JP2006284091A - 空気調和機 - Google Patents

Abstract

【課題】空気調和機としての性能を低下させることなく、奥行方向のコンパクト化の要請に対して充分に応えることができる空気調和機を提供する。
【解決手段】ケーシング本体１２内に、遠心送風機が回転軸線Ｐを空気調和機の奥行方向に沿うようにして配置されると共に、遠心送風機の左右両側には一対の熱交換器２５が回転軸線Ｐと直交する左右方向で遠心送風機と部分的に重なり合うように配置されている。そのため、奥行方向のコンパクト化が可能となる。また、ケーシング本体１２の上面Ｓ１及び下面Ｓ２に、遠心送風機からの吹出空気を分流して上面Ｓ１及び下面Ｓ２に平行方向に案内する一対の案内面３１ａ，３１ｂを有する略山型の案内部材３０を設け、案内部材３０の先端部に、遠心送風機の羽根２１の高さ方向に沿って凹凸を形成する。これによって、吹出空気が円滑に案内され、また低騒音化を図ることができる。
【選択図】 図４

Description

本発明は、ケーシング内に熱交換器と送風機とを備えた空気調和機に関する。

従来、この種の空気調和機としては、例えば特許文献１に記載されるような空気調和機の室内機（以下、「第１従来空調機」という。）が知られている。この第１従来空調機では、箱状ケーシング内に、ケーシング前面の吸込口に対向させて熱交換器を配置すると共に、該熱交換器の背面側に遠心送風機を配置している。そして、前記遠心送風機の回転駆動に伴って前記吸込口から前記ケーシング内に吸い込まれた空気が、前記熱交換器を通過して温度調整された後、前記ケーシングの上面及び左右各面に設けられた吹出口から前記ケーシング外へ吹き出されるようにしている。

また、送風機に遠心送風機を用いている上記第１従来空調機とは別に、例えば特許文献２に記載されるように、送風機にクロスフロー送風機を用いた空調用室内機（以下、「第２従来空調機」という。）も知られている。この第２従来空調機では、箱状ケーシング内の上部にクロスフロー送風機を配置すると共に、該送風機よりも下方となるケーシング内位置に熱交換器を配置している。そして、クロスフロー送風機の回転駆動に伴って前記ケーシングの前面上部に設けられた吸気グリルから前記ケーシング内に吸い込まれた空気が、前記熱交換器を通過して温度調整された後、前記ケーシングの前面下部に設けられた吹出グリルから前記ケーシング外へ吹き出されるようにしている。
特開平１０−１２２５８９号公報（請求項１、段落番号［００２６］、図２） 特開平９−２１７９４２号公報（請求項１、図１及び図２）

ところで、近時における空気調和機には、その設置スペースを少なくしたいという観点から、奥行方向のコンパクト化、即ち薄型コンパクト化が要請されている。特に、該空気調和機が室内壁面等に設置される壁掛け式室内機として構成される場合には、室内のインテリア性を向上させるために、そのような薄型コンパクト化の要請が高い。

この点、上記第１従来空調機の場合は、ケーシング内で熱交換器と遠心送風機とが奥行方向に重なり合う配置態様となっているため、薄型コンパクト化という要請に対して充分に応えているとは言い難かった。一方、上記第２従来空調機の場合は、ケーシング内で熱交換器とクロスフロー送風機とが上下方向に重なり合う配置態様となっているため、上記第１従来空調機に比べて薄型コンパクト化の要請に応えるものとなっている。しかし、この第２従来空調機において薄型コンパクト化を図るには、クロスフロー送風機のファン径を小さくすることが考えられるが、そのようにした場合は、風量が低下して空気調和機としての性能が低下するため、性能を維持しながら薄型コンパクト化を図ることは容易なことではなかった。

本発明の目的は、ケーシング内に熱交換器と送風機とを配置してなる空気調和機であって、空気調和機としての性能を低下させることなく、奥行方向のコンパクト化（薄型コンパクト化）の要請に対して充分に応えることができる空気調和機を提供することにある。

請求項１に係る発明は、空気の吸込口及び吹出口がそれぞれ設けられたケーシング内に、遠心送風機を、該遠心送風機の回転軸線がケーシングの奥行方向に沿うように配置すると共に、熱交換器を、前記遠心送風機の回転軸線と直交する方向で該遠心送風機と少なくとも部分的に重なり合うように配置した空気調和機であって、
前記ケーシング内の表面に、前記遠心送風機からの吹出空気を分流して前記表面に平行方向に案内する一対の案内面を有する略山型の案内部材を設け、該案内部材の先端部に、前記遠心送風機の羽根の高さ方向に沿って凹凸を形成したことを特徴とする空気調和機である。

本発明では、ケーシング内で遠心送風機と熱交換器とがケーシングの奥行方向に重なり合う配置態様にならず、ケーシングの奥行方向と直交する方向で重なり合う配置態様となるため、空気調和機の奥行方向のコンパクト化、即ち薄型化の要請にも好適に対応することができる。

また、遠心送風機からの吹出空気は半径方向に吹き出すので、吹出空気が熱交換器を通過して吹出口に達するまでの間では、吹出空気流がケーシング内の表面に衝突してその進行方向が変更されて吹出口まで案内されるようになっている。このとき、ケーシング内の表面に対して傾斜している斜め方向の空気流については、空気流が表面に衝突した際に、空気流の進行方向が比較的容易に前記表面に平行な方向に変更される。しかし、ケーシング内の表面に対してほぼ直交しているほぼ垂直方向の空気流については、空気流が表面に衝突しても、空気流の進行方向はほとんど変更されることなく、衝突部位付近で乱流が発生してしまう。本発明では、略山型案内部材をケーシング内の表面に設けているので、遠心送風機からの吹出空気流（特に表面に対してほぼ垂直方向に流れる吹出空気流）をスムーズに吹出口まで案内することができる。

また、遠心送風機の送風時においては、その羽根の後縁から回転方向後方側に向かって放出渦（圧力場）が発生しており、この放出渦が案内部材の先端部に衝突していわゆるＮＺ音が発生する。ここで、Ｎは回転周波数、Ｚは羽根の枚数である。本発明では、案内部材の先端部に、羽根の高さ方向に沿って凹凸が形成されているので、放出渦が先端部に衝突するタイミングが凹部と凸部とではずれることになり、その結果ＮＺ音を低減することができる。これによって、空気調和機の低騒音化を図ることができる。

請求項２に係る発明は、前記遠心送風機の左右に一対の熱交換器を配置し、前記ケーシング内の上面及び下面にそれぞれ前記案内部材を設けたことを特徴としている。
本発明では、遠心送風機の左右に一対の熱交換器を配置し、熱交換器を通過した空調空気が吹出口から吹き出すように構成したので、ケーシング内の上面及下面に案内部材を設け、遠心送風機から上方及び下方に向かって吹き出した吹出空気流を左右方向にスムーズに案内するようにしている。したがって、遠心送風機からの吹出空気をスムーズに吹出口まで案内することができると共に、低騒音化を図ることができる。

請求項１及び２に係る発明によれば、ケーシング内で遠心送風機と熱交換器とが、ケーシングの奥行方向と直交する方向で重なり合う配置態様となるため、空気調和機の奥行方向のコンパクト化、即ち薄型化の要請にも好適に対応することができる。また、遠心送風機からの吹出空気をスムーズに吹出口まで案内することができると共に、低騒音化を図ることができる。

以下、本発明を空気調和機の室内機に具体化した一実施形態を、図１〜図７を参照しながら説明する。図１は、本実施形態である空気調和機１０の横断面図であり、図２は空気調和機１０の斜視図であり、（ａ）は空調運転中の状態を示し、(ｂ)は空調運転停止中の状態を示している。また図３は、図１の切断面線ｃ３−ｃ３から見た空気調和機１０の縦断面図であり、図４は図１の切断面線ｃ４−ｃ４から見た空気調和機１０の縦断面図である。なお、図１は図２（ａ）の切断面線ｃ１−ｃ１から見た横断面図である。

図１〜図４に示すように、本実施形態の空気調和機１０は、横長箱状のケーシング１１を備えており、該ケーシング１１の背面（後面）を室内壁面（例えば、天井間近で横梁状をなす縦幅の狭い壁面部分）に対向させた状態で設置される壁掛け式薄型の室内機として構成されている。

ケーシング１１は、前面側が開口したケーシング本体１２と、該ケーシング本体１２の前面側を閉塞する前面パネル１３とから構成されている。前面パネル１３の表面側（前面側）において左右方向へ離間した２箇所には、複数の長尺フラップ９が上下方向に列設されてなる吸込口１４がそれぞれ設けられている。また、２つの吸込口１４の間及び各吸込口１４の外側（右側及び左側）には、複数の短尺フラップ８が上下方向に列設されてなる吹出口１５Ｆ，１５Ｒ，１５Ｌがそれぞれ設けられている。なお、図２（ａ）では、右側の吸込口１４については長尺フラップ９及び後述するエアフィルタ１７を省略し、吹出口１５Ｆ，１５Ｒについては短尺フラップ８を省略している。

次に、ケーシング１１内の部材配置構成を説明する。ケーシング本体１２内は、図３に示すように、水平仕切板１によって上側収納部２と下側収納部３とに区分されている。ケーシング１１内の下側収納部３には、電装品箱４、冷媒配管５、ドレン配管６などが配置されている。

一方、ケーシング本体１２内の上側収納部２には、複数（左右一対）の遠心送風機１８が、回転軸線Ｐを前後方向、即ちケーシング１１の奥行方向に沿わせた状態で各吸込口１４と各別に対向するように配置されている。そして、それら各別に対向する吸込口１４と遠心送風機１８との間には、正面視円環状をなす空気ガイドであるベルマウス１９が各遠心送風機１８と同軸配置となるように配置されている。

各ベルマウス１９は、遠心送風機１８側となる後面側から吸込口１４側となる前面側、即ちケーシング１１の奥行方向手前側に向けて末広がり状をなすように形成されている。そして、各ベルマウス１９は、その前端縁が前面パネル１３に対して吸込口１４の背面側に形成された支持部材２８で支持されることによって取り付けられている。また、各ベルマウス１９は、その前端縁よりも小径に形成された後端縁が遠心送風機１８の前端近傍まで延設され、吸込口１４からケーシング１１内に流入した空気を遠心送風機１８に向けて円滑にガイドするようになっている。また、ベルマウス１９の前端縁には、フィルタ枠１６が一体的に形成されており、このフィルタ枠１６にはエアフィルタ１７が着脱可能に保持されている。そして、エアフィルタ１７の前方側には、上述した長尺フラップ９が配置されている。

遠心送風機１８は、略円盤形状をなすハブ２０と該ハブ２０の外周部前面から前方へ向けて突設された多数枚の円弧片状の羽根２１とを備えてなる羽根部２２と、該羽根部２２を回転駆動させるためのモータ２３と、羽根部２２の前端側に配置されるシュラウド２４とを備えている。この遠心送風機１８は、羽根部２２の回転駆動に基づき発生する遠心力によって、該遠心送風機１８内から空気を回転軸線Ｐと直交する遠心方向（ラジアル方向）へ向けて吹き出す遠心送風機能を有するものである。そして、各遠心送風機１８は、ケーシング１１の後側壁面に各モータ２３が固定されると共に、該各モータ２３から前方へ向けて回転軸線Ｐに軸線を一致させるように突設された支持軸２３ａの先端部に、各遠心送風機１８の羽根部２２が回動自在に支持されている。

また、ケーシング本体１２内において、遠心送風機１８の左右両側には、該遠心送風機１８を左右両側から挟むようにして、左右一対の熱交換器２５が配置されている。各熱交換器２５は、複数の伝熱プレートを積層すると共に、各伝熱プレート間にそれぞれ複数のフィンを前記伝熱プレートの積層方向に直交する方向に配列して構成される。本実施形態では各熱交換器２５は、伝熱プレートの積層方向が遠心送風機１８の回転軸線Ｐに平行となり、フィンの配列方向が遠心送風機１８の回転軸線Ｐを含む垂直平面に対して平行となるように配置されている。

即ち、各熱交換器２５は、遠心送風機１８の回転軸線Ｐを中心とした場合に１８０度の角度間隔をおいた位置に各熱交換器２５の中心が位置するように配置されており、左右で対をなす各熱交換器２５どうしは遠心送風機１８の回転軸線Ｐを含む垂直平面を対称面とした場合に面対称となる配置態様に配置されている。そして、このような配置態様としたことによって、各熱交換器２５は、遠心送風機１８の回転軸線Ｐと直交する方向で該遠心送風機１８とそれぞれ部分的に重なり合うことになる。本実施形態では、遠心送風機１８の回転軸線Ｐに沿う方向を奥行方向とした場合に、遠心送風機１８の奥行方向長さ全体が熱交換器２５の奥行方向長さの一部に重なり合う配置態様とされている。

さらに図４に示すように、ケーシング本体１２内において、遠心送風機１８の上下両側には、一対の案内部材３０が配置されている。案内部材３０は、ケーシング本体１２内の上面Ｓ１及び下面Ｓ２（総称するときは、「表面Ｓ」という。）に設けられ、遠心送風機１８からの吹出空気を分流して上面Ｓ１及び下面Ｓ２に平行方向に案内する一対の案内面３１ａ，３１ｂを有する略山型の部材である。案内部材３０は、遠心送風機１８からの吹出空気流のうち上面Ｓ１及び下面Ｓ２に向かってほぼ垂直方向に流れていく空気流の前方側に設けられる。そして、案内部材３０の先端部３０ａには、図５に示すように、遠心送風機１８の羽根２１の高さ方向Ｈに沿って凹凸が形成されている。

また、ケーシング本体１２内において、遠心送風機１８から見た場合における熱交換器２５の背面側には、該熱交換器２５との対向面に円弧面状のガイド面２６ａを備えたガイドブロック２６がそれぞれ配置されている。そして、各ガイドブロック２６と各熱交換器２５との間には、吹出口１５Ｆ，１５Ｒ，１５Ｌにそれぞれ連通する空気吹出流路２７Ｆ，２７Ｒ，２７Ｌが設けられている。そのため、遠心送風機１８からラジアル方向に吹き出された空気は、熱交換器２５の各フィン間を通過した後、その空気吹出流が空気吹出流路２７Ｆ，２７Ｒ，２７Ｌ内においてガイド面２６ａに沿って円滑に吹出口１５Ｆ，１５Ｒ，１５Ｌの方向へ案内されることになる。

次に、上記のように構成された本実施形態の空気調和機１０における動作を説明する。空調運転が指示されると、吸込口１４の前面側に配置されている長尺フラップ９が開くと共に、吹出口１５Ｆ，１５Ｒ，１５Ｌの前面側に配置されている短尺フラップ８が開く。その後、モータ２３の駆動力に基づいて遠心送風機１８の羽根部２２が回転駆動されると、図１に矢印Ａ１で示すように、ケーシング１１内には吸込口１４から空気が吸い込まれる。吸い込まれた空気は、エアフィルタ１７を通過した後、ベルマウス１９の内面に沿って滑らかに遠心送風機１８へと案内される。そして、遠心送風機１８内に流入した空気は、該遠心送風機１８の遠心送風機能によって、回転軸線Ｐと直交するラジアル方向へ吹き出される。

遠心送風機１８からの吹出空気はラジアル方向に吹き出すので、吹出空気が遠心送風機１８の左右両側に配置された一対の熱交換器２５に達するまでの間では、熱交換器２５の方向に吹き出す空気流以外の空気流は、ケーシング本体１２内の上面Ｓ１及び下面Ｓ２に衝突してその進行方向が変更されて熱交換器２５まで案内されるようになっている。このとき、上面Ｓ１及び下面Ｓ２に対して傾斜している斜め方向の空気流については、空気流が上面Ｓ１及び下面Ｓ２衝突した際に、空気流の進行方向が比較的容易に上面Ｓ１及び下面Ｓ２に平行な方向に変更される。しかし、上面Ｓ１及び下面Ｓ２に対してほぼ直交しているほぼ垂直方向の空気流については、図７に示すように、空気流が上面Ｓ１及び下面Ｓ２に衝突しても、空気流の進行方向はほとんど変更されることなく、衝突部位付近で乱流が発生してしまう。本実施形態では、図４に示すように、略山型の案内部材３０を上面Ｓ１及び下面Ｓ２に設けているので、遠心送風機１８からの吹出空気流、特に上面Ｓ１及び下面Ｓ２に対してほぼ垂直方向の吹出空気流をスムーズに熱交換器２５まで案内することができる。

また、遠心送風機１８の送風時においては、その羽根２１の後縁から回転方向後方側に向かって放出渦（圧力場）３５が発生しており（図４参照）、この放出渦３５が案内部材３０の先端部３０ａに衝突していわゆるＮＺ音が発生する。ここで、Ｎは回転周波数、Ｚは羽根の枚数である。本実施形態では、案内部材３０の先端部３０ａに、羽根２１の高さ方向Ｈに沿って凹凸が形成されている。案内部材３０は、放出渦３５が図５の矢印Ｆ１で示すように案内部材３０の先端部３０ａから表面Ｓに向かってほぼ垂直方向に衝突するような位置に設けられている。したがって、放出渦３５が先端部３０ａに衝突するタイミングが凹部と凸部とではずれることになり、その結果ＮＺ音を低減することができる。即ち、図６に示すように、先端部４０ａがほぼ平坦な案内部材４０を使用した場合は、放出渦３５が先端部４０ａに対してほぼ同時に衝突することになるので、比較的大きなＮＺ音が発生してしまうが、本実施形態では上述したように衝突タイミングがずれるので、ＮＺ音が低減される。これによって、空気調和機１０の低騒音化を図ることができる。

遠心送風機１８から吹き出された空気は、該遠心送風機１８の左右両側に平行状態に立設配置された各熱交換器２５の各フィン間を通過し、その際に伝熱プレートを介して熱交換器２５内を流れる冷媒との熱交換によって温度調整（加熱又は冷却）される。ここで、遠心送風機１８の左右両側に配置された各熱交換器２５どうしは、遠心送風機１８の回転軸線Ｐを含む垂直平面を対称面とした場合に面対称となる配置態様とされている。そのため、各熱交換器２５を通過して当該各熱交換器２５の背面から吹き出される空気の風量分布は左右ほぼ均一とされる。

その後、各熱交換器２５の背面から吹き出された空気は、当該各熱交換器２５とガイドブロック２６との間に形成された空気吹出流路２７Ｆ，２７Ｒ，２７Ｌ内へ流入する。空気吹出流路２７Ｆ内において、空気は図１に矢印Ａ２で示すように、その空気吹出流の方向が、ガイドブロック２６の内面側に形成された円弧面状をなすガイド面２６ａによって、吹出口１５Ｆに向けて滑らかに案内される。そのため、空気は、空気吹出流路２７Ｆ内での空気吹出流の圧力損失が好適に低減される。また、空気吹出流路２７Ｒ，２７Ｌ内において、空気は図１に矢印Ａ３で示すように、その空気吹出流の方向が、ガイドブロック２６の内面側に形成された円弧面状をなすガイド面２６ａによって、吹出口１５Ｒ，１５Ｌに向けてそれぞれ滑らかに案内される。そのため、空気は、空気吹出流路２７Ｒ，２７Ｌ内での空気吹出流の圧力損失が好適に低減される。

そして、空気吹出流路２７Ｆ，２７Ｒ，２７Ｌ内を吹出口１５Ｆ，１５Ｒ，１５Ｌまで導かれた空気は、該吹出口１５Ｆ，１５Ｒ，１５Ｌからケーシング１１外へと吹き出される。即ち、本実施形態の空気調和機１０では、ケーシング１１の前面側から室内の空気を吸い込み、ケーシング１１の前面側から温度調整された空気を室内に吹き出す。その際、温度調整された空気は、２つの吸込口１４の間に設けられた吹出口１５Ｆと、吸込口１４の右外側及び左外側にそれぞれ設けられた吹出口１５Ｒ，１５Ｌとから、ケーシング１１外へと吹き出されることになるため、左右方向へ広範囲に亘って吹き出される。

また、空気調和機１０を室内壁面に設置する際には、ケーシング１１（ケーシング本体１２）の背面を室内壁面に対向させた状態にして固定される。ここで、空気調和機１０では、ケーシング１１内において、遠心送風機１８と熱交換器２５とが空気調和機１０の奥行方向となる前後方向で重なり合う配置態様でなく、奥行方向と直交する左右方向において部分的に重なり合う配置態様とされている。また、遠心送風機１８と熱交換器２５とが、ケーシング１１内において上下方向で重なり合う配置態様ともなっていない。そのため、空気調和機１０の前後方向及び上下方向のサイズがコンパクトとなり、例えば天井間近で横梁状をなす縦幅の狭い壁面部分に対しても、室内側への出っ張りを少なくした状態で、室内インテリア性を損なわせることなく設置することが可能となる。

上記実施形態によれば、以下のような効果を得ることができる。
（１）上記実施形態では、ケーシング１１内で遠心送風機１８と熱交換器２５とがケーシング１１の前後方向（空気調和機１０の奥行方向）に重なり合う配置態様とならず、遠心送風機１８の回転軸線Ｐと直交する左右方向で重なり合う配置態様となれている。そのため、室内インテリア性を向上させるために掲げられる空気調和機１０の奥行方向のコンパクト化、即ち薄型コンパクト化の要請にも好適に対応することができる。また、このような配置態様とするに際して、遠心送風機１８を小型化する等ということもないため、必要充分な風量を確保でき、空気調和機１０としての性能が低下することもない。

（２）上記実施形態では、略山型の案内部材３０をケーシング本体１２内の表面Ｓ（上面Ｓ１及び下面Ｓ２）に設けているので、遠心送風機１８からの吹出空気流、特に表面Ｓに対してほぼ垂直方向の吹出空気流をスムーズに熱交換器２５まで案内することができる。

（３）上記実施形態では、案内部材３０の先端部３０ａに、羽根２１の高さ方向Ｈに沿って凹凸が形成されているので、放出渦３５が先端部３０ａに衝突するタイミングが凹部と凸部とではずれることになり、その結果ＮＺ音を低減することができる。これによって、空気調和機１０の低騒音化を図ることができる。

本発明の一実施形態である空気調和機の横断面図。 （ａ）（ｂ）は空気調和機の外観を示す斜視図。 図１の切断面線ｃ３−ｃ３から見た空気調和機の縦断面図。 図１の切断面線ｃ４−ｃ４から見た空気調和機の縦断面図。 案内部材の外観を示す斜視図。 比較例を示す斜視図。 比較例を示す縦断面図。

符号の説明

８…短尺フラップ、９…長尺フラップ、１０…空気調和機、１１…ケーシング、１２…ケーシング本体、１３…前面パネル、１４…吸込口、１５Ｆ，１５Ｒ，１５Ｌ…吹出口、１６…フィルタ枠、１７…エアフィルタ、１８…遠心送風機、１９…ベルマウス、２０…ハブ、２１…羽根、２２…羽根部、２３…モータ、２３ａ…支持軸、２４…シュラウド、２５…熱交換器、２６…ガイドブロック、２６ａ…ガイド面、２７Ｆ、２７Ｒ，２７Ｌ…空気吹出流路、２８…ガイド部材、３０…案内部材、３１ａ…先端部、３１ａ，３１ｂ…案内面、３５…放出渦、Ｈ…高さ方向、Ｐ…回転軸線、Ｓ１…上面、Ｓ２…下面。

Claims (2)

1. 空気の吸込口及び吹出口がそれぞれ設けられたケーシング内に、遠心送風機を、該遠心送風機の回転軸線がケーシングの奥行方向に沿うように配置すると共に、熱交換器を、前記遠心送風機の回転軸線と直交する方向で該遠心送風機と少なくとも部分的に重なり合うように配置した空気調和機であって、
   前記ケーシング内の表面に、前記遠心送風機からの吹出空気を分流して前記表面に平行方向に案内する一対の案内面を有する略山型の案内部材を設け、該案内部材の先端部に、前記遠心送風機の羽根の高さ方向に沿って凹凸を形成したことを特徴とする空気調和機。
2. 前記遠心送風機の左右に一対の熱交換器を配置し、前記ケーシング内の上面及び下面にそれぞれ前記案内部材を設けたことを特徴とする請求項１に記載の空気調和機。

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