JP2018025354A - 室内機および空気調和機 - Google Patents

Abstract

【課題】空気調和機の室内機において、遠心ファンから離れる方向に傾斜する熱交換器の上方に向かう気流の流入角度を大きくすることで、熱交換器の圧力損失を低下し、空気調和機の性能向上を図る。
【解決手段】室内機は、回転駆動力を発生させるモータと、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６と、遠心ファン６の周方向を囲むように設けられ、遠心ファン６が吐き出した空気と冷媒の熱交換を行う熱交換器１１と、を具備し、熱交換器１１の流入面側には、下方から上方に向かって遠心ファン６の回転軸から遠ざかる第一流入面１０２と、第一流入面１０２の上端と連続し、第一流入面１０２の延長線よりも回転軸側に傾斜した第二流入面１０３と、を有する。
【選択図】図６

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の図１等には、上流側から送風機と熱交換器とが順に配設され、熱交換器は、前面および後面が空気が流通する開口に形成され、熱交換器は、送風機の吹出空気の流れ方向が変化する空気通路の湾曲部に配置されると共に、前面および後面が、吹出空気の流れ方向となす角度が直角に近づく向きに傾斜する傾斜面に形成された空気調和機が開示されている。

特開平５−１７２３６１号公報

特許文献１の図１０にも示されるように、室内機に搭載された熱交換器は、遠心ファンを取り囲むように配置されており、遠心ファンから送風された空気が熱交換器を通過することで、冷媒との熱交換が行われる。遠心ファンを取り囲むように配置された熱交換器は、遠心ファンの回転軸に対して平行な断面において、その断面形状は、遠心ファンの回転軸と平行な長方形となる（同文献の図１１参照）。

遠心ファンが、熱交換器の高さ方向上側に取付けられた場合、遠心ファンから送風された空気が、熱交換器に衝突すると、熱交換器に流入しきれなかった空気は上下に分かれて熱交換器へ流入する。ここで、熱交換器の流入面と、熱交換器へ流入する気流と、が成す角度を流入角度θとする。流入角度θが９０度に近いほど、熱交換器の圧力損失は低下する。熱交換器の下方に向かった気流は、流入面に対して平行に近づくため、流入角度θは、小さくなり、熱交換器の圧力損失要因となる。

そのため、特許文献１の図１では、熱交換器を遠心ファンから離す方向に傾斜させることで、熱交換器の下方に向かった気流の流入角度θを垂直に近づけ、熱交換器の圧力損失を低減している。

しかし、熱交換器の上方に向かった気流は、熱交換器の傾斜方向に沿って流れるため、流入角度θが小さくなってしまい、傾斜させない熱交換器と比べて熱交換器上部の圧力損失が増加するという問題があった。

そこで、本発明の室内機は、遠心ファンから離す方向へ傾斜させた熱交換器において、遠心ファンから送風された空気が、熱交換器に衝突し、熱交換器の上方に向かう気流の流入角度θを大きくすることで、熱交換器の圧力損失を低下させ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、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、該遠心ファンの周方向を囲むように設けられ、前記遠心ファンが吐き出した空気と冷媒の熱交換を行う熱交換器と、を具備し、前記熱交換器の流入面側には、下方から上方に向かって前記遠心ファンの回転軸から遠ざかる第一流入面と、該第一流入面の上端と連続し、前記第一流入面の延長線よりも前記回転軸側に傾斜した第二流入面と、を有する。

本発明の空気調和機によれば、熱交換器の圧力損失をさらに低下することが可能となる。

空気調和機の室内機の斜視図 従来の室内機の断面図 従来の室内機内部の要部斜視図 従来の室内機の熱交換器近傍の断面図 図４の破線部の拡大図 実施例１の室内機の熱交換器近傍の断面図 図６の破線部の拡大図 実施例２の室内機の熱交換器近傍の断面図 実施例３の室内機の熱交換器近傍の断面図 実施例４の室内機の熱交換器近傍の断面図 実施例５の室内機の熱交換器近傍の断面図 実施例６の室内機の熱交換器近傍の断面図 実施例７の室内機内部の要部斜視図

まず、図１から図５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。また、図３は、室内機の内部を示す斜視図であり、室内機から筐体１とパネル２を取外した状態を示した斜視図である。

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４０と、モータ４０に取り付けられ、グリル３とフィルタ７とベルマウス８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１０と、が配置されている。熱交換器１０は、遠心ファン６からの空気と冷媒との熱交換を行い、空気を冷却また加熱するものである。冷房運転時、熱交換器１０に結露した水は、室内に落下しないようドレンパン９に溜められる。ドレンパン９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。

図３に示すように熱交換器１０を折り曲げ加工する際、その容易さから熱交換器１０の断面を遠心ファン６の回転軸Ｚと平行な図２のような長方形とすることがある。熱交換器１０において、遠心ファン６から送風された空気が、熱交換器１０の流入面１００に衝突すると、熱交換器１０に流入しきれなかった空気は上下に分かれて熱交換器１０に流入する。ここで、流入面１００と、熱交換器１０へ流入する気流５０と、が成す角度を流入角度θとする。流入角度θが９０度に近いほど、熱交換器１０の圧力損失は低下する。熱交換器１０の下方に向かった気流５０は、流入面１００に対して平行に近づくため、流入角度θは、小さくなり、熱交換器１０の圧力損失要因となる。

図４は、この問題を改善する構成として知られている、遠心ファン６から離す方向へ流入面を傾斜させた熱交換器１０を有する室内機の断面を示した図である。図４に示すように、熱交換器１０の下方に向かった気流５０の流入角度θを大きくするために、熱交換器１０を遠心ファン６から離す方向へ傾斜させている。下方に向かった気流５０に応じて熱交換器１０を傾斜させることで、流入角度θを大きくすることが可能となる。

図５を用いてこの詳細を説明する。図５は、図４の破線箇所の拡大図であり、ここに示すように、流入面を傾斜させることで、熱交換器１０の下方に向かった気流５０ｂの流入角度θは大きくなる一方で、上方に向かった気流５０ａは、傾斜させた熱交換器１０の流入面１０１に沿って流れるため、流入角度θが小さくなり、熱交換器１０の圧力損失が増加してしまうという問題が発生している。

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６は、実施例１の空気調和機の室内機の内部構成を示した図である。なお、図１から図５の説明と共通する点は説明を省略する。

図６に示すように、実施例１の熱交換器１１の流入面は、第一流入面１０２と第二流入面１０３の二面から構成されている。第一流入面１０２は、下方から上方に向かって回転軸Ｚから遠ざかる面形状であり、図４の熱交換器１０の流入面１０１と同様の傾斜を有する部分である。一方、第二流入面１０３は、第一流入面１０２の上方に、その上端と連続するように設けたものであり、第一流入面１０２の延長線よりも角度αだけ回転軸Ｚ側に傾斜させることで、回転軸Ｚと略平行に配置したものである。

図７は、図６に示した破線で囲まれた箇所の拡大図である。図５と図７を比較しながら本実施例の熱交換器１１の作用を説明する。図７に示すように、気流５０のうち下方に向かう気流５０ｂは、流入角度θが大きい状態で第一流入面１０２に流入する。気流５０ｂが略垂直に流入面に流入する点は、図５と同様である。一方、図７に示すように、気流５０のうち上方に向かう気流５０ａは、流入角度θが小さい状態で第二流入面１０３に流入している。但し、本実施例では第二流入面１０３を第一流入面１０２の延長線よりも角度αだけ回転軸Ｚ側に傾斜させたため、図７では図５よりも気流５０ａの流入角度θを相対的に大きくすることができ、圧力損失も相対的に低減できる。

すなわち、第一流入面１０２の上方に第二流入面１０３を追加した本実施例の構成によれば、下方の気流５０ｂに関しては、図５と同程度の圧力損失となり、上方の気流５０ａに関しては、図５よりも圧力損失を低減できる。このように、本実施例では、気流の向きの変化に対応した複数の流入面を備えたため、全体としても、図５の構成を上回る圧力損失低減を図ることができる。

ここで、気流５０ａの流入角度θを、１５°とした図５と、３０°とした図７のシミュレーション結果を比較すると、図７では、圧力損失の約１０％の低減が確認された。

なお、図６では、第二流入面１０３を回転軸Ｚと略平行に配置する例を説明したが、諸条件を考慮して第一流入面１０２と第二流入面１０３のなす角度αを設定しても良い。例えば、気流５０ａ、気流５０ｂの向きは、遠心ファン６の形状、回転数などに大きく依存するものであるため、定常運転時の気流５０ａと気流５０ｂの向きの相違が小さい遠心ファン６を用いる場合は、角度αをより小さくして、第二流入面１０３が下方から上方に向かって回転軸Ｚから遠ざかる構成としても良いし、相違が大きくなる遠心ファン６を用いる場合は、角度αをより大きくして、第二流入面１０３が下方から上方に向かって回転軸Ｚに近づく構成としても良い。

このように、気流に応じた角度αを設定することで、熱交換器１１の上方に向かった気流５０ａの流入角度θをさらに大きくすることができ、圧力損失をより低減することが可能となる。

以上の実施例では、遠心ファン６の回転軸Ｚに対して垂直な断面において熱交換器の形状が略多角形となる室内機を対象として説明したが、それが円形であっても、遠心ファン６から送風された空気が熱交換器に衝突し、それが上下に分かれた際、熱交換器の上方に向かう気流５０の流入角度θが小さくなり、熱交換器の圧力損失が増加する構造となっている室内機であれば、適用が可能である。

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、上述した実施例と共通する点は説明を省略する。

図８に示すように、本実施例の熱交換器１１は、実施例１で説明した第一流入面１０２、第二流入面１０３に加え、第三流入面１０４を有するものである。第三流入面１０４は、第一流入面１０２の下方に、その下端と連続するように設けたものであり、第一流入面１０２の延長線よりも角度βだけ回転軸Ｚの反対側に傾斜させることで、回転軸Ｚと略平行に配置したものである。

第三流入面１０４を追加した本実施例の熱交換器１１では、実施例１に比べ、熱交換器１１とドレンパン９の距離Ｌを大きく取ることができる。実施例１のように、距離Ｌが小さいと、熱交換器１１の下部の圧力損失が大きくなり、熱交換器１１を空気が通過しづらくなる。その結果、熱交換器１１全体の圧力損失が増加するだけでなく、熱交換器１１を通過する空気の風速分布のバラつきが大きくなり、サイクル性能が悪化してしまう。

実施例２では、回転軸Ｚに対して傾斜した第一流入面１０２の下部に、回転軸Ｚに対して平行な第三流入面１０４を設けたことで、熱交換器１１とドレンパン９の距離Ｌを大きくすることで熱交換器１１の下部での圧力損失の悪化を防止した。すなわち、本実施例の構成によれば、実施例１の構成で得られる効果に加え、熱交換器１１の下部での圧力損失を改善できるという格別の効果も得ることができる。

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は説明を省略する。

図９は、実施例１の図６における、第一流入面１０２と第二流入面１０３がなす角度αをより大きくするとともに、第一流入面１０２と第二流入面１０３を滑らかに接続したものである。このように複数の流入面の接続部を滑らかにすることで、その接続部での気流５０の乱れを抑制できるため、圧力損失をより小さくすることができる。

なお、本実施例は、実施例２の図８で説明した、第一流入面１０２、第二流入面１０３、第三流入面１０４からなる熱交換器１１に適用しても良く、この場合、第一流入面１０２と第二流入面１０３の接続部、および、第二流入面１０３と第三流入面１０４の接続部の両方を滑らかに形成することで、両接続部において上述した効果を得ることができる。

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は説明を省略する。

図１０は、実施例３における、第二流入面１０３を外側が凸となる曲面としたものである。

図１０に示すように、第二流入面１０３を曲面で構成しても、第二流入面１０３が第一流入面１０２よりも遠心ファン６に近づく方向へ傾斜していれば、熱交換器１１の上方に向かう気流５０の流入角度θを大きくでき、熱交換器１１の圧力損失を低下することが可能となる。

なお、本実施例は、実施例２の図８で説明した、第一流入面１０２、第二流入面１０３、第三流入面１０４からなる熱交換器１１に適用しても良く、この場合、第二流入面１０３及び第三流入面１０４を曲面で構成し、略Ｓ字状としても、第二流入面１０３が第一流入面１０２よりも遠心ファン６に近づく方向へ傾斜し、また、第三流入面１０４が第一流入面１０２よりも遠心ファン６から離れる方向へ傾斜していれば、熱交換器１１の圧力損失を低下することが可能となる。

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は説明を省略する。

図１１は、実施例１における、第二流入面１０３を複数の平面で構成したものである。

図１１に示すように、複数の面で形成された第二流入面１０３であっても、第二流入面１０３が第一流入面１０２よりも遠心ファン６に近づく方向へ傾斜していれば、熱交換器１１の上方に向かう気流５０の流入角度θを大きくでき、熱交換器１１の圧力損失を低下することが可能となる。複数の面が曲面であっても構わない。このとき、複数の面で形成された第二流入面１０３は、下方から上方に向かって徐々に遠心ファン６へ近づく方向へ傾斜することが望ましい。

なお、本実施例は、実施例２の図８で説明した、第一流入面１０２、第二流入面１０３、第三流入面１０４からなる熱交換器１１に適用しても良く、この場合、第三流入面１０４が第一流入面１０２よりも遠心ファン６から離れる方向へ傾斜していれば、熱交換器１１とドレンパン９との距離Ｌを大きくすることができ、熱交換器１１の圧力損失を低下することが可能となる。このとき、複数の面で形成された第三流入面１０４は、上方から下方に向かって徐々に遠心ファン６から離れる方向へ傾斜することが望ましい。

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は説明を省略する。

図１２に示すように、第一流入面１０２と、第二流入面１０３と、第三流入面１０４が形成されたフィンを周方向に多数配置して熱交換器１２を構成しても、第二流入面１０３が第一流入面１０２よりも遠心ファン６に近づく方向へ傾斜していれば、熱交換器１２の上方に向かう気流５０の流入角度θを大きくでき、第三流入面１０４が第一流入面１０２よりも遠心ファン６から離れる方向へ傾斜していれば、熱交換器１２とドレンパン９との距離Ｌを大きくすることができ、いずれも熱交換器１２の圧力損失を低下することが可能となる。フィンを遠心ファン６の径方向に複数並列して配置しても構わない。これは、実施例１〜５のいずれかに適用しても同様の効果を得ることができる。

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は説明を省略する。

以上で説明した実施例では、遠心ファン６を取り囲むために、直方体状の熱交換器を折り曲げ加工をする方法がある。しかしながら、第一流入面１０２と、第二流入面１０３および第三流入面１０４のいずれか、又は両方が形成された熱交換器１３を折り曲げ加工をするためには、複雑な加工方法が必要となり、設備コスト、加工時間の増加が懸念される。

そこで、本実施例では、図１３に示すように、折り曲げ加工が不要な直線部のみで熱交換器１３を構成することで、そのような問題を解決することができる。図１３では、熱交換器１３の角部を図示していないが、角部から空気が漏れないよう、熱交換器１３の角部に別部材を取付ける必要がある。また、熱交換器１３同士を冷媒配管で接続することで、冷媒を熱交換器１３全体に循環させることが可能となる。これは、実施例１〜６のいずれかに適用しても同様の効果を得ることができる。

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 フィルタ、
８ ベルマウス、
９ ドレンパン、
１０、１１、１２、１３ 熱交換器、
５０、５０ａ、５０ｂ 気流
１００、１０１ 流入面、
１０２ 第一流入面、
１０３ 第二流入面、
１０４ 第三流入面

Claims (8)

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、
   該遠心ファンの周方向を囲むように設けられ、前記遠心ファンが吐き出した空気と冷媒の熱交換を行う熱交換器と、
   を具備する室内機であって、
   前記熱交換器の流入面側には、
   下方から上方に向かって前記遠心ファンの回転軸から遠ざかる第一流入面と、
   該第一流入面の上端と連続し、前記第一流入面の延長線よりも前記回転軸側に傾斜した第二流入面と、
   を有することを特徴とする室内機。
2. 請求項１に記載の室内機において、
   前記遠心ファンの回転軸を含む平面での前記熱交換器の断面形状は、さらに、
   前記第一流入面の下端と連続し、上方から下方に向かって前記第一流入面の延長線よりも前記回転軸から遠ざかる第三流入面と、
   からな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、
   前記第一流入面と他の流入面が滑らかに接続さ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、
   前記第一流入面以外の他の流入面が曲面であ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、
   前記第一流入面以外の他の流入面が複数の面で構成されていることを特徴とする室内機。
6. 請求項１から請求項５何れか一項に記載の室内機において、
   前記熱交換器の流入面は、フィンを周方向に複数配置したものであることを特徴とする室内機。
7. 請求項１から請求項５何れか一項に記載の室内機において、
   前記熱交換器の流入面は、周方向に曲げ加工を施していない直線部を、複数連結して構成したものであることを特徴とする室内機。
8. 請求項１から請求項５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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