JP2005249255A - 空気調和機 - Google Patents

Abstract

【課題】フィンによる熱交換率を充分に確保し、風切り音の発生も少なく、熱交換器の前面風速の均一化を図った空気調和機を提供する。
【解決手段】上段熱交換器３と下段熱交換器４の２段重ねの熱交換器と、筐体天面部に前記熱交換器のフィン９と垂直方向に設置され前記熱交換器に外気を通過させ前記筐体上部より排出する送風機５を配し、上段熱交換器３のフィン９に通風抵抗になるルーバー（図示せず）を設け、下段熱交換器４のフィン１１にルーバーより通風抵抗の小さなコルゲート（図示せず）を設けたもので、下段熱交換器４に較べ上段熱交換器３での空気圧損が大きくなるので、熱交換器の前面風速を上段熱交換器３と下段熱交換器４間で均一にすることができ、また、従来のような切り欠き穴がないため、フィン９、１１間を通過する空気による風切音の発生も抑制できる。
【選択図】図１

Description

本発明は、空気調和機に関するもので、特に上吹き型室外機における送風構造に関するものである。

従来のこの種の空気調和機について、図１１、１２を用いて説明する。図１１は、従来の空気調和機の室外機の基本構成であり、図１２は、同室外機の熱交換器のフィンの切り起こし部の概要図である。

図１１にて、空気調和機は、冷凍サイクルを構成する熱交換器１００、膨張弁（図示せず）を有し、モータ１０１、ファン１０２、ベルマウス１０３からなる送風装置を筐体内の上部に配し、図１２に示すプレートフィン切り起こし１０６形状を有し、前記熱交換器１００の前記ファン１０２に近い熱交換器上部１０４とファン１０２に遠い熱交換器下部１０５の前記プレートフィン切り起こし１０６の高さが異なり、熱交換器上部１０４のプレートフィン切り起こし１０６が高く、熱交換器下部１０５のプレートフィン切り起こし１０６が低い構成としている。

これにより、熱交換器１００での空気圧損をその上下方向で一様化するべく前面風速を上部で遅く、下部で速くなるようにすることにより、熱交換器１００の前面風速を均一化させ、熱交換器１００のパス間の温度差が小さくなり、熱交換器１００の前面風速の均一化を図るというものである（例えば、特許文献１参照）。
特開平１１−１１８１９９号公報

しかしながら、上記従来の構成では、１つの熱交換器にてプレートフィン（以下、「フィン」という）の切り起こしが、熱交換器上部１０４と熱交換器下部１０５で異なるような多種多様な熱交換器が必要となり、１つの熱交換器の生産性が悪くなる。また、単にフィン切り起こし形状だけでは、フィン面積を広くできないためフィンによる熱交換率も充分に確保できない。また、切り起こし面と同一以上の大きめの切り欠き穴が生じるため、フィン間を通過する際に発生する風切り音が大きくなり、騒音が大きくなると言う課題があった。

また、フィンとフィンの間のフィンピッチにより、切り起こし高さの変化に限界もあり、充分な空気圧損を発生させるまでの高さ違いを実現させることが困難なため、熱交換器の前面風速の均一化に対しては、不十分であるという課題を有していた。

本発明はこのような従来の課題を解決するもので、熱交換器の生産性効率の維持を図りながら、フィンによる熱交換率を充分に確保しながら、フィン間を通過する風切り音の発生を抑制し、同時に熱交換器の前面風速の均一化を図り、さらに、風量アップを実現する空気調和機を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明の空気調和機は、圧縮機と、上段熱交換器と下段熱交換器の２段重ねの熱交換器と、筐体天面部に前記熱交換器のプレートフィンと垂直方向に設置され前記熱交換器に外気を通過させ前記筐体上部より排出する送風機によって構成される冷凍サイクルを配し、前記プレートフィンに凹部又は／及び凸部を形成し、その凹
部又は／及び凸部の形状が、前記上段熱交換器の前記プレートフィンと下段熱交換器のそれとで異なるようにしたもので、例えば、送風機に近い上段熱交換器のプレートフィンに設けた凹部又は／及び凸部の突出代や大きさを、下段熱交換器のプレートフィンに設けた凹部又は／及び凸部に較べて大きくすると、下段熱交換器に較べ上段熱交換器での空気圧損が大きくなるので、熱交換器の前面風速を上段熱交換器と下段熱交換器間で均一にすることができ、熱交換器の生産性効率の維持を図りながら、熱交換器の前面風速の均一化を実現することができる。また、従来の切り起こし形状とは異なり、切り起こし面と同一以上の大きめの切り欠き穴がないため、プレートフィン間を通過する空気による風切音の発生も抑制できるものである。

また本発明の空気調和機は、圧縮機と、上段熱交換器と下段熱交換器の２段重ねの熱交換器と、筐体天面部に前記熱交換器のプレートフィンと垂直方向に設置され前記熱交換器に外気を通過させ前記筐体上部より排出する送風機と、冷媒を通す配管によって構成される冷凍サイクルを配し、前記上段熱交換器内に配設された前記配管の径と前記下段熱交換器内に配された前記配管の径とを異ならせたもので、例えば、上段熱交換器の配管の径を、下段熱交換器の配管の径より小さくすると、配管の設置本数が同一の場合、空気圧損が上段熱交換器で高めに、下段熱交換器で低めになり、それにより熱交換器の前面風速の上段熱交換機と下段熱交換器間での均一化を実現でき、同時に、配管表面積および配管内を流れる冷媒流速に変化を持たせ熱交換率を上段熱交換器と下段熱交換器で均一化させることで冷凍サイクル能力向上も実現できる。

さらに本発明の空気調和機は、圧縮機と、上段熱交換器と下段熱交換器の２段重ねの熱交換器と、筐体天面部に前記熱交換器のプレートフィンと垂直方向に設置され前記熱交換器に外気を通過させ前記筐体上部より排出する送風機によって構成される冷凍サイクルを配し、前記上段熱交換器の上方部の外面あるいは内面の近傍に通風抵抗となる遮蔽板を設けたもので、送風機に近く風速の速い上段熱交換器を通過する風量が遮蔽板で抑制され、その分下段熱交換器での通過風量を増加させることができ、熱交換器のフィン形状差に左右されずに熱交換器の前面風速を上段と下段間で均一化することができる。

また、本発明の空気調和機は、圧縮機と、上段熱交換器と下段熱交換器の２段重ねの熱交換器と、筐体天面部に前記熱交換器のプレートフィンと垂直方向に設置され前記熱交換器に外気を通過させ前記筐体上部より排出する送風機によって構成される冷凍サイクルを配し、内部に上下方向に配置され、前記圧縮機が搭載される機械室と前記熱交換器が搭載される熱交換器室を分離する仕切板を備え、前記仕切板の下部の少なくとも一部の奥行きを広くしたもので、仕切板の下部即ち送風機から遠い部分での奥行きが広くなる事で、下段熱交換器での通過風量を増加させる事ができ、熱交換器の前面風速を上段と下段間で均一化が図れる。

本発明の空気調和機は、熱交換器の生産性効率の維持を図りながら、フィンによる熱交換率を充分に確保し、フィン間を通過する風切り音の発生も抑制し、同時に熱交換器の前面風速の均一化を図り、さらに、風量アップを実現することができる。

第１の発明は、圧縮機と、上段熱交換器と下段熱交換器の２段重ねの熱交換器と、筐体天面部に前記熱交換器のプレートフィンと垂直方向に設置され前記熱交換器に外気を通過させ前記筐体上部より排出する送風機によって構成される冷凍サイクルを配し、前記プレートフィンに凹部又は／及び凸部を形成し、その凹部又は／及び凸部の形状が、前記上段熱交換器の前記プレートフィンと下段熱交換器のそれとで異なるようにしたもので、例えば、送風機に近い上段熱交換器のプレートフィンに設けた凹部又は／及び凸部の突出代や
大きさを、下段熱交換器のプレートフィンに設けた凹部又は／及び凸部に較べて大きくすると、下段熱交換器に較べ上段熱交換器での空気圧損が大きくなるので、熱交換器の前面風速を上段熱交換器と下段熱交換器間で均一にすることができ、熱交換器の生産性効率の維持を図りながら、熱交換器の前面風速の均一化を実現することができる。また、従来の切り起こし形状とは異なり、切り起こし面と同一以上の大きめの切り欠き穴がないため、プレートフィン間を通過する空気による風切音の発生も抑制できるものである。

第２の発明は、圧縮機と、上段熱交換器と下段熱交換器の２段重ねの熱交換器と、筐体天面部に前記熱交換器のプレートフィンと垂直方向に設置され前記熱交換器に外気を通過させ前記筐体上部より排出する送風機と、冷媒を通す配管によって構成される冷凍サイクルを配し、前記上段熱交換器内に配設された前記配管の径と前記下段熱交換器内に配された前記配管の径とを異ならせたもので、例えば、上段熱交換器の配管の径を、下段熱交換器の配管の径より小さくすると、配管の設置本数が同一の場合、空気圧損が上段熱交換器で高めに、下段熱交換器で低めになり、それにより熱交換器の前面風速の上段熱交換機と下段熱交換器間での均一化を実現でき、同時に、配管表面積および配管内を流れる冷媒流速に変化を持たせ熱交換率を上段熱交換器と下段熱交換器で均一化させることで冷凍サイクル能力向上も実現できる。

第３の発明は、圧縮機と、上段熱交換器と下段熱交換器の２段重ねの熱交換器と、筐体天面部に前記熱交換器のプレートフィンと垂直方向に設置され前記熱交換器に外気を通過させ前記筐体上部より排出する送風機によって構成される冷凍サイクルを配し、前記上段熱交換器の上方部の外面あるいは内面の近傍に通風抵抗となる遮蔽板を設けたもので、送風機に近く風速の速い上段熱交換器を通過する風量が遮蔽板で抑制され、その分下段熱交換器での通過風量を増加させることができ、熱交換器のフィン形状差に左右されずに熱交換器の前面風速を上段と下段間で均一化することができる。

第４の発明は、圧縮機と、上段熱交換器と下段熱交換器の２段重ねの熱交換器と、筐体天面部に前記熱交換器のプレートフィンと垂直方向に設置され前記熱交換器に外気を通過させ前記筐体上部より排出する送風機によって構成される冷凍サイクルを配し、内部に上下方向に配置され、前記圧縮機が搭載される機械室と前記熱交換器が搭載される熱交換器室を分離する仕切板を備え、前記仕切板の下部の少なくとも一部の奥行きを広くしたもので、仕切板の下部即ち送風機から遠い部分での奥行きが広くなる事で、下段熱交換器での通過風量を増加させる事ができ、熱交換器の前面風速を上段と下段間で均一化が図れる。

第５の発明は、特に、第３又は第４の発明の上段熱交換器のプレートフィンの形状と下段熱交換器のプレートフィンの形状を異ならせると共に、前記上段熱交換器内の冷媒用の配管の径と下段熱交換器内の冷媒用の配管の径が異なるようにしたもので、例えば上段熱交換器に遮蔽板を装着、または、筐体下部の容積を仕切板の形状変更により広く確保した上で、上段熱交換器のプレートフィンの形状を、下段熱交換器のプレートフィンの形状に較べ、圧損の大きなものとし、さらに上段熱交換器内の配管の径を下段熱交換器内の配管の径より大きく設定すれば、下段熱交換器を通過する風量を更に向上させることができ、より効果的に、熱交換器の前面風速を上段と下段間で均一化させ、所定の熱交換率も充分に確保し、フィン間を通過する空気による風切り音の発生も抑制し、冷凍サイクル能力向上をも実現させることができる。

第６の発明は、特に、第１〜５のいずれか１つの発明の上段熱交換器の横方向の長さと下段熱交換器の同方向の長さが異なるようにしたもので、例えば、上段熱交換器の長さに対し下段熱交換器の長さを長くすると、下段熱交換器での空気の通過面積が増大し、更に効果的に下段熱交換器を通過する風量を増加させる事ができる。

第７の発明は、特に、第１〜６のいずれか１つの発明の上段熱交換器の列数と下段熱交換器の列数が異なるようにしたもので、例えば、送風機に近く風速の速い上段熱交換器の熱交換器列数を下段熱交換器よりも増やすようにすれば、更に効果的に、熱交換器の前面風速を上段と下段間で均一化させ、更に、熱交換率をＵＰさせ、冷凍能力を向上させることができるものである。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、この実施の形態によって本発明が限定されるものではない。

（実施の形態１）
以下、本発明の第１の実施の形態における空気調和機について、図１〜４を用いて説明する。図１は、本実施の形態における空気調和機の室外機の基本構成図、図２は、同空気調和機の概略平面断面図を示すものである。

図１、２において、室外機の筐体１の内部に、圧縮機２、上下２段に重ねられた上段熱交換器３（以下、「上段熱交３」という）と下段熱交換器４（以下、「下段熱交４」という）および送風機５によって構成される冷凍サイクルを配し、前記筐体１内部に上下方向に配置され、前記圧縮機２が搭載される機械室６と前記上段熱交３および下段熱交４が搭載される熱交換器室７（以下、熱交室７）を分離する仕切板８を備えている。

前記筐体１の天面部に、前記上段熱交３と前記下段熱交４のプレートフィン（以下、フィン）と垂直方向に設置された前記送風機５によって、外気空気は、矢印で示すように前記上段熱交３、前記下段熱交４を通過し、前記筐体１内に導かれ、熱交室７を通り、前記筐体１の天面部から筐体１外に上方向に排出される、いわゆる空気調和機の上吹き型室外機となる。

次に、図３、４を用いて、上段熱交３、下段熱交４のそれぞれのフイン９の形状について説明する。

図３に示すように、上段熱交３のフィン９には、単なる切り起こしではないジャバラ形状にして凹凸を形成し、フィン９による熱交換率を向上させながら空気圧損を発生させるための通風抵抗部１０（以下、「ルーバー１０」という）を設けている。また、下段熱交４のフィン１１には、図４に示すように、上部から下部までのほぼ全域に渡って、フィン１１による熱交換率を向上させながら空気圧損を少なくするために凹凸の高さが低く緩やかな波形を施した形態１２（以下、「コルゲート１２」）を設けている。

以上のように、本実施の形態によれば、熱交換器を通過する際の空気圧損を上段熱交換器３では高めにして通風抵抗を上げ、下段熱交換器４では低めにして通風抵抗を下げることにより、前面風速を上段熱交換器３で遅く、下段熱交換器４で速くすることができ、熱交換器の生産性効率の維持を図りながら、熱交換器の前面風速を上段と下段間で均一化させることができる。同時に、フィン面積を上段熱交３および下段熱交４共にやや大きめにすることで熱交換率を充分に確保し、また、単なる切り起こし形状とは異なり、切り起こし面と同一以上の大きめの切り欠き穴がないため、フィン９間を通過する空気による風切音の発生も抑制でき、騒音を低減することができる。

（実施の形態２）
図５は、本発明の第２の実施の形態における空気調和機の熱交換器の斜視図である。なお、上記実施の形態と同一部分については同一符号を付してその説明を省略する。

本実施の形態は、上下２段に重ねられた上段熱交３と下段熱交４内にそれぞれ配設され
冷媒サイクル経路の一部となる配管１３、１４の径を異ならせるもので、具体的には上段熱交３内の配管１３の径を、下段熱交４内の配管１４の径より大きく設定したものである。

上記構造によれば、熱交換器を通過する際の空気圧損は、上段熱交３では太めの配管１３により高めに、また、下段熱交４では細めの配管１４により低めになり、その結果、前面風速を上段熱交３で遅く、下段熱交４で速くなり、熱交換器の前面風速を上段と下段間で均一化できる。同時に、上段熱交３内の配管１３の径を大きめにし、下段熱交４の配管１４の径を小さめにすることで、配管表面積および配管内を流れる冷媒流速に変化を持たせることができ熱交換率を上段熱交３と下段熱交４で均一化することができ、冷凍サイクル能力を向上させる事ができる。

（実施の形態３）
図６は、本発明の第３の実施の形態における空気調和機の室外機の基本構成図を示すものである。なお、上記実施の形態と同一部分については同一符号を付してその説明を省略する。

本実施の形態は、図６に示すように、上段熱交３の上方部の内面近傍に上段熱交３の一部に対し、通風抵抗となるように遮蔽板１５を取り付けたものである。

上記構造によれば、送風機５に近く風速の速い上段熱交３を通過する際の風量は、前記遮蔽板１５が通風抵抗となり抑制され、その抑制された分のいくらかの風量は下段熱交４を通過する風量のＵＰ分に賄われ、その結果、熱交換器のフィン９の形状差に左右されることなく、熱交換器の前面風速を上段熱交３と下段熱交４間で均一化させることができる。

なお、上記実施の形態では、遮蔽板１５を上段熱交３の上方部の内面近傍に設けたが、上方部の外面近傍に設けても、同様の効果が得られる事は言うまでもない。

（実施の形態４）
図７は、本発明の第４の実施の形態における空気調和機の室外機の基本構成図、図８は、同空気調和機の概略平面断面図を示すものである。なお、上記実施の形態と同一部分については同一符号を付してその説明を省略する。

本実施の形態は、機械室６と熱交室７を分離する仕切板８の下部の一部を機械室６側に斜め下方向に傾斜変更させた斜め仕切板部１６を設けて、筐体１の熱交室７の下部の奥行きを広くし、熱交室７下部の空間を拡大するものである。

なお、斜め仕切板部１６は、必ずしも左右対称である必要はないが、ここでは一例として、図８に示すように、左右共に機械室６側に斜め下方向に形成している。

上記構造によれば、斜め仕切板部１６を設けることにより、送風経路が狭くなりがちの構造の場合、特に、上吹き型室外機の場合は、送風機５から遠い部分の風量が極端に悪くなりやすいが、熱交室７の下部の容積をより大きく確保することで送風機５に遠い部の風量落ちを抑制し、上段・下段熱交３、４間で前面風速をより均一化させることが可能となる。

また、同じく図７、８に示すように、斜め仕切板部１６にて筐体１下部の奥行きを広く確保させるとともに、上段熱交３の横方向の長さを短くし、下段熱交４の同方向の長さを長くすれば、斜め仕切板部１６にて筐体１下部の奥行きを広く確保することで、下段熱交
４を通過する風量の更なるＵＰを実現でき、同時に、上段熱交３を短くして通過する空気の通過面積を狭くし、下段熱交４を長くして通過する空気の通過面積を広げるようにして、更に効果的に下段熱交４を通過する風量ＵＰが可能となるものである。

なお、上記各実施の形態で述べた構成を組み合せるようにしても良い。

例えば、上段熱交３の上方部の外面あるいは内面近傍に上段熱交３の一部に対し通風抵抗となるように遮蔽板１５を設けるか、もしくは、仕切板８の下部の一部を機械室６側に斜め下方向に傾斜変更させて形成した斜め仕切板部１６にて筐体１下部の奥行きを広く確保した構造を有し、上段熱交３および下段熱交４に、ルーバー１０を有するフイン９、コルゲート１２を有するフイン１１をそれぞれ用い、同時に、上段熱交３内の配管１３の径を大きめにし、下段熱交４内の配管１４の径を上段熱交３内の配管１３より小さめにする。

上記構成によれば、上段熱交３の上方部の外面あるいは内面近傍への遮蔽板１５の装着、または、筐体１の下部容積を斜め仕切板部１６により広く確保することによって、下段熱交換器４を通過する風量を更に向上させることにより、より効果的に、熱交換器の前面風速を上段と下段間で均一化させ、熱交換率をも充分に確保し、フィン９、１１間を通過する空気による風切音の発生も抑制し、冷凍サイクルの能力を大幅に向上させることができる。

（実施の形態５）
図９は、本発明の第５の実施の形態における空気調和機の室外機の基本構成図、図１０は、同室外機の熱交換機の斜視図を示すものである。

本実施の形態は、上記第１の実施の形態〜第４の実施の形態の内容を全て含ませた構造とするとともに、送風機５に近く風速の速い上段熱交３の熱交換器列数を下段熱交４より増やしたものである。

上段熱交３の列数が下段熱交４の列数より多ければ、当然上段熱交３を通過する空気の通風抵抗がＵＰし、更に効果的に、熱交換器の前面風速を上段と下段間で均一化させ、上段と下段に位置する熱交換器の前面風速の均一化が図られる。つまり、実施の形態１〜４に記載した各々の効果に加え、更に、風速の均一化、熱交換率向上による冷凍能力の向上が可能となる。

以上のように、本発明にかかる空気調和機は、熱交換器の風速分布を効果的にかつ低騒音にて均一化させ、同時に風量ＵＰが可能なため、冷凍能力向上が可能となるので、大規模、小規模に関わらず送風系を有するプラント関連等の用途にも適用できる。

本発明の実施の形態１における空気調和機の室外機の基本構成図 同室外機の概略平面断面図 同室外機に組み込まれた上段熱交換器のフインの部分平面図 同室外機に組み込まれた下段熱交換器のフインの部分平面図 本発明の実施の形態２における空気調和機の室外機の熱交換器の斜視図 本発明の実施の形態３における空気調和機の室外機の基本構成図 本発明の実施の形態４における空気調和機の室外機の基本構成図 同室外機の概略平面断面図 本発明の実施の形態５における空気調和機の室外機の基本構成図 同室外機の熱交換器の斜視図 従来の空気調和機の室外機の基本構成図 （ａ）同室外機の熱交換器のフィンの部分平面図、（ｂ）同フインの切り起こし部の拡大断面図

符号の説明

１ 筐体
２ 圧縮機
３ 上段熱交換器
４ 下段熱交換器
５ 送風機
６ 機械室
７ 熱交換機室
８ 仕切板
９、１１ フィン
１３、１４ 配管
１５ 遮蔽板
１６ 斜め仕切板部

Claims (7)

1. 圧縮機と、上段熱交換器と下段熱交換器の２段重ねの熱交換器と、筐体天面部に前記熱交換器のプレートフィンと垂直方向に設置され前記熱交換器に外気を通過させ前記筐体上部より排出する送風機によって構成される冷凍サイクルを配し、前記プレートフィンに凹部又は／及び凸部を形成し、その凹部又は／及び凸部の形状が、前記上段熱交換器の前記プレートフィンと下段熱交換器のそれとで異なるようにした空気調和機。
2. 圧縮機と、上段熱交換器と下段熱交換器の２段重ねの熱交換器と、筐体天面部に前記熱交換器のプレートフィンと垂直方向に設置され前記熱交換器に外気を通過させ前記筐体上部より排出する送風機と、冷媒を通す配管によって構成される冷凍サイクルを配し、前記上段熱交換器内に配設された前記配管の径と前記下段熱交換器内に配された前記配管の径とを異ならせた空気調和機。
3. 圧縮機と、上段熱交換器と下段熱交換器の２段重ねの熱交換器と、筐体天面部に前記熱交換器のプレートフィンと垂直方向に設置され前記熱交換器に外気を通過させ前記筐体上部より排出する送風機によって構成される冷凍サイクルを配し、前記上段熱交換器の上方部の外面あるいは内面の近傍に通風抵抗になる遮蔽板を設けた空気調和機。
4. 圧縮機と、上段熱交換器と下段熱交換器の２段重ねの熱交換器と、筐体天面部に前記熱交換器のプレートフィンと垂直方向に設置され前記熱交換器に外気を通過させ前記筐体上部より排出する送風機によって構成される冷凍サイクルを配し、内部に上下方向に配置され、前記圧縮機が搭載される機械室と前記熱交換器が搭載される熱交換器室を分離する仕切板を備え、前記仕切板の下部の少なくとも一部の奥行きを広くした空気調和機。
5. 上段熱交換器のプレートフィンの形状と下段熱交換器のプレートフィンの形状を異ならせると共に、前記上段熱交換器内の冷媒用の配管の径と下段熱交換器内の冷媒用の配管の径が異なるようにした請求項３又は４記載の空気調和機。
6. 上段熱交換器の横方向の長さと下段熱交換器の同方向の長さが異なるようにした請求項１〜５のいずれか１項記載の空気調和機。
7. 上段熱交換器の列数と下段熱交換器の列数が異なるようにした請求項１〜６のいずれか１項に記載の空気調和機。

Images