JP6758992B2 - 室内機および空気調和機 - Google Patents

Description

本発明は、室内機および空気調和機に関する。

特許文献１の要約書、図１等には、ロータの中心部に形成されたファン吸込み口に対し、ベルマウス吸込み口を経由して吸入される空気を案内するベルマウスを備えた遠心ファンであって、ベルマウスには、吸入空気をベルマウス吸込口に案内する気流ガイド部が、吸入側の表面に形成されている空気調和機が開示されている。

特開２００９−２４５９５号公報

室内機の筐体寸法は、過去と比較すると小さくなっており、限られたスペースにファンや熱交換器といった様々な部品を取り付けなければならない。室内機に取り込まれた空気は、空気中に含まれる埃等を取り除くためのフィルタを通過した後、遠心ファンへ吸い込まれる。フィルタは、それ自身の圧力損失低減や集塵能力の向上のために、空気が通過する面積をできる限り大きく取る必要があり、フィルタを四角形とすることで限られたスペース内でより大きな面積とすることがある。一方、遠心ファンの外径は、その周囲を取り囲むように配置された熱交換器との距離を、ある一定以上確保する必要がある。

このことから、フィルタの面積よりも遠心ファンの吸込み口面積の方が小さくなることがあり、四角形のフィルタを通過し、円形の遠心ファンに吸い込まれる。狭い室内機の内部では、フィルタから遠心ファンの吸込み口までの距離を十分に確保することが難しいため、室内機に取り込まれた空気を遠心ファンへスムーズに導入するためのベルマウスを取付けても、フィルタと遠心ファンの吸込み口の形状の差異によって、ベルマウスの周方向で気流が偏ったまま遠心ファンに吸い込まれてしまう。これによって、遠心ファンの効率が低下し、騒音が増加する。特許文献１では、ベルマウスの吸入側の表面に、吸入空気をベルマウス吸込口に案内する気流ガイド部を形成することで気流の偏りを抑制し、前述の問題を改善している。

ここで、近年の空気調和器の室内機では、据付後のメンテナンス性を考慮して、電気基盤を格納した電気品箱を遠心ファンの吸込口に設置する構成が増えてきている。しかしながら、電気品箱をベルマウスの吸込口に設置したときに発生する気流の乱れは、ベルマウスの表面に形成した気流ガイド部では、十分に抑制することができなかった。

そこで、本発明の室内機は、ベルマウスの吸込口に設置した電気品箱による気流の乱れを抑制し、遠心ファンの効率向上および騒音低減を実現する空気調和機を提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、本発明の室内機は、回転駆動力を発生させるモータと、該モータに取り付けられ、下方から吸い込んだ空気を周方向に吐き出す遠心ファンと、該遠心ファンへ気流をスムーズに導入するためのベルマウスと、該ベルマウスの上流側に取り付けられた電気品箱と、該電気品箱の側面に沿って長手方向端部から中央に向かって流れる気流を、前記ベルマウスの開口部の中央部側に導く整流部材と、を具備する。

本発明によれば、電気品箱による気流の乱れを抑制することで、遠心ファンへの吸込みの偏りを抑制し、遠心ファンの効率向上および騒音低減が可能となる。

空気調和機の室内機の斜視図である。 図１のＡ−Ａ断面を示した図である。 図２のＢ−Ｂ断面を示した図である。 図３のＣ−Ｃ断面を示した図である。 図３のＤ−Ｄ断面を示した図である。 ベルマウス開口部と重ならない電気品箱を取り付けた構成を示した図である。 図６に示したＥ−Ｅ断面を示した図である。 実施例１の室内機の内部の構成を示した図である。 実施例２の室内機の内部の構成を示した図である。 実施例３の室内機の内部の構成を示した図である。 実施例３の室内機の内部の構成を示した図である。 実施例３の室内機の内部の構成を示した図である。 実施例４の室内機の内部の構成を示した図である。 実施例５の室内機の内部の構成を示した図である。 図１４に示したＦ−Ｆ断面における電気品箱と整流部材とベルマウスを示した図である。 実施例５の斜視図である。 実施例６の室内機の内部の構成を示した図である。 図１７に示したＧ−Ｇ断面における電気品箱と整流部材とベルマウスを示した図である。 実施例６の斜視図である。

まず、図１から図７を用いて、従来の空気調和機の室内機を説明する。

図１は、従来の空気調和機の室内機の外観を示す斜視図である。室内機は、図示しない室外機と冷媒配管を介して接続され、空気調和機を構成する。室外機には圧縮機が内蔵されており、この圧縮機により冷媒が圧縮され、冷媒配管内を循環することにより、冷凍サイクルが形成される。

図１に示すように、室内機は、天井内に配置される筐体１と、筐体１の室内側に取り付けられるパネル２と、を備えている。パネル２には、空気を取り入れるグリル３と、グリル３から吸い込まれた空気を室内に吹出すための吹出し口４が４箇所設けられている。吹出し口４にはそれぞれ、ルーバー５が取り付けられており、これで空気の吹出し方向を調整する。

図２は、図１のＡ−Ａ断面を示した断面図である。室内機の筐体１の内部には、回転駆動力を発生させるモータ４０と、モータ４０に取り付けられ、グリル３とフィルタ８とベルマウス９を介して下方から吸い込んだ空気を周方向に吐き出す遠心ファン６と、遠心ファン６の送風方向に遠心ファン６を取り囲むように配置された熱交換器７と、が配置されている。遠心ファン６によって送風された空気は、熱交換器７を通過し、吹出し口から室内に送風される。冷房運転時、熱交換器７に結露した水は、室内に落下しないようドレンパン４１に溜められる。ドレンパン４１に水が一定量溜まると、図示しないドレンポンプによって水を室外へ排出する。なお、以下では、遠心ファン６による空気の流れを気流５０と称し、遠心ファンの回転の軸となる直線を回転軸Ｚと称する。

まず、従来の室内機の第一の態様における流れ場の詳細を図３から図５を用いて説明する。この室内機は、電気品箱１０が比較的大きく、電気品箱１０とベルマウス開口部９１が重なる位置関係にあるものである。

図３は、図２のＢ−Ｂ断面を見上げた平面図で、ベルマウス９と電気品箱１０のみを示してある。ここに示すように、フィルタ８を通過する気流５０のうち、電気品箱１０下部のフィルタ８を通過した気流５１は、電気品箱１０の左右端部から、電気品箱１０の側面に沿って渦を巻きながら電気品箱１０の中央に向かい、中央付近で他端から来た気流５１と衝突し方向を変え、遠心ファン６へ流れ込む。すなわち、電気品箱１０をベルマウス９の吸込口に設けたことよって、気流５１に大きな乱れが生じている。

図４は、図３のＣ−Ｃ断面を示した断面図である。ここに示すように、電気品箱１０の端部では、気流５１の大部分が、電気品箱１０によって剥離し、渦を巻きながら電気品箱１０の側面を中央に向けて移動する。なお、気流５１の一部はＣ−Ｃ断面近傍から遠心ファン６に直接吸い込まれるが、その割合は僅かであるので、図４での図示は省略した。

図５は、図３のＤ−Ｄ断面を示した断面図である。ここに示すように、電気品箱１０の中央でも電気品箱１０の側面には、気流５１の剥離による渦が生じている。これに加えて、電気品箱１０の中央では、電気品箱１０の長手方向端部から流れ込む気流５１同士の衝突および気流５１の剥離により、複雑な流れ場が生じている。その結果、電気品箱１０の中央付近の速度、圧力は、周囲に比べて低下することで、ベルマウス開口部９１の周方向に不均一な流れ場が生じ、遠心ファン６の効率が低下する要因となっている。

次に、従来の室内機の第二の態様における流れ場の詳細を図６、図７を用いて説明する。この室内機は、電気品箱１０が比較的小さく、電気品箱１０とベルマウス開口部９１が重ならない位置関係にあるものである。

図３〜５に示した流れ場は、電気品箱１０とベルマウス開口部９１が重なる構成によるものであるが、図６に示すように、電気品箱１０とベルマウス開口部９１が重ならない構成であっても、電気品箱１０の長手方向端部から中央に向かう気流５１が生じ、図３で説明したと同様の理由で気流５１に大きな乱れが生じる。

図７は、図６に示したＥ−Ｅ断面を示した図である。ここに示すように、電気品箱１０とベルマウス開口部９１が重ならない構成であっても、図５で示した流れ場同様、電気品箱１０の中央では、電気品箱１１の長手方向端部から流れ込む気流５１同士の衝突および気流５１の剥離により、複雑な流れ場が生じる。

すなわち、ベルマウス９の吸込み側に電気品箱１０を取付けた構成である限り、電気品箱１０とベルマウス開口部９１の位置関係によらず、同様の流れ場が生じるため、電気品箱１０を小さくすることでは、電気品箱１０設置に起因する気流５１の乱れの発生を抑制することができない。

以下では、この問題を解決する構成として本発明の実施例を、室内機の特徴部分を中心に説明する。

図８は、実施例１の室内機の内部の構成を示した図であり、電気品箱１０が設置された高さにおける室内機の平面図である。なお、図１から図７の説明と共通する点は説明を省略する。

図８は、図２のＢ−Ｂ断面を見上げた平面図で、ベルマウス９、電気品箱１０、整流板２０のみを抽出して示している。ここに示すように、本実施例では、先端を回転軸Ｚに向けた、ベルマウス開口部９１の外周に到達する長さの一平面で構成した整流板２０を、電気品箱１０の側面の二箇所に取り付けている。これら二枚の整流板２０によって、電気品箱１０の両端から流入する気流５１をベルマウス開口部９１の中心に向けてガイドすることで、気流５１が電気品箱１０から剥離することによる乱流の発生、および、左右端部から流入した気流５１が中央部で衝突することによる乱流の発生を防止し、遠心ファン６まで気流５１をスムーズに導入している。これにより、遠心ファン６の効率向上と騒音低減を実現することができる。

ここで、整流板２０の高さは電気品箱１０と同等であることが望ましいが、それよりも低くする場合は整流板２０をベルマウス９側に寄せて配置するのが望ましい。

なお、整流板２０の断面形状を、図８と異なる形状としても良い。

例えば、図８では整流板２０の長さをベルマウス開口部９１の外周に到達する長さとしたが、これよりも長くし、ベルマウス開口部９１内まで延伸した長さとしても良い。この場合、気流５１をより正確に回転軸Ｚに向けることができるので、整流効果をより高めることができる。

また、例えば、図８では整流板２０の向きを回転軸Ｚに向く方向としたが、電気品箱１０の側面に対し垂直の向きとしても良い。この場合、整流効果は図８に劣るものの、取り付け構造が簡易になるとともに取付け作業が容易になるので、製造コストの低減、製造作業効率の向上を図ることができる。

さらに、例えば、図８では整流板２０を平面で構成したが、曲面で構成しても良い。この場合、電気品箱１０の側面を流れる気流５１の向きをよりスムーズに変化させることができるので、気流の乱れをより小さくすることができる。なお、曲面で構成した整流板２０の長さは、ベルマウス開口部９１に到達する長さであっても良いし、それより長くても良い。また、整流板２０の根元だけを曲面とし、先端を平面とする構成としても良い。

さらに、例えば、図８の整流板２０は一枚の平面で構成したが、複数枚の平面を組み合わせて構成しても良い。この場合、電気品箱１０の側面を流れる気流５１の向きをよりスムーズに変化させることができるので、気流の乱れをより小さくすることができる。

以上で説明した本実施例の構成よれば、電気品箱による気流の乱れを抑制することで、遠心ファンへの吸込みの偏りを抑制し、遠心ファンの効率向上および騒音低減を図ることができる。

以上の実施例では、遠心ファン６と、ベルマウス９と、ベルマウス９とフィルタ８の間に設けられた電気品箱１０を備えた室内機を対象として説明したが、遠心ファン６とベルマウス９とが配置され、ベルマウス９とフィルタ８の間に電気品箱１０がなくても、電気品箱１０と同様の形状のものの端部から中央部へ向かう気流５１が生じ、それによってベルマウス開口部９１における不均一な流れ場が生じ、遠心ファン６の効率が低下する構造となっている室内機であれば、本発明の適用が可能である。

また、整流部材を電気品箱１０やベルマウス９と別部材とする必要はなく、どちらか一つ、又はその両方と一体成型されていても構わない。

図９は、実施例２の室内機の内部の構成を示した図である。実施例１では電気品箱１０の側面に整流板２０を設けたが、本実施例では整流板２０に代え多角柱からなる整流部材２１を用いるものである。なお、実施例１と共通する点は説明を省略する。

図９は、図２のＢ−Ｂ断面を見上げた平面図で、ベルマウス９、電気品箱１０、整流部材２１のみを抽出して示している。ここに示すように、本実施例では、先端を回転軸Ｚに向けた、ベルマウス開口部９１の外周に到達する長さの斜面を持つ三角柱状の整流部材２１を、電気品箱１０の側面の二箇所に取り付けている。これら二個の整流部材２１によって、電気品箱１０の両端から流入する気流５１をベルマウス開口部９１の中心に向けてガイドすることで、気流５１が電気品箱１０から剥離することによる乱流の発生、および、左右端部から流入した気流５１が中央部で衝突することによる乱流の発生を防止し、遠心ファン６まで気流５１をスムーズに導入している。

ここで、整流部材２１の高さは電気品箱１０と同等であることが望ましいが、それよりも低くする場合は整流部材２１をベルマウス９側に寄せて配置するのが望ましい。

また、本実施例では、三角柱状の整流部材２１を用いているため、実施例１とは異なり気流５１が整流板２０の裏側に回り込み、渦が発生することがない。すなわち、本実施例の整流部材２１を用いることで、整流板２０を用いた場合よりもさらに乱流の発生を抑制できる。

ここで、本実施例の整流部材２１は内部を空洞としても良く、その空洞にサーミスタなどの温度センサを配置しても良い。ここにサーミスタを配置することで、気流５０または気流５１の影響を受けることなく、観測対象温度を正確に測定することができる。

なお、整流部材２１の断面形状を、図９と異なる断面形状としても良い。

例えば、図９の整流部材２１では気流５１をガイドするガイド面を平面としたが、曲面としても良い。この場合、電気品箱１０の側面を流れる気流５１の向きをよりスムーズに変化させることができるので、気流の乱れをより小さくすることができる。なお、曲面で構成したガイド面の長さは、ベルマウス開口部９１に到達する長さであっても良いし、それより長くても良い。また、ガイド面の根元だけを曲面とし、先端を平面とする構成としても良い。

また、例えば、図９では整流部材２１の断面を直角三角形状としたが、ガイド面でない面の形状は任意に設定することができ、二等辺三角形状としても良い。この場合、図９の構成に比べ、下流側面に沿う気流５１の剥離を抑制できるため乱流の発生をより抑制することができるのに加え、製造工程で整流部材２１を取り付ける際に取り付ける向きを間違えることがなくなるため生産効率が向上する効果もある。

以上で説明したように、整流部材２１を用いる本実施例の構成によれば、実施例１を上回る、遠心ファン６の効率向上と騒音低減を実現することができる。

図１０から図１２は、実施例３の室内機の内部の構成を示した図である。上述した実施例では、同形状の整流板２０または整流部材２１を電気品箱１０側面の左右二箇所に設けたが、本実施例では、整流板２０または整流部材２１を単数で、或いは、異なる形状のものを複数組み合わせて用いるものである。なお、上述した実施例と共通する点は説明を省略する。

図１０は、電気品箱１０側面の左側に整流部材２１を設け、右側に整流板２０を設けたものである。また、図１１は、電気品箱１０側面の左側に整流板２０を設け、右側には整流板２０等を設けないものである。さらに、図１２は、電気品箱１０側面の左側に二枚の整流板２０を設け、右側にも二枚の整流板２０を設けたものである。なお、図１０において、整流板２０と整流部材２１の位置を入れ替えても良いし、図１１において、整流板２０に代え整流部材２１を用いても良いし、右側にのみ整流板２０または整流部材２１を設ける構成としても良い。さらに、図１２において、整流板２０に代え整流部材２１を用いる構成としても良い。

このように、室内機内部の構造、製造方法、コスト、整流部材にサーミスタを組み込むか等を踏まえて選択した図１０から図１２の構造によっても、実施例１、２で説明したと同様の効果を得ることができる。

なお、図１２では、電気品箱１０の長手方向に整流板を複数取り付けることで、電気品箱１０の長手方向端部からの気流５１だけでなく、長手方向端部よりも中央寄りからの気流５２もベルマウス開口部９１の中央部側へ導くことができるため、ベルマウス開口部９１における流れ場をより効率よく均一化できる。

図１３は、実施例４の室内機の内部の構成を示した図である。上述した実施例では、左右の気流５１をガイドする整流板２０または整流部材２１を別々に設けていたが、本実施例では、一つの整流部材２２で左右両方の気流５１を整流するものである。なお、上述した実施例と共通する点は説明を省略する。

図１３は、図２のＢ−Ｂ断面を見上げた平面図で、ベルマウス９、電気品箱１０、整流部材２２のみを抽出して示している。ここに示すように、本実施例では、先端を回転軸Ｚに向けた、ベルマウス開口部９１に到達する長さの斜面を持つ、幅広の台形柱状の整流部材２２を、電気品箱１０の側面に取り付けている。この整流部材２２によって、電気品箱１０の両端から流入する気流５１をベルマウス開口部９１の中心に向けてガイドすることで、気流５１が電気品箱１０から剥離することによる乱流の発生、および、左右端部から流入した気流５１が中央部で衝突することによる乱流の発生を防止し、遠心ファン６まで気流５１をスムーズに導入している。

以上で説明した整流部材２２によれば、実施例１の整流板２０と異なり、気流５１が整流部材２２のガイド面の裏側に回り込むことがないので、整流板２０の背面で乱流が発生することがない。また、整流部材２２を一つ取り付けるだけで、上述した整流板２０、整流部材２１を二つ取り付けたと同様の効果を得ることができるので、製造時の作業効率を大幅に向上させることができる。

なお、図１３では、整流部材２２のガイド面を一枚の平面で構成したが、ガイド面を曲面で構成したり、複数の平面を組み合わせて構成しても、同様の効果を得ることができる。

図１４から図１６は、実施例５の室内機の内部の構成を示した図である。上述した実施例では、整流板２０、整流部材２１、整流部材２２のガイド面を、回転軸Ｚと平行に配置したが、本実施例は整流板２３のガイド面を回転軸Ｚに対して傾けて配置したものである。なお、上述した実施例と共通する点は説明を省略する。

図１４は、図２のＢ−Ｂ断面を見上げた平面図で、ベルマウス９、電気品箱１０、整流板２３のみを抽出して示している。ここに示すように、本実施例では、先端を回転軸Ｚに向けた、ベルマウス開口部９１内に延伸する長さの一平面で構成した整流板２３を、電気品箱１０の側面の二箇所に取り付けている。

また、図１５は、図１４に示したＦ−Ｆ断面から電気品箱１０や整流板２３等を見た図であり、図１６は、本実施例の電気品箱１０および整流板２３を下方から見上げた斜視図である。これらの図面で示すように、整流板２３を、回転軸Ｚに対して傾けて取り付けることで、気流５１をベルマウス開口部９１の中央部側へ導くだけでなく、遠心ファン６に向かうよう上方向へ曲げることができる。

これら二枚の整流板２３によって、電気品箱１０の両端から流入する気流５１をベルマウス開口部９１の中心に向けて、かつ、上方に向けてガイドすることで、気流５１が電気品箱１０から剥離することによる乱流の発生、および、左右端部から流入した気流５１が中央部で衝突することによる乱流の発生を防止し、遠心ファン６まで気流５１をスムーズに導入している。なお、図１４において、気流５１のうち破線で示す部分は、ベルマウス９等を見上げたときに整流板２３の上方に位置することを示している。

なお、本実施例においても、整流板２３の形状は、図１４から図１６に示したものに限定されず、上述した実施例で説明したように、曲面あるいは、複数の平面を組み合わせたものとしても良い。

図１７から図１９は、実施例６の室内機の内部の構成を示した図である。実施例５では、根元辺と先端辺が平行な整流板２３を回転軸Ｚに対して傾けて配置したが、本実施例は根元辺に対して先端辺が傾いた整流板２４を、根元辺と回転軸Ｚが平行になるように配置したものである。なお、上述した実施例と共通する点は説明を省略する。

図１７は、図２のＢ−Ｂ断面を見上げた平面図で、ベルマウス９、電気品箱１０、整流板２４のみを抽出して示している。ここに示すように、本実施例では、先端を回転軸Ｚに向けた、ベルマウス開口部９１内に延伸する長さの一曲面で構成した整流板２４を、電気品箱１０の側面の二箇所に取り付けている。

また、図１８は、図１７に示したＧ−Ｇ断面から電気品箱１０や整流板２４等を見た図であり、図１９は、本実施例の電気品箱１０および整流板２３を下方から見上げた斜視図である。これらの図面で示すように、整流板２４は、下端２４ａと電気品箱１０の側面がなす角度が大きく、上端２４ｂと電気品箱１０の側面がなす角度が小さくなるように、かつ、根元辺と回転軸Ｚが平行になるように、電気品箱１０の側面に取り付けられている。このような構成によって、気流５１をベルマウス開口部９１の中央部側へ導くだけでなく、遠心ファン６に向かうよう上方向へ曲げることができる。

これら二枚の整流板２４によって、電気品箱１０の両端から流入する気流５１をベルマウス開口部９１の中心に向けて、かつ、上方に向けてガイドすることで、気流５１が電気品箱１０から剥離することによる乱流の発生、および、左右端部から流入した気流５１が中央部で衝突することによる乱流の発生を防止し、遠心ファン６まで気流５１をスムーズに導入している。なお、図１７において、気流５１のうち破線で示す部分は、ベルマウス９等を見上げたときに整流板２４の上方に位置することを示している。

なお、本実施例においても、整流板２４の形状は、図１７から図１９に示したものに限定されず、上述した実施例で説明したように、曲面あるいは、複数の平面を組み合わせたものとしても良い。

１ 筐体、
２ パネル
３ グリル
４ 吹出し口
５ ルーバー
６ 遠心ファン
７ 熱交換器
８ フィルタ
９ ベルマウス
９１ ベルマウス開口部
１０、１１ 電気品箱
５０、５１、５２ 気流
２０、２３、２４ 整流板
２４ａ 整流板の上端
２４ｂ 整流板の下端
２１、２２ 整流部材
４０ モータ
４１ ドレンパン
Ｚ 回転軸

Claims (7)

1. 回転駆動力を発生させるモータと、
   該モータに取り付けられ、下方から吸い込んだ空気を周方向に吐き出す遠心ファンと、
   該遠心ファンへ気流をスムーズに導入するためのベルマウスと、
   該ベルマウスの上流側に取り付けられた電気品箱と、
   該電気品箱の側面に沿って長手方向端部から中央に向かって流れる気流を、前記ベルマウスの開口部の中央部側に導く整流部材と、
   を具備し、
   前記整流部材は、前記電気品箱の前記開口部側の側面に取り付けられ、先端を前記遠心
   ファンの回転軸に向けたガイド面を有する整流板であることを特徴とする室内機。
2. 回転駆動力を発生させるモータと、
   該モータに取り付けられ、下方から吸い込んだ空気を周方向に吐き出す遠心ファンと、
   該遠心ファンへ気流をスムーズに導入するためのベルマウスと、
   該ベルマウスの上流側に取り付けられた電気品箱と、
   該電気品箱の側面に沿って長手方向端部から中央に向かって流れる気流を、前記ベルマウスの開口部の中央部側に導く整流部材と、
   を具備し、
   前記整流部材は、前記電気品箱の前記開口部側の側面に取り付けられ、先端を前記遠心ファンの回転軸に向けたガイド面を有する多角柱であることを特徴とする室内機。
3. 請求項１または請求項２に記載の室内機において、
   前記整流部材は、前記電気品箱の側面に単数または複数設けられていることを特徴とする室内機。
4. 請求項１または請求項２に記載の室内機において、
   前記ガイド面は、一平面、複数平面、曲面、平面と曲面の組み合わせの何れかで構成されていることを特徴とする室内機。
5. 請求項１または請求項２に記載の室内機において、
   前記整流部材は、前記遠心ファンの回転軸と平行に取り付けられていることを特徴とする室内機。
6. 請求項１または請求項２に記載の室内機において、
   前記整流部材は、前記遠心ファンの回転軸に対して傾けて取り付けられていることを特徴とする室内機。
7. 請求項１または請求項２に記載の室内機と、室外機と、が接続されて構成されることを特徴とする空気調和機。

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