JP6789205B2 - 空調ユニットおよび空調システム - Google Patents

Description

屋内において、温度調整された空気を正面側に吹き出す、空調ユニットに関する。

従来から、正面視の形状が四角形である空調ユニットが存在する。

例えば、特許文献１（特開２０１７−１４６０１１号公報）に開示されている室内ユニットは、四角い箱状のケーシングを備え、熱交換後の空気を正面に向けて吹き出す。また、この室内ユニットを４台並べる構成も、特許文献１（特開２０１７−１４６０１１号公報）に開示されている。

屋内に配置される空調ユニットでは、吹き出す空気が遠くまで届くことが求められることがある。

第１観点の空調ユニットは、屋内において、温度調整された空気を正面側に吹き出す、空調ユニットである。この空調ユニットは、ファンと、ケーシングと、風路形成部材とを備える。ケーシングは、ファンを収容している。風路形成部材は、ファンの空気流れ下流側に配置される。風路形成部材の風路の断面形状は、円形である。また、ケーシングは、正面視において、四角形である。その四角形は、互いに平行な第１辺および第２辺と、互いに平行な第３辺および第４辺とに囲まれた四角形である。そして、この空調ユニットでは、第１辺と第２辺との距離である第１距離と、第３辺と第４辺との距離である第２距離とのうち、小さいほうの距離が、風路の断面の径の２．５倍以下である。

この空調ユニットは、上記のように、第１距離および第２距離のうち小さいほうの距離の、風路の断面の径に対する比率が、従来よりも小さくなる。したがって、例えば第１距離のほうが第２距離よりも小さい場合、その第１距離が、風路の断面の径の２．５倍以下という短い距離に抑えられている。この場合、複数の空調ユニットを第３辺および第４辺が延びる方向に並べると、隣接する第１の空調ユニットの風路と第２の空調ユニットの風路との正面視における間隔が短くなる。すると、両方の風路からそれぞれ吹き出される空気が、お互いに空気流れの抵抗を小さくする役割を果たすようになり、それぞれの風路から吹き出された空気が遠くまで届くようになる。

第２観点の空調ユニットは、第１観点の空調ユニットであって、第１距離と、第２距離とのうち、小さいほうの距離が、風路の断面の径の２．０倍以下である。

ここでは、例えば第１距離のほうが第２距離よりも小さい場合、その第１距離が、風路の断面の径の２．０倍以下という、かなり従来よりも短い距離に抑えられている。このため、複数の空調ユニットを第３辺および第４辺が延びる方向に並べた場合に、それぞれの風路から吹き出された空気が非常に遠くまで届くようになる。

第３観点の空調ユニットは、第１観点又は第２観点の空調ユニットであって、ケーシング内で生じる結露水を受けるドレンパン、をさらに備えている。ドレンパンは、ケーシングの内部空間の下部に配置されている。ケーシングの第１辺および第２辺は、水平方向に延びている。ケーシングの第３辺および第４辺は、鉛直方向に延びている。そして、ケーシングの高さ寸法となる第１距離が、ケーシングの幅寸法となる第２距離よりも小さい。

ここでは、ケーシングの高さ寸法（第１距離）が幅寸法（第２距離）よりも小さい空調ユニットにおいて、ケーシングの内部空間の下部に、ドレンパンを配置している。このようなドレンパンを備える空調ユニットにおいて、従来は、ケーシングの高さ寸法（第１距離）を風路の断面の径の２．５倍以下という短い距離に抑える設計は為されていなかった。すなわち、ケーシングの高さ寸法に対し、風路の断面の径が高さ寸法（第１距離）の４０％以上になるような設計は、ドレンパンなどの配置を考えると簡単ではなく、従来は想定されていない。しかし、第３観点の空調ユニットでは、風路の断面の径に対してケーシングの高さ寸法（第１距離）を小さく抑える構成を採用しているため、上述の、吹き出す空気が遠くまで届くという効果が得られる。

第４観点の空調システムは、第１空調ユニットと、第２空調ユニットとが、第１の方向に並ぶ空調システムである。第１空調ユニットは、第１観点から第３観点のいずれかの空調ユニットである。第２空調ユニットも、第１観点から第３観点のいずれかの空調ユニットである。第１空調ユニットの風路である第１風路の中心と、第２空調ユニットの風路である第２風路の中心とは、第１の方向に第３距離だけ離れている。第３距離は、風路の断面の径の２．５倍以下である。

ここでは、第１空調ユニットおよび第２空調ユニットとして、第１観点から第３観点のいずれかの空調ユニットを採用しているため、第３距離を、風路の断面の径の２．５倍以下に抑えることができている。そして、第１風路の中心と第２風路の中心との距離である第３距離が、風路の断面の径の２．５倍以下であり、比較的短いため、両方の風路からそれぞれ吹き出される空気が、お互いに空気流れの抵抗を小さくする役割を果たす。これにより、第４観点の空調システムでは、第１風路から吹き出される空気も、第２風路から吹き出される空気も、従来よりも遠くまで届く。

第５観点の空調システムは、第４観点の空調システムであって、サポート部材をさらに備えている。サポート部材は、第１空調ユニットと、第２空調ユニットとの間に配置されている。サポート部材は、第１空調ユニット及び／又は第２空調ユニットを支持する。サポート部材の第１の方向に沿った寸法は、風路の断面の径の２分の１以下である。

ここでは、第１空調ユニット及び／又は第２空調ユニットを支持する部材として、サポート部材を用いている。そして、そのサポート部材の第１の方向に沿った寸法を小さくしているため、第１風路の中心と、第２風路の中心とを近づけることができる。これにより、第３距離が短くなり、第１風路および第２風路から吹き出される空気が遠くまで届きやすい。

空調システムの冷媒配管系統を示す図。 利用側の空調ユニットの内部構造の一部を斜め後ろから見た図。 空調ユニットの正面図。 空調ユニットの側面図。 ２台の空調ユニットを鉛直方向に並べて設置した状態を示す図。 ２台の空調ユニットを鉛直方向に並べて設置したときのユニット間隔を示す図。 利用側ファンを回転させたときの流体解析の結果を示す図。 図７の流体解析の結果のうち、吹き出し面における流れ状態（風速分布、乱流エネルギー）を示す図。 図８の流れ状態を吹き出し境界面にインプットした、別の解析結果を示す図。 大きく離した２台の空調ユニットを運転させた場合の、吹き出し空気が所定風速で流れる最も遠い距離（風速１ｍ／ｓ以上の到達距離）を示す、解析結果の図。 近くに配置した２台の空調ユニットを運転させた場合の、吹き出し空気が所定風速で流れる最も遠い距離（風速１ｍ／ｓ以上の到達距離）を示す、解析結果の図。 隣接して配置した２台の空調ユニットを運転させた場合の、吹き出し空気が所定風速で流れる最も遠い距離（風速１ｍ／ｓ以上の到達距離）を示す、解析結果の図。 風速１ｍ／ｓ以上の到達距離と、風路間距離および風路の径との関係を示すグラフ。 変形例に係る、４台の空調ユニットを隣接して配置したときの、所定風速で吹き出し空気が流れる最も遠い距離（風速１ｍ／ｓ以上の到達距離）を示す、解析結果の図。

（１）空調システムの全体構成
図１は、空調システム１０の冷媒配管系統を示す図である。空調システム１０は、冷媒配管方式の分散型の空気調和装置であって、蒸気圧縮式の冷凍サイクル運転を行うことによって建物内を冷暖房する。

空調システム１０は、主として、工場などの開放的な建物内の空間を部分的に冷やす或いは暖めるために、工場に設置される。空調システム１０は、工場の外に設置される熱源ユニット１１と、工場の中に設置される多数の空調ユニット１２Ａ，１２Ｂ，・・・と、熱源ユニット１１と空調ユニット１２Ａ，１２Ｂ，・・・とを接続する液冷媒連絡管１３およびガス冷媒連絡管１４と、を備えている。すなわち、図１に示す空調システム１０の冷媒回路は、熱源ユニット１１と、利用側の空調ユニット１２Ａ，１２Ｂ，・・・と、冷媒連絡管１３，１４とが接続されることによって構成されている。

工場の内部において、空調ユニット１２Ａ，１２Ｂ，・・・は、床面に置いてもよいし、天井の梁から吊ってもよいし、柱に支持させてもよい。空調ユニット１２Ａ，１２Ｂ，・・・には、それぞれ、図示しないリモコンが接続されており、設定温度や風量を数段階で変えることができる。また、空調ユニット１２Ａ，１２Ｂ，・・・は、個別にオン・オフが可能である。

図１に示す冷媒回路内には冷媒が封入されており、後述のように、冷媒が圧縮され、冷却・凝縮され、減圧され、加熱・蒸発された後に、再び圧縮されるという冷凍サイクル運転が行われる。

（２）空調システムの各部の構成
（２−１）熱源ユニット
熱源ユニット１１は、主として、圧縮機２０と、四路切換弁１５と、熱源側熱交換器３０と、熱源側膨張弁４１と、液側閉鎖弁１７と、ガス側閉鎖弁１８と、を有している。

圧縮機２０は、圧縮機用のモータによって駆動される密閉式圧縮機である。圧縮機２０は、吸入流路２７からガス冷媒を吸入する。

四路切換弁１５は、冷媒の流れの方向を切り換えるための機構である。冷房運転時には、四路切換弁１５は、圧縮機２０の吐出側の冷媒配管２９と熱源側熱交換器３０の一端とを接続するとともに、圧縮機２０の吸入側の吸入流路２７とガス側閉鎖弁１８とを接続する（図１の四路切換弁１５の実線を参照）。これにより、熱源側熱交換器３０が、圧縮機２０によって圧縮される冷媒の凝縮器として機能し、かつ、後述する利用側熱交換器５０が、熱源側熱交換器３０において凝縮した冷媒の蒸発器として機能する。また、暖房運転時には、四路切換弁１５は、圧縮機２０の吐出側の冷媒配管２９とガス側閉鎖弁１８とを接続するとともに、吸入流路２７と熱源側熱交換器３０の一端とを接続する（図１の四路切換弁１５の破線を参照）。これにより、利用側熱交換器５０が、圧縮機２０によって圧縮された冷媒の凝縮器として機能し、かつ、熱源側熱交換器３０が、利用側熱交換器５０において冷却された冷媒の蒸発器として機能する。

熱源側熱交換器３０は、冷媒の凝縮器又は蒸発器として機能する熱交換器である。熱源側熱交換器３０は、その一端が四路切換弁１５に接続されており、その他端が熱源側膨張弁４１に接続されている。

熱源ユニット１１は、ユニット内に外気を取り入れ、再び屋外に排出するための熱源側ファン３５を有している。

熱源側膨張弁４１は、冷媒を減圧するための膨張機構であり、開度調整が可能な電子膨張弁である。熱源側膨張弁４１は、その一端が熱源側熱交換器３０に接続され、その他端が液側閉鎖弁１７に接続されている。

液側閉鎖弁１７は、液冷媒連絡管１３が接続される弁である。ガス側閉鎖弁１８は、ガス冷媒連絡管１４が接続される弁であり、四路切換弁１５にも接続されている。

（２−２）利用側の空調ユニット
空調ユニット１２Ａ，１２Ｂ，・・・は、それぞれ、冷媒連絡管１３，１４を介して熱源ユニット１１に接続されている。空調ユニット１２Ａ，１２Ｂ，・・・は、それぞれ、全く同じ外形、内部構造である。ここでは、図１〜図４を参照して、空調ユニット１２Ａを例にとって説明を行う。

空調ユニット１２Ａは、液冷媒配管５１、減圧器である利用側膨張弁４２、利用側熱交換器５０、ガス冷媒配管５２、利用側ファン５５、などを有している。

利用側膨張弁４２は、冷媒を減圧するための膨張機構であり、開度調整が可能な電子膨張弁である。利用側膨張弁４２は、その一端が液冷媒配管５１を介して液冷媒連絡管１３に接続され、その他端が利用側熱交換器５０に接続されている。

利用側熱交換器５０は、冷媒の蒸発器又は凝縮器として機能する熱交換器である。利用側熱交換器５０は、その一端が利用側膨張弁４２に接続され、その他端がガス冷媒配管５２を介してガス冷媒連絡管１４に接続されている。

空調ユニット１２Ａは、ユニット内に屋内の空気を吸入して、再び屋内に供給するための利用側ファン５５を備えており、屋内の空気と利用側熱交換器５０を流れる冷媒との間で熱交換をさせる。

（２−３）冷媒連絡管
冷媒連絡管１３，１４は、熱源ユニット１１および空調ユニット１２Ａ，１２Ｂ，・・・を工場の内外の設置場所に設置する際に、現地にて施工される冷媒配管である。上述の利用側の空調ユニット１２Ａ，１２Ｂ，・・・を設置する際、工場の床面や台の上に直に設置したり、天井梁から吊って吹き出し口に延長ダクトをつないだり、柱に上下に並べて複数台を設置したりする。それらの空調ユニット１２Ａ，１２Ｂ，・・・の設置に伴い、冷媒連絡管１３，１４も、床下や天井、柱に沿って配置されることになる。

なお、冷媒連絡管１３，１４と空調ユニット１２Ａ，１２Ｂ，・・・との間に手動バルブを設けておけば、将来において、空調ユニット増設や空調ユニット移設が容易となる。

この空調システム１０では、数十台の空調ユニット１２Ａ，１２Ｂ，・・・を熱源ユニット１１に接続することが可能で、冷媒連絡管１３，１４の長さの最大は１５０ｍとされている。

（３）空調システムの動作
次に、空調システム１０の動作について説明する。

（３−１）冷房運転の動作
冷房運転時は、四路切換弁１５が図１の実線で示される状態、すなわち、圧縮機２０からの吐出ガス冷媒が熱源側熱交換器３０に流れ、かつ、吸入流路２７がガス側閉鎖弁１８に接続された状態となる。熱源側膨張弁４１は全開状態に、利用側膨張弁４２は開度調節される。なお、閉鎖弁１７，１８は開状態である。

この冷媒回路の状態において、圧縮機２０から吐出された高圧のガス冷媒は、四路切換弁１５を経由して、冷媒の凝縮器として機能する熱源側熱交換器３０に送られ、熱源側ファン３５によって供給される外気と熱交換を行って冷却される。熱源側熱交換器３０において冷却されて液化した高圧の冷媒は、液冷媒連絡管１３を経由して各空調ユニット１２Ａ，１２Ｂ，・・・に送られる。各空調ユニット１２Ａ，１２Ｂ，・・・に送られた冷媒は、利用側膨張弁４２によってそれぞれ減圧されて低圧の気液二相状態の冷媒となり、冷媒の蒸発器として機能する利用側熱交換器５０において屋内の空気と熱交換をし、蒸発して低圧のガス冷媒となる。そして、利用側熱交換器５０において加熱された低圧のガス冷媒は、ガス冷媒連絡管１４を経由して熱源ユニット１１に送られ、四路切換弁１５を経由して再び圧縮機２０に吸入される。このようにして、工場内（屋内）の冷房が行われる。

空調ユニット１２Ａ，１２Ｂ，・・・のうち、一部の空調ユニットだけが運転されている場合、停止している空調ユニットについては、その利用側膨張弁４２が停止開度にされる。この場合、運転停止中の空調ユニット内を冷媒が殆ど通過しないようになり、運転中の空調ユニットのみについて冷房動作が行われることになる。

（３−２）暖房運転の動作
暖房運転時は、四路切換弁１５が図１の破線で示される状態、すなわち、圧縮機２０の吐出側の冷媒配管２９がガス側閉鎖弁１８に接続され、かつ、吸入流路２７が熱源側熱交換器３０に接続された状態となる。熱源側膨張弁４１および利用側膨張弁４２は、開度調節されるようになっている。なお、閉鎖弁１７，１８は開状態である。

この冷媒回路の状態において、圧縮機２０から吐出された高圧のガス冷媒は、四路切換弁１５およびガス冷媒連絡管１４を経由して、各空調ユニット１２Ａ，１２Ｂ，・・・に送られる。そして、各空調ユニット１２Ａ，１２Ｂ，・・・に送られた高圧のガス冷媒は、冷媒の凝縮器として機能する利用側熱交換器５０において、それぞれ屋内の空気と熱交換を行って冷却された後、利用側膨張弁４２を通過し、液冷媒連絡管１３を経由して熱源ユニット１１に送られる。冷媒が屋内の空気と熱交換を行って冷却される際に、屋内の空気は加熱される。熱源ユニット１１に送られた高圧の冷媒は、熱源側膨張弁４１によって減圧されて低圧の気液二相状態の冷媒となって、冷媒の蒸発器として機能する熱源側熱交換器３０に流入する。熱源側熱交換器３０に流入した低圧の気液二相状態の冷媒は、熱源側ファン３５によって供給される外気と熱交換を行って加熱され、蒸発して低圧の冷媒となる。熱源側熱交換器３０を出た低圧のガス冷媒は、四路切換弁１５を経由して再び圧縮機２０に吸入される。このようにして、工場内（屋内）の暖房が行われる。

（４）利用側の空調ユニットの構造の詳細
次に、利用側の空調ユニット１２Ａ，１２Ｂ，・・・の詳細を説明する。上述のとおり、各空調ユニットは同じ外形、同じ内部構造であるため、ここでは空調ユニット１２Ａを例にとって説明を行う。

空調ユニット１２Ａは、屋内において、温度調整された空気を正面側に吹き出すユニットである。空調ユニット１２Ａは、上述の液冷媒配管５１、減圧器である利用側膨張弁４２、利用側熱交換器５０、ガス冷媒配管５２、利用側ファン５５に加え、第１、第２風路形成部材７１，７２、ドレンパン５９、ケーシング６０などを備えている。図２は、空調ユニット１２Ａの内部構造の一部を斜め後ろから見た図である。この図２では、電装品ボックス、利用側膨張弁４２、液冷媒配管５１やガス冷媒配管５２の多くは、他の内部構造を見易くするために、図示が省略されている。また、図２では、理解を容易にするため、例えば、第１風路形成部材７１のうちファンブレード５５ｂの周囲を覆っている部分も示されておらず、第１風路形成部材７１の正面側の一部のみが図示されている。

（４−１）利用側熱交換器および利用側ファン
図２に示すように、利用側熱交換器５０は、ケーシング６０内の背面側に配置される。図２の右側が正面側、左側が背面側である。その利用側熱交換器５０の前に、利用側ファン５５が位置している。利用側ファン５５は、前後に回転軸が延びるモータ５５ａと、モータ５５ａの前に位置するファンブレード５５ｂとを有している。ファンブレード５５ｂが回転すると、ケーシング６０の背面の開口から空気が吸い込まれ、利用側熱交換器５０の背面側から正面側へと空気が流れる。利用側熱交換器５０を通過した空気は、利用側ファン５５の正面側に位置する吹出口６６を抜けて、ケーシング６０の正面側へと吹き出される。

（４−２）第１、第２風路形成部材
第１、第２風路形成部材７１，７２は、ともに円筒状の部材である。第１風路形成部材７１は、ケーシング６０内に位置し、ファンブレード５５ｂの周囲を覆う。第２風路形成部材７２は、図３および図４に示すように、ケーシング６０の外に位置し、吹出口６６から吹き出される空気を前へと導く。第２風路形成部材７２は、利用側ファン５５の空気流れ下流側に配置される。第１風路形成部材７１も第２風路形成部材７２も、内径ＩＤは同じである。第１、第２風路形成部材７１，７２は、ファンブレード５５ｂの正面側において、円柱状の風路ＦＳ１を形成している。そして、風路ＦＳ１の径Ｄは、第１、第２風路形成部材７１，７２の内径ＩＤに等しい（図３参照）。

なお、ファンブレード５５ｂよりも空気流れ下流側に位置する第２風路形成部材７２の断面の径が、ここでは一定である。しかし、先端に近づくほど第２風路形成部材７２の断面の径が小さくなる構造を採用してもよい。但し、その場合、風路ＦＳ１の先端部分の断面の径が小さくなるため、後述するケーシング６０の高さ寸法Ｈとの比率の条件を満たし難くなる。

（４−３）ドレンパン
ドレンパン５９は、図２に示すように、ケーシング６０内の下部に配置されている。ドレンパン５９は、利用側熱交換器５０、液冷媒配管５１、ガス冷媒配管５２、利用側ファン５５、第１風路形成部材７１などの下方に位置し、ケーシング６０内で生じる結露水を受ける。冷房運転時、利用側熱交換器５０や液冷媒配管５１の表面で結露が生じても、結露水はドレンパン５９で受けられる。

（４−４）ケーシング
四角い箱状のケーシング６０は、主として、天板６１、底板６２、左側板６３、右側板６４および正面板６５を有している。ケーシング６０の背面には鋼板は存在せず、利用側熱交換器５０の背面が露出している。正面板６５の中央には、円形の吹出口６６が形成されている。吹出口６６には、複数の整流板が配置されている。また、吹出口６６の径と、上述の第１、第２風路形成部材７１，７２の内径ＩＤとは等しい。

図３に示すように、ケーシング６０は、正面視において四角形である。四角形のケーシング６０の上辺である第１辺Ｓ６１と、下辺である第２辺Ｓ６２とは、水平方向に延びている。四角形のケーシング６０の左辺である第３辺Ｓ６３と、右辺である第４辺Ｓ６４とは、鉛直方向（上下方向）に延びている。第１辺Ｓ６１と第２辺Ｓ６２とは、互いに平行である。第３辺Ｓ６３と第４辺Ｓ６４とは、互いに平行である。第１辺Ｓ６１と第２辺Ｓ６２との距離（第１距離）である高さ寸法Ｈと、第３辺Ｓ６３と第４辺Ｓ６４との距離（第２距離）である幅寸法Ｗとを比較すると、空調ユニット１２Ａでは、高さ寸法Ｈが幅寸法Ｗよりも小さい。具体的には、高さ寸法Ｈが、４５５ｍｍ、幅寸法Ｗが、５５５ｍｍである。

そして、ケーシング６０の正面視における四角形の高さ寸法Ｈおよび幅寸法Ｗのうち小さいほうの寸法、すなわち高さ寸法Ｈが、上述の風路ＦＳ１の径Ｄの、２．５倍以下に抑えられている。このようにケーシング６０を設計することにより、後述するように、２台の空調ユニット１２Ａ，１２Ｂを並べたときの吹き出し空気の到達距離に関する効果が得られる。

なお、後述のように、ケーシング６０の高さ寸法Ｈおよび幅寸法Ｗのうち小さいほうの寸法は、ケーシング６０内の部品の配置を工夫し、風路ＦＳ１の径の２倍以下にすることが更に望ましい。本実施形態に係る空調ユニット１２Ａでは、風路ＦＳ１の径Ｄ、すなわち、第１、第２風路形成部材７１，７２の内径ＩＤが３２０ｍｍである。したがって、ケーシング６０の高さ寸法Ｈ（４５５ｍｍ）は、風路ＦＳ１の径（３２０ｍｍ）の１．５倍以下の寸法に収まっている。

このように、本実施形態に係る空調ユニット１２Ａは、従来にないレベルで、風路ＦＳ１の径Ｄに対するケーシング６０の高さ寸法Ｈの比率が、非常に小さな値となっている。

（５）複数の空調ユニットを近接させて並べた場合の吹き出し気流の到達距離
図５および図６に、２台の空調ユニット１２Ａ，１２Ｂを鉛直方向Ｄ１に並べて設置した状態を示す。上述のとおり、空調ユニット１２Ａと空調ユニット１２Ｂは、全く同じ構造である。空調ユニット１２Ａが空調ユニット１２Ｂの直上に配置されており、空調ユニット１２Ａと空調ユニット１２Ｂとの間には、８５ｍｍの高さの隙間が設けられている。その隙間に、サポート部材８１が配置されている。サポート部材８１は、それぞれ、第１の空調ユニット１２Ａあるいは第２の空調ユニット１２Ｂを支持している。サポート部材８１の一端は、柱８０に固定されている。サポート部材８１の高さ寸法Ｌ１は８０ｍｍである。このサポート部材８１の高さ寸法Ｌ１（８０ｍｍ）と、各空調ユニット１２Ａ，１２Ｂの風路ＦＳ１の径（３２０ｍｍ）との間に、
サポート部材８１の高さ寸法Ｌ１＜（風路ＦＳ１の径）×０．５
の関係が成り立つように、サポート部材８１が選択されている。ここでは、強度的な余裕があるため、各空調ユニット１２Ａ，１２Ｂに対してサポート部材８１の本数が２本、サポート部材８１の高さ寸法Ｌ１が８０ｍｍとなっている。

図６に示すように、上下に２台の空調ユニット１２Ａ，１２Ｂを並べ、それらの間の隙間の高さを８５ｍｍに設定すると、第１の空調ユニット１２Ａの風路である第１風路ＦＳ１の中心Ｃ１と、第２の空調ユニット１２Ｂの風路である第２風路ＦＳ２の中心Ｃ２とは、鉛直方向Ｄ１に第３距離Ｌ３だけ離れる。そして、第３距離Ｌ３は、各風路ＦＳ１，ＦＳ２の断面の径（３２０ｍｍ）の２．５倍以下である。ここでは、第３距離Ｌ３＝５４０ｍｍであり、各風路ＦＳ１，ＦＳ２の断面の径（３２０ｍｍ）の約１．７倍となっている。

この第３距離Ｌ３の、各風路ＦＳ１，ＦＳ２の断面の径Ｄに対する比率を小さく抑えることによって、後述の吹き出し空気の到達距離に関する効果が得られる。

（６）２台の空調ユニットを並べたときの吹き出し空気の到達距離
次に、図７〜図１３を参照しながら、２台の空調ユニット１２Ａ，１２Ｂを上下に並べたときの、吹き出し空気の到達距離について説明する。ここでは、気流解析の結果と実機を使った計測結果とを比較検証し、それにより得られた気流解析のモデルを用いて、吹き出し空気の到達距離に関する知見を得ている。以下、その知見を説明する。

（６−１）風速測定結果に基づく気流解析パラメータの調整
まず、２台の空調ユニット１２Ａ，１２Ｂを上下に重ね、すなわち、隙間なく２台の空調ユニット１２Ａ，１２Ｂを配置して、風速測定機器を用いて１１２０点で風速を計測した。ファンの回転数は、１６４６回／分、風量は、約１８立方メートル／分である。また、１台の空調ユニット１２Ａだけでも、同様の風速の計測を行った。

次に、同じファンの回転数、風量をインプットし、単独の空調ユニット１２Ａに関して気流解析を実施し（図７参照）、吹き出し面におけるファン１回転の時間平均の流れ状態（風速分布、乱流エネルギー）を取得した（図８参照）。そこで得られた流れ状態を、吹き出し境界面にインプットして、別の気流解析を行った（図９参照）。この気流解析も、風速測定機器を用いた実験と同じく、１台の場合、２台を上下に重ねた場合、それぞれについて行った。

そして、気流解析から得られた各点における風速と、風速測定機器を用いて行った実験の計測結果とを比較検討し、気流解析のパタメータ調整を行った。

（６−２）２台の空調ユニットの相対距離と吹き出し空気の到達距離との関係
次に、上下に並べる２台の空調ユニット１２Ａ，１２Ｂの隙間寸法を変えて、気流解析を繰り返した。その一例を、図１０〜図１２に示す。

図１０は、隙間寸法を２ｍにして、大きく離した２台の空調ユニット１２Ａ，１２Ｂを運転させた場合の解析結果を示す。隙間寸法を２ｍにした場合、上述の第１風路ＦＳ１の中心Ｃ１と第２風路ＦＳ２の中心Ｃ２との距離である第３距離Ｌ３が、２４５５ｍｍ、それを風路ＦＳ１、ＦＳ２の径（３２０ｍｍ）で割った値が、７．７になる。ここでは、１台単独で運転させたときと同じく、風速１ｍ／ｓ以上のエリアが、各空調ユニット１２Ａ，１２Ｂから４ｍ離れた地点までに留まっている。すなわち、風速１ｍ／ｓの風は、各空調ユニット１２Ａ，１２Ｂから４ｍ離れたところまでは到達するが、それ以上離れたエリアでは風速１ｍ／ｓ未満となる。ここでは、この４ｍを、吹き出し空気の風速１ｍ／ｓの到達距離、と呼んでいる。

図１１は、隙間寸法を５００ｍｍにして、近くに配置した２台の空調ユニット１２Ａ，１２Ｂを運転させた場合の解析結果を示す。隙間寸法を５００ｍｍにした場合、上述の第１風路ＦＳ１の中心Ｃ１と第２風路ＦＳ２の中心Ｃ２との距離である第３距離Ｌ３が、９５５ｍｍ、それを風路ＦＳ１、ＦＳ２の径（３２０ｍｍ）で割った値が、３．０になる。ここでは、吹き出し空気の風速１ｍ／ｓの到達距離が、６．７ｍまで伸びている。

図１２は、隙間寸法を０ｍｍにして、隣接して配置した２台の空調ユニット１２Ａ，１２Ｂを運転させた場合の解析結果を示す。隙間寸法を０ｍｍにした場合、上述の第１風路ＦＳ１の中心Ｃ１と第２風路ＦＳ２の中心Ｃ２との距離である第３距離Ｌ３が、４５５ｍｍ、それを風路の径（３２０ｍｍ）で割った値が、１．４になる。ここでは、吹き出し空気の風速１ｍ／ｓの到達距離が、７．３ｍまで伸びる。

これらの図１０〜図１２に示す条件のほか、隙間寸法などのパラメータを変えて繰り返し気流解析を行った結果、吹き出し空気の風速１ｍ／ｓの到達距離に関し、図１３に示すグラフが得られた。図１３から判るように、２台の空調ユニット１２Ａ，１２Ｂを大きく離さずに並べ、なるべく、第３距離Ｌ３を風路ＦＳ１、ＦＳ２の径Ｄで割った値が小さくなるようにすることが、吹き出し空気の風速１ｍ／ｓの到達距離を伸ばす結果になる。そして、図１３から、第３距離Ｌ３が、風路ＦＳ１、ＦＳ２の径Ｄの２．５倍以下、好ましくは２．０倍以下になるようにすることで、吹き出し空気の風速１ｍ／ｓの到達距離を十分に伸ばすことができることが判る。

なお、第３距離Ｌ３を風路ＦＳ１、ＦＳ２の径Ｄで割った値（Ｌ３／Ｄ）を２．５以下にするためには、２台の空調ユニット１２Ａ，１２Ｂを上下に並べる場合、隙間なく並べたとしても、
ケーシング６０の高さ寸法Ｈ＜（風路ＦＳ１の径）×２．５
という式を満たしている必要がある。隙間なく空調ユニット１２Ａ、１２Ｂを上下に並べると、第３距離＝ケーシング６０の高さ寸法Ｈになるからである。逆に言えば、
ケーシング６０の高さ寸法Ｈ＞（風路ＦＳ１の径）×２．５
という空調ユニットの場合、上下に隙間なく２台を重ねたとしても、上の風路と下の風路との間が大きく離れてしまって、吹き出し空気の風速１ｍ／ｓの到達距離を十分には伸ばすことができない。

（７）空調ユニットおよび空調システムの特徴
（７−１）
空調ユニット１２Ａは、ケーシング６０の正面視の高さ寸法Ｈおよび幅寸法Ｗのうち小さいほうの距離（ここでは高さ寸法Ｈ）の、風路ＦＳ１の断面の径Ｄに対する比率が、従来よりも小さくなるように設計されている。具体的には、高さ寸法Ｈが、風路ＦＳ１の断面の径Ｄの２．５倍以下という短い寸法に抑えられている。このため、２台の空調ユニット１２Ａ、１２Ｂを鉛直方向Ｄ１に並べると、隣接する第１の空調ユニット１２Ａの第１風路ＦＳ１と第２の空調ユニット１２Ｂの第２風路ＦＳ２との正面視における間隔が短くなる（図６参照）。すると、両方の風路ＦＳ１、ＦＳ２からそれぞれ吹き出される空気が、お互いに空気流れの抵抗を小さくする役割を果たすようになり、それぞれの風路から吹き出された空気が遠くまで届くようになる（図１２参照）。

（７−２）
空調ユニット１２Ａでは、高さ寸法Ｈが幅寸法Ｗよりも小さいケーシング６０を用いつつ、図２に示すように、薄型のドレンパン５９をケーシング６０内の下部に配置している。その上で、なるべく利用側ファン５５および第１、第２風路形成部材７１，７２の内径ＩＤを大きく設計し、ケーシング６０の高さ寸法Ｈに対して、なるべく風路ＦＳ１の断面の径Ｄが大きくなるように利用側熱交換器５０や電装品ボックスの配置を工夫している。

これにより、ドレンパン５９を備える空調ユニット１２Ａであっても、上述の、吹き出し空気の風速１ｍ／ｓの到達距離を十分に伸ばすという効果が得られている。

（７−３）
空調システム１０では、図６に示すように、２台の空調ユニット１２Ａ，１２Ｂを、なるべく隙間が小さくなるように、鉛直方向Ｄ１に並べて配置している。すなわち、サポート部材８１の配置スペースを確保しつつ、２台の空調ユニット１２Ａ，１２Ｂが大きく離れないような構造を採っている。具体的には、８５ｍｍの高さの隙間を空けて、２台の空調ユニット１２Ａ，１２Ｂを上下に並べている。

このため、第１の空調ユニット１２Ａの第１風路ＦＳ１の中心Ｃ１と、第２の空調ユニット１２Ｂの第２風路ＦＳ２の中心Ｃ２との距離である、第３距離Ｌ３は、各風路ＦＳ１，ＦＳ２の断面の径Ｄ（３２０ｍｍ）の２．５倍以下に収まっている。

図６に示すように、
第３距離（風路間距離）Ｌ３／風路の径Ｄ＝１．７
という関係が成り立つほど、第１風路ＦＳ１、第２風路ＦＳ２の径Ｄを大きくし、２台の空調ユニット１２Ａ，１２Ｂの隙間を小さくしているので、空調システム１０では、図１３に示すように、上述の吹き出し空気の風速１ｍ／ｓの到達距離を７ｍ以上に伸ばすことができている。

（８）変形例
（８−１）
図５，６には、２台の空調ユニット１２Ａ，１２Ｂを鉛直方向Ｄ１に並べて設置した例を示したが、空調システム１０では、３台以上の空調ユニット１２Ａ，１２Ｂ，・・・を並べて配置してもよい。例えば、図１４に示すように、互いに近接するように４台の空調ユニット１２Ａ，１２Ｂ，・・・を上下に並べて配置すれば、吹き出し空気の風速１ｍ／ｓの到達距離がより長くなる。

（８−２）
上記の空調システム１０では、空調ユニット１２Ａの高さ寸法Ｈを幅寸法Ｗよりも小さくして、上下に空調ユニット１２Ａ，１２Ｂ，・・・を並べているが、逆にしてもよい。すなわち、空調ユニットの高さ寸法を幅寸法よりも大きくして、並べるときには複数の空調ユニットを左右方向に並べることも可能である。この場合にも、
ケーシングの幅寸法＜（風路の径）×２．５
を満たし、左右に並べた複数の空調ユニットの風路間の距離を小さくすることで、吹き出す空気を遠くまで届かせることができる。

（８−３）
以上、空調システムおよび空調ユニットの実施形態を説明したが、特許請求の範囲に記載された空調システムおよび空調ユニットの趣旨及び範囲から逸脱することなく、形態や詳細の多様な変更が可能なことが理解されるであろう。

１０ 空調システム
１２Ａ 第１の空調ユニット
１２Ｂ 第２の空調ユニット
５５ 利用側ファン
５９ ドレンパン
６０ ケーシング
７２ 風路形成部材
８１ サポート部材
Ｓ６１ 第１辺
Ｓ６２ 第２辺
Ｓ６３ 第３辺
Ｓ６４ 第４辺
Ｈ ケーシングの高さ寸法（第１距離）
Ｗ ケーシングの幅寸法（第２距離）
Ｄ 風路の断面の径
ＦＳ１ 第１風路
ＦＳ２ 第２風路
Ｃ１ 第１風路の中心
Ｃ２ 第２風路の中心
Ｄ１ 鉛直方向（第１の方向）
Ｌ１ サポート部材の高さ寸法
Ｌ３ 上下に並ぶ第１の空調ユニット、第２の空調ユニットの両風路の中心間の距離（第３距離）

特開２０１７−１４６０１１号公報

Claims (4)

1. 屋内において、温度調整された空気を正面側に吹き出す、第１空調ユニット（１２Ａ）と、
   屋内において、温度調整された空気を正面側に吹き出す、第２空調ユニット（１２Ｂ）と、
   を備える空調システム（１０）であって、
   前記第１空調ユニット及び前記第２空調ユニットは、それぞれ、
   ファン（５５）と、
   前記ファンを収容するケーシング（６０）と、
   前記ファンの空気流れ下流側に配置され、風路（ＦＳ１）の断面形状が円形である、風路形成部材（７２）と、
   を有し、
   前記ケーシングは、正面視において、互いに平行な第１辺（Ｓ６１）および第２辺（Ｓ６２）と、互いに平行な第３辺（Ｓ６３）および第４辺（Ｓ６４）とに囲まれた四角形であり、
   前記ファンは、風量が約１８立方メートル／分であり、
   前記風路の断面の径（Ｄ）は、３２０ミリメートルであり、
   前記第１辺と前記第２辺との距離である第１距離（Ｈ）と、前記第３辺と前記第４辺との距離である第２距離（Ｗ）とのうち、小さいほうの距離が、前記風路の断面の径（Ｄ）の２．５倍以下であり、
   前記第１空調ユニットと前記第２空調ユニットとは、第１の方向（Ｄ１）に並び、
   前記第１空調ユニットの風路である第１風路（ＦＳ１）の中心（Ｃ１）と、前記第２空調ユニットの風路である第２風路（ＦＳ２）の中心（Ｃ２）とが、前記第１の方向に第３距離（Ｌ３）だけ離れており、
   前記第３距離（Ｌ３）が、前記風路の断面の径（Ｄ）の２．５倍以下である、
   空調システム。
2. 前記第１距離（Ｈ）と、前記第２距離（Ｗ）とのうち、小さいほうの距離が、前記風路の断面の径（Ｄ）の２．０倍以下である、
   請求項１に記載の空調システム。
3. 前記第１空調ユニット及び前記第２空調ユニットは、それぞれ、前記ケーシング内で生じる結露水を受けるドレンパン（５９）をさらに有し、
   前記ドレンパンは、前記ケーシングの内部空間の下部に配置されており、
   前記第１辺および前記第２辺は、水平方向に延び、
   前記第３辺および前記第４辺は、鉛直方向に延び、
   前記ケーシングの高さ寸法となる前記第１距離（Ｈ）が、前記ケーシングの幅寸法となる前記第２距離（Ｗ）よりも小さい、
   請求項１又は２に記載の空調システム。
4. 前記第１空調ユニットと、前記第２空調ユニットとの間に配置され、前記第１空調ユニット及び／又は前記第２空調ユニットを支持する、サポート部材（８１）、
   をさらに備え、
   前記サポート部材の前記第１の方向（Ｄ１）に沿った寸法（Ｌ１）が、前記風路（ＦＳ１、ＦＳ２）の断面の径（Ｄ）の２分の１以下である、
   請求項１から３のいずれかに記載の空調システム。