JP5474200B2 - 空気調和機の室内機、及び空気調和機 - Google Patents
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Description
<基本構成>
図1は、本発明の実施の形態1に係る空気調和機の室内機(室内機100と称する)を示す縦断面図である。また、図2は、この室内機を示す外観斜視図である。なお、本実施の形態1及び後述する実施の形態では、図1の左側を室内機100の前面側として説明する。以下、図1及び図2に基づいて、室内機100の構成について説明する。
この室内機100は、冷媒を循環させる冷凍サイクルを利用することで、室内等の空調対象域に空調空気を供給するものである。室内機100は、主に、室内空気を内部に吸い込むための吸込口2及び空調空気を空調対象域に供給するための吹出口3が形成されているケーシング1と、このケーシング1内に収納され、吸込口2から室内空気を吸い込み、吹出口3から空調空気を吹き出すファン20と、ファン20から吹出口3までの風路に配設され、冷媒と室内空気とで熱交換することで空調空気を作り出す熱交換器50と、を有している。そして、これらの構成要素によりケーシング1内に風路(矢印Z)が連通されている。吸込口2は、ケーシング1の上部に開口形成されている。吹出口3は、ケーシング1の下部(より詳しくは、ケーシング1の前面部下側)に開口形成されている。ファン20は、吸込口2の下流側でかつ、熱交換器50の上流側に配設されており、例えば軸流ファン又は斜流ファン等で構成されている。
一般的に、空気調和機の室内機は設置スペースに制約があるため、ファンを大きくできないことが多い。このため、所望の風量を得るために、適度な大きさのファンを複数並列に配置する。本実施の形態1に係る室内機100は、図2に示すように、ケーシング1の長手方向(換言すると、吹出口3の長手方向)に沿って、3個のファン20が並列に配置されている。現在の一般的な空気調和機の室内機の寸法において所望の熱交換能力を得るには、ファン20はおよそ2個〜4個が好ましい。本実施の形態1に係る室内機においては、ファン20はすべて同一形状で構成され、動作回転数をすべて等しく運転することにより全てのファン20でほぼ等しい送風量を得ることができる。
本実施の形態1に係る室内機100には、ファン20の周りに、ダクト上のベルマウス5が配置されている。ベルマウス5は、ファンへの吸気と排気を滑らかに誘導するためのものである。図1に示すように、本実施の形態1に係るベルマウス5は、平面視において略円形状をしている。また、縦断面において、本実施の形態1に係るベルマウス5は次のような形状をしている。上部5aは、その端部が上方に向かって広がる略円弧形状をしている。中央部5bは、ベルマウスの直径が一定となったストレート部分となっている。下部5cは、その端部が下方に向かって広がる略円弧形状をしている。そして、ベルマウス5の上部5aの端部(吸い込み側の円弧部分)で吸込口2を形成している。
本実施の形態1の図1で示したベルマウス5は、ファン20の羽根車の高さより高く構成されたダクト形状となっているが、それに限定したものではなく、ベルマウス5の高さがファン20の羽根車の高さより低く構成されている半開放型のベルマウスでもよい。さらに、ベルマウス5は、図1に示す5bのストレート部分がなく、端部の5a,5cのみで構成されていてもよい。
図2に示すように、本実施の形態1に係る室内機100は、隣接したファン20の間に、仕切り板90が設けられている。これら仕切り板90は、熱交換器50とファン20の間に設置されている。つまり、熱交換器50とファン20の間の風路が、複数の風路(本実施の形態1では3つ)に分割されている。仕切り板90は、熱交換器50とファン20の間に設置されるため、熱交換器50に接する側の端部が熱交換器50に沿った形状となっている。より詳しくは、図1に示すように、熱交換器50は、室内機100の前面側から背面側にかけての縦断面(つまり、室内機100を右側から見た縦断面。以下、右側縦断面と称する)において、略Λ型に配置されている。このため、仕切り板90の熱交換器50側端部も略Λ型となっている。
ファン20はファンモーター30で回転駆動される。用いられるファンモーター30は、インナーローター型でもよいし、アウターローター型でもよい。アウターローター型のファンモーター30の場合には、ローターをファン20のボス21と一体にした構造(ボス21にローターを持たせる)のものも用いられる。また、ファンモーター30の寸法をファン20のボス21の寸法よりも小さくすることで、ファン20の生成する気流に損失を与えることを防止できる。さらに、ボス21の内部にモーターを配設することで、軸方向寸法も小さくすることができる。ファンモーター30とファン20を着脱容易な構造とすることにより、メンテナンス性も向上する。
モーターステイ16は、固定部材17及び支持部材18を備えている。固定部材17は、ファンモーター30が取り付けられるものである。支持部材18は、固定部材17をケーシング1へ固定するための部材である。支持部材18は、例えば棒状のものであり、固定部材17の外周部から例えば放射状に延設されている。図1に示すように、本実施の形態1に係る支持部材18は、およそ水平方向に延設されている。なお、支持部材18は、翼形状や板形状として静翼効果を与えてもよい。
本実施の形態1に係る室内機100の熱交換器50は、ファン20の風下側に配置されている。この熱交換器50には、例えばフィンチューブ型熱交換器等を用いるとよい。熱交換器50は、図1に示すように、右側縦断面において、対称線50aで分断されている。対称線50aは、この断面における熱交換器50の設置範囲を、略中央部において左右方向に分断するものである。つまり、前面側熱交換器51は対称線50aに対して前面側(図1の紙面左側)に、背面側熱交換器55は対称線50aに対して背面側(図1の紙面右側)に、それぞれ配置されている。そして、前面側熱交換器51及び背面側熱交換器55は、前面側熱交換器51と背面側熱交換器55との間の間隔が空気の流れ方向に対して広がるように、つまり右側縦断面において熱交換器50の断面形状が略Λ型となるように、ケーシング1内に配置されている。つまり、前面側熱交換器51及び背面側熱交換器55は、ファン20から供給される空気の流れ方向に対して傾斜を有するように配置されているのである。
また、本実施の形態1に係る室内機100は、吸込口2に、フィンガーガード15やフィルター10が設けられている。フィンガーガード15は、回転するファン20に手を触れることができないようにする目的で設置されているものである。このため、フィンガーガード15の形状は、ファン20に手を触れることができなければ任意である。例えば、フィンガーガード15の形状は、格子状でもよいし、多数の大小異なるリングで構成されたような円形状でもよい。また、フィンガーガード15は、樹脂等の材料で構成しても金属の材料で構成してもよいが、強度が必要な場合、金属で構成することが望ましい。また、フィンガーガード15は、通風抵抗の低下と強度の保持の観点からできるだけ細く、強い材料や形状が好ましい。フィルター10は、室内機100の内部へ粉塵が流入することを防止するために設けられているものである。フィルター10は、着脱自在にケーシング1に設けられている。また、図示しないが、本実施の形態1に係る室内機100は、フィルター10を自動で掃除する自動清掃機構を備えていてもよい。
また、本実施の形態1に係る室内機100は吹出口3に、気流の吹出し方向を制御する機構である上下ベーン70と左右ベーン(図示せず)が設けられている。
図3は、本発明の実施の形態1に係る室内機を前面右側から見た斜視図である。図4は、この室内機を背面右側から見た斜視図である。図5は、この室内機を前面左側から見た斜視図である。また、図6は、本発明の実施の形態1に係るドレンパンを示す斜視図である。なお、ドレンパンの形状の理解を容易とするため、図3及び図4では室内機100の右側を断面で示し、図5では室内機100の左側を断面で示している。
また、本実施の形態1では背面側ドレンパン115よりも高い位置に前面側ドレンパン110を設けているので、前面側ドレンパン110で回収されたドレンは、背面側ドレンパン115の方へ向かって排水路111を流れる。そして、このドレンは、排水路111の舌部111aから背面側ドレンパン115へ滴下し、背面側ドレンパン115で回収される。背面側ドレンパン115で回収されたドレンは、ドレンホース117を通って、ケーシング1(室内機100)の外部へ排出される。
また、本実施の形態1に係る室内機100は、右側縦断面において、ノズル6の入り口側の開口長さd1(前面側ドレンパン110と背面側ドレンパン115部分との間で定義されるドレンパン間の絞り長さd1)が、ノズル6の出口側の開口長さd2(吹出口3の長さ)よりも大きく構成されている。つまり、室内機100のノズル6は、d1>d2となっている(図1参照)。
また、本実施の形態1に係る室内機100は、図1に示すように能動的消音機構が設置されている。
なお、h:フィルターのタップ係数、e:誤差信号、x:フィルター入力信号、μ:ステップサイズパラメータであり、ステップサイズパラメータμはサンプリングごとのフィルター係数更新量を制御するものである。
(補助上下ベーン)
実施の形態1に係る室内機100は、熱交換器50を通過した気流の上下方向の制御を上下ベーン70のみで行っている。上下ベーン70の上流側に以下のような補助上下ベーンを設けることにより、室内機100の気流制御性を向上させることができる。なお、本実施の形態2においては、実施の形態1と同一の機能や構成については同一の符号を用いて述べることとする。
本実施の形態2に係る室内機100は、熱交換器50と上下ベーン70との間(つまり上下ベーン70の上流側)に補助上下ベーン71が設けられている。
例えば、暖房運転時のように熱交換器50を通過した気流を下方向に曲げたい場合、図10に示す状態から図11に示す状態となるように、上下ベーン70及び補助上下ベーン71を制御すればよい。つまり、右側縦断面において、上下ベーン70及び補助上下ベーン71を反時計回りに回転させ、上下ベーン70及び補助上下ベーン71が下向きになるように制御すればよい。このとき、上下ベーン70よりも上向きとなるように、補助上下ベーン71を制御するとよい。このように上下ベーン70と補助上下ベーン71の角度を異ならせることにより、熱交換器50を通過した気流を滑らかに曲げることができ、気流制御性がより向上する。
例えば、冷房運転時のように熱交換器50を通過した気流を上方向に曲げたい場合、図10に示す状態から図12に示す状態となるように、上下ベーン70及び補助上下ベーン71を制御すればよい。つまり、右側縦断面において、上下ベーン70及び補助上下ベーン71を時計回りに回転させ、上下ベーン70及び補助上下ベーン71が上向きになるように制御すればよい。このとき、上下ベーン70よりも下向きとなるように、補助上下ベーン71を制御するとよい。このように上下ベーン70と補助上下ベーン71の角度を異ならせることにより、熱交換器50を通過した気流を滑らかに曲げることができ、気流制御性がより向上する。
補助上下ベーン71を複数個設置してもよい。なお、本実施の形態3において、特に記述しない項目については実施の形態2と同様とし、同一の機能や構成については同一の符号を用いて述べることとする。
本実施の形態3に係る室内機100は、熱交換器50と上下ベーン70との間(つまり上下ベーン70の上流側)に2つの補助上下ベーン(補助上下ベーン71a及び補助上下ベーン71b)が設けられている。より詳しくは、上下ベーン70の上流側に、補助上下ベーン71aが設けられている。そして、この補助上下ベーン71aの上流側には、さらに補助上下ベーン71bが設けられている。なお、補助上下ベーン71を3つ以上設けても勿論よい。
また、上下ベーン70や補助上下ベーン71の回転軸位置を可動としてもよい。なお、本実施の形態4において、特に記述しない項目については実施の形態2又は実施の形態3と同様とし、同一の機能や構成については同一の符号を用いて述べることとする。
本実施の形態4に係る室内機100は、暖房運転時における補助上下ベーン71の回転軸位置と冷房運転時における補助上下ベーン71の回転軸位置を異ならせている。
また、熱交換器50を通過した気流を上向きに曲げたい場合、図16に示すように、補助上下ベーン71の回転軸は、回転軸位置71dに移動する。そして、この回転軸位置71dを中心として、補助上下ベーン71は回転する。
なお、補助上下ベーン71の回転軸位置は、上記の2点(回転軸位置71c及び回転軸位置71d)に限定されるものではない。上下ベーン70及び補助上下ベーン71の角度に応じて上記の二点の間に補助上下ベーン71の回転軸位置を移動すればよい。
図27は、本発明の実施の形態4に係る補助上下ベーン71の回転軸位置を移動させる移動機構の一例を示す要部拡大図である。
図27に示す移動機構は、直動アクチュエーター72、及び例えばステッピングモーター等であるモーター73を備えている。モーター73には、補助上下ベーン71の回転軸が取り付けられている。より詳しくは、補助上下ベーン71の回転軸はケーシング1の側面部に開口形成されたスリット1aに挿入されて、モーター73に取り付けられている。また、モーター73は、直動アクチュエーター72の可動部に取り付けられている。
直動アクチュエーター72の可動部がスリット1aの長手方向に沿って移動することにより、補助上下ベーン71の回転軸位置も移動する。また、モーター73を回転させることにより、補助上下ベーン71が回転軸を中心に回転する。
図28は、本発明の実施の形態4に係る補助上下ベーン71の回転軸位置を移動させる移動機構の別の一例を示す要部拡大図である。
図28に示す移動機構は、例えばステッピングモーター等であるモーター74、例えばステッピングモーター等であるモーター73、及びモーター73とモーター74とを接続するアーム75を備えている。モーター73には、補助上下ベーン71の回転軸が取り付けられている。より詳しくは、補助上下ベーン71の回転軸はケーシング1の側面部に開口形成されたスリット1aに挿入されて、モーター73に取り付けられている。また、モーター73は、アーム75を介してモーター74に取り付けられている。
モーター74が回転することにより、モーター73はスリット1aに沿って移動する。これにより、補助上下ベーン71の回転軸位置もスリット1aに沿って移動する。また、モーター73を回転させることにより、補助上下ベーン71が回転軸を中心に回転する。
補助上下ベーン71を設けることにより、従来よりも熱交換器の近傍から気流の制御を行うことができる。このため、前面側熱交換器51と背面側熱交換器55に独立した熱交換作用をもたせることにより、気流制御性をさらに向上させることが可能となる。なお、本実施の形態5において、特に記述しない項目については実施の形態2〜実施の形態4と同様とし、同一の機能や構成については同一の符号を用いて述べることとする。
また、図18に示すように、冷房運転時には、前面側熱交換器51において冷気を発生させ、背面側熱交換器55において暖気を発生させる。このように構成することにより、冷気だれを暖気によって抑えることができ、気流制御性が向上する。
この冷媒回路は、圧縮機401、四方弁402、室外熱交換器403、絞り装置404、流路切換装置405、背面側熱交換器55、絞り装置406、及び前面側熱交換器51が冷媒配管で接続されて構成されている。また、流路切換装置405は、逆止弁405a〜逆止弁405dを備えている。
冷房運転時、四方弁402の冷媒流路は、図19に示すようになる。
圧縮機401で圧縮されて高温・高圧になった冷媒は室外熱交換器403に流入する。室外熱交換器403において、冷媒は低温・高圧の気液二相冷媒となる。この冷媒は絞り装置404において減圧され、低温・低圧の気液二相冷媒となる。絞り装置404から流出した冷媒の流れ方向は流路切換装置405により規定されているため、冷媒は背面側熱交換器55に流入する。このとき、室内空気は冷却され冷房空気となる。背面側熱交換器55で熱交換した冷媒は、絞り装置406に流入して減圧された後、前面側熱交換器51に流入する。このとき、絞り装置404における減圧量を少なくし、絞り装置406における減圧量を多くすることにより、背面側熱交換器55では前面側熱交換器51よりも高い温度の空調空気を発生させることができる。また、図21に示すように、流路切換装置405の代わりに四方弁407を用いても同様の効果を得ることができる。
暖房運転時、四方弁402の冷媒流路は、図20に示すようになる。
圧縮機で圧縮されて高温・高圧になった冷媒は、流れ方向が流路切換装置405により規定されているため、背面側熱交換器55に流入する。このとき、室内空気は加熱され暖房空気となる。背面側熱交換器55で熱交換した冷媒は、絞り装置406に流入る。絞り装置406に流入した冷媒は、低温・低圧の気液二相冷媒に減圧され、前面側熱交換器51に流入する。冷媒は前面側熱交換器51において、低温・低圧の液冷媒となる。前面側熱交換器51を流出した冷媒は、絞り装置404で減圧された後に室外熱交換器403に流入し、加熱されて低温・低圧のガス冷媒となる。絞り装置404における減圧量を少なくし、絞り装置406における減圧量を多くすることにより、背面側熱交換器55では前面側熱交換器51よりも高い温度の空調空気を発生させることができる。また、図22に示すように、逆止弁の代わりに四方弁を用いても同様の効果を得ることができる。
また、上下ベーン70と補助上下ベーン71をケーシング1の長手方向(左右方向)に複数に分割し、これらを独立に制御できるように構成してもよい。なお、本実施の形態6において、特に記述しない項目については実施の形態2〜実施の形態5と同様とし、同一の機能や構成については同一の符号を用いて述べることとする。
本実施の形態6に係る室内機100は、ケーシング1の長手方向に沿って、上下ベーン70が複数の上下ベーンに分割されている。図23では、3つの上下ベーン(上下ベーン70a〜上下ベーン70c)に分割されている。これら上下ベーン70a〜上下ベーン70cは、それぞれ独立して回転角度を制御することができる。また、本実施の形態6に係る室内機100は、ケーシング1の長手方向に沿って、補助上下ベーン71が複数の補助上下ベーンに分割されている。図23では、3つの補助上下ベーン(補助上下ベーン71e〜補助上下ベーン71g)に分割されている。補助上下ベーン71eは、上下ベーン70aの上流側に配置されている。補助上下ベーン71fは、上下ベーン70bの上流側に配置されている。補助上下ベーン71gは、上下ベーン70cの上流側に配置されている。これら補助上下ベーン71e〜補助上下ベーン71gは、それぞれ独立して回転角度を制御することができる。
右側縦断面において熱交換器50の下部に変局部が存在する場合(例えば略M型の熱交換器50)等、ケーシング1の風路内にドレンパンが設けられる場合がある。このような場合、例えば以下のような位置に補助上下ベーン71を配置するとよい。なお、本実施の形態7において、特に記述しない項目については実施の形態2〜実施の形態6と同様とし、同一の機能や構成については同一の符号を用いて述べることとする。
本実施の形態7に係る室内機100は、右側縦断面において略M型の熱交換器50が設けられている。そして、前面側熱交換器51と背面側熱交換器55の接続部の下方には、前面側熱交換器51と背面側熱交換器55から発生したドレンを回収する中間ドレンパン118が設けられている。そして、補助上下ベーン71は、中間ドレンパン118の下方(例えば直下)に配置されている。風路内ドレンの下方は吹出し気流の死水域となるため、補助上下ベーン71はこの死水域に配置されていることとなる。
また、本実施の形態7のように補助上下ベーン71を配置することにより、前面側熱交換器51を通過した気流と、背面側熱交換器55を通過した気流と、を確実に分離することができる。このため、前面側熱交換器51と背面側熱交換器55に独立した熱交換作用をもたせた際の気流制御性がさらに向上する。
<熱交換器>
本発明の特徴の1つは、熱交換器50の上流側にファン20を配置することである。これにより、吹出口にファンが設けられている従来の空気調和機の室内機と比べ、吹出口3から吹き出される空気の旋回流の発生や風速分布の発生を抑制している。したがって、熱交換器50の形状は、実施の形態1〜実施の形態7で示した形状に限らず、例えば以下のような形状としてもよい。なお、本実施の形態8においては、実施の形態1〜実施の形態7と同一の機能や構成については同一の符号を用いて述べることとする。
本実施の形態8に係る室内機100においては、前面側熱交換器51及び背面側熱交換器55に分割されていない熱交換器50が、ファン20の下流側に設けられている。
熱交換器50を前面側熱交換器51と背面側熱交換器55で構成することにより、実施の形態8に係る室内機100よりもさらに騒音を抑制することが可能となる。このとき、実施の形態1に示した熱交換器50の形状に限らず、例えば以下のような形状とすることができる。なお、本実施の形態9では上述した実施の形態8との相違点を中心に説明するものとし、実施の形態8と同一部分には、同一符号を付している。
図30に示すように、熱交換器50を構成している前面側熱交換器51と背面側熱交換器55とは、右側縦断面において、対称線50aで分断されている。対称線50aは、この断面における熱交換器50の設置範囲を、略中央部において左右方向に分断するものである。つまり、前面側熱交換器51は対称線50aに対して前面側(紙面左側)に、背面側熱交換器55は対称線50aに対して背面側(紙面右側)に、それぞれ配置されている。そして、前面側熱交換器51及び背面側熱交換器55は、前面側熱交換器51と背面側熱交換器55との間の間隔が空気の流れ方向に対して狭まるように、つまり右側縦断面において熱交換器50の断面形状が略V型となるように、ケーシング1内に配置されている。
また、本実施の形態9に係る室内機100によれば、前面側熱交換器51及び背面側熱交換器55のそれぞれには、風路面積に応じた量の空気が通過する。つまり、背面側熱交換器55の風量は前面側熱交換器51の風量よりも大きくなる。そして、この風量差により、前面側熱交換器51及び背面側熱交換器55のそれぞれを通過した空気が合流した際、この合流した空気は前面側(吹出口3側)へ曲がることとなる。このため、吹出口3近傍で気流を急激に曲げる必要が無くなり、吹出口3近傍での圧力損失を低減することができる。したがって、本実施の形態9に係る室内機100は、実施の形態8に係る室内機100と比べ、騒音をさらに抑制することが可能となる。また、本実施の形態9に係る室内機100は、吹出口3近傍での圧力損失を低減することができるので、消費電力を低減させることも可能となる。
また、熱交換器50を複数の熱交換器で構成する場合(例えば前面側熱交換器51と背面側熱交換器55で構成する場合)、熱交換器50の配置勾配が変局する箇所(例えば前面側熱交換器51と背面側熱交換器55との実質的な接続箇所)で各熱交換器が完全に接触している必要はなく、多少の隙間があってもよい。
また、右側縦断面における熱交換器50の形状は、一部又は全部が曲線形状となっていてもよい(図39参照)。
図39(a)に示すように、熱交換器50を複数の熱交換器で構成してもよい。図39(b)に示すように、熱交換器50を一体型の熱交換器で構成してもよい。12(c)に示すように、熱交換器50を構成する熱交換器を、さらに複数の熱交換器で構成してもよい。また、図39(c)に示すように、熱交換器50を構成する熱交換器の一部を、垂直に配置してもよい。図39(d)に示すように、熱交換器50の形状を曲線形状としてもよい。
また、熱交換器50は、以下のように構成されてもよい。なお、本実施の形態10では上述した実施の形態9との相違点を中心に説明するものとし、実施の形態9と同一部分には、同一符号を付している。
本実施の形態10の室内機100は、熱交換器50の配置の仕方が実施の形態9の室内機100と相違している。
また、熱交換器50を複数の熱交換器で構成する場合、熱交換器50の配置勾配が変局する箇所において各熱交換器が完全に接触している必要はなく、多少の隙間があってもよい。
また、右側縦断面における熱交換器50の形状は、一部又は全部が曲線形状となっていてもよい(図39参照)。
また、熱交換器50は以下のように構成されてもよい。なお、本実施の形態11では上述した実施の形態9及び実施の形態10との相違点を中心に説明するものとし、実施の形態9及び実施の形態10と同一部分には、同一符号を付している。また、室内機が空調対象域の壁面に取り付けられる壁掛け型である場合を例に示している。
本実施の形態11の室内機100は、熱交換器50の配置の仕方が実施の形態9及び実施の形態10に示す室内機と相違している。
また、熱交換器50を複数の熱交換器で構成する場合、熱交換器50の配置勾配が変局する箇所において各熱交換器が完全に接触している必要はなく、多少の隙間があってもよい。
また、右側縦断面における熱交換器50の形状は、一部又は全部が曲線形状となっていてもよい(図39参照)。
また、熱交換器50は、実施の形態1でも示したように、以下のように構成されてもよい。なお、本実施の形態12では上述した実施の形態9〜実施の形態11との相違点を中心に説明するものとし、実施の形態9〜実施の形態11と同一部分には、同一符号を付している。また、室内機が空調対象域の壁面に取り付けられる壁掛け型である場合を例に示している。
本実施の形態12の室内機100では、熱交換器50の配置の仕方が実施の形態9〜実施の形態11に示す室内機と相違している。
より詳しくは、本実施の形態12の室内機100は、実施の形態9と同様に、2つの熱交換器(前面側熱交換器51及び背面側熱交換器55)で構成されている。しかしながら、前面側熱交換器51及び背面側熱交換器55の配置の仕方が実施の形態9に示す室内機100と相違している。
なお、対称線50aは、右側縦断面における熱交換器50の設置範囲を、略中央部において左右方向に分断するものである。
まず、室内空気は、ファン20によってケーシング1の上部に形成されている吸込口2から室内機100(ケーシング1)内に流れ込む。このとき、フィルター10によって空気に含まれている塵埃が除去される。この室内空気は、熱交換器50(前面側熱交換器51及び背面側熱交換器55)を通過する際、熱交換器50内を導通している冷媒によって加熱又は冷却されて空調空気となる。このとき、前面側熱交換器51を通過する空気は、室内機100の前面側から背面側に流れる。また、背面側熱交換器55を通過する空気は、室内機100の背面側から前面側に流れる。
熱交換器50(前面側熱交換器51及び背面側熱交換器55)を通過した空調空気は、ケーシング1の下部に形成されている吹出口3から室内機100の外部、つまり空調対象域に吹き出される。
また、熱交換器50を複数の熱交換器で構成する場合、熱交換器50の配置勾配が変局する箇所において各熱交換器が完全に接触している必要はなく、多少の隙間があってもよい。
また、右側縦断面における熱交換器50の形状は、一部又は全部が曲線形状となっていてもよい(図39参照)。
また、熱交換器50は以下のように構成されてもよい。なお本実施の形態13では上述した実施の形態9〜実施の形態12との相違点を中心に説明するものとし、実施の形態9〜実施の形態12と同一部分には、同一符号を付している。
本実施の形態13の室内機100は、熱交換器50の配置の仕方が実施の形態9〜実施の形態12に示す室内機と相違している。
より詳しくは、本実施の形態13の室内機100は、実施の形態10と同様に、3つの熱交換器で構成されている。しかしながら、これら3つの熱交換器の配置の仕方が実施の形態10に示す室内機100と相違している。
また、熱交換器50を複数の熱交換器で構成する場合、熱交換器50の配置勾配が変局する箇所において各熱交換器が完全に接触している必要はなく、多少の隙間があってもよい。
また、右側縦断面における熱交換器50の形状は、一部又は全部が曲線形状となっていてもよい(図39参照)。
また、熱交換器50は以下のように構成されてもよい。なお本実施の形態14では上述した実施の形態9〜実施の形態13との相違点を中心に説明するものとし、実施の形態9〜実施の形態13と同一部分には、同一符号を付している。
本実施の形態14の室内機100は、熱交換器50の配置の仕方が実施の形態9〜実施の形態13に示す室内機と相違している。
より詳しくは、本実施の形態14の室内機100は、実施の形態11と同様に、4つの熱交換器で構成されている。しかしながら、これら4つの熱交換器の配置の仕方が実施の形態11に示す室内機100と相違している。
また、熱交換器50を複数の熱交換器で構成する場合、熱交換器50の配置勾配が変局する箇所において各熱交換器が完全に接触している必要はなく、多少の隙間があってもよい。
また、右側縦断面における熱交換器50の形状は、一部又は全部が曲線形状となっていてもよい(図39参照)。
また、熱交換器50は以下のように構成されてもよい。なお本実施の形態15では上述した実施の形態9〜実施の形態14との相違点を中心に説明するものとし、実施の形態9〜実施の形態14と同一部分には、同一符号を付している。
本実施の形態15の室内機100は、熱交換器50の配置の仕方が実施の形態9〜実施の形態14に示す室内機と相違している。
より詳しくは、本実施の形態15の室内機100は、実施の形態12と同様に、2つの熱交換器(前面側熱交換器51及び背面側熱交換器55)で構成され、右側縦断面において略Λ型となっている。しかしながら、本実施の形態15では、前面側熱交換器51の圧力損失と背面側熱交換器55の圧力損失とを異ならせることにより、前面側熱交換器51の風量と背面側熱交換器55の風量とを異ならせている。
なお、対称線50aは、右側縦断面における熱交換器50の設置範囲を、略中央部において左右方向に分断するものである。
また、本実施の形態15に係る室内機100によれば、前面側熱交換器51及び背面側熱交換器55のそれぞれには、圧力損失に応じた量の空気が通過する。つまり、背面側熱交換器55の風量は前面側熱交換器51の風量よりも大きくなる。そして、この風量差により、前面側熱交換器51及び背面側熱交換器55のそれぞれを通過した空気が合流した際、この合流した空気は前面側(吹出口3側)へ曲がることとなる。このため、吹出口3近傍で気流を急激に曲げる必要が無くなり、吹出口3近傍での圧力損失を低減することができる。したがって、本実施の形態15に係る室内機100は、右側縦断面における背面側熱交換器55の長さを長くすることなく、実施の形態8に係る室内機100よりもさらに騒音を抑制することが可能となる。また、室内機100は、吹出口3近傍での圧力損失を低減することができるので、消費電力を低減させることも可能となる。
また、熱交換器50を複数の熱交換器で構成する場合(例えば前面側熱交換器51と背面側熱交換器55で構成する場合)、熱交換器50の配置勾配が変局する箇所(例えば前面側熱交換器51と背面側熱交換器55との実質的な接続箇所)で各熱交換器が完全に接触している必要はなく、多少の隙間があってもよい。
また、右側縦断面における熱交換器50の形状は、一部又は全部が曲線形状となっていてもよい(図39参照)。
また、上述した実施の形態9〜実施の形態15において、ファン20を以下のように配置してもよい。なお本実施の形態16では上述した実施の形態9〜実施の形態15との相違点を中心に説明するものとし、実施の形態9〜実施の形態15と同一部分には、同一符号を付している。
つまり、本実施の形態16に係る室内機100は、前面側熱交換器51及び背面側熱交換器55の風量や伝熱面積に応じて、ファン20の配置位置が決定されている。
このように構成することにより、前面側熱交換器51及び背面側熱交換器55の伝熱面積に応じた風量分配が可能となり、熱交換器50(前面側熱交換器51及び背面側熱交換器55)の熱交換性能が向上する。
このように構成することにより、前面側熱交換器51及び背面側熱交換器55の伝熱面積に応じた風量分配が可能となり、熱交換器50(前面側熱交換器51及び背面側熱交換器55)の熱交換性能が向上する。
また、熱交換器50を複数の熱交換器で構成する場合(例えば前面側熱交換器51と背面側熱交換器55で構成する場合)、熱交換器50の配置勾配が変局する箇所(例えば前面側熱交換器51と背面側熱交換器55との実質的な接続箇所)で各熱交換器が完全に接触している必要はなく、多少の隙間があってもよい。
また、右側縦断面における熱交換器50の形状は、一部又は全部が曲線形状となっていてもよい(図39参照)。
また、上述した実施の形態9〜実施の形態15において、ファン20を以下のように配置してもよい。なお、本実施の形態17では上述した実施の形態9〜実施の形態16との相違点を中心に説明するものとし、実施の形態9〜実施の形態16と同一部分には、同一符号を付している。
本実施の形態17に係る室内機100の熱交換器50は、実施の形態12の室内機100と同様の配置となっている。しかしながら、本実施の形態16に係る室内機100は、ファン20の配置の仕方が実施の形態12の室内機100と相違している。
つまり、本実施の形態17に係る室内機100は、前面側熱交換器51及び背面側熱交換器55の風量や伝熱面積に応じて、ファン20の傾斜が決定されている。
このように構成することにより、ファン20を前後方向に移動させられない場合でも、前面側熱交換器51及び背面側熱交換器55の伝熱面積に応じた風量分配が可能となり、熱交換器50(前面側熱交換器51及び背面側熱交換器55)の熱交換性能が向上する。
また、熱交換器50を複数の熱交換器で構成する場合(例えば前面側熱交換器51と背面側熱交換器55で構成する場合)、熱交換器50の配置勾配が変局する箇所(例えば前面側熱交換器51と背面側熱交換器55との実質的な接続箇所)で各熱交換器が完全に接触している必要はなく、多少の隙間があってもよい。
また、右側縦断面における熱交換器50の形状は、一部又は全部が曲線形状となっていてもよい(図39参照)。
<ファン個別制御>
上述のように、本発明に係る室内機100は複数のファン20を備えている。これら各ファン20を個別に制御することにより、室内機100の風向制御性等を向上させることができる。また、実施の形態2〜実施の形態7で示した補助ベーンを用いることにより、風向制御性をさらに向上させることも可能である。なお、本実施の形態18では、各ファン20の風量を個別に制御する具体的な実施形態の一例を説明する。ここで、本実施の形態18では、3つのファン20がケーシング1の左右方向(長手方向)に沿って並設した室内機100を例に説明する。また、説明の便宜上、各ファン20を区別して説明する必要がある場合は、ケーシング1の左側から順にファン20A、ファン20B及びファン20Cと称することとする。また、本実施の形態18においては、実施の形態1〜実施の形態17と同一の機能や構成については同一の符号を用いて述べることとする。なお、室内機100に並設されるファンの数が3つ以外の場合においても、本実施の形態18で示した発明が成立することは言うまでもない。
本実施の形態18に係る室内機100は、ケーシング1の左右方向(長手方向)に3つのファン20が設けられている。これらファン20の風量を図40の左側のファン20から順に大きくすると、室内機100の吹出口3における風速分布は図40の矢印に示すようになる。つまり、ファン20A〜ファン20Cの風量を、ファン20A<ファン20B<ファン20Cとすると、室内機100の吹出口3における風速分布は図40の矢印に示すようになる。なお、図40に示す矢印の方向は気流の方向を示し、図40の矢印の大きさは風速の大きさを示している。つまり、図40の矢印は、その長さが長いほど風速が速い(換言すると、風量が多い)ことを示している。
各ファン20の風量を図40の右側のファン20から順に大きくすると、室内機100の吹出口3における風速分布は図41の矢印に示すようになる。つまり、ファン20A〜ファン20Cの風量を、ファン20A>ファン20B>ファン20Cとすると、室内機100の吹出口3における風速分布は図41の矢印に示すようになる。なお、図41に示す矢印の方向は気流の方向を示し、図41の矢印の大きさは風速の大きさを示している。つまり、図41の矢印は、その長さが長いほど風速が速い(換言すると、風量が多い)ことを示している。
図42に示すように、左右ベーン80で曲げられた気流は、吹出口3の近傍においてケーシング1の側壁部に衝突し、通風損失になる。このような場合、図41で示すように、吹出口3の右側端部の風速が小さくなるように、各ファン20の風量を発生させるとよい(図41参照)。吹出口3の全風量を従来の室内機(ファンが1つのみ設けられている室内機、又は複数のファンのそれぞれの風量を制御しない室内機)と同一の風量に設定した場合、このように各ファン20の風量を個別に制御することにより、ケーシング1の側壁部に気流が衝突することによる通風損失を低減することができる。
また、以下のように各ファン20の風量を個別に制御してもよい。なお、本実施の形態19において、特に記述しない項目については実施の形態18と同様とし、同一の機能や構成については同一の符号を用いて述べることとする。
図43に示すように、各ファン20が発生する風量を同一とした場合、吹出口3の両端部近傍で風速が低下していることがわかる。これは、風路を構成するケーシング1の側壁等で生じる気流摩擦により風速が低減するためである。このため、室内機100を低風量(低能力)モードで運転する場合、この速度低下域(吹出口3の両端部近傍)で逆流を生じることがある。この逆流は、呼吸音のような異音を生じる場合がある。また、冷房運転時においては、この逆流は、暖気と冷気の混合によって結露を生じる等の不具合を生じる。
低風量(低能力)モードで運転する場合、本実施の形態19に係る室内機100は、吹出口3の両端部近傍の風速が大きくなるように、両端部に配置されたファン20A及びファン20Cの風量を中央部に配置されたファン20Bの風量よりも大きくしている。低風量(低能力)モードにおける吹出口3の全風量を従来の室内機(ファンが1つのみ設けられている室内機、又は複数のファンのそれぞれの風量を制御しない室内機)と同一の風量に設定した場合、このように各ファン20の風量を制御することにより、低風量(低能力)モードで発生する上記の問題点を解決することができる。
また、以下のように各ファン20の風量を個別に制御してもよい。なお、本実施の形態20において、特に記述しない項目については実施の形態18又は実施の形態19と同様とし、同一の機能や構成については同一の符号を用いて述べることとする。
本実施の形態20に係る室内機100は、吹出口3の中央部の風速が両端部近傍の風速よりも大きくなるように、中央部に配置されたファン20Bの風量を両端部に配置されたファン20A及びファン20Cの風量よりも大きくしている。
実施の形態18〜実施の形態20では、同一形状(同一仕様)のファン20を複数設け、各ファン20の回転数を変更することにより、各ファン20の風量を個別に制御していた。これに限らず、送風能力の異なるファン20(例えばファン径、ボス比、翼の取り付け角等が異なるファン20)を用いても、実施の形態18〜実施の形態20と同様の効果が得られる。送風能力の異なるファン20を複数用いることにより、ファン20の実装密度が向上する、室内機100(ケーシング1)内部の風速分布をより詳細に制御できる等、実施の形態18〜実施の形態20では得られなかった効果をさらに得ることもできる。
Claims (12)
- 上部に吸込口が形成され、前面部下側に吹出口が形成されたケーシングと、
前記ケーシング内の前記吸込口の下流側に設けられた軸流型又は斜流型のファンと、
前記ケーシング内の前記ファンの下流側であって、前記吹出口の上流側に設けられ、前記ファンから吹き出された空気と冷媒とが熱交換する熱交換器と、
前記吹出口に設けられ、該吹出口から吹き出される気流の上下方向の向きを制御する上下ベーンと、
前記上下ベーンの上流側に設けられ、前記熱交換器を通過した気流の上下方向の向きを制御する補助上下ベーンと、
を備え、
前記熱交換器は、前記ケーシングの前面側に配置された前面側熱交換器と、前記ケーシングの背面側に配置された背面側熱交換器とを有し、
前記補助上下ベーンの上流側端部が前記前面側熱交換器の下端部と前記背面側熱交換器の下端部とを結ぶ仮想直線よりも上流側に位置する
空気調和機の室内機。 - 前記補助上下ベーンが複数個設けられている請求項1に記載の空気調和機の室内機。
- 前記上下ベーンの回転軸位置及び前記補助上下ベーンの回転軸位置のうち少なくとも一方が可変となっている請求項1又は請求項2に記載の空気調和機の室内機。
- 前記熱交換器は、前記ケーシングの前面側に配置された前面側熱交換器と、前記ケーシングの背面側に配置された背面側熱交換器と、を備え、
前記前面側熱交換器と前記背面側熱交換器は、それぞれ独立した熱交換作用を有している請求項1〜請求項3のいずれか一項に記載の空気調和機の室内機。 - 前記補助ベーンは、ケーシングの左右方向に沿って複数に分割されており、
これら分割された補助ベーンのそれぞれは、独立してその向きを制御できる請求項1〜請求項4のいずれか一項に記載の空気調和機の室内機。 - 前記吹出口から吹き出される気流を上方向に曲げるとき、
前記上下ベーン及び前記補助上下ベーンは、これらの向きが下流側に配置されているベーンほど上方向に制御される請求項1〜請求項5のいずれか一項に記載の空気調和機の室内機。 - 前記吹出口から吹き出される気流を下方向に曲げるとき、
前記上下ベーン及び前記補助上下ベーンの向きは、これらの向きが下流側に配置されるベーンほど下方向に制御される請求項1〜請求項5のいずれか一項に記載の空気調和機の室内機。 - 前記前面側熱交換器を通過した気流の温度は、前記背面側熱交換器を通過した気流の温度よりも低いことを特徴とする請求項4に記載の空気調和機の室内機。
- 前記熱交換器は、前記ケーシングの前面側から背面側にかけて切断した縦断面において、下部に変局部が形成されており、
前記補助上下ベーンは、該変局部の下方に配置されている請求項1〜請求項8のいずれか一項に記載の空気調和機の室内機。 - 前記熱交換器は、
前記ケーシングの前面側に配置された前面側熱交換器と、
前記ケーシングの背面側に配置された背面側熱交換器と、
を有し、
側面視において、
前記前面側熱交換器の長手方向の長さは、前記背面側熱交換器の長手方向の長さよりも短い請求項1〜請求項9のいずれか一項に記載の空気調和機の室内機。 - 前記熱交換器は、
前記ケーシングの前面側に配置された前面側熱交換器と、
前記ケーシングの背面側に配置された背面側熱交換器と、
を有し、
前記前面側熱交換器の圧力損失は、前記背面側熱交換器の圧力損失よりも大きい請求項1〜請求項10のいずれか一項に記載の空気調和機の室内機。 - 請求項1〜請求項11のいずれか一項に記載の室内機を備えた空気調和機。
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