JP7403046B2 - 空気調和機 - Google Patents

Description

本発明は、略同一形状である第１熱交換器と第２熱交換器とがクロスフローファンの回転軸と平行な対称基準面に対して略対称であり、第１熱交換器はクロスフローファンの正面側に配置され、第２熱交換器はクロスフローファンの背面側に配置され、第１熱交換器とクロスフローファンの外周面との最短距離Ｌ１と、第２熱交換器とクロスフローファンの外周面との最短距離Ｌ２と、がＬ１＜Ｌ２となる空気調和機に関する。

一般に、吸込口と、吹出口を有する本体ケーシング内に通風させる送風回路を形成し、この送風回路内にクロスフローファンを備え、クロスフローファンの上流近傍に熱交換器を配し、クロスフローファンの回転によって吸込口から吸い込まれた空気を熱交換器に通して熱交換した後、吹出口より吹き出す室内ユニットを有する空気調和機がある。

従来の室内ユニットの一例として、特許文献１に開示されている空気調和機１の室内機２について、図５を用いて説明する。図５に示すように、室内機２は、熱交換器３備えている。熱交換器３は、逆Ｖ字型の頂点を通り鉛直方向に平行な直線について前後に線対称な断面形状を有しており、第１熱交換器３ａと第２熱交換器３ｂとが、また、第３熱交換器３ｃと第４熱交換器３ｄとが、前後に対称になっている。

空気調和機１は、上記構成において、熱交換器３の下端の位置誤差の最大値が小さくなることで、熱交換器３の組み立て性の向上、また熱交換器３をクロスフローファン４の周囲を囲むような配置とすることで、熱交換効率の向上を図る構成が提案されている。

特開２００４－１６３０１６

しかしながら、熱交換器３は、逆Ｖ字型の頂点を通り、クロスフローファン４の回転中心を通る鉛直方向に平行な直線について、第１熱交換器３ａと第２熱交換器３ｂとが、また、第３熱交換器３ｃと第４熱交換器３ｄとが、前後に対称になっており、第３熱交換器３ｃとクロスフローファン４の外周面との最短距離Ｌ１と第４熱交換器３ｄとクロスフローファン４の外周面との最短距離Ｌ２とがＬ１＝Ｌ２となっている。そのため、クロスフローファン４へと流入する気流を風路にあわせた最適な気流分布に整流することができず、騒音の発生の恐れがある。あるいは、通風抵抗が増大してクロスフローファン４のファン入力の増大の恐れがある。

本発明は、上記の問題点に鑑みて、クロスフローファンのファン入力を低減しながら、騒音発生を抑制することができる空気調和機の提供を目的とする。また、必要な風路は確保してファン入力を低減しながら、筐体本体の奥行を小型化することができる、空気調和機の提供を目的とする。

本発明の空気調和機は、筐体と、筐体の内部に略水平方向に回転軸をもつクロスフローファンと、クロスフローファンに接近するように配置されたスタビライザと、スタビライザとで通風路を形成するリアガイダと、クロスフローファンの正面側に配置された第１熱交換器と、クロスフローファンの背面側に配置された第２熱交換器と、を備え、第１熱交換器と第２熱交換器とは略同一形状であり、第１熱交換器とクロスフローファンの外周面との最短距離Ｌ１と、第２熱交換器とクロスフローファンの外周面との最短距離Ｌ２と、がＬ１＜Ｌ２となることを特徴としたものである。

このことにより、クロスフローファンとリアガイダとの間に風路を形成するための距離、リアガイダと第２熱交換器との間に風路を形成するための距離を確保しつつ、第１熱交換器を通過してクロスフローファンへと流入する気流を風路にあわせた最適な気流分布に整流するよう第１熱交換器とクロスフローファンとの相対位置を決定することができ、クロスフローファンのファン入力を低減しながら、騒音発生を抑制することができる。また、クロスフローファンとリアガイダとの間に風路を形成するための距離、リアガイダと第２熱交換器との間に風路を形成するための距離を確保しつつ、第１熱交換器とクロスフローファンとの相対位置をＬ１＜Ｌ２となる範囲で決定することができ、必要な風路は確保してファン入力を低減しながら、筐体本体の奥行を小型化することができる。

本発明に係る空気調和機は、クロスフローファンとリアガイダとの間に風路を形成するための距離、リアガイダと第２熱交換器との間に風路を形成するための距離を確保しつつ、第１熱交換器を通過してクロスフローファンへと流入する気流を風路にあわせた最適な気流分布に整流するよう第１熱交換器とクロスフローファンとの相対位置を決定することができ、クロスフローファンのファン入力を低減しながら、騒音発生を抑制することができる。また、クロスフローファンとリアガイダとの間に風路を形成するための距離、リアガイダと第２熱交換器との間に風路を形成するための距離を確保しつつ、第１熱交換器とクロスフローファンとの相対位置をＬ１＜Ｌ２となる範囲で決定することができ、必要な風路は確保してクロスフローファンのファン入力を低減しながら、筐体本体の奥行を小型化することができる。

本発明の実施の形態１に係る空気調和機の構成の一例を示す断面図 本発明の実施の形態１に係る空気調和機の距離Ｌ１近傍を示す拡大図 本発明の実施の形態２に係る空気調和機の構成の一例を示す断面図 本発明の実施の形態２に係る空気調和機の距離Ｌ２近傍を示す拡大図 特許文献１に係る空気調和機を示す断面図

第１の発明は、筐体と、筐体の内部に略水平方向に回転軸をもつクロスフローファンと、クロスフローファンに接近するように配置されたスタビライザと、スタビライザとで通風路を形成するリアガイダと、クロスフローファンの正面側に配置された第１熱交換器と、クロスフローファンの背面側に配置された第２熱交換器と、を備え、第１熱交換器と第２熱交換器とは略同一形状であり、第１熱交換器とクロスフローファンの外周面との最短距離Ｌ１と、第２熱交換器とクロスフローファンの外周面との最短距離Ｌ２と、がＬ１＜Ｌ２となる、空気調和機である。

これによれば、クロスフローファンとリアガイダとの間に風路を形成するための距離、リアガイダと第２熱交換器との間に風路を形成するための距離を確保しつつ、第１熱交換器を通過してクロスフローファンへと流入する気流を風路にあわせた最適な気流分布に整流するよう第１熱交換器とクロスフローファンとの相対位置を決定することができ、クロスフローファンのファン入力を低減しながら、騒音発生を抑制することができる。また、クロスフローファンとリアガイダとの間に風路を形成するための距離、リアガイダと第２熱交換器との間に風路を形成するための距離を確保しつつ、第１熱交換器とクロスフローファンとの相対位置をＬ１＜Ｌ２となる範囲で決定することができ、必要な風路は確保してクロスフローファンのファン入力を低減しながら、筐体本体の奥行を小型化することができる。

第２の発明は、第１の発明の空気調和機において、クロスフローファンの回転軸と平行な対称基準面に対して、第１熱交換器と第２熱交換器とは略対称であることを特徴するものである。

これによれば、第１熱交換器とクロスフローファンの外周面との最短距離Ｌ１と、第２熱交換器とクロスフローファンの外周面との最短距離Ｌ２と、第１熱交換器と第２熱交換器の形状から、Ｌ１＋Ｌ２の数値が決定され、空気調和機の組立時にＬ１、Ｌ２のいずれかの数値を管理することで、他方は算出することができ、製造時の組立性を向上することができる。

第３の発明は、第１の発明又は第２の発明の空気調和機において、第２熱交換器の下端がクロスフローファンの回転軸よりも下方にあることを特徴するものである。

これによれば、クロスフローファンの回転軸を通る水平直線上に、第１熱交換器、クロスフローファン、リアガイダ、第２熱交換器が並び、クロスフローファンとリアガイダとの間に風路を形成するための距離、リアガイダと第２熱交換器との間に風路を形成するための距離を確保する最短距離Ｌ２を満たしつつ、第１熱交換器を通過してクロスフローファンへと流入する気流を風路にあわせた最適な気流分布に整流するよう第１熱交換器とクロスフローファンとの最短距離Ｌ１を満たす相対位置を決定する際に、第１熱交換器、クロスフローファン、リアガイダ、第２熱交換器の各距離を、回転軸を通る水平直線上において管理することができ、特に製造時の組立性を向上することができる。

第４の発明は、第１の発明から第３の発明の空気調和機において、第１熱交換器と第２熱交換器とがプレート積層型熱交換器であることを特徴するものである。

これによれば、第１熱交換器および第２熱交換器を通過する気流と衝突する管が無く、気流の乱れを抑制することができ、特に、第２熱交換器の下端がクロスフローファンの回転軸よりも下方にある場合、第２熱交換器を通過後の気流が流れる第２熱交換器とリアガイダの第２熱交換器側面との間に形成される風路が長く、第２熱交換器を通過した後の気流の乱れの影響を受ける風路通過時の圧力損失を低減することができ、かつ、第２熱交換器を通過した後の気流がクロスフローファンへ流入する時の気流乱れを抑えることができ、特にクロスフローファンのファン入力を低減しながら、騒音発生を抑制することができる。

第５の発明は、第１の発明から第４の発明の空気調和機において、クロスフローファンの直径Ｄに対し、リアガイダと第２熱交換器の下端との接点Ｐ１とリアガイダの上端Ｐ２との鉛直方向距離Ｌ３は、Ｌ３＞Ｄ／２となり、第２熱交換器とクロスフローファンの外周面との最短距離Ｌ２は、Ｌ２≧Ｄ×２０／１００であることを特徴するものである。

これによれば、任意の直径Ｄであるクロスフローファンに対し、リアガイダと第２熱交換器との間に形成される風路における通風抵抗の急激な増加を抑え、第２熱交換器のうち、リアガイダと第２熱交換器との間に形成される風路の上流部分にあたる、リアガイダの上端部から下方に配置される部分を通過する気流を確保し、風路全体の通風抵抗を抑制してクロスフローファンのファン入力を低減することができる。

以下、本発明の各実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、以下に説明する各実施形態は一例であり、本発明は各実施形態により限定されるものではない。

（実施の形態１）
図１は、本実施形態に係る空気調和機１００の構成の一例を示す断面図である。

また、図２は、本実施形態に係る空気調和機の距離Ｌ１近傍を示す拡大図である。

図１に示すように、空気調和機１００には、背面１０１と、背面１０１の左右両端から接続した側面１０２と、背面１０１、及び側面１０２と接続する上面１０３と、側面１０２、及び上面１０３と接続する正面１０４とを有する筐体１０５が設けられている。

筐体１０５の内部には、クロスフローファン１０６と、クロスフローファン１０６に接近するように配置されたスタビライザ１０７と、スタビライザ１０７とで通風路を形成するリアガイダ１０８と、クロスフローファン１０６の正面側に配置した第１熱交換器１０９と、クロスフローファン１０６の背面側に配置した第２熱交換器１１０が備えられている。クロスフローファン１０６は、筐体１０５の略水平方向に回転軸をもつ構成としており、筐体１０５の正面１０４の方向が正面側であり、筐体１０５の背面１０１の方向が背面側となる。

第１熱交換器１０９と第２熱交換器１１０とは略同一形状であり、クロスフローファン１０６の回転軸と平行な対称基準面１１１に対して第１熱交換器１０９と第２熱交換器１１０とは略対称である。第２熱交換器１１０は、その下端がクロスフローファン１０６の回転軸よりも下方にある。対称基準面１１１は、背面１０１と平行な鉛直面１１２に対して正面１０４側へ傾斜している。

第１熱交換器１０９とクロスフローファン１０６の外周面との最短距離を距離Ｌ１、第２熱交換器１１０とクロスフローファン１０６の外周面との最短距離を距離Ｌ２、リアガイダ１０８と第２熱交換器１１０の下端との接点Ｐ１とリアガイダ１０８の上端Ｐ２との鉛直方向を距離Ｌ３としている。その距離の関係は、距離Ｌ１と距離Ｌ２がＬ１＜Ｌ２の関係にあり、クロスフローファン１０６の直径Ｄとした場合には、距離Ｌ２はＬ２≧Ｄ×２０／１００の関係にある。また、距離Ｌ３はＬ３＞Ｄ／２の関係にある。

本実施の形態において、距離Ｌ１と距離Ｌ２とがＬ１＜Ｌ２の関係にある。これにより、クロスフローファン１０６とリアガイダ１０８との間に、特にクロスフローファン１０６とリアガイダ１０８の上端との間、第２熱交換器１１０を通過してリアガイダ１０８の上端で旋回してクロスフローファン１０６へ流入する気流を整流するための風路を形成するための距離と、リアガイダ１０８と第２熱交換器１１０との間に第２熱交換器１１０を通過してリアガイダ１０８の上端へと流通する風路を形成するための距離と、を確保しつつ、第１熱交換器１０９を通過してクロスフローファン１０６へと流入する気流を風路にあわせた最適な気流分布に整流するよう、第１熱交換器１０９とクロスフローファン１０６との相対位置を決定することができる。

ここで、空気調和機１００は、図２に示すように、第１熱交換器１０９を通過してクロスフローファン１０６へと流入する気流を風路にあわせた最適な気流分布に整流するよう、第１熱交換器１０９とクロスフローファン１０６の外周面との最短距離の距離Ｌ１を決定した場合（Ｌ１＜Ｌ２）、第１熱交換器１０９の下端近傍を通過した気流（実線矢印）はスタビライザ１０７の裏側の曲面に沿って上方へ流れ、スタビライザ１０７の上端からクロスフローファン１０６の回転方向に沿うように、クロスフローファン１０６へ流入する。

これにより、第１熱交換器１０９の下端近傍を通過した気流のクロスフローファン１０６への衝突を緩和し、騒音の発生を抑制できる。また、クロスフローファン１０６とリアガイダ１０８との間に風路を形成するための距離と、リアガイダ１０８と第２熱交換器１１０との間に風路を形成するための距離と、を確保することにより、必要な風路は確保してクロスフローファン１０６のファン入力の低減を図りながら、筐体１０５の奥行を小型化することができる。

しかし、従来技術のように第２熱交換器１１０とクロスフローファン１０６の外周面との最短距離である距離Ｌ２に合わせて、第１熱交換器１０９とクロスフローファン１０６の外周面との最短距離である距離Ｌ１を決定した場合（Ｌ１＝Ｌ２）、第１熱交換器１０９の位置は点線で示す位置となる。この場合においては、第１熱交換器１０９からクロスフローファン１０６までの距離が広いため、第１熱交換器１０９の下端近傍を通過した気流（破線矢印）は、スタビライザ１０７の上端に向かって略直線的に流れ、スタビライザ１０７の上端からクロスフローファン１０６の回転方向と直交するようにクロスフローファン１０６へ流入する。これにより、第１熱交換器１０９の下端近傍を通過した気流が、クロスフローファン１０６と衝突し、騒音が発生する恐れがある。

また、本実施の形態において、第１熱交換器１０９と第２熱交換器１１０とは略同一形状であり、クロスフローファン１０６の回転軸と平行な対称基準面１１１に対して、第１熱交換器１０９と第２熱交換器１１０とは略対称の構成としている。

これにより、第１熱交換器１０９とクロスフローファン１０６の外周面との最短距離となる距離Ｌ１と、第２熱交換器１１０とクロスフローファン１０６の外周面との最短距離となる距離Ｌ２と、第１熱交換器１０９と第２熱交換器１１０の形状から、Ｌ１＋Ｌ２の数値が決定され、空気調和機２００の組立時に距離Ｌ１、距離Ｌ２のいずれかの数値を管理することで、他方は算出することができ、製造時の組立性を向上することができる。

また、本実施形態において、距離Ｌ３はＬ３＞Ｄ／２の関係とし、距離Ｌ２はＬ２≧Ｄ×２０／１００の関係の構成としている。距離Ｌ３がＬ３＞Ｄ／２の関係にある場合、リアガイダ１０８と第２熱交換器１１０との間に形成される風路における通風抵抗がクロスフローファンの入力に大きく影響を及ぼす。クロスフローファン１０６とリアガイダ１０８との間に風路を形成するために距離Ｌ２はＬ２≧Ｄ×２０／１００とするのが好ましい。クロスフローファン１０６の直径Ｄが１００ｍｍの場合、クロスフローファン１０６とリアガイダ１０８との間に風路を形成するためには、Ｌ２は２０ｍｍ以上が望ましい。リアガイダ１０８と第２熱交換器１１０との間に風路を形成するための距離が２０ｍｍ程度未満では、リアガイダ１０８と第２熱交換器１１０との間に形成される風路における通風抵抗が極端に大きくなり、第２熱交換器１１０のうち、リアガイダ１０８と第２熱交換器１１０との間に形成される風路の上流部分にあたる、リアガイダ１０８の上端部から下方に配置される部分を通過する気流が極端に減少する。そのため、風路全体の通風抵抗が増加してクロスフローファン１０６のファン入力の低減効果が消失するおそれがある。
（実施の形態２）
図３は、本実施形態に係る空気調和機２００の構成の一例を示す断面図である。図３において、実施の形態１と共通の要素については、共通の符号を付している。

また、図４は、本実施形態に係る空気調和機の距離Ｌ２近傍を示す拡大図である。

第１熱交換器１０９と第２熱交換器１１０とはプレート積層型熱交換器で構成されている。

プレート積型層熱交換器は、複数のプレートフィンを積層して構成され、両端に第１エンドプレートと第２エンドプレートを備えている。第１エンドプレートには、冷媒が流入および流出する第１熱交換器出入口、第２熱交換器出入口を備えている。プレートフィンは、対となる第１プレートと第２プレートを合わせて構成され、第１プレートと第２プレートの間に冷媒流路を備え、第１熱交換器出入口と連通する第１ヘッダ、第２熱交換器出入口と連通する第２ヘッダを備える。複数の積層されたプレートフィンの間に空気流路を形成される。

第１熱交換器１０９の上下端、および、第２熱交換器１１０の上下端には、冷媒分配用のヘッダ流路２０１を備えている。

本実施の形態において、距離Ｌ１と距離Ｌ２とがＬ１＜Ｌ２の関係の構成としている。

これにより、クロスフローファン１０６とリアガイダ１０８との間に第２熱交換器１１０を通過してリアガイダ１０８の上端で旋回してクロスフローファン１０６へ流入する気流を整流するための風路を形成するための距離と、第２熱交換器１１０を通過してリアガイダ１０８の上端へと流通する風路を形成するための距離と、を確保しつつ、第１熱交換器１０９を通過してクロスフローファン１０６へと流入する気流を風路にあわせた最適な気流分布に整流するよう、第１熱交換器１０９とクロスフローファン１０６との相対位置を決定して、距離Ｌ２よりも狭小な距離Ｌ１を決定することができる。

ここで、空気調和機２００は、図４に示すように、リアガイダ１０８の第２熱交換器１１０に臨む面と第２熱交換器１１０との間に、第２熱交換器１１０を通過してリアガイダ１０８の上端へと流通する風路を形成している。第２熱交換器１１０の下端側のヘッダ流路２０１近傍を通過する気流（実線矢印）は、ヘッダ流路２０１の上側を通過する気流と、ヘッダ流路２０１の下側を通過する気流と、がヘッダ流路２０１の下流部で合流し、リアガイダ１０８に沿って上方へ流れている。これにより、リアガイダ１０８と第２熱交換器１１０との間を流れ、リアガイダ１０８の上端で旋回してクロスフローファン１０６へ流入する気流を整流し、クロスフローファン１０６のファン入力の増大を抑制できる。

しかし、従来技術のように第１熱交換器１０９とクロスフローファン１０６の外周面との最短距離である距離Ｌ１に合わせて、第２熱交換器１１０とクロスフローファン１０６との最短距離である距離Ｌ２を決定した場合（Ｌ１＝Ｌ２）、点線で示す位置にある第２熱交換器１１０の下端側のヘッダ流路２０１近傍を通過する気流（破線矢印）は、ヘッダ流路２０１の上側を通過する気流と、ヘッダ流路２０１の下側を通過する気流と、がヘッダ流路２０１の下流部で合流するが、リアガイダ１０８の第２熱交換器１１０に臨む面と第２熱交換器１１０との間の距離が狭小なため、合流と同時にリアガイダ１０８に衝突し、乱れたまま上方へ流れる。これにより、乱れをもってリアガイダ１０８の上端で旋回してクロスフローファン１０６へ流入するため、クロスフローファン１０６のファン入力が増大するおそれがある。

本発明に係る空気調和機は、クロスフローファンのファン入力を低減しながら、騒音発生を抑制することができことや、クロスフローファンのファン入力を低減しながら、筐体本体の奥行を小型化することができることから、家庭用空調や業務用空調に用いるのに好適である。

１００、２００ 空気調和機
１０１ 背面
１０２ 側面
１０３ 上面
１０４ 正面
１０５ 筐体
１０６ クロスフローファン
１０７ スタビライザ
１０８ リアガイダ
１０９ 第１熱交換器
１１０ 第２熱交換器
１１１ 対称基準面
２０１ ヘッダ流路

Claims (5)

1. 筐体と、
   前記筐体の内部に略水平方向に回転軸をもつクロスフローファンと、
   前記クロスフローファンに接近するように配置されたスタビライザと、
   前記スタビライザとで通風路を形成するリアガイダと、
   前記クロスフローファンの正面側に配置された第１熱交換器と、
   前記クロスフローファンの背面側に配置された第２熱交換器と、を備え、
   前記第１熱交換器と前記第２熱交換器とは略同一形状であり、
   前記第１熱交換器と前記クロスフローファンの外周面との最短距離Ｌ１と、
   前記第２熱交換器と前記クロスフローファンの外周面との最短距離Ｌ２と、
   がＬ１＜Ｌ２となり、
   前記第２熱交換器と前記クロスフローファンの外周面との最短距離Ｌ２は、Ｌ２≧Ｄ×２０／１００となる、空気調和機。
2. 前記クロスフローファンの回転軸と平行な対称基準面に対して、前記第１熱交換器と前記第２熱交換器とは略対称である、請求項１に記載の空気調和機。
3. 前記第２熱交換器の下端が前記クロスフローファンの回転軸よりも下方にある、請求項１又は２のいずれかに記載の空気調和機。
4. 前記第１熱交換器と前記第２熱交換器とがプレート積層型熱交換器である、請求項１から３のいずれかに記載の空気調和機。
5. 前記クロスフローファンの直径Ｄに対し、前記リアガイダと前記第２熱交換器の下端との接点Ｐ１と前記リアガイダの上端Ｐ２との鉛直方向距離Ｌ３は、Ｌ３＞Ｄ／２となる、請求項１から４のいずれかに記載の空気調和機。