JP2001124359A

JP2001124359A - 空気調和機

Info

Publication number: JP2001124359A
Application number: JP30362599A
Authority: JP
Inventors: Naoki Shikazono; 直毅鹿園; Hiroshi Yasuda; 弘安田; Makoto Nagai; 誠長井
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1999-10-26
Filing date: 1999-10-26
Publication date: 2001-05-11

Abstract

(57)【要約】【課題】遠心送風機の周囲に熱交換器を配置し、遠心
送風機から半径方向に吹出された空気が前記熱交換器通
過後、当該送風機の軸線方向に向きを変えて、当該送風
機の吸込み口の周囲に配置されたユニット吹出し口から
前記軸線方向に吸込み方向とは逆方向に吹出されるよう
に構成された空調機の省エネルギー、静音化かつコンパ
クト化。【解決手段】熱交換器が遠心送風機吹出口に対向する
領域では、熱交換器の送風機軸線に直交する平面での断
面形状を円形に近づけ、熱交換器の送風機の吸込口側の
部分では、熱交換器の前記平面での断面形状を前記熱交
換器が遠心送風機吹出口に対向する領域での断面形状よ
りも方形に近づける。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、遠心送風機の半径
方向周囲に熱交換器を配置し、前記遠心送風機及び熱交
換器を、遠心送風機の軸線に垂直な断面での形状が方形
のケーシングに収容し、送風機軸線方向に吸込んだ空気
を半径方向に吐出して前記熱交換器を通過させ、熱交換
器を通過した空気の向きを前記軸線方向に変えて前記ケ
ーシングに形成されたユニット吹出口から吸込み方向と
逆方向に吐出させる空気調和機に関する。

【０００２】

【従来の技術】図７に従来の空調機室内機の縦断面図を
示す。

【０００３】従来、遠心送風機の半径方向周囲に熱交換
器を配置し、前記遠心送風機及び熱交換器を、遠心送風
機の軸線に垂直な断面での形状が方形のユニットケーシ
ングに収容し、送風機軸線方向に吸込んだ空気を半径方
向に吐出して前記熱交換器を通過させ、熱交換器を通過
した空気の向きを前記軸線方向に変えて前記ユニットケ
ーシングの送風機吸込み口側端面に形成されたユニット
吹出口から吸込み方向と逆方向に吐出させる空気調和機
ユニットが知られている。このような空気調和機ユニッ
トでは、図７、図８（図７のＣ―Ｃ線矢視断面）に示す
ように、送風機２０２の周囲を囲むように、軸線を送風
機軸線とほぼ平行させた角筒状の熱交換器２０１が配置
されていた。熱交換器２０１は、全体としてみれば角筒
状であるが、その各面は、面をなして蛇行するように配
置された伝熱管と、伝熱管に直交するように挿通、固着
された多数のフィンとからなっている。そして、前記ユ
ニットケーシングの送風機吸込み口側の端面の前記熱交
換器２０１の半径方向外側になる位置にユニット吹出し
口２０３が形成されている。

【０００４】熱交換器２０１の、送風機２０２の軸線に
垂直な断面（Ｃ―Ｃ線矢視断面）は、図８に示すよう
に、ほぼ方形をなしている。送風機２０２の吹出し口か
ら半径方向に噴出された空気流は、熱交換器２０１を通
り、流れ方向を送風機軸線方向（図上、下向き）に変え
てユニットケーシングに形成されたユニット吹出し口２
０３から室内に吹出される。つまり、送風機の外側に熱
交換器が配置され、熱交換器のさらに外側にユニット吹
出し口が配置されるから、ユニットのケーシングの大き
さ、つまりユニット外形寸法が決められると、ユニット
吹出し口２０３の必要寸法から熱交換器２０１の大き
さ、送風機の大きさが決まる。

【０００５】また、従来の空気調和機では熱交換器２０
１が垂直に配置されている。図８に示す図７のＣ−Ｃ断
面図に見られるように、Ｃ−Ｃ断面では熱交換器２０１
は略方形の断面形状をしており、送風機２０２と熱交換
器２０１間距離の最小値２０９と最大値２０１０の差
は、上下方向に一定である。そのためＣ−Ｃ断面におい
て送風機２０２から吐き出された風２０５は熱交換器に
場所によって異なる距離と角度で流入し周方向に不均一
な流れとなる。その結果、熱交換器２０１を通過する空
気量は周方向に不均一となり、熱交換器としての性能が
十分に発揮されない。

【０００６】また、現在広く普及している天井に配置さ
れる空気調和機室内機では、暖房時に温風を床面近くま
で到達させる必要があるため、吹出口で流路断面積を狭
くし風速を上げてから吹き出させる構造をとっている。
上記Ｃ−Ｃ断面が略方形の従来の熱交換器の場合には、
送風機吹出口と熱交換器との距離が遠くなる四隅部で静
圧回復しそこでの熱交換器を通過する風量が増加する。
その後熱交換器の四隅部を流出した空気は図８に示した
ように水受けを避けるように吹出口まで迂回した複雑な
流れとなり、通風抵抗が大きくなってしまう。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】一般に空調機の省エネ
ルギー化と静音化には、送風機の径を大きくし低回転数
でゆっくりと回すことが有効であるため、これまでの空
気調和機では送風機の径を大きくする傾向で発展してき
た。

【０００８】しかしながら、近年では省エネルギー化、
静音化に加えコンパクト化に対する要求も非常に強まっ
てきており、小さいユニットでかつ大風量で運転する必
要に迫られてきた。このため、限られた大きさのユニッ
ト内にいかに大きな送風機を実装するかが大きな課題と
なってきた。

【０００９】しかし、遠心型送風機の半径方向周囲に前
述のような方形状の熱交換器を配置する空調ユニットで
は、送風機の外径を大きくしようとしても送風機が断面
形状が略方形の熱交換器に囲まれているため、送風機の
外径は前記方形の短辺の長さで制限されてしまう。ま
た、前述のように、ユニット吹出口で流路断面積を狭く
し風速を上げてから吹き出させる構造ではユニット内の
通風抵抗がユニット吹出口での縮流による静圧低下によ
ってほぼ決定されてしまう。従って、現状よりも大風量
で運転しようとすると、現状のユニット吹出口面積では
ここでの通風抵抗が非常に大きくなるとともに騒音レベ
ルが高まり、送風機消費エネルギー面からも騒音面から
も望ましくない。

【００１０】ユニットの通風抵抗を低減させるためには
熱交換器流出後のユニット吹出口２０３の面積を大きく
取ることが有効であるが、限られたユニット寸法内で吹
出口面積を大きく取ろうとすると、今度はその内側に収
まる熱交換器が小さいものとなり、そしてさらにその内
側に収まる送風機は一層小さいものとなってしまう。

【００１１】また円形の遠心型送風機からは、らせん状
に旋回した高速の風２０５が吐き出され、これが略方形
の熱交換器の内側に衝突するが、送風機ファン（回転羽
根）の外周端回転軌跡と熱交換器内周面の間隔が場所に
よって異なるため、熱交換器の周方向に大きな圧力分布
が生じる。このため、熱交換器を通過する空気の風速分
布が発生し、通風抵抗の増大のみならず、熱交換器とし
ての本来の熱交換能力も十分活かしきれてはいなかっ
た。さらに、従来のほぼ方形の熱交換器を用いたユニッ
トでは、その構造上送風機から遠い熱交換器四隅部で静
圧回復しそこを通過する空気量が多くなるが、熱交換器
四隅部を通過した空気２０８は水受け２０７を避け、ユ
ニット吹出し口２０３に向かうように曲がって流れるこ
とになる。このような複雑な流路は通風抵抗が大きいた
め望ましくない。

【００１２】従来はこのような構造であっても、コンパ
クト性や、静音化の要請があまり大きくなかったので十
分であった。ところが近年、コンパクトや静音化に加え
省エネルギー化に対する要求が非常に強いものとなって
きており、従来の空気調和機の構造のままではこれらの
課題を解決することが困難なものとなってきた。

【００１３】このような課題に対応する従来技術とし
て、限られたユニット寸法内に大きなファンを実装する
ために熱交換器を傾斜させた例がある（例えば、特開平
６−９４２５６号公報、特開平１１−８３０６０号公
報）。ただし、これら公報に開示された熱交換器は、そ
れぞれが相互に切り離された平板状の熱交換器を複数個
組み合わせて構成されており、それら平板状の熱交換器
それぞれが送風機の周囲に斜め上向き（ユニット吹出し
口を下にして）に拡開させ配置されるようになってい
る。このような構造では、それぞれの熱交換器の端部ど
うしが接触していないため、その隙間を仕切板で塞がな
いと空気が熱交換器を通過せずに漏れる可能性がある。
また、冷媒を熱交換器に供給するヘッダー部が熱交換器
の数だけ必要であり、それぞれのヘッダー部へ冷媒が均
一に分配されないと性能が低下してしまうという恐れが
ある。

【００１４】本発明は、遠心型送風機の周囲に熱交換器
を配置し、遠心型送風機から半径方向に吹出された空気
が前記熱交換器通過後、当該送風機の軸線方向に向きを
変えて、当該送風機の吸込み口の周囲に配置されたユニ
ット吹出し口から前記軸線方向に吹出されるように構成
された空調機の省エネルギー、静音化かつコンパクト化
を目的とする。

【００１５】

【課題を解決するための手段】先に述べたように、遠心
型送風機（以下、送風機という）の周囲に熱交換器を配
置し、前記遠心型送風機及び熱交換器を送風機の軸線に
垂直な平面で切った断面がほぼ方形のユニットケーシン
グに内装し、前記送風機に軸線方向に吸込まれたのち半
径方向に吹出された空気が前記熱交換器通過後、当該送
風機の軸線方向に向きを変え、当該送風機の吸込み口の
周囲に配置されたユニット吹出し口から前記吸込み方向
と逆方向に吹出されるように構成された空調機の省エネ
ルギー化と静音化には、送風機の径を大きくすることが
有効である。

【００１６】熱交換器は、先に述べたように、面をなし
て蛇行する伝熱管とこの伝熱管に挿通、固着されたフィ
ンとを含んで面状に構成されており、以下の説明では、
熱交換器を送風機を囲む面で示す。ここでいう熱交換器
の径は、熱交換器を送風機軸線に直交する面で切ったと
きの断面形状の径をいう。

【００１７】送風機の径を大きくするには、送風機の周
囲に配置される熱交換器の径を大きくすればよい。加え
て、熱交換器の伝熱性能を向上させるには、送風機から
吹出されて熱交換器に流入する空気の流速を送風機吹出
し口周方向に平均化するのが有効であり、このために
は、送風機吹出し口（送風機羽根の外周端の回転軌跡）
と熱交換器の間の半径方向間隔を周方向に均一化するの
が望ましい。

【００１８】一方、空調機のユニット吹出し口は、送風
機の大径化に合わせて大きくするのが望ましく、したが
って、熱交換器のユニット吹出し口に近い部分では、熱
交換器の必要周長を維持しつつ熱交換器とユニットケー
シングとの間隔をできるだけ大きくしてユニット吹出し
口を設けるスペースを広げる必要がある。

【００１９】上述の事項をまとめると、送風機吹出し口
に対向する部分の熱交換器は前記送風機の軸線に直交す
る平面での断面を円周に近い形状にしてその径をできる
だけ大きくし、ユニット吹出し口に近い部分の熱交換器
は前記平面での断面が送風機吸込み口に外接する方形に
近い形状になるように、熱交換器の形状を、送風機吹出
し口に対向する部分とユニット吹出し口に近い部分と
で、変化させればよい。

【００２０】送風機吹出し口に対向する部分の熱交換器
の形状が円に近く、ユニット吹出し口に近い部分の熱交
換器の形状はそれよりも方形に近いことの判断の目安と
して、送風機吹出口回りでの送風機中心と熱交換器内面
間距離の最大値と最小値の差が、前記遠心型送風機の吸
込口側での送風機中心と熱交換器内面間距離の最大値と
最小値の差よりも小さいことを採用する。

【００２１】すなわち、上記目的は、遠心送風機の半径
方向周囲に熱交換器を配置し、前記遠心送風機及び熱交
換器を、遠心送風機の軸線に垂直な断面での形状が方形
のケーシングに収容し、送風機軸線方向に吸込んだ空気
を半径方向に吐出して前記熱交換器を通過させ、熱交換
器を通過した空気の向きを前記軸線方向に変えて前記ケ
ーシングに形成されたユニット吹出口から吸込み方向と
逆方向に吐出させる空気調和機において、送風機吹出し
口に対向する部分の熱交換器の形状を円に近くし、ユニ
ット吹出し口に近い部分の熱交換器の形状はそれよりも
方形に近くすることによって達成される。

【００２２】このような構造をとることで送風機吹出口
に対向する領域の熱交換器の送風機軸線に直交する平面
での断面形状は、送風機吸込口側での熱交換器断面形状
に比べて円に近くなる。熱交換器を、送風機軸線方向と
この軸線方向に交叉する方向に広がりを持つ面として考
え、送風機から送り出される空気はこの面を通過しつつ
熱交換するものとする。この場合、送風機軸線に直交す
る前記平面での熱交換器（面で代表したもの）の断面は
線で示され、この線の長さを熱交換器の周長という。す
なわち、熱交換器の面積は、この周長と熱交換器の送風
機軸線方向の長さの積で表され、熱交換器の送風機軸線
方向の長さが一定であれば、熱交換器の面積は周長で決
まる。

【００２３】熱交換器の周長を同じにした場合、前記断
面形状が方形よりも円形に近い方が内接円の径が大き
く、上記構造とすれば熱交換器内に設置される送風機の
径を大きくできる。

【００２４】また、送風機吸込口側での熱交換器断面形
状は、上記構造によればユニット断面形状に近い略方形
となるから、送風機吸込み口の径に合わせて内接円の径
を小さくしても周長を比較的大きくするとともに、熱交
換器外側のユニット吹出口の面積をユニットケーシング
に沿って大きく取ることが出来る。したがって、省エネ
ルギー、静音、コンパクト性を実現することができる。

【００２５】さらに、送風機からの風が直接流入する吹
出口周りの熱交換器では、送風機の回転羽根外周端の軌
跡と熱交換器間の距離が周方向にほぼ一定に保たれるの
で、熱交換器前面での圧力分布が均一になり、結果とし
て熱交換器を通過する風速分布が均一になる。このため
に、熱交換器を均一な温度効率点で使用することがで
き、空気調和機としての効率が向上し、省エネルギー化
が図られる。

【００２６】さらに、上記構成の空気調和機では、熱交
換器に流入する空気の風速の周方向の差を低減できるの
で、熱交換器流出後の通風抵抗も小さいものとなり、結
果として省エネルギー化、静音化が達成される。

【００２７】このように、限られた空調機の寸法内に大
径の送風機を実装することができ、かつ通風抵抗を低減
できるので、空気調和機としての省エネルギー化、静音
化及びコンパクト化の３つの課題が同時に達成可能とな
る。

【００２８】また、送風機の吹出口に対向する領域の熱
交換器の曲げ曲率半径を、送風機の吸込口側の熱交換器
の曲率半径よりも大きくすることによっても上に述べた
のと同様な効果が得られる。

【００２９】また、熱交換器を、送風機の吹出口に対向
する領域の熱交換器と送風機の吸込口側の熱交換器に分
断して上記構造を実現するようにしてもよい。

【００３０】送風機吹出口に対向する領域の熱交換器の
断面形状を方形から円形に近づけることで、熱交換器の
周長を変えることなくその中に収まる送風機の径を大き
くすることができる。また、送風機の吸込口側の熱交換
器はユニット外形に合わせ略方形とすることで同様に熱
交換器の周長を減らすことなく熱交換器外側のユニット
吹出口の面積を大きく取ることが出来る。送風機を大径
化しても、送風機吹出口の面積が大きくなるので、送風
機吹出し速度が低下し、従って送風機動力及び騒音も低
下する。

【００３１】さらに天井設置型のユニットの吹出口で
は、暖房時に温風を天井面から床面まで到達させるため
吹出し空気速度を上げる必要があるが、必要以上に増速
させるとユニット通風抵抗が増加する。しかし、空気調
和機の省エネルギー化には、風量を増加させることが必
要不可欠であり、従来のユニット吹出口面積のままで風
量を増加させても面積が不足し通風抵抗が大きくなる。
送風機の吸込口側の熱交換器の断面形状を、ユニットの
吹出口側外周形状に合わせ略方形とすることで、熱交換
器の周長低下を抑制しつつ、従来よりもユニット吹出口
の面積を大きくすることができ、通風抵抗増加の抑止が
可能となる。

【００３２】さらに送風機からの風が直接流入する吹出
口に対向する領域の熱交換器前面では、送風機と熱交換
器間の距離の周方向の変動が低減されるので、熱交換器
前面での圧力の送風機周方向の差が低減され、結果とし
て熱交換器を通過する風速の周方向の差が少なくなる。
このために、熱交換器を周方向にほぼ均一な温度効率点
で使用することができ、空気調和機としての効率が向上
し、省エネルギー化が図られる。

【００３３】さらに、上記構成の空気調和機では熱交換
器を通過する空気量が周方向に均一化されるので、熱交
換器流出後、水受け部を避けるように流れる空気量も少
なくなり、ここでの通風抵抗も小さくすることができ
る。

【００３４】さらに、熱交換器を、送風機の吹出口に対
向する領域の熱交換器と送風機の吸込口側の熱交換器に
分け、送風機の吹出口に対向する領域の熱交換器の周長
を送風機の吸込口側の熱交換器の周長よりも長くするこ
とで、上述したのと同様な効果を得ることができる。即
ち、送風機から吐き出された空気が直接衝突する送風機
吹出口に対向する領域の熱交換器部では熱交換器の周長
を大きくし、ユニット吹出口の存在する送風機吸込口側
の熱交換器の周長を短くする。こうすれば、熱交換器全
体の面積を低下させることなく、送風機吹出口に対向す
る領域の熱交換器の径を大きくし、ユニット吹出口の存
在する送風機吸込口側の熱交換器の径を、熱交換器に内
接する吸込み口の径に合わせて小さくできる。

【００３５】送風機吹出口部分の径は送風機の吸込口部
分の径よりも大きいから、結果として、実装される送風
機の径（吹出し口の径）を大きく、かつユニット吹出口
の面積を大きくすることができ、省エネルギー化、低騒
音化、そしてコンパクト化が図られる。

【００３６】熱交換器を送風機の吹出口回りの熱交換器
と送風機の吸込口側の熱交換器に分け、さらに、それぞ
れのフィンピッチを異なる値とすることで、それぞれの
熱交換器を最適な条件で使用することができる。即ち、
送風機から吐き出された空気が直接衝突する送風機吹出
口に対向する領域の熱交換器部では、熱交換器前後の静
圧差が送風機吸込口側の熱交換器部よりも大きくなるの
で、そのままでは熱交換器を通過する空気の速度に、送
風機吹出口回りの熱交換器部と送風機の吸込口側の熱交
換器部とで差が生じる。熱交換器を通過する速度が異な
るとそれぞれが異なる温度効率点で動作するため、それ
ぞれを同一温度効率点で動作させた場合よりも熱交換性
能が低下してしまう。分けられた熱交換器のそれぞれの
フィンピッチを異なる値とすることで、それぞれを通過
する風量と伝熱性能のバランスを図ることができ、結果
として均一な温度効率点で使用することができて空気調
和機としての効率が向上し、省エネルギー化が図られ
る。

【００３７】

【実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面を参照
しつつ説明する。

【００３８】本発明に係る空気調和機の第１の実施の形
態である空調機室内機の構造を図１に示す。図１に示す
空調機室内機は、軸線を図上、上下方向にし下方から軸
線方向に吸い込んだ空気を上部から半径方向に吹出す遠
心型送風機（以下、送風機という）１０２と、この送風
機１０２の半径方向外側を同心状に囲んで配置された筒
状の熱交換器１０１と、熱交換器１０１の外側（送風機
１０２の下側面の送風機吸込み口を除く部分、送風機１
０２の上面、及び熱交換器１０１の半径方向外側面、）
を囲むように軸線を上下方向にして配置された角筒状の
ユニットケーシング１０４Ａと、ユニットケーシング１
０４Ａの下面（送風機吸込み口側の端面）に形成された
４つのユニット吹出し口１０３と、を有する４方向吹出
し室内機（以下、ユニットという）である。

【００３９】ユニットケーシング１０４Ａは、四隅を落
とした断面が四角（正確には八角形）な筒状をなしてお
り、送風機吸い込み口側の面に、ユニットケーシング１
０４Ａの外周辺に沿って４つのユニット吹出し口（以
下、吹出し開口部ともいう）１０３となる４つの開口が
形成されている。これら４つの開口の間の塞がった部分
は、冷房時などに熱交換器から出る水滴を受ける水受け
となっている。

【００４０】送風機１０２は、下方の遠心送風機吸込み
口１０２ｂから軸線方向に空気を吸い込み、上部の遠心
送風機吹出し口１０２ａから半径方向に吐出する。吐き
出された風は、送風機の周囲に配置された熱交換器１０
１を通り、下方に向きを変えて前記４つのユニット吹出
し口１０３から下方に向けて吹出される。熱交換器１０
１の送風機吹出口に対向する領域（送風機吹出口周囲部
１０１a）は、送風機の軸線に垂直な平面での断面が略
円形になる形状に構成されており、かつ、該円形の中心
が送風機の中心に一致する位置に配置されている。その
結果この位置では送風機吹出し口１０２ａの外周（送風
機の羽根の外周端の回転軌跡）と熱交換器１０１の送風
機吹出口周囲部１０１ａ内周面間の距離が周方向にほぼ
一様になっている。

【００４１】一方、熱交換器１０１の送風機吸込口周囲
部１０１ｂはユニットケーシング１０４Ａ外周辺とほぼ
平行になるように略方形に構成、配置されており、か
つ、該方形の大きさを、この方形に内接する円の大きさ
が、送風機吸込口の径と同じになるようにしてある。そ
の結果、熱交換器の必要周長を確保するとともに、ユニ
ットケーシング１０４Ａ外周辺と熱交換器１０１の送風
機吸込口周囲部１０１ｂの間隔を大きくして、ユニット
吹出口１０３の面積を大きく確保することができる。

【００４２】図２は第１の実施の形態の空調機室内機に
用いられる熱交換器の斜視図を示す。図３の（ａ）には
図２に示す熱交換器１０１の送風機吹出口周囲部１０１
aの上端部の送風機軸線に直交する平面での断面図を、
図３の（ｂ）には熱交換器１０１の送風機吸込口周囲部
１０１ｂの下端部の送風機軸線に直交する平面での断面
図を示す。本実施の形態で用いられている熱交換器１０
１は、送風機軸線に直交する平面で切った断面の形状の
曲率半径を、送風機吹出口周囲部１０１ａに於ける断面
と送風機吸込口周囲部１０１ｂにおける断面とで異なる
値にし、送風機吹出口部の前記断面での熱交換器曲率半
径R1を送風機吸込口部の前記断面での曲線部（コーナー
部）の熱交換器曲率半径R2よりも大きくしたことを特徴
としている。熱交換器をこのように曲げることによっ
て、熱交換器の必要周長を確保するとともにその中に収
まる送風機の径を大きくすることができ、かつ熱交換器
外側のユニット吹出口１０３の面積を大きく取ることが
出来る。

【００４３】図４に第１の実施の形態における空調機室
内機中心での縦断面図を示す。ユニットケーシングの図
上、右下の一画は機械室１０６となっている。図示のよ
うに、ユニットの中央断面で熱交換器が斜めにしかも送
風機吹出口近くで外側に広がった形状（上側が広がった
形状）となっている。図４中のＡ−Ａ断面図を図５に示
す。この断面では熱交換器１０１の送風機吹出口周囲部
１０１aは曲線部の曲率半径が大きいので略円形の断面
形状をしており、そのため送風機吹出し口１０２ａと熱
交換器１０１の送風機吹出口周囲部１０１ａの間の距離
の最小値１０９ａと最大値１０１０ａの差は小さくなっ
ている。従って、送風機吹出し口１０２aから吐き出さ
れた風１０５は機械室部１０６を除いて周方向にほぼ均
一な流れを形成する。その結果、熱交換器１０１の送風
機吹出口周囲部１０１ａを通過する空気量は周方向にほ
ぼ均一となり、熱交換器の各部分はその性能を十分に発
揮することができる。

【００４４】また、本実施の形態の熱交換器の場合に
は、熱交換器を通過する風量の分布が周方向にほぼ一定
なので、熱交換器を通過したのち水受けを避けるように
流れる空気の割合が減少し、通風抵抗の増大を抑制する
ことができる。

【００４５】図６には図４中のＢ−Ｂ断面図を示す。Ｂ
−Ｂ断面では、送風機吸込口１０２ｂと熱交換器１０１
の送風機吸込口周囲部１０１ｂの間の距離の最小値１０
９ｂと最大値１０１０ｂの差は、Ａ−Ａ断面における最
小値１０９ａと最大値１０１０ａの差よりも大きくなっ
ている。つまり、熱交換器１０１の送風機吸込口周囲部
１０１ｂは、熱交換器１０１の送風機吹出口周囲部１０
１ａよりも断面が方形に近い形状でかつその内接円の径
が送風機吸込口の径と同じになるように構成してあり、
熱交換器の必要周長を確保しつつユニットケーシング１
０４Ａの外周辺との間隔を大きくすることができるよう
になっている。このため、ユニット吹出口１０３の面積
を大きくとることができ、通風抵抗を低減することがで
きる。

【００４６】図９に本実施の形態を用いた場合と従来構
造のものの騒音レベルの差を示す。いずれも８Ｋｗ機で
同一のユニット外形寸法、同一風量での測定結果であ
る。従来機に比べ本実施の形態では送風機径が大きいこ
とと、通風抵抗が小さいことにより約４．５ｄＢの騒音
低減が達成されている。また、図１０には本実施の形態
を用いた場合と従来構造のものの同一風量時の送風機動
力を比較して示す。本実施の形態では従来機に比べ、送
風機動力を約３０％低減できた。

【００４７】図１１に本発明の第２の実施の形態に用い
られる熱交換器を示す。空調機として用いる場合は図１
と同様にその内側に送風機が収められ、その外側にユニ
ット吹出口が配置される。本実施の形態の熱交換器１１
０１は、送風機の吹出口に対向する領域の熱交換器（熱
交換器の送風機吹出し口周り部）１１０１ａと、送風機
の吸込口側の熱交換器１１０１ｂとが分割されている。
そして送風機中心と熱交換器１１０１ａ内周面間の距離
の最大値と最小値の差（言い換えると、送風機回転羽根
の外周端回転軌跡と熱交換器１１０１ａ内周面間の距離
の最大値と最小値の差）が、送風機の吸込口側での送風
機半径方向外周端と熱交換器間１１０１ｂ内周面間の距
離の最大値と最小値の差よりも小さくなるように、送風
機吹出口に対向する領域の熱交換器１１０１ａは送風機
軸線に直交する平面での断面が略円形、送風機の吸込口
側の熱交換器１１０１ｂは前記断面が略方形でかつこの
方形に内接する円の大きさが送風機の吸込口側の径と同
じ大きさとなっている。

【００４８】このような構成とすることで、熱交換器内
に設置される送風機の径を大きく、かつ送風機吸込口側
の熱交換器の径を小さくして熱交換器外側のユニット吹
出口の面積を大きく取ることが出来るので、第１の実施
の形態と同様の効果を得る。

【００４９】図１１に示す形状では、分割された熱交換
器それぞれの形状が単純化されており、前記図１、図２
に示した形状の熱交換器に比べ、製造が容易であり、か
つ形状精度の保持が容易である。

【００５０】図１２に、ユニット本体の外形状が略正方
形ではなく長方形状である場合に本発明を適用した第３
の実施の形態に用いられる熱交換器を示す。空調機とし
て用いる場合は図１と同様にその内側に送風機が収めら
れ、その外側にユニット吹出口が配置される。本実施の
形態の熱交換器１２０１は送風機の吹出口に対向する領
域の熱交換器（熱交換器の送風機吹出し口周り部）１２
０１ａは略正方形状に、送風機の吸込口側の熱交換器１
２０１ｂはユニットケーシング形状に合わせ略長方形状
となるように形成されている。その結果、送風機吹出口
に対向する領域の熱交換器での送風機回転羽根回転軌跡
−熱交換器間距離の最大値と最小値の差が、送風機の吸
込口側での送風機外周−熱交換器間距離の最大値と最小
値の差よりも小さくなっている。本実施の形態の場合
も、送風機吹出口に対向する領域の熱交換器の周長に対
して熱交換器内に設置される送風機の径を大きく、かつ
熱交換器外側のユニット吹出口の面積を大きく取ること
ができ、第１の実施の形態と同様の効果を得る。

【００５１】図１３に本発明の第４の実施の形態に用い
られる熱交換器を示す。空調機として用いる場合は図１
と同様にその内側に送風機が収められ、その外側にユニ
ット吹出口が配置される。本実施の形態の熱交換器１３
０１も、第２の実施の形態と同様に送風機の吹出口に対
向する領域の断面円形の熱交換器（熱交換器の送風機吹
出し口周り部）１３０１ａと、送風機の吸込口側の同じ
く断面円形（但し半径が前記熱交換器１３０１ａの半径
よりも小さい）の熱交換器１３０１ｂとに分割されてい
る。そして、熱交換器１３０１ａと熱交換器１３０１ｂ
は、同心状に、但し上下にずらせて配置されている。こ
の結果、送風機の吹出口に対向する領域の熱交換器の周
長が、送風機の吸込口側での熱交換器の周長よりも長
く、かつ送風機の吸込口周りの熱交換器の内接円が、送
風機の吹出口側での熱交換器の内接円よりも小さくなっ
ている。但し、全体としての熱交換器の面積は、必要な
熱交換面積を満たすようになっている。

【００５２】このような構成を取ることで、熱交換器内
に設置される送風機の径を大きく、かつ熱交換器外側の
ユニットケーシングに形成されるユニット吹出口の面積
を大きく取ることが出来るので、第１の実施の形態と同
様の効果を得る。本実施の形態は、送風機の吹出口に対
向する領域の熱交換器を円形に近づけたことによる効率
向上を含め、送風機の吸込口周りの熱交換器の容量に余
裕がある場合に効果的である。

【００５３】図１４に本発明の第５の実施の形態に用い
られる熱交換器を示す。空調機として用いる場合は図１
と同様にその内側に送風機が収められ、その外側にユニ
ット吹出口が配置される。本実施の形態の熱交換器１４
０１も第２の実施の形態と同様に送風機の吹出口周りの
断面円形の熱交換器（熱交換器の送風機吹出し口周り
部）１４０１ａと、送風機の吸込口側の断面方形の熱交
換器１４０１ｂとに分割されていて、前記第２の実施の
形態と同様な効果を奏する。本実施の形態においては、
送風機の吹出口周りの熱交換器１４０１ａのフィンピッ
チが、送風機の吸込口側での熱交換器１４０１ｂのフィ
ンピッチよりも小さくなっている。このような構成を取
ることで、本実施の形態では、さらに、分割された二つ
の熱交換器それぞれのフィンピッチを流入する空気の流
速に合わせて設定し、それぞれの熱交換器１４０１ａ、
１４０１ｂの伝熱性能を高める効果がある。

【００５４】

【発明の効果】本発明によれば、限られた空調機の寸法
内に大径の送風機を実装することができ、かつ通風抵抗
を低減できるので、省エネルギー化、静音化及びコンパ
クト化の効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態を示す斜視図であ
る。

【図２】図１に示す実施の形態の部分の詳細を示す斜視
図である。

【図３】図１に示す実施の形態における、遠心送風機吹
出口周りでの熱交換器断面形状と送風機の吸込口側での
熱交換器断面形状を比較して示す平面断面図である。

【図４】図１に示す実施の形態の空気調和機の縦断面図
である。

【図５】図４のＡ−Ａ線矢視断面図である。

【図６】図４のＢ−Ｂ線矢視断面図である。

【図７】従来の空気調和機の例を示す縦断面図である。

【図８】図７のＣ−Ｃ線矢視断面図である。

【図９】本発明の第１の実施の形態と従来の空気調和機
の１例との騒音レベルの差を示す図である。

【図１０】本発明の第１の実施の形態と従来の空気調和
機の１例との送風機動力の差を示す図である。

【図１１】本発明の第２の実施の形態を示す斜視図であ
る。

【図１２】本発明の第３の実施の形態を示す斜視図であ
る。

【図１３】本発明の第４の実施の形態を示す斜視図であ
る。

【図１４】本発明の第５の実施の形態を示す斜視図であ
る。

【符号の説明】

１０１熱交換器１０１ａ熱交換器の送風機吹出口周り部１０１ｂ熱交換器の送風機吸込口側部１０２遠心送風機１０２ａ遠心送風機吹出口１０２ｂ遠心送風機吸込口１０３ユニット吹出口１０４ユニット１０５風の流れ１０６機械室１０７送風機回転方向１０８ユニット四隅部での風の流れ１０９ａ送風機吹出口部断面における送風機と熱交
換器間距離の最小値１０９ｂ送風機吸込口側断面における送風機と熱交
換器間距離の最小値１０１０ａ送風機吹出口部断面における送風機と熱
交換器間距離の最大値１０１０ｂ送風機吸込口側断面における送風機と熱
交換器間距離の最大値２０１従来の熱交換器２０２遠心送風機２０３ユニット吹出口２０４従来ユニット２０５従来機での風の流れ２０６機械室２０７水受け２０８ユニット四隅部での風の流れ２０９送風機と熱交換器間距離の最小値２０１０送風機と熱交換器間距離の最大値１１０１本発明の第２の実施の形態における熱交換
器１１０１ａ第２の実施の形態における熱交換器の送
風機吹出口周り部１１０１ｂ第２の実施の形態における熱交換器の送
風機吸込口側部１２０１本発明の第３の実施の形態における熱交換
器１２０１ａ第３の実施の形態における熱交換器の送
風機吹出口周り部１２０１ｂ第３の実施の形態における熱交換器の送
風機吸込口側部１３０１本発明の第４の実施の形態における熱交換
器１３０１ａ第４の実施の形態における熱交換器の送
風機吹出口周り部１３０１ｂ第４の実施の形態における熱交換器の送
風機吸込口側部１４０１本発明の第５の実施の形態における熱交換
器１４０１ａ第５の実施の形態における熱交換器の送
風機吹出口周り部１４０１ｂ第５の実施の形態における熱交換器の送
風機吸込口側部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者長井誠静岡県清水市村松390番地株式会社日立空調システム清水生産本部内Ｆターム(参考） 3L049 BB08 BB10 BC03 BD01 3L051 BE04 BE05 BE06 BE07

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】遠心送風機の半径方向周囲に熱交換器を
配置し、前記遠心送風機及び熱交換器を、遠心送風機の
軸線に垂直な断面での形状が方形のケーシングに収容
し、送風機軸線方向に吸込んだ空気を半径方向に吐出し
て前記熱交換器を通過させ、熱交換器を通過した空気の
向きを前記軸線方向に変えて前記ケーシングに形成され
たユニット吹出口から吸込み方向と逆方向に吐出させる
空気調和機において、前記熱交換器の遠心送風機軸線方
向の前記ユニット吹出口に近い側の端部は、前記遠心送
風機の軸線に垂直な平面での断面の形状が、前記遠心送
風機の吹出し口に対向する位置の熱交換器よりも、方形
に近い形状であることを特徴とする空気調和機。
【請求項２】遠心送風機の半径方向周囲に熱交換器を
配置し、前記遠心送風機及び熱交換器を、遠心送風機の
軸線に垂直な断面での形状が方形のケーシングに収容
し、送風機軸線方向に吸込んだ空気を半径方向に吐出し
て前記熱交換器を通過させ、熱交換器を通過した空気の
向きを前記軸線方向に変えて前記ケーシングに形成され
たユニット吹出口から吸込み方向と逆方向に吐出させる
空気調和機において、送風機の吹出口に対向する領域の
前記熱交換器を送風機の軸線に垂直な平面で切ったとき
の断面形状の曲げ曲率半径を、送風機の吸込口側の前記
熱交換器の前記断面形状の曲げ曲率半径よりも大きくし
たことを特徴とする空気調和機。
【請求項３】遠心送風機の半径方向周囲に熱交換器を
配置し、前記遠心送風機及び熱交換器を、遠心送風機の
軸線に垂直な断面での形状が方形のケーシングに収容
し、送風機軸線方向に吸込んだ空気を半径方向に吐出し
て前記熱交換器を通過させ、熱交換器を通過した空気の
向きを前記軸線方向に変えて前記ケーシングに形成され
たユニット吹出口から吸込み方向と逆方向に吐出させる
空気調和機において、前記熱交換器を、遠心送風機吹出
口に対向する領域の熱交換器と送風機の吸込口側の熱交
換器とに分割したことを特徴とする空気調和機。
【請求項４】請求項３に記載の空気調和機において、
送風機の吹出口に対向する領域の熱交換器の周長を、送
風機の吸込口側の熱交換器の周長よりも長くしたことを
特徴とする空気調和機。
【請求項５】請求項３または４に記載の空気調和機に
おいて、前記熱交換器は前記送風機の半径方向にかつ送
風機軸線方向に平行に配置されたフィンと、該フィンに
直交するように該フィンを貫通して配置された伝熱管と
を含んで構成され、遠心送風機吹出口に対向する領域の
熱交換器と、送風機の吸込口側の熱交換器のフィンピッ
チを異なる値としたことを特徴とする空気調和機。
【請求項６】遠心送風機の半径方向周囲に熱交換器を
配置し、前記遠心送風機及び熱交換器を、遠心送風機の
軸線に垂直な断面での形状が方形のケーシングに収容
し、送風機軸線方向に吸込んだ空気を半径方向に吐出し
て前記熱交換器を通過させ、熱交換器を通過した空気の
向きを前記軸線方向に変えて前記ケーシングに形成され
たユニット吹出口から吸込み方向と逆方向に吐出させる
空気調和機において、前記熱交換器を送風機の軸線の軸
線に垂直な平面で切ったとき得られる断面形状が、送風
機の吹出口に対向する領域の熱交換器においては略正方
形であり、送風機の吸込口側の熱交換器においては長方
形であることを特徴とする空気調和機。