JP2018189330A - 空気調和機の室外機 - Google Patents

Abstract

【課題】従来のユニットサイズを維持したまま、室外熱交換器の通風抵抗の増加を抑制しつつ室外熱交換器の容量を大きくし、且つ室外熱交換器の風速分布の悪化を抑制できる空気調和機を提供する。【解決手段】本発明の空気調和機の室外機は、側面に空気吸込口を有し上面に空気吹出口を有する略四角柱状の筐体と、該筐体の上部に配備された送風ファンと、該送風ファンより下方の上側空気吸込部に配置された第一熱交換器と、該第一熱交換器より下方の下側空気吸込部に配置された第二熱交換器と、を備え、前記第一熱交換器は前記筐体の四側面を覆う形状とし、前記第二熱交換器は前記筐体の三側面を覆う形状とした。【選択図】図３

Description

本発明は、空気調和機の室外機に係り、特に、上側と下側に二分割した室外熱交換器を備えた室外機に関するものである。

空気調和機の性能を向上させる方法の一つとして、室外熱交換器の容量を大きくする方法があり、その具体例として、室外熱交換器の周囲方向の長さを増加させる方法や、室外熱交換器の列数を増加させる方法等がある。

特許文献１には、前者の室外熱交換器、すなわち、周囲方向の長さを増加させることで容量を大きくした室外熱交換器が記載されており、同文献の図５、図９等には、室外機本体の四側面に沿うように略四角形状に屈曲した室外熱交換器が開示されている。

また、特許文献２には、後者の室外熱交換器、すなわち、室外熱交換器の列数を増加させることで容量を大きくした室外熱交換器が記載されており、同文献の図２２、図２３、段落００９９等には、室外熱交換器が列方向に分割され、Ａ部の第２室外熱交換器をＢ部の第１室外熱交換器よりも風下側に配置した二列構成の室外熱交換器が開示されている。

特開２０１３−７５５８号公報 特開２０１１−２５７１３３号公報

特許文献１の空気調和機では、周囲方向の長さを増加させることで室外熱交換器の容量を大きくしているため、室外熱交換器の流通面積の拡大に伴い、室外熱交換器を通過する空気の流速が遅くなる。このため、送風ファンの駆動負荷が低減され、省エネ性が向上するが、室外機の四側面の全てを室外熱交換器で覆う構造であるため、室外機内部へのサービススペースが縮小され、内部機器をメンテナンスするときなどの作業効率が悪化し、サービス性が低下する。また、同文献の図３等に示されるように、送風ファンを室外機の上方に設ける構成であるため、室外熱交換器の上側を通過する空気の流速が早く、下側を通過する空気の流速が遅くなり、高さ方向の風速分布が大きくなりやすいため、室外熱交換器内の冷媒分配の悪化や、室外熱交換器の下側を通過する空気の流速の低下による熱交換器の性能低下が生じる。

また、特許文献２の空気調和機では、列数を増加させることで室外熱交換器の容量を大きくしているため、室外熱交換器を通過する空気の抵抗が増加するため送風ファンの駆動負荷が増加し、省エネ性が低下する。

そこで、本発明の目的は、上記従来技術の課題を解決し、従来のユニットサイズを維持したまま、室外熱交換器の通風抵抗の増加を抑制しつつ室外熱交換器の容量を大きくし、且つ室外熱交換器の風速分布の悪化を抑制できる空気調和機の室外機を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明の空気調和機の室外機は、側面に空気吸込口を有し上面に空気吹出口を有する略四角柱状の筐体と、該筐体の上部に配備された送風ファンと、該送風ファンより下方の上側空気吸込部に配置された第一熱交換器と、該第一熱交換器より下方の下側空気吸込部に配置された第二熱交換器と、を備え、前記第一熱交換器は前記筐体の四側面を覆う形状とし、前記第二熱交換器は前記筐体の三側面を覆う形状とした。

本発明によれば、第一熱交換器は四方向から、第二熱交換器は三方向から空気を吸い込む構造としているため、両熱交換器を通過する空気の流速差が小さくなり、熱交換器を構成する何れの高さの伝熱管においても効果的に熱交換を行うことができる。また、下側熱交換器が配置されない一面に電気箱を設置するため、電気箱に起因する流入空気の乱れを抑制でき、送風ファンの駆動負荷を低減することが可能となり、しいては、空気調和機の省エネ性を向上することも可能となる。さらに、下側熱交換器が配置されない一面を介して室外機の内部機器にアクセスできるため、内部のメンテナンス時に備えた十分なサービス性を確保することができる。

実施例１の空気調和機の冷凍サイクル系統図。 実施例１の室外機から、前面パネル及び送風吹出部を取り外した分解斜視図。 実施例１の室外機に搭載される、室外熱交換器の斜視図。 実施例２の室外機に搭載される、室外熱交換器の斜視図。

以下、本発明の実施例を、図１乃至図４を用いて説明する。

先ず、図１乃至図３を用いて、本発明を適用した空気調和機の室外機の実施例１を説明する。図１は、空気調和機の冷凍サイクル系統図、図２は前面パネル及び送風吹出部を取り外した室外機の分解斜視図、図３は室外機に搭載される室外熱交換器の斜視図である。

本実施例の空気調和機は、一台の室外機１と一台の室内機２を、ガス接続管１５と液接続管１６で接続することで冷凍サイクルを構成したものである。なお、以下では、室外機１と室内機２を一台ずつ用いた冷凍サイクルを例に説明するが、室外機１を複数台で並列接続したり、室内機２を複数台で接続したりした空気調和機の室外機１に本発明を適用しても良い。

図１に示すように、室外機１は、圧縮機３、冷媒流路を切替る四方弁４、室外熱交換器５、室外膨張弁６、アキュムレータ７、ガス阻止弁８、液阻止弁９を備え、同図に示す如く配管接続される。四方弁４は、室外機１を凝縮器として使用するときは実線のように接続され、蒸発器として使用するときは破線のように接続される。一方、室内機２は、室内熱交換器２０と室内膨張弁２１を備えている。ガス接続管１５の一端は室外機１のガス阻止弁８に接続され、他端は室内機２の室内熱交換器２０に接続されている。また、液接続管１６の一端は室外機１の液阻止弁９に接続され、他端は室内機２の室内膨張弁２１を介して室内熱交換器２０に接続されている。

また、室外機１の室外熱交換器５は、上側に配置された第一熱交換器１０と下側に配置された第二熱交換器１１に二分割されている。第一熱交換器１０の一端はガス分配器１２に接続され、第二熱交換器１１の一端は液分配器１３に接続されている。また、第一熱交換器１０と第二熱交換器１１の他端同士は熱交換器接続配管１４により連結されている。この室外熱交換器５を凝縮器として使用するとき、冷媒はガス分配器１２、第一熱交換器１０、熱交換器接続配管１４、第二熱交換器１１、液分配器１３の順に流れ、蒸発器として使用するとき、冷媒は液分配器１３、第二熱交換器１１、熱交換器接続配管１４、第一熱交換器１０、ガス分配器１２の順に流れる。

なお、図１中では簡略化しているが、本実施例では、液分配器１３の分配数を七、熱交換器接続配管１４の配管本数を十四本、ガス分配器１２の分配数を二十八としており、液分配器１３の分配数に対して、熱交換器接続配管１４の配管本数が二倍、ガス分配器１２の分配数が四倍となるように構成されている。

図２は、前面パネル及び送風吹出部を取り外した状態の室外機１の分解斜視図である。ここに示すように、室外機１は、略四角柱状の形状であり、筐体上部に配置した送風ファン１７を回転させることで、図中矢印のように、筐体側面から吸い込んだ空気を筐体上方に吐き出す空気流を生成する。また、筐体側面には、第一熱交換器１０と第二熱交換器１１を上下に重ねて配置しており、第一熱交換器１０の下方、かつ、第二熱交換器１１が筐体側面を覆っていない一面には、空気調和機を制御する電気箱１８が配置されている。なお、電気箱１８が設けられる面にはパネルが取り付けられるため、室外機１の使用時にこの面から空気が流入することはない。

次に、図３を用いて、室外熱交換器を構成する第一熱交換器１０と第二熱交換器１１を詳細に説明する。ここに示すように、第一熱交換器１０は、室外機１の筐体の四側面を覆う形状であり、第二熱交換器１１は、室外機１の筐体の三側面を覆う形状である。

そして、図２に示すように、第一熱交換器１０の四面と第二熱交換器１１の三面から、室外機１外部の空気を水平方向に吸い込み、熱交換器内の冷媒と熱交換させる。その後、室外機１の筐体内に吸い込まれた空気は、垂直方向の流れに変わり、送風ファン１７を通って筐体上面の空気吹出口より上向きに吹き出される。

仮に、第一熱交換器１０と第二熱交換器１１の空気流通面積が等しい場合、送風ファン１７に近い第一熱交換器１０の方が吸込空気の流れが速くなり、第二熱交換器１１の方が吸込空気の流れが遅くなる。この結果、吸込空気の流速の速い第一熱交換器１０での熱交換量に比べ、吸込空気の流速の遅い第二熱交換器１１での熱交換量は小さくなるため、空気調和機全体としての性能が低下するという問題がある。また、熱交換器を通過する空気流速の違いにより、熱交換器内を流通する冷媒のパス分配の設計が非常に複雑となり、製造コストが増加する問題もあった。

そこで、本実施例では、送風ファン１７に近い第一熱交換器１０は四方向から、送風ファン１７から遠い第二熱交換器１１は三方向から、空気を吸込むことで、第一熱交換器１０の空気流通面積を第二熱交換器より大きくし、上下の両熱交換器を通過する空気の流速の差を小さくしている。これにより、第一熱交換器１０、第二熱交換器１１共に有効な熱交換が可能となるため、空気調和機全体としての性能を向上させることができる。また、上下の両熱交換器を通過する空気の流速差が小さいため、熱交換器内を流通する冷媒のパス分配の設計を容易に行うことが可能となり、構造の簡略化が可能となるため製造コストを抑えることが可能となる。

また、第一熱交換器１０を室外機１の筐体の四側面を覆う形状としたことで、室外機１の筐体サイズを大きくすることなく第一熱交換器１０の熱交換面積を大きくできるため、室外熱交換器の伝熱面積を増加することができ、且つ室外熱交換器を通過する空気の抵抗を小さくすることができるため、空気調和機の性能を向上することができる。

更に、従来、電気箱１８の配置は、作業性を考慮して送風ファン１７の真下に設置されていたが、送風ファン１７と電気箱１８の距離が短いため、送風ファン１７に流入する空気が電気箱１８により乱されてしまい、送風ファン１７の駆動負荷が増加していた。これに対し、本実施例では電気箱１８の配置位置が送風ファン１７に対して距離を十分に取った下方に設置しているため、電気箱１８による送風ファン１７に流入する空気の乱れを抑制することができ、送風ファン１７の駆動負荷を低減することが可能となる。そして、これらの効果を総合することで、空気調和機の省エネ性を向上することが可能となる。

以上で説明した本実施例の空気調和機の室外機によれば、上側熱交換器は四方向から、下側熱交換器は三方向から空気を吸い込む構造としているため、両熱交換器を通過する空気の流速差が小さくなり、熱交換器を構成する何れの高さの伝熱管においても効果的に熱交換を行うことができる。また、下側熱交換器が配置されない一面に電気箱を設置するため、電気箱に起因する流入空気の乱れを抑制でき、送風ファンの駆動負荷を低減することが可能となり、しいては、空気調和機の省エネ性を向上することも可能となる。さらに、下側熱交換器が配置されない一面を介して室外機の内部機器にアクセスできるため、内部のメンテナンス時に備えた十分なサービス性を確保することができる。

次に、図４を用いて、他の実施例の空気調和機の室外機を説明する。なお、実施例１と共通する点は重複説明を省略する。

図４は、本実施例の室外熱交換器における、第一熱交換器１０と第二熱交換器１１の形態を表した斜視図である。実施例１の図３では、第一熱交換器１０の四側面が連続する一体構成であったが、本実施例の図４では、第一熱交換器１０の四側面が略Ｌ字形の第一熱交換器左１０ａと第一熱交換器右１０ｂに二分割された構成であり、各々にガス分配器左１２ａ、ガス分配器右１２ｂを接続している。

本実施例の第一熱交換器左１０ａと第一熱交換器右１０ｂは、実施例１の第一熱交換器１０に比べ、熱交換器に含まれる伝熱管の長さを約半分であるため、熱交換器内を流通する冷媒の圧力損失も約半減となり、実施例１の構成よりも第一熱交換器１０としての熱交換性能が向上する。これにより、空気調和機全体としての省エネ性を、実施例１の構成よりも向上させることが可能となる。

１ 室外機、
２ 室内機、
３ 圧縮機、
４ 四方弁、
５ 室外熱交換器、
６ 室外膨張弁、
７ アキュムレータ、
８ ガス阻止弁、
９ 液阻止弁、
１０ 第一熱交換器、
１０ａ 第一熱交換器左、
１０ｂ 第一熱交換器右、
１１ 第二熱交換器、
１２ ガス分配器、
１２ａ ガス分配器左、
１２ｂ ガス分配器右、
１３ 液分配器、
１４ 熱交換器接続配管、
１５ ガス接続管、
１６ 液接続管、
１７ 送風ファン、
１８ 電気箱、
２０ 室内熱交換器、
２１ 室内膨張弁

Claims (6)

1. 側面に空気吸込口を有し上面に空気吹出口を有する略四角柱状の筐体と、
   該筐体の上部に配備された送風ファンと、
   該送風ファンより下方の上側空気吸込部に配置された第一熱交換器と、
   該第一熱交換器より下方の下側空気吸込部に配置された第二熱交換器と、を備え、
   前記第一熱交換器は前記筐体の四側面を覆う形状とし、
   前記第二熱交換器は前記筐体の三側面を覆う形状としたことを特徴とする空気調和機の室外機。
2. 請求項１に記載の空気調和機の室外機において、
   前記第二熱交換器で覆われていない一側面に前記空気調和機を制御する電気箱が配置されたことを特徴とする空気調和機の室外機。
3. 請求項１に記載の空気調和機の室外機において、
   前記第一熱交換器は二分割された熱交換器が組み合わされて構成されていることを特徴とする空気調和機の室外機。
4. 請求項１に記載の空気調和機の室外機において、
   凝縮器として使用する場合に、前記第一熱交換器から前記第二熱交換器へ冷媒が流れることを特徴とする空気調和機の室外機。
5. 側面に空気吸込口を有し上面に空気吹出口を有する筐体と、
   該筐体の上部に配備された送風ファンと、
   該送風ファンより下方の上側空気吸込部に配置された第一熱交換器と、
   該第一熱交換器より下方の下側空気吸込部に配置された第二熱交換器と、を備え、
   前記第一熱交換器の空気流通面積は、前記第二熱交換器の空気流通面積よりも大きいことを特徴とする空気調和機の室外機。
6. 請求項５に記載の空気調和機の室外機において、
   前記第一熱交換器を通過する空気の流速は、前記第二熱交換器を通過する空気の流速と略等しいことを特徴とする空気調和機の室外機。

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