(57)【要約】【課題】側面に設けられた熱交換機および機械室背面にある熱交換器の通風性を向上して熱交換性能を向上した空気調和機の室外ユニットを提供する。【解決手段】側面および背面に熱交換器と，熱交換器から気流を吸い込んで吐出す送風機としてのプロペラファンおよびファンケーシングであるマウスリングと，圧縮機等を収めた機械室に対して，前記マウスリングは，プロペラファンの吐出し側の一部をラップし，吸込側で拡開し，前記プロペラファンは拡開部から吸込側にかけて外径が大きくなっており，前記側面熱交換器および機械室に近付いているようにする。【選択図】図1
2014081147.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
側面および背面に熱交換器と，熱交換器から気流を吸い込んで吐出す送風機としてのプロペラファンおよびファンケーシングであるマウスリングと，圧縮機等を収めた機械室を備えており，
前記マウスリングは，プロペラファンの吐出し側の一部をラップし，吸込側で拡開し，前記プロペラファンは拡開部から吸込側にかけて外径が大きくなっており，前記側面熱交換器および機械室に近付いていることを特徴とする空気調和機の室外ユニット。
【請求項２】
請求項１の拡開部端部と側面熱交換器および機械室のギャップGs，Gm，およびプロペラファンと側面熱交換器および機械室のギャップGh，Gp，およびプロペラファン高さHfとマウスリングによるラップ量Hm，およびプロペラファンの最大径Dmにおいて，Rｓ/Dｍは 3%以上15%以下であり，Hm/Hfは9％以上50％以下であり，GpがGhとほぼ同等であり，GsおよびGmはGsあるいはGmの1.5倍から3倍程度となっていることを特徴とする空気調和機の室外ユニット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は，主にプロペラファンを送風機として室外ユニットに用いている空気調和機に関する。
【背景技術】
【０００２】
本技術分野の背景技術として、特開平１１−２４８１９８公報（特許文献１）がある。この公報には、プロペラファンの後縁外周近傍にマウスリングと軸方向に重なるプロペラファンの外径を、軸方向に局所的であり、少なくとも一つ、上，下流の最大外径部分より大きくするとともに、この部分に相当するマウスリングの内径部分を上，下流の最大内径より大きくする例が記載されている。また，特開２０００−２０５６０１公報（特許文献２）がある。この公報には，L字型熱交換器の側面部及びそれに続く背面部に対抗して前面パネルに達する隔壁状風流れガイドを設ける例が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平１１−２４８１９８公報
【特許文献２】特開２０００−２０５６０１公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
プロペラファンは空気調和機の室外ユニットに送風機として広く搭載されている。近年，省エネ性能のニーズは高まる一方であり，プロペラファンの入力を低減するだけでなく，熱交換器を可能な限り多く搭載して熱交換性能を向上しようとしている。例えば室外ユニットのうちプロペラファンの主流方向である背面だけでなく側面にも熱交換器を配置することも多い。しかし，プロペラファンの主流は軸方向であることから，側方に設けられた熱交換器からの吸込みは簡単ではない。特に，プロペラファンのケーシングであるマウスリングは側面熱交換器への通風の阻害になる。特許文献１によれば，プロペラファンのファン径を一部変更し，それに合わせてマウスリング形状を局所的に変更することにより，プロペラファンの効率は向上するものの，この点が十分には考慮されておらず，省エネ性能向上の妨げになる恐れがあった。特許文献２によれば，隔壁状の風流れガイドにより側面熱交換器からの通風は向上するものの，風流れガイド背面にある背面熱交換器からの通風が阻害されトータルには熱交換器への通風が阻害される恐れがあった。また，圧縮機等が納められた機械室側にある背面熱交換器からの通風は向上しない恐れがあった。
【０００５】
本発明の目的は、プロペラファンの入力は低減しつつ，熱交換性能を向上して省エネ性能を向上できる空気調和機の室外ユニットを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するために、例えば特許請求の範囲に記載の構成を採用する。
【０００７】
本願は上記課題を解決する手段を複数含んでいるが、その一例を挙げるならば、熱交換器を備えた空気調和機の室外機において，拡開した曲面による吸込口を備えたマウスリングと，熱交換器側で径が大きいプロペラファンを備え，ファン側面に設けられた熱交換器からの通風を良くして熱交換性能を向上する。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、熱交換性能を向上した空気調和機用の室外ユニットを提供できる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】空気調和機の室外ユニットの中心断面図の例である。
【図２】空気調和機の室外ユニットのファングリルを外してプロペラファンをむき出しにして吐出し側からみた図の例である。
【図３】図１のプロペラファン付近を拡大した図の例である。
【図４】図３の側面熱交換器110aの風速分布を示す図の例である。
【図５】空気調和機の室外ユニットの送風機性能を示す例である。
【図６】空気調和機の室外ユニットの送風機性能を示す例である。
【図７】空気調和機の室外ユニットの送風機性能を示す例である。
【図８】空気調和機の室外ユニットの送風機性能を示す例である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
空気調和機の室外ユニットは，室内ユニットと冷媒配管、電気配線等を介して接続され、室内の冷暖房を行なうように構成されている。本発明の実施例の一つを，図を参照しながら説明する。
【００１１】
図１，図２において，室外ユニット100は、ユニット枠体内に熱交換器110、ファンモータ120、送風機としてのプロペラファン130，マウスリング140、および圧縮機150が納められた機械室151等を収納し，前面パネル101，側面パネル102によって囲われている。機械室161はプロペラファン130の側面にあたる側面部160aと背面部160bから構成される仕切板160によって仕切られており，プロペラファン130による送風の気流は通らない。プロペラファン130は、ファンボス131とファンブレード132（ここでは3枚のブレードを例とした）とを有し、ファンモータ120によって回転し、これにより図２の矢印170のように熱交換器110側から吸い込んで吐出す。ファンモータ120は、プロペラファン130の空気吸込側に位置し、モータステー121によりユニット枠体に取り付けられている。モータステー121は、空気の流れに対する圧力損失が極力小さくなる形状になるようにフレーム構造にしてある。またファンモータ120はプロペラファン130の主流方向と平行に設けられ主流が持つ指向性および圧力的な抵抗を阻害しないようにしている。プロペラファン130の吐出し側の吐出し口104の外側には，安全上，筐体外側からの接触を防ぐためにファングリル103が設けられている。ファングリル103はフレームを組み合わせた形状となっており，通風に対する障害を最小に，かつ安全面に配慮された構造となっている。
【００１２】
熱交換器110は、伝熱管と熱交換フィンとからなるクロスフィン型熱交換器であり、全体が平面的にはＬ字形に形成されて，枠体の側面および背面に沿って，側面熱交換器110a，背面熱交換機110bとして、プロペラファン130の吸込側に配置されている。熱交換器110は、プロペラファン130により通風される空気と伝熱管内の熱媒体とが伝熱管及び熱交換フィンを介して熱交換するものであり、その風量が多いほど熱交換量が増大し、室外ユニット100のヒートポンプ性能が向上し、空気調和機の省エネ性能が向上するものである。
【００１３】
マウスリング140は、プロペラファン130の外周の外方に配置され、プロペラファン130によって送風される気流170を吐出し口104から吐出すように案内するものであり、熱交換器110側に拡開した吸込側曲面140a，導風部140ｂと，吐出し側に拡開した吐出し側曲面140ｃから構成されている。マウスリング140はプロペラファン130の後縁側でもある吐出し側の一部をラップしており，プロペラファン130のファンブレード132は前縁先端側が吸込側に突出するような，マウスリング140によってラップされていない開放された領域がある。さらに，プロペラファン130は部分的に径が変わっており，特に吸込側で大きくなっている。変化するファン外径の端部を結んだ線は，断面において外径線133のようになっている。このとき，ファングリル103を外した状態においてプロペラファン130の吐出し側から見ると，図2のようにファンブレード132の一部はファン径拡大部分201として吐出し口104に隠れて見える。このようにプロペラファン130の吸込側の径が大きいことによって，まず側面熱交換器110aに近づけられるため，側面熱交換器110aからの気流170aを強化することができ，熱交換性能が向上する。さらに，外形線133にて示したように背面熱交換器110ｂ側に向かってプロペラファン130の径は除所に小さくなって，側面熱交換器110aと背面熱交換器110bの屈曲部110ｃの曲線とおおよそ平行になる。したがって，この屈曲部110ｃからの通風も向上し，さらにプロペラファン130の主流である背面熱交換器の気流110ｂと風速分布は滑らかに接続するので，全体的な熱交換性能向上に寄与する。また，マウスリング140の陰では通風されない領域であるが，本実施例では側面熱交換器110aに対して吸込側曲面140aの曲面で適切に気流171aが形成され，マウスリング140の陰となった部分の熱交換器に通風することができ，側面熱交換器110aの全てを有効に活用することができ，熱交換性能向上に寄与する。 
一方，ファンブレード132の一部は機械室側面仕切板160aの側面から，機械室背面仕切板160ｂの背面にある，機械室背面の背面熱交換器110ｂの風路の延長領域に達している。さらに，マウスリング140から突出して大きくなったプロペラファン130のファン外径によって得られる機械室側外形線133ｂのように機械室151側に近付いているが，一方，近付き過ぎることによる機械室仕切板160との干渉が起きて騒音が増大する等は生じない距離になっている。そのため，機械室側の背面熱交換器110ｂからの通風170ｃは強化され，背面熱交換器110ｂを効率的に使用して熱交換性能を向上することができる。なお，気流170ｃが強化されることにより，例えば室外ユニット100の熱交換器がL字型ではなくU字型に側面パネル102にあたる位置にも熱交換器を設けた場合も，その位置にある熱交換器の通風性の向上に寄与できる。
【００１４】
マウスリング140の導風部140bの形状は直円筒で良い。直円筒であればプロペラファン130による気流170を助走して吐出し口104から気流を吐出すための気流を方向づける案内区間となるため，吐き出された気流は直線性を持ちやすい。このとき気流170，特に側面熱交換器110aから吸い込まれた気流170aが側面に回り込んで側面熱交換器110aから再び吸い込まれるような，いわゆるショートカット風が防止されるため，局所的な熱交換を抑止し，全体の熱交換性能が向上する。あるいは，導風部140ｂは，断面が傾斜して内径が徐々に狭まるような絞り形状にしても良い。このとき，吸い込まれた気流170は吸込側曲面部140aから滑らかに接続されるため導風部140ｂで気流が大きく剥離されることが抑止されるため，送風機としての入力低減，騒音低減に寄与し，空気調和機の省エネ性能向上に寄与する。あるいは，導風部140bは絞りを第1段，直円筒形状を第2段として2つを滑らかに接続した複数段形状としても良い。このとき，吸込側曲面140aからの気流の剥離および吐出し時の直線性の確保の両立が可能となり，空気調和機の省エネ性向上に寄与する。なお，プロペラファン130の径は図の外形線133のように直線的に変化するのではなく，吐出し側は一定に近く，吸込側に行くにつれて大きくなるため，導風部140bの絞りと直円筒の組み合わせは，プロペラファン130とマウスリング140のクリアランス寸法を確保すること，具体的には一定にする等が容易となり好ましい。
【００１５】
なお，送風機としてのプロペラファン130の流れ場は複雑であり，例えばファンブレード132とマウスリング140のクリアランスにおいて翼端漏れ流れが生じ，それが起点の一つとなって翼先端から吐出し側に放出される翼端渦が形成され，翼端渦がマウスリング140の吸込曲面140aでの流れ場，あるいは直接的に曲面に衝突するなどの干渉が起きる。したがって，熱交換性能を向上してさらに送風機性能も向上するための構成要素には好ましい配置，構成が考えられる。図3を用いて，具体的な配置，構成を示す。
【００１６】
例えばマウスリング140の吸込側曲面140aの曲率Rsが大きすぎると，クリアランス管理が困難になり漏れ流れ抑制が困難となり，結果としてはプロペラファンの入力にも騒音にも何ら影響を与えない。曲率が小さすぎると，入力は低下するが，吸込部の乱れや翼端渦との干渉に鋭敏になり騒音増大する。したがって， Rｓとファン最大径Dmに対して，Rｓ/Dｍは， 3%以上15%以下が好ましい。また，プロペラファン130がマウスリング140によってラップされる量Hmが大きすぎると，側面熱交換器110aからの気流が確保されにくいなど省エネ性能向上に寄与しにくい。小さすぎると，プロペラファン130の開放領域が増え気流の指向性および整流性が低下し，熱交換性能だけでなく送風機性能も低下する。したがって， Hmとファン高さHfに対して，Hm/Hfは，9％以上50％以下が好ましい。吸込側曲面140aの端部と側面熱交換器110aおよび機械室側面仕切板160aの間のギャップGsとGmは，マウスリングが動かない要素であるからある程度小さくする。また，側面熱交換器110aから気流を吸い込むためにほぼ同等（GpがGhとほぼ同等）で，一方，プロペラファン130と側面熱交換器110aおよび機械室仕切板160のギャップGh,Gpは，プロペラファンが回転体であるため寸法管理が難しいので広めにするため，かつ気流増強を両立させるために，GsあるいはGmの1.5倍から3倍程度が好ましい。また，プロペラファン130の最大径位置301は側面熱交換器140aからの気流増強のために側面熱交換器110aのほぼ半分の位置になっていることが好ましい。また，プロペラファン130の最大径位置302は仕切板160b延長線上にあり，仕切板の影に位置する背面熱交換器110ｂからの気流を確保する。
【００１７】
以上のような構成にすることで，側面熱交換器110aでの通風性が向上した結果の例を図4に示す。前面パネル101から離れる方向に，図3の軸301のように中心断面で軸を設けると，本発明において最大風速となる値を1として規格化すると，最大風速となる位置は前面パネルが設けられた位置から離れる。マウスリング140の吸込み曲面部140aの端面が0になるようにすると，0より小さい値では側面熱交換器110aはマウスリング140によってラップされていることになる。従来例に比べ，本発明では，マウスリング吸引込み口140aの曲率が適切であり，かつプロペラファン130の径が大きいので，ラップ部分の端部の風速が大きく，かつ，ラップから離れた位置での風速が大きい。また，吸込側曲面140aが適切に形成されているため曲面に沿って流れることで規則化され，ラップされたマウスリング裏側は単純な乱れた渦流れではなく，渦流れと側面熱交換器からの吸込風が合流して側面熱交換器のうちマウスリングの影になる部分でも熱交換が促進される気流となる。さらにこの渦は吸込の気流と合流し，吸込風を加速する気流となる。したがって，熱交換性能向上に寄与する。 
一方，本実施例においては，熱交換性能向上だけでなく，送風機としての性能も向上した。図5，図6に，風量に対するファンモータへの入力，騒音の測定結果のグラフを示す。風量は実使用条件における最小値，最大値をQにて示す。本実施例は，従来例に比べ，入力，騒音とも全風量域にて低減した。例えば中間風量の0において，入力は最大風量時の値を100Lとしたときに6L低下し，騒音は最大風量時の値を10Nとしたときに1N低下した。入力低減は，直接的に空気調和機の省エネ性能向上に寄与する。騒音低減はユーザ側の快適性向上に寄与するとともに，同一騒音として使用するにしても風量増大による熱交換性能向上が可能となり，省エネ性能向上に寄与する。
【００１８】
なお，本実施例に沿わない場合との送風性能の比較を図7，図8に，プロペラファン130がマウスリング140にラップされる量Hmとプロペラファン高さHfの比であるHm/Hfに対する入力，騒音の測定結果として示す。マウスリング140の吸引側曲面の曲率Rsとプロペラファン130の最大径Dmの比であるRs/Dmが本実施例の範囲内にあるとき，Hm/Hfが大きければ上述したようにプロペラファン130による気流は指向性および整流性が向上し，入力は低減する。従来例においては，Rs/Dmは小さい方が好ましい。騒音は，Hm/Hfが本実施例の範囲を外れるほど大きくなると風速が速い領域が増大するため， 増大に転じるが，本実施例範囲内においては騒音低減効果が得られる。Rs/D0が小さいと，プロペラファン130のマウスリング140によるラップ量が増えて風速が速い領域が大きく，さらに翼端渦の干渉等も増えて騒音は増大する。Rs/D0が大きいと影響は送風性能に影響を与えず，省エネ性能向上に寄与しない。特に，一般にプロペラファン130の径を大きくすれば同一風量において回転数が低減し入力が低減することがいわれているが，単純に大きくするのではなく，本実施例のようにファン径を吸込側で大きくし，さらに大きくなる部分においてマウスリングの吸込面の曲率を確保することで得られる効果である。
【符号の説明】
【００１９】
100…室外ユニット、110a…側面熱交換器、110ｂ…背面熱交換器、130…プロペラファン、140…マウスリング、160…機械室仕切板。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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