JP5595371B2 - 空気調和機 - Google Patents

Description

本発明は、送風機と熱交換器とをケーシング内に収納した空気調和機に関するものである。

従来から、送風機と熱交換器とをケーシング内に収納した空気調和機が存在する。そのようなものとして、「上部に吸込口が形成され、前面部下側に吹出口が形成されたケーシングと、ケーシング内の吸込口の下流側に設けられた軸流型又は斜流型の送風機と、ケーシング内の送風機の下流側であって、吹出口の上流側に設けられ、送風機から吹き出された空気と冷媒とが熱交換する熱交換器」を備えた空気調和機が提案されている（例えば、特許文献１参照）。この特許文献１に記載の空気調和機は、熱交換器の実装体積を増加させるため、前面部を左側とした側面視において、熱交換器を略Λ型、略Ｖ型、略Ｎ型、略Ｗ型、略И型又は略Ｍ型等に配置している。

また、送風機と熱交換器とをケーシング内に収納した空気調和機としては、送風機として横流送風機を備え、横流送風機の上流側に逆Ｖ字状に設置された熱交換器を備えるものが提案されている。このような横流送風機の上流側に逆Ｖ字状の熱交換器を備えた従来の空気調和機には、集塵フィルターに堆積した塵埃を自動的に清掃する機構を備えたものもあり、例えば「ケーシングの吸込口の内面側に沿って配された板状のフィルターと、該フィルターを移動させる移動経路と、該移動経路の途中に配され前記フィルターを清掃する清掃手段とを備え、前記移動経路は、前記吸込口の内面側に沿って形成されると共に、その端部が、ケーシングとその内部に配置される熱交換器との間の空間部でＵ字状に折り返して形成され、前記熱交換器は、その前後方向の中間部を頂部として側面視で逆Ｖ字状に配置され、その前方側でケーシングとの間に形成される空間部、又は、後方側でケーシングとの間に形成される空間部において、前記移動経路のＵ字状の折り返し部が配置されたことを特徴とする空気調節装置」というものが提案されている（例えば、特許文献２参照）。

ＷＯ２０１０／０８９９２０号公報（段落［０００６］、図１） 特許第４１９９７６０号公報（請求項１、図２）

上述のように、横流送風機の上流側に逆Ｖ字状の熱交換器を備えた従来の空気調和機においては、逆Ｖ字状に配置された熱交換器とケーシングの前方側あるいは後方側に形成される空間に、集塵フィルター移動経路のＵ字状の折り返し部と集塵フィルターに堆積した塵埃を自動的に清掃する機構を配置したものが提案されている。しかしながら、熱交換器の上流側に軸流型又は斜流型の送風機を備えた空気調和機にこのような自動清掃機構を設けようとした場合、集塵フィルターの移動経路と送風機との干渉を防止する必要があるため、以下のような問題点があった。

つまり、集塵フィルターの移動経路と送風機の干渉を防止するために送風機の直径を減少させた場合、送風機の送風能力不足によって、空気調和機の消費電力効率の悪化や騒音の増大を招くという問題点があった。また、集塵フィルターの移動経路と送風機の干渉を防止するためにケーシングの厚み寸法（前後方向の寸法）を増大させた場合、熱交換器の実装体積の減少を招くという問題点があった。また、集塵フィルターの移動経路と送風機の干渉を防止するために、集塵フィルターの移動経路を送風機の下流側と熱交換器の上流側の間に設置した場合、送風機に塵埃が堆積してしまうという問題点もあった。さらに、熱交換器の実装体積を増加させるため熱交換器を略Ｍ字型や略Ｎ字型等に配置した場合、ケーシングの前方側あるいは後方側に、集塵フィルター移動経路のＵ字状の折り返し部と集塵フィルターに堆積した塵埃を自動的に清掃する機構を配置する空間が生じないため、ケーシングの厚み方向の寸法増大をさらに招くという問題点もあった。

本発明は、上記のような問題点を解決するためになされたものであり、ケーシングの吸込口の下流側に軸流型又は斜流型の送風機が設けられ、送風機の下流側に熱交換器が設けられた空気調和機において、送風機の直径の減少による室内機の消費電力効率の悪化や騒音の増大、ケーシングの厚み寸法の増大、及び熱交換器の実装体積の減少を防止することができる空気調和機を得ることを目的としている。

本発明に係る空気調和機は、上部に吸込口が形成され、前面部下側に吹出口が形成されたケーシングと、ケーシングの左右方向に沿って吸込口に設けられた第１のガイドレールと、第１のガイドレールに、左右方向に移動自在に支持された板状フィルターである集塵フィルターと、集塵フィルターを移動させる移動装置と、第１のガイドレールから移動した集塵フィルターを移動自在に支持する第２のガイドレールと、第１のガイドレールから第２のガイドレールに集塵フィルターを導く移動経路と、集塵フィルターの下流側に設けられた軸流型又は斜流型の送風機と、送風機の下流側であって吹出口の上流側に設けられ、送風機から吹き出された空気と冷媒とが熱交換する熱交換器と、移動装置によって移動した集塵フィルターを清掃する清掃装置と、を備え、ケーシングの内部には、吸込口から吸い込まれた空気を吹出口へ導く通風路と、この通風路の両側部に形成された非通風路とが、形成され、移動装置及び清掃装置は、通風路の両側部に形成されたそれぞれの非通風路内の上方に配置され、集塵フィルターは、吸込口の左側に設けられた左側フィルターと、吸込口の右側に設けられた右側フィルターと、を備え、左側フィルターは左側の非通風路に設けられた清掃装置で清掃され、右側フィルターは右側の非通風路に設けられた清掃装置で清掃されるものである。

本発明によれば、移動装置及び清掃装置を通風路の側部に形成された非通風路内の上方に備えたことにより、送風機の直径の減少による室内機の消費電力効率の悪化と騒音の増大、ケーシングの厚み寸法の増大、及び熱交換器の実装体積の減少を防止することができる。

本発明の実施の形態１に係る空気調和機の室内機１００の一例を示す縦断面図である。 本発明の実施の形態１に係る空気調和機の室内機１００を正面側から見た断面図である。 本発明の実施の形態１に係る清掃機構１６の要部拡大図である。 本発明の実施の形態１に係る空気調和機の室内機１００の別の一例を正面側から見た断面図である。 本発明の実施の形態２に係る空気調和機の室内機１００を正面側から見た断面図である。 本発明の実施の形態３に係る空気調和機の室内機１００を正面側から見た断面図である。

実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１に係る空気調和機の室内機１００の一例を示す縦断面図である。この図１は、図の左側を室内機１００の前面側、図の右側を背面側として示している。また、図２は、この室内機１００を正面側から見た断面図である。以下、図１及び図２に基づいて室内機１００の構成について説明する。

室内機１００は、主に、室内空気を内部に吸い込むための吸込口２及び空調空気を空調対象域に供給するための吹出口３が形成されているケーシング１と、このケーシング１内に収納され、吸込口２から室内空気を吸い込み、吹出口３から空調空気を吹き出す軸流型あるいは斜流型の送風機４と、送風機４から吹出口３までの通風路６に配設され、冷媒と室内空気とで熱交換することで空調空気を作り出す熱交換器５と、を有している。一般的に、空気調和機の室内機は設置スペースに制約があるため、送風機４を大きくできないことが多い。このため、本実施の形態１に係る室内機１００では、所望の風量を得るために、図２に示すように複数個の送風機４をケーシング１の長手方向（左右方向）に並列配置している。

ケーシング１をより詳しく説明すると、吸込口２は、ケーシング１の上部に開口形成されている。ケーシング１の前面側は開口部を有しておらず、室内空気はケーシング１の上部に開口形成された吸込口２からのみ室内機１００の内部に吸入される。この吸込口２には、吸込口２からケーシング１内に流入する空気から塵埃を除去する集塵フィルター１０が設けられている。また、吹出口３は、ケーシング１の下部（より詳しくは、ケーシング１の前面部下側）に開口形成されている。なお、本実施の形態１に係る室内機１００には、板状に形成された集塵フィルター１０が設けられている。集塵フィルター１０の詳細な設置構成は後述する。

送風機４は、吸込口２の下流側でかつ、熱交換器５の上流側に配設されている。この送風機４は、羽根車１３、及びこの羽根車１３の周りに配置されるダクト状のベルマウス７を備えている。羽根車１３は円筒状のボス１４とボス１４の外周面に所定のピッチで取り付けられた翼１５からなる。この羽根車１３はステイ８により回転軸上に回転自在に配設されており、ボス１４に内蔵されたモーターにより回転駆動される。ベルマウス７は吸込側の円弧部分、中間のストレート部分、出口側の円弧部分で構成されている。

熱交換器５は、送風機４の下流側に設けられている。この熱交換器５は、例えば、所定の間隔を介して積層された複数のフィンと、これらフィンを積層方向に貫通する複数の伝熱管と、を備えている。本実施の形態１では、熱交換器５を側面視略Λ型（換言すると逆Ｖ字型）に形成している。

また、本実施の形態１に係るケーシング１は、その内部が通風路６と非通風路９に分割されている。通風路６は、吸込口２からケーシング１内に吸い込まれた空気を吹出口３へ導くものである。つまり、吸込口２及び吹出口３は、この通風路６と連通するように形成されている。また、送風機４及び熱交換器５（より詳しくは熱交換器５のフィン配置部分）は、通風路６に設けられている。非通風路９は、通風路６の両側部にそれぞれ形成されている。非通風路９には、熱交換器５に冷媒を流入させるための配管１１、及び送風機４を駆動するための電気基板１２が配設されている。

ここで、本実施の形態１に係る室内機１００は熱交換器５の上流側に送風機４を設置するため、非通風路９内の上方（つまり、送風機４の側方）には配管１１が配設されない。このため、非通風路９内の上方には空間が生じる。そこで、本実施の形態１に係る室内機１００は、非通風路９内の上方の空間に、集塵フィルター１０の清掃機構１６を配設している。

図３は、本発明の実施の形態１に係る清掃機構１６の要部拡大図である。この図３は、清掃機構１６を室内機１００の正面側から示したものである。以下、図１及びこの図３を用いて、本実施の形態１に係る清掃機構１６と、この清掃機構１６で清掃される集塵フィルター１０の設置構成の詳細について説明する。

ケーシング１の吸込口２には、左右方向に沿って一対のリブが形成されており、これらリブによって往路用ガイドレール１７が構成されている。集塵フィルター１０は、清掃機構１６に移動可能となるように、この往路用ガイドレール１７に移動自在に設けられている。また、ケーシング１の吸込口２には、往路用ガイドレール１７の下方にも左右方向に沿って一対のリブが形成されており、これらリブによって復路用ガイドレール１８が構成されている。この復路用ガイドレール１８は、後述する清掃機構１６の移動装置２０によって移動させられた集塵フィルター１０を支持するものである。また、非通風路９内の上方の空間には、往路用ガイドレール１７から復路用ガイドレール１８へ集塵フィルターを導くため（折り返すため）、往路用ガイドレール１７と復路用ガイドレール１８とを連結する正面視略Ｕ字状の移動経路１９が設けられている。なお、空調運転時には、集塵フィルター１０は往路用ガイドレール１７によって支持されている。

非通風路９内の上方の空間に設けられた清掃機構１６は、上述の移動経路１９、集塵フィルター１０を移動させる移動装置２０、集塵フィルター１０から塵埃を除去する清掃装置２１、及び清掃装置２１で除去された塵埃を回収する集塵ボックス２２を備えている。移動装置２０は、ギアと、このギアを駆動するステッピングモーターを備えている。そして、このギアは、集塵フィルター１０の外周枠に形成された凸凹上のラックに噛み合わされている。これにより、ステッピングモーターによってギアを回転させることで、集塵フィルター１０を左右方向に移動させることができる。清掃装置２１は、例えば、ケーシング１の前後方向に配設されたブラシである。移動装置２０によって移動させられた集塵フィルター１０がこのブラシと擦れ合うことにより、集塵フィルター１０の塵埃が掻き落とされる。清掃装置２１で掻き落とされた塵埃は、清掃装置２１の下方に配設された集塵ボックス２２に回収される。
なお、移動装置２０及び清掃装置２１等の構成は、本実施の形態１で示す構成に限定されるものではない。

（動作説明）
続いて、このように構成された室内機１００の動作について説明する。
上記のように構成された室内機１００では、送風機４を回転駆動させることにより、室内空気が集塵フィルター１０を通過して、吸込口２からケーシング１内の通風路６に取り込まれる。取り込まれた室内空気は熱交換器５において配管１１から流入する冷媒と熱交換して、空調空気となり吹出口３より空調対象域に供給される。室内空気に含まれる塵埃は、ケーシング１の内部に吸入される前に集塵フィルター１０によって除去され、集塵フィルター１０の上面に堆積する。

集塵フィルター１０の上面に塵埃が堆積すると、集塵フィルター１０を清掃することとなる。この場合、移動装置２０を駆動させて、集塵フィルター１０を左右方向に移動させる。これにより、左右方向に移動した集塵フィルター１０は、移動経路１９によってＵ字状に折り返され、復路用ガイドレール１８に誘導される。この際、集塵フィルター１０に堆積した塵埃は移動経路１９の途中に配設された清掃装置２１によって除去され、集塵ボックス２２に回収される。集塵フィルター１０の移動が完了したのち、移動装置２０によって逆方向に集塵フィルター１０を移動させ、空調運転時の位置に復帰させることにより、フィルターの自動清掃を完了する。

以上、本実施の形態１のように構成された室内機１００においては、清掃機構１６（移動経路１９、移動装置２０、清掃装置２１及び集塵ボックス２２）が非通風路９内の上方に設置されている。このため、清掃機構１６が気流の抵抗とならず、室内機１００の電力効率が向上する。さらに、清掃機構１６はケーシング１の左右方向端部（長手方向端部）に設置されるため、室内機１００の厚み寸法の増大を防止することができる。つまり、室内機１００の厚み寸法に制限がある場合には、送風機４の寸法の減少、熱交換器の設置スペースの減少を防止することができ、電力効率の向上、及び騒音の減少といった効果が得られる。特に、本実施の形態１に係る室内機１００においては、熱交換器５の実装体積を増加させるために熱交換器５を略Ｎ字状又は略Ｍ字状に配置した場合にも、室内機１００の厚み寸法の増大をまねくことなく、集塵フィルター１０の清掃機構１６を搭載することができる。

なお、本実施の形態１では、ケーシング１の吸込口２の内壁（より詳しくは、前面側及び後面側の内壁）にリブを形成することによって往路用ガイドレール１７及び復路用ガイドレール１８を構成したが、ケーシング１の吸込口２の内壁（より詳しくは、前面側及び後面側の内壁）に左右方向に沿った溝部を形成することによって往路用ガイドレール１７及び復路用ガイドレール１８を構成してもよい。また、本実施の形態１では復路用ガイドレール１８を送風機４の上流側に設けたが、復路用ガイドレール１８を送風機４の下流側に設けてもよい。また、本実施の形態１では、往路用ガイドレール１７から移動した集塵フィルター１０を復路用ガイドレール１８で支持する構成としたが、往路用ガイドレール１７から清掃機構１６側へ移動してきた集塵フィルター１０を移動経路１９で巻き取る構成としても勿論よい。

また、本実施の形態１では、清掃機構１６を正面視右側に形成された非通風路９に設けたが、非通風路９はケーシング１の両側部に形成されるため、ケーシング１の両側部に形成された非通風路９のそれぞれに清掃機構１６を設けてもよい。この場合、図４に示すように、集塵フィルター１０を左右２枚の板状フィルターとし、これらフィルターをケーシング１の左右両側部の清掃機構１６で別々に清掃することにより、清掃時間を短縮することができる。つまり、集塵フィルター１０を左側フィルター１０ａ及び右側フィルター１０ｂで構成し、左側フィルター１０ａを左側の非通風路９に設けられた清掃機構１６で清掃し、右側フィルター１０ｂを右側の非通風路９に設けられた清掃機構１６で清掃することにより、清掃時間を短縮することができる。なお、ケーシング１の両側部に形成される非通風路９のうち、電気基板１２が配置される側の非通風路９が、他方の非通風路９よりも大きくなる（つまり、左右方向の幅が大きくなる）。このため、本実施の形態１では、左右方向項の幅が大きくなる非通風路９（つまり、電気基板１２が配置される側の非通風路９）に移動装置２０及び清掃装置２１を設けている。このため、室内機１００をよりコンパクトに構成することを可能としている。

実施の形態２．
実施の形態１では、集塵フィルター１０を板状フィルターとして構成した。これに限らず、集塵フィルター１０を正面視環状に形成された筒状フィルター（エンドレスフィルター）として構成してもよい。なお、本実施の形態２において、特に記述しない項目については実施の形態１と同様とし、同一の機能や構成については同一の符号を用いて述べることとする。

図５は、本発明の実施の形態２に係る空気調和機の室内機１００を正面側から見た断面図である。なお、この図５は、室内機１００の両側部を示したものである。
図５に示すように、ケーシング１の吸込口２には、正面視環状に形成された集塵フィルター１０が設けられている。つまり、本実施の形態２に係る室内機１００は、集塵フィルター１０を自動清掃する際、移動装置２０によって回転させられることとなる。

このような構成によれば、集塵フィルター１０をＵ字状に折り曲げる移動経路１９を非通風路９内に形成する必要がなくなるため、ケーシング１の構造を簡略化でき、部品点数を少なくすることができる。

実施の形態３．
実施の形態１及び実施の形態２では送風機４の上流側のみに集塵フィルター１０を設けたが、集塵フィルター１０の一部を送風機４の下流側に設けてもよい。なお、本実施の形態３において、特に記述しない項目については実施の形態１又は実施の形態２と同様とし、同一の機能や構成については同一の符号を用いて述べることとする。

図６は、本発明の実施の形態３に係る空気調和機の室内機１００を正面側から見た断面図である。なお、この図６は、室内機１００の両側部を示したものである。
図６に示すように、本実施の形態３に係る室内機１００は、実施の形態２で示した室内機１００と同様に、正面視環状に形成された集塵フィルター１０が設けられている。しかしながら、本実施の形態３に係る室内機１００は、実施の形態２で示した室内機１００と異なり、復路用ガイドレール１８が送風機４の下流側に設けられている。つまり、送風機４は、正面視において、環状に形成された集塵フィルター１０の内周側に設けられている。換言すると、集塵フィルター１０の一部は、送風機４の下流側に配置されている。

このような構成によれば、送風機４の駆動により吸込口２から吸入される室内空気は、送風機４の上流側に配置された集塵フィルター１０を通過し、塵埃を除去された後、送風機４を通過する。この室内空気は、送風機４の下流側に配置された集塵フィルター１０を通過し、熱交換器５に流入する。ここで、送風機４を通過した室内空気は、羽根車１３が回転駆動していることにより、旋回速度成分を有している。しかしながら、本実施の形態３においては、この旋回速度成分を有する室内空気は、送風機４の下流側に配置された集塵フィルター１０を通過する際、集塵フィルター１０により整流される。このため、熱交換器５に流入する気流の風速分布が抑制され、通風抵抗が低減するので、室内機１００の電力効率を改善することができる。

なお、本実施の形態３では、筒状フィルターとして構成された集塵フィルター１０を用いているが、板状フィルターとして構成された集塵フィルター１０を用いても勿論よい。つまり、板状に形成された集塵フィルター１０の長さを、往路用ガイドレール１７に支持されている部分が吸込口２を覆う状態において、送風機４の下流側を覆うことができる長さとすればよい。例えば、板状の集塵フィルター１０の長さを、吸込口２の左右方向寸法の略２倍とすればよい。このように構成しても、送風機４を通過した旋回速度成分を有する室内空気は、送風機４の下流側に配置された集塵フィルター１０を通過する際、集塵フィルター１０により整流される。このため、熱交換器５に流入する気流の風速分布が抑制され、通風抵抗が低減するので、室内機１００の電力効率を改善することができる。

最後に、上記の実施の形態１〜実施の形態３で示したように、本発明は、軸流型又は斜流型の送風機４を熱交換器５の上流側に配置した室内機１００であるからこそ実施することができる発明である。換言すると、横流送風機を熱交換器の下流側に配置した従来の室内機（例えば特許文献２）では、熱交換器がケーシングの上面近傍まで設置されているため、左右方向端部に設置される非通風路の上面には、熱交換器に冷媒を流入させる配管が配設される。このため、横流送風機を熱交換器の下流側に配置した従来の室内機（例えば特許文献２）では、本発明のように清掃機構を非通風路に設置する構成とすることができないことを付言しておく。

１ ケーシング、２ 吸込口、３ 吹出口、４ 送風機、５ 熱交換器、６ 通風路、７ ベルマウス、８ ステイ、９ 非通風路、１０ 集塵フィルター、１０ａ 左側フィルター、１０ｂ 右側フィルター、１１ 配管、１２ 電気基板、１３ 羽根車、１４ ボス、１５ 翼、１６ 清掃機構、１７ 往路用ガイドレール、１８ 復路用ガイドレール、１９ 移動経路、２０ 移動装置、２１ 清掃装置、２２ 集塵ボックス、１００ 室内機。

Claims (3)

1. 上部に吸込口が形成され、前面部下側に吹出口が形成されたケーシングと、
   前記ケーシングの左右方向に沿って前記吸込口に設けられた第１のガイドレールと、
   前記第１のガイドレールに、左右方向に移動自在に支持された板状フィルターである集塵フィルターと、
   前記集塵フィルターを移動させる移動装置と、
   前記第１のガイドレールから移動した前記集塵フィルターを移動自在に支持する第２のガイドレールと、
   前記第１のガイドレールから前記第２のガイドレールに前記集塵フィルターを導く移動経路と、
   前記集塵フィルターの下流側に設けられた軸流型又は斜流型の送風機と、
   前記送風機の下流側であって前記吹出口の上流側に設けられ、前記送風機から吹き出された空気と冷媒とが熱交換する熱交換器と、
   前記移動装置によって移動した前記集塵フィルターを清掃する清掃装置と、
   を備え、
   前記ケーシングの内部には、前記吸込口から吸い込まれた空気を前記吹出口へ導く通風路と、該通風路の両側部に形成された非通風路とが、形成され、
   前記移動装置及び前記清掃装置は、前記通風路の両側部に形成されたそれぞれの前記非通風路内の上方に配置され、
   前記集塵フィルターは、前記吸込口の左側に設けられた左側フィルターと、前記吸込口の右側に設けられた右側フィルターと、を備え、
   前記左側フィルターは左側の前記非通風路に設けられた前記清掃装置で清掃され、前記右側フィルターは右側の前記非通風路に設けられた前記清掃装置で清掃されることを特徴とする空気調和機。
2. 前記第２のガイドレールは、前記送風機の下流側に配置され、
   板状フィルターとして構成された前記集塵フィルターは、前記送風機の上流側及び下流側に配置されていることを特徴とする請求項１に記載の空気調和機。
3. 前記送風機を駆動するための電気基板を備え、
   前記電気基板は一方の前記非通風路に配置され、
   前記電気基板が配置された前記非通風路内に設けられた前記移動装置及び前記清掃装置は、前記電気基板の上方に配置されていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の空気調和機。

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