JP7843926B2 - 空気調和機 - Google Patents

Description

本開示は、空気が吹き出される筐体側吹出口が形成された筐体を備える空気調和機に関する。

従来、空気が吹き出される筐体側吹出口が形成された筐体を備える空気調和機が知られている。特許文献１には、空気が吹き出される筐体側吹出口であるダクトが形成されたケーシングを備える空気調和機が開示されている。特許文献１は、送風機によって、空気がダクトを通ってケーシングの外側に吹き出される。ここで、筐体側吹出口から吹き出された空気がそのまま筐体の外側に吹き出されるのではなく、筐体側吹出口から吹き出された空気を整流するプレナムチャンバを介して、整流された空気が吹き出される空気調和機も知られている。この場合、プレナムチャンバは、筐体の筐体側吹出口側に接続されており、筐体側吹出口から吹き出された空気を空調対象空間に吹き出す。

特開２００６－１０１７７号公報

プレナムチャンバを備える空気調和機には、概して、少なくとも２つの筐体側吹出口が形成されている。プレナムチャンバにおいて、隣り合った２つの筐体側吹出口に対応するプレナム空間の容積がそれぞれ異なる場合、それぞれの筐体側吹出口から吹き出された空気が、プレナム空間の容積が大きい側に対応する筐体側吹出口の上方で合流する。このように、少なくとも２つの筐体側吹出口にそれぞれ空気を送る少なくとも２つの送風機の負荷が不均一となり、非効率の運転となるおそれがある。

本開示は、上記のような課題を解決するためになされたもので、少なくとも２つの筐体側吹出口にそれぞれ空気を送る少なくとも２つの送風機の負荷が均一となって、効率的な運転を行う空気調和機を提供するものである。

本開示の空気調和機は、空気が吹き出される少なくとも２つの筐体側吹出口が形成される筐体と、筐体の内部に設けられ、少なくとも２つの筐体側吹出口側にそれぞれ空気を送る少なくとも２つの送風機と、筐体の筐体側吹出口に接続され、送風機によって筐体側吹出口から吹き出された空気を空調対象空間に吹き出すものであり、隣り合った２つの筐体側吹出口に対応するプレナム空間の容積がそれぞれ異なるプレナムチャンバと、を備え、プレナムチャンバは、隣り合った２つの筐体側吹出口に対応するプレナム空間のうち、容積が小さい側に対応する筐体側吹出口の上方に設けられ、それぞれの筐体側吹出口から吹き出された空気を整流する整風板を有する。

本開示の空気調和機によれば、プレナムチャンバは、隣り合った２つの筐体側吹出口に対応するプレナム空間のうち、容積が小さい側に対応する筐体側吹出口の上方に設けられ、それぞれの筐体側吹出口から吹き出された空気を整流する整風板を有する。このため、それぞれの筐体側吹出口から吹き出された空気が、整風板に整流されて、隣り合った２つの筐体側吹出口に対応するプレナム空間の中央部で合流する。これにより、２つの送風機の負荷が均一となって、効率的な運転を行うことができる。

実施の形態１に係る空気調和機を示す回路図である。 実施の形態１に係る室内機を示す組立斜視図である。 実施の形態１に係る室内機を示す分解斜視図である。 実施の形態１に係る室内機本体を示す斜視図である。 実施の形態１に係る室内機本体において、前板を外した状態を示す斜視図である。 実施の形態１に係る熱交換器の二次側領域を示す斜視図である。 実施の形態１に係るプレナムチャンバを示す斜視図である。 実施の形態１に係るプレナムチャンバを示す分解斜視図である。 実施の形態１に係るプレナムチャンバにおける空気の流れを示す模式図である。 実施の形態１に係るプレナムチャンバにおける空気の流れを示すシミュレーション結果を示す図である。 比較例に係るプレナムチャンバにおける空気の流れを示す模式図である。 比較例に係るプレナムチャンバにおける空気の流れを示すシミュレーション結果を示す図である。

以下、本開示の空気調和機の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、本開示は、以下に説明する実施の形態によって限定されるものではない。また、図１を含め、以下の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。また、以下の説明において、本開示の理解を容易にするために方向を表す用語を適宜用いるが、これは本開示を説明するためのものであって、これらの用語は本開示を限定するものではない。方向を表す用語としては、例えば、「上」、「下」、「右」、「左」、「前」又は「後」等が挙げられる。

実施の形態１．
図１は、実施の形態１に係る空気調和機１を示す回路図である。空気調和機１は、空調対象空間の空気を調整する装置であり、図１に示すように、室外機２と、室内機３とを備えている。室外機２には、例えば圧縮機６、流路切替装置７、室外熱交換器８、室外送風機９、膨張部１０及び制御箱１３が設けられている。室内機３には、例えば熱交換器１１及び送風機１２が設けられている。

圧縮機６、流路切替装置７、室外熱交換器８、膨張部１０及び熱交換器１１が冷媒配管５により接続されて冷媒回路４が構成されている。圧縮機６は、低温且つ低圧の状態の冷媒を吸入し、吸入した冷媒を圧縮して高温且つ高圧の状態の冷媒にして吐出するものである。圧縮機６は、例えば容量制御可能なインバータ圧縮機である。流路切替装置７は、冷媒回路４において冷媒が流れる方向を切り替えるものであり、例えば四方弁である。室外熱交換器８は、例えば室外空気と冷媒との間で熱交換するものである。室外熱交換器８は、冷房運転時には凝縮器として作用し、暖房運転時には蒸発器として作用する。膨張部１０は、冷媒を減圧して膨張する減圧弁又は膨張弁である。膨張部１０は、例えば開度が調整される電子式膨張弁である。

熱交換器１１は、例えば室内空気と冷媒との間で熱交換するものである。熱交換器１１は、冷房運転時には蒸発器として作用し、暖房運転時には凝縮器として作用する。送風機１２は、熱交換器１１に室内空気を送る機器である。

（運転モード、冷房運転）
次に、空気調和機１の運転モードについて説明する。先ず、冷房運転について説明する。冷房運転において、圧縮機６に吸入された冷媒は、圧縮機６によって圧縮されて高温且つ高圧のガス状態で吐出する。圧縮機６から吐出された高温且つ高圧のガス状態の冷媒は、流路切替装置７を通過して、凝縮器として作用する室外熱交換器８に流入し、室外熱交換器８において、室外送風機９によって送られる室外空気と熱交換されて凝縮して液化する。凝縮された液状態の冷媒は、膨張部１０に流入し、膨張部１０において膨張及び減圧されて低温且つ低圧の気液二相状態の冷媒となる。そして、気液二相状態の冷媒は、蒸発器として作用する熱交換器１１に流入し、熱交換器１１において、送風機１２によって送られる室内空気と熱交換されて蒸発してガス化する。このとき、室内空気が冷やされ、室内において冷房が実施される。蒸発した低温且つ低圧のガス状態の冷媒は、流路切替装置７を通過して、圧縮機６に吸入される。

（運転モード、暖房運転）
次に、暖房運転について説明する。暖房運転において、圧縮機６に吸入された冷媒は、圧縮機６によって圧縮されて高温且つ高圧のガス状態で吐出する。圧縮機６から吐出された高温且つ高圧のガス状態の冷媒は、流路切替装置７を通過して、凝縮器として作用する熱交換器１１に流入し、熱交換器１１において、送風機１２によって送られる室内空気と熱交換されて凝縮して液化する。このとき、室内空気が暖められ、室内において暖房が実施される。凝縮された液状態の冷媒は、膨張部１０に流入し、膨張部１０において膨張及び減圧されて低温且つ低圧の気液二相状態の冷媒となる。そして、気液二相状態の冷媒は、蒸発器として作用する室外熱交換器８に流入し、室外熱交換器８において、室外送風機９によって送られる室外空気と熱交換されて蒸発してガス化する。蒸発した低温且つ低圧のガス状態の冷媒は、流路切替装置７を通過して、圧縮機６に吸入される。

なお、空気調和機１は、流路切替装置７を有していなくてもよい。この場合、空気調和機１は、冷房専用機又は暖房専用機となる。

（室内機３）
図２は、実施の形態１に係る室内機３を示す組立斜視図であり、図３は、実施の形態１に係る室内機３を示す分解斜視図である。図２及び図３に示すように、室内機３は、室内機本体３ａと、室内機本体３ａの上部に設けられたプレナムチャンバ６０とを有している。

（室内機本体３ａ）
図４は、実施の形態１に係る室内機本体３ａを示す斜視図であり、図５は、実施の形態１に係る室内機本体３ａにおいて、前板２１を外した状態を示す斜視図である。図４及び図５に示すように、室内機本体３ａは、外郭を構成する筐体２０と、熱交換器１１と、送風機１２と、熱交換器１１からの凝縮水を回収するドレンパン２４と、送風機１２等を制御する制御部を有する制御箱１３とを備えている。室内機３は、筐体２０の前板２１に形成された吸入口２１ａから空気を取り込む（図４及び図５の白抜き矢印）。吸入口２１ａの内部には熱交換器１１が配置されている。

筐体２０の内部には、前板２１に形成された吸入口２１ａから天板２３に形成された筐体側吹出口２３ａに至る風路が形成されている。筐体２０の内部に取り込まれた空気は、熱交換器１１を通過し調和され、筐体２０の天板２３に形成された筐体側吹出口２３ａから吹き出す（図５の白抜き矢印）構造になっている。筐体２０の両側面は、それぞれサイドパネル２２となっており、筐体２０の背面は、背面パネル２５となっている。なお、以下の説明において、筐体２０の前板２１が配置されている側を前側、前板２１と対向する側を背面側、と呼ぶ。また、筐体２０の左側及び右側は、筐体２０を前板２１に向かって見た時の左右に対応している。即ち、ｘ軸の正方向であるｘ方向が右、ｘ軸に沿った逆向きが左である。なお、ｘｚ軸により定義される平面に平行な方向を水平方向、ｙ方向を上方向とする。

熱交換器１１は、筐体２０の前板２１が配置されている側から見て、吸入口２１ａの裏側に配置されている。送風機１２は、２つの送風機１２を含み、熱交換器１１の上方に配置されており、筐体側吹出口２３ａと熱交換器１１との間に位置している。送風機１２は、ファン１２ｂ（図６参照）とモータ１２ｃ（図６参照）とが連結されており、モータ１２ｃをインバータ制御してファン１２ｂを駆動している。吸入口２１ａから流入した空気は、筐体２０の内部において傾斜して配置されている熱交換器１１を通過して筐体２０の内部を上方に流れる。熱交換器１１を通過した空気は、送風機１２のファンケーシング１２ａの内部に流入し、ファン１２ｂにより筐体側吹出口２３ａから吹き出される。ドレンパン２４は、筐体２０の内部において傾斜して配置されている熱交換器１１の下方で流下するドレン水を捕集できるように配置されている。なお、実施の形態１において、ファン１２ｂはシロッコファンにより構成されている。

図６は、実施の形態１に係る熱交換器１１の二次側領域を示す斜視図である。ここで、熱交換器１１の二次側領域とは、筐体２０の内部において熱交換器１１を通過した空気が存在する領域を意味する。なお、熱交換器１１の一次側領域は、熱交換器１１を通過する前の空気が存在する領域を意味する。即ち、一次側領域は、筐体２０の内部の風路において熱交換器１１よりも上流の領域である。二次側領域は、筐体２０の内部の風路において熱交換器１１よりも下流の領域である。

熱交換器１１の二次側領域には、モータ１２ｃと、モータ１２ｃに直結されたファン１２ｂと、ファン１２ｂの周囲を覆って天板２３に固定されたファンケーシング１２ａとが設置されている。実施の形態１においては、ｘ方向に２つの送風機１２が並べられている。制御箱１３は、これらの送風機１２の水平方向、即ちｘ軸に沿って送風機１２と共に並べて配置されている。送風機１２の側方に制御箱１３が配置されているため、前板２１を取り外して送風機１２周辺をメンテナンスする際に、制御箱１３を空気調和機１から取り外す必要が無く、メンテナンスの作業性が向上する。また、制御箱１３の配線取出し口（図示なし）及びモータ１２ｃを養生すれば、送風機１２周辺の洗浄も容易に行うことができる。なお、本実施の形態１において、ファンケーシング１２ａは、空気調和機１の前後方向に分割して取り外し自在に構成されているため、内部のファン１２ｂの洗浄などのメンテナンスが可能である。ここで、空気調和機１の前後方向とは、図４に示すｚ軸に沿った方向である。

熱交換器１１の一次側領域には、ドレンパン２４が配置されている。熱交換器１１及びドレンパン２４は、凝縮水で粉塵やゴミなどが付着しやすい。そのため、熱交換器１１の一次側領域は、洗浄頻度が高い。室内機３において熱交換器１１の一次側領域であってドレンパン２４の上方に制御箱１３を設置した場合、制御箱１３が熱交換器１１及びドレンパン２４の洗浄の妨げとなり、洗浄作業が煩雑になる。また、洗浄作業において制御箱１３に洗浄水が大量にかかると制御箱１３の内部に水が侵入する。これにより空気調和機１の故障の原因となるため、洗浄作業の際には、制御箱１３の養生が必要となる。実施の形態１に係る制御箱１３は、洗浄頻度が高い一次側領域ではなく、二次側領域に配置されることにより、空気調和機１のメンテナンス作業を容易に行うことができる。また、制御箱１３は、二次側領域に配置されることにより、冷却の効率も高くすることができる。

（プレナムチャンバ６０）
図７は、実施の形態１に係るプレナムチャンバ６０を示す斜視図である。図７に示すように、プレナムチャンバ６０は、室内機本体３ａの上部に設けられた箱体である。プレナムチャンバ６０の内部は中空状であり、プレナム空間６０ａが形成されている。２つの筐体側吹出口２３ａから吹き出された空気は、プレナムチャンバ６０の内部のプレナム空間６０ａに流入する。

図８は、実施の形態１に係るプレナムチャンバ６０を示す分解斜視図である。プレナムチャンバ６０は、図８に示すように、プレナム底板６１と、プレナム背板６２と、プレナム内壁６３と、プレナム側板６４と、プレナム前側天板６５と、プレナム後側天板６６と、プレナム前板６７と、ルーバ部６８と、整風板７０とを有している。プレナム底板６１は、枠状の部材であり、室内機本体３ａの筐体２０の上部に取り付けられている。プレナム底板６１は、筐体側吹出口２３ａに対応する部分が開口している。プレナム背板６２は、プレナム底板６１の背部から上方に延びる板状の部材であり、プレナムチャンバ６０の背面を塞いでいる。

一対のプレナム内壁６３は、プレナム底板６１の両側部から上方に延びる板状の部材である。一対のプレナム側板６４は、一対のプレナム内壁６３のそれぞれの外側に設けられた板状の部材である。プレナム内壁６３及びプレナム側板６４は、プレナムチャンバ６０の側面を塞いでおり、二重構造となっている。プレナム前側天板６５は、一対のプレナム内壁６３の前側の上端部を接続する幅方向に延びる板状の部材である。プレナム後側天板６６は、一対のプレナム内壁６３の後側の上端部と背板の上端部とを接続する幅方向に延びる板状の部材である。プレナム前側天板６５及びプレナム後側天板６６は、プレナムチャンバ６０の天面を塞いでいる。

一対のプレナム前板６７は、一対のプレナム内壁６３の前側に設けられる板状の部材である。ルーバ部６８は、プレナム底板６１と、一対のプレナム前板６７と、プレナム前側天板６５との間に嵌め込まれる部材である。ルーバ部６８には、格子状のプレナム側吹出口６９が形成されており、プレナムチャンバ６０内の空気がプレナム側吹出口６９から吹き出される。

（整風板７０）
整風板７０は、プレナム底板６１の開口を仕切るように設けられている。整風板７０は、２つの筐体側吹出口２３ａに対応するプレナム空間６０ａのうち、容積が小さい側に対応する筐体側吹出口２３ａの上方に設けられ、それぞれの筐体側吹出口２３ａから吹き出された空気を整流するものである。

（プレナムチャンバ６０における空気の流れ）
図９は、実施の形態１に係るプレナムチャンバ６０における空気の流れを示す模式図である。次に、プレナムチャンバ６０のプレナム空間６０ａにおける空気の流れについて説明する。図９に示すように、本実施の形態１において、２つの筐体側吹出口２３ａの境界は、筐体２０の一側方（図面左側）に制御箱１３が配置されているため、筐体２０の中央から筐体２０の他側方（図面右側）にずれている。整風板７０は、一側方の筐体側吹出口２３ａの上方に設けられている。これにより、一側方の筐体側吹出口２３ａから吹き出される空気は、プレナムチャンバ６０のプレナム空間６０ａに流入する際、整風板７０によって２方に分岐する。このため、一側方の筐体側吹出口２３ａから吹き出され他側方に分岐した空気と、他側方の筐体側吹出口２３ａから吹き出された空気のうち一側方に流れる空気とが、プレナムチャンバ６０のプレナム空間６０ａの中央付近で合流する。即ち、図９において、一側方の筐体側吹出口２３ａから流れる空気のスペースの幅Ｌ１と、他側方の筐体側吹出口２３ａから流れる空気のスペースの幅Ｌ２とが同等となる。

（空気の流れを示すシミュレーション結果）
図１０は、実施の形態１に係るプレナムチャンバ６０における空気の流れを示すシミュレーション結果を示す図である。次に、空気の流れを示すシミュレーションを行った結果について説明する。図１０に示すように、一側方の筐体側吹出口２３ａから吹き出され他側方に分岐した空気と、他側方の筐体側吹出口２３ａから吹き出された空気のうち一側方に流れる空気とは、プレナムチャンバ６０のプレナム空間６０ａの中央付近で合流する。即ち、一側方の筐体側吹出口２３ａから流れる空気のスペースの幅Ｌ１と、他側方の筐体側吹出口２３ａから流れる空気のスペースの幅Ｌ２とが同等となる。

本実施の形態１によれば、プレナムチャンバ６０は、隣り合った２つの筐体側吹出口２３ａに対応するプレナム空間６０ａのうち、容積が小さい側に対応する筐体側吹出口２３ａの上方に設けられる。そして、プレナムチャンバ６０は、それぞれの筐体側吹出口２３ａから吹き出された空気を整流する整風板７０を有する。このため、それぞれの筐体側吹出口２３ａから吹き出された空気が、整風板７０に整流されて、隣り合った２つの筐体側吹出口２３ａに対応するプレナム空間６０ａの中央部で合流する。

プレナムチャンバ６０において、隣り合った２つの筐体側吹出口２３ａに対応するプレナム空間６０ａの容積がそれぞれ異なる場合について説明する。この場合、それぞれの筐体側吹出口２３ａから吹き出された空気が、プレナム空間６０ａの容積が大きい側に対応する筐体側吹出口２３ａの上方で合流する。このように、少なくとも２つの筐体側吹出口２３ａにそれぞれ空気を送る少なくとも２つの送風機１２の負荷が不均一となり、非効率の運転となるおそれがある。本実施の形態１は、上記のとおり、それぞれの筐体側吹出口２３ａから吹き出された空気が、整風板７０に整流されて、隣り合った２つの筐体側吹出口２３ａに対応するプレナム空間６０ａの中央で合流する。このため、２つの送風機１２の負荷が均一となって、効率的な運転を行うことができる。

図１１は、比較例に係るプレナムチャンバ６０における空気の流れを示す模式図であり、図１２は、比較例に係るプレナムチャンバ６０における空気の流れを示すシミュレーション結果を示す図である。次に、比較例について示す。比較例に係るプレナムチャンバ６０は、整風板７０を有していない。図１１及び図１２において、一側方の筐体側吹出口２３ａから吹き出され他側方に流れる空気と、他側方の筐体側吹出口２３ａから吹き出された空気のうち一側方に流れる空気とが存在する。そして、これらの空気は、プレナムチャンバ６０のプレナム空間６０ａの中央よりも筐体２０の他側方にずれた位置で合流する。

この場合、他側方の筐体側吹出口２３ａから吹き出される空気の量が少ないため、他側方の送風機１２の負荷が増加するおそれがある。また、一側方の筐体側吹出口２３ａから吹き出される空気の量が多いため、一側方の送風機１２の負荷が増加するおそれもある。このように、比較例に係るプレナムチャンバ６０を備える空気調和機１は、２つの筐体側吹出口２３ａにそれぞれ空気を送る少なくとも２つの送風機１２の負荷が不均一となり、非効率の運転となるおそれがある。

これに対し、本実施の形態１に係るプレナムチャンバ６０を備える空気調和機１は、それぞれの筐体側吹出口２３ａから吹き出された空気が、整風板７０に整流されて、隣り合った２つの筐体側吹出口２３ａに対応するプレナム空間６０ａの中央部で合流する。このため、２つの送風機１２の負荷が均一となって、効率的な運転を行うことができる。

なお、本実施の形態１では、筐体側吹出口２３ａが２つの場合について例示しているが、筐体側吹出口２３ａが３つ以上であってもよい。

１ 空気調和機、２ 室外機、３ 室内機、３ａ 室内機本体、４ 冷媒回路、５ 冷媒配管、６ 圧縮機、７ 流路切替装置、８ 室外熱交換器、９ 室外送風機、１０ 膨張部、１１ 熱交換器、１２ 送風機、１２ａ ファンケーシング、１２ｂ ファン、１２ｃ モータ、１３ 制御箱、２０ 筐体、２１ 前板、２１ａ 吸入口、２２ サイドパネル、２３ 天板、２３ａ 筐体側吹出口、２４ ドレンパン、２５ 背面パネル、６０ プレナムチャンバ、６０ａ プレナム空間、６１ プレナム底板、６２ プレナム背板、６３ プレナム内壁、６４ プレナム側板、６５ プレナム前側天板、６６ プレナム後側天板、６７ プレナム前板、６８ ルーバ部、６９ プレナム側吹出口、７０ 整風板。

Claims (3)

1. 空気が吹き出される少なくとも２つの筐体側吹出口が形成される筐体と、
   前記筐体の内部に設けられ、少なくとも２つの前記筐体側吹出口側にそれぞれ空気を送る少なくとも２つの送風機と、
   前記筐体の前記筐体側吹出口に接続され、前記送風機によって前記筐体側吹出口から吹き出された空気を空調対象空間に吹き出すものであり、隣り合った２つの前記筐体側吹出口に対応するプレナム空間の容積がそれぞれ異なるプレナムチャンバと、を備え、
   前記プレナムチャンバは、
   隣り合った２つの前記筐体側吹出口に対応するプレナム空間のうち、容積が小さい側に対応する前記筐体側吹出口の上方に設けられ、それぞれの前記筐体側吹出口から吹き出された空気を整流する整風板を有する
   空気調和機。
2. 前記送風機の側方に設けられ、前記送風機を制御する制御部が収納された制御箱を備え、
   前記制御箱は、
   前記筐体において、前記筐体側吹出口に対応する部分とは異なる部分に設けられている
   請求項１記載の空気調和機。
3. 隣り合った２つの前記筐体側吹出口から吹き出される空気が、隣り合った２つの前記筐体側吹出口に対応するプレナム空間の中央部で合流する
   請求項１又は２記載の空気調和機。