JP6982573B2 - 空気調和機 - Google Patents

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Description

本発明は、貫流ファンを備えた空気調和機に関する。
一部の空気調和機(例:壁掛け型の室内機を有する空気調和機)では、送風機として、貫流ファン(クロスフローファンとも称される)が用いられる。そして、このような種類の空気調和機では、貫流ファンの軸方向に沿って、スタビライザ(舌部とも称される)が設けられている。スタビライザは、貫流ファンの回転により生ずる空気の強制渦の安定化を果たす部材である。
近年では、空気調和機の性能向上を目的として、貫流ファンの周辺の通風構造を改良した様々な技術が提案されている。例えば、特許文献1には、空気調和機の低電力化および低騒音化を目的とした技術が開示されている。
より具体的には、特許文献1の空気調和機では、(i)貫流ファンと対向する対向面を有する衝突壁と、(ii)当該対向面に対して鈍角で交わるファン内側縁部の傾斜面と、が設けられている。特許文献1の空気調和機では、上記傾斜面を設けることにより、当該傾斜面の位置での気流の渦の発生が抑制される。
また、特許文献2には、貫流ファンの軸方向の端部におけるサージング(送風時の異音の発生)を防止することを目的とした技術が開示されている。より具体的には、特許文献2の空気調和機では、スタビライザに、(i)貫流ファンに対向する第1対向面(スタビライザの両端部の間に位置する対向面)を有する主要部と、(ii)当該貫流ファンの軸方向における各端部に対向する第2対向面(スタビライザの両端部に位置する対向面)と、が設けられている。そして、第2対向面を、第1対向面よりも貫流ファン側に位置させている。当該位置関係は、貫流ファンの軸方向の端部(循環渦が不安定となりやすい位置)において、循環渦を安定させることを目的としたものである。
国際公開第2013/031046号公報(2013年3月7日公開) 日本国公開特許公報「特開2016−50720号公報(2016年4月11日公開)」
ところで、貫流ファンは、静圧が比較的低い送風機であることが知られている。また、貫流ファンが送風路を形成する壁面と接触せずに回転するために、貫流ファンの軸方向の端部から外側には、貫流ファンの羽根(ブレード)が存在していない空間が必然的に形成される。このため、貫流ファンの静圧分布(貫流ファンから送出される空気の静圧の空間的な分布)は、不均一となりやすい。
そして、貫流ファンの静圧分布が不均一である場合には、静圧が小さい位置において圧力損失が生じた場合に、サージングに起因する異音が生じる可能性がある。このように、貫流ファンの静圧分布が不均一である場合には、空気調和機の性能に悪影響が生じる可能性がある。
そこで、貫流ファンの静圧分布の均一化を図るための対策として、貫流ファンの側面を囲う構造物(囲い部)を設ける構成が採用されてきた。例えば、サージングを効果的に防止するために、囲い部は貫流ファンの軸方向の端部に設けられる。しかしながら、当該囲い部を設けた場合には、貫流ファンが所定の回転数によって回転する場合に、当該貫流ファンから送出される空気の流量が低下する。
このため、所定の流量を得るためには、貫流ファンの回転数を増加させる必要が生じ、当該貫流ファンの消費電力が増加してしまう。また、貫流ファンの回転数を増加させることにより、空気調和機における騒音の増加または通風の整流性等が低下する可能性も懸念される。
さらに、後述するように、囲い部と貫流ファンとの間の距離が、スタビライザと貫流ファンとの間の距離よりも短い場合には、気流の乱れが発生しやすくなり、空気調和機の性能低下(特に消費電力の増加および異音の発生)が顕著となる。
本発明の一態様は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、従来とは異なる構成により、空気調和機の貫流ファンに起因した性能低下を抑制することにある。
上記の課題を解決するために、本発明の一態様に係る空気調和機は、貫流ファンを備えた空気調和機であって、上記貫流ファンの軸方向の端部の側面を囲う囲い部と、上記軸方向に沿って配置されたスタビライザと、を備えており、上記空気調和機の奥行き方向に垂直であり、上記スタビライザと上記軸方向に沿って交叉する平面によって、当該空気調和機を切断した断面において、上記貫流ファンと対向する上記スタビライザの面を表す第1面と、上記貫流ファンと対向する上記囲い部の面を表す第2面と、を考えた場合、上記第1面と上記第2面との間には、境界部が形成されており、上記第2面と上記貫流ファンとの間の距離である第2距離は、上記第1面と上記貫流ファンとの間の距離である第1距離よりも小さく、上記貫流ファンと対向する上記境界部の面を表す第3面をさらに考えた場合、上記第3面、または上記第1面と上記第3面との第1交差点における上記第3面の接平面は、上記第1面と鈍角を成す関係を有しており、上記関係は、上記境界部における上記貫流ファンの周方向に沿った長さの範囲の少なくとも一部、および上記第1面と上記第2面との段差の範囲の少なくとも一部で成立している。
また、上記の課題を解決するために、本発明の一態様に係る空気調和機は、貫流ファンを備えた空気調和機であって、上記貫流ファンの軸方向の端部の側面を囲う囲い部と、上記軸方向に沿って配置されたスタビライザと、を備えており、上記空気調和機の奥行き方向に垂直であり、上記スタビライザと上記軸方向に沿って交叉する平面によって、当該空気調和機を切断した断面において、上記貫流ファンと対向する上記スタビライザの面を表す第1面と、上記貫流ファンと対向する上記囲い部の面を表す第2面と、を考えた場合、上記第1面と上記第2面との間には、境界部が形成されており、上記第2面と上記貫流ファンとの間の距離である第2距離は、上記第1面と上記貫流ファンとの間の距離である第1距離よりも小さく、上記貫流ファンと対向する上記境界部の面を表す第3面をさらに考えた場合、上記第3面、または上記第1面と上記第3面との第1交差点における上記第3面の接平面は、上記第1面と鈍角を成す関係を有しており、上記関係は、上記境界部における上記貫流ファンの周方向に沿った長さの範囲の少なくとも一部、および上記第1面と上記第2面との段差の範囲の少なくとも一部で成立しており、上記境界部は、上記囲い部の一部分を構成している。
本発明の一態様に係る空気調和機によれば、従来とは異なる構成により、空気調和機の貫流ファンに起因した性能低下を抑制することが可能となるという効果を奏する。
本発明の実施形態1に係る空気調和機の正面方向の外観を示す斜視図である。 (a)は図1の空気調和機の上面図であり、(b)は当該空気調和機の正面図である。 (a)は図1の空気調和機の背面方向の外観を示す斜視図であり、(b)は(a)において、背面キャビネットおよび熱交換器の図示を省略した斜視図である。 図3の(b)において、貫流ファンの図示をさらに省略した斜視図である。 図2の(a)のA−A矢視断面図である。 図2の(b)のB−B矢視断面図である。 図6における領域D3の拡大図である。 (a)は図4における領域D1の拡大図であり、(b)は図5における領域D2の拡大図であり、(c)は図5における領域D2の拡大図の別の例である。 (a)は、本発明の実施形態1に係る空気調和機の比較例としての空気調和機における領域D1の拡大図であり、(b)は当該空気調和機における領域D2の拡大図である。 (a)は、本発明の実施形態1に係る空気調和機の変形例としての空気調和機における領域D1の拡大図であり、(b)は当該空気調和機における領域D2の拡大図である。 (a)は、本発明の実施形態2に係る空気調和機における領域D1の拡大図であり、(b)は当該空気調和機における領域D2の拡大図である。 (a)は、本発明の実施形態2に係る空気調和機の変形例としての空気調和機における領域D1の拡大図であり、(b)は当該空気調和機における領域D2の拡大図である。 (a)は、本発明の実施形態3に係る空気調和機における領域D1の拡大図であり、(b)は当該空気調和機における領域D2の拡大図である。 (a)は、本発明の実施形態3に係る空気調和機の変形例としての空気調和機における領域D1の拡大図であり、(b)は当該空気調和機における領域D2の拡大図である。
〔実施形態1〕
以下、本発明の実施形態1について、図1〜図9に基づいて詳細に説明する。はじめに、図1〜図7を参照して、本実施形態の空気調和機1の概略的な構成について述べる。
なお、本実施形態では、室内機と室外機とからなるセパレートタイプの壁掛け型空気調和機の室内機である空気調和機1を例示して説明を行う。但し、本発明の一態様に係る空気調和機は、天井内据え付け型でもよいし、床置き型でもよいし、室外機を有しない室内専用機型(窓取付型エアコン等)でもよい。
なお、以下に述べる各図面(特に図5等)には、空気調和機1の様々な部材が示されているが、本実施形態とは関係しない部材については説明を省略する。これらの説明を省略する部材は、公知のものと同様であると理解されてよい。また、各図面は、各部材の形状、構造、および位置関係を概略的に説明することを目的としたものであり、必ずしもスケール通りに描かれていないことに留意されたい。
(空気調和機1の概要)
図1は、空気調和機1の正面方向の外観を示す斜視図である。図1に示されるように、空気調和機1は、外側の構成部材として、気流パネル11およびキャビネット12(筐体)を備えている。気流パネル11は、キャビネット12に開閉可能に支持されている。
なお、図1において、壁面に据え付けた空気調和機1を前面(正面)から見て、天井側を上、床側を下とし、さらに空気調和機1の長手方向を左右方向とする。また、空気調和機1の背面(裏面)から前面に向かう方向を、奥行き方向と称する。
以降、左右方向をX方向、奥行き方向をY方向、上下方向をZ方向とも称する。ここで、X方向の正の向きは右方向とする。また、Y方向の正の向きは前方向とする。また、Z方向の正の向きは上方向とする。本実施形態では、X方向、Y方向、およびZ方向が、互いに直交する方向であるとして説明を行う。
気流パネル11は、室内へ吹き出す気流の流路を規定する。気流パネル11は、空気調和機1の運転状態に応じて、空気調和機1内の制御装置(不図示)によって開閉が制御される。気流パネル11が開かれた場合には、上記流路としての吹出口が露出する。
また、キャビネット12には、ユーザからの操作指示を受け付けるリモートコントローラから射出される赤外線等の光線を受光する受光部(入力部)が設けられていてよい。また、キャビネット12には、ユーザに対して各種の情報を通知するための通知部(例:表示部、ランプ、スピーカ)が、さらに設けられていてもよい。
図2の(a)および(b)はそれぞれ、空気調和機1の上面図および正面図である。なお、図2の(a)のA−A矢視断面図は、後述の図5に示されている。また、図2の(b)のB−B矢視断面図は、後述の図6に示されている。
図2の(a)に示されるように、空気調和機1の上面(より具体的には、空気調和機1のオープンパネルの上面)には、格子状の空気吸入口が設けられている。空気吸入口全体の概略的な開口形状は、X方向に沿った細長い長方形状である。
そして、空気調和機1の内側の上方には、熱交換器13が設けられている(後述の図6も参照)。熱交換器13は、冷房運転時には冷媒を気化させる蒸発器として働き、室内の空気から熱を奪う。一方、熱交換器13は、暖房運転時には冷媒を液化させる凝縮器として働き、室内に熱を放出する。
図3の(a)は、図1の空気調和機1の背面方向の外観を示す斜視図である。図3の(a)に示されるように、空気調和機1の背面には、空気調和機1の内部の各部材を保護するための部材として、背面キャビネット121(キャビネット12の一部分)が設けられている。
図3の(b)は、図3の(a)において、背面キャビネット121および熱交換器13の図示を省略した斜視図である。図3の(b)に示されるように、空気調和機1の内部には、貫流ファン14およびモータ141が設けられている。
貫流ファン14は、X方向に平行な中心軸を有しており、当該中心軸の周りに回転可能である。また、貫流ファン14は、空気を吸入および送出するための複数のブレード(不図示)を、周方向に備えている。貫流ファン14が中心軸の周りに回転することで、空気吸入口から室内の空気が吸入されるとともに、気流パネル11から室内へ吹き出す気流が作り出される。なお、後述の図6には、当該気流の一例として、気流Wが図示されている。図6に示されるように、気流Wは、空気吸入口、熱交換器13、貫流ファン14、および気流パネル11を順に辿る経路を通る。
モータ141は、貫流ファン14を所定の回転数によって回転させる駆動装置である。モータ141は、モータ軸142(図6等を参照)によって、貫流ファン14と接続されている。モータ141の回転数(換言すれば、貫流ファン14の回転数)は、空気調和機1内の制御装置によって制御される。また、熱交換器13を通って貫流ファンの内部へと吸入される空気の量は、貫流ファン14の回転数に依存する。従って、モータ141の回転数を制御することにより、室内に送風される風量を調節できる。
図4は、図3の(b)において、貫流ファン14の図示を省略した斜視図である。図4に示されるように、空気調和機1の内部には、囲い部15と、スタビライザ16とが設けられている。なお、図4における領域D1の拡大図については、後述の図8の(a)において詳細に説明する。
なお、囲い部15とスタビライザ16とは、一体の部材によって構成されてよい。図4のハッチング部は、囲い部15の一部とスタビライザ16とを構成する一体の部材を示す。本実施形態では、囲い部15とスタビライザ16とが一体の部材によって構成されている場合を例示して説明を行う(参照:後述の図8の(b))。但し、囲い部15とスタビライザ16とは、別体の部材によって構成されてもよい(参照:後述の図8の(c))。
囲い部15は、貫流ファン14の軸方向(X方向)の端部の側面を囲う部材である。上述のように、囲い部15は、貫流ファン14の軸方向の端部で発生するサージングを防止するために設けられている。
スタビライザ16は、X方向に延伸し、貫流ファン14の軸方向の幅とほぼ等しい幅を有しているとともに、貫流ファン14の周方向の一部に沿った長さを有しており、貫流ファン14との間にわずかな距離を置いて対面している。スタビライザ16は、舌部とも呼ばれている。スタビライザ16は、貫流ファン14から気流パネル11に向かう通風経路を規定する部材である。すなわち、スタビライザ16は、貫流ファン14の回転から生じる空気渦を、意図する風の流れに適した位置において安定化させる役割を果たす。
図5は、上述の図2の(a)のA−A矢視断面図である。すなわち、図5は、空気調和機1の奥行き方向(Y方向)に垂直な平面(より具体的には、X方向に沿ってスタビライザ16と交差するXZ平面)によって、当該空気調和機1を切断した断面を示している。以下、当該断面を第1断面とも称する。なお、図5における領域D2の拡大図は、後述の図8の(b)に示されている。本実施形態における囲い部15とスタビライザ16との間の境界部の構造については、図8を参照し、後により詳細に述べる。
図6は、上述の図2の(b)のB−B矢視断面図である。すなわち、図6は、空気調和機1の長手方向(X方向)に垂直な平面(より具体的には、Y方向に沿って囲い部15と交差するYZ平面)によって、当該空気調和機1を切断した断面を示している。当該断面は、上述の第1断面との区別のため、第2断面と称されてもよい。
また、図7は、図6における領域D3の拡大図である。なお、図7における線L1は、囲い部15の外壁の稜線を示す。図7に示されるように、貫流ファン14の外面とスタビライザ16の内面との間には、空隙(第1の空隙)が存在している。当該第1の空隙は、スタビライザ16によって通風経路が規定される領域内に位置している。このため、当該第1の空隙では、貫流ファン14から送出される空気の流量が、下記の第2の空隙と比べて多い。なお、スタビライザ16の内面は、貫流ファン14と対向する面であるため、スタビライザ16の対向面と称されてもよい。
同様に、貫流ファン14の外面と囲い部15の内面との間にも、空隙(第2の空隙)が存在している。当該第2の空隙は、スタビライザ16によって通風経路が規定されない領域内に位置している。このため、当該第2の空隙では、貫流ファン14から送出される空気の流量が、上記の第1の空隙と比べて少ない。なお、囲い部15の内面は、貫流ファン14と対向する面であるため、囲い部15の対向面と称されてもよい。
また、図7に示され、かつ、図8の(b)を参照して後述するように、空気調和機1では、囲い部15と貫流ファン14との間の距離(第2の空隙の長さ)は、スタビライザ16と貫流ファン14との間の距離(第1の空隙の長さ)よりも短い。以下に述べるように、この場合には、気流の乱れが発生しやすくなり、空気調和機の性能低下が顕著となる。
しかしながら、上述の特許文献1および2のいずれも、この場合に、スタビライザと囲い部との境界付近の領域の角度を適切に設定することにより、空気調和機の性能低下を抑制するという技術的思想については、何ら開示も示唆もされていない。
他方、以下に述べるように、空気調和機1は、上記角度を適切に設定することにより、上述の気流の乱れを抑制することを目的として構成されたものである。
(比較例)
続いて、本実施形態の空気調和機1の効果をより明確に説明するために、当該空気調和機1の比較例について述べる。以下、当該比較例としての空気調和機を、空気調和機1xと称する。空気調和機1xは、基本的な構成は空気調和機1と同様であるが、囲い部とスタビライザとの境界部分の構造が、空気調和機1とは異なる。なお、この点については、以下に述べる各実施形態および各変形例に係る空気調和機においても同様である。
以下、図9を参照して、空気調和機1xにおける上述の境界部分の構造について述べる。図9の(a)は、空気調和機1xにおける、図4の領域D1の拡大図である。また、図9の(b)は、空気調和機1xにおける、図5の領域D2の拡大図である。
図9に示されるように、空気調和機1xは、後述する傾斜面161(図8を参照)がスタビライザに設けられていないという点において、空気調和機1とは異なる。ここで、空気調和機1のスタビライザ16との区別のため、空気調和機1xのスタビライザを、スタビライザ16xと称する。
また、図9の(b)に示されるように、第1断面において、スタビライザ16xの対向面を表す面を第1面16xfと称する。また、囲い部15の対向面を第2面15fと称する。そして、第1断面において、第1面16xfと貫流ファン14との間の距離(上述の第1の空隙の長さ)を、距離G1(第1距離)と称する。また、第2面15fと貫流ファン14との間の距離(上述の第2の空隙の長さ)を、距離G2(第2距離)と称する。
第1断面において、距離G1およびG2はそれぞれ、Z方向(高さ方向)の距離である。また、距離G1およびG2はそれぞれ、X方向において一定の値である。そして、距離G2は、距離G1よりも小さい。
それゆえ、スタビライザ16xと囲い部15との間には、Z方向の段差が存在することとなる。つまり、スタビライザ16xと囲い部15との間には、Z方向の段差が形成された領域である境界部が形成されることとなる。空気調和機1xにおける上記段差は、Z方向に伸びるキャビネット12の内壁によって構成される。以下、図9の(b)の第1断面において、当該内壁を示す面を直交面191xと称する。
ここで、第1断面において、第1面16xfと直交面191xとの交差点を、第1交差点P1と称する。また、第2面15fと直交面191xとの交差点を、第2交差点P2と称する。そして、直交面191xと第1面16xfとが成す角度を、θとして表す。図9の(b)に示されるように、空気調和機1xでは、第1断面において、直交面191xと第1面16xfとは直交しているため、θ=90°となる。
また、空気調和機1xでは、θ=90°であるため、第1断面における直交面191xの高さHxは、Hx=G1−G2として表される。すなわち、空気調和機1xでは、θ=90°であるため、第1面16xfと第2面15fとの間には、Z方向に大きい段差(高さHxの段差である直交面191x)が存在することとなる。それゆえ、第1断面において、第1面16xfと第2面15fとは、直交面191xが存在することによって、Z方向において滑らかな連続性を有しない。また、角度θが鋭角である場合(θ<90°である場合)にも、第1面16xfと第2面15fとは、Z方向において滑らかな連続性を有しない。
それゆえ、角度θが鈍角でない場合(θ≦90°である場合)には、直交面191xに起因して、囲い部15とスタビライザ16xとの間で、急激な気流の乱れが発生する。その結果、当該気流の乱れに起因して、空気調和機1xの性能低下(特に消費電力の増加および異音の発生)が顕著となるという問題が生じる。
なお、直交面191xが曲面である場合には、角度θは、第1交差点P1における直交面191xの接平面と、第1面16xfとが成す角度である。直交面191xが曲面(例えば、X方向の負の向きに膨らんだ凸面)である場合にも、角度θが鈍角でない場合には、上述の問題が生じる。
(空気調和機1における囲い部15とスタビライザ16との間の境界部)
以上の問題点を踏まえ、本願の発明者は、貫流ファン14と囲い部15およびスタビライザ16との各距離の違いに起因して発生する気流の乱れを低減するための空気調和機1の構成(囲い部15とスタビライザ16との境界付近の領域である境界部の構造)を新たに想到した。以下、図8を参照し、空気調和機1における境界部の構造について述べる。
本発明の一態様に係る境界部は、比較例のスタビライザ16xと囲い部15との間に存在していたZ方向の段差を解消、または緩和し、スタビライザ16の第1面16f(後述)と、囲い部15の第2面15fとに滑らかな連続性を持たせようとする目的を有している。当該境界部は、スタビライザ16の形状変更、囲い部15の形状変更、またはスタビライザ16と囲い部15との間に付加される別部材によって実現される。以下、境界部の一具体例を説明する。
図8の(a)は、空気調和機1における、図4の領域D1の拡大図である。また、図8の(b)は、空気調和機1における、図5の領域D2の拡大図である。また、図8の(c)は、当該領域D2の拡大図の別の例である。具体的には、図8の(b)では、囲い部15の一部とスタビライザ16とが一体の部材によって構成されている場合が例示されている。他方、図8の(c)では、囲い部15とスタビライザ16とが別体の部材によって構成されている場合が例示されている。なお、囲い部15の全体とスタビライザ16とが一体の部材によって構成されてもよい。
図8に示されるように、空気調和機1では、スタビライザ16の対向面の一部分に、傾斜面161(第3面)が設けられている。なお、図8の(b)に示される第1断面において、スタビライザ16の対向面を表す面を、第1面16fと称する。
傾斜面161は、スタビライザ16の一部分を構成しており、スタビライザ16の形状変更によって形成されてもよいし、スタビライザ16の端部に接着される別部材で形成されてもよい。具体的には、傾斜面161は、スタビライザ16から囲い部15に向かうにつれて高さが高くなる面、言い換えると、貫流ファン14に近寄る面として形成されている。なお、本実施形態では、傾斜面161が平面である場合を例示して説明を行うが、当該傾斜面161は曲面であってもよい。傾斜面161は、後述する鈍角条件を満たすように設けられているものであればよい。この点については、以下に述べる各実施形態および各変形例に係る空気調和機の傾斜面においても同様である。
図8の(b)に示されるように、空気調和機1において、スタビライザ16の第1面16fと囲い部15の第2面15fとの境界を構成する部分を、境界部191と称する。第1断面において、境界部191は、直交面171と傾斜面161とから構成される。すなわち、傾斜面161は、境界部191の一部分を構成している。なお、直交面171は、Z方向に伸びるキャビネット12の内壁である。また、貫流ファン14と対向する境界部191の面を、第3面とも称する。本実施形態では、傾斜面161が第3面となる。
なお、本願明細書において、「面Aと面Bとが対向する」という文言は、面Aと面Bとが互いに平行である(つまり、面Aの法線ベクトルnAと面Bの法線ベクトルnBとが互いに平行である)位置関係のみを意味しているのではないことに留意されたい。
具体的には、本願明細書において、「面Aと面Bとが対向する」とは、法線ベクトルnAと法線ベクトルnBとが、90°以外の角度を成している(すなわち、法線ベクトルnAと法線ベクトルnBとの内積が非零である)ことを意味する。
ここで、第1断面において、傾斜面161と第1面16fとが成す角度を、θとして表す。空気調和機1において、傾斜面161は、θ>90°を満たすように設けられている。このように、空気調和機1では、境界部191の一部分が、第1面16fと鈍角を成すように構成されている。この点において、空気調和機1の境界部191は、上述の空気調和機1xの段差部(直交面191x)とは異なる。
なお、本発明の一態様に係る空気調和機において、スタビライザ16の形状は、上述の角度θを成す傾斜面161を含むようにあらかじめ設計されている。この場合、スタビライザ16を一体成形によって製造することにより、当該傾斜面161を含むスタビライザ16を効率的に製造できる。あるいは、上述のスタビライザ16xの一部分に傾斜面161を後付けする加工を行うことによって、傾斜面161を含むスタビライザ16を製造することもできる。この点については、後述する変形例の傾斜面161aにおいても同様である。
また、第1断面において、第1面16fと境界部191(より具体的には、傾斜面161)との交差点を、第1交差点P1と称する。また、第2面15fと境界部191(より具体的には、直交面171)との交差点を、第2交差点P2と称する。また、傾斜面161と直交面171との交差点を、第3交差点P3と表す。
さらに、図9に基づいてスタビライザ16xについて説明したのと同様に、第1断面において、第1面16xと貫流ファン14との間の距離(上述の第1の空隙の長さ)を、距離G1(第1距離)と称する。また、第2面15fと貫流ファン14との間の距離(上述の第2の空隙の長さ)を、距離G2(第2距離)と称する。
ここで、第3交差点P3における、傾斜面161の高さ(つまり、傾斜面161の高さの最大値)をhとして表す。この場合、第3交差点P3から第2交差点P2に至る直交面171の高さHは、H=G1−G2−hとして表される。すなわち、空気調和機1では、直交面171の高さHが、空気調和機1xの直交面191xの高さHxに比べて低くなっている。また、H>0であるため、h<G1−G2となる。このように、傾斜面161の高さhは、距離G1(第1距離)と距離G2(第2距離)との差よりも小さい。
なお、図8の(c)に示されるように、囲い部15とスタビライザ16とは、別体の部材によって構成されてもよい。この場合、囲い部15とスタビライザ16とを、互いに分離または接続することができる。図8の(c)では、説明のために、囲い部15とスタビライザ16とが分離した部材同士であることを、両者の間に隙間を図示することによって強調している。
また、傾斜面161は、第1面16fから始まる形態に限定されない。すなわち、図8の(c)に示されるように、第1面16fからZ方向に立ち上がった部分から傾斜面161が始まり、第2面15fのX方向の始端部に至る形態であってもよい。この形態においても、スタビライザ16xと囲い部15との間に存在していたZ方向の段差を緩和することができる。
(空気調和機1の効果)
以上のように、空気調和機1では、第1断面において、境界部191の傾斜面161(第3面)と第1面16fとが成す角度θが鈍角であるように、傾斜面161が設けられている。
換言すれば、空気調和機1では、第1断面において、直交面171の高さHが、空気調和機1xの直交面191xの高さHxに比べて低くなるように構成されている。すなわち、空気調和機1では、第1断面において、境界部のZ方向の段差の高さが、空気調和機1xに比べて小さくなる。その結果、第1断面において、第1面16fと第2面15fとは、境界部191によって、上述の空気調和機1xに比べてより滑らかな連続性を持つ、言い換えると、不連続性が緩和される。
それゆえ、境界部191において、囲い部15とスタビライザ16との境界付近で発生し易い気流の流れの変化が緩やかになり、気流の乱れを低減できる。その結果、当該気流の乱れに起因する、空気調和機1の性能低下を抑制できる。
以上のように、空気調和機1によれば、従来とは異なる構成により、貫流ファン14に起因した空気調和機1の性能低下を抑制することが可能となる。また、空気調和機1の性能低下を抑制することにより、空気調和機1の信頼性を向上することもできる。
なお、上述のように、傾斜面161(第3面)が曲面である場合には、角度θは、第1交差点P1における傾斜面161の接平面と、第1面16fとが成す角度として規定される。傾斜面161が曲面である場合にも、角度θが鈍角であれば、上述と同様の効果が得られる。
すなわち、空気調和機1では、(i)傾斜面161、または、(ii)第1面16fと傾斜面161との第1交差点P1における傾斜面161の接平面が、第1面16と鈍角を成すように構成されていればよい。以下、当該角度の関係を、鈍角条件と称する。
なお、本実施形態では、上述の鈍角条件は、境界部191の一部分、言い換えると第1面16fと第2面15fとの段差の範囲の一部分において成立している場合を例示した。但し、以下に述べるように、当該鈍角条件は、上記段差の範囲の全体において成立していてもよい。すなわち、当該鈍角条件は、上記段差の範囲の少なくとも一部分において成立していればよい。
また、上述の鈍角条件は、境界部191における、貫流ファン14の周方向に沿った長さの範囲の少なくとも一部分において成立していればよい。
また、空気調和機1では、第1断面において、第1面16fと第2面15fとの段差の一部分に傾斜面161を設けているため、傾斜面161のサイズが、後述する空気調和機1aの傾斜面161aよりも小さい。
つまり、空気調和機1は、必要最小限の傾斜面161のサイズで、上述の気流の乱れを低減することを目的として構成されている。従って、従来の空気調和機からの設計変更を必要最小限に留めたい場合には、空気調和機1の構成を採用することが一案である。
また、スタビライザ15を設けることによって意図した空気渦の位置および通風特性を、大幅に変更しないことが望まれる場合には、空気調和機1の構成を採用することが好ましい。なお、空気調和機1の構成では、傾斜面161のサイズが比較的小さいので、貫流ファン14から送出される空気が通る風路を過度に狭めることを避けることもできる。このため、上記空気の流量の低減を防ぐこともできる。
また、第1断面において、傾斜面161が存在する箇所と、当該傾斜面161が存在していない箇所とでは、気流の流れが異なる。このため、傾斜面161が設けられていない場合(つまり、上述の空気調和機1xの構成)に比べて、気流の流れに起因する騒音の周波数帯を広範に分布させることができる。
つまり、空気調和機1によれば、比較的ブロードな騒音スペクトルを得ることができる。それゆえ、耳障りなピーク音(特定の周波数帯における強い騒音)が発生しにくくなる。また、上記段差が存在している場合には、騒音の周波数帯がより広範に分布するため、ピーク音の発生をより効果的に防止できる。
〔変形例〕
続いて、図10を参照し、上述の空気調和機1の変形例としての空気調和機1aについて説明する。図10の(a)は、空気調和機1aにおける、図4の領域D1の拡大図である。また、図10の(b)は、空気調和機1aにおける、図5の領域D2の拡大図である。
図10に示されるように、空気調和機1aは、空気調和機1における傾斜面161を、傾斜面161a(境界部,第3面)に置き換えたものである。傾斜面161aは、傾斜面161と同様に、第1面16fと第2面15fとの境界を構成する部分である。
図10の(b)に示されるように、空気調和機1aでは、第1断面において、傾斜面161aのみによって、1面16fと第2面15fとの境界が構成されている。すなわち、傾斜面161aが、境界部の全体を構成している。また、傾斜面161aと第1面16fとが成す角度θは、鈍角である。このように、空気調和機1aでは、境界部の全体において、上述の鈍角条件が満たされている。
ここで、図10の(b)の第1断面において、第2面15fと傾斜面161aとの交差点を、第2交差点P2とする。そして、第1交差点P1第2交差点P2に至る当該傾斜面161aの高さ(すなわち、傾斜面161aの高さの最大値)をhとして表す。空気調和機1aでは、境界部に直交面が含まれていないため、直交面の高さHは0である。従って、h=G1−G2である。すなわち、空気調和機1aでは、高さhが、距離G1(第1距離)と距離G2(第2距離)との差に等しい。
空気調和機1aによれば、直交面の高さHが0であるので、第1断面において、第1面16fと傾斜面161aとの間のZ方向の段差、および、第2面15fと傾斜面161aとの間のZ方向の段差を無くすことができる。
つまり、傾斜面161aによれば、上述の傾斜面161に比べて、第1面16fと第2面15fとにさらに滑らかな連続性を持たせることができる。このため、空気調和機1aによれば、境界部において、囲い部15とスタビライザ16との間に発生する気流の乱れをより効果的に低減することが可能となる。
〔実施形態2〕
本発明の実施形態2について、図11に基づいて説明すれば、以下の通りである。なお、説明の便宜上、上記実施形態にて説明した部材と同じ機能を有する部材については、同じ符号を付記し、その説明を省略する。
図11の(a)は、本実施形態の空気調和機2における、図4の領域D1の拡大図である。また、図11の(b)は、空気調和機2における、図5の領域D2の拡大図である。図11に示されるように、空気調和機2は、上述の空気調和機1において、(i)スタビライザ16をスタビライザ26に置き換えるとともに、(ii)境界部271を付加したものである。
本実施形態のスタビライザ26は、当該スタビライザ26の一部分として傾斜面を有していない点において、上述の実施形態1のスタビライザ16と異なる。なお、図11の(b)の第1断面に示されるように、スタビライザ26の第1面を、第1面26fと称する。
本実施形態において、境界部271は、スタビライザ26および囲い部15とは別体の部材によって構成されている。例えば、境界部271は、公知のプラスチック材料によって形成された板状の部材であってよい。また、貫流ファン14と対向する境界部271の面を、傾斜面271f(第3面)と称する。
図11の(b)に示されるように、空気調和機2では、第1断面において、上述の空気調和機1aと同様に、傾斜面271fのみによって、第1面26fと第2面15fとの境界が構成されている。また、境界部271の形状は、傾斜面271fと第1面26fとが成す角度θが鈍角となるようにあらかじめ設計されている。
空気調和機2によれば、スタビライザ26の設計変更または加工を行わなくとも、当該スタビライザ26とは別体の部材としての境界部271を設けることで、傾斜面271fによって上述の鈍角条件を満たすことができる。このため、スタビライザ26の設計および製造を特に容易化できる。
また、囲い部15の設計変更または加工(後述の実施形態3を参照)を行わなくとも、上述の鈍角条件を満たすことができる。このため、囲い部15の設計および製造についても容易化できる。以上のように、空気調和機2によれば、スタビライザ26および囲い部15の設計および製造を特に容易化できるという利点が得られる。
〔変形例〕
続いて、図12を参照し、上述の空気調和機2の変形例としての空気調和機2aについて述べる。図12の(a)は、空気調和機2aにおける、図4の領域D1の拡大図である。また、図12の(b)は、空気調和機2aにおける、図5の領域D2の拡大図である。
図12の(b)に示されるように、空気調和機2aは、空気調和機2における境界部271を、サブ境界部271aに置き換えたものである。サブ境界部271aは、境界部の一部分を形成する部材であるという点において、上述の境界部271とは異なる。
すなわち、空気調和機2aでは、第1断面において、第1面26fと第2面15fとの境界を構成する境界部291は、サブ境界部271aと上述の直交面171とから構成されている。つまり、上述の実施形態1と同様に、境界部291の一部分が、第1面26fと鈍角を成すように構成されていてもよい。
なお、空気調和機2aでは、貫流ファン14と対向するサブ境界部271aの面を、傾斜面271af(第3面)と称する。空気調和機2aでは、傾斜面271afが、貫流ファン14と対向する境界部291の面となる。
〔実施形態3〕
続いて、図13を参照し、本実施形態の空気調和機3について述べる。図13の(a)は、空気調和機3における、図4の領域D1の拡大図である。また、図13の(b)は、空気調和機3における、図5の領域D2の拡大図である。
図13に示されるように、空気調和機3は、上述の空気調和機1において、囲い部15を囲い部35に置き換えたものである。なお、図11の(b)に示されるように、囲い部35の第2面を、第2面35fと称する。
そして、図13の(b)に示されるように、空気調和機3では、囲い部35の対向面の一部分に、傾斜面351(境界部,第3面)が設けられている。本実施形態における傾斜面351は、囲い部35の一部分を構成している。また、第1断面において、傾斜面351と第1面16fとが成す角度θは、鈍角である。
空気調和機3では、囲い部35の形状は、上述の鈍角条件を満たす傾斜面351が設けられるように、あらかじめ設計されている。例えば、上述の囲い部15の一部分に傾斜面351を設ける加工(例えば切削加工)を行うことによって、傾斜面351を含む囲い部35を製造してもよい。あるいは、一体成形によって、傾斜面351を含む囲い部35を製造してもよい。この点については、後述する変形例の傾斜面351aにおいても同様である。
本実施形態では、上述の第2面15fの一部分を削る加工を行うことによって、傾斜面351を含む囲い部35が製造された場合を例示して説明を行う。本実施形態の傾斜面351は、第1断面において、第1面16fと第2面35fとの境界を構成する境界部の全体を構成している。
ところで、上述の図6の第2断面において、貫流ファン14の外面は、モータ軸142(より具体的には、モータ軸142の中心点)を中心とする円弧を描く。また、第2断面において、囲い部35の傾斜面351以外の部分も、モータ軸142を中心とする円弧の一部分を描く。つまり、第2面35fが描く円弧は、貫流ファン14の外面が描く円弧と同心円状となる。
加えて、本実施形態では、傾斜面351は、第2断面において、囲い部35の傾斜面351以外の部分と同心円状の円弧を描く(換言すれば、3次元空間(XYZ直交座標空間)において同心円状の曲面(円柱の側面)を成す)ように形成されている。
空気調和機3によれば、第2断面において、傾斜面351を、囲い部35の傾斜面351以外の箇所と相似の形状とすることができる。このため、囲い部35の近傍における気流の乱れをより効果的に低減することが可能となる。
なお、上述の実施形態1では、境界部は、スタビライザの一部分を構成していた。また、上述の実施形態2では、境界部は、スタビライザおよび囲い部とは別体の部材によって構成されていた。実施形態1および2の空調調和機においても、本実施形態の空気調和機3と同様に、境界部は、囲い部の当該境界部以外の部分と同心円状の曲面を成すように構成されてもよい。この場合にも、空気調和機3と同様の効果が得られる。
〔変形例〕
続いて、図14を参照し、上述の空気調和機3の変形例としての空気調和機3aについて述べる。図14の(a)は、空気調和機3aにおける、図4の領域D1の拡大図である。また、図14の(b)は、空気調和機3aにおける、図5の領域D2の拡大図である。
図14の(b)に示されるように、空気調和機3aは、空気調和機3における傾斜面351を、傾斜面351a(境界部,第3面)に置き換えたものである。傾斜面351aは、傾斜面351と同様に、囲い部35の一部分を構成している。
傾斜面351aは、境界部の全体を構成しているという点においては、上述の傾斜面351と同様である。但し、傾斜面351aは、上述の実施形態1・2の各傾斜面と同様に、曲面ではなく平面として構成されているという点において、傾斜面351とは異なる。このように、傾斜面が囲い部35の一部分を構成している場合であっても、当該傾斜面は平面であってよい。図14の(b)に示されるように、傾斜面351aは、上述の鈍角条件を満たすように設けられていればよい。
〔まとめ〕
本発明の態様1に係る空気調和機(1)は、貫流ファン(14)を備えた空気調和機であって、上記貫流ファンの軸方向(X方向)の端部の側面を囲う囲い部(15)と、上記軸方向に沿って配置されたスタビライザと、を備えており、上記空気調和機の奥行き方向(Y方向)に垂直であり、上記スタビライザと上記軸方向に沿って交叉する平面によって、当該空気調和機を切断した断面(すなわち、上述の第1断面)において、上記貫流ファンと対向する上記スタビライザの面を表す第1面(16f)と、上記貫流ファンと対向する上記囲い部の面を表す第2面(15f)と、を考えた場合、上記第1面と上記第2面との間には、境界部(傾斜面161)が形成されており、上記第2面と上記貫流ファンとの間の距離である第2距離(距離G2)は、上記第1面と上記貫流ファンとの間の距離である第1距離(距離G1)よりも小さく、上記貫流ファンと対向する上記境界部の面を表す第3面(傾斜面161)をさらに考えた場合、上記第3面、または上記第1面と上記第3面との第1交差点(P1)における上記第3面の接平面は、上記第1面と鈍角を成す関係(すなわち、上述の鈍角条件)を有しており、上記関係は、上記境界部における上記貫流ファンの周方向に沿った長さの範囲の少なくとも一部、および上記第1面と上記第2面との段差の範囲の少なくとも一部で成立している。
上述の図9(特に、図9の(b)に示す第1断面)を参照して述べたように、境界部において、上述の鈍角条件が満たされていない場合には、当該境界部の存在に起因して、囲い部とスタビライザとの間で、気流の乱れが発生し易くなる。その結果、当該気流の乱れに起因して、空気調和機の性能低下が顕著となる。
他方、上記の構成によれば、上述の図8(特に、図8の(b)に示す第1断面)を参照して述べたように、境界部の一部において上述の鈍角条件が満たされているので、囲い部とスタビライザとの間における気流の乱れを低減できる。それゆえ、当該気流の乱れに起因する、空気調和機の性能低下を抑制できる。以上のように、本発明の一態様に係る空気調和機によれば、従来とは異なる構成により、空気調和機の貫流ファンに起因した性能低下を抑制することが可能となる。
本発明の態様2に係る空気調和機は、上記態様1において、上記断面において、上記軸方向および上記奥行き方向に直交する方向を高さ方向(Z方向)として、上記第3面は、上記第1面から上記第2面に向かうにつれて高さが高くなる傾斜面であってよい。
上記の構成によれば、上述の第1断面において、境界部によって傾斜面を形成することよって、上述の鈍角条件を満たすことが可能となる。
本発明の態様3に係る空気調和機は、上記態様2において、上記断面において、上記傾斜面の高さの最大値(h)は、(i)上記第1距離と上記第2距離との差よりも小さくてもよいし、または、(ii)上記第1距離と上記第2距離との差に等しくてもよい。
上記の構成によれば、傾斜面の高さの最大値を第1距離と第2距離との差よりも小さくした場合には、当該最大値を第1距離と第2距離との差と等しくした場合に比べて、当該傾斜面のサイズが小型となる。このため、必要最小限の傾斜面のサイズで、上述の気流の乱れを低減することが可能となる。
他方、傾斜面の高さの最大値を第1距離と第2距離との差と等しくした場合には、当該最大値を第1距離と第2距離との差よりも小さくした場合とは異なり、第1断面において、第1面と傾斜面との間、および、第2面と傾斜面との間のそれぞれにおける、高さ方向の段差を無くすことができる。つまり、第1断面において、第1面と第2面とにさらに滑らかな連続性を持たせることができる。このため、上述の気流の乱れをより効果的に低減することが可能となる。
本発明の態様4に係る空気調和機は、上記態様1から3のいずれか1つにおいて、上記境界部は、上記スタビライザの一部分を構成していてもよい。
上記の構成によれば、スタビライザに境界部の一部分を設けることにより、第1断面における傾斜面を形成できる。従って、例えば、スタビライザの形状を適宜設計する(または、スタビライザの一部分に傾斜面を設ける加工を行う)ことにより、上述の鈍角条件を満たすことが可能となる。
本発明の態様5に係る空気調和機は、上記態様1から3のいずれか1つにおいて、上記境界部は、上記スタビライザおよび上記囲い部とは別体の部材(境界部271)によって構成されていてもよい。
上記の構成によれば、スタビライザおよび囲い部の設計変更(または、スタビライザおよび囲い部の加工)を行わなくとも、別体の部材としての境界部を設けることで、第1断面における傾斜面を形成して上述の鈍角条件を満たすことができる。それゆえ、スタビライザおよび囲い部の設計および製造を容易化することが可能となる。
本発明の態様6に係る空気調和機は、貫流ファンを備えた空気調和機であって、上記貫流ファンの軸方向の端部の側面を囲う囲い部と、上記軸方向に沿って配置されたスタビライザと、を備えており、上記空気調和機の奥行き方向に垂直であり、上記スタビライザと上記軸方向に沿って交叉する平面によって、当該空気調和機を切断した断面において、上記貫流ファンと対向する上記スタビライザの面を表す第1面と、上記貫流ファンと対向する上記囲い部の面を表す第2面と、を考えた場合、上記第1面と上記第2面との間には、境界部が形成されており、上記第2面と上記貫流ファンとの間の距離である第2距離は、上記第1面と上記貫流ファンとの間の距離である第1距離よりも小さく、上記貫流ファンと対向する上記境界部の面を表す第3面をさらに考えた場合、上記第3面、または上記第1面と上記第3面との第1交差点における上記第3面の接平面は、上記第1面と鈍角を成す関係を有しており、上記関係は、上記境界部における上記貫流ファンの周方向に沿った長さの範囲の少なくとも一部、および上記第1面と上記第2面との段差の範囲の少なくとも一部で成立しており、上記境界部は、上記囲い部の一部分を構成している。
上記の構成によれば、囲い部に境界部の一部分を設けることにより、第1断面における傾斜面を形成できる。従って、例えば、囲い部の形状を適宜設計する(または、囲い部の一部分に傾斜面を設ける加工を行う)ことにより、上述の鈍角条件を満たすことが可能となる。
本発明の態様7に係る空気調和機は、上記態様1から6のいずれか1つにおいて、上記境界部は、上記囲い部の当該境界部以外の部分と同心円状の曲面を成していてもよい。
上記の構成によれば、囲い部の近傍における気流の乱れをより効果的に低減することが可能となる。
〔付記事項〕
本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。さらに、各実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を組み合わせることにより、新しい技術的特徴を形成することができる。
1,1a,2,2a,3,3a 空気調和機
14 貫流ファン
15,35 囲い部
15f,35f 第2面
16,26 スタビライザ
16f,26f 第1面
161,271f,271af 傾斜面
161a,351,351a 傾斜面(境界部,第3面)
191,271,291 境界部
271a サブ境界部
G1 距離(第1距離)
G2 距離(第2距離)
P1 第1交差点
h 高さ(傾斜面の高さの最大値)
θ 角度

Claims (5)

  1. 貫流ファンを備えた空気調和機であって、
    上記貫流ファンの軸方向の端部の側面を囲う囲い部と、
    上記軸方向に沿って配置されたスタビライザと、を備えており、
    上記空気調和機の奥行き方向に垂直であり、上記スタビライザと上記軸方向に沿って交叉する平面によって、当該空気調和機を切断した断面において、
    上記貫流ファンと対向する上記スタビライザの面を表す第1面と、
    上記貫流ファンと対向する上記囲い部の面を表す第2面と、を考えた場合、
    上記第1面と上記第2面との間には、境界部が形成されており、
    上記第2面と上記貫流ファンとの間の距離である第2距離は、上記第1面と上記貫流ファンとの間の距離である第1距離よりも小さく、
    上記貫流ファンと対向する上記境界部の面を表す第3面をさらに考えた場合、
    上記第3面、または上記第1面と上記第3面との第1交差点における上記第3面の接平面は、上記第1面と鈍角を成す関係を有しており、
    上記関係は、上記境界部における上記貫流ファンの周方向に沿った長さの範囲の少なくとも一部、および上記第1面と上記第2面との段差の範囲の少なくとも一部で成立しており、
    上記境界部は、上記スタビライザの一部分を構成している空気調和機。
  2. 上記断面において、上記軸方向および上記奥行き方向に直交する方向を高さ方向として、
    上記第3面は、上記第1面から上記第2面に向かうにつれて高さが高くなる傾斜面である請求項1に記載の空気調和機。
  3. 上記断面において、
    上記傾斜面の高さの最大値は、
    (i)上記第1距離と上記第2距離との差よりも小さい、または、
    (ii)上記第1距離と上記第2距離との差に等しい請求項2に記載の空気調和機。
  4. 貫流ファンを備えた空気調和機であって、
    上記貫流ファンの軸方向の端部の側面を囲う囲い部と、
    上記軸方向に沿って配置されたスタビライザと、を備えており、
    上記空気調和機の奥行き方向に垂直であり、上記スタビライザと上記軸方向に沿って交叉する平面によって、当該空気調和機を切断した断面において、
    上記貫流ファンと対向する上記スタビライザの面を表す第1面と、
    上記貫流ファンと対向する上記囲い部の面を表す第2面と、を考えた場合、
    上記第1面と上記第2面との間には、境界部が形成されており、
    上記第2面と上記貫流ファンとの間の距離である第2距離は、上記第1面と上記貫流ファンとの間の距離である第1距離よりも小さく、
    上記貫流ファンと対向する上記境界部の面を表す第3面をさらに考えた場合、
    上記第3面、または上記第1面と上記第3面との第1交差点における上記第3面の接平面は、上記第1面と鈍角を成す関係を有しており、
    上記関係は、上記境界部における上記貫流ファンの周方向に沿った長さの範囲の少なくとも一部、および上記第1面と上記第2面との段差の範囲の少なくとも一部で成立し、
    上記境界部は、上記貫流ファンの周方向において、上記スタビライザが配置される位置と対応する部分であり、上記スタビライザおよび上記囲い部とは別体の部材によって構成されている空気調和機。
  5. 上記境界部は、上記囲い部の当該境界部以外の部分と同心円状の曲面を成す請求項1から4のいずれか1項に記載の空気調和機。
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