JP4706305B2 - 空気調和機 - Google Patents

Description

本発明は、ケーシング内に熱交換器と送風機とを備えた空気調和機に関する。

従来、この種の空気調和機としては、例えば特許文献１に記載されるような空気調和機の室内機（以下、「第１従来空調機」という。）が知られている。この第１従来空調機では、箱状ケーシング内に、ケーシング前面の吸込口に対向させて熱交換器を配置すると共に、該熱交換器の背面側に遠心送風機を配置している。そして、前記遠心送風機の回転駆動に伴って前記吸込口から前記ケーシング内に吸い込まれた空気が、前記熱交換器を通過して温度調整された後、前記ケーシングの上面及び左右各面に設けられた吹出口から前記ケーシング外へ吹き出されるようにしている。

また、送風機に遠心送風機を用いている上記第１従来空調機とは別に、例えば特許文献２に記載されるように、送風機にクロスフロー送風機を用いた空調用室内機（以下、「第２従来空調機」という。）も知られている。この第２従来空調機では、箱状ケーシング内の上部にクロスフロー送風機を配置すると共に、該送風機よりも下方となるケーシング内位置に熱交換器を配置している。そして、クロスフロー送風機の回転駆動に伴って前記ケーシングの前面上部に設けられた吸気グリルから前記ケーシング内に吸い込まれた空気が、前記熱交換器を通過して温度調整された後、前記ケーシングの前面下部に設けられた吹出グリルから前記ケーシング外へ吹き出されるようにしている。
特開平１０−１２２５８９号公報（請求項１、段落番号［００２６］、図２） 特開平９−２１７９４２号公報（請求項１、図１及び図２）

ところで、近時における空気調和機には、その設置スペースを少なくしたいという観点から、奥行方向のコンパクト化、即ち薄型コンパクト化が要請されている。特に、該空気調和機が室内壁面等に設置される壁掛け式室内機として構成される場合には、室内のインテリア性を向上させるために、そのような薄型コンパクト化の要請が高い。

この点、上記第１従来空調機の場合は、ケーシング内で熱交換器と遠心送風機とが奥行方向に重なり合う配置態様となっているため、薄型コンパクト化という要請に対して充分に応えているとは言い難かった。一方、上記第２従来空調機の場合は、ケーシング内で熱交換器とクロスフロー送風機とが上下方向に重なり合う配置態様となっているため、上記第１従来空調機に比べて薄型コンパクト化の要請に応えるものとなっている。しかし、この第２従来空調機において薄型コンパクト化を図るには、クロスフロー送風機のファン径を小さくすることが考えられるが、そのようにした場合は、風量が低下して空気調和機としての性能が低下するため、性能を維持しながら薄型コンパクト化を図ることは容易なことではなかった。

本発明の目的は、ケーシング内に熱交換器と送風機とを配置してなる空気調和機であって、空気調和機としての性能を低下させることなく、奥行方向のコンパクト化（薄型コンパクト化）の要請に対して充分に応えることができる空気調和機を提供することにある。

請求項１に係る発明は、空気の吸込口及び吹出口がそれぞれ設けられたケーシング内に、遠心送風機を、該遠心送風機の回転軸線がケーシングの奥行方向に沿うように配置すると共に、熱交換器を、前記遠心送風機の回転軸線と直交する方向で該遠心送風機と少なくとも部分的に重なり合うように配置した空気調和機であって、前記ケーシングの前面に吸込口を形成すると共に、前記前面に隣接する側面にも吸込口を形成し、前記ケーシングの前面に形成された前記吸込口は、少なくとも一部分が前記遠心送風機の空気の取込口と対向する空気調和機である。

本発明では、ケーシング内で遠心送風機と熱交換器とがケーシングの奥行方向に重なり合う配置態様にならず、ケーシングの奥行方向と直交する方向で重なり合う配置態様となるため、空気調和機の奥行方向のコンパクト化、即ち薄型化の要請にも好適に対応することができる。また、ケーシングの前面と該前面に隣接する側面とに吸込口が形成されるので、前面だけに吸込口を形成した場合に比べて、吸込口の大きさ（空気の吸込面積）を大きくすることができる。これによって、吸込空気がケーシング内に入りやすくなり、吸込空気の圧力損失が低く抑えられるので、遠心送風機の入力（駆動電力等）を低減することが可能となり、その結果、騒音の低減を図ると共に、省エネルギを実現することができるようになる。

請求項２に係る発明は、前記ケーシングの側面に形成した吸込口と前記遠心送風機のシュラウドとの間に、吸込空気用の空間を形成したことを特徴としている。
本発明では、吸込空気用の空間を形成したので、吸込空気がケーシング内により入りやすくなり、吸込空気の圧力損失がより低く抑えられる。したがって、遠心送風機の入力をさらに低減することが可能となり、騒音の低減効果および省エネルギ効果をより向上することができる。また、ケーシングの側面と遠心送風機のシュラウドとの間の空間は、遠心送風機の送風動作としてあまり有効に使用されていない空間であるので、遠心送風機の性能を低下させることなく、またケーシングを大きくすることなく、吸込空気用の空間を形成することができる。
請求項３に係る発明は、前記ケーシングの前面に形成した吸込口にフラップが開閉可能に設けられ、前記フラップは前記ケーシングの側面に形成した吸込口側が開くことを特徴としている。
本発明では、ケーシングの前面に形成した吸込口にフラップを設けたことによって、前面の吸込口からの吸込空気はケーシング内に入りにくくなるけれども、側面の吸込口から空気を取り込むので、吸込空気をケーシング内に効率よく取り込むことができる。

請求項１〜３に係る発明によれば、空気調和機の奥行方向のコンパクト化、即ち薄型化の要請にも好適に対応することができる。また、ケーシングの前面と該前面に隣接する側面とに吸込口が形成されるので、吸込空気がケーシング内に入りやすくなり、吸込空気の圧力損失が低く抑えられる。これによって、遠心送風機の入力（駆動電力等）を低減することが可能となり、騒音の低減を図ると共に、省エネルギを実現することができるようになる。

また請求項２に係る発明によれば、吸込空気用の空間を形成したので、騒音の低減効果および省エネルギ効果をより向上することができる。また、遠心送風機の性能を低下させることなく、またケーシングを大きくすることなく、吸込空気用の空間を形成することができる。
また請求項３に係る発明によれば、ケーシングの前面の吸込口にフラップを形成した場合でも、吸込空気をケーシング内に効率よく取り込むことができる。

以下、本発明を空気調和機の室内機に具体化した一実施形態を、図１〜図５を参照しながら説明する。図１及び図２に示すように、本実施形態の空気調和機１０は、横長箱状のケーシング１１を備えており、該ケーシング１１の背面（後面）を室内壁面（例えば、天井間近で横梁状をなす縦幅の狭い壁面部分）に対向させた状態で設置される壁掛け式薄型の室内機として構成されている。

ケーシング１１は、前面側が開口したケーシング本体１２と、該ケーシング本体１２の前面側を閉塞する前面パネル１３とから構成されている。前面パネル１３の表面側（前面側）において左右方向へ離間した２箇所には、複数の長尺フラップ９が上下方向に列設されてなる前面側吸込口１４ａがそれぞれ設けられている。さらに、ケーシング本体１２の上面において左右方向へ離間した２箇所には、各前面側吸込口１４ａに対応する位置に上部吸込口１４ｂがそれぞれ設けられている。なお、本実施形態では、ケーシング１１の前面に隣接する側面として、上面に吹出口を形成する場合を説明する。

また、２つの前面側吸込口１４ａの間と各前面側吸込口１４ａの外側（右側と左側）との３箇所には、複数の短尺フラップ８が上下方向に列設されてなる吹出口１５がそれぞれ設けられている。なお、図２では、中央と右側の吹出口１５については短尺フラップ８を省略し、右側の前面側吸込口１４ａについては長尺フラップ９及び後述するエアフィルタ１７を省略している。

次に、ケーシング１１内の部材配置構成を説明する。ケーシング本体１２内は、図３に示すように、水平仕切板１によって上側収納部２と下側収納部３とに区分されている。ケーシング１１内の下側収納部３には、電装品箱４、冷媒配管５、ドレン配管６などが配置されている。

一方、ケーシング本体１２内の上側収納部２には、複数（左右一対）の遠心送風機１８が、回転軸線Ｐを前後方向、即ちケーシング１１の奥行方向に沿わせた状態で各前面側吸込口１４ａと各別に対向するように配置されている。そして、それら各別に対向する前面側吸込口１４ａと遠心送風機１８との間には、正面視円環状をなす空気ガイドであるベルマウス１９が各遠心送風機１８と同軸配置となるように配置されている。

各ベルマウス１９は、遠心送風機１８側となる後面側から前面側吸込口１４ａ側となる前面側、即ちケーシング１１の奥行方向手前側に向けて末広がり状をなすように形成されており、その前端縁が前面パネル１３に対して前面側吸込口１４ａの背面側で支持されることによって、ケーシング１１に対して固定されている。また、ベルマウス１９の上端縁は上部吸込口１４ｂまで延設されている。上部吸込口１４ｂには、図４に示すように、グリル１６が形成されている。そして、各ベルマウス１９は、その前端縁よりも小径に形成された後端縁が遠心送風機１８の前端近傍まで延設され、前面側吸込口１４ａおよび上部吸込口１４ｂからケーシング１１内に流入した空気を遠心送風機１８に向けて円滑にガイドするようになっている。なお、ベルマウス１９の前端側には、エアフィルタ１７が配置されている。

遠心送風機１８は、略円盤形状をなすハブ２０と該ハブ２０の外周部前面から前方へ向けて突設された多数枚の円弧片状の羽根２１とを備えてなる羽根部２２と、該羽根部２２を回転駆動させるためのモータ２３と、羽根部２２の前端側に配置されるシュラウド２４とを備えている。この遠心送風機１８は、羽根部２２の回転駆動に基づき発生する遠心力によって、該遠心送風機１８内から空気を回転軸線Ｐと直交する遠心方向（ラジアル方向）へ向けて吹き出す遠心送風機能を有するものである。そして、各遠心送風機１８は、ケーシング１１の後側壁面に各モータ２３が固定されると共に、該各モータ２３から前方へ向けて回転軸線Ｐに軸線を一致させるように突設された支持軸２３ａの先端部に、各遠心送風機１８の羽根部２２が回動自在に支持されている。

また、ケーシング本体１２内において、遠心送風機１８の左右両側には、該遠心送風機１８を左右両側から挟むようにして、左右一対の熱交換器２５が配置されている。各熱交換器２５は、複数の伝熱プレートを積層すると共に、各伝熱プレート間にそれぞれ複数のフィンを前記伝熱プレートの積層方向に直交する方向に配列して構成される。本実施形態では各熱交換器２５は、伝熱プレートの積層方向が遠心送風機１８の回転軸線Ｐに平行となり、フィンの配列方向が遠心送風機１８の回転軸線Ｐを含む垂直平面に対して平行となるように配置されている。

即ち、各熱交換器２５は、遠心送風機１８の回転軸線Ｐを中心とした場合に１８０度の角度間隔をおいた位置に各熱交換器２５の中心が位置するように配置されており、左右で対をなす各熱交換器２５どうしは遠心送風機１８の回転軸線Ｐを含む垂直平面を対称面とした場合に面対称となる配置態様に配置されている。そして、このような配置態様としたことによって、各熱交換器２５は、遠心送風機１８の回転軸線Ｐと直交する方向で該遠心送風機１８とそれぞれ部分的に重なり合うことになる。本実施形態では、遠心送風機１８の回転軸線Ｐに沿う方向を奥行方向とした場合に、遠心送風機１８の奥行方向長さ全体が熱交換器２５の奥行方向長さの一部に重なり合う配置態様とされている。

また、ケーシング本体１２内において、遠心送風機１８から見た場合における熱交換器２５の背面側には、該熱交換器２５との対向面に円弧面状のガイド面２６ａを備えたガイドブロック２６がそれぞれ配置されている。そして、各ガイドブロック２６と各熱交換器２５との間には、吹出口１５に連通する空気吹出流路２７が設けられている。そのため、遠心送風機１８からラジアル方向に吹き出された空気は、熱交換器２５の各フィン間を通過した後、その空気吹出流が空気吹出流路２７内においてガイド面２６ａに沿って円滑に吹出口１５の方向へ案内されることになる。

次に、上記のように構成された本実施形態の空気調和機１０における動作を説明する。空調運転が指示されると、前面側吸込口１４ａの前面側に配置されている長尺フラップ９が開くと共に、短尺フラップ８が開く。その後、モータ２３の駆動力に基づいて遠心送風機１８の羽根部２２が回転駆動されると、図３の矢印Ａ１，Ａ２で示すように、ケーシング１１内には前面側吸込口１４ａから空気が吸い込まれると共に、図３の矢印Ａ３で示すように上部吸込口１４ｂからも空気が吸い込まれる。

ここで、吸込空気について検討する。空気調和機の構造は、図５に示すように、上部吸込口１４ｂを形成せずに、前面側吸込口１４ａだけを形成する構造とすることも可能である。前面側吸込口１４ａには、上方側が開く長尺フラップ９が配置されているので、吸込空気は上方から下方に長尺フラップ９によって案内されてケーシング１１内に取り込まれる。このとき、前面側吸込口１４ａの上側から吸い込まれる空気量は、前面パネル１３の上端部分が存在するため圧力損失が大きくなり、下側から吸い込まれる空気量に比べて少なくなる傾向がある。そのため、前面側吸込口１４ａだけを形成した構造では、より大量の空気を取り込むために、モータ２３への入力（駆動電力等）を大きくする必要があり、騒音が増大し、消費エネルギが増大するという問題が生じる。

これに対し、本実施形態のように前面側吸込口１４ａだけでなく、上部吸込口１４ｂを形成した構造では、吸込口の吸込面積が大きくなり、上部吸込口１４ｂからも吸込空気が取り込まれるので、モータ２３への入力を大きくすることなく、大量の空気を取り込むことができるようになる。これによって、騒音の増大を抑制し、省エネルギを図ることができる。

吸い込まれた空気は、エアフィルタ１７を通過した後、ベルマウス１９の内面に沿って滑らかに遠心送風機１８へと案内される。そして、遠心送風機１８内に流入した空気は、該遠心送風機１８の遠心送風機能によって、図１に矢印ａで示すように、回転軸線Ｐと直交するラジアル方向へ吹き出される。

遠心送風機１８から吹き出された空気は、該遠心送風機１８の左右両側に平行状態に立設配置された各熱交換器２５の各フィン間を通過し、その際に冷媒配管を介して熱交換器２５内を流れる冷媒との熱交換によって温度調整（加熱又は冷却）される。ここで、遠心送風機１８の左右両側に配置された各熱交換器２５どうしは、遠心送風機１８の回転軸線Ｐを含む垂直平面を対称面とした場合に面対称となる配置態様とされている。そのため、各熱交換器２５を通過して当該各熱交換器２５の背面から吹き出される空気の風量分布は左右ほぼ均一とされる。

その後、各熱交換器２５の背面から吹き出された空気は、当該各熱交換器２５とガイドブロック２６との間に形成された空気吹出流路２７内へ流入する。該空気吹出流路２７内において、空気は図１に矢印ｂで示すように、その空気吹出流の方向が、ガイドブロック２６の内面側に形成された円弧面状をなすガイド面２６ａによって、前面側の吹出口１５に向けて滑らかに案内される。そのため、空気は、空気吹出流路２７内での空気吹出流の圧力損失が好適に低減される。

そして、空気吹出流路２７内を吹出口１５まで導かれた空気は、該吹出口１５からケーシング１１外へと吹き出される。即ち、本実施形態の空気調和機１０では、ケーシング１１の前面側と上面側から室内の空気を吸い込み、ケーシング１１の前面側から温度調整された空気を室内に吹き出す。その際、温度調整された空気は、前面側吸込口１４ａの間と各前面側吸込口１４ａの外側とに設けられた各吹出口１５からケーシング１１外へと吹き出されることになるため、左右方向へ広範囲に亘って吹き出される。

また、空気調和機１０を室内壁面に設置する際には、ケーシング１１（ケーシング本体１２）の背面を室内壁面に対向させた状態にして固定される。ここで、空気調和機１０では、ケーシング１１内において、遠心送風機１８と熱交換器２５とが空気調和機１０の奥行方向となる前後方向で重なり合う配置態様でなく、奥行方向と直交する左右方向において部分的に重なり合う配置態様とされている。また、遠心送風機１８と熱交換器２５とが、ケーシング１１内において上下方向で重なり合う配置態様ともなっていない。そのため、空気調和機１０の前後方向及び上下方向のサイズがコンパクトとなり、例えば天井間近で横梁状をなす縦幅の狭い壁面部分に対しても、室内側への出っ張りを少なくした状態で、室内インテリア性を損なわせることなく設置することが可能となる。

上記実施形態によれば、以下のような効果を得ることができる。
（１）上記実施形態では、ケーシング１１内で遠心送風機１８と熱交換器２５とがケーシング１１の前後方向（空気調和機１０の奥行方向）に重なり合う配置態様とならず、遠心送風機１８の回転軸線Ｐと直交する左右方向で重なり合う配置態様となっている。そのため、室内インテリア性を向上させるために掲げられる空気調和機１０の奥行方向のコンパクト化、即ち薄型コンパクト化の要請にも好適に対応することができる。また、このような配置態様とするに際して、遠心送風機１８を小型化する等ということもないため、必要充分な風量を確保でき、空気調和機１０としての性能が低下することもない。

（２）上記実施形態では、前面側吸込口１４ａと上部吸込口１４ｂとが形成されるので、前面側吸込口１４ａだけの場合に比べて、吸込口の大きさ（空気の吸込面積）を大きくすることができる。これによって、吸込空気がケーシング１１内に入りやすくなり、吸い込み空気の圧力損失が低く抑えられるので、遠心送風機１８のモータ２３の入力を低減することが可能となる。その結果、騒音の低減を図ると共に、省エネルギを実現することができるようになる。また、前面側吸込口１４ａに長尺フラップ９を設けたことによって、前面側吸込口１４ａからの吸込空気はケーシング１１内に入りにくくなるけれども、上部吸込口１４ｂから空気を取り込むので、吸込空気をケーシング１１内に効率よく取り込むことができる。

なお、上記実施形態は以下のように変更してもよい。
・図６に示すように、上部吸込口１４ｂと遠心送風機１８のシュラウド２４との間に、吸込空気用の空間２８を形成してもよい。このように吸込空気用の空間２８を形成したことによって、吸込空気がケーシング１１内に入りやすくなり、吸込み空気の圧力損失がより低く抑えられる。したがって、遠心送風機１８のモータ２３への入力をさらに低減することが可能となり、騒音の低減効果および省エネルギ効果をより向上することができる。また、ケーシング１１の上面と遠心送風機１８のシュラウド２４との間の空間は、遠心送風機１８の送風動作としてあまり有効に使用されていない空間であるので、遠心送風機１８の性能を低下させることなく、またケーシング１１を大きくすることなく、吸込空気用の空間２８を形成することができる。

・上記実施形態では、前面に隣接する側面として上面に上部吹出口１４ｂを形成した場合を説明したけれども、前面に隣接する側面として右側面、左側面または下面に吹出口を形成するようにしてもよい。なお、右側面、左側面または下面に吹出口を形成する場合は、それに応じてケーシング１１内での遠心送風機１８や熱交換器２５等の構成部材の配置を適宜変更することはもちろんである。

・上記実施形態では、前面側吸込口１４ａに長尺フラップ９を配置した場合を説明したけれども、前面側吸込口１４ａにグリルを形成するようにしてもよい。

本発明の一実施形態である空気調和機の横断面図。 空気調和機の外観を示す斜視図。 空気調和機の縦断面図。 空気調和機の上部を示す部分断面図。 比較例を示す縦断面図。 空気調和機の変形例を示す縦断面図。

符号の説明

８…短尺フラップ、９…長尺フラップ、１０…空気調和機、１１…ケーシング、１２…ケーシング本体、１３…前面パネル、１４ａ…前面側吸込口、１４ｂ…上部吸込口、１５…吹出口、１６…グリル、１７…エアフィルタ、１８…遠心送風機、１９…ベルマウス、２０…ハブ、２１…羽根、２２…羽根部、２３…モータ、２３ａ…支持軸、２４…シュラウド、２５…熱交換器、２６…ガイドブロック、２６ａ…ガイド面、２７…空気吹出流路、２８…吸込空気用の空間、Ｐ…回転軸線。

Claims (3)

1. 空気の吸込口及び吹出口がそれぞれ設けられたケーシング内に、遠心送風機を、該遠心送風機の回転軸線がケーシングの奥行方向に沿うように配置すると共に、熱交換器を、前記遠心送風機の回転軸線と直交する方向で該遠心送風機と少なくとも部分的に重なり合うように配置した空気調和機であって、
   前記ケーシングの前面に吸込口を形成すると共に、前記前面に隣接する側面にも吸込口を形成し、
   前記ケーシングの前面に形成された前記吸込口は、少なくとも一部分が前記遠心送風機の空気の取込口と対向する
   ことを特徴とする空気調和機。
2. 前記ケーシングの側面に形成した吸込口と前記遠心送風機のシュラウドとの間に、吸込空気用の空間を形成した
   ことを特徴とする請求項１に記載の空気調和機。
3. 前記ケーシングの前面に形成した吸込口にフラップが開閉可能に設けられ、前記フラップは前記ケーシングの側面に形成した吸込口側が開く
   ことを特徴とする請求項１または２に記載の空気調和機。

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