JP4368647B2 - 熱交換ユニット - Google Patents

Description

本発明は熱交換ユニットに係わり、特に略Ｖ形をなす熱交換器を用いた熱交換ユニットに関する。

空気熱交換器と送風機を組合せた熱交換ユニットにおいて、ユニットの小型化等の目的のため、空気熱交換器をＶ形に配置する方法が広く用いられてきた。図５に示すように、従来の熱交換ユニット２２は、空気熱交換器２７、送風機２８、吹出口２４を順次配置し、送風機２８によって吸込まれた空気が、空気熱交換器２７を通過する際に冷媒と熱交換し、吹出口２４から空気が吹出される構造となっている。

しかし、従来の熱交換ユニット２２は、各空気熱交換器２７ａ、２７ａ間の挟角が大きいほど空気熱交換器２７を通過する空気の流速分布をよくできるが、製品が大きくなり、これとは逆に挟角が小さいほど製品を小型化できるが、空気熱交換器２７を通過する空気の速度分布が悪化する問題があった。また、送風機２８から離れるほど、空気熱交換器２７を通過する空気の流速は小さくなり、空気熱交換器２７の下部では空気が滞留して風速が極めて遅くなり、ほとんど熱交換に寄与していなかった。そのため、空気熱交換器２７の熱交換性能の悪化を引起こしていたばかりでなく、機器の加熱運転時には、吸熱側の蒸発器として機能する空気熱交換器２７の下部に着霜や着氷が発生する問題があった。

本発明は上述した事情を考慮してなされたもので、熱交換率が向上し、吸熱運転時に空気熱交換器の下部に着霜や着氷がない熱交換ユニットを提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明の１つの態様によれば、空気吸込口と空気吹出口が設けられた筐体と、この筐体内に収容され、かつ９０°以下の挟角を有し、略Ｖ形に離間して配置された一対の熱交換器と、この一対の熱交換器の底部を離間することにより形成され、熱交換することなく空気が流れる通気用開口部と、前記空気吸込口から吸込んだ空気を前記熱交換器及び前記通気用開口部を通して空気吹出口から吹出すようにした送風機を有することを特徴とする熱交換ユニットが実現される。

好適な一例では、前記空気吸込口は前記筐体の側面部に設けられ、前記空気吹出口は前記筐体の上面部に設けられ、前記送風機は前記空気吹出口と前記熱交換器間に設けられる。

本発明に係わる熱交換ユニットによれば、熱交換率が向上し、吸熱運転時に空気熱交換器の下部に着霜や着氷がない熱交換ユニットを提供することができる。

以下、本発明に係わる熱交換ユニットをチリングユニットに用いた一実施形態について添付図面を参照して説明する。

図１は本発明に係わる熱交換ユニットの概念図、図２は本発明に係わる熱交換ユニットを用いたチリングユニットの概念図である。

図１及び図２に示すように、本発明に係わる熱交換ユニットを用いたチリングユニット１は、熱交換ユニット２と冷凍サイクル１１を有している。

熱交換ユニット２は、空気吸込口３と空気吹出口４が設けられた筐体５と、この筐体５内に収容され、冷媒と空気の熱交換を行い、かつ９０°以下の挟角θを有し、底部に熱交換することなく空気が流れる通気用開口部６が形成されるように一対の単一熱交換器７ａ、７ａが略Ｖ形に離間して配置された空気熱交換器７と、空気吸込口３から吸込んだ空気を空気熱交換器７及び通気用開口部６を通して空気吹出口４から吹出すようにした送風機８を有している。上記挟角θは９０°以下にすることにより、筐体の幅が減少できて製品の小型化が図れ、据付面積が減少する。９０°を超えると、筐体の幅が増加し熱交換ユニットが大型になり、製品の据付面積が増大する。

また、通気用開口部６は、一対の単一熱交換器７ａ、７ａの底部を僅かに離間することで形成できるので、構造が極めて簡単で安価である。

さらに、冷凍サイクル１１は、冷媒を圧縮する圧縮機１２、四方弁１３、上記熱交換器７、冷媒を膨張させる膨張手段例えば膨張弁１４、水と冷媒間の熱交換を行う水熱交換器１５を順次接続して形成されている。

また、空気熱交換器７の下方には、この空気熱交換器７の通気用開口部側の一部と対向し、通気用開口部６を閉塞することなく、ドレンパン１６が設けられている。

本発明に係わる熱交換ユニットを用いたチリングユニットは、図１及び図２に示すように、上記構造を有するので、水熱交換器１５で水を冷却する場合には、圧縮機１２で圧縮された冷媒は四方弁１３を介して上記熱交換器７に流入する。一方、送風機８の働きで、空気吸込口３から吸込まれた空気は、その大部分が空気熱交換器７を通過して、空気熱交換器７を流れる高温冷媒と熱交換して加熱され、空気吹出口４から筐体５外に吹出される。これに対して、一部の空気は、空気熱交換器７の底部に設けられた通気用開口部６から熱交換されることなく、空気熱交換器７のＶ字状間隙を通過して、筐体５外に吹出される。このように、一部の空気は空気熱交換器７を通過することなく、通気用開口部６、吹出口４を介して筐体５外に吹出されるので、空気熱交換器７の下部における空気の滞留域がなくなり、また、通気用開口部６を通過した空気による高流速、低静圧のバイパス流（熱交換器を通過しないため、この部分の空気は抵抗なしに吸い込まれ、高速で低静圧となる）が、空気熱交換器間中央に形成され、周囲空気を吸引するため、送風機８から遠い空気熱交換器７の下部の通過風速を増加させることができる。これにより、空気熱交換器７の熱交換効率を向上させることができる。

また、水熱交換器１５で水を加熱する場合には、四方弁１３、膨張弁１４の働きで、冷媒が空気熱交換器７で蒸発し、空気熱交換器７は冷却される。通気用開口部６を設けることにより、空気熱交換器７の下部の風速分布が改善され、空気熱交換器７の下部に着霜や着氷が発生することがない。なお、通気用開口部６を通過する空気は熱交換に用いられないため、ロスとなってしまう。しかしながら、この熱交換されない空気によって略Ｖ形に形成された熱交換器の下部における通風量の増加、熱交換器全体における冷媒の蒸発・凝縮の均一化がなされる。その結果、熱交換されない空気によりロスを補う以上の熱交換器全体の効率向上が図れる。

上記熱交換ユニットの実施形態によれば、９０°以下の挟角を有し、略Ｖ形に配置された熱交換器の底部に熱交換することなく空気が流れる通気用開口部を設けることにより、空気熱交換器の熱交換効率の向上、製品の小型化、空気熱交換器の下部の着霜や着氷の発生を防止することができ、また、通気用開口部は、各単一熱交換器の底部を僅かに離間することで形成できるので、構造が極めて簡単で安価である。

また、図４に示すように、本発明に係わる熱交換ユニットが用いられた室外ユニット１５を、空気吸込口３と空気吹出口４が設けられた筐体５に空気熱交換器７、送風機８からなる熱交換ユニット２に、圧縮機１２及びアキュムレータ１７を配置する構成としても、上記同様の効果が期待できる。

さらに、本発明に係わる熱交換ユニットは、その他の空調機器、冷凍機器としても実施可能であり、本発明の効果を期待できる。

本発明に係わる熱交換ユニットの概念図。 本発明に係わる熱交換ユニットを用いたチリングユニットの概念図。 本発明に係わる熱交換ユニットに用いられる冷凍サイクルの概念図。 本発明に係わる熱交換ユニットを用いた室外ユニットの概念図。 従来の熱交換ユニットの概念図。

符号の説明

２ 熱交換ユニット
３ 空気吸込口
４ 空気吹出口
５ 筐体
６ 通気用開口部
７ 空気熱交換器
８ 送風機

Claims (2)

1. 空気吸込口と空気吹出口が設けられた筐体と、この筐体内に収容され、かつ９０°以下の挟角を有し、略Ｖ形に離間して配置された一対の熱交換器と、
   この一対の熱交換器の底部を離間することにより形成され、熱交換することなく空気が流れる通気用開口部と、
   前記空気吸込口から吸込んだ空気を前記熱交換器及び前記通気用開口部を通して空気吹出口から吹出すようにした送風機を有することを特徴とする熱交換ユニット。
2. 前記空気吸込口は前記筐体の側面部に設けられ、前記空気吹出口は前記筐体の上面部に設けられ、前記送風機は前記空気吹出口と前記熱交換器間に設けられたことを特徴とする請求項１に記載の熱交換ユニット。

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