(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
吸気口と連通する吸気風路及び吹出口と連通する吹出風路が形成され、高さ、幅、奥行きの寸法のうち、高さ方向の寸法が最も小さい筐体と、
前記筐体の内部を前記吸気風路と前記吹出風路とに上下に区画する第１仕切り板と、
前記第１仕切り板に形成されている開口部の周縁に設置されたベルマウスと、
前記ベルマウスを介して前記第１仕切り板に設置され、前記吹出風路において空気を周方向に吹き出すようにされた遠心ファンと、
前記筐体の内部であって前記遠心ファンの下流側に配置された熱交換器と、を有し、
前記筐体は、前記遠心ファンの回転軸方向である上下に二つの主板、前記遠心ファンの回転方向に側面として、正面、後面、第１側面、第２側面、を有し、
前記吹出口は、前記正面に開口形成され、
前記吸気口は、前記後面に開口形成され、
前記吸気風路は、前記遠心ファンの吸気口であるファン吸気口と、前記ファン吸気口に最も近い前記主板との間に前記後面に至るように形成され、
前記熱交換器は、前記遠心ファンの前記正面側に上側と下側との熱交換器を有し、
前記下側の熱交換器は前記吹出口側が上で前記遠心ファン側が下になるように傾斜し、
前記上側の熱交換器は前記吹出口側が下で前記遠心ファン側が上になるように傾斜して配置され、
前記吸気風路と前記吹出風路とを仕切る吸込み吹出し仕切り板によって前記吸気風路は前記筐体の前記正面に到達しないようにされ、
前記熱交換器は前記吸込み吹出し仕切り板よりも前記吹出口側に配置される
熱交換ユニット。
【請求項２】
前記筐体は上面視長方形状で、前記吹出口が形成された前記正面および前記吸気口が形成された前記後面は前記上面視長方形状の長辺方向に沿った面であり、
前記遠心ファンは、前記長辺方向に第１の遠心ファンと第２の遠心ファンと、が並ぶように配置され、
前記熱交換器が、前記第１の遠心ファンの前記正面側から前記第２の遠心ファンの前記正面側にかけて連続するように設置されている
請求項１に記載の熱交換ユニット。
【請求項３】
前記遠心ファンは、前記筐体内で、第１の遠心ファンと第２の遠心ファンと、が並ぶように配置され、
前記第１の遠心ファンの中心と前記第２の遠心ファンの中心とが、前記筐体の幅方向に平行な異なる直線上に位置するように、前記第１の遠心ファンと前記第２の遠心ファンとが配置された
請求項１に記載の熱交換ユニット。
【請求項４】
前記筐体は、内部に前記熱交換器に流れる冷媒を圧縮する圧縮機を有し、
前記圧縮機は前記遠心ファンよりも前記筐体の前記後面側の角に接近して配置される
請求項１〜３のいずれか一項に記載の熱交換ユニット。
【請求項５】
吸気口と連通する吸気風路及び吹出口と連通する吹出風路が形成された筐体と、
前記筐体の内部を前記吸気風路と前記吹出風路とに区画する第１仕切り板と、
前記第１仕切り板に形成されている開口部の周縁に設置されたベルマウスと、
前記ベルマウスを介して前記第１仕切り板に設置された遠心ファンと、
前記筐体の内部であって前記遠心ファンの下流側に配置された熱交換器と、を有し、
前記吸気口は、
前記吸気風路を形成している前記筐体のいずれかの面に開口形成され、
前記吹出口は、
前記吹出風路を形成している前記筐体のいずれかの側面に開口形成され、
前記吸気風路は、
前記遠心ファンの吸気口であるファン吸気口と、前記ファン吸気口に最も近い主板との間に後面に至るように形成され、
前記熱交換器を前記遠心ファンを囲むようにして前記筐体の側面の少なくとも二面に対向する位置に配置し、
前記熱交換器のうち前記吹出口から遠い位置に配置されている前記熱交換器を通過した空気を前記吹出口に導くバイパス風路を形成する第２仕切り板を前記吹出風路に設けた
熱交換ユニット。
【請求項６】
前記バイパス風路に前記遠心ファンを回転させるファンモータの一部を突出させた
請求項５に記載の熱交換ユニット。
【請求項７】
前記筐体の高さをＨ１とし、前記バイパス風路の高さをＨ３としたとき、
前記バイパス風路及び前記筐体は、（Ｈ３／Ｈ１）が１０％〜４０％の範囲となるように構成されている
請求項５又は６に記載の熱交換ユニット。
【請求項８】
圧縮機、第１熱交換器、減圧装置、及び、第２熱交換器を配管接続した冷媒回路を有し、
前記第１熱交換器を負荷側機に備え、
前記圧縮機及び前記第２熱交換器を熱源機に備え、
前記熱源機及び前記負荷側機の少なくとも１つが請求項５〜７のいずれか一項に記載の熱交換ユニットである
空気調和装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、熱交換ユニット及びこれを搭載する空気調和装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
例えば、特許文献１には、吸込口及び吹出口が形成されている筐体と、筐体に配置されるベルマウスと、ベルマウスの後方に設置された遠心ファンと、遠心ファンを囲むように設置された熱交換器と、を備えた空気調和機が開示されている。特許文献１に記載の空気調和機では、吸込口から吸い込んだ空気を、ベルマウス、遠心ファン、熱交換器を経由させ、吹出口から吹き出すようになっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０００−３５６３６２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に記載の空気調和機のように、熱交換器を遠心ファンの周辺を取り囲むように配置している場合、吹出口から遠い面、つまり筐体の中央部側にある熱交換器には空気が流れにくく、熱交換器の効率が大きく低下してしまう。このため、吹出口の設置位置により、熱交換器の効率が大きく左右され、結果として、吸込口及び吹出口の設置位置に制約が課されていることになる。したがって、特許文献１に記載の空気調和機が備える筐体は、実際の建物及び間取りの形態に応じた設置自由度が小さいものであった。また、従来の空気調和機の筐体のほとんどが、特許文献１に記載の空気調和機の筐体と同様な構成であった。【０００５】
本発明は、上述の課題を背景になされたもので、遠心ファンから放出された風を効率的に熱交換器に通過させる熱交換ユニット及びこの熱交換ユニットを搭載する空気調和装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明に係る熱交換ユニットは、吸気口と連通する吸気風路及び吹出口と連通する吹出風路が形成され、高さ、幅、奥行きの寸法のうち、高さ方向の寸法が最も小さい筐体と、前記筐体の内部を前記吸気風路と前記吹出風路とに上下に区画する第１仕切り板と、前記第１仕切り板に形成されている開口部の周縁に設置されたベルマウスと、前記ベルマウスを介して前記第１仕切り板に設置され、前記吹出風路において空気を周方向に吹き出すようにされた遠心ファンと、前記筐体の内部であって前記遠心ファンの下流側に配置された熱交換器と、を有し、前記筐体は、前記遠心ファンの回転軸方向である上下に二つの主板、前記遠心ファンの回転方向に側面として、正面、後面、第１側面、第２側面、を有し、前記吹出口は、前記正面に開口形成され、前記吸気口は、前記後面に開口形成され、前記吸気風路は、前記遠心ファンの吸気口であるファン吸気口と、前記ファン吸気口に最も近い前記主板との間に前記後面に至るように形成され、前記熱交換器は、前記遠心ファンの前記正面側に上側と下側との熱交換器を有し、前記下側の熱交換器は前記吹出口側が上で前記遠心ファン側が下になるように傾斜し、前記上側の熱交換器は前記吹出口側が下で前記遠心ファン側が上になるように傾斜して配置され、前記吸気風路と前記吹出風路とを仕切る吸込み吹出し仕切り板によって前記吸気風路は前記筐体の前記正面に到達しないようにされ、前記熱交換器は前記吸込み吹出し仕切り板よりも前記吹出口側に配置されるものである。
【発明の効果】
【０００７】
本発明に係る熱交換ユニットによれば、吸気風路を形成している筐体のいずれかの面に吸気口を形成することができ、吹出風路を形成している筐体のいずれかの側面に吹出口を形成することができるため、設置自由度の向上を図ることができる。また、吸気風路を、遠心ファンの吸込口から、遠心ファンの吸気口に最も近い主板に沿って後面に至るように形成することで、遠心ファンと筐体の後面のスペースを広く確保することができる。そのため、遠心ファンの後面側（吹出口から遠い面）に吹き出された風を効率的に熱交換器に通過させることができる。
また、本発明の他の熱交換ユニットによれば、吹出風路において空気を周方向に吹き出ようにされた遠心ファンと、遠心ファンの正面側に上側と下側との熱交換器を有し、下側の熱交換器は吹出口側が上で遠心ファン側が下になるように傾斜し、上側の熱交換器は吹出口側が下で遠心ファン側が上になるように傾斜して配置されるので、遠心ファンから放出された風を効率的に熱交換器に通過させることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の実施の形態１に係る熱交換ユニットの１つである熱源機を上面から見た状態を概略的に示す概略上面図である。
【図２】図１のＡ−Ａ断面の一例を概略的に示す概略断面図である。
【図３】図１のＡ−Ａ断面の他の一例を概略的に示す概略断面図である。
【図４】図１のＡ−Ａ断面の更に他の一例を概略的に示す概略断面図である。
【図５】図２に示した熱交換ユニットにおいて、吸気口高さ及び筐体高さの比と通風抵抗との関係の一例を示すグラフである。
【図６】本発明の実施の形態１に係る熱交換ユニットの１つである熱源機の一例を上面から見た状態を概略的に示す概略上面図である。
【図７】本発明の実施の形態１に係る熱交換ユニットの１つである熱源機の他の一例を上面から見た状態を概略的に示す概略上面図である。
【図８】本発明の実施の形態１に係る熱交換ユニットの１つである熱源機の更に他の一例を上面から見た状態を概略的に示す概略上面図である。
【図９】本発明の実施の形態１に係る熱交換ユニットの１つである熱源機に搭載する熱交換器の一例を示した概略図である。
【図１０】本発明の実施の形態１に係る熱交換ユニットの１つである熱源機に搭載する熱交換器の他の一例を示した概略図である。
【図１１】図１０に示す熱交換器を搭載した場合の遠心ファンの風速分布の一例を示すグラフである。
【図１２】伝熱管として円管を用いた熱交換器の一部を概略的に示す斜視図である。
【図１３】伝熱管として扁平管を用いた熱交換器の一部を概略的に示す斜視図である。
【図１４】コルゲートフィンを用いた熱交換器の構成の一例を概略的に示す概略図である。
【図１５】熱交換器の一例を図１のＡ−Ａ断面に対応させて概略的に示す概略断面図である。
【図１６】熱交換器の他の一例を図１のＡ−Ａ断面に対応させて概略的に示す概略断面図である。
【図１７】熱交換器の更に他の一例を図１のＡ−Ａ断面に対応させて概略的に示す概略断面図である。
【図１８】本発明の実施の形態２に係る熱交換ユニットの１つである熱源機を上面から見た状態を概略的に示す概略上面図である。
【図１９】本発明の実施の形態２に係る熱交換ユニットの１つである熱源機の一例を上面から見た状態を概略的に示す概略上面図である。
【図２０】本発明の実施の形態２に係る熱交換ユニットの１つである熱源機の他の一例を上面から見た状態を概略的に示す概略上面図である。
【図２１】本発明の実施の形態２に係る熱交換ユニットの１つである熱源機の更に他の一例を上面から見た状態を概略的に示す概略上面図である。
【図２２】本発明の実施の形態２に係る熱交換ユニットの１つである熱源機の更に他の一例を上面から見た状態を概略的に示す概略上面図である。
【図２３】図２２のＡ−Ａ断面の一例を概略的に示す概略断面図である。
【図２４】本発明の実施の形態２に係る熱交換ユニットの１つである熱源機の一例を上面から見た状態を概略的に示す概略上面図である。
【図２５】本発明の実施の形態２に係る熱交換ユニットの１つである熱源機の他の一例を上面から見た状態を概略的に示す概略上面図である。
【図２６】本発明の実施の形態２に係る熱交換ユニットの１つである熱源機の更に他の一例を上面から見た状態を概略的に示す概略上面図である。
【図２７】本発明の実施の形態３に係る熱交換ユニットの１つである熱源機の一例を上面から見た状態を概略的に示す概略上面図である。
【図２８】本発明の実施の形態３に係る熱交換ユニットの１つである熱源機の他の一例を上面から見た状態を概略的に示す概略上面図である。
【図２９】本発明の実施の形態４に係る熱交換ユニットの１つである熱源機の一例を上面から見た状態を概略的に示す概略上面図である。
【図３０】図２９のＡ−Ａ断面の一例を概略的に示す概略断面図である。
【図３１】バイパス風路を設けた場合の解析結果の一例を示すグラフである。
【図３２】本発明の実施の形態４に係る熱交換ユニットの１つである熱源機の一例を上面から見た状態を概略的に示す概略上面図である。
【図３３】本発明の実施の形態５に係る熱交換ユニットの１つである熱源機の一例を図１のＡ−Ａ断面に対応させて概略的に示す概略断面図である。
【図３４】本発明の実施の形態６に係る熱交換ユニットの１つである熱源機の一例を上面から見た状態を概略的に示す概略上面図である。
【図３５】図３４のＡ−Ａ断面の一例を概略的に示す概略断面図である。
【図３６】熱交換器の一例を断面側視した状態を概略的に示す概略図である。
【図３７】熱交換器の一例を断面側視した状態を概略的に示す概略図である。
【図３８】熱交換器の配置の他の一例を断面視した状態を概略的に示す概略図である。
【図３９】本発明の実施の形態７に係る熱交換ユニットの１つである熱源機の一例を上面から見た状態を概略的に示す概略上面図である。
【図４０】本発明の実施の形態８に係る熱交換ユニットの１つである熱源機の一例を上面から見た状態を概略的に示す概略上面図である。
【図４１】図４０のＡ−Ａ断面の一例を概略的に示す概略断面図である。
【図４２】本発明の実施の形態８に係る熱交換ユニットにおいて、遠心ファンの位置と通風抵抗との関係を説明するための図である。
【図４３】本発明の実施の形態８に係る熱交換ユニットにおいて、遠心ファンの回転中心軸から後面までの距離及びファン半径の比と通風抵抗との関係の一例を示すグラフである。
【図４４】本発明の実施の形態８に係る熱交換ユニットにおいて、熱交換器の傾斜角度と通風抵抗との関係の一例を示すグラフである。
【図４５】本発明の実施の形態８に係る熱交換器の別の一例を図４０のＡ−Ａ断面に対応させて概略的に示した図である。
【図４６】本発明の実施の形態８に係る熱交換器の別の一例を図４０のＡ−Ａ断面に対応させて概略的に示した図である。
【図４７】本発明の実施の形態９に係る熱交換ユニットの１つである負荷側機の一例を上面から見た状態を概略的に示す概略上面図である。
【図４８】本発明の実施の形態１０に係る空気調和装置の冷媒回路構成の一例を概略的に示す構成図である。
【図４９】本発明の実施の形態１０に係る空気調和装置の冷媒回路構成の一例を概略的に示す構成図である。
【図５０】本発明の実施の形態１０に係る空気調和装置の変形例の冷媒回路構成の一例を概略的に示す構成図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、図面に基づいてこの発明の実施の形態について説明する。なお、図１を含め、以下の図面では各構成部材の大きさの関係が実際のものとは異なる場合がある。また、図１を含め、以下の図面において、同一の符号を付したものは、同一又はこれに相当するものであり、このことは明細書の全文において共通することとする。さらに、明細書全文に表わされている構成要素の形態は、あくまでも例示であって、これらの記載に限定されるものではない。
【００１０】
実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１に係る熱交換ユニットの１つである熱源機１ａ−１を上面から見た状態を概略的に示す概略上面図である。図２は、図１のＡ−Ａ断面の一例を概略的に示す概略断面図である。図３は、図１のＡ−Ａ断面の他の一例を概略的に示す概略断面図である。図４は、図１のＡ−Ａ断面の更に他の一例を概略的に示す概略断面図である。以下、図１〜図４に基づいて、熱源機１ａ−１について説明する。なお、図１では、熱源機１ａ−１の内部を模式的に示している。また、図２〜図４には、空気の流れを矢印Ａ１及び矢印Ａ２で表している。さらに、図１〜図４では、紙面右側を熱源機１ａ−１の後面とし、紙面左側を熱源機１ａ−１の正面とした状態を例に示している。
【００１１】
本実施の形態１に係る熱源機１ａ−１は、負荷側機とともに空気調和装置の一部を構成するものである。空気調和装置は、例えば住宅、ビル、あるいは、マンション等の室内、つまり空調対象空間を加温又は冷却するために用いられる。空気調和装置は、負荷側機及び熱源機１ａ−１に搭載される要素機器を配管接続した冷媒回路を有し、この冷媒回路に冷媒を循環させることで空調対象空間の加温又は冷却を実行する。
なお、空気調和装置については、実施の形態１０で説明する。
【００１２】
熱源機１ａ−１は、熱交換器を備えた熱交換ユニットの１つであり、室外ユニット又は熱源ユニットとして利用される。
負荷側機も、熱交換器を備えた熱交換ユニットの１つであり、負荷側ユニット、利用側ユニット又は室内ユニットとして利用される。
なお、負荷側機については、実施の形態９で説明する。
【００１３】
図１及び図２に示すように熱源機１ａ−１は、少なくとも１つの熱交換器４と、圧縮機１と、制御箱２と、遠心ファン３と、ベルマウス４０と、ファンモータ１３と、ドレンパン８と、を含んで構成されている。熱交換器４、圧縮機１、制御箱２、遠心ファン３、ベルマウス４０、ファンモータ１３、及び、ドレンパン８は、熱源機１ａ−１の外郭を構成する筐体５に設置されている。ここで、遠心ファンの回転軸方向の紙面上の上下二面を主板、遠心ファンの回転方向の面を側面と定義する。
【００１４】
筐体５は、吸気口７及び吹出口１０を有している。吸気口７及び吹出口１０は、筐体５の外部と内部とを連通するように開口形成されている。吸気口７は、例えば筐体５の正面、後面、側面又は下面のいずれかに開口形成されている。吹出口１０は、例えば筐体５の正面に開口形成されている。つまり、熱源機１ａ−１は、筐体５の下面又は上面から空気を取り入れたり、空気を吹き出したりするものではなく、筐体５の一側面から空気を取り入れ、筐体５の正面から空気を吹き出すようになっている。
【００１５】
熱交換器４は、遠心ファン３の下流側と吹出口１０との間に設けられている。
遠心ファン３は、軸を中心に回転することで、空気を搬送するものである。遠心ファン３は、ベルマウス４０を介して仕切り板４１に設置される。遠心ファン３は、ファンモータ１３によって回転駆動される。
ベルマウス４０は、遠心ファン３の吸い込み側に設置され、吸気風路１４Ａを流れる空気を遠心ファン３に導くものである。ベルマウス４０は、吸気風路１４Ａ側の入口から遠心ファン３に向かって徐々に口が狭くなる部分を有している。
ドレンパン８は、熱交換器４の下方に設けられている。
【００１６】
また、筐体５の内部には、仕切り板４１により区画された吸気風路１４Ａ及び吹出風路１４Ｂが形成されている。つまり、筐体５を上下に仕切る仕切り板４１を筐体５に設け、吸気風路１４Ａと吹出風路１４Ｂとを区画形成している。仕切り板４１には、吸気風路１４Ａと遠心ファン３とを連通する開口部が形成されており、この開口部の周縁にベルマウス４０が設置される。なお、筐体５を上下に仕切るとは、図２に示す状態において筐体５を上下に仕切るという意味である。
仕切り板４１が、「第１仕切り板」に相当する。
【００１７】
吸気風路１４Ａは、吸気口７を介して筐体５の外部と連通しており、吸気口７を通った空気が、遠心ファン３に吸い込まれる前に必ず通過する空間である。図２に示すように、吸気風路１４Ａは、筐体５の内部下部に形成され、吸気口７と連通することで吸気口７から取り込まれた空気をベルマウス４０に導くものである。
吹出風路１４Ｂは、吹出口１０を介して筐体５の外部と連通しており、遠心ファン３を通った空気が必ず通過する空間である。吹出風路１４Ｂは、筐体５の内部上部に形成され、吹出口１０と連通することで遠心ファン３から吹き出された空気を吹出口１０に導くものである。
【００１８】
仕切り板４１を設けることで、筐体５を２階構造としている。こうすることで、吸気風路１４Ａの一部の着脱だけで、吸気口７の向きを変更することができる。つまり、熱源機１ａ−１では、吸気口７の向きを、正面、図１の紙面上に位置する側面、後面、図１の紙面下に位置する側面のいずれにも選択することができるようになっている。したがって、熱源機１ａ−１によれば、吸気口７の向きを設置場所に応じて変更することができることになり、設置自由度の高いものとなる。具体的には、筐体５の側面の一部を着脱することで、吸気口７を正面、図１の紙面上に位置する側面、後面、図１の紙面下に位置する側面のいずれにも形成することができる。
【００１９】
なお、吸気風路１４Ａの一部には、例えば吸気風路１４Ａの底面を構成する板金、吸気風路１４Ａの側面を構成する板金、及び、これらの板金を固定するネジ等の締結部材が含まれる。また、吹出口１０についても、筐体５の側面の一部を着脱することで、正面、図１の紙面上に位置する側面、後面、図１の紙面下に位置する側面のいずれにも形成することができる。
【００２０】
図２に示す筐体５では、筐体５の後面に吸気口７が形成され、筐体５の正面に吹出口１０が形成されている。この場合、図２の矢印Ａ１及び矢印Ａ２に示すように、空気は、筐体５の後面から取り込まれ、ベルマウス４０を介して、遠心ファン３の下部から吸引され、遠心ファン３の周方向に吹き出され、熱交換器４にて加熱または冷却され、筐体５の正面から吹き出される。
【００２１】
図３に示す筐体５では、筐体５の正面に吸気口７が形成され、筐体５の正面に吹出口１０が形成されている。この場合、図３の矢印Ａ１及び矢印Ａ２に示すように、空気は、筐体５の正面から取り込まれ、ベルマウス４０を介して、遠心ファン３の下部から吸引され、遠心ファン３の周方向に吹き出され、熱交換器４にて加熱または冷却され、筐体５の正面から吹き出される。
【００２２】
図４に示す筐体５では、筐体５の下面に吸気口７が形成され、筐体５の正面に吹出口１０が形成されている。この場合、図４の矢印Ａ１及び矢印Ａ２に示すように、空気は、筐体５の下面から取り込まれ、ベルマウス４０を介して、遠心ファン３の下部から吸引され、遠心ファン３の周方向に吹き出され、熱交換器４にて加熱または冷却され、筐体５の正面から吹き出される。筐体５の下面に吸気口７を設けることで、吸気口７の開口面積を大きくすることができ、吸気口７での風路抵抗が小さくなる。
【００２３】
ここで、図２に示した構成に注目すると、吸気風路１４Ａは、遠心ファン３の吸気口であるファン吸気口４５からベルマウス４０を介して、筐体５の１つの主板に面し、後面に至るように形成されている。このような構成にすることで、遠心ファン３の吹出風路１４Ｂについて広い空間を確保している。図２に示すように筐体５の高さをＨ１とし、吸気口７の高さをＨ２とすると、筐体高さＨ１に対する、吸気風路１４Ａの吸気口高さＨ２は、熱交換ユニットの風路抵抗に大きな影響を与えている。
【００２４】
図５は、発明者らが行った実験の解析結果の一例を示したものである。図５は、図２に示した熱交換ユニットにおいて、吸気口高さ及び筐体高さの比と通風抵抗との関係の一例を示すグラフである。図５の横軸は吸気口高さＨ２と筐体高さＨ１との比の値（Ｈ２/Ｈ１）であり、図５の縦軸は通風抵抗である。図５は、吸気口高さＨ２を一定の値とし、筐体高さＨ１を５００ｍｍ以下の範囲で変化させた実験において、比の値（Ｈ２／Ｈ１）と通風抵抗との関係を示す。通風抵抗は、比の値（Ｈ２／Ｈ１）が０．４５付近以下の領域で急激に低下する。したがって、筐体高さＨ１が５００ｍｍ以下の構成において、吸気風路１４Ａの吸気口高さＨ２を、比の値（Ｈ２／Ｈ１）が０．４５以下になる範囲にすることで、筐体５の高さに対し、空気が効率的に流れ易くなる。その結果、空気の流通効率が向上する。
【００２５】
なお、図２〜４は、筐体５の１つの面に吸気口７を形成した場合を例に説明したが、この構成に限定されるものではなく、吸気口７を筐体５の複数の面に形成してもよい。こうすれば、風路抵抗がより小さくなる。
また、吸気口７の開口面積を特に限定するものではなく、筐体５の後面の一部を開口して吸気口７としてもよく、筐体５の後面の全部を開口して吸気口７としてもよい。また、吸気口７の個数を特に限定するものではない。
【００２６】
ここで、空気の流れを上面から見た場合について説明する。図６は、熱源機１ａ−１の一例を上面から見た状態を概略的に示す概略上面図である。図７は、熱源機１ａ−１の他の一例を上面から見た状態を概略的に示す概略上面図である。図８は、熱源機１ａ−１の更に他の一例を上面から見た状態を概略的に示す概略上面図である。なお、図６〜図８では、熱源機１ａ−１の内部を模式的に示している。また、図６〜図８には、空気の流れを矢印Ａ３及び矢印Ａ４で表している。さらに、図６〜図８では、紙面右側を熱源機１ａ−１の後面とし、紙面左側を熱源機１ａ−１の正面とし、紙面上側を熱源機１ａ−１の第１側面とし、紙面下側を熱源機１ａ−１の第２側面とした状態を例に示している。
【００２７】
図６に示す筐体５では、筐体５の第２側面に吸気口７が形成され、筐体５の正面に吹出口１０が形成されている。この場合、図６の矢印Ａ３に示すように、空気は、筐体５の第２側面から取り込まれ、ベルマウス４０、遠心ファン３及び熱交換器４を経由した後、筐体５の正面から吹き出される。
【００２８】
図７に示す筐体５では、筐体５の後面に吸気口７が形成され、筐体５の正面に吹出口１０が形成されている。この場合、図７の矢印Ａ３に示すように、空気は、筐体５の後面から取り込まれ、ベルマウス４０、遠心ファン３及び熱交換器４を経由した後、筐体５の正面から吹き出される。
【００２９】
図８に示す筐体５では、筐体５の第１側面に吸気口７が形成され、筐体５の正面に吹出口１０が形成されている。この場合、図８の矢印Ａ３に示すように、空気は、筐体５の第１側面から取り込まれ、ベルマウス４０、遠心ファン３及び熱交換器４を経由した後、筐体５の正面から吹き出される。
【００３０】
なお、吸気口７及び吹出口１０は開放系で使用されることもあるが、ダクトなどを接続してもよい。また、熱源機１ａ−１は、床置タイプ、天吊タイプ、あるいは、天井埋込タイプのいずれのタイプであってもよい。天井埋込タイプの場合には、遠心ファン３を用いることでファン効率が高く、筐体５の薄型化を図ることができる。なお、開放系とは、吸気口７及び吹出口１０が、ダクトなどを介さずに、それぞれの筐体５の外側の空間に開放しているという意味である。
【００３１】
次に、熱交換器４について説明する。
図９は、熱源機１ａ−１に搭載する熱交換器４の一例を示した概略図である。図１０は、熱源機１ａ−１に搭載する熱交換器４の他の一例を示した概略図である。図１１は、図１０に示す熱交換器４を搭載した場合の遠心ファン３の風速分布の一例を示すグラフである。なお、図９及び図１０に示す矢印は、熱交換器４が例えば蒸発器として使用された場合の冷媒流れの一例を示している。また、図１１では、縦軸が熱交換器高さを、横軸が風速を、それぞれ示している。
【００３２】
図９及び図１０に示すように、熱交換器４は、複数の伝熱管１５と、複数のフィン１８、冷媒分配管１９、冷媒集合管２０と、を含んで構成される。
複数の伝熱管１５は、互いに並設され、複数のフィン１８に挿通される。伝熱管１５は、円管又は扁平管で構成することができる。
複数のフィン１８は、一定のピッチで互いに並設され、複数のフィン１８が挿通される。
冷媒分配管１９は、複数の伝熱管１５のそれぞれと接続され、それぞれの伝熱管１５に冷媒を分配する。
冷媒集合管２０は、複数の伝熱管１５のそれぞれと接続され、それぞれの伝熱管１５を流れてきた冷媒を合流する。
【００３３】
冷媒回路の要素機器の１つである減圧装置で減圧された冷媒は、冷媒分配管１９に流入し、冷媒分配管１９で複数の伝熱管１５のそれぞれに分配される。複数の伝熱管１５のそれぞれを流れる冷媒は、フィン接続部分で空気と熱交換してから、冷媒集合管２０に流入する。冷媒集合管２０では、流入した冷媒が合流され、冷媒集合管２０の出口から流出する。冷媒集合管２０から流出した冷媒は、冷媒回路の要素機器の１つである圧縮機１に吸入される。圧縮機１に吸入された冷媒は、圧縮され、吐出される。圧縮機１から吐出された冷媒は、冷媒回路の要素機器の１つである凝縮器に流入し、熱交換された後、減圧装置で減圧される。このように、冷媒回路を冷媒が循環する。
【００３４】
図９では、伝熱管１５を水平方向に並設した場合に示しているが、これに限定するものではない。例えば、図１０に示すように、伝熱管１５を鉛直方向に並設してもよい。図１０に示す熱交換器４の場合、熱交換器４の高さ方向における遠心ファン３の風速分布の影響を低減でき、熱交換効率を改善することができる。つまり、図１１に示すように、熱交換器４の高さ方向に対しても風速の偏りを低減でき、その分熱交換効率を改善できることになる。
【００３５】
次に、伝熱管１５について説明する。
図１２は、伝熱管１５として円管１６を用いた熱交換器４の一部を概略的に示す斜視図である。図１３は、伝熱管１５として扁平管１７を用いた熱交換器４の一部を概略的に示す斜視図である。
【００３６】
図１２に示す熱交換器４では、伝熱管１５として円管１６を用いている。この場合、例えば図１２に示すように円管１６を千鳥状に配置するとよい。ただし、円管１６を１列に並べて配置してもよいし、円管１６を３列以上に並べて配置してもよい。
【００３７】
図１３に示す熱交換器４では、伝熱管１５として扁平管１７を用いている。この場合、例えば図１３に示すように扁平管１７を千鳥状に配置するとよい。ただし、扁平管１７を１列に並べて配置してもよいし、扁平管１７を３列以上に並べて配置してもよい。扁平管１７は、同一体積において円管１６よりも伝熱面積が大きい。そのため、扁平管１７を用いた熱交換器４によれば、高さの寸法制約の厳しい薄型の熱源機又は室内機に搭載することができ、更に熱交換効率を向上させることができる。
【００３８】
次に、熱交換器４の変形例について説明する。
図１４は、コルゲートフィン２１を用いた熱交換器４の構成の一例を概略的に示す概略図である。図１５は、熱交換器４の一例を図１のＡ−Ａ断面に対応させて概略的に示す概略断面図である。図１６は、熱交換器４の他の一例を図１のＡ−Ａ断面に対応させて概略的に示す概略断面図である。図１７は、熱交換器４の更に他の一例を図１のＡ−Ａ断面に対応させて概略的に示す概略断面図である。
【００３９】
図９及び図１０では、板状のフィン１８を用いた熱交換器４を例に示したが、図１４ではコルゲート状のコルゲートフィン２１を用いた熱交換器４を例に示している。コルゲートフィン２１を用いた熱交換器４によれば、低コストで、高い伝熱性能を得ることができ、高さ寸法制約の厳しい薄型の熱源機又は室内機に搭載することができ、更に熱交換効率を向上させることができる。
【００４０】
図２〜図４では、熱交換器４を筐体５の内部に垂直配置した場合を例に示したが、これに限定するものではない。例えば、図１５に示すように、２つの熱交換部で構成された熱交換器４をそれぞれ異なる傾斜角度で配置してもよい。図１５では、下側の熱交換部が吹出口１０側が上、遠心ファン３側が下になるように傾斜させ、上側の熱交換部が吹出口１０側が下、遠心ファン３側が上になるように傾斜させ、断面視横向きのＶ字形状に配置した場合を図示している。
【００４１】
図１５に示すように熱交換器４を配置することにより、筐体５の内部の限られた高さ制約の中で、高密度に熱交換器を実装することができることになる。そのため、図１５のような配置とすることで、熱交換効率を向上させることができる。また、図１５のような配置とすることで、熱交換器を高密度に実装しつつ、遠心ファン３の翼先端と熱交換器４との距離を稼ぐ、つまり距離を長くすることができ、異音及び騒音の発生を抑制する効果も期待できる。
【００４２】
また、図１６に示すように、１つの熱交換器４を傾斜配置してもよい。図１６では、吹出口１０側が上、遠心ファン３側が下になるように熱交換器４を傾斜配置した場合を図示している。
図１６に示すように熱交換器４を傾斜配置することにより、筐体５の内部の限られた高さ制約の中で、高密度に熱交換器を実装することができることになる。そのため、図１６のような配置とすることで、熱交換効率を向上させることができる。
【００４３】
また、図１７に示すように、１つの熱交換器４を傾斜配置してもよい。図１７では、吹出口１０側が下、遠心ファン３側が上になるように熱交換器４を傾斜配置した場合を図示している。
図１７に示すように熱交換器４を傾斜配置することにより、筐体５の内部の限られた高さ制約の中で、高密度に熱交換器を実装することができることになる。そのため、図１７のような配置とすることで、熱交換効率を向上させることができる。
【００４４】
図１６及び図１７に示したように、遠心ファン３の高さ位置に応じて、遠心ファン３の翼先端と熱交換器４との距離が稼げるように、熱交換器４の傾斜角度、傾斜向きを選択するとよい。
また、熱交換器４を垂直配置した場合とは、仕切り板４１に対して熱交換器４の空気の通過面面を直交方向に延びるように配置したという意味である。
さらに、熱交換器４を傾斜配置した場合とは、仕切り板４１に対して熱交換器４の空気の通過面を斜め方向に延びるように配置したという意味である。
【００４５】
なお、図１〜図１７では、圧縮機１が内蔵されている熱源機１ａ−１を例に説明したが、圧縮機１及び制御箱２の有無、圧縮機１及び制御箱２の配置、ドレンパン８のレイアウトなどを図示したものに限定するものではない。
【００４６】
実施の形態２．
以下、本発明の実施の形態２について説明する。実施の形態２では、実施の形態１と重複するものについては説明を省略し、実施の形態１と同じ部分または相当する部分には同じ符号を付すものとする。
【００４７】
図１８は、本発明の実施の形態２に係る熱交換ユニットの１つである熱源機１ａ−２を上面から見た状態を概略的に示す概略上面図である。以下、図１８に基づいて、熱源機１ａ−２について説明する。なお、図１８では、熱源機１ａ−２の内部を模式的に示している。また、図１８は、紙面右側を熱源機１ａ−２の後面とし、紙面左側を熱源機１ａ−２の正面とし、紙面上側を熱源機１ａ−２の第１側面とし、紙面下側を熱源機１ａ−２の第２側面とした状態を例に示している。
【００４８】
実施の形態１では、熱交換器４を熱源機１ａ−１の正面に対向するように配置した場合を例に説明したが、実施の形態２では、熱交換器４を遠心ファン３の周囲を囲むように配置している。また、実施の形態１では、熱交換器４の下流位置、つまり熱源機１ａ−１の正面に吹出口１０を形成しているが、実施の形態２では、任意の面に吹出口１０を形成可能にしている。
【００４９】
具体的には、熱交換器４は、熱源機１ａ−２の後面、熱源機１ａ−２の正面、熱源機１ａ−２の第１側面、及び、熱源機１ａ−２の第２側面のそれぞれに対向するように配置されている。熱交換器４を遠心ファン３の周囲を囲むように配置することによって、熱源機１ａ−２の後面、熱源機１ａ−２の正面、熱源機１ａ−２の第１側面、及び、熱源機１ａ−２の第２側面の少なくとも１つの面に吹出口１０を形成することができる。そのため、熱源機１ａ−２によれば、熱交換器４を高密度で実装することができることになり、熱交換効率を向上させることができる。
【００５０】
また、発明者らの実験と解析によると、筐体の高さ、幅、奥行きの寸法のうち、高さ方向の寸法が最も小さい薄型の筐体に熱交換器を効率的に実装するためには、熱交換器の前面面積を大きくすることが重要であるということがわかった。つまり、熱交換器の前面面積を大きくすることで、熱交換器を通過する空気の抵抗を小さくでき、遠心ファン３を任意の回転数で回転させたときの風量を多くすることができるからである。
【００５１】
このため、熱交換器４を遠心ファン３の周囲を囲むように配置することで、熱交換器の列ピッチの拡大又は熱交換器の多列配置によって伝熱面積の実装面積を増やすよりも効果的に熱交換効率を向上させることができる。したがって、遠心ファン３の周囲を囲むように熱交換器４を配置することは、熱交換器４の前面面積を拡大することになるので、吹出口１０の設置自由度を高くしつつ、熱交換効率を効果的に向上させることができる。
【００５２】
ここで、空気の流れを上面から見た場合について説明する。図１９は、熱源機１ａ−２の一例を上面から見た状態を概略的に示す概略上面図である。図２０は、熱源機１ａ−２の他の一例を上面から見た状態を概略的に示す概略上面図である。図２１は、熱源機１ａ−２の更に他の一例を上面から見た状態を概略的に示す概略上面図である。図２２は、熱源機１ａ−２の更に他の一例を上面から見た状態を概略的に示す概略上面図である。図１９〜図２２では、吸気口７が筐体５の後面に形成されている場合を一例として図示している。
【００５３】
なお、図１９〜図２２では、熱源機１ａ−２の内部を模式的に示している。また、図１９〜図２２には、空気の流れを矢印Ａ３及び矢印Ａ４で表している。さらに、図１９〜図２２では、紙面右側を熱源機１ａ−２の後面とし、紙面左側を熱源機１ａ−２の正面とし、紙面上側を熱源機１ａ−２の第１側面とし、紙面下側を熱源機１ａ−２の第２側面とした状態を例に示している。
【００５４】
図１９に示す筐体５では、筐体５の後面に吸気口７が形成され、筐体５の正面に吹出口１０が形成されている。この場合、図１９の矢印Ａ３に示すように、空気は、筐体５の後面から取り込まれ、ベルマウス４０、遠心ファン３及び熱交換器４を経由した後、筐体５の正面から吹き出される。
【００５５】
図２０に示す筐体５では、筐体５の後面に吸気口７が形成され、筐体５の第１側面に吹出口１０が形成されている。この場合、図２０の矢印Ａ３に示すように、空気は、筐体５の後面から取り込まれ、ベルマウス４０、遠心ファン３及び熱交換器４を経由した後、筐体５の第１側面から吹き出される。
【００５６】
図２１に示す筐体５では、筐体５の後面に吸気口７が形成され、筐体５の第２側面に吹出口１０が形成されている。この場合、図２１の矢印Ａ３に示すように、空気は、筐体５の後面から取り込まれ、ベルマウス４０、遠心ファン３及び熱交換器４を経由した後、筐体５の第２側面から吹き出される。
【００５７】
図２２に示す筐体５では、筐体５の後面に吸気口７が形成され、筐体５の後面に吹出口１０が形成されている。この場合、図２２の矢印Ａ３に示すように、空気は、筐体５の後面から取り込まれ、ベルマウス４０、遠心ファン３及び熱交換器４を経由した後、筐体５の後面から吹き出される。
【００５８】
以上のように、熱交換器４を筐体５の四面に対向するように配置することで、いずれの面にも吹出口１０を設置することができ、吹出口１０の設置自由度を大幅に向上することができる。また、吹出口１０は、いずれかの面に配置することに限定するものではなく、必要に応じて複数面または全ての面に配置してもよい。さらに、吸気口７は、筐体５の正面、第１側面、第２側面及び後面の４つの側面のうち、最も面積の大きい側面に設けられていてもよい。この場合、吸気口７の風路抵抗がより小さくなる。
【００５９】
ここで、空気の流れを側面から見た場合について説明する。図２３は、図２２のＡ−Ａ断面の一例を概略的に示す概略断面図である。なお、図２３には、空気の流れを矢印Ａ１及び矢印Ａ２で表している。さらに、図２３では、紙面右側を熱源機１ａ−２の後面とし、紙面左側を熱源機１ａ−２の正面とした状態を例に示している。
【００６０】
図２３に示すように、制御箱２は、吹出口１０を閉塞しないように、高さの低い制御箱２を用いるとよい。つまり、制御箱２は、吹出口１０の開口高さよりも低く構成するとよい。また、発明者らの解析によると熱交換器４と制御箱２とは、少なくとも５０ｍｍ以上離れていると、損失が少なくなることがわかった。そのため、熱交換器４と制御箱２との間の距離Ｌを５０ｍｍ以上、好ましくは１００ｍｍ以上とするとよい。
【００６１】
次に、熱交換器４の配置の変形例について説明する。
図２４は、熱源機１ａ−２の一例を上面から見た状態を概略的に示す概略上面図である。図２５は、熱源機１ａ−２の他の一例を上面から見た状態を概略的に示す概略上面図である。図２６は、熱源機１ａ−２の更に他の一例を上面から見た状態を概略的に示す概略上面図である。なお、図２４〜図２６では、筐体５の第１側面に吸気口７を形成し、筐体５の正面に吹出口１０を形成した場合を例に示している。
【００６２】
図１９〜図２３では遠心ファン３の周囲を囲むように熱交換器４を筐体５の側面の四面に対向する位置に配置した場合を例に示したが、これに限定するものではない。例えば、熱交換器４を図２４又は図２５に示すような筐体５の側面のうち二面に対向する位置に配置してもよく、熱交換器４を図２６に示すような筐体５の側面のうち三面に対向する位置に配置してもよい。
【００６３】
図２４又は図２５に示すように、熱交換器４を二面配置とした場合では、吹出口１０の設置可能な面は二面となる。つまり、図２４では、筐体５の正面及び後面が吹出口１０の設置可能な面となる。また、図２５では、筐体５の正面及び第１側面が吹出口１０の設置可能な面となる。
図２６に示すように、熱交換器４を三面配置とした場合では、吹出口１０の設置可能な面は三面となる。つまり、図２６では、筐体５の正面、第１側面及び第２側面が吹出口１０の設置可能な面となる。
【００６４】
以上のように、熱交換器４の配置個数が多いほど、吹出口１０の設置自由度は高くなる。なお、熱交換器４を二面配置または三面配置とする場合には、制御箱２及び圧縮機１が設置されていない面に熱交換器４を配置することで、風路抵抗を小さくすることが可能になる。
【００６５】
なお、図１８〜図２６では、圧縮機１が内蔵されている熱源機１ａ−２を例に説明したが、圧縮機１及び制御箱２の有無、圧縮機１及び制御箱２の配置、ドレンパン８のレイアウトなどを図示したものに限定するものではない。
【００６６】
実施の形態３．
以下、本発明の実施の形態３について説明する。実施の形態３では、実施の形態１及び実施の形態２と重複するものについては説明を省略し、実施の形態１及び実施の形態２と同じ部分または相当する部分には同じ符号を付すものとする。
【００６７】
図２７は、本発明の実施の形態３に係る熱交換ユニットの１つである熱源機１ａ−３の一例を上面から見た状態を概略的に示す概略上面図である。図２８は、熱源機１ａ−３の他の一例を上面から見た状態を概略的に示す概略上面図である。以下、図２７及び図２８に基づいて、熱源機１ａ−３について説明する。なお、図２７及び図２８では、熱源機１ａ−３の内部を模式的に示している。また、図２７及び図２８は、紙面右側を熱源機１ａ−３の後面とし、紙面左側を熱源機１ａ−３の正面とし、紙面上側を熱源機１ａ−３の第１側面とし、紙面下側を熱源機１ａ−３の第２側面とした状態を例に示している。さらに、図２７及び図２８では、空気の流れを矢印で表している。
【００６８】
実施の形態１及び実施の形態２では、１つの遠心ファン３を筐体５に設置した場合を例に説明したが、実施の形態３では、複数の遠心ファン３を筐体５に設置している。図２７及び図２８では、複数の遠心ファン３のうち紙面上側の一方の遠心ファン３を第１遠心ファン３ａとし、複数の遠心ファン３のうち紙面下側の他方の遠心ファン３を第２遠心ファン３ｂとして図示している。
【００６９】
上面視長方形状の筐体５であっても、遠心ファン３を複数設けることで、高い性能を得ることが可能になる。図２７及び図２８に示すように、上面視長方形状の筐体５の場合、第１遠心ファン３ａ及び第２遠心ファン３ｂを長辺方向、つまり幅方向に並ぶように筐体５に配置すればよい。
【００７０】
また、複数の遠心ファン３を備える場合には、各遠心ファン３の間にファン間仕切り板１１を設けるとよい。ファン間仕切り板１１を設けることで、互いの遠心ファン３の干渉を抑制することができる。
ファン間仕切り板１１が、「第３仕切り板」に相当する。
さらに、図２７及び図２８に示すような上面視長方形状の筐体５とすることで、筐体５の後面の制御箱２の風路閉塞部を相対的に小さくすることができる。加えて、幅を広くした分、筐体５の幅方向に熱交換器４を実装することができる。
【００７１】
なお、複数の遠心ファン３の回転方向を特に制限するものではないが、互いに反対に回転させると、互いの遠心ファン３の気流の干渉を抑制することができ、エネルギー効率を向上させることができる。
【００７２】
図２７では、第１遠心ファン３ａの中心点と、第２遠心ファン３ｂの中心点と、が筐体５の幅方向に平行な同一の直線上に位置するように、第１遠心ファン３ａと第２遠心ファン３ｂとが配置されている場合を例に図示している。
図２８では、第１遠心ファン３ａの中心点と、第２遠心ファン３ｂの中心点と、が筐体５の幅方向に平行な異なる直線上に位置するように、第１遠心ファン３ａと第２遠心ファン３ｂとが配置されている場合を例に図示している。例えば、第１遠心ファン３ａの中心点Ａが筐体５の後面側に位置し、第２遠心ファン３ｂの中心点Ｂが筐体５の正面側に位置するように配置するとよい。
【００７３】
複数の遠心ファン３を図２８に示すような位置に配置すると、圧縮機１及び制御箱２によって風路の一部が閉塞されている第２遠心ファン３ｂを、圧縮機１及び制御箱２から離れた位置、つまり筐体５の正面側に配置することができる。圧縮機１及び制御箱２等の風路抵抗体から遠心ファン３を離すことで、空力損失、異音及び騒音を抑制することができる。
【００７４】
なお、図２７及び図２８では、圧縮機１が内蔵されている熱源機１ａ−３を例に説明したが、圧縮機１及び制御箱２の有無、圧縮機１及び制御箱２の配置、ドレンパン８のレイアウトなどを図示したものに限定するものではない。
【００７５】
実施の形態４．
以下、本発明の実施の形態４について説明する。実施の形態４では、実施の形態１〜実施の形態３と重複するものについては説明を省略し、実施の形態１〜実施の形態３と同じ部分または相当する部分には同じ符号を付すものとする。
なお、実施の形態４では、変形例も含め、筐体５の後面に吸気口７を形成し、筐体５の正面に吹出口１０を形成した場合を想定しているものとする。ただし、吸気口７及び吹出口１０の形成位置を特に限定するものではない。
【００７６】
図２９は、本発明の実施の形態４に係る熱交換ユニットの１つである熱源機１ａ−４の一例を上面から見た状態を概略的に示す概略上面図である。図３０は、図２９のＡ−Ａ断面の一例を概略的に示す概略断面図である。以下、図２９及び図３０に基づいて、熱源機１ａ−４について説明する。なお、図２９では、熱源機１ａ−４の内部を模式的に示している。また、図２９は、紙面右側を熱源機１ａ−４の後面とし、紙面左側を熱源機１ａ−４の正面とし、紙面上側を熱源機１ａ−４の第１側面とし、紙面下側を熱源機１ａ−４の第２側面とした状態を例に示している。さらに、図２９では、空気の流れを矢印で表している。また、図３０には、空気の流れを矢印Ａ１及び矢印Ａ２で表している。
【００７７】
図２９では、複数の遠心ファン３を筐体５に設置した場合を一例として図示している。ただし、遠心ファン３の設置個数が複数でなくてもよい。図２９では、複数の遠心ファン３のうち紙面上側の一方の遠心ファン３を第１遠心ファン３ａとし、複数の遠心ファン３のうち紙面下側の他方の遠心ファン３を第２遠心ファン３ｂとして図示している。なお、実施の形態１又は実施の形態２のように、遠心ファン３の設置個数を１つとしてもよい。
【００７８】
また、実施の形態４では、図２９に示すように、第１遠心ファン３ａ及び第２遠心ファン３ｂを囲むように熱交換器４を筐体５の四面に対向する位置に配置している。第１遠心ファン３ａの紙面下側及び第２遠心ファン３ｂの紙面上側には、ファン間仕切り板１１が配置されているため、熱交換器４が存在しない。なお、図３０では、熱源機１ａ−４を断面視した状態において、筐体５の正面に対向する位置に配置された熱交換器４を熱交換器４ａとして図示し、筐体５の後面に対向する位置に配置された熱交換器４を熱交換器４ｂとして図示している。
【００７９】
実施の形態４では、筐体５の内部にバイパス風路６を設けている。具体的には、熱源機１ａ−４では、図３０に示すように筐体５の内部にバイパス仕切り板９を設けることで、バイパス風路６を筐体５の内部に形成している。バイパス仕切り板９は、熱交換器４の上部位置において仕切り板４１に対して平行に延びるように設けられている。バイパス風路６は、遠心ファン３から吹き出され、一部の熱交換器４を通過した空気を直接的に吹出口１０に導くものである。バイパス風路６を設けることで、吹出口１０から離れており、風が流れにくい位置に配置されている熱交換器４ｂにも多くの空気を流入させることが可能になる。
バイパス仕切り板９が、「第２仕切り板」に相当する。
【００８０】
図３０では、バイパス風路６の高さを高さＨ３として図示している。具体的には、高さＨ３は、バイパス仕切り板９と筐体５の上面との距離を表している。また、筐体５の高さを高さＨ１として図示している。具体的には、高さＨ１は、筐体５の上面と筐体５の下面との距離を表している。
【００８１】
図３１は、バイパス風路６を設けた場合の解析結果の一例を示すグラフである。図３１では、高さＨ３及び高さＨ１の比であるＨ３／Ｈ１とエネルギー効率との関係を表したものである。図３１では、縦軸がエネルギー効率（％）を、横軸がＨ３／Ｈ１（％）を、それぞれ示している。
【００８２】
図３１から、高さＨ３は、Ｈ３／Ｈ１が４０％以下になる範囲にすることで、比較的高いエネルギー効率が幅広い範囲で得られることがわかった。Ｈ３／Ｈ１を４０％よりも多く設けると、急激にエネルギー効率の低下を引き起こすもわかった。また、Ｈ３／Ｈ１が４０％以下のある値をピークとしてエネルギー効率は低下していくこともわかった。そのため、Ｈ３／Ｈ１の範囲を好ましくは１０％〜４０％の範囲とすることで、７０％以上のエネルギー効率を得ることができる。
【００８３】
次に、熱交換器４の配置の変形例について説明する。
図３２は、熱源機１ａ−４の一例を上面から見た状態を概略的に示す概略上面図である。
【００８４】
図２９では、熱交換器４を筐体５の四面に対向する位置に配置した場合を例に示したが、図３２では、熱交換器４を筐体５の二面に対向する位置に配置とした場合を例に示している。具体的には、吸気口７及び吹出口１０の形成位置に対応させ、筐体５の正面に対向する位置及び筐体５の後面と対向する位置に、熱交換器４を配置している。すなわち、熱交換器４を四面配置することに限らず、熱交換器４を図３２に示すような二面配置したレイアウトとしても、バイパス風路６が効果を発揮することが可能になる。
【００８５】
なお、図２９〜図３２では、圧縮機１が内蔵されている熱源機１ａ−４を想定して説明したが、圧縮機１及び制御箱２の有無、圧縮機１及び制御箱２の配置、ドレンパン８のレイアウトなどを図示したものに限定するものではない。
【００８６】
実施の形態５．
以下、本発明の実施の形態５について説明する。実施の形態５では、実施の形態１〜実施の形態４と重複するものについては説明を省略し、実施の形態１〜実施の形態４と同じ部分または相当する部分には同じ符号を付すものとする。
なお、実施の形態５では、筐体５の後面に吸気口７を形成し、筐体５の正面に吹出口１０を形成した場合を想定しているものとする。ただし、吸気口７及び吹出口１０の形成位置を特に限定するものではない。
【００８７】
図３３は、本発明の実施の形態５に係る熱交換ユニットの１つである熱源機１ａ−５の一例を図１のＡ−Ａ断面に対応させて概略的に示す概略断面図である。なお、図３３は、紙面右側を熱源機１ａ−４の後面とし、紙面左側を熱源機１ａ−４の正面とした状態を例に示している。また、図３３には、空気の流れを矢印Ａ１及び矢印Ａ２で表している。
【００８８】
実施の形態５では、筐体５の内部にバイパス風路６を設け、遠心ファン３の上部に備わるファンモータ１３の一部がバイパス風路６に突出している。実施の形態４で説明したように、バイパス風路６を設けたことによって、吹出口１０から離れた位置に配置されている後面側の熱交換器４にも空気が流れ易くなる。したがって、バイパス風路６には十分な空気が対流することになる。このため、バイパス風路６にファンモータ１３の一部を突出させることで、バイパス風路６を流れる空気の対流を利用して、ファンモータ１３を冷却することができ、品質を向上させることができる。
【００８９】
また、対流による冷却機能を備えることで、その分、冷却部材及びそれに伴う部品などを削減することができ、構造を簡素にすることができる。一方、熱交換器４が空気を加熱する凝縮器として機能する場合においては、ファンモータ１３の排熱で空気を加熱することができ、その分、エネルギー効率を向上させることができる。
【００９０】
なお、図３３では、圧縮機１が内蔵されている熱源機１ａ−５を想定して説明したが、圧縮機１及び制御箱２の有無、圧縮機１及び制御箱２の配置、ドレンパン８のレイアウトなどを図示したものに限定するものではない。
【００９１】
実施の形態６．
以下、本発明の実施の形態６について説明する。実施の形態６では、実施の形態１〜実施の形態５と重複するものについては説明を省略し、実施の形態１〜実施の形態５と同じ部分または相当する部分には同じ符号を付すものとする。
なお、実施の形態６では、筐体５の後面に吸気口７を形成し、筐体５の正面に吹出口１０を形成した場合を想定しているものとする。ただし、吸気口７及び吹出口１０の形成位置を特に限定するものではない。
【００９２】
図３４は、本発明の実施の形態６に係る熱交換ユニットの１つである熱源機１ａ−６の一例を上面から見た状態を概略的に示す概略上面図である。図３５は、図３４のＡ−Ａ断面の一例を概略的に示す概略断面図である。図３６及び図３７は、熱交換器４の一例を断面側視した状態を概略的に示す概略図である。以下、図３４〜図３７に基づいて、熱源機１ａ−６について説明する。なお、図３４では、熱源機１ａ−６の内部を模式的に示している。また、図３４は、紙面右側を熱源機１ａ−６の後面とし、紙面左側を熱源機１ａ−６の正面とし、紙面上側を熱源機１ａ−６の第１側面とし、紙面下側を熱源機１ａ−６の第２側面とした状態を例に示している。さらに、図３４及び図３６では、空気の流れを矢印で表している。また、図３５には、空気の流れを矢印Ａ１及び矢印Ａ２で表している。
【００９３】
実施の形態６では、図３４に示すように、第１遠心ファン３ａ及び第２遠心ファン３ｂを囲むように熱交換器４を筐体５の四面に対向する位置に配置している。第１遠心ファン３ａの紙面下側及び第２遠心ファン３ｂの紙面上側には、ファン間仕切り板１１が配置されているため、熱交換器４が存在しない。
【００９４】
そして、実施の形態６では、少なくとも二面以上に配置された熱交換器４の少なくとも一面、ここでは正面に配置された熱交換器４を断面視横向きのＶ字形状となるように配置している。残りの３面、つまり後面、第１側面及び第２側面に対向配置される熱交換器４は、断面視直線形状の熱交換器４である。
なお、図３４及び図３５では、筐体５の正面側に配置された熱交換器４を断面視横向きのＶ字形状となるように配置している。また、図３４及び図３５では、断面視横向きのＶ字形状に配置された熱交換器４を、熱交換器２２として区別して図示している。
【００９５】
つまり、熱交換器２２及び熱交換器４は、遠心ファン３を囲むように筐体５に配置されている。筐体５の一部の面に断面視横向きのＶ字形状の熱交換器２２を配置することで、熱交換器４を高密度に実装することができる。つまり、筐体５を薄型としても、熱交換器４を高密度に実装することができるので、熱交換効率を向上させることができ、さらにはエネルギー効率を向上させることができる。
【００９６】
なお、実施の形態６でも、筐体５の内部にバイパス風路６を設けている。図３４では、複数の遠心ファン３を筐体５に設置した場合を一例として図示している。ただし、遠心ファン３の設置個数が複数でなくてもよい。図３４では、複数の遠心ファン３のうち紙面上側のものを第１遠心ファン３ａとし、複数の遠心ファン３のうち紙面下側のものを第２遠心ファン３ｂとして図示している。実施の形態１又は実施の形態２のように、遠心ファン３の設置個数を１つとしてもよい。また、熱源機１ａ−６では、図３５に示すように筐体５の内部にバイパス仕切り板９を設けることで、バイパス風路６を筐体５の内部に形成している。
【００９７】
熱交換器２２の空気の流れについて説明する。
図３６に示すように、熱交換器２２のうち紙面上側の熱交換器と紙面下側の熱交換器との合わせ目付近の領域Ｃで空気が流れにくい。そのため、一般的に、図３７に示すような直線状の熱交換器４よりも通風抵抗が大きくなる。そこで、吹出口１０に近い熱交換器４に側面視Ｖ字状の熱交換器２２を配置することで、吹出口１０から離れた位置にある熱交換器４に空気を多く流すことができることになる。
また、バイパス風路６を設けている場合には、吹出口１０に近い位置に側面視Ｖ字状の熱交換器２２を配置することで、バイパス風路６の高さを小さくすることができる。
【００９８】
熱交換器４の配置の変形例について説明する。
図３８は、熱交換器４の配置の他の一例を断面視した状態を概略的に示す概略図である。なお、図３８では、空気の流れを矢印で表している。また、図３８では、断面視傾斜配置された熱交換器４を、熱交換器２３として区別して図示している。
【００９９】
図３８に示すように、１つの熱交換器４を傾斜配置してもよい。熱交換器２３は、例えば図３８に示すように、紙面左側から紙面右側に向けて下降するように傾斜配置されている。熱交換器４を傾斜配置した場合とは、仕切り板４１に対して熱交換器４の空気の通過面を斜め方向に延びるように配置したという意味である。なお、熱交換器４を紙面左側から紙面右側に向けて上昇するように傾斜配置させてもよい。
【０１００】
図３８に示すように熱交換器２３を傾斜配置することにより、筐体５の内部の限られた高さ制約の中で、高密度に熱交換器を実装することができることになる。そのため、図３８のような配置とすることで、熱交換効率を向上させることができる。
図３８に示すように熱交換器２３において空気の流れが斜めに曲がるため、断面視直線形状の熱交換器４と比べて通風抵抗が大きくなる。このため、熱交換器２３を吹出口１０に近い位置に配置し、吹出口１０から離れた位置に断面視直線形状の熱交換器４を配置すると、各熱交換器に流れる空気風量の分布を改善することができる。
【０１０１】
なお、図３６及び図３８に示したように、遠心ファン３の高さ位置に応じて、遠心ファン３の翼先端と熱交換器４との距離が稼げるように、熱交換器４の傾斜角度及び傾斜向きを選択するとよい。
【０１０２】
また、図３４〜図３８では、圧縮機１が内蔵されている熱源機１ａ−６を想定して説明したが、圧縮機１及び制御箱２の有無、圧縮機１及び制御箱２の配置、ドレンパン８のレイアウトなどを図示したものに限定するものではない。
【０１０３】
実施の形態７．
以下、本発明の実施の形態７について説明する。実施の形態７では、実施の形態１〜実施の形態６と重複するものについては説明を省略し、実施の形態１〜実施の形態６と同じ部分または相当する部分には同じ符号を付すものとする。
なお、実施の形態７では、筐体５の後面に吸気口７を形成し、筐体５の正面に吹出口１０を形成した場合を想定しているものとする。ただし、吸気口７及び吹出口１０の形成位置を特に限定するものではない。
【０１０４】
図３９は、本発明の実施の形態７に係る熱交換ユニットの１つである熱源機１ａ−７の一例を上面から見た状態を概略的に示す概略上面図である。なお、図３９は、紙面右側を熱源機１ａ−７の後面とし、紙面左側を熱源機１ａ−７の正面とし、紙面上側を熱源機１ａ−７の第１側面とし、紙面下側を熱源機１ａ−７の第２側面とした状態を例に示している。また、図３９では、空気の流れを矢印で表している。
【０１０５】
実施の形態７では、複数の遠心ファン３を用いた形態において、各遠心ファン３を囲むように熱交換器４を配置している。例えば２つの遠心ファン３を用いた場合、上面視メガネ状に熱交換器４を配置している。
【０１０６】
各遠心ファン３の周囲を囲むように熱交換器４を配置することで、熱交換器４を高密度に実装することができる。つまり、筐体５を薄型としても、熱交換器４を高密度に実装することができるので、熱交換効率を向上させることができ、さらにはエネルギー効率を向上させることができる。
【０１０７】
なお、ここでは一例として、各遠心ファン３を上面視Ｏ字状で囲むように配置した例を示しているが、これに限定されるものではなく、各遠心ファン３を囲う配置であれば上面視形状がどのようなものであってもよい。例えば、複数の遠心ファン３を配置する場合については、制御箱２は、その中心が、それぞれの遠心ファン３の間の中心部に位置するように配置するとよい。こうすることで、制御箱２の風路閉塞による、各遠心ファン３間の空気の風量比を各遠心ファン３で均等に近づけることができることになる。
【０１０８】
また、図３９では、圧縮機１が内蔵されている熱源機１ａ−７を想定して説明したが、圧縮機１及び制御箱２の有無、圧縮機１及び制御箱２の配置、ドレンパン８のレイアウトなどを図示したものに限定するものではない。
【０１０９】
実施の形態８．
以下、本発明の実施の形態８について説明する。実施の形態８では、実施の形態１〜実施の形態７と重複するものについては説明を省略し、実施の形態１〜実施の形態７と同じ部分または相当する部分には同じ符号を付すものとする。
なお、実施の形態８では、変形例も含め、筐体５の後面に吸気口７を形成し、筐体５の正面に吹出口１０を形成した場合を想定しているものとする。ただし、吸気口７及び吹出口１０の形成位置を特に限定するものではない。
【０１１０】
図４０は、本発明の実施の形態８に係る熱交換ユニットの１つである熱源機の一例を上面から見た状態を概略的に示す概略上面図である。図４１は、図４０のＡ−Ａ断面の一例を概略的に示す概略断面図である。以下、図４０及び図４１に基づいて、熱源機１ａ−８について説明する。なお、図４０では、熱源機１ａ−８の内部を模式的に示している。また、図４０は、紙面右側を熱源機１ａ−８の後面とし、紙面左側を熱源機１ａ−８の正面とし、紙面上側を熱源機１ａ−８の第１側面とし、紙面下側を熱源機１ａ−８の第２側面とした状態を例に示している。さらに、図４１には、空気の流れを矢印Ａ１及び矢印Ａ２で表している。
【０１１１】
図４１に示すように、遠心ファン３のファン吸気口４５よりも下の空間に後面に至るように吸気風路１４Ａが設けられている。図４０及び図４１に示すように、遠心ファン３の下流側には吹出風路４２が設けられ、吹出風路４２と吸気風路１４Ａとは、吸込み吹出し仕切り板４３によって風路が仕切られている。このような構成とすることで、遠心ファン３と筐体５の後面スペースとを広く確保することができ、遠心ファン３の後面側（吹出口１０から遠い面）に吹き出された空気を効率的に熱交換器４に通過させることができる。その結果、熱交換効率が向上する。
【０１１２】
特に、遠心ファン３を筐体内に高密度に実装する場合、遠心ファン３の外周を筐体５の後面に近付け過ぎると、急激な通風抵抗の増加の要因となる。図４２は、本発明の実施の形態８に係る熱交換ユニットにおいて、遠心ファンの位置と通風抵抗との関係を説明するための図である。図４２に示すように、遠心ファン３のファン半径をｒとし、遠心ファン３の回転中心軸Ａｘから筐体５の後面までの距離をｘと定義する。図４３は、発明者らの実験結果の一例を示したグラフである。図４３は、本発明の実施の形態８に係る熱交換ユニットにおいて、遠心ファンの回転中心軸から後面までの距離及びファン半径の比と通風抵抗との関係の一例を示すグラフである。図４３の横軸は比の値（ｘ／ｒ）であり、図４３の縦軸は通風抵抗である。図４３に示す実験結果を参照すると、比の値（ｘ／ｒ）が１．０５以下の範囲では、通風抵抗が急激に増加する。そのため、距離ｘは、比の値（ｘ／ｒ）が１．０５よりも大きくなる値が望ましい。また、比の値（ｘ／ｒ）は、１．１０以上であることが望ましい。
【０１１３】
また、図４０及び図４１に示すように、吸気風路１４Ａを、筐体５の正面に到達しない構成にすることで、吹出風路４２周辺に配置された熱交換器４の前面面積を大きくすることができる。そのため、遠心ファン３の後面側（吹出口１０から遠い面）に吹き出された空気を、効率的に熱交換器４を通過させることができる。その結果、熱交換効率が向上する。
【０１１４】
また、本実施の形態８の熱源機１ａ−８は、断面視横向きのＶ字形状の熱交換器４を有する。熱交換器４は、上部の熱交換器２２ａ及び下部の熱交換器２２ｂで構成される。図４２に示すように、熱交換器２２ａは、吹出風路４２に水平な方向に対し、角度θだけ傾斜して配置されている。図４２では、熱交換器２２ａが空気の吹き出し方向に対して角度θだけ傾斜していることを示しているが、熱交換器２２ｂも空気の吹き出し方向に対して角度θだけ傾斜していてもよい。熱交換器２２ａの傾斜角度θは水平方向を基準にして仰角であるのに対し、熱交換器２２ｂの傾斜角度θは水平方向を基準として俯角である。熱交換器２２ａ及び２２ｂのうち、少なくとも一方を傾斜して配置することで、熱交換器４の前面面積を拡大することができる。そのため、遠心ファン３の後面側（吹出口１０から遠い面）に吹き出された空気を、効率的に熱交換器４を通過させることができる。その結果、熱交換効率が向上する。
【０１１５】
図４４は発明者らの実験結果の一例を示したものである。図４４は、本発明の実施の形態８に係る熱交換ユニットにおいて、熱交換器の傾斜角度と通風抵抗との関係の一例を示すグラフである。この実験においても、高さが５００ｍｍ以下の筐体５が用いられた。図４４の実験結果に示すように、筐体５の高さが５００ｍｍ以下である場合、傾斜角度θが３０°以上になるように熱交換器２２ａ及び２２ｂを配置すると、熱交換器４の通風抵抗が抑制される。そのため、空気の流通効率が向上する。
【０１１６】
図４５は、本発明の実施の形態８に係る熱交換器の別の一例を図４０のＡ−Ａ断面に対応させて概略的に示した図である。図４５に示す熱交換器４は、吹出風路４２に水平な方向を基準として、上部の熱交換器２２ａの傾斜角度θ２と、下部の熱交換器２２ｂの傾斜角度θ１とが異なる構成である。傾斜角度θ２と傾斜角度θ１とが異なるように熱交換器４をレイアウトとすることで、熱交換器４の通風抵抗を調整することができる。そのため、熱交換器４における空気の流通効率を調節できる。さらに、傾斜角度θ２＞傾斜角度θ１の関係にすることで、熱交換器４の端部を遠心ファン３から離すことができる。そのため、遠心ファン３から後面に向かって吹き出された空気が熱交換器４を通過しやすくなる。その結果、熱交換器４における、空気の流通効率がさらに向上する。
【０１１７】
図４６は、本発明の実施の形態８に係る熱交換器の別の一例を図４０のＡ−Ａ断面に対応させて概略的に示した図である。図４６に示す構成例は、断面視横向きのＶ字形状の熱交換器４において、上部の熱交換器２２ａの長さＬｋ１が下部の熱交換器２２ｂの長さＬｋ２に比べて長いことを特徴とする。このような構成とすることで、遠心ファン３の上部のスペースを熱交換器２２ａの設置スペースとして有効に用いて、熱交換器４の前面面積を大きくすることができる。そのため、熱交換効率が向上する。
【０１１８】
実施の形態９．
以下、本発明の実施の形態９について説明する。実施の形態９では、実施の形態１〜実施の形態８と重複するものについては説明を省略し、実施の形態１〜実施の形態８と同じ部分または相当する部分には同じ符号を付すものとする。
なお、実施の形態９では、筐体５の後面に吸気口７を形成し、筐体５の正面に吹出口１０を形成した場合を想定しているものとする。ただし、吸気口７及び吹出口１０の形成位置を特に限定するものではない。
【０１１９】
図４７は、本発明の実施の形態９に係る熱交換ユニットの１つである負荷側機２ａの一例を上面から見た状態を概略的に示す概略上面図である。なお、図４７は、紙面右側を負荷側機２ａの後面とし、紙面左側を負荷側機２ａの正面とし、紙面上側を負荷側機２ａの第１側面とし、紙面下側を負荷側機２ａの第２側面とした状態を例に示している。また、図４７では、空気の流れを矢印で表している。さらに、図４７では、実施の形態７に係る熱源機１ａ−７の筐体レイアウトを適用した負荷側機２ａを例に図示している。
【０１２０】
負荷側機２ａは、熱交換器を備えた熱交換ユニットの１つであり、実施の形態１〜実施の形態８のいずれかに係る熱源機とともに空気調和装置を構成するものである。そして、負荷側機２ａは、実施の形態１〜実施の形態８のいずれかに係る熱源機の筐体レイアウトを適用したものである。一般的に、負荷側機２ａには、圧縮機１及び制御箱２が備わっていない場合が多い。つまり、負荷側機２ａは、実施の形態１〜実施の形態８のいずれかに係る熱源機から圧縮機１及び制御箱２を除いた構成と同様である。
【０１２１】
すなわち、負荷側機２ａにおいては、圧縮機１及び制御箱２による風路の閉塞をそもそも想定する必要がない。したがって、熱交換器４を高密度で実装することが可能になる。
なお、図４７では、実施の形態７に係る熱源機１ａ−７の筐体レイアウトを適用した構成を例に示しているが、負荷側機２ａには実施の形態１〜実施の形態８のいずれかに係る熱源機の筐体レイアウトを適用することができる。
【０１２２】
実施の形態１０．
以下、本発明の実施の形態１０について説明する。実施の形態１０では、実施の形態１〜実施の形態９と重複するものについては説明を省略し、実施の形態１〜実施の形態９と同じ部分または相当する部分には同じ符号を付すものとする。なお、図４８及び図４９に示す冷媒回路構成は、あくまで一般的な蒸気圧縮式の冷凍サイクルを表しているだけであり、空気調和装置１００の冷媒回路構成をこれに限定するものではない。また、負荷側機２ａの熱交換器４を第１熱交換器４−１とし、熱源機１ａ−１の熱交換器４を第２熱交換器４−２として、区別するものとする。
【０１２３】
図４８及び図４９は、本発明の実施の形態１０に係る空気調和装置１００の冷媒回路構成の一例を概略的に示す構成図である。図４８及び図４９に基づいて、空気調和装置１００について説明する。空気調和装置１００は、実施の形態１〜実施の形態７のいずれかに係る熱源機、及び、実施の形態９に係る負荷側機２ａの少なくともいずれか１つを有している。なお、図４８では、実施の形態１に係る熱源機１ａ−１、及び、実施の形態９に係る負荷側機２ａの双方を備えている場合を例に示しているが、これに限定するものではない。空気調和装置１００は、実施の形態１〜実施の形態７のいずれかに係る熱源機、及び、実施の形態９に係る負荷側機２ａの少なくともいずれか１つを有していればよい。
【０１２４】
図４８及び図４９では、冷媒の流れを切り替えることができる空気調和装置１００を例に図示している。図４８では、第１熱交換器４−１を凝縮器、第２熱交換器４−２を蒸発器として機能させる場合、つまり暖房運転時の冷媒の流れを矢印で示している。一方、図４９では、第１熱交換器４−１を蒸発器、第２熱交換器４−２を凝縮器として機能させる場合、つまり冷房運転時の冷媒の流れを矢印で示している。
【０１２５】
空気調和装置１００は、主要な要素機器として、圧縮機１、流路切替装置２５、第１熱交換器４−１、減圧装置２４、及び、第２熱交換器４−２を有している。それらを接続する冷媒配管として、第１接続配管２９、第２接続配管３０、第３接続配管３１、第４接続配管２６、第５接続配管２７、及び、第６接続配管２８を有している。つまり、空気調和装置１００は、圧縮機１、流路切替装置２５、第１熱交換器４−１、減圧装置２４、及び、第２熱交換器４−２を冷媒配管で接続した冷媒回路を備えている。
【０１２６】
第１接続配管２９は、圧縮機１と流路切替装置２５とを接続する冷媒配管である。第２接続配管３０は、流路切替装置２５と第１熱交換器４−１とを接続する冷媒配管である。第３接続配管３１は、第１熱交換器４−１と減圧装置２４とを接続する冷媒配管である。第４接続配管２６は、減圧装置２４と第２熱交換器４−２とを接続する冷媒配管である。第５接続配管２７は、第２熱交換器４−２と流路切替装置２５とを接続する冷媒配管である。第６接続配管２８は、流路切替装置２５と圧縮機１とを接続する冷媒配管である。
【０１２７】
ここでは、流路切替装置２５を設け、流路切替装置２５により冷媒の流れを切り替えることができる場合を例に図示しているが、流路切替装置２５を設けずに冷媒の流れを一定としてもよい。この場合、第１熱交換器４−１が凝縮器としてのみ機能し、第２熱交換器４−２が蒸発器としてのみ機能する。
【０１２８】
熱源機１ａ−１は、空調対象空間とは別空間、例えば屋外に設置され、負荷側機２ａに冷熱又は温熱を供給する機能を有する。
負荷側機２ａは、空調対象空間に冷熱又は温熱を供給する空間、例えば屋内に設置され、熱源機１ａ−１から供給される冷熱又は温熱により空調対象空間を冷却又は加温することになる。ここでは、減圧装置２４を熱源機１ａ−１に備えた場合を例に示しているが、減圧装置２４を負荷側機２ａに備えてもよい。
【０１２９】
圧縮機１は、冷媒を圧縮して吐出するものである。圧縮機１は、例えば、ロータリ圧縮機、スクロール圧縮機、スクリュー圧縮機、又は、往復圧縮機等で構成することができる。第１熱交換器４−１が凝縮器として機能する場合、圧縮機１から吐出された冷媒は、第１熱交換器４−１へ送られる。第１熱交換器４−１が蒸発器として機能する場合、圧縮機１から吐出された冷媒は、第２熱交換器４−２へ送られる。
【０１３０】
流路切替装置２５は、圧縮機１の吐出側に設けられ、暖房運転と冷房運転とにおいて冷媒の流れを切り替えるものである。流路切替装置２５は、例えば四方弁、三方弁の組合せ、又は、二方弁の組み合わせにより構成することができる。
【０１３１】
第１熱交換器４−１は、凝縮器又は蒸発器として機能するものであり、例えばフィン・アンド・チューブ型熱交換器で構成することができる。
【０１３２】
減圧装置２４は、第１熱交換器４−１又は第２熱交換器４−２を経由した冷媒を減圧するものである。減圧装置２４は、例えば電子膨張弁で構成することができる。また、減圧装置２４は、キャピラリーチューブ及びバルブ等を組み合わせた流動抵抗体で構成してもよい。
【０１３３】
第２熱交換器４−２は、蒸発器又は凝縮器として機能するものであり、例えばフィン・アンド・チューブ型熱交換器で構成することができる。
【０１３４】
図４８に基づいて、空気調和装置１００の暖房運転時の動作について、冷媒の流れとともに説明する。
圧縮機１において冷媒は、高温高圧の冷媒過熱蒸気となり、第１接続配管２９及び第２接続配管３０を通り、負荷側機２ａへと流入する。負荷側機２ａに流入した冷媒は、冷媒分配管１９を介して第１熱交換器４−１へと流入し、第１熱交換器４−１において遠心ファン３によって供給される空気と熱交換し、冷却される。この際、第１熱交換器４−１を通過する室内空気は、冷媒によって加熱され、例えば居住空間などの空調対象空間へ搬送され、空調対象空間は暖まり、暖房されることになる。
【０１３５】
第１熱交換器４−１によって冷却された冷媒は、過冷却液または気液二相冷媒の状態で冷媒集合管２０を介して第１熱交換器４−１から流出する。第１熱交換器４−１から流出した冷媒は、第３接続配管３１を流れ、減圧装置２４に流入する。減圧装置２４において冷媒は、絞られ、膨張させられ、低温低圧の気液二相冷媒の状態となる。この冷媒は、第４接続配管２６を通過し、熱源機１ａ−１に流入する。
【０１３６】
図４９に基づいて、空気調和装置１００の冷房運転時の動作について、冷媒の流れとともに説明する。
圧縮機１において冷媒は、高温高圧の冷媒過熱蒸気となり、第１接続配管２９及び第５接続配管２７を通り、熱源機１ａ−１に流入する。熱源機１ａ−１に流入した冷媒は、冷媒集合管２０を介して第２熱交換器４−２へと流入し、第２熱交換器４−２において遠心ファン３によって供給される外気と熱交換し、冷却される。第２熱交換器４−２によって冷却された冷媒は、過冷却液または気液二相冷媒の状態で冷媒分配管１９を介して第２熱交換器４−２から流出する。第２熱交換器４−２から流出した冷媒は、第４接続配管２６を通過し、減圧装置２４に流入する。
【０１３７】
減圧装置２４において冷媒は、絞られ、膨張させられ、低温低圧の気液二相冷媒の状態となる。この冷媒は、第３接続配管３１を通過し、負荷側機２ａに流入する。負荷側機２ａに流入した冷媒は、例えば室内空気から熱をもらう。言い換えると、室内空気は冷却され、冷房される。第１熱交換器４−１で加熱された冷媒は、乾き度の高い気液二相冷媒または過熱蒸気となり、第２接続配管３０及び第６接続配管２８を通過し、圧縮機１に吸入される。圧縮機１に吸入された冷媒は、再び圧縮機１で圧縮され、高温高圧の冷媒過熱蒸気となって吐出される。以下、このサイクルが繰り返される。
【０１３８】
したがって、空気調和装置１００によれば、実施の形態１〜実施の形態７のいずれかに係る熱源機、及び、実施の形態９に係る負荷側機２ａの少なくともいずれか１つを有しているので、設置自由度を大幅に向上することができる。
【０１３９】
空気調和装置１００の変形例について説明する。
図５０は、空気調和装置１００の変形例の冷媒回路構成の一例を概略的に示す構成図である。図５０に基づいて、空気調和装置１００の変形例について説明する。なお、空気調和装置１００の変形例を空気調和装置１００Ａとして区別するものとする。
【０１４０】
空気調和装置１００Ａは、減圧装置２４と第２熱交換器４−２との間に備えた気液分離器３４と、気液分離器３４と第２熱交換器４−２の出口側とを接続したバイパス配管３５と、バイパス配管３５に設置された少なくとも１つの流量調整装置３７と、を備えている。
気液分離器３４は、冷媒をガス冷媒と液冷媒とに分離するものである。気液分離器３４で分離されたガス冷媒は、流量調整装置３７に送られる。気液分離器３４で分離された液冷媒は、第２熱交換器４−２に送られる。バイパス配管３５は、気液分離器３４で分離されたガス冷媒を第２熱交換器４−２の出口に導く冷媒配管である。流量調整装置３７は、バイパス配管３５を流れる冷媒の流量を調整するものである。
【０１４１】
第２熱交換器４−２の暖房運転時の冷媒の流れ上流側に気液分離器３４を設け、暖房運転時に流量調整装置３７の開度を制御することで、運転条件に応じた最適な冷媒状態で第２熱交換器４−２の冷媒分配管１９に冷媒を供給することができ、分配性能が向上する。また、熱交換に寄与しない余分なガス冷媒をバイパスすることで、第２熱交換器４−２での圧力損失を低減でき、エネルギー効率を向上させることができる。
【０１４２】
冷房運転時においては、気液分離器３４は液溜めとして機能し、冷房運転及び暖房運転における最適な冷媒充填量の差異を低減する効果を発揮し、更には冷媒充填量の適正化により、エネルギー効率を向上させることができる。
【０１４３】
以上のように、本発明に係る熱交換ユニットの１つである熱源機の実施の形態を８つの実施の形態に分けて説明したが、実施の形態１〜実施の形態８のいずれかを組み合わせて構成してもよい。また、本発明に係る熱交換ユニットの１つである負荷側機の実施の形態を１つだけ説明したが、実施の形態１〜実施の形態８のいずれかを組み合わせた熱源機と同様の構成を適用することができる。さらに、本発明に係る空気調和装置の実施の形態を１つだけ説明したが、実施の形態１〜実施の形態８のいずれかを組み合わせた熱源機と、実施の形態１〜実施の形態８のいずれかを組み合わせた負荷側機と、を任意に組み合わせることができる。例えば、実施の形態２に係る熱源機１ａ−２と、実施の形態６に係る熱源機１ａ−６と同構成の負荷側機と、で空気調和装置１００を構成することができる。
【符号の説明】
【０１４４】
１  圧縮機、１ａ−１〜１ａ−８  熱源機、２  制御箱、２ａ  負荷側機、３  遠心ファン、３ａ  第１遠心ファン、３ｂ  第２遠心ファン、４  熱交換器、４−１  第１熱交換器、４−２  第２熱交換器、４ａ  熱交換器、４ｂ  熱交換器、５  筐体、６  バイパス風路、７  吸気口、８  ドレンパン、９  バイパス仕切り板、１０  吹出口、１１  ファン間仕切り板、１３  ファンモータ、１４Ａ  吸気風路、１４Ｂ  吹出風路、１５  伝熱管、１６  円管、１７  扁平管、１８  フィン、１９  冷媒分配管、２０  冷媒集合管、２１  コルゲートフィン、２２、２２ａ、２２ｂ  熱交換器、２３  熱交換器、２４  減圧装置、２５  流路切替装置、２６  第４接続配管、２７  第５接続配管、２８  第６接続配管、２９  第１接続配管、３０  第２接続配管、３１  第３接続配管、３４  気液分離器、３５  バイパス配管、３７  流量調整装置、４０  ベルマウス、４１  仕切り板、４２  吹出風路、４３  吸込み吹出し仕切り板、４５  ファン吸気口、１００  空気調和装置、１００Ａ  空気調和装置。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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【図３６】
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【図３７】
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【図３８】
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【図３９】
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【図４０】
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【図４１】
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【図４２】
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【図４３】
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【図４４】
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【図４５】
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【図４６】
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【図４７】
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【図４８】
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【図４９】
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【図５０】
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