(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
多数の伝熱管（２１），（２１）・・と、該伝熱管（２１），（２１）・・に対して直交配置された多数の板状フィン（２２），（２２）・・とからなり、一次側の風速分布が不均一なところで使用される熱交換器であって、一次側風速が大きい大風速部分（４ａ）における列数を多くし、該大風速部分（４ａ）より一次側風速が小さい中風速部分（４ｃ）および小風速部分（４ｂ）における列数を少なくするとともに、前記大風速部分（４ａ）、前記中風速部分（４ｃ）および前記小風速部分（４ｂ）の位置を、風の流れ方向において３段階で相互にずらしたことを特徴とする熱交換器。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
【０００２】
本願発明は、一次側の風速分布が不均一なところで使用されるクロスフィンコイルタイプの熱交換器に関するものである。
【従来の技術】
【０００３】
例えば、図６に示すように、天井カセットタイプの空気調和機は、箱形状の本体ケーシング２内にファン３および筒状（例えば、円筒状）の熱交換器４を配設して構成された空気調和機本体１を備えており、該空気調和機本体１の下面には、中央部に空気吸込口５を、該空気吸込口５を囲む位置に空気吹出口６を有する化粧パネル７が設けられている。符号８は吸込グリル、９はファンモータ、１０はドレンパン、１１は水平羽根、１２は断熱材、１３は天井、１４は天井１３に形成された開口である。
【０００４】
上記のような構成の空気調和機においては、空気吸込口５から吸い込まれた室内空気Ｗｒは、熱交換器４を通過する過程で加熱あるいは冷却された調和空気Ｗｃとされ、空気吹出口６から室内へ吹き出されることとなっている。
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、上記構成の天井カセットタイプの空気調和機においては、熱交換器４の高さＨがファン３の吐出口３ａの開口高さｈに比べて大きくなっており、このような高さ関係から熱交換器４の高さＨ方向に関して一次側の風速分布に歪みが生ずることとなり、結果として熱交換器４の風速分布にも歪みが生ずることとなる。また、ファン３を高性能化（例えば、大風量化、高静圧化、低騒音化）するとファン３の径自体も大きくならざるを得ず、その結果ファン３の吐出口３ａと熱交換器４との距離ｄが小さくなり、熱交換器４の風速分布の歪みを助長することとなる。
【０００６】
例えば、図７（イ）に示すように、Ｈ＞ｈ＝大、ｄ＝大の場合、熱交換器４の一次側における風速分布の歪みがそのまま二次側に反映されることとなり、熱交換器４における風速分布Ｆが熱交換器４の高さ方向に関して歪んでしまうこととなるし、図７（ロ）に示すように、Ｈ＞＞ｈ＝小、ｄ＝大の場合、熱交換器４の一次側における風速分布の歪みが助長されるため、熱交換器４における風速分布Ｆが熱交換器４の高さ方向に関してより一層歪んでしまうこととなるし、図７（ハ）に示すように、Ｈ＞＞ｈ＝小、ｄ＝小の場合、熱交換器４の一次側における風速分布の歪みがより一層助長されるため、熱交換器４の風速分布Ｆが熱交換器４の高さ方向に関してより一層歪んでしまうこととなるばかりでなく、下方部分では二次側から一次側への逆流が生じる。
【０００７】
本願発明は、上記の点に鑑みてなされたもので、熱交換器における風速分布を高さ方向でむらのない理想的なものにすることにより、熱交換性能を向上させることを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
請求項１の発明では、上記課題を解決するための手段として、多数の伝熱管２１，２１・・と、該伝熱管２１，２１・・に対して直交配置された多数の板状フィン２２，２２・・とからなり、一次側の風速分布が不均一なところで使用される熱交換器において、一次側風速が大きい大風速部分４ａにおける列数を多くし、該大風速部分４ａより一次側風速が小さい中風速部分４ｃおよび小風速部分４ｂにおける列数を少なくするとともに、前記大風速部分４ａ、前記中風速部分４ｃおよび前記小風速部分４ｂの位置を、風の流れ方向において３段階で相互にずらしている。
【０００９】
上記のように構成したことにより、熱交換器における列数を変化させるだけで通風抵抗を変化させることができることとなり、通風抵抗の変化に対応して熱交換器における風速分布Ｆが高さ方向でむらのない理想的なものとなり、同一の高さのものでは熱交換性能が向上するし、同一の熱交換性能のものであれば、高さ寸法を小さくできる。しかも、熱交換器に向かう風の偏流が抑制される。また、例えば円筒形状や円弧形状の熱交換器の場合、高さ寸法が同一であっても熱交換器の有効長が増加する。
【発明の実施の形態】
【００１０】
以下、添付の図面を参照して、本願発明の幾つかの好適な実施の形態について詳述する。
【００１１】
第１の実施の形態
図１には、本願発明の第１の実施の形態にかかる熱交換器が示されている。
【００１２】
この熱交換器４は、従来技術の項において説明したものと同様な構成の天井カセットタイプの空気調和機において使用されるものであり、多数の伝熱管２１，２１・・と、該伝熱管２１，２１・・に対して直交配置された多数の板状フィン２２，２２・・とからなる円筒形状のクロスフィンコイルタイプの熱交換器とされている。
【００１３】
該熱交換器４は、ファン３の吐出口３ａと対向する大風速部分（換言すれば、一次側風速が大きい部分）４ａを３列とし、ファン３の吐出口３ａと対向しない小風速部分（換言すれば、一次側風速が小さい部分）４ｂを２列として構成されている。このように構成すると、熱交換器４における大風速部分４ａの通風抵抗が大きくなり、小風速部分４ｂの通風抵抗が小さくなる。つまり、熱交換器４における通風抵抗が一次側の風速分布に対応させて変化せしめられることとなるのである。なお、熱交換器４における大風速部分４ａと小風速部分４ｂとにおける列数は、３列と２列とに限定されることはなく、相対的に相異しておればよい。
【００１４】
上記構成の熱交換器４においては、一次側の風速分布に対応して通風抵抗が変化せしめられているため、熱交換器４における風速分布Ｆが熱交換器４の高さ方向でむらのない理想的なものとなる。従って、同一の高さのものでは熱交換性能が向上するし、同一の熱交換性能のものであれば、高さ寸法を小さくできる。
【００１５】
第２の実施の形態
図２には、本願発明の第２の実施の形態にかかる熱交換器が示されている。
【００１６】
この場合、熱交換器４における大風量部分４ａおよび小風量部分４ｂにおける列数は同一とされているが、大風量部分４ａにおけるフィンピッチＦｐ1に比べて小風量部分４ｂにおけるフィンピッチＦｐ2の方が大きくなるように設定されている。例えば、Ｆｐ1＝１．３ｍｍ、Ｆｐ2＝１．７ｍｍとされている。このように構成すると、熱交換器４における大風速部分４ａの通風抵抗が大きくなり、小風速部分４ｂの通風抵抗が小さくなる。つまり、熱交換器４における通風抵抗が一次側の風速分布に対応させて変化せしめられることとなるのである。
【００１７】
なお、本実施の形態にかかる熱交換器４を、第１の実施の形態にかかる熱交換器におけるように列数変化させることもできる。
【００１８】
その他の構成および作用効果は、第１の実施の形態におけると同様なので説明を省略する。
【００１９】
第３の実施の形態
図３には、本願発明の第３の実施の形態にかかる熱交換器が示されている。
【００２０】
この場合、熱交換器４における大風量部分４ａおよび小風量部分４ｂにおける列数は同一とされているが、大風量部分４ａにおけるフィン幅Ｆｄ1に比べて小風量部分４ｂにおけるフィン幅Ｆｄ2の方が小さくなるように設定されている（例えば、Ｆｄ1≒１．５Ｆｄ2）。このように構成すると、熱交換器４における大風速部分４ａの通風抵抗が大きくなり、小風速部分４ｂの通風抵抗が小さくなる。つまり、熱交換器４における通風抵抗が一次側の風速分布に対応させて変化せしめられることとなるのである。
【００２１】
なお、本実施の形態にかかる熱交換器４を、第１の実施の形態にかかる熱交換器におけるように列数変化させ、あるいは（および）第２の実施の形態にかかる熱交換器におけるようにフィンピッチ変化させることもできる。
【００２２】
その他の構成および作用効果は、第１の実施の形態におけると同様なので説明を省略する。
【００２３】
第４の実施の形態
図４には、本願発明の第４の実施の形態にかかる熱交換器が示されている。
【００２４】
この場合、熱交換器４における大風量部分４ａおよび小風量部分４ｂにおける列数は同一とされているが、大風量部分４ａにおけるフィン幅Ｆｄ1に比べて小風量部分４ｂにおけるフィン幅Ｆｄ2の方が小さくなるように設定されている（例えば、Ｆｄ1≒１．５Ｆｄ2）。このように構成すると、熱交換器４における大風速部分４ａの通風抵抗が大きくなり、小風速部分４ｂの通風抵抗が小さくなる。つまり、熱交換器４における通風抵抗が一次側の風速分布に対応させて変化せしめられることとなるのである。
【００２５】
また、この場合、熱交換器４における大風量部分４ａと小風量部分４ｂとの位置が、風の流れ方向において相互にずらされている。つまり、大風量部分４ａの曲率半径が小風量部分４ｂの曲率半径より大きくされているのである。このように構成すると、熱交換器４に向かう風の偏流が抑制されるとともに、高さ寸法が同一であっても熱交換器４の有効長が増加する。符号２３は大風量部分４ａと小風量部分４ｂとの間に介設されたドレン受け用の皿板である。
【００２６】
なお、本実施の形態にかかる熱交換器４を、第１の実施の形態にかかる熱交換器におけるように列数変化させ、あるいは（および）第２の実施の形態にかかる熱交換器におけるようにフィンピッチ変化させることもできる。
【００２７】
その他の構成および作用効果は、第１の実施の形態におけると同様なので説明を省略する。
【００２８】
第５の実施の形態
図５には、本願発明の第５の実施の形態にかかる熱交換器が示されている。
【００２９】
この場合、第１の実施の形態におけると同様に、熱交換器４における大風速部分４ａを３列とし、中風量部分４ｃおよび小風速部分４ｂを２列としている。このように構成すると、熱交換器４における大風速部分４ａに比べて、中風量部分４ｃおよび小風量部分４ｂにおける通風抵抗が小さくなる。つまり、熱交換器４における通風抵抗が一次側の風速分布に対応させて変化せしめられることとなるのである。なお、熱交換器４における大風速部分４ａと小風速部分４ｂとにおける列数は、３列と２列とに限定されることはなく、相対的に相異しておればよい。
【００３０】
また、この場合、第４の実施の形態におけると同様に、熱交換器４における大風量部分４ａ、中風量部分４ｃおよび小風量部分４ｂの位置が、風の流れ方向において３段階で相互にずらされている。つまり、大風量部分４ａ、中風量部分４ｃ、小風量部分４ｂの順で曲率半径が小さくなっているのである。このように構成すると、熱交換器４に向かう風の偏流が抑制されるとともに、高さ寸法が同一であっても熱交換器４の有効長が増加する。
【００３１】
その他の構成および作用効果は、第１の実施の形態におけると同様なので説明を省略する。
【００３２】
上記説明においては、円筒形状の熱交換器を実施の形態としているが、本願発明は、他の形状の熱交換器にも適用可能なことは勿論である。
【発明の効果】
【００３３】
請求項１の発明によれば、多数の伝熱管２１，２１・・と、該伝熱管２１，２１・・に対して直交配置された多数の板状フィン２２，２２・・とからなり、一次側の風速分布が不均一なところで使用される熱交換器において、一次側風速が大きい大風速部分４ａにおける列数を多くし、該大風速部分４ａより一次側風速が小さい中風速部分４ｃおよび小風速部分４ｂにおける列数を少なくするとともに、前記大風速部分４ａ、前記中風速部分４ｃおよび前記小風速部分４ｂの位置を、風の流れ方向において３段階で相互にずらしているので、熱交換器における列数を変化させるだけで通風抵抗を変化させることができることとなり、通風抵抗の変化に対応して熱交換器における風速分布が高さ方向でむらのない理想的なものとなり、同一の高さのものでは熱交換性能が向上するし、同一の熱交換性能のものであれば、高さ寸法を小さくできるという効果がある。しかも、熱交換器に向かう風の偏流が抑制されるという効果もある。また、例えば円筒形状や円弧形状の熱交換器の場合、高さ寸法が同一であっても熱交換器の有効長が増加するという効果もある。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本願発明の第１の実施の形態にかかる熱交換器の断面図である。
【図２】  本願発明の第２の実施の形態にかかる熱交換器の部分斜視図である。
【図３】  本願発明の第３の実施の形態にかかる熱交換器の断面図である。
【図４】  本願発明の第４の実施の形態にかかる熱交換器の断面図である。
【図５】  本願発明の第５の実施の形態にかかる熱交換器の断面図である。
【図６】  一般の天井カセットタイプの空気調和機の縦断面図である。
【図７】  従来の熱交換器における風速分布を説明する図で、（イ）はＨ＞ｈ＝大、ｄ＝大の場合、（ロ）はＨ＞＞ｈ＝小、ｄ＝大の場合、（ハ）はＨ＞＞ｈ＝小、ｄ＝小の場合をそれぞれ示す。
【符号の説明】
４は熱交換器、４ａは大風量部分、４ｂは小風量部分、４ｃは中風量部分、２１は伝熱管、２２は板状フィン、Ｆｐ1，Ｆｐ2はフィンピッチ、Ｆｄ1，Ｆｄ2はフィン幅。
【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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