以下、添付図面を参照しつつ本発明の一実施形態を説明する。
図1は本発明の一実施形態に係る空気調和機11の構成を概略的に示す。空気調和機11は室内機12および室外機13を備える。室内機12は例えば建物内の室内空間に設置される。その他、室内機12は室内空間に相当する環境空間に設置されればよい。室内機12には室内熱交換器14が組み込まれる。室外機13には圧縮機15、室外熱交換器16、膨張弁17および四方弁18が組み込まれる。室内熱交換器14、圧縮機15、室外熱交換器16、膨張弁17および四方弁18は冷凍回路19を形成する。
冷凍回路19は第1循環経路21を備える。第1循環経路21は四方弁18の第1口18aおよび第2口18bを相互に結ぶ。第1循環経路21には圧縮機15が組み込まれる。圧縮機15の吸入管15aは四方弁18の第1口18aに冷媒配管を介して接続される。第1口18aからガス冷媒は圧縮機15の吸入管15aに供給される。圧縮機15は低圧のガス冷媒を所定の圧力まで圧縮する。圧縮機15の吐出管15bは四方弁18の第2口18bに冷媒配管を介して接続される。圧縮機15の吐出管15bからガス冷媒は四方弁18の第2口18bに供給される。第1循環経路21は例えば銅管などの冷媒配管で形成される。
冷凍回路19は第2循環経路22をさらに備える。第2循環経路22は四方弁18の第3口18cおよび第4口18dを相互に結ぶ。第2循環経路22には、第3口18c側から順番に室外熱交換器16、膨張弁17および室内熱交換器14が組み込まれる。室外熱交換器16は、通過する冷媒と周囲の空気との間で熱交換を実現する。室内熱交換器14は、通過する冷媒と周囲の空気との間で熱交換を実現する。第2循環経路22は例えば銅管などの冷媒配管で形成されればよい。
室外機13には送風ファン23が組み込まれる。送風ファン23は室外熱交換器16に通風する。送風ファン23は例えば羽根車の回転に応じて気流を生成する。気流は室外熱交換器16を通り抜ける。通り抜ける気流の流量は羽根車の毎分回転数に応じて調整される。室内熱交換器14での熱交換量に応じて、室外熱交換器16では冷媒と空気との間で交換される熱交換量が調整される。
室内機12は本体ユニット25および1対のファンユニット26を備える。本体ユニット25には室内熱交換器14および送風ファン27が組み込まれる。送風ファン27は室内熱交換器14に通風する。送風ファン27は羽根車の回転に応じて気流を生成する。送風ファン27の働きで本体ユニット25には室内の空気が吸い込まれる。室内の空気は室内熱交換器14を通り抜け冷媒と熱交換する。熱交換された冷気または暖気の気流は本体ユニット25から吹き出される。通り抜ける気流の流量は羽根車の毎分回転数に応じて調整される。気流の流量に応じて室内熱交換器14を通過する空気の温度を調整することができる。ファンユニット26は室内の空気を吸い込んで室温空気を吹き出す。ファンユニット26では熱交換されずに室温空気は室温のまま吹き出される。
冷凍回路19で冷房運転が実施される場合には、四方弁18は第2口18bおよび第3口18cを相互に接続し第1口18aおよび第4口18dを相互に接続する。したがって、圧縮機15の吐出管15bから高温高圧の冷媒が室外熱交換器16に供給される。冷媒は室外熱交換器16、膨張弁17および室内熱交換器14を順番に流通する。室外熱交換器16では冷媒から外気に放熱する。膨張弁17で冷媒は低圧まで減圧される。減圧された冷媒は室内熱交換器14で周囲の空気から吸熱する。冷気が生成される。冷気は送風ファン27の働きで室内空間に流される。
冷凍回路19で暖房運転が実施される場合には、四方弁18は第2口18bおよび第4口18dを相互に接続し第1口18aおよび第3口18cを相互に接続する。圧縮機15から高温高圧の冷媒が室内熱交換器14に供給される。冷媒は室内熱交換器14、膨張弁17および室外熱交換器16を順番に流通する。室内熱交換器14では冷媒から周囲の空気に放熱する。暖気が生成される。暖気は送風ファン27の働きで室内空間に流される。膨張弁17で冷媒は低圧まで減圧される。減圧された冷媒は室外熱交換器16で周囲の空気から吸熱する。その後、冷媒は圧縮機15に戻る。
図2は一実施形態に係る室内機12の外観を概略的に示す。室内機12の本体ユニット25は構造体28を備える。構造体28には、前方から構造体28を覆うフロントパネル29が取り付けられる。構造体28は例えば室内の壁面に固定されることができる。構造体28は底板28aに区画される第1吹出口31を有する。底板28aは床面に向き合う板面を有する。第1吹出口31は下向きに開口する。第1吹出口31は床面に向き合って広がる。壁面は例えば鉛直な平面であればよく、床面は壁面に対して垂直である水平方向に広がる平面であればよい。
第1吹出口31には上下風向板32が配置される。上下風向板32は第1吹出口31の長手方向に平行な長手軸線33回りに回転することができる。回転に応じて上下風向板32は第1吹出口31を開閉することができる。本実施形態では上下風向板32の後端に回転軸が設けられるものの、回転軸はその他の位置に設けられてもよい。
図3に示されるように、構造体28には第1吸込口34が形成される。第1吸込口34は構造体28の正面および上面で開口する。フロントパネル29は構造体28の正面で第1吸込口34に覆い被さることができる。第1吸込口34は室内熱交換器14に向かって室内の空気を導入する。
図2に示されるように、室内機12のファンユニット26は、第1吹出口31の長手方向に平行な方向に左右両側から構造体28に取り付けられる補助構造体35を備える。補助構造体35には、長手軸線33に平行な軸線36回りで回転自在に送風筐体37が支持される。送風筐体37には、運転停止時に構造体28の底板28aに並んで下向きに開口する第2吹出口38が形成される。送風筐体37には、第2吹出口38を開閉するサイドルーバー39が取り付けられる。サイドルーバー39は、縦軸線41回りで回転して、第2吹出口38から吹き出る気流の吹き出し方向を決定する。ファンユニット26は室内機12の左右両側に取り付けられ、左右対称の動作および構造となっている。
送風筐体37は、筐体本体37aに取り外し可能に取り付けられて、壁体42に形成される複数のパンチング孔によって形成される開口43を区画する外側カバー37bを備える。壁体42は、構造体28外側の空間に開口する第2吸込口(後述される)を覆って、送風筐体37内には送風機(後述される)が収容される。送風筐体37の筐体本体37aには、構造体28の底板28aに並んで第2吹出口38の延長上で広がる外壁44が設けられる。
フロントパネル29は、送風筐体37の軸線36回りで円弧を描く湾曲面に形成される。送風筐体37の前面は、フロントパネル29の左右端に合わせた形状に形成される。すなわち、送風筐体37の前面は軸線36回りで円弧を描く湾曲面に形成される。送風筐体37の前面は、フロントパネル29から後方に後退した段差面を形成する。サイドルーバー39は、第2吹出口38を塞いで送風筐体37の外壁44に視覚的に連続する形状を有する。
図4に示されるように、構造体28内には送風ファン27が回転自在に支持される。送風ファン27には例えばクロスフローファンが用いられることができる。送風ファン27は軸線36に平行なファン軸線45回りで回転することができる。送風ファン27のファン軸線45は設置時に床面に平行に延びる。こうして送風ファン27は第1吹出口31に平行に配置される。
構造体28には送風ファン駆動源46が固定される。送風ファン駆動源46には例えば電動モータが用いられることができる。送風ファン駆動源46の駆動軸はその軸心回りで回転する。駆動軸は送風ファン27のファン軸線45に同軸に配置されることができる。送風ファン駆動源46の駆動軸は送風ファン27の回転軸に結合されることができる。こうして送風ファン駆動源46の駆動力は送風ファン27に伝達される。ここで、送風ファン駆動源46あるいは後述するファン駆動源57、筐体駆動源68は、図示しない制御部によって制御されればよい。
構造体28では、左右の補助構造体35の間で第1吸込口34から第1吹出口31に至る通路47が区画される。通路47内に室内熱交換器14が収容される。室内熱交換器14は、第1吸込口34と送風ファン27との間に配置される。送風ファン駆動源46が送風ファン27を駆動すると、送風ファン27の回転に応じて通路47内に第1吸込口34から第1吹出口31に至る気流が生成される。気流は室内熱交換器14を通過する。その結果、冷気または暖気の気流が生成される。冷気または暖気の気流は第1吹出口31から吹き出される。
図5に示されるように、補助構造体35は、ファン軸線45に直交する平板で形成されるサイドパネル48を備える。サイドパネル48は、水平方向に左右から、構造体28内に区画される気流の通路47を仕切る。サイドパネル48は、例えばねじで構造体28に結合される。
ファンユニット26は、サイドパネル48に一体に形成されて、後方から送風筐体37の占有空間を区画するハウジング壁51を備える。送風筐体37の後面は、前面と同様に、軸線36回りで円弧を描く湾曲面に形成される。
ハウジング壁51は、送風筐体37の後面に合わせて軸線36回りで円弧を描く湾曲面に窪む。こうしてハウジング壁51は送風筐体37の輪郭に合わせ込まれる。ハウジング壁51は視覚的に送風筐体37の壁体42に連続する。
送風筐体37の上面は補助構造体35の天板52の延長上で広がる。こうして送風筐体37の上面は補助構造体35の天板52に視覚的に連続する。送風筐体37は、室内機12のデザインと一体化される。
図6に示されるように、個々のファンユニット26は第1化粧筐体53aおよび第2化粧筐体53bを備える。筐体本体37aは第1化粧筐体53aおよび第2化粧筐体53bを有する。第1化粧筐体53aに外側カバー37bは装着される。第1化粧筐体53aおよび第2化粧筐体53bが相互に結合されることで、第2吹出口38が形成される。第2化粧筐体53bには軸線36に同軸の円形開口59が区画される。第1化粧筐体53aおよび第2化粧筐体53bで区画される内部空間には送風路ユニット54、遠心ファン55、取り付け板56、ファン駆動源57および保護部材58が収容される。
ファンユニット26は送風路ユニット54を備える。送風路ユニット54は第1部材54aおよび第2部材54bを有する。第1部材54aと第2部材54bとの間には、構造体28内の通路47から隔てられて、構造体28外側の空間に開口する第2吸込口64から第2吹出口38に至る流通路(後述される)が区画される。送風路ユニット54の第2部材54bは第2化粧筐体53bに結合される。こうして送風路ユニット54は送風筐体に一体化される。
送風路ユニット54の第1部材54aは、軸線36に直交する板片62と、板片62の内側から第2化粧筐体53bに向かって立ち上がる路壁63とを有する。板片62には、外側カバー37bに覆われる第2吸込口64が区画される。第2吸込口64は、壁体42の開口43に対応して、複数のパンチング孔によって形成される開口である。
ファンユニット26は遠心ファン55を備える。遠心ファン55は送風路ユニット54内に収容される。遠心ファン55は第2吸込口64から第2吹出口38に至る流通路内に配置される。
遠心ファン55の回転軸はサイドパネル48の外壁面(ファンユニット26側の面)に交差する。ここでは、遠心ファン55の回転軸は外壁面に直交する。遠心ファン55の回転軸線は送風筐体37の軸線36に重なることができる。遠心ファン55が回転すると、遠心ファン55の軸線に沿って第2吸込口64から室内の空気は取り込まれる。遠心ファン55は全周にわたって遠心方向に室温空気を押し出す。こうして押し出された室温空気は流通路を伝って第2吹出口38から吹き出す。
ファンユニット26は取り付け板56を備える。取り付け板56は、後述されるように、送風路ユニット54の第2部材54bに連結される。取り付け板56はサイドパネル48の外壁面に重ねられる。取り付け板56は例えばサイドパネル48にねじ止めされる。個々のねじは軸線36に平行な軸心を有することができる。取り付け板56は円形の外縁を有しており、その外縁は第2化粧筐体53bの円形開口59に嵌め合わせられる。円形開口59に沿って、取り付け板56の外縁は回転する。
ファンユニット26はファン駆動源57を備える。ファン駆動源57は取り付け板56に支持される。ファン駆動源57は例えば電動モータで構成されることができる。ファン駆動源57の駆動軸57aに第2送風ファンとしての遠心ファン55が固定される。
ファンユニット26は保護部材58を備える。保護部材58は取り付け板56に結合される。保護部材58は、遠心ファン駆動源57に覆い被さるドーム形状に形成される。ファン駆動源57の駆動軸57aは保護部材58および送風路ユニット54の第2部材54bを貫通して送風路ユニット54内の空間に進入する。ファン駆動源57および遠心ファン55は送風機を形成する。
図7に示されるように、送風路ユニット54の第2部材54bにはラック66が形成される。ラック66は軸線36に同軸の円筒面に沿って配置される。ラック66には駆動ギア67が噛み合う。駆動ギア67の回転軸は軸線36に平行に設定される。駆動ギア67の回転に応じて軸線36回りで送風路ユニット54は取り付け板56に対して回転することができる。ラック66および駆動ギア67は動力伝達手段を構成する。
取り付け板56には筐体駆動源68が取り付けられる。筐体駆動源68は、例えば、パルス電力の供給に応じて軸心回りで駆動軸を駆動するステッピングモータである。筐体駆動源68の駆動軸は駆動ギア67に連結される。駆動軸の軸心は駆動ギア67の回転軸線に重なる。こうして駆動ギア67の回転は筐体駆動源68の動力に基づき引き起こされる。筐体駆動源68は送風筐体37の回転を引き起こす駆動力を生成する。筐体駆動源68はサイドパネル48の内壁面にねじ止めされる。筐体駆動源68の駆動軸はサイドパネル48を貫通する。筐体駆動源68の固定にあたって用いられるねじはサイドパネル48の内壁面(外壁面の裏側)からサイドパネル48を貫通して取り付け板56にねじ込まれてもよい。こうした共締めに応じて取り付け板56はより強固に固定されることができる。パルス電力のパルス数に応じて送風筐体37の回転位置は制御されることができる。
図8に示されるように、ファンユニット26はサイドルーバー39の駆動ユニット69を備える。駆動ユニット69は、回転自在にサイドルーバー39の軸体71を支持する支持部材72を含む。軸体71は支持部材72の一方の面から支持部材72に受け入れられる。軸体71は、サイドルーバー39の羽根体39aに差し込まれて結合される。軸体71の軸心は縦軸線41に重なる。支持部材72は、送風路ユニット54の第1部材54aに固定されて、第1部材54aとの間で回転自在にサイドルーバー39の羽根体39aを支持する。
支持部材72の軸体71が取り付けられる面にはギアカバー73が取り付けられる。ギアカバー73は、支持部材72との間に駆動ギア74および従動ギア75を収容する。駆動ギア74は、支持部材72の一方の面から突出する支柱76に回転自在に装着される。駆動ギア74の回転軸線は縦軸線41に平行に設定される。従動ギア75は駆動ギア74に噛み合う。従動ギア75はサイドルーバー39に接続される軸体71に固定される。
ギアカバー73にはルーバー駆動源(駆動モータ)77が取り付けられる。したがって、ルーバー駆動源77はギアカバー73を介して支持部材72に支持される。ルーバー駆動源77は、例えば、パルス電力の供給に応じて軸心回りで駆動軸77aを駆動するステッピングモータである。駆動軸77aの軸心は縦軸線41に平行に設定される。駆動軸77aは駆動ギア74に差し込まれて結合される。こうして駆動軸77aは駆動ギア74および従動ギア75を介してサイドルーバー39に接続される軸体71に連結される。駆動軸77aの駆動力は駆動ギア74および従動ギア75を経てサイドルーバー39に伝達される。パルス電力のパルス数に応じてサイドルーバー39の開き位置は制御されることができる。
図9に示されるように、送風路ユニット54は、遠心ファン55の外縁の軌道78から徐々に遠ざかりながら遠心ファン55の回転方向DRに延びる導風壁79と、導風壁79に向き合いながら、遠心ファン55の外縁の軌道78から外壁44に向かって延び、導風壁79との間に送風路81を区画する案内壁82とを備える。導風壁79は、第2吹出口38の前端38a側から遠心ファン55回りに周方向に延びて第2吹出口38の後端38b側に至る。導風壁79の径方向外側で外壁44の内側に駆動ユニット69が配置される。
図10に示されるように、送風路ユニット54の第2部材54bには、送風筐体37の外縁から径方向に突出する制止体83が形成される。制止体83には、軸線36から第1距離D1で離れる外端から、第1距離D1よりも小さい第2距離D2で離れる内端まで広がるストッパ面83aが形成される。ストッパ面83aは、軸線36を中心に回転する送風筐体37の動きを規制できる角度であればよい。
補助構造体35のハウジング壁51には、制止体83の外端の軌道よりも外側に位置する対向壁84が含まれる。対向壁84は軸線36に同軸の円弧を描く湾曲面で送風筐体37の外縁に向き合わせられる。対向壁84の上端には、対向壁84の湾曲面から軸線36に向かって突き出る規制体85が形成される。規制体85には送風筐体37のストッパ面83aを受け止める当たり面85aが形成される。送風筐体37の制止体83は、軸線36回りに対向壁84の内側で対向壁84の規制体85よりも順方向FD(図10では右回り)に延びる経路に沿って変位することができる。対向壁84の規制体85は、順方向FDの反対向きの逆方向RD(図10では左回り)に制止体83の変位を規制する。送風筐体37の制止体83は、規制体85よりも順方向FDに延びる経路内で円弧を描き移動する。
送風筐体37のストッパ面83aが規制体85の当たり面85aに接触すると、送風筐体37は基準位置に位置決めされる。基準位置では第2吹出口38は底板28aと並んだ下向きに開口する。外壁44および閉じ位置のサイドルーバー39は構造体28の底板28aに並んで視覚的に連続する。送風筐体37の上面は補助構造体35の天板52に並んで視覚的に連続する。送風筐体37の基準位置はファンユニット26の運転停止時に確立される非作動位置に相当する。
図11に示されるように、送風筐体37が軸線36回りに規定の第1角度αで順方向FDに回転すると、送風筐体37は第1送風位置に位置する。第1送風位置では第2吹出口38は基準位置よりも上側に開口する位置であって、構造体28の前方向きかつ下向きに開口する。送風筐体37は、わずかながら構造体28の底板28aよりも下方に突出し、わずかながら補助構造体35の天板52よりも上方に突出する。送風筐体37の前面は送風筐体の軸線36からの距離が大きく変わらない湾曲面で形成されているので、送風筐体37が回転しても、構造体28の上下の面から送風筐体37が大きく出っ張ることを抑制できる。
図12に示されるように、送風筐体37が軸線36回りに第1角度αよりも大きい第2角度β(ここでは90度)で回転すると、送風筐体37は第2送風位置に位置する。第2送風位置では第2吹出口38は水平方向に正面向き(前向き)に開口する。送風筐体37は、構造体28の底板28aよりも下方にわずかながら後面の湾曲面を突出させ、補助構造体35の天板52よりも上方にわずかながら前面の湾曲面を突出させる。このように送風筐体37が基準位置よりも順方向FDに回転した位置は、ファンユニット26の作動時に確立される作動位置に含まれる。
次に空気調和機11の動作を説明する。例えば冷房運転が設定されると、四方弁18は第2口18bおよび第3口18cを相互に接続し第1口18aおよび第4口18dを相互に接続する。圧縮機15の動作に応じて冷媒が冷凍回路19を循環する。その結果、室内熱交換器14で冷気が生成される。冷気の温度は、少なくとも第1吸込口34から吸い込まれる室内の空気の温度よりも低い。
1対の送風筐体37は冷房運転の初期位置に位置決めされる。冷房運転の初期位置は第1送風位置に相当する。送風筐体37は基準位置から軸線36回りに順方向FDに駆動される。送風筐体37の位置決めにあたって筐体駆動源68にはパルス電力が供給される。
送風筐体37の駆動に先立って送風筐体37は軸線36回りで逆方向に駆動される。送風路ユニット54の制止体83は補助構造体35の規制体85に当たる。ストッパ面83aと当たり面85aとの接触に応じて送風筐体37の基準位置は確立される。基準位置からパルス電力のパルス数に応じて回転角度は制御される。
サイドルーバー39は第2吹出口38を開放する。開放にあたってルーバー駆動源77にはパルス電力が供給される。ルーバー駆動源77はパルス数に応じて縦軸線41回りでサイドルーバー39を駆動する。
送風ファン27が回転すると、例えば図13に示されるように、冷気の気流86は第1吹出口31から水平方向に前方に吹き出る。上下風向板32は床面に対してほぼ平行な姿勢に保持される。
遠心ファン55が回転すると、ファンユニット26では第2吸込口64から室内の空気が送風路ユニット54内に流入する。ファンユニット26は第2吹出口38から下向きに室温空気の気流87を吹き出す。冷気の気流86の下方で緩やかな室温空気の気流87が生成される。冷気は高い位置から床面に向かって下降していく。室内では徐々に冷気が蓄積されていく。ファンユニット26は冷房運転時にいわゆる扇風機の代わりとして機能する。在室者Mは心地よい涼感を得ることができる。ここで、第2吹出口38の向きは上下風向板32の姿勢に応じて設定されればよい。例えば利用者が上下風向板32を下向きに設定した場合は、第2吹出口38の向きを基準位置と同じくしてもよい。
室温が設定温度に近づくと、例えば図14に示されるように、1対の送風筐体37は軸線36回りに第1送風位置から第2送風位置に駆動される。送風筐体37の位置決めにあたって筐体駆動源68にはパルス電力が供給される。ファンユニット26は第2吹出口38から水平方向に室温空気の気流88を吹き出す。室温空気は冷気と混ざり合って柔らかに在室者Mに届く。
例えば暖房運転が設定されると、四方弁18は第2口18bおよび第4口18dを相互に接続し第1口18aおよび第3口18cを相互に接続する。圧縮機15の動作に応じて冷媒が冷凍回路19を循環する。その結果、室内熱交換器14で暖気が生成される。暖気の温度は少なくとも室内の空気の温度よりも高い。
1対の送風筐体37は暖房運転の初期位置に位置決めされる。暖房運転の初期位置は第1送風位置に相当する。送風筐体37は、前述と同様に、基準位置から軸線36回りに順方向FDに駆動される。サイドルーバー39は第2吹出口38を開放する。
図15に示されるように、暖房運転では送風ファン27の回転に応じて暖気の気流89が第1吹出口31から下向きに床面に向かって吹き出す。上下風向板32の姿勢は下向きに設定される。
遠心ファン55の回転に応じて第2吹出口38から室温空気は吹き出す。暖気の気流89の上方で室温空気の気流91は生成される。暖気の気流89が温度の低い室温空気に抑え込まれるため、暖気の吹き上がりは抑制される。こうして室内は在室者Mの足下から暖められる。
例えば床面が暖まると、例えば図16に示されるように、上下風向板32は床面に対してほぼ平行な姿勢に変化する。第1吹出口31から床面に平行に暖気の気流92は生成される。1対の送風筐体37は軸線36回りに第1送風位置から第2送風位置に駆動される。第2吹出口38から床面に平行に室温空気の気流93は生成される。室温空気は暖気と混ざり合って、在室者Mに直接に当たらずに室内の空気を撹拌する。
本実施形態に係る空気調和機11の室内機12では、室内機12の非作動時に、送風筐体37の第2吹出口38は構造体28の底板28aに並んで下向きに開口する。送風筐体37の第2吹出口38はフロントパネル29からずれた位置に配置されることから、フロントパネル29は第2吹出口38の形状に関係なく形作られることができる。したがって、フロントパネル29の形状の制限は取り払われることができる。フロントパネル29の形状の自由度は広がることから、室内機12の美観は大いに向上することができる。
本実施形態では、送風筐体37の前面はフロントパネル29の左右端に合わせた形状に形成される。フロントパネル29と送風筐体37とは視覚的に調和した形状を有するので、美観の向上に大いに貢献する。
フロントパネル29は、送風筐体37の軸線36回りで円弧を描く湾曲面に形成される。フロントパネル29は湾曲面を描くので、フロントパネル29は美観の向上に大いに貢献する。しかも、送風筐体37の前面はフロントパネル29に合わせて湾曲面を描くので、送風筐体37が軸線36回りで回転しても、構造体28の上下から送風筐体37の出っ張りは抑制される。したがって、動作中であっても室内機12の美観は大いに向上する。加えて、室内機12の占有空間は上下に縮小される。その結果、室内機12の配置の自由度は広がる。
送風筐体37の前面は、フロントパネル29から後方に後退した段差面を形成する。段差面の働きで視覚的にフロントパネル29の左右方向長さで室内機12の左右方向長さは把握されることから、送風筐体37の付加に拘わらず室内機12の左右方向寸法は縮小されて見える。こうして室内機12は室内の美観の向上に貢献することができる。