JP6650591B2 - 空気調和機の室内ユニット - Google Patents
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Description
このような剥離抑制手段を設けることにより、ドレンパンの側壁から吹出口における剥離領域を縮小し、実質的な吹出口風路を広く確保するとともに、圧力損失を低減させて騒音を低下するようにしている(例えば、特許文献1参照)。
しかしながら、突起物の断面形状が半円形状の場合、空気流が突起物に沿って下流側に流れる際、突起物の高さが緩やかに変化するため、縦渦が発生しにくい。そのため、突起部による空気流の剥離抑制効果は、ドレンパン上端面では発揮されるが、その後流部では剥離抑制効果は弱くなり、ドレンパンの上端部を通過した空気がドレンパンの側壁から剥離してしまい、ドレンパンから空気吹出口までの空気通路における圧力損失が発生したり、騒音が発生するといった問題がある。
本発明は前記の課題を解決するためになされたものであり、ドレンパンから空気吹出し口までの空気通路における圧力損失や騒音の発生を効果的に抑制できるようにした空気調和機の室内ユニットを提供することを目的とするものである。
この構成によれば、側壁の空気流の上流側側面に連続して形成される凸状の面からなる第1の面と、第1の面の上端縁から側壁の空気流の下流側側面に連続して形成される凹状の面からなる第2の面とを有し、第2の面を第1の面の上端縁からほぼ垂直に延在する面と、下流側側面からほぼ水平に延在する面とから構成してなる剥離抑制手段を備えているので、第2の面を超えた空気流の縦渦を効果的に発生させることができ、ドレンパン上端部から吹出口に至る広い範囲で、ドレンパン側壁からの空気流れの剥離を抑制することができ、ドレンパンから吹出口までの空気通路を実質的に広く確保することができ、圧力損失を低減させることができる。
この構成によれば、第2の面を複数の階段形状に形成しているので、それぞれの段差部において、それぞれ縦渦を発生させることができ、ドレンパン側壁からの空気流れの剥離を抑制することができ、ドレンパンから吹出口までの空気通路を実質的に広く確保することができ、圧力損失を低減させることができる。
この構成によれば、剥離抑制手段を、0.2≦a/b≦0.8となるように形成しているので、圧力損失比の低減を図ることができる。
この構成によれば、剥離抑制手段を、0.2≦c/b≦0.8となるように形成しているので、圧力損失比の低減を図ることができる。
以下、本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。
図1は、本発明の第1実施形態に係る空気調和機の室内ユニットを適用した天井埋込型室内ユニットの側部断面図、図2は、天井埋込型室内ユニットの化粧パネルを室内側から見た平面図である。図3は、天井設置型室内ユニットのフラップ部分の断面図である。
本実施形態においては、図1に示すように、天井埋込型室内ユニット10は、建屋の天井11とこの天井11の下方に設置された天井板12との間の天井空間13に設置されるものである。
この天井埋込型室内ユニット10は、図1に示すように、下面が開放された箱型に形成された空気調和機本体14を備えており、空気調和機本体14は、吊りボルト15で天井からつり下げられる態様で設置される。この空気調和機本体14の内側には、発泡スチロール製の断熱部材16が、空気調和機本体14の側板17の内面に接した状態で配置され、側板17における結露を防止している。
モータ収容部43には、ファンモータ21が収容されており、ファンモータ21の回転シャフト22は、下方に延在しモータ収容部43の底面に連結されている。そして、ファンモータ21を回転駆動させることにより、回転シャフト22を介して遠心ファン23を回転動作させるように構成されている。
主板41とシュラウド46の内周面との間には、周方向に所定間隔をもって配置される複数の翼49が一体に形成されている。
熱交換器18は、冷房運転時には、冷媒の蒸発器として機能し、暖房運転時、冷媒の凝縮器として機能する熱交換器18である。熱交換器18は、空気調和機本体14の内部に吸い込まれる室内の空気と冷媒との熱交換を行って、冷房運転時には、空調室内の空気を冷却し、暖房運転時には、室内の空気を加熱することができるように構成されている。
図4は、本実施形態におけるドレンパン19を示す斜視図である。
図4に示すように、ドレンパン19は、中央部に熱交換器18を支持する凹部32が形成されるとともに、熱交換器18の前後に位置する側壁33を備えている。ドレンパン19は、熱交換器18で発生するドレン水を受けるようになっており、ドレン水は、図示しない貯留部に溜められて図示しないドレンポンプで外部に排出されるものである。
また、図1に示すように、ドレンパン19で囲まれた中央部分には、送風装置20の吸い込み口24が形成されている。
第1の面34は、側壁の上端部に、空気流の上流側側面に連続して形成される凸状の曲面であり、第2の面35は、第1の面34の上端縁から側壁の空気流の下流側側面に連続して形成される凹状の面である。本実施形態においては、第2の面35は、側壁33の上端部から下方に向かってほぼ垂直な垂直面と側壁33の空気流の下流側側面に向かってほぼ水平な水平面とからなる直角面で構成されている。
図5に示すように、第1の面34の幅寸法をa、側壁33の幅寸法をb、第2の面35の高さ寸法をcとした場合に、幅寸法aと幅寸法bとの関係は、0.2≦a/b≦0.8の範囲となるように形成することが好ましい。また、幅寸法bと高さ寸法cとの関係は、0.2≦a/b≦0.8の範囲において、0.2≦c/b≦0.8の範囲となるように形成することが好ましい。
このように第1の面34の幅寸法a、側壁33の幅寸法b、第2の面35の高さ寸法cを設定することにより、圧力損失の低減を図ることが可能となっている。
化粧パネル25の中央部分には、ドレンパン19の吸い込み口24に連通する吸い込み口26が形成されており、この吸い込み口26部分には、吸い込み口26を覆う吸い込みグリル27が着脱可能に取り付けられている。吸い込みグリル27の空気調和機本体14側には、空気中の塵などを除去するためのフィルタ28が設けられている。
ファンモータ21を駆動することにより、回転シャフト22を介して遠心ファン23が所定方向に回転駆動される。この遠心ファン23の回転駆動により、吸い込み口24,26から室内の空気を吸い込み、この吸い込まれた空気は、オリフィス50の吸入側開口52からシュラウド46の吸入側開口48に送られる。
そして、シュラウド46の吸入側開口48から流入した空気は、遠心ファン23の断面で見たときに、シュラウド46の内周面と、主板41のモータ収納部43の外周面とで形成されるほぼ並行な2つの円弧状の流体流路で曲げられ、複数の翼49によって昇圧されて遠心方向に送られる。遠心方向に送られた空気は熱交換器18で熱交換された後、吹出口29から室内に送風される。
また、本実施形態においては、第2の面35が垂直面を備えており、この第2の面35の垂直面により、第1の面から第2の面に至る際に高さが急激に変化することになり、側壁33の第1の面34を超えた空気の縦渦が発生する。この縦渦により、第2の面35の直角面の角部に渦流が発生し、負圧が発生する。この渦流の形成位置における負圧により、図5および図6に矢印で示すように、空気の流れは、第2の面35の近傍において、側壁33に再付着しようとして引き寄せられる。
このように空気の流れを側壁33に再付着させることができることから、ドレンパン19から吹出口29までの空気通路を実質的に広く確保することが可能となる。
また、圧力損失の低下により、風量同等では、遠心ファン23の回転数を少なくすることができ、騒音を低減することができる。
次に、本発明の第2実施形態について説明する。
図7は本発明の第2実施形態におけるドレンパン19および熱交換器18の一部の斜視図である。なお、前記第1実施形態と同一部分には同一符号を付してその説明を省略する。
その他の構成は、前記第1実施形態と同様である。
また、側壁33の第1の面34を超えた空気は、第2の面35により、第1の面34から第2の面35に至る際に高さが急激に変化することになり、側壁33の第1の面34を超えた空気の縦渦が発生する。この縦渦により、第2の面35の側壁33の近傍に渦流が発生し、負圧が発生する。この渦流の形成位置における負圧により、空気の流れは、第2の面35の近傍において、側壁33に再付着しようとして引き寄せられることになる。
また、圧力損失を低減させることができるので、同等の風量では、遠心ファン23の回転数を少なくすることができ、遠心ファン23による騒音を低減することができる。
なお、ドレンパン19は、一般的に発泡材料で形成されるため、第2の面35を凹面で形成することにより、第2の面35の強度を増加させることが可能となる。
次に、本発明の第3実施形態について説明する。
図8は、本発明の第3実施形態におけるドレンパン19および熱交換器18の一部の斜視図である。なお、前記各実施形態と同一部分には同一符号を付してその説明を省略する。
その他の構成は、前記第1実施形態と同様である。
なお、第2の面35を2段の凹状の曲面で形成するようにしてもよいし、第2の面35を、直角面または凹状の曲面を3段以上形成するようにしてもよい。
また、圧力損失を低減させることができるので、同等の風量では、遠心ファン23の回転数を少なくすることができ、遠心ファン23による騒音を低減することができる。
図9は、2次元の流体解析を用いて、前記各実施形態について、剥離抑制手段がない場合を1としたときの圧力損失比を解析した結果を示すグラフである。
この解析結果によれば、第1実施形態の場合、約0.8、第2実施形態の場合、約0.81、第3実施形態の場合、約0.79となっている。
すなわち、各実施形態において、剥離抑制手段37を設けないものに比べて、各実施形態では、いずれも圧力損失比が低減していることがわかる。後述するように図10に示す先行技術による圧力損失比が約0.90であるため、本発明のうち、圧力損失比が比較的高い第2実施形態の場合でも、圧力損失比が低減されていることがわかる。
また、1段に形成された第2の面35の方が凹状曲面に形成された第2の面35よりも圧力損失の比が小さいことがわかる。これは、第2の面35において生成される再循環渦が角部に生成されるため、負圧により空気の流れが側壁33に再付着しようと引き寄せられる効果が直角段差の方が大きいためであると考えられる。
この解析結果によれば、先行技術における圧力損失比は、約0.90より高い値であることがわかる。これに対して、本実施形態における圧力損失比は、a/b=0.2の場合で、約0.76、a/b=0.4の場合で、約0.78、a/b=0.5の場合で、約0.80、a/b=0.7の場合で、約0.86、a/b=0.8の場合で、約0.90となっており、a/b=0.7までは、先行技術より圧力損失比が低減されていることがわかる。
この解析結果によれば、本実施形態における圧力損失比は、c/b=0.2の場合で、約0.84、c/b=0.5の場合で、約0.80、c/b=0.8の場合で、約0.84となっており、c/b=0.5の場合で最も圧力損失比が低減されていることがわかる。ただし、c/b=0.2または0.8の場合でも従来より圧力損失比の低減が認められることから、0.2≦c/b≦0.8の範囲に設定すれば、一定の効果を得ることができることがわかる。
また、1段に形成された第2の面35の方が凹状曲面に形成された第2の面35よりも圧力損失の比が小さいことがわかる。これは、第2の面35において生成される縦渦が角部に生成されるため、負圧により空気の流れが側壁33に再付着しようと引き寄せられる効果が1段に形成された第2の面35の方が大きいためであると考えられる。
なお、数値流体力学解析には、汎用熱流体解析コードであるFLUENT(登録商標)を用いた。
この解析結果によれば、先行技術における圧力損失比は、約0.90より高い値であることがわかる。これに対して、本実施形態における圧力損失比は、a/b=0.2の場合で、約0.76、a/b=0.4の場合で、約0.78、a/b=0.5の場合で、約0.80、a/b=0.7の場合で、約0.86、a/b=0.8の場合で、約0.90となっており、a/b=0.7までは、先行技術より圧力損失比が低減されていることがわかる。
なお、数値流体力学解析には、汎用熱流体解析コードであるFLUENT(登録商標)を用いた。
この解析結果によれば、本実施形態における圧力損失比は、c/b=0.2の場合で、約0.84、c/b=0.5の場合で、約0.80、c/b=0.8の場合で、約0.84となっており、c/b=0.5の場合で最も圧力損失比が低減されていることがわかる。ただし、c/b=0.2または0.8の場合でも従来より圧力損失比の低減が認められることから、0.2≦c/b≦0.8の範囲に設定すれば、一定の効果を得ることができることがわかる。
図12(a)に示すように、第1実施形態においては、1段に形成された第2の面35の直角面の角部に渦流が発生する。図12(b)に示すように、第2実施形態においては、1段に形成された第2の面35の側壁33近傍に渦流が発生する。図12(c)に示すように、第3実施形態においては、2段に形成された第2の面35の各直角面の角部に渦流が発生する。
このように、第2の面35に確実に渦流を発生させることができるため、第2の面35の近傍において、空気の流れの剥離を抑制することができ、空気流の圧力損失を低減させることができるものである。
14 空気調和機本体
18 熱交換器
19 ドレンパン
20 送風装置
21 ファンモータ
23 遠心ファン
25 化粧パネル
29 吹出口
33 側壁
34 第1の面
35 第2の面
37 剥離抑制手段
Claims (4)
- 遠心ファンと、前記遠心ファンを囲むように設置された略環状の熱交換器と、前記熱交換器の下部に配置されてドレン水を捕集するドレンパンとを備えた空気調和機の室内ユニットにおいて、
前記ドレンパンは、前記熱交換器を通過した空気流の下流側に位置する側壁の上端部に、前記空気流の上流側に面する第1の面と、前記第1の面に連続して形成され、前記空気流の下流側に面する第2の面とを有する剥離抑制手段を備え、
前記第1の面は、前記側壁の上端部に、前記空気流の上流側側面に連続して形成される凸状の面であり、
前記第2の面は、前記第1の面の上端縁から前記側壁の前記空気流の下流側側面に連続して形成される凹状の面であり、前記第1の面の上端縁からほぼ垂直に延在する面と、前記下流側側面からほぼ水平に延在する面とから構成されていることを特徴とする空気調和機の室内ユニット。 - 前記第2の面は、複数の階段形状に形成されていることを特徴とする請求項1に記載の空気調和機の室内ユニット。
- 前記第1の面の幅寸法をa、前記ドレンパンの前記側壁の幅寸法をbとした場合、前記剥離抑制手段は、0.2≦a/b≦0.8となるように形成されていることを特徴とする請求項1または請求項2に記載の空気調和機の室内ユニット。
- 前記剥離抑制手段の高さ寸法をcとした場合、前記剥離抑制手段は、0.2≦c/b≦0.8となるように形成されていることを特徴とする請求項3に記載の空気調和機の室内ユニット。
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