JP2015105768A - 空気調和機 - Google Patents

Abstract

【課題】 複数の吹出し口を備え、特定方向のルーバを閉状態としても、開状態のルーバに対応する吹出し口に、過剰な風量の温調風が送出されるのを回避するのに加え、閉状態のルーバで生じる異音を低減できる空気調和機を提供する。【解決手段】 室内機１０と、室外機３０と、を備え、室内機１０は、室内熱交換器２２と、室内熱交換器２２に空気を送り込むファン２１と、室内熱交換器２２を通過した温調風Ａを室内に送出するための、複数の吹出し口１５と、各々が吹出し口１５に設けられ、開状態において吹出し口１５から送出される温調風Ａの風向を調整する、複数のルーバ１４と、ファン２１の動作及び複数のルーバ１４の動作を制御する制御部１６と、を備え、制御部１６は、開状態にあるルーバ１４を選択的に閉状態にするとともに、開状態のルーバ１４の数に応じたファン回転数Ｒでファン２１を動作させることを特徴とする空気調和機１。【選択図】図１

Description

本発明は、空気調和機に関し、特に吹出し口を複数備える空気調和機に関する。

オフィス等で使用されるパッケージエアコンには、広い室内の温度環境を制御するために、ファンを取り囲むように複数の吹出し口（例えば２つ又は４つ）を備える天井埋め込み型の空気調和機が使用されている（例えば、特許文献１）。
空気調和機は、設定した温度に調和された空気（以下、温調風）を各吹出し口から室内に送出し、温調風を室内で循環させることで、室内の温度環境を制御している。
各吹出し口には、風向を調整するためのルーバがそれぞれ設けられており、ルーバの向きを変えることにより、吹出し口から送出される温調風の風向を調整している。

複数の吹出し口を備える空気調和機で室内温度環境を制御するに際し、室内空間を均一に冷やしたい又は温めたい場合や、ある特定方向は冷房感又は暖房感を与えてほしくない場合がある。
前者の場合は、ルーバを開くこと（開状態）で、全ての吹出し口から温調風を送出することにより達成できる。一方、後者の場合は、冷房感又は暖房感を与えてほしくない方向に設置されているルーバを閉じること（閉状態）で、特定方向へ温調風が送出されることを停止できる。

特開２０１２−２２０１６３号公報

しかし、後者において、ある特定方向へ温調風を送出することは停止できるが、特定のルーバを閉状態とすると、開状態のルーバに対応する吹出し口に対し、温調風の風量が過剰となり、騒音が生じるという問題がある。さらに、閉状態のルーバに対し、開状態の時と同じ風量の温調風が送出されるため、ルーバで異音が生じるという問題がある。
本発明は、このような課題に基づいてなされたもので、複数の吹出し口を備える空気調和機において、特定のルーバを閉状態としても、開状態のルーバに対応する吹出し口に、過剰な風量の温調風が送出されるのを回避するのに加え、閉状態のルーバで生じる異音を低減できる空気調和機を提供することを目的とする。

かかる目的のもと、本発明の空気調和機は室内機と、室外機と、を備え、室内機は、熱交換器と、熱交換器に空気を送り込むファンと、熱交換器を通過した温調風を室内に送出するための、複数の吹出し口と、各々が吹出し口に設けられ、開状態において吹出し口から送出される温調風の風向を調整する、複数のルーバと、ファンの動作及び複数のルーバの動作を制御する制御手段と、を備え、制御手段は、開状態にあるルーバを選択的に閉状態にするとともに、開状態のルーバの数に応じた回転数Ｒでファンを動作させることを特徴とする。
本発明に係る空気調和機は、開状態とするルーバの数に応じた回転数Ｒで、ファンを動作させるため、ルーバが開状態の吹出し口に対し、送出される温調風Ａの風量が過剰とならず、開状態の吹出し口で生じる騒音を抑制できる。また、閉状態のルーバに対しても温調風Ａは過剰に送出されないため、閉状態のルーバで生じる異音を低減できる。

本発明の空気調和機の制御手段は、下記式（１）から求められる回転数Ｒに基づいてファンの動作を制御することが好ましい。
Ｒ＝Ｒ_１×Ｎ_１／Ｎ_０・・・（１）
Ｒ_１：全てのルーバが開状態の時に要求されるファンの回転数
Ｎ_１：開状態のルーバの総数
Ｎ_０：ルーバの総数
上記式から求められる回転数Ｒに基づいてファンを動作させることで、閉状態であるルーバの吹出し口の数に見合う回転数に設定することができる。

本発明の空気調和機では、４つの吹出し口が、ファンを取り囲むように設けられていることが好ましい。
４つの吹出し口がファンを取り囲むように設けることで、室内の温度環境を正確に制御できる。

本発明の空気調和機のルーバは、おもて面及びうら面のいずれか一方が凸面をなし、閉状態とされるルーバは、凸面が温調風に対向することが好ましい。
ルーバの凸面を温調風に対向するようにルーバを閉状態とすることで、凹面を対向させる場合と比べ、閉状態としたルーバと吹出し口との間に形成される隙間から、温調風を円滑に漏れ流すことができるため、ルーバで生じる異音を低減できる。

本発明の空気調和機において、温調風が通過する流路のルーバの上流側に、温調風の流れを抑制する開閉体が吹出し口に対応して設けられ、開閉体は、ルーバが開状態のときには、流路を開放し、ルーバが閉状態のときには、流路を閉鎖することが好ましい。
ルーバが閉状態のときに、開閉体によって流路を閉鎖することで、閉状態のルーバに対応する吹出し口に送出される温調風の風量を減少させることができるため、ルーバで生じる異音を低減できる。

本発明によれば、複数の吹出し口を備える空気調和機において、ファンが回転している際に、特定の吹出し口をルーバにより開閉できるのに加え、開状態のルーバの数に応じて決定されるファン回転数で、ファンを動作させることができる。そのため、開状態のルーバに対応する吹出し口に対し、温調風の風量が過剰とならず、騒音が生じるのを抑制できるのに加え、閉状態のルーバで生じる異音を防止できる。

本実施の形態に係る空気調和機の概略図である。 （ａ）は本実施の形態に係る空気調和機の平面図、（ｂ）はルーバの閉状態を示す断面図、（ｂ）はルーバの開状態を示す断面図である。 第２実施形態におけるルーバの動作を示す断面図である。 第３実施形態における空気調和機の室内機の断面図である。

以下、添付図面を参照しながら、本発明の空気調和機１の実施の形態を説明する。
［第１実施形態］
空気調和機１は、図１および図２（ａ）に示すように、室内の天井に設置される室内機１０と、屋外に設置され、室内機１０と冷媒配管および通信線を介して接続される室外機３０と、室内機１０と接続され、空気調和機１の運転を操作するリモートコントローラ４０とを備えている。

［室内機１０］
室内機１０は、天井内に埋め込むことにより設置されるユニット本体１１と、ユニット本体１１の下部に装着される天井パネル１２とを備えている。
ユニット本体１１の内部には、図２（ａ）に示すように、室内ファン２１、室内熱交換器２２が設けられている。また、ユニット本体１１の下面を覆うように設置される天井パネル１２の中央には、室内の空気を吸い込むためのグリル１３が設置されている。グリル１３の周囲には、風向調整ルーバ１４を備えた空調風を吹き出すための吹出し口１５が４つ設けられている。

［室内ファン２１］
室内ファン２１（以下、単にファン２１とよぶ）は、室内熱交換器２２に空気を送り込む。
送り込まれた空気は、室内熱交換器２２で温度調節され、温調風Ａとなる。そして、温調風Ａは、流路２４を通過し、吹出し口１５から室内に送出される。
ファン２１は、ファンモータ２３によって動作する。ファンモータ２３は、制御部１６に接続され、制御部１６から出力されるファン回転数Ｒでファン２１を動作させる。

［室内熱交換器２２］
室内熱交換器２２は、複数のフィン（図示しない）と、それらのフィンに挟まれたチューブ（図示しない）から構成される。フィンは、チューブを介して、チューブの内部を流れる冷媒と熱交換する。
室内熱交換器２２は、ファン２１を取り囲むように設けられている。室内熱交換器２２は内周壁１１ａと流路２４を形成し、流路２４は周方向で連通している。
室内熱交換器２２では、ファン２１から送り込まれる空気が、フィンを介して冷媒と熱交換することで、冷却または加熱され、温調風Ａとなる。

［吹出し口１５および風向調整ルーバ１４］
吹出し口１５は、ファン２１を取り囲むように４つ設けられている。そして、各吹出し口１５には風向調整ルーバ１４（以下、単にルーバ１４と呼ぶ）が設けられている。
ルーバ１４は、回転軸Ｃを中心に回転することで、吹出し口１５から送出される温調風Ａの風向を調整する。
ルーバ１４は、断面が円弧状をなす板状の部材であり、おもて面（外周）を凸面１４ａによって、うら面（内周）を凹面１４ｂによって形成されている。ルーバ１４は、吹出し口１５に１つずつ設けられ、合計４つ設けられている。
本実施形態において、特定の方向に温調風Ａを送出したくない場合、その方向に設けられたルーバ１４のみ閉じ、吹出し口１５から温調風Ａが送出されないようにできる。
ルーバ１４が吹出し口１５を閉じる場合（以下、閉状態とよぶ）は、図２（ｂ）に示すように、ルーバ１４は凸面１４ａを室内側に、凹面１４ｂを流路２４側に向けて静止するよう設定されている。
一方、ルーバ１４が吹出し口１５を開く場合（以下、開状態とよぶ）は、図２（ｃ）に示すように、ルーバ１４は回転軸Ｃを中心として、所定の角度だけ回転する。そうすると、温調風Ａが吹出し口１５から室内に送出される。
なお、ルーバ１４は、回転する際に吹出し口１５と干渉しないように、吹出し口１５より寸法が小さく設定されている。ルーバ１４が閉状態の場合、吹出し口１５とルーバ１４との間には、隙間Ｇが形成される。
そのため、ルーバ１４が閉状態の吹出し口１５に温調風Ａが送出されると、温調風Ａは隙間Ｇから室内に漏れ流れる。

［室外機３０］
室外機３０は、冷媒圧縮機、室外熱交換器およびファンモータを含む室外ファンを備えている。
室外機３０は、室内機１０の室内熱交換器２２と共に冷凍サイクルを構成し、室内機１０に供給する冷媒の調整を行なう。

［リモートコントローラ４０］
リモートコントローラ４０（以下、単にリモコン４０と呼ぶ）は、空気調和機１の運転を操作する。
リモコン４０は、ユニット本体１１に設けられた制御部１６に接続されている。リモコン４０は操作されると、制御部１６に指示を送る。
リモコン４０は、空気調和機１の作動モード又は停止モードの選択ボタン、風量設定ボタン、温度設定ボタン、および風向設定ボタン等のボタン群４２に加え、ルーバ開閉選択ボタン４３（以下、開閉選択ボタン４３とよぶ）を備えている。
開閉選択ボタン４３は、４つのルーバ１４の各開閉状態を決定する際に使用される。

開閉選択ボタン４３は、空気調和機１の作動前でも、作動中でも選択可能であるが、本実施形態では、空気調和機１が作動している際に使用する例を説明する。そのため、本実施形態において開閉選択ボタン４３を使用する際、全てのルーバ１４は開状態であることを前提とする。
開閉選択ボタン４３は、４つのモードを選択できる。
１つ目は、任意の１つのルーバ１４を閉状態とし、残り３つのルーバ１４は開状態が維持されるモードIである。モードIを選択した場合、開状態が維持されたルーバ１４に対応する３つの吹出し口１５から室内に温調風Ａが送出される。
２つ目は、任意の隣り合うルーバ１４を閉状態とし、残り２つのルーバ１４は開状態が維持されるモードIIである。モードIIを選択した場合、開状態が維持されたルーバ１４に対応する２つの吹出し口１５から室内に温調風Ａが送出される。
３つ目は、任意の対向するルーバ１４を閉状態とし、残り２つのルーバ１４は開状態が維持されるモードIIIである。モードIIIを選択した場合、開状態が維持されたルーバ１４に対応する２つの吹出し口１５から室内に温調風Ａが送出される。
４つ目は、任意の３つのルーバ１４を閉状態とし、残り１つのルーバ１４は開状態が維持されるモードIVである。モードIVを選択した場合、開状態が維持されたルーバ１４に対応する１つの吹出し口１５から室内に温調風Ａが送出される。
本実施形態では、以上説明した４つのモードを選択することにより、特定方向にのみ温調風Ａを送出することができる。

［制御部１６］
制御部１６は、リモコン４０からの指示に従い、ファンモータ２３およびルーバ１４の動作を制御する。
例えば、リモコン４０から、ファン２１の回転数を大きくするように指示された場合、制御部１６はファンモータ２３の出力を上げるよう指示し、ファン２１の回転数を大きくする。
また、開閉選択ボタン４３により上記モードI〜IVが選択された場合、制御部１６は、要求されたモードとなるよう、ルーバ１４に指示を送る。

［ファン回転数Ｒの決定方法］
次に、モードI〜IVにおける、ファン２１のファン回転数Ｒの決定方法について説明する。
本実施形態では、各モードにおける、開状態であるルーバ１４の数、および、閉状態の際に形成される隙間Ｇから漏れ流れる温調風Ａの風量を考慮して、下記式（１）によりファン２１のファン回転数Ｒを決定する。
Ｒ＝Ｒ_１×Ｎ_１／Ｎ_０×α・・・（１）
ここで、Ｒ_１は全てのルーバ１４が開状態の場合に要求されるファン２１の回転数、Ｎ_１は開状態のルーバ１４の総数、Ｎ_０はルーバ１４の総数を示し、αは補正係数を示す。
補正係数α（α＞１）とは、隙間Ｇから漏れ流れる温調風Ａの風量を補うために乗算する係数である。補正係数αは、隙間Ｇの面積や温調風Ａの流れによって変化するため、各空気調和機において適宜決定することができる。
式（１）をモードI〜IVに適用すると、各モードのファン２１のファン回転数Ｒは以下の式で表される。
（モードI）Ｒ_I＝Ｒ_１×３／４×α１
（モードII）Ｒ_II＝Ｒ_１×２／４×α２
（モードIII）Ｒ_III＝Ｒ_１×２／４×α３
（モードIV）Ｒ_IV＝Ｒ_１×１／４×α４
補正係数αは、隙間Ｇから漏れ流れる温調風Ａの風量が多いほど、つまり閉状態のルーバ１４の数が多いほど大きな値となる。そのため、各補正係数の間には、α４＞α３，α２＞α１の関係が成り立つ。

開閉選択ボタン４３でモードI〜IVのいずれかが選択されると、リモコン４０から制御部１６へ指示が出される。
制御部１６は、選択されたモードに対応する式からファン２１のファン回転数Ｒを決定し、そのファン回転数Ｒでファン２１を動作させるように、ファンモータ２３に指令を送る。そして、ファンモータ２３はその指令に従い、ファン２１を動作させる。

［作用・効果］
上記説明した構成とすることにより、以下の作用効果を享受できる。
本実施形態に係る空気調和機１は、各々のルーバ１４の開状態又は閉状態を選択できるため、特定の方向だけに温調風Ａを送出することができる。
また、本実施形態に係る空気調和機１は、開状態とするルーバ１４の数に応じて、ファン２１のファン回転数Ｒを決定するため、ルーバ１４が開状態の吹出し口１５に対し、送出される温調風Ａの風量が過剰にならない。そのため、開状態の吹出し口１５で生じる騒音を抑制できる。
また、本実施形態に係る空気調和機１は、ルーバ１４と吹出し口１５との間に形成される隙間Ｇから室内へ漏れ流れる温調風Ａの風量を考慮し、ファン２１のファン回転数Ｒが決定する。そのため、４つのルーバ１４が開状態（以下、通常運転とよぶ場合がある）の際に送出されていた温調風Ａと同じ風量を、開状態の各吹出し口１５から室内に送出することができる。
したがって、モードI〜IVを選択した場合であっても、ルーバ１４が開状態とされている方向には、通常運転の場合と同じ範囲まで、温調風Ａを到達させることができ、室内温度環境を制御できる。

［第２実施形態］
閉状態のルーバ１４に温調風Ａが送出されると、異音が生じる場合がある。
本実施形態では閉状態のルーバ１４に送出された温調風Ａによって生じる異音を低減する方法について説明する。
本実施形態に係る空気調和機１の構成は、第１実施形態と同様である。第１実施形態とは、閉状態とするルーバ１４の向きが相違する。以下、相違点を中心に、図３を参照して、説明する。
第１実施形態では、ルーバ１４を閉状態とする際、図３（ａ）に示すように、凸面１４ａが室内側に、凹面１４ｂが流路２４側に向くように、ルーバ１４は回転軸Ｃを中心に回転する。
本実施形態では、図３（ｂ）に示すように、第１実施形態とは反対に、凸面１４ａが流路２４側に、凹面１４ｂが室内側に向くようにルーバ１４を閉状態とする。
凹面１４ｂを流路２４側に向けてルーバ１４を閉状態とする場合、温調風Ａは凹面１４ｂで淀みを生じるため、隙間Ｇから室内に円滑に漏れ流れづらくなる。
一方、凸面１４ａを流路２４側に向けてルーバ１４を閉状態とする場合、ルーバ１４に向けて送出される温調風Ａは、凸面１４ａに沿って流れ、隙間Ｇから室内に円滑に漏れ流れやすくなる。
なお、空気調和機１を停止する際、外観上の違和感を生じさせないよう、ルーバ１４は凸面１４ａを室内側に向けて閉じる。

［作用・効果］
本実施形態に係る空気調和機１によれば、ルーバ１４を閉状態にする際、凸面１４ａを流路２４側に向け、つまり、凸面１４ａを温調風Ａに対向するように回転させることで、温調風Ａを隙間Ｇから円滑に漏れ流すことができる。そうすると、凹面１４ｂを温調風Ａに対向させた場合と比べ、ルーバ１４に加わる圧力を低減でき、ルーバ１４に振動が生じにくくなる。ルーバ１４に振動が生じにくくなれば、異音の発生を低減できる。

［第３実施形態］
本実施形態では、ルーバ１４を閉状態とした吹出し口１５に送出する温調風Ａの流量を抑制する。
本実施形態は、流路２４に開閉体２８を備える点で第１実施形態と相違する。以下、本実施形態を、図４を参照して、説明する。
開閉体２８は、流路２４の内部で開閉することで、吹出し口１５に送出される温調風Ａの風量を制御する。
開閉体２８は、板状の部材であり、内周壁１１ａに自由端２９を介して設けられる。開閉体２８は、流路２４のルーバ１４の上流側に、吹出し口１５に対応するように、４つ設けられている。
通常運転時、開閉体２８は内周壁１１ａに沿って維持され、流路２４は開放されている。
なお、各開閉体２８は制御部１６に接続され、制御部１６の指示により回転する。

通常運転中、開閉選択ボタン４３によりモードI〜IVが選択されると、制御部１６はルーバ１４を閉状態にする指令を出すとともに、閉状態のルーバ１４に対応する開閉体２８に、矢印Ｂのように回転するよう指令を出す。開閉体２８が矢印Ｂのように回転すると、閉状態のルーバ１４に対応する流路２４が閉鎖される（図４右側）。開閉体２８は、室内熱交換器２２の鉛直方向Ｘを通過した温調風Ａに対して抵抗となる。そうすると、温調風Ａは閉状態のルーバ１４に対応する流路２４を通過しづらくなるため、閉状態のルーバ１４に対応する吹出し口１５に送出される温調風Ａの風量は減少する。
一方、開状態のルーバ１４に対応する流路２４では、開閉体２８は内周壁１１ａに沿って維持されるため、流路２４は開放されている（図４左側）。

［作用・効果］
以上説明したように、閉状態のルーバ１４に対応し、ルーバ１４の上流側の流路２４を開閉体２８で閉鎖することで、閉状態のルーバ１４に対応する吹出し口１５に送出される温調風Ａの風量を減少させることができる。そのため、温調風Ａが送出されることによって、ルーバ１４で生じる異音を低減できる。
また、通常運転している際、ファン２１の回転により室内熱交換器２２に送り出される空気は、室内熱交換器２２の鉛直方向Ｘにおいて、速度分布に偏りが生じている。
本実施形態の開閉体２８は、室内熱交換器２２を通過した温調風Ａが吹出し口１５から送出されるのを抑制するため、室内熱交換器２２の鉛直方向Ｘ全域に空気の圧力（圧損）を加えることができる。そのため、室内熱交換器２２の鉛直方向Ｘにおける空気の速度分布の偏りを解消できる。
室内熱交換器２２の鉛直方向Ｘにおける空気の速度分布の偏りがなくなると、室内熱交換器２２のチューブを流れる冷媒が、フィンを介して均等に空気と熱交換できるため、冷媒分配の悪化を防止できる。

以上、本発明の実施形態について説明したが、これ以外にも、本発明の主旨を逸脱しない限り、上記実施の形態で挙げた構成を取捨選択したり、他の構成に適宜変更することが可能である。
第１実施形態および第３実施形態では、ルーバ１４が凸面１４ａ、凹面１４ｂを有さないルーバ１４にも適用できる。例えば、ルーバ１４の横断面が矩形の場合にも適用可能である。
また、ルーバ１４は少なくともおもて面又はうら面に凸面が形成されていれば足り、例えば、横断面が半楕円状のルーバを使用することができる。
さらに、本実施の形態では、ファン２１を取り囲むように４つの吹出し口１５を設けた空気調和機１について説明したが、吹出し口１５の数はこれに限定されない。例えば、吹出し口１５が対向する位置に一つずつ（計２つ）配置されている空気調和機にも適用できる。
なお、一つの吹出し口１５に複数のルーバ１４が設置されている場合でも、本発明を適用することができる。

１ 空気調和機
１０ 室内機
１１ ユニット本体
１１ａ 内周壁
１２ 天井パネル
１３ グリル
１４ 風向調整ルーバ（ルーバ）
１４ａ 凸面
１４ｂ 凹面
１５ 吹出し口
１６ 制御部
２１ 室内ファン（ファン）
２２ 室内熱交換器
２３ ファンモータ
２４ 流路
２８ 開閉体
２９ 自由端
３０ 室外機
４０ リモートコントローラ（リモコン）
４２ ボタン群
４３ ルーバ開閉選択ボタン（開閉選択ボタン）
Ａ 温調風
Ｂ 矢印
Ｃ 回転軸
Ｇ 隙間
Ｒ ファン回転数（回転数）
Ｘ 鉛直方向

Claims (5)

1. 室内機と、室外機と、を備え、
   前記室内機は、熱交換器と、
   前記熱交換器に空気を送り込むファンと、
   前記熱交換器を通過した温調風を室内に送出するための、複数の吹出し口と、
   各々が前記吹出し口に設けられ、開状態において前記吹出し口から送出される前記温調風の風向を調整する、複数のルーバと、
   前記ファンの動作及び複数の前記ルーバの動作を制御する制御手段と、を備え、
   前記制御手段は、
   前記開状態にある前記ルーバを選択的に閉状態にするとともに、前記開状態の前記ルーバの数に応じた回転数Ｒで前記ファンを動作させる、
   ことを特徴とする空気調和機。
2. 前記制御手段は、
   下記式（１）から求められる前記回転数Ｒに基づいて前記ファンの動作を制御する、
   請求項１に記載の空気調和機。
   Ｒ＝Ｒ_１×Ｎ_１／Ｎ_０・・・（１）
   Ｒ_１：全ての前記ルーバが前記開状態の時に要求される前記ファンの回転数
   Ｎ_１：前記開状態の前記ルーバの総数
   Ｎ_０：前記ルーバの総数
3. ４つの前記吹出し口が、前記ファンを取り囲むように設けられている、
   請求項１又は請求項２に記載の空気調和機。
4. 前記ルーバは、おもて面及びうら面のいずれか一方が凸面をなし、
   前記閉状態とされる前記ルーバは、前記凸面が前記温調風に対向する、
   請求項１〜請求項３のいずれか一項に記載の空気調和機。
5. 前記温調風が通過する流路の前記ルーバの上流側に、前記温調風の流れを抑制する開閉体が前記吹出し口に対応して設けられ、
   前記開閉体は、
   前記ルーバが前記開状態のときには、前記流路を開放し、
   前記ルーバが前記閉状態のときには、前記流路を閉鎖する、
   請求項１〜請求項４のいずれか一項に記載の空気調和機。

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