JP6516833B2 - 室内機および空気調和装置 - Google Patents

Description

この発明は、たとえば空気調和装置などの室内機などに係るものである。特にモータの放熱などに関するものである。

空気調和装置などにおいて、室内側に設置する室内機は、たとえば室内に空気を送り込む（送風する）送風機を備えている。送風機は、電動機（モータ）を駆動し、ファン（羽根車）を回して送風する。ここで、モータは、駆動によって発熱するため、放熱（冷却）させる必要がある。

たとえば、ターボファン（羽根車）を回転させて送風する天井埋込型の室内機では、モータの回転軸と固定される主板において、凸形状で形成された凸部を有し、モータを覆っている。従来、主板の凸部に、モータ側の面と風路となるファン内部側の面とを貫通する開口穴を設けていた。ターボファンを流出した空気の一部は、負圧によってモータ側に案内される。そして、モータは通過する空気に放熱する。放熱された空気は、開口穴からターボファン内部へ流入し、羽根車を流出する空気と合流する。以上の空気の流路を形成することでモータを冷却するものであった（たとえば、特許文献１参照）。このとき、開口穴をターボファンの凸部の麓に開口穴を設けて、騒音低減をはかるものもある（たとえば、特許文献２参照）。

また、特許文献１には、ターボファンから吹き出した空気の一部をモータ側へ案内する経路とモータ側からターボファンの流出側に案内する経路とを形成する仕切板を筺体天板と羽根車との間に設けている室内機についても記載されている。

特開平６−３４１６５９号公報 特開２００６−２６６６６４号公報

上記のように、たとえば、モータ側の面とファン内部側の面とを貫通する開口穴を主板に設けると、ファン内部の圧力が変動し、騒音が発生する原因となる。また、仕切り板等が構成部品として必要となり、部品コストが高くなる原因となる。

この発明は、上記の課題を解決するためになされたもので、騒音、構成部品点数などを増やさずに、モータを放熱することができる室内機などを得ることを目的とする。

この発明に係る室内機は、天板と側板とを具備する筐体と、天板の内面側の中央部分に、天板と対向して設置されるモータと、モータの回転軸に固定され、モータの駆動により回転されるファンと、筐体の内面側に設置される断熱手段とを有し、ファンから流出した空気の一部を、モータが設置された空間に送る流路をファンと天板との間に形成し、天板のモータと対向する部分に、蛇腹状のフィンである放熱手段を有するものである。

この発明によれば、天板において、モータと天板とが対向する部分には断熱手段を取り付けないようにすることで、モータから発生した熱を天板を介して放熱させることができる室内機を得ることができる。このとき、ファンに流入出する空気の流れを阻害することなく、部品を追加してモータへの流路を確保する必要がないので、騒音およびコストを抑えることができる。

この発明の実施の形態１に係る室内機１００の構成を説明する図である。 この発明の実施の形態１に係るターボファン１７０の構成を示す斜視図である。 この発明の実施の形態１に係る室内機１００内を通過する空気の流れを説明する図である。 この発明の実施の形態２に係る室内機１００の構成を説明する図である。 この発明の実施の形態３に係る空気調和装置の構成例を表す図である。

以下、この発明を実施するための形態について、図面を参照して説明する。ここで、参照符号について、以下の図面において、同一の符号を付したものは、同一またはこれに相当するものであり、このことは、明細書の全文において共通することである。そして、明細書全文に表わされている構成要素の形態は、あくまでも例示であって、明細書に記載された形態に限定するものではない。特に構成要素の組み合わせは、各実施の形態における組み合わせのみに限定するものではなく、他の実施の形態に記載した構成要素を別の実施の形態に適用することができる。また、複数枚有する翼に関する符号は、代表の１枚にのみ付すものとする。また、図などに示した翼の枚数は一例である。さらに、図における上方を「上側」とし、下方を「下側」として説明する。そして、図面では各構成部材の大きさの関係が実際のものとは異なる場合がある。

実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１に係る室内機１００の構成を説明する図である。本実施の形態では、室内の天井に埋め込むことができる天井埋め込み型で、四方向に吹き出し口を有する四方向カセット型の室内機１００について説明する。室内機１００は、冷媒配管により室外機と接続し、冷媒を循環して冷凍、空気調和などを行う冷媒回路を構成する。

図１に示すように、室内機１００は、天板１２１および側板１２２で構成される筐体１２０を有する。室内機１００は、天板１２１が上方となる向きに室内の天井に埋め込まれて設置される。筐体１２０は室内に面する側（下方側）が開口している。天板１２１にはモータ１８０が内面側に取り付けられる。また、室内機１００は、平面視で略四角形状の化粧パネル１３０が下方側に取り付けられ、室内に面している。化粧パネル１３０の中央付近には、室内機１００内への空気（気体）の吸い込み口となるグリル１３１と、グリル１３１通過後に空気を除塵するフィルタ１４０とを備えている。

室内機１００の下面中央部には、本体内に空気を整流して流入させる本体吸い込み口（ベルマウス）１２３を有している。また、本体吸い込み口１２３の周囲には、本体内から空気を流出させる本体吹き出し口１２４を有している。そして、グリル１３１、本体吸い込み口１２３、本体吹き出し口１２４および吹き出し口１３２が連通し、室内機１００内の風路を形成している。

室内機１００の本体内部には、ターボファン（羽根車）１７０、ベルマウス１６０、モータ１８０および室内熱交換器１１０、断熱材１９０を有している。ターボファン１７０はモータ１８０が有する回転軸１８１が取り付けられた遠心型の送風機に用いられる羽根車である。ターボファン１７０が回転することにより、グリル１３１を介して吸い込んだ空気を側方（図１の左右方向）に送り出す空気の流れを形成する。ターボファン１７０については後述する。また、ベルマウス１６０はターボファン１７０の吸い込み風路を形成し、整流する。

モータ１８０は、前述したように、モータ１８０は、天板１２１の中央部分と回転軸１８１とが直交するように天板１２１に取り付けられる。たとえば、回転軸１８１は鉛直方向を向くことになる。ここで、たとえばモータ１８０を天板１２１に接するように取り付けるようにしてもよい、また、少し隙間を有して取り付けてもよい。モータ１８０が駆動すると、回転軸１８１に固定されたターボファン１７０が回転軸１８１を中心に回転する。本実施の形態においては、消費電力が少なく、駆動に比して発熱量が少ないＤＣ（直流）モータをモータ１８０として用いる。

たとえばフィンチューブ型の室内熱交換器１１０は、空気の流れにおいてターボファン１７０の下流側に、ターボファン１７０を囲むように設置している。たとえば空気調和装置に、本実施の形態の室内機１００を適用する際、室内熱交換器１１０は、冷房運転時には蒸発器として機能し、暖房運転時には凝縮器として機能する。

化粧パネル１３０の各辺には、空気の吹き出し口１３２が、化粧パネル１３０の各辺に沿って形成されている。本実施の形態の室内機１００は、４つの吹き出し口１３２を有している。各吹き出し口１３２には、風向きを変更する風向偏向板となる吹き出しベーン（フラップ）１５０を有している。各吹き出しベーン１５０は、モータ（図示せず）の駆動により軸を中心に回転移動することで位置制御が行われる。

断熱手段となる断熱材１９０は、貼るなどして筐体１２０内側の面に取り付けられる。断熱材１９０は、筐体１２０を介した熱の出入りを防ぐ。ここで、本実施の形態では、天板１２１において、取り付けられたモータ１８０と対向する部分には、断熱材１９０を取り付けないようにする。天板１２１において、断熱材１９０が取り付けられておらず、モータ１８０と対向する部分を放熱部（穴部）１２１ａとする。放熱部（穴部）１２１ａにおいては、モータ１８０が発した熱が天板１２１に直接的に伝わる。天板１２１に伝わった熱は室内機１００外部に放熱される。

図２はこの発明の実施の形態１に係るターボファン１７０の構成を示す斜視図である。ターボファン１７０は、回転すると、回転軸１８１方向から空気（気体）を吸入し、吸入した気体を回転軸１８１と交差する外周方向に吹き出す。本実施の形態に係るターボファン１７０は、図２に示すように、シュラウド（側板）１と主板１７３とを対向させるように配置する。そして、シュラウド１７１と主板１７３との間に複数（図２では７枚）の翼１７２が設けられている。シュラウド１７１は、ベルマウス形状をしており、中央部分に空気吸い込み口１７１ａを有する。

翼１７２は、ターボファン１７０内から外周方向への空気の流れを形成する。ここで、本実施の形態の翼１７２は、シュラウド１７１と主板１７３との間において、ねじれた形状を有する３次元翼である。翼１７２が３次元翼とすることで、低騒音化、低消費電力化などをはかることができる。

主板１７３は、翼１７２が接合されるなど、ターボファン１７０の土台となる。主板１７３は、ターボファン１７０の内側に向かって中央部分が凸状を形成している。このため、主板１７３の外面側は中央部分が凹んでおり、凹むことでできる空間にモータ１８０を収容している。したがって、主板１７３はモータ１８０を覆っている。ここで、本実施の形態における主板１７３には、モータ１８０が設置された空間側（モータ１８０を収容する外面側）とターボファン１７０内部における空気の流路となる内面側とを仕切っている。このため、本実施の形態の主板１７３は、外面側と内面側とを連通する穴を形成しない。穴を有していないことで、ターボファン１７０内部を通過する空気の流れに乱れが生じず、外面側から内面側に空気が流れることで発生する音を抑えることができる。

また、主板１７３の凸状中央にはボス１７４が取り付けられる。ボス１７４を介して、モータ１８０の回転軸１８１にターボファン１７０を取り付けて固定する。本実施の形態では、伝熱性に優れたアルミニウム製のボス１７４を用いるものとする。このため、モータ１８０が発した熱は回転軸１８１およびボス１７４に伝達する。そして、ボス１７４がターボファン１７０内を通過する空気に放熱する。

ここで、後述する図３に示すように、ターボファン１７０の主板１７３と断熱材１９０（天板１２１）との間には、モータ１８０の冷却を促す空気をモータ１８０が設置されている空間に通過させる冷却流路１７５が形成されている。冷却流路１７５を形成することで、モータ１８０に空気を供給できるだけでなく、ターボファン１７０が回転時に振動して、ターボファン１７０の主板１７３と断熱材１９０（天板１２１）とが接触などしないようにするための隙間（空隙）となる。

図３はこの発明の実施の形態１に係る室内機１００内を通過する空気の流れを説明する図である。ここでは、特にターボファン１７０を通過してモータ１８０を冷却する空気の流れについて説明する。モータ１８０が駆動して回転軸１８１が回転することで、回転軸１８１に固定したターボファン１７０も回転する。ターボファン１７０が回転すると、気流が発生し、グリル１３１、本体吸い込み口１２３を介してターボファン１７０の空気吸い込み口１７１ａから空気が流入する。ターボファン１７０に流入した空気は、ターボファン１７０を通過して、ターボファン１７０の外周部分から流出する。外周部分から吹き出された空気は、大部分が室内熱交換器１１０を通過し、たとえば冷却または加熱される。冷却または加熱された空気は本体吹き出し口１２４および吹き出し口１３２を通って室内に流出する。

一方、ターボファン１７０の外周部分から流出した空気の一部は、天板１２１（断熱材１９０）とターボファン１７０の主板１７３との間の冷却流路１７５に流入する。流入した空気はモータ１８０を冷却する。そして、天板１２１と主板１７３との間の空気は、天板１２１と主板１７３との間の冷却流路１７５において圧力が低い部分から流出し、ターボファン１７０から流出した空気と合流して、たとえば室内熱交換器１１０を通過する。

以上のように、本実施の形態の室内機１００においては、天板１２１において、断熱材１９０を取り付けていない放熱部１２１ａを有し、モータ１８０と天板１２１との間を直接対向させるようにしたので、モータ１８０から発生した熱を天板１２１を介して放熱させることができる。そして、主板１７３にモータ１８０が設置された空間とターボファン１７０内部の空間とを連通させる穴を形成する必要がないので、穴が空気を乱すことなく騒音の発生を防ぐことができる。また、部品を追加することなく、ターボファン１７０から流出した空気をモータ１８０に通過させて室内熱交換器１１０に流す流路を形成することができるので、コストを抑えることができる。また、本実施の形態の室内機１００においては、モータ１８０にＤＣモータ（直流）を用いることにより、モータの発熱を抑えることができる。

実施の形態２．
図４はこの発明の実施の形態２に係る室内機１００の構成を説明する図である。図４において、図１などと同じ符号を付している装置などについては、実施の形態１で説明したことと同様の動作、機能を果たすものである。本実施の形態は、天板１２１が有する放熱部１２１ａを蛇腹状のフィンとしたものである。放熱部１２１ａを蛇腹状のフィン１２１ｂで構成する。蛇腹状のフィン１２１ｂとすることで、放熱部１２１ａにおいて、室内機１００外の空間との間の伝熱面積を増やすことができ、放熱効果をより高めることができる。ここで、天板１２１とフィン１２１ｂとは、一体形成したものでなく、別部品で構成してもよい。

実施の形態３．
図５はこの発明の実施の形態３に係る空気調和装置の構成例を表す図である。ここで、図５では空気調和装置を冷凍サイクル装置の例として示している。図５において、図１などにおいて説明したものについては、同様の動作を行うものとする。図５の空気調和装置は、室外機（室外ユニット）２００と室内機（室内ユニット）１００とをガス冷媒配管３００、液冷媒配管４００により配管接続する。室外機２００は、圧縮機２１０、四方弁２２０、室外熱交換器２３０および膨張弁２４０を有している。

圧縮機２１０は、吸入した冷媒を圧縮して吐出する。ここで、特に限定するものではないが、圧縮機２１０はたとえばインバータ回路などにより、運転周波数を任意に変化させることにより、圧縮機２１０の容量（単位時間あたりの冷媒を送り出す量）を変化させることができるようにしてもよい。四方弁２２０は、たとえば冷房運転時と暖房運転時とによって冷媒の流れを切り換える弁である。

本実施の形態における室外熱交換器２３０は、冷媒と空気（室外の空気）との熱交換を行う。たとえば、暖房運転時においては蒸発器として機能し、冷媒を蒸発させ、気化させる。また、冷房運転時においては凝縮器として機能し、冷媒を凝縮して液化させる。

絞り装置（流量制御手段）などの膨張弁２４０は冷媒を減圧して膨張させる。たとえば電子式膨張弁などで構成した場合には、制御装置（図示せず）などの指示に基づいて開度調整を行う。室内熱交換器１１０は、たとえば空調対象となる空気と冷媒との熱交換を行う。暖房運転時においては凝縮器として機能し、冷媒を凝縮して液化させる。また、冷房運転時においては蒸発器として機能し、冷媒を蒸発させ、気化させる。

最初に、冷凍サイクル装置における冷房運転について冷媒の流れに基づいて説明する。冷房運転においては、実線で示す接続関係となるように四方弁２２０を切り替える。圧縮機２１０により圧縮されて吐出した高温、高圧のガス冷媒は、四方弁２２０を通過し、室外熱交換器２３０に流入する。そして、室外熱交換器２３０内を通過して、室外の空気と熱交換することで凝縮、液化した冷媒（液冷媒）は、膨張弁２４０へ流入する。膨張弁２４０で減圧されて気液二相状態となった冷媒は室外機２００から流出する。

室外機２００を流出した気液二相冷媒は、液冷媒配管４００を通過して室内機１００に流入する。そして、ディストリビュータおよび流量調整用毛細管（図示せず）により分配され、室内熱交換器１１０に流入する。前述したように室内熱交換器１１０を通過して、たとえば空調対象の空気と熱交換することで蒸発、ガス化した冷媒（ガス冷媒）は、室内機１００から流出する。

室内機１００から流出したガス冷媒はガス冷媒配管３００を通過して室外機２００に流入する。そして、四方弁２２０を通過して再度圧縮機２１０に吸入される。以上のようにして空気調和装置の冷媒が循環し、空気調和（冷房）を行う。

次に暖房運転について冷媒の流れに基づいて説明する。暖房運転においては、点線で示す接続関係となるように四方弁２２０を切り替える。圧縮機２１０により圧縮されて吐出した高温、高圧のガス冷媒は、四方弁２２０を通過して室外機２００から流出する。室外機２００を流出したガス冷媒は、ガス冷媒配管３００を通過して室内機１００に流入する。

室内熱交換器１１０を通過して、たとえば空調対象の空気と熱交換することで凝縮、液化した冷媒は、ディストリビュータおよび流量調整用毛細管（図示せず）とを通過して室内機１００から流出する。

室内機１００から流出した冷媒は液冷媒配管４００を通過して室外機２００に流入する。そして、膨張弁２４０で減圧されて気液二相状態となった冷媒は室外熱交換器２３０に流入する。そして、室外熱交換器２３０内を通過して、室外の空気と熱交換することで蒸発、ガス化した冷媒（液冷媒）は、四方弁２２０を通過して再度圧縮機２１０に吸入される。以上のようにして空気調和装置の冷媒が循環し、空気調和（暖房）を行う。

以上のように、本実施の形態の空気調和装置（冷凍サイクル装置）においては、上述の室内機１００を用いて構成することで、直風回避をしつつ、スマッジングを低減することができる。

上述の実施の形態では、室内機１００は４つの吹き出し口１３２と吹き出しベーン１５０とを有し、四方向の空気を吹き出す四方向カセット型の室内機であるものとして説明したが、これに限定するものではない。たとえば、二方向、三方向の空気の流れに対応する、他の天井埋め込み型の室内機についても適用することができる。また、天井埋め込み型の室内機に限らず、他の型式の室内機にも適用することができる。

また、上述の実施の形態では、冷凍サイクル装置の例として空気調和装置について説明したが、これに限定するものではない。たとえば冷蔵装置、冷凍装置など、他の冷凍サイクル装置にも適用することができる。また、冷凍サイクル装置だけでなく、送風機、換気装置などにも適用することができる。

１００ 室内機、１１０ 室内熱交換器、１２０ 筐体、１２１ 天板、１２１ａ 放熱部、１２１ｂ フィン、１２２ 側板、１２３ 本体吸い込み口、１２４ 本体吹き出し口、１３０ 化粧パネル、１３１ グリル、１３２ 吹き出し口、１４０ フィルタ、１５０ 吹き出しベーン、１６０ ベルマウス、１７０ ターボファン、１７１ シュラウド、１７１ａ 空気吸い込み口、１７２ 翼、１７３ 主板、１７４ ボス、１７５ 冷却流路、１８０ モータ、１８１ 回転軸、１９０ 断熱材、２００ 室外機、２１０ 圧縮機、２２０ 四方弁、２３０ 室外熱交換器、２４０ 膨張弁、３００ ガス冷媒配管、４００ 液冷媒配管。

Claims (5)

1. 天板と側板とを具備する筐体と、
   前記天板の内面側の中央部分に、前記天板と対向して設置されるモータと、
   該モータの回転軸に固定され、前記モータの駆動により回転されるファンと、
   前記筐体の内面側に設置される断熱手段とを有し、
   前記ファンから流出した空気の一部を、前記モータが設置された空間に送る流路を前記ファンと前記天板との間に形成し、
   前記天板の前記モータと対向する部分に、蛇腹状のフィンである放熱手段を有する室内機。
2. 前記ファンは、
   前記回転軸に固定される主板と、
   該主板と対向し、気体が流入する吸い込み口を有するシュラウドと、
   前記主板と前記シュラウドとの間に配置される複数の翼とを有し、
   ファン内部に流入した空気を、前記回転軸と直交する方向に流出させる遠心ファンであり、
   前記主板は、前記モータが設置された空間と前記ファン内部の空間とを仕切る請求項１に記載の室内機。
3. アルミ材を用いたボスにより、前記ファンと前記回転軸とを固定する請求項１または請求項２に記載の室内機。
4. 前記モータを直流モータとする請求項１〜請求項３のいずれか一項に記載の室内機。
5. 請求項１〜請求項４のいずれか一項に記載の室内機と、
   該室内機側に熱供給を行う室外機と
   を備える空気調和装置。

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