WO2018029876A1 - 室内機および空気調和機 - Google Patents

Abstract

空気調和機の室内機において遠心ファンの回転軸に対する垂直断面において、略多角形の熱交換器の角部にあるドレンパンの空間に生じる渦を抑制し、空気調和機の性能向上を図る。このため、本発明の室内機は、筐体内部に配置された遠心ファンと、前記遠心ファンの周囲を取り囲むように配置され、前記遠心ファンの回転軸に対する垂直断面において略多角形の熱交換器と、該熱交換器の下方に設けられ、前記熱交換器に結露した水を保持するドレンパンと、を備え、該ドレンパンは、水を保水する保水部と、該保水部から隆起した隆起部と、略多角形の前記熱交換器の内側の空間であって前記熱交換器と前記隆起部の間に形成された角部空間と、からなり、該角部空間には、前記遠心ファンから前記熱交換器に向かう気流を遮る抵抗部材を備える。

Description

室内機および空気調和機

　本発明は、室内機および空気調和機に関する。

　本技術分野の背景技術として、特許文献１がある。特許文献１には、空気調和機であって、送風機と、送風機の外周側に配置された熱交換器と、熱交換器で生じる結露水を受け止めるためのドレンパンと、を備え、ドレンパンの内周側壁面の上端の一部あるいは全周に熱交換器に向かってドレンパンの底面部と沿うように平板状部材を設けたものが開示されている。

特開２０１３－２２１６８７

　室内機に搭載された熱交換器は、冷房運転時に、室内の空気よりも低温となるため、結露する。結露した水が室内に落下しないよう、その水を溜めておくためのドレンパンが熱交換器の下部に搭載されている。ドレンパンに水が一定量溜まると、ドレンポンプによって水を室外へ排出する。この時、停電等によって、空気調和機の室内機が急停止すると、ドレンポンプの動作も停止するため、室外へ排出しきれなかった水が逆流してくることがある。逆流してきた水がドレンパンから溢れ出し、室内へ落下しないよう、ドレンパンの保水量が決められている。保水量を確保するために、遠心ファンの回転軸に対する垂直断面において略多角形の熱交換器を搭載した室内機である場合、熱交換器の内側の角部に空間が広げられている。このような角部空間では、遠心ファンから熱交換器に向かって送風された空気が流れ込むことで大規模な渦が生じており、その渦によって熱交換器への空気の流入が阻害され、熱交換器を通過する空気の速度が局所的に低下していた。同一流量において比較すると、局所的に速度が低下すると、熱交換器のその他の領域で速度が上昇するため、熱交換器を通過する空気の速度分布が均一である時に比べ、熱交換器の圧力損失が増加する。これに加え、局所的な速度の低下は、冷媒と空気との熱交換性能が低下する要因となり、いずれも室内機の消費電力を増加する原因となる。そのため、従来の特許文献１の構成のように、ドレンパンの内周側壁面の上端の一部あるいは全周に熱交換器に向かってドレンパンの底面部と沿うように平板状部材を設け、角部空間に生じる大規模な渦を抑制している。

　しかし、平板状部材をドレンパンの内周側壁面の上端に設けると、平板状部材よりも下部に位置する熱交換器へは、空気が流入しづらくなり、熱交換器を通過する空気の局所的な速度低下を抑制するためには不十分であった。

　そこで、本発明の室内機は、ドレンパンの角部空間に生じる渦を抑制し、熱交換器を通過する空気の局所的な速度低下を抑制する空気調和機の室内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、筐体内部に配置された遠心ファンと、前記遠心ファンの周囲を取り囲むように配置され、前記遠心ファンの回転軸に対する垂直断面において略多角形の熱交換器と、該熱交換器の下方に設けられ、前記熱交換器に結露した水を保持するドレンパンと、を備え、該ドレンパンは、水を保水する保水部と、該保水部から隆起した隆起部と、略多角形の前記熱交換器の内側の空間であって前記熱交換器と前記隆起部の間に形成された角部空間と、からなり、該角部空間には、前記遠心ファンから前記熱交換器に向かう気流を遮る抵抗部材を備える。

　本発明によれば、空気調和機の室内機においてドレンパンの角部空間に生じる大規模な渦を抑制し、熱交換器を通過する空気の局所的な速度低下を抑制することが可能となる。

　本発明のその他の課題、構成、作用、効果については、以下の実施例において詳細に説明する。

空気調和機の室内機の斜視図である。 図１の部分拡大図である。 図２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。 角部空間をドレンパンの内壁を延長することで埋めた構成を示した図である。 実施例１の室内機の内部の構成を示した図である。 角部空間付近の熱交換器を通過する空気の風速を示した図である。 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。 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７の室内機の内部の構成を示した図である。

　図１は、一般的な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、室内機の筐体１を取外した状態で上から見た平面図である。また、図３は、室内機の図２のＡ－Ａ位置での断面図である。

　図２及び３に示すように、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２０と、モータ２０に取り付けられ、フィルタ９を介して下方から吸い込んだ空気（以下、「気流５０」と称する。）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８と、が配置されている。熱交換器８は、遠心ファン６からの空気と冷媒との熱交換を行う。また、熱交換器８の形状は、図２に示すように、遠心ファン６の回転軸に対する垂直断面において略多角形であり、その下部は、図３に示すように、ドレンパン７内に配置される。

　ドレンパン７は、保水部７ａ、保水部７ａの一部である角部空間７ｂ、保水部７ａを囲む内壁と外壁である隆起部７ｃから構成されており、冷房運転時、熱交換器８に結露した水は、室内に落下しないようドレンパン７の保水部７ａに溜められる。保水部７ａに水が一定量溜まると、ドレンポンプ１０によって水を室外へ排出する。この時、停電等によって、空気調和機が急停止すると、ドレンポンプ１０の動作も停止するため、室外へ排出しきれなかった水が逆流してくることがある。逆流してきた水がドレンパン７から溢れ出し、室内へ落下しないよう、ドレンパン７の保水量が決められている。一般的な室内機では、保水量を確保するために、略多角形の熱交換器８の内側の隆起部７ｃの一部を除去した角部空間７ｂを設けることで保水部７ａを拡張し、保水量を増やしている。

　しかしながら、保水部７ａの保水量を増やすために角部空間７ｂを設けると、熱交換器８の圧力損失が増大するという問題が発生する。図４を用いて、その理由を説明する。

　図４は、図２のＢ－Ｂ方向から角部空間７ｂを見た斜視図である。ここに示すように、角部空間７ｂでは、隆起部７ｃと保水部７ａの境界に段差が形成されており、遠心ファン６から吐き出された空気が、段差の背面側の角部空間７ｂに流入すると、流路が急拡大するため、大規模な渦３０が生じる。この渦３０によって、熱交換器８への空気の流入が阻害されるため、角部空間７ｂ付近の熱交換器８を通過する風速が局所的に低下してしまう。局所的な風速の低下は、熱交換器８の圧力損失増大、熱交換サイクル性能の低下を招き、空気調和機の消費電力を増加させる要因となる。

　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説明する。

　図５、図６は、実施例１の室内機の筐体１を取外し、上方から見下ろした平面図であり、ともに、熱交換器８を通過する気流５０の局所的な風速低下を改善するものである。なお、本実施例の空気調和機の構成に関し、図１から図４を用いた説明と共通する点は説明を省略する。

　図５の室内機では、熱交換器８の内面に沿うように隆起部７ｃを設けており、何れの角部にも角部空間７ｂを設けていない。この構成により、図４で説明した渦３０が発生する空間を排除することで、略多角形の熱交換器８内側の何れの角部においても、渦３０に起因する気流５０の局所的な風速低下が生じず、圧力損失の増大を回避することができる。

　しかしながら、図５の構成では、角部空間７ｂを設けていないため、保水部７ａの容積が減少し、保水量が減少するという不利益も有する。そこで、これを改善するのが図６に示す構成の室内機である。

　図６の室内機では、角部空間７ｂに抵抗部材１１を取付けている。抵抗部材１１は、遠心ファン６から熱交換器８の角部に向かう気流を遮るものであり、これを設けることによって、図４に示した大きな渦３０の発生を防止し、圧力損失の増大を回避するものである。このような抵抗部材１１によって、圧力損失の増大の回避と、保水部７ａの容積の減少の抑制の両立を図ることができる。なお、図５では、抵抗部材１１の断面形状を円形としたが、これが多角形や半円、楕円形、或いは、ドーム状となっても構わない。また、抵抗部材１１の高さを、遠心ファン６の吐出口よりも低く、かつ、隆起部７ｃより高くすることが望ましいが、隆起部７ｃよりやや低いものであっても、段差の背面側での渦３０の発生を抑制することができる。

　図７は、図２、図５、図６の各室内機の熱交換器８を通過する角部空間７ｂでの空気の風速のシミュレーション結果を示した図であり、熱交換器８全体を通過する空気の平均風速を１として無次元化し、各位置での風速を時計回りに示したものである。

　図７に示すように、図２の室内機を使用する場合、遠心ファン回転方向の略中央部、すなわち、左上に形成された角部空間７ｂ近傍で風速がほぼ０まで低下している。一方、図５に示した角部空間７ｂが無い場合と、図６に示した抵抗部材１１が取付けられている場合は、風速が極端に低下する箇所は見られず、熱交換器８の全面に亘り十分な風速の空気が通過していることが分かる。ここで、熱交換器８を通過する空気の風速が全面に亘り一様であることが圧力損失の低減に寄与するため、図２の室内機では風速の低下、圧力損失が大きく、図５、図６の室内機では風速が上昇し、圧力損失が抑制されていることが分かる。

　このように、角部空間７ｂが無い図５の構成、抵抗部材１１を取付けた図６の構成の何れによっても、同じように風速の低下を抑制することができ、熱交換器８の圧力損失の増大、および、空気調和機の消費電力の増加を抑制することができる。さらに、角部空間７ｂが無い図５の構成に比べ、抵抗部材１１を取付けた図６の構成の方が、ドレンパン７の保水量をより多くすることができるため、熱交換器８を通過する空気の風速低下の抑制とドレンパン７の保水量を両立することが可能となる。

　図８は、実施例２の室内機の内部の構成を示した図である。なお、実施例１と共通する点については説明を省略するものとする。

　図６では、熱交換器８内側の一箇所に角部空間７ｂと抵抗部材１１を設ける構成としたが、図８では、熱交換器８内側の複数箇所に角部空間７ｂと抵抗部材１１を設ける構成とした。このように、複数の角部空間７ｂを設けることで、ドレンパン７の保水量をさらに増やすことが可能となり、各々の角部空間７ｂに抵抗部材１１を取付けることで、何れの角部空間７ｂにおいても渦３０の発生を抑制することができる。

　なお、図８では、左上と左下の二箇所の角部空間７ｂのそれぞれに抵抗部材を設ける例を示したが、さらに、右上にも角部空間７ｂを形成し、ドレンパン７の保水量をさらに増やすとともに、右上の角部空間７ｂにも抵抗部材１１を設けることで、渦３０の発生を抑制する構成としても良い。

　図９は、実施例３の室内機の内部の構成を示した図である。なお、上述した実施例と共通する点については説明を省略するものとする。

　図６、図８では、熱交換器８内側の角部空間７ｂに抵抗部材１１を設ける構成としたが、図９では、熱交換器８内側の一つの角部空間７ｂにドレンポンプ１０を設け、熱交換器８外側にはドレンポンプ１０を設けない構成とした。このように、角部空間７ｂにドレンポンプ１０を設置することによっても、抵抗部材１１を設置した場合と同様の効果が得られる。この場合、ドレンポンプ１０の位置を移動しただけであるため、抵抗部材１１を用いる場合に比べ、ドレンパン７の保水量の減少を招かないという利点がある。

　なお、図９では、ドレンポンプ１０を左上の角部空間７ｂに設けた例を示しているが、他の角部空間７ｂにドレンポンプ１０を配置しても良い。

　図１０は、実施例４の室内機の内部の構成を示した図である。なお、上述した実施例と共通する点については説明を省略するものとする。

　図６等では、一つの角部空間７ｂに一本の円柱状の抵抗部材１１を設けたが、図１０では、一つの角部空間７ｂに複数の棒で構成された抵抗部材１２を取付けた。これにより、角部空間７ｂに生じる渦３０を抑制しつつ、抵抗部材の体積を減らすことができるため、上述した構成よりも保水部７ａの保水量を増やすことが可能となる。

　なお、図１０では、抵抗部材１２を５個の棒で構成しているが、必ずしも５個でなくてもよいし、棒の断面形状を円形としたが、これが多角形や半円、楕円形といった形状としても構わない。また、実施例２のように、抵抗部材１２を複数の角部空間７ｂに配置した構成としても良いし、実施例３のように、抵抗部材１２とドレンポンプ１０を組み合わせて角部空間７ｂに配置した構成としても良い。

　図１１は、実施例５の室内機の内部の構成を示した図である。なお、上述した実施例と共通する点については説明を省略するものとする。

　図６等では、角部空間７ｂに円柱状の抵抗部材１１を設けたが、図１１では、角部空間７ｂに籠形状の抵抗部材１３を取付けた。これにより、角部空間７ｂに生じる渦３０を抑制しつつ、抵抗部材の体積を減らすことができるため、上述した構成よりも保水量を増やすことが可能となる。

　なお、図１１では、抵抗部材１３を外形が四角形となる籠で示したが、多角形や円形、半円形、楕円形といった形状の籠を抵抗部材１３として用いても良いし、円柱状、半円柱状、楕円柱状、或いは、円周方向に延伸する平板状のメッシュを抵抗部材１３として用いても良い。また、実施例２のように、抵抗部材１３を複数の角部空間７ｂに配置した構成としても良いし、実施例３のように、抵抗部材１３とドレンポンプ１０を組み合わせて角部空間７ｂに配置した構成としても良いし、実施例４のように、一つの角部空間７ｂに複数の抵抗部材１３を配置した構成としても良い。

　図１２は、実施例６の室内機の内部の構成を示した図である。なお、上述した実施例と共通する点については説明を省略するものとする。

　図６等では、隆起部７ｃから分離した抵抗部材等を角部空間７ｂに設けたが、図１２では、角部空間７ｂに隆起部７ｃと一体化した抵抗部材１４を設けた。このように、ドレンパン７と一体となるよう成形された抵抗部材１４を用いた場合であっても、上述した実施例と同様に角部空間７ｂに生じる渦３０を抑制できる。加えて、本実施例の構成によれば、室内機を構成する部品点数を削減し、製造工程を簡易化できるため、製造コストを低減することもできる。

　なお、図１２では、一例として円形の抵抗部材１４がドレンパン７と一体となるよう成形した場合を示したが、外形が多角形や半円形、楕円形といったどのような形状としても構わない。また、本実施例の抵抗部材１４と、他の実施例の抵抗部材等（実施例１、２の抵抗部材１１、実施例３のドレンポンプ１０、実施例４の抵抗部材１２、実施例５の抵抗部材１３）と組み合わせて用いても良い。

　図１３は、実施例７の室内機の内部の構成を示した図である。なお、上述した実施例と共通する点については説明を省略するものとする。

　本実施例の室内機は、複数の角部空間７ｂに、実施例１から実施例６で説明した何れかの抵抗部材（実施例１、２の抵抗部材１１、実施例３のドレンポンプ１０、実施例４の抵抗部材１２、実施例５の抵抗部材１３、実施例６の抵抗部材１４）を設けたものであり、図１３に示す例では、それぞれの角部空間７ｂにドレンポンプ１０、抵抗部材１２、抵抗部材１４を配置している。

　また、本実施例の室内機では、ドレンパン７の内側の隆起部７ｃの形状を、上記実施例で説明した多角形状から、図１３に示す円形状に代えた。円形状の隆起部７ｃを用いる場合であっても、熱交換器８内側の角部空間７ｂに適切な抵抗部材を取付けることで、角部空間７ｂに生じる渦３０を抑制することが可能となる。

　このように、異なる構成の抵抗部材を組み合わせた場合、或いは、円形状の隆起部７ｃを用いた場合であっても、各々の角部空間７ｂでは、実施例１で説明したと同等の圧力損失の抑制、空気調和機の消費電力の抑制を図ることができる。

　なお、以上の実施例では、保水部７ａである角部空間７ｂに、抵抗部材１１、１２、１３、１４を設ける構成を説明したが、熱交換器８の内側の隆起部７ｃ上で渦３０が生じる場合は、その隆起部７ｃに抵抗部材１１、１２、１３、１４を設ける構成としても、熱交換器８を通過する空気の局所的な風速の低下を解消し、圧力損失の抑制、空気調和機の消費電力の抑制を図ることができる。

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　　　ドレンパン
７ａ　　　保水部
７ｂ　　　角部空間
７ｃ　　　隆起部
８　　　熱交換器
９　　　フィルタ
１０　　ドレンポンプ
１１、１２、１３、１４　　抵抗部材
２０　　　モータ
３０　　　渦
５０　　　気流

Claims (8)

1. 　筐体内部に配置された遠心ファンと、
   　前記遠心ファンの周囲を取り囲むように配置され、前記遠心ファンの回転軸に対する垂直断面において略多角形の熱交換器と、
   　該熱交換器の下方に設けられ、前記熱交換器に結露した水を保持するドレンパンと、
   を備えた室内機であって、
   　該ドレンパンは、水を保水する保水部と、該保水部から隆起した隆起部と、略多角形の前記熱交換器の内側の空間であって前記熱交換器と前記隆起部の間に形成された角部空間と、からなり、
   　該角部空間には、前記遠心ファンから前記熱交換器に向かう気流を遮る抵抗部材を備えることを特徴とする空気調和機の室内機。
2. 　請求項１に記載の室内機において、
   　略多角形の前記熱交換器の内側には、前記角部空間が複数設けられており、各角部空間に前記抵抗部材が設けられていることを特徴とする空気調和機の室内機。
3. 　請求項１に記載の室内機において、
   　前記抵抗部材は、前記ドレンパンに保持された水を外部へ排出するドレンポンプであることを特徴とする空気調和機の室内機。
4. 　請求項１に記載の室内機において、
   　前記抵抗部材は、複数の棒で構成されることを特徴とする空気調和機の室内機。
5. 　請求項１に記載の室内機において、
   　前記抵抗部材は、籠形状またはメッシュ状であることを特徴とする空気調和機の室内機。
6. 　請求項１に記載の室内機において、
   　前記抵抗部材は、前記隆起部と一体に成形されることを特徴とする空気調和機の室内機。
7. 　請求項１から請求項６何れか一項に記載の室内機において、
   　前記抵抗部材の高さは、前記遠心ファンの吐出口よりも低く、前記隆起部よりも高いことを特徴とする空気調和機の室内機。
8. 　請求項１から請求項６何れか一項に記載の室内機と、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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