JP4799170B2 - 空気調和機の室内機 - Google Patents

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この発明は、空気調和機の室内機に係り、特にクロスフローファンを採用した室内機の送風系において、比較的大きな通風抵抗の存在に対して好適な送風性能を確保するための技術に関する。
一般に、室内機および室外機の2つのユニットから成るいわゆるセパレート式空気調和機のうち特に室内機が壁掛け式であるものは、その室内機1の構成として図16に示すように、室内機ケース2の前面から天面にかけての範囲に吸込口24が、室内機ケース2の前面から底面にかけての範囲に吹出口25がそれぞれ設けられ、かつ室内機ケース2内部にクロスフローファン4が設けられ、クロスフローファン4と吸込口24の間に熱交換器3が設けられ、かつクロスフローファン4の下流部と吹出口を連通する送風ダクト23が設けられる、といった構成を成している。
このような構成の空気調和機の室内機1において、たとえば特許文献1(実開平4−68921号公報)に示されるように、熱交換器3が複数の部分からなり、前面側の熱交換器群37と背面側の熱交換器群38とが略逆V字型を成すよう配置され、さらに前面側や背面側の熱交換器群37,38は、クロスフローファン4を取り囲むように複数部分の熱交換器が各々所定の角度をもって配置されているといったものがある。これは、空気調和機運転における省エネルギー化の要請に鑑み、室内機1の容積を極力従来程度のコンパクトさにとどめつつ熱交換器3の表面積を増加させ、伝熱効率を向上させようとするものである。
実開平4−68921号公報
上記背景技術において、クロスフローファンを取り囲んで熱交換器を設置することによる熱交換器の表面積の増大に伴い、通風抵抗が大きく増大するといった問題があった。特に伝熱性能をより多く得るために、たとえば冷媒管の列数を3列以上にし熱交換器の厚みを相当程度厚くしたものや、たとえば冷媒管の管直径を7mm以上にし冷媒管の太さを相当程度太くしたものにおいては、従来の設計基準におけるファン送風系(クロスフローファンおよび送風経路)の想定を大きく超えた通風抵抗が生じる。さらには、室内機内の送風経路にてたとえば電気集塵機やイオン発生装置など、空気の通風を要しなおかつ相当程度の通風抵抗を有する付属品を設置した場合には、さらにも増して大きな通風抵抗が生じることになる。
この場合、クロスフローファンや送風経路に関して従来の設計のままであると、その過大なる通風抵抗のためにこのファン送風系の最大効率点よりもはるかに外れた動作点にて送風運転を行うことになるため、ファン送風系での消費エネルギーをいたずらに増加させるとともに、時には上記熱交換器の伝熱性能による省エネルギー効果を相殺しかねない程度に消費エネルギーが増大する恐れもある。また、その傾向は上記の付属品が存在する場合により顕著である。また騒音についても、ファン送風系の最大効率点よりもはるかに外れた動作点にて送風運転を行うことで大きな送風ロスが生じ、乱流騒音の増大にもつながっている。
したがって上記のように相当程度大きな通風抵抗を有する空気調和機の室内機においては、その機能を適切に発揮させるために、そのファン送風系に対して相当程度根本的な改善を行い、風量や騒音といった空力性能を高める必要があった。またそのファン送風系の送風の性質は従来と異なる部分があることが予想でき、その送風の性質に則って送風性能への負の影響を極力抑えるような、より好適な熱交換器の構成を検討する必要があった。
本発明は、上記の事情に鑑みてなされたものであり、相当程度の通風抵抗を有する空気調和機の室内機内に形成されるファン送風系(クロスフローファンおよび送風経路)を相当程度最適化し送風性能を向上させるための設計指針や、そのファン送風系により適切な熱交換器の構成方法などを提供することを目的としている。
上記目的を達成するために、本発明は、下記の手段を提示する。
この発明に基づいた空気調和機の室内機においては、室内機吸込口から室内空気を吸い込み吹出口から吹き出すためのクロスフローファンと、上記クロスフローファンの上流側に位置し、主として吸込口の前面側から上記クロスフローファンに向かう空気の流れ中に配設された第1の熱交換器と、主として吸込口の背面側から上記クロスフローファンに向かう空気の流れ中に配設された第2の熱交換器と、上記クロスフローファンの上流側に位置し、スタビライザ部およびリアガイド部を有する送風ダクトと、からなる空気調和機の室内機であって、上記クロスフローファンの翼の内外径比が0.720〜0.800であり、かつ上記クロスフローファンの翼の食違角が22度〜30度とする。
この構成によれば、クロスフローファンの内外径比及び食違角の適正化を行うことにより、ファン送風系そのものの送風性能を高めると共に、動作点が最高効率点よりも大きく外れることがないため、流れのロスを極力おさえて適切な流れ場を維持しつつ、相当程度大きな風量を確保することができる。
また、上記空気調和機の室内機において、上記クロスフローファンの翼の内外径比はさらに0.750〜0.760とする。
この構成によれば、ファン送風系の通過風量および通過風速に対するクロスフローファンの翼の長さの適正化を図ることができ、動作点における風量を高めることができる。
また、上記空気調和機の室内機において、上記クロスフローファンの翼の食違角はさらに23度〜26度とする。
この構成によれば、クロスフローファンにおける通過風量および通過風速に対する翼の迎え角度の適正化を図ることができ、ファン送風系の送風性能を高めることができる。
また、上記空気調和機の室内機において、上記スタビライザ部のファンへの近接尖端部と上記クロスフローファンの軸中心とを結ぶ線分Laと、上記リアガイド部の屈曲部と上記クロスフローファンの軸中心とを結ぶ線分Lbとの成す角を160度〜170度とする。
この構成によれば、ファン送風系の吸込開口角の適正化を行うことにより、ファン送風系における、吸込み風量に対する吸込側面積の適正化を図ることができ、ファン送風系の効率性能を高めることができる。
また、上記空気調和機の室内機において、上記クロスフローファンの翼の反り線の内周端での接線Linと、上記翼の内周端と上記クロスフローファン4の軸中心とを結ぶ線分Liとが成す角度を−3.5度〜4.5度とする。
この構成によれば、クロスフローファンの内周角の適正化を行うことにより、クロスフローファンにおける通過風量および通過風速に対する、ファンの単位回転当たりの送風空気へ付与する運動エネルギーの適正化を図ることができ、ファン送風系の送風性能を高めることができる。
また、上記空気調和機の室内機において、上記ディフューザ部の天面側壁面と上記スタビライザ部とが成す設置角度を54度〜67度とする。
この構成によれば、ファン送風系のスタビライザ設置角度の適正化を行うことにより、特にファン送風系の騒音に寄与するファンのスタビライザ部近傍での吹出し分流の適正化を図ることができ、ファン送風系の騒音エネルギーを抑えることができる。
また、上記空気調和機の室内機において、上記スタビライザ設置角度の適正化を行い、かつ上記クロスフローファンの翼の反り線の外周端での接線Loutと、上記翼の外周端と上記クロスフローファンの軸中心とを結ぶ線分Loとが成す角度を57度〜61度とする。
この構成によれば、クロスフローファンの外周角の適正化を行うことにより、スタビライザ設置角度ζに規定された吹出風向に対して翼の出口角の適正化を図ることができ、動作点での風量の増加を図ることができる。
また、上記空気調和機の室内機において、上記ディフューザ部の天面側壁面と底面側壁面とが成す、ディフューザの開き角度を18度〜23度とする。
この構成によれば、ファン送風系のディフューザ開き角の適正化を行うことにより、ディフューザ部での静圧回復の適正化を図ることができる。
また、上記空気調和機の室内機において、上記第1の熱交換器の上端の延長線と上記第2の熱交換器の上端延長線との交点Pと、上記クロスフローファンの軸中心とを結ぶ線分をLpとし、上記線分Laと線分Lpとが成す角度を105度〜135度とする。
この構成によれば、ファン送風系の吸込方向角の適正化を行うことにより、ファン送風系の吸込方向に対して熱交換器の配置の適正化を図ることができ、動作点での風量の増加を図ることができる。
また、上記空気調和機の室内機において、上記第1の熱交換器の冷媒管の直径は、上記第2の熱交換器の冷媒管の直径よりも大とする。
この構成によれば、特に熱交換器の前面下側と前面上側にて、熱交換器の伝熱性能と熱交換器の通過風速の両方を好適に向上して従来より効果的に熱交換を行うことが出来る。また同時に、熱交換器の全部位での平均通過風速を平均化することができ、ファン送風系に好適な吸込み風速分布を実現することができる。そのため、熱交換器の通風抵抗の増加量に比べ風量の低下を抑えることができ、総じて好適な送風性能を実現することができる。
また、上記空気調和機の室内機において、上記第2の熱交換器の冷媒管の直径は、上記第1の熱交換器の冷媒管の直径よりも大とする。
この構成によれば、熱交換器の全部位において全体的に伝熱性能を向上させることができ、室内機全体での省エネルギー化を図ることができる。
また、上記空気調和機の室内機において、上記第1の熱交換器の前面側に、空気の通風を要する付属品を設け、かつ上記各構成ののうち1つ以上の手段を有せしめる。
この構成によれば、熱交換器各部における平均通過風速をより平均化することができ、ファン送風系に好適な吸込み風速分布を実現することができるため、付属品による通風抵抗の影響を極力抑えることができるという意味で好適である。
本発明の構成によれば、相当程度大きな通風抵抗を有する空気調和機の室内機においても、より良好な最大効率点を有しかつ動作点が最大効率点から大きく外れることのない、好適な送風性能をもつファン送風系を容易に設計することができる。また、そのファン送風系に対して本発明に記載の熱交換器の構成方法を適用することにより、さらに良好な伝熱性能をあたえ空気調和機の室内機全体での省エネルギー化の効果を実現することができる。
以下、図を参照しながら、本発明に基づいた実施の形態における空気調和機の室内機を説明する。なお、各実施の形態においては、同一の部位には同一の参照符号を付すこととし、重複する説明は繰り返さない。
(実施の形態1)
本発明に基づいた実施の形態1における空気調和機の室内機を、図面を参照して説明する。図1は、本実施の形態の室内機の概略的な構成を示す断面図である。
図1に示すように、室内機1は、室内機ケース2の内部に熱交換器3、クロスフローファン4、集塵用のフィルタ5、風向制御用の縦ルーバ61と横ルーバ62、クロスフローファン4の駆動用のモータ(図示省略)、および、ファンモータや冷熱サイクルの運転などの制御を行う制御部(図示省略)を有した構成をなしている。
室内機ケース2は主に、室内機1の外装を成す外装面21と、壁面に好適に設置するための背面22と、室内機1の内部送風経路のうち主としてクロスフローファン4のファンケーシングとしての目的を持つ送風ダクト23とからなる。外装面21のうち主に天面側には吸込口24が、主に底面側には吹出口25がそれぞれ形成されている。吸込口24および吹出口25は室内機1の内部送風経路と連通しており、特に吹出口25は送風ダクト23を経由しクロスフローファン4の吹出側と連通している。送風ダクト23は、クロスフローファン4の送風を好適に行うため、スタビライザ部26、リアガイド部27、およびディフューザ部28を有する。スタビライザ部26はクロスフローファン4より正面側に位置し、ディフューザ部28の天面側28aと連結している。またリアガイド部27はクロスフローファン4より背面側に位置し、いわゆるスクロール形状を形成しつつディフューザ部28の底面側28bと連結している。
熱交換器3は内部送風経路のうち吸込口24からクロスフローファン4の吹出側までの経路中に位置し、この経路を通過する空気の大部分が熱交換器3を通過するよう、熱交換器3の端部は両端ともに内部送風経路と接して設置されている。ここで熱交換器3は、4つのプレートフィンチューブ型熱交換器の組み合わせにより構成され、クロスフローファンを取り囲むようにそれぞれ、前面下側31、前面上側32、背面上側33、背面下側34に配置されており、前面上側熱交換器32と背面上側熱交換器33とは略逆V字型を成すよう配置されている。前面下側部分31の下端および背面下側部分34の下端が、上記の熱交換器3の端部であり内部送風経路と接している部分である。そしてプレートフィンチューブ型熱交換器31〜34のその他の端部は、各々直接または間接的に接しており、各々所定の角度をもって配置されている。プレートフィンチューブ型熱交換器31〜34は、等間隔に配列された直径5mmの冷媒管35が厚み方向に3列配置されており、その冷媒管に串刺しにされるように、厚み約0.3mmのフィン36が約2mm間隔で奥行方向に重なって配置するといった構成を成している。冷媒管の間隔および太さは上記4つの部分31〜34のいずれとも同じであり、したがって各部分31〜34での単位領域あたりの通風抵抗はすべて同じである。
次に、本発明の特徴的な部分について、図2および図3を参照して説明する。図2はクロスフローファン4と送風ダクト23の構成の詳細を示す断面図であり、図3はクロスフローファン4の構成の詳細を示す断面図である。
前述の通り、送風ダクト23はスタビライザ部26、リアガイド部27、およびディフューザ部28にて構成されている。ディフューザ部28は下流側の開口を吹出口25とした拡大流路であり、各々略平面状の天面側壁面28aと底面側壁面28bとで挟まれた流路区間である。このディフューザ部28の天面側壁面28aの上流側にて連通してスタビライザ部26が配置されている。また、ディフューザ部28の底面側壁面28bの上流側にてリアガイド部27と連通している。リアガイド部27は、下流側に向けて徐々に開口が大となるようないわゆるスクロール形状をなしており、また上流側端部付近にはファンと最も近接する屈曲部27aを有している。スタビライザ部26はクロスフローファン4より正面側に位置し、下流側にてディフューザ部28の天面側28aと連結している。また上流側端部付近にはファンと最も近接する尖端をなす、先端部26aを有している。
送風ダクト23の上流側端部付近にて、スタビライザ部26とリアガイド部27に挟まれるようにクロスフローファン4が配置されている。クロスフローファン4には円筒の周縁部に複数枚(本実施の形態では35枚)の翼41が設けられている。
ここで、クロスフローファン4の翼41の外周端を通る円弧の直径Daと翼41の内周端を通る円弧の直径Dbとの比(Db/Da)を内外径比αとする。また、クロスフローファン4の翼41の外周端とクロスフローファンの軸中心とを結ぶ線分をLo、クロスフローファン4の翼41の外周端と内周端を結ぶ線分をLwとし、LoとLwとが成す角度を食違角βとする。また、上記スタビライザ部26の尖端部26aと上記クロスフローファン4の軸中心とを結ぶ線分をLa、上記リアガイド部27の屈曲部27aと上記クロスフローファン4の軸中心とを結ぶ線分をLbとし、LaとLbとが成す角度を吸込開口角θとする。
また、クロスフローファン4の翼41の反り線の外周端での接線をLoutとし、LoとLoutが成す角度を外周角γoutとする。また、クロスフローファン4の翼41の反り線の内周端での接線をLin、クロスフローファン4の翼41の内周端とクロスフローファン4の軸中心とを結ぶ線分をLiとし、LiとLinが成す角度を内周角γinとする。また、ディフューザ部28の天面側壁面28aとスタビライザ部26とが成す設置角度をζとする。また、ディフューザ部28の天面側壁面28aと底面側壁面28bとが成す、ディフューザの開き角をηとする。また、前面側上部熱交換器32の上端の延長線と背面側上部熱交換器33の上端の延長線との交点P(略逆V字型の根元部分)とクロスフローファン4の軸中心とを結ぶ線分をLpとし、LaとLpとが成す角度を吸込方向角φとする。
このようなファン送風系において、本実施の形態では、α、β、θ、γout、γin、ζ、η、φについて以下に説明するように設計指針を規定する。
内外径比αは0.720〜0.800(即ち0.720≦α≦0.800)となるようにする。図4にαと、このファン送風系の動作点での風量との関係を示す。図4によると、αが概ね0.753の時が最も風量が多くなり、かつαを増減するといずれの方向においても風量が減少することが解かる。そこで、動作点での風量が最も多いαから2%風量が低下するまでの範囲を内外径比αの適正な設計範囲と判断し、その範囲を求めると、上記の0.720≦α≦0.800となるのである。風量の低下下限幅を2%とすることにより、想定している所望の送風性能を確保することができる。
さらに望ましくは、内外径比αを0.750〜0.760(即ち0.750≦α≦0.760)となるようにすると、動作点での風量が最も多いαから0.5%風量が低下するまでの範囲に規定することができる。ここで、風量の低下下限幅を0.5%としたのは、実験毎の動作点の揺れや、風量の測定誤差を鑑みてのものである。
上記のように内外径比αを規定することにより、ファン送風系の通過風量および通過風速に対する翼41の長さの適正化を図ることができ、動作点における風量を高めることができる。
次に、食違角βは22度〜30度(即ち22度≦β≦30度)となるようにする。図5にβと、このファン送風系の最高効率点での風量との関係を示す。図5によると、βが概ね24度の時が最も最高効率点での風量が多くなり、かつβを増減するといずれの方向においても風量が減少することが解かる。そこで、最高効率点での風量が最も多いβから3%風量が低下するまでの範囲を食違角βの適正な設計範囲と判断し、その範囲を求めると、上記の22度≦β≦30度となるのである。風量の低下下限幅を3%とすることにより、想定している所望の送風性能を確保することができる。
さらに望ましくは、食違角βは23度〜26度(即ち23度≦β≦26度)となるようにすると、このファン送風系の最高効率点での風量が最も多いβから1%風量が低下するまでの範囲規定することができる。ここで、風量の低下下限幅を1%としたのは、最高効率点の算出誤差、および風量の測定誤差を鑑みてのものである。上記のように食違角βを規定することにより、ファン36における通過風量および通過風速に対する翼の迎え角度の適正化を図ることができ、ファン送風系の送風性能を高めることができる。
次に、吸込開口角θは160度〜170度(即ち160度≦θ≦170度)となるようにする。図6にθと、このファン送風系の最高効率点での効率との関係を示す。図6によると、θが概ね165度の時が最も最高効率点での効率の値が大きくなり、かつθを増減するといずれの方向においても効率の値が低下することが解かる。そこで、最高効率点での効率が最も高いθから最高効率の値が0.2%低下するまでの範囲を吸込開口角θの適正な設計範囲と判断し、その範囲を求めると、上記の160度≦θ≦170度となるのである。なお、最高効率の低下下限幅を0.2%としたのは、効率の算出の基のデータとなる出力や軸動力の測定誤差を鑑みてのものである。上記のように吸込開口角θを規定することにより、ファン送風系における、吸込み風量に対する吸込側面積の適正化を図ることができ、ファン送風系の効率性能を高めることができる。
次に、内周角γinは−3.5度〜4.5度(即ち−3.5度≦γin≦4.5度)となるようにする。図7にγinと、このファン送風系の最高効率点での圧力ヘッドとの関係を示す。図7によると、γinが概ね1度の時が最も最高効率点での圧力ヘッドの値が大きくなり、かつγinを増減するといずれの方向においても最高効率点での圧力ヘッドの値は低下することが解かる。そこで、最高効率点での圧力ヘッドの値が最も大きいγinから5%圧力ヘッドが低下するまでの範囲を内周角γinの適正な設計範囲と判断し、その範囲を求めると上記の−3.5度≦γin≦4.5度となるのである。なお、最高効率点での圧力ヘッドの低下下限幅を5%としたのは、圧力ヘッドの測定誤差を鑑みてのものである。上記のように内周角γinを規定することにより、ファン36における通過風量および通過風速に対する、ファンの単位回転当たりの送風空気へ付与する運動エネルギーの適正化を図ることができ、ファン送風系の送風性能を高めることができる。
次に、スタビライザ設置角度ζは54度〜67度(即ち54度≦ζ≦67度)となるようにする。図8にζと、このファン送風系の騒音レベルとの関係を示す。図8によると、ζが概ね61度の時が最も騒音レベルの値が小さくなり、かつζを増減するといずれの方向においても騒音レベルの値は上昇することが解かる。そこで、騒音レベルの値が最も小さいζから0.5dB(A)だけ騒音レベルが上昇するまでの範囲をスタビライザ設置角度ζの適正な設計範囲と判断し、その範囲を求めると上記の54度≦ζ≦67度となるのである。なお、騒音レベルの上昇上限幅を0.5dB(A)としたのは、騒音レベルの測定誤差を鑑みてのものである。上記のようにスタビライザ設置角度ζを規定することにより、特にファン送風系の騒音に寄与するファン36のスタビライザ部26近傍での吹出し分流の適正化を図ることができ、ファン送風系の騒音エネルギーを抑えることができる。
次に、上記のスタビライザ設置角度ζの適正設計範囲(54度≦ζ≦67度)にて、外周角γoutは57度〜61度(即ち57度≦γout≦61度)となるようにする。図9にγoutと、このファン送風系の動作点での風量との関係を示す。図9によると、γoutが概ね59度の時が最も風量が多くなり、かつγoutを増減するといずれの方向においても風量が減少することが解かる。そこで、動作点での風量が最も多いγoutから0.5%風量が低下するまでの範囲をγoutの適正な設計範囲と判断し、その範囲を求めると、上記の57度≦γout≦61度となるのである。なお、風量の低下下限幅を0.5%としたのは、実験毎の動作点の揺れや、風量の測定誤差を鑑みてのものである。上記のようにスタビライザ設置角度ζの適正設計範囲に対して外周角γoutを規定することにより、スタビライザ設置角度ζに規定された吹出風向に対して翼41の出口角の適正化を図ることができ、動作点での風量の増加を図ることができる。
次に、ディフューザ開き角ηは18度〜23度(即ち18度≦η≦23度)となるようにする。図10にηと、このファン送風系の動作点での圧力ヘッドとの関係を示す。図10によると、ηが概ね21度の時が最も動作点での圧力ヘッドの値が大きくなり、かつηを増減するといずれの方向においても動作点での圧力ヘッドの値は低下することが解かる。そこで、動作点での圧力ヘッドの値が最も大きいηから5%圧力ヘッドが低下するまでの範囲をディフューザ開き角ηの適正な設計範囲と判断し、その範囲を求めると上記の18度≦η≦23度となるのである。なお、動作点での圧力ヘッドの低下下限幅を5%としたのは、圧力ヘッドの測定誤差を鑑みてのものである。上記のようにディフューザ開き角ηを規定することにより、ディフューザ部28での静圧回復の適正化を図ることができる。
次に、吸込方向角φは105度〜135度(即ち105度≦φ≦135度)となるようにする。図11にφと、このファン送風系の動作点での風量との関係を示す。図11によると、φが概ね120度の時が最も風量が多くなり、かつφを増減するといずれの方向においても風量が減少することが解かる。そこで、動作点での風量が最も多いφから0.5%風量が低下するまでの範囲をφの適正な設計範囲と判断し、その範囲を求めると、上記の105度≦φ≦135度となるのである。なお、風量の低下下限幅を0.5%としたのは、実験毎の動作点の揺れや、風量の測定誤差を鑑みてのものである。上記のように吸込方向角φを規定することにより、ファン送風系の吸込方向に対して熱交換器の配置の適正化を図ることができ、動作点での風量の増加を図ることができる。
以上のような規定をもってファン送風系の適正化を図ることにより、上記の改善効果を得ることができる。
ここで、図13に、本実施の形態の各場合における、熱交換器3の前面下側31、前面上側32、背面上側33、背面下側34での平均通過風速を棒グラフにて示す。図13に示すように、従来に比べて本実施の形態では動作点での風量が多くなることから押しなべてすべての部位にて平均通過風速が速くなっているが、特に前面下側31と前面上側32の部位にて風速の増加が大きくなっているという特徴を有している。そのため、熱交換器3の前面下側31から前面上側32にかけてのいずれかの領域にて、その前面側にたとえば電気集塵機などの比較的通風抵抗が大きい、空気の通風を要する付属品7を取り付けることは、全体での平均通過風速をより平均化することができ、ファン送風系に好適な吸込み風速分布を実現することができるため、付属品7による通風抵抗の影響を極力抑えることができるという意味で好適である。
なお、本実施の形態における熱交換器は、上記の直径5mmの冷媒管を厚み方向に3列配置したプレートフィンチューブ型熱交換器に限らず、たとえばそれよりも若干抵抗の大きい直径7mmの冷媒管を厚み方向に2列配置したプレートフィンチューブ型熱交換器でもよい。さらには、直径5mmの冷媒管を厚み方向に6列まで配置した程度の通風抵抗をもつ熱交換器であれば、上記の規定によるファン送風系の適正化の効果を得ることができる。たとえば、上記の直径5mmの冷媒管を厚み方向に3列配置したプレートフィンチューブ型熱交換器に、さらに直径7mmの冷媒管を厚み方向に1列配置したプレートフィンチューブ型熱交換器を副次的に利用する熱交換器として重ねて配置した場合でも、その通風抵抗は、上記の規定によるファン送風系の適正化の範囲内である。
(実施の形態2)
本実施の形態は、下記に示す特長部分の内容を除く他の部分においては、上記実施の形態1と同様の形態を有する。
図12は、本実施の形態の空気調和機の室内機1の概略的な構成を示す断面図である。図12に示すように、本実施の形態において前面下部熱交換器31および前面上部熱交換器32は、第1の実施形態での冷媒管35よりも太く、直径7mmの冷媒管35が厚み方向に2列配置されているといった構成を成している。この前面下部熱交換器31および前面上部熱交換器32は冷媒間35の直径が太いため、冷媒間35の表面積が広いことから空気と冷媒との熱伝達率が高まる一方、通風抵抗が大きくなっている。
ここで、図13に、従来、実施の形態1、実施の形態2(本実施の形態)の各場合における、熱交換器3の前面下側31、前面上側32、背面上側33、背面下側34での平均通過風速を棒グラフにて示す。図13に示すように、従来に比べて第1の実施形態では動作点での風量が多くなることから押しなべてすべての部位にて平均通過風速が速くなっているが、特に前面下側31と前面上側32の部位にて風速の増加が大きくなっている。そして、本第2の実施形態では、前面下側31と前面上側32の部位にて通風抵抗が大きくなっているため第1の実施形態よりも平均通過風速が小さくなっているものの、従来よりは大きいままである。また、背面上側33、背面下側34において若干ながらも実施の形態1よりも平均通過風速が大きくなっており、そのため、各部位での平均通過風速は第1の実施形態に比べて平均化されていることがわかる。
上記のことから、本実施の形態では、特に熱交換器3の前面下側31と前面上側32にて、熱交換器3の伝熱性能と熱交換器3の通過風速の両方を好適に向上して従来より効果的に熱交換を行うことが出来る。また同時に、熱交換器3の全部位での平均通過風速を平均化することができ、ファン送風系に好適な吸込み風速分布を実現することができる。そのため、熱交換器3の通風抵抗の増加量に比べ風量の低下を抑えることができ、総じて好適な送風性能を実現することができる。したがって本実施の形態での空気調和機の室内機1においては、伝熱性能と送風性能を両立して向上させることができ、室内機全体での省エネルギー化を図ることができる。
また、本実施の形態において、熱交換器3の前面下側31から前面上側32にかけてのいずれかの領域にて、その前面側にたとえば電気集塵機などの比較的通風抵抗が大きい、空気の通風を要する付属品7を取り付けることは、全体での平均通過風速をさらに平均化することができるため、付属品7による通風抵抗の影響を極力抑えることができるという意味で好適である。
(実施の形態3)
本実施の形態は、下記に示す特長部分の内容を除く他の部分においては、上記実施の形態1と同様の形態を有する。
図14は、本実施の形態の空気調和機の室内機1の概略的な構成を示す断面図である。図14に示すように、本実施の形態において背面下部熱交換器34および背面上部熱交換器33は、第1の実施形態での冷媒管35よりも太く、直径7mmの冷媒管35が厚み方向に2列配置されているといった構成を成している。この背面下部熱交換器34および背面上部熱交換器33は冷媒管35の直径が太いため、冷媒管35の表面積が広いことから空気と冷媒との熱伝達率が高まる一方、通風抵抗が大きくなっている。
ここで、図15に、従来、実施の形態1、実施の形態3(本実施の形態)の各場合における、熱交換器3の前面下側31、前面上側32、背面上側33、背面下側34での平均通過風速を棒グラフにて示す。図15に示すように、従来に比べて実施の形態1では動作点での風量が多くなることから押しなべてすべての部位にて平均通過風速が速くなっているが、特に前面下側31と前面上側32の部位にて風速の増加が大きくなっている。そして、本実施の形態では、背面下側34と背面上側33の部位にて通風抵抗が大きくなっているため実施の形態1よりも平均通過風速が小さくなっており、その一方で、前面上側32、前面下側31において第1の実施形態よりもさらに平均通過風速が大きくなっている。そのため、各部位での平均通過風速は実施の形態に比べてさらに前面下側31と前面上側32に偏って大きくなっていることがわかる。
上記のことから、本実施の形態では、特に熱交換器3の前面下側31と前面上側32にて、通過風速をより大きくすることによって、従来よりも効果的に熱交換を行うとともに、従来において比較的平均通過風速が小さい背面上側33と背面下側34にて冷媒管35を太くして熱交換器の伝熱性能を向上させることによって、熱交換器3の全部位において全体的に伝熱性能を向上させることができる。
したがって本発明での空気調和機の室内機1においては、背面下部熱交換器34および背面上部熱交換器33での冷媒管35を太くしたことによる送風性能の低下を充分挽回しうる程度に伝熱性能を向上させることができ、室内機全体での省エネルギー化を図ることができる。
また、本実施の形態において、熱交換器3の前面下側31から前面上側32にかけてのいずれかの領域にて、その前面側にたとえばイオン発生装置などの、空気の通風を要しなおかつ比較的大風速にて好適な性能を発揮する付属品7を取り付けることは、その付属品7の性能向上に好適に寄与するとともに、付属品7の通風抵抗の寄与により熱交換器各部31〜34での平均通過風速を平均化させる方向に働きファン送風系に有利に働くため、付属品7による通風抵抗の影響を極力抑えることができるという意味で好適である。
なお、今回開示した上記実施の形態はすべての点で例示であって、限定的な解釈の根拠となるものではない。したがって、本発明の技術的範囲は、上記した実施の形態のみによって解釈されるのではなく、特許請求の範囲の記載に基づいて画定される。また、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれる。
本発明に基づいた実施の形態1の室内機の概略的な構成を示す断面図である。 本発明に基づいた実施の形態1の室内機のファン送風系に関する要部の構成を示す断面図である。 本発明に基づいた実施の形態1の室内機のクロスフローファンに関する要部の構成を示す断面図である。 本発明に基づいた実施の形態1の作用を説明するための図であり、内外径比αとファン送風系の動作点での風量との関係を示す図である。 本発明に基づいた実施の形態1の作用を説明するための図であり、食違角βとファン送風系の最高効率点での風量との関係を示す図である。 本発明に基づいた実施の形態1の作用を説明するための図であり、吸込開口角θとファン送風系の最高効率点での効率との関係を示す図である。 本発明に基づいた実施の形態1を説明するための図であり、内周角γinとファン送風系の最高効率点での圧力ヘッドとの関係を示す図である。 本発明に基づいた実施の形態1の作用を説明するための図であり、スタビライザ設置角度ζとファン送風系の騒音レベルとの関係を示す図である。 本発明に基づいた実施の形態1の作用を説明するための図であり、外周角γoutとファン送風系の動作点での風量との関係を示す図である。 本発明に基づいた実施の形態1の作用を説明するための図であり、ディフューザ開き角ηとファン送風系の動作点での圧力ヘッドとの関係を示す図である。 本発明に基づいた実施の形態1の作用を説明するための図であり、吸込方向角φとファン送風系の動作点での風量との関係を示す図である。 本発明に基づいた実施の形態2の室内機の概略的な構成を示す断面図である。 本発明に基づいた実施の形態2と、背景技術および実施の形態1との、熱交換器の各部位での平均通過風速の差異を示した図である。 本発明に基づいた実施の形態3の室内機の概略的な構成を示す断面図である。 本発明に基づいた実施の形態3と、背景技術および実施の形態1との、熱交換器の各部位での平均通過風速の差異を示した図である。 背景技術における空気調和機の室内機の概略的な構成を示す断面図である。
符号の説明
1 室内機、2 室内機ケース、4 クロスフローファン、5 集塵用フィルタ、7 (空気の通風を要する)付属品、21 外装面、22 背面、23 送風ダクト、24 吸込口、25 吹出口、26 スタビライザ部、26a スタビライザ部の尖端部、27 リアガイド部、27a リアガイド部の屈曲部、28 ディフューザ部、28a ディフューザ部の天面側壁面、28b ディフューザ部の底面側壁面、3 熱交換器、31 熱交換器3の前面下側部分、32 熱交換器3の前面上側部分、33 熱交換器3の背面上側部分、34 熱交換器3の背面下側部分、35 冷媒管、36 フィン、37 前面側熱交換器群、38 背面側熱交換器群、41 翼、61 縦ルーバ、62 横ルーバ。

Claims (10)

  1. 吸込口から室内空気を吸い込み吹出口から吹き出すためのクロスフローファンと、前記クロスフローファンの上流側に位置し、主として吸込口の前面側から前記クロスフローファンに向かう空気の流れ中に配設された第1の熱交換器と、主として吸込口の背面側から前記クロスフローファンに向かう空気の流れ中に配設された第2の熱交換器と、前記クロスフローファンの近傍および下流側に位置し、スタビライザ部リアガイド部、およびディフューザ部を有する送風ダクトと、からなる空気調和機の室内機であって、
    前記第1の熱交換器および前記第2の熱交換器は、直径5mmの冷媒管を熱交換器の厚み方向に3列配置したプレートフィンチューブ型熱交換器、直径7mmの冷媒管を熱交換器の厚み方向に2列配置したプレートフィンチューブ型熱交換器、直径5mmの冷媒管を厚み方向に6列まで配置した程度の通風抵抗をもつ熱交換器、または、直径5mmの冷媒管を厚み方向に3列配置したプレートフィンチューブ型熱交換器に、さらに直径7mmの冷媒管を厚み方向に1列配置したプレートフィンチューブ型熱交換器を副次的に利用する熱交換器として重ねて配置した熱交換器のいずれかであり、
    前記クロスフローファンの翼の内外径比が0.720〜0.800であり、かつ前記クロスフローファンの翼の食違角が22度〜30度であり、
    前記ディフューザ部の天面側壁面と前記スタビライザ部とが成す設置角度が54度〜67度であり、
    前記クロスフローファンの翼の反り線の外周端での接線Loutと、前記翼の外周端と前記クロスフローファンの軸中心とを結ぶ線分Loとが成す角度が57度〜61度であることを特徴とする空気調和機の室内機。
  2. 前記クロスフローファンの翼の内外径比はさらに0.750〜0.760であることを特徴とする、請求項1に記載の空気調和機の室内機。
  3. 前記クロスフローファンの翼の食違角はさらに23度〜26度であることを特徴とする、請求項1に記載の空気調和機の室内機。
  4. 前記スタビライザ部のファンへの近接尖端部と前記クロスフローファンの軸中心とを結ぶ線分Laと、前記リアガイド部の屈曲部と前記クロスフローファンの軸中心とを結ぶ線分Lbとの成す角が160度〜170度であることを特徴とする、請求項1から3のいずれかに記載の空気調和機の室内機。
  5. 前記クロスフローファンの翼の反り線の内周端での接線Linと、前記翼の内周端と前記クロスフローファンの軸中心とを結ぶ線分Liとが成す角度が−3.5度〜4.5度であることを特徴とする、請求項1から4のいずれかに記載の空気調和機の室内機。
  6. 前記ディフューザ部の天面側壁面と底面側壁面とが成す、ディフューザの開き角度が18度〜23度であることを特徴とする、請求項1からのいずれかに記載の空気調和機の室内機。
  7. 前記第1の熱交換器の上端の延長線と前記第2の熱交換器の上端の延長線との交点Pと、前記クロスフローファンの軸中心とを結ぶ線分をLpとし、前記線分Laと線分Lpとが成す角度が105度〜135度であることを特徴とする、請求項1からのいずれかに記載の空気調和機の室内機。
  8. 前記第1の熱交換器の冷媒管の直径は、前記第2の熱交換器の冷媒管の直径よりも大であることを特徴とする、請求項1からのいずれかに記載の空気調和機の室内機。
  9. 前記第2の熱交換器の冷媒管の直径は、前記第1の熱交換器の冷媒管の直径よりも大であることを特徴とする、請求項1からのいずれかに記載の空気調和機の室内機。
  10. 前記第1の熱交換器の前面側に、空気の通風を要する付属品が設けられている、請求項1からのいずれかに記載の空気調和機の室内機。
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