JP4848256B2 - 空気調和機の室外機 - Google Patents

Description

本発明は、空気調和機の室外機に係り、特に省エネ化、コンパクト化、低騒音化、低コスト化、省工事化などが図れる空気調和機の室外機に関するものである。

オフィスや工場などを冷暖する空気調和機は、室内に配設される室内機と、屋外に配設される室外機を備えている。室外機は、筐体の外縁に沿って設けられた熱交換器により冷媒配管を通過する冷媒と外気とを熱交換させ、冷媒を蒸発或いは凝縮させた後に室内機に供給する。室内機は、室外機から供給された冷媒の潜熱を利用して室内空気を冷暖する。

このような空気調和機においては、比較的大きな空調能力が求められる場合、複数の室外機を接続して構成されることがある。室外機を複数設置する形態としては、複数の室外機の配管を据付現場で連接させるいわゆる外付けモジュール式と、予め複数の室外機を互いに連結させた一体型室外機がある。前者の外付けモジュール式では、現地での据付作業等が煩雑になるが、後者の一体型室外機は据付現場に搬入する前に一体型のマルチパッケージエアコン用室外機として製作しているので、据付作業等が簡単になる。

このように複数の室外機を一体型に構成する場合、隣接する各室外機間の内部で配管を互いに接続しておく必要がある。この接続配管を隣接する室外機の隣接部で行おうとすると、接続配管が熱交換器に遮られることがある。一方、製品の組立性やメンテナンス等を考慮し、室外機に搭載される圧縮機や電気品を収納する電気品箱は、筐体正面側に集約させる形態とするのが望ましく、この場合熱交換器は筐体正面を除く、筐体側面及び背面の外縁のみに配置することが多い。例えば、図３に示すように、熱交換器を筐体背面に偏って配置させ、筐体正面側には配管接続用のスペースを集約させている。このため、熱交換器の周方向の長さが制限されて短くなるため、一体型の室外機においては熱交換器の高さ方向を拡大して必要な伝熱面積を確保していた。
なお、この種従来技術としては特許文献１に記載されたものなどがある。

特開２００３−２５４５６５号公報

特許文献１などに記載された従来技術のものでは、熱交換器の周方向長さを制限しているので、室外機の据付け面積を増大させずに所定の伝熱面積を確保するには、室外機の高さ寸法を増大させる必要があり、室外機が大型化する。また、熱交換器の周方向長さが制限された分、それを補填するため、補助熱交換器を別部品として設けることもあるが、その場合には部品点数の増大や配管系統の煩雑化を招く欠点がある。

本発明の目的は、室外機の大型化を抑制しつつ熱交換性能を向上できる空気調和機の室外機を得ることにある。

上記目的を達成するため、本発明は、筐体の側面から背面にかけて配置された熱交換器の部分から外部の空気を吸込み、この熱交換器により熱交換された空気を筐体上方に向かって吹き出すための複数のプロペラファンを筐体上部に配置し、筐体底面の底板には圧縮機等の冷凍サイクル機器を設置して構成した空気調和機の室外機において、前記筐体の正面を除いた筐体側面および背面には、前記複数のプロペラファンをそれぞれ囲うように略コの字形の水平断面を有する熱交換器を筐体背面に沿って複数個配置し、前記熱交換器における筐体側面側に位置する部分を筐体中央側に位置する部分よりも筐体正面に向かって長く構成したことを特徴とする。

ここで、水平断面が略コの字形に構成された前記熱交換器はその曲げ角度が鈍角に形成されると共に筐体正面に向かって略台形となる水平断面に構成され、この熱交換器は筐体背面に沿って少なくとも２個以上配置され、これら熱交換器のうち筐体側面側に位置する吸込面は筐体中央側に位置する熱交換器の吸込面よりも筐体正面側に長く構成すると良い。

また、前記熱交換器は筐体背面に沿って少なくとも３個以上配置され、これらの熱交換器のうち筐体側面側に配置された左右２個の熱交換器の水平断面形状は非対称に構成されると共に互いに勝手違い（鏡写しの状態）の水平断面形状に構成され、前記３個以上配置された熱交換器の全体の水平断面形状は左右対称に構成される構成にすると良い。

ここで、３個以上配置された前記熱交換器のうち中央側に配置された熱交換器の水平断面形状は左右対称に構成すると良い。更に、中央側に配置された熱交換器の両側部の長さは筐体側面側に位置する熱交換器の長さより小さくし、かつ前記中央側に配置された熱交換器背面部の幅は筐体両側面側に配置された熱交換器の背面部幅よりも大きく構成すると良い。

上記において、前記複数のプロペラファンのうち前記筐体の左右端側に設置されている２台のプロペラファンの回転方向が互いに逆方向となるように構成され、前記筐体の左端側に設置されているプロペラファンの回転方向は上から見て左回転、右端側に設置されているプロペラファンの回転方向は上から見て右回転となるように構成すると熱交換性能を更に向上できる。

本発明によれば、室外機の大型化を抑制しつつ熱交換性能を向上できる。

以下、本発明の具体的実施例を、図面を用いて説明する。

図１〜図６により本発明の空気調和機の室外機に係る第１実施例を説明する。各図において同一符号を付した部分は同一部分を示す。図１及び図２は本実施例の構造を示すもので、図１は平面図、図２は縦断面図である。

筐体上方に配置されたプロペラファン100とこれを駆動するファンモータ101によって、筐体側面301から背面304にかけて配設された熱交換器200から外気を吸込み、熱交換された後、筐体上方へ向かって吹出される。筐体底面の底板303には圧縮機103等の冷凍サイクル部品が搭載されている。筐体正面302側には電気品を収納する電気品箱105を備えている。

上記熱交換器200について説明する。比較的大きな空調能力が求められる場合、複数の室外機を用いたマルチ型の空気調和機用室外機として構成されることが多い。この場合、省工事性に優れた一体型室外機を構成しようとした場合、複数のプロペラファン100や熱交換器200等を製品幅方向に並べることで複数の室外機を一体化したような形態をとる。図１、２のものは２台の室外機を隣接させた例である。このとき、サービス性やメンテナンス性の観点から、電気品箱105や圧縮機103は筐体正面302の周囲に配置されるのが望ましく、熱交換器200は筐体正面302を除いた、側面301及び背面304の外縁に沿って、プロペラファン100を囲むように略コの字形の水平断面形状に構成されるのが一般的である（図３参照）。しかし、隣接された室外機間を接続する配管の引き回しを行う配管接続スペース104を確保する為には、図３に示すように、熱交換器200の側面吸込面201及び202の周長が制限される問題がある。そこで、本実施例の室外機では、図４に示すように、一体に組み合わされる他の室外機が隣接しない筐体側の吸込面201では周長を拡大させ、隣接する側の吸込面202では周長を縮減させた非対称形状の熱交換器200とし、配管接続スペース104を確保し且つ熱交換器200の伝熱面積も十分に確保できるようにしている。また、熱交換器200と側面カバー301を上下方向にも対称に製作しておけば、図１の左側の室外機と同じものを上下逆さまにすることで図１の右側の室外機と同じ熱交換器200と側面カバー301の配置構造にできるから、左右の室外機を共用化することも可能になり、低コスト化できる。言うまでもないが、プロペラファン100は常に上部に設置され、底板303は常に下部に配置されるようにする。

次に、本実施例による効果を図５及び図６を用いて説明する。熱交換器200は上下方向に長いアルミ製の放熱フィン板（図示せず）を周長方向に重ね合わせた構成となっており、空気は各々のアルミフィン間を通過するため、外気は熱交換器200の板厚方向204に沿って流れやすいという性質がある。一方、プロペラファン100の周囲ではファンの回転によって旋回流れ901が生じているため、筐体正面302から見て、プロペラファン100の回転方向の上流側では熱交換器200からの吸込み流れ900とプロペラファン100による旋回流れ901とが概ね沿って流れるのに対し、下流側では吸込み流れ900と旋回流れ901とが衝突する向きに流れるため、ロスが大きくなる。

図６に一体化する前の１台の室外機を、同一回転数、同一吸込み面積で運転した場合の風量と軸動力について、従来の左右対称の熱交換器210とした場合（ａ）、下流側の周長を拡大させた熱交換器212とした場合（ｂ）、及び上流側の周長を拡大させた熱交換器211とした場合（ｃ）について、特性を比較したデータである。従来の左右対称210の熱交換機を使用した（ａ）の場合と比較して、下流側周長を拡大させた熱交換器212を使用した場合には軸動力も風量も殆ど変化しないのに対し、上流側を拡大した熱交換器211を使用した（ｃ）の場合は、風量を約7%向上でき、軸動力では約17%低減と予想を超える効果を達成できた。更に、送風騒音はファン回転数の6乗に比例することから、約1.7dBの騒音低減効果もある。また、複数の室外機を隣接させて一体化させた構成では、各熱交換器間の隙間が狭くなるため、この部位では更に空気が流れにくくなり、熱交換器200の周長を拡大した割には有効利用されないので、上流側を延長した熱交換器211とした場合（ｃ）の効果は更に大きくなり、配管接続スペースも大きくとれるメリットもあり、その優位性は極めて大きなものとなる。逆に、所定の熱交換性能を確保する場合、上流側延長211の場合（ｃ）が最も伝熱面積を小さくできるため、近年のアルミや銅の材料原価高騰の点からも大きなコスト低減効果が得られる。また、熱交換器200が小形化されることにより、これを囲う筐体カバーの面積も低減できるから、材料費低減と製品の小形化も実現できる。

以上述べたように、本実施例によれば、省エネ化、低騒音化、低コスト化、小形化などを実現できる空気調和機の室外機が得られる。

図７は本発明の第２実施例を示すもので、図において、図１〜図６と同一符号を付した部分は同一又は相当する部分を示す。
近年、室外機を複数台接続したビル用マルチパッケージエアコンにおいても大容量化が進んでおり、３台以上の室外機を隣接させた一体型室外機としたい場合がある。このような場合、中央側に位置する熱交換器200については、その両側部の長さを、筐体側面側に位置する熱交換器の長さより短く構成する。また、この中央側に配置された熱交換器の背面部の幅は、筐体両側面側に配置された熱交換器の背面部長さと同じにしても良いが、このようにすると中央側に配置された熱交換器の全周長が筐体両側面側に配置された熱交換器の全周長より短くなってしまうので、図７の例に示すように、中央側に配置された熱交換器の背面部の幅を、筐体両側面側に配置された熱交換器の背面部長さより大きくなるように構成すると良い。

以上の構成とすることで、３台以上の室外機を一体化した一体型室外機とした場合でも、配管接続スペース104を大きく確保し且つ伝熱面積も確保でき、省エネ化、低騒音化、低コスト化、小形化等に優れた空気調和機の室外機を得ることができる。

図８は本発明の第３実施例を示すもので、この図においても、図１〜６と同一符号を付した部分は同一又は相当する部分を示す。
図５及び図６で説明したように、熱交換器200における筐体側面側に位置する部分については、プロペラファン100の回転方向の上流側になる部分ではその長さを長く構成し、下流側となる部分ではその長さを短く構成するのが有効である。そこで、この実施例では、熱交換器の配置構造は図１の実施例と同じにすると共に、左側のプロペラファン100ａは上方から見て反時計回り、右側のプロペラファン100ｂは上面から見て時計回りとしたものである。このように構成することで、熱交換器200の伝熱面積の有効利用とプロペラファンの性能向上が図れるので、省エネ化、低騒音化、低コスト化、小形化等に特に優れた空気調和機の室外機を得ることができる。

本発明の空気調和機の室外機の第１実施例を示す平面図である。 図１の縦断面図である。 従来の一体型室外機の熱交換器配置構造と配管接続形態を示す平面断面図である。 図１に示す実施例における熱交換器配置構造と配管接続形態を示す平面断面図である。 室外機におけるファン回転方向と空気流れとの関係を説明する平面図である。 室外機における熱交換器の構造と軸動力及び風量との関係を示す説明図である。 本発明の空気調和機の室外機の第２実施例を示す平面図である。 本発明の空気調和機の室外機の第３実施例を示す平面図である。

符号の説明

100,100ａ,100ｂ…プロペラファン、101…ファンモータ、103…圧縮機、104…配管接続スペース、105…電気品箱、200…熱交換器、201…熱交換器の筐体側面側の吸込面、202…熱交換器の隣接側吸込面、203…熱交換器の背面側吸込面、204…熱交換器の板厚方向、210…左右対称型の熱交換器、211…ファン上流側の延長した熱交換器、212…ファン下流側を延長した熱交換器、301…筐体側面（側面カバー）、302…筐体正面（正面カバー）、303…底板、304…筐体背面、900…熱交換器の吸込み流れ、901…プロペラファンの旋回流れ。

Claims (4)

1. 筐体の側面から背面にかけて配置された熱交換器の部分から外部の空気を吸込み、この熱交換器により熱交換された空気を筐体上方に向かって吹き出すための複数のプロペラファンを筐体上部に配置し、筐体底面の底板には圧縮機等の冷凍サイクル機器を設置して構成した空気調和機の室外機において、
   前記筐体の正面を除いた筐体側面および背面には、前記複数のプロペラファンをそれぞれ囲うように略コの字形の水平断面を有する熱交換器を筐体背面に沿って複数個配置し、
   前記熱交換器における筐体側面側に位置する部分を筐体中央側に位置する部分よりも筐体正面に向かって長く構成し、
   水平断面が略コの字形に構成された前記熱交換器はその曲げ角度が鈍角に形成されると共に筐体正面に向かって略台形となる水平断面に構成され、この熱交換器は筐体背面に沿って少なくとも２個以上配置され、これら熱交換器のうち筐体側面側に位置する吸込面は筐体中央側に位置する熱交換器の吸込面よりも筐体正面側に長く構成され、
   前記熱交換器は筐体背面に沿って少なくとも３個以上配置され、これらの熱交換器のうち筐体側面側に配置された左右２個の熱交換器の水平断面形状は非対称に構成されると共に互いに勝手違いの水平断面形状に構成され、前記３個以上配置された熱交換器の全体の水平断面形状は左右対称に構成されていることを特徴とする空気調和機の室外機。
2. 請求項１において、３個以上配置された前記熱交換器のうち中央側に配置された熱交換器の水平断面形状は左右対称に構成されていることを特徴とする空気調和機の室外機。
3. 請求項２において、中央側に配置された熱交換器の両側部の長さは筐体側面側に位置する熱交換器の長さより小さくし、かつ前記中央側に配置された熱交換器背面部の幅は筐体両側面側に配置された熱交換器の背面部幅よりも大きく構成したことを特徴とする空気調和機の室外機。
4. 請求項１〜３の何れかにおいて、前記複数のプロペラファンのうち前記筐体の左右端側に設置されている２台のプロペラファンの回転方向が互いに逆方向となるように構成され、前記筐体の左端側に設置されているプロペラファンの回転方向は上から見て左回転、右端側に設置されているプロペラファンの回転方向は上から見て右回転となることを特徴とする空気調和機の室外機。

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