JP7495592B2 - 熱交換ユニット及び、空調機の室外機 - Google Patents

Description

本開示は、冷媒と空気との間で熱交換を行う熱交換ユニット及びこれを含む空調機の室外機に関する。

空調機の室外機には、筐体内に熱交換器を横並びで２個搭載し、各熱交換器の上部に上吹きのファンが搭載されている構成のものがある（例えば、特許文献１参照。）。

特開２０１２－２５０３号公報

上記のような室外機では、筐体をできるだけコンパクトにするため、横並びの２個の熱交換器が互いに接近させて配置される。
このような構成においては、２個の熱交換器の間を流れる空気によって異音（風切り音）が発生することがある。
本開示は、２個の熱交換器を含む熱交換ユニットにおいて異音の発生を抑制することを目的とする。

（１）本開示の熱交換ユニットは、冷媒と空気との間で熱交換を行う熱交換ユニットであって、空気を吸い込む開口を有する筐体と、前記開口に面して前記筐体内に設けられた第１の熱交換器と、前記開口に面して前記筐体内に設けられ、かつ、前記第１の熱交換器の隣に設けられた第２の熱交換器と、前記開口から前記筐体内に空気が流入するように送風するファンと、前記第１の熱交換器と前記第２の熱交換器との間に設けられ、前記開口から流入する空気を前記第１の熱交換器及び前記第２の熱交換器の各表面に向かうように空気の流れを変える空気ガイドと、を備えている。

このような熱交換ユニットでは、空気が熱交換器を通り抜ける際の抵抗を少なくすることができ、音の発生を低減することができる。

以下（２）から（７）は、オプション的な構成である。

（２）前記（１）の熱交換ユニットにおいて、前記第１の熱交換器は、前記開口と平行な第１面と、前記開口と交差する第２面と、前記第１面と前記第２面との間にある第１コーナーと、を有し、前記第２の熱交換器は、前記開口と平行な第３面と、前記開口と交差し前記第２面と隣接して配置される第４面と、前記第３面と前記第４面との間にある第２コーナーと、を有し、前記空気ガイドは、前記第１コーナーと前記第２コーナーの各表面に対して直交する方向に空気を案内する整流部を有する。
この場合、空気の流れを導く整流部を設けることで、空気が熱交換器を通り抜ける際の抵抗を少なくすることができる。こうして、空気の流れによる音の発生を低減することができる。

（３）前記（２）において、前記整流部は、例えば前記空気ガイドに形成された複数の、孔及び突起の少なくとも一方である。
かかる簡単な構造により空気の流れを変えることができる。

（４）前記（２）又は（３）の熱交換ユニットにおいて、前記空気ガイドは、前記第１コーナーと前記第２コーナーとの間に配置されていてもよい。
この場合、空気ガイドを筐体内に収めることができる。

（５）前記（５）の熱交換ユニットにおいて、前記空気ガイドは例えば、前記コーナー部の各々の表面に沿って設けられている。
この場合、２つの熱交換器に対する空気の流れの抵抗を共に抑制し、音の発生を抑制することができる。

（６）前記（１）から（５）のいずれかの熱交換ユニットにおいて、前記ファンは、前記第１の熱交換器及び前記第２の熱交換器の上方に配置され、前記空気ガイドは、前記開口に面した上方に設けられていてもよい。
この場合、空気ガイドがファンに近くなるので、空気の流れによる音の発生を抑制するには位置的に好適である。

（７）前記（１）から（６）のいずれかの熱交換ユニットにおいて、前記空気ガイドは、前記筐体の支柱に取り付けられ、前記第１の熱交換器及び前記第２の熱交換器とは非接触であってもよい。
この場合、空気ガイドと熱交換器との接触による音の発生を抑制することができる。

（８）空調機の室外機としては、前記（１）に記載の熱交換ユニットを含む、空調機の室外機である。なお、「室外」とは空調対象の部屋から見て外の意であり、屋外の他、機械室や通路等も含まれる。

熱交換ユニットの一例としての空調機の室外機について、その外観の概略を示す斜視図である。 図１とは反対側から室外機を見た斜視図である。 図１に示した支柱及び支持部の図示を省略した斜視図である。 支柱及び支持部の図示を省略した正面図（又は背面図）である。 室外機を真上から見て、かつ、吹き出しグリル（図１）の図示を省略した平面図の略図である。 ファンも省略した状態で室外機を真上から見たときの、熱交換器及び空気ガイドを示す平面図の略図である。 図５ＢにおけるＶＩ部の拡大図である。 空気ガイドを単体で示す図であり、（ａ）は、図６と同様の真上から見たときの平面図であり、（ｂ）は、（ａ）の空気ガイドの右側面図である。 空気ガイドによる空気の流れの変化を示す平面図である。 第２実施形態による空気ガイドを示す平面図である。

以下、第１実施形態について説明する。

図１は、熱交換ユニットの一例としての空調機の室外機１００について、その外観の概略を示す斜視図である。図２は、図１とは反対側から室外機１００を見た斜視図である。図１，図２において、当該室外機１００は、外形が直方体状の筐体３と、筐体３内に搭載された２個横並びの熱交換器１，２と、熱交換器１，２のそれぞれの上方にあるファン４，５（図２）とを有している。図中のＸ，Ｙ，Ｚはそれぞれ、筐体３の幅、奥行、高さに平行な互いに直交する３方向である（図３以降でも同様。）。

熱交換器１，２は、冷媒と空気との間で熱交換を行う。図１において、筐体３には、熱交換器１，２に空気を吸い込むためのＸ－Ｚ平面に沿った開口３ａ，３ｂと、Ｙ－Ｚ平面に沿った開口３ｃ，３ｄと、が形成されている。Ｘ方向の中央には、Ｚ方向に延びる支柱３ｅが設けられている。支柱３ｅの上方には、空気ガイド８（詳細後述）及びこれを支柱３ｅに固定する支持部３ｈが設けられている。支持部３ｈは、空気ガイド８と支柱３ｅとの間への空気の流入を妨げないよう、例えば空気ガイド８の下端（又は上端若しくは両端）を支持するように設けられている。ファン４，５（図２）は、いわゆる上吹きタイプで、Ｚ方向の上向きに送風する。ファン４，５の上の、筐体３の上面には、風を通す吹き出しグリル３ｆ，３ｇが設けられている。

図２において、熱交換器１，２はそれぞれ、Ｙ－Ｚ平面に沿った左側の１面からコーナーで曲げられてＸ－Ｚ平面に沿った１面となり、さらに、コーナーで曲げられてＹ－Ｚ平面に沿った右側の一面を成す、合計３面に拡がる立体形状である。熱交換器１，２のうち一方、例えば熱交換器１によって囲まれる空間内には、圧縮機６、アキュムレータ７その他の、冷媒回路を構成する部品が設けられている。

図３は、図１に示した支柱３ｅ及び支持部３ｈの図示を省略した斜視図である。また、図４は、同様に支柱３ｅ及び支持部３ｈの図示を省略した正面図（又は背面図）である。図３及び図４において、熱交換器１と熱交換器２との隙間の空間の上方には、空気ガイド８が設けられている。空気ガイド８は、例えば図１の支柱３ｅに取り付けることができる。この空気ガイド８は、ファン４，５の回転により開口３ａ，３ｂから入ってくる空気の流れの少なくとも一部を、熱交換器１及び熱交換器２の各表面に対して向かう空気の流れに変える機能を有する。

図５Ａは、室外機１００を真上から見て、かつ、吹き出しグリル３ｆ，３ｇ（図１）の図示を省略した平面図の略図である。図５Ｂは、ファン４，５も省略した状態で室外機１００を真上から見たときの、熱交換器１，２及び空気ガイド８を示す平面図の略図である。

図５Ｂにおいて、熱交換器１は、開口３ａ，３ｂと平行な第１面１ａと、開口３ａ，３ｂと交差する関係にある第２面１ｂと、第１面１ａと第２面１ｂとの間にある第１コーナー１ｃと、外側の側面１ｄとを有する。もう１つの熱交換器２は、開口３ａ，３ｂと平行な第３面２ａと、開口３ａ，３ｂとは交差する関係にあり、第２面１ｂと隣接して配置される第４面２ｂと、第３面２ａと第４面２ｂとの間にある第２コーナー２ｃと、外側の側面２ｄとを有する。

熱交換器１，２の第１コーナー１ｃと第２コーナー２ｃとの隙間Ｓに入り込むように、空気ガイド８が設けられている。空気ガイド８は、図５Ｂでは図示を省略しているが支柱３ｅ（図１）に取り付けられ、第１コーナー１ｃ及び第２コーナー２ｃのどちらとも触れていない。空気ガイド８は、第１コーナー１ｃと第２コーナー２ｃの各表面に対して概ね直交する方向に空気を案内するために設けられている。

図６は、図５ＢにおけるＶＩ部の拡大図である。空気ガイド８は、上から見ると「Ｖ」字状である。Ｖ字の両片は、それぞれ、第１コーナー１ｃ及び第２コーナー２ｃに平行とまでは言えないが、ある程度沿っている。空気ガイド８には、複数箇所に折り曲げ部８ａがある。空気ガイド８は、支柱３ｅから図１に示した支持部３ｈを介して支持されている。

図７は、空気ガイド８を単体で示す図である。（ａ）は、図６と同様に空気ガイドを真上から見たときの平面図であり、（ｂ）は、（ａ）の空気ガイド８の右側面図である。空気ガイド８の一面８ｆ１には、例えば９箇所に開口８ｂが形成されている。開口８ｂは、加工上、完全に打ち抜くのではなく、折り曲げ部８ａが一面８ｆ１に対して垂直に残るように形成されている。空気ガイド８の他の面８ｆ２についても同様の形態である。

図８は、空気ガイド８による空気の流れの変化を示す平面図である。図中の矢印がファン４，５の回転による吸気の流れを示している。外から吸い込まれてくる空気は、空気ガイド８のＶ字状の空間に入り、９箇所の開口８ｂから熱交換器１，２の表面に向かって出て行く。このとき、開口８ｂ及び折り曲げ部８ａは、開口８ｂを通り抜けていく空気の流れを一定方向へ導く「整流部」としての機能を発揮し、より効率よく、空気を熱交換器１，２の表面に向かわせることができる。

「表面に向かわせる」とは、表面に対して法線方向の成分が法線と直交する接線方向の成分より多くなるように、空気の流れを導くことである。理想的には法線方向に空気の流れを導くことである。熱交換器１，２は、その表面に対して法線方向に空気が通り抜け易い構造となっている。従って、表面に対して法線方向の成分が接線方向の成分より多くなるように、空気の流れを導く開口８ｂ及び折り曲げ部８ａを設けることで、空気が熱交換器１，２を通り抜ける際の抵抗を少なくすることができる。こうして、空気の流れに対する抵抗による異音（風切り音）の発生を低減することができる。

また、表面に対して法線方向の成分が接線方向の成分より多くなるように、空気の流れを導く開口８ｂ及び折り曲げ部８ａを設けることで、熱交換器１，２を通り抜ける空気の量を増大させることができる。これにより、熱交換の効率も向上する。

上記の空気ガイド８の形態は一例に過ぎず、種々のバリエーションが考えられる。
図９は、第２実施形態による空気ガイド９を示す平面図である。その他の構成は第１実施形態と同様であるので、説明を省略する。

図９において、空気ガイド９は、図の形状をＺ方向に延ばした形状となっている。中心にある支持板９ａに対して、例えば３個のひれ状の整流部９ｂ，９ｃ，９ｄが左右対称に設けられている。Ｘ方向の幅は、９ｂ，９ｃ，９ｄの幅をそれぞれＷ_９ｂ，Ｗ_９ｃ，Ｗ_９ｄとすると、Ｗ_９ｂ＜Ｗ_９ｃ＜Ｗ_９ｄの関係にある。外から吸い込まれてくる空気は、空気ガイド９の整流部９ｂに当たって向きを変え、熱交換器１，２に向かう。整流部９ｂの横を通り抜けた空気は整流部９ｃに当たって向きを変え、熱交換器１，２に向かう。整流部９ｂ，９ｃの横を通り抜けた空気は整流部９ｄに当たって向きを変え、熱交換器１，２に向かう。こうして、より効率よく、空気を熱交換器１，２の表面に向かかわせることができる。この場合も、異音の発生を低減することが可能である。

《開示のまとめ》
以上の開示のまとめとして、以下のように一般化して表現することができる。

開示したのは、冷媒と空気との間で熱交換を行う熱交換ユニットとしての室外機１００であって、空気を吸い込む開口３ａ，３ｂを有する筐体３と、開口３ａ，３ｂに面して筐体３内に設けられた第１の熱交換器１と、開口３ａ，３ｂに面して筐体３内に設けられ、かつ、第１の熱交換器１の隣に設けられた第２の熱交換器２と、開口３ａ，３ｂから筐体内に空気が流入するように送風するファン４，５と、第１の熱交換器１と第２の熱交換器２との間に設けられ、開口３ａ，３ｂから流入する空気を第１の熱交換器１及び第２の熱交換器２の各表面に向かうように空気の流れを変える空気ガイド８と、を備えている熱交換ユニットである。

このような熱交換ユニットでは、空気ガイド８により、第１の熱交換器１と第２の熱交換器２との間で、空気の流れが熱交換器１，２に入りやすくなるようにすることができる。これにより、空気が熱交換器１，２を通り抜ける際の抵抗を少なくすることができ、音の発生を低減することができる。

例えば空調機の室外機は、上記のような熱交換ユニットを含むものである。

第１の熱交換器１は、開口３ａ，３ｂと平行な第１面と、開口３ａ，３ｂと交差する第２面と、第１面と第２面との間にある第１コーナー１ｃと、を有する。第２の熱交換器２は、開口３ａ，３ｂと平行な第３面と、開口３ａ，３ｂと交差し第２面と隣接して配置される第４面と、第３面と第４面との間にある第２コーナー２ｃと、を有する。そして、空気ガイド８は、第１コーナー１ｃと第２コーナー２ｃの各表面に対して直交する方向に空気を案内する整流部８ａ，８ｂ，９ｂ，９ｃ，９ｄを有する、という構成であってもよい。

そもそも熱交換器１，２は、その表面に対して法線方向に空気が通り抜け易い構造となっている。従って、表面に対して法線方向の成分が接線方向の成分より多くなるように、空気の流れを導く整流部８ａ，８ｂ，９ｂ，９ｃ，９ｄを設けることで、空気が熱交換器１，２を通り抜ける際の抵抗を少なくすることができる。こうして、空気の流れによる音の発生を低減することができる。

整流部８ａ，８ｂ，９ｂ，９ｃ，９ｄは、例えば、空気ガイド８，９に形成された複数の、孔、突起、又はその両方である。このような整流部８ａ，８ｂ，９ｂ，９ｃ，９ｄは、簡単な構造により空気の流れを変えることができる。

空気ガイド８は、第１コーナー１ｃと第２コーナー２ｃとの間に配置されていることが好ましい。この場合、第１コーナー１ｃと第２コーナー２ｃとの隙間を有効利用することができ、空気ガイド８を筐体３内に収めることができる。

空気ガイド８は、コーナー部の各々の表面に沿って設けられていることが好ましい。
この場合、２つの熱交換器１，２に対する空気の流れの抵抗を共に抑制し、音の発生を抑制することができる。

ファン４，５は、第１の熱交換器１及び第２の熱交換器２の上方に配置され、空気ガイド８は、開口３ａ，３ｂに面した上方に設けられていてもよい。
この場合、空気ガイド８がファン４，５に近くなるので、通過する空気の量も多く、空気の流れによる音の発生を抑制するには位置的に好適である。

空気ガイド８は、筐体３の支柱に取り付けられ、第１の熱交換器１及び第２の熱交換器２とは非接触であるようにしてもよい。
この場合、筐体３が微振動しても空気ガイド８と熱交換器１，２との接触による音の発生を抑制することができる。

以上、実施形態について説明したが、特許請求の範囲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。

１：熱交換器、１ａ：第１面、１ｂ：第２面、１ｃ：第１コーナー、１ｄ：側面、２：熱交換器、２ａ：第３面、２ｂ：第４面、２ｃ：第２コーナー、２ｄ：側面、３：筐体、３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄ：開口、３ｅ：支柱、３ｆ，３ｇ：吹き出しグリル、３ｈ：支持部、４，５：ファン、６：圧縮機、７：アキュムレータ、８：空気ガイド、８ａ：折り曲げ部、８ｂ：開口、８ｆ１：一面、８ｆ２：他の面、９：風向調整部材、９ａ：支持板、９ｂ，９ｃ，９ｄ：整流部、１００：室外機（熱交換ユニット）、Ｓ：隙間

Claims (7)

1. 冷媒と空気との間で熱交換を行う熱交換ユニットであって、
   空気を吸い込む開口（３ａ，３ｂ）を有する筐体（３）と、
   前記開口（３ａ，３ｂ）に面して前記筐体（３）内に設けられた第１の熱交換器（１）と、
   前記開口（３ａ，３ｂ）に面して前記筐体（３）内に設けられ、かつ、前記第１の熱交換器（１）の隣に設けられた第２の熱交換器（２）と、
   前記開口（３ａ，３ｂ）から前記筐体内に空気が流入するように送風するファン（４，５）と、
   前記第１の熱交換器（１）と前記第２の熱交換器（２）との間に設けられ、前記開口（３ａ，３ｂ）から流入する空気を前記第１の熱交換器（１）及び前記第２の熱交換器（２）の各表面に向かうように空気の流れを変える空気ガイドと、
   を備え、
   前記ファン（４，５）は、前記第１の熱交換器（１）及び前記第２の熱交換器（２）の上方に配置され、
   前記空気ガイド（８）は、前記開口（３ａ，３ｂ）に面した上方に設けられる、熱交換ユニット。
2. 前記第１の熱交換器（１）は、前記開口（３ａ，３ｂ）と平行な第１面と、前記開口（３ａ，３ｂ）と交差する第２面と、前記第１面と前記第２面との間にある第１コーナーと、を有し、
   前記第２の熱交換器は、前記開口（３ａ，３ｂ）と平行な第３面と、前記開口（３ａ，３ｂ）と交差し前記第２面と隣接して配置される第４面と、前記第３面と前記第４面との間にある第２コーナーと、を有し、
   前記空気ガイド（８）は、前記第１コーナーと前記第２コーナーの各表面に対して直交する方向に空気を案内する請求項１に記載の熱交換ユニット。
3. 前記空気ガイド（８）は、前記第１コーナーと前記第２コーナーによって挟まれた領域に配置されている請求項２に記載の熱交換ユニット。
4. 前記空気ガイド（８）は、前記第１コーナー及び前記第２コーナーの各々の表面に沿って設けられている請求項３に記載の熱交換ユニット。
5. 前記空気ガイド（８）は、孔及び突起の少なくとも一方を有する請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の熱交換ユニット。
6. 前記空気ガイド（８）は、前記筐体（３）の支柱に取り付けられ、前記第１の熱交換器（１）及び前記第２の熱交換器（２）とは非接触である請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の熱交換ユニット。
7. 請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の熱交換ユニットを含む、空調機の室外機。

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