説明

送風機、室外機及び冷凍サイクル装置

【課題】低騒音、高効率をはかることができる送風機等を得ることを目的とするものである。
【解決手段】略直方体状の筐体と、筐体内において回転軸17を中心に回転して気体の流れを発生させる複数の翼4を有するプロペラファン5と、筐体内においてプロペラファン5の翼4の回転方向に沿った壁面を形成し、プロペラファン5による気体の流れを整流するベルマウス7と、筐体の気体が流れる方向と対向する面に、ベルマウス7の開口形状と合わせて設けられた吹出口9と、筐体において回転軸17と対向する面とは異なる面とベルマウス7とが近くなるベルマウス7の外側となる部分に、筐体の吹出口9を有する面と接するようにして形成された案内板16とを備えたものである。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
この発明は、例えば空気調和機、給湯器等の冷凍サイクル装置を構成する熱交換器等に送風を行うための送風機等に関するものである。
【背景技術】
【0002】
例えば、冷媒回路を構成して、冷媒を循環させて対象空間等の加熱、冷却等を行う冷凍サイクル装置では、室内機と室外機とに分けて構成することが多い。そして、このような室外機(室外ユニット)では、翼(プロペラ)を有するプロペラファンを回転させて空気の流れを発生させ、送風(冷却、排熱等)を行っている。
【0003】
従来、省エネルギー化、低騒音化等の要求に対応するファン高効率化を目的として、室外機の吹出口側に円筒状の直管部と直管部の両端部分が直管部に対して内径が増加する吸込口と吹出口を有するベルマウスを設けた送風機を有する室外機がある。このような室外機において、ベルマウスの吹出口側と室外機の前面パネルとが連なるようにしたものが提案されている(例えば、特許文献1参照)。
【0004】
また、ベルマウスの強度増強を目的として、ベルマウスの外周に補強リブを複数設けた送風機を有する室外機が提案されている(例えば、特許文献2参照)。ここで、補強リブは吹出口の中心に対してベルマウスの壁ほぼ同角度で傾斜させている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
【特許文献1】特開2003−184797号公報(第9項、第1図)
【特許文献2】特開2000−111098号公報(第5項、第2図)
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
このような室外機では、例えば、背面と側面側から熱交換器を通過して、気流が室外機の送風室内部に流入するようにしていた。このとき、例えば円形状のファン、ベルマウスに対して、送風室を構成する筐体等は直方体形状である等、ベルマウスと筐体等の形状が違うと、ベルマウスと筐体(送風室)の壁面との距離が一定にならない。そして、例えば、ベルマウスと筐体の壁面との距離が一定でないことが原因となって、ベルマウス外周からファンに吸込まれる気流の風量分布が周方向で不均一となってしまっていた。そのため、例えばファンの回転に伴う翼周りの流れの変動が大きくなり、騒音の原因となっていた。
【0007】
本発明は、上記課題を解決するためになされたもので、例えばベルマウスと筐体の壁面との距離が一定でないような場合でも、低騒音、高効率をはかることができる送風機等を得ることを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【0008】
本発明に係る送風機は、略直方体状の筐体と、筐体内において回転軸を中心に回転して気体の流れを発生させる複数の翼を有するプロペラファンと、筐体内においてプロペラファンの翼の回転方向に壁面を形成し、プロペラファンによる気体の流れを整流するベルマウスと、筐体の気体が流れる方向と対向する面に、ベルマウスの開口形状と合わせて設けられた吹出口と、筐体において回転軸と対向する面とは異なる面とベルマウスとが近くなるベルマウスの外側となる部分に、筐体の吹出口を有する面と接するようにして形成された案内板とを備えたものである。
【発明の効果】
【0009】
本発明によれば、ベルマウスの外側の部分に案内板を設けることにより、例えばベルマウスの周囲に回り込んで旋回する旋回流を案内板16に衝突させてプロペラファンに流入させることで、プロペラファンへの気体の流入量を増やし、高効率の送風機を得ることができる。このとき、旋回流を案内板に衝突させるようにすることで、衝突により上流側に向かう気流の位置が固定され、気流の変動を抑えることができ、プロペラファンに流入する気流を安定させることができる。そして、例えば、筐体において回転軸と対向する面とは異なる面とベルマウスとの間が近い部分に案内板を形成することにより、この部分における吸気側からの流入量の少なさを旋回流で補うことで、プロペラファンにおける流入量差(圧力差)を小さくし、振動を抑制して騒音を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【0010】
【図1】本発明の実施の形態1に係る室外機を示す斜視図である。
【図2】本発明の実施の形態1に係る室外機の構成を説明するための図である。
【図3】本発明の実施の形態1に係るファングリル9aを外した構成図である。
【図4】本発明の実施の形態1に係る室外機内部構成を説明するための図である。
【図5】室外機内における気流を説明する図である。
【図6】本発明の実施の形態1に係る室外機内の構成等を示す図である。
【図7】本発明の実施の形態3に係る室外機の内部を示す図である。
【図8】本発明の実施の形態4に係る室外機の内部を示す図である。
【図9】本発明の実施の形態5に係る空気調和装置の構成図である。
【発明を実施するための形態】
【0011】
実施の形態1.
以下、本発明の実施の形態1について説明する。
図1は本発明の実施の形態1に係る室外機の吹出口から見た斜視図である。また、図2は上面側から室外機の構成を説明するための図である。ここでは、冷凍サイクル装置として空気調和装置を代表とし、空気調和装置の室外機について説明するが、例えば給湯器用の室外機等も同様の構成とすることができる。
【0012】
図1及び図2に示すように、室外機本体19は、2つの側面19a及び19c、上面19e、底面19f並びに後述するプロペラファン5の回転軸17の方向に対向する面となる前面19b及び背面19dを有するほぼ直方体の筐体で構成されている。側面19a及び背面19dは外部から空気を吸込むための開口部分を有している。また、前面19bは外部に空気を吹出す吹出口9となる開口部分を有している。そして、吹出口9は、物体等とファン5との接触を防止して安全をはかるためにファングリル9aで覆われている。
【0013】
また、空気調和装置の室外機本体19内には、ボス(プロペラボス)18の周囲に複数枚(例えば3枚)の翼4を有するプロペラファン5(以下、単にファン5と記す)が収容設置されている。ファン5は背面19d側にあるファンモータ6で回転駆動される。そして、室外機本体19内部はセパレータ3によって、ファン5が設置されている送風室1と圧縮機11等が設置されている機械室2に分けられている。図2に示すように、側面19aと背面19dの内側には略L字状の熱交換器10が設けられている。
【0014】
上述したように、熱交換器10、前面パネル8等で囲まれた送風室1にファン5が設置されている。ファン5の半径方向外側には、翼4の回転方向に沿って、翼4の外周端より外側に壁面を形成したベルマウス7が取り付けられる。ベルマウス7は、室外機の前面パネル8と一体または別体として取り付けられ、吹出口9と開口形状を合わせるように吹出口9の外周を囲んでいる。ベルマウス7は吸込側と吹出側とを区切って、ファン5による空気の流れを整流し、吹出口9近傍の風路を構成する。
【0015】
図3は吹出口9を覆うファングリル9aを取り外した室外機の構成図である。また、図4は室外機本体19の内部構成等を説明するために前面パネル8等を取り外した構成図である。次に室外機本体19の内部構成等について説明する。
【0016】
前述したように、室外機本体19の外側からベルマウス7を覆うようにファングリル9aが前面パネル8に取り付けられている。そして、ファン5の吸込み側には熱交換器10が側面19aと背面19dにかけてL字状に設けられている。熱交換器10は、例えば、板状の面が平行になるように並設された複数のフィンと、その並設方向に各フィンを貫通する伝熱管で構成されるフィンチューブ型の熱交換器である。伝熱管内には、冷媒回路を循環する冷媒が循環する。本実施の形態の熱交換器10は、伝熱管が室外機本体19の側面19aと背面19dにかけてL字状に伸び、図4に示すように、上面19eと底面19fとに略垂直な方向(上下方向)に複数段の伝熱管が並んで、それぞれフィンを貫通して構成している。また、熱交換器10は、配管12等を介して圧縮機11と接続し、空気調和装置の冷媒回路を構成する。そして、基板箱14内の基板13は室外機内に搭載された機器を制御する制御装置を有している。
【0017】
次にベルマウス7の形状について説明する。ベルマウス7は、形状等により分類した入口部、直管部及び出口部で構成する。例えば円筒形状の直管部は、ベルマウス7において径が最小となる部分である。また、入口部は、直管部からベルマウス7の入口端まで、ファン5側に凸となる曲面で回転軸17との距離を広げて形成した部分である。そして、出口部は、直管部から出口端まで、直線的に回転軸17との距離を広げ、例えばテーパ状になるように形成した部分である。ベルマウス7の出口端と吹出口9とは連通する。
【0018】
図5は室外機内における気流等を説明する図である。ここで、例えば、室外機本体19(送風室1)は直方体形状であるため、回転軸と対向する面以外の面(例えば側面19a、上面19e、底面19f)とベルマウス外周面7bとの距離は場所によって壁面の距離が異なる。例えば、図5(a)に示すように、上下左右方向の距離は、対角部方向の距離と比べて相対的に短くなっている。また、送風室1内においては、上下左右方向の空間より対角部方向における空間の方が大きい。
【0019】
図6は実施の形態1に係る室外機内の構成等を示す図である。本実施の形態では、ベルマウス外周面7bと筐体壁面(例えば上面19e)との間において、(対角部等と比べて相対的に)距離が短くなる部分(例えば、ベルマウス7の最上部分における位置)に、平板である案内板16を設ける。ここでは、平板とするが厚み等について限定するものではない。このとき、案内板16は、前面19b(前面パネル8)と接するようにし、ベルマウス外周面7b(円筒面)に対して略垂直に形成されるように設置する(案内板16の平面は側面19a、19cと平行となっている)。ここで、案内板16は、例えばベルマウス7の上部又は下部の一方に取り付ければ、発明の目的を達成することができるが、例えば、上部と下部との両方、上部から周方向に90度おきに取り付ける(側面19a、19cの方向にも取り付ける)等するとなおよい。
【0020】
次に、本実施の形態の室外機における送風動作について説明する。例えば室外機において、ファン5が回転すると、室外機本体19の外部から内部に空気が吸い込まれる。これにより、側面19aまたは背面19dの熱交換器10に空気が流入して熱交換がなされる。その後、ファン5、さらにベルマウス7を通過して、吹出口9から室外機外部に空気が吹き出される。このとき、図2に示すように、吹出口9から室外機外部に導かれる気流Aが発生する。
【0021】
次に、図5と図6に基づいて、本実施の形態におけるベルマウス7付近の気流の流れについて案内板16がない場合との比較において説明する。例えば図5に示すように、室外機本体19の背面19dの対角部から送風室1に流入した気流の一部は、前面パネル8に向かった後、ベルマウス外周面7bを回り込み、ベルマウス風上側端部15と上面19eとの間が接近する(近くなる)前面パネル8の中央付近(例えば中央部分が最も近くなる)で左右からの気流(ベルマウス7周辺を旋回する旋回流)が衝突する。衝突する点は、図5のように案内板16がなければ、ベルマウス風上側端部15の最上部と上面19eとの距離や翼4の回転位置により左右(側面19a、19cとを結ぶ方向)に変化する。このとき、ベルマウス外周面7bを通過する気流の風速は、ベルマウス風上側端部15に比べて、前面パネル8側の方が大きい風速分布となっている。衝突した後、気流Bは前面パネル8からベルマウス風上側端部15の方(上流側)へ向きを変えてベルマウス外周面7bに沿って流れ、ベルマウス風上側端部15を回り込み、ファン5の回転によりベルマウス7の内周側に流入する。ここで、ベルマウス風上側端部15と上面19eとの距離が短い前面パネル8の中央付近において、気流Bが衝突する点は、ファン5の回転と共に左右方向に振動する。
【0022】
前述したように、本実施の形態の送風機においては、ベルマウス7のベルマウス外周面7bと筐体壁面(例えば上面19e)との距離が短い部分(ベルマウス7と室外機本体19の壁面との距離が近くなる部分)に案内板16を取り付ける。この結果、図6に示すように、ベルマウス外周面7bを回り込んだ気流は案内板16にぶつかった後、前面パネル8側から上流側へ向かう。案内板16を設置したことで、気流は、気流同士ではなく、固定位置にある案内板16にぶつかって上流側へ向かう。このため、気流が上流側へ向かう位置を固定させることができ、ベルマウス外周面7bに回り込んだ気流が安定してファン5に吸い込まれる。
【0023】
以上のように、実施の形態1の冷凍サイクル装置の室外機では、室外機が有する送風機において、ベルマウス外側(ベルマウス外周面7b)に案内板16を取り付けることにより、ベルマウス外周面7bに回り込んだ気流を案内板16に衝突させ、ベルマウス風上側端部15側(上流側)に向かわせてファン5に吸い込ませることができる。これにより、送風機の送風量を増加することができ、高効率の送風機を得ることができる。このとき、位置が固定した案内板16に気流をぶつけるようにすることで、気流が上流側へ向かう位置が変動せず、ファン5に吸い込まれる気流を安定させることができる。また、ベルマウス7の外周面7bと筐体の前面19bとの距離が短い部分に案内板16を形成することにより、この部分において、従来、流入量が少なかったベルマウス7に流入する空気の量が多くなり、ベルマウス7に流入する気体の流入量が均一となるようにすることができ、ファン5の回転方向における流入量差(圧力差)を小さくすることができる。これにより、流入量差によって翼面に発生する力の変動を小さくし、ファン5の振動を抑制することができ、それによって発生する騒音を抑制することができる。また、高効率の送風機により、冷媒と空気(気体)との熱交換を効率よく行うことができる熱交換器を得ることができる。
【0024】
実施の形態2.
上述の実施の形態では特に示さなかったが、本実施の形態では、案内板16の寸法について説明する。例えば回転軸17方向の寸法については、前面パネル8(前面19b)を起点として前面パネル8に接するようにし、前面パネル8からベルマウス風上側端部15までの間とする。また、上下方向(案内板高さ方向)の寸法についてはベルマウス外周面7bを起点にしてベルマウス外周面7bに接するようにし、ベルマウス外周面7bから上面19eまでの間とする(ベルマウス7の上部に設けている場合)。
【0025】
本実施の形態においても実施の形態1と同様の効果が得られる。特にベルマウス外周面7bを回り込んだ気流の中でも風速が大きい部分となる前面パネル8側を起点に案内板16を設置するようにしたため、ベルマウス外周面7bに回り込んだ気流をさらにファン5に吸い込ませることができる。
【0026】
以上のように、実施の形態2の冷凍サイクル装置の室外機においても、風速の大きい前面パネル8側に案内板16を設置したため、実施の形態1と同様にベルマウス外周面7bに沿って前面パネル8から上流の熱交換器10へ向かう気流Bを安定してファン5に吸い込ませることができる。このため、低騒音、高効率の室外機を得ることができる。
【0027】
実施の形態3.
図7は、本発明の実施の形態3に係る冷凍サイクル装置の室外機の内部を示すための図である。図7では、室外機から室外機の上面19e、側面19a、熱交換器10及びファンモータ6を取り除いて示している。
【0028】
本実施の形態では、案内板16の寸法について、回転軸17方向の寸法については前面パネル8からベルマウス風上側端部15までとする。また、上下方向(案内板高さ方向)の寸法についてはベルマウス外周面7bから上面19eまでとする(ベルマウス7の上部に設けている場合)。このため、ベルマウス外周面7bと上面19eとに接する。本実施の形態においては、ベルマウス7と上面19eとの間の空間が、案内板16によって2つに分かれ、遮断される。
【0029】
本実施の形態でも、実施の形態1及び実施の形態2と同様の効果が得られる。さらに本実施の形態では、ベルマウス外周面7b側を案内板16で遮断するようにしたので、ベルマウス外周面7bに回り込んだ気流が、すべて上流側に向き、ファン5に吸い込ませることができる。
【0030】
以上のように、実施の形態3の冷凍サイクル装置の室外機においても、実施の形態1及び実施の形態2の室外機と同様にベルマウス外周面7bに沿って前面パネル8から上流の熱交換器10へ向かう気流Bを、安定してファン5に吸い込ませることができる。さらに、ベルマウス外周面7b側の風路を案内板16で完全に塞ぐようにしたので、気流Bをすべてファン5に吸い込ませることができ、さらに低騒音、高効率の室外機を得ることができる。
【0031】
実施の形態4.
図8は本発明の実施の形態4に係る冷凍サイクル装置の室外機の内部を示すための図である。図8では、室外機から室外機の上面19e、側面19a、熱交換器10及びファンモータ6を取り除いて示している。
【0032】
本実施の形態では、案内板16の設置方向について、案内板16が回転軸17に対して傾きを有するようにして(角度をつけて)、前面パネル8、ベルマウス外周面7bに接するように設置する。案内板16傾ける方向については、ベルマウス外周面7bを回り込んだ気流Bが、ファン5の回転方向と同一方向に予旋回を付与されてファン5に吸い込まれるような方向とする。
【0033】
気流Bに予旋回が付与されてファン5に吸い込まれるようにすることで、ファン5の側面から吸い込まれる気流とファン5との間の相対速度が低下し、気流が翼4からはく離することを抑えることができる。
【0034】
以上のように、実施の形態4の冷凍サイクル装置の室外機によれば、案内板16を回転軸17に対して傾けて設置したため、実施の形態1〜3と同様にベルマウス外周面7bに回り込んだ気流を安定してファン5に吸い込ませることができると共に、気流に予旋回を付与することで、ファン5に吸い込まれた気流が翼4からはく離することを抑えることができる。このため、低騒音、高効率の室外機を得ることができる。
【0035】
実施の形態5.
図9は本発明の実施の形態5に係る空気調和装置の構成図である。本実施の形態では、上述した送風機等を備える室外機100を有する冷凍サイクル装置について、空気調和装置について説明する。図9の空気調和装置は、室外機100と室内機200とを備え、これらが冷媒配管で連結され、冷媒回路を構成して冷媒を循環させている。冷媒配管のうち、気体の冷媒(ガス冷媒)が流れる配管をガス配管300とし、液体の冷媒(液冷媒。気液二相冷媒の場合もある)が流れる配管を液配管400とする。
【0036】
室外機100は、本実施の形態においては、圧縮機101、四方弁102、室外側熱交換器103、室外側送風機104、絞り装置(膨張弁)105で構成する。
【0037】
圧縮機101は、吸入した冷媒を圧縮して吐出する。ここで、圧縮機101は、インバータ装置等を備え、運転周波数を任意に変化させることにより、圧縮機101の容量(単位時間あたりの冷媒を送り出す量)を細かく変化させることができるものとする。四方弁102は、制御装置(図示せず)からの指示に基づいて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。
【0038】
また、室外側熱交換器103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、液配管400から流入した低圧の冷媒と空気との熱交換を行い、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、四方弁102側から流入した圧縮機101において圧縮された冷媒と空気との熱交換を行い、冷媒を凝縮して液化させる。室外側熱交換器103には、冷媒と空気との熱交換を効率よく行うため、上述の実施の形態1〜3で説明したベルマウス7、ファン5等、案内板16等を有する室外側送風機104が設けられている。室外側送風機104についても、インバータ装置によりファンモータの運転周波数を任意に変化させてファン5の回転速度を細かく変化させるようにしてもよい。絞り装置105は、開度を変化させることで、冷媒の圧力等を調整するために設ける。
【0039】
一方、室内機200は、負荷側熱交換器201及び負荷側送風機202で構成される。負荷側熱交換器201は冷媒と空気との熱交換を行う。例えば、暖房運転時においては凝縮器として機能し、ガス配管300から流入した冷媒と空気との熱交換を行い、冷媒を凝縮させて液化(又は気液二相化)させ、液配管400側に流出させる。一方、冷房運転時においては蒸発器として機能し、例えば絞り装置105により低圧状態にされた冷媒と空気との熱交換を行い、冷媒に空気の熱を奪わせて蒸発させて気化させ、ガス配管300側に流出させる。また、室内機200には、熱交換を行う空気の流れを調整するための負荷側送風機202が設けられている。この負荷側送風機202の運転速度は、例えば利用者の設定により決定される。特に限定するものではないが、負荷側送風機202にも実施の形態1〜4で説明した送風機を用いるようにすることができる。
【0040】
以上のように実施の形態5の空気調和装置では、実施の形態1〜3において説明した送風機を室外機100に用いることで、低騒音等を実現し、損傷等を防止することができる。
【産業上の利用可能性】
【0041】
本発明の活用例として、冷凍サイクル装置を構成する室外機、例えば空気調和機や給湯器などの室外機、その他、送風機が設置される各種装置や設備などに広く利用することができる。
【符号の説明】
【0042】
1 送風室、2 機械室、3 セパレータ、4 翼、5 ファン、6 ファンモータ、7 ベルマウス、7b ベルマウス外周面、8 前面パネル、9 吹出口、9a ファングリル、10 熱交換器、11 圧縮機、12 配管、13 基板、14 基板箱、15 ベルマウス風上側端部、16 案内板、17 回転軸、18 ボス、19 室外機本体、19a,19c 側面、19b 前面、19d 背面、19e 上面、19f 底面、100 室外機、101 圧縮機、102 四方弁、103 室外側熱交換器、104 室外側送風機、105 絞り装置、200 室内機、201 負荷側熱交換器、202 負荷側送風機、300 ガス配管、400 液配管。

【特許請求の範囲】
【請求項1】
略直方体状の筐体と、
前記筐体内において、回転軸を中心に回転して気体の流れを発生させる複数の翼を有するプロペラファンと、
前記筐体内において前記プロペラファンの翼の回転方向に壁面を形成し、前記プロペラファンによる前記気体の流れを整流するベルマウスと、
前記筐体の前記気体が流れる方向と対向する面に、前記ベルマウスの開口形状と合わせて設けられた吹出口と、
前記筐体において前記回転軸と対向する面とは異なる面と前記ベルマウスとが近くなる前記ベルマウスの外側となる部分に、前記筐体の前記吹出口を有する面と接するようにして形成された案内板と
を備えることを特徴とする送風機。
【請求項2】
前記案内板の平面部分における寸法が、前記回転軸方向に対しては、前記筐体の前記吹出口を有する面から前記ベルマウスの気体流入側の端部以内となるように形成し、前記プロペラファンの径方向に対しては、前記ベルマウスの外周面から前記筐体の前記回転軸と対向する面とは異なる面以内となるように形成することを特徴とする請求項1に記載の送風機。
【請求項3】
前記案内板は、前記回転軸方向について、前記回転軸に対して傾きを有して形成されたことを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の送風機。
【請求項4】
請求項1乃至請求項3のいずれかに記載の送風機と、
前記送風機を収容する筐体内に設けられ、空気との熱交換を行う熱交換器と
を備えたことを特徴とする室外機。
【請求項5】
吸入した冷媒を圧縮して吐出する圧縮機と、熱交換により前記冷媒を凝縮させる凝縮器と、凝縮に係る冷媒を減圧させるための絞り装置と、熱交換により前記冷媒を蒸発させる蒸発器とを配管接続して冷媒回路を構成する冷凍サイクル装置において、
請求項4に記載の室外機の熱交換器を前記凝縮器又は前記蒸発器とすることを特徴とする冷凍サイクル装置。

【図1】
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【図2】
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【図3】
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【図4】
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【図5】
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【図6】
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【図7】
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【図8】
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【図9】
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【公開番号】特開2013−79595(P2013−79595A)
【公開日】平成25年5月2日(2013.5.2)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2011−219662(P2011−219662)
【出願日】平成23年10月3日(2011.10.3)
【出願人】(000006013)三菱電機株式会社 (33,312)
【Fターム(参考)】