WO2012133392A1

WO2012133392A1 - 熱源ユニット

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Publication number: WO2012133392A1
Application number: PCT/JP2012/057908
Authority: WO
Inventors: 崇史畠田; 諭太田; 克浩清水
Original assignee: Toshiba Carrier Corp
Current assignee: Carrier Japan Corp
Priority date: 2011-03-28
Filing date: 2012-03-27
Publication date: 2012-10-04
Anticipated expiration: 2013-09-28
Also published as: CN103443551A; CN103443551B; JP2014111998A

Abstract

室外機本体内を水平方向に仕切板で仕切り、その一方の空間を熱交換器および送風機を配置する熱交換室とし、他方の空間を圧縮機を配置する機械室とするとともに、送風機を上記熱交換室に上下方向に複数台並べて配置し、送風機を、ファンモータと、このファンモータの回転軸に嵌着されるプロペラファン６とで構成し、上記プロペラファンの設置数ｎと、上記室外機本体の高さＨ（ｍｍ）および上記プロペラファンの直径Ｄ（ｍｍ）との関係νが次の（１）式と（２）式を満たすように構成した。上記構成とすることにより、送風機の入力と騒音の低減を図ることができる。［数１］ ν＝（Ｈ－５０×（ｎ＋１））／Ｄ ……（１）ｎ≦ν≦（ｎ＋０．５） ……（２）

Description

熱源ユニット

　本発明の実施形態は熱源ユニットに関する。

　一般に、熱源ユニットの一例としては空気調和機の室外機が知られており、この種の空気調和機の室外機としては、熱交換器に熱交換空気を流通させる送風機の回転軸を水平方向に配置した横吹き型がある。この種の横吹き型の室外機は、ユニット筐体内を上下方向に延びる仕切板により、水平方向に、例えば２つの空間に仕切り、その一方の空間を熱交換器および送風機を配置する熱交換室に構成し、他方の空間を圧縮機を配置する機械室として構成している。

　しかしながら、この種の従来の横吹き型空気調和機用室外機では、熱交換器に熱交換空気を流通させる送風機の設置台数と、そのプロペラファンの直径およびユニット筐体の高さとの関係の最適化が図られていないために、この関係の最適化にする事による送風機の消費電力や送風騒音の低減が十分に図られていないという課題がある。

　本発明は、このような事情を考慮してなされたもので、その目的は、送風機の設置台数と、そのプロペラファンの直径およびユニット筐体高さとの関係の最適化を図ることにより、送風機の入力と騒音の低減を図ることができる熱源ユニットを提供することにある。

　本実施形態は、ユニット筐体内を水平方向に仕切板で仕切り、その一方の空間を熱交換器および送風機を配置する熱交換室とし、他方の空間を圧縮機を配置する機械室とするとともに、前記送風機を前記熱交換室に上下方向に複数台並べて配置した熱源ユニットであって、前記送風機は、ファンモータと、このファンモータの回転軸に嵌着されるプロペラファンとからなり、前記プロペラファンの設置数ｎと、前記ユニット筐体の高さＨ（ｍｍ）および前記プロペラファンの直径Ｄ（ｍｍ）との関係νが次の（１）式と（２）式を満たすように構成されていることを特徴とする。

　　［数１］
　　ν＝（Ｈ－５０×（ｎ＋１））／Ｄ　　　……（１）
　　ｎ≦ν≦（ｎ＋０．５）　　　　　　　　……（２）
　また、前記送風機は、前記熱交換器に対向して設けられ、上下方向に延びる同一の支持部材に固定することが好ましい。

　本実施形態の熱源ユニットによると、送風機の設置台数と、そのプロペラファンの直径およびユニット筐体高さとの関係の最適化を図ることが可能となり、送風機の入力と騒音の低減を図ることができる。

第１の実施形態に係る空気調和機の室外機本体（ユニット筐体）とプロペラファン（本実施形態では３台）の正面模式図。図１で示す室外機の平面模式図。図１で示す３台のプロペラファンの支持構造を主に示す側面図。第２の実施形態に係る空気調和機の室外機本体（ユニット筐体）とプロペラファン（本実施形態では２台）を示す模式図。第１，第２の実施形態の節電効果を示すグラフ。第１，第２の実施形態の低減効果を示すグラフ。

　以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。なお、複数の図面中、同一または相当部分には同一符号を付している。

　図２は第１の実施形態に係る空気調和機の室外機の平面模式図である。この図２に示すように熱源ユニットの一例である空気調和機の室外機Ｒは、ユニット筐体の一例である板金製の室外機本体１を有する。

　室外機本体１は、横長矩形状の底板１ａ、底板１ａの前面側に立設される前板１ｂ、底板１ａの図中左側部に立設される左側板１ｃ、右側部に立設される右側板１ｄ、背面側に立設される後板１ｅ、およびこれら前、左右、後板１ｂ，１ｃ，１ｄ，１ｅの上端に亘って設けられる天板（図示省略）とから構成される。

　前板１ｂには、ベルマウス（図示省略）が形成される吹出口２が形成され、この吹出口２には図示省略のファンガードが嵌め込まれる。左側板１ｃには複数の補強用段部が形成され、右側板１ｄは冷媒配管等の配管類を挿通させるための開口部を備えており、この開口部はパックドバルブカバーによって覆われている。

　左側板１ｃと後板１ｅには桟部が設けられ、これら桟部相互間には吸込口１ｃ１，１ｅ１を形成し、図２中白抜き矢印に示すように、外気を室外機本体１内に吸い込むように構成されている。天板は、周縁に沿って折曲加工された肩部を有する平板からなる。このようにして構成される室外機本体１内部は、ユニット筐体内を水平方向に仕切る固体板金製の仕切板３によって熱交換室４Ａと機械室４Ｂの左右２室に区分される。熱交換室４Ａは機械室４Ｂよりも大きい容積を有する。

　熱交換室４Ａには、後板１ｅに近接する位置の底板１ａ上に、後板１ｅおよび左側板１ｃと並行してＬ形の室外熱交換器５が配置される。すなわち、室外熱交換器５は平面視でＬ字状に形成されている。室外熱交換器５の上端は天板に近接している。

　さらに、熱交換室４Ａには、その内部に、室外送風機６と、この室外送風機６を支持する送風機支持部材７を配設している。室外送風機６は、室外熱交換器５と仕切板３と左側板１ｃおよび前板１ｂとにより囲まれて配置され、ファンモータ６Ｍと、このファンモータ６Ｍの回転軸に取り付けられるプロペラファン６Ｆとを有する。

　送風機支持部材７は、左右一対の逆Ｌ字状の支柱７ａ，７ｂを有する。図３に示すように、これら支柱７ａ，７ｂは、その上端部７ａ１，７ｂ１の先端部（図３では右端部）を鉤状に折曲し、室外熱交換器５の上端部背面側角部に係合され、固定される。支柱７ａ，７ｂには、その横方向に架設された例えば３対の横架部材７ｃ，７ｃ，７ｃが上下方向(設置状態における方向)に３段並設され、これら３対の横架部材７ｃ，７ｃ，７ｃにより、３台のファンモータ６Ｍ（６ＭＡ，６ＭＢ，６ＭＣ）をそれぞれ固定している。支柱７ａ，７ｂの下端部は支持台７ｄに立設され、支持台７ｄは室外機本体１の底板１ａ上に固定される。

　ファンモータ６Ｍ（６ＭＡ，６ＭＢ，６ＭＣ）は回転速度を可変としており、プロペラファン６Ｆ（６ＦＡ, ６ＦＢ, ６ＦＣ)は軸方向の背面側から熱交換空気を吸い込んで前面側の吹出口２から外気へ吹き出す送風作用をなす。すなわち、開口構造の後板１ｅ側、左側板１ｃ側が外気の吸込側となり、前板１ｂの吹出口２が吹出側となる。ベルマウスは、吹出口２において外気吹出を案内する。

　機械室４Ｂには、圧縮機８と図示省略の気液分離器及びこれら圧縮機８と気液分離器に接続される四方切換弁等を備えた前記配管類が収容される。圧縮機８等は、熱交換室４Ａ内の室外熱交換器５や、図示しない室内機に収容される室内熱交換器等と、図示しない冷媒配管を介して接続されて冷凍サイクルを構成する。

　そして、図１，図３に示すように、室外機本体１は、その高さ（ユニット筐体の高さ）Ｈ方向に所要の間隔ｇを置いて３台の室外送風機６（６Ａ，６Ｂ，６Ｃ）を並設している。これら３台の室外送風機６Ａ，６Ｂ，６Ｃは図３で示す送風機支持部材７に、上下方向にほぼ等間隔に固定支持されている。なお、室外送風機が４台以上の場合にも、上下方向に延びる同一の送風機支持部材に固定支持することにより、容易に正確な位置決めができる。

　これら室外送風機６Ａ～６Ｃは、次の（１）式、（２）式を満たすように構成されている。

　　［数２］
　　ν＝（Ｈ－５０×（ｎ＋１））／Ｄ　　　……（１）
　　ｎ≦ν≦（ｎ＋０．５）　　　　　　　　……（２）
　　ここで、ｎ：室外送風機６の設置台数
　　　　　　Ｈ：室外機本体１の高さ（ｍｍ）
　　　　　　Ｄ：プロペラファン６Ｆの直径（ｍｍ）
　なお、上記（１）式中の「５０」は、本発明者らの長年の研究開発の結果に基づく値であり、特に、室外送風機の設置台数が１台である場合に、室外機本体１の上端および下端からプロペラファン６Ｆの外周までの各々の間隔は、５０ｍｍ以上が好ましいことと、室外送風機を上下方向に複数台設置する場合にも、隣り合うプロペラファン６Ｆ，６Ｆの外周同士の間隔は、送風効率向上と送風騒音低減のために５０ｍｍ以上が好ましいことを、本発明者らの長年の研究開発の結果見出され、蓄積されてきた新しい知見に基づく。

　したがって、例えば室外機本体１の高さＨが１５００ｍｍ、３台の室外送風機６Ａ～６Ｃ（プロペラファン６ＦＡ、６ＦＢ、６ＦＣ）を室外機本体１の高さ方向に並設する場合には、上記（１）、（２）式により、プロペラファン６ＦＡ～６ＦＣの直径Ｄを３７２ｍｍ以上にすることが好ましい。

　また、図４に示すように２台の室外送風機６Ｄ、６Ｅ、すなわち、プロペラファン６ＦＤ、６ＦＥを室外機本体１の高さＨ方向に並設する場合には、これらプロペラファン６ＦＤ、６ＦＥの直径Ｄを５４０ｍｍ以上にすることが好ましい。

　図５は、室外機本体１に、室外送風機を複数台設置し、それぞれ同一風量を送風するように運転したときのνと入力との関係を示すグラフである。

　すなわち、図５は、上記（１）式で算出したときのνを横軸にし、各室外送風機のファンモータ６Ｍの合計の電気入力（消費電力）Ｗを縦軸にしたときの相対関係を示し、図中、曲線Ａは、室外機本体１に、室外送風機を２台設置した場合（２ファン）の特性を示し、曲線Ｂは、室外送風機を３台設置した場合（３ファン）の特性を示し、曲線Ｃは、室外送風機を４台設置した場合（４ファン）の特性を示している。上記（１）式から、νの数値が大きくなるに従ってプロペラファン６Ｆの直径が小さくなる。

　上記（１）式と（２）式を満たすνは、室外送風機が２台の場合（２ファン）が２．０≦ν≦２．５であり、室外送風機が３台の場合（３ファン）は、３．０≦ν≦３．５である。また、図５中、破線で示すＥ領域は、２ファンの場合において、νが２．５を超える場合であって、上記（２）式を満たさない領域を示す。

　図５より、例えば２ファンでνが２．５の場合は、入力が約２９０Ｗ程度であるのに対し、νが２．５を超えるＤ領域の例えば２．８の場合は入力が約３７０Ｗ程度になる。一方、３ファンでνが３．０の場合は、入力が３７０Ｗより小さい約２９０Ｗ程度である。

　したがって、２ファンでνが２．５を超えるＥ領域よりも、３ファンでνが３．０の場合の方が入力を小さくできる。

　例えば、上記（１）式より、室外機本体１の高さＨが１５００ｍｍの場合、２ファン（ｎ＝２）でνが２．５のときのプロペラファン６Ｆの直径Ｄは、５４０ｍｍである。したがって、室外機本体１の横幅の制約等により、プロペラファン６Ｆの直径Ｄを５４０ｍｍ未満にする必要がある場合は、２ファンでプロペラファン６Ｆの直径Ｄを小さくする（νが２．５が大きくなるようにする）よりも、３ファン（ｎ＝３）にして、νが３．０となるようにプロペラファン６Ｆの直径Ｄを設定した方が入力を小さくすることができる。室外機本体１の高さＨが１５００ｍｍの場合、３ファンでνが３．０のときのプロペラファン６Ｆの直径Ｄは、４３３ｍｍである。

　同様に、図５から明らかなように、３ファンでνが３．５を超える場合よりも、４ファンでνが４．０の場合の方が入力を小さくできる。

　図６は、主に上記２ファン、３ファン、４ファンをそれぞれ同一風量で送風するように運転したときのνと騒音値（ｄＢ(デシベル)）の関係を示す。図６中、Ｆ曲線は２ファンの場合の送風騒音特性を示し、Ｇ領域は２ファンで上記（２）式を満たさない領域、すなわち、νが２．５を超える領域を示す。また、Ｈ曲線は３ファンの場合、Ｉ曲線は４ファンの場合の送風騒音特性を示す。

　図６より、例えば２ファンでνが２．５の場合は、騒音値が約６２ｄＢ程度であるのに対し、νが２．５を超えるＧ領域の例えば２．８の場合は騒音値が約６６ｄＢ程度になる。一方、３ファンでνが３．０の場合は、騒音値が約６６ｄＢより小さい約６２ｄＢ程度である。

　したがって、２ファンでνが２．５を超えるＥ領域よりも、３ファンでνが３．０の場合の方が騒音値を小さくできる。

　同様に、図６から明らかなように、３ファンでνが３．５を超える場合よりも、４ファンでνが４．０の場合の方が騒音値を小さくできる。

　したがって、本実施形態によれば、複数の室外送風機を室外機本体１の高さＨ方向（上下方向）に並設する場合、上記（１）、（２）式を満たすようにすることにより、同一風量を送風する場合、室外送風機のファンモータの入力と送風騒音の低減を共に図ることができる。

　また、３台の室外送風機６Ａ、６Ｂ、６Ｃを上下方向に延びる同一の送風機支持部材７に固定支持するようにしたので、各室外送風機６Ａ、６Ｂ、６Ｃの位置決めが容易に正確にでき、各室外送風機６Ａ、６Ｂ、６Ｃ間の間隔を均等にして、より低騒音化を図ることができる。

　以上、本発明の幾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。これら新規な実施形態は、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ともに、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。

　Ｒ…室外機（熱源ユニット）、１…室外機本体（ユニット筐体）、３…仕切板、４Ａ…熱交換室、４Ｂ…機械室、５…室外熱交換器、６…室外送風機、６Ｆ…プロペラファン、６Ｍ…ファンモータ、７…送風機支持部材、８…圧縮機。

Claims

ユニット筐体内を水平方向に仕切板で仕切り、その一方の空間を熱交換器および送風機を配置する熱交換室とし、他方の空間を圧縮機を配置する機械室とするとともに、前記送風機を前記熱交換室に上下方向に複数台並べて配置した熱源ユニットにおいて、
　前記送風機は、ファンモータと、このファンモータの回転軸に嵌着されるプロペラファンとからなり、前記プロペラファンの設置数ｎと、前記ユニット筐体の高さＨ（ｍｍ）および前記プロペラファンの直径Ｄ（ｍｍ）との関係νが次の（１）式と（２）式を満たすように構成されていることを特徴とする熱源ユニット。
　　［数１］
　　ν＝（Ｈ－５０×（ｎ＋１））／Ｄ　　　……（１）
　　ｎ≦ν≦（ｎ＋０．５）　　　　　　　　……（２）
前記送風機は、前記熱交換器に対向して設けられ、上下方向に延びる同一の支持部材に固定されていることを特徴とする請求項１記載の熱源ユニット。
前記送風機の台数が３台以上であることを特徴とする請求項２記載の熱源ユニット。