JP2008261516A - 空気調和機 - Google Patents

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Abstract

【課題】気流の制御性を向上させることができる空気調和機を得る。
【解決手段】吸込み口1と吹出し口2とを連通した風路3が形成されたケース4と、風路3内に設けられたファン5と、吹出し口2に設けられた上下羽根7と、ファン5と上下羽根7との間に設けられ、風路3内の気流の方向を上下羽根7側に向かって偏向させる上面風向偏向板9と、上下羽根7を回動させる上下羽根回転軸7aに連結され上下羽根回転軸7aと同期して回動する間欠カム12と、上面風向偏向板9を回動させる上面風向偏向手段回転軸9aに固定され、先端部が間欠カム12に形成された第3の溝12cに沿って摺動可能な上面従動接触子13とを備え、モータによる間欠カム12の回動で、上面従動接触子13が第3の溝12cに沿って摺動するに伴い、上面風向偏向手段回転軸9aが回動して、上面風向偏向板9が回動する。
【選択図】図1

Description

この発明は、吹出し口に設けられ、ファンにより発生する気流の方向を上下方向に偏向させる上下羽根を備えた空気調和機に関する。
従来、吸込み口と吹出し口とを連通した風路が形成されたケースと、前記風路内に設けられ、気流を発生させるファンと、前記吹出し口に設けられ、前記気流の方向を上下方向に偏向させる上下羽根とを備えた空気調和機が知られている(例えば、特許文献1参照)。
特開平3−158647号公報
しかしながら、このものの場合、例えば、冷房時に気流の方向を水平方向にするために、上下羽根を水平方向に傾けると、気流が上下羽根を通過するときに、上下羽根の下面を通過する気流の一部が水平方向に偏向されず空気密度の違いにより下方向に流れてしまう。
また、暖房時に気流の方向を下方向にするために、上下羽根を下方向に傾けると、気流が上下羽根を通過するときに、上下羽根の上面を通過する気流の一部が下方向に偏向されず上方向に流れてしまう。その結果、気流の制御性が低下してしまうという問題点があった。
この発明は、上述のような問題点を解決することを課題とするものであって、その目的は、気流の制御性を向上させることができる空気調和機を提供するものである。
この発明に係る空気調和機は、吸込み口と吹出し口とを連通した風路が形成されたケースと、前記風路内に設けられ、気流を発生させるファンと、前記吹出し口に設けられ、前記吹出し口から吹出される前記気流の方向を上下方向に偏向させる上下羽根と、前記ファンと前記上下羽根との間に設けられ、前記風路内の前記気流の方向を前記上下羽根側に向かって偏向させる風向偏向手段と、前記上下羽根および前記風向偏向手段に設けられ、モータからの回動力を前記上下羽根および前記風向偏向手段へ伝達する回動力伝達機構とを備え、前記回動力伝達機構は、前記上下羽根を回動させる上下羽根回転軸と、前記風向偏向手段を回動させる風向偏向手段回転軸と、前記上下羽根回転軸および前記風向偏向手段回転軸と連結し、前記上下羽根回転軸と同期して回動する間欠カムと、一端部が前記風向偏向手段回転軸に固定され、他端部が前記間欠カムに設けられた案内手段に沿って摺動可能な従動接触子とを有し、前記モータによる前記間欠カムの回動で、前記従動接触子の前記他端部が前記案内手段に沿って摺動するに伴い、前記風向偏向手段回転軸が回動して、前記風向偏向手段回転軸を中心に前記風向偏向手段が回動する。
この発明に係る空気調和機によれば、気流の制御性を向上させることができる。
以下、この発明の各実施の形態を図に基づいて説明するが、各図において、同一または相当の部材、部位については、同一符号を付してある。
本明細書では、図1の矢印Aの方向を上方向と呼ぶ。
実施の形態1.
図1は実施の形態1に係る空気調和機の構成図、図2は図1の下面風向偏向板10を示す斜視図、図3は図1のIII−III線に沿った矢視断面図、図4は図3のIV−IV線に沿った矢視断面図である。
である。
実施の形態1に係る空気調和機は、外部から空気を吸い込む吸込み口1と、この吸込み口1から吸い込まれた空気を外部へ吹出す吹出し口2と、吸込み口1と吹出し口2とを連通させた風路3とが形成されたケース4を備えている。
また、この空気調和機は、風路3内に設けられ、気流を発生させるファン5と、吸込み口1とファン5との間に設けられ、吸込み口1から吸い込まれた空気と熱交換を行う熱交換器6と、吹出し口2に設けられ、吹出し口2から吹出される気流の方向を上下方向に偏向させる円弧板の上下羽根7と、ファン5と上下羽根7との間に設けられ、風路3内の気流の方向を上下羽根7側に向かって偏向させる風向偏向手段8とを備えている。
上下羽根7は、風路3の側壁に貫通して設けられた上下羽根回転軸7aに固定され、この上下羽根回転軸7aは、ケース4に設けられた軸受4aに回動可能に支持されている。
風向偏向手段8は、風路3の上壁に設けられた円弧板の上面風向偏向部である上面風向偏向板9と、風路3の下壁に設けられた円弧板の下面風向偏向部である下面風向偏向板10とを有している。
上面風向偏向板9および下面風向偏向板10は、風路3の壁に沿うように傾けたときに、気流の流動抵抗を増大させないように、風路3の壁の形状に合わせて形成されている。なお、偏向板は、円弧板に限らず、例えば、平板であってもよい。
上面風向偏向板9は、風路3の側壁に貫通して設けられた風向偏向手段回転軸である上面風向偏向手段回転軸9aに固定され、この上面風向偏向手段回転軸9aは、ケース4に設けられた軸受4bに回動可能に支持されている。上面風向偏向手段回転軸9aを回動させることで、上面風向偏向板9が回動して、上面風向偏向板9の先端部が上下羽根7の上面に指向可能である。
下面風向偏向板10は、風路3の側壁に貫通して設けられた風向偏向手段回転軸である下面風向偏向手段回転軸10aに固定され、この下面風向偏向手段回転軸10aは、ケース4に設けられた軸受4cに回動可能に支持されている。下面風向偏向手段回転軸10aを回動させることで、下面風向偏向板10が回動して、下面風向偏向板10の先端部が上下羽根7の下面に指向可能である。
上面風向偏向板9、上面風向偏向手段回転軸9a、下面風向偏向板10および下面風向偏向手段回転軸10aは、ABS(アクリルブタジエンスチレン共重合合成樹脂)により形成されている。なお、上面風向偏向板9、上面風向偏向手段回転軸9a、下面風向偏向板10および下面風向偏向手段回転軸10aは、PPT(ポリプロピレンテレフタレート)などの成形性に優れる樹脂を用いてもよく、また、ステンレスやセラミックなどの非樹脂材料を用いてもよい。
風路3の側壁の外側には、モータ11が設けられ、このモータ11に上下羽根回転軸7aが接続されている。モータ11の駆動により、上下羽根回転軸7aが回動するとともに上下羽根7が回動する。
上下羽根回転軸7aには、上下羽根回転軸7aを中心に回動可能な円盤形状の間欠カム12が設けられ、上下羽根回転軸7aが回動すると、同期して間欠カム12が回動する。
間欠カム12の反モータ11側には、図4に示すように、上下羽根回転軸7aを中心に半径がR1である円弧形状の第1の案内部である第1の溝12aと、上下羽根回転軸7aを中心に第1の溝12aより径が大きく、半径がR2である円弧形状の第2の案内部である第2の溝12bと、第1の溝12aと第2の溝12bとを繋ぐ第3の案内部である第3の溝12cとが形成されている。
案内手段は、第1の溝12a、第2の溝12bおよび第3の溝12cから構成されている。
上面風向偏向手段回転軸9aの先端部には、従動接触子である上面従動接触子13の基部が固定され、上面従動接触子13の先端部は、間欠カム12の第2の溝12bに係合されている。
上面従動接触子13が第2の溝12bに係合している間では、上面風向偏向手段回転軸9aが所定の角度に維持され、上面風向偏向板9は、風路3の上壁に沿って配置される。
上面従動接触子13が第1の溝12aに係合している間では、上面風向偏向手段回転軸9aが他の角度に維持され、上面風向偏向板9は、上下羽根7に指向する。
下面風向偏向手段回転軸10aの先端部には、従動接触子である下面従動接触子14の基部が固定され、下面従動接触子14の先端部は、間欠カム12の第1の溝12aに係合されている。
下面従動接触子14が第2の溝12bに係合している間では、下面風向偏向手段回転軸10aが所定の角度に維持され、下面風向偏向板10は、風路3の下壁に沿って配置される。
下面従動接触子14が第1の溝12aに係合している間では、下面風向偏向手段回転軸10aが他の角度に維持され、下面風向偏向板10は、上下羽根7に指向する。
回動力伝達機構17は、間欠カム12、上下羽根回転軸7a、上面風向偏向手段回転軸9a、下面風向偏向手段回転軸10a、上面従動接触子13および下面従動接触子14から構成されている。
次に、実施の形態1に係る空気調和機の動作について説明する。
まず、冷房時に吹出し口2から気流を水平方向に吹出す場合について説明する。なお、空気調和機は、冷房時以外であっても気流を水平方向に吹出す場合があるので、冷房時に限定するものではない。
図示しない制御部からの駆動信号に基づいて、モータ11を駆動させることにより、上下羽根回転軸7aが一方向に回動して、上下羽根7は上下羽根回転軸7aを中心に回動して水平方向に向けられる。
ファン5の回転により吸込み口1から空気が吸い込まれ、この吸い込まれた空気が熱交換器6を通過する。熱交換器6の温度は、所定の温度に制御されているので、熱交換器6を通過した空気の温度は、設定温度(冷房温度)となる。熱交換器6を通過した空気は、ファン5により風向偏向手段8へ運ばれる。
上下羽根回転軸7aが一方向に回動すると、図4に示すように、間欠カム12が同期して矢印Bの方向に回動し、第1の溝12a、第2の溝12bおよび第3の溝12cが回動する。
第1の溝12a、第2の溝12bおよび第3の溝12cが矢印Bの方向に回動することで、図4に示すように、下面従動接触子14は、第1の溝12aに沿って摺動し、上面従動接触子13は、第2の溝12bに沿って摺動する。
その結果、下面風向偏向板10の先端部が上下羽根7の下面に指向し、上面風向偏向板9は風路3の上壁の形状に合うように傾き、上下羽根7の上面に沿った気流には影響を与えない。
ファン5から下面風向偏向板10に運ばれた気流は、下面風向偏向板10の上面に衝突して、上下羽根7の下面方向に偏向される。
このとき、上下羽根7と下面風向偏向板10との間の流路断面積が小さくなるので、気流が縮流して、気流の速度が増加する。
上下羽根7は、断面円弧形状であるので、気流は上下羽根7の下面に沿って流れ、上下羽根7の先端部は水平方向を向いているので、吹出し口2付近での気流は、水平方向に偏向される。
このように、上下羽根7を用いて気流を水平方向に偏向する際に、下面風向偏向板10により、気流が上下羽根7の下面から下方向に吹き抜けることを抑制し、さらに、気流の縮流によって風速を増加させることができるので、十分な量の気流を遠くまで送ることができる。
次に、冷房状態から暖房状態に移行させ、吹出し口2の気流の方向を水平方向から下方向へ切換える場合の空気調和機の動作について説明する。なお、空気調和機は、暖房時以外であっても気流を下方向に吹出す場合があるので、暖房時に限定するものではない。
図5は上下羽根7が水平方向から下方向側に傾いたときの吹出し口2付近の断面図であり、図6は図5の間欠カム12と上面従動接触子13と下面従動接触子14との関係を示した図である。
制御部からの駆動信号に基づき、モータ11が駆動して、上下羽根回転軸7aが他方向に回動して、上下羽根7が上下羽根回転軸7aを中心にして下方向に向かって回動する。
間欠カム12が、上下羽根回転軸7aとともに、図6の矢印Cの方向に回動することにより、図5に示すように、上下羽根7は上下羽根回転軸7aの回動角度と同じ角度だけ回動し、下方向側に傾く。
上面従動接触子13は、第2の溝12bに沿って摺動するので、上面風向偏向手段回転軸9aは回動せず、上面風向偏向板9は回動しない。
一方、下面従動接触子14は、第3の溝12cに沿って摺動して、第2の溝12bに到達する。
このとき、下面風向偏向手段回転軸10aを中心に下面従動接触子14がθ1度だけ図6の矢印Dの方向に回動する。下面風向偏向板10は下面従動接触子14とともにθ1度だけ回動し、下面風向偏向板10は、風路3の下壁の形状に合うように傾き、上下羽根7の下面に沿った気流には影響を与えない。
さらに、モータ11が駆動して、上下羽根回転軸7aとともに間欠カム12を図6の矢印Cの方向に回動させると、上下羽根7は上下羽根回転軸7aの回動角度と同じ角度だけ回動し、さらに下方向側に傾く。
上面従動接触子13は、第2の溝12bに沿って摺動するので、上面風向偏向手段回転軸9aは回動せず、上面風向偏向板9は回動しない。
また、下面従動接触子14も、第2の溝12bに沿って摺動するので、下面風向偏向手段回転軸10aは回動せず、下面風向偏向板10も回動しない。
さらに、モータ11を駆動させることにより、上下羽根回転軸7aが他方向に回動して、上下羽根7は上下羽根回転軸7aを中心に回動して下方向に向けられる。
図7は上下羽根7が下方向を向いているときの吹出し口2付近の断面図、図8は図7の間欠カム12と上面従動接触子13と下面従動接触子14との関係を示す図である。
上下羽根回転軸7aが他方向にさらに回動すると、間欠カム12が同期して回動する。
下面従動接触子14は、第2の溝12bに沿って摺動するので、下面風向偏向手段回転軸10aは回動せず、下面風向偏向板10は回動しない。
その結果、下面風向偏向板10は、上下羽根7の下面に沿った気流には影響を与えないままである。
一方、上面従動接触子13は、第3の溝12cに沿って摺動して、第1の溝12aに到達する。
図8に示すように、上面風向偏向手段回転軸9aを中心に上面従動接触子13がθ2度だけ矢印Eの方向に回動する。上面風向偏向板9は上面従動接触子13とともにθ2度だけ回動し、上面風向偏向板9の先端部が上下羽根7の上面に指向する。
ファン5から上面風向偏向板9に運ばれた気流は、図7に示すように、上面風向偏向板9の下面に衝突して、矢印Fの方向である上下羽根7の上面方向に偏向される。
上下羽根7と上面風向偏向板9との間の流路断面積が小さくなるので、気流が縮流して、気流の速度が増大する。
このように、上下羽根7を用いて気流を下方向に偏向する際に、上面風向偏向板9により、気流が上下羽根7の上面から水平方向に吹き抜けることを抑制し、さらに、気流の縮流によって風速を増加させることができるので、吹出し口2付近での気流は、下方向である矢印Gの方向に偏向され、狭い吹出し幅で、速度が増大して吹出される。
図9(a)は、下面風向偏向板10の配置される位置と回動角度との関係を示す図であり、図9(b)は、上面風向偏向板9の配置される位置と回動角度との関係を示す図である。
上面風向偏向板9の配置される位置は、風路3の上壁であればどこでもよく、また、下面風向偏向板10の配置される位置は、風路3の下壁あればどこでもよいが、より優れた効果を得るためには、上面風向偏向板9および下面風向偏向板10の配置位置、寸法および回動角度が、上下羽根7との位置、寸法および回動角度に制約される。
下面風向偏向板10は、気流を上下羽根7の下面に当てる必要があるため、上下羽根7および下面風向偏向板10を回動させたときに、下面風向偏向板10の延長線15が上下羽根7の上流側端部より下流側になるように、下面風向偏向板10の配置される位置および回動角度を決定する。
また、上面風向偏向板9は、気流を上下羽根7の上面に当てる必要があるため、上下羽根7および上面風向偏向板9を回動させたときに、上面風向偏向板9の延長線16が上下羽根7の上流側端部より下流側になるように、上面風向偏向板9の配置される位置および回動角度を決定する。
実施の形態1に係る空気調和機によると、ファン5と上下羽根7との間には、風路3内の気流を上下羽根7に向かって偏向させる風向偏向手段8が設けられているので、風路3内の気流が上下羽根7によって制御されやすくなり、吹出し口2から吹出される気流の制御性を向上させることができる。
また、上下羽根7および風向偏向手段8とモータ11との間に回動力伝達機構17を設けることで、簡単に上下羽根7および風向偏向手段8を回動させることができる。
また、間欠カム12には、上面従動接触子13および下面従動接触子14が摺動する第1の溝12a、第2の溝12bおよび第3の溝12cが形成されているので、簡単な構成で、上面風向偏向板9および下面風向偏向板10を回動させることができる。
また、風向偏向手段8は上面風向偏向板9および下面風向偏向板10を有しているので、気流の方向を上下羽根7の上面および下面の両方に偏向させることができる。
また、気流を偏向させるために、上下羽根7を吹出し口2の外側にせり出させる必要がないので、例えば、冷房時において、熱交換器6を通過して冷却された気流により冷却された上下羽根7が、温度の高い室内空気に触れにくくなり、上下羽根7に結露が発生することを抑制することができる。
実施の形態2.
図10は実施の形態2に係る空気調和機の間欠カム12と上面従動接触子13と下面従動接触子14との関係を示した図である。
実施の形態2に係る空気調和機の間欠カム12は、第1の溝12aの半径R1より大きく、第2の溝12bの半径R2より小さい半径R3である第4の溝12dと、第1の溝12aの径より小さい半径R4である第5の溝12eと、第4の溝12dと第5の溝とを繋ぐ第6の溝12fとが形成されている。
下面従動接触子14は、第1の下面案内部である第1の溝12a、第2の下面案内部である第2の溝12bおよび第3の下面案内部である第3の溝12cに沿って摺動可能であり、上面従動接触子13は、第1の上面案内部である第4の溝12d、第2の上面案内部である第5の溝12eおよび第3の上面案内部である第6の溝12fに沿って摺動可能である。
下面案内手段は、第1の溝12a、第2の溝12bおよび第3の溝12cから構成されており、上面案内手段は、第4の溝12d、第5の溝12eおよび第6の溝12fから構成されている。
なお、第1の溝12a、第2の溝12b、第4の溝12dおよび第5の溝12eの形状は下面風向偏向板10および上面風向偏向板9の回動角度および回動タイミングによって決定される。
その他の構成は実施の形態1と同様である。
実施の形態2に係る空気調和機によると、上面従動接触子13が摺動する溝の形状と下面従動接触子14が摺動する溝の形状とがそれぞれ別々に形成されているので、上面風向偏向板9および下面風向偏向板10の回動角度および回動タイミングを別々に設定することができる。
なお、上記各実施の形態では、上面風向偏向板9と下面風向偏向板10とを有した風向偏向手段8について説明したが、上面風向偏向板9または下面風向偏向板10の何れか一方を有した風向偏向手段8であってもよい。
また、上記各実施の形態では、上面従動接触子13および下面従動接触子14が摺動可能な溝を有する間欠カム12について説明したが、勿論このものに限らず、例えば、上面従動接触子13および下面従動接触子14が摺動可能なレールを有する間欠カム12であってもよい。
実施の形態1に係る空気調和機の構成図である。 図1の下面風向偏向板を示す斜視図である。 図1のIII−III線に沿った矢視断面図である。 図3のIV−IV線に沿った矢視断面図である。 上下羽根が水平方向から下方向側に傾いたときの吹出し口付近の断面図である。 図5の間欠カムと上面従動接触子と下面従動接触子との関係を示した図である。 上下羽根が下方向を向いているときの吹出し口付近の断面図である。 図7の間欠カムと上面従動接触子と下面従動接触子との関係を示した図である。 図9(a)は下面風向偏向板の配置される位置と回動角度との関係を示す図であり、図9(b)は、上面風向偏向板の配置される位置と回動角度との関係を示す図である。 実施の形態2に係る空気調和機の間欠カムと上面従動接触子と下面従動接触子との関係を示す図である。
符号の説明
1 吸込み口、2 吹出し口、3 風路、4 ケース、4a 軸受、4b 軸受、4c 軸受、5 ファン、6 熱交換器、7 上下羽根、7a 上下羽根回転軸、8 風向偏向手段、9 上面風向偏向板、9a 上面風向偏向手段回転軸、10 下面風向偏向板、10a 下面風向偏向手段回転軸、11 モータ、12 間欠カム、12a 第1の溝、12b 第2の溝、12c 第3の溝、12d 第4の溝、12e 第5の溝、12f 第6の溝、13 上面従動接触子、14 下面従動接触子、15 延長線、16 延長線、17 回動力伝達機構。

Claims (4)

  1. 吸込み口と吹出し口とを連通した風路が形成されたケースと、
    前記風路内に設けられ、気流を発生させるファンと、
    前記吹出し口に設けられ、前記吹出し口から吹出される前記気流の方向を上下方向に偏向させる上下羽根と、
    前記ファンと前記上下羽根との間に設けられ、前記風路内の前記気流の方向を前記上下羽根側に向かって偏向させる風向偏向手段と、
    前記上下羽根および前記風向偏向手段に設けられ、モータからの回動力を前記上下羽根および前記風向偏向手段へ伝達する回動力伝達機構とを備え、
    前記回動力伝達機構は、前記上下羽根を回動させる上下羽根回転軸と、前記風向偏向手段を回動させる風向偏向手段回転軸と、前記上下羽根回転軸および前記風向偏向手段回転軸と連結し、前記上下羽根回転軸と同期して回動する間欠カムと、一端部が前記風向偏向手段回転軸に固定され、他端部が前記間欠カムに設けられた案内手段に沿って摺動可能な従動接触子とを有し、
    前記モータによる前記間欠カムの回動で、前記従動接触子の前記他端部が前記案内手段に沿って摺動するに伴い、前記風向偏向手段回転軸が回動して、前記風向偏向手段回転軸を中心に前記風向偏向手段が回動することを特徴とする空気調和機。
  2. 前記風向偏向手段は、前記上下羽根の上側に設けられ、前記上下羽根の上面に向かって前記気流を偏向可能な上面風向偏向部と、前記上下羽根の下側に設けられ、前記上下羽根の下面に向かって前記気流を偏向可能な下面風向偏向部とを有し、
    前記上下羽根が水平方向を指向している場合には、前記下面風向偏向部が前記気流の方向を前記上下羽根の下面に向かって偏向させ、
    前記上下羽根が下方向を指向している場合には、前記上面風向偏向部が前記気流の方向を前記上下羽根の上面に向かって偏向させることを特徴とする請求項1に記載の空気調和機。
  3. 前記案内手段は、前記間欠カムの回動中心を中心に円弧形状の第1の案内部と、前記回動中心を中心に前記第1の案内部より径の大きい円弧形状の第2の案内部と、前記第1の案内部と前記第2の案内部とを繋ぐ第3の案内部とを有し、
    前記間欠カムの回動により、前記従動接触子の前記他端部が前記第3の案内手段に沿って摺動する際に、前記風向偏向手段回転軸が回動す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。
  4. 前記案内手段は、前記上面風向偏向手段を回動させる上面風向偏向手段回転軸に固定された上面従動接触子を案内する上面案内手段と、前記下面風向偏向手段を回動させる下面風向偏向手段回転軸に固定された下面従動接触子を案内する下面案内手段とを備え、
    前記上面案内手段は、前記間欠カムの回動中心を中心にした円弧形状の第1の上面案内部と、前記回動中心を中心にした前記第1の上面案内部より径の大きい円弧形状の第2の上面案内部と、前記第1の上面案内部と前記第2の上面案内部とを繋ぐ第3の上面案内部とを有し、
    前記下面案内手段は、前記回動中心を中心にした円弧形状の第1の下面案内部と、前記回動中心を中心にした前記第1の下面案内部より径の大きい円弧形状の第2の下面案内部と、前記第1の下面案内部と前記第2の下面案内部とを繋ぐ第3の下面案内部とを有し、
    前記従動接触子は、一端部が上面風向偏向手段回転軸に固定された上面従動接触子と、一端部が下面風向偏向手段回転軸に固定された下面従動接触子とを有し、
    前記間欠カムの回動により、前記上面従動接触子の他端部が前記第3の上面案内部に沿って摺動する際に、前記上面風向偏向手段回転軸が回動し、前記下面従動接触子の他端部が前記第3の下面案内部に沿って摺動する際に、前記下面風向偏向手段回転軸が回動することを特徴とする請求項2に記載の空気調和機。
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