JP2002276976A - 室内機ユニット及び空気調和機 - Google Patents
室内機ユニット及び空気調和機Info
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Abstract
状、特にスタビライザ形状を最適化し、空力性能を向上
させるための設計を容易に実施するための指標を提供す
る。 【解決手段】 タンジェンシャルファン14のファン径
をD、ケーシング内で風路40の出口43となる吐出口
を形成する出口上部面45に沿う流れ方向の延長線をa
とした時、タンジェンシャルファン14に対向するスタ
ビライザ50の面51と延長線aとのなす角度、すなわ
ちスタビライザ舌端角度αを50度から60度の範囲内
(50度≦α≦60度)に設定した。
Description
り快適な室内環境を提供する室内機ユニット及び空気調
和機に係り、特に、タンジェンシャルファンを採用した
室内機ユニットの送風系で発生する運転騒音を低減する
ことができるようにした室内機ユニット及び空気調和機
に用いて好適な技術に関する。
機ユニットの二つの大きな構成要素からなっている。こ
れらの各ユニットには、冷媒と室内気との間及び冷媒と
室外気との間における熱交換を行う室内熱交換器及び室
外熱交換器が備えられている。
他に圧縮機、膨張弁等の要素を加えて冷媒回路を構成す
る要素になっている。冷媒はこの回路を物理的に循環す
ることで、熱的にも高温高圧気体、低温低圧気体、高温
高圧液体、低温低圧液体という状態変化の循環プロセス
を辿り、室内の冷暖房を実現することになる。なお、こ
の室内の冷暖房は、直接的には室内熱交換器内の冷媒と
室内気との熱交換により実現されることになる。
圧の気体とされた気体冷媒を室内熱交換器に送出し、こ
の冷媒と室内気との間で熱交換を行うことにより冷媒は
凝縮し、高温高圧の液冷媒化が実現される。また、冷房
運転時は、高温高圧の気体冷媒を室外熱交換器に送出
し、室外気と熱交換させて高温高圧の液冷媒とする。こ
の後、高温高圧の液冷媒を膨張弁に通すことで減圧し、
低温低圧の液冷媒として室内熱交換器に送出し、この冷
媒と室内気との間で熱交換を行うことにより冷媒は蒸発
し、低温低圧の気体化が実現される。
気調和機の場合、室内機ユニットのケーシング形状は従
来より経験的に決められているのが実状である。このよ
うな空気調和機のうち、たとえば家庭用として広く普及
しているようなものでは、室内機ユニット内に設けられ
るファンとして従来よりタンジェンシャルファン(クロ
スフローファン)が一般的に採用されている。
「ファン」と呼ぶ)で吸引した室内の空気(室内気)
は、室内熱交換器を通過して空調された後、ファンの外
周面とケーシングの風路壁面との間に形成される風路を
通って吹出口から室内へ向けて送風される。このような
室内機ユニットにおいては、ファン上流側の設けられる
スタビライザ形状などケーシング内のファン送風系に関
して、風量や騒音といった空力性能面でのさらなる改善
を行うことで、空気調和機の商品性をより一層向上させ
るがことが望まれる。このような背景から、スタビライ
ザ形状等を最適化するための基本的なルールを見出すこ
とが必要となり、このルールに則った設計を行うことで
送風系の低騒音化及び高効率化を容易に実現できるよう
にすることが望まれる。
のであり、空気調和機の室内機ユニット内に形成される
送風系の形状、特にスタビライザ形状を最適化し、空力
性能を向上させるための設計を容易にする指標を提供す
ることを目的としている。
決するために以下の手段を採用した。請求項1に記載の
室内機ユニットは、吸込口から室内気を吸い込みかつ吹
出口から吹き出すためのタンジェンシャルファンと、前
記室内気と室外機ユニットから供給された冷媒との間で
熱交換を行う室内熱交換器と、各種電気回路素子よりな
る室内機ユニット制御部と、これらの各機器を収納する
ケーシングとを備えている室内機ユニットにおいて、前
記タンジェンシャルファンのファン径をD、前記ケーシ
ング内で風路出口となる吐出口を形成する上部面に沿う
流れ方向の延長線をaとした時、前記タンジェンシャル
ファンに対向するスタビライザの面と前記延長線aとの
なすスタビライザ舌端角度αが50度から60度の範囲
内(50度≦α≦60度)にあることを特徴とするもの
である。
ビライザ舌端角度αが50度≦α≦60度となるように
設計することで、同一風量におけるファン送風系の低騒
音化を達成することができる。
口から室内気を吸い込みかつ吹出口から吹き出すための
タンジェンシャルファンと、前記室内気と室外機ユニッ
トから供給された冷媒との間で熱交換を行う室内熱交換
器と、各種電気回路素子よりなる室内機ユニット制御部
と、これらの各機器を収納するケーシングとを備えてい
る室内機ユニットにおいて、前記タンジェンシャルファ
ンのファン径をD、前記タンジェンシャルファンの上流
側に設けられるスタビライザの実高さをhとした時、前
記ファン径Dに対するスタビライザ実高さhの割合が2
5%以下(h/D≦25%)となるように設定したこと
を特徴とするものである。
ビライザの実高さhのファン径Dに対する割合をh/D
≦25%となるように設計することで、同一風量におけ
るファン送風系の低騒音化を達成することができる。
口から室内気を吸い込みかつ吹出口から吹き出すための
タンジェンシャルファンと、前記室内気と室外機ユニッ
トから供給された冷媒との間で熱交換を行う室内熱交換
器と、各種電気回路素子よりなる室内機ユニット制御部
と、これらの各機器を収納するケーシングとを備えてい
る室内機ユニットにおいて、前記タンジェンシャルファ
ン上流側に設けられるスタビライザの室内気流入部分
に、前記室内気の流れを前記タンジェンシャルファンの
略中心方向へ導くガイドを設けたことを特徴とするもの
である。
ビライザの室内気流入部分に、室内気の流れをタンジェ
ンシャルファンの略中心方向へ導くガイドを設けたの
で、同一風量におけるファン送風系の低騒音化を達成す
ることができる。
口から室内気を吸い込みかつ吹出口から吹き出すための
タンジェンシャルファンと、前記室内気と室外機ユニッ
トから供給された冷媒との間で熱交換を行う室内熱交換
器と、各種電気回路素子よりなる室内機ユニット制御部
と、これらの各機器を収納するケーシングとを備えてい
る室内機ユニットにおいて、請求項1から3の少なくと
も2以上を組み合わせて構成したことを特徴とするもの
である。
した請求項1から3の少なくとも2以上を組み合わせて
設計することで、互いの相乗効果により同一風量におけ
るファン送風系のさらなる低騒音化を達成することがで
きる。
換器と、熱交換器に高温高圧の気体冷媒を送出する圧縮
機と、各種電気回路素子よりなる室外機ユニット制御部
とを具備してなる室外機ユニットと、請求項1から4の
いずれかに記載の室内機ユニットと、を備えたことを特
徴とするものである。
における低騒音化を容易に達成できる室内機ユニットを
備えているため、空力性能に優れた商品性の高い空気調
和機の提供が可能になる。
ト及び空気調和機の実施の形態について、図を参照して
説明する。図2は空気調和機の全体構成を示す説明図で
ある。空気調和機は、室内ユニット10及び室外ユニッ
ト20から構成されている。これら室内ユニット10及
び室外ユニット20は、冷媒が導通する冷媒配管21や
図示しない電気配線等により接続されている。冷媒配管
21は2本備えられており、冷媒は、その一方において
室内ユニット10から室外ユニット20へ、また他方に
おいて室外ユニット20から室内ユニット10へと流れ
ることになる。
ース11及び前面パネル12が一体的に構成されたもの
となっている。ベース11には、プレートフィンチュー
ブ型の室内熱交換器13、略円筒形状のタンジェンシャ
ルファン(以下「ファン」と呼ぶ)14等の各種機器が
備えられている。ベース11には、この他室内ユニット
10に関する種々の動作制御等を行うため、各種電気回
路素子等から構成された室内ユニット制御部15が備え
られている。室内ユニット制御部15には、運転状況や
エラーモードを表示するための適当なインジケータ15
aが備えられている。このインジケータ15aは、前面
パネル12に設けられた透視部12aにより、外部から
視認することが可能となっている。なお、ベース11の
後方には据え付け板16が備えられ、これにより室内ユ
ニット10を室内の壁等に設置することが可能となって
いる。
口)12bが前面及び上面のそれぞれに形成されてい
る。室内の空気(室内気)は、これら吸込グリル12b
により多方向から室内ユニット10内に吸い込まれるよ
うになっている。ちなみに、吸込グリル12bの背後に
はエアフィルタ17が備えられており、吸い込まれた空
気等の粉塵を除く働きをしている。また、前面パネル1
2には、その下方に吹出口12cが形成されており、こ
こから暖められた空気あるいは冷やされた空気(すなわ
ち空調空気)が吹き出されるようになっている。なお、
この空気吸込及び空気吹出は、ファン14が回転するこ
とによって行われる。
操作を行う操作部として、リモートコントローラ(リモ
コン)30を備えている。このリモートコントローラ3
0には各種スイッチや液晶表示部などが設けられてお
り、空気調和機の各種運転操作信号、設定温度などを室
内ユニット制御部15の受信部(図示省略)へ向けて、
たとえば赤外線信号として送信することができる。な
お、空気調和機の運転操作は、室内ユニットの適所に設
けられた図示省略のスイッチ類でも一部実施可能であ
る。
外熱交換器20b、プロペラファン20c、圧縮機20
f、室外ユニット制御部20g等が備えられている。室
外熱交換器20bは、周囲に多数のプレート状フィンを
備えた冷媒配管により構成されており、冷媒と室外気と
の熱交換を実現するためのものである。プロペラファン
20cは、筐体20a内に背面から前面へと抜ける空気
流を生じさせることにより新たな空気を常に筐体20a
内に取り込んで、室外熱交換器20bにおける熱交換効
率の向上を図るために設けられている。
ラファン20cが外部と向き合う筐体20aの面には、
それぞれフィンガード20d及びファンガード20eが
設けられている。フィンガード20dは、前記プレート
状フィンが外部からの不意の衝撃により破損することな
どがないように設けられているものである。ファンガー
ド20eも、これと同様にプロペラファン20cを外部
衝撃から保護することを目的として備えられているもの
である。
高温高圧の気体冷媒に変換して吐出するものであり、冷
媒回路を構成する部品の中では最も中心的な働きを担う
ものである。ちなみに冷媒回路とは、この圧縮機20f
に加えて、上記した室内熱交換器13、室外熱交換器2
0b、冷媒配管21、膨張弁、及び冷媒の流れ方向を規
定する四方弁(膨張弁及び四方弁は共に不図示)等から
概略構成され、冷媒を室内ユニット10と室外ユニット
20との間で循環させる回路である。
ラファン20c、圧縮機20f、その他室外ユニット2
0に備えられた各種機器に関する動作制御等を行うもの
で、各種電気回路素子から構成されているものである。
0aを支持するとともに外部振動等の影響を回避するた
め、台座20hが備えられている。また、前記圧縮機2
0fに近い筐体20aの壁は、前記圧縮機20fのメン
テナンス等を実施するため取り外し可能なパネル20i
を備えたものとなっている。
機の作用について、暖房運転時及び冷房運転時のそれぞ
れの場合に分けて説明する。まず、暖房運転時には、圧
縮機20fで高温高圧の気体とされた冷媒は、冷媒配管
21を通り室内ユニット10の室内熱交換器13に送ら
れる。室内ユニット10内では、ファン14により吸込
グリル12bから取り込まれた室内気に対して、室内熱
交換器13を通過する高温高圧の気体冷媒から熱が与え
られる。このことにより、前面パネル12下方の吹出口
12cから温風が吹き出されることになる。また同時
に、高温高圧の気体冷媒は、前記室内熱交換器13にお
いて凝縮液化し、高温高圧の液冷媒となる。
1を通って室外ユニット20における室外熱交換器20
bに送られる。室外ユニット20では、図示しない膨脹
弁を通過し減圧されて低温低圧の液冷媒となり、プロペ
ラファン20cにより筐体20a内に取り込まれた新し
い室外気から、室外熱交換器20bを通過する低温低圧
の液冷媒が熱を奪うことになる。低温低圧の液冷媒は、
このことにより蒸発気化して低温低圧の気体冷媒とな
る。これが再び圧縮機20fに送出され、上記過程を繰
り返すことになる。
方向に冷媒回路中を流れる。すなわち、圧縮機20fで
高温高圧の気体とされた冷媒が、冷媒配管21を通過し
て室外熱交換器20bに送られ、室外気に熱を与えて凝
縮液化し高温高圧の液冷媒となる。この高温高圧の液冷
媒は、図示しない膨張弁を通過して低温低圧の液冷媒と
なり、再び冷媒配管21を通り室内熱交換器13に送ら
れる。低温低圧の液冷媒は、ここで室内気から熱を奪っ
て当該室内気を冷却するとともに、冷媒自身は蒸発気化
して低温低圧の気体冷媒となる。これが再び圧縮機20
fに送出され、上記過程を繰り返すことになる。
められた室内ユニット制御部15及び室外ユニット20
内に収められた室外ユニット制御部20gが協調するこ
とによって制御される。
て、図1を参照して説明する。なお、ここで使用する図
1は、図2のA−A線に沿う断面のうち、ファン14及
びその送風系を示したものである。上述した室内ユニッ
ト10内には、ファン14を運転することで室内気を吸
込グリル12bから吸引し、室内熱交換器13を通過さ
せて熱交換した空調空気を吹出口12cから室内へ吹き
出すためのファン送風系が設けられている。このファン
送風系には、空調空気を吹出口12cへ導く風路40が
設けられている。
周面14aとケーシングの構成部材であるベース11に
設けられた風路壁面41との間に形成される空間であ
る。風路40の入口42は、ファン14が回転する際の
軸中心となるファン中心Cと、風路壁面41上の点Kと
を結ぶ線上にあり、その入口幅はWiである。点Kはケ
ーシング巻線(風路壁面41の流れ方向における凹曲
面)の起点となるものであり、室内機ユニット10の前
面パネル12側から見て、概ねファン14の上部背面側
(壁側)に位置している。
14の回転方向(図示の例では時計廻り)へ出口43ま
で形成されている。風路40の幅、すなわち風路幅W
は、入口42の入口幅Wiから出口43の出口幅Woま
で徐々に拡大している。出口幅Woは、ケーシング壁面
41におけるケーシング巻線の終点Mを通り、風路中心
線44と直交する線が出口上部面45に到達するまでの
距離である。出口43の流れ方向前方(室内機ユニット
10の前面側)には前面パネル12が配置され、同パネ
ル12の吹出口12cが室内へ向けて開口している。ま
た、一般的な構成では、出口43の近傍に左右の吹出方
向を調整するルーバ(図示省略)が配設され、また、吹
出口12cに上下の吹出方向を調整するフラップ(図示
省略)が配設されている。なお、図中の符号46は流入
空気の反転部、50はファン14の上流側に設けられる
スタビライザである。
うち、第1の実施形態ではスタビライザ50の形状、特
にスタビライザ舌端角度αについて、以下に説明するよ
うに規定する。ここで、ファン14のファン径をD、ケ
ーシング内で風路40の出口43となる吐出口を形成し
ている出口上部面45に沿う流れ方向の延長線をaとし
た時、ファン14に対向するスタビライザの面51と延
長線aとがなす角度αをスタビライザ舌端角度と呼び、
この舌端角度αが50度から60度の範囲内(50度≦
α≦60度)となるように設定する。
を適宜変更することにより、同一風量ベースにおける騒
音をそれぞれ計測した結果を示している。この計測結果
から、スタビライザ舌端角度αを57度付近に設定した
時が最も低騒音となり、これを底にして角度を小さくす
る方向あるいは大きくする方向のいずれの方向に変更し
ても騒音を増すことが分かった。そこで、同一風量ベー
スにおける騒音が最も低いスタビライザ舌端角度αに対
応する騒音値を基準とし、この基準値よりΔdBが1d
B(A)上昇する範囲の角度をスタビライザ舌端角度α
の適正な設計範囲と判断し、図3に示す結果より、スタ
ビライザ舌端角度αの範囲を50度≦α≦60度と定め
る。なお、ΔdB=1dB(A)としたのは、1dB
(A)という値が測定誤差やばらつき等を考慮して騒音
低減効果を明確に認識できるレベルであるというという
理由に基づくものである。
路系のうち、第2の実施形態ではスタビライザ50の形
状、特にスタビライザ50の実高さhについて、以下に
説明するように規定する。ここで、スタビライザ50の
実高さhについて説明する。スタビライザ50には、図
5に示すように、スタビライザ50の先端部に高低があ
る山谷形状(図5(a)参照)と、先端部が一定または
略一定の高さとなる直線形状(図5(b)参照)とがあ
る。スタビライザ50の実高さhは、延長線aからのス
タビライザ有効高さを規定するものであり、従って、山
谷形状の場合は延長線aから谷部51aまでの高さが実
高さhとなり、直線形状の場合は延長線aから先端部5
1cまでの高さが実高さhとなる。上述したスタビライ
ザ50の実高さhは、ファン14のファン径Dに対する
割合(h/D)を百分率で示した場合、h/Dが25パ
ーセント以下(h/D≦25%)となるように設定す
る。
ことにより、同一風量ベースにおける騒音をそれぞれ計
測した結果を示している。この計測結果から、騒音が最
も低いのは概ね15%より低くなるようにhを設定した
場合であり、この最低値に対応するhから増減させると
いずれも騒音が増加することが分かった。そこで、この
最低値を基準としてΔdBが1dB(A)増加する範囲
内の領域を適正な設計範囲と判断し、図4に示す結果よ
り、h/Dの範囲をh/D≦25%と定める。一方、ス
タビライザ50の実高さhの下限については、最も低騒
音となるh/D≒15%に対応するhよりも高い(大き
な)値となる水受必要高さHにより決まることになる。
なお、水受必要高さHは、室内熱交換器14で発生した
凝縮水の流出を防止するのに必要な値である。
路系のうち、第3の実施形態ではスタビライザ50にガ
イド60を設けたものについて説明する。ガイド60
は、ファン14の上流側に設けられるスタビライザの室
内気流入部分に、室内気の流れをファン14の略中心方
向へ導くように設けられている。このガイド60は、ス
タビライザ50の上流側に、すなわちスタビライザ50
よりも前面パネル12側に位置し、上述したスタビライ
ザ50の実高さhに連なる導風面61を形成するようフ
ァン14の軸方向及びスタビライザ50の長手方向に設
けられたものである。
り、ファン14の運転により導入された室内気は、導風
面61に沿ってファン14の中心方向へスムーズに流れ
るようになるので、図6に示す騒音計測結果のように、
同一風量ベースの騒音を比較するとガイド60を設けた
方が低騒音となる。
第2の実施形態で説明した規定を指標としてスタビライ
ザ50の形状を設計したり、あるいは、第3の実施形態
で説明したガイド60を設けることで、室内機ユニット
10のファン送風系において風量や騒音といった空力性
能を容易に向上させることができる。また、各実施形態
で規定した値は、同一風量ベースの騒音が最低となる騒
音値から1dB(A)高い範囲内に収まるように決めら
れているので、上述した規定値内のスタビライザ形状と
することで、低騒音に有利なスタビライザ形状を容易に
設定することができる。
独で採用しても空力特性を向上させるという作用効果を
得られるものであるが、各実施形態を適宜組み合わせて
採用すれば、すなわち少なくとも2以上を適宜組み合わ
せて採用することで、互いの相乗効果によって同一送風
量におけるスタビライザ50及びファン送風系の低騒音
化をより一層促進することができる。すなわち、上述し
た規定を採用して設計した形状のスタビライザ50を備
えた室内機ユニット10は、ファン送風系の低騒音化な
ど空力特性に優れたものとなり、これを構成要素とする
空気調和機についても、その商品性を向上させることが
可能になる。なお、本発明の構成は上述した実施形態に
限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範
囲内において適宜変更することができる。
調和機によれば、室内機ユニットのスタビライザ形状を
定める場合に使用する指標、すなわち、(1)スタビラ
イザ舌端角度αを50度≦α≦60度と定めたこと、
(2)スタビライザの実高さhについてh/D≦25%
と定めたこと、(3)スタビライザの室内気流入部分に
ガイドを設けたことにより、室内機ユニットにおけるフ
ァン送風系の最適設計を容易に実施することが可能にな
る。このため、室内機ユニットにおけるファン送風系の
運転騒音を従来より大幅にかつ容易に低減することがで
き、室内機ユニット及びこれを構成要素とする空気調和
機の低騒音化により、商品性が向上するという顕著な効
果を奏する。
実施形態を示す説明図で、図2のA−A線に沿う断面の
うち、タンジェンシャルファン及びその送風系を示した
ものである。
の一実施形態を示す部分断面斜視図である。
するための図で、スタビライザ舌端角度(α)を適宜変
更して、同一風量ベースの騒音を計測した結果を示すグ
ラフである。
するための図で、ファン径(D)に対するスタビライザ
の実高さ(h)の割合を適宜変更して、同一風量ベース
の騒音を計測した結果を示すグラフである。
(a)は山谷形状のスタビライザををファン側から見た
図、(b)は直線形状のスタビライザをファン側から見
た図である。
図で、同一風量ベースの騒音をガイドの有無で計測して
比較した結果を示すグラフである。
Claims (5)
- 【請求項1】 吸込口から室内気を吸い込みかつ吹出
口から吹き出すためのタンジェンシャルファンと、前記
室内気と室外機ユニットから供給された冷媒との間で熱
交換を行う室内熱交換器と、各種電気回路素子よりなる
室内機ユニット制御部と、これらの各機器を収納するケ
ーシングとを備えている室内機ユニットにおいて、 前記タンジェンシャルファンのファン径をD、前記ケー
シング内で風路出口となる吐出口を形成する上部面に沿
う流れ方向の延長線をaとした時、前記タンジェンシャ
ルファンに対向するスタビライザの面と前記延長線aと
のなすスタビライザ舌端角度αが50度から60度の範
囲内(50度≦α≦60度)にあることを特徴とする室
内機ユニット。 - 【請求項2】 吸込口から室内気を吸い込みかつ吹出
口から吹き出すためのタンジェンシャルファンと、前記
室内気と室外機ユニットから供給された冷媒との間で熱
交換を行う室内熱交換器と、各種電気回路素子よりなる
室内機ユニット制御部と、これらの各機器を収納するケ
ーシングとを備えている室内機ユニットにおいて、 前記タンジェンシャルファンのファン径をD、前記タン
ジェンシャルファンの上流側に設けられるスタビライザ
の実高さをhとした時、前記ファン径Dに対するスタビ
ライザ実高さhの割合が25%以下(h/D≦25%)
となるように設定したことを特徴とする室内機ユニッ
ト。 - 【請求項3】 吸込口から室内気を吸い込みかつ吹出
口から吹き出すためのタンジェンシャルファンと、前記
室内気と室外機ユニットから供給された冷媒との間で熱
交換を行う室内熱交換器と、各種電気回路素子よりなる
室内機ユニット制御部と、これらの各機器を収納するケ
ーシングとを備えている室内機ユニットにおいて、 前記タンジェンシャルファン上流側に設けられるスタビ
ライザの室内気流入部分に、前記室内気の流れを前記タ
ンジェンシャルファンの略中心方向へ導くガイドを設け
たことを特徴とする室内機ユニット。 - 【請求項4】 吸込口から室内気を吸い込みかつ吹出
口から吹き出すためのタンジェンシャルファンと、前記
室内気と室外機ユニットから供給された冷媒との間で熱
交換を行う室内熱交換器と、各種電気回路素子よりなる
室内機ユニット制御部と、これらの各機器を収納するケ
ーシングとを備えている室内機ユニットにおいて、 請求項1から3の少なくとも2以上を組み合わせて構成
したことを特徴とする室内機ユニット。 - 【請求項5】 室外熱交換器と、熱交換器に高温高圧
の気体冷媒を送出する圧縮機と、各種電気回路素子より
なる室外機ユニット制御部とを具備してなる室外機ユニ
ットと、 請求項1から4のいずれかに記載の室内機ユニットと、
を備えたことを特徴とする空気調和機。
Priority Applications (6)
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---|---|---|---|
JP2001084415A JP3621892B2 (ja) | 2001-03-23 | 2001-03-23 | 室内機ユニット及び空気調和機 |
CN02107491.7A CN1282853C (zh) | 2001-03-23 | 2002-03-20 | 室内机和空调器 |
AT02006380T ATE375483T1 (de) | 2001-03-23 | 2002-03-21 | Innenraumeinheit und klimaanlage |
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JP2001084415A JP3621892B2 (ja) | 2001-03-23 | 2001-03-23 | 室内機ユニット及び空気調和機 |
Publications (2)
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