(57)【要約】【課題】従来の装置においては、内側熱交換器と外側熱交換器の長さが異なるため分流器の設計が困難であったり高価についたりするという課題があった。【解決手段】本発明では、内側熱交換器１０３ａを概略正方柱状に外側熱交換器１０３ｂを概略円柱状にし、内側熱交換器１０３ａの対角の長さと外側熱交換器１０３ｂの直径がおおむね等しくなるように設計することで、分流調整を容易にすることができ、安価で性能の良い空気調和機を提供することができる。【選択図】図１
2005106425.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
下面中央部に設けられた空気吸込口と、内側熱交換器と、前記空気吸込口および前記内側熱交換器の周囲に配置された空気吹出口と、前記空気吹出口の外側に配置された外側熱交換器と、前記空気吸込口と前記内側熱交換器の間に配置された送風手段とで構成され、前記内側熱交換器は概略多角柱形状を成し、前記外側熱交換器は前記内側熱交換器と異なる形状を成し、室内の空気が前記空気吸込口から前記送風手段に導かれ、前記内側熱交換器を経て、あるいは前記内側熱交換器の上を超え前記外側熱交換器を経て前記空気吹出口から排出されることを特徴とする空気調和機。
【請求項２】
前記内側熱交換器の概略形状が正方柱で、前記外側熱交換器は概略円柱形状を成し、前記内側熱交換器の長さと前記外側熱交換器の長さが概略等しいことを特徴とした、請求項１に記載の空気調和機。
【請求項３】
前記内側熱交換器が概略多角柱形状を成し、前記外側熱交換器が前記内側熱交換器よりも角数の多いの概略多角柱形状を成すことを特徴とした、請求項１に記載の空気調和機。
【請求項４】
前記内側熱交換器の概略形状が四角柱で、前記外側熱交換器の概略形状が十二角柱であることを特徴とした請求項１に記載の空気調和機。
【請求項５】
下面中央部に設けられた空気吸込口と、内側熱交換器と、前記空気吸込口および前記内側熱交換器の周囲に配置された空気吹出口と、前記空気吹出口の外側に配置された外側熱交換器と、前記空気吸込口と前記内側熱交換器の間に配置された送風手段とを備え、前記内側熱交換器と前記外側熱交換器とで一つの熱交換ユニットを成し、複数の前記熱交換ユニットを前記送風手段の周りに配置し、室内の空気が前記空気吸込口から前記送風手段に導かれ、各前記熱交換ユニットの前記内側熱交換器を経て、あるいは前記熱交換ユニットの間を通り、各前記熱交換ユニットの前記外側熱交換器を経て前記空気吹出口から排出されることを特徴とする空気調和機。
【請求項６】
各前記熱交換ユニットの前記内側熱交換器を通る前記空気と、各前記熱交換ユニットの前記外側熱交換器を通る前記空気の量を調整する風量調整板を設けたことを特徴とする、請求項５に記載の空気調和機。
【請求項７】
運転開始とともに、前記内側熱交換器、前記外側熱交換器が降下することにより、前記内側熱交換器の上を超えて前記外側熱交換器に到る空間が形成されることを特徴とする、請求項１または請求項３に記載の空気調和機。
【請求項８】
前記内側熱交換器、前記外側熱交換器が単列のフィンチューブ熱交換器であることを特徴とした請求項２または請求項４または請求項５または請求項６または請求項７に記載の空気調和機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、天井などの高所に設置され、調和空気を概略下向きかつ多方向に吹き出すよう構成された、いわゆる天井カセット型の空気調和機に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、天井カセット型の空気調和機において、熱交換率を低下させることなく装置の高さ寸法を小さくした装置として、図９、図１０に示すような装置がある。
図９、図１０において、天井Ｒに取り付けられた空気調和装置１は、空調機ケーシング２、内側熱交換器３ａおよび外側熱交換器３ｂからなる熱交換器３、内側ドレンパン４ａおよび外側ドレンパン４ｂからなるドレンパン４、ターボファン５、吸込口６ａと複数の吹出口６ｂと空気をターボファン５に導くベルマウス６ｃを備えた前面グリル６、連結板７で構成されている。図９は縦断面図、図１０は内部を示す下面図である。
吸込口６ａから吸い込まれた空気は、ターボファン５を通過後、矢印Ｂのように内側熱交換器３ａを通る空気と、矢印Ｃのように上側流通路８を通って外側熱交換器３ｂを通るくうきとに分かれる。そして、それぞれ熱交換した後、合流部９で合流し吹出口６ｂから室内に送り出される。
【０００３】
内側熱交換器３ａ、外側熱交換器３ｂのいずれにも、ターボファン５から直接空気が供給され、熱交換器３としての面積は、内側熱交換器３ａの面積と外側熱交換器３ｂの面積の和となり、小さな高さ寸法で大きな熱交換面積を確保することができる。
【特許文献１】特開平６−１８０５６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、従来の装置においては、内側熱交換器３ａと外側熱交換器３ｂの長さが異なるために、出せる能力が異なり、それぞれの熱交換器に対する冷媒流量や、通風量などを広い能力範囲にわたって適正化することが困難で、分流の設計が困難であったり分流器が高価についたりするという課題があった。
【０００５】
また、従来の装置においては、高寸法は小さく抑えることが可能であるが、熱交換器の投入量を上げていくことにより取りつけ面積については、増加を招くという課題があった。
【０００６】
本発明は、上記課題を解決し、内側熱交換器と外側熱交換器を使用しつつも熱交換器に対する冷媒流量のバランスがとり易く、取りつけ面積の増加を抑えて、性能が良く安価で小型の空気調和機を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前記従来の課題を解決するため、本発明の空気調和機は、内側熱交換器と外側熱交換器とを備え、内側熱交換器は概略多角柱形状を成し、外側熱交換器は内側熱交換器と異なる形状を成すものである。これにより、熱交換器に対する冷媒流量や、通風量などを広い能力範囲にわたって適正化することが容易となる。
【０００８】
また、本発明の空気調和機は、内側熱交換器の概略形状を四角柱とし、外側熱交換器を概略円柱形状とし、内側熱交換器の長さと前記外側熱交換器の長さを概略等しくするものである。これにより、内側熱交換器と外側熱交換器に対し冷媒流量や、通風量などを均等に分配することで、広い能力範囲にわたって適正化することが容易となる。
【０００９】
また、本発明の空気調和機は、内側熱交換器の概略形状を多角柱形状とし、外側熱交換器の概略形状を内側熱交換器よりも角数の多いの多角柱形状とし、内側熱交換器の長さと、外側熱交換器の長さとの差を少なくするとともに、内側熱交換器と外側熱交換器の間にできる空間の下面形状と空気吹出口との重なりを低減するものである。これにより、空気吹出口付近における通風抵抗を削減することができる。
【００１０】
また、本発明の空気調和機は、内側熱交換器の概略形状を四角柱とし、外側熱交換器の概略形状を十二角柱とすることで、内側熱交換器と外側熱交換器の間にできる空間の下面形状と空気吹出口との重なりを最も効率よく低減するものである。これにより、空気吹出口付近における通風抵抗を削減することができる。
【００１１】
また、本発明の空気調和機は、送風手段の周りに内側熱交換器と前記外側熱交換器とからなる熱交換ユニットを複数配置し、各熱交換ユニットの内側熱交換器と、熱交換ユニットの間を通り、各熱交換ユニットの前記外側熱交換器を通って空気吹出口から空気を排出するものである。これにより、熱交換器の前面面積を大きく取るとともに、熱交換器の長さが短くなったことにより、熱交換効率の良いパス組が可能となる。
【００１２】
また、本発明の空気調和機は、内側熱交換器と前記外側熱交換器とからなる各熱交換ユニットの内側熱交換器を通る空気と、各熱交換ユニットの外側熱交換器を通る空気の量を調整する調整板を設けたものである。これにより、内側熱交換器と前記外側熱交換器を通る空気の量を調整することで、各熱交換器の有効利用が容易にできる。
【００１３】
また、本発明の空気調和機は、運転開始とともに、内側熱交換器、外側熱交換器が降下することにより、内側熱交換器の上を超えて外側熱交換器に到る空間が形成されるものである。これにより、熱交換器の前面面積を最大にすることができる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、熱交換器に対する冷媒流量や、通風量などを広い能力範囲にわたって適正化することが容易となり、安価で高さ寸法の小さな空気調和機を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下に、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。
【００１６】
（実施の形態１）
本発明の実施の形態１は、図１の水平断面概略図および図２の垂直断面概略図に示すように、天井埋め込み四方向吹出型の空気調和機１０１であって、内側熱交換器１０３ａと外側熱交換器１０３ｂを備えている。内側熱交換器１０３ａは、概略四角柱状に折り曲げられたフィンチューブ熱交換器であり、外側熱交換器１０３ｂは、概略円柱状に折り曲げられたフィンチューブ熱交換器であり、空気調和機１０１においてはいずれも１列８段のフィンチューブ熱交換器で、端部はエンドプレート１２２で固定されている。
【００１７】
他に空気調和機１０１は、本体ケーシング１０２、ドレンパン１０４、ターボファン１０５、吸込グリル１０６ａと吹出口１０６ｂとエアガイダ-１０６ｃとを備えた前面パネル１０６、天面プレート１０７、ガス管接続ジョイント１１１、液管接続ジョイント１１２、風向制御羽根１１５、ファンモータ１１７などから構成され、天井面１１６に取りつけられている。
【００１８】
図２に示すように、室内空気はターボファン１０５により矢印１１８のように吸込グリ
ル１０６ａから吸込まれ、理想的には半分の空気が矢印１１９のように内側熱交換器１０３ａを通り、残り半分の空気が矢印１２０ａ、１２０ｂのように内側熱交換器１０３ａと外側熱交換器１０３ｂを連結する天面プレート１０７上部の通風空間１０８を通った後、矢印１２０ｃのように外側熱交換器１０３ｂを通って、合流部１０９でそれぞれの空気が合流し、吹出口１０６ｂから矢印１２１のように吹出される。
【００１９】
暖房運転時において室外機などから供給される冷媒は、ガス管接続ジョイント１１１から高温高圧のガス冷媒が矢印１１３のように流入し、内側熱交換器１０３ａに四パス、外側熱交換器１０３ｂに四パスの合計八つのパスに分けられる。以後一つのパスを例に取ると、高温高圧のガス冷媒は配管１２４ｂから外側熱交換器１０３ｂに入り、放熱しながら配管リターン部１２４ｒ、一つ下段の配管１２４ｅを通り外側熱交換器１０３ｂを出て、再び他のパスと合流して液管接続ジョイント１１２から矢印１１４のように流れる。また、冷房の場合には暖房とは逆の流れになる。
【００２０】
内側熱交換器１０３ａと外側熱交換器１０３ｂの長さが大きく異なると、分流の調整が困難になって、十分な性能を引き出せなくなったり、製造コストの増加をまねくことになったりするため、内側熱交換器１０３ａと外側熱交換器１０３ｂの長さは等しい方が望ましい。
【００２１】
空気調和機１０１においては、内側熱交換器１０３ａを概略正方柱状に外側熱交換器１０３ｂを概略円柱状にし、内側熱交換器１０３ａの対角の長さと外側熱交換器１０３ｂの直径がおおむね等しくなるように設計している。
【００２２】
図１に示すように、外側熱交換器１０３ｂの半径をＲとすると、外側熱交換器１０３ｂの長さは２πＲ≒6.28Ｒとなる。一方、内側熱交換器１０３ａの一辺長さは√(２)Ｒ≒1.414Ｒで、全長は5.66Ｒとなり、内側熱交換器１０３ａと外側熱交換器１０３ｂの隙間Ｄは約0.29Ｒとなる。
【００２３】
もしも、内側熱交換器１０３ａが概略円柱状であり、約0.29Ｒ程度半径が短いとするとその全長は 2（1-0.29）πＲ≒4.46Ｒとなる。つまり、内側熱交換器１０３ａが前述の概略正方柱状である場合は、長さの差は（6.28-5.66）Ｒ＝0.62Ｒ、前述の概略円柱状の場合は長さの差は（6.28-4.46）Ｒ＝1.82Ｒであり、概略正方柱状にすることにより熱交換器の長さの差を少なくすることができる。
【００２４】
従って、空気調和機１０１は、分流調整を容易にすることができ、安価で性能の良い空気調和機を提供することができる。
【００２５】
（実施の形態２）
図３に示す様に本発明の実施の形態２は、天井埋め込み四方向吹出型の空気調和機２０１であって、基本的な構成は実施の形態１と同様である。そして、内側熱交換器２０３ａが同様概略正方柱状である点も同じであるが、外側熱交換器２０３ｂは概略十二角柱状を成している。
【００２６】
十二角柱の形状は、次のように決める。吹出口１０６ｂの外側の頂点Ａ、ＢとＡＢの中点Ｍから最近傍の本体ケーシング１０２の辺におろした垂線と、その最近傍の本体ケーシング１０２の辺との交点Ｃを頂点とし、残りの三つの吹出口についても同様に各三つの頂点を決定し、得られた十二の頂点を順につないだ形状とする。
【００２７】
これにより、吹出口１０６ｂと外側熱交換器２０３ｂの重なりをなくし、吹出口の抵抗を低減することができる。また、実施の形態１と同様に外側熱交換器２０３ｂを内側熱交
換器２０３ａと同様に概略正方柱状とするよりも、外側熱交換器２０３ｂと内側熱交換器２０３ａの長さの差を小さくすることができるので、実施の形態1で示した分流調整を容
易にする効果も得られる。
【００２８】
そして、吹出口の抵抗を低減することによって風量の増大が可能となるので、空気調和機２０１の性能をさらに向上することができるとともに、調和空気を部屋の隅々まで行きわたらせることができ快適性の向上を図ることができる。
【００２９】
なお、外側熱交換器２０３ｂを概略十二角柱状としたが、交点Ｃに相当する点を省略した八角柱状でも同様の効果を得ることができる。
【００３０】
（実施の形態３）
図４、図５に示す様に本発明の実施の形態３は、天井埋め込み四方向吹出型の空気調和機３０１であって、基本的な構成は実施の形態１と同様である。ただし、内側熱交換器３０３ａ、外側熱交換器３０３ｂはどちらも概略正方柱状に折り曲げられており、相似形をしているので熱交換器の長さに明らかな違いがある。そして、内側熱交換器３０３ａの各配管は外側熱交換器３０３ｂの同じ高さ位置の配管と一端が接続されている。例えば、外側熱交換器３０３ｂの配管３２４ｂと内側熱交換器３０３ａの配管３２４ｅが、接続されている。
【００３１】
図５において、暖房運転時を考えると矢印１１３のようにガス管接続ジョイント１１１から流入した冷媒は、八つのパスに分流されて配管３２４ｂなどの外側熱交換器３０３ｂの各段に入り、放熱しながら出口に達すると、矢印３２４ｒのように内側熱交換器３０３ａの配管３２４ｅ、つまり内側熱交換器３０３ａのそれぞれ同じ高さの配管に入る。そして、放熱し終わって内側熱交換器３０３ａを出ると再び合流して、矢印１１４のように空気調和機３０１を出て、室外機へと向う。また、冷房運転の際は逆の流れとなる。
【００３２】
これにより、内側熱交換器３０３ａ、外側熱交換器３０３ｂの長さに明らかな差があっても、八つのパスに分流された冷媒の流路長を均等にすることができ容易に分流調整を行うことができ、安価で性能の良い空気調和機を提供することができる。
【００３３】
（実施の形態４）
図６、図７に示す様に本発明の実施の形態４は、天井埋め込み四方向吹出型の空気調和機４０１であって、内側熱交換器４０３Ａａと外側熱交換器４０３Ａｂからなる熱交換ユニット４０３Ａと、内側熱交換器４０３Ｂａと外側熱交換器４０３Ｂｂからなる熱交換ユニット４０３Ｂを備えている。内側熱交換器４０３Ａａ、４０３Ｂａは、概略Ｌ字に折り曲げられたフィンチューブ熱交換器であり、外側熱交換器４０３Ａｂ、４０３Ｂｂも、概略Ｌ字に折り曲げられたフィンチューブ熱交換器で、空気調和機４０１においてはいずれも１列１１段のフィンチューブ熱交で、換器端部はエンドプレート１２２で固定されている。
【００３４】
他に空気調和機４０１は、本体ケーシング１０２、ドレンパン１０４、ターボファン１０５、吸込グリル１０６ａと吹出口１０６ｂとエアガイダ-１０６ｃとを備えた前面パネル１０６、天面プレート１０７、ガス管接続ジョイント１１１、液管接続ジョイント１１２、風向制御羽根１１５、ファンモータ１１７などから構成され、天井面１１６に取りつけられている。
【００３５】
図７に示すように、室内空気はターボファン１０５により矢印１１８のように吸込グリル１０６ａから吸込まれ、理想的には半分の空気が矢印４１９のように内側熱交換器４０３Ａａ、４０３Ｂａを通り、残り半分の空気が矢印４２０ａのように熱交換ユニット４０３Ａと熱交換ユニット４０３Ｂの隙間を通った後、矢印４２０ｃのように外側熱交換器４
０３Ａｂ、４０３Ｂｂを通って、合流部１０９でそれぞれの空気が合流し、吹出口１０６ｂから矢印１２１のように吹出される。
【００３６】
冷房運転時において室外機などから供給される冷媒は、液管接続ジョイント１１２から気液二相の冷媒が矢印１１４のように流入し、熱交換ユニット４０３Ａの内側熱交換器４０３Ａａに入る冷媒と熱交換ユニット４０３Ｂの内側熱交換器４０３Ｂａに入る冷媒とに分けられる。そして、内側熱交換器４０３Ａａ、４０３Ｂａを抜けると、配管リターン部４２４Ａｒ、４２４Ｂｒで折り返し、外側熱交換器４０３Ａｂ、４０３Ａｂで吸熱した後、再び他のパスと合流してガス管接続ジョイント１１１から矢印１１３のように流れる。また、暖房の場合には冷房とは逆の流れになる。
【００３７】
空気調和機４０１では、外側熱交換器４０３Ａｂ、４０３Ｂｂへ向かう空気が熱交換ユニット４０３Ａと熱交換ユニット４０３Ｂの隙間を通るため、前述の空気調和機１０１、２０１、３０１に比べ、熱交換器の前面面積を大きくすることができ、前述の空気調和機よりもさらに性能を向上させることができる。
【００３８】
また、風量調整板４３０を設けると、内側熱交換器４０３Ａａ、４０３Ｂａと外側熱交換器４０３Ａｂ、４０３Ａｂを通る風量を容易に調整することができ、熱交換器の性能を十分に引き出すことができる。
【００３９】
（実施の形態５）
図８に示すように本発明の実施の形態５は、天井埋め込み四方向吹出型の空気調和機５０１であって、内側熱交換器５０３ａと外側熱交換器５０３ｂを備えている。内側熱交換器５０３ａ、外側熱交換器５０３ｂは、いずれも１列８段のフィンチューブ熱交換器で、端部はエンドプレート１２２で固定されている。
【００４０】
他に空気調和機５０１は、本体ケーシング１０２、ドレンパン５０４、ターボファン１０５、吸込グリル１０６ａと吹出口１０６ｂとエアガイダ-１０６ｃとを備えた前面パネル５０６、天面プレート１０７、風向制御羽根１１５、ファンモータ１１７などから構成され、天井面１１６に取りつけられている。
【００４１】
空気調和機５０１では、内側熱交換器５０３ａ、外側熱交換器５０３ｂは、ドレンパン５０４に固定されており、運転、停止に連動して、内側熱交換器５０３ａ、外側熱交換器５０３ｂ、ドレンパン５０４、前面パネル５０６が矢印５３１のように下降、上昇する。運転開始と共に内側熱交換器５０３ａ、外側熱交換器５０３ｂ、ドレンパン５０４、前面パネル５０６が下降し、この動きに伴って、本体ケーシング１０２と通風空間５０８と天面プレート１０７の間に通風空間５０８が生じる。運転停止時は、内側熱交換器５０３ａ、外側熱交換器５０３ｂ、ドレンパン５０４、前面パネル５０６が上昇し、本体ケーシング１０２と通風空間５０８と天面プレート１０７の間に通風空間５０８は再びなくなる。
【００４２】
ターボファン１０５からの空気は矢印１１９のように内側熱交換器１０３ａを通る空気と、矢印５２０ａのように内側熱交換器５０３ａと外側熱交換器５０３ｂを連結する天面プレート１０７上部の通風空間５０８を通った後、矢印５２０ｃのように外側熱交換器１０３ｂを通る空気に分かれる。そして、それぞれの空気は合流部１０９で合流し、吹出口１０６ｂから矢印１２１のように吹出される。
【００４３】
これにより、前述の空気調和機１０１、２０１、３０１に比べ、熱交換器の前面面積を大きくすることができ、前述の空気調和機よりもさらに性能を向上させることができる。
【産業上の利用可能性】
【００４４】
以上のように、本発明によれば、熱交換器に対する冷媒流量や、通風量などを広い能力範囲にわたって適正化することが容易となり、安価で高さ寸法の小さな空気調和機を提供することができ、一般家庭用、業務用、ビル用などにおける空調調和全般の用途に適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】本発明の実施の形態１における空気調和機の水平断面概略図
【図２】同空気調和機の水平断面概略図
【図３】本発明の実施の形態２における空気調和機の垂直断面概略図
【図４】本発明の実施の形態３における空気調和機の水平断面概略図
【図５】同空気調和機の垂直断面概略図
【図６】本発明の実施の形態４における空気調和機の水平断面概略図
【図７】同空気調和機の垂直断面概略図
【図８】本発明の実施の形態４における空気調和機の垂直断面概略図
【図９】従来の空気調和機の縦断面図
【図１０】従来の空気調和機の内部を示す下面図
【符号の説明】
【００４６】
１０１  空気調和機
１０２  本体ケーシング
１０３ａ  内側熱交換器
１０３ｂ  外側熱交換器
１０４  ト゛レンハ゜ン
１０５  ターボファン
１０６  前面パネル
１０６ａ  吸入グリル
１０６ｂ  吹出口
１０７  天面プレート
１０８  通風空間
１０９  合流部
１１１  ガス管接続ジョイント
１１２  液管接続ジョイント
１１５  風向制御羽根
１１７  ファンモータ
【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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