JP6554665B2 - 空気調和機 - Google Patents

Description

本発明は、クロスフローファンを備えたエアコンなどの空気調和機に関する。

一般に、吸込口と、吹出口を有する本体ケーシング内に通風させる送風回路を形成し、この送風回路内にクロスフローファンを備え、クロスフローファンの上流近傍に熱交換器を配し、クロスフローファンの回転によって吸込口から吸い込まれた空気を、熱交換器に通して熱交換した後、吹出口より吹き出す室内ユニットを有する空気調和機が知られている。

このような室内ユニットは、クロスフローファンの回転によって発生する空気の流れを形成するために、リアガイダと、スタビライザとを備える。ところで、クロスフローファン内部における空気の流れとして、クロスフローファンを通過して吹出口から吹き出される流れ（主流）と、クロスフローファンとスタビライザの間で発生して、スタビライザの先端で渦状に循環する流れ（渦流）が存在する。そして、主流はリアガイダと、スタビライザとによって構成される送風回路を経て吹出口から室内へ吹き出す。

ここで、従来の室内ユニットの一例として、特許文献１に開示されている空気調和機１の室内ユニット２について、図４を用いて説明する。空気調和機１は、本体ケーシング３内に通風させる送風回路４を形成し、送風回路４内に、熱交換器５と、熱交換器５に通風するクロスフローファン６とを収容し、クロスフローファン６の近傍に、リアガイダ７と、スタビライザ８とを備え、吹出口９を本体ケーシング３の底面側よりも上方に位置させている。吹出口９を本体ケーシング３の底面側よりも上方に位置させることで、吹出口９の内部が視認されづらくなることによる美観の向上を狙っている。

特開２０１５−６８５６６号公報

しかしながら、特許文献１に係る空気調和機１では、吹出口９を本体ケーシング３の底面側よりも上方に位置させるために、クロスフローファン６から吹き出される主流が、スタビライザ８の舌部８ａから吹出口９の間に位置するスタビライザの平面部８ｂに衝突する。このことにより、図５に示すように、スタビライザ８の平面部８ｂに主流が衝突することによる澱み点が生じ、局所的に圧力が上昇し、主流がクロスフローファン６から吹出口９へと流通する実効風路を狭隘化し、送風性能の悪化を招く恐れがある。

この発明は、上記した従来の問題点に鑑みてなされたものであって、スタビライザの平面部に主流が衝突することによって生じる澱み点に起因する局所的に圧力上昇を緩和させ、クロスフローファンが通風する空気量を増加させることのできる空気調和機の提供を目的とする。

本発明の空気調和機は、吸込口と、吹出口とを備えた本体ケーシングと、前記本体ケーシング内に設けられた送風回路と、前記送風回路に設けられたクロスフローファンと、舌部を備えたスタビライザと、リアガイダと、熱交換器とを備え、前記スタビライザは、前
記舌部側に設けられた第１平面と、前記吹出口側に設けられた第２平面とを有し、前記送風回路に対して窪む凹部を備え、前記第１平面の気流方向の長さは、前記第２平面の気流方向の長さＬ２より短いものである。

このことにより、クロスフローファンを通過する主流は、スタビライザの舌部と凹部との間の第１平面に沿って流れ、その後、凹部とスタビライザ吹出口側端との間の第２平面に沿って滑らかに気流方向を整流する。このことにより、スタビライザの舌部からスタビライザ吹出口側端の間が一つの平面で形成される場合において、クロスフローファンから吹き出される主流がスタビライザの舌部から吹出口の間に位置するスタビライザの平面部に衝突、局所的に圧力が上昇して主流がクロスフローファンから吹出口へと流通する実効風路を狭隘化することに比べ、クロスフローファンから吹出口へと流通する間に局所的に圧力が上昇する領域を形成することなく、実効風路を狭めずにクロスフローファンが主流として通風することができる空気量が増加する。

本発明に係る空気調和機は、クロスフローファンから吹出口へと流通する間に局所的な圧力上昇領域を形成することがなく、実効風路を狭めずにクロスフローファンが主流として通風することができる空気量を増加させることができる。

本発明の実施の形態１に係る空気調和機の構成の一例を示す断面図 本発明の実施の形態１に係る空気調和機のスタビライザ近傍を示す拡大断面図 本発明の実施の形態１に係る空気調和機の送風回路における圧力変化を示す概念図 従来の空気調和機の室内ユニットを示す断面図 従来の空気調和機の送風回路における圧力変化を示す概念図

第１の発明は、吸込口と、吹出口とを備えた本体ケーシングと、前記本体ケーシング内に設けられた送風回路と、前記送風回路に設けられたクロスフローファンと、舌部を備えたスタビライザと、リアガイダと、熱交換器とを備え、前記スタビライザは、前記舌部側に設けられた第１平面と、前記吹出口側に設けられた第２平面とを有し、前記送風回路に対して窪む凹部を備え、前記第１平面の気流方向の長さは、前記第２平面の気流方向の長さＬ２より短い空気調和機である。

これによれば、クロスフローファンを通過する主流は、スタビライザの舌部と凹部との間の第１平面に沿って流れ、その後、凹部とスタビライザ吹出口側端との間の第２平面に沿って滑らかに気流方向を整流する。このことにより、クロスフローファンから吹出口へと流通する間に局所的に圧力が上昇する領域を形成することなく、実効風路を狭めずにクロスフローファンが主流として通風することができる空気量が増加させることができる。

第２の発明は、特に、第１の発明の空気調和機において、前記クロスフローファンの回転軸に垂直な断面において、前記スタビライザの前記吹出口側の端部であるスタビライザ吹出口側端を通って前記舌部に正接する直線を第１直線とし、前記第１直線が、前記クロスフローファンの外周円と交差するものである。

これによれば、クロスフローファンを通過する主流はクロスフローファンの外周円の略接線方向へと流出することから、第１直線がクロスフローファンの外周円と交差する送風回路においては、主流のうち凹部へ向かう気流の割合が増加するため、第１平面から凹部
を経て第２平面へと沿う気流をより効果的に整流することができる。このため、クロスフローファンが主流として通風することができる空気量が増加させることができる。

第３の発明は、特に、第１または第２の発明の空気調和機において、前記クロスフローファンの回転軸に垂直な断面において、前記クロスフローファンの外周円の接線のうち前記舌部に垂直に交差する直線を第１接線とし、前記第１平面が前記第１接線と平行であるものである。

これによれば、クロスフローファンの外周円の略接線方向へと流出する主流が、第１平面に対して第１平面の法線方向の速度成分をもって衝突することが無いため、第１平面における局所的な圧力の上昇を抑制することができ、クロスフローファンが通風する空気量を増加させることができる。

第４の発明は、特に、第１から第３のいずれか１つの発明の空気調和機において、前記クロスフローファンの回転軸に垂直な断面において、前記第１平面と前記舌部とは正接するものである。

これによれば、主流のうち舌部に衝突する気流は、スタビライザの表面において流れを乱すことなく、第１平面へと滑らか流れることができ、主流の空気の流れの乱れを緩和させ、クロスフローファンが通風する空気量を増加させることができる。

第５の発明は、特に、第１から第４のいずれか１つの発明の空気調和機において、前記クロスフローファンの回転軸に垂直な断面において、前記第１平面と前記第２平面との間が円弧で接続されるものである。

これによれば、主流のうち第１平面に沿って流れる気流は、凹部を経て第２平面へと流れる際にスタビライザの表面において流れを乱すことなく、滑らか流れることができ、主流の空気の流れの乱れを緩和させ、クロスフローファンが通風する空気量を増加させることができる。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、以下に説明する実施の形態は一例であり、本発明は実施の形態により限定されるものではない。

（実施の形態１）
本実施の形態にかかる空気調和機１００は、冷媒配管で互いに接続された室外ユニット（図示せず）と室内ユニット１０１とで構成されている。図１は、本実施形態に係る空気調和機１００の室内ユニット１０１の構成を示す断面図である。また、図２は、本実施の形態に係る空気調和機１００のスタビライザ１０８の近傍を示す拡大断面図である。図１、図２は、クロスフローファン１０７の中心軸と直交する面での断面を示している。

室内ユニット１０１は、図１に示すように、吸込口１０２と吹出口１０３とを有する本体ケーシング１０４内に設けられ通風させる送風回路１０５と、送風回路１０５の内部に設けられた、熱交換器１０６とクロスフローファン１０７とを備える。送風回路１０５はスタビライザ１０８とリアガイダ１０９とを備える。

吸込口１０２は、本体ケーシング１０４の上面に設けられている。吹出口１０３は、本体ケーシング１０４の下面側に設けられている。より具体的には、吹出口１０３は、本体ケーシング１０４の下面より若干上方に設けられている。

熱交換器１０６は、クロスフローファン１０７によって吸込口１０２から吸い込まれた
空気を、熱交換によって加熱または冷却するものである。

クロスフローファン１０７は、吸込口１０２から取り入れられた空気を、熱交換器１０６に送風した後、吹出口１０３から室内に吹き出す送風機である。クロスフローファン１０７は、本体ケーシング１０４の横幅方向に設けられた中心軸である回転軸を中心に回転自在に構成されている。クロスフローファン１０７は、端部に設けられた端板と、複数個のファン体を直列に連結した構成を有している。ファン体は、環状に配置された複数枚の翼（ブレード）を有する羽根車の少なくとも一方の端部に支持板が取り付けられた構成を有している。

スタビライザ１０８は、熱交換器１０６の下方であって、クロスフローファン１０７の下方前方に配置されている。リアガイダ１０９は、クロスフローファン１０７の背面側にスタビライザ１０８と対向して配置されている。

スタビライザ１０８とリアガイダ１０９は、クロスフローファン１０７の回転によって発生する空気の流れを形成するためのものである。スタビライザ１０８とリアガイダ１０９とは、左右壁（図示せず）とともに、送風回路１０５の吹出し側（クロスフローファン１０７の下流側）を構成している。

スタビライザ１０８は、クロスフローファン１０７の中心軸方向に、本体ケーシング１０４、または、クロスフローファン１０７のほぼ全幅に亘って設けられている。スタビライザ１０８は、クロスフローファン１０７の下流近傍に位置し、クロスフローファン１０７の前部付近に発生する渦を安定化させる舌部１０８ａを備えている。

また、スタビライザ１０８の下流側の端部であるスタビライザ吹出口側端１０８ｄから本体ケーシング１０４の下面までの間には、吹出口１０３に接続される上面１０５ａが設けられている。上面１０５ａは、スタビライザ１０８に対して、屈曲している。

なお、「スタビライザ」は、クロスフローファン１０７の下流近傍に位置し、クロスフローファン１０７の前部付近に発生する渦を安定化させるための湾曲面形状を有する舌部１０８ａ近傍のみを、スタビライザと称することもあるが、本明細書では、この舌部１０８ａの下流側に位置し、クロスフローファン１０７により搬送される空気の圧力回復を担うディフューザの上側を構成する壁部分（平坦部）も含めて「スタビライザ」という。

舌部１０８ａは、クロスフローファン１０７の中心軸方向に、本体ケーシング１０４、または、クロスフローファン１０７の全幅に亘って設けられている。舌部１０８ａの主要部は、クロスフローファン１０７の中心軸と直交する方向の断面形状が、本体ケーシング１０４、または、クロスフローファン１０７の両端に亘って、同一である。つまり、舌部１０８ａの断面形状は、舌部１０８ａの主要部において同一であればよく、例えば、左右壁近傍の端部など一部の断面形状が異なっていてもよい。

舌部１０８ａの断面は、クロスフローファン１０７の下方に向かって突出する略円弧状に形成されている。

以下、スタビライザ１０８の形状について説明する。図２に示すように、スタビライザ１０８は、送風回路１０５に対して凹部１０８ｂを備えている。凹部１０８ｂは、スタビライザ１０８のほぼ全幅に亘って設けられている。凹部１０８ｂは、舌部１０８ａ側に第１平面１０８ｃを備え、吹出口１０３側に第２平面１０８ｅを備えている。つまり、スタビライザ１０８は、上流側から順に、舌部１０８ａと、第１平面１０８ｃと、第２平面１０８ｅとで構成されている。そして、第１平面１０８ｃと第２平面１０８ｅとで、送風回
路１０５から窪む凹部１０８ｂを構成している。

空気の流れ方向における第１平面１０８ｃの長さＬ１と、空気の流れ方向における第２平面１０８ｅの長さＬ２が、Ｌ１＜Ｌ２となる。つまり、舌部１０８ａの第１平面１０８ｃ側の端部と凹部１０８ｂの底部との間の距離は、凹部１０８ｂの底部とスタビライザ吹出口側端１０８ｄとの間の距離より短い。 クロスフローファン１０７の中心軸と直交する方向の断面において、スタビライザ吹出口側端１０８ｄを通って舌部１０８ａに正接する直線を第１直線Ｈ１とすると、第１直線Ｈ１はクロスフローファン１０７の外周円と交差する。また、クロスフローファン１０７の外周円の接線のうち舌部１０８ａに垂直に交差する直線を第１接線Ｈ２とすると、第１平面１０８ｃは第１接線Ｈ２と平行である。

さらに、第１平面１０８ｃと舌部１０８ａとは正接する。また、第１平面１０８ｃと第２平面１０８ｅとの間は円弧で接続される。つまり、凹部１０８ｂの底部は曲面で構成されている。

次に、クロスフローファン１０７の回転によって発生する空気の流れについて説明する。クロスフローファン１０７はブレードの外周端を仮想的につないだ外周円の略接線方向に空気を吹き出し、クロスフローファン１０７を通過して吹出口１０３から吹き出される流れ（主流）と、クロスフローファン１０７とスタビライザ１０８の間で発生して渦状に循環する流れ（渦流）とを発生させる。主流と渦流とは、舌部１０８ａの先端を境にその流れが分かれる。

主流のうち、スタビライザ１０８に対して法線方向の速度成分をもって衝突する流れが存在する場合には、図３に示すように、主流と渦流との境となる舌部１０８ａ以外の送風回路１０５に澱み点を生じ、その点を中心に圧力の上昇領域が形成される。そのため、主流のうち、スタビライザ１０８に対して法線方向の速度成分をもって衝突する流れの割合が増す送風回路１０５の形状、例えば、クロスフローファン１０７の外周円の接線のうち、スタビライザ１０８の舌部１０８ａよりも下流側に位置する面と交差する接線が存在する形状であると、送風回路１０５に澱み点を生じ、その点を中心に圧力の上昇領域が形成され、クロスフローファン１０７が通風する空気の流通を阻害することになる。

しかし、本実施形態に係る空気調和機１００においては、スタビライザ１０８は、送風回路１０５に対して凹部１０８ｂを備え、舌部１０８ａと凹部１０８ｂとの間に第１平面１０８ｃを備え、凹部１０８ｂとスタビライザ１０８のスタビライザ吹出口側端１０８ｄとの間に第２平面１０８ｅを備え、第１平面１０８ｃの長さＬ１と第２平面１０８ｅの長さＬ２がＬ１＜Ｌ２となるように形成している。このため、クロスフローファン１０７の外周円の接線とスタビライザ１０８の舌部１０８ａよりも下流側に位置する面とが交差する領域において、クロスフローファン１０７を通過する主流は、第１平面１０８ｃに沿って流れ、その後、第２平面１０８ｅに沿って滑らかに気流方向を整流する。このように、スタビライザ１０８の形状を適切な形状とすることで、クロスフローファン１０７から吹出口１０３へと流通する間に局所的に圧力が上昇する領域を形成することなく、実効風路を狭めずにクロスフローファン１０７が主流として通風することができる空気量が増加させることができる。

また、スタビライザ吹出口側端１０８ｅを通って舌部１０８ａに正接する直線である第１直線Ｈ１が、クロスフローファン１０７の外周円と交差するため、クロスフローファン１０７の外周円の接線が、スタビライザ１０８の舌部１０８ａよりも下流側に位置する面と必ず交差する形状であり、主流のうち凹部１０８ｂへ向かう気流の割合が増加する。このため、第１平面１０８ｃから凹部１０８ｂを経て第２平面１０８ｅへと沿う気流を、より効果的に整流することができる。

さらに、クロスフローファン１０７の外周円の接線のうち舌部１０８ａに垂直に交差する直線である第１接線Ｈ２が、第１平面１０８ｃと平行であるため、クロスフローファン１０７の外周円の略接線方向へと流出する主流が、第１平面１０８ｃに対して第１平面１０８ｃの法線方向の速度成分をもって衝突することが無い。このため、第１平面１０８ｃにおける局所的な圧力の上昇を抑制することができ、クロスフローファン１０７が通風する空気量をより増加させることができる。

また、舌部１０８ａと第１平面１０８ｃとは正接し、第１平面１０８ｃと第２平面１０８ｅとの間が円弧で接続されるため、主流のうち舌部１０８ａに衝突する気流は、スタビライザ１０８の表面において流れを乱すことなく第１平面１０８ｃへと滑らか流れ、さらに、凹部１０８ｂを経て第２平面１０８ｅへと流れる際にも滑らか流れることができることができ、主流の空気の流れの乱れを緩和させ、クロスフローファン１０７が通風する空気量を増加させることができる。

なお、本実施形態に係る空気調和機１００の構成は、送風回路１０５が吸込口１０２から吹出口１０３へと至る間に屈曲する場合に特に効果を発揮する。

本発明に係る空気調和機は、クロスフローファンが通風する空気量を増加できることから、家庭用空調や業務用空調に用いるのに好適である。

１００ 空気調和機
１０１ 室内ユニット
１０２ 吸込口
１０３ 吹出口
１０４ 本体ケーシング
１０５ 送風回路
１０５ａ 上面
１０６ 熱交換器
１０７ クロスフローファン
１０８ スタビライザ
１０８ａ 舌部
１０８ｂ 凹部
１０８ｃ 第１平面
１０８ｄ スタビライザ吹出口側端
１０８ｅ 第２平面
１０９ リアガイダ
Ｌ１ 第１平面１０８ｃの長さ
Ｌ２ 第２平面１０８ｄの長さ
Ｈ１ 第１直線
Ｈ２ 第１接線

Claims (4)

1. 吸込口と、吹出口とを備えた本体ケーシングと、前記本体ケーシング内に設けられた送風回路と、前記送風回路に設けられたクロスフローファンと、舌部を備えたスタビライザと、リアガイダと、熱交換器とを備え、
   前記スタビライザは、
   前記舌部側に設けられた第１平面と、前記吹出口側に設けられた第２平面とを有し、前記送風回路に対して窪む凹部を備え、
   前記第１平面の気流方向の長さは、前記第２平面の気流方向の長さＬ２より短く、かつ前記クロスフローファンの回転軸に垂直な断面において、前記クロスフローファンの外周円の接線のうち前記舌部に垂直に交差する直線を第１接線とし、前記第１平面が前記第１接線と平行である、
   空気調和機。
2. 前記クロスフローファンの回転軸に垂直な断面において、前記スタビライザの前記吹出口側の端部であるスタビライザ吹出口側端を通って前記舌部に正接する直線を第１直線とし、前記第１直線が、前記クロスフローファンの外周円と交差する、請求項１に記載の空気調和機。
3. 前記クロスフローファンの回転軸に垂直な断面において、前記第１平面と前記舌部とは正接する、請求項１または２に記載の空気調和機。
4. 前記クロスフローファンの回転軸に垂直な断面において、前記第１平面と前記第２平面との間が円弧で接続される、請求項１から３のいずれか１項に記載の空気調和機。