JP2003202119A

JP2003202119A - 空気調和機

Info

Publication number: JP2003202119A
Application number: JP2002001109A
Authority: JP
Inventors: Shigeyuki Sasaki; 重幸佐々木; 芳廣 ▲高▼田; Yoshihiro Takada; Nobusuke Hakamaya; 伸祐袴家; Mitsuo Kudo; 光夫工藤; Atsushi Otsuka; 厚大塚
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 2002-01-08
Filing date: 2002-01-08
Publication date: 2003-07-18

Abstract

(57)【要約】【課題】空気調和機において、熱交換器全体の風速分布
を均一化して、最大風速に起因する騒音の低減を図ると
共に、騒音を低減できる分だけ高風量化して熱交換器性
能の向上を図る。【解決手段】横長のクロスフローファン２と、クロスフ
ローファン２の前側下部に近接する前面側舌部６ａを有
する前面側ケーシング６と、クロスフローファン２の後
側に近接する背面側舌部１１ａを有する背面側ケーシン
グ１１と、前面下部熱交換器１ａ、前面上部熱交換器１
ｂ及び背面熱交換器１ｃを有するクロスフィンチューブ
形熱交換器１とを備え、クロスフローファン２の静圧最
小領域７の代表点８から背面熱交換器１ｃまでの最小距
離Ｌ３と、代表点８から前面下部熱交換器１ａまでの最
小距離Ｌ１と、をほぼ同等にする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、空気調和機に係
り、特にクロスフローファンの吸い込み側に熱交換器を
配置した空気調和機に好適なものである。

【０００２】

【従来の技術】従来の空気調和機としては、図６（従来
技術１）に示すように、室内ユニット内に横長に配置さ
れたクロスフローファン２と、クロスフローファン２の
前側下部に近接する前面側舌部６ａを有する前面側ケー
シング６と、クロスフローファン２の後側に近接する背
面側舌部１１ａを有する背面側ケーシング１１と、前面
下部熱交換器１ａ、前面上部熱交換器１ｂ及び背面熱交
換器１ｃを有してクロスフローファン２の吸い込み側に
配置されたクロスフィンチューブ形熱交換器１とを備え
たものがある。そして、前面下部熱交換器１ａ、前面上
部熱交換器１ｂ及び背面熱交換器１ｃは直線状の状態か
ら折り曲げた構造のものである。また、前面下部熱交換
器１ａの長さは前面上部熱交換器１ｂの長さの同等以上
になっており、前面上部熱交換器１ｂ及び背面熱交換器
１ｃは逆Ｖ字状に対向して形成している。さらには、ク
ロスフローファン２の中心点Ｏから前面下部熱交換器１
ａ、前面上部熱交換器１ｂ及び背面熱交換器１ｃまでの
最小距離Ｌ１’、Ｌ２’、Ｌ３’ができるだけ小さくな
るように設定されている。

【０００３】また、他の従来の空気調和機としては、特
開２０００−１６１７６５号公報（従来技術２）に示さ
れているように、本体の高さを低くすると共に、騒音を
低減するため、ケーシング内に配置されたクロスフロー
ファンと、ケーシング内にクロスフローファンの上方か
つ前方に配置された熱交換器とを備え、クロスフローフ
ァンの中心を通る水平線上におけるクロスフローファン
の外縁と熱交換器との間の第１距離よりも、クロスフロ
ーファンの中心を通る垂直線上におけるクロスフローフ
ァンの外縁と熱交換器との間の第２距離を短くしたもの
がある。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、係る従来技術
１では、クロスフローファン２の中心点Ｏから前面下部
熱交換器１ａ、前面上部熱交換器１ｂ及び背面熱交換器
１ｃまでの最小距離Ｌ１’、Ｌ２’、Ｌ３’を小さくし
てコンパクトな構成となっているが、熱交換器１全体の
風速分布を均一にすることに関しては十分配慮されてい
なかった。

【０００５】即ち、従来技術１では、クロスフローファ
ン２の静圧最小領域の代表点８から前面下部熱交換器１
ａまで最小距離Ｌ１は、図６に示すように、静圧最小領
域の代表点８から前面上部熱交換器１ｂ及び背面熱交換
器１ｃまでの最小距離Ｌ２、Ｌ３よりも極端に小さくな
っているため、前面下部熱交換器１ａの部分では風速が
著しく速くなり、逆に、前面上部熱交換器１ｂ及び背面
熱交換器１ｃでは極端に風速が遅くなってしまってい
た。このような不均一な風速分布は好ましくなく、前面
上部熱交換器１ｂ及び背面熱交換器１ｃでは伝熱面積分
の熱交換性能が得られず、また、前面下部熱交換器１ａ
では空気が熱交換器を流れる際に大きな騒音の発生源と
なっていた。そのため、騒音の制約から熱交換器１全体
を高風量化できず、熱交換器１を高性能化できないとい
う課題があった。

【０００６】一方、前記従来技術２では、クロスフロー
ファンの中心を基準にしてクロスフローファンの外縁と
熱交換器との間の水平線上の第１距離よりもクロスフロ
ーファンの外縁と熱交換器との間の垂直線上の第２距離
を短くすることが示されているに過ぎず、クロスフロー
ファン２全体の風速分布を均一にすることに関しては十
分配慮されていなかった。

【０００７】即ち、従来技術２は、前面熱交換器の下流
で発生するカルマン渦列がクロスフローファンの回転に
よる羽根との干渉を防止するために、カルマン渦が整流
されるに必要な距離だけ前面熱交換器をクロスフローフ
ァンから離れるようにするものである。従って、従来技
術２では局所的な騒音発生を抑制する働きを有するもの
であって、熱交換器全体の風速分布を改善して高性能化
をはかるためのものではない。

【０００８】本発明の目的は、熱交換器全体の風速分布
が均一化でき、最大風速に起因する騒音の低減が図れる
と共に、騒音を低減できる分だけ高風量化して熱交換器
性能の向上が図れる空気調和機を提供することにある。

【０００９】なお、本発明はかかる目的に限定されるも
のではなく、前記以外の目的と有利点は以下の記述から
明らかにされる。

【００１０】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
の本発明の空気調和機は、室内ユニット内に横長に配置
されたクロスフローファンと、前記クロスフローファン
の前側下部に近接する前面側舌部を有する前面側ケーシ
ングと、前記クロスフローファンの後側に近接する背面
側舌部を有する背面側ケーシングと、前面下部熱交換
器、前面上部熱交換器及び背面熱交換器を有して前記ク
ロスフローファンの吸い込み側に配置されたクロスフィ
ンチューブ形熱交換器とを備えた空気調和機において、
前記クロスフローファンの静圧最小領域の代表点から前
記背面熱交換器までの最小距離と、前記静圧最小領域の
代表点から前記前面下部熱交換器までの最小距離とをほ
ぼ同等にしたことにある。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、本発明の空気調和機の複数
の実施例を図を用いて説明する。各実施例及び従来技術
１の図における同一符号は同一物または相当物を示す。

【００１２】まず、本発明の第1実施例の空気調和機を
図１及び図２を参照しながら説明する。図１は本発明の
第１実施例の空気調和機における室内ユニットの縦断面
図である。

【００１３】室内ユニット２０は、横長の箱型に形成さ
れ、室外ユニット（図示せず）と冷媒配管や電気配線な
どを介して接続して空気調和機を構成する。

【００１４】室内ユニット２０内の中央部には横長円筒
状のクロスフローファン２が配置されている。このクロ
スフローファン２はファンモータ（図示せず）により回
転される。また、クロスフローファン２の前後には前面
側ケーシング６及び背面側ケーシング１１が設置され、
概略的に言えばクロスフローファン２の前方及び上方が
吸い込み側、下方が吹き出し側となっている。

【００１５】前面側ケーシング６は、クロスフローファ
ン２の前側下部に近接する部分に前面側舌部６ａが形成
されている。前面側ケーシング６には前面側舌部６ａよ
り前方に位置して前面露受け部前面側露受部６ｂが一体
に形成されている。

【００１６】背面側ケーシング１１は、クロスフローフ
ァン２の背面側に近接する部分に背面側舌部１１ａが形
成されている。背面側ケーシング１１には背面側露受け
部１１ｂが一体に形成されている。また、背面側ケーシ
ング１１は、クロスフローファン２の後方から下方に延
びる吹き出し部と、背面側露受け部１１ｂより上方に延
びる吸い込み部とを有している。

【００１７】前面側ケーシング６と背面側ケーシング１
１の吹き出し部との間に形成される吹き出し口４には、
横風向板及び縦風向板が回動可能に設置されている。こ
の吹き出し口４は室内ユニット２０における前面側底部
に形成されている。

【００１８】室内ユニット２０には、前面及び上面に吸
い込みグリル３などで形成される吸い込み口が形成され
ている。クロスフローファン２の中心Ｏを通る水平なＸ
軸と垂直なＹ軸とで区画される４つの象現の中の第３象
現Ｂの範囲内に前面下部の吸い込みグリル３及び吹き出
し口４が設けられている。そして、室内ユニット２０の
吸い込み口の内側には、図示しないエアーフィルタが熱
交換器１の吸い込み側に沿って着脱可能に配置されてい
る。

【００１９】クロスフローファン２の吸い込み側には、
クロスフィンチューブ形熱交換器１が配置されている。
この熱交換器１は、圧縮機、室外側の熱交換器及び減圧
装置等と共に冷凍サイクルの一部を構成する。熱交換器
１は、室内ユニット２０内の前面側に位置する前面熱交
換器１ａ、１ｂと、背面側に位置する背面熱交換器１ｃ
とから構成されている。

【００２０】前面下部熱交換器１ａはクロスフローファ
ン２の前方に略垂直に配置され、前面上部熱交換器１ｂ
はクロスフローファン２の前方上方に斜めに傾斜して高
く延びるように配置されている。前面下部熱交換器１ａ
の下端部は前面側露受部６ｂ内に位置している。なお、
前面下部熱交換器１７及び前面上部熱交換器１８は、本
実施例では曲げ構造で形成されているが、別体に形成さ
れたものを組み合わせて形成してもよく、また円弧状に
連続して延びるものを一体に形成されていてもよい。

【００２１】また、背面熱交換器１ｃはクロスフローフ
ァン２の上方後方に傾斜して低く延びるように形成され
ている。背面熱交換器１ｃの下端部は背面側露受け部１
１ｂ内に位置している。そして、前面上部熱交換器１ｂ
と背面熱交換器１ｃで逆Ｖ字状を形成するようになって
おり、それぞれの垂線に対する傾斜角度θ１、θ２を凝
縮水が流下可能な角度に設定してある。

【００２２】一般にクロスフローファン２を包むように
大きな熱交換器１とするのは、伝熱面積の拡大及び通風
面積の増大を図って空気調和機の消費電力を低減するた
めである。即ち、空気調和機の省電力化を図るために
は、圧縮機による圧縮動力とクロスフローファン２によ
る送風動力の低減が必要であり、熱交換器１の伝熱面積
を増大することにより熱交換器１の熱交換量が増大して
冷凍サイクル性能が向上し、圧縮機の圧縮動力が低減で
きると共に、熱交換器１の通風面積が増大することによ
り通風抵抗が低減し、クロスフローファン２の送風動力
が低減できる。

【００２３】次に、係る室内ユニット２０における空気
の流れを説明する。

【００２４】クロスフローファン２を回転させると、室
内ユニット２０周囲の空気は、上面および前面の吸い込
みグリル部３から吸い込まれ、熱交換器１の熱交換用フ
ィン間を通過して冷媒と熱交換し、クロスフローファン
２内に吸い込まれる。そして、クロスフローファン２か
ら吹き出された空気は、吹き出し口４から室内へ吹き出
される。この時、前面側舌部６ａ・クロスフローファン
２間の最小間隙位置と背面側舌部６ｂ・クロスフローフ
ァン２間の最小間隙位置とを結ぶ線分６０を境にして、
クロスフローファン２の上部が吸い込み側、下部が吹き
出し側になる。

【００２５】また、クロスフローファン２の特性上、前
面側舌部６ａに近い領域が最も静圧の低い領域（静圧最
小領域）７となる。周囲の空気は、この静圧最小領域７
に向かって流れようとするため、室内ユニット２０内を
流れる空気の流線５は図１に示す様になる。なお、空気
の流線５は互いに交わらない。

【００２６】そして、クロスフローファン２の静圧最小
領域７の代表点８から背面熱交換器１ｃまでの最小距離
Ｌ３と、代表点８から前面下部熱交換器１ａまでの最小
距離Ｌ１と、代表点８から前面上部熱交換器１ｂまでの
最小距離Ｌ２とをほぼ同等にしてある。これら最小距離
Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３におけるほぼ同等距離として定義する
範囲については、前面熱交換器１ａ、１ｂの通風方向の
厚さ程度以内、或いはクロスフローファン２の外径の２
０％以内である。この範囲内では後述する熱交換器１全
体の風速分布を均一化する効果を得ることができる。

【００２７】また、静圧最小領域７を指定する範囲は以
下の通りとする。前面側舌部６ａ・クロスフローファン
２間の最小間隙位置と背面側舌部６ｂ・クロスフローフ
ァン２間の最小間隙位置とを結ぶ線分６０よりも下側
で、且つクロスフローファン２の外径よりも内側で囲ま
れる第３象現の領域を静圧最小領域７と特定する。そし
て、静圧最小領域７の代表点８をその領域面積の重心位
置とすることにより、実際の静圧最小領域の代表点と近
似させることができる。これによって、本発明における
室内ユニット２０の設計を容易に行なうことができる。

【００２８】上述したように最小距離Ｌ１、Ｌ３をほぼ
同等とすることにより、前面下部熱交換器１ａの高風速
が適度に抑えられ、背面熱交換器１ｃの風速が増加し、
熱交換器１全体の風速分布が均一化でき、空気調和機の
高性能化が図れる。また、熱交換器１の最大風速に起因
する騒音が低減できるため、騒音を同一とした場合の風
量が増やせ、空気調和機の高性能化がさらに図れる。

【００２９】また、最小距離Ｌ１、Ｌ３をほぼ同等とす
ることに加え、最小距離Ｌ２もこれらにほぼ同等とする
ことにより、前面上部熱交換器１ｂの風速が増加し、熱
交換器１全体の風速分布がさらに均一化でき、空気調和
機の高性能化がさらに図れる。

【００３０】さらには、最小距離Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３をほ
ぼ同等とすることに加え、前面下部熱交換器１ａの長さ
を前面上部熱交換器１ｂの長さの半分以下の大きさに
し、逆Ｖ字状に対向して形成した前面上部熱交換器１ｂ
及び背面熱交換器１ｃの垂線に対する傾斜角度θ１、θ
２を凝縮水が流下可能な角度としているので、熱交換器
１全体の風速分布を均一化しつつ、冷房運転時等の条件
下で前面上部熱交換器１ｂ及び背面熱交換器１ｃの熱交
換用フィンの表面に凝縮した水滴がクロスフローファン
２に落下することを防止できる。

【００３１】次に、本発明の第２実施例を図２を用いて
説明する。図２は本発明の第２実施例の空気調和機の室
内ユニットの縦断面図である。この第２実施例は、次に
述べる通り第１実施例と相違するものであり、その他の
点については第１実施例と基本的には同一である。

【００３２】この第２実施例では、静圧最小領域７の代
表点８を中心とする同心円上に一つの熱交換器１が形成
されている。具体的には、外径円１ｄ及び内径円１ｅの
外径及び内径を有する円弧状熱交換用フィンを備えた熱
交換器１となっている。また、前面下部熱交換器１ａと
前面上部熱交換器１ｂとは仮想線１ｆで示すように連続
して形成されており、前面上部熱交換器１ｂと背面熱交
換器１ｃとの間には切り欠き１ｇが形成されている。さ
らには、背面側舌部１１ａは、背面側露受け部１１ｂの
前端部に形成されている。

【００３３】上述したような熱交換器１とすることによ
り、熱交換器１の各部を静圧最小領域７の代表点８と完
全な等距離の配置にできるので、熱交換器１全体の風速
分布の均一化が最大限発揮される。

【００３４】次に、本発明の第３実施例を図３を用いて
説明する。図３は本発明の第３実施例の空気調和機の室
内ユニットの縦断面図である。この第３実施例は、次に
述べる通り第１実施例と相違するものであり、その他の
点については第１実施例と基本的には同一である。

【００３５】この第３実施例では、前面下部熱交換器１
ａと前面上部熱交換器１ｂとが仮想線１ｆで示すように
連続して形成されて一つの前面熱交換器１ｈとなってい
る。そして、前面熱交換器１ｈは湾曲するように形成さ
れ、クロスフローファン２を包み込むように配置されて
いる。

【００３６】この第３実施例によれば、第１実施例と比
較して、部品点数を少なくできると共に、前面下部熱交
換器１ａと前面上部熱交換器１ｂとの間の漏れ流れを抑
制できる点や、室内ユニット２０の奥行き寸法を短くで
きる効果を奏する。

【００３７】次に、本発明の第４実施例を図４を用いて
説明する。図４は本発明の第４実施例の空気調和機の室
内ユニットの縦断面図である。この第４実施例は、次に
述べる通り第１実施例と相違するものであり、その他の
点については第１実施例と基本的には同一である。

【００３８】この第４実施例では、前面下部熱交換器１
ａを下端が後方になるように傾斜させて配置している。
このように構成することにより、前面下部熱交換器１ａ
及び前面上部熱交換器１ｂを折り曲げて前面熱交換器を
製作するものにおいて、静圧最小領域７の代表点８を中
心とした理想的な熱交換器１により近づけることができ
る。

【００３９】次に、本発明の第５実施例を図５を用いて
説明する。図５は本発明の第５実施例の空気調和機の室
内ユニットの縦断面図である。この第５実施例は、次に
述べる通り第１実施例と相違するものであり、その他の
点については第１実施例と基本的には同一である。

【００４０】この第５実施例では、第１実施例で前面上
部熱交換器１ｂと背面熱交換器１ｃとを一体に形成して
切り込みによる曲げ構造としていたのに対し、前面上部
熱交換器１ｂと背面熱交換器１ｃとを別体として構成し
たものである。このような構成により、騒音対策上効果
の大きい、大きなファン径のクロスフローファン２を実
装する際にも本発明の効果を得やすい。

【００４１】

【発明の効果】本発明によれば、熱交換器全体の風速分
布が均一化でき、最大風速に起因する騒音の低減が図れ
ると共に、騒音を低減できる分だけ高風量化して熱交換
器性能の向上が図れる空気調和機が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例の空気調和機の室内ユニッ
トの断面図である。

【図２】本発明の第２実施例の空気調和機の室内ユニッ
トの断面図である。

【図３】本発明の第３実施例の空気調和機の室内ユニッ
トの断面図である。

【図４】本発明の第４実施例の空気調和機の室内ユニッ
トの断面図である。

【図５】本発明の第５実施例の空気調和機の室内ユニッ
トの断面図である。

【図６】従来の空気調和機の室内ユニットの断面図であ
る。

【符号の説明】

１…熱交換器、１ａ…前面下部熱交換器、１ｂ…前面上
部熱交換器、１ｃ…背面熱交換器、１ｈ…前面熱交換
器、２…クロスフローファン、３…吸い込みグリル、４
…吹き出し口、５…空気の流線、６…前面側ケーシン
グ、６ａ…前面側舌部、６ｂ…前面側露受け部、７…静
圧最小領域、８…静圧最小領域の代表点、１１…背面側
ケーシング、１１ａ…背面側舌部、１１ｂ…背面側露受
け部、２０…室内ユニット、６０…舌部を結ぶ線分。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者袴家伸祐茨城県土浦市神立町502番地株式会社日立製作所機械研究所内 (72)発明者工藤光夫茨城県土浦市神立町502番地株式会社日立製作所機械研究所内 (72)発明者大塚厚栃木県下都賀郡大平町大字富田800番地株式会社日立栃木テクノロジー内Ｆターム(参考） 3L049 BB05 BB07 BC01 BD02 3L050 BA01 BA05 BA10 3L051 BE05 BE07

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】室内ユニット内に横長に配置されたクロス
フローファンと、前記クロスフローファンの前側下部に近接する前面側舌
部を有する前面側ケーシングと、前記クロスフローファンの後側に近接する背面側舌部を
有する背面側ケーシングと、前面下部熱交換器、前面上部熱交換器及び背面熱交換器
を有して前記クロスフローファンの吸い込み側に配置さ
れたクロスフィンチューブ形熱交換器とを備えた空気調
和機において、前記クロスフローファンの静圧最小領域の代表点から前
記背面熱交換器までの最小距離と、前記静圧最小領域の
代表点から前記前面下部熱交換器までの最小距離とをほ
ぼ同等にしたことを特徴とする空気調和機。
【請求項２】請求項１において、前記静圧最小領域の代
表点から前記背面熱交換器までの最小距離と、前記静圧
最小領域の代表点から前記前面下部熱交換器までの最小
距離との差を前記クロスフローファンの外径の２０％以
内としたことを特徴とする空気調和機。
【請求項３】請求項１において、前記静圧最小領域の代
表点から前記背面熱交換器までの最小距離と、前記静圧
最小領域の代表点から前記前面下部熱交換器までの最小
距離と、前記静圧最小領域の代表点から前記前面上部熱
交換器までの最小距離とをほぼ同等にしたことを特徴と
する空気調和機。
【請求項４】請求項１において、前記前面下部熱交換
器、前記前面上部熱交換器及び前記背面熱交換器熱交換
フィン連続的に形成したことを特徴とする空気調和機。
【請求項５】室内ユニット内に横長に配置されたクロス
フローファンと、前記クロスフローファンの前側下部に近接する前面側舌
部を有する前面側ケーシングと、前記クロスフローファンの後側に近接する背面側舌部を
有する背面側ケーシングと、前面下部熱交換器、前面上部熱交換器及び背面熱交換器
を有して前記クロスフローファンの吸い込み側に配置さ
れたクロスフィンチューブ形熱交換器とを備え、前記前面下部熱交換器、前記前面上部熱交換器及び前記
背面熱交換器は折り曲げまたは独立した熱交換用フィン
で形成した空気調和機において、前記前面下部熱交換器の長さを前記前面上部熱交換器の
長さの半分以下の大きさにし、前記クロスフローファンの静圧最小領域の代表点から前
記背面熱交換器までの最小距離と、前記静圧最小領域の
代表点から前記前面下部熱交換器までの最小距離と、前
記静圧最小領域の代表点から前記前面上部熱交換器まで
の最小距離とをほぼ同等にし、前記前面上部熱交換器及び前記背面熱交換器は、逆Ｖ字
状に対向して形成すると共に、それぞれの傾斜角度を凝
縮水が流下可能な角度にしたことを特徴とする空気調和
機。
【請求項６】室内ユニット内に横長に配置されたクロス
フローファンと、前記クロスフローファンの前側下部に近接する前面側舌
部を有する前面側ケーシングと、前記クロスフローファンの後側に近接する背面側舌部を
有する背面側ケーシングと、前面下部熱交換器、前面上部熱交換器及び背面熱交換器
を有して前記クロスフローファンの吸い込み側に配置さ
れたクロスフィンチューブ形熱交換器とを備えた空気調
和機において、前記前面側舌部から前記背面側ケーシングへ至る線分と
前記クロスフローファンの中心を通る垂線とで囲まれた
前記クロスフローファンの領域の重心点から前記背面熱
交換器までの最小距離と、前記重心点から前記前面下部
熱交換器までの最小距離とをほぼ同等にしたことを特徴
とする空気調和機。