JP2017053588A - 空気調和機及びその室内機 - Google Patents

Abstract

【課題】空気調和機の室内機において熱交換器が途切れたスペースに流れ込む空気を抑制し、空気調和機の消費電力を低減する。
【解決手段】筐体と、筐体の内部に配置された遠心ファンと、遠心ファンを取り囲むように配置された熱交換器と、を有し、熱交換器は、遠心ファンの回転方向に途切れた領域を有する、空気調和機の室内機であって、遠心ファンの回転方向における熱交換器の終端部には、整流板が設けられ、整流板は、熱交換器の高さ方向に延在した構成であって遠心ファンと熱交換器との間に生じる気流を遮る第１の面と、第１の面から気流とは反対方向に突出した第２の面と、を有する。
【選択図】図３

Description

本発明は、空気調和機及びその室内機に関する。

本技術分野の公知技術として、特許第３５８１９２６号（特許文献１）がある。特許文献１には、天井に設置する空気調和機（室内ユニット）であって、ケーシングの内部に配置された遠心送風機と、遠心送風機を囲むように配置された熱交換器と、を備え、熱交換器の一部に離間部を有し、離間部とこれに対向する遠心送風機の外周部とに挟まれた領域に流路を区分する整流部材を設けたものが開示されている。

特許第３５８１９２６号公報

室内機に内蔵された熱交換器には、空気と熱交換するための冷媒が流れている。室外機から室内機に流入した冷媒は、室内機に内蔵された熱交換器へ流れ込み、遠心ファンから送風された空気と熱交換した後、再度、室外機へ向かって室内機から流出する。これらは、圧縮機を駆動源として行われる。このように、冷媒は、圧縮機に接続された配管内を循環することにより、空調機のヒートポンプ機能を担っている。

室内機には、室外機から伸びている配管を室内機に内蔵された熱交換器と接続するために必要な接続配管や複数ある伝熱管に冷媒を分配するための分配器が、熱交換器と共に同一筐体内部に設置されている。熱交換器は、周方向の途中で途切れており、その途切れたスペースに分配器や接続配管が設置されている。このようなスペース周辺では、圧力が上昇することで、遠心ファンから吹出される空気の流れの回転対称性を損ない、遠心ファンの所定の運転特性が得られなくしてしまうため、騒音発生の原因になる。

特許文献１においては、熱交換器が途切れたスペース（離間部）の一部に整流部材を設け、スペース付近の圧力分布を均一化することにより、騒音を抑制している。

しかし、熱交換器が途切れた箇所では、空気との熱交換は行われず、また、途切れた箇所に空気が流れ込むことで、分配器や接続配管が圧力損失となるため、エネルギーの損失となり、消費電力の増加に繋がる。このような状況から、整流部材を取り付け、圧力分布を均一化しただけでは、消費電力の低減を達成するためには不十分であった。

そこで、本発明は、空気調和機の室内機において熱交換器が途切れたスペースに流れ込む空気を抑制し、空気調和機の消費電力を低減することを目的とする。

上記課題を解決するため、本発明は、筐体と、筐体の内部に配置された遠心ファンと、遠心ファンを取り囲むように配置された熱交換器と、を有し、熱交換器は、遠心ファンの回転方向に途切れた領域を有する、空気調和機の室内機であって、遠心ファンの回転方向における熱交換器の終端部には、整流板が設けられ、整流板は、熱交換器の高さ方向に延在した構成であって遠心ファンと熱交換器との間に生じる気流を遮る第１の面と、第１の面から気流とは反対方向に突出した第２の面と、を有する。

本発明によれば、空気調和機の室内機において熱交換器が途切れたスペースに流れ込む空気を抑制し、空気調和機の消費電力を低減することが可能となる。

本発明のその他の課題、構成、作用、効果については、以下の実施例において詳細に説明する。

空気調和機の室内機を示す斜視図である。 図１の部分拡大図である。 実施例１の空気調和機の室内機の内部を示す部分構成図である。 実施例２の空気調和機の室内機の内部を示す部分斜視図である。 図４のＢ−Ｂ断面図である。 実施例３の空気調和機の室内機の内部を示す部分構成図である。 実施例４の空気調和機の室内機の内部を示す部分斜視図である。 実施例５の空気調和機の室内機の内部を示す部分斜視図である。 実施例６の空気調和機の室内機の内部を示す部分斜視図である。 図７のＣ−Ｃ断面図であり、実施例７の空気調和機の室内機の内部を示す図ある。 実施例８の空気調和機の室内機の内部を示す部分斜視図である。 実施例９の空気調和機の室内機の内部を示す部分斜視図である。 本発明を適用していない、仕切板を取り付けた場合の空気調和機の室内機の内部を示す部分斜視図である。 実施例１０の空気調和機の室内機の内部を示す部分構成図である。 実施例１１の空気調和機の室内機の内部を示す部分斜視図である。

図１は、一般的な空気調和機の室内機の外観を示す斜視図である。

図１の室内機は、図示しない室外機と冷媒配管を介して接続され、空気調和機を構成する。室外機には圧縮機が内蔵されており、この圧縮機により冷媒が圧縮され、冷媒配管内を循環することにより、冷凍サイクルが形成される。

室内機は、天井内に配置される筐体１と、筐体１の室内側に取り付けられるパネル２と、を備えている。パネル２には、空気を取り入れるグリル３と、グリル３から吸い込まれた空気を室内に吹出すための吹出し口４が４箇所設けられている。吹出し口４にはそれぞれ、ルーバー５が取り付けられており、これで空気の吹出し方向を調整する。

図２は、図１の部分拡大図であり、室内機から、パネル２と、冷房時に熱交換器に結露した水を溜めるための図示しないドレンパンと、を取り外した状態を示したものである。

図２に示すように、室内機の筐体１の内部には、室内機の中央部に配置された空気を周方向に吐き出す遠心ファン７と、遠心ファン７の送風方向に遠心ファン７を取り囲むように配置された熱交換器６と、が設置されている。熱交換器６は、遠心ファン７からの空気と冷媒との熱交換を行う。

筐体１の内部には、熱交換器６が周方向（遠心ファン７の回転方向）に途切れた領域であるスペースＡが設けてあり、このスペースＡに分配器９や接続配管８が設置してある。接続配管８は、室外機から伸びた図示しない配管と、室内機の熱交換器６と、を接続する。分配器９は、複数ある伝熱管に冷媒を分配する。室外機から送られた冷媒は、分配器９及び接続配管８を介して熱交換器６に供給され、空気との熱交換をする。

図２に示すように、遠心ファン７の回転により発生した気流５０は、熱交換器６にすべて流入せず、スペースＡに流れ込む。スペースＡには、接続配管８や分配器９が配置されており、それらが圧力損失となり、スペースＡに流れ込んだ空気のエネルギーは損失となるため、消費電力が増加してしまう。

以下、本発明の実施例について説明する。後述の実施例に示す室内機及びこれを含む空気調和機も、図１及び２の基本構成は同様である。そのため、後述の実施例においては、主として、室内機の特徴部分について説明する。

図３は、実施例１の室内機の内部の構成、及び遠心ファンから送風された空気の流れ場を示した図である。

図３に示すように、実施例１では、熱交換器６の遠心ファン７の回転方向終端部に、遠心ファン７から送風された空気を熱交換器６へ流入するよう促すための整流板２０を設けている。整流板２０（第１の面）には、遠心ファン７の送風方向に向かって突出し、熱交換器６の高さ方向に延在した第２の面２１が取り付けられている。言い換えると、整流板２０及び第２の面２１は、室内機のパネルの側から見ると、直交し、Ｌ字形状となっている。第２の面２１は、熱交換器６の内周面（遠心ファン７に対向する面）と対向し、熱交換器６の高さ方向に延在した形状である。

遠心ファン７から送風された気流５１は、整流板２０に衝突すると、第２の面２１によって、スペースＡに流れ込むのを防ぐとともに熱交換器６への空気の流入を促す。これによって、スペースＡに空気が流れ込むことで損失となっていたエネルギーを無駄にせず、また、熱交換器６への流入が促進されることで熱交換量が増加するため、消費電力を削減することが可能となる。

図４は、実施例２の室内機の内部の構成を示す斜視図である。図３に示す第２の面２１の高さは、実施例１と同様の効果が得られるのであれば、必ずしも整流板２０の高さと同一である必要は無い。第２の面２２の高さは、少なくとも遠心ファン７の吐出し口７１の高さの半分以上あり、第２の面２２の取付け位置が、少なくとも第２の面２２の一部が遠心ファン７の吐出し口７１と同じ高さにあれば、実施例１と同様の効果が得られる。また、第２の面２２の高さを遠心ファン７の吐出し口７１の高さＨと同一とし、第２の面２２の取付け位置を遠心ファン７の吐出し口７１と同一とすることが望ましい。さらに、第２の面２２の高さを遠心ファン７の吐出し口７１の高さＨより大きくし、吹出し口７１の高さ方向全域を覆うように第２の面２２を配置しても良い。

図５は、図４のＢ−Ｂ断面図である。

図５においては、第２の面２２の高さを遠心ファン７の吐出し口７１の高さＨと同一とし、第２の面２２の取り付け位置を遠心ファン７の吐出し口７１と同一としている。これにより、実施例１と同様の効果が得られる。また、第２の面２２の面積は、実施例１（図３）の第２の面２１の面積より小さいため、材料費を削減できる。

図６は、実施例３の室内機の内部の構成を示した図である。

整流板２０と第２の面２３とが成す角度を遠心ファン７から送風された気流５２に合わせることで、気流５２をより効果的に整流することができる。これは、実施例１または実施例２に適用しても同様の効果を得ることができる。また、気流５２の角度が熱交換器６の高さ方向で変化する場合、整流板２０と第２の面２３とが成す角度も熱交換器６の高さ方向で変化させることで、気流５２をより効果的に整流することができる。

図７は、実施例４の室内機の内部の構成、及び遠心ファンから送風された空気の流れ場を示した図である。

本実施例は、整流板２０の下端部に第２の面２４を設けたものである。第２の面２４は、熱交換器の厚さ方向に延在した形状である。

第２の面２４は、遠心ファン７から送風された気流５３が整流板２０に衝突し、その方向が下方に曲げられ、整流板２０を乗り越えてスペースＡに流れ込むことを抑制する。本図においては、整流板２０と第２の面２４とは直交している。気流５３は、第２の面２４によって熱交換器６へ流入するよう促されるため、熱交換量が増加し、消費電力を削減することができる。

なお、図７では、第２の面２４を平面として示しているが、これが曲面であっても構わない。また、整流板２０と第２の面２４とが滑らかに接続されていてもよい。また、整流板２０と第２の面２４とは直交していなくてもよく、これらがなす角は、鋭角であっても鈍角であってもよい。

図８は、実施例５の室内機の内部の構成、及び遠心ファンから送風された空気の流れ場を示した図である。

図８においては、実施例４（図７）に示す第２の面２４を、整流板２０の高さ方向に複数取り付けたものである。これにより、第２の面２４が１枚の時よりも、気流５４を熱交換器６の高さ方向に分散することができる。この効果により、熱交換器６を通過する空気の流速分布を均一にすることができ、空気と冷媒との熱交換効率が向上し、消費電力を削減することができる。

なお、図８では、２枚目の第２の面２４を整流板２０の高さ方向の中央部に取り付けているが、本発明はこれに限定されるものではなく、整流板２０の高さ方向の下部又は上部に取り付けてもよい。また、第２の面２４を３枚以上取り付けても構わない。その場合には、第２の面２４の間隔が均等ではなくてもよい。さらに、実施例４と同様に、第２の面２４が曲面であっても構わないし、整流板２０と第２の面２４とは直交していなくてもよく、これらがなす角は、鋭角であっても鈍角であってもよい。

図９は、実施例６の室内機の内部の構成、及び遠心ファンから送風された空気の流れ場を示した図である。

実施例５（図８）に示すように、第２の面２４を整流板２０の高さ方向に複数取り付けたとき、第２の面２４の幅は、全て整流板２０の幅と同一である必要は無い。

図９に示す第２の面２５は、整流板２０の高さ方向の中央部に取り付けたものであり、整流板２０の下端部に取り付けた第２の面２４よりも幅を小さくしてある。第２の面２４を３枚以上取り付けた場合に、それらのうち１枚だけ第２の面２５のように小さくしてもよい。

同様に、第２の面２４の幅を整流板２０の幅よりも大きくしても構わない。こうすることで、気流５５を熱交換器６の高さ方向に更に効果的に分散することができ、熱交換器６を通過する空気の流速分布を均一にすることができる。

図１０は、図７のＣ−Ｃ断面図である。

本実施例は、実施例４〜６に示す第２の面２４の位置を限定したものである。すなわち、図１０に示す第２の面２６は、遠心ファン７の吐出し口７１の下端部よりも下方に配置してある。これにより、そうしない場合（遠心ファン７の吐出し口７１の下端部よりも上方に第２の面２６を配置した場合）と比べて、遠心ファン７から送風された気流５６がスペースＡに流れ込む量を減らすことができる。

なお、実施例５または実施例６に記載したように、第２の面を複数取り付けた場合、少なくとも１枚が吐出し口７１よりも下方に設置されていれば良い。

図１１は、実施例８の室内機の内部の構成、及び遠心ファンから送風された空気の流れ場を示した図である。

図１１においては、第２の面２７は、整流板２０に、熱交換器６側から筐体１の天板に向かって高くなるように傾斜させて取り付けてある。これにより、整流板２０の側面からスペースＡに流れ込む、遠心ファン７から送風された気流５７を、傾斜させない場合と比べて減らすことができ、熱交換器６への流入量を増やすことができる。また、整流板２０の側面からスペースＡに流れ込む気流を減らせるため、損失低減につながり、消費電力の削減が可能となる。

図１２は、実施例９の室内機の内部の構成、及び遠心ファンから送風された空気の流れ場を示した図である。

図１２においては、第２の面２８は、整流板２０に、遠心ファン７の回転方向における熱交換器６の終端部から筐体１の天板に向かって高くなるように傾斜させて取り付けてある。これにより、整流板２０の下面からスペースＡに流れ込む、遠心ファン７から送風された気流５８を、傾斜させない場合と比べて減らすことができる。また、整流板２０と第２の面２８とを、一つの部材を折り曲げることで構成すると、容易に実現可能であり、部材点数を削減できる。これによって、加工費及び材料費を削減できる。

図１３は、本発明を適用していない例を示したものであり、仕切板を取り付けた場合の空気調和機の室内機の内部、及び遠心ファンから送風された空気の流れ場を示した図である。この例は、本発明を適用していないため、次に述べるような問題点を有する。

図１３に示すように、スペースＡに流れ込む気流を減少させる方法として、整流板２０と共に、仕切板４０を取り付ける方法がある。仕切板４０は、整流板２０と、熱交換器６の遠心ファン７の回転方向始端部と、を接続し、スペースＡを覆うような形状となっている。しかしながら、このような仕切板４０を取り付けた際、遠心ファン７から送風された気流５９が整流板２０に衝突すると、整流板２０の下部に向かってスペースＡに流れ込む気流と、仕切板４０に沿って、熱交換器６の遠心ファン７の回転方向始端部付近に流れ込む気流が生じる。スペースＡに気流が流れ込むと、スペースＡ内に設置された接続配管８や分配器９が圧力損失となり、気流のエネルギーが損失となる。

一方、仕切板４０に沿って熱交換器６に流入する気流は、仕切板４０付近で遠心ファン７から送風された気流６０と合流し、熱交換器６に流入する。そのため、熱交換器６の遠心ファン７の回転方向始端部付近の空気の流入量は、熱交換器６の他の流入箇所よりも多くなる。熱交換器６の流入量は、圧力損失及び熱交換効率の観点から見ると、流入位置にかかわらず均一であることが望ましい。このことから、仕切板４０を取り付けただけでは、整流板２０の側面からスペースＡへ流れ込む気流を減らすことはできるが、熱交換器６の流入量が不均一となってしまい、空調機の消費電力は増加してしまう。

図１４は、実施例１０の室内機の内部の構成、及び遠心ファンから送風された空気の流れ場を示した図である。

図１４においては、整流板２０（第１の面）と仕切板４０との間（整流板２０の端部）に第２の面２９を取り付けてある。言い換えると、整流板２０（第１の面）は、仕切板４０の一部として構成されている。これにより、遠心ファン７から送風された気流６１が整流板２０に衝突したとき、第２の面２９によって仕切板４０を沿う気流を減らし、熱交換器６への流入を促す。これによって、気流６０の流量を減らすことができ、熱交換器６の遠心ファン７の回転方向始端部付近の空気の流入量も減らすことができる。よって、熱交換器６の流入量が均一に近づく。第２の面２９の形状を、実施例１〜３に記載の形状としても同様の効果が得られる。

図１５は、実施例１１の室内機の内部の構成、及び遠心ファンから送風された空気の流れ場を示した図である。

図１５においては、整流板２０の下端部に第２の面３０が取り付けてある。これにより、遠心ファン７から送風された気流６２が整流板２０に衝突し、仕切板４０の有無にかかわらず、気流方向を下方に曲げられ、整流板２０の下部を乗り越えてスペースＡに流れ込んでしまうことを抑制することができる。そして、熱交換器６への流入を促進させることができ、スペースＡに流れ込む流量を減らせるため、消費電力を削減することができる。第２の面３０の形状は、実施例４〜１０に記載の形状としても同様の効果が得られる。

以上の実施例では、接続配管および分配器が設置されたスペースを有する熱交換器とファンを備えた室内機を対象として説明したが、ファンと熱交換器とが配置され、周方向に途切れたスペースを有する熱交換器であって、そのスペース内部に接続配管および分配器が設置されていなくても、スペース内部での流れの乱れによるエネルギー損失が生じているような構造となっている室内機であれば、本発明の適用が可能である。

１：筐体、２：パネル、３：グリル、４：吹出し口、５：ルーバー、６：熱交換器、７：遠心ファン、８：接続配管、９：分配器、２０：整流板、２１、２２、２３、２４、２５、２６、２７、２８、２９、３０：第２の面、４０：仕切板、７１：遠心ファンの吐出し口。

Claims (12)

1. 筐体と、
   前記筐体の内部に配置された遠心ファンと、
   前記遠心ファンを取り囲むように配置された熱交換器と、を有し、
   前記熱交換器は、前記遠心ファンの回転方向に途切れた領域を有する、空気調和機の室内機であって、
   前記遠心ファンの回転方向における前記熱交換器の終端部には、整流板が設けられ、
   前記整流板は、前記熱交換器の高さ方向に延在した構成であって前記遠心ファンと前記熱交換器との間に生じる気流を遮る第１の面と、前記第１の面から前記気流とは反対方向に突出した第２の面と、を有する、空気調和機の室内機。
2. 前記第２の面は、前記熱交換器の内周面と対向し、前記熱交換器の高さ方向に延在した形状である、請求項１記載の空気調和機の室内機。
3. 前記第２の面の高さは、少なくとも前記遠心ファンの吐出し口の高さの半分以上であり、
   前記第２の面の取り付け位置は、少なくとも前記第２の面の一部が前記遠心ファンの吐出し口と同じ位置である、請求項２記載の空気調和機の室内機。
4. 前記整流板と前記第２の面とが成す角度は、前記遠心ファンからの送風角度と略同一となる、請求項２又は３に記載の空気調和機の室内機。
5. 前記第２の面は、前記熱交換器の厚さ方向に延在した形状である、請求項１記載の空気調和機の室内機。
6. 前記第２の面は、前記熱交換器の高さ方向に複数設けられている、請求項５記載の空気調和機の室内機。
7. 前記第２の面は、前記遠心ファンの吐出し口の高さ方向の中央部よりも下方に配置されている、請求項５又は６に記載の空気調和機の室内機。
8. 前記第２の面は、前記熱交換器の側から前記筐体の天板に向かって傾斜した構成を有する、請求項５〜７のいずれか一項に記載の空気調和機の室内機。
9. 前記第２の面は、前記遠心ファンの回転方向における前記熱交換器の終端部から前記筐体の天板に向かって傾斜した構成を有する、請求項５〜８のいずれか一項に記載の空気調和機の室内機。
10. 前記遠心ファンの回転方向における前記熱交換器の始端部と前記熱交換器の終端部との間を覆う仕切板を備え、
    前記第１の面は、前記仕切板の一部として構成されている、請求項１〜９のいずれか一項に記載の空気調和機の室内機。
11. 前記整流板と前記第２の面とが滑らかに接続されている、請求項１〜１０のいずれか一項に記載の空気調和機の室内機。
12. 請求項１〜１１のいずれか一項に記載の空気調和機の室内機と、圧縮機を含む室外機と、前記室内機と前記室外機とを接続する冷媒配管と、を備えた、空気調和機。

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