JP2007163010A - 空気調和機 - Google Patents

Abstract

【課題】空気調和機本体に対して水平方向より上方向へ冷風を送風しても、結露が生じない空気調和機を提供すること。
【解決手段】吹出口１を有する本体と、前記吹出口１から発せられる冷風の風向を上下方向に変更する上下風向変更羽根２と、前記冷風の風量と前記上下風向変更羽根の配置位置を変更する制御手段とを備え、前記上下風向変更羽根２の本体側先端を、前記吹出口１後方の本体下面とオーバーラップさせて、前記本体に対して水平方向より上方向へ、前記冷風を送風することを特徴とする空気調和機で、本体に対して水平方向より上方向へ冷風を送風しても、結露が生じない空気調和機を提供できる。
【選択図】図１

Description

本発明は、空気調和機に関し、特に空気調和機における吹出気流の上下方向風向変更羽根に関するものである。

従来、この種の空気調和機としては、図５に示されるように、冷房時下吹き状態等の極端な風向制御を行った状態で長時間運転した場合の上下風向変更羽根表面への結露の発生を防止する方法として、吹出口に設けられた上下風向変更羽根を下向きにした状態で吹出口に補助羽根を下向きに固定または回動可能に設けることによって、上下風向変更羽根が下向き時補助羽根により、上下風向変更羽根表面に沿って風が流れ、冷房時下吹きにて上下風向変更羽根表面への結露が発生しなくなり、長時間継続運転できるというものがある。この発明は下向き時の結露対策であるが、本発明のような上向時においても同様である（例えば、特許文献１参照）。

また吹出口下部の結露対策の従来例としては図６に示されるように、前記吹出口を構成するリヤガイダの前端部にディフ使用者１１を回動自在に設けている空気調和機において、前記リヤガイダの前端部に下方に折曲するフランジを形成し、同フランジの基端部にスリットを形成すると共に、同スリットに、前記リヤガイダの裏面に貼着される断熱部材を臨ませた構成となっている（例えば、特許文献２参照）。
特開平７−７７３５１号公報 特開２００３−９０５９２号公報

しかしながら、従来の吹出部上下風向変更羽根は以上の様に構成されていたので、新たに補助羽根が必要であり、製造コストや配置する場所に関する構造的な制約、そして、吹出し口に新たな構造体が加わることによる通風抵抗の増加等の問題点があった。

あるいは別の従来例では、吹出口下側先端にディフ使用者を回動自在に設け、上下へ吹き分ける機構を採用した例もあるが、この場合、吹出風と室内雰囲気の温度差による結露を防ぐために、約２０ｍｍもの厚さをディフ使用者が持たなくてはならず、またディフ使用者とリアガイダの連結部を十分に断熱、遮断しなくてはならないという構造的な課題と、ディフ使用者の変更角度が十分にとれないという問題点があった。

本発明は上記のような課題を解決するもので、空気調和機本体に対して水平方向より上方向へ冷風を送風しても、結露が生じない空気調和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に本発明の空気調和機は、吹出口を有する本体と、前記吹出口から発せられる冷風の風向を上下方向に変更する上下風向変更羽根と、前記冷風の風量と前記上下風向変更羽根の配置位置を変更する制御手段とを備え、前記上下風向変更羽根の本体側先端を、前記吹出口後方の本体下面とオーバーラップさせて、前記本体に対して水平方向より上方向へ、前記冷風を送風することを特徴とするものである。

これによって、吹出口から吐出される冷風は、上下風向変更羽根上面に沿って吹出される主流と、本体と上下風向変更羽根の隙間を流れる副流に分割されるとともに、前記副流は、本体下面に沿って本体が据え付けられた壁面方向に流れる。しかしながら、本願は、
上下風向変更羽根の本体側先端を、吹出口後方の本体下面とオーバーラップさせることで、副流の風量が減少するとともに、前記冷風より温度の高い空気が本体下面に接触することがなくなるため、本体下面に結露が着くことが無くなるというものである。

また、断熱性能が低下しやすく結露の発生が起こりやすい上下風向変更羽根先端が、本体の下に配置される構成となるため、副流の風量は減少することで冷却されにくくなり、上下風向変更羽根の結露抑制効果も大である。

本発明によれば、空気調和機本体に対して水平方向より上方向へ冷風を送風しても、結露が生じない空気調和機を提供することができる。

第１の発明は、吹出口を有する本体と、前記吹出口から発せられる冷風の風向を上下方向に変更する上下風向変更羽根と、前記冷風の風量と前記上下風向変更羽根の配置位置を変更する制御手段とを備え、前記上下風向変更羽根の本体側先端を、前記吹出口後方の本体下面とオーバーラップさせて、前記本体に対して水平方向より上方向へ、前記冷風を送風することを特徴とするものである。

吹出口から吐出される冷風は、上下風向変更羽根上面に沿って吹出される主流と、本体と上下風向変更羽根の隙間を流れる副流に分割されるとともに、前記副流は、本体下面に沿って本体が据え付けられた壁面方向に流れる。しかしながら、本願は、上下風向変更羽根の本体側先端を、吹出口後方の本体下面とオーバーラップさせることで、副流の風量が減少するとともに、前記冷風より温度の高い空気が本体下面に接触することがなくなるため、本体下面に結露が着くことが無くなるというものである。

また、断熱性能が低下しやすく結露の発生が起こりやすい上下風向変更羽根先端が、本体の下に配置される構成となるため、副流の風量は減少することで冷却されにくくなり、上下風向変更羽根の結露抑制効果も大である。

第２の発明は、特に第１の発明において、上下風向変更羽根の本体側先端を、吹出口下端よりも下方かつ本体が据え付けられた壁面側に配置させることを特徴とするものである。

吹出口から吐出される冷風は、上下風向変更羽根上面に沿って吹出される主流と、本体と上下風向変更羽根の隙間を流れる副流に分割されるとともに、前記副流は、本体下面に沿って本体が据え付けられた壁面方向に流れる。しかしながら、本願は、上下風向変更羽根の本体側先端を、吹出口後方の本体下面とオーバーラップさせることで、副流の風量が減少するとともに、前記冷風より温度の高い空気が本体下面に接触することがなくなるため、本体下面に結露が着くことが無くなるというものである。

また、断熱性能が低下しやすく結露の発生が起こりやすい上下風向変更羽根先端が、本体の下に配置される構成となるため、副流の風量は減少することで冷却されにくくなり、上下風向変更羽根の結露抑制効果も大である。

第３の発明は、特に第２の発明において、上下風向変更羽根の冷風流路側に断熱材を設け、前記上下風向変更羽根の本体側の少なくとも断熱材が設けられていない部位を、吹出口下端よりも下方かつ本体が据え付けられた壁面側に配置することを特徴とするもので、前記上下風向変更羽根の本体側先端の少なくとも非断熱部分を、前記本体の吹出口下端よりも下側かつ本体が据え付けられた壁面側に配置したことにより、上記発明の同様で上下
風向変更羽根先端の結露を抑制することができる。

第４の発明は、特に第２または第３の発明において、吹出口から発せられる冷風の風量に基づいて、上下風向変更羽根の本体側先端と吹出口下端との隙間を変更することを特徴とするもので、空気調和機本体の運転風量に応じて、上下風向変更羽根の空気調和機本体側先端と空気調和機本体の吹出口下端の隙間を変更することにより、吹出風の一部を上下羽根と本体吹出下部の隙間から壁面方向へ、安定的に流すことによって、本体下面の結露を抑制することができる。同時に上下風向変更羽根先端の結露も抑制することができる。

第５の発明は、特に第２〜第４のいずれかの発明において、上下風向変更羽根の配置位置に基づいて、上下風向変更羽根の本体側先端と吹出口下端との隙間を変更することを特徴とするもので、上下風向変更羽根の設定角度に応じて、上下風向変更羽根の空気調和機本体側先端と空気調和機本体の吹出口下端の隙間を変更することにより、吹出風の一部を上下羽根と本体吹出下部の隙間から壁面方向へ、安定的に流すことによって、本体下面の結露を抑制することができる。同時に上下風向変更羽根先端の結露も抑制することができる。

第６の発明は、特に第２〜第５のいずれかの発明において、吹出口から発せられる冷風の風向を左右方向に変更する左右風向変更羽根と、前記左右風向変更羽根の配置位置を変更する制御手段とを備え、前記左右風向変更羽根の配置位置に基づいて、上下風向変更羽根の本体側先端と吹出口下端との隙間を変更することを特徴とするもので、左右風向変更羽根の設定角度に応じて、上下風向変更羽根の空気調和機本体側先端と空気調和機本体の吹出口下端の隙間を変更することにより、吹出風の一部を上下羽根と本体吹出下部の隙間から壁面方向へ、安定的に流すことによって、本体下面の結露を抑制することができる。同時に上下風向変更羽根先端の結露も抑制することができる。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、この実施の形態によって本発明が限定されるものではない。

（実施の形態１）
図１は、本発明の第１の実施の形態における空気調和機の吹出口及び上下風向変更羽根２の断面図を示すものである。

図１において、空気調和機の吹出口１は上下風向変更羽根２と上下に分かれた吹出口下部３、吹出口上部４からなる。クロスフローファン６によって押し出された吹出風は、吹出口上部３、吹出口下部４の間を通り、上下風向変更羽根２によって風向が変更され、天井方向（空気調和機本体に対して水平方向より上方向）へ向かって送風される。図示はしないが、吹出口には左右方向への吹き分けを行うために左右風向変更羽根が取り付けられている。

一般に冷風は、温度が低い分だけ室内に滞留する空気よりも比重が重く、自然に放置すれば床へ溜まりやすい。夏場に、空気調和機によって室内環境を冷却しても、足元が冷たく、窓や屋根からの侵入熱によって頭部は逆に暖められてしまい、不快な住環境になってしまう。

そのため、前記のように上下風向変更羽根２によって吹出冷風を天井方向（空気調和機本体に対して水平方向より上方向）へ送風する必要がある。送風する方法には幾通りの方法があるが、暖房運転を兼用し、壁面へ取付けることを考慮すると、吹出口で風向を変更することが最も有効な方法である。しかしこの方法では、上下風向変更羽根２周辺に高温多湿の空気が冷却された吹出風に巻き込まれてしまうため、上下風向変更羽根２の下面及
び室内機吹出口下部３に結露を発生させてしまうという課題があった。

ここで上下風向変更羽根２を僅かに（本発明の場合４ｍｍ）下方向へずらし、かつ壁面方向へも僅かに（本発明の場合３ｍｍ）ずらす。このような移動によって上下風向変更羽根２の本体側先端２ａが、吹出口下部３の下面３ａよりも下側かつ壁面よりになるため隙間が生じる。この隙間に冷却された吹出風が壁面方向へ吹出口下部下面３ａに沿って僅かに流れる構成（図１の流れＢ）を得ることができる。この結果、吹出口下部下面３ａは一般的に冷風によって冷却されているために周辺空気との間で結露が発生しやすく、従来断熱材貼付等の対策が必要であったが、本発明の構成では表面に冷風が流れるため結露が着くことはない。

またこの時、上下風向変更羽根２は断熱材を内側に貼りつけられているが、端にはリブが立ち、断熱性能が得られない構成になっている。結露が発生しやすいこの部分が、吹出口下部下面３ａの下に配置されることで、直接的に吹出風によって冷却されることがないため結露の発生を抑制することができる。

加えてこのような構成によって、副流Ｂが隙間から流れるが、その流量は図１からわかるように主流Ａとは反対方向であり、主流Ａに比べて副流Ｂは十分に小さく、冷却性能が低下するようなレベルではない。

さらにこの副流Ｂによる結露防止効果を、流れの模式図２を用いて説明する。図２（ａ）、図２（ｂ）は上下風向変更羽根２と吹出口下部３の周辺を拡大し、風の流れを模式的に表したものである。

まず図２（ａ）は、上下風向変更羽根２と吹出口下部先端が高さ方向には段差を持たず、壁面方向にのみずらした場合の風の流れを示したものである。この図からわかるように、僅かに開いた隙間を副流Ｂが流れるが、その方向は下方向である。そのため副流Ｂに沿って巻きこまれる形で周辺の高温多湿空気は下方向へ流れる。この時、巻きこまれた空気流は二つあり、一つは吹出口下部３の下面３ａに沿って隙間の方へと流れる。もう一つは上下風向変更羽根２の下面に沿って隙間の方へと流れる。この二つの流れは共に、高温多湿の空気からなるが、その流れが沿う供試体表面は共に、冷風によって露点温度以下になっているため、図２の７、８の部分に結露が発生してしまう。

また上下風向変更羽根２と室内機吹出口３に隙間が生じないようにすることができれば結露の発生は抑制できるが、現実的に可動部の公差を０にすることは不可能であり実現性がない。また発泡材などの緩衝材で隙間をふせぐことは可能ではあるが、使用者に容易に目に付く場所に緩衝材があることは、美観を損なうため採用することは困難である。

それらに対して図２（ｂ）に示される様に本発明の形態では、隙間から流れる副流Ｂは上下風向変更羽根２と室内機吹出口３との間の僅かな隙間を吹出口下部下面３ａに沿って流れるため、巻きこまれる高温多湿空気は、図２（ｂ）に示される様に、副流Ｂの下側を壁面方向へ流れるのみとなる。その結果、冷却された供試体表面と高温多湿空気が接することがない構成にすることができ、コストの増加を招くことなく本体下部の結露を防止することができる。

本発明においては既に記述したように鉛直方向に約４ｍｍ、壁面方向に約３ｍｍの隙間であったが、２ｍｍ以上８ｍｍ以下であれば問題はない。

（実施の形態２）
図３は、本発明の第２の実施の形態における空気調和機の吹出口及び上下風向変更羽根
２の断面図を示すものである。

この図から分かる様にクロスフローファン６によって送り出された冷風は、吹出口下部３の側壁に沿って流れてくる。その後、吹出口前に配置された上下風向変更羽根２によって風向を変化させられ、天井方向へと送られる。吹出風は前述の通り冷風のため、直接冷風の当る部分は強く冷却されてしまう。

上下風向変更羽根２は、この冷風による表面への結露の発生を防止するために断熱材９が貼られているが、周囲の側壁は美観上母材で構成されているためこの側壁部分だけは断熱効果がなく、この部分に冷風が直接当たれば容易に結露が発生してしまう。そこで本発明の実施の形態２では、非断熱部２ｂが吹出口下部３の下側に隠れるように配置することで冷風が直接当ることを抑制し、表面への結露の発生を最小限にすることができる。

（実施の形態３）
表１は、本発明の第３の実施の形態における空気調和機の吹出口下部３と上下風向変更羽根２の隙間Ｘ（ｍｍ）と運転風量ｑｅ（ｍ^３／ｍｉｎ）（表１では実際の制御を考慮し、室内クロスフローファン６の回転数Ｐ（ｒ／ｍｉｎ）で風量を代替している）の関係を示すものである。（以下単位は省略する）隙間Ｘは、図３に示されるように垂直方向の距離で定義される。

空気調和機室内機の運転風量ｑｅは、図１におけるクロスフローファン６の回転数によって自在に変更することができる。この時空気調和機を運転させる使用者は、リモコンな
どの遠隔装置（図示せず）によって、４速から５速程度の風量設定の中から嗜好に応じた風量を選択し、制御手段（図示せず）により空気調和機を運転させる。

一般に空気調和機は冷却能力２．８ｋＷクラスで、室内風量は２〜１２（ｍ^３／ｍｉｎ）程度の範囲で設定されている。実施の形態１、２で既に記載の通り、上下風向変更羽根先端２ａと吹出口下部３との間に隙間を設けることで表面への結露を抑制する構成とするが、前述したように設定風量に大きな差があるため、場合によっては十分な効果が得られないことがある。

例えば風量が極度に少ない場合、十分に副流Ｂが得られないため、結露防止効果が得られない。運転風量が極度に多い場合には逆に、副流Ｂが多すぎ、別の個所に結露を発生させてしまったり、異音を生じさせたりといった課題がある。

そこで、運転風量に応じて上下風向変更羽根２の垂直方向の位置を変更し、吹出口下部３と上下風向変更羽根２の隙間Ｘを調整することで安定した結露防止効果を得ることができる。以下表１を用いて説明する。

運転風量ｑｅの代わりにクロスフローファン６の回転数Ｐ（ｒ／ｍｉｎ）を、運転風量を代替する指標として採用し、表１に示されるような、回転数Ｐと吹出口下部３と上下風向変更羽根２の隙間Ｘの関係を定める。この表からわかるように回転数が増えるに従って隙間Ｘを小さな値とする。

本発明では５段階ある室内の風量設定にあわせ、５段階の補正を行うこととした。風量小に相当する回転数Ｐ＜５５０（ｒ／ｍｉｎ）では隙間Ｘを最大の７ｍｍとし、以下風量微小に相当する回転数５５０≦Ｐ＜６５０（ｒ／ｍｉｎ）では隙間Ｘを５ｍｍ、風量中に相当する回転数６５０≦Ｐ＜７５０（ｒ／ｍｉｎ）では隙間Ｘを４ｍｍ、風量微強に相当する回転数７５０≦Ｐ＜８５０（ｒ／ｍｉｎ）では隙間Ｘを３ｍｍ、風量強に相当する回転数８５０（ｒ／ｍｉｎ）≦Ｐでは隙間Ｘを２ｍｍに変更する。

この結果、副流Ｂの流れは室内クロスフローファン６の回転数によらず安定し、結露の発生も安定して抑制される。但し室内の風向変更羽根は、使用する使用者から良く見える位置にあり、安易にその位置を変更することは使用者の不安を掻き立てる可能性があるため、上下羽根の位置変更は本発明においては約２時間に一度行うこととしている。そしてこの程度の時間であれば隙間Ｘの非最適化による結露の発生はない。

（実施の形態４）
空気調和機室内機の上下風向変更羽根２の角度αは、図１においてステッピングモータ（図示せず）に連結される軸５によって回転させ、変更することができる。

空気調和機の使用者はその必要に応じてリモコン等で角度αを変更することができ、本発明では水平方向を原点とし下向きを正として、−１０°〜＋１０°の範囲で等間隔に３段階に変更が可能である。ここで一番上向きの角度−１０°を１段、以下下向きに２段、３段と呼ぶこととすると、上下風向変更羽根２の角度αが変更されることによって、クロスフローファン６が同じ回転数で回転していたとしても、上下風向変更羽根２の角度によって、既に説明した副流Ｂの流れが変化する。

例えば角度αが１段の−１０°の場合では、吹出風に対して抵抗となるような角度となるため、副流Ｂの風量は増加する。逆に＋１０°の３段では吹出風に対して抵抗となりにくいため、副流Ｂの風量は減少する。

副流Ｂの風量変化は、実施の形態３で説明したように吹出口下部３や上下風向変更羽根２周辺の結露発生状態の変化を生じる。そこで副流Ｂの風量が減少する３段（＋１０°）が選択された場合には隙間Ｘの値を大きく（本発明の場合約５ｍｍ）、風量が増加する１段（＋１０°）が選択された場合には隙間Ｘの値を小さく（本発明の場合約２ｍｍ）設定することによって副流Ｂの風量を補正し、結露の発生を安定的に抑制する。

この時の隙間Ｘと上下風向変更羽根２の角度αの関係を表した図及び表が図４と表２である。

図４は本発明の第４の実施の形態における空気調和機の吹出口下部３と上下風向変更羽根２の隙間Ｘ（ｍｍ）と上下風向変更羽根２の羽根角度α（°）の位置関係を表す断面図であり、表２は、本発明の第４の実施の形態における空気調和機の吹出口下部３と上下風向変更羽根２の隙間Ｘと上下風向変更羽根２の羽根角度αの関係を示す表である。

隙間Ｘは図４に示されるように垂直方向の距離で定義される。本発明においては上下風向変更羽根２の角度設定αの３段階データにあわせ、３段のデータを採用する。実際の距離変更は羽根角度変更時に同時に行う。

（実施の形態５）
実施の形態４では上下風向変更羽根２の角度による副流Ｂの風量変化を、隙間Ｘの設定によって調整したが、左右羽根の風向変化によっても本体風量が変化する。本発明の実施の形態５では左右羽根の風向設定に応じて、制御手段（図示せず）にて隙間Ｘを設定する。

具体的には風量の低下する風向である、右または左向き設定時には隙間Ｘを大きく設定し、風量の増加する平行時には隙間Ｘを小さく設定する。この関係をまとめたものが表３である。

表３は左右羽根が一連で動作する場合について示している。隙間Ｘを変更するのはそれぞれの左右羽根角度で固定された場合のみで、スイング等の場合は変更せず平行時のデータを採用する。

以上のように、本発明にかかる空気調和機は、製造コストの増加を招くことなく空気調和機吹出口周辺の結露防止が可能となるので、除湿機等の用途にも適用できる。

本発明の第１の実施の形態における空気調和機の吹出口および上下風向変更羽根の断面図 （ａ）本発明の第２の実施の形態と比較する上下風向変更羽根と吹出口下部の周辺拡大図（ｂ）本発明の第２の実施の形態における上下風向変更羽根と吹出口下部の周辺拡大図 本発明の第３の実施の形態における空気調和機の吹出口及び上下風向変更羽根の断面図 本発明の第４の実施の形態における空気調和機の吹出口下部と上下風向変更羽根との隙間と上下風向変更羽根の羽根角度の位置関係を表す断面図 従来の空気調和機吹出口の断面図 従来の空気調和機吹出口およびディフ使用者の断面図

符号の説明

１ 吹出口
２ 上下風向変更羽根
２ａ 上下風向変更羽根先端
２ｂ 上下風向変更羽根先端非断熱部
３ 吹出口下部
３ａ 吹出口下部下面
４ 吹出口上部
６ クロスフローファン
９ 断熱材

Claims (6)

1. 吹出口を有する本体と、前記吹出口から発せられる冷風の風向を上下方向に変更する上下風向変更羽根と、前記冷風の風量と前記上下風向変更羽根の配置位置を変更する制御手段とを備え、前記上下風向変更羽根の本体側先端を、前記吹出口後方の本体下面とオーバーラップさせて、前記本体に対して水平方向より上方向へ、前記冷風を送風することを特徴とする空気調和機。
2. 上下風向変更羽根の本体側先端を、吹出口下端よりも下方かつ本体が据え付けられた壁面側に配置させることを特徴とする請求項１記載の空気調和機。
3. 上下風向変更羽根の冷風流路側に断熱材を設け、前記上下風向変更羽根の本体側の少なくとも断熱材が設けられていない部位を、吹出口下端よりも下方かつ本体が据え付けられた壁面側に配置することを特徴とする請求項２記載の空気調和機。
4. 吹出口から発せられる冷風の風量に基づいて、上下風向変更羽根の本体側先端と吹出口下端との隙間を変更することを特徴とする請求項２または３記載の空気調和機。
5. 上下風向変更羽根の配置位置に基づいて、上下風向変更羽根の本体側先端と吹出口下端との隙間を変更することを特徴とする請求項２〜４のいずれか１項に記載の空気調和機。
6. 吹出口から発せられる冷風の風向を左右方向に変更する左右風向変更羽根と、前記左右風向変更羽根の配置位置を変更する制御手段とを備え、前記左右風向変更羽根の配置位置に基づいて、上下風向変更羽根の本体側先端と吹出口下端との隙間を変更することを特徴とする請求項２〜５のいずれか１項に記載の空気調和機。

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