JP2009300044A - 気体流れ調整機構及び空調装置 - Google Patents

Abstract

【課題】気体流れ調整機構として、簡単な構成で、送風に偏りが生じることを抑制し、風向等の気体の流れを容易に変更できるようにすることである。
【解決手段】室内空調装置１０は、円筒形の装置本体１２と、装置本体１２内に配置される円筒状のターボファン１４と、ターボファン１４の周囲に配置される熱交換器１６と、熱交換器１６に接続される冷媒配管１８と、熱交換器１６の底面を受けるように配置される円環状のドレンパン２０と、これらを意匠状の面から覆い天井面に設けられる化粧パネル２２と吸込グリル２４とを含んで構成される。吸込グリル２４の中央部には吸込口２６が設けられ、化粧パネル２２と吸込グリル２４との間には円環状の吹出口２８が形成され、この円環状の吹出口２８の中に、円環状の布製の形状可変型ルーバ３０が配置される。
【選択図】図１

Description

本発明は、気体流れ調整機構及び空調装置に係り、特に、気体の吹出口に気体の流れを規制するルーバを有する気体流れ調整機構及び空調装置に関する。

建物の天井等に設けられる空調装置は、天井面にパネルが設けられ、そのパネルの中央部に空気の吸込口が配置され、吸込口の周囲に空調された空気の吹出口が配置される。この構造においては、パネルの中央部の吸込口から室内の空気を取り込み、天井内、あるいは室外に配置される熱交換器を介して取り込まれた空気を適度の温度等に調整して、パネルの外周部に配置される吹出口から室内に吹き出させる。

例えば、特許文献１には、中央部に垂直軸線周りに回転するファンを備え、下面中央に吸込口を有し、その外側に複数個の吹出口を有する天井埋込型空気調和機において、複数個の吹出口が多角形状に配置された本体ケーシングと、吸込口を覆うと共に中央部に吸込グリルが形成されたパネルとを備えるとき、吸込グリルの形状を円形または８角形以上の多角形とすることが開示されている。具体的には、長方形の開口形状を有する吹出口が四角形のパネルの４辺にそれぞれ配置され、パネルの中央部に円形の開口形状を有する吸込グリルが配置されている。このように、吸込グリルの形状を円形とすることによって、従来技術の角型の吸込口においては、吸込口へ流れ込む空気が角型の４隅に集中し、ファンの回転数の４倍の騒音を発生することを防止することができる、と述べられている。

特開２００４−２９３８８８号公報

ところで、吹出口には、空調された空気の吹き出しの流れを調整するために、ルーバと呼ばれる部材が配置される。ルーバは、空気の流路中に配置される翼状の部材で、空気の流れ方向に対しその翼の傾きを変更することで、空気の流れ方向、すなわち風向を変更し、また、空気の流路面積を狭く絞り、あるいは広く開放する機能を有する。ルーバの傾き変更は、例えば小型のアクチュエータ等を用いて行うことができる。

上記従来技術においては、吸込グリルの形状は円形または８角形以上の多角形であるが、吹出口は、長方形の開口形状のものが４角形のパネルの４辺にそれぞれ配置されたままである。このように、パネルの各辺にそれぞれ吹出口が配置される場合には、吹出口が配置されない部分が角部、あるいは隅部に生じることになり、その角部、あるいは隅部から空調された風が出ないので、送風に偏りができてしまっている。そのためには、できるだけ風の出ない角部、隅部を減らすことがよいが、例えば、多数の吹出口で吸込口を取り囲む構成とすると、各吹出口にそれぞれルーバを設けることになり、複雑な構造となる。

本発明の目的は、簡単な構成で、送風に偏りが生じることを抑制できる気体流れ調整機構及び空調装置を提供することである。他の目的は、簡単な構成で、風向等の気体の流れを容易に変更できる気体流れ調整機構及び空調装置を提供することである。

本発明に係る気体流れ調整機構は、気体の流路中に設けられ、柔軟性を有して形状の変更が可能な形状可変型ルーバと、形状可変型ルーバの一端側の位置を気体の流路に対して固定する固定端部と、形状可変型ルーバの他端側を固定端部に対して移動駆動し、形状可変型ルーバの流路中における形状を変更することで気体の流れを変更する駆動機構と、を備えることを特徴とする。

また、本発明に係る気体流れ調整機構において、形状可変型ルーバは、布製部材で構成されることが好ましい。

また、本発明に係る空調装置は、空調された空気の吹出口に設けられ、柔軟性を有して形状の変更が可能な形状可変型ルーバと、形状可変型ルーバの一端側の位置を吹出口に対して固定する固定端部と、形状可変型ルーバの他端側を固定端部に対して移動駆動し、形状可変型ルーバの吹出口の中における形状を変更することで吹出口の空気の風向を変更する駆動機構と、を備えることを特徴とする。

また、本発明に係る空調装置において、形状可変型ルーバは、布製部材で構成されることが好ましい。

また、本発明に係る空調装置において、吹出口は、開口部が環状形状を有する環状吹出口であり、形状可変型ルーバは、吹出口の環状形状開口部に沿って配置される環状布製ルーバであることが好ましい。

上記構成の少なくとも１つにより、気体流れ調整機構は、気体の流路中に設けられ、柔軟性を有して形状の変更が可能な形状可変型ルーバを有する。この形状可変型ルーバは、一端側の位置が気体の流路に対して固定され、他端側が固定端部である一端側に対して駆動機構によって移動駆動されて、流路中における形状を変更し気体の流れを変更する。このように、柔軟性を有し形状の変更が可能な形状可変型ルーバを用いることで、簡単な構成で、風向等の気体の流れを容易に変更できる。

また、気体流れ調整機構において、形状可変型ルーバは、布製部材で構成されるので、気体の流路中における形状を容易に変更できる。

また、上記構成の少なくとも１つにより、空調装置は、空調された空気の吹出口に設けられ、柔軟性を有して形状の変更が可能な形状可変型ルーバを有する。この形状可変型ルーバは、一端側の位置が吹出口に対して固定され、他端側を固定端部である一端側に対して駆動機構によって移動駆動されて、吹出口の中における形状を変更し吹出口の空気の風向を変更する。このように、柔軟性を有し形状の変更が可能な形状可変型ルーバを用いることで、簡単な構成で、吹出口における風向を容易に変更できる。

また、空調装置において、形状可変型ルーバは、布製部材で構成されるので、吹出口の中における形状を容易に変更できる。

また、空調装置において、吹出口は、開口部が環状形状を有する環状吹出口であり、形状可変型ルーバは、吹出口の環状形状開口部に沿って配置される環状布製ルーバである。これによって、吹出口に風の出ない角部、あるいは隅部をなくすことができ、簡単な構成で、送風に偏りが生じることを抑制できる。また、環状布製ルーバを用いるので、簡単な構成で環状吹出口の全体について風向を容易に変更することが可能となる。

以下に図面を用いて本発明に係る実施の形態につき詳細に説明する。以下では、気体の流れ調整機構が適用される例として、建物の天井に配置される室内空調装置を説明するが、これは説明のための例示であって、天井以外のところに配置される空調装置であってもよい。例えば、建物の内部側壁に設けられる壁掛型空調装置であってもよく、室内床に置かれ、床面に垂直な方向に吸込口と吹出口を有する床置型空調装置であってもよい。また、室内に吸込口と吹出口とを備えるグリルを配置し、熱交換器部分をグリルとは別のところに配置する分離型空調装置であってもよい。また、気体の流れ調整機構としては、空気の温度等を調整する空調設備以外に用いられるものであってもよい。例えば、吸気ダクト、排気ダクト等の気体の流路設備であってもよい。また、場合によっては、空気以外の気体が流れる流路に適用するものとしてもよい。

また、吸込口を円形形状、吹出口を円環状形状として説明するが、吹出口が環状形状であればよく、例えば、吹出口の内周形状と外周形状とが楕円形状であってもよく、また内周形状と外周形状とが多角形状であってもよい。要は、風が吹き出さない角部、隅部を有しない環状形状であればよい。なお、化粧パネルの外形そのものはどのような形状であってもよい。また、吸込口は円形形状以外の形状であってもよい。例えば楕円形状、あるいは４角形を含む多角形状としてもよい。

以下では、全ての図面において同様の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。また、本文中の説明においては、必要に応じそれ以前に述べた符号を用いるものとする。

図１は、建物の天井に配置される室内空調装置１０の構造を分解図として説明する図である。室内空調装置１０は、円筒形の装置本体１２と、装置本体１２内に配置される円筒状のターボファン１４と、ターボファン１４の周囲に配置される熱交換器１６と、熱交換器１６に接続される冷媒配管１８と、熱交換器１６の底面を受けるように配置される円環状のドレンパン２０と、これらを意匠状の面から覆い天井面に設けられる化粧パネル２２と吸込グリル２４とを含んで構成される。吸込グリル２４の中央部には吸込口２６が設けられ、化粧パネル２２と吸込グリル２４との間には円環状の吹出口２８が形成され、この円環状の吹出口２８の中に、円環状の布製の形状可変型ルーバ３０が配置される。

室内空調装置１０は、冷媒配管１８から図示されていない室外熱交換装置に接続される。室外熱交換装置には、冷媒を膨張圧縮することで外気との間で熱交換を行う圧縮機等が配置され、これによって、熱交換器１６を流れる冷媒の温度を調整することができる。そして、室内空調装置１０は、ターボファン１４の運転によって吸込口２６から室内空気を吸い込み、熱交換器１６によって冷媒と吸い込んだ空気との間の熱交換を行い、適度の温度に調整された空気をターボファン１４によって吹出口２８から室内に戻し、これにより室内の空気の温度を調整する機能を有する。

また、室内空調装置１０は、吹出口２８の中に配置される形状可変型ルーバ３０の形状を変更して、室内に吹き出す空気の流れの方向、すなわち、風向を変更する機能を有する。なお、図１においては、形状可変型ルーバ３０の形状変更によって変更される風向の代表例として、実線矢印と破線矢印の２種類が示されている。

室内空調装置１０の各要素のうち、装置本体１２、ターボファン１４、熱交換器１６、冷媒配管１８、ドレンパン２０の内容は、従来から天井設置型の室内空調装置に用いられているものと同様であるので詳細な説明を省略する。ここで、ターボファン１４が円筒状形状であるので、空気の流れとしては基本的に、ターボファン１４の軸線に平行な方向に空気が吸い込まれ、ターボファン１４の円筒形外周から全方位的に空気が流れ出すことになる。

以下では、化粧パネル２２、吸込グリル２４、形状可変型ルーバ３０と、吸込口２６、吹出口２８について主に説明する。図２は、室内空調装置１０について、化粧パネル２２、吸込グリル２４、形状可変型ルーバ３０に関する部分を示す断面図である。図３は、形状可変型ルーバ３０の形状変更の例を説明する模式図である。図４、図５は、形状可変型ルーバ３０の形状変更によって吹出口２８からの空気の流れが変更される様子を説明する断面図である。

吸込グリル２４は、室内から天井面６に取り付けられる様子を見ると、ちょうど円環状、すなわち、ドーナッツ状の形状を有するプラスチック製の部品である。この円環状形状は、ドレンパン２０の外形に合わされており、ドレンパン２０を外部から見えないように覆う機能を有する。また、円環状の内周側の開口部が、ドレンパン２０の内周側の開口部の形状とほぼ合わされており、これによってこの開口部からドレンパン２０の内周側の開口部を通って、ターボファン１４の運転によって室内空調装置１０の内部に空気が吸い込まれる。したがって、吸込グリル２４の内周側開口部が吸込口２６となる。この吸込口２６は、ドーナッツ状形状の内径に当るので、円形形状を有している。

化粧パネル２２は、天井面６に取り付けられ、中央に円形の開口部を有するプラスチック部品である。化粧パネル２２の開口部は、吸込グリル２４を配置し、吸込グリル２４の周囲に吹出口２８としての円環状の開口部が形成される程度の大きさに設定される。

形状可変型ルーバ３０は、布製の円環状ループ材である。この円環状ループ材は、図３に示されるように、後述の固定端部とされる一方側の端面である一端側の周囲長と、移動端部とされる他方の端面である他端部の周囲長とは、その長さが異なるように設定される。図３で示される例では、一端側の周囲長が他端側の周囲長よりも長く設定されており、以下ではこの場合について説明を進めるが、勿論、これを逆にして、他端側の周囲長が一端側の周囲長よりも長く設定するものとしてもよい。

これを円環状の形状に自然状態とするときに、円錐形状の頂部を切り取ったような形状を有している。形状可変型ルーバ３０を空気の流れの中に置くときは、形状可変型ルーバ３０の外形に沿って空気が流れることになるので、例えば、この円錐形状の頂部を切り取った形状に沿って空気が流れることになり、この形状が変更されると、その変更された形状に沿って空気が流れることになる。

布製とは、その形状を変更できる程度の柔軟性を有する材料で構成されていることを示し、キャンパス布等の天然繊維または合成繊維の布で構成することができる。その表面に空気の流通を防ぐための適当なコーティング等の表面処理を行ってもよい。

形状可変型ルーバ３０の一端側の位置に設けられる固定端部３２は、形状可変型ルーバ３０が形状変更するときの不変端として作用するものである。具体的には、形状可変型ルーバ３０の円環状ループ材の一端側の周囲に剛体である支持リングを接続して形状可変型ルーバ３０の一端側の形状を円形形状に固定し、この支持リングと化粧パネル２２の開口部の内壁との間を固定部材で接続するものとできる。この場合には、支持リングの位置を固定する固定部材が固定端部３２となる。

支持リングとしては、適当な剛性を有した円形リング部材、例えば金属針金を円形に成形したものを用いることができる。固定部材としては、適当な剛性を有する棒材等を用いることができる。

形状可変型ルーバ３０の他端側に設けられる移動端部３４は、駆動機構３６に接続され、形状可変型ルーバ３０が形状変更するときの可動端として作用するものである。具体的には、固定端部３２で説明したと同様に、形状可変型ルーバ３０の円環状ループ材の他端側の周囲に剛体である支持リングを接続して形状可変型ルーバ３０の他端側の形状を円形形状に固定し、この支持リングと駆動機構３６との間を可動部材で接続するものとできる。この場合には、支持リングに接続される可動部材が移動端部３４となる。

支持リングとしては固定端部３２のときに用いられるものと同様のものを用いることができるが、形状可変型ルーバ３０の一端側の周囲長と他端側の周囲長とは長さが異なるので、移動端部３４に用いられる支持リングの直径は、固定端部３２に用いられる支持リングの直径よりも小さくなる。また、可動部材としては、適当な剛性を有する棒材等を用いることができる。

駆動機構３６は、上下方向、つまり、化粧パネル２２の円形の開口部の軸方向に沿った方向、あるいは吸込グリル２４の円形の吸込口２６の軸方向に沿った方向に、形状可変型ルーバ３０の移動端部３４を移動駆動するアクチュエータである。上記のように、形状可変型ルーバ３０の移動端部３４は支持リングに接続されるので、駆動機構３６は、支持リングを上下駆動する機能を有していれば十分で、１台のアクチュエータで構成することができる。かかる駆動機構３６のアクチュエータとしては、小型モータ、プランジャ等を用いることができ、必要に応じカム、ギヤ等の機構を付加することができる。

図３は、駆動機構３６によって移動端部３４が最も上側に移動された場合の形状可変型ルーバ３０の様子と、移動端部３４が最も下側に移動された場合の形状可変型ルーバ３０の様子を示す図である。比較しやすいように、図３の上段に移動端部３４が最も上側に移動された場合を実線で、下段に移動端部３４が最も下側に移動された場合を破線で示してある。また、形状可変型ルーバ３０の裏表が分かるように、形状可変型ルーバ３０の表側に△マークを付してある。図３の上段の場合は、紙面の手前側に形状可変型ルーバ３０の表側が見えているので△マークが実線で示され、向こう側に形状可変型ルーバ３０の裏側が見えているので△マークが破線で示されている。

図３の上段に示されるように、移動端部３４が最も上側に移動された場合には、形状可変型ルーバ３０は、下広がり形の円錐形状の頂部を切り取った形状となる。そして、形状可変型ルーバ３０の外側の面が△マークが付されている表側の面となる。

これに対し、移動端部３４が最も下側に移動された場合には、図３の下段に示されるように、形状可変型ルーバ３０は、上広がり形の円錐形状の頂部を切り取った形状となる。ここでは、形状可変型ルーバ３０の円環状ループ材は、図３の上段に対し、表裏逆、上下逆の関係で形状がひっくり返される。すなわち、図３の下段においては、紙面の手前側に形状可変型ルーバ３０の裏側が見えているので△マークが破線で示されており、紙面の向こう側に形状可変型ルーバ３０の表側が見えているので△マークが実線で示されている。さらに、形状可変型ルーバ３０の一端側と他端側の上下関係が図３の上段と下段では逆止なっているので、△マークの上下が逆として示されている。

このように、形状可変型ルーバ３０において、固定端部３２を基準として、移動端部３４をその上側に移動する場合と、その下側に移動する場合では、形状可変型ルーバ３０の円環状ループ材の上下関係と表裏関係とが共に逆転する。このような形状の変更は、布製のような柔軟性を有する材料で形状可変型ルーバ３０を構成することで可能となるものである。

図４と図５は、図３の上段と下段とにそれぞれ対応する場合の吹出口２８における空気の流れの様子を説明する図である。図４は、図３の上段の状態、すなわち、形状可変型ルーバ３０が下広がり形の円錐形状の頂部を切り取った形状となる場合であり、このときの吹出口２８における空気は、下方に行くほど広がるような流れとなる。これに対し、図５は、図３の下段の状態、すなわち、形状可変型ルーバ３０が上広がり形の円錐形状の頂部を切り取った形状となる場合であり、このときの吹出口２８における空気は、下方に行くほど絞られるような流れとなる。

したがって、駆動機構３６によって移動端部３４を上方に移動駆動することで、吹出口２８からの空調された空気の風向を吸込口２６に対してより外側の方に向けるようにできる。逆に、駆動機構３６によって移動端部３４を下方に移動駆動することで、吹出口２８からの空調された空気の風向を吸込口２６に対してより内側の方に向けるようにできる。このように、駆動機構３６によって形状可変型ルーバ３０の移動端部３４を固定端部３２に対して移動駆動し、形状可変型ルーバ３０の吹出口２８の中における形状を変更することで、吹出口２８の空気の風向を変更することができる。

図６から図８は、円形の開口部を有する化粧パネル２２と円環状の吸込グリル２４とを装置本体１２および天井面６に取り付ける様子を説明する図である。図６は、室内空調装置１０を室内から見上げた様子を示す図であり、図７は図６から化粧パネル２２と吸込グリル２４を取り外したときの様子を示す図である。図８は断面図である。図８では形状可変型ルーバ３０の図示を省略してある。

図６に示される細い棒材４０は、吸込グリル２４の外周と化粧パネル２２の内周とを固定接続する部材である。これによって、円環状の吸込グリル２４は、化粧パネル２２と一体化される。細い棒材４０は、複数設けられる。図６の例では、８本の細い棒材４０によって、吸込グリル２４が化粧パネル２２と接続されて支持されている。

板状の接続部材４２は、細い棒材４０では不足する吸込グリル２４の支持機能を補うために用いられる部材である。接続部材４２は、天井面６に開けられた円形開口部８の外周部に一端側が固定され、他端側が吸込グリル２４に向かって延設される部材である。この接続部材４２は、一端側がボルト５４によって装置本体１２に固定して取り付けられ、他端側では吸込グリル２４がボルト５２によって接続される。なお、一端側は装置本体１２に代えて天井面６に固定して取り付けられるものとしてもよい。

このために、吸込グリル２４にはボルト通し穴４８が設けられ、装置本体１２にネジ穴５７が設けられる。また、接続部材４２の一端側にはボルト通し穴５５が設けられ、他端側にはネジ穴５３が設けられる。こうしてボルト通し穴４８にはボルト５２が通され、ネジ穴５３にボルト５２がねじ込まれる。またボルト通し穴５５にはボルト５４が通され、ネジ穴５７にボルト５４がねじ込まれる。

また、接続部材４２の他端側、すなわち吸込グリル２４の側において設けられる突出部４４は、ドレンパン２０を底面で位置決めして支持する機能を有する。この突出部４４に対応して、ドレンパン２０の底面には、はめ込み部が設けられる。ドレンパン２０のはめ込み部に接続部材４２の突出部４４がはめ込まれることで位置が定められた状態でドレンパン２０が接続部材４２の上に配置される。ドレンパン２０は、プラスチック等で形成され、その質量は軽いので、接続部材４２の強度によって下支えされて十分支持されることができる。

図６、図７に示されるように、接続部材４２は２つでなく、３つとすることが好ましい。この場合には、ドレンパン２０および冷媒配管１８が通される箇所を含めて、円環状の吹出口２８を差し渡す箇所を、周方向に均等に、すなわち周方向に沿って４等分した箇所とすることが好ましい。接続部材４２は上記のようにドレンパン２０を下支えする機能も有しているので、ドレンパン２０に結露水が溜まってある程度の質量を有するようになると、接続部材４２が２つであると、ドレンパン２０の支持が不安定となることがあるので、接続部材４２の数は３つが好ましい。勿論、場合によって３つ以上としてもよい。

化粧パネル２２に設けられるボルト通し穴４６は、ボルト５０によって装置本体１２に化粧パネル２２を固定して取り付けるためのものである。そのために装置本体１２にはネジ穴５１が設けられる。こうしてボルト通し穴４６にボルト５０が通され、ネジ穴５１にボルト５０がネジ込まれる。なお、装置本体１２に代えて、天井面６に化粧パネル２２が固定して取り付けられるものとしてもよい。

このようにして、化粧パネル２２の円形開口部と円環状の吸込グリル２４とで形成される円環状の吹出口２８の風の流れの乱れを最小限に止めながら、円環状の吸込グリル２４を化粧パネル２２の円形開口部の内部に配置することができる。

本発明に係る実施の形態における室内空調装置の構造を分解図として説明する図である。 本発明に係る実施の形態における室内空調装置について、化粧パネル、吸込グリル、形状可変型ルーバに関する部分を示す断面図である。 本発明に係る実施の形態において、形状可変型ルーバの形状変更の例を説明する模式図である。 本発明に係る実施の形態において、形状可変型ルーバの形状変更によって吹出口からの空気の流れが変更される１つの状態を説明する断面図である。 本発明に係る実施の形態において、形状可変型ルーバの形状変更によって吹出口からの空気の流れが変更される他の状態を説明する断面図である。 本発明に係る実施の形態において、室内空調装置を室内から見上げた様子を示す図である。 図６から化粧パネルと吸込グリルを取り外したときの様子を示す図である。 本発明に係る実施の形態において、化粧パネル、吸込グリルを取り付ける様子を説明する断面図である。

符号の説明

６ 天井面、８ 円形開口部、１０ 室内空調装置、１２ 装置本体、１４ ターボファン、１６ 熱交換器、１８ 冷媒配管、２０ ドレンパン、２２ 化粧パネル、２４ 吸込グリル、２６ 吸込口、２８ 吹出口、３０ 形状可変型ルーバ、３２ 固定端部、３４ 移動端部、３６ 駆動機構、４０ 細い棒材、４２ 接続部材、４４ 突出部、４６，４８，５５ ボルト通し穴、５０，５２，５４ ボルト、５１，５３，５７ ネジ穴。

Claims (5)

1. 気体の流路中に設けられ、柔軟性を有して形状の変更が可能な形状可変型ルーバと、
   形状可変型ルーバの一端側の位置を気体の流路に対して固定する固定端部と、
   形状可変型ルーバの他端側を固定端部に対して移動駆動し、形状可変型ルーバの流路中における形状を変更することで気体の流れを変更する駆動機構と、
   を備えることを特徴とする気体流れ調整機構。
2. 請求項１に記載の気体流れ調整機構において、
   形状可変型ルーバは、布製部材で構成されることを特徴とする気体流れ調整機構。
3. 空調された空気の吹出口に設けられ、柔軟性を有して形状の変更が可能な形状可変型ルーバと、
   形状可変型ルーバの一端側の位置を吹出口に対して固定する固定端部と、
   形状可変型ルーバの他端側を固定端部に対して移動駆動し、形状可変型ルーバの吹出口の中における形状を変更することで吹出口の空気の風向を変更する駆動機構と、
   を備えることを特徴とする空調装置。
4. 請求項３に記載の空調装置において、
   形状可変型ルーバは、布製部材で構成されることを特徴とする空調装置。
5. 請求項４に記載の空調装置において、
   吹出口は、開口部が環状形状を有する環状吹出口であり、
   形状可変型ルーバは、吹出口の環状形状開口部に沿って配置される環状布製ルーバであることを特徴とする空調装置。

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