JP6429991B2 - 空気調和装置 - Google Patents

Description

本発明は、空気調和装置、特に空気調和装置の熱交換器の配置に関するものである。

例えば、ビルの屋上に設置され、機械ユニットに収納した圧縮機に接続される熱交換器を備えた熱交換ユニットが一般的に知られている。この種の熱交換ユニットは、近年のインテリジェントビル化に伴う空調負荷もしくは冷凍負荷の増加により、同じ屋上の据付面積に従来よりも多くの熱交換ユニットを設置する必要から当該熱交換ユニットの集合設置化が望まれている。
この要望を満たすために、従来、複数の熱交換器を正面視Ｗ字型に設置し、隣接する機器の集合設置を可能とした空気調和装置が提案されている（例えば特許文献１参照）。

特開２００３−８３６２４号公報

特許文献１に開示された空気調和装置においては、熱交換ユニットの正面視においてＷ字型になるように熱交換器を配置し、熱交換器の表面積を確保している。しかし、空気調和装置の小型化及び高性能化に伴い、熱交換ユニットの筐体の寸法を維持しつつ熱交換器を大きくしなければならないが、熱交換器を正面視Ｗ字型で配置した場合には必要な熱交換器の表面積を確保できないという問題があった。

本発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、熱交換ユニットの筐体の大きさを維持しつつ、熱交換器の表面積を増加させた空気調和装置を得ることを目的とする。

本発明に係る空気調和装置は、上部に吹出口が形成された筐体と、前記筐体内に取り付けられた状態において水平方向に延伸し、高さ方向に多列に配置された伝熱管を有する熱交換器と、前記筐体の底部に設けられ、前記熱交換器を支持し、吸込口が設けられた台枠と、前記台枠の上部に設けられた枠体と、を備えた空気調和装置であって、前記熱交換器は、前記筐体の前面側に傾斜して配置された第一の熱交換器と、前記筐体の背面側に配置され、前記第一の熱交換器と同じ向きに傾斜した第二の熱交換器と、前記第一の熱交換器と前記第二の熱交換器との間に、前記第一の熱交換器及び前記第二の熱交換器とは異なる向きに傾斜して配置された第三の熱交換器と、を有し、前記第一の熱交換器の下部と前記第三の熱交換器の下部とは、前記枠体により支持されており、前記枠体により通風路が形成されている。

本発明によれば、第一の熱交換器、第二の熱交換器及び第三の熱交換器を筐体内に傾斜して配置することで、熱交換器の表面積を増加させることが可能な空気調和装置を得ることができる。

本発明の実施の形態１に係る下吸い込み仕様の空気調和装置の概略斜視図である。 本発明の実施の形態１に係る空気調和装置の熱交換器を正面から見た模式図である。 本発明の実施の形態１に係る下吸い込み仕様の空気調和装置の左側面から見た側面概略図である。 本発明の実施の形態１に係る下吸い込み仕様の空気調和装置の左側面から見た側面概略図である。 本発明の実施の形態１に係る下吸い込み仕様の空気調和装置の左側面から見た側面概略図である。 本発明の実施の形態１に係る下吸い込み仕様の空気調和装置の左側面から見た側面概略図である。 本発明の実施の形態２に係る下吸い込み及び前面吸い込み仕様の空気調和装置の概略斜視図である。 本発明の実施の形態２に係る下吸い込み及び前面吸い込み仕様の空気調和装置の左側面から見た側面概略図である。 本発明の実施の形態２に係る下吸い込み及び前面吸い込み仕様の空気調和装置の左側面から見た側面概略図である。 本発明の実施の形態２に係る下吸い込み及び前面吸い込み仕様の空気調和装置の左側面から見た側面概略図である。 本発明の実施の形態２に係る下吸い込み及び前面吸い込み仕様の空気調和装置の左側面から見た側面概略図である。 本発明の実施の形態３に係る空気調和装置の概略斜視図である。 空気調和装置の正面側から見た側面概略図である。 熱交換器をＶ字形に配置した場合の空気調和装置の左側面から見た側面概略図である。 熱交換器を前面側に垂直に配置した場合の空気調和装置の左側面から見た側面概略図である。 熱交換器を後面側に垂直に配置した場合の空気調和装置の左側面から見た側面概略図である。 前面側の熱交換器の上部を後面側に傾けた場合の空気調和装置の左側面から見た側面概略図である。

以下、本発明の空気調和装置１の実施の形態について、図面を参照して説明する。なお、図面の形態は一例であり、本発明を限定するものではない。また、各図において同一の符号を付したものは、同一の又はこれに相当するものであり、これは明細書の全文において共通している。さらに、以下の図面では各構成部材の大きさの関係が実際のものとは異なる場合がある。

実施の形態１．
［空気調和装置１の構成］
図１は、本発明の実施の形態１に係る下吸い込み仕様の空気調和装置の概略斜視図である。図１に示されるように、空気調和装置１は、前面の上段に前面上パネル２、前面の中段に前面中パネル３、前面の下段に前面下パネル４を備えている。また、空気調和装置１は、右側面に右側面パネル５、左側面に左側面パネル６、後面に後面パネル１１、底部に台枠９、上部に吹出口５１を備えている。空気調和装置１の筐体は、上記の前面上パネル２、前面中パネル３、前面下パネル４、右側面パネル５、左側面パネル６、後面パネル１１、台枠９、吹出口５１及び柱（図示省略）により構成されている。空気調和装置１の筐体は、幅広の構造、つまり筐体の奥行き（右側面パネル５及び左側面パネル６の横幅）に比べ、筐体の横幅（前面上パネル２等の横幅）が大きい構造となっている。台枠９には、空気を吸い込む下吸込口５０が設けられている。

図２は、本発明の実施の形態１に係る空気調和装置の熱交換器を正面から見た模式図である。図２に示されるように、熱交換器２０、２１、２２は、水平方向に延伸し、高さ方向に多列に配置された伝熱管２３、及び伝熱管２３の間に配置された複数枚のフィン２４から構成されている。また、熱交換器２０、２１、２２の高さ及び横幅は奥行きに比べて大きいため、熱交換器２０、２１、２２は薄い平板状を成している。伝熱管２３内には圧縮機（図示省略）から送られた冷媒が流通し、冷媒は伝熱管２３及びフィン２４を介して、空気調和装置１内を通過する空気との間で熱交換が行われる。なお、熱交換器２０の上端部を上部２０ａとし、下端部を下部２０ｂとし、左端部を左部２０ｃとし、右端部を右部２０ｄとする。同様に、熱交換器２１の上端部を上部２１ａとし、下端部を下部２１ｂとし、左端部を左部２１ｃとし、右端部を右部２１ｄとする。同様に、熱交換器２２の上端部を上部２２ａとし、下端部を下部２２ｂとし、左端部を左部２２ｃとし、右端部を右部２２ｄとする。

なお、熱交換器２０、２１、２２により、本発明の「熱交換器」が構成される。また、熱交換器２０は、本発明における「第一の熱交換器」に相当する。また、熱交換器２１は、本発明における「第三の熱交換器」に相当する。また、熱交換器２２は、本発明における「第二の熱交換器」に相当する。

［熱交換器２０、２１、２２の配置］
図３は、本発明の実施の形態１に係る下吸い込み仕様の空気調和装置の左側面から見た側面概略図である。図３に示されるように、空気調和装置１内には、熱交換器２０、２１、２２及び送風機２５が設けられている。台枠９が熱交換器２０、２１、２２の下部２０ｂ、２１ｂ、２２ｂを支えることで、台枠９の上部に熱交換器２０、２１、２２が設けられている。また、熱交換器２０、２１、２２の上部に送風機２５が設けられ、送風機２５の上部に、吹出口５１が設けられている。台枠９の上部に設けられた下吸込口５０の下部は、台枠９により空気の流通をスムーズにするための十分なスペースが設けられている。

熱交換器は、空気調和装置１の前面下パネル４側から後面パネル１１側に向かって、熱交換器２０、熱交換器２１及び熱交換器２２の順で配置されている。また、熱交換器２０、２１、２２の左部２０ｃ、２１ｃ、２２ｃは紙面に対し手前側、つまり左側面パネル６側に位置し、熱交換器２０、２１、２２の右部２０ｄ、２１ｄ、２２ｄは紙面に対し奥側、つまり右側面パネル５側に位置している。

熱交換器２０の下部２０ｂは、上部２０ａより筐体の背面側（後面パネル１１側）に位置することで、熱交換器２０は傾斜している。熱交換器２２の下部２２ｂは、上部２２ａより筐体の背面側（後面パネル１１側）に位置することで、熱交換器２２は熱交換器２０と同じ向きに傾斜している。熱交換器２１の上部２１ａは、下部２１ｂより筐体の背面側（後面パネル１１側）に位置することで、熱交換器２１は、熱交換器２０及び熱交換器２２と異なる向きに傾斜している。また、上部２０ａと上部２１ａとは離間して配置され、下部２０ｂと下部２１ｂとは近接して配置されている。さらに、上部２１ａと上部２２ａとは近接して配置され、下部２１ｂと下部２２ｂとは離間して配置されている。このようにして、熱交換器２０、２１、２２は、左側面から見てＮ字形に構成されている。

送風機２５は、空気調和装置１の下部の下吸込口５０から外部の空気を空気調和装置１内に取り込み、熱交換器２０、２１、２２内を流れる冷媒と熱交換を行わせ、当該空気を吹出口５１から排出させる。この際、熱交換器２０、２１、２２の各々は、傾斜しているため、下吸込口５０から吹出口５１へ通過する空気が、効率良く熱交換器２０、２１、２２に当たることができる。

図４は、本発明の実施の形態１に係る下吸い込み仕様の空気調和装置の左側面から見た側面概略図である。図４に示されるように、空気調和装置１は、前面下パネル４の空気調和装置１内側に制御装置を内蔵した制御箱１０及びヒートシンク（図示省略）を備えている。制御箱１０内の制御装置は、室内機側の制御装置（図示省略）から指令を受け、送風機２５等の駆動を制御するが、この際、制御箱１０は発熱するため冷却する必要がある。そこで、制御箱１０を空気調和装置１内の風路上に配置することで、制御箱１０及びヒートシンクを冷却することが可能となる。

図５は、本発明の実施の形態１に係る下吸い込み仕様の空気調和装置の左側面から見た側面概略図である。図５に示されるように、空気調和装置１は、後面パネル１１の空気調和装置１内側の上部に制御箱１０を備えている。この場合も上述したように、制御箱１０が空気調和装置１内の風路上に配置されるので、制御箱１０及びヒートシンク（図示省略）を冷却することが可能となる。

図６は、本発明の実施の形態１に係る下吸い込み仕様の空気調和装置の左側面から見た側面概略図である。図６に示されるように、空気調和装置１は、左側面パネル６又は右側面パネル５の空気調和装置１内側に制御箱１０を備えている。この場合も上述したように、制御箱１０が空気調和装置１内の風路上に配置されるので、制御箱１０及びヒートシンク（図示省略）を冷却することが可能となる。

以上のことから、従来において熱交換器を筐体の正面視Ｗ字形に配置するが、筐体の奥行きが狭いため熱交換器の幅を十分にとることができず、それにより、熱交換器の横幅が狭くなり表面積を大きくすることができなかった。しかし、熱交換器２０、２１、２２を筐体内で各々傾斜を持たせて、筐体の左側面視Ｎ字形となるように配置する。このようにすることで、熱交換器２０、２１、２２は横幅を大きく増加させることができるため、合計の表面積を増加させた空気調和装置１を得ることができる。

また、制御箱１０を空気調和装置１内の風路上に配置することで、熱交換器２０、２１、２２に空気を送風しつつ、制御箱１０の冷却をすることが可能な空気調和装置１を得ることができる。

なお、熱交換器２０、２１、２２の傾斜の角度は、空気調和装置１の筐体の形状に合わせて任意に変更して良い。また、本実施の形態１において、熱交換器２０、２１、２２を筐体の左側面視Ｎ字形となるように配置した例を示したが、本発明はこれに限定されず、筐体の右側面視Ｎ字形となるように配置してもよい。このことは、後述する実施の形態２及び３についても同様である。

実施の形態２．
本実施の形態２における空気調和装置１の基本的な構成は実施の形態１における空気調和装置１と同様であるため、以下、実施の形態１との相違点を中心に本実施の形態２を説明する。実施の形態１と本実施の形態２との相違点は、空気の吸い込みを下吸込口５０からだけでなく、空気調和装置１の前面側からも吸い込む点である。

図７は、本発明の実施の形態２に係る下吸い込み及び前面吸い込み仕様の空気調和装置の概略斜視図である。図７に示されるように、空気調和装置１の前面の前面下パネル４の代わりに前網８を設け、前網８には、空気調和装置１内へ空気を取り込むための前吸込口５２が形成されている。また、台枠９には、空気を吸い込む下吸込口５０が形成されている。このことから、本実施の形態２に係る空気調和装置１は、前吸込口５２及び下吸込口５０から外部の空気を空気調和装置１内に取り込むことができる。

図８は、本発明の実施の形態２に係る下吸い込み及び前面吸い込み仕様の空気調和装置の左側面から見た側面概略図である。図８に示されるように、空気調和装置１内には、熱交換器２０、２１、２２及び送風機２５が設けられている。台枠９の上部には中空状の枠体２７が設けられ、熱交換器２０の下部２０ｂ及び熱交換器２１の下部２１ｂは、枠体２７により支持されている。また、熱交換器２０、２１、２２の上部には送風機２５が設けられ、送風機２５の上部には、吹出口５１が設けられている。

熱交換器２０の下部２０ｂと熱交換器２１の下部２１ｂとは近接しており、さらに下部２０ｂ及び下部２１ｂは、枠体２７により支持されることで枠体２７の中空部分に通風路３０を形成している。送風機２５により前吸込口５２から取り込まれた空気の一部は熱交換器２０に直接到達し、他の空気は通風路３０を通ることで熱交換器２１、２２に到達することができる。これにより、前吸込口５２から取り込まれた空気は、熱交換器２０、２１、２２を通過して冷媒と熱交換を行うことができる。一方で、下吸込口５０から取り込まれた空気は、熱交換器２０、２１、２２を直接通過して冷媒と熱交換を行う。なお、本実施の形態２において枠体２７により通風路３０を形成した例を示したが、本発明はこれに限定されず、架台や支持体によって下部２０ｂ及び下部２１ｂを支持し、通風路３０を形成してもよい。また、吊り具によって熱交換器２０、２１を吊るすことで下部２０ｂ及び下部２１ｂを持ち上げて、通風路３０を形成してもよい。

図９〜１１は、本発明の実施の形態２に係る下吸い込み及び前面吸い込み仕様の空気調和装置の左側面から見た側面概略図である。図９〜１１に示されるように、制御箱１０を空気調和装置１内の風路上に配置することで、制御箱１０及びヒートシンク（図示省略）を冷却することが可能となる。

以上のことから、空気調和装置１の前面の前面下パネル４の代わりに前網８を設け、前網８に、空気調和装置１内へ空気を取り込むための前吸込口５２を形成し、空気を前吸込口５２及び下吸込口５０から取り込む。さらに、熱交換器２０、２１と台枠９との間に通風路３０を設ける。このようにすることで、取り込む空気の量を低下させないと共に、熱交換器２０、２１、２２との熱交換の効率を低下させない空気調和装置１を得ることができる。また、前吸込口５２及び下吸込口５０から分散して空気を取り込むことが可能であるので、下吸込口５０からのみ空気を取り込む場合に比べて騒音を抑制する空気調和装置１を得ることができる。

なお、本実施の形態２において、前吸込口５２及び下吸込口５０から空気調和装置１内へ空気を取り込んだ例を示したが、本発明はこれに限定されず、前吸込口５２からのみ空気を空気調和装置１内へ取り込んでもよい。このことは、後述する実施の形態３においても同様である。

実施の形態３．
本実施の形態３における空気調和装置１の基本的な構成は実施の形態１における空気調和装置１と同様であるため、以下、実施の形態１との相違点を中心に本実施の形態３を説明する。実施の形態１と本実施の形態３との相違点は、熱交換器２０より前面側に配管７及び制御箱１０を集約して配置している点である。

図１２は、本発明の実施の形態３に係る空気調和装置の概略斜視図である。図１２に示されるように、空気調和装置１内であって熱交換器２０より前面側には、制御箱１０と冷凍サイクルの一部を構成し冷媒が流通する配管７が集約して設けられている。また、冷媒を圧縮して熱交換器２０、２１、２２に冷媒を送出する圧縮機（図示省略）は、空気調和装置１の室内機側に設けられている。

以上のことから、配管７及び制御箱１０が空気調和装置１内であって熱交換器２０より前面側に配置されることで、前面下パネル４等を取り外し、配管７及び制御箱１０に対して容易にサービスメンテナンスを行うことができる空気調和装置１を得ることができる。

上記の実施の形態１〜３において、熱交換器２０、２２の上部２０ａ、２２ａが筐体の前面側に位置することで、熱交換器２０、２２を同じ向きに傾斜させる一方で、熱交換器２１は熱交換器２０、２２と異なる向きに傾斜している。そして、熱交換器２０、２１、２２を側面視においてＮ字形にする形態について述べたが、以下、熱交換器２０、２１、２２をそのような構成にしなければならない理由について説明する。

図１３は、空気調和装置の正面側から見た側面概略図である。図１３に示されるように、空気調和装置１内に熱交換器２０、２１、２２、２６をＷ字形に配置し、表面積を確保するために熱交換器２０、２１、２２、２６を高さ方向に大きくする方法も可能である。しかし、空気調和装置１の筐体の大きさを一定にしたまま熱交換器２０、２１、２２、２６を高さ方向に大きくする分だけ、送風機２５の大きさを従来のものより小さくする必要がある。これにより、空気調和装置１内を流れる空気の風量が不足するという問題が生じてしまう。

図１４は、熱交換器をＶ字形に配置した場合の空気調和装置の左側面から見た側面概略図である。図１４に示されるように、空気調和装置１内に熱交換器２０、２１をＶ字形に配置することも可能である。しかし、熱交換器２０、２１をＶ字形にした場合、Ｎ字形にする場合に比べて、必要な表面積を確保できないという問題が生じてしまう。

図１５は、熱交換器を前面側に垂直に配置した場合の空気調和装置の左側面から見た側面概略図である。図１５に示されるように、前面側にある熱交換器２０を台枠９に対し垂直に配置し、熱交換器２１、２２をＶ字形又は逆Ｖ字形にして配置することも可能である。しかし、前面側にある熱交換器２０が台枠９に対して垂直に配置されることで、空気調和装置１内の前面側に配管及び制御箱を配置することができなくなり、サービスメンテナンス性が悪化するという問題が生じてしまう。

図１６は、熱交換器を後面側に垂直に配置した場合の空気調和装置の左側面から見た側面概略図である。図１６に示されるように、後面側にある熱交換器２２を台枠９に対し垂直に配置し、熱交換器２０、２１をＶ字形又は逆Ｖ字形にして配置することも可能である。この場合、必要な熱交換の面積を確保しつつ、空気調和装置１内の前面側に配管及び制御箱を配置することが可能である。しかし、下吸い込み及び前面吸い込み仕様の空気調和装置１の場合、後面側にある熱交換器２２に空気を送風することが困難になるという問題が生じてしまう。

図１７は、前面側の熱交換器の上部を後面側に傾けた場合の空気調和装置の左側面から見た側面概略図である。図１７に示されるように、前面側にある熱交換器２０の上部２０ａを下部２０ｂより後面側に配置し、熱交換器２０を傾斜して配置する。そして、熱交換器２１、２２をＶ字形又は逆Ｖ字形にして配置することも可能である。この場合、必要な熱交換の面積を確保することが可能である。しかし、前面吸い込み仕様の空気調和装置１の場合、後面側にある熱交換器２１、２２に空気を送風することが困難になるという問題が生じてしまう。

以上の理由から、実施の形態１〜３で示した通り、熱交換器２０、２２を同じ向きに傾斜させる一方で、熱交換器２１は熱交換器２０、２２と異なる向きに傾斜させ、さらに、熱交換器２０、２１、２２を側面視Ｎ字形に配置しなければならないことが言える。

１ 空気調和装置、２ 前面上パネル、３ 前面中パネル、４ 前面下パネル、５ 右側面パネル、６ 左側面パネル、７ 配管、８ 前網、９ 台枠、１０ 制御箱、１１ 後面パネル、２０ 熱交換器、２０ａ 上部、２０ｂ 下部、２０ｃ 左部、２０ｄ 右部、２１ 熱交換器、２１ａ 上部、２１ｂ 下部、２１ｃ 左部、２１ｄ 右部、２２ 熱交換器、２２ａ 上部、２２ｂ 下部、２２ｃ 左部、２２ｄ 右部、２３ 伝熱管、２４ フィン、２５ 送風機、２６ 熱交換器、２７ 枠体、３０ 通風路、５０ 下吸込口、５１ 吹出口、５２ 前吸込口。

Claims (8)

1. 上部に吹出口が形成された筐体と、
   前記筐体内に取り付けられた状態において水平方向に延伸し、高さ方向に多列に配置された伝熱管を有する熱交換器と、
   前記筐体の底部に設けられ、前記熱交換器を支持し、吸込口が設けられた台枠と、
   前記台枠の上部に設けられた枠体と、
   を備えた空気調和装置であって、
   前記熱交換器は、
   前記筐体の前面側に傾斜して配置された第一の熱交換器と、
   前記筐体の背面側に配置され、前記第一の熱交換器と同じ向きに傾斜した第二の熱交換器と、
   前記第一の熱交換器と前記第二の熱交換器との間に、前記第一の熱交換器及び前記第二の熱交換器とは異なる向きに傾斜して配置された第三の熱交換器と、
   を有し、
   前記第一の熱交換器の下部と前記第三の熱交換器の下部とは、
   前記枠体により支持されており、
   前記枠体により通風路が形成されている
   空気調和装置。
2. 前記第一の熱交換器の上部と前記第三の熱交換器の上部とを離間させ、前記第一の熱交換器の下部と前記第三の熱交換器の下部とを近接して配置し、
   前記第二の熱交換器の上部と前記第三の熱交換器の上部とを近接させ、前記第二の熱交換器の下部と前記第三の熱交換器の下部とを離間して配置し、
   前記第一の熱交換器の下部は、前記第一の熱交換器の上部に対し、前記筐体の背面側に配置されている
   請求項１に記載の空気調和装置。
3. 前記熱交換器は、
   前記筐体の側面視においてＮ字形に構成されている
   請求項１又は２に記載の空気調和装置。
4. 前記熱交換器に送風する送風機を更に備え、
   前記送風機は、
   前記筐体の下部及び前面の内、少なくとも一方から空気を吸い込む
   請求項１〜３のいずれか一項に記載の空気調和装置。
5. 前記送風機を制御する制御装置を内蔵した制御箱を、更に備え、
   前記制御箱は、
   前記筐体の内側に配置されている
   請求項４に記載の空気調和装置。
6. 前記熱交換器に接続され、冷媒を流通させる配管部品を更に備え、
   前記配管部品は、
   前記筐体の前面側と前記第一の熱交換器との間に配置されている
   請求項１〜５のいずれか一項に記載の空気調和装置。
7. 室内機と、
   冷媒を圧縮し前記熱交換器に前記冷媒を送出する圧縮機と、を更に備え、
   前記圧縮機は、
   前記室内機内に設けられている
   請求項１〜６のいずれか一項に記載の空気調和装置。
8. 前記筐体の前面に、前記台枠に設けられた前記吸込口とは異なる吸込口が設けられている
   請求項１〜７のいずれか一項に記載の空気調和装置。

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