JP4714016B2

JP4714016B2 - 熱交換ユニット

Info

Publication number: JP4714016B2
Application number: JP2005359174A
Authority: JP
Inventors: 伸行赤木; 義明榛村
Original assignee: Toshiba Carrier Corp
Current assignee: Toshiba Carrier Corp
Priority date: 2005-12-13
Filing date: 2005-12-13
Publication date: 2011-06-29
Anticipated expiration: 2025-12-13
Also published as: JP2007163017A

Description

本発明は、空気調和装置、ヒートポンプ給湯装置、冷凍装置等の熱交換ユニットに関する。

例えば、特許文献１に示されるように、ベース体の上部にＶ字状に配置された熱交換器及び送風機が載置された熱交換ユニットが開示されている。

一般的に、このような熱交換ユニットは、ベース体に圧縮機等の冷凍サイクル構成機器が配置され、また、室内側に設置される機器の能力に応じて熱交換ユニットが複数台併設されて用いられている。
特開２００５−１９５３２４号公報

しかしながら、従来の熱交換ユニットでは、ベース体に、冷凍サイクル構成機器を集約配置する際に、これら機器が空気熱交換器を通過する空気流通の障害物となり、冷凍サイクル構成機器の上部に位置する熱交換器を通過する空気の速度分布が悪化する問題があった。そのため、熱交換器の熱交換性能の悪化を引き起こしていた。

また、複数台の熱交換ユニットを併設し、各々の熱交換器を隣接するように据付ける場合に、隣接した他の熱交換ユニットの筐体内部や、隣接した他の熱交換ユニットの熱交換器を一度通過した空気が、熱交換器を通過するなどして、隣接した他のユニット側の熱交換器を通過する空気の速度分布が悪化する問題があった。このため、空気熱交換器の熱交換性能の悪化を引き起こしていた。

また、従来の熱交換ユニットは、複数台の熱交換ユニットを、各々の熱交換器を隣接するように据付ける場合に、熱交換ユニットの保守・点検作業の際には、作業スペースが狭く、作業進行が困難な問題があった。

本発明の目的は、熱交換性能の悪化を引き起こすことなく、かつ作業性を良好にした熱交換ユニットを提供しようとするものである。

本発明の熱交換ユニットは、上述した問題、課題を解決するために、請求項１に記載したように、両側面に空気吸込口を設けると共に、両側面を下方に向けて幅が縮小するように傾斜して形成した熱交換室と、熱交換室の下面に連続して設けられ、両側面が下方に向けて幅が拡大するように傾斜して形成した機械室と、熱交換室と機械室とが連結し、中央部分がくびれた鼓形となるように設けられたユニット本体と、空気吸込口に面して熱交換室内に配置された熱交換器と、空気吸込口から吸込んだ空気を熱交換器を通して空気吹出口から吹出す送風機とを具備したものである。

本発明によれば、熱交換性能の悪化を防止するために必要な通風のための空間であり、かつ、保守・点検作業の際の作業スペースを確保するための空間を、熱交換室及び機械室の両側面形状で自動的に形成することが可能な熱交換ユニットが構成される。

本発明において、熱交換室は、幅が順次縮小するように略Ｖ字形になるように形成しても、幅が階段状に順次縮小するようにしても、さらには幅が円弧を描くように順次縮小するようにしてもよく、下方に向けて幅が縮小するように傾斜させる手段、全てが許容される。

また、機械室は、幅が順次拡大するように略Ｖ字形になるように形成しても、幅が階段状に順次拡大するようにしても、さらには幅が円弧を描くように順次拡大するようにしてもよく、下方に向けて幅が拡大するように傾斜させる手段、全てが許容される。

請求項１の発明によれば、両側面を下方に向けて幅が縮小するように傾斜して形成した熱交換室と、熱交換室の下面に連続して設けられ、両側面が下方に向けて幅が拡大するように傾斜して形成した機械室と、熱交換室と機械室とが連結し、中央部分がくびれた鼓形となるように設けられたユニット本体により、熱交換性能の悪化を防止するために必要な通風のための空間であり、かつ、保守・点検作業の際の作業スペースを確保するための空間を、熱交換室及び機械室の両側面形状で自動的に形成することができる。これにより、熱交換性能が良好で、かつ、作業性を良好にした熱交換ユニットを提供することができる。

請求項２の発明によれば、両側面を下方に向けて幅が順次縮小するように略Ｖ字形に形成した熱交換室と、熱交換室の下面に連続して設けられ、両側面が下方に向けて幅が拡大するように傾斜して形成した機械室と、熱交換室と機械室とで中央部分がくびれた鼓形となるように設けられたユニット本体により、熱交換性能の悪化を防止するために必要な通風のための空間であり、かつ、保守・点検作業の際の作業スペースを確保するための空間を、熱交換室及び機械室の両側面形状で自動的に形成することができる。これにより、熱交換性能が良好で、かつ、作業性を良好にした熱交換ユニットを提供することができる。

さらに、空気吸込口に対向して熱交換室内に略Ｖ字形に配置された熱交換器により、熱交換室の幅を縮小することができ小型化が可能な熱交換ユニットを提供することができる。

請求項３の発明によれば、熱交換ユニットを複数台併設しても、隣接する熱交換室両側面と機械室両側面によって熱交換室と機械室との境界部分が幅広となるひし形状の空間が自動的に形成されるので、熱交換性能の悪化を防止するために必要な通風のための空間であり、かつ、保守・点検作業の際の作業スペースを確保するための空間を、熱交換室及び機械室の両側面形状で自動的に形成することができ、熱交換性能が良好で、かつ、作業性を良好にした熱交換ユニットを提供することができる。

以下、本発明の熱交換ユニットの実施形態につき説明する。

本実施例の熱交換ユニットは、チリングユニットとして構成したもので、図１〜図７を参照して説明する。

１０は本発明の熱交換ユニットを構成するチリングユニットで、熱交換室１１と、機械
室１２とからなるユニット本体Ｕと、熱交換室内に配置される熱交換器１３と、熱交換器に空気を通風する送風機１４及び冷凍サイクル構成機器１５で構成する。

熱交換室１１は、四隅に配置されたフレーム１１ｆと、下方に向けて幅が順次縮小する正面及び背面側に設けられた端面板１１ｅとからなる鋼鉄製の筐体からなり、上面１１ａに３個の空気吹出口１１ｂを設け、傾斜した両側面１１ｃに空気吸込口１１ｄを設ける。

両側面１１ｃ、１１ｃは、筐体の長辺側で対向するフレーム１１ｆ間に渡って略全面が開口した空気吸込口１１ｄが形成され、かつ正面視及び背面視で下方に向けて幅が順次縮小するように傾斜して配置し、熱交換室１１の両側面が略Ｖ字形になるように形成する。

機械室１２は、熱交換室１１を支持するための台座をなすもので、熱交換室１１と同様に四隅に配置されたフレーム１２ｆと、下方に向けて幅が順次拡大する正面及び背面側に設けられた端面板１２ｅとからなる鋼鉄製の筐体からなり、両方の側面１２ｃ、１２ｃは、正面視及び背面視で下方に向けて幅が順次拡大するように傾斜して配置し、両側面１２ｃが熱交換室１１とは逆に、略逆Ｖ字形になるように台形に形成し、内部には圧縮機等からなる冷凍サイクル構成機器１５を収納して機械室を構成する。

上記に構成した機械室１２の上部に、熱交換室１１の下部を載置して、フレーム１１ｆ及び１２ｆを、水平に配置された連結板１１ｇにボルト等で固定し、熱交換室１１の筐体及び機械室１２の筐体を連続した一体構成となす。

背面側に設けられたフレーム１１ｆ及び１２ｆも、同様に背面側の連結板１１ｇに固定
され、全体として熱交換室１１及び機械室１２の両方の側面が交差して、略Ｘ字形になる
ように連結し、正面視及び背面視で中央部分がくびれた鼓形Ｔになるように、ユニット本体Ｕを構成する。

図３中１１ｈは、熱交換室１１の四隅のフレーム１１ｆの下面に設けられた仕切り板で、熱交換室１１と機械室１２を区画し、仕切り板の上面に後述する２台の熱交換器１３からのドレンを受ける受け皿１１ｉが設けられる。

熱交換器１３は、２台の熱交換器からなり、熱交換室１１内に空気吸込口１１ｄにそれぞれ対向して設けられ、熱交換室１１の両側面形状に沿って略Ｖ字形に配置する。換言すれば、熱交換器１３は、その外側部分が空気吸込口１１ｄに面しており、熱交換室１１の両側面１１ｃを形成している。

送風機１４は、熱交換室上面１１ａの３個の空気吹出口１１ｂにそれぞれ設けられた３台のプロペラファンからなり、両側面の空気吸込口１１ｄから、それぞれ吸込んだ空気を略Ｖ字形に配置された２台の熱交換器１３を通して空気吹出口１１ｂから吹出すように配置する。

冷凍サイクル構成機器１５は、図４に示すように、冷媒を圧縮する圧縮機１６、四方弁１７、上述の熱交換器１３、冷媒を膨張させる膨張弁１８、水と冷媒間の熱交換を行う水熱交換器１９からなり、これらを順次接続して冷凍サイクルを構成し、上述した機械室１２内に収納設置される。

次に、上記に構成したチリングユニットの作動につき説明する。

まず、水熱交換器１９で水を冷却する場合には、圧縮機１６で圧縮された高温の冷媒を、四方弁１７を介して熱交換器１３に流入させ、さらに膨張弁１８の働きで冷媒を水熱交換器１９で蒸発させて水を冷却する。

水を加熱する場合には、四方弁１７を切り替えて、圧縮機１６で圧縮された高温の冷媒を水熱交換器１９に流入させて水を加熱する。これらの動作と同時に、送風機１４を作動させて空気吸込口１１ｄから外気中の空気を吸い込み、２台の熱交換器１３を通過させて熱交換器１３に流れる冷媒と熱交換をさせ、熱交換された空気を空気吹出口１１ｂから熱交換室１１外に放出させる。

この際、空気は熱交換室１１及び機械室１２で形成された鼓形Ｔの形状に沿って案内されて効率よく空気吸込口１１ｄから吸い込まれ、２台の熱交換器１３との熱交換を効率よく行い空気吹出口１１ｂから吹き出される（図３矢印）。

因みに、従来では、ベース体に収納設置された冷凍サイクル構成機器が熱交換器を通過する空気流通の障害物となり、冷凍サイクル構成機器の上部に位置する熱交換器を通過する空気の速度分布が悪化する問題があった。

これに対し、本実施例では、冷凍サイクル構成機器１５が、２台の熱交換器１３を通過する空気流通の障害物となることなく、熱交換室１１及び機械室１２の鼓形Ｔの形状に沿って空気吸込口１１ｄに向かって案内され、空気の速度分布を悪化させることなく良好な熱交換を行うことができる。

特に、熱交換室１１両側面の上方に向かう空気が、鼓形Ｔの上方の傾斜形状Ｔ１により、空気がその傾斜に沿い空気吸込口１１ｄに向かって案内され、効率よく確実に空気を吸い込むことができ、良好な熱交換を行うことができる。

また、熱交換器１３は、熱交換室１１の両側面形状に沿って略Ｖ字形に配置されているので、空気の流れ（図３中矢印）に略直交するような位置となり、熱交換器全面にわたり空気が均一に接触し、一層効果的な熱交換が行われる。

同時に、熱交換器１３を空気吸込口１１ｄに対向して熱交換室１１内に略Ｖ字形に配置したので、熱交換室１１の幅を縮小することができ、チリングユニット全体の小型化が可能となる。

次に、上記に構成したチリングユニットの設置作業につき説明する。

図６（ａ）に示すように、建屋の外壁Ｗに沿って設置する場合、チリングユニットの両方の側面が、熱交換室１１及び機械室１２で形成された鼓形Ｔの形状をなしているので、自動的に略三角形状の所定の空間Ａ（図中斜線部分）が形成されて、空気吸込口１１ｄが外壁Ｗによって塞がれることがなく、熱交換器１３の通風性を損なうことがない。

同時に、保守・点検作業の際の作業スペースを確保するための略三角形状の所定の空間Ａが自動的に形成することができ、作業進行が容易になり作業性が良好になる。

また、チリングユニットを外壁に近接して設置することも可能となり、占有する設置面積を少なくすることができ、邪魔にならないと共に設置場所の選定に必要以上の制限を受けることがない。

また、図５に示すように、複数台のチリングユニット１０を、各側面が隣接するように併設しても、チリングユニットの両方の側面が、熱交換室１１及び機械室１２で形成された鼓形Ｔの形状をなしているので、図６（ｂ）のように各チリングユニットとの間に自動的にひし形状の所定の空間Ｂ（図中斜線部分）が形成されて、空気吸込口１１ｄが隣接するチリングユニット１０の空気吸込口に接近することがなく、複数併設される各チリングユニットの通風性も損なうことがない。

因みに、従来では、隣接した他のチリングユニットの筐体内部や、隣接した他のチリングユニットの熱交換器を一度通過した空気が、熱交換器を通過するなどして、隣接した他のチリングユニット側の熱交換器を通過する空気の速度分布が悪化する問題があった。

これに対し、本実施例では、各チリングユニットとの間に自動的にひし形状の所定の空間Ｂが形成され、隣接するチリングユニットの各空気吸込口１１ｄが所定の距離をもって離間するので、隣接した他のチリングユニットの熱交換器を一度通過した空気が、熱交換器に通過することがなく、空気の速度分布を悪化させることがなく、良好な熱交換を行うことができる。

同時に、隣接する各チリングユニット間にも保守・点検作業の際の作業スペースを確保することができる。

さらに、各チリングユニット１０を近接して併設することができ、複数台併設する場合でも占有する設置面積を少なくすることができる。

以上、本実施例において、熱交換器１３は、熱交換室１１の両側面形状に沿って略Ｖ字形に配置したが、図７（ａ）に示すように、略垂直の方向に設置してもよい。

熱交換室１１及び機械室１２の両側面は、略Ｖ字形または略逆Ｖ字形になるように形成したが、図７（ｂ）に示すように、幅が階段状に順次縮小または拡大するようにしても、さらには幅が円弧を描くように順次縮小または拡大するようにしてもよい。さらには階段状及び円弧を組み合わせてもよい。

この構成によっても、外壁Ｗとの間及び隣接するチリングユニットとの間に、自動的に変形した略三角形状の所定の空間Ｃ、変形したひし形状の空間Ｄ（図中斜線部分）が形成されて、空気吸込口１１ｄが外壁Ｗによって塞がれたり、空気吸込口１１ｄが隣接するチリングユニットの空気吸込口に近接したりすることがない。

上記実施例はチリングユニットを構成したが、空気調和装置、ヒートポンプ給湯装置、さらには冷蔵、冷凍装置等を構成してもよい。

以上、本発明の好適な実施例を説明したが、本発明は上述の実施例に限定されることなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、種々の設計変更を行うことができる。

本発明の実施例１における熱交換ユニットを示す斜視図。同じく熱交換ユニットの正面図。同じく図１のＡ−Ａ線に沿う熱交換ユニットの断面図。同じく熱交換ユニットの冷凍サイクルを概略的に示す図。同じく熱交換ユニットを複数台併設した状態を示す斜視図。同じく熱交換ユニットを設置した状態を示す説明図で、（ａ）は外壁に１台の熱交換ユニットを設置した状態を示す正面図。（ｂ）は３台の熱交換ユニットを併設した状態を示す正面図。同じく熱交換ユニットの変形例を示し、（ａ）は第一の変形例を概略的に示す正面図、（ｂ）は第二の変形例を概略的に示す正面図。

符号の説明

１０熱交換ユニット
１１熱交換室
１１ｂ空気吹出口
１１ｃ側面
１１ｄ空気吸込口
１２機械室
１２ｃ側面
１３熱交換器
１４送風機
１５冷凍サイクル構成機器

Claims

両側面に空気吸込口を設けると共に、両側面を下方に向けて幅が縮小するように傾斜して
形成した熱交換室と、熱交換室の下面に連続して設けられ、両側面が下方に向けて幅が拡
大するように傾斜して形成した機械室と、熱交換室と機械室とが連結し、中央部分がくびれた鼓形となるように設けられたユニット本体と、空気吸込口に面して熱交換室内に配置された熱交換器と、空気吸込口から吸込んだ空気を熱交換器を通して空気吹出口から吹出す送風機とを具備することを特徴とする熱交換ユニット。
上面に空気吹出口を両側面に空気吸込口を設けると共に、両側面を下方に向けて幅が順次
縮小するように略Ｖ字形に形成した熱交換室と、熱交換室の下面に連続して設けられ、両
側面が下方に向けて幅が拡大するように傾斜して形成した機械室と、熱交換室と機械室とで中央部分がくびれた鼓形となるように設けられたユニット本体と、空気吸込口に対向して熱交換室内に略Ｖ字形に配置された熱交換器と、空気吸込口から吸込んだ空気を熱交換器を通して空気吹出口から吹出す送風機とを具備することを特徴とする熱交換ユニット。
請求項１または２に記載の熱交換ユニットを、その側面が互いに隣接するように複数併設
し、隣接する熱交換室両側面と機械室両側面によって熱交換室と機械室との境界部分が幅広となるひし形状の空間が自動的に形成されることを特徴とする熱交換ユニット。