JP2014238237A - 空気調和機 - Google Patents

Abstract

【課題】使用者の状況に応じて快適な空調環境を作り出すことができる空気調和機を提供する。【解決手段】空気の向きを上下に変更する上下風向変更羽根として、リアガイダ７の下流に回動可能に設けられ、リアガイダに沿って流れてきた吹出口２ｃ下部の空気の流れる方向を制御する下羽根８ａと、下羽根と対面するスタビライザ１１との間において回動可能に設けられ、スタビライザに沿って流れてきた吹出口上部の空気の流れる方向を制御する上羽根８ｂとを備え、下羽根の風向を固定したまま上羽根の風向を変化させることができるように構成してある。これにより、吹出口から吹き出される空気を二方向に分配し、当該分配空気の風量を上羽根の向きによって調整することで、上部空間と下部空間の温度差を所望の値にコントロールでき、快適な空調環境を作り出すことができる。【選択図】図２

Description

本発明は、吹出口から吹き出される空気の向きを変更する風向変更羽根を設け、当該風向変更羽根を制御して空調運転を行う空気調和機に関し、特に、吹出口から吹き出される空気の向きを上下に変更する上下風向変更羽根の構造及び制御に関するものである。

一般に空気調和機には、室内機の吹出口から吹き出される空気の向きを変更する風向変更羽根が設けられている。風向変更羽根は、吹出口から吹き出される空気の向きを上下に変更する上下風向変更羽根と、吹出口から吹き出される空気の向きを左右に変更する左右風向変更羽根とで構成されている。

従来の上下風向変更羽根は、例えば、図８、図９に示すように並列に配置された上羽根４８ｂと下羽根４８ａを上下に回動させて空気の向きを上下に変更するように構成されている。なお、図中４１はスタビライザ、４２は吹出口、４７はリアガイダである。

特開２０１３−１１４１３号公報

しかしながら、上記従来の空気調和機では、図８、図９の上下風向変更羽根４８ａ、４８ｂの暖房時の動作例に示すように、図８では、下羽根４８ａにおける吹出面４８ａａが、リアガイダ４７の吹出口４２に向かう案内面４７ａと不連続であると共に、下羽根４８ａの吹出面４８ａａの暖房時の斜め下向き角度に対して、リアガイダ４７の案内面４７ａの角度がより緩やかになっているため、リアガイダに沿った主流の流れが下羽根４８ａよりも上羽根４８ｂに沿って吹出口４２の上部に偏って吹き出されることとなる。

さらに、図９のように、下羽根４８ａの斜め下向き角度を固定したまま、上羽根４８ｂの向きのみ上向き方向に回動した場合を想定すると、上羽根４８ｂの向きに合わせて吹き出しの主流が全て上方向に吹き出されてしまい、暖房時に居住者の足元を狙った斜め下方向に風量が配分されなくなる。

このように従来の構成では、上下二方向に風量を配分することが困難であり、上部空間と下部空間の温度差を使用者の状況に応じた所望の値にコントロールすることができず、安静時（くつろいでいるとき）や活動時（例えば、家事をしているとき）などの使用者の使用状況に応じて快適な空調環境を作り出すという点で未だ改善の余地があった。

そこで本発明者らは、前記従来技術の課題を解決するために鋭意検討を重ねた結果、以下の知見を得た。すなわち、まず安静時や活動時など使用者の状況に応じて、使用者が快適と感じる室内の上部空間と下部空間の温度差が異なることを見出した。例えば、暖房時において、使用者が快適と感じる室内の上部空間と下部空間の温度差は、安静時には約６℃（例えば、上部空間が２４℃で下部空間が３０℃）であり、使用者が食事をしているときのような活動量が比較的小さいときには約４℃（例えば、上部空間が２４℃で下部空間が２８℃）であり、使用者が室内を掃除しているときのような活動量が大きいときには約２℃（例えば、上部空間が２４℃で下部空間が２６℃）である。

一方で使用者の状況に応じて上部空間と下部空間の温度差を最適な値に調整するには、従来の上下風向変更羽根のように吹出口から吹き出される空気を一方向のみに向ける構成では困難であるということも見出した。そして吹出口から吹き出される空気を、床面方向に傾斜したリアガイダに連続する下羽根に沿って吹出口下部から吹き出される空気と、上羽根とスタビライザに沿って吹出口上部から吹き出される空気とに、二方向（例えば、上部空間と下部空間）に向けるように分配し、当該分配する空気の風量を上羽根の向きによって調整することで、上部空間と下部空間の温度差を所望の値にコントロールできることを見出した。

本発明は、このような知見に基づき従来の課題を解決したものであり、使用者の状況に応じて一層快適な空調環境を作り出すことができる空気調和機を提供することを目的としたものである。

前記目的を達成するために、本発明に係る空気調和機は、空気の取入口と吹出口を有する本体、前記取入口から取り入れた空気を熱交換する熱交換器、前記熱交換器で熱交換した空気を前記吹出口から吹き出すファン、前記ファンの下流に配置されて空気の流れを前記吹出口へ案内するリアガイダとスタビライザ、前記リアガイダの下流において回動可能に設けられ、前記リアガイダに沿って流れてきた前記吹出口下部の空気の流れる方向を制御する下羽根、および、前記下羽根と対面する前記スタビライザとの間において回動可能に設けられ、前記スタビライザに沿って流れてきた前記吹出口上部の空気の流れる方向を制御する上羽根とを備え、前記下羽根と上羽根は、前記下羽根の風向を固定したまま、前記上羽根の風向を変化させることができる構成としてある。

これにより、床面方向を向いた下羽根に対して、上羽根が並列の状態からより上向き方向に位置を変化することにより、吹出口から吹き出される空気を、床面方向に傾斜したリアガイダに連続する下羽根に沿って吹出口下部から吹き出される空気と、上羽根とスタビライザに沿って吹出口上部から吹き出される空気とに、二方向（例えば、上部空間と下部空間）に分配し、当該分配する空気の風量を上羽根の向きによって調整することで、上部空間と下部空間の温度差を所望の値にコントロールでき、快適な空調環境を作り出すことができる。

本発明の空気調和機は、吹出口から吹き出される空気を二方向（例えば、上部空間と下部空間）に分配し、当該分配する空気の風量を上羽根の向きによって調整することができるので、使用者の状況に応じて一層快適な空調環境を作り出すことができる。

本発明の実施の形態にかかる空気調和機が備える室内機の縦断面図 実施の形態の空気調和機における空調運転時の状態を示す縦断面図 図１の室内機を一部切り欠いて示す斜視図 下羽根と上羽根が並列位置に位置する状態を示す吹き出し周りの概略図 上羽根がより上向きに位置する状態を示す吹き出し周りの概略図 暖房時において下羽根と上羽根が図４に示す状態にあるときに吹出口から吹き出される空気の流れを示す説明図 暖房時において下羽根と上羽根が図５に示す状態にあるときに吹出口から吹き出される空気の流れを示す説明図 従来の空気調和機における下羽根と上羽根が並列位置に位置する状態を示す吹き出し周りの概略図 従来の空気調和機における上羽根がより上向きに位置する状態を示す吹き出し周りの概略図

本発明に係る第１の態様の空気調和機は、空気の取入口と吹出口を有する本体、前記取入口から取り入れた空気を熱交換する熱交換器、前記熱交換器で熱交換した空気を前記吹出口から吹き出すファン、前記ファンの下流に配置されて空気の流れを前記吹出口へ案内するリアガイダとスタビライザ、前記リアガイダの下流において回動可能に設けられ、前記リアガイダに沿って流れてきた前記吹出口下部の空気の流れる方向を制御する下羽根、および、前記下羽根と対面する前記スタビライザとの間において回動可能に設けられ、前記スタビライザに沿って流れてきた前記吹出口上部の空気の流れる方向を制御する上羽根とを備え、前記下羽根と上羽根は、前記下羽根の風向を固定したまま、前記上羽根の風向を変化させることができる構成としてある。

このように構成した空気調和機は、床面方向を向いた下羽根に対して、上羽根が並列の状態からより上向き方向に位置を変化することにより、吹出口から吹き出される空気を、床面方向に傾斜したリアガイダに連続する下羽根に沿って吹出口下部から吹き出される空気と、上羽根とスタビライザに沿って吹出口上部から吹き出される空気とに、二方向（例えば、上部空間と下部空間）に分配し、当該分配する空気の風量を上羽根の向きによって調整することで、上部空間と下部空間の温度差を所望の値にコントロールできる。

また、第２の態様の空気調和機は、人の活動量を検知する活動量検知装置を備え、前記下羽根の風向を固定したまま、前記活動量検知装置の検知信号に基づいて上羽根を移動することにより、当該分配する空気の風量を使用者の活動量に応じて調整することができる。これにより、上部空間と下部空間の温度差を使用者の状況に応じた所望の値にコントロールすることができ、使用者の状況に応じて一層快適な空調環境を作り出すことができる。

更に、第３の態様の空気調和機は、前記リアガイダの前記吹出口に向かう案内面の傾斜角度が４０度以上に構成されている。このように構成された空気調和機は、床面方向を向いた下羽根面とリアガイダの案内面がほぼ連続した面を構成することで、リアガイダと下羽根に沿った主流が形成され、上羽根を下羽根と並列の状態からより上向き方向に変更しても主流が全て上向き方向に吹き出されることなく、上羽根を上向きにする程リアガイダと下羽根に沿った主流の風量配分を徐々に減らすと同時に、上羽根に沿った上向き方向の風量配分を徐々に増やすことができ、上部空間と下部空間の温度差をよりきめ細かく所望の値にコントロールできる。

以下、本発明の空気調和機に係る実施の形態について、添付の図面を参照しながら説明する。なお、以下の実施の形態の空気調和機においては、具体的な構成について説明するが、本発明は、以下の実施の形態の具体的な構成に限定されるものではなく、同様の技術的思想に基づく構成が適用された各種空気調和機を含むものである。

（実施の形態１）
本実施の形態１における空気調和機は、室内機と室外機が冷媒配管及び制御配線等により互いに接続された、所謂セパレート型の空気調和機である。室内機と室外機によりヒートポンプが構成されており、室外機にはコンプレッサが設けられている。実施の形態１の空気調和機における室内機は、室内の壁面に取り付ける壁掛け式室内機である。

図１は、本発明に係る実施の形態１の空気調和機における室内機の概略構成を示す側面断面図で、空調運転停止時の状態を示している。

図１において、室内機１は、空気の取入口となる前面開口部２ａと上面開口部２ｂ、および熱交換された空気を吹き出す吹出口２ｃとを有する本体２、及び本体２の前面開口部２ａを開閉する可動式の前面パネル３を備えている。本体２の内部には、室内空気に含まれる塵埃を除去するためのフィルタ４と、取り入れた室内空気を熱交換する熱交換器５と、前面開口部２ａ及び上面開口部２ｂからフィルタ４を通して取り入れた室内空気を熱交換器５で熱交換して吹出口２ｃから室内に吹き出すための気流を発生させる遠心ファンであるファン６と、が設けられている。また、室内機１の本体２において、ファン６の下流側から吹出口２ｃの上流側に至る通風路１０は、ファン６の下流側に配置されて空気の流れを案内するリアガイダ７と、このリアガイダ７に対向して配置されたスタビライザ１１と、本体２の両側壁（図示せず）とで形成されている。

実施の形態１の空気調和機において熱交換した空気を室内に吹き出すための吹出口２ｃには、当該吹出口２ｃを開閉するとともに、空気の吹き出し方向を上下方向に変更することができる上下風向変更手段である上下風向変更羽根８が設けられている。さらに、吹出口２ｃの内部には空気の吹き出し方向を左右に変更することができる左右風向変更手段である左右風向変更羽根９が設けられている。

図１に示す空調運転停止時の状態においては、前面パネル３が本体２に密着して前面開口部２ａを閉じるように構成されており、上下風向変更羽根８が吹出口２ｃの内部に収納されて吹出口２ｃを閉鎖するよう構成されている。

図２は、実施の形態１の空気調和機における空調運転時の状態を示す側面断面図である。図２に示すように、前面パネル３は、本体２から離れる方向に所定距離だけ移動して前面開口部２ａを開放するように構成されている。

上下風向変更羽根８は、第１の羽根の一例である下羽根８ａと、この下羽根８ａの上方に設けられた第２の羽根の一例である上羽根８ｂとを備えている。上下風向変更羽根８は、下羽根８ａと上羽根８ｂとが協働して、吹出口２ｃから吹き出される空気の吹き出し方向を制御している。下羽根８ａは、下羽根駆動軸の回動動作により、所定角度だけ回動するよう構成されている。上羽根８ｂは、上羽根駆動軸の回動動作により、所定角度だけ回動するよう構成されている。

なお、上下風向変更羽根８における上羽根８ｂには第３の羽根の一例であるガイドミニ羽根８ｃが設けられている。ガイドミニ羽根８ｃは、下羽根８ａと上羽根８ｂにより形成される主流に対して保護する気流を発生させる機能を有している。このように、上羽根８ｂの上面にガイドミニ羽根８ｃを設けることにより、主流に対する周りの空気の混合を防止し、主流における流れの減衰を抑制している。

左右風向変更羽根９は、複数枚の羽根で構成されており、吹出口２ｃから吹き出される空気の吹き出し方向を左右方向に変更するよう制御されている。

また、前記前面パネル３には、図３に示すように、人の活動量を検知する活動量検知装置の一例として人感センサユニット１２が設けられている。ここで、「人の活動量」とは、人の動きの度合いを示す概念であり、例えば、「安静」、「活動量大」、「活動量小」などの複数の活動量レベルに分類されるものである。「安静」とは、例えば、ソファでくつろいでいるときのようなほとんど活動がない場合をいう。「活動量大」とは、掃除しているときやアイロン掛けをしているときのような頻繁に活動している場合をいう。「活動量小」とは、食事をしているときのような多少活動している場合をいう。人感センサユニット１２としては、特に限定されるものではなく、従来公知のもの（例えば、特開２００８−２１５７６４号公報等参照）を使用することができる。

空気調和機が空調運転を開始すると、前面パネル３が本体２から所定距離だけ離れる離動作を行い前面開口部２ａが開放されるとともに、上下風向変更羽根８が開動作を行い吹出口２ｃが開放される。このように前面開口部２ａおよび吹出口２ｃが開放された状態でファン６が駆動されて、室内空気が前面開口部２ａ及び上面開口部２ｂを通して室内機１の内部に取り入れられる。取り入れられた室内空気は、フィルタ４を通り、熱交換器５において熱交換されて、ファン６に吸い込まれる。ファン６に吸い込まれ熱交換された空気は、ファン６の下流側に形成された通風路１０を通り、吹出口２ｃより吹き出される。

ファン６からの空気が通風路１０を通過するとき、ファン６の下流側に配置されたリアガイダ７およびスタビライザ１１によりファン６からの空気が案内されて、吹出口２ｃから吹き出される。遠心ファンであるファン６からの空気は、円周上に設けられた羽根の外周外側に向かって吹き出されるため、ファン６の外側外周に設けられたリアガイダ７の曲面に沿ってより多く流れて、吹出口２ｃから吹き出される。

吹出口２ｃから吹き出される空気の吹き出し方向は、上下風向変更羽根８及び左右風向変更羽根９により制御されている。上下風向変更羽根８及び左右風向変更羽根９の角度調整等の動作は、当該空気調和機を制御する制御装置（図示省略）により制御されている。

なお、上述した用語「スタビライザ」は、ファン６の下流近傍に位置し、ファン６の前部付近に発生する渦を安定化させるスタビライザと、このスタビライザの下流側に位置し、ファン６により搬送される空気の圧力回復を担うディフューザの前部の上側を構成する壁部分に分けることもできるが、ここでは、これらを総称して「スタビライザ」という。

次に上記した上下風向変更羽根８の下羽根８ａと上羽根８ｂの動作とその作用について詳述する。

まず実施の形態１の空気調和機における上下風向変更羽根８は、リアガイダ７の下流側端部（下流端）の吹出口２ｃに設けられて、吹出口２ｃから吹き出される空気をスムーズに所望の領域に到達させることができ、吹出口２ｃからの空気に対して高い整流効果を発揮するディフフューザとしての機能を有する。

図４は、下羽根８ａにおける吹出面８ａａが、リアガイダ７の案内面７ａにおける下流側端部の面と、実質的に連続するように直線的に配置されると共に、上羽根８ｂは下羽根８ａと略平行に配置された動作例を示している。図４に示す動作例においては、吹出口２ｃからの空気が斜め下方向に吹き出されており、最大風量時の状態を示している。このときの吹出口２ｃに向かうリアガイダ７の案内面７ａの傾斜角度と、下羽根８ａの吹出面８ａａの角度はどちらも４５度となっており、リアガイダ７の案内面７ａを延長するように下羽根８ａの吹出面８ａａを形成することで、上下風向変更羽根８がディフーザとしての機能が最大に発揮され、リアガイダ７の案内面７ａから下羽根８ａの吹出面８ａａに沿った空気の流れが吹出口２ｃから吹き出される空気の主流となって促進される。

なお、下羽根８ａの吹出面８ａａとは、図４における上側の面であり、吹出口２ｃから吹き出される空気の主流が沿って流れる面である。また、上羽根８ｂは下羽根８ａと並列に配置することで、下羽根８ａの吹出面８ａａに沿った主流がより整流化されて吹き出される。

図５は、図４の状態から、下羽根８ａの向きは固定したまま、上羽根８ｂの向きのみ制御装置からの指示に基づき上向き方向に回動した動作例であり、上羽根８ｂの向きをより上向きに変更する程、下羽根８ａの吹出面８ａａに沿って流れる斜め下方向への主流の風
量配分が減り、上羽根８ｂに沿ってより上方向に流れる風量配分を増え、吹出口２ｃから上下に分配されて吹き出される。

次に、空調運転時の上下風向変更羽根８の好ましい制御動作について具体的に説明する。

暖房時においては、使用者の足元の温度が高いことが使用者にとって快適であると考えられている。このため、暖房時においては、図４に示すように、上羽根８ｂが下羽根８ａと並列に位置し、且つ、上下風向変更羽根８の角度が下向きになるように制御することが好ましい。暖房時において室内機の内部で温められた空気（温風）は、吹出口２ｃから上方に浮き上がろうとするが、前記位置に上羽根８ｂと下羽根８ａを移動することにより、当該吹き出される殆どの空気の向きを下方に変更することができる。これにより、図６に示すように、吹出口２ｃから吹き出される空気（温風）を床面に向けて多く供給することができ、使用者の足元の温度を高くすることができる。

また、暖房時において、省エネルギー性を考慮すると、温風を天井面及び床面を含む壁面全体に循環させ、室内を効率良く温めることが好ましいと考えられる。この場合、図５に示すように、下羽根８ａの向きは固定したまま上羽根８ｂのみ下羽根８ａよりも上向きになるように制御することが好ましい。これにより、図７に示すように、吹出口２ｃから吹き出される空気を使用者の頭上方向と使用者の足元に向かう方向の二方向に分配することができ、室内を効率良く温めて省エネルギー性の高い暖房を実現することができる。

また、安静時や活動時などの使用者の状況に応じて、使用者が快適と感じる室内の上部空間と下部空間の温度差が異なる。このため、人感センサユニット１２の検知信号に基づいて制御装置が上羽根８ｂの角度を調整する。図５に示すように、下羽根８ａの向きは固定したまま上羽根８ｂのみ下羽根８ａよりも上向きに調整することにより、吹出口２ｃから吹き出される空気を二方向（例えば、上部空間と下部空間）に向けるように分配し、当該分配する空気の風量を調整することができる。これにより、上部空間と下部空間の温度差を所望の値にコントロールすることが可能になる。

以上、本実施の形態によれば、下羽根８ａの向きは固定したまま上羽根８ｂのみ下羽根８ａよりも上向きに調整することにより、吹出口２ｃから吹き出される空気を、下羽根８ａに沿って斜め下方に吹き出される主流と、上羽根８ｂに沿ってより上方に吹き出される流れとの二方向に向けるように分配することができる。また、人感センサユニット１２の検知信号に基づいて上羽根８ｂを移動することにより、当該分配する空気の風量を使用者の活動量に応じて調整することができる。これにより、上部空間と下部空間の温度差を使用者の状況に応じた所望の値にコントロールすることができ、使用者の状況に応じて一層快適な空調環境を作り出すことができる。

以上のように、本発明にかかる空気調和機は、吹出口から吹き出される空気を二方向（例えば、上部空間と下部空間）に分配し、当該分配する空気の風量を上羽根の向きによって調整することができるので、使用者の状況に応じて一層快適な空調環境を作り出すことができ、一般家庭で使用される空気調和機を含む様々な空気調和機として有用である。

１ 室内機
２ 本体
２ａ 前面開口部
２ｂ 上面開口部
２ｃ 吹出口
３ 前面パネル
４ フィルタ
５ 熱交換器
６ ファン
７ リアガイダ
７ａ 案内面
８ 上下風向変更羽根
８ａ 下羽根
８ａａ 吹出面
８ｂ 上羽根
８ｃ ガイドミニ羽根（第３の羽根）
９ 左右風向変更羽根
１０ 通風路
１１ スタビライザ
１２ 人感センサユニット（活動量検知装置）

Claims (3)

1. 空気の取入口と吹出口を有する本体、前記取入口から取り入れた空気を熱交換する熱交換器、前記熱交換器で熱交換した空気を前記吹出口から吹き出すファン、前記ファンの下流に配置されて空気の流れを前記吹出口へ案内するリアガイダとスタビライザ、前記リアガイダの下流において回動可能に設けられ、前記リアガイダに沿って流れてきた前記吹出口下部の空気の流れる方向を制御する下羽根、および、前記下羽根と対面する前記スタビライザとの間において回動可能に設けられ、前記スタビライザに沿って流れてきた前記吹出口上部の空気の流れる方向を制御する上羽根とを備え、前記下羽根と上羽根は、前記下羽根の風向を固定したまま、前記上羽根の風向を変化させることができる構成としたことを特徴とする空気調和機。
2. 人の活動量を検知する活動量検知装置を備え、下羽根の風向を固定したまま、前記活動量検知装置の検知信号に基づいて上羽根の風向を変化させる構成としたことを特徴とする請求項１に記載の空気調和機。
3. リアガイダの吹出口に向かう案内面の傾斜角が４０度以上であることを特徴とした請求項１または２に記載の空気調和機。

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