JP6375132B2 - 空気調和機 - Google Patents

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Description

本発明は、天井埋め込み型の空気調和機に関する。
空気調和機は、室内空気を吸い込み、熱交換器により吸い込まれた室内空気と熱交換し、この熱交換された空調空気を吹出口から室内へ吹出し、室内を空調する。吹出口には、ルーバ、ベーン等と呼ばれる風向板があり、その風向板により空調空気の吹出方向を制御している。冷房の場合、熱交換器内を流れる冷媒が気化することにより、熱交換器周りの熱を奪っていき、熱交換器が冷やされ、そこにファンの風を通過させて冷風を室内に送る。その際に、冷風により冷やされた風向板に、室内の高温・高湿の空気が触れることで、吹出口周辺に結露が発生する。この結露水が落下することにより、ユーザに不快感を与えてしまう。
これを防止するために、従来の空気調和機では、熱交換器から吹出口までの間に、ジャンプ台とそのジャンプ台に穴を設けて、結露を抑制している(例えば、特許文献1参照)。
このジャンプ台により、空気の流れを、風向板の意匠面側(下方から天井を見たときに見える面)に向かわせて、意匠面側に空気が流すことにより結露を防いでいる。また、このジャンプ台に穴を設けることにより、風向板の反意匠面側(下方より天井を見たときに見えない面)にも空気を流すことができる。この2つの効果により、風向板の表裏両面に空気が流れ、結露を防止している。
特開2012−97958号公報
特許文献1に示される従来の空気調和機では、空気の風量がある程度確保されている場合に有効である。しかしながら、吹出口の中心付近と比べ、吹出口の端は構造上、風量が少ない。送風機から送り出された空気は旋回流となるため、吹出口の幅方向(長手方向)の吹出空気の流れは一様とならず、端部の風量が低下する。特に風量が少ない場合はこの傾向が顕著となる。そのため、風向板の端に空調空気の層を作ることができず、結露を防ぐことができない。
そこで、本発明の目的は、風量が少ない場合でも、風向板の端部に十分な風量を確保し、結露の発生を防止することが可能な空気調和機を提供することである。
上記課題を解決すべく、本発明の一態様である空気調和機は、空気を吹出す送風機と、前記送風機から吹出された空気と熱交換を行う熱交換器と、矩形状の吹出口を規定する吹出口規定部材と、を備え、前記吹出口規定部材における前記吹出口の長手方向の端部を規定する部分には、突起部が設けられ、前記突起部は、前記吹出口を狭めるように傾斜する第1傾斜面と、前記第1傾斜面の下方に位置し、前記吹出口を拡げるように傾斜する第2傾斜面と、を有する。
本発明によれば、風量が少ない場合でも、風向板の端部の表裏に十分な風量を確保し、結露の発生を防止することが可能な空気調和機を提供することができる。
本発明の実施形態にかかる空気調和機の室内機を下方から見た斜視図である。 室内機の縦断面図を示す。 室内機の吹出口周辺の拡大図を示す。 室内機を送風ファンの回転軸に対して垂直な断面で見たときの模式図を示す。 ドレンパンの下面図を示す。 (a)は第1突起部の上面図、(b)は第1突起部の側面図、(c)は第1突起部の正面図、(d)は第1突起部の斜視図を示す。 (a)は、第1突起部を上側から見たときの気流の流れを示し、(b)は、第1突起部を斜め上から見たときの気流の流れを示す図である。 (a)は第2突起部の上面図、(b)は第2突起部の側面図、(c)は第2突起部の正面図、(d)は第2突起部の斜視図を示す。 (a)は、第2突起部を斜め上から見たときの気流の流れを示し、(b)は、第2突起部を正面から見たときの気流の流れを示す図である。 (a)は第3突起部の上面図、(b)は第3突起部の側面図、(c)は第3突起部の正面図、(d)は第3突起部の斜視図を示す。 第3突起部を側面から見たときの気流の流れを示す図である。 第3突起部を設けずに空気調和機を冷房運転させたときのルーバの下面に発生する結露の状態を示す図である。 第2実施形態におけるドレンパンの下面図を示す。 (a)は第4突起部の上面図、(b)は第4突起部の側面図、(c)は第4突起部の正面図、(d)は第4突起部の斜視図を示す。 第4突起部を側面から見たときの気流の流れを示す図である。
以下、本発明の第1実施形態に係る室内機を備える空気調和機について、図面に基づいて説明する。
図1は、本実施形態に係る空気調和機1の室内機2の外観斜視図を示している。
本実施形態における空気調和機1は、室内機2と、図示せぬ室外機とを備えている。室内機2と図示せぬ室外機とは、冷媒配管により接続されている。室外機には、圧縮機が設けられ、圧縮機により冷媒が圧縮され、循環されることで冷凍サイクルが形成される。
室内機2は、天井埋込型の室内機2であり、天井内に配置される本体部10と、本体部3の室内側に取り付けられる化粧パネル3とを有する。化粧パネル3には、空気を取り入れる吸込口4と、吸込口4から吸い込まれた空気を室内に吹出すための矩形状の吹出口5が4箇所に形成されている。吹出口5にはそれぞれルーバ6が回動可能に取り付けられており、これで空気の吹出し方向を上下方向、又は左右方向に調整する。また、ルーバ6は、図2に示すように、断面が湾曲した形状をなし、上面6aと下面6bとを有している。
図2は、室内機2の縦断面図を示す。図2に示すように、本体部10は、筐体11と、送風機12、熱交換器13、ドレンパン14とを備える。筐体11は、下方が開口する箱状をなしている。送風機12は、ファンモータ12Aと、送風ファン(例えば、ターボファン)12Bとを有している。熱交換器13は、送風ファン12Bを取り囲むように設けられ、冷房時には蒸発器として作動し、暖房時には凝縮器として作動し、吸い込まれた空気と熱交換することで、暖気または冷気を生成する。ドレンパン14は、熱交換器13の下側に設けられ、冷房運転時には、熱交換器7で結露する水が溜まる。
ファンモータ12Aにより送風ファン12Bを回転させることにより、室内の空気が吸込口4を通って、筐体11内に吸込まれる。吸込まれた空気は、送風ファン12Bによりその外周方向に吹出される。吹出された空気は、熱交換器13を通過し、筐体11により流れの向きが水平方向から垂直下方へ変わる。この向きが変わった空気が吹出口5から室内に吐き出されることで気流Fが形成される。なお、気流Fが吹出口5から室内に吹出される時、ルーバ6によって風向きが調整される。
図3は、室内機2の吹出口5周辺の拡大図を示す。図3に示すように、筐体11に当たり下方へ流れる気流Fの風量分布(風速分布)は、筐体11側(外側)に風量が偏った分布となり、気流Fの大部分が、ルーバ6の上面6a側を流れ、気流Fの残りの部分が、ルーバ6の下面6b側を流れる。
図4は、室内機2を送風ファン12Bの回転軸に対して垂直な断面で見たときの模式図を示す。図4に示すように、送風ファン12Bは、上から見た場合、反時計回り方向Dに回転し、空気は、複数の矢印で示したように旋回流として流れる。このように、送風ファン12Bによりその外周方向に吹出される空気は、主に、吹出口5における送風ファン12Bの回転方向の下流側に向かって流れ、吹出口5における送風ファン12Bの回転方向の上流側にはあまり流れない。その結果、吹出口5の中央付近および送風ファン12Bの回転方向の上流側は空気の流れが比較的安定し、吹出口5の送風ファン12Bの回転方向の下流側は空気が多くは流れず、ルーバ6の下面6b側に空気が流れにくくなる。
次に、吹出口規定部材であるドレンパン14について、図3〜図8を参照して詳細に説明する。
図5は、ドレンパン14の下面図を示す。ドレンパン14は、樹脂により一体成型され、図5に示すように、外形が略四角形で環状をなし、各辺には凹部14aが形成されている。そして、図3に示すように、ドレンパン14の凹部14aと、筐体11とにより、吹出口5が規定される。なお、図5は、ドレンパン14を下側から見た図であるため、送風ファン12Bは、時計回り方向Dに回転する。
また、図3に示すように、ドレンパン14は、上流壁14Bと、上流壁14Bよりも気流Fの下流側に位置する下流壁14Cと、上流壁14Bと、下流壁14Cとを接続する底部14Dとを有している。そして、ドレンパン14は、上流壁14B、下流壁14C、および底部14Dにより略U字状をなし、結露する水が溜まるように構成されている。また、下流壁14Cにより凹部14aが形成される。
各凹部14aを形成する内周面の一部は、図3に示すように、上端14c1から筐体11に向かって傾斜する内周上傾斜面14c2と、内周上傾斜面14c2に対し鈍角となるように連結し、下方へ向かって延びる内周下降面14c3と、内周下降面14c3に対し滑らかに連結し、筐体11から離間するように傾斜する内周下傾斜面14c4と、内周下傾斜面14c4の下端から下方へ延びる内周下降面14c5とを有している。このように内周面を構成することにより、気流が、内周面から剥離することなく内周面に沿って流れるようにし、ルーバ6の下面6b側に気流が流れるようにしている。
また、図5に示すように、ドレンパン14における、左側の凹部14aの長手方向の端部の一方には、第1突起部15が設けられ、上側の凹部14aの長手方向の両端部には、第2突起部16および第3突起部17が設けられている。換言すれば、ドレンパン14における、矩形状の吹出口5の長手方向の端部を規定する部分には、第1突起部15、第2突起部16、および第3突起部17が設けられている。また、第1突起部15および第2突起部16は、吹出口5の送風ファン12Bの回転方向の上流側の端部に位置する。すなわち、第1突起部15および第2突起部16は、ドレンパン14における、吹出口5の長手方向の両端を規定する部分のうち、送風ファン12Bの回転方向Dにおいて上流側に位置する端部を規定する部分に設けられている
次に、図6を参照して、第1突起部15について説明する。
図6における(a)は第1突起部15の上面図、(b)は第1突起部15の側面図、(c)は第1突起部15の正面図、(d)は第1突起部15の斜視図を示している。なお、図6(a)にのみ、点線で筐体11を示している。
図6に示すように、第1突起部15は、略三角錐形状をなしており、凹部14aの角部に設けられている。すなわち、第1突起部15は、ドレンパン14における吹出口5の長辺を規定する部分と、ドレンパン14における吹出口5の短辺を規定する部分との結合部に設けられている。
また、第1突起部15は、第1傾斜面に相当する第1上傾斜面15aと、第2傾斜面に相当する第1下傾斜面15bとを有する。第1上傾斜面15aは、略三角形状をなし、内周下降面14c3に相当する部分に位置し、吹出口5の開口面積を狭めるように傾斜している。第1下傾斜面15bは、第1上傾斜面15aの下方に位置し、略三角形状をなし、内周下傾斜面14c4に相当する部分に位置し、吹出口5の開口面積を拡げるように傾斜している。
図6(a)に示すように、第1上傾斜面15aは、吹出口5の角部に位置する頂点から延びる二つの辺のうち、一方の辺が吹出口5の長辺側の内周下降面14c3に沿って延び、他方の辺が吹出口5の短辺側の内周下降面14c3に沿って延び、底辺が第1下傾斜面15bの底辺と結合している。そして、第1下傾斜面15bは、底辺から一方の辺が吹出口5の長辺側の内周下傾斜面14c4に沿って延び、他方の辺が吹出口5の短辺側の内周下傾斜面14c4に沿って延び、吹出口5の角部で結合している。なお、本実施形態では、第1上傾斜面15aは、二つの辺のうち、長辺側の内周下降面14c3に沿って延びる一方の辺の方が、短辺側の内周下降面14c3に沿って延びる他方の辺よりも長く構成されている。
次に、図7を参照して 第1突起部15による気流の流れを説明する。
図7の(a)は、第1突起部15を上側から見たときの気流の流れを示し、(b)は、第1突起部15を斜め上から見たときの気流の流れを示す図である。
図7(a)、(b)の矢印に示すように、吹出口5の長辺側および短辺側から流れてきた気流が、コアンダ効果により、第1突起部15の第1上傾斜面15aに引き寄せられて、さらに第1下傾斜面15bに沿って、凹部14aの角部に向かって下方に流れる。すなわち、第1上傾斜面15aにより必要な空気の量が確保されて、第1下傾斜面15bにより所望の方向に空気が流される。これにより、気流は、ルーバ6の下面6b側かつ長手方向の端部に向かって流れ、ルーバ6の端部の下面6bに対する風量を確保することができる。この結果、ルーバ6の端部に除湿された空気の層を形成することができ、結露を防止することができる。
次に、図8を参照して、第2突起部16について説明する。
図8における(a)は第2突起部16の上面図、(b)は第2突起部16の側面図、(c)は第2突起部16の正面図、(d)は第2突起部16の斜視図を示している。なお、図8(a)にのみ、点線で筐体11を示している。
図8に示すように、第2突起部16は、凹部14aの短辺部に設けられ、第1傾斜面に相当する第2上傾斜面16aと、鉛直面16bと、第2傾斜面に相当する第2下傾斜面16cとを有する。
第2上傾斜面16aは、互いに傾斜角度の異なる3つの傾斜面(第2−1上傾斜面16a1、第2−2上傾斜面16a2、第2−3上傾斜面16a3)により構成され、各傾斜面は、吹出口5の開口面積を狭めるように傾斜している。鉛直面16bは、2つの鉛直面(第1−1鉛直面16b1、第1−2鉛直面16b2)により構成され、吹出口5の開口面積を一定に保つように、鉛直方向に対し平行をなしている。第1−1鉛直面16b1は、第2−1上傾斜面16a1の下側に位置し、第1−2鉛直面16b2は、第2−3上傾斜面16a3の下側に位置している。第2下傾斜面16cは、鉛直面16bの下側に位置し、吹出口5の開口面積を拡げるように傾斜している。
次に、図9を参照して 第2突起部16による気流の流れを説明する。
図9の(a)は、第2突起部16を斜め上から見たときの気流の流れを示し、(b)は、第2突起部16を正面から見たときの気流の流れを示す図である。
図9(a)、(b)の矢印に示すように、吹出口5の短辺側から流れてきた気流が、コアンダ効果により、第2突起部16の第2上傾斜面16aの各面に引き寄せられて、鉛直面16bを介して、第2下傾斜面16cに沿って、凹部14aの角部に向かって下方に流れる。すなわち、第2上傾斜面16aにより必要な空気の量が確保されて、第2下傾斜面16cにより所望の方向に空気が流される。これにより、気流は、ルーバ6の下面6b側かつ長手方向の端部に向かって流れ、ルーバ6の端部の下面6bに対する風量を確保することができる。この結果、ルーバ6の端部に除湿された空気の層を形成することができ、結露を防止することができる。
次に、図10を参照して、第3突起部17について説明する。
図10における(a)は第3突起部17の上面図、(b)は第3突起部17の側面図、(c)は第3突起部17の正面図、(d)は第3突起部17の斜視図を示している。なお、図10(a)にのみ、点線で筐体11を示している。
図10に示すように、第3突起部17は、ドレンパン14における吹出口5の短辺を規定する部分に設けられ、吹出口5の長手方向に沿って延び、台形柱形状をなしている。第3突起部17は、傾斜面17aと、下降面17bと、当接面17cと、先端面17dとを有する。
傾斜面17aは、吹出口5の外側上方から内側下方に向かって、吹出口5の開口面積を狭めるように傾斜している。下降面17bは、傾斜面17aの下端に接続し、鉛直方向に対し平行をなしている。当接面17cは、下降面17bの反対側に位置し、筐体11に当接している。先端面17dは、第3突起部17の先端部に位置している。
次に、図11を参照して 第3突起部17による気流の流れを説明する。
図11は、第3突起部17を側面から見たときの気流の流れを示す図である。
図11の矢印に示すように、筐体11(図10(a))の内周面に沿って下降する大きな気流は、傾斜面17aにより内側に向きが変えられ、ドレンパン14に沿って下降する小さな気流と合流し、合流した気流はコアンダ効果により下降面17bと、内周下傾斜面14c4および内周下降面14c5とに沿って下降する。このように、傾斜面17aで気流の流れを内側に向かわせて、下降面17bにより気流の流れを下方に向かわせている。これにより、速度分布を安定させることができる。そして、下降面17bと内周下降面14c5との間を通過した気流は、ルーバ6の上面6a側および下面6b側にそれぞれ適切な風量に振り分けられる。このように、筐体11の内周面側(外側)に偏った風量を、第3突起部17により内側に偏向させることで、ルーバ6の端部の下面6bに対する風量を確保している。この結果、ルーバ6の端部に除湿された空気の層を形成することができ、結露を防止することができる。
なお、図10(c)に示した第3突起部17の高さH(第3突起部17の付根から先端面17dまでの距離)は、第3突起部17を設けずに、空気調和機を冷房運転させたときの、ルーバ6に発生する結露の状態に基づき決定される。
図12は、第3突起部17を設けずに空気調和機を冷房運転させたときのルーバ6の下面6bに発生する結露の状態を示す図である。室内に向かって、図12の矢印で示した方向に気流が流れる。第3突起部17を設けない場合には、ルーバ6の端部の下面6b側に除霜された空気が流れにくく、室内の高湿度な空気が下面6bに触れることにより結露が発生し、図12の点線で囲んだように台形形状に結露が発生する。
そして、気流に対する上流側の端縁の結露の幅Wに等しくなるように、第3突起部17の高さHを設定している。このように設定することにより、下面6bにおける結露の発生を確実に防止することができる。
上記のようにドレンパン14において、一つの吹出口5に対し第1突起部15を設け、他の吹出口5に対し第2突起部16および第3突起部17を設け、残り2つの吹出口5に対し何も設けないようにすることにより、各吹出口5のルーバ6の両端部に対して適切な風量が流れるようにし、全ての吹出口5のルーバ6に対する結露を防止している。
限られた風量を有効利用し、風速分布と風量が最適なバランスとなるように、流体力学の管内流れの特徴(壁面は速度ゼロ、壁面近傍の流速が遅く、壁面から離れた場所が最も流速が早くなる)、風量、および風量と風速分布の関係を考慮し、かつ、各吹出口間の影響を考慮しながら、各突起部の配置が決定される。
次に、本発明の第2実施形態に係る室内機を備える空気調和機について、図面に基づいて説明する。
第1実施形態と第2実施形態とでは、ドレンパンの構造のみが異なるので、本実施形態ではドレンパンについてのみ説明する。また、第1実施形態と同一の部材・構成については、同一の参照番号を付し説明を省略する。
図13は、第2実施形態におけるドレンパン114の下面図を示す。なお、本実施形態におけるドレンパン114は、第1実施形態のドレンパン14と比較して、比較的容量が小さい(風量が少ない)空気調和機に用いられるドレンパン114である。このため、本実施形態の吹出口5の開口面積は、第1実施形態のドレンパン14の吹出口5の開口面積と比較して小さく構成される。これは、空気調和機1の室内機2の原価低減のため、同一筐体で冷房暖房能力の異なる製品を開発したためであり、吹出口5の開口面積を小さくすることにより、必要な風速を確保している。
図13に示すように、ドレンパン114における、矩形状の吹出口5の長手方向の端部を規定する部分には、それぞれ第1突起部15、第3突起部17、および第4突起部18が設けられている。
次に、図14を参照して、第4突起部18について説明する。
図14における(a)は第4突起部18の上面図、(b)は第4突起部18の側面図、(c)は第4突起部18の正面図、(d)は第4突起部18の斜視図を示している。なお、図14(a)にのみ、点線で筐体11を示している。
図14に示すように、第4突起部18は、ドレンパン114における吹出口5の短辺を規定する部分に設けられ、吹出口5の長手方向に沿って延び、略台形柱形状をなしている。第4突起部18は、傾斜面18aと、下降面18bと、当接面18cと、先端面18dと、先端部18eを有する。傾斜面18a、下降面18b、および当接面18cは、それぞれ第3突起部17の傾斜面17a、下降面17b、および当接面17cに相当する。
そして、先端部18eには、第4突起部18の長手方向に直交する断面の面積を減少させるように、複数のカット面18fが形成されている。なお、第4突起部18の断面積は、第3突起部17よりも大きく構成されており、先端部18eの複数のカット面18fにより、先端面18dの面積は、第3突起部17の先端面17dとほぼ等しくなる。また、第4突起部18が対向する凹部14aの長辺部には、内周上傾斜面14c2等は形成されておらず、鉛直方向に平行に延びる対向面14c6が形成されている。
次に、図15を参照して 第4突起部18による気流の流れを説明する。
図15は、第4突起部18を側面から見たときの気流の流れを示す図である。
図15の矢印に示すように、図11で説明した気流の流れと同様に、筐体11(図10(a))の内周面に沿って下降する大きな気流が、傾斜面18aにより内側に向きが変えられ、ドレンパン14に沿って下降する小さな気流と合流し、合流した気流はコアンダ効果により下降面18bと、対向面14c6とに沿って下降する。このように、傾斜面18aで気流の流れを内側に向かわせて、下降面18bにより気流の流れを下方に向かわせている。これにより、速度分布を安定させることができる。そして、下降面18bと対向面14c6との間を通過した気流は、ルーバ6の上面6a側および下面6b側にそれぞれ適切な風量に振り分けられる。このように、筐体11の内周面側(外側)に偏った風量を、第3突起部18により内側に偏向させることで、ルーバ6の端部の下面6bに対する風量を確保している。この結果、ルーバ6の端部に除湿された空気の層を形成することができ、結露を防止することができる。
このように、第4突起部18により、吹出口5の開口面積を狭めつつ、第4突起部18と対向面14c6との間に隙間を形成することにより、ルーバ6の端部に除湿された空気を供給することができる。
また、第4突起部18の先端部18eに複数のカット面18fを形成することにより、先端部18eにおける空気の流れの乱れを抑制することができる。複数のカット面18fを形成しない場合は、第4突起部18の断面積が大きいため、先端において空気の流れが乱れてしまうが、複数のカット面18fを形成し、先端面18dを第3突起部17の先端面17dと同等にすることにより空気の乱れを抑制している。
なお、図14(c)に示した第4突起部18の高さH(第4突起部18の付根から先端面18dまでの距離)は、上記の第3突起部17の高さHと同様に、第4突起部18を設けずに、空気調和機を冷房運転させたときの、ルーバ6に発生する結露の状態に基づき決定される。
なお、本発明は、上述した実施例に限定されない。当業者であれば、本発明の範囲内で、種々の追加や変更等を行うことができる。
例えば、上記の実施形態における室内機2は、4方向に吹出口を有する天井埋込型の室内機2であったが、2方向に吹出口を有する天井埋込型の室内機であっても良い。
また、第1突起部15の第1上傾斜面15aおよび第1下傾斜面15bは、平面であったが、曲面であっても良い。また、第2突起部16も曲面により構成されても良い。
また、吹出口5は、ドレンパン14と筐体11とにより形成されていたが、ドレンパン14の凹部14aの開口を閉じるように構成して、ドレンパン14のみにより吹出口5を形成しても良い。
1:空気調和機、2:室内機、12:送風機、12B:送風ファン、13:熱交換器、14:ドレンパン、15:第1突起部、15a:第1上傾斜面、15b:第1下傾斜面、16:第1突起部、16a:第2上傾斜面、16c:第2下傾斜面、17:第1突起部、17a:傾斜面、17b:下降面、18:第1突起部、18a:傾斜面、18b:下降面、18f:カット面

Claims (3)

  1. 空気を吹出す送風機と、
    前記送風機から吹出された空気と熱交換を行う熱交換器と、
    矩形状の吹出口を規定する吹出口規定部材と、を備え、
    前記吹出口規定部材における前記吹出口の長手方向の端部を規定する部分の前記熱交換器側には、突起部が設けられ、
    前記突起部は、
    前記吹出口を狭めるように傾斜する第1傾斜面と、
    前記第1傾斜面の下方に位置し、前記吹出口を拡げるように傾斜する第2傾斜面と、を有する空気調和機。
  2. 前記突起部は、前記吹出口規定部材における前記吹出口の長辺を規定する部分と、前記吹出口規定部材における前記吹出口の短辺を規定する部分との結合部に設けられている請求項1に記載の空気調和機。
  3. 前記送風機は、送風ファンを有し、
    前記突起部は、前記吹出口規定部材における、前記吹出口の長手方向の両端を規定する部分のうち、前記送風ファンの回転方向において上流側に位置する端部を規定する部分に設けられている請求項1または請求項2に記載の空気調和機。

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