JP2001336786A - 空気調和機用室外機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 省エネルギ化や本体の小型化要求に対応する
ファンの高効率化を目的として、特にファンの吸込流に
影響する熱交換器への吸入及び吐出流の風速分布を改善
し、熱交換効率や通風抵抗を均一化することを可能とす
る空気調和機用室外機を提供することにある。 【解決手段】 ファンの上流に設置された熱交換器下流
での空気の風速分布より、風速の速い段の伝熱管と、風
速の遅い段の伝熱管で管の径を変え、ファンの吸込流の
整流化と熱交換器の通風抵抗を段ごとに変更可能とし
た。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、空気と作動流体と
の間で熱交換を行う熱交換器及び空気を流動させるため
のファンを用いた空気調和機用室外機に係り、特にファ
ンにより吸込まれる吸込み空気の熱交換器に対する遅速
不均一な風速分布により生じる熱交換性能の低下を防止
し、熱交換器の伝熱管部を空気が通過する際の通風抵抗
及び乱れの不均一な分布を均一化して熱交換効率の向上
を図るのに好適な空気調和機用室外機に関する。

【０００２】

【従来の技術】図１２の斜視図及び図１３の横断面図に
示す従来例においては、空気が水平方向に吸込まれかつ
吹出される従来の空気調和機用室外機本体１の内部は、
下部キャビネットベース１３の上に設けられた上部キャ
ビネット１２内を仕切り板２により仕切り、その一方が
圧縮機９を内蔵した機械室３に、他方が単列または複数
列にかつ多段に配設されたＬ字形の伝熱管６を有する熱
交換器５、空気送風用のファン７、ファン外周の環状ベ
ルマウス１０、ファン駆動用のファンモータ８及びファ
ン前面吹出し口の巻込み防止用グリル１１を軸方向に収
納配設した送風室４に、それぞれ構成されている。

【０００３】このように構成された空気調和機用室外機
では、熱交換器５の上流側で吸込まれた吸込み流１４の
空気は、熱交換器５の伝熱管６で熱交換された後、モー
タ軸方向に効率よく送風できる軸流ファン７を経て巻込
み防止用グリル１１から吹出し流１５となって送風室４
外に放出される。

【０００４】また、図１５の縦断面図及び図１６の平面
図に示す他の従来例による空気調和機用室外機において
は、水平方向の吸込み流１４として熱交換器５に入り支
持枠１７に支持されたファンモータ８に駆動連結のファ
ン７により垂直方向に向きを変えられた空気が、巻込み
防止用グリル１１を経て垂直方向の吹出し流１５となっ
て排出される。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図１２
及び図１３に示されるような従来例による空気調和機用
室外機では、送風室４内において本体１が角型であり、
これに合せて熱交換器５の単列または複数列かつ多段の
伝熱管６が一般的にはＬ字形に構成されているのに対し
て、ファン７は円筒型をしていることから、ファン７へ
の吸込み流に偏りが生じ易く、熱交換器５の上流側及び
下流側ではその上下及び左右方向に風速分布の不均一化
が生じ、熱交換効率の低下やファン送風性能の低下を招
くという問題がもたらされる。実際に、図１２に示すよ
うな２台のファンを使った室外機の構成では、図１４に
示す図１３のａ−ａ断面図のように、熱交換器５の下流
側で上下方向に遅速不均一な風速分布６ｃが生じている
ことが実験的に確認されている。

【０００６】このような問題を解決するために、例えば
特開平７−３１８１０４号公報に開示されている公知列
のように、空気調和機用室外機のファンを斜流形にする
と共に、熱交換器をＵ字形にして通風分布状態の均一化
を図り、さらにグリルの桟の吐出側を左右もしくは上下
方向に傾斜させることで、斜め方向の流れを作り出し
て、吐出空気をより遠くへ逃がすことを可能とし、熱交
換器性能を向上させている。しかし、上記公知例のよう
なＵ字形の熱交換器にしても、機械室との境界を構成す
る仕切り板側の熱交換器への吸込み風量は制限されるた
めに、特に熱交換器の下流側で図示６ｃで示されるよう
な風速分布の不均一化が生じ易く、熱交換効率の低下や
ファン送風性能の低下といった問題が依然として残る。

【０００７】また、図１５及び図１６に示されるような
他の従来例による空気調和機用室外機においても、図示
のように熱交換器５の上下方向に、遅速不均一な風速分
布６ｃが生じ、やはり熱交換効率の低下やファン送風性
能の低下といった問題が生じていた。

【０００８】本発明は以上の問題点に鑑みてなされたも
ので、省エネルギ化や本体の小型化要求に対応するファ
ンの高効率化を目的として、特にファンの吸込み流に影
響する熱交換器における吸込み流及び吹出し流の風速分
布を遅速不均一な風速分布から均一化風速分布へと改善
し、これによって熱交換効率や通風抵抗を均一化するこ
とを可能とする空気調和機用室外機を提供することにあ
る。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明による空気調和機用室外機は、特許請求の範
囲の各請求項に記載されたところを特徴とするものであ
るが、特に独立項としての請求項１に係る発明による空
気調和機用室外機は、本体内に空気吸込みガイドとして
の環状ベルマウスを有するファンと、その上流側に単列
または複数列かつ多段に配設された伝熱管を有する熱交
換器とを備え、空気が水平方向に吸込まれかつ吹出され
る送風室を有する空気調和機用室外機において、前記熱
交換器の下流側における通過空気の風速の速い段部位で
の前記伝熱管の径は太く、同じく遅い段部位での前記伝
熱管の径は細くして前記熱交換器の下流側における風速
分布を均一化したことを特徴とするものである。

【００１０】また、独立項としての請求項８に係る発明
による空気調和機用室外機は、上部キャビネットと下部
キャビネットベースを有する本体内に、ファンと、その
上流側に単列または複数列かつ多段に配列された伝熱管
を有する熱交換器と、電気箱とを備え、空気が水平方向
から吸込まれ垂直方向へ吹出される送風室を有する空気
調和機用室外機において、前記熱交換器の下流側におけ
る通過空気の風速の速い段部位での前記伝熱管の列は多
く、同じく遅い段部位での前記伝熱管の列は少なくし、
さらに本体の前記下部キャビネットベースから前記電気
箱にかけて整流ガイドで結んで前記熱交換器の下流側に
おける風速分布を均一化したことを特徴とするものであ
る。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を、従
来技術による図１２ないし図１６に示す空気調和機用室
外機との対応をとりながら図１から図１１までを参照し
つつ詳細に説明する。

【００１２】図１は、本発明の第一実施例で、軸流のフ
ァン７を用いた空気調和機用室外機の場合を示してい
る。図１４の従来例で説明したように、２台のファン７
で構成された空気調和機用室外機では、ファン７の上流
側に単列または複数列かつ多段に配設されたＬ字形伝熱
管６を有する熱交換器５から円筒形のファン７へと、四
角から丸形への空気の異形流入に伴って熱交換器５の流
出側の風速に遅速の不均一性が生じる。具体的には、フ
ァン７中心付近の風速が遅く、ファン７の外周側、上下
方向で見ると本体１の上下部及び２台のファン７の中間
部で風速が速いといった遅速不均一な風速分布６ｃとな
っている。

【００１３】このような遅速不均一な風速分布６ｃが生
じることで、熱交換器５の熱交換効率が低下するととも
に、遅速不均一な風速分布６ｃによる速度差を持った流
れがファン７に流入することでファン７の性能低下、す
なわち圧力低下に伴う効率低下や乱れた流れがファンに
流入して乱流騒音の増加等を生じる。

【００１４】そこで、熱交換器５部分の下流側での風速
分布を均一化するために、図１のａ−ａ断面図に示すよ
うに、点線で示した従来の熱交換器５の下流側における
遅速不均一な風速分布６ｃに関し、風速が速い段部位で
の伝熱管径をＤ₀₁、同じく風速の遅い段部位での伝熱管
径をＤ₀₂とし、Ｄ₀₁＞Ｄ₀₂とする。そこで、熱交換器５
の下流側における遅速不均一な風速分布６ｃの風速が速
い段部位では、伝熱管径が太いため通風抵抗が増加して
風の流入の抑制が可能となる。一方、風速の遅い段部位
では、伝熱管径が細いため通風抵抗も小さくなり風の流
入を増加させることが可能となり、熱交換器５の下流側
における風速分布は、新たな均一化風速分布６ｅのよう
になり、その結果従来より熱交換効率が向上する。

【００１５】図２に示した第２実施例では、図１に示し
た第１実施例に加えて、ある段の列数を遅速不均一な風
速分布６ｃに合せて変化させる場合の実施例である。こ
の場合には伝熱管の径変化に加えて、列数も風速の速い
段部位では多くし、遅い段部位では少なくするといった
ように、遅速不均一な風速分布６ｃの変化に対して調整
するため、図１の第１実施例に比べて風速分布５ｅの均
一化の度合いはより大きいものとなる。

【００１６】図３に示す第３実施例は、風速分布の遅い
段部位での伝熱管間距離Ｐ_t2を、風速分布の速い段部位
での伝熱管間距離Ｐ_t1に対しＰ_t1＜Ｐ_t2となるように前
列伝熱管６ａ及び後列伝熱管６ｂを配置した場合であ
る。このように構成することで、より均一化した風速分
布６ｅが得られる。

【００１７】図４に示した第４実施例では、風速分布の
遅い段部位での伝熱管中心距離Ｐ_t3の半分の位置に後列
伝熱管を配設し、同じく遅い段部位で前列伝熱管の伝熱
管中心距離Ｐ_t4を前記伝熱管中心距離Ｐ_t3の２倍以上広
くとった段では、前列伝熱管後方及び前列伝熱管の伝熱
管中心距離Ｐ_t4の半分の位置に、後列伝熱管を配設し、
このように構成することで、より均一化した風速分布６
ｅが得られる。

【００１８】図５に示す第５実施例は、図１に示した第
１実施例の伝熱管構成に、さらにファンの吸込ガイドと
しての環状ベルマウス１０とフィン無し伝熱管６の本体
上下端部及び２台のファンの場合の中央部をも含めて、
それぞれ三角形型をした整流ガイド１８，１９，２０を
増設する。結果として、Ｌ字形の伝熱管６を有する熱交
換器５から円筒型をしているファン７への流入時に生じ
る偏った吸込み流の整流ができることとなり、より一層
ファン送風性能の向上を図れる。

【００１９】特に、ファン７の上流側に熱交換器５があ
る場合の流れは、ファン７の下流側に熱交換器５がある
場合に比べ、乱れた流れがファン７に流入することか
ら、上記のような整流ガイドの増設は、より一層ファン
性能低下を防ぐことに与える影響は大きい。

【００２０】図６に示す第６実施例は、図２に示した第
２実施例の伝熱管の組み合わせに対して、第５実施例と
同様に整流ガイド１８，１９，２０をそれぞれ送風室４
内の上部、中間部、そして下部に設けた場合である。

【００２１】図７に示す第７実施例は、図３に示した第
３実施例の伝熱管の組み合わせに対し、整流ガイド１
８，１９，２０でファン７への流入流れが整流できる。

【００２２】次に図８の第８実施例のａ−ａ断面図に示
すように、点線で示した従来の熱交換器下流側風速分布
５ｃで風速が速くなる個所の伝熱管径をＤ₀₁、また風速
の遅いところの伝熱管径をＤ₀₂とし、またＤ₀₁＞Ｄ₀₂と
する一方で、前列伝熱管５ａの段間の伝熱管距離Ｐｔに
対して前列伝熱管５ａと後列伝熱管５ｂ間の距離をＰｔ
/２に設置することで後列の熱交換しにくい伝熱管につ
いてもより交換性能を上げることが可能となる。整流ガ
イド１８，１９，２０も合わせて配設する。

【００２３】図９に示す第９実施例は、前記伝熱管とほ
ぼ垂直となるように多数個の平板状のフィン５ｄを伝熱
管に設けることによりフィンチューブ型熱交換器を構成
し、熱交換量を増加することが可能となる。

【００２４】上記の各実施例においては、空気が水平方
向流入及び水平方向流出形態の空気調和機用室外機につ
いて記載したが、図１０、図１１は空気が水平方向から
流入し垂直方向へ流出する形態の空気調和機用室外機の
その他の実施例であり、これらも同様に本発明が適用で
きる。ここで図１５は、従来の熱交換器５の風速分布５
ｃを示し、図１６は図１５の平面図を示す。このように
従来の風速分布５ｃは、下段に比べてファン７が設置さ
れている上段の風速が速くなっている。この結果を基
に、図１０及び図１１では、下段から上段に向かうに従
い伝熱管の本数を増加した構成としている。ただし、フ
ィン付き伝熱管が配設された場合のフィン面積相当に収
まるようにする。なお、図１１は伝熱管の本数を変える
とともに、ファン７への流入流れを改善するために、本
体１の下部キャビネットベース１３から電気箱１６にか
けて整流ガイド２１を設けた実施例である。

【００２５】

【発明の効果】以上に述べた如く、本体の小型化等に伴
いますます熱交換器とファンの距離が小さくなってファ
ンへの流入空気の条件が悪くなる傾向にあるが、本発明
の構成を採用することで熱交換器の断面積を変えること
なく、従来ならばファンに吸込まれる熱交換器下流にお
ける空気の速度分布によって生じる不均一な熱交換性能
や通風抵抗を均一化することが可能となるため、同一の
伝熱面積の熱交換器であれば熱交換量を向上することに
なり、さらに通風抵抗も均一化できるため、風量の低減
が可能となり、騒音低減をはかることができる。また、
ファンの駆動力も低減できるため、省エネ化も可能とな
り、ファンの上流側に置かれた熱交換器の性能を向上さ
せることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１実施例に係る伝熱管及び風速分布図

【図２】第２実施例に係る伝熱管及び風速分布図

【図３】第３実施例に係る伝熱管及び風速分布図

【図４】第４実施例に係る伝熱管及び風速分布図

【図５】第５実施例に係る伝熱管及び風速分布図

【図６】第６実施例に係る伝熱管及び風速分布図

【図７】第７実施例に係る伝熱管及び風速分布図

【図８】第８実施例に係る伝熱管及び風速分布図

【図９】第９実施例に係る伝熱管及びフィン図

【図１０】その他の実施例に係る伝熱管及び風速分布図

【図１１】その他の実施例に係る伝熱管及び風速分布図

【図１２】空気が水平方向に吸込まれかつ吹出される形
式の従来技術による空気調和機用室外機の斜視図

【図１３】図１２に示される空気調和機用室外機の横断
面図

【図１４】図１２に示される空気調和機用室外機の断面
図で従来の遅速不均一な風速分布図

【図１５】空気が水平方向に吸込まれ、垂直方向に吹出
される形式の従来技術による空気調和機用室外機の断面
図及びその風速分布図

【図１６】図１５に示す空気調和機用室外機の平面図

【符号の説明】

１…本体 ２…仕切り板 ３…機械室 ４…送風室 ５…熱交換器 ６…伝熱管 ６ａ…前列伝熱管 ６ｂ…後列伝熱管 ６ｃ…遅速不均一風速分布 ６ｄ…フィン ６ｅ…均一化風速分布 ７…ファン軸流ファン ８…ファンモータ ９…圧縮機 １０…環状ベルマウス １１…巻込み防止用グリル １２…上部キャビネット １３…下部キャビネットベース １４…吸込み流 １５…吹出し流 １６…電気箱 １７…支持枠体 １８，１９，２０，２１…整流ガイド

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 久保田 淳 茨城県土浦市神立町502番地 株式会社日 立製作所機械研究所内 (72)発明者 米山 裕康 静岡県清水市村松390番地 日立清水エン ジニアリング株式会社内 (72)発明者 岸谷 哲志 静岡県清水市村松390番地 株式会社日立 空調システム清水生産本部内 Ｆターム(参考） 3L054 BA05 BB03

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 本体内に空気吸込みガイドとしての環状
   ベルマウスを有するファンと、その上流側に単列または
   複数列かつ多段に配設された伝熱管を有する熱交換器と
   を備え、空気が水平方向に吸込まれかつ吹出される送風
   室を有する空気調和機用室外機において、 前記熱交換器の下流側における通過空気の風速の速い段
   部位での前記伝熱管の径は太く、同じく遅い段部位での
   前記伝熱管の径は細くして前記熱交換器の下流側におけ
   る風速分布を均一化したことを特徴とする空気調和機用
   室外機。
2. 【請求項２】 前記熱交換器の下流側における通過空気
   の風速の速い段部位での前記伝熱管の列は多く、同じく
   遅い段部位での前記伝熱管の列は少なくして前記熱交換
   器の下流側における風速分布を均一化したことを特徴と
   する請求項１に記載の空気調和機用室外機。
3. 【請求項３】 前記熱交換器の下流側における通過空気
   の風速の速い段部位での前記伝熱管間距離は小さく、同
   じく遅い段部位での前記伝熱管間距離は大きくして前記
   熱交換器の下流側における風速分布を均一化したことを
   特徴とする請求項１または２に記載の空気調和機用室外
   機。
4. 【請求項４】 前記熱交換器の下流側における通過空気
   の風速の遅い段部位では、前列伝熱管の段間の伝熱管中
   心距離Ｐ_t3の半分の位置に後列伝熱管を配設し、同じく
   遅い段部位で前列伝熱管の段間の伝熱管中心距離Ｐ_t4を
   前記伝熱管中心距離Ｐ_t3の２倍以上広くとった段では、
   前列伝熱管後方及び前列伝熱管の段間の伝熱管中心距離
   Ｐ_t4の半分の位置に、後列伝熱管を配設し、前記熱交換
   器の下流側における風速分布を均一化したことを特徴と
   する請求項１ないし３のいずれかに記載の空気調和機用
   室外機。
5. 【請求項５】 前記空気吸込みガイドとしての環状ベル
   マウス近傍と前記伝熱管の本体上下端部、及び同じく環
   状ベルマウス近傍と２台のファンを有する前記送風室内
   の伝熱管の本体中央部を整流ガイドで結び前記熱交換器
   の下流側における風速分布を均一化したことを特徴とす
   る請求項１ないし４のいずれかに記載の空気調和機用室
   外機。
6. 【請求項６】 前記熱交換器は、前記伝熱管のみで構成
   されたフィン無し伝熱管熱交換器であることを特徴とす
   る請求項１ないし５のいずれかに記載の空気調和機用室
   外機。
7. 【請求項７】 前記熱交換器は、前記フィン無し伝熱管
   とほぼ垂直となるように配置された多数個の平板状のフ
   ィンを備えたフィンチューブ型熱交換器であることを特
   徴とする請求項１ないし５のいずれかに記載の空気調和
   機用室外機。
8. 【請求項８】 上部キャビネットと下部キャビネットベ
   ースを有する本体内に、ファンと、その上流側に単列ま
   たは複数列かつ多段に配列された伝熱管を有する熱交換
   器と、電気箱とを備え、空気が水平方向から吸込まれ垂
   直方向へ吹出される送風室を有する空気調和機用室外機
   において、 前記熱交換器の下流側における通過空気の風速の速い段
   部位での前記伝熱管の列は多く、同じく遅い段部位での
   前記伝熱管の列は少なくし、さらに本体の前記下部キャ
   ビネットベースから前記電気箱にかけて整流ガイドで結
   んで前記熱交換器の下流側における風速分布を均一化し
   たことを特徴とする空気調和機用室外機。