JP2014126308A - 空気調和機 - Google Patents

Abstract

【課題】風切音を低減すると共に、熱交換器に流入する空気の風速分布を改善して室内機の効率を向上する。
【解決手段】遠心送風機６０と遠心送風機の外側に配置された熱交換器７０とを筐体１０内に収容して構成される室内機１を備える空気調和機において、熱交換器は遠心送風機を取り囲む略多角形状に形成されている。熱交換器と遠心送風機とが近接する所定の箇所には、遠心送風機の吐出口６２に対応する領域を除くようにして、熱交換器側から遠心送風機側に向けて突出する板状の部材１１０を設ける。板状の部材１１０は、遠心送風機の吐出口を挟むようにして遠心送風機の軸方向に離間する第１部材１１１および第２部材１１２を含んで構成してもよい。
【選択図】図１

Description

本発明は、空気調和機に関する。

空気調和機は、室内機と、室外機と、室内機と室外機の間を循環するように設けられる冷凍サイクルを備える。冷凍サイクルは、冷媒が封入された冷媒循環流路に、冷媒を圧縮する圧縮機と、冷媒と室内の空気とを熱交換させる室内熱交換器と、冷媒を減圧する膨張弁と、冷媒と外気とを熱交換させる室外熱交換器とを、順次配設して構成される。室内熱交換器は、室内熱交換器に室内の空気を送る送風機と共に、室内機の筐体内に格納されている。

室内機には様々な形態のものがあるが、近年、特に業務用の分野では、筐体を天井内に埋め込み、天井面に設置された化粧板を介して空気の吸込み、吹出しを行う、いわゆる天井埋込カセットタイプが主流となっている。

遠心送風機を取り囲むようにして室内熱交換器を配置した場合、遠心送風機の吐出口からは、径方向の成分と回転方向の成分の合成ベクトルに従って斜め方向に、空気が吐出される。室内熱交換器は多数のフィンを連結しており、フィン間を空気が流れることで、熱が交換される。

室内熱交換器は、空気の流れという点では抵抗体である。従って、一部の空気は、熱交換器を通過できずに熱交換器の表面で跳ね返されて、熱交換器の表面を滑るようにして流れる。熱交換器の表面を滑るようにして空気が流れると、風切音が発生する。

風切音を低減する方法として、一つの従来技術では、室内熱交換器と遠心送風機が最も近接する位置から遠心送風機の回転方向側に所定の距離だけ離して整流板を設けている（特許文献１）。他の一つの従来技術では、室内熱交換器と遠心送風機が最も近接する位置に滑らかな曲面形状を有する整流板を設けている（特許文献２）。

特開２０００−１２１０８９号公報 特開平１１−３２５４９７号公報

特許文献１に記載の従来技術では、室内熱交換器の高さ方向にわたって一様な高さ寸法を有する整流板を配置する。しかし、遠心送風機から吐出されて熱交換器に流入する空気の流れは一様ではない。特許文献１の従来技術では、熱交換器に流入する空気の風速分布について全く考慮されていないため、一様な高さ寸法を有する整流板により室内熱交換器を流れる空気の流路抵抗が増大してしまい、室内熱交換器を通過する空気量が減少し、室内熱交換器の効率が低下する。

特許文献２に記載の従来技術では、遠心送風機の翼と整流板との距離が近いために空気流に乱れが生じやすい。このため、いわゆるＮＺ音と呼ばれる翼通過周波数騒音が発生する恐れがある。

本発明は上記課題に鑑みてなされたもので、その目的は、風切音を低減することができ、熱交換器を通過する空気量を増大して室内機の効率を改善できるようにした空気調和機を提供することにある。

上記課題を解決すべく、本発明に係る空気調和機は、遠心送風機と該遠心送風機の外側に配置された熱交換器とを筐体内に収容して構成される室内機を備える空気調和機において、熱交換器は遠心送風機を取り囲む略多角形状に形成されており、熱交換器と遠心送風機とが近接する所定の箇所には、遠心送風機の吐出口に対応する領域を除くようにして、熱交換器側から遠心送風機側に向けて突出する板状の部材を設ける。

板状の部材は、遠心送風機の吐出口を挟むようにして遠心送風機の軸方向に離間する第１部材および第２部材を含んで構成されてもよい。

本発明によれば、熱交換器の表面を流れる空気を板状の部材がせき止めるため、風切音を低減できる。さらに、遠心送風機の吐出口に対応する領域には板状の部材は設けられていないため、吐出された空気の速度は低下しにくい。このため、熱交換器を通過する空気量を増大させて、室内機の効率を改善することができる。

空気調和機の全体構成および室内機の縦断面を示す説明図である。 図１中の矢示ＩＩ−ＩＩ方向から見た断面図である。 図１中の矢示ＩＩＩ−ＩＩＩ方向から見た断面図である。 比較例としての室内機を示す図２と同様の断面図である。 第２実施例に係る室内機の縦断面図である。 第３実施例に係る室内機の縦断面図である。 図６中の矢示ＶＩＩ−ＶＩＩ方向から見た断面図である。 第４実施例に係る室内機の縦断面図である。 図８中の矢示ＩＸ−ＩＸ方向から見た断面図である。

以下、本発明の実施の形態を説明する。本実施形態の空気調和機の備える室内機は、中央に開口部を設けたベルマウスを通して室内空気を吸入する遠心送風機を備え、遠心送風機の周囲には略方形あるいは多角形に折り曲げられた熱交換器（室内熱交換器）が設けられている。

本実施形態では、遠心送風機と熱交換器が最も近接した位置の近傍に、熱交換器から遠心送風機に向けて突出し、かつ遠心送風機の反回転方向に傾く板状の部材を設ける。板状の部材は、遠心送風機の回転軸を通る断面において、遠心送風機の吐出口よりも筐体の天板側あるいは遠心送風機の吐出口よりもベルマウス側のいずれか一方または両方に設けられる。遠心送風機の吐出口に対応する位置（領域）には、板状の部材を配置しない。

図１〜図４を用いて第１実施例を説明する。空気調和機は、室内機１と室外機２とを備えており、室内機１と室外機２とは配管８，９を介して接続されている。室内機１には、「熱交換器」としての室内熱交換器７０と室内膨張弁１３０とが設けられている。室内機１の構造は後述する。室外機２は、室外熱交換器３と、圧縮機４と、四方弁５と、室外膨張弁６と、送風ファン７と、図示せずアキュムレータなどを備える。例暖房時の冷媒の流れについては省略する。

室内機１の構造を説明する。室内機１は、例えば、筐体１０、化粧板２０、吸込グリル３０、吹出口４０、電動モータ５０、遠心送風機６０、室内熱交換器７０、ドレンパン８０、ベルマウス９０、電気品箱１００、板状部材１１０、室内膨張弁１３０などを備えて構成される。以下、室内熱交換器７０を熱交換器７０と呼ぶ。

筐体１０は、天板１１を有する多角形の筒状に形成されている。筐体１０は、例えば、発泡スチロールなどから形成される内側部材と、板金などから形成される外側部材とから構成することができる。

筐体１０の開口部１２には、化粧板２０が取り付けられている。化粧板２０の中心部には吸込みグリル３０が着脱可能に設けられており、吸込みグリル３０の周囲には風向板４１を有する吹出し口４０が設けられている。

筐体１０の天板１１の中央部には電動モータ５０が設けられており、電動モータ５０の回転軸５１には遠心送風機６０が接続されている。遠心送風機６０は、電動モータ５０の回転力により回転すると、矢示Ｆ１に示すように吸込み口６３から室内の空気を吸込み、矢示Ｆ２に示すように吐出口６２から空気を吐出する。吐出された空気は、熱交換器７０を通過し、矢示Ｆ３に示すように吹出し口４０から室内に向けて流れ込む。

熱交換器７０は、図２の断面図に示すように、遠心送風機６０を取り囲むようにして配置されており、熱交換器７０の下部には熱交換器７０で生じる結露水を受けるためのドレンパン８０が設置されている。

ベルマウス９０は、室内の空気を遠心送風機６０に効率的に導くための部材であり、遠心送風機６０の下側に設けられている。ベルマウス９０は、徐々に径を小さくしながら遠心送風機６０の吸込み口６３に向けて立ち上がる開口部を中央部に有する。ベルマウス９０の下面には、室内機１の運転を制御するための制御基板（図示せず）を収容した電気品箱１００が設けられている。

図２は、図１中の矢示ＩＩ方向から見た断面図である。つまり図２は、遠心送風機６０の吐出口６２よりも下側で切った横断面図である。熱交換器７０は、遠心送風機６０を取り囲むようにして、略方形状ないし多角形状（例えば五角形状、六角形状など）に形成されている。熱交換器７０の両端部の間の隙間を塞ぐようにして仕切板１２１が設けられている。仕切板１２１と筐体１０とにより機械室１２０が形成される。機械室１２０には、室内膨張弁１２０、配管の接続部などが収容される。

遠心送風機６０は、周方向に離間する複数の翼６１を備えており、各翼６１の間には吐出口６２が形成されている。遠心送風機６０は、図２中の矢示Ｆ４方向に回転する。

図１および図２に示すように、板状部材１１０は、熱交換器７０の内側の表面に、周方向に所定寸法離間して合計４個設けられている。板状部材１１０は、遠心送風機６０と熱交換器７０が最も近接する位置の近傍（所定の箇所）に取り付けられている。

板状部材１１０は、熱交換器７０の内側の表面から遠心送風機６０側に向けて突出しており、かつ、遠心送風機６０の回転方向Ｆ４とは逆方向に所定角度θだけ傾いて設けられている。図２（ａ）に示すように、板状部材１１０を遠心送風機６０の回転方向とは逆方向に傾けて取り付けることで、熱交換器７０の内側の表面を滑るようにして流れる空気流を阻止し、熱交換器７０の外側に向けて通過させることができ、熱交換器７０を通過する風量を増大できる。これに対して、もしも板状部材１１０を、遠心送風機６０の回転方向に沿って傾けた場合は、図２（ｂ）に示すように、板状部材１１０の下流側によどみ部ＳＡが形成され、熱交換器７０を通過する空気の流れを阻害し、熱交換器７０を通過する風量が低下する。

図１に示すように、板状部材１１０は、上側に位置する板状の第１部材１１１と、第１部材１１１と所定の隙間１１３を挟んで対向する板状の第２部材１１２とから構成されている。所定の隙間１１３の寸法は、例えば遠心送風機６０の吐出口６２の高さ寸法に合わせて設定される。

図２の断面図では、第２部材１１２のみが見える。４つの板状部材１１０を識別するために、図２の第２部材１１２には（１）〜（４）の数字を添える。従って、図示は省略するが、４つの板状部材１１０は、１１０（１）〜１１０（４）という符号で区別することができる。

第１部材１１１は、所定の箇所に位置して、天板１１の下面から遠心送風機６０の吐出口６２の上端と平行な高さ位置まで延びるようにして設けられる。第１部材１１１は、例えば、筐体１０の全部または一部を構成する部材に一体形成してもよい。または、第１部材１１１を合成樹脂材料などから板状に形成し、天板１１の下面側に接着などの固定手段を用いて固定してもよい。

第２部材１１２は、所定の箇所に位置して、遠心送風機６０の吐出口６２の下端に対応する高さ位置から吸込み口６３に対応する高さ位置まで延びて設けられる。第２部材１１２は、合成樹脂材料などから板状に形成され、熱交換器７０の表面に接着等の固定手段を用いて固定される。

所定箇所において、遠心送風機６０の吐出口６２に対応する領域に、板状の部材は設けられていない。そこには、所定の隙間１１３が形成されており、遠心送風機６０の吐出口６２から吐出された空気の流れを妨げないようになっている。

図２を用いて空気の流れを説明する。図２の断面位置には遠心送風機６０の吐出口６２が存在しないため、熱交換器７０の内側を流れる空気は旋回成分が主となる。しかし、熱交換器７０の表面付近を滑るようにして流れる空気は、やがて板状部材１１０に衝突してせき止められるため、図２（ａ）の矢示Ｆ５に示すように、熱交換器７０を通過して吹出し口４０から流れ出る。従って、本実施例では、風切音の発生を抑制しつつ、熱交換器７０を通過する空気の量（風量）を増加させて空気調和機の効率を改善できる。

さらに、板状部材１１０は、遠心送風機８の回転方向とは逆方向に傾いているため、図２（ａ）の矢示Ｆ６に示すように、板状部材１１０よりも回転方向側へ流れる空気の移動を妨げることがない。 このようにして、熱交換器７０の表面付近を流れる空気は、各板状部材１１０の付近で、熱交換器７０を通過する。

図４の比較例では、板状部材１１０を備えていないため、熱交換器７０の表面付近を滑るようにして旋回する空気流が多い。従って、風切音が発生してユーザに不快感を与えることになる。さらに、熱交換器７０を通過して吹出し口４０から吹き出される空気量が低下するため、空気調和機の性能も低下する。

図３は、図１中の矢示ＩＩＩ方向から見た断面図である。つまり、遠心送風機６０の吐出口６２を横断する場合を示す。吐出口６２の形成されている高さ位置では、矢示Ｆ２として示すように、各吐出口６２から径方向成分および周方向成分（旋回方向成分）を有する空気が吐出される。吐出された空気流は、径方向の成分を比較的強く備える。このため、熱交換器７０の表面を滑るように流れる空気は少なく、吐出された空気の多くは、板状部材１１０が無くても、熱交換器７０を通過して吹出し口４０に向かう。

さらに、吐出口６２の付近に板状部材１１０は存在しないため、ＮＺ音の発生も抑制できる。

このように本実施例によれば、風切音を防止できるほか、熱交換器７０に流入する空気の風速分布を改善して風量を増加させることができるため、で空気調和機の能力を向上することができる。

なお、本実施例では、遠心送風機６０の吐出口６２よりも天板１１側の第１部材１１１と、遠心送風機６０の吐出口６２よりも吸込み口６３側の第２部材１１２との両方を設けているが、いずれか一方のみを設ける構成でもよい。この場合は、空気の風速分布を改善する効果は減少するが、製造コストを低減することができる。また、４カ所の所定箇所のうち、所定の一つまたは複数の箇所には第１部材１１１および第２部材１１２の両方を設け、他の所定の箇所には第１部材１１１または第２部材１１２のいずれか一方のみを設ける構成としてもよい。

また、第１部材１１１を筐体１０の天板１１と一体的に成形することで、製造コストおよび組立コストを低減することができる。

図５を用いて第２実施例を説明する。本実施例を含む以下の各実施例は、第１実施例の変形例に該当するため、第１実施例との差異を中心に述べる。

図５は第２実施例に係る空気調和機の室内機１Ａの断面図である。本実施例では、板状部材１１０Ａを、第１部材１１１と、第２部材１１２と、第１部材１１１と第２部材１１２とを連結する第３部材１１３Ａとから構成している。第１部材１１１および第２部材１１２の設置位置等については第１実施例と同様である。第１実施例でも示した通り、第１部材１１１および第２部材１１２は、その幅寸法Ｗ１（熱交換器７０の表面側から遠心送風機６０に向けて突出する方向に沿った寸法）が等しい。

連結部材または接続部材としての第３部材１１３Ａは、第１実施例で述べた所定の隙間１１３を埋めるようにして設けられるもので、その幅寸法Ｗ２は第１部材１１１および第２部材１１２の幅寸法Ｗ１よりも短くなるように設定されている。

第３部材１１３Ａは、第１部材１１１と第２部材１１２とを接続して一体化し、かつ、遠心送風機６０の吐出口６２から吐出される空気の流れにできるだけ影響を与えないように設けられる。第３部材１１２Ａは、その目的を達成するのに必要な寸法Ｗ２を有すれば足りる。従って、第３部材１１３Ａは、例えば小径な棒状に形成されてもよい。

このように構成される本実施例も第１実施例と同様の作用効果を奏する。遠心送風機６０の吐出口６２に対向する熱交換器７０の表面には、吐出口６２の高さに沿って第３部材１１３Ａが存在するが、第３部材１１３Ａは細い板状に形成されており、吐出口６２からの空気流に与える影響が少ない。従って、吐出口６２から吐出される空気が第３部材１１２Ａに衝突してＮＺ音を発生するという事態を抑制できる。

さらに本実施例では、第１部材１１１と第２部材１１２を第３部材１１３Ａで接続して一体化しているため、板状部材１１０Ａを一体成形できる。この結果、部品点数を少なくすることができ、室内機１Ａの製造コストを低減しつつ性能を向上できる。

図６および図７を用いて第３実施例を説明する。本実施例では、第１および第２実施例で述べた構成よりも少ない箇所に板状部材１１０Ｂを配置する。図６は、本実施例の室内機１Ｂの断面図である。図７は、図６中の矢示ＶＩＩ方向から見た断面図である。

図７に示すように、本実施例では、合計３個の板状部材１１０Ｂ（１），（３），（４）が、熱交換器７０の表面（内側の表面）に周方向に離間して配置されており、第１実施例１及び第２実施例よりも板状部材の設置数が１つ少ない。

すなわち、本実施例では、第１実施例で示した４個の板状部材１１０（１）〜（４）のうち、機械室１２０を形成する仕切板１２１に最も近い上流側に位置する板状部材１１０（２）が除去されている。

仕切板１２１は、機械室１２０内と空気流路（遠心送風機６０と熱交換器７０との間の流路）を分離するためのものであり、仕切板１２１から機械室１２０に向けて空気は流れない。

従って、機械室１２０を形成する仕切板１２１を基準とすると、仕切板１２１の上流側（遠心送風機６０の回転方向と逆方向）近辺の静圧は高く、仕切板１２１の下流側（遠心送風機６０の回転方向）近辺の静圧は低い。仕切板１２１の上流側付近では静圧が高いため、その付近の空気は熱交換器７０を通過して熱交換器７０の外側に流出しやすい。

従って、仕切板１２１の上流側付近では板状部材１１０Ｂを配置しても、その効果は少ない。板状部材１１０Ｂが無くても空気は熱交換器７０を通過するためである。そこで、本実施例では仕切板１２１の上流側の板状部材１１０Ｂを廃止している。この結果、本実施例では、第１実施例と同様の作用効果を奏する上に、板状部材１１０の個数を低減して製造コストを低減することができる。

図８および図９を用いて第４実施例を説明する。図８は、本実施例に係る室内機１Ｃの断面図を示す。図９は、図８中の矢示ＩＸ方向から見た断面図を示す。

本実施例では、板状部材１１０Ｃを、同一線上に設けられる第１部材１１１および第２部材１１２と、第１部材１１１および第２部材１１２から周方向に離間した所定位置に設けられる第３部材１１３Ｃとから構成する。

図９は、第３部材１１３Ｃの設置位置と遠心送風機６０の関係を示している。遠心送風機６０と室内熱交換器７０が最も近接する位置では、径方向成分を持った空気流Ｆ２が主となる。従って、熱交換器７０に吹き付けられた空気は、熱交換器７０を通過して吹出し口４０に向かうめ、熱交換器７０の表面を滑る空気の流れは少ない。

しかし、吐出口６２から遠心送風機６０の回転方向側に離れるほど、熱交換器７０の表面を滑る空気の流れが生じやすくなる。そこで、本実施例では、吐出口６２の高さ方向の位置に対応する領域において、遠心送風機６０と熱交換器７０が最も近接する位置Ｐｍｉｎから回転方向側へ所定の距離（または所定角度）だけ離れた所定位置Ｐｓｅｔに、第３部材１１３Ｃを配置する。

つまり、本実施例では、吐出口６２に対応する領域において、第１部材１１１および第２部材１１２の設置位置よりも遠心送風機の回転方向に所定角度進んだ他の所定の箇所Ｐｓｅｔに、熱交換器７０側から遠心送風機６０側に向けて突出する板状の第３部材１１３Ｃを、遠心送風機６０の回転方向とは逆の方向に所定角度傾けて設ける。

第３部材１１３Ｃは、遠心送風機６０と熱交換器７０が最も近接する位置Ｐｍｉｎから、当該近接位置Ｐｍｉｎから４５°下流側に進んだ位置Ｐｍａｘまでの範囲Ａ２のうち、略中間部分に設けることができる。

このように構成される本実施例も第１実施例と同様の作用効果を奏する。さらに、本実施例では、遠心送風機６０の吐出口６２に対応する領域において、吐出口６２から回転方向側に離れた場所に板状の第３部材１１３Ｃを設ける。この結果、本実施例では、熱交換器７０の高さ方向のほぼ全ての領域において、風切音を低減することができ、熱交換器７０に流入する空気の風速分布を改善することができる。本実施例は、前記第１〜第３実施例の構成と適宜結合させることができる。

なお、以上の各実施例では、熱交換器が略五角形の場合について説明したが、本発明は熱交換器が遠心送風機の周囲に配置される構成であれば適用することができ、熱交換器の形状は特に問わない。例えば、熱交換器は、略四角形、六角形、七角形、八角形、円形、楕円形のような形状でもよい。また、熱交換器は、閉じている必要はなく、遠心送風機の三方のみを囲う略コ字状（または略Ｃ字状、略Ｕ字状、略Ｊ字状、略Ｖ字状など）に構成したり、遠心送風機を二方から挟むようにして配置する略ニ字状に構成してもよい。

さらに本実施例では、４方向に空気を吹き出す、いわゆる天井埋込カセットタイプについて説明したが、これに限らず、遠心送風機の周囲に熱交換器を配置した形式の空気調和機であれば種類を問わずに適用できる。

１，１Ａ，１Ｂ，１Ｃ：室内機、２：室外機、１０：筐体、１１：天板、５０：電動モータ、６０：遠心送風機、６２：吐出口６２：吸込口、７０：熱交換器、９０：ベルマウス、１１０，１１０Ａ，１１０Ｂ，１１０Ｃ：板状部材、１１１：第１部材、１１２：第２部材、１１３：隙間、１１３Ａ，１１３Ｂ，１１３Ｃ：第３部材

Claims (5)

1. 遠心送風機と該遠心送風機の外側に配置された熱交換器とを筐体内に収容して構成される室内機を備える空気調和機において、
   前記熱交換器は前記遠心送風機を取り囲む略多角形状に形成されており、
   前記熱交換器と前記遠心送風機とが近接する所定の箇所には、前記遠心送風機の吐出口に対応する領域を除くようにして、前記熱交換器側から前記遠心送風機側に向けて突出する板状の部材を設ける
   ことを特徴とする空気調和機。
2. 前記板状の部材は、前記遠心送風機の前記吐出口を挟むようにして前記遠心送風機の軸方向に離間する第１部材および第２部材を含んで構成される、
   請求項１に記載の空気調和機。
3. 前記板状の部材は、前記第１部材と、前記第２部材と、前記第１部材と前記第２部材とを連結する第３部材とを含んで構成される、
   請求項２に記載の空気調和機。
4. 前記板状の部材は、前記遠心送風機の回転方向とは逆の方向に所定角度傾いて設けられる請求項３に記載の空気調和機。
5. 前記遠心送風機の吐出口に対応する領域には、前記板状の部材の設置位置よりも前記遠心送風機の回転方向に所定角度進んだ他の所定の箇所に、前記熱交換器側から前記遠心送風機側に向けて突出する他の板状部材を、前記遠心送風機の回転方向とは逆の方向に所定角度傾けて設ける、
   請求項１〜４のいずれかに記載の空気調和機。

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