JPH0216181Y2

JPH0216181Y2 -

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Publication number: JPH0216181Y2
Application number: JP1988093564U
Authority: JP
Priority date: 1988-07-14
Filing date: 1988-07-14
Publication date: 1990-05-02
Also published as: JPS6422923U

Description

【考案の詳細な説明】［考案の目的］（産業上の利用分野）本考案は、室内外分離形空気調和機の室内機に
係り、特に、天井の中央部に設けて放射方向への
空気の吹き出しの可能化および室内との調和化を
図れ、しかも小形化、低騒音化および高効率化を
実現できる高性能の薄形送風機を内蔵した室内機
に関する。

（従来の技術）空気調和機のなかには、室内に位置する部分と
室外に位置する部分とを分離させた、いわゆる室
内外分離形としたものがある。この室内外分離形
の空気調和機は、室内機と室外機とを配管および
配線等で接続するだけでよいので、建物が完成し
た後であつても容易に設置でき、しかも室外機の
騒音が室内へ侵入するのを防止できる等の利点が
ある。

ところで、このような室内外分離形空気調和機
の室内機にあつては、一般に室内機を壁の内面に
固定する、いわゆる壁掛方式を採用しているもの
が多い。しかし、壁掛方式を採用した室内機にあ
つては、必然的に部屋の隅に据付られるため、室
内に温度むらが生じるのを免れ得ず、室内全体を
快適な温度環境にすることができないため、居住
者に違和感を与える欠点があつた。さらに、壁に
部分的に突出部を形成する形態に据付られるので
室内との調和をとり難いと言う問題をあつた。

そこで、このような不具合を解消するために、
最近では特開昭55−12365号公報に見られるよう
に、天井の中央部等に据付できるようにした室内
機が提案されている。この、いわゆる天井据付形
の室内機は、天井の下面や天井に埋め込んだ状態
に取付けられる筐体と、この筐体の下壁に形成さ
れた空気吸込口と、筐体の側壁に形成され筐体内
の空気を上記空気吸込口を中心とした放射方向へ
吹出す吹出口と、筐体内に設けられ上記空気吸込
口を介して吸込んだ空気を上記空気吹出口を介し
て強制排気する遠心フアンと、この遠心フアンと
上記空気吹出口との間に設けられた熱交換器と、
この熱交換器と遠心フアンとの間に設けられたデ
イフユーザとで構成されている。

このように構成された室内機では、遠心フアン
の力で室内の空気が筐体の下壁に設けられた空気
吸込口から遠心フアンの回転軸方向に吸込まれ
る。そして、この空気は回転軸と直交する平らな
板の面に直角に植設された羽根によつて90度方向
変換された後、放射方向へ吹き出され、その後デ
イフユーザに流れ込んで昇圧される。昇圧された
空気は熱交換器に接触した後、空気吹出口から室
内へと吹出される。したがつて、この室内機を天
井の下面中央部等に設置することによつて、冷気
あるいは暖気を放射方向あるいは２，３方向の限
定された方向へ一様に吹き出させることができ、
室内の温度むらを緩和させることが可能となる。
また遠心フアンは、特開昭55−12365号公報に示
されているような構造を採用することによつて軸
方向の長さを十分短くできる。したがつて、筐
体、つまり室外機を薄い偏平状に形成することが
可能となり、天井の下面中央部に設置した場合で
も室内との調和をとり易いものとなる。

しかしながら、上記のように構成された従来の
天井据付形の室内機にあつては次のような問題が
あつた。すなわち、遠心フアンには、回転方向に
対して羽根が前方に曲がつている前向き羽根タイ
プのものと、後方に曲がつている後向き羽根タイ
プのものと、羽根が回転方向と直交するように設
けられた半径羽根タイプのものとがある。しか
し、いずれのタイプも遠心力で昇圧を行なつてい
るため大風量を得ることはできない。

また、一般にフアンの風量および静圧特性は下
式によつて表わされる。すなわち、遠心フアンに
よつて得られる理論上の圧力上昇Pthは、 Pth＝（γ／2g）・｛（c² ₂−c² ₁）＋（u² ₂−u² ₁）＋（ω² ₁−ω² ₂）｝ …(1) となる。なお、(1)式において、γは流体の単位
体積重量（Kg／m³）、ｇは重力加速度、c₂は羽根
車出口における流体の絶対速度（ｍ／ｓ）、c₁は
羽根車入口における流体の絶対速度（ｍ／ｓ）、
u₂は羽根車の出口おける周速（ｍ／ｓ）、u₁は羽
根車の入口における周速（ｍ／ｓ）、ω₂は羽根車
の出口における流体の相対速度（ｍ／ｓ）、ω₁は
羽根車の入口における流体の相対速度（ｍ／ｓ）
である。

(1)式において、第１項の（γ／2g）・（c² ₂−c² ₁）
は流体の速度エネルギ増加分である。このエネル
ギは羽根車より外側に設けられる案内羽根やデイ
フユーザなどで回収されなければならないもので
ある。また、第２項の（γ／2g）・（u² ₂−u² ₁）は遠
心力による静圧増加分である。さらに、第３項の
（γ／2g）・（ω² ₁−ω² ₂）は羽根車での減速によつて
生じる静圧増加分である。

前向き羽根タイプの遠心フアンは、(1)式におけ
る第１項の速度エネルギ増加分の割合いが他の２
つのタイプより大きい。このため、前向き羽根タ
イプの遠心フアンを組み込んだ室内機にあつて
は、速度エネルギ増加分を圧力エネルギとして回
収するために、羽根車の外側にケーシングやデイ
フユーザを設ける必要がある。しかし、容積の大
きいケーシングや長いデイフユーザを設けない限
り、速度エネルギのほとんどを圧力エネルギに変
換することは困難である。したがつて、前向き羽
根タイプの遠心フアンを組込んだ室内機にあつて
は、速度エネルギを十分に回収しようとすると、
必然的に室内機全体の径が大きくなる問題があつ
た。速度エネルギの回収が不十分であると、流体
が高速で熱交換器に当るため、熱交換器のフアン
やパイプによつて流体の流れが乱され、これが原
因してフイン自身が振動する、いわゆるフイン音
が発生し、騒音が大きくなる問題がある。

また、後向き羽根タイプの遠心フアンは、(1)式
における第１項の速度エネルギ増加分に比べて第
２項の遠心力による静圧増加分の割合いが大き
い。このため、前向き羽根タイプに比べて風量が
さらに少ない。したがつて、この後向き羽根タイ
プの遠心フアンを組み込んだ室内機にあつては、
所要の風量を得るために回転数を上げたり、羽根
車の径を増したりしなければならず、効率が低下
するばかりか、回転数の増加や、羽根車径の増大
に伴つて羽根車の周速が増加し、これが原因して
やはり騒音が大きいと言う問題があつた。

また、半径羽根タイプの遠心フアンは、前向き
羽根タイプと後向き羽根タイプとの中間の特性を
有しているが、遠心フアン固有の風量の少ない点
を補うために、やはり回転数を増加させたり、羽
根の外径を増加させたりする必要がある。このた
め、このタイプの遠心フアンを組込んだ室内機に
あつても、騒音が大きいと言う問題があつた。

また、遠心フアンより本質的に風量が多い軸流
フアンを使用することが考えられる。軸流フアン
は、羽根車の入口と出口とが同一径となるので、
理論圧力上昇は、(1)式における第２項の存在しな
い式となる。しかし、この軸流フアンは、吹出し
方向が軸方向に限られている。このため、この軸
流フアンを室内機に組み込んで放射方向へ吹き出
させるためには、室内機内に急激な曲がり流路を
設けなければならず、しかも速度エネルギを圧力
エネルギに変換するために長いデイフユーザも設
けなければならないことになる。したがつて、こ
のような軸流フアンを組込むと、フアンの効率が
悪いばかりか、室内機の奥行き、つまり厚みの増
大化および径の増大化を招くものとなる。

（考案が解決しようとする課題）上述の如く、送風機として遠心フアンを組込ん
だ従来の天井据付形室内機にあつて、前向き羽根
タイプの遠心フアンを組込んだものにあつては速
度エネルギ分を圧力エネルギに変換するための大
きなケーシングやデイフユーザを必要とするため
室内機の径が大きくなる問題があり、また後向き
羽根タイプや半径羽根タイプの遠心フアンを組込
んだものにあつてはフアンの回転数を増加させた
りフアン径を大きくして風量を確保する必要があ
るため効率が低いばかりか騒音が大きい問題があ
つた。さらに、軸流フアンを組込んだものにあつ
ては全体の厚みおよび外径寸法の増大化、効率の
低下、騒音の増大化を招く問題があつた。

そこで本考案は、全体の小形薄形化、効率の向
上化、低騒音化を図れる室内外分離形空気調和機
の室内機で天井据付形のものを供給することを目
的としている。

［考案の構成］（課題を解決するための手段）本考案に係る室内機は、天井に据付けられたと
き、モータの回転軸が重力方向に下側に向けて突
出し、この回転軸に円錐状の輪郭を有するととも
に頂部を下側に向けて前記モータの一部を覆うボ
スの外壁面に複数枚の羽根を植設した斜流フアン
を固定し、この斜流フアンの周縁部の空間を上下
方向に区画して前記羽根に対向する吸込み口から
吸込んだ空気を斜め方向の流れに変えて放射方向
に吹出す流路を形成し、この流路の周縁に熱交換
器を配置した構成となつている。

（作用）斜流フアンを回転させると、空気はボスの頂部
側から羽根と羽根との間に形成された風路に吸込
まれる。この吸込まれた空気は、羽根の揚力作用
とボス近傍での遠心作用によつて昇圧される。昇
圧された空気は、斜流フアンの周縁部空間を上下
方向に区画して形成された流路内を回転軸に対し
て傾斜したボスの母線に沿つて流れ、斜め後方向
へと吹出される。流路の周縁部には熱交換器が配
置されているので、斜流フアンから吹出された空
気は熱交換器の伝熱管に接触した後、室内へと吹
出され快適環境の維持に供される。

上述の如く、斜流フアン自身が空気を斜め方向
に案内する機能を備えているため、軸流フアンを
組み込んだものとは違つて空気を放射方向へ案内
するための急激な曲がり流路を必要としない。ま
た、斜流フアンの軸方向の長さは遠心フアンと同
程度である。したがつて、送風機として斜流フア
ンを組み込んだ室内機は、上下方向の厚みが遠心
フアンを組み込んだ従来のものと同程度にしかな
らない。

また、斜流フアンの理論圧力上昇式は、前記(1)
式と同様に表わされるが、圧力上昇式における各
項の大きさの比率が、遠心フアンや軸流フアンと
は異なつている。すなわち、斜流フアンは、羽根
の揚力作用と遠心作用とによつて昇圧するので、
速度エネルギも圧力エネルギも程々に得られる。
このため、吹出し側にケーシングやデイフユーザ
を設けなくても、前向き羽根タイプの遠心フアン
より高い静圧が得られ、また回転数を増加させた
り、羽根径を増加させなくても後向き羽根タイプ
の遠心フアンより、大きな風量を得ることができ
る。

このように、斜流フアンを組み込んだ室内機で
は、室内機の薄形化を図れることは勿論のこと、
デイフユーザを必要とすることなく、また回転数
を増加させることなく、静圧と風量とを両立させ
ることができる。したがつて、静圧および風量が
等しいとして比較すると、遠心フアンを組込んだ
ものに比べて、羽根車の小径化および低速化を図
れ、室内機の小径化、駆動モータの小形化、高効
率化、低騒音化を図れることになる。また、ケー
シングやデイフユーザを必要としないので、斜流
フアンと熱交換器とを接近させることができ、こ
れによつて斜流フアンから斜め後方向に吹出され
た空気流をそのまま熱交換器の伝熱管下面に向け
て斜め下方から吹付けることが可能となる。冷房
運転時に伝熱管内を循環する冷媒は、通常、伝熱
管内の下側に冷媒液が位置し、上側に冷媒ガスが
位置している。したがつて、伝熱管の冷媒液に直
接接触している部分の外面に空気流を直接吹付け
ることができるので、熱交換効率を向上させるこ
とができ、効率を一層向上させることが可能とな
る。

以下、図面を参照しながら実施例を説明する。

第１図は、本考案の一実施例に係る室内機を実
際に室内に据付たときの縦断面図であり、図中Ｒ
は天井を示し、Ｓは天井Ｒの下面に取付けられた
室内機を示している。

室内機Ｓは大きく別けて、上下方向に薄い偏平
で外形がたとえば円板状に形成された筐体１１
と、この筐体１１の下壁中央部に形成された空気
吸込口１２と、筐体１１の側壁に周方向に沿つて
複数形成された空気吹出口１３と、筐体１１内に
前記吸込口１２と対向する関係に設けられ上記吸
込口１２を介して室内空気を吹込み、これを前記
吹出口１３を介して上記吸込口１２を中心とする
放射方向へ吹出す斜流フアン１４と、この斜流フ
アン１４と吹出口１３との間に第２図に示すよう
に環状に配置された熱交換器１５とで構成されて
いる。

吸込口１２の内側には防塵フイルタ１６が上記
吸込口１２を内側から蓋する関係に設けてあり、
また熱交換器１５の下方には熱交換器１５の表面
で凝縮されて落下する水滴を受止めるドレンパン
１７が配置されている。そして、ドレンパン１７
の内側には、このドレンパン１７と一体に斜流フ
アン１４の周縁部空間を上下方向に区画して吸込
路と吹出路とを分離するベルマウス１８が形成さ
れている。

ドレンパン１７の下方には、第３図に示すよう
に、ドレンパン１７に通じるドレンタンク１９が
設けてあり、このドレンタンク１９の上面にはポ
ンプ２０が設置されている。ポンプ２０の吸込口
はパイプ２１を介してドレンタンク１９内に差込
まれ、また吐出口はパイプ２２に接続されてい
る。そして、パイプ２２は熱交換器１５への流体
循環用パイプ２３、斜流フアン１４の駆動用モー
タおよびポンプ２０の電源配線等を保護するパイ
プ２４によつて一緒に保護された状態で第３図お
よび第１図に示すように天井裏を図示しない室外
機へと導かれている。

前記斜流フアン１４は、円錐台状に形成された
ボス２５と、このボス２５の傾斜面に複数取付け
られた羽根２６とで構成されている。そして、こ
の斜流フアン１４は、ボス２５の頂部側を下にし
て筐体１１の上壁内面に回転軸を重力方向に向け
て固定されたモータ２７を覆うように配置される
とともにボス２５の頂部中心が上記モータ２７の
回転軸に固定されている。なお、第３図中２８
ａ，２８ｂはドレンタンク１９内の水２９のレベ
ルが所定以上に増加したとき上記水を介し導通し
てポンプ２０を駆動するための電極を示してい
る。

このような構成であると、冷房機として使用し
たときの動作を説明すると以下の通りである。

すなわち、室外機によつて液化された冷媒をパ
イプ２３を介して熱交換器１５に通流させるとと
もに斜流フアン１４を駆動させる。斜流フアン１
４が回転すると、室内空気は、第１図中実線矢で
示す如く、吸込口１２から筐体１１内に吸込ま
れ、この吸込まれた空気は、羽根２６の揚力作用
とボス２５近傍での遠心作用によつて昇圧され
る。昇圧された空気は、回転軸に対して傾斜した
ボス２５の母線に沿つて流れ、斜め後方向へと吹
出される。この吹き出された空気は熱交換器１５
に接触した後、各吹出口１３から室内へと吹出さ
れる。前述の如く、熱交換器１５には冷媒が通流
しているので、結局、各吹出口１３からは冷たい
空気が吹き出されることになる。また、熱交換器
１５の表面に凝縮してドレンタンク１９内に集め
られた水２９は、その液位が所定レベル以上に達
する毎にポンプ２０によつて室外へ汲出されるこ
とになり、もつて冷房機としての機能が良好に発
揮される。

このように、送風機として斜流フアン１４を組
込んでいる。斜流フアン１４は、ボス２５の部分
での駆動用のモータ２７を包み込む構成を採用で
きるので、軸方向の長さは遠心フアンと同程度と
なる。したがつて、室内機Ｓの厚みを遠心フアン
を組込んだものと同程度に薄くできる。また、斜
流フアン１４は、前述の如く十分な静圧と、十分
な風量とを両立させる特性を有している。したが
つて、遠心フアンを組み込んだものとは違つて、
容積の大きなケーシングや長いデイフユーザを設
ける必要はない。このため、斜流フアン１４と熱
交換器１５とを接近させることが可能となり、室
内機Ｓの小径化を図ることができる。

また、この種の室内機では、熱交換器の設置、
吸込み・吹出し構造等から流量係数φが0.17＜φ
＜0.25のものが要求されるが、この範囲では第４
図に示すように他のフアンに比べて斜流フアンが
静圧係数φ、静圧効率η共に最も高く、また軸動
力係数λが最も低い。このことは、0.17＜φ＜
0.25の範囲で同一流量を得ようとしたときには他
のフアンに比べて斜流フアンの羽根車の径を最も
小さくでき、しかも軸動力係数λが最も低いこと
からして消費電力も最も少なくできることにな
る。実験によれば、斜流フアンの羽根車径および
軸動力をそれぞれ１としたとき、遠心フアンのそ
れは1.2および３であり、また軸流フアンのそれ
は1.15および1.3であつた。このように、斜流フ
アンの場合に羽根車径を小さくできるので、羽根
車周縁部の周速を低下させることができ、これに
よつてフアンが発生する騒音を低減させることが
でき、しかもフアン効率を向上させることができ
る。

また、前述の如くケーシングやデイフユーザを
必要としないので、斜流フアン１４と熱交換器１
５とを接近させることができ、これによつて斜流
フアン１４から斜め後方向に吹出された空気流を
そのまま熱交換器１５の伝熱管下面に向けて斜め
下方から吹付けることが可能となる。冷房運転時
に伝熱管内を循環する冷媒は、通常、伝熱管内の
下側に冷媒液が位置し、上側に冷媒ガスが位置し
ている。したがつて、伝熱管の冷媒液に直接接触
している部分の外面に空気流を直接吹付けること
ができるので、熱交換効率を向上させることがで
き、効率を一層向上させることが可能となる。

なお、本考案は上記実施例に限定されるもので
はない。たとえば第５図に示すように、筐体１１
を偏平な４角形とし、４つの側壁に吹出口１３を
それぞれ設けるようにしてもよい。また、第６図
に示すように斜流フアン１４を中心にして熱交換
器１５をコ字状に配置するとともに第７図に示す
ように筐体１１の上記熱交換器１５に対向する側
壁に吹出口１３を設け、３方へ向けて空気を吹出
すようにしてもよい。また、筐体１１の形状は、
偏平な円板状、４角形状に限らず、第８図に示す
ように偏平な３角形状に形成してもよい。さらに
パイプ２４は天井裏に限らず、天井下面に沿つて
配設するようにしてもよい。また、ヒートポンプ
冷凍サイクル用の室内機にも適用できることは勿
論である。

［考案の効果］以上述べたように、本考案によれば、快適環境
の実現に寄与できるばかりか次のような効果が得
られる。

(1)斜流フアンを組込んでいるので、消費電力を
少なくでき、しかもフアン効率を向上させること
ができる。(2)斜流フアンを組込んでいるので、他
のフアンを組込んだ場合に比べて、羽根車径を小
さく、かつ回転数を低くした状態で所要の風量が
得られる。したがつて、フアンによる騒音発生の
抑制化および消費電力の一層の低減化を図れ、し
かも室内機全体を小径化できる。(3)斜流フアンを
組込んでいるので、遠心フアンを組込んだものと
同程度に室内機を薄形化できる。(4)斜流フアンを
組込んでいるので、ケーシングやデイフユーザを
必要としない。したがつて、室内機の外径を一層
小径化できる。(5)デイフユーザやケーシングを必
要としないので、斜流フアンと熱交換器とを接近
させて最も熱交換効率の高い条件で熱交換器に空
気流を吹付けることができ、効率を一層向上させ
ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の一実施例に係る室内機の縦断
面図、第２図は同室内機を第１図におけるＡ−Ａ
線に沿つて切断し矢印方向に見た図、第３図は同
室内機の局部的縦断面図、第４図は各種フアンの
特性を示す図、第５図は本考案の別の実施例に係
る室内機の外観図、第６図は本考案のさらに別の
実施例に係る室内機における斜流フアンと熱交換
器との配置関係を説明するための図、第７図は第
６図に示す配置関係を採用した室内機の外観図、
第８図は本考案のさらに別の実施例に係る室内機
の平面図である。Ｒ……斜流フアン、Ｓ，S₀，S₁，S₂……室内
機、１１……筐体、１２……吸込口、１３……吹
出口、１４……斜流フアン、１５……熱交換器、
２５……ボス、２６……羽根、２７……モータ。

Claims

【実用新案登録請求の範囲】

室内外分離形空気調和機の天井据付け形の室内
機であつて、この室内機は、天井に据付けられた
とき、モータの回転軸が重力方向に下側に向けて
突出し、この回転軸に円錐状の輪郭を有するとと
もに頂部を下側に向けて前記モータの一部を覆う
ボスの外壁面に複数枚の羽根を植設した斜流フア
ンを固定し、この斜流フアンの周縁部の空間を上
下方向に区画して前記羽根に対向する吸込み口か
ら吸込んだ空気を斜め方向の流れに変えて放射方
向に吹き出す流路を形成し、この流路の周縁に熱
交換器を配置した構成を具備してなることを特徴
とする室内外分離形空気調和機の室内機。