、排気ダクト５内を上昇する。つまり、下段の送風部３からの気流は、図３及び図４に示されるように、主に排気ダクト５内の左右両端側の部分を流れ、その部分に、符号Ｅで示されるように、下段の送風部３からの気流による風速が高い領域Ｅが作られる。一方、上段の送風部３から排気ダクト５内に吹出された気流は、導風面３１とは衝突せず、また、上段レベルの左右両端側には、下段の送風部３からの気流による風速が高い領域Ｅが形成されているため、主に排気ダクト５内の左右中央部分を上昇する。つまり、高段の送風部３からの気流は、図４に示されるように、主に左右中央部分を流れ、その部分に、符号Ｃで示されるように、上段の送風部３からの気流による風速が高い領域Ｃが作られる。このようにして、下段の送風部３からの気流と、上段の送風部３からの気流とが、積極的に分けられ、上段の送風部３からの吹出す気流と下段の送風部３から吹出された気流との干渉を小さくすることができる。

そのため、気流の干渉による損失を小さくできるため、ファンの負荷が低減されモータの所要動力を小さくすることができる。また、風量の増加による熱交換量の増加をモータ動力の増加なしに実現することができる。よって、省エネルギー性能の効率の高い空気調和機の室外機１を得ることができる。

また、導風面３１の最後部３１ｂは、上方の位置ほど送風部３の吹出し面１９から離れるように延びており、つまり、導風面３１は上向きに傾いている。このため、導風面３１に衝突する気流は、その後、転向角度が大きい導風面３１に沿った下向きの流れとはなりにくく、転向角度が小さい導風面３１に沿った上向きの流れとなり、転向による損失を小さくして、流れを排気方向へと案内できる。

また、排気ダクト５内の風量は、送風部３からの気流が集合するため、上方ほど多くなり、風速の増加、流動抵抗の増大、動圧損失の増加といった問題が生じるところである。これに対し本実施の形態１では、導風面３１の最後部３１ｂは、上方の位置ほど送風部３の吹出し面１９から離れるように延び、これにより、排気ダクト５における前後方向の風路断面積は、上方ほど拡大するように構成されている。そのため、風量の増加に対応させて、風路断面積も増加させることで、風速の増加、流動抵抗の増大、動圧損失の増加といった問題を抑制または低減することができる。これにより、最終的には、送風部３の負荷を小さくすることができる利点につながる。また、このようにプロペラファン７の負荷が低減され、ひいてはモータの所要動力を小さくすることができることで、風量の増加による熱交換量の増加をモータ動力の増加なしに実現することができる。よって、省エネルギー性能の効率の高い空気調和機の室外機１を得ることができる。

さらに、本実施の形態１では、二つの送風部３は、上方から投影的にみると重なるように配置されており、すなわち、前後方向Ｚ且つ左右方向Ｘでみて位置が揃っている。このため、空気調和機の室外機１を構成する要素の中で比較的質量の大きいファンモータ９やプロペラファン７の重心が上下に重なることとなる。これにより、それらの支持部材であるモータ支持材９ａの構造を簡素にできるため、部材、加工、製造に係る費用を低く抑えることが出来る。換言すれば、本実施の形態１の空気調和機の室外機１では、そのような利点が得られる送風部３の上下整列レイアウトを採用しながらも、それぞれの送風部３から流出した気流が上下関係で干渉を起こさない利点が得られている。

このように本実施の形態１に係る空気調和機の室外機によれば、上述した導風面の設置という簡易な構成で、複数台の送風部の気流の干渉を抑えつつ効率よく上方に排気することが可能となっている。

実施の形態２．
次に、図５及び図６に基づいて、本発明の実施の形態２に係る空気調和機の室外機について説明する。図５は、本実施の形態２に係る空気調和機の室外機の正面図であり、図６は、図５のＶＩ−ＶＩ線に沿って、空気調和機の室外機の内部を上から示す図である。本実施の形態２は、以下に説明する部分を除いては、上述した実施の形態１と同様であるものとする。

本実施の形態２の空気調和機の室外機１０１は、端的には、導風面１３１の最後部１３１ｂが、プロペラファン７の回転方向ＲＤに依拠して左右何れかに片寄って位置するものである。すなわち、導風面１３１の最後部１３１ｂは、前方からみて、プロペラファン７の回転方向ＲＤが反時計方向の場合にはプロペラファン７の整列中心線ＡＬより左側に位置しており、プロペラファン７の回転方向ＲＤが時計方向の場合にはプロペラファン７の整列中心線ＡＬより右側に位置しているものである。

このうち、本実施の形態２の図示例は、左側に片寄る例を示している。すなわち、前方からみて、プロペラファン７の回転方向ＲＤが反時計方向であり、それに応じて、導風面１３１の最後部１３１ｂが、前方からみて、プロペラファン７の整列中心線ＡＬより左側に片寄っている。また、これに応じて、前述した仮想的な三角錐も片寄っており、左右一対の傾斜面１３１ａ，１３１ａの面積も左右で異なっている（前方からみて／上方からみて、左側の傾斜面１３１ａの面積が小さい）。

上述した導風面１３１の作用について説明する。まず、プロペラファン７から吹出された気流は、その回転方向の旋回成分を含む。旋回成分を含む流れは、風向ガイド２１を通過するが、風向ガイド２１のガイド方向に近い向きの流れは、通過の際の抵抗が少なく、風向ガイド２１のガイド方向と大きく異なる向きの流れは、通過の際に抵抗が大きい。図５を用いて説明すると、排気ダクト５に向かって上に反る形状である風向ガイド２１に、反時計回転方向の旋回成分を持った気流が流入する。前方からみて右側は、風向ガイド２１のガイド方向と流れの旋回成分の方向とが離れるので抵抗が大きい。このことから、排気ダクト５への空気の流入は、前方からみて右側が多く左側が少なくなる。

これに対し、本実施の形態２では、最後部１３１ｂ（母線／稜線）が前方／上方からみて左側に片寄った導風面１３１を用いることによって、排気ダクト５内の風路面積は、左側よりも右側が広くなるように形成される。よって、相対的に多量の流量となる右側の空気の流通に対して、相対的に広い風路面積を右側に用意することができ、多く流れる領域には大きな流路を確保することができる。つまり、排気ダクト５への流入量の大小と、風路面積の大小との関係を、左右方向で合致させることができ、特定の領域において流量と流路とのアンバランスに起因し過度に風速が高くなることを積極的に抑制し、より損失を抑えることができる。

このように本実施の形態２に係る空気調和機の室外機によっても、上記実施の形態１と同様、導風面の設置という簡易な構成で、複数台の送風部の気流の干渉を抑えつつ効率よく上方に排気することが可能となっている。さらに、本実施の形態２では、特定の領域において風速が高くなることを積極的に抑制し、より損失を抑えることができる。

実施の形態３．
次に、図７〜図１０に基づいて、本発明の実施の形態３に係る空気調和機の室外機について説明する。上述した実施の形態１及び２では何れも、送風部を上下二段に配置した例を説明していたが、本発明はこれに限定されるものではなく、複数段の送風部を有するものとして広く実施することができ、上下三段以上の送風部を設けても良い。本実施の形態３は、その一例であり、上下三段の送風部を備えた例である。

図７は、本実施の形態３に係る空気調和機の室外機の正面図である。図８は、図７のＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ線に沿って空気調和機の室外機の内部を側方から示す図であり、図９及び図１０はそれぞれ、ＩＸ−ＩＸ線及びＸ−Ｘ線に沿って空気調和機の室外機の内部を上から示す図である。なお、本実施の形態３は、以下に説明する部分を除いては、上述した実施の形態１と同様であるものとする。

空気調和機の室外機２０１は、上下に並んで三段の送風部３を有している。また、本実施の形態３の空気調和機の室外機２０１においても、上述した導風面３１、傾斜面３１ａ及び最後部３１ｂと同様な形態の、すなわち前述した仮想的な三角錐の二面に相当するような、導風面２３１、傾斜面２３１ａ及び最後部２３１ｂを具備している。導風面２３１は、少なくとも、下から一段目及び二段目の送風部３の吹出し面１９と対向する範囲を含む高さで、上下方向に延びている。

最下段である下から一段目の送風部３から排気ダクト５内に吹出された気流は、吹出し面１９に対向して設置された導風面２３１に衝突して左右に分けられ、排気ダクト５内を上昇する。また、下から二段目の送風部３からも同様に排気ダクト５内に気流が吹出される。このため、図９に示されるように、排気ダクト５内における下から二段目の送風部３のレベルでは、排気ダクト５内の主に左右両端側の部分に、下から一段目の送風部３からの気流による風速が高い領域Ｅ１が出現し、主に左右中央部分に、下から二段目の送風部３からの気流による風速が高い領域Ｃ１が出現する。すなわち、一段目の送風部３からの気流と、二段目の送風部３からの気流とが、積極的に分けられ、上下段の送風部３からの気流同士の干渉が低減される。

また、下から二段目の送風部３から気流は、上記のように領域Ｃ１において上方へ流れつつも、導風面２３１による案内作用により、徐々に左右両端側へと広がっていき、やがて、下から一段目の送風部３からの気流と、下から二段目の送風部３からの気流とが、混ざり合って左右両端側において一緒に上昇するようになる。よって、さらに下流である最上段（下から三段目）の送風部３のレベルでは、図１０に示されるように、排気ダクト５内の主に左右両端側の部分に、下から一段目と下から二段目の送風部３からの気流による風速が高い領域Ｅ２が出現し、主に左右中央部分に、最上段の送風部３からの気流による風速が高い領域Ｃ２が出現する。すなわち、同様に、最上段の送風部３からの気流と、それよりも下段の送風部３からの気流とが、積極的に分けられ、かかる図１０のレベルにおいても、上下段の送風部３からの気流同士の干渉が低減される。また、下から二段目の送風部３のレベルよりも下流側（上方）では、合流により二段分の送風部の気流が流れ、さらにその下流側では、三段分の送風部の気流が流れることとなるが、導風面２３１は、上記実施の形態１同様、上方にいくほど左右幅が縮小し、吹出し面１９から離れるように形成されているので、風路断面積は、上方ほど拡大するように構成されている。そのため、風量の増加に対応させて、風路断面積も増加させることで、風速の増加、流動抵抗の増大、動圧損失の増加といった問題を抑制または低減することができる。これにより、最終的には、送風部３の負荷を小さくすることができ、同様に、省エネルギー性能の効率の高い空気調和機の室外機１を得ることができる。

このように本実施の形態３に係る空気調和機の室外機によっても、上記実施の形態１と同様、導風面の設置という簡易な構成で、複数台の送風部の気流の干渉を抑えつつ効率よく上方に排気することが可能となっている。

以上、好ましい実施の形態を参照して本発明の内容を具体的に説明したが、本発明の基本的技術思想及び教示に基づいて、当業者であれば、種々の改変態様を採り得ることは自明である。

例えば、上述した実施の形態は、空気調和機の室外機として説明されていたが、本発明は、これに限定されず、送風装置として広く実施することができる。具体的には、送風部の上流または下流に被乾燥対象が存在しているような乾燥機における送風構造として実施することも可能であるし、あるいは、送風部の上流及び下流に、熱交換器や被乾燥対象等の機能要素自体を持たない、単なる換気装置の送風構造として実施することも可能であろう。

また、上記実施の形態では、熱交換器は、送風部の上流に配置されていたが、本発明はこれに限定されず、熱交換器は、送風部の下流に配置されていてもよい。また、上述した実施の形態２は、二段の送風部に対して実施することには限定されず、実施の形態３のような三段以上の送風部に対して導風面を片寄らせて実施することも可能である。

１，１０１，２０１ 空気調和機の室外機、３ 送風部、５ 排気ダクト、１９ 吹出し面、２３ 熱交換器、３１，１３１，２３１ 導風面、３１ｂ，１３１ｂ，２３１ｂ 最後部。

Claims (6)

1. 複数の送風部が上下に並んで配置され、それら送風部の下流に上下に延びる排気路が設けられている送風装置であって、
   前記排気路内には、導風面が設けられており、
   前記導風面は、前記複数の送風部のうちの最下方位置の前記送風部の吹出し面と対向するように配置されており、
   前記導風面は、水平断面においてみて、左右方向の両端それぞれから中央に向かって後方に位置する部分を含み、且つ、前後方向に投影的にみて、左右方向の両端それぞれから中央に向かって上方に位置する投影ラインを有する、
   送風装置。
2. 前記導風面において上下方向にわたって延びる最後部は、上方の位置ほど前記送風部の吹出し面から離れる部分を有する、
   請求項１の送風装置。
3. 前記導風面は、上方より投影的にみて、頂点が前記送風部の吹出し面に向いた三角形をなし、前方より投影的にみて、頂角が上方を向いた三角形をなす、
   請求項１又は２の送風装置。
4. 前記送風部はそれぞれ回転可能に設けられたプロペラファンを含み、
   前記導風面において上下方向にわたって延びる最後部は、前方からみて、前記プロペラファンの回転方向が反時計方向の場合には該プロペラファンの整列中心線より左側に位置しており、前記プロペラファンの回転方向が時計方向の場合には該プロペラファンの整列中心線より右側に位置している、
   請求項１〜３の何れか一項の送風装置。
5. ３つ以上の前記送風部を備え、
   前記導風面は、少なくとも、下から一段目及び二段目の前記送風部の吹出し面と対向する範囲を含むように、上下方向に延びている、
   請求項１〜４の何れか一項の送風装置。
6. 請求項１〜５の何れか一項の送風装置は、空気調和機の室外機であり、
   少なくとも一つの前記送風部の上流または下流には、熱交換器が配置されている、
   空気調和機の室外機。

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