JP2015114089A - 天井埋込型室内機及びそれを用いた空気調和機 - Google Patents

Abstract

【課題】ファン３０から吹き出された空気が滞留することを確実に防ぎ、ファン３０の送風効率を向上させて消費電力を軽減するとともに、騒音等の発生を確実に抑制する。【解決手段】吸入口２Ａから吸入した空気を回転軸Ｃに沿った方向から吸い込むとともに、その空気を回転軸Ｃと略垂直な方向に吹き出すファン３０と、ファン３０から吹き出された空気を熱交換する熱交換器５０と、ファン３０が有するシュラウド３１の下方に設けられて、ファン３０から吹き出された空気の流れ方向を熱交換器５０に向かう主流方向Ｌ１とファン３０に向かう再流入方向Ｌ２とに整流する整流機構７０とを具備し、整流機構７０が、シュラウド３１に沿った整流面７２を有し、シュラウド３１と整流面７２との距離Ｌが、再流入方向Ｌ２に沿って一定の変化率で変化する又は一定の距離になるようにした。【選択図】図２

Description

本発明は、天井に埋め込まれて、吸入口から室内の空気を吸入するとともに、吹出口から室内に空気を吹き出す天井埋込型室内機に関するものである。

この種の天井埋込型室内機は、吸入口から吸入した空気を回転軸に沿った方向から吸い込むとともに、その空気を前記回転軸と略垂直な方向に吹き出すファンと、前記回転軸と垂直な方向に沿ってファンから離間して設けられ、当該ファンから吹き出された空気を熱交換する熱交換器とを具備するものがある。

上述した構成では、ファンから吹き出された空気の大半は熱交換器に向かって流れて吹出口から室内に吹き出されるが、その一部は、ファンが有するシュラウドの下方から再びファンに流入する。このように、空気がファンに再流入すると、その際に、シュラウドの下方で空気の滞留が生じてしまい、ファンの送風効率が低下して消費電力が増大するという問題や、空気がファンに滑らかに流れずに騒音等が発生するという問題が生じる。

そこで、特許文献１に示すように、シュラウドの下方についたてを設け、ファンから吹き出された空気がファンに再流入することを抑制するような構成が考えられている。

特開平９−２２９４０９号公報

ところが、上述した構成では、実際には、空気がファンに再流入することをほとんど抑制するができず、上述した問題を解決することができない。

そこで、本発明は、ファンから吹き出された空気が滞留することを確実に防ぎ、ファンの送風効率を向上させて消費電力を軽減するとともに、騒音等の発生を確実に抑制することを主たる課題とするものである。

すなわち本発明に係る天井埋込型室内機は、天井に埋め込まれ、吸入口から室内の空気を吸入するとともに、吹出口から室内に空気を吹き出す天井埋込型室内機であって、前記吸入口から吸入した空気を回転軸に沿った方向から吸い込むとともに、その空気を前記回転軸と略垂直な方向に吹き出すファンと、前記回転軸と垂直な方向に沿って前記ファンから離間して設けられ、当該ファンから吹き出された空気を熱交換する熱交換器と、前記ファンが有するシュラウドの下方に設けられて、前記ファンから吹き出された空気の流れ方向を前記熱交換器に向かう主流方向と前記ファンに向かう再流入方向とに整流する整流機構とを具備し、前記整流機構が、前記シュラウドに沿った整流面を有し、前記シュラウドと当該整流面との距離が、再流入方向に沿って一定の変化率で変化する又は一定の距離であることを特徴とするものである。

このような天井埋込型室内機であれば、シュラウドと整流面との距離が、再流入方向に沿って一定の変化率で増大する又は一定の距離であるので、ファンから吹き出された空気がシュラウドの下方で滞留することを防ぐことができ、ファンの送風効率を向上させて消費電力を軽減するとともに、騒音等の発生を確実に抑制することができる。
具体的な実験データについては、後述する。

具体的実施態様としては、前記整流面が、前記シュラウドと当該整流面との距離が、再流入方向に沿って一定の変化率で増大する又は一定に距離であるように形成されているものが好ましい。

特に、本発明の効果が顕著に現れる実態態様としては、前記変化率が１．０以上１．２以下であるものが好ましい。

前記熱交換器を支持するドレンパンをさらに具備し、前記整流機構が、前記ドレンパンと一体に形成されているものが好ましい。
これならば、部品点数が増加することなく、ファンから吹き出された空気が滞留することを確実に防ぐことができる。

また、本発明の空気調和機は、上記各構成の天井埋込型室内機を有することを特徴とするものである。

このように構成した本発明によれば、空気を整流面に沿って流すことができるのでファンから吹き出された空気が滞留することを確実に防ぎ、かつ、ファンへの再流入する量を低減できるのでファンの送風効率を向上させて消費電力を軽減するとともに、騒音等の発生を確実に抑制することができる。

本実施形態における天井埋込型室内機を模式的に示す斜視図。 同実施形態における天井埋込型室内機を模式的に示す断面図。 同実施形態における整流機構の拡大断面図。 現行の天井埋込型室内機と改善後の天井埋込型室内機とを比較する模式図。 同実施形態における天井埋込型室内機の効果を示すシミュレーション結果。 同実施形態における天井埋込型室内機の効果を示すグラフ。 同実施形態における天井埋込型室内機の効果を示すグラフ。 変形実施形態における天井埋込型室内機を模式的に示す斜視図。 変形実施形態における天井埋込型室内機を模式的に示す断面図。

以下に本発明に係る天井埋込型室内機の一実施形態について図面を参照して説明する。

本実施形態に係る天井埋込型室内機１００は、例えば空気調和機に用いられるものであり、天井に埋め込まれて、吸入口２Ａから室内の空気を吸入するとともに、吹出口２Ｂから室内に空気を吹き出すように構成されている。

具体的にこの天井埋込型室内機１００は、図１及び図２に示すように、筐体１０と、化粧パネル２０と、ファン３０と、ベルマウス４０と、熱交換器５０と、ドレンパン６０と、整流機構７０とを具備するものである。

筐体１０は、天井に形成された図示しない凹部に埋め込まれるものであり、下向きに開口した略直方体形状をなし、天板１１と、この天板１１を囲う側板１２とを具備するものである。

化粧パネル２０は、平面視略矩形形状をなすものであり、前記側板１２の下端に取り付けられて、筐体１０の開口を覆うように構成されている。
より詳細には、この化粧パネル２０は、各辺に沿って厚み方向に貫通して形成された長方形状をなす複数の吹出口２Ｂと、当該化粧パネル２０の中央に厚み方向に貫通して形成された円形状をなす吸入口２Ａとを有している。

ファン３０は、図２に示すように、回転軸Ｃを中心として円形に開口する吸込み口３１１を有するシュラウド３１と、前記吸込み口３１１の周方向に沿って設けられた図示しない複数の翼とを備えるものである。
より詳細には、このファン３０は、図示しないモータに接続されて、前記吸込み口３１１が下方に向いた状態で筐体１０内に配置されている。より具体的にこのファン３０は、筐体１０内の中央に配置されており、前記吸込み口３１１の下方に位置する吸入口２Ａを介して、室内の空気を回転軸Ｃに沿って下方から上方に吸い込むととともに、その空気を前記回転軸Ｃと略垂直な方向に沿って吹き出すように構成されている。

前記シュラウド３１は、曲面を回転させた回転体形状をなし、下部開口３１１（吸込み口）から上部開口に向かって外径が徐々に大きくなるように形成されている。より詳細には、このシュラウド３１は、回転軸Ｃに沿った断面が略円弧状をなす側周面３１３を有しており、本実施形態では、この側周面３１３は、回転軸Ｃに沿った断面が略１／４楕円形状をなしている。

ベルマウス４０は、室内の空気をファン３０へ効率良く導入するためのものであり、ファン３０と吸入口２Ａとの間に設けられている。より具体的にこのベルマウス４０は、下方から上方に向かって徐々に開口径を小さくしながらファン３０の吸込み口３１１に向けて立ち上がった形状をなすものであり、上部開口３１２が、ファン３０の吸込み口３１１に対向するとともに近接して配置されている。
なお、本実施形態のベルマウス４０は、図示しない接続部材を介して後述するドレンパン６０に取り付けられている。

熱交換器５０は、筐体１０内において、ファン３０の回転軸Ｃ方向に略垂直な方向に沿って当該ファン３０から離間して設けられており、ファン３０から吹き出された空気を熱交換するものである。
本実施形態の熱交換器５０は、ファン３０を囲うように上方から視て略正方形状をなしており、具体的には、図１に示すように、第１辺部５１と、第１辺部５１に対向して当該第１辺部５１より短い第２辺部５２と、第１辺部５１及び第２辺部５２に直交して第１辺部５１に接続された第３辺部５３及び第４辺部５４と、第２辺部５２と第３辺部５３とを接続する斜辺部５５とを有するものである。
なお、これらの各辺部５１〜５５は一体に形成されている。

ドレンパン６０は、熱交換器５０の下方に設けられ、空気が熱交換器５０により熱交換される際に当該空気中の水分が凝結して発生した凝縮水を受けるものである。
より詳細には、このドレンパン６０は、熱交換器５０を構成する各辺部５１〜５５の下端部に沿って延設されており、当該各辺部５１〜５５の下端部が嵌り込んで熱交換器５０から生じる水を収容する収容溝Ｍを有するものである。

具体的にこのドレンパン６０は、図２及び図３に示すように、熱交換器５０を支持する底壁部６１と、底壁部６１から内側上方に傾いて設けられた内壁部６２と、熱交換器５０の外側に設けられ当該熱交換器５０に沿って起立した外壁部６３とを有するものである。
なお、これらの各壁部は一体に形成されている。

上述したドレンパン６０は、本実施形態では、前記内壁部６２の上方端面６２１とベルマウス４０の下端部４１の上面４１１とが略同一平面上に位置するように構成されている。
なお、本実施形態のドレンパン６０は、図示しない接続部材を介して筐体１０の側板１２に取り付けられている。

整流機構７０は、図２及び図３に示すように、ファン３０が有するシュラウド３１の下方に設けられて、ファン３０から吹き出された空気の流れ方向を熱交換器５０に向かう主流方向Ｌ１とファン３０に向かう再流入方向Ｌ２とに整流するものである。また、シュラウド３１とドレンパン６０との間の距離が小さくなるので、図４に示すように、本実施形態の天井埋込室内機１００は、現行の天井埋込型室内機に比べて再流入方向Ｌ２への流れの割合を減らすことができる。

より詳細には、整流機構７０は、ベルマウス４０の下端部４１からドレンパン６０の内壁部６２に亘って設けられ、上方に突出した形状をなすものである。本実施形態の整流機構７０は、ベルマウス４０の下端部４１の上面４１１とドレンパン６０の内壁部６２の上方端面６２１とに跨って設けられ、回転軸Ｃに沿った断面が略半楕円形状をなすように構成されている。

そして、本実施形態では、この整流機構７０は、特に図３に示すように、シュラウド３１の側周面３１３に沿った整流面７２を有し、前記側周面３１３と前記整流面７２との距離Ｌが、ファン３０から吹き出された空気が再びファン３０の吸込み口３１１に向かって流れる方向（再流入方向Ｌ２）に沿って一定の変化率で増大する又は一定の距離になるように構成されている。

ここで、シュラウド３１の側周面３１３と整流面７２との距離Ｌとは、ファン３０から吹き出した空気が再びファン３０に向かって流れる方向（再流入方向Ｌ２）と垂直な方向に沿って、前記側周面３１３と前記整流面７２とが離間している距離である。
より具体的にこの距離Ｌは、図３に示すように、回転軸Ｃに沿った断面において、前記側周面３１３上の点から、この点と整流機構７０の中心Ｏとを結ぶ直線が整流面７２と交わる交点までの距離である。
つまり、この距離Ｌの最短は、シュラウド３１の上端位置Ｘと整流面７２の整流上端位置Ｘ’とを結ぶ距離であり、そこから一定の変化率で変化して、最長はシュラウド３１の下端位置Ｙと整流面７２の整流下端位置Ｙ’とを結ぶ距離になる。

また、上述の再流入方向Ｌ２を言い換えると、ファン３０から吹き出されて再びファンに流れる空気は、シュラウド３１の側周面３１３に沿って流れるので、前記再流入方向Ｌ２は、シュラウド３１の上端位置Ｘから下端位置Ｙに向かう方向となる。つまり、前記側周面３１３と前記整流面７２との距離Ｌは、シュラウド３１の上端位置Ｘから下端位置Ｙに向かって一定の変化率で増大する又は一定の距離になっている。

上述した整流面７２について詳述すると、この整流面７２は、図３に示すように、整流機構７０の外周面７１のうち少なくともシュラウド３１の側周面３１３に対向した部分からなり、本実施形態では、図３に示すように、回転軸Ｃに沿った断面において、シュラウド３１の上端位置Ｘに対応する整流機構７０の整流上端位置Ｘ’とシュラウド３１の下端位置Ｙに対応する整流機構７０の整流下端位置Ｙ’との間に形成されている。
なお、前記整流上端位置Ｘ’は、上端位置Ｘと整流機構７０の中心Ｏとを結ぶ直線が整流機構７０の外周面７１と交わる交点であり、前記整流下端位置Ｙ’は、下端位置Ｙと整流機構７０の中心Ｏとを結ぶ直線が整流機構７０の外周面７１と交わる交点である。

ここで、整流機構７０をより具体的に説明するために、図３に示すように、ドレンパン６０の内壁部６２の上方端面６２１からシュラウド３１の上端位置Ｘまでの高さをＨ、シュラウド３１の上端位置Ｘでの開口径をＲとする。また、内壁部６２の上方端面６２１から整機構の頂点Ｐまでの高さをＨｄ、シュラウドの下端位置Ｙから整流機構７０の頂点Ｐまでの水平距離をＲｄとする。

このとき、本実施形態の整流機構７０は、その頂点Ｐが、Ｈｄ≦Ｈかつ０．９Ｒ≦Ｒｄ≦１．４Ｒで定められる領域に位置するように形成されている。

上述の構成により、本実施形態では、シュラウド３１の側周面３１３と整流機構７０の整流面７２との距離Ｌが、シュラウド３１の上端位置Ｘから下端位置Ｙに向かう方向に沿って１．０以上１．２以下の一定の変化率で増大する又は一定になる。なお、本実施形態では、この変化率が１．２になるように、前記整流面７２が形成されている。

次に、本実施形態（今回）の天井埋込型室内機１００と従来の天井埋込型室内機との空気の流れを比較したシミュレーションした結果を図５に示す。また、従来と今回との室内機の消費電力を比較した結果を図６に示し、騒音を比較した結果を図７に示す。

図５に示すように、整流機構７０を設けていない従来の天井埋込型室内機（上段）のシミュレーション結果では、空気の滞留が生じているのに対して、整流機構７０を設けた本実施形態の天井埋込型室内機１００（下段）のシミュレーション結果では、空気の滞留が生じていないことが分かる。

また、図６及び図７から分かるように、整流機構７０を設けることにより、消費電力が従来に比べて５〜１５％軽減され、同一風量時の騒音が約１．０ｄＢＡ改善されていることが分かる。

このように構成された本実施形態に係る天井埋込型室内機１００によれば、シュラウド３１と整流面７２との距離Ｌが、再流入方向Ｌ２に沿って一定の変化率で増大するので、空気がシュラウド３１の下方で滞留することを防ぐことができ、ファン３０の送風効率を向上させて消費電力を軽減するとともに、騒音等の発生を確実に抑制することができる。

また、整流機構７０の回転軸Ｃに沿った断面が略半楕円形状をなすので、ファン３０から吹き出された空気が熱交換器５０に向かう主流方向Ｌ１においても、滞留することなく効率よく送風される。

なお、本発明は前記実施形態に限られるものではない。

例えば、前記実施形態では、整流機構が、ベルマウスの下端部からドレンパンの内壁部に亘って設けられていたが、必ずしもドレンパンの内壁部まで設けられている必要はなく、例えば、図８に示すように、整流機構７０は、上方から視て円環形状をなすように構成されていても良い。

また、図８に示すように、整流機構７０の外周面７１が、周方向に沿って形成された複数の整流溝７０ａを有していても良い。
具体的にこの整流溝７０ａは、ファン３０から吹き出された空気の流れ方向に沿って湾曲した形状をなしている。
この構成により、より確実に空気の滞留を防ぐことができ、ファン３０の送風効率をより向上させて消費電力をより軽減するとともに、騒音をより確実に抑制することができる。

また、図９に示すように、整流機構７０を、ベルマウス４０及びドレンパン６０と一体に形成しても良い。
この構成により、部品点数を減らして、製造費の削減や軽量化を図ることができるうえ、空気の流れをより滑らかにすることにより、ファン３０の送風効率を更に向上させることが可能になる。

さらに、前記実施形態では、整流機構の回転軸に沿った断面が略半楕円形状であったが、整流機構の形状は、ファンに形成されたシュラウドの形状に沿わせて、適宜変更して構わない。

その他、本発明は前記実施形態に限られず、その趣旨を逸脱しない範囲で種々の変形が可能であるのは言うまでもない。

１００・・・天井埋込型室内機
２Ａ ・・・吸入口
２Ｂ ・・・吹出口
３０ ・・・ファン
３１ ・・・シュラウド
３１３・・・側周面
Ｃ ・・・回転軸
５０ ・・・熱交換器
６０ ・・・ドレンパン
７０ ・・・整流機構
７２ ・・・整流面
Ｌ１ ・・・主流方向
Ｌ２ ・・・再流入方向

Claims (5)

1. 天井に埋め込まれ、吹出口から室内の空気を吹き出すとともに、吸入口から室内の空気を吸入する天井埋込型室内機であって、
   前記吸入口から吸入した空気を回転軸に沿った方向から吸い込むとともに、その空気を前記回転軸と略垂直な方向に吹き出すファンと、
   前記回転軸と垂直な方向に沿って前記ファンから離間して設けられ、当該ファンから吹き出された空気を熱交換する熱交換器と、
   前記ファンが有するシュラウドの下方に設けられて、前記ファンから吹き出された空気の流れ方向を前記熱交換器に向かう主流方向と前記ファンに向かう再流入方向とに整流する整流機構とを具備し、
   前記整流機構が、前記シュラウドに沿った整流面を有し、前記シュラウドと当該整流面との距離が、再流入方向に沿って一定の変化率で変化する又は一定の距離であることを特徴とする天井埋込型室内機。
2. 前記整流面が、前記シュラウドと当該整流面との距離が、再流入方向に沿って一定の変化率で増大する又は一定の距離であるように形成されていることを特徴とする請求項１記載の天井埋込型室内機。
3. 前記整流面が、前記変化率が１．０以上１．２以下になるように形成されていることを特徴とする請求項１又は２記載の天井埋込型室内機。
4. 前記熱交換器を支持するドレンパンをさらに具備し、
   前記整流機構が、前記ドレンパンと一体に形成されていることを特徴とする請求項１乃至３のうち何れか一項に記載の天井埋込型室内機。
5. 請求項１乃至４のうち何れか一項に記載の天井埋込型室内機を有する空気調和機。