JP5493736B2 - 空調室外機 - Google Patents

Description

本発明は、空気調和機の室外機に係り、特に、熱交換した空気をトップフロー方向に吹上げる上吹き型の空調室外機に関するものである。

ビル用マルチエアコンの室外機等、設置スペースの制約を受ける室外機はユニット同士を横に並べて設置されるため、トップフロー方向に風を吹出す構造となることが多い。こういったトップフロー方向に風を吹出す場合、プロペラファンに近い熱交換器上部の風速は速く、熱交換器下部の風速は遅くなり、熱交換器を通る風の風速分布が不均一となって、効率的な熱交換が期待できないという問題があった。

このような問題を解決するために、熱交換器の前面風速の均一化等を目的として、圧縮機、熱交換器および上吹きファンによって構成される冷凍サイクルを有し、筐体内部の上方に熱交換器を収納する熱交換器室を、下方に圧縮機が搭載される機械室を夫々配し、熱交換器室と機械室とを断面凹形状の隔壁部で分離区画し、筐体の天面部に熱交換器室と連通するように上吹きファンを配し、熱交換器を上下複数段重ねで構成し、上段の熱交換器での空気圧損が、下段の熱交換器のそれより高くなるように構成した技術が知られている（例えば特許文献１）。

特開２００６−７１１６２（［０００８］段落、図１）

特許文献１に開示された技術では、熱交換器は、できるだけ多くの風を吸い込むことができるようにコの字形に折り曲げられて配置されている（特許文献１の図４）。こういった熱交換器の加工方法としては、一般に、複数列の平板状の熱交換器を同時に曲げる加工を行う方法がとられるが、この熱交換器を曲げる際には、熱交換器の板状のフィンが擦れて倒れてしまうのを防ぐために、隣接する熱交換器の間にフィン倒れ防止用のシートを挟みこんで熱交換器を曲げる作業が行われる。そして、熱交換器を曲げ終わった後に、このフィン倒れ防止用のシートを取り外すという工程が発生する。

このように、従来技術では、フィン倒れ防止用のシートを取り外すという工程が発生するとともに、シート取り外しの際にはフィンを倒さないように慎重に作業を行わなければならず、作業効率を低下させているという問題があった。また、シート取り外しのための作業空間も必要になり、より広い設置場所が必要になってしまうという問題もあった。

この発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、熱交換器の上下方向の風速分布を改善することにより、熱交換効率の向上を実現すると同時に、熱交換器加工の際の作業効率をも向上させた空調室外機を提供することを目的とする。

本発明に係る空調室外機は、側面に空気吸込口を有するとともに、上面に空気吹出口を有する筐体と、前記空気吸込口に沿うよう前記筐体内に配置された折り曲げられた複数列の熱交換器と、前記筐体の上部に配置され、前記空気吸込口から空気を吸込み、前記空気吹出口から空気を吹出すファンと、前記複数の熱交換器の間に介在し、通気孔を有する折り曲げられた圧損シートと、を備えたものである。

この発明によれば、熱交換器の上下方向の風速分布を改善することにより、熱交換効率の向上を実現すると同時に、熱交換器加工の際の作業効率をも向上させた空調室外機を得ることができる。

実施の形態１に係る空調室外機の平面構成図である。 実施の形態１に係る空調室外機の正面構成図である。 実施の形態１に係る圧損シートの外観図であり、（ａ）は側面図、（ｂ）は正面図である。 実施の形態１に係る熱交換器を示す図であり、（ａ）は側面図、（ｂ）は加工前の平面図である。 実施の形態２に係る空調室外機の正面構成図である。 実施の形態２に係る圧損シートの正面図である。 実施の形態３に係る熱交換器の加工前の平面図である。 実施の形態３に係る圧損シートの正面図である。 実施の形態３に係る熱交換器の加工後の平面図である。

実施の形態１．
図１は、実施の形態１に係る空調室外機１の平面構成図であり、図２は、実施の形態１に係る空調室外機１の正面構成図である。
図１及び図２において、空調室外機１は、筐体２の中に配置されたファン３と熱交換器４とを含む構成をしている。ファン３は、空調室外機１の上部に配置されており、図示しない電動機により回転させられて、筐体２の上面に設けられた空気吹出口から空調室外機１の外部に空気を吹出す。

また、図示していないが、空調室外機１内には、圧縮機やアキュムレータ等の機器が、配管により熱交換器４と接続されている。また、これらの機器は、同じく図示しない室内熱交換器と接続され、冷媒が循環する公知の冷凍サイクルを形成している。

図１において、３列の熱交換器４は、筐体２の左側面・背側面・右側面に沿うように、コの字状に折り曲げられて配置されている。また、筐体２の左側面・背側面・右側面には、空気吸込口が設けられており、筐体２外部の空気が熱交換器４を通過して、空調室外機１の内部に流れるように構成されている。

また、熱交換器４を折り曲げる際には、一方の端部を固定して折り曲げていて、他方の端部は結束バンド１３で結束することにより、熱交換器４同士が離れないようにしている。また、各熱交換器４には、図示していないが、冷媒が流れる冷媒配管と、冷媒配管に取付けられ熱交換面積を大きくするためのフィンとが取付けられており、熱交換器４を通過する空気と、冷媒配管を流れる冷媒との間で熱交換可能なように構成されている。

また、図２に示すように、熱交換器４は、ファン３の下方に設けられているとともに、隣接する熱交換器４の間の上部には、圧損シート５が介在している。

図３は、実施の形態１に係る圧損シート５の外観図であり、（ａ）は側面図、（ｂ）は正面図である。図３（ａ）に示すように、コの字状をした取付具６が、圧着等により圧損シート５の上端に取付けられている。また、図３（ｂ）に示すように、圧損シート５には、通気孔７が設けられており、通気孔７を通って空気が圧損シート５を通過するようになっている。

なお、圧損シート５の素材としては、折り曲げ加工が可能な素材であれば何でもよいが、樹脂製のシート（例えばポリ塩化ビニル製のシート等）を用いることができる。また、図２などでは、圧損シート５を強調するために、厚めに描いているが、圧損シート５の厚さは０．５ｍｍ程度であり、通常１列あたり１８ｍｍ程度の厚さである熱交換器４に対して十分薄い。また、図３（ｂ）では、通気孔７は円形をしているが、通気孔７の形状は円形に限られるものではなく、任意の形状としてよい。

図４（ａ）は、実施の形態１に係る熱交換器４の側面図であり、図４（ｂ）は、同じくその加工前の平面図である。図４（ａ）に示すように、取付具６が熱交換器４の上端を挟むことによって、圧損シート５は、隣接する熱交換器４の間に介在するように取付けられている。そして、隣接する熱交換器４の間に、圧損シート５を介在させることによって、隣接する熱交換器４同士が接触しないように構成されている。

また、図４（ｂ）に示すように、加工前の熱交換器４は平板状をしており、このような熱交換器４を折り曲げ加工することにより、図１に示す熱交換器４が形成される。折り曲げ加工時にも、隣接する熱交換器４の間に圧損シート５が介在することによって、隣接する熱交換器４同士の接触を防いでいる。なお、熱交換器４を折り曲げ加工するときに、内側の熱交換器４と外側の熱交換器４とで、曲げ半径が異なるため、図１に示すように、熱交換器４の一端（図１では右端）がずれることになる。

次に、動作について説明する。
図１及び図２において、ファン３が回転すると、空調室外機１内の空気が上方に吹出されると同時に、空調室外機１内には、熱交換器４を通過して外部から空気が流入することになる。そして、熱交換器４を通過する空気と、熱交換器４内部を流れる冷媒との間で熱交換が行われる。

このとき、図２に示すように、熱交換器４の上部には、圧損シート５が取付けられており、これが空気抵抗となるが、熱交換器４の下部には、空気抵抗となるものがない。また、上述したように、一般に、熱交換器４を通過する空気はファン３に近い方、すなわち、熱交換器４の上部の方が速い風速となるが、本実施の形態では、熱交換器４の上部に、空気抵抗となる圧損シート５が取付けられているので、熱交換器４上部を通過する空気は減速されることになる。これに対して、熱交換器４の下部には空気抵抗となるものがないので、熱交換器４下部を通過する空気は減速されない。

このようにして、圧損シート５により、ファン３に近い熱交換器４上部を通過する空気の風速を減速することにより、熱交換器４全体としての風速分布が略均一となるように改善することができる。

実施の形態１によれば、圧損シート５により熱交換器４上部の風速を減速することができるので、熱交換器４全体の風速分布が改善されて熱交換効率が向上するという効果があるとともに、上記効果を奏する圧損シート５によって、隣接する熱交換器４同士の接触も防止されるので、従来のフィン倒れ防止シートを取り外すという作業が不要となって、作業効率が向上するという効果がある。

なお、図１では熱交換器４を３列として図示しているが、これに限られるものではなく、２列以上であれば上記効果を得ることができる。また、１列の場合に適用しても、風速分布が改善されて熱交換効率が向上するという効果を得ることができる。

実施の形態２．
実施の形態１では、隣接する熱交換器４の間の上部にのみ圧損シート５を介在させたが、熱交換器４の上下全体にわたって、圧損シート５を介在させるように構成しても良い。

図５は、実施の形態２に係る空調室外機１の正面構成図である。図２とは異なり、圧損シート５は、隣接する熱交換器４の間の全面に介在している。圧損シート５が、隣接する熱交換器４の間の全面に介在しているので、隣接する熱交換器４同士の接触を確実に防ぐことができる。

図６は、実施の形態２に係る圧損シート５の正面図である。実施の形態２では、圧損シート５には、圧損シート上部領域８、圧損シート中部領域９、圧損シート下部領域１０の３つの領域が設定され、それぞれの領域で開口率を変化させている。

開効率とは、圧損シート５の面積に対する通気孔７の面積の割合を示す値である。実施の形態２では、例えば、圧損シート上部領域８の開口率を３０％、圧損シート中部領域９の開口率を６０％、圧損シート下部領域１０の開口率を９０％、として変化させている。

圧損シート５の上部は開口率が小さく空気抵抗は大であり、また、圧損シート５の下部は開口率が大きく空気抵抗は小であるので、実施の形態１と同様に、熱交換器４を通過する空気の風速分布を改善することができる。

なお、実施の形態２では、圧損シート５に３つの領域を設定して、開口率を変化させたが、これに限られるものではない。更に領域を細分化し、それぞれの領域において、きめ細かく開口率を変化させれば、熱交換器４を通過する空気の風速を、より均一に近づけることも可能である。あるいは、領域を細分化するのではなく、上下方向に連続的に開口率を変化させても風速分布を改善することが可能である。

なお、圧損シート５を隣接する熱交換器４の全面に介在させるのではなく、実施の形態１と組み合わせて実施してもよい。すなわち、隣接する熱交換器４の間の上部に圧損シート５を介在させるとともに、上下方向に通気孔７の開口率を変化させてもよい。これでも、風速分布を改善する効果を得ることができる。

実施の形態２によれば、圧損シート５が、隣接する熱交換器４の間の全面に介在しているので、隣接する熱交換器４同士の接触を確実に防ぐことができる効果があるとともに、圧損シート５にいくつかの領域を設定し、それぞれの領域で開口率を設定することにより、さらに風速分布を改善することができる効果がある。

実施の形態３．
上記実施の形態では、圧損シート５を熱交換器４の上部に取付けたが、熱交換器４に側板を設けて、この側板に圧損シート５を取付けるようにしてもよい。

図７は、実施の形態３に係る熱交換器４の加工前の平面図である。図７に示すように、熱交換器４の両端には側版が取付けられており、便宜上、その一方をヘッダー側側板１１、他方をヘアピン側側板１２とする。ヘッダー側側板１１は、３つの熱交換器４を束ねて固定している。また、ヘアピン側側板１２は、熱交換器４ごとに取付けられており、隣接する熱交換器４には固定されていない。

図８は、実施の形態３に係る圧損シート５の正面図である。図６に示した圧損シート５から、取付具６を取り外し、圧損シート５の右側に固定用穴１４を設けている。そして、この固定用穴１４にネジなどを通して、圧損シート５をヘアピン側側板１２に固定する。

図９は、実施の形態３に係る熱交換器の加工後の平面図である。熱交換器４は、ヘッダー側を基準として折り曲げられる。そして、上述したように内側の熱交換器４と外側の熱交換器４とでは、曲げ半径が異なるので、熱交換器４のヘアピン側は、ずれることになる。また、熱交換器４同士が離れないようにするために、ヘアピン側側板１２を結束バンド１３により結束する。

なお、実施の形態３では、圧損シート５をヘアピン側側板１２に固定しているが、圧損シート５をヘッダー側側板１１に固定してもよい。

実施の形態３でも、実施の形態１又は実施の形態２と同様の効果を得ることができる。

本発明は、空気調和機以外にも、給湯器等のヒートポンプを用いる装置に幅広く適用可能である。

１ 空調室外機
２ 筐体
３ ファン
４ 熱交換器
５ 圧損シート
６ 取付具
７ 通気孔
８ 圧損シート上部領域
９ 圧損シート中部領域
１０ 圧損シート下部領域
１１ ヘッダー側側板
１２ ヘアピン側側板
１３ 結束バンド
１４ 固定用穴

Claims (8)

1. 側面に空気吸込口を有するとともに、上面に空気吹出口を有する筐体と、
   前記空気吸込口に沿うよう前記筐体内に配置された折り曲げられた複数列の熱交換器と、
   前記筐体の上部に配置され、前記空気吸込口から空気を吸込み、前記空気吹出口から空気を吹出すファンと、
   前記複数列の熱交換器の間に介在し、通気孔を有する折り曲げられた圧損シートと、
   を備えた空調室外機。
2. 前記圧損シートは、前記複数列の熱交換器の間の上部に介在している請求項１記載の空調室外機。
3. 前記圧損シートは、上下方向に前記通気孔の開口率を変化させている請求項１又は２に記載の空調室外機。
4. 前記圧損シートは、前記複数列の熱交換器の間の全面に介在しているとともに、上下方向に前記通気孔の開口率を変化させている請求項１に記載の空調室外機。
5. 前記圧損シートは、上下方向に複数の領域が設定され、前記領域ごとに前記通気孔の開口率を変化させている請求項３又は４に記載の空調室外機。
6. 前記圧損シートは、取付具により前記熱交換器の上端に取付けられている請求項１から５のいずれかに記載の空調室外機。
7. 前記圧損シートは、前記熱交換器の一端に設けられた側板に取付けられている請求項１から５のいずれかに記載の空調室外機。
8. 前記圧損シートは、樹脂製の素材からなる請求項１から７のいずれかに記載の空調室外機。

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