WO2021044466A1

WO2021044466A1 - 室外機

Info

Publication number: WO2021044466A1
Application number: PCT/JP2019/034373
Authority: WO
Inventors: 和真細川; 政志吉川
Original assignee: 日立ジョンソンコントロールズ空調株式会社
Priority date: 2019-09-02
Filing date: 2019-09-02
Publication date: 2021-03-11

Abstract

【課題】　効率的に塵埃を除去することができる室外機を提供すること。【解決手段】　複数枚の羽根１３ａを備え、第１の回転方向に回転することで前方に送風し、第１の回転方向とは異なる第２の回転方向に回転することで後方に送風する送風ファン１３と、前方に設けられた第１の開口部と後方に設けられた第２の開口部と前記第１の開口部および前記第２の開口部をつなぐ側部とを有し、送風ファン１３の径方向の外側に配置され、送風ファン１３によって発生した空気の流れを調整するベルマウス１４とを含み、ベルマウス１４は、前後方向において羽根１３ａと重複する比率が、羽根１３ａの前後方向の寸法に対して１／３以上であり、かつ、ベルマウス１４の後端部が、羽根１３ａの後端部よりも後方に延出しないように配置されることを特徴とする。

Description

室外機

　本発明は、効率的に塵埃を除去する室外機に関する。

　空気調和機の室外機は、送風ファンによって空気の流れを生じさせ、熱交換器に空気を通過させることで冷媒の熱交換を行う。しかしながら室外機は、屋外に設置されているため、空気が通過する熱交換器のフィンには、埃やゴミなどといった塵埃が溜まりやすい。このような塵埃が溜まると、フィンの目詰まりなどが生じ、熱交換効率の低下を招くこととなる。

　この点につき、ファンを通常の運転時（空気調和運転時）とは逆方向に回転させることで塵埃を除去する技術が提案されている（例えば、特許文献１、特許文献２参照）。かかる技術によれば、空気調和運転時とは反対方向に流れる空気を熱交換器に通過させることができるため、溜まった塵埃を除去することができる。一方で、塵埃を適切に除去するには、ファンの逆回転によって流れる空気を、熱交換器の広い範囲に送風する必要がある。

　ところで、送風ファンによって生じる空気の流れは、送風ファンの径方向外側に配置される、ベルマウスなどの風向調整手段によって制御することができる。ベルマウスによって空気の流れを好適に制御する技術として、プロペラファンに対する風路の非対称性に配慮してベルマウスを部分的に上流側へ延ばす技術が提案されている（例えば、特許文献３参照）。しかしながら、特許文献３は、いわゆる「ショートサイクル効果」を抑制して熱交換の効率を改善するものであり、塵埃を効率的に除去するためのものではなかった。

　そこで、逆方向への空気の流れによって塵埃を効率的に除去するための、風向調整手段をさらに改良する技術が求められていた。

特開平１０－５４６０２号公報特開２００７－１５５２７０号公報国際公開ＷＯ２００９／１１３３３８号明細書

　本発明は、上記従来技術における課題に鑑みてなされたものであり、効率的に塵埃を除去することができる室外機を提供することを目的とする。

　すなわち、本発明によれば、
　複数枚の羽根を備え、第１の回転方向に回転することで前方に送風し、前記第１の回転方向とは異なる第２の回転方向に回転することで後方に送風する送風手段と、
　前方に設けられた第１の開口部と、後方に設けられた第２の開口部と、前記第１の開口部および前記第２の開口部をつなぐ側部とを有し、前記送風手段の径方向の外側に配置され、前記送風手段によって発生した空気の流れを調整する風向調整手段と
　を含み、
　前記風向調整手段は、
　前後方向において前記側部と前記羽根とが重複する比率が、前記羽根の前後方向の寸法に対して１／３以上であり、かつ、前記風向調整手段の後端部が、前記羽根の後端部よりも後方に延出しないように配置されることを特徴とする、室外機が提供される。

　本発明によれば、効率的に塵埃を除去することができる室外機が提供できる。

本実施形態の室外機の側面断面図。本実施形態の室外機の構成を示すブロック図。本実施形態における送風ファンの羽根の寸法とベルマウスの配置を示す図。送風ファンとベルマウスとの位置関係について種々の例を示す図。ファン回転数と送風の広がりとの関係を示す図。

　以下、本発明を、実施形態をもって説明するが、本発明は後述する実施形態に限定されるものではない。なお、以下に参照する各図においては、共通する要素について同じ符号を用い、適宜その説明を省略するものとする。

　空気調和機は、室外機１０と、室内機とによって構成され、冷媒と空気との熱交換によって、冷房運転、除湿運転、暖房運転などの空気調和運転を行う。図１は、本実施形態の室外機１０の側面断面図である。図１に示すように室外機１０は主として筐体１１、熱交換器１２、送風ファン１３、ベルマウス１４、吹出しグリル１５、仕切り板１６などの各部品によって構成される。以下に説明する実施形態では、図１に示すように、室外機１０の吹出しグリル１５が備えられている側を前方とし、その反対側を後方とする。

　筐体１１は、室外機１０を構成する各部品を支持する。また、筐体１１には、空気を吸入したり、吐出したりするための開口部が設けられている。

　熱交換器１２は、伝熱管およびフィンから構成され、伝熱管を通る冷媒とフィンの間を通過する空気との熱交換を行う部品である。室外機１０の熱交換器１２は、空気調和機が冷房運転する際には凝縮器として作用し、暖房運転する際には蒸発器として作用する。熱交換器１２は、多数のフィンが空隙を設けられて配置されており、空隙の間を空気が通過することで熱交換を行うことができる。一方で、室外機１０は屋外に設置されることが一般的であることから、通過する空気に塵埃が含まれる場合がある。このような場合に継続して室外機１０を動作させると、塵埃の一部がフィンや伝熱管に付着して、目詰まりを生じさせ、その結果、熱交換の効率を低下させることとなる。したがって、好適なタイミングで熱交換器１２の塵埃を除去することが好ましく、後述するように本実施形態では、空気調和運転時の空気の流れを逆にした、塵埃除去運転を行う。なお、図１において熱交換器１２の形状は、室外機１０の上部と後方と下部に渡る、いわゆる「コの字形状」をしたものを示したが、一例であって、特に実施形態を限定するものではなく、これ以外の形状であってもよい。

　送風ファン１３は、一般にプロペラファンや軸流ファンなどとしても参照される、空気を送風する装置である。送風ファン１３は、複数枚の羽根１３ａを備え、図１中の一点鎖線を回転軸として回転することによって空気の流れを作ることができる。なお、羽根１３ａは、ブレードやプロペラなどとしても参照される場合がある。送風ファン１３は、回転方向を切り替えることができ、空気調和運転を行う場合には正回転をし、塵埃除去運転を行う場合には、回転方向が正回転と反対である逆回転をする。送風ファン１３が空気調和運転時に正回転をすると、図１に示す矢線のように、室外機１０の後方から空気を取り込み、前方へ空気を吐出する。一方で、送風ファン１３が塵埃除去運転時に逆回転をすると、図１に示す矢線の向きが逆になり、室外機１０の前方から空気を取り込み、後方へ吐出する。このようにして、塵埃除去運転時に送風ファン１３が逆回転することで、空気調和運転の際に熱交換器１２などに付着した塵埃を除去することができる。

　ベルマウス１４は、送風ファン１３の径方向の外側に配置され、前方と後方とにそれぞれ開口部を有し、各開口部をつなぐように側部を有して構成される部品である。ベルマウス１４の形状は、特に限定されないが、前方の開口部や、後方の開口部が、前後方向の中央部よりも広がっている形状とすることができる。また、ベルマウス１４を正面または背面から見た形状は、送風ファン１３の回転軸と同心の円形とすることができる。ベルマウス１４は、送風ファン１３によって生じる空気の流れを好適に制御する、風向調整手段である。一般にベルマウス１４は、空気調和運転時に後方の広い範囲から吸入することで熱交換器１２の全体に空気を通過させ、指向性の高い空気を前方に吐出することで、空気調和運転時における熱交換の効率を向上できる配置とされている。一方で、本実施形態のベルマウス１４は、上記のような空気調和運転時における熱交換効率の向上のみならず、塵埃除去運転時において熱交換器１２の広い範囲に空気を送風できるように、後述するような構成とする。

　吹出しグリル１５は、送風ファン１３が正回転した場合に、空気が吐出される開口部であり、送風ファン１３への異物の巻き込みなどを防止するためのガードが設けられている。仕切り板１６は、送風ファン１３が回転することによって筐体１１内部を流れる空気の送風路を画定する部品である。なお、筐体１１内部の送風路外には、図示しない制御基板や冷媒の圧縮機などといった種々の部品が配置される。

　次に、室外機１０の制御系について説明する。図２は、本実施形態の室外機１０の構成を示すブロック図である。室外機１０の制御部２０１は、例えば制御基板に組み込まれ、送風ファン１３や圧縮機（不図示）などの動作を制御する。制御部２０１は、図２に示すように、回転方向制御部２０２と、回転数制御部２０３とを含んで構成される。

　制御部２０１は、室外機１０の空気調和運転と塵埃除去運転とを切り替え、各運転状態に応じた制御を行う。例えば、制御部２０１は、空気調和運転時における強運転モードや省エネ運転モードなどといった運転モードごとに異なる回転数をあらかじめ設定し、運転モードに応じて送風ファン１３を制御する。

　回転方向制御部２０２は、送風ファン１３の回転方向を制御する機能手段である。回転方向制御部２０２は、空気調和運転時においては送風ファン１３が正方向に回転するように制御し、塵埃除去運転時においては送風ファン１３が逆方向に回転するように制御する。

　回転数制御部２０３は、送風ファン１３の回転数を制御する機能手段である。送風ファン１３の回転数は、空気調和機の動作状態に応じて回転数制御部２０３が制御することができ、例えば、空気調和運転時において積極的に熱交換を行うような、強運転モードの場合には回転数を高くし、省エネ性を向上した熱交換を行うような省エネ運転モードの場合には回転数を低くする。また、塵埃除去運転時においても、送風ファン１３の回転数を制御することで、送風する範囲を制御でき、効率的な塵埃除去を行うことができる。このように、回転数制御部２０３は、運転モードに応じた種々の回転数で、送風ファン１３を制御することができる。

　ここまで、本実施形態の室外機１０の構造および構成について、図１および図２を以て説明した。以下では、本実施形態の送風ファン１３およびベルマウス１４の詳細について、図３を以て説明する。図３は、本実施形態における送風ファン１３の羽根１３ａの寸法とベルマウス１４の配置を示す図である。図３は、図１に示した本実施形態の室外機１０の側面断面図について、送風ファン１３およびベルマウス１４の近傍を拡大した図である。なお、図３では、図面の見やすさを考慮して、一部を省略して描かれている点に留意されたい。

　本実施形態の羽根１３ａは、図３に示すように、前後方向の寸法、すなわち、羽根１３ａの前端部から後端部までの前後方向における寸法を、Ｈとする。

　また、ベルマウス１４は、図３に示すように、送風ファン１３の径方向外側を囲うように配置されており、側部と羽根１３ａとは前後方向で少なくとも一部が重複するように配置される。本実施形態では、ベルマウス１４と羽根１３ａの配置によって、塵埃除去運転時における空気の流れの広がり具合を調整することができる。ここで、図３に示すように、羽根１３ａの前端部から、ベルマウス１４の後端部までの前後方向における寸法をＬとする。なお、説明する実施形態では、空気の流れを制御する手段として、ベルマウス１４を例示して説明しているが、特に実施形態を限定するものではなく、これ以外の風向調整手段を用いて空気の流れを調整してもよい。

　本実施形態では、塵埃除去運転時に広い範囲に送風するために、ＨとＬとの関係が、下記の式（１）を満たすように送風ファン１３やベルマウス１４の形状、配置などを選択する。

　上記式（１）について説明する。ＬがＨの１／３以上、すなわち、前後方向においてベルマウス１４が羽根１３ａと重複する比率が、羽根１３ａの前後方向の寸法の１／３以上となるように配置することで、塵埃を除去するのに充分な風速で以て熱交換器１２に送風することができる。また、ＬがＨ以下となるように、すなわち、ベルマウス１４の後端部が羽根１３ａの後端部よりも後方に延出しないように配置することで、送風ファン１３の後方における空気の流れを広げることができ、熱交換器１２の広い範囲に送風することができる。

　したがって、送風ファン１３とベルマウス１４との位置関係が上記式（１）を満たす場合には、室外機１０は、塵埃除去運転時において熱交換器１２の広い範囲に充分な風速の空気を送風することができ、効率的に塵埃を除去することができる。また、上記式（１）を満たす場合には、送風範囲を広くすることで風が当たる領域を分散できるため、塵埃除去運転時において送風ファン１３が逆回転する際に発生する騒音を低減することもできる。

　また、上記式（１）の条件を満たす送風ファン１３とベルマウス１４との位置関係は、空気調和運転時においても、熱交換に影響を及ぼすことがないため、効率的な空気調和と塵埃除去とを両立することができる。

　次に、送風ファン１３とベルマウス１４との位置関係による、塵埃除去運転時の空気の流れについて図４を以て説明する。図４は、送風ファン１３とベルマウス１４との位置関係について種々の例を示す図である。なお、図４（Ａ）～（Ｄ）において、破線で示される矢線は、塵埃除去運転時における空気の流れの例を示している。

　図４（Ａ）、（Ｂ）は、上記式（１）の条件を満たす位置関係にある送風ファン１３およびベルマウス１４である。図４（Ａ）は、ベルマウス１４が羽根１３ａに対して前後方向の寸法Ｈの１／３以上重複し（ＬがＨの１／３以上）、かつ、ＬがＨよりも小さい場合、すなわち、Ｈ／３≦Ｌ＜Ｈである場合の構造の例を示している。また、図４（Ｂ）は、ベルマウス１４の後端部との位置と、羽根１３ａの後端部の位置とが同じである場合、すなわち、Ｌ＝Ｈである場合の構造の例を示している。これらのような構造の場合には、図４（Ａ）、（Ｂ）に示すように、塵埃除去運転時における空気は、好適に広がり、かつ、塵埃除去に充分な風速となる。したがって、本実施形態の室外機１０は、熱交換器１２の広い範囲に送風でき、フィンなどに付着した塵埃を効率的に除去することができる。

　一方で、図４（Ｃ）、（Ｄ）は、上記式（１）を満たさない位置関係にある送風ファン１３およびベルマウス１４である。図４（Ｃ）は、羽根１３ａに対する前後方向のベルマウス１４の重複が、羽根１３ａの前後方向の寸法Ｈの１／３よりも小さい場合、すなわち、Ｌ＜Ｈ／３である場合の例を示している。このような場合における塵埃除去運転時の空気の流れは、図４（Ｃ）に示すように、ある程度の広がりを以て送風されるものの、風速が充分ではなく、したがって、熱交換器１２のフィンなどに付着した塵埃を効率的に除去することができない。

　また、図４（Ｄ）は、ベルマウス１４の後端部が羽根１３ａの後端部よりも後方に延出している場合、すなわち、Ｈ＜Ｌである場合の例を示している。このような場合における塵埃除去運転時における空気の流れは、図４（Ｄ）に示すように、直進性が高い（指向性が高い）ものとなり、熱交換器１２のうち、送風ファン１３の後方の一部分にしか送風されない。したがって、熱交換器１２の上部や下部などには送風できず、一部の塵埃しか除去できないため、効率的な塵埃の除去を行うことができない。

　ここまで説明した通り、図４（Ａ）や（Ｂ）のように上記式（１）の条件を満たす位置関係で送風ファン１３およびベルマウス１４を構成することで、効率的な塵埃の除去を行うことができる。なお、塵埃除去運転時における送風ファン１３の回転数は、熱交換器１２に付着した塵埃を除去するのに充分な風速であれば特に限定されず、例として以下のようにすることができる。すなわち、空気調和運転時の送風ファン１３は、回転数の異なる複数の運転モードを有しており、塵埃除去運転時の送風ファン１３の回転数を、空気調和運転時の運転モードのうち回転数が最も低い運転モードの回転数よりも高い回転数とすることができる。このように、空気調和運転時の最低回転数よりも高い回転数で塵埃除去運転を行うことで、送風ファン１３は、塵埃を除去するために必要な風速で空気を送ることができる。

　ところで、上述した通り、本実施形態によれば、送風ファン１３およびベルマウス１４の形状や配置などの位置関係によって決まるＬおよびＨを適切なものとすることで、熱交換器１２の広い範囲に送風できることを示した。一方で、本実施形態の室外機１０は、塵埃除去運転時における空気の広がりを、送風ファン１３の回転数によっても制御することができる。図５は、ファン回転数と送風の広がりとの関係を示す図であり、図５（Ａ）の横軸はファン回転数を、縦軸は送風の広がり具合をそれぞれ示している。また、図５（Ｂ）は、回転数が高い場合において送風される範囲の例を示している。

　図５（Ａ）に示すように、送風ファン１３の回転数が低いと送風される範囲が広くなることから、熱交換器１２の広い範囲の塵埃を除去することができる。一方で、回転数が高いと送風される範囲が狭くなり、熱交換器１２のうち送風ファン１３の後方にあたる部分（図５（Ｂ）において破線で示される領域）に局所的に強い風速でもって送風することができる。とりわけ、空気調和運転時においても、熱交換器１２のうち送風ファン１３の後方にあたる部分から吸入される空気が多いことから、当該部分のフィンには塵埃が溜まりやすい。したがって、塵埃除去運転時に送風ファン１３の回転数を高くすることで、当該部分の塵埃を除去しやすくできる。

　このように、塵埃除去運転時の送風ファン１３の回転数は、上述したような最低回転数以上としたうえで、例えば低回転モードと高回転モードとを切り替えることで、熱交換器１２に溜まった塵埃を適切に除去することができる。塵埃除去運転時の高回転モードにおける送風ファン１３の回転数は、特に限定されないが、一例として、空気調和運転時における各モードの回転数の平均値や中央値などよりも高い回転数とすることができる。

　なお、塵埃除去運転を行うタイミングは特に制限されず、任意のタイミングで行うことができる。したがって、塵埃除去運転は、例えば、ユーザの手動による操作によって行うこととしてもよいし、空気調和運転が終了した後に自動的に行うこととしてもよい。

　以上、説明した本発明の実施形態によれば、効率的に塵埃を除去することができる室外機を提供することができる。

　以上、本発明について実施形態をもって説明してきたが、本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、当業者が推考しうる実施態様の範囲内において、本発明の作用・効果を奏する限り、本発明の範囲に含まれるものである。

１０…室外機、
１１…筐体、
１２…熱交換器、
１３…送風ファン、
１３ａ…羽根、
１４…ベルマウス、
１５…吹出しグリル、
１６…仕切り板、
２０１…制御部、
２０２…回転方向制御部、
２０３…回転数制御部

Claims

　複数枚の羽根を備え、第１の回転方向に回転することで前方に送風し、前記第１の回転方向とは異なる第２の回転方向に回転することで後方に送風する送風手段と、
　前方に設けられた第１の開口部と、後方に設けられた第２の開口部と、前記第１の開口部および前記第２の開口部をつなぐ側部とを有し、前記送風手段の径方向の外側に配置され、前記送風手段によって発生した空気の流れを調整する風向調整手段と
　を含み、
　前記風向調整手段は、
　前後方向において前記側部と前記羽根とが重複する比率が、前記羽根の前後方向の寸法に対して１／３以上であり、かつ、前記風向調整手段の後端部が、前記羽根の後端部よりも後方に延出しないように配置されることを特徴とする、室外機。
　前記送風手段の回転方向および回転数を制御する制御手段をさらに含む、請求項１に記載の室外機。
　前記制御手段は、
　空気調和運転時には、前記送風手段を前記第１の回転方向に回転させ、塵埃除去運転時には、前記送風手段を前記第２の回転方向に回転させる制御を行う、請求項２に記載の室外機。
　前記制御手段は、
　前記空気調和運転時に、回転数が異なる複数のモードのうち１つのモードの回転数によって前記送風手段が動作するように制御し、
　前記塵埃除去運転時に、前記複数のモードのうち最も回転数が低いモードの回転数よりも高い回転数によって前記送風手段が動作するように制御する、請求項３に記載の室外機。
　前記制御手段は、
　前記塵埃除去運転時に、前記複数のモードの各回転数の平均値または中央値よりも高い回転数によって前記送風手段が動作するように制御する、請求項４に記載の室外機。
　前記制御手段は、
　前記空気調和運転が終了したあとに、前記塵埃除去運転をする制御を行うことを特徴とする、請求項３～５のいずれか１項に記載の室外機。
　前記風向調整手段がベルマウスである、請求項１～６のいずれか１項に記載の室外機。