JP5591336B2 - 空気調和機の室内機、及び空気調和機 - Google Patents
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Description
したがって、特許文献1のような空気調和機は、流速が速くなるファンユニットの羽部(プロペラ)外周部に流入する空気の流れが乱れ、ファンユニット自体が騒音の音源となってしまう(騒音悪化の原因となってしまう)という問題点があった。
さらに、特許文献1に記載の空気調和機は、吹出口近傍の形状について考慮されていない。このため、圧力損失が増大したり、吹出口近傍の風速分布にバラツキが生じてしまうという問題点があった。
また、本発明に係る空気調和機の室内機は、上部に吸込口が形成され、前面部下側に吹出口が形成されたケーシングと、ケーシング内の吸込口の下流側に設けられた軸流型又は斜流型のファンと、ケーシング内のファンの下流側であって、吹出口の上流側に設けられ、ファンから吹き出された空気と冷媒とが熱交換する熱交換器と、を備え、ケーシングには、熱交換器を通過した空気を吹出口へ導く風路となるノズルが形成され、熱交換器は、前面側に配置された前面側熱交換器と、背面側に配置された背面側熱交換器と、を有し、ケーシングを前面側から背面側にかけて切断した縦断面において、熱交換器は、前面側熱交換器と背面側熱交換器とがΛ型となるように構成され、ノズルの入り口側の開口は、前面側熱交換器の下端に設置された前面側ドレンパンと背面側熱交換器の下端に設置された背面側ドレンパンとの間で形成され、ノズルは、入り口側の開口長さd1が出口側の開口長さd2よりも大きくなっており、前面側熱交換器の伝熱面積と背面側熱交換器の伝熱面積とが異なり、ファンは、前面側熱交換器の伝熱面積及び背面側熱交換器の伝熱面積に応じた風量を、前面側熱交換器及び背面側熱交換器に供給するように配置され、ファンが熱交換器の上流側のみに備えられているものである。
<基本構成>
図1は、本発明の実施の形態1に係る空気調和機の室内機(室内機100と称する)を示す縦断面図である。また、図2は、この室内機を示す外観斜視図である。なお、本実施の形態1及び後述する実施の形態では、図1の左側を室内機100の前面側として説明する。以下、図1及び図2に基づいて、室内機100の構成について説明する。
この室内機100は、冷媒を循環させる冷凍サイクルを利用することで、室内等の空調対象域に空調空気を供給するものである。室内機100は、主に、室内空気を内部に吸い込むための吸込口2及び空調空気を空調対象域に供給するための吹出口3が形成されているケーシング1と、このケーシング1内に収納され、吸込口2から室内空気を吸い込み、吹出口3から空調空気を吹き出すファン20と、ファン20から吹出口3までの風路に配設され、冷媒と室内空気とで熱交換することで空調空気を作り出す熱交換器50と、を有している。そして、これらの構成要素によりケーシング1内に風路(矢印Z)が連通されている。吸込口2は、ケーシング1の上部に開口形成されている。吹出口3は、ケーシング1の下部(より詳しくは、ケーシング1の前面部下側)に開口形成されている。ファン20は、吸込口2の下流側でかつ、熱交換器50の上流側に配設されており、例えば軸流ファン又は斜流ファン等で構成されている。
一般的に、空気調和機の室内機は設置スペースに制約があるため、ファンを大きくできないことが多い。このため、所望の風量を得るために、適度な大きさのファンを複数並列に配置する。本実施の形態1に係る室内機100は、図2に示すように、ケーシング1の長手方向(換言すると、吹出口3の長手方向)に沿って、3個のファン20が並列に配置されている。現在の一般的な空気調和機の室内機の寸法において所望の熱交換能力を得るには、ファン20はおよそ2個〜4個が好ましい。本実施の形態1に係る室内機においては、ファン20はすべて同一形状で構成され、動作回転数をすべて等しく運転することにより全てのファン20でほぼ等しい送風量を得ることができる。
本実施の形態1に係る室内機100には、ファン20の周りに、ダクト上のベルマウス5が配置されている。ベルマウス5は、ファンへの吸気と排気を滑らかに誘導するためのものである。図1に示すように、本実施の形態1に係るベルマウス5は、平面視において略円形状をしている。また、縦断面において、本実施の形態1に係るベルマウス5は次のような形状をしている。上部5aは、その端部が上方に向かって広がる略円弧形状をしている。中央部5bは、ベルマウスの直径が一定となったストレート部分となっている。下部5cは、その端部が下方に向かって広がる略円弧形状をしている。そして、ベルマウス5の上部5aの端部(吸い込み側の円弧部分)で吸込口2を形成している。
本実施の形態1の図1で示したベルマウス5は、ファン20の羽根車の高さより高く構成されたダクト形状となっているが、それに限定したものではなく、ベルマウス5の高さがファン20の羽根車の高さより低く構成されている半開放型のベルマウスでもよい。さらに、ベルマウス5は、図1に示す5bのストレート部分がなく、端部の5a,5cのみで構成されていてもよい。
図2に示すように、本実施の形態1に係る室内機100は、隣接したファン20の間に、仕切り板90が設けられている。これら仕切り板90は、熱交換器50とファン20の間に設置されている。つまり、熱交換器50とファン20の間の風路が、複数の風路(本実施の形態1では3つ)に分割されている。仕切り板90は、熱交換器50とファン20の間に設置されるため、熱交換器50に接する側の端部が熱交換器50に沿った形状となっている。より詳しくは、図1に示すように、熱交換器50は、室内機100の前面側から背面側にかけての縦断面(つまり、室内機100を右側から見た縦断面。以下、右側縦断面と称する)において、略Λ型に配置されている。このため、仕切り板90の熱交換器50側端部も略Λ型となっている。
ファン20はファンモーター30で回転駆動される。用いられるファンモーター30は、インナーローター型でもよいし、アウターローター型でもよい。アウターローター型のファンモーター30の場合には、ローターをファン20のボス21と一体にした構造(ボス21にローターを持たせる)のものも用いられる。また、ファンモーター30の寸法をファン20のボス21の寸法よりも小さくすることで、ファン20の生成する気流に損失を与えることを防止できる。さらに、ボス21の内部にモーターを配設することで、軸方向寸法も小さくすることができる。ファンモーター30とファン20を着脱容易な構造とすることにより、メンテナンス性も向上する。
モーターステイ16は、固定部材17及び支持部材18を備えている。固定部材17は、ファンモーター30が取り付けられるものである。支持部材18は、固定部材17をケーシング1へ固定するための部材である。支持部材18は、例えば棒状のものであり、固定部材17の外周部から例えば放射状に延設されている。図1に示すように、本実施の形態1に係る支持部材18は、およそ水平方向に延設されている。なお、支持部材18は、翼形状や板形状として静翼効果を与えてもよい。
本実施の形態1に係る室内機100の熱交換器50は、ファン20の風下側に配置されている。この熱交換器50には、例えばフィンチューブ型熱交換器等を用いるとよい。熱交換器50は、図1に示すように、右側縦断面において、対称線50aで分断されている。対称線50aは、この断面における熱交換器50の設置範囲を、略中央部において左右方向に分断するものである。つまり、前面側熱交換器51は対称線50aに対して前面側(図1の紙面左側)に、背面側熱交換器55は対称線50aに対して背面側(図1の紙面右側)に、それぞれ配置されている。そして、前面側熱交換器51及び背面側熱交換器55は、前面側熱交換器51と背面側熱交換器55との間の間隔が空気の流れ方向に対して広がるように、つまり右側縦断面において熱交換器50の断面形状が略Λ型となるように、ケーシング1内に配置されている。つまり、前面側熱交換器51及び背面側熱交換器55は、ファン20から供給される空気の流れ方向に対して傾斜を有するように配置されているのである。
また、本実施の形態1に係る室内機100は、吸込口2に、フィンガーガード15やフィルター10が設けられている。フィンガーガード15は、回転するファン20に手を触れることができないようにする目的で設置されているものである。このため、フィンガーガード15の形状は、ファン20に手を触れることができなければ任意である。例えば、フィンガーガード15の形状は、格子状でもよいし、多数の大小異なるリングで構成されたような円形状でもよい。また、フィンガーガード15は、樹脂等の材料で構成しても金属の材料で構成してもよいが、強度が必要な場合、金属で構成することが望ましい。また、フィンガーガード15は、通風抵抗の低下と強度の保持の観点からできるだけ細く、強い材料や形状が好ましい。フィルター10は、室内機100の内部へ粉塵が流入することを防止するために設けられているものである。フィルター10は、着脱自在にケーシング1に設けられている。また、図示しないが、本実施の形態1に係る室内機100は、フィルター10を自動で掃除する自動清掃機構を備えていてもよい。
また、本実施の形態1に係る室内機100は吹出口3に、気流の吹出し方向を制御する機構である上下ベーン70と左右ベーン(図示せず)が設けられている。
図3は、本発明の実施の形態1に係る室内機を前面右側から見た斜視図である。図4は、この室内機を背面右側から見た斜視図である。図5は、この室内機を前面左側から見た斜視図である。また、図6は、本発明の実施の形態1に係るドレンパンを示す斜視図である。なお、ドレンパンの形状の理解を容易とするため、図3及び図4では室内機100の右側を断面で示し、図5では室内機100の左側を断面で示している。
また、本実施の形態1では背面側ドレンパン115よりも高い位置に前面側ドレンパン110を設けているので、前面側ドレンパン110で回収されたドレンは、背面側ドレンパン115の方へ向かって排水路111を流れる。そして、このドレンは、排水路111の舌部111aから背面側ドレンパン115へ滴下し、背面側ドレンパン115で回収される。背面側ドレンパン115で回収されたドレンは、ドレンホース117を通って、ケーシング1(室内機100)の外部へ排出される。
また、本実施の形態1に係る室内機100は、右側縦断面において、ノズル6の入り口側の開口長さd1(前面側ドレンパン110と背面側ドレンパン115部分との間で定義されるドレンパン間の絞り長さd1)が、ノズル6の出口側の開口長さd2(吹出口3の長さ)よりも大きく構成されている。つまり、室内機100のノズル6は、d1>d2となっている(図1参照)。
また、本実施の形態1に係る室内機100は、図1に示すように能動的消音機構が設置されている。
なお、h:フィルターのタップ係数、e:誤差信号、x:フィルター入力信号、μ:ステップサイズパラメータであり、ステップサイズパラメータμはサンプリングごとのフィルター係数更新量を制御するものである。
<ノズル>
実施の形態1では、右側縦断面において、ノズル6の入り口側の開口長さd1がノズル6の出口側の開口長さd2よりも大きくなるように、ノズル6を構成していた。そして、これにより、ノズル6の入口付近に生じていた風速分布の偏りを是正していた。この構成に、以下のような構成を追加することにより、ノズル6の入り口付近や出口付近(吹出口3)に生じる風速分布の偏りをさらに是正することができる。なお、本実施の形態2においては、実施の形態1と同一の機能や構成については同一の符号を用いて述べることとする。
図10に示すように、実施の形態1に係るノズル6は、前面側曲線6b及び背面側曲線6aの双方が背面側に凸形状となっていた。このような構成においては、図10に示すように、背面側ドレンパン115からの気流の回り込みにより、剥離による有効風路の減少、損失、及び吹出口3における風速分布の発生が課題となる場合がある。つまり、実施の形態1のようなノズル6の形状の場合、前面側熱交換器51を通過する流量に対して、背面側熱交換器55の通過する流量が大きくなる。そして、背面側熱交換器55の下端部に位置する背面側ドレンパン115の底部を通過した気流が背面側ドレンパン115を乗り越えてノズル6に流出する際、流速が大きいために曲がりきれず、背面側曲線6aの上部(ノズル6の入り口側)で剥離してしまう。背面側熱交換器55を通過する流量が大きければ大きい程、さらに背面側熱交換器55の下端部に大きな風速分布が生じていればいる程、上記の剥離領域は大きくなる。
図11は、本発明の実施の形態2に係る室内機を示す縦断面図である。
本実施の形態2では、ノズル6を構成する背面側曲線6aを前面側に凸となる曲線で構成している。なお、背面側曲線6aは、図11に示すように全体を前面側に凸となる形状としてもよいし、図12に示すように背面側曲線6aの一部を前面側に凸となる形状としてもよい。背面側曲線6aの一部を前面側に凸となる形状とする場合、上述した剥離領域を凸とするのが望ましい。一般的に、上述した剥離領域はノズル6の入り口側(上部)に発生することが多いので、背面側曲線6aの一部を前面側に凸となる形状とする場合、曲線中央より上流側で凸形状を構成するのが望ましい。また、背面側曲線6aは、上流側を前面側に凸となる形状とし、下流側を背面側に凸となる形状としてもよい。つまり、右側縦断面における背面側曲線6aの形状を、全体として略S字状のような形状としてもよい。
ケーシング1の長手方向(左右方向)において、ノズル6の前後方向の形状を変更することにより、吹出口3の風速分布の偏りを是正することもできる。なお、本実施の形態3において、特に記述しない項目については実施の形態2と同様とし、同一の機能や構成については同一の符号を用いて述べることとする。
図15は、本発明の実施の形態3に係る室内機のノズル形状の一例を示す説明図である。なお、図15(a)は本実施の形態3に係る室内機100のノズル6近傍を示す縦断面図であり、図15(b)は図15(a)のW−W断面図である。なお、図15(b)の下側がケーシング1の前面側となる。
図15に示すように、本実施の形態3に係るノズル6は、ノズル6内の主流の流れに応じて、前後方向の幅を変更している。
図16は、本発明の実施の形態3に係る室内機のノズル形状の別の一例を示す説明図である。
図16に示すように、ノズル6の前後方向の位置は、ケーシング1の左側から右側にかけて、前面側へ徐々に(滑らかに)寄っている。なお、図16は、ノズル6内の主流の流れが、ケーシング1の左側から右側にかけて、ケーシング1の前面側に寄っている場合を想定している。
図17は、本発明の実施の形態3に係る室内機のノズル形状のさらに別の一例を示す説明図である。
図17に示すように、ノズル6の前後方向の幅は、ケーシング1の左側から右側にかけて、L5からL6へと徐々に(滑らかに)狭くなっている。なお、図17は、ケーシング1の左側から右側にかけて、ノズル6を流れる風量が小さくなる場合を想定している。
つまり、ケーシング1の長手方向(左右方向)において、ノズル6を流れる気流の風速分布に応じてノズル6の前後方向の形状を変更することにより、吹出口3の風速分布の偏りをさらに是正することもできる。
吹出口3の風速分布の偏りを是正する際、以下のようにファンを追加してもよい。なお、本実施の形態4において、特に記述しない項目については実施の形態2又は実施の形態3と同様とし、同一の機能や構成については同一の符号を用いて述べることとする。
本実施の形態4に係る室内機100の基本構成は、実施の形態1に係る室内機100と同じである。つまり、本実施の形態4に係る室内機100は、複数設けられたファン20の下流側に、右側縦断面略Λ型の熱交換器が設けられている。本実施の形態4に係る室内機100が実施の形態1に係る室内機100と異なる点は、ファン20bが設けられている点である。ファン20bは、隣接するファン20の旋回流に影響を及ぼさない程度に小さいものである。このため、ファン20bは、ファン20と相似形状であってもよいし異なる形状でも構わないが、なるべく、ファン20の旋回流を小さくするように羽根を設計したものが良い。なおファン20bの回転方向は、ファン20と同方向であってもよいし、ファン20と逆方向であってもよい。図18では、ファン20bの回転方向をファン20の回転方向と同方向にしている。
図19に示す室内機100は、図18に示す室内機100に対し、ケーシング1上面の右側前方へさらにファン20bを追加している。なお、ケーシング1の左側を図示していないが、ケーシング1上面の左側の角部近傍にファン20bを設置してもよい。つまり、ケーシング1の左右両側面部に複数のファン20bを配置してもよい。
<熱交換器>
本発明の特徴の1つは、熱交換器50の上流側にファン20を配置することである。これにより、吹出口にファンが設けられている従来の空気調和機の室内機と比べ、吹出口3から吹き出される空気の旋回流の発生や風速分布の発生を抑制している。したがって、熱交換器50の形状は、実施の形態1〜実施の形態4で示した形状に限らず、例えば以下のような形状としてもよい。なお、本実施の形態5においては、実施の形態1〜実施の形態4と同一の機能や構成については同一の符号を用いて述べることとする。
本実施の形態5に係る室内機100においては、前面側熱交換器51及び背面側熱交換器55に分割されていない熱交換器50が、ファン20の下流側に設けられている。
熱交換器50を前面側熱交換器51と背面側熱交換器55で構成することにより、実施の形態5に係る室内機100よりもさらに騒音を抑制することが可能となる。このとき、実施の形態1に示した熱交換器50の形状に限らず、例えば以下のような形状とすることができる。なお、本実施の形態6では上述した実施の形態5との相違点を中心に説明するものとし、実施の形態5と同一部分には、同一符号を付している。
図21に示すように、熱交換器50を構成している前面側熱交換器51と背面側熱交換器55とは、右側縦断面において、対称線50aで分断されている。対称線50aは、この断面における熱交換器50の設置範囲を、略中央部において左右方向に分断するものである。つまり、前面側熱交換器51は対称線50aに対して前面側(紙面左側)に、背面側熱交換器55は対称線50aに対して背面側(紙面右側)に、それぞれ配置されている。そして、前面側熱交換器51及び背面側熱交換器55は、前面側熱交換器51と背面側熱交換器55との間の間隔が空気の流れ方向に対して狭まるように、つまり右側縦断面において熱交換器50の断面形状が略V型となるように、ケーシング1内に配置されている。
また、本実施の形態6に係る室内機100によれば、前面側熱交換器51及び背面側熱交換器55のそれぞれには、風路面積に応じた量の空気が通過する。つまり、背面側熱交換器55の風量は前面側熱交換器51の風量よりも大きくなる。そして、この風量差により、前面側熱交換器51及び背面側熱交換器55のそれぞれを通過した空気が合流した際、この合流した空気は前面側(吹出口3側)へ曲がることとなる。このため、吹出口3近傍で気流を急激に曲げる必要が無くなり、吹出口3近傍での圧力損失を低減することができる。したがって、本実施の形態6に係る室内機100は、実施の形態5に係る室内機100と比べ、騒音をさらに抑制することが可能となる。また、本実施の形態6に係る室内機100は、吹出口3近傍での圧力損失を低減することができるので、消費電力を低減させることも可能となる。
また、熱交換器50を複数の熱交換器で構成する場合(例えば前面側熱交換器51と背面側熱交換器55で構成する場合)、熱交換器50の配置勾配が変局する箇所(例えば前面側熱交換器51と背面側熱交換器55との実質的な接続箇所)で各熱交換器が完全に接触している必要はなく、多少の隙間があってもよい。
また、右側縦断面における熱交換器50の形状は、一部又は全部が曲線形状となっていてもよい(図30参照)。
図30(a)に示すように、熱交換器50を複数の熱交換器で構成してもよい。図30(b)に示すように、熱交換器50を一体型の熱交換器で構成してもよい。12(c)に示すように、熱交換器50を構成する熱交換器を、さらに複数の熱交換器で構成してもよい。また、図30(c)に示すように、熱交換器50を構成する熱交換器の一部を、垂直に配置してもよい。図30(d)に示すように、熱交換器50の形状を曲線形状としてもよい。
また、熱交換器50は、以下のように構成されてもよい。なお、本実施の形態7では上述した実施の形態6との相違点を中心に説明するものとし、実施の形態6と同一部分には、同一符号を付している。
本実施の形態7の室内機100は、熱交換器50の配置の仕方が実施の形態6の室内機100と相違している。
また、熱交換器50を複数の熱交換器で構成する場合、熱交換器50の配置勾配が変局する箇所において各熱交換器が完全に接触している必要はなく、多少の隙間があってもよい。
また、右側縦断面における熱交換器50の形状は、一部又は全部が曲線形状となっていてもよい(図30参照)。
また、熱交換器50は以下のように構成されてもよい。なお、本実施の形態8では上述した実施の形態6及び実施の形態7との相違点を中心に説明するものとし、実施の形態6及び実施の形態7と同一部分には、同一符号を付している。また、室内機が空調対象域の壁面に取り付けられる壁掛け型である場合を例に示している。
本実施の形態8の室内機100は、熱交換器50の配置の仕方が実施の形態6及び実施の形態7に示す室内機と相違している。
また、熱交換器50を複数の熱交換器で構成する場合、熱交換器50の配置勾配が変局する箇所において各熱交換器が完全に接触している必要はなく、多少の隙間があってもよい。
また、右側縦断面における熱交換器50の形状は、一部又は全部が曲線形状となっていてもよい(図30参照)。
また、熱交換器50は、実施の形態1でも示したように、以下のように構成されてもよい。なお、本実施の形態9では上述した実施の形態6〜実施の形態8との相違点を中心に説明するものとし、実施の形態6〜実施の形態8と同一部分には、同一符号を付している。また、室内機が空調対象域の壁面に取り付けられる壁掛け型である場合を例に示している。
本実施の形態9の室内機100では、熱交換器50の配置の仕方が実施の形態6〜実施の形態8に示す室内機と相違している。
より詳しくは、本実施の形態9の室内機100は、実施の形態6と同様に、2つの熱交換器(前面側熱交換器51及び背面側熱交換器55)で構成されている。しかしながら、前面側熱交換器51及び背面側熱交換器55の配置の仕方が実施の形態6に示す室内機100と相違している。
なお、対称線50aは、右側縦断面における熱交換器50の設置範囲を、略中央部において左右方向に分断するものである。
まず、室内空気は、ファン20によってケーシング1の上部に形成されている吸込口2から室内機100(ケーシング1)内に流れ込む。このとき、フィルター10によって空気に含まれている塵埃が除去される。この室内空気は、熱交換器50(前面側熱交換器51及び背面側熱交換器55)を通過する際、熱交換器50内を導通している冷媒によって加熱又は冷却されて空調空気となる。このとき、前面側熱交換器51を通過する空気は、室内機100の前面側から背面側に流れる。また、背面側熱交換器55を通過する空気は、室内機100の背面側から前面側に流れる。
熱交換器50(前面側熱交換器51及び背面側熱交換器55)を通過した空調空気は、ケーシング1の下部に形成されている吹出口3から室内機100の外部、つまり空調対象域に吹き出される。
また、熱交換器50を複数の熱交換器で構成する場合、熱交換器50の配置勾配が変局する箇所において各熱交換器が完全に接触している必要はなく、多少の隙間があってもよい。
また、右側縦断面における熱交換器50の形状は、一部又は全部が曲線形状となっていてもよい(図30参照)。
また、熱交換器50は以下のように構成されてもよい。なお本実施の形態10では上述した実施の形態6〜実施の形態9との相違点を中心に説明するものとし、実施の形態6〜実施の形態9と同一部分には、同一符号を付している。
本実施の形態10の室内機100は、熱交換器50の配置の仕方が実施の形態6〜実施の形態9に示す室内機と相違している。
より詳しくは、本実施の形態10の室内機100は、実施の形態7と同様に、3つの熱交換器で構成されている。しかしながら、これら3つの熱交換器の配置の仕方が実施の形態7に示す室内機100と相違している。
また、熱交換器50を複数の熱交換器で構成する場合、熱交換器50の配置勾配が変局する箇所において各熱交換器が完全に接触している必要はなく、多少の隙間があってもよい。
また、右側縦断面における熱交換器50の形状は、一部又は全部が曲線形状となっていてもよい(図30参照)。
また、熱交換器50は以下のように構成されてもよい。なお本実施の形態11では上述した実施の形態6〜実施の形態10との相違点を中心に説明するものとし、実施の形態6〜実施の形態10と同一部分には、同一符号を付している。
本実施の形態11の室内機100は、熱交換器50の配置の仕方が実施の形態6〜実施の形態10に示す室内機と相違している。
より詳しくは、本実施の形態11の室内機100は、実施の形態8と同様に、4つの熱交換器で構成されている。しかしながら、これら4つの熱交換器の配置の仕方が実施の形態8に示す室内機100と相違している。
また、熱交換器50を複数の熱交換器で構成する場合、熱交換器50の配置勾配が変局する箇所において各熱交換器が完全に接触している必要はなく、多少の隙間があってもよい。
また、右側縦断面における熱交換器50の形状は、一部又は全部が曲線形状となっていてもよい(図30参照)。
また、熱交換器50は以下のように構成されてもよい。なお本実施の形態12では上述した実施の形態6〜実施の形態11との相違点を中心に説明するものとし、実施の形態6〜実施の形態11と同一部分には、同一符号を付している。
本実施の形態12の室内機100は、熱交換器50の配置の仕方が実施の形態6〜実施の形態11に示す室内機と相違している。
より詳しくは、本実施の形態12の室内機100は、実施の形態9と同様に、2つの熱交換器(前面側熱交換器51及び背面側熱交換器55)で構成され、右側縦断面において略Λ型となっている。しかしながら、本実施の形態12では、前面側熱交換器51の圧力損失と背面側熱交換器55の圧力損失とを異ならせることにより、前面側熱交換器51の風量と背面側熱交換器55の風量とを異ならせている。
なお、対称線50aは、右側縦断面における熱交換器50の設置範囲を、略中央部において左右方向に分断するものである。
また、本実施の形態12に係る室内機100によれば、前面側熱交換器51及び背面側熱交換器55のそれぞれには、圧力損失に応じた量の空気が通過する。つまり、背面側熱交換器55の風量は前面側熱交換器51の風量よりも大きくなる。そして、この風量差により、前面側熱交換器51及び背面側熱交換器55のそれぞれを通過した空気が合流した際、この合流した空気は前面側(吹出口3側)へ曲がることとなる。このため、吹出口3近傍で気流を急激に曲げる必要が無くなり、吹出口3近傍での圧力損失を低減することができる。したがって、本実施の形態12に係る室内機100は、右側縦断面における背面側熱交換器55の長さを長くすることなく、実施の形態5に係る室内機100よりもさらに騒音を抑制することが可能となる。また、室内機100は、吹出口3近傍での圧力損失を低減することができるので、消費電力を低減させることも可能となる。
また、熱交換器50を複数の熱交換器で構成する場合(例えば前面側熱交換器51と背面側熱交換器55で構成する場合)、熱交換器50の配置勾配が変局する箇所(例えば前面側熱交換器51と背面側熱交換器55との実質的な接続箇所)で各熱交換器が完全に接触している必要はなく、多少の隙間があってもよい。
また、右側縦断面における熱交換器50の形状は、一部又は全部が曲線形状となっていてもよい(図30参照)。
また、上述した実施の形態6〜実施の形態12において、ファン20を以下のように配置してもよい。なお本実施の形態13では上述した実施の形態6〜実施の形態12との相違点を中心に説明するものとし、実施の形態6〜実施の形態12と同一部分には、同一符号を付している。
つまり、本実施の形態13に係る室内機100は、前面側熱交換器51及び背面側熱交換器55の風量や伝熱面積に応じて、ファン20の配置位置が決定されている。
このように構成することにより、前面側熱交換器51及び背面側熱交換器55の伝熱面積に応じた風量分配が可能となり、熱交換器50(前面側熱交換器51及び背面側熱交換器55)の熱交換性能が向上する。
このように構成することにより、前面側熱交換器51及び背面側熱交換器55の伝熱面積に応じた風量分配が可能となり、熱交換器50(前面側熱交換器51及び背面側熱交換器55)の熱交換性能が向上する。
また、熱交換器50を複数の熱交換器で構成する場合(例えば前面側熱交換器51と背面側熱交換器55で構成する場合)、熱交換器50の配置勾配が変局する箇所(例えば前面側熱交換器51と背面側熱交換器55との実質的な接続箇所)で各熱交換器が完全に接触している必要はなく、多少の隙間があってもよい。
また、右側縦断面における熱交換器50の形状は、一部又は全部が曲線形状となっていてもよい(図30参照)。
また、上述した実施の形態6〜実施の形態12において、ファン20を以下のように配置してもよい。なお、本実施の形態14では上述した実施の形態6〜実施の形態13との相違点を中心に説明するものとし、実施の形態6〜実施の形態13と同一部分には、同一符号を付している。
本実施の形態14に係る室内機100の熱交換器50は、実施の形態9の室内機100と同様の配置となっている。しかしながら、本実施の形態13に係る室内機100は、ファン20の配置の仕方が実施の形態9の室内機100と相違している。
つまり、本実施の形態14に係る室内機100は、前面側熱交換器51及び背面側熱交換器55の風量や伝熱面積に応じて、ファン20の傾斜が決定されている。
このように構成することにより、ファン20を前後方向に移動させられない場合でも、前面側熱交換器51及び背面側熱交換器55の伝熱面積に応じた風量分配が可能となり、熱交換器50(前面側熱交換器51及び背面側熱交換器55)の熱交換性能が向上する。
また、熱交換器50を複数の熱交換器で構成する場合(例えば前面側熱交換器51と背面側熱交換器55で構成する場合)、熱交換器50の配置勾配が変局する箇所(例えば前面側熱交換器51と背面側熱交換器55との実質的な接続箇所)で各熱交換器が完全に接触している必要はなく、多少の隙間があってもよい。
また、右側縦断面における熱交換器50の形状は、一部又は全部が曲線形状となっていてもよい(図30参照)。
<プレフィルター>
フィルター10を以下のように設置することにより、フィルターの圧力損失の低減、熱交換器へ流入する気流の風速分布の改善等の効果を得ることができる。また、気流を予め整流することにより、実施の形態1〜実施の形態4で示したノズル形状とすることによる効果がさらに向上する。なお、本実施の形態15においては、実施の形態1〜実施の形態14と同一の機能や構成については同一の符号を用いて述べることとする。
本実施の形態15に係る室内機100は、フィルター10の設置位置が実施の形態1に係る室内機100と異なっている。より詳しくは、本実施の形態15に係る室内機100は、フィンガーガード15の上流側(例えばフィンガーガード15の上面部)にフィルター10が配置されている。
例えば、フィルター10は、ファン20の下流側に設置してもよい。なお、本実施の形態16において、特に記述しない項目については実施の形態15と同様とし、同一の機能や構成については同一の符号を用いて述べることとする。
本実施の形態16に係る室内機100は、フィルター10の設置位置が実施の形態1及び実施の形態15に係る室内機100と異なっている。より詳しくは、本実施の形態16に係る室内機100は、ファン20と熱交換器50との間にフィルター10が配置されている。また、本実施の形態16に係るフィルター10は、熱交換器50の上面部に沿って、前面側と背面側が斜め下方に折り曲げられた形状となっている。
また、フィルター10をファン20の下流側に設置する場合、フィルター10とファン20との距離を十分に確保できるならば、例えば以下のようにフィルター10を設置してもよい。なお、本実施の形態17において、特に記述しない項目については実施の形態15又は実施の形態16と同様とし、同一の機能や構成については同一の符号を用いて述べることとする。
本実施の形態17に係る室内機100は、実施の形態16に係る室内機100と同様に、ファン20と熱交換器50との間にフィルター10が配置されている。しかしながら、本実施の形態17に係る室内機100に設けられているフィルター10は、その形状が実施の形態16で示したフィルター10と異なっている。より詳しくは、実施の形態16では、フィルター10の前面面積を確保するために(ファン20から吹き出された気流の一部が一旦静圧に変換させるスペースを確保するために)、前面側と背面側を折り曲げた形状としていた。一方、本実施の形態17に係る室内機100は、フィルター10とファン20との距離を十分に確保できるため、略平面状(前面側や背面側が折り曲げられていない)のフィルター10となっている。
また、フィルター10は、ファン20の上流側及び下流側の双方に配置しても勿論よい。なお、本実施の形態18において、特に記述しない項目については実施の形態15〜実施の形態17と同様とし、同一の機能や構成については同一の符号を用いて述べることとする。
本実施の形態18に係る室内機100は、ファン20の上流側及び下流側の双方にフィルター10が設置されている。また、本実施の形態18では、ファン20の上流側及び下流側に設けられたフィルター10の圧力損失の合計が、実施の形態15で示したフィルター10(ファン20の上流側のみに設置されたフィルター)の圧力損失や実施の形態16及び実施の形態17で示したフィルター10(ファン20の下流側のみに設けられたフィルター)の圧力損失と同程度となっている。つまり、本実施の形態18では、ファン20の上流側及び下流側に設けられたフィルター10各々の粗さや前面面積を調整することにより、これらの圧力損失の合計を、実施の形態15で示したフィルター10(ファン20の上流側のみに設置されたフィルター)の圧力損失や実施の形態16及び実施の形態17で示したフィルター10(ファン20の下流側のみに設けられたフィルター)の圧力損失と同程度と設定している。
また、ファン20に付着する粉塵は、以下のように回収してもよい。なお、本実施の形態19において、特に記述しない項目については実施の形態15〜実施の形態18と同様とし、同一の機能や構成については同一の符号を用いて述べることとする。
<仕切り板>
本実施の形態20〜実施の形態25に、ケーシング1内の風路を分割するために設けられる仕切り板の設置例について説明する。なお、このようにケーシング1内を分割した室内機においても、実施の形態1〜実施の形態4で示したノズル形状を適用しても勿論よい。なお、本実施の形態20においては、実施の形態1〜実施の形態19と同一の機能や構成については同一の符号を用いて述べることとする。
ただし、熱交換器50は暖房運転のときに高温となるため、仕切り板90が樹脂等のような低融点の材質で形成されている場合、仕切り板90と熱交換器50との間にわずかな空間を形成するとよい。仕切り板90がアルミやスチール等の融点が高い材質の場合、仕切り板90を熱交換器50と接するように配置してもよい。熱交換器50が例えばフィンチューブ型熱交換器の場合、熱交換器50のフィン間に仕切り板90を挿入してもよい。
このため、例えば平面視において一辺がL1及びL2となった略四角形状の内部に設置されたファン20が送り出した空気は、確実にファン20の下流にあるこのL1及びL2で囲まれた領域の熱交換器50を通過する。
実施の形態20では、ファン20と熱交換器50の間の風路のみを仕切り板90で分割した。ファン20と熱交換器50の間の風路に加え、熱交換器50より下流側となる風路も仕切り板によって分割することが可能である。なお、本実施の形態21において、特に記述しない項目については実施の形態20と同様とし、同一の機能や構成については同一の符号を用いて述べることとする。
本実施の形態21に係る室内機100は、熱交換器50と吹出口3との間に仕切り板90aが設けられている。その他の構成は、実施の形態20に係る室内機100と同様である。
実施の形態20及び実施の形態21では、ファン20の数と風路の分割数とを同数とした。これに限らず、風路の分割数をファン20の数よりも多くしてもよい。なお、本実施の形態22において、特に記述しない項目については実施の形態20又は実施の形態21と同様とし、同一の機能や構成については同一の符号を用いて述べることとする。
実施の形態22においては、ケーシング1の前後方向に延設された仕切り板90を設け、さらにその分割数を多くするため、仕切り板91でケーシング1内の風路を分割した。これら仕切り板91は、ファン20の出口面に対して垂直に配置したものであった。しかしながら、仕切り板91は実施の形態22のように限定されるものでなく、少なくとも仕切り板91の上端部をファン20の出口面に対して傾斜させて配置してもよい。このような仕切り板91とすることにより、ファン20の発生する旋回流をスムーズに誘導して下流側の熱交換器50に流入させることが可能となる。なお、本実施の形態23において、特に記述しない項目については実施の形態20〜実施の形態22と同様とし、同一の機能や構成については同一の符号を用いて述べることとする。
実施の形態20〜実施の形態23においては、ケーシング1の前後方向に延設された仕切り板を設け、ケーシング1内の風路を分割した。ケーシング1の左右方向(長手方向)に延設された仕切り板をさらに設けることで、ケーシング1内の風路をさらに分割することができる。なお、本実施の形態24において、特に記述しない項目については実施の形態20〜実施の形態23と同様とし、同一の機能や構成については同一の符号を用いて述べることとする。
実施の形態20〜実施の形態24で示した仕切り板の表面に、後述のような吸音材を設けてもよい。又は、仕切り板を吸音材で構成してもよい。なお、本実施の形態25において、特に記述しない項目については実施の形態20〜実施の形態24と同様とし、同一の機能や構成については同一の符号を用いて述べることとする。
本実施の形態20〜実施の形態25のようにケーシング1内の風路を複数に分割した空気調和機(より詳しくは空気調和機の室内機)においては、下記のように能動的消音機構を設けることにより、ファン20が発生する音(騒音)を従来よりも効果的に消音することができる。なお、本実施の形態25において、特に記述しない項目については実施の形態20〜実施の形態25と同様とし、同一の機能や構成については同一の符号を用いて述べることとする。
本実施の形態26に係る室内機100は、実施の形態20で示した室内機100に能動的消音機構を設けたものとなっている。本実施の形態26の消音機構は、騒音検出マイクロホン161、制御スピーカー181及び消音効果検出マイクロホン191を備えている。
このため、例えば、L1<L2とした場合、ファン20で発生した音が分割された風路を通過する際、半波長がL1よりも短い周波数fの音は、平面波化(一次元化)して伝播する。また、例えば、L1>L2とした場合、ファン20で発生した音が分割された風路を通過する際、半波長がL2よりも短い周波数fの音は、平面波化(一次元化)して伝播する。
平面波化(一次元化)できる周波数fを式で表すと、
f < c/(2*L)
となる。ここで、cは音速である。また、Lは、L1及びL2のうち、長さの短い側の値である。
一方、平面波化していない音は、ケーシング1の風路内で反射を繰り返し、吹出口3まで伝播する。このように平面波化していない音は、音の腹や節の位置がケーシング1の風路内において無秩序に存在するため、能動的消音方法では大きな消音効果を得にくい。
実施の形態21で示した室内機100に、能動的消音機構を設けても勿論よい。なお、本実施の形態27において、特に記述しない項目については実施の形態26と同様とし、同一の機能や構成については同一の符号を用いて述べることとする。
本実施の形態27に係る室内機100は、実施の形態21で示した室内機100に能動的消音機構を設けたものとなっている。
実施の形態22及び実施の形態23で示した室内機100に、能動的消音機構を設けても勿論よい。なお、本実施の形態28において、特に記述しない項目については実施の形態26又は実施の形態27と同様とし、同一の機能や構成については同一の符号を用いて述べることとする。
実施の形態24で示した室内機100に、能動的消音機構を設けても勿論よい。なお、本実施の形態29において、特に記述しない項目については実施の形態26〜実施の形態28と同様とし、同一の機能や構成については同一の符号を用いて述べることとする。
実施の形態25で示した室内機100に、能動的消音機構を設けても勿論よい。なお、本実施の形態30において、特に記述しない項目については実施の形態26〜実施の形態29と同様とし、同一の機能や構成については同一の符号を用いて述べることとする。
<仕切りレス化>
実施の形態1等では、仕切り板(仕切り板90等)でケーシング1内の風路を分割することにより、隣接するファン20同士の旋回流の影響を抑制した。本発明に係る室内機100は複数のファン20を備えているので、これらファン20の回転方向を以下のように設定することにより、仕切り板90を設けなくとも隣接するファン20同士の旋回流の影響を抑制できる。なお、本実施の形態31においては、実施の形態1〜実施の形態30と同一の機能や構成については同一の符号を用いて述べることとする。
本実施の形態31に係る室内機100においても、実施の形態1に係る室内機100と同様に、複数のファン20が設けられている。本実施の形態31に係る室内機100は、図55に示すように、3つのファン20がケーシング1の左右方向(長手方向)に沿って配設されている。これら3つのファン20は、ファン仕様(ファン形状等)が同じとなっている。また、本実施の形態31に係る室内機100は、ケーシング1内に仕切り板(仕切り板90等)が設けられていない構成となっている。なお、説明の便宜上、各ファン20を区別して説明する必要がある場合は、ケーシング1の左側から順にファン20A、ファン20B及びファン20Cと称することとする。
図57に示すように、隣接するファン20の回転方向が互いに逆方向となっている。本実施の形態31では、室内機100を平面視した状態において、ファン20Aの回転方向は反時計回り方向となっている。そして、ファン20Aと隣接するファン20Bの回転方向は、ファン20Aと逆方向の時計回り方向となっている。また、ファン20Bと隣接するファン20Cの回転方向は、ファン20Bと逆の反時計回り方向としている。なお、各ファン20の回転方向は、図57に示す方向に限定されるものではない。隣接するファン20の回転方向が互いに逆方向となっていればよい。
複数のファン20は、ケーシング1の前後方向に並設される場合もある。このような場合、ケーシング1の前後方向に隣接するファン20の回転方向は、例えば次のように設定すればよい。なお、本実施の形態32において、特に記述しない項目については実施の形態31と同様とし、同一の機能や構成については同一の符号を用いて述べることとする。
ケーシング1の左右方向に並設された各ファン20は、隣接するファン20の回転方向が互いに逆方向となっている。また、ケーシング1の前後方向に並設された各ファン20(ファン20Aとファン20D、ファン20Bとファン20E、ファン20Cとファン20F)は、隣接するファン20の回転方向が同方向に設定されている。
また、ファン20がケーシング1の前後方向にも並設される場合、ケーシング1の前後方向に隣接するファン20の回転方向を、例えば次のように設定してもよい。なお、本実施の形態33において、特に記述しない項目については実施の形態31又は実施の形態32と同様とし、同一の機能や構成については同一の符号を用いて述べることとする。
また、以下のようなファン20を並設することも可能である。なお、本実施の形態34において、特に記述しない項目については実施の形態31〜実施の形態33と同様とし、同一の機能や構成については同一の符号を用いて述べることとする。
ファン20を前後方向に並設する場合、例えば以下のような位置にファン20を設置するとよい。なお、本実施の形態35において、特に記述しない項目については実施の形態31〜実施の形態34と同様とし、同一の機能や構成については同一の符号を用いて述べることとする。
本実施の形態35に係る室内機100は、ケーシング1の前後方向に沿って複数のファン20が並設されている。本実施の形態35では、ケーシング1の前後方向に沿って3つのファン20が並設されている。なお、これら前後位置の異なるファン20の位置に置いて、ケーシング1の左右方向(図62の紙面直交方向)にファン20を並設しても勿論よい。
このように室内機100を構成することにより、ファン20の下流側の流れ(図62の白抜き矢印)は、熱交換器50の上端部に遮られる風路を最小限に設置することが可能となる。このため、熱交換器50の圧力損失を低減できると共に、熱交換器50に流入する空気の風速分布も改善することが可能となる。
Claims (13)
- 上部に吸込口が形成され、前面部下側に吹出口が形成されたケーシングと、
前記ケーシング内の前記吸込口の下流側に設けられた軸流型又は斜流型のファンと、
前記ケーシング内の前記ファンの下流側であって、前記吹出口の上流側に設けられ、前記ファンから吹き出された空気と冷媒とが熱交換する熱交換器と、
を備え、
前記ケーシングには、前記熱交換器を通過した空気を前記吹出口へ導く風路となるノズルが形成され、
前記熱交換器は、
前面側に配置された前面側熱交換器と、
背面側に配置された背面側熱交換器と、
を有し、
前記ケーシングを前面側から背面側にかけて切断した縦断面において、
前記熱交換器は、前記前面側熱交換器と前記背面側熱交換器とがΛ型となるように構成され、
前記ノズルの入り口側の開口は、前記前面側熱交換器の下端に設置された前面側ドレンパンと前記背面側熱交換器の下端に設置された背面側ドレンパンとの間で形成され、
前記ノズルは、前記入り口側の開口長さd1が出口側の開口長さd2よりも大きくなっており、
前記前面側熱交換器を流れる空気の流量は、前記背面側熱交換器を流れる空気の流量よりも小さくなるように構成され、
ファンが前記熱交換器の上流側のみに備えられている空気調和機の室内機。 - 上部に吸込口が形成され、前面部下側に吹出口が形成されたケーシングと、
前記ケーシング内の前記吸込口の下流側に設けられた軸流型又は斜流型のファンと、
前記ケーシング内の前記ファンの下流側であって、前記吹出口の上流側に設けられ、前記ファンから吹き出された空気と冷媒とが熱交換する熱交換器と、
を備え、
前記ケーシングには、前記熱交換器を通過した空気を前記吹出口へ導く風路となるノズルが形成され、
前記熱交換器は、
前面側に配置された前面側熱交換器と、
背面側に配置された背面側熱交換器と、
を有し、
前記ケーシングを前面側から背面側にかけて切断した縦断面において、
前記熱交換器は、前記前面側熱交換器と前記背面側熱交換器とがΛ型となるように構成され、
前記ノズルの入り口側の開口は、前記前面側熱交換器の下端に設置された前面側ドレンパンと前記背面側熱交換器の下端に設置された背面側ドレンパンとの間で形成され、
前記ノズルは、前記入り口側の開口長さd1が出口側の開口長さd2よりも大きくなっており、
前記前面側熱交換器の伝熱面積と前記背面側熱交換器の伝熱面積とが異なり、
前記ファンは、
前記前面側熱交換器の伝熱面積及び前記背面側熱交換器の伝熱面積に応じた風量を、前記前面側熱交換器及び前記背面側熱交換器に供給するように配置され、
ファンが前記熱交換器の上流側のみに備えられている空気調和機の室内機。 - 前記縦断面において前記ノズルの背面側端部の形状となる背面側曲線は、その全体又は一部が前記ケーシングの前面側に凸となる形状に形成されている請求項1又は請求項2に記載の空気調和機の室内機。
- 前記ケーシングを前面側から背面側にかけて切断した横断面で見た場合、
前記ノズルは、
前記ノズルを流れる気流の風速分布に応じて、前記ケーシングの左右方向に沿って形状が変化している請求項1〜請求項3のいずれか一項に記載の空気調和機の室内機。 - 前記横断面において、
前記ノズルは、
前後方向の幅が変化している請求項4に記載の空気調和機の室内機。 - 前記横断面において、
前記ノズルは、
前後方向の位置が変化している請求項4又は請求項5に記載の空気調和機の室内機。 - 前記ファンよりも小型の小型ファンをさらに備え、
該小型ファンは、
前記ファンからの送風のみでは風速が小さくなる領域へ気流を供給する位置に設置されている請求項1〜請求項6のいずれか一項に記載の空気調和機の室内機。 - 平面視において、
前記小型ファンは、前記ケーシングの端部及び隣接する前記ファンの間のうちの少なくとも1つの位置に配置されている請求項7に記載の空気調和機の室内機。 - 側面視において、
前記前面側熱交換器の長手方向の長さは、前記背面側熱交換器の長手方向の長さよりも短い請求項1〜請求項8のいずれか一項に記載の空気調和機の室内機。 - 前記前面側熱交換器の圧力損失は、前記背面側熱交換器の圧力損失よりも大きい請求項1〜請求項9のいずれか一項に記載の空気調和機の室内機。
- 前記ファンの回転軸は、前記前面側熱交換器及び前記背面側熱交換器のうち、伝熱面積の大きい方へ向かうように傾斜して配置されたことを特徴とする請求項2に記載の空気調和機の室内機。
- 前記ファンの回転軸は、前記前面側熱交換器及び前記背面側熱交換器のうち、伝熱面積の大きい方の上方に配置されたことを特徴とする請求項2に記載の空気調和機の室内機。
- 請求項1〜請求項12のいずれか一項に記載の室内機を備えた空気調和機。
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