特開 2021-162173 空気調和機の室外機

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】特開2021-162173(P2021-162173A)

(43)【公開日】2021年10月11日

(54)【発明の名称】空気調和機の室外機

(51)【国際特許分類】

   F24F 1/38 20110101AFI20210913BHJP

   F04D 29/54 20060101ALI20210913BHJP

【ＦＩ】

   F24F1/38

   F04D29/54 D

【審査請求】未請求

【請求項の数】5

【出願形態】ＯＬ

【全頁数】9

(21)【出願番号】特願2020-61240(P2020-61240)

(22)【出願日】2020年3月30日

(71)【出願人】

【識別番号】000006611

【氏名又は名称】株式会社富士通ゼネラル

(74)【代理人】

【識別番号】100103850

【弁理士】

【氏名又は名称】田中 秀▲てつ▼

(74)【代理人】

【識別番号】100066980

【弁理士】

【氏名又は名称】森 哲也

(72)【発明者】

【氏名】鴫原 達也

(72)【発明者】

【氏名】比嘉 保志

【テーマコード（参考）】

3H130

3L054

【Ｆターム（参考）】

3H130AA13

3H130AB13

3H130AB26

3H130AB52

3H130AC11

3H130BA66A

3H130BA66C

3H130BA66D

3H130CA04

3H130CA06

3H130CB01

3H130DA02Z

3H130EA07A

3H130EA07C

3H130EA07D

3H130EA08A

3H130EA08C

3H130EA08D

3H130EB00A

3H130EB00D

3H130EB01A

3H130EB05A

3L054BA03

3L054BB03

(57)【要約】      （修正有）

【課題】プロペラファンから吹き出す風を効率よくベルマウスによって整流させて、送風効率を改善する空気調和機の室外機を提供する。
【解決手段】翼２４を有するプロペラファン２１と、円筒状のベルマウスと、を備え、ベルマウスは、プロペラファン２１を囲む円筒状のダクト部３５と、ダクト３５部の上側に配置されてダクト部３５の内周径より大きい内周径を有する拡径ダクト部３４と、ダクト部３５の上端と拡径ダクト部３４の下端とに接続して径方向に延在する段差部３８とを有し、回転軸方向において、翼２４の最上端と段差部３８の内面の高さは、同じ高さである。
【選択図】図５

【特許請求の範囲】

【請求項1】

回転軸を有し複数の翼を有するプロペラファンと、
上部に吹出口及び下部に吸込み口を有する円筒状のベルマウスと、を備え、
前記ベルマウスは、前記プロペラファンを囲む円筒状のダクト部と、前記ダクト部の上側に配置されて前記ダクト部の内径より大きい内径を有する拡径ダクト部と、前記ダクト部の上端と前記拡径ダクト部の下端とに接続して径方向に延在する段差部とを有し、
前記回転軸方向において、前記翼の最上端と前記段差部の内面の高さは、同じ高さであることを特徴とする空気調和機の室外機。

【請求項2】

前記内面は、回転軸の直交方向に対して平行であ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】

前記ダクト部内周の前記回転軸と直交する方向における断面は円形であり、前記拡径ダクト部内周の前記回転軸と直交する方向における断面は楕円形である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の室外機。

【請求項4】

前記回転軸の軸線方向における、前記翼の全長ｈと前記拡径ダクト部の高さＨの比、Ｈ／ｈは、
０．２≦Ｈ／ｈ≦０．５の範囲であることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の空気調和機の室外機。

【請求項5】

前記回転軸の軸線方向における前記拡径ダクト部の高さＨと前記回転軸に直交する方向における前記段差部の内面の幅Ｌの比、Ｌ／Ｈは、
０＜Ｌ／Ｈ≦０．４の範囲であることを特徴とする請求項１から４のいずれか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】

従来の空気調和機の室外機として、特許文献１の図１には、回転軸に設置されるハブの周りに翼を取り付けたプロペラファンと、プロペラファンを囲むように設けられたダクト部と、を備え、ダクト部は、プロペラファンを囲むようにして、かつ空気吹き出し方向の端部がプロペラファンの外周端部の径方向外側に位置する筒状のベルマウスと、ベルマウスの空気吹き出し方向の端部から前記プロペラファンの径方向外側に向かって延在させて設けられた平面部と、平面部の径方向外側端部から空気吹き出し方向に向かって延在させて設けられた筒状のマウスリングで構成され、平面部とマウスリングとで渦定着室を形成しプロペラファンの送風性能を向上した空気調和機の室外機が示されている。
特許文献１に示された室外機では、プロペラファンの翼の最上端部の位置が平面部の位置よりも高い位置になっているため、翼の一部がマウスリング側に突出していた。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２００８−８９２７１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

プロペラファンから吹き出す風は径方向に広がりながら吹き出すが、特許文献１に示された従来技術のように、翼の最上端部の位置が平面部の位置よりも高い位置になっていると、プロペラファンから吹き出す風の全てがマウスリングによって整流されずに吹き出すため、送風効率の向上が抑制されるという問題があった。
上記課題に鑑み、本発明の目的は、プロペラファンから吹き出す風を効率よくベルマウスによって整流させて、送風効率を改善する空気調和機の室外機を提供するものである。

【課題を解決するための手段】

【0005】

本発明の一態様は、回転軸を有し複数の翼を有するプロペラファンと、上部に吹出口及び下部に吸込み口を有する円筒状のベルマウスと、を備え、前記ベルマウスは、前記プロペラファンを囲む円筒状のダクト部と、前記ダクト部の上側に配置されて前記ダクト部の内周径より大きい内周径を有する拡径ダクト部と、前記ダクト部の上端と前記拡径ダクト部の下端とに接続して径方向に延在する段差部とを有し、前記回転軸方向において、前記翼の最上端と前記段差部の内面の高さは、同じ高さである空気調和機の室外機である。

【発明の効果】

【0006】

本発明によれば、回転軸方向において、前記翼の最上端と前記段差部の内面の高さは、同じ高さであることから、翼全体がベルマウスに完全に囲まれるので、プロペラファンから吹き出す風を効率よくベルマウスによって整流させて、送風効率を改善することができる。

【図面の簡単な説明】

【0007】

【図1】本発明に係る空気調和機の室外機の縦面図である。

【図2】本発明に係る空気調和機の室外機の平面図である。

【図3】本発明に係る空気調和機のベルマウスの斜視図である。

【図4】本発明に係る空気調和機のベルマウスと送風機の断面図である。

【図5】図４のＡ部拡大断面の概略図である。

【図6】図４のＢ部拡大断面の概略図である。

【図7】ベルマウス下端とプロペラファン下端との軸方向距離と風量比との関係を表す図である。

【図8】ベルマウス下端とプロペラファン下端との軸方向距離と入力比との関係を表す図である。

【発明を実施するための形態】

【0008】

以下に、本発明に係る空気調和機の室外機の実施例を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施例によりこの発明が限定されるものではない。

【実施例】

【0009】

図１は、本発明に係る空気調和機の室外機１の実施例を示す縦断面図であり、図２は、本発明に係る空気調和機の室外機１の実施例を示す平面図である。室外機１は、図示しない室内機と配管で接続されて、冷媒が循環する冷凍回路の一部を構成しており、後述する圧縮機６、室外熱交換器７、送風機２と、および、図示しないオイルセパレータ、四方弁、室外機膨張弁と、を備えている。

【0010】

室外機１は、上部に吹出口３３及び下部に吸込み口３６を有する円筒状のベルマウス３と、ベルマウス３の下方に配置され上部が開口する機械室５とを備えている。ベルマウス３の内部には送風機２が配置され、機械室５の内部には、圧縮機６、室外熱交換器７、電装箱８などが配置されている。本実施例では２つの室外機１を設けているが、室外機１は１つであっても良い。２つの室外機１は同じ構造なので、以下では、一方の室外機について説明する。
機械室５は、前面板５１、両側の側面板５２、背面板５３、底板５４を備えた箱型形状であり、前面板５１と外部に面する側の側面板５２には図示しない吸入口が設けられ、圧縮機６、電装箱８は、底板５４の上に配置されている。

【0011】

室外熱交換器７は、前面板５１と外部に面する側の側面板５２のそれぞれに設けられた吸入口に対向して配置された２枚の熱交換器によって構成され、２枚の熱交換器は、冷凍回路の一部を構成する配管によって一体に接続されている。送風機２は、プロペラファン２１とモータ２２で構成されている。プロペラファン２１は、モータ２２の回転軸に取り付けられている。機械室５の上部には、送風機２を取付けるためのモータ台座９が配置されており、モータ２２がモータ台座９に対して図示しないボルトにより取付けられて、送風機２は機械室５の上面から突出し、プロペラファン２１はベルマウス３に囲われるように配置される。
室外機１は、モータ２２を駆動することによりプロペラファン２１を回転させて、機械室５の吸入口から機械室５の内部に空気を吸い込み、吸い込まれた空気は室外熱交換器７を通過することにより冷媒と熱交換し、熱交換した空気はベルマウス３の上部に形成された吹出口３３から吹き出すようになっている。

【0012】

図４は、ベルマウス３と送風機２の縦断面図である。ベルマウス３は、上部に吹出口３３を有し、吹き出す風を上向きにする楕円筒状の拡径ダクト部３４と、拡径ダクト部３４の下側に配置する円筒状のダクト部３５と、ダクト部３５の下側に配置し下部に吸込み口３６を有する吸込みダクト部３７と、拡径ダクト部３４とダクト部３５を接続する段差部３８とで構成されている。吸込みダクト部３７の下部は機械室５に取付くベルマウス台座部３９を備えている。拡径ダクト部３４及びダクト部３５の外周面とベルマウス台座部３９の上面との間には、拡径ダクト部３４及びダクト部３５を補強するための縦リブ４０が周方向に間隔をおいて配置され、また、拡径ダクト部３４及びダクト部３５の外周面には、同様に拡径ダクト３４部及びダクト部３５を補強するための周面リブ４１が高さ方向に間隔をおいて配置されている。

【0013】

ダクト部３５はプロペラファン２１を囲う部分であり内周面は、プロペラファン２１の回転軸に直交する方向の断面が円形である。拡径ダクト部３４の内周面は、プロペラファン２１の回転軸に直交する方向の断面が楕円形であって、短径はダクト部３５の内周面の直径と同一であり、長径はダクト部３５の内周面の直径より長くなっている。拡径ダクト部３４とダクト部３５を接続する段差部３８は、向かい合うように長径側に設けられており、短径側には設けられていない。

【0014】

図５は、図４のＡ部を概略的に示した図である。拡径ダクト部３４とダクト部３５とに接続する段差部３８の内面側には、ダクト部３５の内周面の上端から拡径ダクト部３４の内周面の下端まで径方向外側に向かって延在する平面部４２を有している。平面部４２とダクト部３５の内周面との交わる角度と、平面部４２と拡径ダクト部３４の内周面との交わる角度は、それぞれ９０°である。つまり、段差部３８の平面部４２は回転軸に直交する方向に対して平行であって、回転軸に対して傾斜していない。

【0015】

平面部４２は、図２に示すように上方から見たとき、一対の三日月形状であって、三日月形状の両端部が互いに接続し凹側が対向するように配置されている。従って、三日月形状の両端部が互いに接続している部分は、平面部４２が存在しないため、縦断面において、拡径ダクト部３４の内周面とダクト部３５の内周面に段差はなく一直線となる。

【0016】

図６は、図４のＢ部を概略的に示した図である。ダクト部３５の下部側に位置する吸込みダクト部３７は、ダクト部３５の下端と接続して内周径が下側に向かうに従い拡径するベル部４３と、ベル部４３の下端と接続する矩形状のベルマウス台座部３９とを備えている。ベル部４３の内周は、軸線方向の断面は円弧状の曲線であり、回転軸と直交する方向の断面は円形である。ベルマウス台座部３９は上面が矩形状の上面部４４と、上面部４４の外縁から下方に向かって折り曲がる外縁部４５を備えており、外縁部４５が機械室５の上部に固定される。ベルマウス台座部３９の内周側がベルマウス３の吸込み口３６を構成する。

【0017】

図２に示すように、プロペラファン２１は、円柱状のハブ２３の周りに４枚の翼２４が取り付けられている。ハブ２の形状は円柱状に限らず、三角柱状、円錐状など任意の形状でよい。図２に示す矢印がプロペラファンの回転方向を示す。翼２４は、回転方向前側に位置する前側辺２５と、回転方向後側に位置する後側辺２６と、前側辺２５及び後側辺２６を結ぶように半径方向の外側に位置する外側辺２７と、ハブ２３に固定される内側辺とに囲まれた３次元曲面で形成されている。前側辺２５は半径方向外側に向かうにしたがって回転方向前側に向かうような凹状の曲線で形成され、後側辺２６は半径方向外側に向かうにしたがって回転方向前側に向かうような凸状の緩やかな曲線で形成されている。外側辺２７とダクト部３５の内周面と間は、外側辺２７がダクト部３５の内周面に接触しない程度に僅かなクリアランスが設けられている。

【0018】

回転軸線方向においては、後側辺２６が前側辺２５より上に配置され、後側辺２６から前側辺２５に向かって緩やかに傾斜している。前側辺２５の外側辺２７側の端部である下部前端２８は、前側辺２５がハブ２３と接続する前側ハブ接続部２９より低くなっており、後側辺２６の外側辺２７側の端部である上部後端３０は、ハブ２３と接続する後側ハブ接続部３１より低くなっている。プロペラファン２１は、回転軸線方向において、後側ハブ接続部３１が最も高い最上端であり、下部前端２８が最も低い最下端となっている。なお、回転軸線はプロペラファン２１の回転軸、および、モータ２２の回転軸のそれぞれが重なる。

【0019】

次に、図５と図６を用いて、ベルマウス３とプロペラファン２１の回転軸線方向における位置関係について説明する。図５に示すように、回転軸線方向高さにおいて、プロペラファン２１の後側ハブ接続部３１とベルマウス３に設けられた段差部３８の平面部４２は同じ高さの位置にある。本実施例では、後側ハブ接続部３１が最も高い位置となるプロペラファン２１であるため、後側ハブ接続部３１が平面部４２と同じ高さになっているが、例えば、上部後端３０が最も高い位置になるように形成されたプロペラファン２１の場合は、上部後端３０が平面部４２と同じ高さになっていればよい。すなわち、プロペラファン２１全体が、回転軸と直交する方向から見た場合に、回転軸線方向においてダクト部３５に納まっていればよい。

【0020】

後側ハブ接続部３１を平面部４２と同じ高さにすることにより、拡径ダクト部３４が、プロペラファン２１の最も高い位置にある後側ハブ接続部３１よりも上側に配置されるため、径方向に広がりながら流れていくプロペラファン２１から吹き出す空気の流れが、拡径ダクト部３４によって抵抗を受けずに維持することができ、騒音を軽減することができる。また、段差部３８の平面部４２は回転軸に直交する方向に対して平行であって、回転軸に対して傾斜していないため、段差部３８がリブとして機能し、ベルマウス３の強度を保つことができる。

【0021】

次に、軸方向における翼２４の高さｈと拡径ダクト部３４の高さＨとの関係、および、平面部４２の径方向幅Ｌと拡径ダクト部３４の高さＨとの関係について説明する。翼２４の高さｈは、翼２４の下部前端２８から後側ハブ接続部３１までの軸方向の長さ、つまり、翼２４の軸方向における全長であって、翼２４の最下端部から最高端部までの長さである。拡径ダクト部３４の高さＨは、軸方向における、平面部４２から拡径ダクト部３４の上端までの長さである。平面部４２の径方向幅Ｌは、拡径ダクト部３４は楕円形状であることから、長径における幅である。拡径ダクト部３４の高さＨを翼高さｈで除した値（Ｈ／ｈ）は、０．２≦Ｈ／ｈ≦０．５であることが望ましい。また、平面部４２の径方向幅Ｌを拡径ダクト部３４の高さＨで除した値（Ｌ／Ｈ）は、０＜Ｌ／Ｈ≦０．４であることが望ましい。拡径ダクト部３４の高さＨの最小値は、径方向に広がりながら上側に流れていくプロペラファン２１から吹き出す空気の流れが、径方向に広がり過ぎないようガイドするのに必要な高さである。拡径ダクト部３４の高さＨの最大値は、プロペラファン２１から吹き出す空気の流れが拡径ダクト部３４の内周に沿って流れていくと、抵抗が生ずるため、その抵抗を最小限にする高さである。

【0022】

本実施例では、拡径ダクト部３４の内周面は横断面が楕円形であるが、必ずしも楕円形である必要はなく円であっても構わない。ただし、室外機１の設置場所に制約があり、拡径ダクト部３４の径を大きく出来ないような場合には、楕円形にすることにより、限られた設置場所でも騒音を軽減することができる効果がある。
次に、図６を用いて、軸方向における、プロペラファン２１の下部前端２８とベルマウス３のダクト部３５の下端４６との位置関係について説明する。図６に示すように、円筒状のダクト部３５の下端４６は、吸込みダクト部３７の曲線状に拡径するベル部４３の上端と接続しており、内周径が拡径しない部分の最下点である。図６に示すように、軸方向高さにおいて、プロペラファン２１の下部前端２８はダクト部３５の下端４６と同じ高さに配置されている。

【0023】

プロペラファン２１の下部前端２８とダクト部３５の下端４６の位置と、風量比との関係、および、プロペラファン２１の下部前端２８とダクト部３５の下端４６の位置と、入力比との関係について、実験により得られた結果を図７と図８に基づいて説明する。図７の風量比は、同じモータ出力とした場合における風量の相違を比で示した値であり、値が高いほど能力が高いことを示す。図８の入力比は、同じ風量を出すために必要なモータ出力の相違を比で示した値であり、値が低いほど能力が高いことを示す。図７と図８における横軸は、プロペラファンの下部前端２８とダクト部３５の下端４６との距離Ｘ（ｍｍ）を表し、距離Ｘが０（ｍｍ）は、プロペラファン２１の下部前端２８とダクト部３５の下端４６が同じ高さであることを表し、距離Ｘがマイナス（−）とは、プロペラファン２１の下部前端２８がダクト部３５の下端４６よりも高いことを表し、距離Ｘがプラス（＋）とは、プロペラファン２１の下部前端２８がダクト部３５の下端４６よりも低いことを表す。尚、図７と図８の縦軸における数値１００％は、従来技術として、プロペラファン２１の下部前端２８がダクト部３５の下端４６よりも９９（ｍｍ）低かった場合の風量比と入力比を示している。

【0024】

図７、図８から明らかのように、プロペラファン２１の下部前端２８とダクト部３５の下端４６が同じ高さの場合（Ｘ＝０）に、入力比、風量比における能力が最も高くなる結果が得られた。そして、−２０（ｍｍ）≦Ｘ≦＋２０（ｍｍ）において、入力比は約９４．０％以下、風量比においても約１０４．０％以上が見込めるため能力が高く、Ｘ＜−２０（ｍｍ）、及び、２０（ｍｍ）＜Ｘにおいては、入力比、風量比における能力が低くなる結果が得られた。

【0025】

次に、ダクト部３５の下端からベルマウス台座部３９に渡って内周径が拡径するベル部４３の曲率半径Ｒと騒音との関係について説明する。Ｒが５０（ｍｍ）以下の場合、騒音値は６０．８ｄＢであったのに対し、Ｒが５０（ｍｍ）より大きい場合は、騒音値は６２．３ｄＢであった。従って、ベル部４３の曲率半径Ｒは５０（ｍｍ）以下であることが望ましいことが得られた。
以上、限られた数の実施形態を参照しながら説明したが、権利範囲はそれらに限定されるものではなく、上記の開示に基づく実施形態の改変は、当業者にとって自明のことである。

【符号の説明】

【0026】

１…室外機、２…送風機、３…ベルマウス、５…機械室、９…モータ台座、２１…プロペラファン、２３…ハブ、２４…翼、２５…前側辺、２６…後側辺、２７…外側辺、２８…下部前端、２９…前側ハブ接続部、３０…上部後端、３１…後側ハブ接続部、３３…吹出口、３４…拡径ダクト部、３５…ダクト部、３６…吸込み口、３７…吸込みダクト部、３８…段差部、３９…ベルマウス台座部、４２…平面部、４３…ベル部、４４…上面部、４５…外縁部、４６…ダクト部の下端、５１…前面板、５２…側面板、５３…背面板、５４…底板、５５…吸入口

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】