JP2005195262A - 空気調和機 - Google Patents

Abstract

【課題】 主気流に最適な副気流により、暖房運転時に温風を下方に抑え、室内下方に温風を充分届かせるようにする空気調和機を提供する。
【解決手段】 主空気吹出口より上方に、主空気吹出口の幅以下の副空気吹出口を設け、単位幅当りの副気流風量が単位幅当りの主気流風量以下であり、かつ、副気流吹出風速を主気流吹出風速以上とした。
【選択図】 図１

Description

本発明は、空気調和機に係り、より詳細には、快適な空気調和を実現するための副空気吹出口を有する空気調和機に関する。

一般に家庭用の空気調和機としては、その据付け時の簡便性や低騒音性、暖房効果等から、下吹出しの壁掛型の室内機が選択される例が多い。

下吹出しの壁掛型の室内機は、壁の上部に設けられる。この壁掛型の室内機で暖房を行う場合、室内機は壁の上部から下方に温風を吹き出す。温風は、比重が小さく浮力を得るため、下方に向かう途中で上昇に転じる。従って、ただ温風を下方に吹き出しても効果的に室内の下方を暖めることは難しい。

これを解消するため、第一の従来技術の副空気吹出口を有する空気調和機は、主送風機の左端に直結した副送風機からの副気流の冷風を主空気吹出口の上方に設けた副空気吹出口から吹出させることにより、暖房運転時に温風を下方に抑え、床面に温風を届かせるようにして空気調和を行っていた（例えば、特許文献１参照。）。

特開平８−２８５３００号公報（第２−３頁、図２）

しかしながら、上記第一の従来技術に示された構成においては、温風を下方に抑える効果を得るためにどのような副気流が好ましいのか全く検討がなされていない。

また、副気流を副空気吹出口へ導く際の副気流の偏在が生じると、たとえば副空気吹出口の右方からは副気流がほとんど吹き出てこないような場合、温風を下方に抑える効果が充分機能しないと言う問題が起きる。さらに、送風機運転時の異常音の発生についても、その抑制については何らの触れられていない。

本発明においては、上記各問題点に鑑み、暖房時に主気流の温風の浮力による上昇を抑制して、効果的に室内の下方を暖める空気調和機を提供することを目的とする。

本発明は上記の課題を解決するためになされたものであり、室内機と室外機とを備えた空気調和機において、前記室内機には主送風機と副送風機とが設けられ、前記主送風機からの風を室内に吹出す主空気吹出口は前記室内機前面の幅方向に設けられ、前記副送風機からの風を室内に吹出す副空気吹出口は前記主空気吹出口よりも上方に設けられ、前記副空気吹出口から吹出す風の風量が前記主空気吹出口から吹出す風の風量以下であって、前記副空気吹出口から吹出す風の風速が前記主空気吹出口から吹出す風の風速以上としたものである。

また、前記主空気吹出口から吹出す風の幅方向の端部が前記副空気吹出口から吹出す風の幅より前記室内機の幅方向外側に吹出されるものである。

また、前記副送風機からの風を前記副空気吹出口に導くダクトが前記室内機の幅方向に設けられ、そのダクト内には、前記副送風機からの風の流れを前記副空気吹出口に向けて整流するガイドフィンを設けたものである。

また、前記ガイドフィンの前縁開始位置を、前記ダクトの屈曲の開始位置よりも上流側に設け、前記ガイドフィンの前縁に、気流の進行方向に傾斜させた部分を設けたものである。

また、前記ガイドフィンは、前記ダクトの内側に位置する内側ガイドフィンと、外側に位置する外側ガイドフィンとを備え、その外側ガイドフィンの前縁開始位置を、前記内側ガイドフィンの前縁開始位置よりも空気上流側に延長させて設けたものである。

また、前記ガイドフィンの前縁開始位置より空気上流側の前記ダクト上に設けられた集塵装置から、前記ガイドフィンの前縁開始位置までのダクトの形状を直線状に設けたものである。

以上のように本発明によれば、主気流に対して最適な副気流を吹出すことで、主空気吹出口から吹出し上昇しがちな暖房時の暖かい主気流を、室内のより下方に到達させる空気調和機を得ることができる。

以下、本発明における実施形態を添付図面に基づいて説明する。

図１は、本発明に係る空気調和機の壁掛型室内機の斜視図である。室内機本体１の前面下部に主空気吹出口２が設けられている。その主空気吹出口２よりも上方であって主空気吹出口２の幅寸法のほぼ中央部には、副空気吹出口３が設けられている。主空気吹出口２には、主空気吹出口２からの気流である主気流の吹出方向を上下に調節することができる上下風向板４、４’が設けられている。図１において、Ｗは主空気吹出口２の幅、ｗは副空気吹出口３の幅を示す。

図２は、室内機１の斜視図である。図1との違いは、室内機1の内部において、生成された副気流を副空気吹出口３へ導く構成要素を示すために室内機１の外観を一部カットして示した点にある。本実施形態では副気流を発生させる副送風機7は、貫流ファンをケーシング８内に収納する。この副送風機７は室内機１内に設置された主送風機６(後述する)の側方に収納される。これら主送風機６及び副送風機７のモーターは、それぞれの回転軸が略平行となるように設置されることで、モータの位置を回転軸方向に重ねることができるため、副送風機７の回転軸方向の幅寸法を薄くすることができる。

副気流ダクト９は、副送風機７のケーシング８と副空気吹出口３とを連通する。その副気流ダクト９には、副気流中の塵埃等を除去するとともに副気流の整流を行う副気流フィルター１２が設けられている。副気流ダクト９の室内機１内の位置は、後述する主送風機６の前方である。このように、副送風機７を主送風機６の側方に配置し、副送風機７からの副気流を導く副気流ダクト９を主送風機６の前方に配置したことで、室内機１の体積増加が少なくてすむ。すなわち、室内機１の投影面積が一番小さい主送風機６の回転軸方向に副送風機７を設置したためである。これによって資材の使用量の節約もできる。

図３は、図２に示された室内機１のＡ−Ａ断面図である。室内機１は、熱交換器５及び主気流を発生させる主送風機６を備える。図３において、副送風機７は、主送風機６の背後に位置するため、図示されていない。

副気流ダクト９から室内へ吹出された副気流は、暖房時の主気流の温風の浮力による上昇を抑制して、効果的に室内の下方を暖める役目を有する。この副気流は、その風速が大きいほど、主気流の上昇抑制効果が高まる。また、副気流の風量が多いほど、主気流の上昇抑制効果が遠方まで広がる。

しかし、副気流の過大な風速は在室者にドラフトを感じさせることとなり、また、副気流は室温と同等の温度の風であることから、暖房運転中には冷風と感じてしまいユーザに不快感を与えてしまう。

また、過大な風量を得ることは装置としてのデメリットが増える。たとえば、過大な副送風機を要求することとなり資材のコストが上がったり、空気調和機の空気調和範囲を超えた遠方までが対象となり過剰性能となるため好ましくない。

発明者等はこれらの点に着目し、検討を重ねた結果、次の結果を得た。

（１）温風である主気流の浮力による上昇を抑制するためには、副気流の風速が主気流の風速以上。

（２）在室者が不快なドラフトを感じないためには、副空気吹出口３から吹出される風量が、主空気吹出口２から吹出される風量以下。

（３）在室者が不快なドラフトを感じないようにするためには、副空気吹出口３の幅が主空気吹出口２の幅以下。言い換えると、副空気吹出口３から吹出される副気流の吹出し幅が、主空気吹出口２から吹出される主気流の吹出し幅よりも小さい幅とするのが良く、副気流の吹出し幅はある程度の幅があることが望ましい。後述するが、副気流が副空気吹出口３から偏って吹出されることは好ましくなく、できるだけ吹出口にならった幅を備えた気流として吹出されることが望ましい。これは、本実施形態による室内機１からの送風が、副気流の左右両側もしくは一方に流れる、浮力による上昇を抑制されていない主気流が、その主気流よりも上方から吹出される常温の副気流を包み込みを利用しているためである。この送風は、温風と常温風を混ぜ合わせて適度な温度になる作用もある。

上記検討の結果をもとに、本実施形態では、副空気吹出口３の幅を主空気吹出口２の幅の１７％に、副気流の風速は主気流の風速の１５０％に、副空気吹出口３から吹出される風量を主空気吹出口２から吹出される風量の２０％とした。その風速及び風量は、それぞれ主送風機６及び副送風機７を適宜設定することで得ることができる。

次に、本実施形態の空気調和機の運転及び作用について説明する。室内機１は、室外機（図示せず）と冷媒配管、電気配線で接続されており、暖房運転するときには、主送風機６、室外機内に設置された圧縮機等を運転し、ヒートポンプ方式による周知の暖房運転を行う。このとき主空気吹出口２から温風が吹出し、上下風向板４、４’により風向が下方に偏向されて室内の下方に温風を運び、室内上下の温度差が小さくなるように暖房する。

しかし、主空気吹出口２から吹出される温風は熱交換器５で加熱されている為、比重が小さくなり浮力が生じ、下方に流れる途中で上昇に転じてしまう。そのため効果的に室内の下方を暖めることができず、足元の寒さをなかなか解消できない。そこで、これを解消する為、副送風機７を運転し、室内の空気を副空気吹出口３から吹出し、比重が軽いため上昇しようとする主気流を、熱交換されていない室温の副気流で押さえ込む。すると、主気流の温風をより下方に、かつ遠方まで到達させることができ、暖房時に感ずる足元の寒さを解消することができる。

この時、室内の空気調和機を取りつけた壁の対向する壁の床付近の温度も上昇すると、温風が室内に広く行き渡るとともに、空気調和機前方の在室者も不快なドラフトも感じず、良好な空気調和がなされる。

尚、本実施例では、主空気吹出口２と副空気吹出口３とを上下方向に配置した図面により説明したが、主空気吹出口２からの風が、副空気吹出口３からの風よりも下方に向けて吹出されていれば、主空気吹出口２と副空気吹出口３とを左右方向に並べて配置しても、副気流により主気流を押え込む効果を得ることは可能である。

次に、本発明の実施例における副気流ダクト９の構成を詳述する。

図４は、副気流ダクト９の屈曲部上面を取り外して内部構造を示した斜視図である。図５は、副気流ダクト９の屈曲部を上から見た上面図である。本実施形態の副気流ダクト９は、副気流が副気流ダクト９の外側の屈曲部９ａ側に偏って流れる偏流を抑制するために、内側ガイドフィン１０及び外側ガイドフィン１１による分割後の各流路の幅が等間隔となるように３分割されている。

内側ガイドフィン１０及び外側ガイドフィン１１は、それらの前縁部付近には気流方向に平行な平面部を有し、これら平面部は互いに平行に設置されている。それら内側ガイドフィン１０及び外側ガイドフィン１１の前縁開始位置１０ａ及び１１ａは、副気流ダクト９の内側の屈曲部の開始位置９ｂより気流の上流側に設置されている。

また、内側ガイドフィン１０及び外側ガイドフィン１１の空気上流側である前縁部は、気流の上流側から下流側に向かって高さＨが大きくなる傾斜が形成されている。その傾斜量Ｌ／Ｈの値は、本実施例の空気調和機のさまざまな運転条件に対して最適の２．０としてある。この値とすることで、気流が内側ガイドフィン１０及び外側ガイドフィン１１の前縁部に衝突する位置が、前縁開始位置１０ａ、１１ａから順次後方に傾斜して移動する。そのため、前縁部への気流の衝突の衝撃が分散され、衝突により発生する気流の乱れも分散して異常音のレベルを低減できる。なお、その傾斜量Ｌ／Ｈの値は、空気調和機の仕様に合わせて適宜選定することができる。

内側ガイドフィン１０及び外側ガイドフィン１１の前縁部は、副気流ダクト９の内側の屈曲部開始位置９ｂより気流の上流に設けられ、副気流ダクト９の底面の前縁開始位置１０ａ、１１ａから始まり、次第に高さＨが大きくなるように傾斜させて副気流ダクト９の上面で終わる。このようにすることにより、屈曲の影響の小さい上流部で流路を分割できるので、偏流が予防できる。また、屈曲の影響による気流の乱れに起因する異常音を低減できる。

内側ガイドフィン１０及び外側ガイドフィン１１の前縁開始位置１０ａ及び１１ａの位置関係は副空気吹出口３での偏流に影響する。内側ガイドフィン１０の前縁開始位置１０ａよりも外側ガイドフィン１１の前縁開始位置１１ａを気流の上流側に延ばして設けると、より気流の整流化に効果的である。その延長量は内側ガイドフィン１０と外側ガイドフィン１１との間隔Ｃに対する比で決まる。本実施形態では、この値を０．１３×Ｃとしている。この値にすることで、副気流が内側ガイドフィン１０の前縁に衝突する時期と、外側ガイドフィン１１の前縁に衝突する時期とをずらすことができ、衝突による異常音、異常振動を低減できる。なお、これら内側及び外側ガイドフィン１０ａの長さの関係は空気調和機の仕様に合わせ適宜選定できる。

本実施形態の流体平均深さとレイノルズ数を計算すると、流体平均深さは５．２ｍｍ、レイノルズ数は８×１０^３である。この値の場合、乱れは少ないが乱流の領域である。

図２に示した、副気流ダクト９内に設けられた副気流フィルター１２により、副気流中の綿埃等の塵を除去するとともに副気流の整流を行う。副気流フィルター１２から外側ガイドフィンの前縁開始位置１１ａまでは、気流に乱れが生じないように断面の変化の一様な、直線で構成される流路が望ましく、断面の変化の無い直管のダクトが最も好適な結果を得ることができる。このように副気流ダクト９の屈曲部までを直管形状のダクトとすることで、副送風機７から送風される副気流を内側ガイドフィン１０、外側ガイドフィン１１の位置で安定した流れとすることができ、副気流を適正に分割できるとともに、副気流の乱れも小さくできるので異常音も低減できる。

本実施形態では、副空気吹出口３での偏流の具合をみて、流路を３分割にしてあるが、副空気吹出口３の形状や大きさによっては更に細分化することもでき、その場合も本発明が適用できるのは言うまでも無い。

また、本実施形態では、ガイドフィンの前縁部は、直線的に傾斜させた形状のもので説明したが、この形状にとらわれず、ジグザグ状、階段状、波型状等に傾斜する部分を有する形状であれば同様の効果を得ることができる。

本発明に係る空気調和機の室内機の斜視図。 本発明に係る空気調和機の室内機の副気流通風系要部の破断斜視図。 本発明に係る空気調和機の室内機の断面図。 本発明に係る空気調和機の室内機の副気流ダクトの内部構造の斜視図。 本発明に係る空気調和機の室内機の副気流ダクトの屈曲部を上部から見た図。

符号の説明

１…空気調和機の壁掛型室内機、２…主空気吹出口、３…副空気吹出口、９ｂ…副気流ダクトの屈曲の開始位置、４…上下風向板、５…熱交換器、６…主送風機、７…副送風機、８…ケーシング、９…副気流ダクト、９ａ…副気流ダクトの外側の屈曲部、９ｂ…副気流ダクトの内側の屈曲部、１０…内側ガイドフィン、１０ａ…内側ガイドフィンの前縁開始位置、１１…外側ガイドフィン、１１ａ…外側ガイドフィンの前縁開始位置、１２…副気流フィルター。

Claims (12)

1. 室内機と室外機とを備えた空気調和機において、前記室内機には主送風機と副送風機とが設けられ、前記主送風機からの風を室内に吹出す主空気吹出口は前記室内機前面の幅方向に長く設けられ、前記副送風機からの風を室内に吹出す副空気吹出口は前記主空気吹出口よりも上方に設けられ、前記副空気吹出口から吹出す風の風量は前記主空気吹出口から吹出す風の風量以下であって、前記副空気吹出口から吹出す風の風速は前記主空気吹出口から吹出す風の風速以上である空気調和機。
2. 前記主空気吹出口から吹出す風の幅方向の端部が前記副空気吹出口から吹出す風の幅より前記室内機の幅方向外側に吹出される請求項１記載の空気調和機。
3. 前記副送風機からの風を前記副空気吹出口に導くダクトが前記室内機の幅方向に設けられ、そのダクト内には、前記副送風機からの風の流れを前記副空気吹出口に向けて整流するガイドフィンを設けた請求項１若しくは２記載の空気調和機。
4. 前記ガイドフィンの前縁開始位置を、前記ダクトの屈曲の開始位置よりも上流側に設け、前記ガイドフィンの前縁に、気流の進行方向に傾斜させた部分を設けた請求項３記載の空気調和機。
5. 前記ガイドフィンは、前記ダクトの内側に位置する内側ガイドフィンと、外側に位置する外側ガイドフィンとを備え、その外側ガイドフィンの前縁開始位置を、前記内側ガイドフィンの前縁開始位置よりも空気上流側に延長させて設けた請求項４記載の空気調和機。
6. 前記ガイドフィンの前縁開始位置より空気上流側の前記ダクト上に設けられた集塵装置から、前記ガイドフィンの前縁開始位置までのダクトの形状が直線状である請求項３乃至５記載の空気調和機。
7. 室内機と室外機とを備えた空気調和機において、前記室内機には熱交換された室内の空気を送り出す主送風機と熱交換されていない空気を送り出す副送風機とが設けられ、前記主送風機からの風を室内に吹出す主空気吹出口は前記室内機前面の幅方向に長く設けられ、前記副送風機からの風を室内に吹出す副空気吹出口は前記主空気吹出口よりも上方に設けられ、前記副空気吹出口から吹出す風の風量は前記主空気吹出口から吹出す風の風量以下であって、前記副空気吹出口から吹出す風の風速は前記主空気吹出口から吹出す風の風速以上である空気調和機。
8. 前記主空気吹出口から吹出す風の幅方向の端部が前記副空気吹出口から吹出す風の幅より前記室内機の幅方向外側に吹出される請求項７記載の空気調和機。
9. 前記副送風機からの風を前記副空気吹出口に導くダクトが前記室内機の幅方向に設けられ、そのダクト内には、前記副送風機からの風の流れを前記副空気吹出口に向けて整流するガイドフィンを設けた請求項７若しくは８記載の空気調和機。
10. 前記ガイドフィンの前縁開始位置を、前記ダクトの屈曲の開始位置よりも上流側に設け、前記ガイドフィンの前縁に、気流の進行方向に傾斜させた部分を設けた請求項９記載の空気調和機。
11. 前記ガイドフィンは、前記ダクトの内側に位置する内側ガイドフィンと、外側に位置する外側ガイドフィンとを備え、その外側ガイドフィンの前縁開始位置を、前記内側ガイドフィンの前縁開始位置よりも空気上流側に延長させて設けた請求項１０記載の空気調和機。
12. 前記ガイドフィンの前縁開始位置より空気上流側の前記ダクト上に設けられた集塵装置から、前記ガイドフィンの前縁開始位置までのダクトの形状が直線状である請求項９乃至１１記載の空気調和機。
    

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