JP2020148431A - 吹出口アダプター及び吹出口アダプターを備えた空気調和機 - Google Patents

Abstract

【課題】空調対象の場所ないし領域に所定の速度で効率よく調和空気を送風する吹出口アダプターを提供する。【解決手段】温度調整された空気を吹き出すための吹出口アダプター４０。筒形状の本体４１と、前記本体４１内において前記空気の流路４３に配設される、ハニカム構造を有する整流板４２とを備える。前記ハニカム構造を構成する断面六角形状の単位セルの対向する２つの壁間の距離であるセル径Ｄと、前記整流板４２の厚さであるセル高さＨとの比Ｄ／Ｈが、０．３〜０．５の範囲内である。【選択図】図４

Description

本開示は吹出口アダプター及び吹出口アダプターを備えた空気調和機に関する。さらに詳しくは、スポット式の空調に用いられる吹出口アダプター及び吹出口アダプターを備えた空気調和機に関する。

従来、工場や作業場等において作業者や物品に対し局所的ないし部分的に冷風や温風を送風するスポット式の空調が採用されている。かかるスポット式の空調を行う空気調和機又は空調ユニットでは、空調対象の場所ないし領域に冷風や温風を所定の速度で効率よく供給することが求められ、そのために、例えば空気流を整流する機構を吹出口に設けることが提案されている（例えば、特許文献１参照）。

特許文献１記載のスポット式空調装置では、吹出口装置の開口部にアルミニウム製のハニカム体からなる整流部が設けられており、この整流部によって空調空気の流れの向きを前記開口部の軸線方向に沿うように整流している。

特開２０１２−１２２６９５号公報

スポット式の空調では、空調対象の場所ないし領域に所定の速度で効率よく調和空気を送風することが要望され続けている。

本開示は、空調対象の場所ないし領域に所定の速度で効率よく調和空気を送風することができる吹出口アダプター及び吹出口アダプターを備えた空気調和機を提供することを目的としている。

本開示の吹出口アダプターは、
（１）温度調整された空気を吹き出すための吹出口アダプターであって、
筒形状の本体と、
前記本体内において前記空気の流路に配設される、ハニカム構造を有する整流板と
を備え、
前記ハニカム構造を構成する断面六角形状の単位セルの対向する２つの壁間の距離であるセル径Ｄと、前記整流板の厚さであるセル高さＨとの比Ｄ／Ｈが、０．３〜０．５の範囲内である。

本開示の吹出口アダプターでは、ハニカム構造を有する整流板の単位セルのセル径Ｄと、セル高さＨとの比Ｄ／Ｈを０．３〜０．５の範囲内にし、温度調整された空気が流れる通路の長さ（セル高さ）を空気流の入口部分のサイズ（セル径）に比べて長くなるようにしている。このため、整流板から吹き出される空気の速度を維持することができ、吹出口アダプターから吹き出される空気をより遠くまで供給することができる。換言すれば、空調対象の場所ないし領域に所定の速度（例えば、吹出口アダプターから３ｍの距離での風速≧３ｍ／ｓ）で効率よく調和空気を送風することができる。

（２）前記（１）の吹出口アダプターにおいて、前記整流板の開口率が８５〜９５％の範囲内であることが望ましい。この場合、整流板の開口率を８５〜９５％と大きくすることで当該整流板を通過する空気の抵抗を小さくすることができ、その結果、風速の低下を小さくしてより遠くまで空気を供給することができる。

（３）前記（１）又は（２）の吹出口アダプターにおいて、前記整流板を合成樹脂で作製することができる。この場合、整流板の材質を合成樹脂とすることで壁厚の小さいセルを容易に作製することができる。これにより、開口率が大きい整流板を容易に得ることができる。

（４）前記（１）〜（３）の吹出口アダプターにおいて、前記本体内に円筒形状の断熱体が配設されており、前記整流板が当該断熱体により画定される前記空気の流路に配設されていることが望ましい。この場合、断熱体を本体内に配設し、この断熱体により画定される流路に空気を流すことで、冷房時に当該本体に結露が発生するのを抑制することができる。

（５）前記（１）〜（３）の吹出口アダプターにおいて、前記本体の空気流方向の下流側壁面に設けられ、内部を前記空気が流れる円筒形状のガイドを更に備えることが望ましい。この場合、円筒形状のガイドを設けることで吹出口アダプターから吹き出される空気流を当該ガイドの軸方向に沿って導くことができる。これにより、所定の場所ないし領域に効率よく温風又は冷風を供給することができる。

本開示の空気調和機は、
（６）箱形状のケーシング内にファン及び熱交換器が収容されており、当該熱交換器により温度調整された空気を前記ファンにより供給する空気調和機であって、
前記（１）〜（５）のいずれかの吹出口アダプターが、吹出開口が形成された、前記ケーシングの一面に設けられる。

本開示の空気調和機では、前述したハニカム構造を有する整流板を用いているので、整流板から吹き出される空気の速度を維持することができ、吹出口アダプターから吹き出される空気をより遠くまで供給することができる。

本開示の空気調和機を含む空調システムの冷媒配管系統を説明する図である。 本開示の一実施形態に係る空気調和機を前方から見た斜視説明図である。 本開示の一実施形態に係る吹出口アダプターの正面図である。 図３に示される吹出口アダプターのＡ−Ａ線断面図である。 図３に示される吹出口アダプターの分解斜視図である。 保持クリップを示す斜視説明図である。 整流板の部分平面図である。 整流板の部分側面図である。

以下、添付図面を参照しつつ、本開示の吹出口アダプター及び吹出口アダプターを備えた空気調和機を詳細に説明する。なお、本開示はこれらの例示に限定されるものではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

〔空調システムの全体構成〕
図１は、本開示の一実施形態に係る空気調和機である室内機２を含む空調システムＡの冷媒配管系統を示す図であり、図２は、図１に示される室内機２を前方から見た斜視説明図である。空調システムＡは、冷媒配管方式の分散型の空気調和装置であり、蒸気圧縮式の冷凍サイクル運転を行うことで建物内を冷暖房する。

空調システムＡは、主に工場や作業場等の開放的な建物内の空間を局所的ないし部分的に冷やすか又は暖めるために当該工場等に設置される。空調システムＡは、建物外に設置される熱源ユニット１と、建物内に設置される複数の室内機２と、熱源ユニット１と室内機２とを接続する液冷媒連結管３及びガス冷媒連結管４と、を備えている。建物内において、室内機２は床面に設置してもよいし、天井の梁から吊るしてもよいし、また、柱に支持させてもよい。なお、図１では、分かり易くするために２台の室内機２だけが描かれているが、３台以上の室内機２を設けることもできる。

熱源ユニット１は、圧縮機５、四路切換弁６、熱源側熱交換器７、熱源側膨張弁８、液側閉鎖弁９、及びガス側閉鎖弁１０を備えている。

圧縮機５は、圧縮機用のモータ（図示せず）によって駆動される密閉式圧縮機であり、吸入流路１１からガス冷媒を吸入する。
四路切換弁６は、冷媒の流れの方向を切り換えるための機構である。冷房運転時には、図１において実線で示されるように、四路切換弁６は、圧縮機５の吐出側の冷媒配管１２と熱源側熱交換器７の一端とを接続するとともに、圧縮機５の吸入側の吸入流路１１とガス側閉鎖弁１０とを接続する。これにより、熱源側熱交換器７が、圧縮機５によって圧縮される冷媒の凝縮器として機能し、かつ、後述する利用側熱交換器１３が、熱源側熱交換器７において凝縮した冷媒の蒸発器として機能する。

また、暖房運転時には、図１において破線で示されるように、四路切換弁６は、圧縮機５の吐出側の冷媒配管１２とガス側閉鎖弁１０とを接続するとともに、吸入流路１１と熱源側熱交換器７の一端とを接続する。これにより、利用側熱交換器１３が、圧縮機５によって圧縮された冷媒の凝縮器として機能し、かつ、熱源側熱交換器７が、利用側熱交換器１３において冷却された冷媒の蒸発器として機能する。

熱源ユニット１は、当該熱源ユニット１内に外気を取り入れ、熱源側熱交換器７を流れる冷媒との間で熱交換された外気を屋外に排出するための熱源側ファン１４を備えている。

室内機２は、それぞれ冷媒連絡管３、４を介して熱源ユニット１に接続されている。室内機２は、いずれも同じ外形及び内部構造である。室内機２は、液冷媒配管１７、利用側膨張弁１８、利用側熱交換器１３、ガス冷媒配管２０、及び利用側ファン２１を備えている。利用側ファン２１は、室内機２内に屋内の空気を吸入し、利用側熱交換器１９を流れる冷媒との間で熱交換された空気を後述する吹出口アダプターを介して屋内に供給する。

〔空調システムの動作〕
前述した構成を有する空調システムＡは、以下のようにして冷房運転又は暖房運転を行う。
冷房運転時には、前述したように、四路切換弁６は図１において実線で示される状態となる。この状態において、圧縮機５から吐出された高圧のガス冷媒は、四路切換弁６を経由して凝縮器として機能する熱源側熱交換器７に送られ、熱源側ファン１４によって供給される外気と熱交換を行って冷却される。熱源側熱交換器７において冷却されて液化した高圧の冷媒は、液冷媒連絡管３を経由して各室内機２に送られる。各室内機２に送られた冷媒は、利用側膨張弁１８によって減圧されて低圧の気液二相状態の冷媒となり、蒸発器として機能する利用側熱交換器１３において屋内の空気と熱交換をし、蒸発して低圧のガス冷媒となる。利用側熱交換器１３において加熱された低圧のガス冷媒は、ガス冷媒連絡管４を経由して熱源ユニット１に送られ、四路切換弁６を経由して再び圧縮機５に吸入される。

一方、暖房運転時には、前述したように、四路切換弁６は図１において破線で示される状態となる。この状態において、圧縮機５から吐出された高圧のガス冷媒は、四路切換弁６及びガス冷媒連絡管４を経由して各室内機２に送られる。各室内機２に送られた高圧のガス冷媒は、凝縮器として機能する利用側熱交換器１３に送られ、屋外の空気と熱交換を行って冷却された後、利用側膨張弁１８を通過し、液冷媒連絡管３を経由して熱源ユニット１に送られる。熱源ユニット１に送られた高圧の冷媒は、熱源側膨張弁８によって減圧されて低圧の気液二相状態の冷媒となり、蒸発器として機能する熱源側熱交換器７に流入する。熱源側熱交換器７に流入した低圧の気液二相状態の冷媒は、熱源側ファン１４によって供給される外気と熱交換を行って加熱され、蒸発して低圧の冷媒となる。熱源側熱交換器７を出た低圧のガス冷媒は、四路切換弁６を経由して再び圧縮機５に吸入される。

〔室内機〕
本開示の空気調和機としての室内機２は、図２に示されるように、本体部３０と、吹出口アダプター４０とを備えている。本体部３０は、箱形状のケーシング３１を有しており、このケーシング３１内に前述した利用側膨張弁１８、利用側熱交換器１３及び利用側ファン２１等の機器ないし要素が収容されている。吹出口アダプター４０は、本体部３０のケーシング３１の正面側の面３１ａに取り付けられる。この面３１ａには、室内機２にて温度調整された空気を吹き出すための吹出開口３２が形成されている。

〔吹出口アダプター〕
図３は、本開示の一実施形態に係る吹出口アダプター４０の正面図であり、図４は、図３に示される吹出口アダプター４０のＡ−Ａ線断面図であり、図５は、図２〜４に示される吹出口アダプター４０の分解斜視部である。
吹出口アダプター４０は、室内機２の本体部３０において温度調整された空気を空調対象の場所ないし領域に向けて吹き出すために当該本体部３０に取り付けられる。吹出口アダプター４０は、筒形状の本体４１と、当該本体４１内において空気の流路に配設される、ハニカム構造を有する整流板４２とを備えている。本実施形態における本体４１は短角筒形状を呈しており、亜鉛鋼板等の金属で作製されている。本体４１の内部には、前記空気の流路４３を画定する円筒形状の断熱体４４が配設されている。整流板４２は、断熱体４４により画定される流路４３に配設される。整流板４２は、断熱体４４の内周面の形状に対応してほぼ円形状を呈している。

本体４１は、空気流方向の上流側（図４において右側）にフランジ４５ａを備えた後壁面４５（図５参照）を有している。このフランジ４５ａを利用して吹出口アダプター４０が本体部３０に取り付けられる。後壁面４５は円形の開口４５ｂを有しており、この開口４５内に断熱体４４が挿入される。また、本体４１は、空気流方向の下流側に円形の開口が形成された前壁面４６を有している。この前壁面４６の開口の周縁部に円筒形状のガイド４７が取り付けられている。整流板４２を通過した空気は前記ガイド４７によって当該ガイドの軸方向に沿って導かれ空調対象の場所ないし領域に向けて吹き出される。これにより、当該場所ないし領域に効率よく冷風又は温風を供給することができる。

断熱体４４は、例えばポリスチレン等の合成樹脂の発泡体からなっている。断熱体４４は、軸方向の一端側（空気流方向の上流側の端部側）に鍔部４４ａを有している。本体４１内に断熱体４４を挿入すると、前記鍔部４４ａが後壁面４５の開口４５ｂの周縁部に当接する（図４参照）。本実施形態では、前記断熱体４４以外に、本体４１の前壁面４６の裏面４６ｂ及びガイド４７の内周面４７ａにも断熱体４８，４９がそれぞれ配設されている。これにより、冷房時において金属製の本体４１の外面に結露が発生するのを抑制することができる。

整流板４２は、断熱体４４の空気流方向の下流側の端面４４ｂとほぼ面一となるように当該断熱体４４内に配設される（図４参照）。整流板４２の周縁には、図５に示されるように、４つの保持クリップ５０が等間隔で配置されている。保持クリップ５０は、図６に示されるように、Ｕ字状の固定部５１と、この固定部５１に接続された一対の爪部５２ａ、５２ｂとを有している。固定部５１は、断熱体４４の空気流方向の下流側の端壁４４ｃを挟み得る大きさであり、また、一対の爪部５２ａ、５２ｂ間の間隔は整流板４２を挟み得る大きさである。図５に示されるように、一対の爪部５２ａ、５２ｂで整流板４１の周縁を所定間隔で挟み、この状態で、前記固定部５１で断熱体４４の端壁４４ｃを挟むようにして整流板４１を断熱体４４の流路４３内に配設する。そして、整流板４１を配設した状態の断熱体４４が本体４１の後壁面４５の開口４５ｂ内に挿入される。

整流板４２のハニカム構造は、断面六角形の単位セルを複数集積させることで構成することができる。図７は整流板４２の部分平面図であり、図８は整流板４２の部分側面図である。図７〜８では、簡単のために、５つのセルだけが描かれている。単位セルＣは、６つの壁５３により正六角形が画定されている。整流板４２は、硬質塩化ビニル等の合成樹脂やアルミニウム等の金属で作製することができるが、壁５３の厚さを小さくして整流板４２の開口率を大きくすることができる点、及び軽量化を図ることができる点等からは、合成樹脂で作製することが望ましい。単位セルＣの各壁５３の厚さは、特に限定されないが、例えば０．１〜１．０ｍｍとすることができる。また、整流板４２の厚さも、特に限定されないが、例えば１５〜７０ｍｍとすることができる。

本実施形態では、単位セルＣの対向する２つの壁５３の間の距離であるセル径Ｄと、整流板４２の厚さであるセル高さＨとの比Ｄ／Ｈが０．３〜０．５の範囲内に設定されている。単位セルＣの６つの壁５３により形成される断面正六角形の通路を温度調整された空気が流れるが、本実施形態では、この通路が空気流方向に沿って細長形状になるように前記比が設定されている。これにより、整流板４２から吹き出される空気の速度を維持することができ、吹出口アダプターＡから吹き出される空気をより遠くまで供給することができる。換言すれば、空調対象の場所ないし領域に所定の速度（例えば、吹出口アダプターから３ｍの距離での風速≧３ｍ／ｓ）で効率よく調和空気を送風することができる。

前記比が０．３よりも小さい場合、セル径Ｄを一定にすると空気の通路が長くなり、また、セル高さＨを一定にするとセル径Ｄが小さくなり、いずれにしても空気流が整流板を通過する際の抵抗が増大して風速が低下する恐れがある。一方、前記比が０．５よりも大きいと、前述した空気速度の維持効果を十分に得ることができない恐れがある。したがって、前記比は０．３〜０．５の範囲内であることが望ましく、０．４５〜０．５の範囲内であることがさらに望ましい。

表１は、合成樹脂フィルムを用いて作製した、種々のセル径Ｄ及びセル高さＨを有する整流板（Ｎｏ．１〜６）について、吹出口から３ｍの地点での風速を確認した実験例を示している。セル径Ｄとセル高さＨとの比Ｄ／Ｈが０．３〜０．５の場合、吹出口から３ｍの地点での風速が３ｍ／ｓ以上となること（判定：〇）が確認された。

また、本実施形態では、整流板４２の開口率が８５〜９５％の範囲内になるように設定されている。この開口率は、単位セルＣのセル径Ｄや壁５３の厚さを調整することで変更することができる。整流板４２の材質として合成樹脂を用いると、薄い壁厚の単位セルＣを作製することができ、開口率８５〜９５％の整流板４２を容易に得ることができる。整流板４２の開口率を８５〜９５％と大きくすることで当該整流板４２を通過する空気の抵抗を小さくすることができ、その結果、風速の低下を小さくすることができる。開口率が８５％より小さいと十分な風速低下抑制効果が得られず、また、９５％を超えると壁５３が薄くなり整流板４２の強度が低下する恐れがある。

〔その他の変形例〕
本開示は前述した実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲内において種々の変更が可能である。
例えば、前述した実施形態では、吹出口アダプター４０の本体４１の形状を短角筒状としているが、短円筒形状等の他の形状とすることもできる。
また、前述した実施形態では、円筒形状の断熱体４４を用いているが、角筒形状等の他の形状とすることもできる。
また、前述した実施形態では、本体４１と断熱体４４とを別体とし、当該断熱体４４を本体４１内に挿入しているが、本体４１の内面に断熱材層を設け、この断熱材層を断熱体とすることもできる。

１ ： 熱源ユニット
２ ： 室内機（空気調和機）
１３ ： 利用側熱交換器
１８ ： 利用側膨張弁
２１ ： 利用側ファン
３０ ： 本体部
３１ ： ケーシング
３２ ： 吹出開口
４０ ： 吹出口アダプター
４１ ： 本体
４２ ： 整流板
４３ ： 流路
４４ ： 断熱体
４４ａ： 鍔部
４５ ： 後壁面
４６ ： 前壁面
４７ ： ガイド
５０ ： 保持クリップ
Ａ ： 空調システム
Ｃ ： 単位セル
Ｄ ： セル径
Ｈ ： セル高さ

Claims (6)

1. 温度調整された空気を吹き出すための吹出口アダプター（４０）であって、
   筒形状の本体（４１）と、
   前記本体（４１）内において前記空気の流路（４３）に配設される、ハニカム構造を有する整流板（４２）と
   を備え、
   前記ハニカム構造を構成する断面六角形状の単位セル（Ｃ）の対向する２つの壁（５３）間の距離であるセル径（Ｄ）と、前記整流板（４２）の厚さであるセル高さ（Ｈ）との比（Ｄ／Ｈ）が、０．３〜０．５の範囲内である、吹出口アダプター（４０）。
2. 前記整流板（４２）の開口率が８５〜９５％の範囲内である、請求項１に記載の吹出口アダプター（４０）。
3. 前記整流板（４２）が合成樹脂で作製されている、請求項１又は請求項２に記載の吹出口アダプター（４０）。
4. 前記本体（４１）内に円筒形状の断熱体（４４）が配設されており、前記整流板（４２）が当該断熱体により画定される前記空気の流路（４３）に配設されている、請求項１〜３のいずれか１項に記載の吹出口アダプター（４０）。
5. 前記本体（４１）の空気流方向の下流側壁面（４６）に設けられ、内部を前記空気が流れる円筒形状のガイド（４７）を更に備える、請求項１〜４のいずれか１項に記載の吹出口アダプター（４０）。
6. 箱形状のケーシング（３１）内に利用側ファン（２１）及び利用側熱交換器（１３）が収容されており、当該利用側熱交換器（１３）により温度調整された空気を前記利用側ファン（２１）により供給する空気調和機（２）であって、
   請求項１〜５のいずれか１項に記載された吹出口アダプター（４０）が、吹出開口（３２）が形成された、前記ケーシング（３１）の一面（３１ａ）に設けられる、空気調和機（２）。
   

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