WO2016038690A1 - 空気調和装置用室内機および空気調和装置 - Google Patents

Abstract

　本発明に係る空気調和装置用室内機１００は、回転軸に固定される主板１３、気体が流入する吸い込み口１４１を有するシュラウド１４および主板１３とシュラウド１４との間に配置され、主板１３の第一部分とそれぞれ接合する複数の翼１５および翼１５間となる第二部分に形成されて気体が流出する吹き出し口１６を有する遠心ファン１とを備える空気調和装置用室内機１００であって、主板１３は、吹き出し口１６の開口高さが拡大する方向に拡がる拡大部１３２を外周部分に有し、拡大部１３２は、曲率半径を有する円弧が形成され、曲率半径は第二部分よりも第一部分の方が大きいものである。

Description

空気調和装置用室内機および空気調和装置

　本発明は、例えば遠心ファンを搭載した空気調和装置用室内機等に関するものである。

　これまでにファンの吹き出し部の流れを制御する技術（特に風速を均一化して、低消費電力、低騒音を実現した技術）としては、次のようなものがある。例えば、主板および側板間に配設された複数枚の送風羽根よりなる羽根車を有し、回転軸と直交又は略直交する方向に送風する遠心ファンにおいて、羽根車の側板又は主板の外径を羽根車の送風羽根の外径よりも大きく形成したものである（例えば、特許文献１参照）。

特開平０２－１６６３２３号公報（第４頁、図１）

　しかし、特許文献１等のような遠心ファンは、側板又は主板の外径を上記羽根車の送風羽根の外径よりも大きいので、側板および主板における境界層が厚くなり、実質の翼間流路が狭くなる。このため、十分な低消費電力化および低騒音化が実現されないという問題があった。

　本発明は、かかる問題を解決するためになされたものであり、低消費電力および低騒音な空気調和装置用室内機等を提供するものである。

　本発明に係る空気調和装置用室内機は、回転軸に固定される主板、気体が流入する吸い込み口を有するシュラウドおよび主板とシュラウドとの間に配置され、主板の第一部分とそれぞれ接合する複数の翼および翼間となる第二部分に形成されて気体が流出する吹き出し口を有する遠心ファンとを備える空気調和装置用室内機であって、主板は、吹き出し口の開口高さが拡大する方向に拡がる端部を外周部分に有し、端部は、曲率半径を有する円弧が形成され、曲率半径は第二部分よりも第一部分の方が大きいものである。

　本発明の空気調和装置用室内機によれば、主板の外周部分において吹き出し口を高さ方向に拡げるようにすることで、吸い込み口から流入した気体を、吹き出し口の高さよりも高い室内熱交換器に均一になるように送ることができる。このとき、遠心ファンからの流出する気体の流れが気体の流入方向に向かって拡がりやすくなるとともに、最も無理なく端部に沿いながら拡がる。このため、効果的に熱交換器への気流の流入を均一化することができ、空気調和装置用室内機を低消費電力かつ低騒音とすることができる。

本発明の実施の形態１に係る空気調和装置用室内機１００の遠心ファン１の斜視図である。 本発明の実施の形態１に係る空気調和装置用室内機１００の上面図である。 本発明の実施の形態１に係る空気調和装置用室内機１００の図２におけるＡ－Ａ断面図である。 本発明の実施の形態１に係る空気調和装置用室内機１００の図２におけるＢ－Ｂ断面図である。 従来の空気調和装置用室内機の内部における気体の流れを示す断面図である。 本発明の実施の形態１に係る空気調和装置用室内機１００の内部における気体の流れを示す断面図である。 本発明の実施の形態２に係る空気調和装置用室内機１００の図２におけるＡ－Ａ断面図である。 本発明の実施の形態２に係る空気調和装置用室内機１００の図２におけるＢ－Ｂ断面図である。 本発明の実施の形態３に係る空気調和装置用室内機１００の遠心ファン１の斜視図である。 本発明の実施の形態３に係る空気調和装置用室内機１００の図２におけるＡ－Ａ断面図である。 本発明の実施の形態３に係る空気調和装置用室内機１００の内部における気体の流れを示す断面図である。 本発明の実施の形態４に係る空気調和装置用室内機１００の遠心ファン１の斜視図である。 本発明の実施の形態５に係る空気調和装置用室内機１００の図２におけるＡ－Ａ断面図である。 本発明の実施の形態６に係る空気調和装置用室内機１００の図２におけるＡ－Ａ断面図である。 本発明の実施の形態７に係る空気調和装置の構成例を表す図である。

　以下、本発明を実施するための形態について、図面を参照して説明する。ここで、参照符号について、図１～図１４において、同一の符号を付したものは、同一又はこれに相当するものであり、このことは、明細書の全文において共通することである。そして、明細書全文に表わされている構成要素の形態は、あくまでも例示であって、明細書に記載された形態に限定するものではない。特に構成要素の組み合わせは、各実施の形態における組み合わせのみに限定するものではなく、他の実施の形態に記載した構成要素を別の実施の形態に適用することができる。また、複数枚有する翼又は小翼に関する符号は、代表の１枚にのみ付すものとする。また、各実施の形態では、一例として翼の枚数が７枚である場合を図示等して説明しているが、７枚以外の翼枚数においても本発明の効果は得られる。さらに、図における上方を「上側」とし、下方を「下側」として説明する。そして、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。

実施の形態１．
　図１～図４は、本発明の実施の形態１に係る空気調和装置用室内機１００を説明する図である。具体的には、図１は本発明の実施の形態１に係る空気調和装置用室内機１００の遠心ファン１の斜視図である。また、図２は本発明の実施の形態１に係る空気調和装置用室内機１００の上面図である。さらに、図３は本発明の実施の形態１に係る空気調和装置用室内機１００の図２におけるＡ－Ａ断面図である。そして、図４は本発明の実施の形態１に係る空気調和装置用室内機１００の図２におけるＢ－Ｂ断面図である。

　図１～図４に示すように、本発明の実施の形態１に係る空気調和装置用室内機１００は、遠心ファン１、ベルマウス２および室内熱交換器３を有している。ここで、本実施の形態における空気調和装置用室内機１００は天井埋め込み型の室内機であるものとする。遠心ファン１は、軸心１１まわりに回転するボス１２と、ボス１２と連結する主板１３と、気体（例えば、空気）が流入する吸い込み口１４１を有するシュラウド１４と、主板１３とシュラウド１４との間に配設される複数枚（本実施の形態では７枚）の翼１５を有している。また、遠心ファン１において、主板１３とシュラウド１４との間に挟まれた翼１５間の空間は吹き出し口１６となる。ボス１２に駆動装置（ファンモーター等）を取り付け、遠心ファン１を回転させると、ベルマウス２を介して回転軸方向（以下、軸方向という）に面する吸い込み口１４１から気体が流入する（吸い込まれる）。流入した気体は、回転軸と交差する外周方向に面する吹き出し口１６から流出する（吹き出される）。

　ベルマウス２は遠心ファン１の気体流入側（吸い込み側）に設置される。ベルマウス２は、気体を整流して遠心ファン１の吸い込み口１４１に流入させる。また、遠心ファン１の吹き出し口１６を囲むように室内熱交換器３が設置される。室内熱交換器３は、熱交換器内を流れる冷媒と気体とを熱交換し、気体を冷却、加熱等する。ここで、熱交換量等の関係で、本実施の形態の空気調和装置用室内機１００における室内熱交換器３の高さ（上下方向における長さ）は、遠心ファン１の吹き出し口１６の高さ（主板１３とシュラウド１４との間の長さ）よりも高くなるように構成されている。遠心ファン１の吹き出し口１６から流出した気体は室内熱交換器３を通過して、空気調和装置用室内機１００外に流出する。

　本実施の形態の空気調和装置用室内機１００において、遠心ファン１の主板１３の外周端部１３１には、軸方向の主板１３側（遠心ファン１に流入する気体の流入方向となる。以下、軸方向主板側という）に延び、吹き出し口１６の開口高さ方向の大きさを拡大する拡大部１３２が外周部分の端部に形成されている。ここで、拡大部１３２は、回転軸を含む切断面において円弧状（略円弧状の場合も含む。以下、略円弧状とする）となるように形成されている。また、図３および図４の拡大部１３２の違いでもわかるように、拡大部１３２の曲率半径は、主板１３と翼１５とが接合された部分である第一部分となる翼部１５２の方が、第二部分となる翼間１５１よりも大きくなるように形成されている。

　図５は従来の空気調和装置用室内機の内部における気体の流れを示す断面図である。また、図６は本発明の実施の形態１に係る空気調和装置用室内機１００の内部における気体の流れを示す断面図である。ここで、対応関係を明確にするために、図５には本実施の形態の空気調和装置用室内機１００における各部材と同様の符号を付している。本実施の形態における空気調和装置用室内機１００の構成により得られる効果について、図１、図５および図６を用いて説明する。

　前述したように、空気調和装置用室内機１００内において、遠心ファン１の吹き出し口１６から流出した気体は、室内熱交換器３に流入する。このとき、室内熱交換器３の高さと吹き出し口１６の高さとが異なることから、図５に示すように、従来の空気調和装置用室内機１００の内部においては、室内熱交換器３への流入が不均一となる。例えば、空気調和装置用室内機１００の設置時において天面となる側（図５では下側）となる領域に流入する気体が少なくなる。

　それに対し、図６に示すように、本実施の形態における空気調和装置用室内機１００は、主板１３の外周端部１３１において、軸方向主板側に吹き出し口１６が拡がるように、略円弧状の拡大部１３２を有している。このため、遠心ファン１から流出する気体が、天面側に拡がりやすくなる。

　また、図１および図６に示すように、遠心ファン１から流出する気体の流れは、気流に仕事を与える翼部１５２では吹き出し流速が大きくなり、翼部１５２と翼部１５２の間の翼間１５１では吹き出し流速が小さくなる。そこで、吹き出し流速が大きい翼部１５２では略円弧状の拡大部１３２の曲率半径を大きく形成し、吹き出し流速が小さい翼間１５１では曲率半径を小さく形成する。そして、気体が最も無理なく主板１３の外周端部１３１の略円弧状の拡大部１３２に沿いながら軸方向主板側へ拡がるようにする。このため、室内熱交換器３への気体の流入を効果的に均一化することができる。したがって、空気調和装置用室内機１００を低消費電力かつ低騒音で構成することができる。

実施の形態２．
　より一層の空気調和装置用室内機１００の低消費電力化および低騒音化を実現するために、本実施の形態の空気調和装置用室内機１００を以下のような構成にするのが望ましい。図７および図８は、本発明の実施の形態２に係る空気調和装置用室内機１００を説明するための図である。具体的には、図７は本発明の実施の形態２に係る空気調和装置用室内機１００の図２におけるＡ－Ａ断面図である。また、図８は本発明の実施の形態２に係る空気調和装置用室内機１００の図２におけるＢ－Ｂ断面図である。

　実施の形態２に係る空気調和装置用室内機１００の構成につき、実施の形態１と異なる部分について説明する。本実施の形態の空気調和装置用室内機１００では、遠心ファン１の主板１３の外周端部１３１の軸方向主板側への略円弧状の拡大部１３２の外周端部１３１における接線が、遠心ファン１の外周端部１３１と室内熱交換器３との距離が最も近接する位置において、室内熱交換器３の下端部３１を通過するように構成されている。

　以上のように、実施の形態２に係る空気調和装置用室内機１００を構成することにより、主板１３の外周端部１３１の軸方向主板側への略円弧状の拡大部１３２に沿って拡がった遠心ファン１からの吹き出し流れが、最適な拡がり角度で拡がるために過不足なく室内熱交換器３に流入する。したがって、より一層効果的に室内熱交換器３への気流の流入を均一化することができ、空気調和装置用室内機１００を低消費電力かつ低騒音とすることができる。

実施の形態３．
　より一層の空気調和装置用室内機１００の低消費電力化および低騒音化を実現するために、本実施の形態の空気調和装置用室内機１００を以下のような構成にするのが望ましい。図９および図１０は、本発明の実施の形態３に係る空気調和装置用室内機１００を説明するための図である。具体的には、図９は本発明の実施の形態３に係る空気調和装置用室内機１００の遠心ファン１の斜視図である。また、図１０は本発明の実施の形態３に係る空気調和装置用室内機１００の図２におけるＡ－Ａ断面図である。

　本発明の実施の形態３に係る空気調和装置用室内機１００の構成につき、実施の形態１および実施の形態２と異なる部分について説明する。図９および図１０に示すように、本実施の形態の空気調和装置用室内機１００は、遠心ファン１のシュラウド１４の上流側面に小翼１７を付設したものである。

　図１１は本発明の実施の形態３に係る空気調和装置用室内機１００の内部における気体の流れを示す断面図である。実施の形態３に係る空気調和装置用室内機１００を構成することにより得られる効果について、図１１に基づいて説明する。

　図９～図１１に示すように、遠心ファン１のシュラウド１４の上流側面に小翼１７を付設することで、シュラウド１４とベルマウス２と室内熱交換器３との間で形成される空間に生成されるシュラウド近傍渦４を強くすることができる。このため、強いシュラウド近傍渦４の作用による気流の誘引効果により、遠心ファン１から流出する気体が、軸方向においてベルマウス２側（軸方向ベルマウス側）へ拡がりやすくなる。したがって、より一層、効果的に室内熱交換器３への気流の流入を均一化することができ、空気調和装置用室内機１００を低消費電力かつ低騒音とすることができる。

実施の形態４．
　より一層の空気調和装置用室内機１００の低消費電力化、低騒音化を実現するためには、以下のような構成にするのが望ましい。図１２は本発明の実施の形態４に係る空気調和装置用室内機１００の遠心ファン１の斜視図である。

　本発明の実施の形態４に係る空気調和装置用室内機１００の構成につき、実施の形態１～実施の形態３と異なる部分について説明する。実施の形態３では特に規定しなかったが、空気調和装置用室内機１００において、遠心ファン１のシュラウド１４の上流側面に付設されている小翼１７は、主板１３とシュラウド１４の間に配設される複数枚の翼１５と同一枚数である。また、各小翼１７は、軸方向から見たときに翼１５に対して同一となるような位置に付設されている。

　上記のような構成により得られる効果について説明する。遠心ファン１から流出する気体の流れは、気流に仕事を与える翼部１５２では吹き出し流速が大きくなり、翼部１５２と翼部１５２の間の翼間１５１では吹き出し流速が小さくなる。また、シュラウド１４の上流面側に付設した小翼１７の近傍の空間である小翼部１７２では強いシュラウド近傍渦４が発生する。一方、小翼１７と小翼１７の間の空間である小翼間部１７１では弱いシュラウド近傍渦４が発生する。

　本実施の形態のように、主板１３とシュラウド１４の間に配設される複数枚の翼１５と同一枚数、かつ、同一位置となるように、遠心ファン１のシュラウド１４の上流側面に小翼１７を付設することで、吹き出し流速が大きい翼部１５２には相対的に強いシュラウド近傍渦４を発生させて流速の大きい吹き出し流れを誘引効果で軸方向シュラウド側へ拡げるようにする。また、吹き出し流速が小さい翼間１５１には相対的に弱いシュラウド近傍渦４を発生させて流速の小さい吹き出し流れを誘引効果で軸方向シュラウド側へ拡げるようにする。このため、吹き出し流速の大きさに合った強さの誘引効果を発揮することができる。したがって、より一層効果的に室内熱交換器３への気流の流入を均一化でき、空気調和装置用室内機１００を低消費電力かつ低騒音とすることができる。

実施の形態５．
　より一層の空気調和装置用室内機１００の低消費電力化、低騒音化を実現するためには、以下のような構成にするのが望ましい。図１３は本発明の実施の形態５に係る空気調和装置用室内機１００の図２におけるＡ－Ａ断面図である。

　本発明の実施の形態５に係る空気調和装置用室内機１００の構成につき、実施の形態１～実施の形態４と異なる部分について説明する。図１３に示すように、遠心ファン１のシュラウド１４の上流側面に付設されている小翼１７について、シュラウド外周端部１４２から小翼外周上端部１７３までの軸方向高さをｈとし、シュラウド外周端部１４２からベルマウス２までの軸方向高さをＨとする。このとき、本実施の形態では、ｈがＨの１／２以下となるように構成したものである。

　上記のような構成とすることにより、実施の形態５に係る空気調和装置用室内機１００においては、小翼１７により発生するシュラウド近傍渦４の大きさが過大とならず、ベルマウス２と干渉しない。このため、流動損失を最小限に抑制しつつ、効果的に遠心ファン１からの流出する気体の流れを誘引効果により軸方向シュラウド側へ拡げることができる。したがって、室内熱交換器３への気流の流入を均一化でき、空気調和装置用室内機１００を低消費電力かつ低騒音とすることができる。

実施の形態６．
　より一層の空気調和装置用室内機１００の低消費電力化、低騒音化を実現するためには、以下のような構成にするのが望ましい。図１４は本発明の実施の形態６に係る空気調和装置用室内機１００の図２におけるＡ－Ａ断面図である。

　本発明の実施の形態６に係る空気調和装置用室内機１００の構成につき、実施の形態１～実施の形態５と異なる部分について説明する。図１４に示すように、遠心ファン１の外周端部１３１にある吹き出し口１６と室内熱交換器３が最も近接する位置での半径方向距離をＬとする。また、遠心ファン１のシュラウド外周端部１４２と熱交換器の上端部３２との軸方向距離、および遠心ファン１の主板１３の外周端部１３１と熱交換器の下端部３１との軸方向距離のうち、小さい方をＬ１、大きい方をＬ２とする。このとき、本実施の形態の空気調和装置用室内機１００は、Ｌ１＜Ｌ＜Ｌ２となるように構成されている。ここで、図１４では、遠心ファン１の主板１３の外周端部１３１と熱交換器の下端部３１との軸方向距離をＬ１、遠心ファン１のシュラウド外周端部１４２と熱交換器の上端部３２との軸方向距離をＬ２とした場合を例として示したが、これに限られるものではない。

　上記のような構成とすることにより、実施の形態６に係る空気調和装置用室内機１００においては、遠心ファン１の外周端部１３１にある吹き出し口１６と室内熱交換器３との距離を適切に維持することができる。そして、主板１３の外周端部１３１には軸方向主板側への略円弧状の拡大部１３２が形成され、略円弧状の拡大部１３２の曲率半径は吹き出し流速が大きい翼部１５２では大きく、吹き出し流速が小さい翼間１５１では小さく構成し、また、遠心ファン１のシュラウド１４の上流側面に小翼１７を付設することで拡がった遠心ファン１の吹き出し流れが、最も効果的に室内熱交換器３へ均一に流入し、空気調和装置用室内機１００を低消費電力かつ低騒音とすることができる。

実施の形態７．
　図１５は本発明の実施の形態７に係る空気調和装置の構成例を表す図である。図１５の空気調和装置は、室外機（室外ユニット）２００と室内機（室内ユニット）１００とをガス冷媒配管３００、液冷媒配管４００により配管接続する。室外機２００は、圧縮機２０１、四方弁２０２、室外熱交換器２０３、膨張弁２０４および室外送風機２０５を有している。また、空気調和装置用室内機１００は室内熱交換器３を有している。

　圧縮機２０１は、吸入した冷媒を圧縮して吐出する。ここで、特に限定するものではないが、圧縮機２０１を例えばインバータ回路等により、運転周波数を任意に変化させることにより、圧縮機２０１の容量（単位時間あたりの冷媒を送り出す量）を変化させることができるようにしてもよい。四方弁２０２は、例えば冷房運転時と暖房運転時とによって冷媒の流れを切り換えるための弁である。

　室外熱交換器２０３は、冷媒と空気（室外の空気）との熱交換を行う。例えば、暖房運転時においては蒸発器として機能し、冷媒を蒸発させ、気化させる。また、冷房運転時においては凝縮器として機能し、冷媒を凝縮して液化させる。そして、室外送風機２０５は、室外熱交換器２０３に気体を送り込む。絞り装置（流量制御手段）等の膨張弁２０４は冷媒を減圧して膨張させるものである。例えば電子式膨張弁等で構成した場合には、制御手段（図示せず）等の指示に基づいて開度調整を行う。

　また、室内熱交換器３は、前述したように、気体（例えば空調対象となる空気）と冷媒との熱交換を行う。暖房運転時においては凝縮器として機能し、冷媒を凝縮して液化させる。また、冷房運転時においては蒸発器として機能し、冷媒を蒸発させ、気化させる。
遠心ファン１は、前述したように、例えば空調対象となる空気を室内熱交換器３に送り込む。本実施の形態の遠心ファン１は、主板１３に拡大部１３２を形成している。

　このため、実施の形態７の空気調和装置によれば、実施の形態１～実施の形態６で説明した空気調和装置用室内機１００を用いることで、効果的に室内熱交換器３への気流の流入を均一化でき、装置全体として低消費電力かつ低騒音をはかることができる。

　上述の実施の形態７では空気調和装置について説明したが、実施の形態１～実施の形態３の室内機を、冷凍装置等、他の冷凍サイクル装置に用いることができる。

　１　遠心ファン、２　ベルマウス、３　室内熱交換器、４　シュラウド近傍渦、１１　軸心、１２　ボス、１３　主板、１４　シュラウド、１５　翼、１６　吹き出し口、１７　小翼、３１　下端部、３２　上端部、１００　空気調和装置用室内機、１３１　外周端部、１３２　拡大部、１４１　吸い込み口、１４２　シュラウド外周端部、１５１　翼間（第二部分）、１５２　翼部（第一部分）、１７１　小翼間部、１７２　小翼部、１７３　小翼外周上端部、２００　室外機、２０１　圧縮機、２０２　四方弁、２０３　室外熱交換器、２０４　膨張弁、２０５　室外送風機、３００　ガス冷媒配管、４００　液冷媒配管。

Claims (7)

1. 　回転軸に固定される主板、気体が流入する吸い込み口を有するシュラウドおよび前記主板と前記シュラウドとの間に配置され、前記主板の第一部分とそれぞれ接合する複数の翼および該翼間となる第二部分に形成されて前記気体が流出する吹き出し口を有する遠心ファンと
   を備える空気調和装置用室内機であって、
   　前記主板は、前記吹き出し口の開口高さが拡大する方向に拡がる端部を外周部分に有し、前記端部は、曲率半径を有する円弧が形成され、前記曲率半径は前記第二部分よりも前記第一部分の方が大きい空気調和装置用室内機。
2. 　前記翼間の前記端部において、前記遠心ファンの外周端部と、前記吹き出し口の開口高さより高く、前記吹き出し口を囲むように設置される室内熱交換器との距離が最も近接する位置における接線が、前記室内熱交換器の下端部を通過するように構成する請求項１記載の空気調和装置用室内機。
3. 　前記遠心ファンは、前記シュラウドの上流側面に小翼を有する請求項１又は請求項２記載の空気調和装置用室内機。
4. 　前記小翼は、前記翼と同一枚数で、かつ、前記回転軸方向から見たときに前記翼に対して同一となるような位置に付設されている請求項３に記載の空気調和装置用室内機。
5. 　前記小翼の高さは、前記シュラウドの外周端部と前記遠心ファンの気体流入側に設置されるベルマウスとの前記回転軸の方向における距離の１／２以下である請求項３又は請求項４に記載の空気調和装置用室内機。
6. 　前記遠心ファンの外周端部と前記室内熱交換器とが最も近接する位置での半径方向距離をＬ、前記遠心ファンのシュラウド外周端部と熱交換器の上端部との軸方向距離、および前記遠心ファンの前記主板の外周端部と前記熱交換器の下端部との軸方向距離のうち、短い方の距離をＬ１、長い方の距離をＬ２とするとき、Ｌ１＜Ｌ＜Ｌ２となる関係を有する構成であることを特徴とする請求項１～請求項４のいずれか一項に記載の空気調和装置用室内機。
7. 　請求項１～６のいずれか一項に記載の空気調和装置用室内機と、室外機とを備えて空気調和を行うことを特徴とする空気調和装置。

Images