JP2007285533A - 空気調和機の室内ユニット - Google Patents

Abstract

【課題】下吸込み上吹出し構成の空気調和機において、室内ユニットから略水平に風を吹出して空調空間に循環流をつくるだけでなく、室内ユニットから前面斜め下向きに風を吹出して、使用者の近傍に吹出した風を送るか、または使用者に直接風を当てるようにした場合、吹出した気流の大半が空調空間の床面に到達しないまま吸込口に戻るいわゆるショートカット循環流を生じてしまい、床面に到達する送風量が大幅に減少するという課題があった。
【解決手段】室内ユニットの本体１の前面下部に設けた吸込口４ａと前面上部に設けた吹出口５との間に、本体１前面から前方に突出した気流制御板７を設け、吹出口４ａから吹出した気流がすぐに吸込口５から吸い込まれるショートカット循環流を大幅に減少させ、空調空間の床面に到達する風量を大幅に増加させるようにした。
【選択図】図１

Description

本発明は、室内を冷暖房する空気調和機の室内ユニットに関するものである。

従来、本体の前面下部に吸込口を設け、前面上部に吹出口を設けた下吸込み上吹出しの構成を有する空気調和機の室内ユニットが提案されている。この室内ユニットでは、本体から略水平方向に風を吹出すことにより、空調空間に循環流を形成して空調空間内の使用者に気流が直接あたるのを防ぐことができるようになっている（例えば特許文献１参照）。

特開２００２−２０６７６７号

しかしながら、空調機の実際の使用においては、気流が使用者に直接あたらない運転だけが快適とはいえず、例えば、空調空間の大きさに対して空調機の能力が不十分な為に、空調空間が暑すぎたり、寒すぎたりする場合には、使用者近傍の空間に風を直接送って、使用者近傍の空間だけでも空調した方が快適な場合がある。特に、夏場や冬場の帰宅時などでは、冷風や温風を使用者に直接当てて、体を急速に冷やしたり、温めたりした方が快適に感じる場合がある。

従って、下吸込み上吹出し構成の室内ユニットにおいても、本体から略水平に風を吹出して空調空間に循環流をつくるだけでなく、本体から前面斜め下向きに風を吹出して、使用者の近傍に吹出した風を送るか、または使用者に直接風を当てるようにする機能が必要である。

しかし、従来の下吸込み上吹出し構成の室内ユニットにおいて吹出口から吹出す気流の方向を前面斜め下向きにした場合、吹出した気流の大半が空調空間の床面に到達しないまま吸込口に戻るいわゆるショートカット循環流を生じてしまい、床面に到達する送風量が大幅に減少するという課題があった。

本発明はかかる課題を解決するためになされたものであり、下吸込み上吹出し構成の空気調和機の室内ユニットにおいて、前面斜め下向きにも風を吹き出すようにした際のショートカット循環流の発生量を減少させ、床面に到達する風量を確保できるようにすることを目的とするものである。

本発明に係る空気調和機の室内ユニットは、本体の前面下部または下面に設けた吸込口と本体上部に設けた吹出口との間で、本体前面から前方に突出した気流制御板を設け、吸込み気流と吹出し気流の接触を遮断するようにしたものである。

本発明によれば、室内ユニットの吹出口から吹出した気流がすぐに吸込口から吸い込まれてしまうショートカット循環流を大幅に減少させることができる。しかも、空調空間の床面に到達する風量を大幅に増加させることができるので、快適な空調空間が実現できる。

実施の形態１．
本発明の実施の形態１による空気調和機の室内ユニットの構成を図１に基づいて説明する。図１は室内ユニットの構成を断面図で示したものである。室内ユニットは本体１内の上部にラインフローファンからなる送風機２を有し、該送風機２の下側にＶ字型形状に配置された熱交換器３ａ、３ｂからなる熱交換器３を有する。本体１の前面下部及び本体１の下面には空調空間内の空気を本体１へ吸い込む吸込口４ａ及び吸込口４ｂを有し、本体１の前面上部には空調空間へ気流を吹出す吹出口５を有する。また、本体１の上面には送風機２が発生した気流を吹出口５へ導くためのガイドウォール６を有する。本体１前面の吸込口４ａと吹出口５の間には、気流制御板７が吹出口５の長手方向の全長に渡って、本体１から前方に突出する方向に設けられ、気流制御板７の一端は本体１前面に回動自在に軸支されている。送風機２と吹出口５の間には左右風向案内板８を有し、吸込口４ａと熱交換器３ａの間には吸込み空気用のフィルタ９ａを有し、吸込口４ｂと熱交換器３ｂの間には吸込み空気用のフィルタ９ｂを有する。フィルタ９ｂと熱交換器３ｂの間に、空気調和機の付加機能装置として空気の洗浄能力を向上させる機能を持つ空気清浄機１０を有する。熱交換器３ａ、３ｂの下側には熱交換器３ａ、３ｂで発生した凝縮水を集めるための水受け皿１１、凝縮水を排出する配管を収容する配管スペース１２、及び床温度センサー１３を有する。

次に、室内ユニットの動作を図に基づいて説明する。空調空間の空気は気流１４ａとして吸込口４ａから本体１に取り込まれるとともに、気流１４ｂとして吸込口４ｂからも本体１に取り込まれる。吸込口４ａから取り込まれた気流１４ａはフィルタ９ａを経て熱交換器３ａに流入し、熱交換器３ａで冷却または加熱された後、送風機２を通って、ガイドウォール６に沿って吹出口５へ向い、気流１５として空調空間へ吹出される。

一方、吸込口４ｂから取り込まれた気流１４ｂは、フィルタ９ｂを経て空気清浄機１０で清浄された後、熱交換器３ｂに流入し、熱交換器３ｂで冷却または加熱される。その後、送風機２を通ってガイドウォール６に沿って吹出口５へ向い、気流１５として空調空間へ吹出される。

気流１５は左右風向案内板８により、吹出し方向を左右方向に変えることができる。吹出口５を通過した気流１５は気流制御板７に沿って空調空間へ吹出される為、気流１５が吸込口４ａ近傍の本体１に流入する気流１４ａと接することがないようになっている。この為、吹出口５から吹出したばかりの気流１５が、すぐに吸込口４ａから本体１に流入するショートカット循環流を大幅に減少させることができる。

図２は気流制御板７を略４５度下方に向けて風を前面斜め下向きに吹出した場合の空調空間内での気流の経路１６を示したものである。図２に示すように、下吸込み上吹出し構成を有する本体１において、風を前面斜め下向きに吹出す場合であっても、気流制御板７の効果により、使用者近傍の空間や使用者に大量の風を送ることが可能となる。

次に気流制御板７の設置によって、ショートカット循環流を大幅に減少させることができる点について、数値流体シミュレーションによる解析結果を用いて説明する。このシミュレーションは以下に述べる条件で行ったものである。解析対象とした空調空間の寸法は、床面の縦寸法を３５００ｍｍ、横寸法を２６００ｍｍ、天井までの高さを２４００ｍｍの直方体とし、室内ユニットは横寸法２６００ｍｍを含む壁の上側に取付けたものとした。室内ユニットは、図１で示した本体１と同様に下吸込み上吹出しの構成とし、前面下部と下面に吸込口を、前面上部に吹出口を有するものとした。シミュレーションにおける室内ユニットのサイズは、縦０．３ｍ、横０．７ｍ、奥行き０．２ｍとし、気流制御板の突出方向の長さは０．２３ｍとした。空気の送風流量は１６ｍ^３／ｍｉｎとし、吹出口から前面斜め下向きに４５度の角度で風を吹出すようにした。風を送風する目標地点は、室内ユニットから吹出す風速ベクトルの略延長線上にある、床面近傍のＡ−Ａ断面（縦寸法２０００ｍｍ×横寸法１０００ｍｍ）である。以上の条件の下、室内ユニットに気流制御板７を設けた場合と、気流制御板７を設けない場合について、空調空間内の気流の速度ベクトル分布をシミュレーションにより計算した。

図３は気流制御板７を設けない従来の室内ユニットに相当する場合のシミュレーション結果であり、図４は気流制御板７を設けた実施の形態１での室内ユニットに相当する場合のシミュレーション結果であり、それぞれ室内ユニットを含む空調空間内の垂直断面における気流の速度ベクトル分布を示したものである。

図３より気流制御板７を設けない場合には、前面斜め下向きに４５度の角度で吹出した風は吹出口を出た直後に吸込口へ引き込まれショートカットの循環流を生じるとともに、ショートカットの循環流に引きずられて、気流が室内ユニットの直下に向かうことがわかる。一方、図４より、気流制御板７を設けた場合には、前面斜め下向きに４５度の角度で吹出した風は略４５度の角度を維持しつつ、広がりながら床面近傍のＡ−Ａ断面に到達することがわかる。

図５は気流制御板７を設けない場合と気流制御板７を設けた場合について、Ａ−Ａ断面に到達した風量を比較した結果である。これより気流制御板７を設けた場合には気流制御板７を設けない場合に比較してＡ−Ａ断面まで到達する風量はおよそ４．５倍となり、気流制御板７を設けたことにより前面斜め下向きに床面まで到達する風量が大幅に増加することが明らかである。

ここでは前面斜め下向きに４５度の角度で吹出す場合についてのシミュレーション結果を示したが、気流制御板７は本体１に回動自在に軸支されているので、図６に示すように気流制御板７の角度を変えることにより、気流の吹出し角度を任意に変更することができ、この場合でも同様な効果を得ることができる。特に、気流制御板７を略水平に設定することにより、吹出口５から吹出す気流の方向を略水平にすることもできる。

なお、実施の形態１では、送風機２へ流入する気流１４ａの方向と、送風機２から吹出される気流１５の方向は、送風機２の偏心流を中心とした１８０度方向転換流の風回路を形成するので、送風の効率が向上し、送風量を増大させることができる。

また、冷房運転時においては、空気中の水分が熱交換器３ａ、３ｂに結露して凝縮し、発生した凝縮水が熱交換器３ａ、３ｂをつたって水受け皿１１に流れ落ちた後、配管スペース１２に設けた配管を通って外部に排出される。水受け皿１１、配管スペース１２及び床温度センサー１３は熱交換器３ａ、３ｂの下側であって、気流１４ａ、１４ｂが熱交換器３ａ、３ｂに流入する際の風回路から外れた場所に配置されているので、熱交換器３ａ、３ｂに流入する気流の障害物とはならないようになっている。この為、熱交換器３ａ、３ｂに効率よく気流を送ることが可能となり、熱交換能力を向上させることができる。

以上のように実施の形態１による空気調和機の室内ユニットは、吹出口５から吹出す気流が直ちに吸込口４ａから本体１に流入するようなショートカット循環流を大幅に減少させることができ、室内ユニットの前面斜め下向きに床面まで到達する風量を大幅に増加させることができる。

また、吸込口４ａと吹出口５及び送風機２とで１８０度方向転換流の風回路が形成されるので、送風の効率が向上し、送風量を増大させることができる。

また、水受け皿１１、配管スペース１２及び床温度センサー１３を、前記熱交換器３ａ、３ｂの下部であって、前記熱交換器３ａ、３ｂの気流の取り入れ面とは異なる端面の近傍に配置したので、熱交換器３ａ、３ｂに効率よく風を送ることが可能となり、熱交換能力を向上させることができる。

また、熱交換器３ｂと吸込口４ｂとの間には大きなスペースが確保されており、このスペースに空気調和機の付加機能装置として空気清浄機１０設置したことにより、空調付加機能の高性能化、多機能化を図ることができる。

また、空気清浄機１０の直下には配管スペース１２等が設けられていないため、本体１の下面から空気清浄機１０を簡単に取り出すことができ、空気清浄機１０の取替え等メンテナンスを容易に行うことができる。

また、床温度センサー１３の取り付け箇所と配管スペース１２の設置箇所を集約したため、省スペース化が可能となるとともに、部品点数の削減効果がある。

なお、上記実施の形態１では気流制御板７の形状を平板形状としたが、図７に示すように吸込口４ａ側に曲折した形状にすることもできる。曲折した形状にすることにより、吹出口５から吹出された気流が気流制御板７から剥離する現象が生じにくくなり、気流のエネルギー損失を低減させることができる。この結果、送風機２の送風効率が向上し、空調空間を効率よく冷暖房することができる。

また、図８に示すように気流制御板７が吹出口５を開閉可能であるようにしてもよい。空調運転を停止する際には気流制御板７を吹出口５の位置に移動させ、気流制御板７を吹出口５のカバーとして利用することができる。同様に、図９に示すように、気流制御板７が吸込口４ａを開閉可能であるようにして、気流制御板７を吸込口４ａのカバーとして利用できるようにしてもよい。こうすることにより、室内ユニットのインテリア性が高まるとともに、本体１内へほこりが侵入するのを防ぐことができる。

また、空気清浄機１０は熱交換器３ａとフィルタ９ａの間にも取付けるようにしてもよい。この場合は、空気清浄機１０の大きさに応じて本体１全体の厚みを大きくする必要がある。
また、気流制御板７を室内ユニットの長手方向に対して分割して構成してもよく、分割された気流制御板７の吹出し角度を個別に制御することで、細かな気流の制御が可能となり、より快適な空調空間を実現できる。

また、熱交換器３ｂと吸込口４ｂとの間のスペースに付加機能装置として空気清浄機１０を設置したが、空気清浄機１０の代わりに、フィルタ９ｂに付着したほこりを自動的に除去するフィルタ清掃装置や、空調空間に積極的に酸素を送り込み、不足がちな酸素濃度を高める機能を有する酸素供給装置や、気流が通過に伴い芳香を発生する芳香発生装置等を設置しても良い。

また、熱交換器３ａ、３ｂの配置や形状、及び個数は任意であり、例えば、熱交換器３ａ、３ｂの奥行き長さを小さくすることで、本体１の薄型化が可能となる。
また、下吸込み上吹出しの構成をとることにより、従来の上吹出し下吸込みの構成に比べて、ファン２から吹出し口５までの高さを余分に確保する必要がなくなるため、その分、熱交換器を高さ方向に長く配置することができ、本体１のさらなる薄型化が可能となる。

また、図１４に示すように、熱交換器３ａ、３ｂを、冷媒が流れる多数の穴を有する扁平管により構成してもよい．このとき、扁平管の傾きを、吸込口４ａ、４ｂから流入する気流１４ａ、１４ｂの流れ方向に対して略平行に設置することにより、気流１４ａ、１４ｂが熱交換器を通過するときの圧損が低下するため、熱交換器を通過する風量が増加し、熱交換器の伝熱性能を向上することができる。

また、ここでは吸込口４が本体１の前面の下部と下面に設けられている場合を説明したが、吸込口４が本体１の下面のみに設けられている場合や、吸込口４が本体１の背面にも設けてもよく、このような場合であっても、前述したいずれの効果をも得ることができる。

実施の形態２．
本発明の実施の形態２による空気調和機の室内ユニットの構成を図１０に基づいて説明する。なお、図１と同一部分については同一の符号を付し、説明を省略し、実施の形態１との相違点について説明する。実施の形態２による室内ユニットの構成は、吹出口５を挟んで気流制御板７と反対側の位置で、本体１前面に回動自在に軸支された上下風向制御板１７を設けたものである。上下風向制御板１７は気流制御板７と同様な平板形状を有し、ガイドウォール６の端部と連接する。また、上下風向制御板１７は本体１前面に回動自在に取り付けられているので、本体１に対する角度を任意に設定することができるとともに、気流制御板７と連動もしくは、個別に動かすことができる。

次に、動作を図に基づいて説明する。まず、吸込口４ａ、４ｂから本体１に取り込まれた気流１４ａ、１４ｂが、送風機２を経由して吹出口５から気流１５として吹出される点は実施の形態１の場合と同様である。気流１５は上下風向制御板１７と気流制御板７で囲まれた領域を通過して空調空間に吹出されるが、この際、上下風向制御板１７によって気流１５の上側にもガイド部分があるために吹出し空気の静圧回復が十分になされ、エネルギー損失を低減することができる。

図１０では前面斜め下向きに略４５度の角度で吹出す場合を示したが、図１１に示すように上下風向制御板１７と気流制御板７の角度を変えることにより、気流１５の吹出し方向を任意に変更することができる。

また、図１２に示すように、上下風向板１７と気流制御板７の出口部先端が狭くなるように、上下風向板１７と気流制御板７の角度を設定することにより、気流１５の空調空間への吹出し速度を高めることがきる。これにより風速の高い風を使用者に当てることができ、また、床面へ到達する風量をさらに増加させることができる。

なお、図１３に示すように、上下風向制御板１７が吹出口４ａを開閉可能であるようにしてもよい。空調運転の停止中には、上下風向制御板１７が吹出口５を覆うように上下風向制御板１７の角度を設定し、また気流制御板７が吸込口４ａを覆うように気流制御板７の角度を設定することにより、上下風向制御板１７と気流制御板７を吹出口５と吸込口４ａのカバーとして利用することができる。こうすることにより、室内ユニットのインテリア性が高まるとともに、本体１内へほこりが侵入するのを防ぐことができる。

本発明の実施の形態１による空気調和機の室内ユニットの構成を示す図である。 本発明の実施の形態１による空気調和機の室内ユニットを運転したときの、空調空間にできる気流の説明図である。 従来の下吸込み上吹出しの空気調和機の室内ユニットで、風を前面斜め下向き４５度に吹出した場合の空調空間内の気流の速度ベクトル分布を示したシミュレーション結果である。 本発明の実施の形態１による空気調和機の室内ユニットで、風を前面斜め下向き４５度に吹出した場合の空調空間内の気流の速度ベクトル分布を示したシミュレーション結果である。 空調空間の床面に到達する風量を、従来の下吸込み上吹出しの空気調和機の室内ユニットと本発明の実施の形態１による空気調和機の室内ユニットとで比較した図である。 本発明の実施の形態１による空気調和機の室内ユニットの気流制御板の角度を変更した場合を示す図である。 本発明の実施の形態１による空気調和機の室内ユニットの気流制御板を吸込口側に曲折した形状にした場合の構成を示す図である。 本発明の実施の形態１による空気調和機の室内ユニットの気流制御板の気流制御板の応用例を説明する図である。 本発明の実施の形態１による空気調和機の室内ユニットの気流制御板の気流制御板の応用例を説明する図である。 本発明の実施の形態２による空気調和機の室内ユニットの構成を示す図である。 本発明の実施の形態２による空気調和機の室内ユニットの上下風向制御板の角度を変更した場合を示す図である。 本発明の実施の形態２による空気調和機の室内ユニットの上下風向制御板の応用例を説明する図である。 本発明の実施の形態２による空気調和機の室内ユニットの上下風向制御板の応用例を説明する図である。 本発明の実施の形態１による空気調和機の室内ユニットの扁平管による熱交換器を用いた応用例を説明する図である。

符号の説明

１・・・・・・・・ 本体
２・・・・・・・・ 送風機
３ａ、３ｂ・・・・ 熱交換器
４ａ、４ｂ・・・・ 吸込口
５・・・・・・・・ 吹出口
６・・・・・・・・ ガイドウォール
７・・・・・・・・ 気流制御板
８・・・・・・・・ 左右風向案内板
９ａ、９ｂ・・・・ フィルタ
１０・・・・・・・ 空気清浄機
１１・・・・・・・ 水受け皿
１２・・・・・・・ 配管スペース
１３・・・・・・・ 床温度センサー
１４ａ、１４ｂ・・ 吸い込む気流
１５・・・・・・・ 吹出す気流
１６・・・・・・・ 循環する気流
１７・・・・・・・ 上下方向制御板

Claims (10)

1. 本体の前面下部または下面に吸込口を、前面上部に吹出口を有する空気調和機の室内ユニットにおいて、前記吸込口と吹出口との間で、前記本体前面から前方に突出して設けられた気流制御板を備えたことを特徴とする空気調和機の室内ユニット。
2. 気流制御板は、本体前面に回動自在に軸支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の室内ユニット。
3. 気流制御板は、吸込口側に曲折していることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の空気調和機の室内ユニット。
4. 気流制御板は、吹出口を開閉可能であることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の空気調和機の室内ユニット。
5. 気流制御板は、吸込口を開閉可能であることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の空気調和機の室内ユニット。
6. 吹出口を挟んで気流制御板と反対側の位置で、本体前面に回動自在に軸支された上下風向制御板を備えたことを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載の空気調和機の室内ユニット。
7. 上下風向制御板は、吹出口を開閉可能であることを特徴とする請求項６に記載の空気調和機の室内ユニット。
8. 熱交換器で凝縮した凝縮水を、外部へ流すための配管スペースと、室内ユニットの背面までの間に、気流が通過する風路を備えたことを特徴とする請求項１から７のいずれかに記載の空気調和機の室内ユニット。
9. 空気清浄機などの付加機能を、室内ユニット内の背面側に設けたことを特徴とする請求項１から８のいずれかに記載の空気調和機の室内ユニット。
10. 冷媒が通過するための多数の穴を有する扁平管を用いて構成した熱交換器を有し、扁平管断面の長辺を、室内ユニットの吸込み口から流入する気流の流れ方向に対して略平行となるように設けたことを特徴とする請求項１から９のいずれかに記載の空気調和機の室内ユニット。
    

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