(57)【要約】【課題】空気調和機の室外機の小型化と低騒音化を実現すること。【解決手段】本発明の空気調和機の室外機は、水平断面矩形の筐体３内に収納された熱交換器５と、筐体の上部に配置され、軸流ファン９を収納した円筒状のシュラウド７とを備え、熱交換器５は、筐体の３方側壁に形成された開口面に沿って、水平断面が略Ｕ字状に対称に形成され、上から投影したとき、シュラウド７は、熱交換器のＵ字対向面間に位置されて、かつＵ字対向面とそれぞれ離間させて設けられ、軸流ファン９の軸中心は、Ｕ字対向面方向の各筐体の壁面との離間寸法が異なり、熱交換器５に囲まれる空間に形成される空気流が熱交換器の開口側へ旋回して出て行く部位の離間寸法が、他方の部位の離間寸法よりも大きくなるように位置してなることを特徴としている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
水平断面矩形の筐体と、該筐体内に収納された熱交換器と、前記筐体の上部に配置され、軸流ファンを収納した円筒状のシュラウドとを備えた空気調和機の室外機であって、
前記熱交換器は、前記筐体の３方側壁に形成された開口面に沿って、水平断面が略Ｕ字状に対称に形成され、
上から投影したとき、前記シュラウドは、前記熱交換器のＵ字対向面間に位置されて、かつ前記Ｕ字対向面とそれぞれ離間させて設けられ、前記軸流ファンの軸中心は、前記Ｕ字対向面方向の前記各筐体の壁面との離間寸法が異なり、前記熱交換器に囲まれる空間に形成される空気流が前記熱交換器の開口側へ旋回して出て行く部位の前記離間寸法が、他方の部位の前記離間寸法よりも大きくなるように位置してなることを特徴とする空気調和機の室外機。
【請求項２】
前記熱交換器は、上から投影したとき、前記Ｕ字対向面の前記離間寸法の大きい方の曲折部から端部までの長さが、他方の長さよりも長く形成されていることを特徴とする請求項１に記載の空気調和機の室外機。
【請求項３】
前記筐体内に収納される電気箱は、上から投影したとき、前記熱交換器に囲まれる空間の外側であって、前記熱交換器の開口側に配置され、前記熱交換器のＵ字対向面方向の前記筐体の幅の中心よりも前記離間寸法が小さい方に偏移させて配置されることを特徴とする請求項１又は２に記載の空気調和機の室外機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、空気調和機の室外機に関する。
【背景技術】
【０００２】
空気調和機の室外機としては、例えば、水平断面が矩形に形成された筐体内に熱交換器を収納し、筐体の３方側面から空気を吸入して熱交換器により熱交換し、この熱交換された空気を筐体の上部に接続される軸流ファンから吹き出すように構成した上吹き出し型の室外機が知られている。
【０００３】
この上吹き出し型の室外機は、例えば、筐体の３方側面に空気の吸い込み口となる開口が設けられ、この開口する側面に対向させて水平断面が略Ｕ字状に熱交換器が配設されている。筐体の上部には、円筒状のシュラウドが設けられ、シュラウドの内部には、軸流ファンが収納されている。さらに、筐体内には、圧縮機、インバータや制御基板などの電気部品を収納する電気箱などが設けられている。このように構成される室外機は、複数の室内機と冷媒配管で接続されている。
【０００４】
ところで、ビルや店舗用の空気調和機においては、一般に、ビルの屋上や建物と建物の間などに室外機が設置されることが多いことから、できるだけ低騒音の室外機が求められている。一方、ビルが密集する都市などでは、室外機の設置スペースが限られることから、室外機の小型化が求められている。また、室外機の容量が小さくなると、トラックなどに多く乗せられるため、運搬性が向上し、設置作業も容易になる。
【０００５】
これに対し、例えば、筐体内に水平断面Ｕ字状の第１の熱交換器を配置するとともに、第１の熱交換器の開口側となる筐体側面にパネル状の第２の熱交換器を配置することにより、限られた容積において熱交換器の熱交換効率を向上させるようにした室外機が開示されている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００６】
また、略直方体の筐体内に水平断面Ｕ字状の熱交換器を配置し、筐体の上部に設けられた軸流ファンの外径を筐体の短手方向の寸法と略同じになるように拡大させることにより、送風量を増加させて小型化を可能とした室外機が開示されている（例えば、特許文献２参照。）。
【０００７】
【特許文献１】特開２００３−２５４５６５号公報
【特許文献２】特開２００４−１５６８７２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
上記のように、従来の室外機では、限られた筐体の容積や設置面積の範囲で、熱交換面積を増やしたり、軸流ファンの外径を大きくして、室外機の性能を向上させ、小型化や低騒音化を実現するようにしている。
【０００９】
しかし、特許文献１によれば、第１の熱交換器に加えて、第２の熱交換器が必要となることから、室外機の構成が複雑になり、例えば、メンテナンス性が低下するおそれがある。また、特許文献２によれば、室外機の大きさから許容される最大の寸法まで軸流ファンの口径を大きくする必要があることから、設計や製造の面で費用が増加するおそれがある。このような点で、室外機においては、省スペース化や低騒音化を実現し得る新たな技術を見出す必要がある。
【００１０】
本発明は、空気調和機の室外機の小型化と低騒音化を実現することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の空気調和機の室外機は、水平断面矩形の筐体と、この筐体内に収納された熱交換器と、筐体の上部に配置され、軸流ファンを収納した円筒状のシュラウドとを備えた空気調和機の室外機であって、熱交換器は、筐体の３方側壁に形成された開口面に沿って、水平断面が略Ｕ字状に対称に形成され、上から投影したとき、シュラウドは、熱交換器のＵ字対向面間に位置されて、かつＵ字対向面とそれぞれ離間させて設けられ、軸流ファンの軸中心は、Ｕ字対向面方向の各筐体の壁面との離間寸法が異なり、熱交換器に囲まれる空間に形成される空気流が熱交換器の開口側へ旋回して出て行く部位の離間寸法が、他方の部位の離間寸法よりも大きくなるように位置してなることを特徴としている。
【００１２】
本発明者らは、筐体内の空気の流れについて流動解析を行い、軸中心位置を、熱交換器のＵ字対向面方向において、Ｕ字対向面間の中心からいずれかの方向へ偏移させていくことにより、熱交換器を通って筐体内を流れる空気の流動抵抗が小さくなり、室外機の通風量が増えることを知見した。
【００１３】
すなわち、室外機を上から投影した状態で、例えば、反時計回りに回転する軸流ファンを、熱交換器の開口側を下にして、軸中心位置をＵ字対向面間の中心から右方向に移動させると、筐体内を反時計回りに旋回して上昇する空気は、Ｕ字対向面間の中心よりも左側に形成される空間を通過するとき、流束の間隔が大きくなり、通風抵抗が減少する。このことから、軸流ファンの回転方向に対応させて、軸中心位置を所定の方向に偏移させることにより、通風抵抗の減少に伴う筐体内の負圧の度合いを大きくすることができ、室外機の通風量を増やすことができる。
【００１４】
また、室外機の通風量が増えることで、熱交換効率が向上するため、例えば、ファン回転数を抑えて騒音を低減させたり、室外機の性能を維持したまま小型化を図ることができる。なお、軸流ファンの回転方向に対応させて、軸中心位置をＵ字対向面間で所定方向に移動させることにより、ファンの回転方向に関わらず、同様の効果を得ることができる。
【００１５】
この場合において、熱交換器は、上から投影したとき、Ｕ字対向面の離間寸法の大きい方の曲折部から端部までの長さが、他方の長さよりも長く形成されていてもよい。このように、通風抵抗が減少する空間に対向して延在する熱交換器を長くすることにより、通風抵抗を減らし、通風量をより増やすことができるため、室外機の低騒音化と小型化を実現することができる。
【００１６】
さらに、筐体内に収納される電気箱は、上から投影したとき、熱交換器に囲まれる空間の外側であって、熱交換器の開口側に配置され、熱交換器のＵ字対向面方向の筐体の幅の中心よりも離間寸法が小さい方に偏移させて配置されるようにしてもよい。これによれば、筐体内の離間寸法が大きい方の空間において空気の通風抵抗を減らすとともに、その空気の電気箱への衝突を抑制することができるため、通風抵抗を減らして、室外機の低騒音化と小型化を実現することができる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、空気調和機の室外機の小型化と低騒音化を実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明における空気調和機の室外機の一実施形態について図を参照して説明する。図１は、本発明を適用してなる室外機を上から投影した図である。図２は、本発明を適用してなる室外機を正面側から見た側断面図である。
【００１９】
本実施形態の室外機１は、空気調和機を構成し、例えば、ビルの屋上などに設置されるとともに、冷媒配管を介して室外機と接続されている。
【００２０】
室外機１は、筐体３と、筐体３に収納される熱交換器５と、筐体３の上部に接続して形成されるシュラウド７と、シュラウド７の内部に収納される軸流ファン９とを備えている。筐体３は、長方形の底ベース板１１と、前板１３と、後板１５と、一対の側板１７とを備えて構成される。後板１５と側板１７には、空気が流通する空気吸込口が形成されている。前板１３と後板１５との上端面には、２本のクランプ材１９がそれぞれ両端を連結して架橋している。クランプ材１９の上には、平板２１が支持されており、平板２１の上には、軸流ファン９が連結されている。ベース板１１の上には、圧縮機を含むタンク類２３が設置されている。
【００２１】
シュラウド７は、筐体の４面（前板１３、後板１５、一対の側板１７）を上方に延在させるようにして形成される水平断面矩形の枠体２５と、この枠体を上方に向かって横断面Ｒ状に窄ませて形成される連結部２７と、この連結部の上方に延在させて形成される水平断面円形の筒状体２９を備えている。軸流ファン９は、ファンモータ３１の回転駆動軸にプロペラファン３３が連結されて構成される。プロペラファン３３は、筒状体２９の高さ位置に配置されるとともに、筒状体２０と同軸に回転軸が配置されている。以下、シュラウド７の配置について説明するときは、筒状体２９の位置を意味するものとする。
【００２２】
また、筐体３内には、水平断面矩形の電気箱３５が収納されており、この電気箱３５は、前板１３と一方の側板１７に対向するように、底ベース１１から所定の高さ位置に配設されている。電気箱３５は、室外機１を上から投影したとき、熱交換器に囲まれる空間の外側であって、熱交換器の開口側に配置されている。この電気箱２５には、インバータや制御基板などの電気部品が収納されている。
【００２３】
熱交換器５は、後板１５と一対の側板１７の空気吸込口にそれぞれ対向するように、水平断面がＵ字状に対称に折り曲げて形成され、筐体３の上下方向に延在させて配置されている。すなわち、熱交換器５は、図１に示すように、室外機を上から投影したとき、熱交換器５の開口側を筐体３の前板１３、つまり正面側に位置させて配置されている。また、熱交換器５は、一体型の熱交換器を折り曲げて形成しているが、これに限られず、別々の熱交換器を冷媒配管で接続して形成するようにしてもよい。さらに、熱交換器５は、本実施形態のように、所定の鈍角に折り曲げられていてもよいし、直角に折り曲げられていてもよい。
【００２４】
ここで、シュラウド７は、熱交換器５のＵ字対向面（５ａ，５ｂ）の間に配置されており、シュラウド７の外周面は、Ｕ字対向面とそれぞれ離間させて設けられている。軸流ファン９は、図１において、反時計回り（回転方向矢印３７）に回転するように設定されている（以下、図１を基準にファン回転方向を規定する）。また、熱交換器のＵ字対向方向において、軸流ファンの軸中心４１は、室外機を正面側から見たときの筐体３の幅寸法Ｗに対し、軸中心と左側面１７との寸法Ｗ１、軸中心と右側面１７との寸法Ｗ２が、Ｗ１＞Ｗ２となる位置、つまり筐体３の幅寸法Ｗの中心位置よりも右側に所定量ずらして配置されている。
【００２５】
次に、本実施形態の動作について空気の流れを中心に説明する。
【００２６】
本実施形態において、室外機の運転中は、軸流ファン９が回転駆動することにより、筐体の３面（後板１５、一対の側板１７）に設けられた空気吸込口を介して空気が筐体内に吸入される。筐体内に吸入された空気は、空気吸込口と対向して設けられた熱交換器５を通過して熱交換され、この熱交換された空気は、旋回しながら筐体内を上方に向かって流れ、軸流ファン９によって、空気吹出し口３９から吹出される。
【００２７】
ここで、本実施形態の作用について理解を容易にするため、図６により室外機の電気箱の配置と風量の関係について簡単に説明する。評価の対象となる室外機は、上から投影したとき、シュラウドが筐体の中央に配置され、電気箱の配置を変化させる以外はすべて図１と同じ構成となっている。また、軸流ファンの回転方向は、反時計回りに設定され、回転数は任意に設定されている。なお、図の電気箱の配置は、室外機を正面側から見たときの配置を示している。
【００２８】
この電気箱の配置は、（１）横置きを基準とすると、（２）縦置き右側配置は、風量（単位時間当たりの吹出し体積）が約６％増加し、（３）縦置き左側配置は、風量が約２％増加する。これは、電気箱の配置によって、筐体内を流れる空気の通風抵抗が異なることに起因する。電気箱を横置きに配置すると、筐体内を上昇する空気の多くは、前板から内向きに張り出した電気箱に衝突するため、風通抵抗が増加する。これに対し、縦置きに配置する場合は、横置きよりも空気が電気箱に衝突する割合が少なくなるから、通風抵抗が減少する。また、縦置きの右側配置と左側配置との風量差は、ファンの回転方向に起因している。つまり、反時計回りでファンが回転すると、右側配置の場合、側板や後板から吸い込まれた空気は、ファンの回転方向に渦を巻くように旋回し、電気箱と衝突せずに上昇するのに対し、左側配置の場合、側板や後板から吸い込まれた空気は、その旋回方向により電気箱に衝突し易くなる。
【００２９】
このことから、空気調和機の室外機の通風抵抗を下げるためには、特に筐体内の構成とファンの回転方向に密接な関係があることがわかる。
【００３０】
図５に、従来の室外機と本発明の特徴技術を適用した室外機について風量を比較した結果を示す。ここで、従来の室外機は、図８に示すように、軸流ファンの軸中心４１が、筐体の横幅方向に対し中央に配置される構成（Ｗ１＝Ｗ２）となっているのに対し、本発明の室外機の実施形態は、図１に示すように、軸流ファンの軸中心４１が、筐体の横幅方向の中央から右側にずらして（Ｗ＝１、Ｗ１＝０．５４、Ｗ２＝０．４６）配置されている。また、ファン回転数は、いずれも反時計回りに設定され、回転数は任意に固定している。この結果、本実施形態の室外機の構成によれば、従来の室外機と比べて、風量が約２．２％増加することが確認された。
【００３１】
ここで、図３に、本実施形態の室外機を上から投影したときの空気の流れを示し、図４に、従来の室外機を上から投影したときの空気の流れを示す。図中の点線は筐体３内を流れる空気流を表し、実線はシュラウド７内を流れる空気流を表している。いずれの室外機も、電気箱３５は右側に配置されるため、熱交換器５を通過した空気は、反時計回りで矢印４３の方向に旋回し、電気箱３５に衝突することなく筐体内を上昇する。
【００３２】
ここで、Ａ部に着目して両室外機の空気の流れを比較すると、図３の流束の間隔は、図４の流束の間隔よりも拡がっている。すなわち、本実施形態では、軸流ファンの回転方向に対応させて、軸流ファンの軸中心４１を、筐体の幅方向の中心、つまり熱交換器５のＵ字対抗面間の中心よりも右側にずらして配置しているため、略Ｕ字状の熱交換器に囲まれる空間を反時計回りで旋回する空気が、Ｕ字対向面間の中心よりも左側のＡ部の空間を流れるとき、通流抵抗が減少する。図５の風量の２．２％の増加は、この通風抵抗の減少に伴う効果である。
【００３３】
このように、軸流ファンの回転方向に対応させて、通風抵抗が減少する空間領域を筐体内に積極的に形成することにより、筐体内の負圧の度合いが大きくなり、室外機の通風量を増やすことができる。そして、室外機の通風量が増えて、熱交換効率が向上することにより、例えば、ファン回転数を抑えて騒音を低減させることができ、また、室外機の性能を維持したまま小型化を図ることができる。
【００３４】
さらに、本実施形態では、図１に示すように、シュラウド７の外周面は、Ｕ字対向面とそれぞれ離間させて設けるようにしている。このように、シュラウド７を熱交換器５と重なる領域をもたせないことにより、前述した通風抵抗の低減効果を、シュラウド７の外周全域に渡って発揮させることができ、結果として、通風量の増加をもたらすことができる。
【００３５】
また、本実施形態では、軸流ファンの軸中心４１の位置を、熱交換器５のＵ字対抗面方向で、所定の位置に規定したが、これに限られるものではなく、本発明の範囲を逸脱しない限り、例えば、ファン回転数、筐体寸法、熱交換器寸法などによって、適宜定めることができる。
【００３６】
また、本実施形態によれば、軸流ファンの軸中心４１の位置を変更するだけでよいため、例えば、ファン形状を変更したり、新たな熱交換器を追加する必要がなく、経済的である。
【００３７】
なお、本実施形態では、軸流ファンの回転方向が反時計回りであるときの例を説明したが、これに限定されず、例えば、回転方向が時計回りであるときは、軸流ファンの軸中心４１を熱交換器５のＵ字対抗面間の中心よりも所定量左側にずらして配置すれば、同様の効果を得ることができる。
【００３８】
次に、本発明における空気調和機の室外機の他の実施形態について図を参照して説明する。図７は、本発明を適用してなる室外機を上から投影した図である。この室外機は、上から投影したとき、軸流ファンの回転方向が反時計回りに設定され、軸流ファンの軸中心４１を熱交換器４５のＵ字対向面間の中心から右側にずらして配置したときに（Ｗ１＞Ｗ２）、左側のＵ字対抗面４５ａの曲折部から端部までの長さが右側のＵ字対抗面４５ｂの長さよりも長くなるように構成したものであり、他の構成は、図１と同じである。
【００３９】
このように、通風抵抗が減少する空間と対向して延在する熱交換器４５ａを長く形成することにより、通風抵抗をより低減させて、通風量を増やすことができるため、室外機の低騒音化と小型化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本発明を適用してなる空気調和機の室外機を上から投影した図である。
【図２】本発明を適用してなる空気調和機の室外機を正面側から見た側断面図である。
【図３】本実施形態の空気調和機の室外機を上から投影したときの空気の流れを説明する図である。
【図４】従来の空気調和機の室外機を上から投影したときの空気の流れを説明する図である。
【図５】従来の室外機と本発明を適用した室外機について風量を比較して示す図である。
【図６】空気調和機の室外機の電気箱の配置と風量の関係について説明する図である。
【図７】本発明を適用してなる空気調和機の室外機を上から投影した図である。
【図８】従来の空気調和機の室外機を上から投影した図である。
【符号の説明】
【００４１】
１  室外機
３  筐体
５  熱交換器
７  シュラウド
９  軸流ファン
１３  前板
２３  圧縮機を含むタンク類
３１  ファンモータ
３３  プロペラファン
３５  電気箱
４１  軸中心
【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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