JP2007187402A - 空気調和機 - Google Patents
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Abstract
【課題】本発明は、空気循環用の遠心ファンの吐出側に板状フィンを有する熱交換器が配置された空気調和機の騒音を低減するとともに、エネルギー効率を向上させることを目的とする。
【解決手段】本発明に係る空気調和機は、本体ケーシングと、本体ケーシング内に収納された遠心ファンと、遠心ファンの吐出側に配置された板状フィンを有する熱交換器とを備えている。そして、板状フィン(例えば、コルゲートフィン36)は、前縁に、遠心ファンの吐出空気Sが板状フィン間の通風路に対し斜めに流入することに起因するコルゲートフィン36の前縁における前縁剥離を抑制する抑制機構を備えている。この抑制機構は、例えば、板状フィンの前縁を鋸歯状37に形成した構成である。
【選択図】図7
【解決手段】本発明に係る空気調和機は、本体ケーシングと、本体ケーシング内に収納された遠心ファンと、遠心ファンの吐出側に配置された板状フィンを有する熱交換器とを備えている。そして、板状フィン(例えば、コルゲートフィン36)は、前縁に、遠心ファンの吐出空気Sが板状フィン間の通風路に対し斜めに流入することに起因するコルゲートフィン36の前縁における前縁剥離を抑制する抑制機構を備えている。この抑制機構は、例えば、板状フィンの前縁を鋸歯状37に形成した構成である。
【選択図】図7
Description
本発明は、空気調和機に関し、特に遠心ファンの吐出側に熱交換器を配置した空気調和機の騒音低下に関する。
空気調和機の中には、遠心ファンの吐出側に熱交換器が配置されたものがある。また、このような空気調和機では、例えば特許文献1に記載されているように、概ね、遠心ファンの回転軸と垂直な面内において遠心ファンからの吐出空気が板状フィンに対し斜めに吐出されるように、遠心ファンと熱交換器との相対位置が設定されている。
特許文献1の空気調和機は、天井埋め込み型空気調和機であって、空気循環用のファンとしてのターボファンの周りを囲繞するようにクロスフィンコイル式熱交換器が配置されたものである。この場合におけるターボファンと熱交換器との相対位置関係を分かりやすく図示すると、図14の斜視図及び図15の平面図のようになる。なお、図14及び図15では熱交換器の一部のみを図示している。これら図に示すように、ターボファン101は、回転軸102が上下方向となるように配置されている。また、熱交換器103は、クロスフィンコイル式熱交換器であって、板状フィン104の熱交換表面が上下方向となるように配置され、熱交換器チューブ105が水平方向となるように配置されている。なお、熱交換器103は、図面には一部のみしか示されていないが、ターボファン101を取り囲むように平面視環状に形成されている。
特開2000−283493号公報
空気循環用のターボファン101と熱交換器103とがこのように配置された空気調和機においては、ターボファン101から吐出される吐出空気Sは、図15において矢印で示すような旋回流となるため、ターボファン101からの吐出空気Sが、ターボファン101の回転軸102と垂直な面内において板状フィン104に対し斜めに吐出される。図16は図15におけるR部の空気の流れを拡大して示した拡大図である。この図に示すように、ターボファン101から吐出された吐出空気Sは、板状フィン104間に形成される通風路106に斜めとなる方向から流入する。このため、吐出空気Sが衝突するフィン表面104aの反対側の表面(フィン裏面104b)において、板状フィン104の前縁付近で前縁剥離Vが発生していた。また、この前縁剥離Vにより、乱流騒音が発生して運転音が大きくなっていた。また、上記のように板状フィン104の前縁付近で前縁剥離Vが発生すると、通風路106の有効幅Wが狭くなり、通風抵抗が大きくなる。その結果、ファン駆動用のモータ入力が大きくなり空気調和機のエネルギー効率が悪くなるという問題があった。
本発明は、従来技術に存在するこのような問題点に着目してなされたものである。すなわち、本発明は、空気循環用の遠心ファンの吐出側に板状フィンを有する熱交換器が配置された空気調和機において、騒音を低減するとともに、エネルギー効率を向上させることを目的とする。
本発明は上記課題に鑑み成されたものである。本発明に係る空気調和機は、本体ケーシングと、本体ケーシング内に収納された遠心ファンと、遠心ファンの吐出側に配置された板状フィンを有する熱交換器とを備えている。そして、板状フィンは、前縁に、遠心ファンの吐出空気が板状フィン間の通風路に対し斜めに流入することに起因する板状フィンの前縁におけるフィン裏面側の前縁剥離を抑制する抑制機構を備えている。
上述の如く構成された空気調和機によれば、遠心ファンから旋回流となって吐出される吐出空気が板状フィン間の通風路に対し斜めに流入し、フィン裏面側に前縁剥離が形成される。しかしながら、板状フィンの前縁に前縁剥離を抑制する抑制機構が形成されているので、この抑制機構により前縁剥離が抑制される。この結果、前縁剥離による騒音が低減されるとともに、フィン間の通風路の有効幅が大きくなって、熱交換器の通風抵抗が低減される。また、このように通風抵抗が低減されることにより、空気調和機のエネルギー効率を向上させることができる。
また、このような板状フィンの前縁における前縁剥離を抑制する抑制機構としては、板状フィンの前縁を鋸歯状に形成したものとすることができる。この場合は、鋸歯状の尖った先端部分と斜めになっている部分とでは、吐出空気が衝突する側の面、すなわちフィン表面の前縁に到達した空気の裏面側に回り込む量に差が生ずる。このため、板状フィンのフィン裏面側では、鋸歯状の尖った先端部分を通る前縁から後縁に向かう線(以下基準線という)を挟んで、その両側に板状フィンの前縁から後縁に向けて縦渦が発生する。この縦渦は、基準線から離れた位置の空気が基準線側に引っ張られて巻き込まれるために生ずるものであって、渦の中心線が基準線と平行に形成されるとともに、基準線の両側における渦巻きの旋回方向が対称的となるものである。この結果、乱流混合が促進されて前縁剥離が抑制される。したがって、熱交換器の板状フィンがこのような抑制機構を備えている空気調和機では、前縁剥離による騒音が低減されるとともに、フィン間に形成される通風路の有効幅が拡大されて熱交換器の通風抵抗が低減される。また、このように通風抵抗が低減されることにより、空気調和機のエネルギー効率を向上させることができる。
また、前記板状フィンが流入空気の気流方向に沿うように切り起こされたルーバを備えたルーバフィンである場合において、前記抑制機構を、板状フィンの前縁に前記ルーバが形成された構成としてもよい。このようにすれば、板状フィンの前縁においては、ルーバが流入空気の流れに略沿うため、板状フィンの前縁におけるフィン裏面側の前縁剥離が減少する。また、前縁の後方部分にも流入空気の流れに略沿う方向に切り起こされたルーバが形成されているため、流入空気がフィン表面及びフィン裏面に沿って流れるようになる。この結果、より一層前縁剥離が抑制される。したがって、このような構成の空気調和機では、前縁剥離による騒音が低減されるとともに、フィン間の通風路の有効幅が拡大されて熱交換器の通風抵抗が低減される。また、このように通風抵抗が低減されることにより、空気調和機のエネルギー効率を向上させることができる。
また、前記板状フィンが流入空気の気流方向に沿うように切り起こされたルーバを備えたルーバフィンである場合において、前記抑制機構を、板状フィンの前縁が鋸歯状に形成された構成としてもよい。このようにすれば、板状フィンのフィン裏面側においては、前述の場合と同様に前縁から後縁に向けて縦渦が発生して、乱流混合が促進されて前縁剥離が抑制される。また、前縁の後方部分にも流入空気の流れに略沿う方向に切り起こされたルーバが形成されているため、流入空気がフィン表面及びフィン裏面に沿って流れるようになる。この結果、より一層前縁剥離が抑制される。したがって、このような構成の空気調和機では、前縁剥離による騒音が低減されるとともに、フィン間の通風路の有効幅が拡大されて熱交換器の通風抵抗が低減される。また、このように通風抵抗が低減されることにより、空気調和機のエネルギー効率を向上させることができる。
また、上記のように板状フィンが流入空気の気流方向に沿うように切り起こされたルーバを備えたルーバフィンである場合において、この板状フィンが、空気流入側でこのように切り起こされたルーバを備え、空気流出側では空気流入側のルーバと対称的な方向に切り起こされたルーバを備えたルーバフィンとしてもよい。このようにすれば、板状フィンの空気流入側ではルーバが流入空気の流れに略沿うためフィン裏面側の前縁剥離が減少する。また、板状フィンの空気流出側においては、空気流入側のルーバと対称的な方向に切り起こされたルーバを備えているので、吐出空気が熱交換器全体に平均的に流れ通風抵抗の増加が抑制されるとともに、熱交換器効率が向上する。また、このように通風抵抗が低減されるとともに、熱交換器効率が向上することにより、空気調和機のエネルギー効率を向上させることができる。
また、前記板状フィンは、空気流入側では流入空気の気流方向に沿うように切り起こされたルーバを備え、空気流出側ではこのルーバと対称的な方向に切り起こされたルーバを備え、さらに、空気流入側と空気吐出側との中間部分にはルーバが切り起こされていない平坦部分を備えたルーバフィンとしてもよい。このようにすれば、上記の場合に比し、空気流入側から空気流出側への気流の流れがよりスムーズになるので、より一層通風抵抗の増加が抑制される。また、このように通風抵抗がより一層低減されることにより、空気調和機のエネルギー効率をより一層向上させることができる。
また、前記抑制機構としては、板状フィンの前縁が流入空気の気流方向に合わせて曲げられた構成としてもよい。このようにすれば、板状フィンの前縁においては、板状フィンの前縁が流入空気の流れに略沿う形状となるため、前縁におけるフィン裏面側の前縁剥離が減少する。したがって、熱交換器の板状フィンがこのような抑制機構を備えている空気調和機では、前縁剥離による騒音が低減されるとともに、フィン間の通風路の有効幅が拡大されて熱交換器の通風抵抗が低減される。また、このように通風抵抗が低減されることにより、空気調和機のエネルギー効率を向上させることができる。
また、上記抑制機構は、流入空気が通風路に対し斜めに流入しない範囲の板状フィンには上記の抑制機構を設ける必要がないので、遠心ファンからの吐出空気が板状フィン間の通風路に対し斜めに流入する範囲の板状フィンにのみ設けるようにしてもよい。したがって、このようにすれば、抑制機構を設ける板状フィンを削減することができるので、熱交換器のコスト上昇を軽減することができる。
また、上記のような抑制機構を備えた熱交換器を用いた空気調和機において、遠心ファンをターボファンとすることができる。遠心ファンとしてターボファンを用いると、前記抑制機構の機能と遠心ファンの高静圧化とが相俟って、遠心ファンの吐出側に近接して熱交換器を配置することが可能となり、コンパクトな空気調和機を形成することが容易になる。
また、前記のような抑制機構を備える熱交換器を用いた空気調和機において、熱交換器を2個とし、この両熱交換器を、遠心ファンの回転軸を挟んで対称的となる吐出側位置に分散配置するように構成することもできる。このようにすれば、空気調和機をコンパクト化する上で有効な機器配置とすることができる。
また、この場合において、前記本体ケーシングを正面から見て横長箱型形状に形成するとともに、遠心ファンをターボファンとし、正面から見て本体ケーシングの略中央部において回転軸が前後方向となるように配置する。さらに、2個の熱交換器を正面から見て該ターボファンの左右の吐出側位置に分散配置するという構成にすることもできる。このようにすれば、奥行き寸法を遠心ファンの軸方向の寸法とする薄型壁掛式空気調和機に好適な構成とすることができる。
また、上記のように遠心ファン挟んで両側に配置される熱交換器の構成を、遠心ファンの回転軸を中心として略対称的な構造に形成することもできる。このようにすれば、両熱交換器の共通化が図れるのでコストを軽減することができる。
また、前記熱交換器をコルゲートフィン式熱交換器としてもよい。このようにすると、熱交換器の高性能化が図れ、より一層コンパクトな空気調和機を構成することができる。
本発明に係る空気調和機によれば、板状フィンを有する熱交換器のフィン前縁付近におけるフィン裏面側の前縁剥離が抑制される。これにより、剥離流による騒音が低減されるとともに、フィン間の通風路の有効幅が大きくなり、熱交換器の通風抵抗が低減される。また、このように通風抵抗が低減されることにより、空気調和機のエネルギー効率を向上させることができる。
(実施の形態1)
先ず、本発明の各実施の形態1に係る空気調和機について、図1〜図8に基づき説明する。
先ず、本発明の各実施の形態1に係る空気調和機について、図1〜図8に基づき説明する。
この実施の形態1に係る空気調和機は、図1の外観斜視図に示すように、横長箱型形状に形成された壁掛型空気調和機の室内ユニットである。また、この室内ユニットは、図2の平断面図に示すように、奥行き寸法が小さくなるように形成されており、本体ケーシング1内に室内ファンとしての遠心ファン(この場合はターボファン2)と、室内空気を冷却又は加熱する熱交換器3とが配置されている。
本体ケーシング1は、図1の外観斜視図に示すように、前面に前板11を着脱自在に取り付けられている。この前板11は、中央部に室内空気を吸い込む空気吸込口12を備え、左右側方部分に、熱交換器3で熱交換された空気を吐出するための空気吐出口13を備えている。
本体ケーシング1の内部は、図2の平断面図に示すように、中央部にターボファン2を配置し、その左右両側に熱交換器3を配置している。また、空気吸込口12から吸入された空気がターボファン2に吸入され、ターボファン2から吐出された空気が熱交換器3を介して空気吐出口13から室内に吐出されるように空気流路14が形成されている。
ターボファン2は、図2に示すように、羽根車21と、羽根車21に空気を案内するベルマウス22と、羽根車21を駆動するモータ23とを有している。そして、羽根車21の回転軸、すなわち、モータ23の回転軸23aが本体ケーシング1の前後方向となるように、本体ケーシング1の内部中央部に配置されている。ベルマウス22は、空気吸込口12の背面側となるように配置され、本体ケーシング1に対してねじ等により前面側から着脱自在に取り付けられている。また、ベルマウス22は、中央穴部がファン吸入口24を形成するとともに、図2に示すように前板11と協働して熱交換器3の吸込側を区画する仕切壁としても機能している。また、羽根車21の外周側がファン吐出口25である。前記モータ23は、薄型仕様のモータ、例えばプリントモータが使用されており、羽根車21の背面側において、本体ケーシング1の背壁に固定されている。
熱交換器3は、図2に示すように、ターボファン2の吐出側である左右両側に略対称的位置に分散配置されている。分散配置された両熱交換器3は、図3の熱交換器の斜視図に示すように底部スペースを利用して配置される冷媒配管32により連結され、一体となって作用するように構成されている。また、左右の各熱交換器3は、図3に示すように、垂直方向に配置される前枠部材33と後枠部材34とは対向して設けられている。そして、この前枠部材33と後枠部材34との間には所定間隔で扁平チューブ35が6列配置されている。また、これら扁平チューブ35間、及び扁平チューブ35と前枠部材33又は後枠部材34との間にコルゲートフィン36が介在されている。このコルゲートフィン36は、扁平チューブ35に対しろう付け等により接合されている。
また、コルゲートフィン36は、アルミニウム又はアルミニウム合金の薄板を、図4に示すように上部から下方に蛇行状に折り曲げて形成した板状フィンであり、空気に接するフィン表面36a及びフィン裏面36bが概ね水平方向となっている。ここで、ターボファン2の吐出空気Sに立ち向かう側の表面をフィン表面36aといい、その反対側の表面をフィン裏面36bという。また、このように形成されたコルゲートフィン36の前縁は、図4及び図6(a)(前縁付近の拡大図)に示すように、鋸歯状37に形成されている。この構成は、本発明に係る、ターボファン2の吐出空気が、フィン間の通風路40に対し斜めに流入することに起因する前縁の前縁剥離を抑制する抑制機構である。ここで、フィン間の通風路40とは、蛇行上に折り曲げられたコルゲートフィン36の平面部と平面部との間の空間をいう。なお、従来公知のコルゲートフィンは、図6(b)のように、前縁は平坦に形成されたままであり、フィン前縁におけるフィン裏面側の前縁剥離を抑制する抑制機構に相当するものが設けられていない。
また、熱交換器3は、ターボファン2の回転軸23aを中心として略対称的な構造に形成されている。
なお、図4において、42は、隣接する扁平チューブ35間を連絡するための連絡口であり、この連絡口42には、連絡配管43が接続されている。
なお、図4において、42は、隣接する扁平チューブ35間を連絡するための連絡口であり、この連絡口42には、連絡配管43が接続されている。
このように構成された熱交換器を備えた実施の形態1に係る空気調和機は、次のような作用効果を奏する。
空気調和機の運転が開始されてターボファン2が運転されると、空気吸込口12から室内空気が吸い込まれる。この室内空気は、ファン吸入口24からターボファン2に吸入され、ターボファン2により昇圧されてファン吐出口25から吐出される。ファン吐出口25から吐出された空気は、左右両側の熱交換器3で熱交換されて、空気吐出口13から温度調節された空気が室内に吐出される。
空気調和機の運転が開始されてターボファン2が運転されると、空気吸込口12から室内空気が吸い込まれる。この室内空気は、ファン吸入口24からターボファン2に吸入され、ターボファン2により昇圧されてファン吐出口25から吐出される。ファン吐出口25から吐出された空気は、左右両側の熱交換器3で熱交換されて、空気吐出口13から温度調節された空気が室内に吐出される。
この場合において、ターボファン2は回転軸23aの軸方向が前後方向となっているので、ターボファン2からの吐出空気Sは、図5に示すように、正面から見て前後方向の回転軸23aを中心にして、反時計方向に旋回する旋回流となって矢印のように吐出される。一方、熱交換器3は、垂直方向に配列された扁平チューブ35間において、図4及び図6(a)に示すように、コルゲートフィン36のフィン間に形成される通風路40が概ね水平方向となるように配置されている。したがって、ターボファン2から空気流入面31に向かう吐出空気Sは、ターボファン2の回転軸23aに垂直な面内において通風路40に対し斜めに流入する。
そして、通風路40への流入空気(吐出空気S)は、図7に示すように、鋸歯状37の尖った先端部分37aと斜めになっている部分37bとでは、フィン裏面36b側に回り込む風量に差が生ずる。このため、フィン裏面36b側では、鋸歯状37の尖った先端部分37aを通る前縁から後縁に向かう線(以下基準線38という)を挟んで、その両側にコルゲートフィン36の前縁から後縁に向けて縦渦39が発生する。この縦渦39は、基準線38から離れた位置の空気が基準線38側に引っ張られて巻き込まれるために生ずるものであって、縦渦39の中心線が基準線38と平行に形成されるとともに、基準線38の両側における渦巻きの旋回方向が対称的となるものである。
図8は、図5におけるA部の空気流れ状態側面図であって、従来例の説明における図16に対応する。この図8に示すように、前記のように縦渦39が形成される結果、乱流混合が引き起こされ、コルゲートフィン36前縁付近のフィン裏面36b側に生ずる前縁剥離Vが抑制される。この結果、この実施の形態に係る空気調和機では、フィン前縁におけるフィン裏面36b側の前縁剥離Vによる騒音が低減されるとともに、フィン間の通風路40の有効幅Wが拡大されて熱交換器3の通風抵抗が低減される。また、このように通風路40の通風抵抗が低減されることにより、空気調和機のエネルギー効率を向上させることができる。
また、熱交換器3は、ターボファン2の回転軸23aを挟んで対称的となる吐出側位置に分散配置されているので、空気調和機をコンパクト化する上で有効な機器配置とすることができる。特に、本実施の形態においては、本体ケーシング1を正面から見て横長箱型形状に形成するとともに、遠心ファンをターボファン2とし、正面から見て本体ケーシング1の略中央部において回転軸23aが前後方向となるように配置されている。さらに、2個の熱交換器3が、正面から見てターボファン2の左右の吐出側位置に分散配置されている。したがって、この配置の場合は、奥行き寸法をターボファン2の軸方向の寸法とする薄型壁掛式空気調和機に好適な構成とすることができる。
また、この場合において、熱交換器3をコルゲートフィン式熱交換器としているので、より一層コンパクト化に適した構成とすることができる。
また、遠心ファンとしてターボファン2を用いているので、ファンを高静圧化して使用することができ、より一層コンパクト化することができる。また、コルゲートフィン36の前縁に前述のような前縁剥離Vを抑制する抑制機構が設けられているので、ターボファン2による高静圧化と相俟って、熱交換器3を遠心ファンとしてのターボファン2の吐出側に近接して配置することが可能となり、さらにコンパクトすることができる。
また、遠心ファンとしてターボファン2を用いているので、ファンを高静圧化して使用することができ、より一層コンパクト化することができる。また、コルゲートフィン36の前縁に前述のような前縁剥離Vを抑制する抑制機構が設けられているので、ターボファン2による高静圧化と相俟って、熱交換器3を遠心ファンとしてのターボファン2の吐出側に近接して配置することが可能となり、さらにコンパクトすることができる。
また、このような配置において、熱交換器3は、ターボファン2の回転軸23aを中心として略対称的な構造に形成されているので、この両熱交換器3の共通化を図ることができ、コストを軽減することができる。
(実施の形態2)
次に、実施の形態2に係る熱交換器3は、コルゲートフィン36がルーバフィンである点、及び前縁におけるフィン裏面側の前縁剥離Vを抑制する抑制機構の構成の点で実施の形態1と異なるものであり、他の機器配置等の点では実施の形態1と同一である。以下実施の形態2に係る空気調和機については熱交換器3のみを図9に基づき説明するとともに、他の構成については説明を省略する。
次に、実施の形態2に係る熱交換器3は、コルゲートフィン36がルーバフィンである点、及び前縁におけるフィン裏面側の前縁剥離Vを抑制する抑制機構の構成の点で実施の形態1と異なるものであり、他の機器配置等の点では実施の形態1と同一である。以下実施の形態2に係る空気調和機については熱交換器3のみを図9に基づき説明するとともに、他の構成については説明を省略する。
図9(a)は、実施の形態2に係るコルゲートフィン式の熱交換器3の前縁付近の拡大図である。この図に示すように、実施の形態2に係る熱交換器3では、コルゲートフィン36はルーバフィンとして形成されている。このルーバフィンは、同図(b)に示されるように、コルゲートフィン36を空気流入側から空気流出側に至る経路において、空気流入側には流入空気の気流方向に沿うように切り起こされたルーバ51が形成されている。また、空気流出側では空気流入側のルーバと対称的な角度に切り起こされたルーバ52が形成されている。さらに、この空気流出側と空気流入側との間の中間部分は、ルーバが切り起こされていない平坦部分53として形成されている。そして、この実施の形態に係るコルゲートフィン36は、前縁においても上記ルーバ51が形成されている。このように、コルゲートフィン36の前縁に、流入空気(吐出空気S)の気流方向に沿うように切り起こされたルーバ51が形成されている構成が、前縁におけるフィン裏面側の前縁剥離Vを抑制する抑制機構を構成する。なお、従来公知のルーバフィンとして形成されたコルゲートフィン36は、図9(c)に図示されたものである。すなわち、このコルゲートフィン36は、前縁が平坦状に形成され、前縁にはルーバ51が形成されていない。なお、他の構成はこの発明のものも、従来公知のものも同一である。
実施の形態2は、以上のように構成されているので次のような作用効果を奏することができる。
実施の形態2においては、前縁剥離Vを抑制する抑制機構としてコルゲートフィン36の前縁に形成されたルーバ51の切り起こし角度が、ターボファン2からの流入空気(吐出空気S)の気流方向に沿うよう形成されているので、前縁におけるフィン裏面側の前縁剥離Vが減少する。また、板状フィンとしてのコルゲートフィン36の空気流入側ではルーバ51が流入空気の流れに略沿うためフィン裏面側の前縁剥離Vがより一層減少する。また、コルゲートフィン36の空気流出側においては、空気流入側のルーバ51と対称的な方向に切り起こされたルーバ52を備えているので、吐出空気Sが熱交換器3全体に平均的に流れ通風抵抗の増加が抑制される。さらに、空気流入側と空気吐出側との中間部分にはルーバが切り起こされていない平坦部分53が形成されているので、空気流入側から空気流出側への気流の流れがよりスムーズになり、より一層通風抵抗の増加が抑制される。
実施の形態2においては、前縁剥離Vを抑制する抑制機構としてコルゲートフィン36の前縁に形成されたルーバ51の切り起こし角度が、ターボファン2からの流入空気(吐出空気S)の気流方向に沿うよう形成されているので、前縁におけるフィン裏面側の前縁剥離Vが減少する。また、板状フィンとしてのコルゲートフィン36の空気流入側ではルーバ51が流入空気の流れに略沿うためフィン裏面側の前縁剥離Vがより一層減少する。また、コルゲートフィン36の空気流出側においては、空気流入側のルーバ51と対称的な方向に切り起こされたルーバ52を備えているので、吐出空気Sが熱交換器3全体に平均的に流れ通風抵抗の増加が抑制される。さらに、空気流入側と空気吐出側との中間部分にはルーバが切り起こされていない平坦部分53が形成されているので、空気流入側から空気流出側への気流の流れがよりスムーズになり、より一層通風抵抗の増加が抑制される。
このように、実施の形態2においては、熱交換器3のフィン前縁における前縁剥離Vが低減されることにより騒音が低減される。また、熱交換器3のフィン間に形成される通風路40の通風抵抗が低減されることにより、空気調和機のエネルギー効率を向上させることができる。
なお、この実施の形態2の場合において、ターボファン2の左右に配置される熱交換器3は、図10において、B1部及びB2部の詳細を示すように、ターボファン2の回転軸23aを挟んで対称的な構造に形成することにより、両熱交換器3の共通化を図り、熱交換器3のコスト軽減を図ることができる。
(実施の形態3)
次に、実施の形態3について図11に基づき説明する。以下の説明で実施の形態1と共通する部分の説明では、図1〜図8と共通する部分については同一の符号を用いて説明する。
次に、実施の形態3について図11に基づき説明する。以下の説明で実施の形態1と共通する部分の説明では、図1〜図8と共通する部分については同一の符号を用いて説明する。
実施の形態3は、実施の形態1において、コルゲートフィン36をル−バフィンとしたものである。すなわち、コルゲートフィン36は、図11に示すように、流入空気(吐出空気S)の気流方向に沿うように切り起こされたルーバ51を備えたルーバフィンである。このルーバ51は、実施の形態2におけるルーバ51と同様のものである。また、このコルゲートフィン36の前縁は、実施の形態1の前縁と同様に鋸歯状37に形成されている(図6(a)参照)。
実施の形態3は以上のように形成されているので、コルゲートフィン36の前縁では実施の形態1の場合と同様に前縁剥離Vが低減される。すなわち、実施の形態3の空気調和機においては、熱交換器3の前縁で、図7に示すように、鋸歯状37の尖った先端部分37aを通る前縁から後縁に向かう線(以下基準線38という)を挟んで、その両側にコルゲートフィン36の前縁から後縁に向けて縦渦39が発生する。そして、この縦渦39の発生により、乱流混合が促進されて前縁剥離Vが抑制される。また、この実施の形態3では、実施の形態1の場合と異なり前縁の後方部分にも流入空気の流れに略沿う方向に切り起こされたルーバ51が形成されている。このため、流入空気(吐出空気S)がコルゲートフィン36のフィン表面36a及びフィン裏面36bに沿って流れるようになる。この結果、より一層前縁剥離Vが抑制される。したがって、実施の形態3に係る空気調和機では、フィン前縁の前縁剥離Vによる騒音が低減されるとともに、フィン間の通風路40の有効幅W(図8参照)が拡大されて熱交換器の通風抵抗が低減される。また、このように通風抵抗が低減されることにより、空気調和機のエネルギー効率を向上させることができる。
(実施の形態4)
次に、実施の形態4について、図12に基づいて説明する。
実施の形態4の空気調和機は、実施の形態1において、熱交換器3のコルゲートフィン36の前縁に形成される抑制機構の構成を変更したものである。これをさらに説明する。
次に、実施の形態4について、図12に基づいて説明する。
実施の形態4の空気調和機は、実施の形態1において、熱交換器3のコルゲートフィン36の前縁に形成される抑制機構の構成を変更したものである。これをさらに説明する。
実施の形態4においては、熱交換器3は、実施の形態1〜3の場合と同様に、2個分散配置されているが、この2個の熱交換器は、ターボファン2の回転軸23aを挟んで対称的な構造として形成されている。図12におけるC1部とC2部の詳細構造はこれを示すとともに、左右の熱交換器3の前縁に形成される前縁剥離Vを抑制する抑制機構の構成を示している。
この図に示されるように、実施の形態4においては、コルゲートフィンの前縁が流入空気の気流方向に合わせて曲げられて、曲げ部61、62を形成している。この構成が、前縁に形成される前縁剥離Vを抑制する抑制機構である。この抑制機構は、図12において、C1部及びC2部の拡大図を示すように、前縁が流入空気の気流方向に合うように、左側の熱交換器におけるC1部では前縁が上方向に曲げられて曲げ部61が形成され、右側の熱交換器3におけるC2部では前縁が下方向に曲げられて曲げ部62が形成されている。
実施の形態4は以上のように構成されているので、コルゲートフィン36の前縁と流入空気(吐出空気S)の流れとが同一方向に近付けられるので、前縁におけるフィン裏面側の前縁剥離Vが減少する。したがって、実施の形態4に係る空気調和機では、フィン前縁の前縁剥離Vによる騒音が低減されるとともに、フィン間の通風路40の有効幅Wが拡大されて熱交換器3の通風抵抗が低減される。また、このように通風路40の通風抵抗が低減されることにより、空気調和機のエネルギー効率を向上させることができる。
(実施の形態5)
次に実施の形態5について、図13に基づいて説明する。
実施の形態5に係る空気調和機は、実施の形態1における前縁剥離Vの抑制機構を、ターボファン2の吐出空気(吐出空気S)が通風路40に対し斜めに吐出される範囲で形成したものである。実施の形態1における空気調和機では、図13に示されるように、ターボファン2の左右に配置された熱交換器3においては、上下方向の中央の範囲D1、D2において吐出空気Sが通風路40に対し斜めに吹出される。したがって、前述の前縁剥離Vの抑制機構を備えたコルゲートフィン36はこの範囲D1、D2のコルゲートフィン36にのみ形成されるようにする。このようにすれば、前縁剥離Vが発生しやすい板状フィンのみを複雑な構成とするだけでよいので、コストの上昇を抑制することができる。なお、熱交換器3の上下部分では、吐出空気は図13に示すように水平に近くなっているので、このような部分に先のものと同様の前縁剥離Vの抑制機構を構成した場合は、無駄な縦渦39が発生して騒音が大きくなって、通風抵抗が大きくなるおそれがある。
次に実施の形態5について、図13に基づいて説明する。
実施の形態5に係る空気調和機は、実施の形態1における前縁剥離Vの抑制機構を、ターボファン2の吐出空気(吐出空気S)が通風路40に対し斜めに吐出される範囲で形成したものである。実施の形態1における空気調和機では、図13に示されるように、ターボファン2の左右に配置された熱交換器3においては、上下方向の中央の範囲D1、D2において吐出空気Sが通風路40に対し斜めに吹出される。したがって、前述の前縁剥離Vの抑制機構を備えたコルゲートフィン36はこの範囲D1、D2のコルゲートフィン36にのみ形成されるようにする。このようにすれば、前縁剥離Vが発生しやすい板状フィンのみを複雑な構成とするだけでよいので、コストの上昇を抑制することができる。なお、熱交換器3の上下部分では、吐出空気は図13に示すように水平に近くなっているので、このような部分に先のものと同様の前縁剥離Vの抑制機構を構成した場合は、無駄な縦渦39が発生して騒音が大きくなって、通風抵抗が大きくなるおそれがある。
本発明は、以上説明した実施の形態において次のように変形することもできる。
(1)実施の形態3において、コルゲートフィン36を実施の形態2と同様のルーバフィンとしてもよい。このようにすれば、吐出空気Sが熱交換器全体に平均的に流れ通風抵抗の増加が抑制される。
(1)実施の形態3において、コルゲートフィン36を実施の形態2と同様のルーバフィンとしてもよい。このようにすれば、吐出空気Sが熱交換器全体に平均的に流れ通風抵抗の増加が抑制される。
(2)実施の形態2〜実施の形態4において、実施の形態5と同様に、ターボファン2からの吐出空気Sが通風路40に対し斜めに流入する範囲の板状フィンとしてのコルゲートフィン36にのみ、前縁剥離Vの抑制機構を設けるようにしてもよい。
(3)各実施の形態において、ターボファン2に代えてシロッコファン、ラジアルファンなどの他の形式の遠心ファンとしてもよい。
(4)各実施の形態に係る空気調和機は、壁掛型空気調和機であるが、天井埋込型などの他の形式の空気調和機としてもよい。
(4)各実施の形態に係る空気調和機は、壁掛型空気調和機であるが、天井埋込型などの他の形式の空気調和機としてもよい。
(5)各実施の形態において、熱交換器3は、遠心ファンとしてのターボファン2の回転軸23aと垂直な面内においてターボファン2からの吐出空気Sが板状フィン間の通風路40に対し斜めに吐出されるものである限り、コルゲートフィン式熱交換器以外の熱交換器、例えば従来例に示したようなクロスフィンコイル式熱交換器とすることもできる。
本発明に係る空気調和機は、家庭用及び業務用の各種形式の空気調和機に適用することができる。
S 吐出空気、V 前縁剥離、D1、D2 範囲、1 本体ケーシング、2 (遠心ファンである)ターボファン、3 熱交換器、23a 回転軸、37 鋸歯状、40 通風路、51,52 ルーバ、53 平坦部分。
Claims (13)
- 本体ケーシングと、本体ケーシング内に収納された遠心ファンと、遠心ファンの吐出側に配置された板状フィンを有する熱交換器とを備え、板状フィンは、遠心ファンの吐出空気が板状フィン間の通風路に対し斜めに流入することに起因する板状フィンの前縁における前縁剥離を抑制する抑制機構を備えている空気調和機。
- 前記抑制機構は、板状フィンの前縁が鋸歯状に形成された構成である請求項1記載の空気調和機。
- 前記板状フィンは、流入空気の気流方向に沿うように切り起こされたルーバを備えたルーバフィンであり、前記抑制機構は、前記ルーバが板状フィンの前縁に形成された構成である請求項1記載の空気調和機。
- 前記板状フィンは、流入空気の気流方向に沿うように切り起こされたルーバを備えたルーバフィンであり、前記抑制機構は、板状フィンの前縁が鋸歯状に形成された構成である請求項1記載の空気調和機。
- 前記板状フィンは、空気流入側では流入空気の気流方向に沿うように切り起こされたルーバを備え、空気流出側では空気流入側のルーバと対称的な方向に切り起こされたルーバを備えたルーバフィンである請求項3又は4記載の空気調和機。
- 前記板状フィンは、空気流入側では流入空気の気流方向に沿うように切り起こされたルーバを備え、空気流出側ではこのルーバと対称的な方向に切り起こされたルーバを備え、さらに、空気流入側と空気吐出側との中間部分にはルーバが切り起こされていない平坦部分を備えたルーバフィンである請求項3又は4記載の空気調和機。
- 前記抑制機構は、板状フィンの前縁が流入空気の気流方向に合わせて曲げられた構成である請求項1記載の空気調和機。
- 前記抑制機構は、遠心ファンからの吐出空気が板状フィン間の通風路に対し斜めに流入する範囲の板状フィンにのみ設けられている請求項1〜7の何れか1項に記載の空気調和機。
- 前記遠心ファンは、ターボファンである請求項1〜8の何れか1項に記載の空気調和機。
- 前記熱交換器は、2個の熱交換器からなり、この両熱交換器は、遠心ファンの回転軸を挟んで対称的となる吐出側位置に分散配置されている請求項1〜9の何れか1項に記載の空気調和機。
- 前記本体ケーシングは、正面から見て横長箱型形状に形成され、前記遠心ファンは、ターボファンであるとともに、正面から見て該本体ケーシングの略中央部において回転軸が前後方向となるように配置され、前記2個の熱交換器は、正面から見て該ターボファンの左右の吐出側位置に分散配置されている請求項10記載の空気調和機。
- 前記二つの熱交換器は、遠心ファンの回転軸を中心として略対称的な構造に形成されている請求項10又は11記載の空気調和機。
- 前記熱交換器は、コルゲートフィン式熱交換器である請求項1〜12の何れか1項に記載の空気調和機。
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- 2006-01-16 JP JP2006007002A patent/JP2007187402A/ja active Pending
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