JP2015124986A - 空調室内機 - Google Patents

Abstract

【課題】熱交換器２０の正面側熱交換部２１を通る空気量を確保できる空調室内機を提供する。
【解決手段】壁掛け式の空調室内機９２では、正面側熱交換部２１の下部２１ａおよびフィルタ４０の下部４０ａがファン中心点Ｏよりも下に位置している。下部２１ａ／下部４０ａとファン中心点Ｏとを通る直線のうち最もファン基準水平線Ｌ１と為す角度が大きい直線と、ファン基準水平線Ｌ１とが為す、熱交換器下部角度θｃ／フィルタ下部角度θｅが、θｅ＞（θｃ×０．４）を満たす。そして、ファン中心点Ｏの高さ位置でのクロスフローファン３０と正面側熱交換部２１との隙間の距離Ｄ１、正面側熱交換部２１とフィルタ４０との隙間の距離Ｄ２、フィルタ４０と正面パネル１５との隙間の距離Ｄ３が、Ｄ３＞Ｄ２＞Ｄ１を満たす。
【選択図】図２

Description

本発明は、空調室内機、特に、壁掛け式の空調室内機に関する。

従来から、天井ではなく部屋の側壁に設置され、正面や上面から空気を吸い込み、空調後の空気を下部の吹出口から吹き出す空気調和機の室内ユニット（以下、空調室内機という。）が、広く普及している。室内機の内部には、冷媒と空気との熱交換を担う熱交換器や、クロスフローファンが収容されている。

例えば、特許文献１（特開２００８−８５００号公報）に示される空調室内機では、クロスフローファンの正面側に熱交換器が配置され、その熱交換器の正面側にフィルタ、さらにフィルタの正面側にパネルが配置されており、上方から空気を吸い込んで、下部に形成された吹出口から空調後の空気を室内に吹き出す構成を採っている。

最近の空調室内機では、クロスフローファンの大径化に伴い、クロスフローファンと正面側のパネル（以下、正面パネルという。）との間の距離が小さくなってきている。特に、奥行き寸法を抑えた空調室内機では、この距離を大きく確保することが難しい。

一方、熱交換器の通風面積を増やすために、熱交換器の正面側熱交換部の下部を下方に延ばすことも行われているが、上方から空気を吸い込む空調室内機では、必ずしも十分な空気が正面側熱交換部の下部を通っているとは言えない。

本発明の課題は、熱交換器の正面側熱交換部を通る空気量を確保することができる空調室内機を提供することにある。

本発明の第１観点に係る空調室内機は、壁掛け式の空調室内機であって、空気流れを生成するクロスフローファンと、熱交換器と、フィルタと、ケーシングとを備えている。熱交換器は、正面側熱交換部と背面側熱交換部とを含んでおり、クロスフローファンの空気流れ上流側に配置される。フィルタは、熱交換器の空気流れ上流側に配置される。ケーシングは、フィルタの正面側に位置する正面パネルを有している。また、ケーシングには、クロスフローファンの回転中心であるファン中心点よりも高い位置にある吸込口と、ファン中心点よりも低い位置にある吹出口とが形成されている。この空調室内機の縦断面視において、正面側熱交換部の下部およびフィルタの下部は、ファン中心点よりも下に位置している。この空調室内機の縦断面視において、ファン中心点を通る水平線をファン基準水平線と定義する。また、縦断面視において、正面側熱交換部の下部とファン中心点とを通る直線のうち最もファン基準水平線と為す角度が大きい直線と、ファン基準水平線とが為す角度を、熱交換器下部角度θｃと定義する。また、縦断面視において、フィルタの下部とファン中心点とを通る直線のうち最もファン基準水平線と為す角度が大きい直線と、ファン基準水平線とが為す角度を、フィルタ下部角度θｅと定義する。以上のように定義された熱交換器下部角度θｃおよびフィルタ下部角度θｅが、以下の第１式を満たすように、クロスフローファン、熱交換器およびフィルタが配置されている。
第１式：θｅ＞（θｃ×０．４）
さらに、本発明の第１観点に係る空調室内機では、ファン中心点の高さ位置でのクロスフローファンと正面側熱交換部との隙間距離である第１距離Ｄ１、正面側熱交換部とフィルタとの隙間距離である第２距離Ｄ２、および、フィルタと正面パネルとの隙間距離である第３距離Ｄ３が、以下の第２式を満たすように、クロスフローファン、熱交換器、フィルタおよび正面パネルが配置されている。
第２式：Ｄ３＞Ｄ２＞Ｄ１
以上のように構成された第１観点に係る空調室内機は、ファン中心点よりも高い位置にある吸込口から室内の空気を吸い込むが、正面側熱交換部の下部もフィルタの下部も、ファン中心点よりも下に位置している。このため、従来の設計のやり方を踏襲した場合には、正面側熱交換部の下部を通過する空気の量が少なくなり、熱交換器の全体を有効に活用することができなくなる。そこで、本発明では、まず第１式を満たすようにフィルタの下部を低い位置まで延ばし、そのフィルタの下部を通って空気が正面側熱交換部の下部に向かう流路を確保している。さらに、本発明では、３つの隙間距離が第２式を満たすようにクロスフローファン、熱交換器、フィルタおよび正面パネルを配置して、空調室内機の奥行き寸法を抑えつつ、フィルタと正面パネルとの隙間（隙間距離が第３距離Ｄ３）を通って吸込口からフィルタの下部および正面側熱交換部の下部へと流れていく空気流路の圧力損失を小さくしている。これにより、正面側熱交換部の下部を通過する空気の量が十分に確保されるようになり、熱交換器の全体が有効に活用される。

本発明の第２観点に係る空調室内機は、第１観点に係る空調室内機であって、第１距離Ｄ１と、クロスフローファンの半径であるファン半径Ｒとが、
第３式：Ｄ１＞（０．３×Ｒ）
を満たすように、クロスフローファンおよび熱交換器が配置されている。

本発明では奥行き寸法を抑えるべく第２式を満たすような各部品の配置を採用しているが、第１距離Ｄ１を小さくし過ぎると、空気が熱交換器を通過するときに騒音が生じることがある。特に、フィンアンドチューブ熱交換器を用いた場合、チューブの径が小さいと、カルマン渦に代表される流れの周期的速度変動の中でもより高い周波数の乱れの強い変動が生じ、ファン翼の周期的圧力変動との相互作用によって高周波数での離散周波数騒音が生じることがある。この騒音を小さく抑えるため、ここでは、第３式を満たすような各部品の配置を採っている。ファン中心点の高さ位置でのクロスフローファンと正面側熱交換部との隙間距離である第１距離Ｄ１を、ファン半径Ｒの３０％を超える大きさにすることで、騒音が許容範囲に収まる。

本発明の第３観点に係る空調室内機は、第１観点又は第２観点に係る空調室内機であって、縦断面視において、ファン中心点の高さ位置での、ファン中心点と正面パネルとの距離である第４距離Ｄ４と、クロスフローファンの半径であるファン半径Ｒとが、
第４式：Ｄ４＜（３×Ｒ）
を満たすように、クロスフローファンおよび正面パネルが配置されている。

ここでは、第４式を満たすように正面パネルが配置されており、ファン中心点から正面パネルまでの距離（第４距離Ｄ４）が比較的小さい空調室内機であるため、従来の設計のやり方では、吸込口から正面側熱交換部の下部へと延びる空気流路の圧力損失が大きくなりがちで、正面側熱交換部の下部を通過する空気の量を十分に確保できない。

しかし、上述のように、本発明では第１式および第２式を満たすように各部品を配置するという新しい設計指針を採用しているため、正面側熱交換部の下部を通過する空気の量が十分に確保される。すなわち、奥行き寸法を抑えた薄型の空調室内機であっても、本発明によれば、熱交換器の全体を有効に活用することができる。

本発明の第４観点に係る空調室内機は、第１観点から第３観点のいずれかに係る空調室内機であって、熱交換器は、フィンアンドチューブ式であり、チューブの外径が５ｍｍ以下である。

ここでは、チューブの外径が小さな熱交換器を用いており、騒音を抑えるためにクロスフローファンと正面側熱交換部と間に十分な隙間を設ける必要があるが、この隙間の寸法である第１距離Ｄ１を大きくすると、従来の設計のやり方では第２距離Ｄ２や第３距離Ｄ３が自然に小さな値になりがちである。しかし、本発明では、上述の第２式を満たすようにクロスフローファン、熱交換器、フィルタおよび正面パネルを配置しているため、正面側熱交換部の下部を通過する空気の量が十分に確保されるようになる。

本発明の第１観点に係る空調室内機では、正面側熱交換部の下部を通過する空気の量が十分に確保されるようになり、熱交換器の全体が有効に活用される。

本発明の第２観点に係る空調室内機では、騒音が許容レベルまで小さくなる。

本発明の第３観点に係る空調室内機では、奥行き寸法を抑えた薄型の空調室内機であっても、熱交換器の全体を有効に活用することができる。

本発明の第４観点に係る空調室内機では、騒音を抑えつつ、正面側熱交換部の下部を通過する空気の量が十分に確保されるようになる。

空調室外機および空調室内機から成る空気調和装置の構成図。 正面パネル、フィルタおよび熱交換器の配置を説明するための空調室内機の縦断面図（図１のII-II矢視の断面図）。 スタビライザおよびリアガイダの配置を説明するための空調室内機の縦断面図。 スタビライザの配置とファン動力の効率改善との関係を示すグラフ。 リアガイダの配置とファン動力の効率改善との関係を示すグラフ。

以下、図面を参照しながら、本発明の一実施形態に係る空調室内機９２について説明する。なお、以下の実施形態は、本発明の具体例であって、本発明の技術的範囲を限定するものではない。

（１）空調室内機の構成
図１は、本発明の一実施形態に係る空調室内機９２を含む空気調和機９０の構成図である。空調室内機９２は、室内の壁面に取り付けられる壁掛け式の室内ユニットである。また、空調室内機９２は、室外に配置される空調室外機９１と冷媒配管９３を介して接続されて、空気調和機９０を構成する。空調室内機９２は、リモコン等による操作に応じて、室内の冷房運転および暖房運転を行う。

空調室内機９２は、図２に示すように、主として、ケーシング１０、フィルタ４０、熱交換器２０およびクロスフローファン３０を備えている。

（１−１）ケーシング
ケーシング１０は、空調室内機９２の外郭およびフレームとなる部材の集合体であって、フィルタ４０、熱交換器２０、クロスフローファン３０などを支持、収納している。

ケーシング１０の上部には、室内の空気を取り込む吸込口１０ａが形成されている。ケーシング１０の下部には、空調後の空気を室内に送り出す吹出口１０ｂが形成されている。吸込口１０ａは、クロスフローファン３０の回転中心であるファン中心点０よりも高い位置にある。より詳細には、吸込口１０ａは、ケーシング１０の天面（上面）に形成されており、空調室内機９２の上方の空間から室内空気を吸い込む。吹出口１０ｂは、ファン中心点Ｏよりも低い位置にある。より詳細には、吹出口１０ｂは、ケーシング１０の底面の正面側部分に形成されており、空調室内機９２の前方および下方に空気を吹き出す。

ケーシング１０は、図２および図３に示す正面パネル１５、スタビライザ１７、リアガイダ１８、などを含んでいる。スタビライザ１７およびリアガイダ１８によって、ケーシング１０には、クロスフローファン３０から吹出口１０ｂに流れるスクロール状の空気の吹出空気流路１０ｃが形成されている。リアガイダ１８よりも正面側に配置されているスタビライザ１７は、湾曲面からなる舌部７１を挟んで、上部７２および下部７３に分かれている。スタビライザ１７は、縦断面図である図３に示すように、上部７２の正面側最接近点Ｐ７において、クロスフローファン３０に最も接近している。リアガイダ１８は、その上部がファン中心点Ｏよりも高い位置にあり、背面側最接近点Ｐ８において、クロスフローファン３０に最も接近している。正面パネル１５は、フィルタ４０の正面側に配置されている。

（１−２）熱交換器およびフィルタ
熱交換器２０は、縦断面視において逆Ｖ字の形状を有するフィンアンドチューブ型の熱交換器であり、吸込口１０ａ側からクロスフローファン３０側に流れる空気と、チューブを流れる冷媒との間で、熱交換を行わせる。熱交換器２０は、多数のアルミ製の伝熱フィンと、それらの伝熱フィンに開けられた多数の孔を貫通する多数のチューブとから構成されている。銅製の伝熱管であるチューブは、その外径が５ｍｍあるいは４ｍｍである。

また、熱交換器２０は、頂部２０ａよりも正面側に位置する正面側熱交換部２１と、頂部２０ａよりも背面側に位置する背面側熱交換部２２とを含む。正面側熱交換部２１の下部２１ａは、後述するファン基準水平線Ｌ１よりも下に位置しており、背面側熱交換部２２の下部２２ａは、ファン基準水平線Ｌ１よりも上に位置している。

クロスフローファン３０の空気流れ上流側、具体的には、クロスフローファン３０の上方および前方に位置する熱交換器２０は、フィルタ４０によって覆われている。熱交換器２０の空気流れ上流側に配置されるフィルタ４０は、熱交換器２０の上方および前方に位置し、吸込口１０ａから熱交換器２０へと流れる空気に含まれる塵埃を捕集する。

（１−３）クロスフローファン
クロスフローファン３０は、水平方向に長く延びる円筒状のファンロータと、ファンロータを回転させるモータとを備えている。ファンロータは、円周に沿って並ぶ多数のファン翼３１を有しており、回転することによって、熱交換器２０側から吹出口１０ｂ側へと流れる空気流れを生成する。

クロスフローファン３０が回転すると、室内から吸込口１０ａおよびフィルタ４０を介して熱交換器２０へと空気が流れ、熱交換器２０を通過した空気が吹出空気流路１０ｃへと流れて吹出口１０ｂから室内に吹き出される。

なお、クロスフローファン３０のモータの回転数は、図示しない制御装置によって変更される。空調室内機９２に内蔵される制御装置は、リモコン等によるユーザーの操作入力に基づいて、モータの回転数を変える。

（２）正面パネル、フィルタおよび熱交換器の配置の詳細
本発明に係る空調室内機９２では、従来の空調室内機にはない、新しい各部品の配置を採用している。以下、正面パネル、フィルタおよび熱交換器の配置について詳しく説明する。

図２に示すように、空調室内機９２の縦断面視において、正面側熱交換部２１の下部２１ａおよびフィルタ４０の下部４０ａは、ファン中心点Ｏよりも下に位置している。言い換えれば、正面側熱交換部２１は、ファン中心点Ｏよりも下に位置する下部２１ａを含んでおり、フィルタ４０は、ファン中心点Ｏよりも下に位置する下部４０ａを含んでいる。

ここで、以下のように各線Ｌ１，ＳＬ３，ＳＬ５、各角度θｃ，θｅおよび各隙間距離Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３を定義する。

ファン基準水平線Ｌ１は、ファン中心点Ｏを通る水平線。

第３直線ＳＬ３は、正面側熱交換部２１の下部２１ａとファン中心点Ｏとを通る直線のうち最もファン基準水平線Ｌ１と為す角度が大きい直線。

熱交換器下部角度θｃは、第３直線ＳＬ３と、ファン基準水平線Ｌ１とが為す角度。

第５直線ＳＬ５は、フィルタ４０の下部４０ａとファン中心点Ｏとを通る直線のうち最もファン基準水平線Ｌ１と為す角度が大きい直線。

フィルタ下部角度θｅは、第５直線ＳＬ５と、ファン基準水平線Ｌ１とが為す角度。

第１距離Ｄ１は、ファン中心点Ｏの高さ位置でのクロスフローファン３０と正面側熱交換部２１との隙間距離。

第２距離Ｄ２は、ファン中心点Ｏの高さ位置での正面側熱交換部２１とフィルタ４０との隙間距離。

第３距離Ｄ３は、ファン中心点Ｏの高さ位置でのフィルタ４０と正面パネル１５との隙間距離。

以上のように定義された各線Ｌ１，ＳＬ３，ＳＬ５、各角度θｃ，θｅおよび各隙間距離Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３が、以下の第１式、第２式および第３式を満たすように、空調室内機９２ではクロスフローファン３０、熱交換器２０、フィルタ４０および正面パネル１５が配置されている。

第１式：θｅ＞（θｃ×０．４）
第２式：Ｄ３＞Ｄ２＞Ｄ１
第３式：Ｄ１＞（０．３×Ｒ）
なお、クロスフローファン３０のファンロータの半径であるファン半径Ｒは、縦断面視において、ファン中心点Ｏから、多数のファン翼３１の外端を結んだ仮想円（図２の点線で示す円３０ａを参照）までの距離である。

これらの式を満たすことによって、空調室内機９２の奥行き寸法を抑えつつ正面側熱交換部２１の下部２１ａにも十分な空気が通るようになるが、空調室内機９２では、それらを満たす以下の数値を採用している。

熱交換器下部角度θｃ＝５２°
フィルタ下部角度θｅ＝２３°＞（θｃ×０．４）
ファン半径Ｒ＝５２ｍｍ
第１距離Ｄ１＝１６ｍｍ＞（０．３×Ｒ）
第２距離Ｄ２＝２２ｍｍ＞Ｄ１
第３距離Ｄ３＝２７ｍｍ＞Ｄ２
また、空調室内機９２では、縦断面視において、ファン中心点Ｏの高さ位置での、ファン中心点Ｏと正面パネル１５との距離である第４距離Ｄ４を、ファン半径Ｒの３倍未満に抑えている。すなわち、第４距離Ｄ４とファン半径Ｒとは、以下の第４式を満たしている。

第４式：Ｄ４＜（３×Ｒ）
具体的には、第４距離Ｄ４が１４３ｍｍになるように、クロスフローファン３０に対して正面パネル１５が相対的に配置されている。この第４距離Ｄ４を小さく抑えて空調室内機９２の奥行き寸法が大きくなり過ぎないようにしているが、上述の第１式〜第３式を満たすようにクロスフローファン３０、熱交換器２０、フィルタ４０および正面パネル１５を配置することによって、天面に形成されている吸込口１０ａから吸い込まれた空気が正面側熱交換部２１の下部２１ａへと十分な量だけ送られるようになっている。

（３）スタビライザおよびリアガイダの配置の詳細
次に、従来の空調室内機にはなかったスタビライザ１７およびリアガイダ１８の新しい配置について詳しく説明を行う。

図３に示すように、空調室内機９２の縦断面視において、以下のように各線Ｌ２，ＳＬ１，ＳＬ２，ＳＬ４および各角度θ０，θａ，θｂ，θｃ，θｄを定義する。ファン基準水平線Ｌ１および第３直線ＳＬ３については、上述のとおりである。

スクロール基準線Ｌ２は、クロスフローファン３０の複数のファン翼３１の外端を結んだ円３０ａの接線であって且つスタビライザ１７の下部７３に接する直線のうち、最もファン基準水平線Ｌ１と為す角度が小さい直線。ここでは、吹出口１０ｂ近傍の吹出空気流路１０ｃの上壁となるスタビライザ１７の下部７３が平面であり、その平面から背面側に延長された直線が縦断面視において円３０ａに接するため、その直線がスクロール基準線Ｌ２である。

基準角度θ０は、ファン基準水平線Ｌ１とスクロール基準線Ｌ２とが為す角度。

第１直線ＳＬ１は、スタビライザ１７の上部７２のうち最もクロスフローファン３０に接近している点である正面側最接近点Ｐ７と、ファン中心点Ｏとを結ぶ直線。

第１角度θａは、第１直線ＳＬ１と、ファン基準水平線Ｌ１とが為す角度。

第２直線ＳＬ２は、リアガイダ１８のうち最もクロスフローファン３０に接近している点である背面側最接近点Ｐ８と、ファン中心点Ｏとを結ぶ直線。

第２角度θｂは、第２直線ＳＬ２と、ファン基準水平線Ｌ１とが為す角度。

第３角度θｃは、上述の熱交換器下部角度θｃであり、第３直線ＳＬ３と、ファン基準水平線Ｌ１とが為す角度。

第４直線ＳＬ４は、背面側熱交換部２２の下部２２ａとファン中心点Ｏとを通る直線のうち最もファン基準水平線Ｌ１と為す角度が小さい直線。

第４角度θｄは、第４直線ＳＬ４と、ファン基準水平線Ｌ１とが為す角度。

以上のように定義された各線Ｌ２，ＳＬ１，ＳＬ２，ＳＬ４および各角度θ０，θａ，θｂ，θｃ，θｄが、以下の第１角度関係式〜第５角度関係式を全て満たすように、空調室内機９２ではスタビライザ１７、リアガイダ１８、熱交換器２０およびクロスフローファン３０が配置されている。

第１角度関係式：（θａ−θ０）＞１６°
第２角度関係式：１７°＜（θｂ−θ０）＜２６°
第３角度関係式：θｂ≧θａ
第４角度関係式：θｃ＞θａ
第５角度関係式：θｄ＜θｂ
これらの式を満たすことによって、後述のようにサージング耐力が向上し、ファン動力の増大が抑制されているが、空調室内機９２では、それらを満たす以下の数値を採用している。

基準角度θ０＝２８°
第１角度θａ＝４８°
第２角度θｂ＝５１°
第３角度θｃ＝５２°
第４角度θｄ＝３１°
（４）特徴
（４−１）
本実施形態に係る空調室内機９２では、上述の第１角度関係式、第２角度関係式および第３角度関係式のいずれかを満足させるのではなく、第１角度関係式、第２角度関係式および第３角度関係式を全て満足するようにスタビライザ１７、リアガイダ１８およびクロスフローファン３０を配置している。

この配置を採っているため、スタビライザ１７の正面側最接近点Ｐ７の高さ位置が低く抑えられ、正面側熱交換部２１の下部２１ａからクロスフローファン３０へと流れる空気の流れが阻害されることが少なくなっている。すなわち、正面側熱交換部２１の下部２１ａからクロスフローファン３０へと、低損失の空気の流れを生じさせている。図４に、第１角度関係式の基になっているデータを示す。図４のグラフにおいて、横軸は、角度差（θａ−θ０）であり、縦軸は、クロスフローファン３０のモータに係る負荷であるファン動力の、ある所定の基準値に対する比である効率改善量である。試験の結果、角度差（θａ−θ０）が１６°未満の場合には効率改善量が小さく、１６°を超えると効率改善量が大きくなっている。角度差（θａ−θ０）が１７°、２０°、２４°、２８°いずれの場合も、効率改善量が大きく、ファン動力の増大が抑制されることになる。

また、この空調室内機９２で採った配置によって、いわゆるファン吸い込み角度（第１直線ＳＬ１と第２直線ＳＬ２とが為す吸込口１０ａ側の角度）を、１８０°以内の範囲で大きくすることができている。ここでは、ファン吸い込み角度が、
１８０°−θｂ＋θａ＝１７７°
であり、クロスフローファン３０から吹出口１０ｂに向かう空気の流れが吸込口１０ａの側に逆流することが抑えられている。すなわち、空調室内機９２では、サージング耐力が向上している。なお、従来の空調室内機は、ファン吸い込み角度が１７０°程度になっているものが多い。

さらに、空調室内機９２では、リアガイダ１８の背面側最接近点Ｐ８の高さ位置を適切な範囲に収めることで、リアガイダ１８を低くしすぎることに起因するファン動力の増大が抑制され、省エネ性が向上している。すなわち、リアガイダ１８の背面側最接近点Ｐ８の高さ位置を低くしすぎると、スクロール状の空気の吹出空気流路１０ｃが短くなり、また背面側最接近点Ｐ８のクロスフローファン３０側に生じる循環渦の保持力が弱くなって、スクロール状の吹出空気流路１０ｃの表面における乱流が増大しファン動力が大きくなってしまうが、上述のリアガイダ１８およびクロスフローファン３０の配置によれば、そのようなファン動力の増大が抑制される。図５に、第２角度関係式の基になっているデータを示す。図５のグラフにおいて、横軸は、角度差（θｂ−θ０）であり、縦軸は、図４と同じ効率改善量である。試験の結果、角度差（θｂ−θ０）が１７°未満あるいは２６°を超える場合には効率改善量が小さく、１７°〜２６°の範囲にある場合には効率改善量が大きくなっている。角度差（θｂ−θ０）が１８°、２２°、２５°いずれの場合も、効率改善量が大きく、ファン動力の増大が抑制されることになる。

以上のように、本実施形態に係る空調室内機９２では、第１角度関係式、第２角度関係式および第３角度関係式を全て満足するようにスタビライザ１７、リアガイダ１８およびクロスフローファン３０を配置することによって、サージング耐力の向上と、ファン動力の増大の抑制とを両立させている。

（４−２）
空調室内機９２では、第４角度関係式が満たされるように正面側熱交換部２１の下部２１ａが低い位置に配置され、第５角度関係式が満たされるように背面側熱交換部２２の下部２２ａが低い位置に配置されているため、熱交換器２０の容量が大きくなっている。特に、第３角度θｃを４５°以上にして、空調室内機９２では正面側熱交換部２１の下部２１ａを下方に延ばした構造を採っているため、従来よりも大きな熱交換器２０の容量が確保されている。このような大きな熱交換器２０を搭載していると、熱交換器を通る空気の流れの分布に部分的な偏りが生じてファン動力が大きくなりがちであるが、空調室内機９２では、上述のように第１角度関係式、第２角度関係式および第３角度関係式を全て満足する部品配置を採っているため、熱交換器２０の下部２１ａ，２２ａからクロスフローファン３０へと流れる空気の流れが阻害され難く、各熱交換部２１，２２の下部２１ａ，２２ａにも多くの空気が流れる。すなわち、空調室内機９２の省エネ性が向上している。

（４−３）
空調室内機９２では、ファン中心点Ｏよりも高い位置にあるケーシング１０の天面に形成された吸込口１０ａから室内の空気を吸い込む構造を採り、且つ、正面側熱交換部２１の下部２１ａもフィルタ４０の下部４０ａも、ファン中心点Ｏよりも下に位置する構造を採っている。このため、従来の設計のやり方を踏襲した場合には、正面側熱交換部２１の下部２１ａを通過する空気の量が少なくなり、熱交換器２０の全体を有効に活用することができなくなる。

そこで、空調室内機９２では、まず上述の第１式を満たすようにフィルタ４０の下部４０ａを従来よりも低い位置まで下方に延ばし、そのフィルタ４０の下部４０ａを通って空気が正面側熱交換部２１の下部２１ａに向かう流路を確保している。

さらに、空調室内機９２では、３つの隙間距離Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３が上述の第２式を満たすようにクロスフローファン３０、熱交換器２０、フィルタ４０および正面パネル１５を配置して、空調室内機９２の奥行き寸法を抑えつつ、フィルタ４０と正面パネル１５との隙間（隙間距離が第３距離Ｄ３）を通って吸込口１０ａからフィルタ４０の下部４０ａおよび正面側熱交換部２１の下部２１ａへと流れていく空気流路の圧力損失を小さくしている。これにより、正面側熱交換部２１の下部２１ａを通過する空気の量が十分に確保されるようになっており、熱交換器２０の全体が有効に活用される構造が実現されている。

以上のような配置を採ることによって、空調室内機９２では、熱交換器２０とクロスフローファン３０との隙間距離（第１距離Ｄ１）を小さくし過ぎずに正面側熱交換部２１の下部２１ａへの空気流路の幅を拡げ、摩擦抵抗（圧力損失）を抑えることができている。また、第１距離Ｄ１よりも第２距離Ｄ２を大きくし、第２距離Ｄ２よりも第３距離Ｄ３を大きくして、クロスフローファン３０から離れた流路ほど広い幅が確保されるため、図２に示すように、吸込口１０ａから正面側熱交換部２１の下部２１ａまでの途中で幅が狭くなる空間が無くなっており、従来の構造に比べて流体摩擦抵抗が大きく低減されている。

（４−４）
空調室内機９２では、奥行き寸法（図２の左右方向の寸法）を抑えるべく第２式を満たすような各部品の配置を採用しているが、第１距離Ｄ１を小さくし過ぎると、正面側熱交換部２１とクロスフローファン３０との距離が近づきすぎて、空気が正面側熱交換部２１を通過するときに騒音が生じる恐れがある。特に、フィンアンドチューブ式の熱交換器２０を採用し、且つ、そのチューブの外径が小さい（５ｍｍあるいは４ｍｍ）空調室内機９２では、カルマン渦に代表される流れの周期的速度変動の中でもより高い周波数の乱れの強い変動が生じ、ファン翼３１の周期的圧力変動との相互作用によって高周波数での離散周波数騒音が生じる恐れが高い。

この騒音を小さく抑えるため、空調室内機９２では、上述の第３式を満たすような各部品の配置を採っている。すなわち、ファン中心点Ｏの高さ位置でのクロスフローファン３０と正面側熱交換部２１との隙間距離である第１距離Ｄ１を、ファン半径Ｒの３０％を超える大きさにすることで、騒音を許容範囲に収めている。この空調室内機９２の第１距離Ｄ１の大きさを確保すれば、熱交換器２０を通った後の空気流れを周期性の無い広帯域乱流構造へ変化させてからファン翼３１と衝突させることができ、ファン翼３１との相互作用による周期性騒音を低減することができる。

（４−５）
空調室内機９２では、上述の第４式を満たすように正面パネル１５が配置されており、ファン中心点Ｏから正面パネル１５までの距離（第４距離Ｄ４）が比較的小さくなっている。これにより、奥行き寸法を抑えた薄型の空調室内機９２が実現されているが、同時に第１式〜第３式も満たす構造を採っているため、薄型であっても、熱交換器２０全体を有効に活用することができている。

１０ ケーシング
１０ａ 吸込口
１０ｂ 吹出口
１５ 正面パネル
２０ 熱交換器
２１ 正面側熱交換部
２１ａ 正面側熱交換部の下部
２２ 背面側熱交換部
３０ クロスフローファン
３０ａ 翼の外端を結んだ円
３１ ファン翼（翼）
４０ フィルタ
４０ａ フィルタの下部
９２ 空調室内機
Ｄ１ 第１距離
Ｄ２ 第２距離
Ｄ３ 第３距離
Ｄ４ 第４距離
Ｌ１ ファン基準水平線
Ｏ ファン中心点
Ｒ ファン半径
θｃ 第３角度（熱交換器下部角度）
θｅ フィルタ下部角度
ＳＬ３ 第３直線
ＳＬ５ 第５直線

特開２００８−８５００号公報

Claims (4)

1. 壁掛け式の空調室内機（９２）であって、
   空気流れを生成するクロスフローファン（３０）と、
   正面側熱交換部（２１）と背面側熱交換部（２２）とを含み、前記クロスフローファンの空気流れ上流側に配置される、熱交換器（２０）と、
   前記熱交換器の空気流れ上流側に配置される、フィルタ（４０）と、
   前記フィルタの正面側に位置する正面パネル（１５）を有し、前記クロスフローファンの回転中心であるファン中心点（Ｏ）よりも高い位置にある吸込口（１０ａ）と、前記ファン中心点よりも低い位置にある吹出口（１０ｂ）とが形成された、ケーシング（１０）と、
   を備え、
   縦断面視において、
   前記正面側熱交換部の下部（２１ａ）および前記フィルタの下部（４０ａ）は、前記ファン中心点よりも下に位置し、
   前記ファン中心点を通る水平線を、ファン基準水平線（Ｌ１）とし、
   前記正面側熱交換部の下部と前記ファン中心点とを通る直線のうち最も前記ファン基準水平線と為す角度が大きい直線（ＳＬ３）と、前記ファン基準水平線とが為す角度を、熱交換器下部角度θｃとし、
   前記フィルタの下部と前記ファン中心点とを通る直線のうち最も前記ファン基準水平線と為す角度が大きい直線（ＳＬ５）と、前記ファン基準水平線とが為す角度を、フィルタ下部角度θｅとしたときに、
   第１式：θｅ＞（θｃ×０．４）
   を満たすように、
   且つ、
   前記ファン中心点の高さ位置での、前記クロスフローファンと前記正面側熱交換部との隙間距離である第１距離Ｄ１、前記正面側熱交換部と前記フィルタとの隙間距離である第２距離Ｄ２および前記フィルタと前記正面パネルとの隙間距離である第３距離Ｄ３が、
   第２式：Ｄ３＞Ｄ２＞Ｄ１
   を満たすように、
   前記クロスフローファン、前記熱交換器、前記フィルタおよび前記正面パネルが配置されている、
   空調室内機。
2. 前記第１距離Ｄ１と、前記クロスフローファンの半径であるファン半径Ｒとが、
   第３式：Ｄ１＞（０．３×Ｒ）
   を満たすように、前記クロスフローファンおよび前記熱交換器が配置されている、
   請求項１に記載の空調室内機。
3. 縦断面視において、
   前記ファン中心点の高さ位置での、前記ファン中心点と前記正面パネルとの距離である第４距離Ｄ４と、前記クロスフローファンの半径であるファン半径Ｒとが、
   第４式：Ｄ４＜（３×Ｒ）
   を満たすように、
   前記クロスフローファンおよび前記正面パネルが配置されている、
   請求項１又は２に記載の空調室内機。
4. 前記熱交換器は、フィンアンドチューブ式であり、チューブの外径が５ｍｍ以下である、
   請求項１から３のいずれかに記載の空調室内機。

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