(57)【要約】【課題】空気循環用の遠心ファンの吐出側に板状フィンを有する熱交換器が配置された空気調和機の騒音を低減するとともに、熱交換器効率の低下を低減すること。【解決手段】本発明に係る空気調和機は、空気循環用の遠心ファン（例えばターボファン２）の吐出側に板状フィンを有する熱交換器３が配置されるとともに、遠心ファンの回転軸（例えばターボファン２の回転軸２３ａ）と垂直な面内において遠心ファンからの吐出空気が板状フィンに対し斜めに吐出されるように、遠心ファンと熱交換器３との相対位置が設定されている。そして、熱交換器３の空気流入面３１に対して所定寸法の間隔を設けて整流網４が配置されている。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
空気循環用の遠心ファンの吐出側に板状フィンを有する熱交換器が配置されるとともに、遠心ファンの回転軸と垂直な面内において遠心ファンからの吐出空気が板状フィンに対し斜めに吐出されるように、遠心ファンと熱交換器との相対位置が設定された空気調和機において、該熱交換器の空気流入面に対して所定寸法の間隔を設けて整流網が配置されていることを特徴とする空気調和機。
【請求項２】
前記整流網は、単線の線材が網状に形成されたものであることを特徴とする請求項１記載の空気調和機。
【請求項３】
前記整流網は、この整流網を形成する線材のピッチがフィンピッチより小さいことを特徴とする請求項２記載の空気調和機。
【請求項４】
前記整流網は、着脱自在に取り付けられていることを特徴とする請求項３記載の空気調和機。
【請求項５】
前記整流網は、熱交換器の空気流入面全域にわたって配置されていることを特徴とする請求項１〜４の何れか１項記載の空気調和機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、空気調和機に関し、特に遠心ファンの吐出側に熱交換器を配置した空気調和機の騒音低下に関する。
【背景技術】
【０００２】
空気調和機の中には、遠心ファンの吐出側に熱交換器が配置されたものがある。また、このような空気調和機では、例えば特許文献１に記載されているように、大抵の場合、遠心ファンの回転軸と垂直な面内において遠心ファンからの吐出空気が板状フィンに対し斜めに吐出されるように、遠心ファンと熱交換器との相対位置が設定されている。
【０００３】
特許文献１の空気調和機は、天井埋め込み型空気調和機であって、空気循環用のファンとしてのターボファンの周りを囲繞するようにクロスフィンコイル式熱交換器が配置されたものである。この場合におけるターボファンと熱交換器との相対位置関係を分かりやすく図示すると、図７の斜視図及び図８の平面図のようになる。なお、図７及び図８では熱交換器の一部のみを図示している。これら図に示すように、ターボファン１０１は、回転軸１０２が上下方向となるように配置されている。また、熱交換器１０３は、クロスフィンコイル式熱交換器であって、板状フィン１０４の熱交換表面が上下方向となるように配置され、熱交換器チューブ１０５が水平方向となるように配置されている。
【特許文献１】特開２０００−２８３４９３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
空気循環用のターボファン１０１と熱交換器１０３とがこのように配置された空気調和機においては、ターボファン１０１から吐出される吐出空気Ｓは、図８において矢印で示すような旋回流となるため、ターボファン１０１からの吐出空気Ｓが、ターボファン１０１の回転軸１０２と垂直な面内において板状フィン１０４に対し斜めに吐出される。図９は図８におけるＢ部の空気の流れを拡大して断面図で示したものである。この図に示すように、ターボファン１０１から吐出された吐出空気Ｓは、フィン表面１０４ａに対し斜めとなる方向から、板状フィン１０４間に形成される空気通路１０６に流入する。このため、吐出空気Ｓが衝突するフィン表面１０４ａの反対側のフィン表面１０４ｂにおいては、板状フィン１０４の前縁付近で剥離流Ｅが発生する。また、この剥離流Ｅにより、乱流騒音が発生して運転音が大きくなっていた。また、上記のように板状フィン１０４の前縁付近で剥離流Ｅが発生すると、フィン１０４とフィン１０４と間の有効空気通路幅Ｄが狭くなり、空気通過抵抗が大きくなる。その結果、ファン駆動用のモータ入力が大きくなり空気調和機のエネルギー効率が悪くなるという問題があった。
【０００５】
本発明は、従来技術に存在するこのような問題点に着目してなされたものである。すなわち、本発明は、空気循環用の遠心ファンの吐出側に板状フィンを有する熱交換器が配置された空気調和機の騒音を低減するとともに、熱交換器効率の低下を低減することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は上記課題に鑑み成されたものである。本発明に係る空気調和機は、空気循環用の遠心ファンの吐出側に板状フィンを有する熱交換器が配置されるとともに、遠心ファンの回転軸と垂直な面内において遠心ファンからの吐出空気が板状フィンに対し斜めに吐出されるように、遠心ファンと熱交換器との相対位置が設定された空気調和機において、該熱交換器の空気流入面に対して所定寸法の間隔を設けて整流網が配置されていることを特徴とする。
【０００７】
上述の如く構成された空気調和機によれば、遠心ファンから旋回流となって吐出される吐出空気が整流網により乱されてスケール（乱れの渦の大きさ）の小さい乱流となる。そのため、フィン前縁付近で乱流混合が発生し、気流がフィンの反対側（吐出空気が当る面の反対側）に入り易くなる。このように空気が反対側に入ることにより、フィン前縁付近に発生する剥離流が低減されて、剥離流による騒音が低減される。また、このように剥離流が低減することによりフィン間の有効空気通路幅が大きくなるため、熱交換器の空気通過抵抗が低減する。しかしながら、熱交換器において空気通過抵抗が低減する反面、整流網を設置することによる空気通過抵抗の増加があるため、機内の空気通過抵抗は若干低減される程度となる。また、本発明に係る空気調和機によれば、整流網により塵埃を除去することができるので、これにより熱交換器の汚れを抑制して、熱交換器の熱交換効率の低下を抑制することもできる。
【０００８】
また、前記整流網は、単線の線材が網状に形成されたものであることが好ましい。整流網により小さいスケールで細かく吐出空気流を乱すには、細い網目で、かつ空気通過抵抗のあまり大きくない整流網に形成する必要があるため、単線の線材により網が形成されているのが好ましい。また、単線の線材により整流網を形成すれば、メッシュの大きさを変化させることにより、フィン表面に対し斜めに吐出される空気流の乱し程度や空気通過抵抗を調節することができる。
【０００９】
また、前記整流網は、この整流網を形成する線材のピッチがフィンピッチより小さくするのが好ましい。整流網を形成する線材のピッチをフィンピッチより小さくすることにより、フィン前縁の手前で空気流を小さいスケールで細かく乱すことができる。
【００１０】
また、前記整流網は、着脱自在に取り付けられていることが好ましい。整流網を形成する線材のピッチがフィンピッチより小さく形成されている場合は特にゴミにより目詰まりの起こる虞があるが、整流網を着脱自在としておくと整流網の機能を常に保持することができる。
【００１１】
また、前記整流網は、熱交換器の空気流入面全域にわたって配置されていることが好ましい。これにより、熱交換器の空気流入面全域にわたって、フィン前縁付近の剥離流を抑制することができ、騒音の低下を効率よく抑制することができる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明に係る空気調和機によれば、板状フィンを有する熱交換器のフィン前縁付近の剥離流が抑制され、騒音を低下させることができる。また、熱交換器の汚れを抑制し、熱交換効率の低下を抑制することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、この発明の実施の形態に係る空気調和機について、図面に基づき説明する。
この実施の形態に係る空気調和機は、図１の外観斜視図に示すように、横長箱型形状に形成された壁掛型空気調和機の室内ユニットである。また、この室内ユニットは、図２の平断面図に示すように、奥行き寸法が小さくなるように形成されており、本体ケーシング１内に室内ファンとしての遠心ファン（この場合はターボファン２）と、室内空気を冷却又は加熱する熱交換器３と、整流網４とが配置されている。
【００１４】
本体ケーシング１は、図１の外観斜視図に示すように、前面に前板１１を着脱自在に取り付けられている。この前板１１は、中央部に室内空気を吸い込む空気吸込口１２を備え、左右側方部分に、熱交換器３で熱交換された空気を吐出するための空気吐出口１３を備えている。
【００１５】
本体ケーシング１の内部は、図２の平断面図に示すように、中央部にターボファン２を配置し、その左右両側に熱交換器３を配置している。また、熱交換器３の空気流入面３１に対向して整流網４が配置されている。そして、空気吸込口１２から吸入された空気がターボファン２に吸入され、ターボファン２から吐出された空気が整流網４及び熱交換器３を介して空気吐出口１３から室内に吐出されるように空気通路１４が形成されている。
【００１６】
ターボファン２は、図２に示すように、羽根車２１と、羽根車２１に空気を案内するベルマウス２２と、羽根車２１を駆動するモータ２３とを有している。そして、羽根車２１の回転軸、すなわち、モータ２３の回転軸２３ａが本体ケーシング１の前後方向となるように、本体ケーシング１の内部中央部に配置されている。ベルマウス２２は、空気吸込口１２の背面側となるように配置され、本体ケーシング１に対してねじ等により前面側から着脱自在に取り付けられている。また、ベルマウス２２は、中央穴部がファン吸入口２４を形成するとともに、図２に示すように前板１１と協働して熱交換器３の吸込側を区画する仕切壁としても機能している。また、羽根車２１の外周側がファン吐出口２５である。前記モータ２３は、薄型仕様のモータ、例えばプリントモータが使用されており、羽根車２１の背面側において、本体ケーシング１の背壁に固定されている。
【００１７】
熱交換器３は、図２に示すように、ターボファン２の吐出側である左右両側に略対称的に分散配置されている。分散配置された両熱交換器３は、図３の外観斜視図に示すように底部スペースを利用して配置される冷媒配管３２により連結され、一体となって作用するように構成されている。また、左右の各熱交換器３は、図３に示すように、垂直方向に配置される前枠部材３３と、同様に配置される後枠部材３４との間に扁平チューブ３５が前後方向に列設されている。この実施の形態では、扁平チューブ３５が平行に６列配置されている。これら扁平チューブ３５間及び扁平チューブ３５と前枠部材３３又は後枠部材３４との間には、図４に示すようなコルゲートフィン３６が介在されている。コルゲートフィン３６は、アルミニウム又はアルミニウム合金の薄板を上部から下方に蛇行状に折り曲げて形成した板状フィンであり、空気に接する部分は、概ね、フィン表面３６ａ、３６ｂが水平方向となっている。このように形成されたコルゲートフィン３６は、扁平チューブ３５に対しろう付け等により接合されている。なお、図４において、３７は隣接する扁平チューブ３５間を連絡するための連絡口であり、この連絡口３７には連絡配管３８が接続されている。
【００１８】
整流網４は、熱交換器３の空気流入面３１に対向するように、空気流入面３１に対して所定寸法の間隔を設けて設置されている。この整流網４は、直径約０．１ｍｍ程度の単線よりなる樹脂製の網から形成されたものであって、従来から空気調和機のエアフィルタとして用いられているようなものでよい。また、整流網４を形成する線材のピッチは、コルゲートフィン３６のフィンピッチ（約１ｍｍ）より小さく、この場合は約０．５ｍｍに形成されている。また、整流網４は、前板１１及びベルマウス２２を外した状態において本体ケーシング１に対し、着脱自在となるように取り付けられている。具体的には図５に示すように、本体ケーシング１内の上方部材１５及び下方部材１６に前後方向のスライドを可能とするスライド溝１７、１８を設け、このスライド溝１７、１８に対し前面からスライド式に取り付けられている。したがって、整流網４は、前板１１及びベルマウス２２を取り外すことにより、着脱自在とされている。
【００１９】
以上のように構成された空気調和機は次のような作用効果を奏することができる。
空気調和機の運転が開始されてターボファン２が運転されると、空気吸込口１２から室内空気が吸い込まれる。この室内空気は、ファン吸入口２４からターボファン２に吸入され、ターボファン２により昇圧されてファン吐出口２５から吐出される。ファン吐出口２５から吐出された空気は、左右両側の熱交換器３で熱交換されて、空気吐出口１３から温度調節された空気が室内に吐出される。
【００２０】
この場合において、ターボファン２は回転軸２３ａの軸方向が前後方向となっているので、ターボファン２からの吐出空気Ｓは、図５に示すように、正面から見て前後方向の回転軸２３ａを中心にして、反時計方向に旋回する旋回流となって矢印のように吹き出される。一方、熱交換器３は、垂直方向に配列された扁平チューブ３５間において、図５に模式的に示すように、コルゲートフィン３６のフィン表面３６ａ、３６ｂが概ね水平方向となるように配置されている。したがって、ターボファン２から空気流入面３１に向かう吐出空気Ｓは、ターボファン２の回転軸２３ａに垂直な面内においてフィン表面３６ａ（この場合上側のフィン表面）に対し斜めに吐出される。
【００２１】
そして、フィン表面３６ａに向かう吐出空気Ｓは、図６に示すように、整流網４により少し乱され、整流網４により乱されて、スケール（乱れの渦Ｒの大きさ）の小さい乱流となる。そのため、フィン前縁付近で乱流混合が発生し、気流がフィン１０４の反対側（吐出空気が当る面３６ａの反対側）に入り易くなる。このように空気が反対側に入ることにより、反対側のフィン表面３６ｂ（この場合下側のフィン表面３６ｂ）のフィン前縁付近に発生する剥離流Ｅが低減されて、剥離流Ｅによる騒音が低減される。また、このように剥離流Ｅが低減することによりフィン１０４間の有効空気通路幅Ｄが大きくなるため、熱交換器３の空気通過抵抗が低減する。しかしながら、熱交換器３において空気通過抵抗が低減する反面、整流網４を設置することによる空気通過抵抗の増加があるため、機内の空気通過抵抗は若干低減される程度となる。また、本実施の形態に係る空気調和機によれば、整流網４により塵埃を除去することができるので、これにより熱交換器３の汚れを抑制して、熱交換器３の熱交換効率の低下を抑制することもできる。
【００２２】
また、整流網４は単線の線材により網状に形成されているので、ターボファン２から空気流入面３１に向かう吐出空気Ｓを小さいスケールで細かく乱す整流網４を形成するには、網目のメッシュを調節することにより、吐出空気Ｓの乱し程度や空気通過抵抗を容易に調節することができる。また、この整流網４を形成する線材のピッチをフィンピッチより小さくすることにより、容易にフィン前縁の手前で吐出空気Ｓを細かく乱すことができる。また、整流網４は、熱交換器３の空気流入面３１全域にわたって配置されているので、熱交換器３の空気流入面３１全域にわたって、フィン前縁付近の剥離流Ｅを抑制することができ、騒音の低下を効率よく抑制することができる。
【００２３】
また、整流網４は、メッシュを細かくした場合に網目が塞がれる虞がある。しかしながら、本実施の形態においては、空気調和機の前板１１、ベルマウス２２等を取り外すことにより、機外前方から着脱自在に構成されているので、整流網４がゴミで汚れた場合に交換することが可能となり、整流網４の機能を常に保持することができる。
【００２４】
本発明は、以上説明した実施の形態において次のように変形することもできる。
（１）上記実施の形態においては、遠心ファンとして、ターボファン２を使用しているがシロッコファン、ラジアルファンなどの他の遠心ファンについても適用することができる。
【００２５】
（２）上記実施の形態においては、本発明に係るターボファン２を搭載した空気調和機として壁掛型空気調和機について述べたが、これは他の形式の空気調和機にしてもよいことは勿論である。例えば、従来例として掲げたようなコンパクト型の天井埋込型などにも好適である。
【００２６】
（３）また、ターボファン２の吐出側に設ける熱交換器３も、遠心ファンの回転軸と垂直な面内において遠心ファンからの吐出空気Ｓが板状フィンに対し斜めに吐出されるものである限り、コルゲートフィン３６の場合だけに適用されるのではなく、従来例に示したようなクロスフィンコイル式熱交換器などの場合にも適用することができる。
【００２７】
（４）上記実施の形態においては、整流網４が本体ケーシング１に対し前方からスライド式に着脱自在に取り付けられているが、他の取付方法で取り付けてもよい。例えば、ねじ止めでもよいし、弾性的に係合させて取り付ける方法でもよい。また、取り付ける部材を本体ケーシング１とせずに、熱交換器３の前後枠部材３３、３４としてもよく、また、上下の枠部材としてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００２８】
本発明に係る空気調和機は、家庭用及び業務用の各種形式の空気調和機に適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明の実施の形態に係る空気調和機の外観斜視図である。
【図２】同空気調和機の平断面図である。
【図３】同空気調和機に搭載されている熱交換器の斜視図である。
【図４】同熱交換器の扁平チューブ周りの分解斜視図である。
【図５】同空気調和機における正面から見たターボファンと熱交換器との配置関係図である。
【図６】図５におけるＡ部拡大図である。
【図７】従来例の空気調和機におけるターボファンと熱交換器との配置関係を示す斜視図である。
【図８】同空気調和機におけるターボファンと熱交換器との配置関係を示す平面図である。
【図９】図５におけるＢ部拡大図である。
【符号の説明】
【００３０】
Ｓ  吐出空気、２  （遠心ファンである）ターボファン、３  熱交換器、４  整流網、２３ａ  回転軸、３１  空気流入面、３６  （板状フィンである）コルゲートフィン
【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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