JP6458984B2 - 天井埋込型空気調和機 - Google Patents

Description

本発明は、天井埋込型空気調和機に関し、さらに詳しく言えば、電装品箱の取付構造に関する。

天井埋込型空気調和機は、内部に熱交換器および送風機（ターボファン）を備えたケーシング本体を有し、ケーシング本体が天井スラブと天井パネルとの間に形成された空間に埋設されている。ケーシング本体の下面には、扁平な四角形状の化粧パネルが取り付けられ、そこに空気吸込口と空気吹出口が設けられている。

空気吸込口は、化粧パネルの中央に配置され、空気吸込口の四辺を囲むように長方形状をなす空気吹出口が配置されている。化粧パネルの空気吸込口には、除塵フィルタを有する吸込グリルが設けられている。

特許文献１において、ケーシング本体は直方体形状であって、その中央にターボファンが配置され、ターボファンの外周を囲むように熱交換器が配置されている。空気吸込口とターボファンとの間には、ベルマウスが設けられており、空気吸込口からケーシング本体内に取り込まれた空気をターボファンの内側に案内するようになっている。

ベルマウスは、空気吸込口の形状に合わせて四角形状に形成された基部と、基部の中央からターボファンの内側に向かってラッパ状に形成された吸込案内部とを有し、基部の一部に、内部に電装品を収納する電装品箱が配置されている（特許文献１の図２参照）。

しかしながら、従来の電装品箱は、細長い直方体形状に形成され、ケーシング本体の１つの側面に沿って吸込案内部に一部を露出させて配置されていた。そのため、基部の電装品箱が設けられていない３辺の近傍に対し電装品箱が設けられている辺の近傍の通風抵抗が著しく大きくなり、熱交換器を通過する空気のバランスが悪くなるという課題があった。

また、これとは別に特許文献２では、送風抵抗の増加による熱交換効率の低下の影響を受けにくいベルマウスの角部（熱交換器の折曲部）に電装品箱をレイアウトする方法も開示されているが、角部にも熱交換器が配置されているため、熱交換器と電装品箱とが重なり合う量（オーバーラップ量）は変わらず、熱交換器を通過する空気のバランスは悪い。

特開２０１０−７８２６６号公報 特開２０１３−１６４２１９号公報

そこで、本発明の目的は、電装品箱の構造とその取付位置の最適化を図り、熱交換器を通過する空気のバランスがよく、熱交換効率の低下を抑えた天井埋込型空気調和機を提供することにある。

上述した課題を解決するため、本発明は、下面の中央に空気吸込口を有し、上記空気吸込口の周囲に空気吹出口を有する天井埋め込み型のケーシング本体を有し、上記ケーシング本体の内部に、ターボファンと、上記ターボファンの外周側に配置された熱交換器とが設けられ、上記熱交換器の通風方向上流側の一部分に沿って電装品箱が配置されている天井埋込型空気調和機において、上記ケーシング本体は、第１ないし第４の側板を有する四角形状であって、上記熱交換器は、上記第１ないし第４の各側板に沿って折り曲げられた第１ないし第４の熱交換部を有し、上記第１熱交換部および上記第４熱交換部の各端部が所定の間隔をもって上記ケーシング本体の四隅のうちの配管接続用の隅部に配置されており、上記電装品箱は、第１および第２収納部が互いに直交するように連結されたＬ字状に形成されており、上記第１収納部と上記第２収納部の直交する連結部分が上記第１熱交換部および上記第４熱交換部の各端部の間の上記熱交換部が存在しない上記配管接続用の隅部に配置され、上記第１収納部は上記配管接続用の隅部から上記第１熱交換部に沿って平行に配置され、上記第２収納部は上記配管接続用の隅部から上記第４熱交換部に沿って平行に配置されており、上記第１収納部はその長さが上記第１熱交換器よりも短く、上記第２収納部はその長さが上記第４熱交換器よりも短いことを特徴としている。

本発明において、上記第１熱交換部の長さをＬ１、上記第４熱交換部の長さをＬ２、上記第１収納部の長さをＬ３、上記第２収納部の長さをＬ４としたとき、上記電装品箱は、
Ｌ３≦１／２×Ｌ１
Ｌ４≦１／２×Ｌ２
を満足するように形成されていることが好ましい。

さらに、上記電装品箱の天面と、上記通風側に露出する側面との角部には、テーパー面が設けられていることが好ましい。

本発明によれば、熱交換器の端部同士が所定の間隔をもって配置されたケーシング本体の隅部を起点として、そこから電装品箱を、熱交換器の熱交換部に沿ってＬ字状に配置したことにより、電装品箱の熱交換部に重なる部分を左右に振り分けることで、熱交換器を通過する空気のバランスが向上し、その結果、熱交換効率の低下を抑えることができる。

また、電装品箱を第１および第２収納部が互いに直交するＬ字状に形成し、第１収納部を隅部から第１熱交換部に沿って平行に配置し、第２収納部を隅部から第４熱交換部に沿って平行に配置したことにより、熱交換器を通過する空気のバランスがよくなり、熱交換部に与える影響を最小限に抑えることができる。

さらに、第１熱交換部の長さをＬ１、第４熱交換部の長さをＬ２、第１収納部の長さをＬ３、第２収納部の長さをＬ４とし、電装品箱を
Ｌ３≦１／２×Ｌ１、Ｌ４≦１／２×Ｌ２
を満足するように形成することで、電装品箱としての必要な大きさを確保しつつ、熱交換部に与える影響を最小限に抑えることができる。

また、上記電装品箱の天面と、上記通風側に露出する側面との角部には、テーパー面が設けられていることにより、電装品箱を通過する空気の送風抵抗を抑え、熱交換効率の低下を抑制することができる。

本発明の一実施形態に係る天井埋込型空気調和機のケーシング本体を下側から見た斜視図。 図１のケーシング本体の化粧パネルを取り外した状態の斜視図。 上記ケーシング本体の内部構造を示す断面図。 熱交換器と電装品箱の取付位置の位置関係を説明する底面図。 上記電装品箱の斜視図。 図５の上記電装品箱のＡ−Ａ線断面図。

次に、本発明の実施形態について、図面を参照しながら説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。

図１〜図４に示すように、この天井埋込型空気調和機１は、天井スラブと天井パネルとの間に形成された空間に収納される直方体形状のケーシング本体２を備えている。ケーシング本体２は、角部が面取りされた正方形状の天板２１と、同天板２１の各辺から下方に延在する４枚の側板２２ａ〜２２ｄ（以下、第１側板〜第４側板２２ａ〜２２ｄとする）とを有し、底面２０（図１では下面）が開放された箱形容器からなる。この実施形態において、ケーシング本体２の角部は、天板２１の形状に合わせて面取りされている。

ケーシング本体２の底面２０は、室内に向けて開放されており、中央には断面が四角形状の空気吸込通路２３が形成されている。ケーシング本体２の底面２０には、空気吸込通路２３の四辺を囲むように空気吹出通路２４が形成されている。

ケーシング本体２の底面２０には、化粧パネル３がネジ止めされている。化粧パネル３は、合成樹脂製の扁平な正方形であって、中央にケーシング本体２の空気吸込通路２３に連通する四角形状の空気吸込口３１が設けられている。空気吸込口３１の周りには、長方形状をなす空気吹出口３２が、空気吸込口３１の各辺に沿って４箇所に配置されている。空気吹出口３２の背面側（天井面側）は、空気吹出通路２４に連通している。

空気吸込口３１には、吸込グリル４が空気吸込口３１を覆うように設けられている。吸込グリル４は、合成樹脂の成形品からなり、ケーシング本体２の底面を覆う扁平な正方形状に形成されている。

この実施形態において、各空気吹出口３２は、それぞれ電動開閉式の風向板３２１によって覆われており、化粧パネル３の背面側に設けられた図示しない回動手段によって空調運転時に開かれ、空気吹出口３２が現れるようになっている。

ケーシング本体２の内部には、送風ファンとしてのターボファン５と、熱交換器６とが収納されており、空気吸込口３１からターボファン５に至る空気吸込通路２３には、空気吸込口３１から吸い込まれた空気をターボファン５に導くベルマウス７が配置されている。

ターボファン５は、中心に駆動モータ５１の回転軸５１１が固定されるハブ５２１を有する主板５２と、主板５２に対して回転軸５１１の軸線方向に対向させて配置されるシュラウド５３と、主板５２とシュラウド５３の間に配置される複数枚のブレード５４とを備えている。シュラウド５３の中央には、ベルマウスの一部をターボファンの内側に差し込むための開口部５３１が設けられている。

ターボファン５は、ケーシング本体２内のほぼ中央に配置されており、天板２１に設置されたファンモータ５１によって吊り持ちされている。これによれば、ターボファン５の回転駆動に伴い、ベルマウス７の空気吸込口３１側（図３では下面側）が負圧となり、空気吸込口３１から吸い込まれた空気は、ベルマウス７を通ってターボファン５の内側に吸い込まれ、ブレード５４を通って、外周方向に向かって吹き出される。

図３，図４に示すように、熱交換器６は、天板２１から底面開口に向かって垂直に延在し、第１側板２２ａに沿って平行に配置された第１熱交換部６ａと、第２側板２２ｂに沿って平行に配置された第２熱交換部６ｂと、第３側板２２ｃに沿って平行に配置された第３熱交換部６ｃと、第４側板２２ｄに沿って平行に配置された第４熱交換部６ｄとを有し、ターボファン３を取り囲むように四角い枠型に形成されている。

この実施形態において、熱交換器６は、短冊状の放熱フィンを所定間隔をもって多数配置した放熱フィン群６１を有し、放熱フィン群の中に多数の伝熱管６２が互いに平行に挿通された長尺の板状体からなり、４箇所を折曲加工することにより四角形状に形成されている。

熱交換器６は、４箇所の折曲部６ｅ〜６ｈを有し、そのうち、第１熱交換部６ａおよび第２熱交換部６ｂの間に形成された第１折曲部６ｅと、第２熱交換部６ｂおよび第３熱交換部６ｃの間に形成された第２折曲部６ｆとは、それぞれ直角に折り曲げられている。

第３熱交換部６ｃおよび第４熱交換部６ｄの間に位置する第３折曲部６ｇおよび第４折曲部６ｈは、ドレンポンプ（図示しない）の設置スペースを確保するため、第３折曲部６ｇおよび第４折曲部６ｈの２つの折曲部６ｇ、６ｈを合わせて直角に折り曲げられている。なお、第４折曲部６ｈを設けず、第３折曲部６ｇのみで直角に折り曲げられてもよい。

熱交換器６の両端部６３，６４には、伝熱管６２の端部が引き出されており、一方の端部６３には、Ｕ字管（図示しない）が接続されている。他方の端部６４には、ガス側と液側とが、それぞれ１つの集合管にまとめられ、ガス側配管Ｇと液側配管Ｌに接続されるようになっている。

この実施形態において、熱交換器６は、１つの熱交換器を折り曲げ加工して、図６の平面視で四角形状に形成しているが、４つの小型の熱交換器の端部同士を繋ぎ合わせて形成してもよい。

このように、熱交換器６は、第１〜第４折曲部６ｅ〜６ｈでそれぞれ折り曲げられることにより、熱交換器６が四角形状に折り曲げられ、その端部６３，６４同士が、所定の間隔をもって配置されている。

この実施形態において、図４に示すように、端部６３，６４は、ケーシング本体２の右上の隅部Ａに配置されており、ケーシング本体２の隅部Ａからガス側配管Ｇと液側配管Ｌが外に引き出されている。

熱交換器６は、図示しない冷房運転と暖房運転とが可能な可逆式の冷凍サイクル回路に接続されており、冷房運転時には蒸発器として機能して空気を冷却し、暖房運転時には凝縮器として機能して空気を加熱する。

熱交換器６の下端側には、熱交換器６で生成される結露水を受け止めるドレンパン８が設けられている。ドレンパン８は、熱交換器６の下端側が収納される樋部８１を有し、熱交換器６から滴下する結露水が樋部８１で受け止められ、図示しないドレンポンプによって汲み上げられるようになっている。

図２および図３を参照して、ベルマウス７は、合成樹脂製の成形品からなり、正面７Ａ側（図４（ａ）の平面側）には、空気吸込口３１の形状に合わせて四角形状に形成された基部７１と、基部７１の中央からターボファン５の内側に向かってラッパ状に形成された吸込案内部７２とを備え、ドレンパン８にネジ止めされている。

基部７１は、空気吸込口３１の形状に合わせて四角形状に形成された凹部であって、その一部には後述する電装品箱９が配置される収納凹部７３が形成されている。収納凹部７３は、ケーシング本体２の隅部Ａの上に位置する隅部を中心とし、そこから第１熱交換部６ａと第４熱交換部６ｄとに平行に延在する凹部であって、そこに電装品箱９が収納されるようになっている。

図５および図６を参照して、電装品箱９は、内部に基板や電装品（ともに図示しない）が収納される上面が開放された箱本体９１と、同箱本体９１の開放面を塞ぐ蓋９２とからなる。この実施形態において、電装品箱９は金属板を折り曲げ加工したものからなる。

箱本体９１は、第１および第２収納部９１ａ，９１ｂを有し、それらが互いに直交するようなＬ字状に形成されている。第１収納部９１ａの吸込案内部７２に対向する側壁部には、温湿度センサー９３が突設されている。

蓋部９２は、箱本体９１の開口部に合わせてＬ字状に形成されており、第１収納部９１ａを覆う第１蓋部９２ａと、第２収納部９１ｂを覆う第２蓋部９２ｂとを備えている。蓋部９２は、箱本体９１の開放面に沿って合致する水平な天面９２１を有し、蓋部９２の天面９２１と、吸込案内部７２に露出する箱本体９１の側面９１１との角部にはテーパー面９４が形成されている。

テーパー面９４は、電装品箱９が収納凹部７３に配置されたとき、蓋部９２の天面９２１と、吸込案内部７２に露出する箱本体９１の側面９１１との角部が、通風方向の上流側から下流側に向かって、その高さ（図６では上下方向の高さ）が徐々に小さくなる傾斜面からなる。これによれば、電装品箱９の表面に沿って流れる空気が、テーパー面９４を通ってスムーズにベルマウス７に向かって案内される。

図４を参照して、電装品箱９は、第１熱交換部６ａの長さをＬ１、第４熱交換部６ｄの長さをＬ２、第１収納部９１ａの長さをＬ３、第２収納部９１ｂの長さをＬ４としたとき、
Ｌ３≦１／２×Ｌ１、Ｌ４≦１／２×Ｌ２
を満足するように形成されている。

これによれば、第１熱交換部６ａと第１収納部９１ａとのオーバーラップ量、ならびに、第４熱交換部６ｄと第２収納部９１ｂとのオーバーラップ量がそれぞれ５０％以下となることにより、電装品箱としての必要な大きさを確保しつつ、熱交換器を通過する空気のバランスが良くなり、熱交換効率を高めることができる。

この収納凹部７３に沿って電装品箱９が配置されることにより、第１収納部９１ａは、隅部Ａから第１熱交換部６ａの対向面６５ａに沿って平行に配置され、第２収納部９１ｂは、隅部Ａから第４熱交換部６ｄの対向面６５ｄに沿って平行に配置されている。

これによれば、電装品箱９の中心を熱交換にほとんど寄与しない隅部Ａを起点とし、電装品箱９が第１熱交換部６ａの対向面６５ａおよび第４熱交換部６ｄの対向面６５ｄに沿ってＬ字状に配置されることにより、熱交換器を通過する空気のバランスがよくなる。

この実施形態において、電装品箱９は、第１収納部９１ａと第２収納部９１ｂとの長さが同じ（Ｌ３：Ｌ４＝１：１）であるが、長さ比は上述した条件（Ｌ３≦１／２×Ｌ１、Ｌ４≦１／２×Ｌ２）を満足していれば、仕様に応じて任意に変更可能である。

以上説明したように、本発明によれば、熱交換器の端部同士が所定の間隔をもって配置されたケーシング本体の隅部を起点として、そこから電装品箱を、熱交換器の熱交換部に沿ってＬ字状に配置したことにより、電装品箱が熱交換部に重なる部分を左右に振り分けることで、熱交換器を通過する空気のバランスが向上し、その結果、熱交換効率の低下を抑えることができる。

１ 天井埋込型空気調和機
２ ケーシング本体
２０ 底面
２１ 天板
２２ａ 第１側板
２２ｂ 第２側板
２２ｃ 第３側板
２２ｄ 第４側板
２３ 空気吸込通路
２４ 空気吹出通路
３ 化粧パネル
３１ 空気吸込口
３２ 空気吹出口
３２１ 風向板
４ 吸込グリル
５ 送風ファン
６ 熱交換器
６ａ 第１熱交換部
６ｂ 第２熱交換部
６ｃ 第３熱交換部
６ｄ 第４熱交換部
６ｅ 第１折曲部
６ｆ 第２折曲部
６ｇ 第３折曲部
６ｈ 第４折曲部
６１ 放熱フィン群
６２ 伝熱管
６３，６４ 端部
７ ベルマウス
７１ 基部
７２ 吸込案内部
８ ドレンパン
９ 電装品箱
９１ 箱本体
９１ａ 第１収納部
９１ｂ 第２収納部
９２ 蓋
９２ａ 第１蓋部
９２ｂ 第２蓋部
９３ 温湿度センサ
９４ テーパー面

Claims (3)

1. 下面の中央に空気吸込口を有し、上記空気吸込口の周囲に空気吹出口を有する天井埋め込み型のケーシング本体を有し、上記ケーシング本体の内部に、ターボファンと、上記ターボファンの外周側に配置された熱交換器とが設けられ、上記熱交換器の通風方向上流側の一部分に沿って電装品箱が配置されている天井埋込型空気調和機において、
   上記ケーシング本体は、第１ないし第４の側板を有する四角形状であって、上記熱交換器は、上記第１ないし第４の各側板に沿って折り曲げられた第１ないし第４の熱交換部を有し、上記第１熱交換部および上記第４熱交換部の各端部が所定の間隔をもって上記ケーシング本体の四隅のうちの配管接続用の隅部に配置されており、
   上記電装品箱は、第１および第２収納部が互いに直交するように連結されたＬ字状に形成されており、上記第１収納部と上記第２収納部の直交する連結部分が上記第１熱交換部および上記第４熱交換部の各端部の間の上記熱交換部が存在しない上記配管接続用の隅部に配置され、上記第１収納部は上記配管接続用の隅部から上記第１熱交換部に沿って平行に配置され、上記第２収納部は上記配管接続用の隅部から上記第４熱交換部に沿って平行に配置されており、
   上記第１収納部はその長さが上記第１熱交換器よりも短く、上記第２収納部はその長さが上記第４熱交換器よりも短いことを特徴とする天井埋込型空気調和機。
2. 上記第１収納部と上記第２収納部は同じ長さを有していることを特徴とする請求項１に記載の天井埋込型空気調和機。
3. 上記第１熱交換部の長さをＬ１、上記第４熱交換部の長さをＬ２、上記第１収納部の長さをＬ３、上記第２収納部の長さをＬ４としたとき、上記電装品箱は、
   Ｌ３≦１／２×Ｌ１
   Ｌ４≦１／２×Ｌ２
   を満足するように形成されていることを特徴とする請求項１または２に記載の天井埋込型空気調和機。

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