JP2010243081A - 空気調和機の室内機 - Google Patents

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Abstract

【課題】 プロペラファンを適用でき、通風抵抗を低減して大空間に好適な空気調和機の室内機を提供する。
【解決手段】 筐体内に収容され、回転軸を水平方向に向けて配置された少なくとも1つのプロペラファン108a、bと、プロペラファン108を回転駆動するモータ109と、プロペラファン108が配置された空間の両側面に設けられる熱交換器107a、bと、筐体の両側壁に形成された吸込口111a、bと、プロペラファン108の吹出側と対向する筐体の壁に形成された吹出口110a、bを備え、熱交換面積を大きくして通風抵抗を低減できるから、プロペラファン108a、bを適用した大空間に好適な室内機101を提供できる。
【選択図】図1

Description

本発明は、空気調和機の室内機に係り、特に、プロペラファンで室内の空気を吸い込み熱交換した空気を室内に吹き出す室内機に関する。
例えば、特許文献1のように、建物全域など大空間を空気調和する室内機として、室内機の吹き出し側にダクトを接続し、ダクトを介して室内機から離れた位置に熱交換した空気を送風する室内機が提案されている。この場合、ダクトによる通風抵抗が大きいため、圧力上昇が大きないわゆるシロッコファンを採用するようにしている。
一方、特許文献2には、室内機内にプロペラファンを収容し、プロペラファンの吸い込み側を室内機の背面側に向けて配置し、室内機の背面に形成した吸込口から室内の空気を吸い込み吸込口側に設けた熱交換器を通過させ、熱交換した空気を室内機の前面からプロペラファンで室内に吹き出すことが提案されている。また、同文献によれば、室内機の背面底部側を壁に固定して室内機を前傾させ、室内機背面の吸込口と壁との間に通風路を形成し、吸込口から空気を吸い込めるようにしている。
特開2004―293977号公報 特開2004−263927号公報
ところで、プロペラファンは少ない入力(エネルギー)で大風量を実現しやすいから、室内空間が広いホールなどの室内機に適用すると、少ないエネルギーで室内機から離れた位置に熱交換した空気を送風することができる点で好ましい。
しかし、プロペラファンは、圧力上昇が小さく、通風路の通風抵抗が大きい場合はプロペラファンを採用できないという問題がある。そのため、特許文献2の室内機のように、室内機の吸込口と壁との間に吸い込み通風路形成すると、吸い込み通風路による通風抵抗が大きくなり、プロペラファンでは所望の風量が得られないという問題がある。
本発明が解決しようとする課題は、プロペラファンを適用でき、通風抵抗を低減して大空間に好適な空気調和機の室内機を提供することにある。
上記の課題を解決するため、本発明の空気調和機の室内機は、筐体内に収容され、回転軸を水平方向に向けて配置された少なくとも1つのプロペラファンと、プロペラファンを回転駆動するモータと、プロペラファンが配置された空間の両側面に設けられる熱交換器と、筐体の両側壁に形成された吸込口と、プロペラファンの吹出側と対向する筐体の壁に形成された吹出口を備えたことを特徴とする。
これによれば、プロペラファンが配置される空間の両側面に熱交換器を配置して、熱交換器の面積を大きくしたことから、熱交換器による通風抵抗を小さくできる。その結果、室内機にプロペラファンを適用して風量を増加できるので、室内機から離れた位置まで熱交換した空気を送風でき、大空間に好適な空気調和機の室内機を提供できる。また、室内機の背面側を壁に押し付けるように室内機を配置する場合であっても、吸込口周りの空間を広く確保できるので、吸い込みによる通風抵抗を一層低減できる。
さらに、熱交換器の面積を大きくして、熱交換器による通風抵抗を一層小さくすることが好ましい。例えば、プロペラファンが配置される空間の両側面に加えて背面に熱交換器を配置し、筐体背面と熱交換器の間に通風路を形成し、筐体上面の背面側(及び/又は両側面)から吸い込んだ空気を、背面の通風路を介して熱交換器に導くようにすることができる。また、プロペラファンが配置される空間の底面側に熱交換器を配置し、筐体底面と熱交換器の間に通風路を形成し、筐体正面の底面側(及び/又は両側面)から吸い込んだ空気を底面の熱交換に導くようにすることができる。
これらによれば、熱交換面積を増大でき、熱交換器の伝熱管などを密に配置することなく所望の熱交換量を確保できるから、熱交換器自体の通風抵抗を低減でき、室内に吹き出す風量を一層増加させた大空間に好適な空気調和機の室内機を提供できる。
なお、プロペラファンが配置される空間の上面側に熱交換器を配置すると、冷房運転時に吸い込んだ空気に含まれる水分が熱交換器で結露してプロペラファンやモータに落下して、モータの故障などが発生するおそれがある。そこで、プロペラファンが配置される空間の上面を除いた両側面、背面、底面に熱交換器を配置することで、結露した水が落下することを回避できる。
また、プロペラファンを上段と下段に配置する場合は、プロペラファンの回転軸方向の長さに対応する以上の大きさのプロペラファン間の領域を電気箱で仕切ることで、プロペラファン間に発生する気流の乱れを電気箱で遮断でき、プロペラファンのエネルギーロスや気流の乱れにより発生する騒音を低減できる。
また、円形に形成した吹出口の内周側に、プロペラファンと同心円に形成したブレードを複数設け、プロペラファンの回転軸から離れるようにブレードに角度を持たせることで、熱交換した空気を大空間内に拡散させるように送風することができ、大空間内の温度を均一にしやすくできる。
また、プロペラファンの回転軸の向きを上下方向と左右方向に調整可能形成することで、空気調和の対象となる大空間の状況に応じて風向を変えることができる。
本発明によれば、プロペラファンを適用でき、通風抵抗を低減して大空間に好適な空気調和機の室内機を提供することができる。
本発明の実施形態1の室内機の正面図である。 図1の側面図である。 本発明の実施形態2の室内機の正面図である。 図3の上面図である。 本発明の実施形態3の室内機の正面図である。 図5の上面図である。 本発明の実施形態4の室内機の側面図である。 図7の風向ガイドの平面図である。 本発明の実施形態5の室内機の上面図である。
以下、本発明を実施の形態に基づいて説明する。
(実施形態1)
図1に実施形態1の空気調和機の室内機の正面図を示し、図2に図1の側面図を示す。図示のとおり、実施形態1の室内機101は、いわゆる床置き型の室内機101であり、空気調和の対象となる大空間、例えば、体育館、コンサートホール、スーパーマーケットなどの床に設置されるようになっている。室内機101は、天板102、底板103、正面板104、背面板105及び一対の側板106により筐体が略直方体になるよう形成されている。一対の側板106のそれぞれには、矩形の吸込口111a、bが形成されている。正面板104の底部側には、矩形の吸込口111cが形成されている。正面板104の中段には、室内機101の操作パネル120が取り付けられている。
室内機101内には、回転軸を水平方向に向けて配置されるプロペラファン108a、bが収容されている。プロペラファン108aは室内機101の上段側に配置され、プロペラファン108bは室内機101の下段側に配置されている。プロペラファン108a、bは、例えば、樹脂により一体成型され、背面板105側が吸い込み側となり、正面板104側が吹き出し側となるよう取り付けられている。各プロペラファン108a、bの吹き出し側と対向する正面板104には、円形の吹出口110a、bが形成されている。各吹出口110a、bには、風向ガイド113が備えられている。各プロペラファン108a、bの吸い込み側には、プロペラファン108a、bを回転駆動するモータ109が備えられている。モータ109は、例えば、DCモータであり、回転数を制御できるようになっている。プロペラファン108a、bの間には、プロペラファン108a、bの回転軸方向の長さに対応する以上の大きさの電気箱112が配置され、プロペラファン108a、b間の領域を電気箱112で仕切るようになっている。電気箱112には、例えば、プロペラファン108a、bの回転数を制御する図示していない制御手段のプリント基板などが収容されている。
プロペラファン108a、bが配置される空間の両側面には、熱交換器107a、bが配置され、底面側には熱交換器107cが配置されている。熱交換器107a,bは、吸込口111a、bに沿うように配置されている。熱交換器107cは、熱交換器107cと底板103との間の隙間が通風路となるよう配置され、吸込口111より高い位置に配置されている。熱交換器107a、b、cは、例えば、一枚の板を曲げて形成され、上側が開口となるよう鉛直方向にU字形に配置されている。熱交換器107a、b、cの伝熱管には、図示していない室外機から冷媒が導入される配管と、室外機へ冷媒を排出する配管が接続されている。なお、熱交換器107a、b、cと室外機を接続する配管は、室内機101の配置場所などによって適宜選択できる。
次に、実施形態1の室内機101の動作を説明する。室内機101を稼動させると、モータ109が駆動する。モータ109の駆動に伴ってプロペラファン108a、bが回転して吸込口111a、b、cから室内の空気が室内機101内に吸い込まれる。一対の側板106に形成した吸込口111a、bから吸い込まれた空気は、主に両側面の熱交換器107a、bを通過する。また、吸込口111a、bの一部は、熱交換器107cと底板103の間の通風路を介して熱交換器107cを通過する場合がある。吸込口111cから吸い込まれた室内の空気は、熱交換器107cと底板103の間の通風路を介して熱交換器107cを通過する。
吸い込まれた空気は、熱交換器107a、b、cを通過する過程で、熱交換器107a、b、c内を通流する冷媒と熱交換することで冷暖される。熱交換した空気は、プロペラファン108a、b内に吸い込まれる。この吸い込まれた空気は、プロペラファン108a、bと対向する位置に形成された吹出口110a、bと風向ガイド113を介して大空間内に吹き出される。プロペラファン108a、bの風向は主に回転軸方向であるから、室内機101から吹き出された空気は回転軸方向に沿って大空間内を直線的に移動するため、室内機101から離れた位置まで冷暖した空気を送風できる。
これによれば、プロペラファン108a、bが配置される空間の両側面に熱交換器107a、bを配置して、吸い込んだ空気が通過する熱交換器107a、bの面積を大きくたことから、熱交換器による通風抵抗(室内機内の静圧)を小さくできる。その結果、室内機101に圧力上昇が小さなプロペラファン108a、bを適用して風量を増加できるので、室内機101から離れた位置まで熱交換した空気を送風でき、大空間に好適な空気調和機の室内機101を提供できる。また、室内機101の背面側を壁に押し付けるように室内機101を配置する場合であっても、吸込口111a、b、c周りの空間を広く確保できるので、吸い込みによる通風抵抗を一層低減できる。
さらに、プロペラファン108a、bが配置される空間の底面側に熱交換器107cを配置して熱交換面積を大きくしたので、熱交換器107a、b、cの伝熱管などを密に配置することなく所望の熱交換量を得ることができ、熱交換器107a、b、c自体の通風抵抗も低減したことから、室内に吹き出す風量を一層増加でき、かつ、風量増加による必要エネルギーの上昇を抑えることができる。例えば、単にモータの回転数を上げて風量を増加させるだけでは、通風抵抗が大きくなり、風量比の3乗に比例して必要エネルギーが増加する。しかし、本実施形態は、熱交換器面積を増加させて、熱交換器自体の通風抵抗を低減したから、風量増加に伴う必要エネルギーの上昇を抑えることができる。その結果、COP(エネルギー消費効率)やAPF(通年ネルギー消費効率)を向上できる。なお、空気調和の対象となる空間の大きさなどに応じて、底面側の熱交換器107cを省略することができる。
また、熱交換面積を大きくしたから、例えば、複数の熱交換器を重ね合わせるように複数列配置する場合であっても、熱交換器の列数を少なく(例えば、2列以下)することができる。
また、プロペラファン108a、bは、樹脂で一体成型することが好ましい。これによれば、板金をかしめ、組み立てて成型するシロッコファンに比べてファンを安価にできる。
また、上段のプロペラファン108aと下段のプロペラファン108bの間に電気箱112を配置し、プロペラファン108a、b間を電気箱112で仕切ったことから、プロペラファン108a、b間に発生する気流の乱れを電気箱112で遮断でき、プロペラファンのエネルギーロスや気流の乱れにより発生する騒音を低減できる。
さらに、プロペラファン108a、bのファン径を室内機101の幅方向に大きくすることで、少ない回転数で大風量を得ることができ、モータ109などにより発生する騒音を低減できる。例えば、径がφ550程度のプロペラファンを2個使用し、プロペラファン1個あたりの回転数を600r/min制御した場合、プロペラファンによる送風量の合計は約90m/minと大風量にでき、そのときの騒音値は47dB程度と小さくできたから、比較的低騒音が要求されるホールなどに好適な空気調和機を提供できる。なお、騒音値の測定位置は、室内機101の正面から1m離れた場所の高さ1.5mの位置(平均的な人の顔の位置)である。
また、室内機101に2つのプロペラファン108a、bを配置したが、室内機101に求められる冷暖能力などに応じて、プロペラファンの設置数を適宜増減できる。例えば、プロペラファンを2段2列や3段3列などにすることもでき、プロペラファンを1つにすることもできる。なお、プロペラファンを増加した場合は、電気箱112がない位置のプロペラファン間に仕切り板などを配置して、プロペラファン間の気流の乱れを防止できる。
また、ダクトを使用することなく室内機101から離れた位置に熱交換した空気を送風することができるから、ダクトによる圧力損失がなく、送風のためのエネルギーを低減できる。さらに、ダクトを使用しないことから、室内機101の設置工事を容易にできる。つまり、ダクトを使用すると、ダクトを天井に這わせ、冷気が出るダクト吹出口を、天井に配置する工事が必要であるから、建物の建設時であればダクト設置工事は容易にできるが、リニューアル(室内機の交換)においては採用できない場合がある。特に、スーパーマーケットのように年中無休のような場所に適用する場合は、設置工事の時間を長くとれないことから、工事時間を短縮できることで、室内機を交換しやすくできる。また、天井などの高所の作業を低減できることから、室内機をより交換しやすくできる。
なお、実施形態1は、床置き型の室内機を例として説明したが、実施形態1はこれに限定されるものではない。例えば、設置対象の大空間の壁などから支持板を水平方向に延在して、支持板の上に室内機101を載置して固定することができる。例えば、大空間の上方に室内機101を設置して室内機101を冷房運転すると、室内機101から吹き出された冷気が次第に下降するため、人が多いい下方の空間を冷房しやすくできる。
(実施形態2)
図3に実施形態2の空気調和機の室内機の正面図を示し、図4に図3の上面図を示す。実施形態2が実施形態1と相違する点は、底面側に熱交換器107cを設けず、プロペラファン108a、bが配置される空間の背面側に熱交換器107dを配置した点である。さらに、正面板104の底部に吸込口を設けず、天板102の背面側に矩形の吸込口111dを形成した点である。そして、熱交換器107dと背面板105の間に隙間を形成し、その隙間を吸込口111dから熱交換器107dまでの通風路としている点である。その他の構成は実施形態1と同一であるから同一の符号を付して説明を省略する。なお、図4は、天板102の記載を省略して図示をわかりやすくした。
熱交換器107a、b、dは、室内機101の正面側が開口するよう水平方向の断面がU字形に配置されている。熱交換器107dには、主に吸込口111dから吸い込まれた空気が熱交換器107dと背面板105の間の通風路を介して導かれるようになっている。また、吸込口111a、bから吸い込まれた空気の一部も通風路を介して熱交換器107dに吸い込まれるようになっている。
これによっても、熱交換面積を大きくでき、熱交換107a、b、dの伝熱管を密に配置することなく所望の熱交換量を得ることができるから、プロペラファン108a、bを室内機101に適用して風量を増加でき、大空間に好適な空気調和機の室内機101を提供できる。また、プロペラファン108a、bが配置される空間は、底面側より背面側の方が空間を大きく確保しやすことから、背面側に熱交換器107dを配置することで、熱交換器の面積を一層増加できる。さらに、室内機101の天板102から室内の空気を吸い込むようにしたことから、室内機101の背面側を壁などに接するように配置でき、室内機101を設置するための空間を少なくできる。
なお、プロペラファン108a、b間に電気箱112を配置する場合は、熱交換器107dと背面板105の間の通風路を遮らない大きさにすることで、吸込口111dから吸い込んだ室内の空気を下段側のプロペラファン108bにも送ることができる。
(実施形態3)
図5に実施形態3の空気調和機の室内機の正面図を示し、図6に図5の上面図を示す。実施形態3が実施形態1と相違する点は、プロペラファン108a、bが配置される空間の両側面及び底面に加えて、背面に熱交換器107を設置した点である。そして、天板102の背面側に矩形の吸込口111dを形成した点である。そして、熱交換器107dと背面板105の間に隙間を形成し、その隙間を吸込口111dから熱交換器107dまでの通風路としている点である。その他の構成は実施形態1と同一であるから同一の符号を付して説明を省略する。なお、図6は、天板102の記載を省略して図示をわかりやすくした。
これによれば、プロペラファン108a、bが配置される空間の両側面、底面、背面に熱交換器107a、b、c、dを配置したことから、熱交換器面積をより一層増加できる。その結果、吹き出し風量も一層増加でき、より大きな空間に好適な空気調和機の室内機を提供できる。
さらに、プロペラファン108a、bの上面側に熱交換器を配置していないことから、冷房運転時に吸い込んだ室内の空気中の水分が熱交換器で結露して、プロペラファン108a、bやモータ109に落下することを回避でき、結露水によるモータ109などの故障を防止できる。一般に室内機は、室外機のように雨にさらされる環境に配置することを想定していないから、モータ109などに防水加工をしない場合が多く、モータなどに水が侵入すると故障するおそれがある。そのため、上面側を除く両側面、底面、背面に熱交換器を配置することで、室内機101を安定して運転できる。
(実施形態4)
図7に実施形態4の空気調和機の室内機の側面図を示し、図8に図7の風向ガイドの平面図を示す。実施形態4が実施形態1と相違する点は、風向ガイド113に代えて、吹出口110a、bに風向ガイド301を取り付けた点である。その他の構成は実施形態1と同一であるか同一の符号を付して説明を省略する。
風向ガイド301は矩形に形成されている。風向ガイド301には、プロペラファン108a、bと同心円に形成したブレード303が複数設けられている。ブレード303は、プロペラファン108a、bの回転軸と対向する位置から径方向に延在させた支持部材305により支持され、風向ガイド301に固定されている。
これによれば、吹出口110a、bの風向をブレード303で大空間内に拡散させるようにできることから、大空間内の温度を均一にしやすくできる。つまり、プロペラファン108a、bは軸流タイプのファンであるため、ファンから吹き出る空気の流れは、ファン回転軸方向に流れやすい。これを、風向ガイド301で拡散することで大空間を均一に冷房しやすく、結果的に省エネにもつながる。
(実施形態5)
図9に実施形態2の変形例である実施形態5の空気調和機の室内機を上面図を示す。実施形態5が実施形態2と相違する点は、プロペラファン108a、bを室内機101の正面から突出するよう配置し、回転軸の向きを上下方向と左右方向に調整可能に形成した点である。さらに、プロペラファン108a、bに風向ガイド403を取り付けている点である。その他の構成は実施形態2と同一であるから同一の符号を付して説明を省略する。なお、図9は天板102の記載を省略して図示をわかりやすくした。
プロペラファン108a、bに取り付けられたモータ109には、例えば、図示しない球状の継手やクランク機構を有する支持部材が取り付けられている。これにより、プロペラファン108a、bの回転軸の向きを上下方向と左右方向に調整可能、言い換えると首振り可能に配置されている。なお、図9は、プロペラファン108a、bの動きを左右方向のみ図示して、上下方向の動きは記載を省略した。
これによれば、空気調和の対象となる大空間の状況に応じて室内機101の風向を変えることができるので、効率的に大空間を空気調和できる。例えば、冷気は空間の底部側に向かいやすいから、冷房運転時に上段のプロペラファン108aを上方に向けることで、大空間を効率的に冷房できる。一方、暖気は空間の上方に向かいやすいから、上段のプロペラファン108を下方に向けることで、大空間を効率的に暖房できる。
また、風向ガイド403のブレードの角度に合わせてプロペラファン108a、bの風向を変えることができるから、ブレードに衝突する風量を低減でき、風向制御による騒音を低減できる。
なお、プロペラファン108a、bの向きの調整は、室内の温度などに応じて自動制御してもよく、手動で向きを変えるようにすることもできる。
101 室内機
107a、107b、107c、107d 熱交換器
108a、108b プロペラファン
109 モータ
110a、110b 吹出口
111a、111b、111c、111d 吸込口
112 電気箱
301 風向ガイド

Claims (7)

  1. 筐体内に収容され、回転軸を水平方向に向けて配置された少なくとも1つのプロペラファンと、該プロペラファンを回転駆動するモータと、前記プロペラファンが配置された空間の両側面に設けられる熱交換器と、前記筐体の両側壁に形成された吸込口と、前記プロペラファンの吹出側と対向する前記筐体の壁に形成された吹出口を備える空気調和機の室内機。
  2. 請求項1に記載の空気調和機の室内機において、
    前記空間の背面に熱交換器が配置され、前記筐体の上面背面側に吸込口が形成され、
    前記背面の熱交換器と前記筐体背面の間には、前記上面背面側の吸込口から吸い込まれる空気を前記背面の熱交換器に導く通風路が形成されていることを特徴とする空気調和機の室内機。
  3. 請求項1に記載の空気調和機の室内機において、
    前記空間の底面に熱交換器が配置され、前記筐体の前面底部に吸込口が形成され、
    前記底面の熱交換器と前記筐体底面との間には、前記前面底部の吸込口から吸い込まれる空気を前記底面の熱交換器に導く通風路が形成されていることを特徴とする空気調和機の室内機。
  4. 請求項1に記載の空気調和機の室内機において、
    前記空間の背面及び底面に熱交換器が配置され、前記筐体の上面背面側及び前面底部に吸込口が形成され、
    前記背面の熱交換器と前記筐体背面の間には、前記上面背面側の吸込口から吸い込まれる空気を前記背面の熱交換器に導く通風路が形成され、
    前記底面の熱交換器と前記筐体底面との間には、前記前面底部の吸込口から吸い込まれる空気を前記底面の熱交換器に導く通風路が形成されていることを特徴とする空気調和機の室内機。
  5. 請求項1乃至4のいずれかに記載の空気調和機の室内機において、
    前記プロペラファンは前記筐体の上段と下段に配置され、前記プロペラファンの前記回転軸方向の長さに対応する以上の大きさの前記プロペラファン間の領域を仕切る電気箱が配置されることを特徴とする空気調和機の室内機。
  6. 請求項1乃至4のいずれかに記載の空気調和機の室内機において、
    前記吹出口は前記プロペラファンに対応する円形に形成され、前記吹出口の内周側には前記プロペラファンと同心円に形成される複数のブレードが備えられ、該ブレードは前記プロペラファンの前記回転軸から離れる方向に角度を有して形成されていることを特徴とする空気調和機の室内機。
  7. 請求項1乃至4のいずれかに記載の空気調和機の室内機において、
    前記プロペラファンは前記回転軸の向きを上下方向と左右方向に調整可能に形成されていることを特徴とする空気調和機の室内機。
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