JPH05172361A

JPH05172361A - 空気調和装置

Info

Publication number: JPH05172361A
Application number: JP3341102A
Authority: JP
Inventors: Tsunehisa Sayanagi; 恒久佐柳
Original assignee: Daikin Industries Ltd
Current assignee: Daikin Industries Ltd
Priority date: 1991-12-24
Filing date: 1991-12-24
Publication date: 1993-07-09
Anticipated expiration: 2015-07-31
Also published as: JP3070212B2

Abstract

(57)【要約】【目的】熱交換器の通風抵抗を低減する。【構成】ターボファン８の吹出口９を円環状に取り囲む
ように熱交換器１０を配設する。熱交換器１０を空気通
路の湾曲部１３ａに配置されている。熱交換器１０を、
本体枠および熱交換ユニットの全体が内外径が上方にい
くにしたがって大きくなるように形成する。これによ
り、空気通路１３を斜め下向きに流通する空気が前面１
０ａと後面１０ｂとの間を直角または直角により近い角
度で常に流通する。空気は、流通路３０を横切る多数の
管の間を通過しやすくなくなる一方、フィンの伝熱面に
形成されているスリットを通過しやすくなる。また、空
気は前面１０ａおよび後面１０ｂに直角に流通するの
で、熱交換器１０内を流通する空気の風速と圧力損失と
が減少することになる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、空気調和装置に係り、
とくに熱交換器の通風抵抗低減対策に関する。

【０００２】

【従来の技術】空気調和装置等に使用される熱交換器
は、例えば、特開昭６２−１９４１２８号公報に開示さ
れている天井埋込型の室内ユニットでは、図１１に示す
ように、ケーシング（５１）の下面の化粧パネル（５
２）には、中央部に空気の吸込グリル（５４）が、周辺
部の４か所に流出口（５５），（５５），…が形成さ
れ、吸込グリル（５４）と流出口（５５），（５５），
…の間に空気通路（５６）が形成されている。ケーシン
グ（５１）の内部には、中央部にターボファン（５８）
が内蔵され、このターボファン（５８）の吹出口（５
９）は外周全体に形成され、この吹出口（５９）を取り
囲むように熱交換器（６０）が配設されている。

【０００３】熱交換器（６０）は、図３および図４に示
すように、ターボファン（５８）を取り囲むように湾曲
された多数の管（６３），（６３），…が上下方向と奥
行き方向とに向かって複数段に配置され、各管（６
３），（６３），…は接続されて冷媒ガスが流通する冷
媒管（６４）に形成されている。一方、この冷媒管（６
４）の外面には多数のフィン（６６），（６６），…の
伝熱面が嵌挿され、各フィン（６６），（６６），…の
間の隙間には前面（６０ａ）および後面（６０ｂ）に開
口する空気の流通路（６７）が形成されている。流通路
（６７）内には、冷媒管（６４）を構成する多数の管
（６３），（６３），…が横切っているので、流通路
（６７）内を流通する空気は、これらの管（６３），
（６３），…の間を通過する。

【０００４】ターボファン（５８）により吸込グリル
（５４）から吸い込こまれた室内空気は、図１１に示す
ように、上昇して吹出口（５９）から吹き出された後、
下方の流出口（５５），（５５），…に向かって大きく
曲げられて下降し、流出口（５５），（５５），…から
室内に吹き出される。そして、熱交換器（６０）は、空
気の流れが大きく下方へ曲がる位置に配置されており、
この位置における空気通路（５６）では、空気は斜め下
方に向かって流通する。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記天
井埋込型の室内ユニットでは、図１１に示すように、空
気の流れが大きく曲がる位置に配置された熱交換器（６
０）は空気が斜め下方に向かって流通する位置に直立状
態に支持されているため、ターボファン（５８）の吹出
空気は熱交換器（６０）の前面（６０ａ）と後面（６０
ｂ）との間を斜め下方に流通することになる。このた
め、熱交換器（６０）の前面（６０ａ）と後面（６０
ｂ）との間を直角に空気が流通する場合に比べて、流通
路（６７）内を流通する空気は上下に隣接する管（６
３），（６３），…の間を流通しにくくなるために通風
抵抗が大きくなり、風速増加による運転音の増加や圧力
損失の増加が生じる。また、フィン（６６），（６
６），…の伝熱面にスリット等が形成されている場合に
もスリット等を空気が流通しにくくなるため、所期の熱
伝達率が得られずに熱交換器（６０）の性能が十分発揮
されないという問題があった。

【０００６】一方、流通路（６７）を横切る多数の管
（６３），（６３），…やフィン（６６），（６６），
…の伝熱面のスリットを無視して単純に流通路（６７）
に通風抵抗体がある場合の風速や圧力損失を見た場合に
おいても、熱交換器（６０）の前面（６０ａ）と後面
（６０ｂ）との間を斜め下方に流通する場合の風速や圧
力損失は、直角に流通する場合より、大きくなる。

【０００７】つまり、図１２に示すように、前面（６０
ａ）または後面（６０ｂ）を空気が通過していく面積
（フェイスエリア）をＡ、流通路（６７）の風速をｕと
すると、熱交換器（６０）の前面（６０ａ）と後面（６
０ｂ）との間を直角に空気が流通する場合、流量ＱはＡ
・ｕである。

【０００８】これに対して、空気が水平方向に対してθ
の角度だけ斜め下方に流通する場合には、前面（６０
ａ）および後面（６０ｂ）に直交する風速成分ｕ1 が流
量Ｑに関係し、ｕ1 はｕ cosθであるので、流量Ｑは、Ｑ＝Ａ・ｕ1 ＝Ａ・ｕ cosθ ……（１）となる。したがって、熱交換器（６０）の前面（６０
ａ）と後面（６０ｂ）との間を直角に空気が流通する場
合と同じ流量Ｑを斜め下方に流通させるには、流通路
（６７）の風速ｕは、ｕ＝Ｑ／（Ａ・ cosθ） ……（２）となり、直角に流通する場合の風速ｕ（＝Ｑ／Ａ）より
１／ cosθだけ大きくなり、それだけ運転音が増加する
ことになる。

【０００９】また、圧力損失については、熱交換器（６
０）の通風抵抗係数をＣとすると、直角に流通する場合
の圧力損失△ＰはＣ・ｕ²であるが、斜め下方に流通す
る場合の圧力損失△Ｐ1 は、（２）式より △Ｐ1 ＝Ｃ・｛Ｑ／（Ａ・ cosθ）｝² ……（３）となる。したがって、斜め下方に流通する場合の圧力損
失△Ｐ1 は、直角に流通する場合の圧力損失△Ｐより大
きくなる。

【００１０】本発明は、かかる点に鑑みてなされたもの
であって、熱交換器の通風抵抗を低減することを目的と
している。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明が講じた手段は、熱交換器の前後面を、上下
方向に傾斜して流通する吹出空気の流れに直交する方向
に傾斜させるものである。

【００１２】具体的には、図１に示すように、ケーシン
グ（２）に空気の流入口（６）と流出口（７），
（７），…とが形成され、該流入口（６）と流出口
（７），（７），…との間に形成されたケーシング
（２）内の空気通路（１３）に上流側から送風機（８）
と熱交換器（１０）とが順に配設され、該熱交換器（１
０）は、前面（１０ａ）および後面（１０ｂ）が空気が
流通する開口に形成され、熱媒体の流通可能な熱媒体流
通管（３３）を備えると共に、該熱媒体流通管（３３）
に多数のフィン（２９），（２９），…が取り付けら
れ、上記前面（１０ａ）および後面（１０ｂ）に開口す
る空気の流通路（３０）に形成されている空気調和装置
を前提としている。

【００１３】そして、上記熱交換器（１０）は、上記送
風機（８）の吹出空気の流れ方向が変化する空気通路
（１３）の湾曲部（１３ａ）に配置されると共に、上記
前面（１０ａ）および後面（１０ｂ）が、上記吹出空気
の流れ方向となす角度が直角に近づく向きに傾斜する傾
斜面に形成された構成としている。

【００１４】

【作用】上記の構成により、本発明によれば、送風機
（８）から吹き出された空気は、空間通路（１３）の湾
曲部（１３ａ）において流れ方向が変化し、熱交換器
（１０）の前面（１０ａ）に開口している流通路（３
０）に入り、流通路（３０）を流通して後面（１０ｂ）
から空気通路（１３）に流出する。

【００１５】上記湾曲部（１３ａ）に配置された熱交換
器（１０）は、前面（１０ａ）および後面（１０ｂ）
が、吹出空気の流れ方向となす角度が直角に近づく向き
に傾斜する傾斜面に形成されているので、空気は前面
（１０ａ）および後面（１０ｂ）の間を直角または直角
により近い角度で常に流通することになる。したがっ
て、空気は、流通路（３０）内の熱媒体流通管（３３）
を通過しやすくなくなる一方、フィンの伝熱面にスリッ
トが形成されている熱交換器では、スリットを通過しや
すくなる。

【００１６】また、空気は前面（１０ａ）および後面
（１０ｂ）に直角に流通するので、熱交換器（１０）内
を流通する空気の風速と圧力損失とが減少することにな
る。

【００１７】

【発明の効果】以上のように、本発明によれば、空気通
路（１３）の湾曲部（１３ａ）に配置された熱交換器
（１０）を吹出空気の流れ方向となす角度が直角に近づ
く向きに傾斜させることにより、変化する空気の流れの
方向に対応して、空気を熱交換器（１０）の前面（１０
ａ）および後面（１０ｂ）の間を直角または直角により
近い角度で常に流通させることができる。このため、通
風抵抗を低減して騒音や圧力損失を減少することがで
き、さらに、圧力損失が減少することによりファン動力
を低減することができる。また、伝熱面にスリットが形
成されているフィンではスリットを空気が円滑に通過す
る理想的な空気の流れを形成することができ、熱伝達率
を高めて熱交換器（１０）の性能を向上することができ
る。

【００１８】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づき説明す
る。

【００１９】図１〜図９は、本発明の空気調和装置を天
井埋込カセット型の室内ユニットに適用した第１実施例
を示す。

【００２０】この天井埋込カセット型の室内ユニット
（１）は、図１および図２に示すように、箱形のケーシ
ング（２）が天井壁に埋め込まれており、下面には化粧
パネル（３）が着脱可能に装着されて、この化粧パネル
（３）の中央部に室内空気の流入口となる吸込グリル
（６）が、周辺部の４か所に流出口（７），（７），…
が形成されている。一方、ケーシング（２）の内部には
中央部に送風機であるターボファン（８）と、このター
ボファン（８）の吹出口（９）の周囲を円環状に取り囲
むようにして熱交換器（１０）が配設されており、ケー
シング（２）の吸込グリル（６）と流出口（７），
（７），…との間に形成された空気通路（１３）内に上
流側からターボファン（８）と熱交換器（１０）とが順
に配置された構造となっている。

【００２１】また、ケーシング（２）には吸込グリル
（６）に吸い込まれた室内空気をターボファン（８）の
吸込口（２４）に導入するベルマウス（１５）が配設さ
れている一方、吸込グリル（６）にはフィルタユニット
（１６）が配設されている。

【００２２】そして、ターボファン（８）が回転する
と、吸込グリル（６）とベルマウス（１５）を介して室
内空気がターボファン（８）に吸い込まれ、さらに、熱
交換器（１０）に向けて吹き出される。吹き出された空
気は熱交換器（１０）を通過する間に冷却または加熱さ
れ、空気通路（１３）を流通して流出口（７），
（７），…から室内に吹き出される。

【００２３】ターボファン（８）は、シュラウド（１
８）と、ハブ（１９）と、一群のブレード（２０）とか
らなる羽根車（２１）が、モータ（２２）により回転駆
動される構成となっている。上記シュラウド（１８）の
下端には吸込口（２４）が形成されている一方、シュラ
ウド（１８）とハブ（１９）との間は外周全体にわたっ
て開口して吹出口（９）となっている。

【００２４】熱交換器（１０）は、直接膨脹式プレート
フィンコイル型熱交換器であり、平板状に図示した図３
および図４に示すような熱交換器が円環状に形成された
ものであり、本体枠（２５）内に熱交換ユニット（２
６）が固定された構造となっている。

【００２５】熱交換器（１０）は、前面（１０ａ）と後
面（１０ｂ）とが空気通路（１３）に開口し、前面（１
０ａ）は図２に示すように、内方のターボファン（８）
の吹出口（９）に対向している。

【００２６】熱交換ユニット（２６）は、図示しない２
枚の管板の間に熱媒体流通管としての冷媒管（３３）が
配設されている。この冷媒管（３３）は、円環状に湾曲
された多数の管（３４），（３４），…の両端が２枚の
管板に固定されると共に、各管（３４），（３４），…
が接続されて冷媒ガスが流通可能となっている。この冷
媒管（３３）の外面には、管板とほぼ同じ形状の薄いフ
ィン（２９），（２９），…の伝熱面が嵌挿されてい
る。各フィン（２９），（２９），…の伝熱面には、図
示しないが、熱伝達率を増加するために、多数のスリッ
トが形成されている。

【００２７】上記各フィン（２９），（２９），…の間
には、熱交換器（１０）の前面（１０ａ）から空気が流
入して後面（１０ｂ）から空気通路（１３）へ流出する
流通路（３０）が形成されている。流通路（３０）内
は、上記冷媒管（３３）を構成する多数の管（３４），
（３４），…が横切っているので、流通路（３０）内を
流通する空気は、これらの管（３４），（３４），…の
間を通過することになる。

【００２８】そして、ターボファン（８）により空気通
路（１３）内に吸い込こまれた室内空気は、図１に示す
ように、上昇してターボファン（８）内を通過して吹出
口（９）から吹き出される。この吹出空気は空気通路
（１３）の湾曲部（１３ａ）に沿って大きく曲げられ、
熱交換器（１０）を通過して下降し、ケーシング（２）
の流出口（７），（７），…から室内に吹き出される。
このため、熱交換器（１０）が配置されている湾曲部
（１３ａ）では、吹出空気が斜め下方に向かって流通す
ることになる。

【００２９】そこで、この発明の特徴として、図５に示
すように、円環状の熱交換器（１０）は、本体枠（２
５）および熱交換ユニット（２６）の全体が内外径が上
方にいくにしたがって大きくなるように形成されてお
り、これにより、前面（１０ａ）および後面（１０ｂ）
は、斜め下方に向かう吹出空気の流れ方向となす角度が
直角に近づく向きに傾斜する傾斜面に形成されることに
なる。なお、本体枠（２５）の上下面は水平に形成さ
れ、ケーシング（２）内に配設しやすくなっている。

【００３０】次に、上記熱交換器（１０）を流通する空
気の状態について説明する。ターボファン（８）から吹
き出された空気は、空間通路（１３）の湾曲部（１３
ａ）において流れ方向が変化し、熱交換器（１０）の前
面（１０ａ）に開口している流通路（３０）に入り、流
通路（３０）を流通して後面（１０ｂ）から流出する。
熱交換器（１０）が配設された所の空気通路（１３）で
は、ターボファン（８）の吹出空気は斜め下方に向かっ
て流通していく。

【００３１】一方、熱交換器（１０）は、前面（１０
ａ）および後面（１０ｂ）が、斜め下方に向かう吹出空
気の流れ方向となす角度が直角に近づく向きに傾斜する
傾斜面に形成されているので、空気は前面（１０ａ）お
よび後面（１０ｂ）の間を直角または直角により近い角
度で常に流通することになる。したがって、空気は、流
通路（３０）を横切る多数の管（３４），（３４），…
によって形成された上下の隙間を通過しやすくなくなる
一方、フィン（２９），（２９），…の伝熱面のスリッ
トを通過しやすくなる。

【００３２】また、図６に示すように、空気が水平方向
に対してθの角度だけ斜め下方に流通する状態におい
て、熱交換器（１０）をαの角度だけ外方側に傾斜させ
る場合には、流量Ｑは、次のようになる。前後各面（１
０ａ），（１０ｂ）を空気が通過していく面積（フェイ
スエリア）をＡ、流通路（３０）内の空気の風速をｕと
する。前面（１０ａ）または後面（１０ｂ）に直交する
風速成分ｕ2 の角度はθ−αであるから、この風速成分
ｕ2 は、ｕ cos（θ−α）であるので、流量Ｑは、Ｑ＝Ａ・ｕ2 ＝Ａ・ｕ cos（θ−α） ……（４）となる。熱交換器（１０）が直立して空気が前面（１０
ａ）および後面（１０ｂ）の間を斜め下方に流通する場
合と同じ流量Ｑを流通させるには、流通路（３０）の風
速ｕは、ｕ＝Ｑ／｛Ａ・ cos（θ−α）｝ ……（５）となる。したがって、熱交換器（１０）が直立している
場合の風速ｕが上記（２）式より、Ｑ／（Ａ・ cosθ）
であるから、熱交換器（１０）を傾斜させる場合には c
osθ／ cos（θ−α）だけ風速ｕが低下することにな
る。

【００３３】また、圧力損失については、熱交換器（１
０）の通風抵抗係数をＣとすると、斜め下方に流通する
場合の圧力損失△Ｐ2 は、（５）式より △Ｐ2 ＝Ｃ・［Ｑ／｛Ａ・ cos（θ−α）｝］² ……（６）となる。一方、熱交換器（１０）が直立している場合の
圧力損失△Ｐ1 は、上記（３）式より、Ｃ・｛Ｑ／（Ａ
・ cosθ）｝²である。したがって、熱交換器（１０）
が傾斜している場合の圧力損失△Ｐ2 と熱交換器（１
０）が直立している場合の圧力損失△Ｐ1 との比Ｒは、Ｒ＝ cos²θ／ cos²（θ−α） ……（７）となる。

【００３４】そこで、（７）式より、例えば、θが４５
°で、αが１５°のときには、熱交換器（１０）が傾斜
している場合の圧力損失△Ｐ2 は、熱交換器（１０）が
直立している場合の圧力損失△Ｐ1 の０．７程度にな
る。

【００３５】以上のように、本発明によれば、空気通路
（１３）の湾曲部（１３ａ）に配置されている熱交換器
（１０）の前面（１０ａ）および後面（１０ｂ）を斜め
下方に向かう吹出空気の流れ方向となす角度が直角に近
づく向きに傾斜させることにより、空気を熱交換器（１
０）の前面（１０ａ）および後面（１０ｂ）の間を直角
または直角により近い角度で常に流通させることがで
き、通風抵抗を低減して騒音や圧力損失を減少すること
ができ、さらに、圧力損失が減少することによりファン
動力を低減することができる。また、フィン（２９），
（２９），…の伝熱面のスリットを空気が円滑に通過す
る理想的な空気の流れを形成することができ、熱伝達率
を高めて熱交換器（１０）の性能を向上することができ
る。

【００３６】次に、図７および図８に実験結果を示す。
図７に、熱交換器（１０）が傾斜して空気通路（１３）
の空気の流れに直交している場合と熱交換器（１０）が
直立して空気が斜め下方に向かって流通する場合とにつ
いて、熱交換器（１０）内を流通する空気の流量に対す
る運転音の大きさの変化を測定した結果を示す。また、
図８に、流量に対する圧力損失の変化を測定した結果を
示す。図７と図８とから分かるように、実線で示す熱交
換器（１０）が斜めに傾斜している場合には、破線で示
す熱交換器（１０）が直立している場合比べて、運転音
と圧力損失とが減少することが確認できた。

【００３７】さらに、傾斜している場合と直立している
場合とについて、運転音のパワースペクトルを測定した
結果を図９に示す。図９から分かるように、全周波数領
域にわたって、熱交換器（１０）が傾斜している場合に
は運転音が減少する。とくに、空気調和装置の騒音とし
て問題となる１〜２kHz の周波数領域において顕著に運
転音を減少することができ、本発明が空気調和装置の騒
音低減に非常に有効であることが分かった。

【００３８】次に、図１０に前実施例の変形例を示す。
本変形例は、ターボファン（８）を取り囲む熱交換器
（１０）の環状形態を矩形状に形成するものである。他
の構成は前実施例と同様である。

【００３９】本変形例によれば、４面の各面を、熱交換
器（１０）を取り囲み状態、かつ上部が外方に傾斜した
形状に形成すればよいので、製造を容易にすることがで
きる。

【００４０】なお、本発明の空気調和装置は、上記天井
埋込カセット型の室内ユニット（１）以外であってもよ
い。

【００４１】また、熱交換器（１０）の取り囲み状態の
環状形態は、上記実施例以外であってもよい。

【００４２】また、熱交換器（１０）は、ウインドフィ
ン型熱交換器やメッシュフィン型熱交換器であってもよ
い。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の空気調和装置の縦断面図である。

【図２】図１のＡ−Ａ線断面図である。

【図３】熱交換器の構造を説明する一部破断平面図であ
る。

【図４】熱交換器の構造を説明する正面図である。

【図５】熱交換ユニットの縦断面図である。

【図６】熱交換器内の空気の流れを示す説明図である。

【図７】流量と運転音の大きさとの関係を示す特性図で
ある。

【図８】流量と圧力損失との関係を示す特性図である。

【図９】運転音のパワースペクトルを示す特性図であ
る。

【図１０】熱交換器の変形例を示す図２相当図である。

【図１１】従来例の空気調和装置の縦断面図である。

【図１２】従来例の熱交換器内の空気の流れを示す説明
図である。

【符号の説明】

２ケーシング６吸込グリル（流入口）８ターボファン（送風機）１０熱交換器１０ａ熱交換器の前面１０ｂ熱交換器の後面１３空気通路１３ａ空気通路の湾曲部２９フィン３０流通路３３冷媒管（熱媒体流通管）３４管

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ケーシング（２）に空気の流入口（６）
と流出口（７），（７），…とが形成され、該流入口
（６）と流出口（７），（７），…との間に形成された
ケーシング（２）内の空気通路（１３）に上流側から送
風機（８）と熱交換器（１０）とが順に配設され、該熱交換器（１０）は、前面（１０ａ）および後面（１０ｂ）が空気が流通する
開口に形成され、熱媒体の流通可能な熱媒体流通管（３
３）を備えると共に、該熱媒体流通管（３３）に多数のフィン（２９），（２
９），…が取り付けられ、上記前面（１０ａ）および後
面（１０ｂ）に開口する空気の流通路（３０）に形成さ
れている空気調和装置において、上記熱交換器（１０）は、上記送風機（８）の吹出空気
の流れ方向が変化する空気通路（１３）の湾曲部（１３
ａ）に配置されると共に、上記前面（１０ａ）および後
面（１０ｂ）が、上記吹出空気の流れ方向となす角度が
直角に近づく向きに傾斜する傾斜面に形成されているこ
とを特徴とする空気調和装置。