JP2016142431A - 空気調和機 - Google Patents

Abstract

【課題】整流部材の翼部の上流側及び下流側の空気の静圧を高め、送風動力の低減と熱交換性能の向上とを実現した遠心ファンを有する空気調和機の室内ユニットを提供する。
【解決手段】遠心ファン５と、遠心ファンを取り囲むように配置された室内熱交換器８と、を筐体に収納した室内ユニットを備えた空気調和機であって、室内熱交換器は、遠心ファンの空気吐出口からの空気が流入する平面状の空気流入面８１１を有し、空気流入面には、整流部材９２０が付設され、整流部材は、空気流入面のフィンの間に固定される差し込み部を有する支持部９３１と、支持部から遠心ファンの回転方向に対向する方向に延出した形状を有する翼部９３２と、を含み、遠心ファンと空気流入面との間を流れる空気の一部をせき止めるように構成され、差し込み部と翼部とのなす角度は、流入する空気の流れＦ１に平行になるようにし、これにより翼部の上流側及び下流側の空気の静圧を高める。
【選択図】図１２

Description

本発明は、空気調和機に関する。

空気調和機は、室内ユニットと、室外ユニットと、それらを接続する配管と、から構成されている。室内ユニットには様々な形態があるが、その一種として、天井埋込カセットタイプがある。

天井埋込カセットタイプの室内ユニットは、一般に、回転軸方向から空気を吸入し、外周方向へ吐出する遠心ファンと、その外側に該遠心ファンを取り囲むように配置され多角形状をなす熱交換器と、を備えている。

このような構成に起因して、遠心ファンから吐出された空気は、熱交換器の内側面、いわゆる空気流入面に対して斜めになっており、風切り音が発生する。従来、風切り音を低減するために、熱交換器側から遠心ファンに向けて突出する整流部材を設けた構成が知られている。

例えば、特許文献１には、遠心ファンと熱交換器とが最も接近する位置付近に設置された整流板が、その一次側面により遠心ファンから吐出される空気をせき止め、滑らかな曲面形状を有する二次側面がコアンダ効果により熱交換器に導く構成が記載されている。

また、特許文献２には、空気調和機において、遠心ファンを有する室内側のユニット本体に設けた整流板の上下方向のいずれか一方の端部が他方の端部よりもファン回転方向の前方に位置し、中間部分が回転軸に対して傾いている構成が記載されている。

さらに、特許文献３には、空気調和装置の室内ユニットにおいて、遠心式の送風機に設けた整流板の熱交換器との間隔が下方側よりも天板側で大きくなるように、スロープ状または階段状に形成されている構成が記載されている。

特開平１１−３２５４９７号公報 特開２００３−２６９７３８号公報 特開２０１４−１２９９９４号公報

特許文献１に記載の従来技術では、整流板はファン回転方向に延出している。

また、特許文献２に記載の従来技術では、整流板は空気流入面に対して垂直な平板である。いずれの場合でも、流れの一部は整流板によってせき止められることにより、風切り音の低減ができるものの、整流板の後ろに空気の流速が著しく低下する領域が生じて、熱交換性能の低下や送風動力の増大を招いてしまう。

特許文献３に記載の従来技術では、整流板と空気流入面とのなす角度は、ファン回転軸方向において連続的に変化する。しかし、空気の流れ方向は、遠心ファンの羽根形状や空気吐出口との位置関係によって、ファン回転軸方向において急激な変化を示すものである。そのため、特許文献３に記載の整流板の一部では、整流板の向きが空気の流れ方向から大きくはずれてしまうことになる。その結果、流れが整流板の表面から剥離し、改善効果の減弱を招く。その一方で、階段状に形成された整流板では、整流板と空気流入面との間隔が階段状部分の付近に急変するので、流れに乱れが生じやすい問題がある。

本発明は、上記の問題点を解決するためになされたものであり、遠心ファンを有する空気調和機の室内ユニットにおいて、整流部材（整流板）の翼部の上流側及び下流側の空気の静圧を高め、送風動力の低減と熱交換性能の向上とを実現することを目的とする。

本発明は、ハブ及びシュラウド並びにこれらの間に配置された羽根を有する遠心ファンと、遠心ファンを取り囲むように配置された室内熱交換器と、を筐体に収納した室内ユニットを備えた空気調和機であって、室内熱交換器は、遠心ファンの空気吐出口からの空気が流入する平面状の空気流入面を有し、空気流入面には、整流部材が付設され、整流部材は、空気流入面のフィンの間に固定される差し込み部を有する支持部と、支持部から遠心ファンの回転方向に対向する方向に延出した形状を有する翼部と、を含み、遠心ファンと空気流入面との間を流れる空気の一部をせき止めるように構成され、遠心ファンの回転軸に直交する平面における差し込み部と翼部とのなす角度は、少なくともハブ側では空気吐出口から空気流入面に流入する空気の流れに平行になるようにし、これにより翼部の上流側及び下流側の空気の静圧を高めるものである。

本発明によれば、遠心ファンを有する空気調和機の室内ユニットにおいて、整流部材（整流板）の翼部の上流側及び下流側の空気の静圧を高めて、送風動力の低減と熱交換性能の向上とを実現し、高効率の空気調和機を提供することができる。

天井埋込カセットタイプの室内ユニットの外観斜視図である。 従来の天井埋込カセットタイプの室内ユニットの縦断面図である。 図２のＡ‐Ａ線による室内ユニットの横断面図である。 図２のＢ‐Ｂ線による室内ユニットの横断面図である。 図２のＣ‐Ｃ線による室内ユニットの横断面図である。 熱交換器の概略を示す部分斜視図である。 本発明に係る遠心ファンの概略を示す側面図である。 実施例１に係る室内ユニットを示す縦断面図である。 図８のＤ‐Ｄ線による室内ユニットの横断面図である。 実施例１に係る整流部材を示す部分斜視図である。 実施例１に係る整流部材を示す下面図である。 図８のＥ‐Ｅ線による実施例１に係る整流部材の周囲の流れ場を示す部分断面図である。 実施例２に係る整流部材を示す部分斜視図である。 実施例３に係る整流部材を示す部分斜視図である。 実施例４に係る整流部材を示す側面図である。 実施例４に係る整流部材を示す下面図である。 実施例４の変形例の整流部材を示す側面図である。 実施例５に係る室内ユニットを示す縦断面図である。 本発明に係る空気調和機を示す概略構成図である。 実施例６に係る整流部材を示す斜視図である。 本発明の整流部材（実施例６の変形例）を室内ユニットに取り付ける際の状態を示す斜視図である。 実施例６に係る整流部材の変形例を示す斜視図である。 実施例６に係る整流部材の他の変形例を示す斜視図である。

まず、本発明に係る室内ユニットについて、図面を用いて具体的に説明する。

図１〜図５に、本発明を用いない従来の天井埋込カセットタイプの室内ユニット９０の例を示す。図１は外観斜視図、図２はファン回転軸を含む縦断面図、図３〜図５は図２中のＡ‐Ａ線、Ｂ‐Ｂ線、Ｃ‐Ｃ線で示す横断面図である。

これらの図に記載されている符号は、１は筐体、２はパネル、３は電気品箱、４はベルマウス、５は遠心ファン、６はモータ、７はシャフト、８は熱交換器（室内熱交換器）、９はドレンパン、１０は仕切り板、２１１は吹出口である。そして、３０は遠心ファン５の回転軸を表している。また、図中の実線矢印は遠心ファン５の回転方向を、破線矢印は空気の流れ方向を示している。さらに、図３〜図５中の破線矩形は、吹出口２１１の位置を表している。

筐体１は、側面を構成する側板１０１と、上面を塞ぐ天板１０２と、側板１０１及び天板１０２の内側を覆う断熱材１０３とから構成されている。筐体１は、天井に埋め込まれ、パネル２の面が室内に向かって下向きに配置されている。

筐体１の下方に取り付けられたパネル２の中央部には、室内から空気を取り込むグリル２０１が配置されており、その上方に空気中の塵埃を取り除くためのフィルタ２０２が備え付けられている。また、グリル２０１の外周には、４つの細長い矩形開口部である吹出口２１１が形成されている。吹出口２１１からは、空気調和機９０によって温度を調節された空気を室内に送り出される。それぞれの吹出口２１１には、空気の吹出方向を調整するためのルーバー２０３が設けられている。

筐体１の中には、室内制御基板（図示せず）を収容した電気品箱３と、グリル２０１より取り込まれた空気を遠心ファン５へ導くベルマウス４と、回転軸方向から空気を吸入し外周方向へ吐出する遠心ファン５と、遠心ファン５を駆動するモータ６と、遠心ファン５とモータ６とを接続するシャフト７と、遠心ファン５から吐出された空気と冷媒との間で熱を交換する熱交換器８と、熱交換器８の下方に配置され冷房運転時に熱交換器８に生じた結露水を受けるためのドレンパン９と、が設けられている。

熱交換器８は、例えば図６に示すクロスフィンチューブ型熱交換器であり、互いに平行に置かれた複数のＵ字型伝熱管８０１と、伝熱管８０１の軸方向に沿ってほぼ一定の間隔で配列された多数の薄板状のフィン８０２と、伝熱管８０１同士を連結する複数のリターンベンド８０３とからなる。伝熱管８０１は、フィン８０２を貫通し、拡管加工によってフィン８０２に密着している。よって、伝熱管８０１内を流れる冷媒とフィン８０２相互間の隙間を流れる空気との間で、伝熱管８０１及びフィン８０２の壁面を介して熱交換をすることができる。

室内ユニット９０では、図３に示すように、熱交換器８は、略五角形状に曲げられ、遠心ファン５を取り囲むように配置されている。熱交換器８の両端は、仕切り板１０で結合されている。仕切り板１０と筐体１との間には、膨張弁（図示せず）などを収容する機械室２０が形成されている。

図７に、遠心ファン５の例を示す。本図に記載されている符号は、５０１はハブ、５０２はファン回転軸方向にハブ５０１と対向するシュラウド、５０３はハブ５０１とシュラウド５０２との間に円周方向に等間隔に配置された羽根である。

ハブ５０１の中心に、シャフト７に遠心ファン５を固定するためのボス（図示せず）が設けられている。一方、シュラウド５０２の中央部に、ファン回転軸方向から空気を吸い込む円形開口、いわゆる空気吸入口５２１が形成されている。

羽根５０３は、ねじれた形状（Ｓ字形状）であって、ファン回転方向と反対方向に傾いている。外周側から見た羽根後縁５１１（羽根の後縁部）は、変曲点を有し、ファン回転軸方向に沿って凸形状から凹形状に変わる。なお、以下の図では、羽根後縁変曲点の高さをｐ‐ｐ線で示す。そして、隣り合う２枚の羽根５０３の間には、空気を外周方向へ排出する空気吐出口５２２が形成されている。

次に、破線矢印を用いて、空気の流れについて説明する。

モータ６の駆動で遠心ファン５が回転すると、図２に示すように、室内空気がグリル２０１より室内ユニット９０内に取り込まれ、フィルタ２０２及びベルマウス４を通過した後に、遠心ファン５に吸い込まれる。遠心ファン５で昇圧した空気は、遠心ファン５の外周方向へ排出され、熱交換器８に流入する。熱交換器８では、フィン８０２間を流れる空気は、伝熱管８０１内を流れる冷媒と熱交換をし、加熱または冷却された後に、筐体１とドレンパン９との間を経て、吹出口２１１より室内へ送り出される。

図３〜図５は、遠心ファン５から熱交換器８へ向かう空気の流れを、ファン回転軸に垂直な横断面に示したものである。断面の位置は、それぞれ、遠心ファン５のハブと羽根後縁変曲点との間（図３に対応）に、羽根後縁変曲点と遠心ファン５のシュラウドとの間（図４に対応）に、シュラウドの下方（図５に対応）にある。

いずれの場合でも、空気の流れ方向は、熱交換器８のフィンに対して、ファン回転方向に向けて斜めになっている。その現象は、遠心ファン５と熱交換器８とが最も接近する位置よりファン回転方向の前方で顕著になる。そのため、熱交換器の平面状の空気流入面８ｂ、８ｄ、８ｆ、８ｈは、空気流入面８ａ、８ｃ、８ｅ、８ｇと比べて、フィン間に乱れが発生しやすく、空気が流入しにくいので、通る空気の量が少なくなる。その結果、熱交換器８の周方向において、流速分布が不均一になり、送風動力が空気の流動損失とともに増大し、熱交換性能が低下してしまう。

また、空気の流れ方向は、遠心ファン５の羽根形状に影響され、羽根後縁変曲点の高さ付近に大きく変化する。具体的には、ファン回転軸を含む縦断面で見た空気の流れ方向は、図２に示すように、ｐ‐ｐ線で示す変曲点位置より上ではほぼ水平となっているのに対して、下の領域では斜め下に向いている。一方、ファン回転軸に垂直な横断面、すなわち図３及び図４からわかるように、変曲点位置より下になると、熱交換器８の空気流入面に平行な速度成分が大きくなり、図３に示すフィンに対する傾斜角αが増大する。

なお、遠心ファン５のハブと羽根後縁変曲点との間、または羽根後縁変曲点と遠心ファン５のシュラウドとの間においても、空気の流れ方向は若干変化するが、その程度は羽根後縁変曲点付近に生じる変化よりはるかに小さい。

さらに、空気の流れ方向は、遠心ファン５との位置関係によって、シュラウドが設置されている高さ付近においても大きく変化する。シュラウドより下方では、シュラウドとベルマウス４との間に生じた渦の影響を強く受け、図５に示すように、フィンに対する傾斜角が一層大きくなり、空気の流れ方向は空気流入面近傍で空気流入面とほぼ平行になっている。

上述したように、空気の流れ方向が羽根後縁変曲点の高さ付近と、シュラウドの高さ付近において大きく変化するので、ファン回転軸方向においても、流速分布が不均一であり、送風動力の増大及び熱交換性能の低下の原因となる。

本発明では、上述した問題点を解決し、送風動力の低減及び熱交換性能の向上を図るために、整流部材を空気の流れ方向の変化を考慮した形状にした。以下、本発明の好適な実施例について、図面を用いて具体的に説明する。

図８〜図１１に本発明の実施例１を示す。図８はファン回転軸を含む室内ユニット９１の縦断面図、図９は図８中のＤ‐Ｄ線で示す室内ユニット９１の横断面図、図１０は整流部材９２０の拡大斜視図、図１１は図１０中の矢印Ｚで示す方向から見た整流部材９２０の下面図である。ここで、ｓ‐ｓ線は遠心ファン５のハブ位置を、ｐ‐ｐ線は羽根後縁が凸から凹に変わる変曲点の位置を、ｑ‐ｑ線はシュラウドの上端位置を、ｔ‐ｔ線はシュラウドの下端位置を示している。また、符号８１１は熱交換器８の空気流入面を表している。

整流部材９２０は、図１０及び図１１に示すように、薄板状の支持部９３１と、支持部９３１の一端からファン回転方向と反対方向に向けて延出し支持部９３１に対して角度θ２傾いた薄板状の翼部９３２と、支持部９３１の一端からファン回転方向と反対方向に向けて延出し支持部９３１に対して角度θ４傾いた薄板状の翼部９３４と、支持部９３１の一端から延出し翼部９３２と翼部９３４をつなげる翼部９３３と、支持部９３１と翼部９３２との内側面間に設けられたリブ９３５と、支持部９３１と翼部９３４との内側面間に設けられたリブ９３６とからなる。

支持部９３１は、板厚がフィン間の隙間よりも薄く形成されており、空気流入面８１１からフィン間に差し込まれ、伝熱管との嵌合またはフィンへの接着などの手段により熱交換器８に固定される。支持部９３１の一部は、空気流入面８１１から遠心ファン５へ突出し、翼部９３２、９３３、９３４と空気流入面８１１との間に流入した空気を遮る役割を果たす。また、ファン回転軸方向に沿った長手方向の寸法Ｌ１は、遠心ファン５の高さ、すなわちｓ‐ｓ線とｔ‐ｔ線との間の距離より小さくしてある。

翼部９３２と空気流入面８１１との間には、支持部９３１に向かって徐々に狭くなっていく空間が形成されている。そして、翼部９３２のファン側端部は、空気流入面８１１から距離Ｈ２離れている。また、翼部９３２のファン回転軸方向に沿った長手方向の寸法Ｌ２は、遠心ファン５のハブと羽根後縁変曲点との間の高さ、すなわちｓ‐ｓ線とｐ‐ｐ線との間の距離よりもやや小さくしてある。

翼部９３４と空気流入面８１１との間には、支持部９３１に向かって徐々に狭くなっていく空間が形成されている。そして、翼部９３４のファン側端部は、空気流入面８１１から距離Ｈ４離れている。また、翼部９３４は、ｐ‐ｐ線で示す羽根後縁変曲点の高さとｔ‐ｔ線で示すシュラウド下端との間に配置されている。よって、翼部９３４のファン回転軸方向に沿った長手方向の寸法Ｌ４は、ｐ‐ｐ線とｔ‐ｔ線との距離よりも小さくなっている。

翼部９３３は、翼部９３２の下端と翼部９３４の上端との間に設けられており、支持部９３１とのなす角度は、θ２からθ４へと徐々に小さくなっていく。

リブ９３５は、支持部９３１と翼部９３２との内側面間に設けられており、角度θ２を確保する役割を果たす。

リブ９３６は、支持部９３１と翼部９３４との内側面間に設けられており、角度θ４を確保する役割を果たす。

整流部材は、図９においては符号９２０ａ、９２０ｂ、９２０ｃ、９２０ｄで表され、遠心ファン５と熱交換器８とが最も接近する位置から一定の距離を離れた熱交換器の平面状の空気流入面８ｂ、８ｄ、８ｆ、８ｈに、１個ずつ取り付けられている。また、図８に示すように、支持部９３１はファン回転軸方向とほぼ平行になっており、上端がほぼ遠心ファン５のハブの高さにある。翼部９３２の下端はｐ‐ｐ線で示す羽根後縁変曲点の高さより上方に、翼部９３４の上端は羽根後縁変曲点の高さより下方になる。そして、翼部９３４の下端は、ｑ‐ｑ線で示すシュラウド上端とｔ‐ｔ線で示すシュラウド下端との間に位置する。

次に、整流部材９２０の作用について説明する。

図１２は、図８中のＥ‐Ｅ線による部分断面図に、整流部材９２０の周囲の流れ場を示したものである。遠心ファン５から吐出された空気は、翼部９３２と熱交換器８の空気流入面８１１との間に流入する流れＦ１と、翼部９３２を乗り越え整流部材９２０の後ろへ流れる流れＦ２との２つに分かれる。

流れＦ１は、翼部９３２の影響を受け、流れ方向を変えながら減速し、支持部９３１によってせき止められる。したがって、流れＦ１が持つ運動エネルギーの一部が静圧に変換され、支持部９３１の設置位置より上流側の熱交換器８の空気流入面８１１では、空気流入面８１１と空気流出面（図示せず）との静圧差が大きくなる。これにより、熱交換器８を通る空気の量が増大する。それに加えて、空気の流れ方向は翼部９３２によって変えられ、フィンに対する傾斜角αが小さくなるので、フィン間に生じる乱れが抑制され、流動損失の低減につながる。

また、支持部９３１の設置位置より下流側の領域においても、整流部材９２０を設置しない場合と比べて、空気流入面８１１付近を流れる空気の流速が遅くなるため、静圧が高くなり、空気が熱交換器へ流入しやすくなる。

結果として、熱交換器の空気流入面８ａ、８ｃ、８ｅ、８ｇを通る空気の量は、空気流入面８ｂ、８ｄ、８ｆ、８ｈを通る空気の量の増加とともに減少し、熱交換器の周方向における流速分布が改善されるので、送風動力の低減及び熱交換性能の向上を実現できる。

整流部材９２０の効果を最大限に生かすため、本発明は、以下の特徴を有する。

（１）整流部材９２０では、翼部９３２と支持部９３１とのなす角度θ２は、翼部９３４と支持部９３１とのなす角度θ４よりも大きく形成されている。

空気の流れが翼部の表面から剥離すると、流れに乱れが発生し、整流部材の後ろに流速の非常に低い領域が生じる。これは、送風動力の増大と熱交換性能の低下を引き起こす原因となる。これを抑制するために、翼部の向きを空気の流れ方向に一致させる必要がある。

その一方で、空気の流れ方向は遠心ファン５の羽根形状に強く影響され、羽根後縁変曲点付近に大きく変化する。羽根後縁変曲点より上方の領域と比べて、下方の領域のほうが、フィンに対する流れの傾斜角は大きい。よって、羽根後縁変曲点の高さ付近にて翼部と支持部とのなす角度を変えることで、翼部の向きを空気の流れ方向に合わせることができる。

（２）翼部９３２と翼部９３４との間に、支持部９３１とのなす角度がθ２からθ４へと徐々に変化する翼部９３３が設けられている。

翼部と支持部とのなす角度を急変させると、翼部表面に段差ができてしまうので、その付近に乱れが発生しやすくなる。翼部９３３を設けることによって、翼部表面が滑らかになり、ファン回転軸方向の速度成分を持つ空気を誘導する役割を果たすので、乱れの発生を抑制できる。

（３）翼部９３４の下端は、遠心ファン５のシュラウド下端より上方にある。

シュラウドより下方の領域では、図５に示すように、熱交換器の空気流入面に平行な速度成分が非常に強くなり、空気流入面近傍を流れる空気の進行方向がほぼ空気流入面と平行になっている。この領域で翼部９３４を設けると、翼部の向きが空気の流れ方向と大きく異なるので、流れが翼部の表面から剥離し、悪影響をもたらすおそれがある。

（４）翼部９３２、９３４と支持部９３１とのなす角度θ２、θ４を確保するためのリブ９３５、９３６が設けられている。

整流部材９２０は、一般に樹脂で形成され、板厚が薄いので、取り付け作業などで変形しやすい問題がある。リブを設けることによって、整流部材９２０の強度を高めて、翼部と支持部とのなす角度を確保することができる。

（５）整流部材９２０は、遠心ファン５と熱交換器と８が最も接近する位置よりファン回転方向の前方（下流側）に取り付けられ、支持部９３１の設置位置が０．２Ｇ＜Ｗ＜０．５Ｇを満たしている。ここで、Ｗは、支持部９３１の差し込み部と、空気流入面８１１にて遠心ファン５と熱交換器８（室内熱交換器）との距離が最も近くなる位置との距離であり、Ｇは、遠心ファン５と熱交換器８（室内熱交換器）との距離が最も近くなる位置より遠心ファン５の回転方向の前方にある空気流入面８１１の端部と、当該最も近くなる位置との距離（空気流入面８１１の水平方向）である。また、翼部９３２と支持部９３１とのなす角度θ２が１３５度以下、翼部９３４と支持部９３１とのなす角度θ４が１１５度以下である。

支持部９３１を空気流入面における静圧が最も低い場所付近に取り付けると、整流部材９２０の改善効果は高い。本発明で行った解析の結果によれば、空気流入面における静圧分布がさまざまな要因に影響されるが、静圧が最も低い場所は、大体遠心ファン５と熱交換器８とが最も接近する位置よりファン回転方向の前方であって、遠心ファン５と熱交換器８が最も接近する位置から０．２Ｇ〜０．５Ｇ離れた領域にある。

また、フィンに対する流れの傾斜角αは、羽根後縁変曲点より上方の領域では４５度以上、羽根後縁変曲点より下方の領域では６５度以上である。このため、翼部の向きを空気の流れ方向に合わせるために、翼部９３２と支持部９３１とのなす角度θ２を１３５度以下、翼部９３４と支持部９３１とのなす角度θ４を１１５度以下にすればよい。

本実施例では、熱交換器の平面状の空気流入面８ｂ、８ｄ、８ｆ、８ｈに整流部材を１個ずつ取り付けたが、改善効果や製造コストなどを考慮して、個数を増減してもよい。また、それぞれの整流部材の形状や、支持部の設置場所は、必ずしも同じにする必要がなく、個別調整してもよい。さらに、翼部のファン側端部と空気流入面との間隔Ｈ２、Ｈ４は、同じにしてもよいが、整流部材の改善効果が最大となるように変えてもよい。

以下では、実施例１と同じ構成要素に同一の符号を付けて説明を省略し、実施例１との相違点を中心に述べる。

図１３に、本発明の実施例２を示す。整流部材９２１では、支持部９３１に矩形開口部９４１、９４２が設けられている。よって、翼部と熱交換器の空気流入面８１１との間に流入する空気の一部は、開口部９４１、９４２を通して、支持部９３１の後ろへ流れるので、たとえ取付け誤差で翼部の向きが所定方向からはずれても、流速が著しく低下する領域を抑制することが可能になる。また、開口部の個数、大きさ、設置場所等を調整することによって、ファン回転軸方向における静圧改善効果を調節することもできる。

図１４に、本発明の実施例３を示す。本実施例と実施例１との相違点は、支持部９３１の下端に、支持部９３１から延出した薄板状部分９５１が設けられていることにある。よって、遠心ファン５より下では、空気流入面８１１近傍を流れる空気の一部がせき止められるので、薄板状部分９５１の設置位置より前の熱交換器部分では、通る空気の量が静圧とともに増加する。一方で、薄板状部分９５１は、空気流入面８１１から突出する部分が非常に低いので、後ろに生じる流速の低下を抑えることができる。結果として、整流部材の改善効果を高めることが可能となる。

図１５と図１６に、本発明の実施例４を示す。図１５はファン側から見た整流部材９２３の側面図、図１６は図１５中の矢印Ｙで示す方向から見た整流部材９２３の下面図である。ここで、図１６に示す符号８１１は、熱交換器８の空気流入面を表している。図１５に示すｓ‐ｓ線は遠心ファン５のハブ位置を、ｐ‐ｐ線は羽根後縁が凸から凹に変わる変曲点の位置を、ｑ‐ｑ線はシュラウドの上端位置を、ｔ‐ｔ線はシュラウドの下端位置を示している。また、図中の実線矢印は遠心ファン５の回転方向を示している。

整流部材９２３は、空気流入面８１１から遠心ファン５へ突出する薄板状の支持部９６１、９６３、９６５と、支持部９６１の一端からファン回転方向と反対方向に延出し、支持部９６１に対して角度θ２傾いた薄板状の翼部９６２と、支持部９６５の一端からファン回転方向と反対方向に延出し、支持部９６５に対して角度θ４傾いた薄板状の翼部９６６と、支持部９６３の一端から延出し、翼部９６２と翼部９６６をつなげる翼部９６４と、支持部９６１と翼部９６２との内側面間に設けられたリブ９６７と、支持部９６５と翼部９６６の内側面間に設けられたリブ９６８とからなる。

本実施例と実施例１との主な相違点は、支持部にある。整流部材９２３では、支持部９６５は支持部９６１とほぼ平行になっており、ファン回転方向において前方に位置する。支持部９６３は、支持部９６１の下端を支持部９６５の上端に連結し、支持部９６１、９６５に対して傾いている。

室内ユニットでは、羽根後縁変曲点の高さ付近に空気の流れ方向が急激に変化し、下方領域のほうがフィンに対する流れの傾斜角は大きくなっている。そのため、空気流入面８１１における静圧分布の状況も羽根後縁変曲点の高さ付近に変化し、静圧が最も低い場所と、遠心ファン５と熱交換器８とが最も接近する位置との間の距離は、下方領域のほうが短くなっている。その一方で、整流部材の改善効果は支持部の設置位置に依存するので、ファン回転軸方向にわたって支持部を静圧が最も低い場所に設置できる整流部材９２３を用いると、より高い改善効果を得られる。

本実施例の変形例として、図１７に示すように、羽根後縁変曲点より上方の領域に設ける整流部材９２４と、下方領域に設ける整流部材９２５とを個別に製作し、取り付けた構成がある。このように２枚の整流部材９２４、９２５を用いる場合、それぞれの整流部材９２４、９２５の製作は、形状が複雑でないため、容易である。また、整流部材９２４、９２５の取り付けも、支持部の形状が複雑でないため、容易である。

図１８は、本発明の実施例５を示す縦断面図である。本実施例と実施例１との主な相違点は、翼部の上端位置にある。すなわち、整流部材９２６の翼部上端は、遠心ファン５のハブ位置より下方に設けられている。

室内ユニット９２では、天板側の断熱材９７に突起部９９（断熱材が厚い部分）が設けられている。突起部９９の外側面と熱交換器８の空気流入面との間に空間ｎが形成されており、そこに渦が生じてしまう。この場合、第１実施例と同様に、翼部の上端をハブの高さにすると、翼部の上端部で発生する流れの剥離は渦を干渉し、空間ｎに面する熱交換器部分への流れを阻害するので、送風動力の増大と熱交換性能の低下を引き起こす。これを回避するために、空間ｎから一定の距離を離れた位置に翼部上端を設けている。

図２０は、本発明の実施例６に係る整流部材を示す斜視図である。

本図に示す整流部材３５１は、実施例１〜５に比べ、簡素化した構成を有する。

整流部材３５１は、ファン吹き出し口に対応する翼部３５２と、ファンシュラウドに対応する翼部３５３と、を含む。また、整流部材３５１は、支持部３９１と、差し込み部３５６、３５７と、取っ手３５４、３５５と、を有する。支持部３９１は、翼部３５２の向きがフィンに対する流れの傾斜角αに合うように、曲がった形状を有する。差し込み部３５６、３５７は、フィン間に差し込まれ、固定される。取っ手３５４、３５５は、整流部材３５１を設置する作業の際、作業者が持ちやすいように構成している。すなわち、本図においては、取っ手３５４は持ちやすい板状であり、取っ手３５５は棒状である。

また、支持部３９１の上端部３５８は、室内ユニットの筐体の断熱材に設けた凹部に嵌め込む部分である。

翼部３５２は、空気流速が大きいファン吹き出し口に対応するため、フィンに対する流れの傾斜角αに合わせてある。翼部３５３は、比較的空気流速が小さい領域に位置するため、角度の制限が緩く、翼部３５２と同様に傾斜角αに合わせてよい。

図２１は、本発明の整流部材を室内ユニットに取り付ける際の状態を示す斜視図である。本図は、熱交換器８の内側を下方から見た図である。

本図に示す整流部材３７１は、図２０の整流部材３５１とは少し形状が異なるが、機能面ではほぼ同等のものである。取っ手３７２、３７３の形状が図２０とは異なっている。

室内ユニットの筐体の断熱材１０３に設けた凹部３６１は、整流部材３７１の上端部３５８を嵌め込む部位である。

図２２は、図２１の整流部材３７１を拡大して示したものである。

整流部材３７１は、翼部３５２、３５３、３９３が支持部３９１に固定されている。

翼部３５２は、上述の図２０に関する説明と同様であり、空気流速が大きい領域に対応している。

以下、本図において破線の囲みで示す部分Ｉ〜ＩＶについて説明する。

部分Ｉは、ファン吹き出し口の上部に位置し、室内ユニットの筐体内壁である断熱材に近い領域であるため、空気流速が小さくなっていく領域である。このため、翼部３９３は、上部ほど幅を小さくしている。

部分ＩＩにおいては、翼部３５３は、比較的空気流速が小さい領域に位置するため、下部に向かって幅を小さくしている。

部分ＩＩＩは、翼部の幅を小さくしている。これは、部分ＩＩＩにおいては空気が熱交換器の空気流入面に平行に流れるため、翼部の下流側における熱交換器への空気流入が阻害されないようにする必要があるためである。

部分ＩＶは、ファンシュラウドに対応する領域であり、空気流速が小さい。このため、翼部３５３の幅を大きくする必要性が乏しい。よって、翼部の幅を小さくしている。

図２３は、整流部材の他の変形例を示す斜視図である。

整流部材３８１は、翼部３８２、３８３、３８４が支持部３９１に固定されている。

翼部３８２は、上述の図２０に関する説明と同様であり、空気流速が大きい領域に対応している。

翼部３８２は、上述の図２０に関する説明と同様であり、空気流速が大きい領域に対応している。

本図に示す部分Ｉにおいては、翼部の幅を緩やかに小さくするのではなく、整流部材３８１の上部における翼部の幅を小さく一様にしている。

部分ＩＩにおいては、翼部３８３は、下部に向かって急に幅を小さくしている。そして、小さく一様な幅を有する翼部３８４を設けている。

部分ＩＩＩにおいては、図２２に比べ、翼部の幅を小さく一様にした部分を長くしている。

部分ＩＶにおいては、翼部の幅を小さく一様にした部分を設けている。これは、図２２にはない構造である。

以上のとおり、実施例１〜実施例６では、クロスフィンチューブ型熱交換器を例に説明したが、他のタイプの熱交換器、例えばパラレルフロー型熱交換器にも適用できる。また、天井埋込カセットタイプの室内ユニットに限定されるものではなく、空気の流れが熱交換器の空気流入面に対して斜めになっていれば、適用可能である。

以下、空気調和機の構成及びその動作を説明する。

図１９は、本発明に係る空気調和機を示す概略構成図である。

本図において、空気調和機３００は、冷媒を圧縮する圧縮機３０２と、室外熱交換器３０３と、膨張弁３０４と、室内熱交換器３０５と、四方弁３０６と、を備え、これらが冷媒配管３１１、３１２、３１３、３１４、３１５、３１６により接続されている。四方弁３０６を切り替えることにより、冷房運転及び暖房運転が可能である。

冷房運転時においては、圧縮機３０２から吐出された冷媒は、実線矢印に従って、冷媒配管３１１、四方弁３０６及び冷媒配管３１２を通り、室内熱交換器３０５にて室内空気を冷却し、冷媒配管３１３、膨張弁３０４及び冷媒配管３１４を通り、室外熱交換器３０３にて室外空気に放熱する。そして、冷媒は、冷媒配管３１５、四方弁３０６及び冷媒配管３１６を通り、圧縮機３０２に還流する。

一方、暖房運転時においては、圧縮機３０２から吐出された冷媒は、破線矢印に従って、冷媒配管３１１、四方弁３０６及び冷媒配管３１５を通り、室外熱交換器３０３にて室外空気から熱を吸収し、冷媒配管３１４、膨張弁３０４及び冷媒配管３１３を通り、室内熱交換器３０５にて室内空気を加熱する。そして、冷媒は、冷媒配管３１２、四方弁３０６及び冷媒配管３１６を通り、圧縮機３０２に還流する。

なお、本明細書においては、図１９を用いた上述の説明のとおり、冷媒の圧縮及び膨張に伴うヒートポンプ作用を利用した空気調和機に関して記載しているが、本発明は、これに限定されるものではなく、室内熱交換器に冷水又は温水を流すことにより室内の冷房及び暖房を行う場合にも適用可能である。

１：筐体、２：パネル、３：電気品箱、４：ベルマウス、５：遠心ファン、６：モータ、７：シャフト、８：熱交換器、９：ドレンパン、１０：仕切り板、３０：ファン回転軸、９０、９１、９２：室内ユニット、３００：空気調和機、３０２：圧縮機、３０３：室外熱交換器、３０４：膨張弁、３０５：室内熱交換器、３０６：四方弁、３１１、３１２、３１３、３１４、３１５、３１６：冷媒配管、５０１：ハブ、５０２：シュラウド、５０３：羽根、８１１：空気流入面、９２０、９２１、９２２、９２３、９２４、９２５、９２６：整流部材、９３１：支持部、９３２、９３３、９３４：翼部、９３５、９３６：リブ。

Claims (15)

1. ハブ及びシュラウド並びにこれらの間に配置された羽根を有する遠心ファンと、
   前記遠心ファンを取り囲むように配置された室内熱交換器と、を筐体に収納した室内ユニットを備えた空気調和機であって、
   前記室内熱交換器は、前記遠心ファンの空気吐出口からの空気が流入する平面状の空気流入面を有し、
   前記空気流入面には、整流部材が付設され、
   前記整流部材は、前記空気流入面のフィンの間に固定される差し込み部を有する支持部と、前記支持部から前記遠心ファンの回転方向に対向する方向に延出した形状を有する翼部と、を含み、前記遠心ファンと前記空気流入面との間を流れる前記空気の一部をせき止めるように構成され、
   前記遠心ファンの回転軸に直交する平面における前記差し込み部と前記翼部とのなす角度は、少なくとも前記ハブ側では前記空気吐出口から前記空気流入面に流入する前記空気の流れに平行になるようにし、これにより前記翼部の上流側及び下流側の前記空気の静圧を高めるものである、空気調和機。
2. 前記シュラウド側における前記支持部及び前記翼部は、前記空気流入面に平行する方向に流れる前記空気の静圧を高めるものである、請求項１記載の空気調和機。
3. 前記羽根の後縁部における前記遠心ファンの外周側から見た曲線は、変曲点を有し、前記遠心ファンの回転方向に向かって、前記ハブ側が凸であり、かつ、前記シュラウド側が凹である、請求項１又は２に記載の空気調和機。
4. 前記角度は、前記変曲点の高さを境界として前記ハブ側と前記シュラウド側とで異なる、請求項１〜３のいずれか一項に記載の空気調和機。
5. 前記室内熱交換器は、多角形状である、請求項１〜４のいずれか一項に記載の空気調和機。
6. 前記多角形状を構成する前記空気流入面には、それぞれ前記整流部材を１個設けた構成である、請求項５記載の空気調和機。
7. 前記支持部には、前記翼部と前記空気流入面との間に流入する前記空気の一部を下流側に流すための開口部が設けられている、請求項１〜６のいずれか一項に記載の空気調和機。
8. 前記翼部の前記シュラウド側の端部は、前記シュラウドの空気吸入口より前記ハブ側に位置する、請求項１〜７のいずれか一項に記載の空気調和機。
9. 前記支持部の前記差し込み部は、前記遠心ファンと前記室内熱交換器との距離が最も近くなる位置より前記遠心ファンの回転方向の前方に取り付けてある、請求項１〜８のいずれか一項に記載の空気調和機。
10. 前記整流部材のそれぞれは、前記差し込み部を複数有し、
    当該複数の前記差し込み部の前記遠心ファンの回転方向における座標は、同一である、請求項１〜９のいずれか一項に記載の空気調和機。
11. 下記式（１）で表される関係を満たす、請求項９又は１０に記載の空気調和機。
    ０．２Ｇ≦Ｗ≦０．５Ｇ
    （式中、Ｗは、前記支持部の前記差し込み部と、前記空気流入面にて前記遠心ファンと前記室内熱交換器との距離が最も近くなる位置との距離であり、Ｇは、前記遠心ファンと前記室内熱交換器との距離が最も近くなる位置より前記遠心ファンの回転方向の前方にある前記空気流入面の端部と、当該最も近くなる位置との距離である。）
12. 前記差し込み部と前記翼部とのなす角度は、前記ハブ側と前記シュラウド側とで異なり、
    これらの角度の異なる２つの前記翼部の間には、これらの２つの前記翼部を連結する翼部が設けられている、請求項１〜１１のいずれか一項に記載の空気調和機。
13. 前記ハブ側における前記差し込み部と前記翼部とのなす角度は、１３５度以下である、請求項１〜１２のいずれか一項に記載の空気調和機。
14. 前記シュラウド側における前記差し込み部と前記翼部とのなす角度は、１１５度以下である、請求項１３記載の空気調和機。
15. 前記支持部は、前記遠心ファンの回転軸方向における長さが前記翼部より長い、請求項１〜１４のいずれか一項に記載の空気調和機。

Images