JP6135125B2 - 室内機 - Google Patents

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Description

本発明は、空気調和機の室内機に関するものである。
従来、空気調和機の室内機として、ターボファンなどの遠心ファンと、そのターボファンを取り囲むように配置された熱交換器とを備えた天井設置型の室内機が知られている。熱交換器は、互いに離間して配置された複数枚のフィンを有している。このような室内機では、熱交換器の内側(すなわち、ターボファンを向く側)において、ターボファンから吹き出した気流が熱交換器のフィンの縁に対して当該フィンの並ぶ方向と平行またはそれに近い角度で当たることによって、当該気流がフィンの縁と干渉して、特殊な干渉騒音が発生するおそれがある。
従来では、このような干渉騒音の発生を防止することが可能な室内機として、特許文献1および2に記載されているように、当該ターボファンから吹き出した気流を熱交換器のフィンの間に向けて案内する整流板が、熱交換器の内側に設けられているものがある。このような室内機では、ターボファンからの吹出気流が整流板によって熱交換器のフィンに向けて案内されるので、吹出気流がフィンに干渉して騒音が発生するのを防止することが可能である。
これら特許文献1および2記載の整流板は、いずれも、熱交換器の内側において、ターボファンに向けて突出する突出部分を有する。
具体的には、特許文献1記載の整流板83は、図10に示されるように、熱交換器82のフィン82aが並ぶ方向に延設された本体部分83aと、当該本体部分83aの一部を熱交換器82の内側から突出する突出部83bとを有する。整流板83は、熱交換器82dの内側82d(すなわち、ファン80に対向する側)において、突出部83bがファン80に向けて突出するように配置されている。ファン80から吹き出した気流F1が突出83dによってフィン82aの隙間82cへ案内されるので、熱交換器82の内側において気流F1がフィン82aの縁84に干渉して騒音が発生することを防止することが可能である。
また、特許文献2記載の整流板は、薄い樹脂製の導風板からなり、熱交換器の内側にそこから突出するように設けられている。さらに、この整流板の先端は、ターボファンが発生する気流の上流へ向けて曲げられ、これにより、気流をフィン側に徐々に曲げてフィンに当てることにより、乱流の発生を抑えている。
特許2661446号公報 特開2001−99436号公報
特許文献1および2に記載されている室内機では、熱交換器の内側に整流板が設けられているので、吹出気流がフィンに干渉する際に生じる騒音を低減することが可能である。しかし、整流板における気流の上流側(すなわち、気流が当たる側)で圧力が高い領域が発生するので、ファンの回転に起因する騒音(NZ音)が新たに発生するおそれがある。
すなわち、図10に示されるように、整流板83の突出部83bの上流側では、整流板83の突出部83bによってフィン82aの並ぶ方向への気流の進行が抑えられるため、圧力が高くなる領域85が形成される。一方、ファン80が回転しているときには、羽根81の後縁81a付近の空間において、圧力の高い後流領域84が形成され、この領域84が羽根81に付随して移動する。したがって、羽根81が整流板83の突出部83bの近くを通過するときには、2つの圧力が高い領域、すなわち、羽根81の後流領域84と整流板83の突出部83bの上流側の領域85とが干渉する。このように圧力が高い領域84、85が干渉している瞬間には、ファン80から吹き出した気流が流れにくくなるので、羽根81の負荷が上昇して、羽根81の表面に圧力変動が発生する。この圧力変動によって、ファン80の回転数に起因する騒音(いわゆるNZ音)が発生する。
このようなNZ音の生じる可能性は、近年、省エネルギー化のために熱交換器の列数が増えることに伴い、熱交換器のフィンが遠心ファンの羽根に近づけて配置されることによって、ますます拡大する。
本発明は、上記のような事情に鑑みてなされたものであり、気流と熱交換器のフィンとの干渉による騒音を低減する整流板を備えた構成において、ファンの回転時に羽根と整流板との間で発生する騒音を低減することが可能な室内機を提供することを目的とする。
本発明の室内機(31)は、空気調和機の室内機(31)であって、多数の羽根(21)を有する羽根車(23)を備えた遠心ファン(51)と、互いに離間して配置された複数枚のフィン(43a)を有し、前記遠心ファン(51)の外側に配置された熱交換器(43)と、前記熱交換器(43)における前記羽根車(23)に対向する側に配置され、前記羽根車(23)から吹き出される気流を前記フィン(43a)の間に案内する整流板(61)とを備えており、前記整流板(61)は、前記フィン(43a)から突出するように前記熱交換器(43)に支持され、前記遠心ファン(51)から吹き出される気流の一部が通る開口(65)を有する本体部(62)と、当該開口(65)を通る気流を前記フィン(43a)の間へ向けるように、前記フィン(43a)に対して傾斜して配置された傾斜部(63)とを有し、前記フィン(43a)に近づくにつれて前記本体部(62)から前記羽根車(23)の回転方向側に離れる方向(D)へ傾斜するように、1枚の板材の一部が切り起こされることにより、前記開口(65)と前記傾斜部(63)とが形成されていることを特徴とする。
かかる構成によれば、遠心ファン(51)から吹き出される気流をフィン(43a)の間に案内する整流板(61)を備えた構成において、当該整流板(61)の本体部(62)は開口(65)を有するので、整流板(61)の上流側(すなわち、気流が当たる側)の気流の一部を開口(65)を通して下流側に流すことができる。これにより、整流板(61)の上流側の圧力を下げることが可能である。したがって、整流板(61)の上流側における圧力が高い領域が縮小し、当該領域と遠心ファン(51)の羽根(21)の後流領域との干渉を低減させることができ、ファンの回転時に羽根(21)と整流板(61)との間で発生する騒音を低減することが可能である。
しかも、本体部(62)分の開口(65)を通る気流が、傾斜部(63)によって熱交換器(43)のフィン(43a)の間へ向けて案内されるので、フィン(43a)の間に円滑に向かうことが可能である。これにより、開口(65)を通る気流と熱交換器(43)の内側に位置するフィン(43a)の縁との干渉による騒音の発生を抑えることが可能である。
また、上記の構成では、前記フィン(43a)に近づくにつれて前記本体部(62)から前記羽根車(23)の回転方向側に離れる方向(D)へ傾斜するように、1枚の板材の一部が切り起こされることにより、前記開口(65)と前記傾斜部(63)とが形成されている。そのため、上記の整流板(61)を一体成形しつつ傾斜部(63)を形成することが可能であり、製造コストや手間の低減が可能である。また、これによって、本体部(62)と傾斜部(63)とが一体成形されるので、整流板(61)の剛性を確保することが可能である。
また、前記本体部(62)は、前記開口(65)と前記フィン(43a)との間に位置する壁部分(66)を有するのが好ましい。
かかる構成によれば、整流板(61)の本体部(62)は、壁部分(66)によって開口(65)と熱交換器(43)のフィン(43a)との間を仕切ることによって開口(65)におけるフィン(43a)側が閉じられるので、整流板(61)の強度を確保することが可能である。
また、前記整流板(61)は、前記傾斜部(63)と前記本体部(62)との間の側方の隙間を塞ぐ側壁(72)をさらに有するのが好ましい。
かかる構成によれば、傾斜部(63)の側方の隙間が側壁(72)によって塞がれるので、側方への気流の洩れを防止することが可能である。
以上のように、本発明によれば、気流と熱交換器のフィンとの干渉による騒音を低減する整流板を備えた構成において、ファンの回転時に羽根と整流板との間で発生する騒音を低減することができる。
本発明の実施形態にかかる空気調和機の室内機の内部を示す縦断面図である。 図1の羽根車およびその周辺部を下方から見た図である。 図1の熱交換器および整流板の拡大斜視図である。 図1の整流板の斜視図である。 図1の整流板に気流が当たる状態を示す説明図である。 図1の整流板を側方から見た図である。 本発明の変形例である側壁を有する整流板の斜視図である。 熱交換器のフィンに当たる気流の角度と騒音値との関係を示すグラフである。 気流が熱交換器のフィンに当たる状態を示す説明図である。 従来の整流板を備えた室内機において、遠心ファンの羽根の後流領域と整流板の上流側の圧力が高い領域とが干渉する状態を示す斜視図である。
以下、本発明の実施形態にかかる空気調和機の室内機について図面を参照しながら詳細に説明する。
図1に示される室内機31は、天井埋込型のカセット室内機である。この室内機31は、天井Cに設けられた開口に埋め込まれる略直方体の筐体33と、筐体33の下部に取り付けられた化粧パネル47とを備えている。化粧パネル47は、平面視の形状が筐体33よりも一回り大きく、天井Cの開口を覆った状態で室内に露出している。化粧パネル47は、その中央部に設けられた矩形状の吸込グリル39と、この吸込グリル39の各辺に沿って設けられた細長い矩形状の4つの吹出口37とを有している。
室内機31は、羽根車23を備えた遠心ファン51と、羽根車23を回転駆動するファンモータ11と、羽根車23の外側を取り囲む熱交換器43と、羽根車23から吹き出される気流を熱交換器43のフィン43aの隙間43c(図5参照)に案内する整流板61と、ドレンパン45と、エアフィルタ41とを備えている。
遠心ファン51は、ターボファンであり、羽根車23とベルマウス25とを含む。
図1〜2に示されるように、羽根車23は、ハブ15と、シュラウド19と、多数の羽根21とを含む。ハブ15は、筐体33の天板に固定されたファンモータ11の回転軸13に固定されている。
シュラウド19は、ハブ15に対して回転軸13の軸方向Aの前側Fに対向配置されている。シュラウド19は、回転軸13を中心として円形に開口する空気吸込口19aを有している。シュラウド19の外径は、後側Rに向かうにつれて大きくなっている。
多数の羽根21は、ハブ15とシュラウド19との間に空気吸込口19aの周方向に沿って所定の間隔をあけて配列されている。各羽根21の前側Fの端部はシュラウド19の内面に接合されている。各羽根21の後側Rの端部はハブ15に接合されている。各羽根21は、ハブ15の半径方向に対して回転方向の反対向き(後ろ向き)に傾斜した後ろ向き羽根である。
ベルマウス25は、シュラウド19に対して軸方向Aの前側Fに対向配置されている。ベルマウス25は、その外径が後側Rに向かうにつれて小さくなる湾曲形状を有している。
図1〜2に示すように、熱交換器43は、厚みの小さな扁平な形状を有している。熱交換器43は、その下端部に沿って延設された皿状のドレンパン45から上方に起立した状態で羽根車23の周囲を囲むように配置されている。
熱交換器43は、具体的には、図3および図5に示されるように、互いに離間して配置された多数枚のフィン43aと、当該フィン43aを貫通する複数の配管43bとを備えている。複数の配管43bは、互いに平行になるように配置され、それぞれの端部同士はU字管などを介して互いに接続されている。フィン43aは、互いに隙間43cをあけた状態で各配管43bに対してロウ付けなどによって接合されている。熱交換器43では、配管43b内部を通る冷媒とフィン43aの周囲の空気との間で熱交換される。
図2〜3に示されるように、整流板61は、熱交換器43における羽根車23に対向する側(内側)の部位43dに配置されている。具体的には、熱交換器43は、略直方体の筐体33の形状に合わせて羽根車23の外側を四方から取り囲んだ状態で配置されている。整流板61は、熱交換器43において羽根車23を取り囲む四方の面にそれぞれ1つずつ設けられており、熱交換器43の内側の部位43dのうち羽根車23に最も近い位置より回転方向Bの下流側に配置されている。
整流板61は、図3〜6に示されるように、フィン43aから羽根車23側に突出するように配置されて熱交換器43に支持されている。整流板61は、開口65を有する本体部62と、本体部62の開口65の上端縁から延出する傾斜部63と、本体部62の下端から下方に突出して熱交換器43の配管43bに係合する係合部64とを備えている。
本体部62は、矩形平板状の部分であり、矩形形状の開口65を有する。開口65は、遠心ファン51から吹き出される気流F1の一部の気流F2が通ることが可能な大きさを有する。
図6に示されるように、本体部62の高さH、具体的には、熱交換器43の内側の部位43dを向く端面43f(すなわち、フィン43aの内側の縁43e(図5参照)を結ぶことにより形成された面)から当該本体部62の先端62bまでの高さHは、気流F1とフィン43aとが干渉して騒音の発生を抑えることが可能な高さに設定される。
また、本体部62は、開口65とフィン43aとの間に位置する壁部分66を有する。具体的には、図4に示される壁部分66は、開口65の幅と同じ横幅を有し、本体部62における開口65の両側に縦方向に延びる両側部分67にそれぞれ連結している。
係合部64は、図4に示されるように、本体部62の壁部分66の熱交換器43側(図4における下側)から突出する部分である。係合部64は、熱交換器43の2本の配管43bの間に挿入されたときに配管43bに係合可能な凹部64aを有する。凹部64aは、係合部64の両側縁から側方に開放するようにそれぞれ形成されている。係合部64が熱交換器43のフィン43aの隙間43cに挿入され、当該係合部64の各凹部64aに配管43bが係合することにより、整流板61の本体部62は、フィン43aに平行で、かつ、熱交換器43の内側の部位43dの端面43f(図6参照)から所定の高さHだけ突出できるように配置される。この状態では、本体部62の壁部分66は、熱交換器43の内側の部位43dの端面43fよりも羽根車23に近い側に位置し、一方、係合部64は、端面43fよりも羽根車23から遠い側に位置する。
傾斜部63は、本体部62に対して傾斜しており、開口65を有する当該開口65を通る気流F2をフィン43aの隙間43cへ向けるように、フィン43aに対して傾斜するように配置されている。具体的には、傾斜部63は、図3および図5〜6に示されるように、本体部62の気流F1が当たる側と反対側へ(矢印Dの方向へ)向かうにつれてフィン43aに近づく方向へ傾斜している。
図6に示される傾斜部63の傾斜角θ(すなわち、傾斜部63と開口65を横断する開口面とのなす角度)および傾斜部63の先端から本体部62までの距離Xは、開口65を通る気流F2が傾斜部63によってフィン43aの隙間43cへ向けることが可能な寸法になるように設定されている。
ここで、図9に示されるように、熱交換器43の内側の部位43dにおいて気流Vがフィン43aの縁に対して当たる角度(仰角)をα度とした場合、気流Vがフィン43aの縁に干渉することによって発生する騒音の大きさ(騒音値β)は、図8のグラフから明らかなように、気流Vの角度αが大きくなれば、すなわち、フィン43aの並ぶ方向とほぼ直角に近い角度になれば低減していくことが実験により解明されている。そこで、図6に示される傾斜部63の傾斜角θ(前述の傾斜部63と開口65を横断する開口面とのなす角度)を設定する場合には、傾斜部63によって案内される気流F2がフィン43aの並ぶ方向とほぼ直角に近い角度でフィン43aの隙間43cに円滑に案内されるように、傾斜角θをなるべく小さくなるように設定されるのが好ましい。
本実施形態の整流板61では、図5〜6に示されるように、フィン43aに近づくにつれて本体部62から羽根車23の回転方向E(図5参照)側に離れる方向(図6に示される矢印Dの方向)へ傾斜するように、1枚の板材の一部が切り起こされることにより、開口65を有する本体部62と傾斜部63と係合部64とが形成されている。
室内機31のその他の構成は、従来の天井埋込型のカセット室内機の構成と同じである。具体的には、図1に示されるように、ドレンパン45は、熱交換器43において生じる水滴を収容する。収容された水は図略の排水経路を通じて排出される。エアフィルタ41は、ベルマウス25の入口を覆う大きさを有し、ベルマウス25と吸込グリル39との間に吸込グリル39に沿って設けられている。エアフィルタ41は、吸込グリル39から筐体33内に吸い込まれた空気に含まれる塵埃を捕捉する。
上記のように構成された室内機31では、ファンモータ11の駆動によって遠心ファン51の羽根車23が回転することにより、室内機31の内部において、図1に示される気流F0を発生させることが可能である。すなわち、吸込グリル39から吸い込まれた室内空気は、遠心ファン51のベルマウス25の内部を通って羽根車23へ向かう。羽根車23に到達した空気は、羽根車23の半径方向外側へ吹き出し、羽根車23の外側に配置された熱交換器43を通過する際に冷媒と熱交換することにより、冷却または加熱される。その後、熱交換された空気は、吹出口37を通して室内へ供給される。
上記のように室内機31が動作している間、熱交換器43の内側の部位43dに設けられた整流板61の本体部62は、図3および図5に示されるように、羽根車23からから吹き出した気流F1を熱交換器43のフィン43aに向けて案内することによって、気流F1がフィン43aに干渉して騒音が発生するのを防止する。
それとともに、整流板61の上流側(すなわち、気流F1が当たる側)の気流F1の一部の気流F2は、本体部62の開口65を通して下流側に流れることにより、当該本体部62の上流側の圧力が低下する。これにより、整流板61の上流側における圧力が高い領域71(図5参照)が縮小し、当該領域71と遠心ファン51の羽根21の後縁21aに発生する圧力が高い領域(後流領域)との干渉が低減する。さらに、本体部62分の開口65を通る気流F2は、傾斜部63によって熱交換器43のフィン43aの隙間43cへ向けて案内されるので、フィン43aの隙間43cに円滑に向かうことが可能である。
(特徴)
(1)
本実施形態の室内機31では、遠心ファン51から吹き出される気流F1をフィン43aの隙間43cに案内する整流板61を備えた構成において、当該整流板61の本体部62分は開口65を有するので、整流板61の上流側(すなわち、気流F1が当たる側)の気流F1の一部の気流F2を開口65を通して下流側に流すことができる。これにより、整流板61の上流側の圧力を下げることが可能である。したがって、整流板61の上流側における圧力が高い領域71が縮小する。その結果、当該領域71と遠心ファン51の羽根21の後縁21aに発生する圧力が高い領域(後流領域)との干渉を低減させることができ、遠心ファン51の回転時に羽根21と整流板61との間で発生する騒音を低減することが可能である。
しかも、本体部62分の開口65を通る気流F2が、傾斜部63によって熱交換器43のフィン43aの隙間43cへ向けて案内されるので、フィン43aの隙間43cに円滑に向かうことが可能である。これにより、開口65を通る気流F2と熱交換器43の内側に位置するフィン43aの縁43eとの干渉による騒音の発生を抑えることが可能である。
(2)
また、本実施形態の室内機31では、整流板61の本体部62は、壁部分66によって開口65と熱交換器43のフィン43aとの間を仕切ることによって開口65におけるフィン43a側が閉じられ、それによって開口65周囲が図4に示される本体部62の壁部分66、両側部分67および先端側部分68によって閉じられるので、整流板61の強度を確保することが可能である。
(3)
本実施形態の室内機31では、1枚の板材の一部が、フィン43aに近づくにつれて本体部62から羽根車23の回転方向E(図5参照)側に離れる方向(図6に示される矢印Dの方向)へ傾斜するように切り起こされることにより、上記の整流板61を一体成形しつつ傾斜部63を形成することが可能であり、製造コストや手間の低減が可能である。また、これによって、本体部62と傾斜部63とが一体成形されるので、整流板61の剛性を確保することが可能である。
(変形例)
(A)
なお、上記実施形態では、熱交換器43の内側の部位43dの四方の面にそれぞれ1枚の整流板61が設けられているが、本発明はこれに限定されるものではなく、四方の面にそれぞれ複数枚の整流板61を熱交換器43のフィン43aの並ぶ方向へ並べて配置してもよい。これにより、気流F1とフィン43aの縁43eとの干渉による騒音をさらに低減することが可能である。
(B)
上記実施形態では、図4に示されるように傾斜部63と本体部62との間には側方に開口する隙間が形成されているが、本発明はこれに限定されるものではない。本発明の変形例として、図7に示されるように、整流板61は、傾斜部63と本体部62との間の側方の隙間を塞ぐ側壁72をさらに有するようにしてもよい。この構成では、傾斜部63の側方の隙間が側壁72によって塞がれるので、開口65を通過した気流F2が側方へ洩れることを防止することが可能である。
(C)
また、上記実施形態では、整流板61の本体部62がフィン43aの隙間43cから当該フィン43aと平行になるように突出しているが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、図4〜6に示される本体部62における開口部65よりも先端側に位置する先端側部分68を気流F1が当たる側へ(すなわち、図6の矢印D方向とは反対方向へ)曲げてもよい。その場合、その先端側部分68が気流F1と干渉して騒音が発生することを抑えることが可能である。
(D)
また、上記実施形態では、整流板61の本体部62は、壁部分66によって開口65と熱交換器43のフィン43aとの間が仕切られているが、本発明はこれに限定されるものではなく、壁部分66を省略してもよい。その場合、開口65を広く形成することが可能である。なお、開口65を広く形成する場合には、開口65を通る気流をフィン43aと干渉して干渉騒音を発生しないように、当該気流をフィン43a間の隙間43cに案内する傾斜部63を当該開口65の面積に対応して広くするのが好ましい。
(E)
上記実施形態では、一枚の板材の一部を切り起こすことにより、開口65および傾斜部63を形成しているが、本発明はこれに限定されるものではなく、種々の方法で製造することが可能である。本発明の変形例として、樹脂を成形型に注入することによって開口65を有する本体部62および傾斜部63を一体成形してもよい。その場合、傾斜部63は、開口65の面積よりも大きい面積を有するように形成することが可能になり、その結果、開口65を通る気流をフィン43aの隙間43cにより確実に案内することが可能である。
21 羽根
23 羽根車
31 室内機
43 熱交換器
43a フィン
51 遠心ファン
61 整流板
62 本体部
63 傾斜部
65 開口




Claims (3)

  1. 空気調和機の室内機(31)であって、
    多数の羽根(21)を有する羽根車(23)を備えた遠心ファン(51)と、
    互いに離間して配置された複数枚のフィン(43a)を有し、前記遠心ファン(51)の外側に配置された熱交換器(43)と、
    前記熱交換器(43)における前記羽根車(23)に対向する側に配置され、前記羽根車(23)から吹き出される気流を前記フィン(43a)の間に案内する整流板(61)と
    を備えており、
    前記整流板(61)は、前記フィン(43a)から突出するように前記熱交換器(43)に支持され、前記遠心ファン(51)から吹き出される気流の一部が通る開口(65)を有する本体部(62)と、当該開口(65)を通る気流を前記フィン(43a)の間へ向けるように、前記フィン(43a)に対して傾斜して配置された傾斜部(63)とを有し、
    前記フィン(43a)に近づくにつれて前記本体部(62)から前記羽根車(23)の回転方向側に離れる方向(D)へ傾斜するように、1枚の板材の一部が切り起こされることにより、前記開口(65)と前記傾斜部(63)とが形成されている、
    ことを特徴とする室内機(31)。
  2. 前記本体部(62)は、前記開口(65)と前記フィン(43a)との間に位置する壁部分(66)を有する、
    請求項1に記載の室内機(31)。
  3. 前記整流板(61)は、前記傾斜部(63)と前記本体部(62)との間の側方の隙間を塞ぐ側壁(72)をさらに有する、請求項1または2に記載の室内機(31)。
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