JP3183197B2 - 空気調和機 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、セパレート型あ
るいは一体型の空気調和機に関する。

【０００２】

【従来の技術】最近、薄型の空気調和機、例えば室内機
として、ターボファンを用いたものが提案されている。

【０００３】この空気調和機は、図５に示すように、矩
形の熱交換器１を備えている。この熱交換器１は上下に
平行に設けられた一対のヘッダー２，３と、この上下の
ヘッダー２，３を接続する蛇行したサーペンタイン管
５，６と、このサーペンタイン管５，６の間に設けた図
示しないフィンとからなる。そして、この熱交換器１の
後方には、図示しないが、空気を軸方向前方から吸い込
んで径方向外方に吹き出すターボファンを設けている。
このターボファンの吸込口７は破線で示されるように円
形状をしている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記ターボ
ファンを用いた空気調和機においては、図５に示すよう
に、熱交換器１は矩形であるのに対して、ターボファン
の吸込口７は円形状である。

【０００５】そのため、上記矩形の熱交換器１の吸込口
７に対応する中央部を流れる空気の通路抵抗が小さく、
４つのコーナー部Ｃおよび熱交換器１の外縁部を通る空
気の通路抵抗が大きい。そのため、上記矩形の熱交換器
１からターボファンの吸込口７に向かう空気の流速が、
上記矩形の熱交換器１のどの部分を通ったかによって異
なり、流速差が生じ、流れに乱れが発生して、広帯域の
大きな騒音が発生するという問題がある。

【０００６】また、上記矩形の熱交換器１のコーナー部
Ｃは、空気が流れにくいため、熱交換の効率が悪く、熱
交換器１全体の効率が低いという問題がある。

【０００７】また、上記矩形の熱交換器１のコーナー部
Ｃは、見方を変えると、有効に熱交換に寄与していない
のに、スペースを占めていることになるため、空気調和
機のコンパクト化が達成できないという問題がある。

【０００８】そこで、この発明の目的は、吸い込み空気
の流れの乱れを低減して、騒音を低減でき、かつ、熱交
換の効率が高く、かつ、コンパクトな空気調和機を提供
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、請求項１の発明の空気調和機は、軸方向前方から円
形状の吸込口を通して空気を吸い込んで径方向外方に空
気を吹き出すターボファンと、上記ターボファンの前方
に配置され、かつ、上記ターボファンの円形状の吸込口
と略同心の円板形熱交換器とを備えたことを特徴として
いる。

【００１０】上記請求項１の発明の空気調和機によれ
ば、円板形熱交換器とターボファンの円形状の吸込口と
が同心に配置されている。したがって、円板形熱交換器
の各部分を通った空気はスムーズにターボファンの円形
状の吸込口に向かって流れ、各空気の流れの流速の差は
小さくなる。したがって、円板形熱交換器からターボフ
ァンへの空気の流れに乱れが発生しにくくなり、騒音が
低減される。つまり、円板形熱交換器と円形状の吸込口
が同心であるから、円板形熱交換器の各部分からターボ
ファンの円形吸込口に至る各流れの通路抵抗がほぼ等し
くなるから、各空気の流れの流速の差が小さくなって、
乱れが発生しにくくなるのである。

【００１１】また、上記円板形熱交換器がターボファン
の円形状の吸込口に対応して円板形状をしているから、
円板形熱交換器の各部分全てを空気がスムーズに流れ
て、熱交換器全体の効率が高くなる。

【００１２】また、上記円板形熱交換器は、厚さが薄く
なる上に、風が流れなくて熱交換に寄与しない部分がほ
とんどないため、空気調和機全体をコンパクトにするこ
とができる。

【００１３】請求項２の発明の空気調和機は、請求項１
に記載の空気調和機において、上記ターボファンの円形
状の吸込口と上記円板形熱交換器との間にベルマウスを
配置し、このベルマウスの円形状の入口の外径は、上記
円板形熱交換器の外径に実質的に等しいか、あるいは、
上記円板形熱交換器の外径よりも所定寸法だけ小さいこ
とを特徴としている。

【００１４】上記請求項２の発明の空気調和機によれ
ば、上記ベルマウスの円形状の入口の外径は、上記円板
形熱交換器の外径に実質的に等しいか、あるいは、上記
円板形熱交換器の外径よりも所定寸法だけ小さいから、
円板形熱交換器を通った空気は全てベルマウスの円形状
の入口の中にスムーズに案内されて、ターボファンの円
形状の吸込口に至る。このように、ベルマウスを設ける
ことによって、ターボファンの吸込口よりも大きくなる
ベルマウスの円形状の入口に円板形熱交換器からの空気
をスムーズに導くことができる。したがって、空気の流
れに乱れが発生しにくくなって、騒音が低減されること
に加えて、ベルマウスの円形状の入口の大きさに応じ
て、円板形熱交換器の外径を大きくすることができる。
すなわち、円板形熱交換器の熱交換面積を拡大して、熱
交換能力を増大することができる。

【００１５】請求項３の発明の空気調和機は、請求項１
または２に記載の空気調和機において、上記円板形熱交
換器はサーペンタイン管とフィンとを備え、上記サーペ
ンタイン管の包絡線が実質的に円形状であることを特徴
としている。

【００１６】上記請求項３の発明の空気調和機によれ
ば、上記円板形熱交換器はサーペンタイン管タイプのも
のであるから、上記サーペンタイン管の蛇行の幅を中央
の部分では大きく、端の部分では小さくして、上記サー
ペンタイン管の包絡線が実質的に円形状になるように簡
単にすることができる。つまり、円板形熱交換器を簡
単、かつ、安価に製造することができる。

【００１７】請求項４の発明の空気調和機は、請求項１
乃至３のいずれか１つに記載の空気調和機において、上
記円板形熱交換器は複数の分岐管によって分流装置に接
続し、上記分岐管は円弧状に湾曲して、上記円板形熱交
換器の外周に沿うように配置していることを特徴として
いる。

【００１８】上記請求項４の発明の空気調和機によれ
ば、上記分岐管は円弧状に湾曲して上記円板形熱交換器
の外周に沿うように配置されているから、円板形熱交換
器と分岐管との間に無駄なスペースがなくなって空気調
和機全体がコンパクトになる。

【００１９】請求項５の発明の空気調和機は、請求項１
乃至３のいずれか１つに記載の空気調和機において、上
記円板形熱交換器はヘッダーとそのヘッダーの間に設け
られた熱交換用管と上記熱交換用管の間に設けられたフ
ィンとからなり、上記ヘッダーに連結された冷媒配管は
円弧状に湾曲して、上記円板形熱交換器の外周に沿うよ
うに配置していることを特徴としている。

【００２０】上記請求項５の発明の空気調和機によれ
ば、上記冷媒配管は円弧状に湾曲して上記円板形熱交換
器の外周に沿うように配置されているから、円板形熱交
換器と冷媒配管との間に無駄なスペースがなくなって空
気調和機全体がコンパクトになる。

【００２１】

【発明の実施の形態】以下、この発明を図示の実施の形
態により詳細に説明する。

【００２２】図１はこの実施の形態の空気調和機の室内
機の円形熱交換器すなわち円板形熱交換器の正面図であ
り、図２は上記室内機の断面図である。

【００２３】図１に示すように、円形熱交換器１１は、
サーペンタイン管１２，１３と上側の短尺のヘッダー１
５と下側の長尺のヘッダー１６とサーペンタイン管１
２，１３の管に設けられた図示しないフィンとからな
る。上記サーペンタイン管１２，１３は、上側のヘッダ
ー１５に接続された中央の部分の上下方向の蛇行の幅が
大きく、下側のヘッダー１６に接続される左右の端の部
分の上下方向の蛇行の幅が小さくて、サーペンタイン管
１２，１３全体の包絡線が実質的に円形状になってい
る。上記サーペンタイン管１２，１３の間には図示しな
いがフィンを設けている。上側のヘッダー１５には液側
冷媒配管１８を接続しており、下側のヘッダー１６には
ガス側冷媒配管１９を接続している。

【００２４】一方、上記円形熱交換器１１は、図２に示
すように、ターボファン２６の前方に配置し、上記ター
ボファン２６の円形状の吸込口２７と円形熱交換器１１
とを略同心に配置している。上記ターボファン２６は軸
方向前方から吸込口２７を通して空気を吸い込み、径方
向外方に空気を吹き出す。上記円形熱交換器１１とター
ボファン２６との間にベルマウス２８を設けている。こ
のベルマウス２８の円形状の入口２１は、図１，２に示
すように、円形熱交換器１１と略同心で、この円形熱交
換器１１の外径よりも僅かに小さな外径を有する円形状
をしている。このベルマウス２８の後端すなわち出口
は、図２に示すように、ターボファン２６の吸込口２７
の内側に入り込んでいる。上記ベルマウス２８は仕切板
２９によってケーシング２５に固定している。このケー
シング２５は、円形熱交換器１１、ベルマウス２８およ
びターボファン２６を収容している。

【００２５】上記構成の室内機において、ターボファン
２６が回転すると、円形熱交換器１１で熱交換された空
気がベルマウス２８とターボファン２６の円形状の吸込
口２７を通って、ターボファン２６から径方向外方に吹
き出される。

【００２６】このとき、図１，２に示すように、上記円
形熱交換器１１とベルマウス２８の円形状の入口２１と
ターボファン２６の円形状の吸込口２７とが略同心であ
り、かつ、ベルマウス２８の円形状の入口２１が円形熱
交換器１１よりも若干小さくなっているから、空気は円
形熱交換器１１の各部分を通ってスムーズにベルマウス
２８の入口に至り、さらにスムーズにターボファン２６
に吸い込まれる。したがって、騒音の発生が抑制され
る。より詳しく述べると、熱交換器１１とベルマウス２
８の入口２１とターボファン２６の吸込口２７とが全て
略同心の円形状であるため、円形熱交換器１１の各部分
を通ってターボファン２６の吸込口２７に至る各流れの
通路抵抗が略等しくなる。したがって、円形熱交換器１
１からターボファン２６に至る空気通路の断面の各部分
における空気の流れの速度差が小さくなり、乱れの発生
が抑制されて、騒音が低減されるのである。

【００２７】また、上記円形熱交換器１１の外径はベル
マウス２８の円形状の入口２１よりも若干大きいから、
円形熱交換器１１の全ての部分を有効に利用して熱交換
して、熱交換器全体の効率を高めることができ、また、
円形熱交換器１１を通った空気をスムーズにベルマウス
２８の入口２１に流入させることができる。

【００２８】また、上記円形熱交換器１１は熱交換に寄
与しない部分がほとんどないため、室内機全体をコンパ
クトにすることができる。

【００２９】また、上記ベルマウス２８の円形状の入口
２１はターボファン２６の円形状の吸込口２７よりも大
きくなっているから、ベルマウス２８の円形状の入口２
１に合わせて、円形熱交換器１１の外径を大きくするこ
とができ、熱交換能力を増大することができる。

【００３０】また、上記円形熱交換器１１はサーペンタ
イン管タイプであるから、サーペンタイン管１２，１３
の蛇行の幅を変えるのみで、円形熱交換器１１を簡単、
安価に製造することができる。

【００３１】図３は他の実施の形態を示す正面図であ
る。この実施の形態は熱交換器３０がヘッダーを有さな
くて、サーペンタイン管１２,１３の上端部を分流装置
３１に分岐管３２,３３を介して接続し、また、サーペ
ンタイン管１２，１３の下端部を分流装置３４に分岐管
３５,３６を介して接続している。なお、３６,３７は冷
媒配管である。他の構成および作用は図１，２に示す実
施の形態と同じである。

【００３２】図３において、想像線によって示される分
岐管４１，４２，４５，４６は円弧状に湾曲していて、
円形熱交換器３０の外周に沿って配置しいる。

【００３３】このようにすると、円形熱交換器３０と分
岐管４１，４２，４５，４６との間のスペースが小さく
なり、室内機全体がコンパクトになる。

【００３４】図４は他の実施の形態を示す正面図であ
り、図１の実施の形態と同一構成および作用を有する部
分は図１と同一参照番号を付して説明を省略する。

【００３５】この円形熱交換器５０の上下のヘッダー１
５，５６をサーペンタイン管５２，５３で連結してい
る。このサーペンタイン管５２，５３の包絡線が実質的
に円形をなしている。サーペンタイン管５２，５３の左
右の両端、かつ、下方の部分５２ａ，５３ａは円弧状に
湾曲してヘッダー５６につながっている。上記サーペン
タイン管５２，５３の間には図示しないフィンを設けて
いる。

【００３６】上記下方のヘッダー５６に連なる冷媒配管
５９は直線状に右方に延びている。一方、上記上方のヘ
ッダー１５に連なる冷媒配管５８は円弧状に湾曲して、
円形熱交換器５０の外周に沿って配置している。

【００３７】このように、冷媒配管５８を円弧状に湾曲
して、円形熱交換器５０の外周に沿って配置すると、円
形熱交換器５０と冷媒配管５８との間のスペースが小さ
くなり、室内機全体がコンパクトになる。

【００３８】上記実施の形態では、サーペンタイン管タ
イプの熱交換器を使用したが、メッシュフィンタイプの
熱交換器であってもよく、また、フィンを熱交換用の円
形管が貫通するタイプの熱交換器であってもよい。要
は、熱交換器が円形であればよい。

【００３９】また、上記実施の形態では、空気調和機と
して、室内機を述べたが、この発明は室外機にも適用す
ることができ、また、一体型の空気調和機にも適用でき
ることは言うまでもない。

【００４０】

【発明の効果】以上より明らかなように、請求項１の発
明の空気調和機は、軸方向前方から円形状の吸込口を通
して空気を吸い込んで径方向外方に空気を吹き出すター
ボファンと、上記ターボファンの前方に配置され、か
つ、上記ターボファンの円形状の吸込口と略同心の円板
形熱交換器とを備えているので、薄型を達成でき、か
つ、円板形熱交換器の各部分を通った空気はスムーズに
ターボファンの円形状の吸込口に向かって流れて、各空
気の流れの間の流速の差が小さくなって、乱れが発生し
にくくなり、騒音を低減することができる。つまり、円
板形熱交換器と円形状の吸込口が同心であるから、円板
形熱交換器の各部分からターボファンの円形吸込口に至
る通路抵抗がほぼ等しくなるから、各空気の流れの流速
の差が小さくなって、騒音の発生を抑制することができ
る。

【００４１】また、上記円板形熱交換器がターボファン
の円形状の吸込口に対応して円板形状をしているから、
空気調和機の全体の厚さが薄くできる上に、円板形熱交
換器の各部分全てを空気がスムーズに流れて、熱交換器
全体の効率を高くすることができる。

【００４２】また、上記円板形熱交換器は、厚さが薄い
上に、風が流れなくて熱交換に寄与しない部分がほとん
どないため、空気調和機全体をコンパクトにすることが
できる。

【００４３】請求項２の発明の空気調和機は、請求項１
に記載の空気調和機において、上記ターボファンの円形
状の吸込口と上記円板形熱交換器との間にベルマウスを
配置し、このベルマウスの円形状の入口の外径は、上記
円板形熱交換器の外径に実質的に等しいか、あるいは、
上記円板形熱交換器の外径よりも所定寸法だけ小さいの
で、円板形熱交換器を通った空気を全てベルマウスの円
形状の入口の中にスムーズに案内して、ターボファンの
円形状の吸込口に導くことができ、騒音を抑制すること
ができる。

【００４４】また、上記ターボファンの吸込口よりも大
きくなるベルマウスの円形状の入口に円板形熱交換器か
らの空気を導くので、空気の流れに乱れが発生しにくく
なって騒音を低減できることに加えて、ベルマウスの円
形状の入口の大きさに応じて、円板形熱交換器の外径を
大きくして、円板形熱交換器の熱交換面積を拡大して、
熱交換能力を増大することができる。

【００４５】請求項３の発明の空気調和機は、請求項１
または２に記載の空気調和機において、上記円板形熱交
換器はサーペンタイン管とフィンとを備え、上記サーペ
ンタイン管の包絡線が実質的に円形状であるので、サー
ペンタイン管の蛇行の幅を変えることによって、円板形
熱交換器を簡単、安価に製造することができる。

【００４６】請求項４の発明の空気調和機は、請求項１
乃至３のいずれか１つに記載の空気調和機において、上
記円板形熱交換器は複数の分岐管によって分流装置に接
続し、上記分岐管は円弧状に湾曲して、上記円板形熱交
換器の外周に沿うように配置しているので、分岐管と円
板形熱交換器との間に無駄なスペースがなくなって、空
気調和機全体をコンパクトにすることができる。

【００４７】請求項５の発明の空気調和機は、請求項１
乃至３のいずれか１つに記載の空気調和機において、ヘ
ッダーに連なる冷媒配管が円弧状に湾曲して、上記円板
形熱交換器の外周に沿うように配置しているので、冷媒
配管と円板形熱交換器との間に無駄なスペースがなくな
って、空気調和機全体をコンパクトにすることができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】 この発明の実施の形態の空気調和機の室内機
の要部の正面図である。

【図２】 上記実施の形態の室内機の縦断面図である。

【図３】 他の実施の形態の室内機の要部の正面図であ
る。

【図４】 他の実施の形態の室内機の要部の正面図であ
る。

【図５】 従来の空気調和機の室内機の要部の正面図で
ある。

【符号の説明】

１１,３０,５０…円形熱交換器、１２,１３,５２,５３
…サーペンタイン管、１８,１９,５８,５９…冷媒配
管、２１…入口、２６…ターボファン、２７…吸込口、
２８…ベルマウス、３１,３４…分流装置、４１，４
２，４５，４６…分岐管。

フロントページの続き (56)参考文献 特開 平５−312346（ＪＰ，Ａ) 実開 昭57−11426（ＪＰ，Ｕ) 実開 平３−56057（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭63−10322（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) F24F 1/00

Claims (5)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 軸方向前方から円形状の吸込口（２７）
   を通して空気を吸い込んで径方向外方に空気を吹き出す
   ターボファン（２６）と、 上記ターボファン（２６）の前方に配置され、かつ、上
   記ターボファン(２６)の円形状の吸込口（２７）と略同
   心の円板形熱交換器（１１，３０，５０）とを備えた空
   気調和機。
2. 【請求項２】 請求項１に記載の空気調和機において、 上記ターボファン（２６）の円形状の吸込口（２７）と
   上記円板形熱交換器（１１，３０，５０）との間にベル
   マウス（２８）を配置し、このベルマウス（２８）の円
   形状の入口（２１）の外径は、上記円板形熱交換器（１
   １，３０，５０）の外径に実質的に等しいか、あるい
   は、上記円板形熱交換器（１１，３０，５０）の外径よ
   りも所定寸法だけ小さいことを特徴とする空気調和機。
3. 【請求項３】 請求項１または２に記載の空気調和機に
   おいて、 上記円板形熱交換器（１１，３０，５０）はサーペンタ
   イン管（１２，１３，５２，５３）とフィンとを備え、
   上記サーペンタイン管（１２，１３，５２，５３）の包
   絡線が実質的に円形状であることを特徴とする空気調和
   機。
4. 【請求項４】 請求項１乃至３のいずれか１つに記載の
   空気調和機において、 上記円板形熱交換器（３０）は複数の分岐管（４１，４
   ２，４５，４６）によって分流装置（３１，３４）に接
   続し、上記分岐管（４１，４２，４５，４６）は円弧状
   に湾曲して、上記円板形熱交換器（３０）の外周に沿う
   ように配置していることを特徴とする空気調和機。
5. 【請求項５】 請求項１乃至３のいずれか１つに記載の
   空気調和機において、 上記円板形熱交換器（５０）はヘッダー（１５，５６）
   とそのヘッダー（１５，５６）の間に設けられた熱交換
   用管（５２，５３）と上記熱交換用管（５２，５３）の
   間に設けられたフィンとからなり、 上記ヘッダー（１５）に連結された冷媒配管（５８）は
   円弧状に湾曲して、上記円板形熱交換器（５０）の外周
   に沿うように配置していることを特徴とする空気調和
   機。