JP2021156497A - Air conditioner - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は空気調和機の室内機に関する。 The present invention relates to an indoor unit of an air conditioner.
特許文献1は、吸込口から吹出口に至る送風経路中に室内熱交換器を配置する室内機を開示する。吹出口には、水平軸回りで回転自在に風向板が配置される。風向板は、水平軸回りの移動に基づき、吹出口から吹き出される気流の向きを上下方向に変更することができる。 Patent Document 1 discloses an indoor unit in which an indoor heat exchanger is arranged in an air passage from a suction port to an air outlet. At the air outlet, a wind direction plate is arranged so as to be rotatable around the horizontal axis. The wind direction plate can change the direction of the airflow blown out from the air outlet in the vertical direction based on the movement around the horizontal axis.
特許文献1では、冷房運転時、冷気は吹出口から前方斜め上方に天井に向けて吹き出される。風向制御にあたってコアンダ効果は利用される。コアンダ効果によれば、風向板といった遮蔽物によって気流に対して生じる抵抗の増大を回避しながら気流の向きは調整されることができる。しかしながら、コアンダ効果の生成にあたって、長い送風路の確保や形状変更といった構造上の制約が存在した。 In Patent Document 1, during the cooling operation, cold air is blown out from the air outlet diagonally upward toward the ceiling. The Coanda effect is used to control the wind direction. According to the Coanda effect, the direction of the airflow can be adjusted while avoiding the increase in resistance to the airflow caused by a shield such as a wind direction plate. However, in generating the Coanda effect, there were structural restrictions such as securing a long air passage and changing the shape.
本発明は、気流に対して生じる抵抗の増大を回避しながら気流の向きを調整することができ、しかも、構造上の制約を緩和することができる空気調和機を提供することを目的とする。 An object of the present invention is to provide an air conditioner capable of adjusting the direction of an air flow while avoiding an increase in resistance to the air flow and relaxing structural restrictions.
本発明の一形態に係る空気調和機は、表面に、吹出口から吹き出される気流を案内する平面域を有する風向体と、前記平面域よりも前記気流の下流側であって前記平面域よりも外側の位置で前記風向体の表面に設置される第1電極と、前記第1電極に誘電体を介して接続されて、前記気流の下流側に前記第1電極からずれた位置に配置される第2電極と、前記第1電極および前記第2電極に交流電圧またはパルス状の電圧を印加する制御部とを備える。 The air conditioner according to one embodiment of the present invention has a wind direction body having a plane area on the surface for guiding the airflow blown from the outlet, and a wind direction body downstream of the plane area and from the plane area. Is connected to the first electrode, which is installed on the surface of the wind direction body at an outer position, via a dielectric, and is arranged at a position deviated from the first electrode on the downstream side of the air flow. The second electrode is provided with a control unit for applying an AC voltage or a pulsed voltage to the first electrode and the second electrode.
風向体の平面域に沿って空気が流れると、平面域から離れても空気は直線状に流れる。風向体の平面域は気流の向きを案内することができる。制御部から第1電極および第2電極に交流電圧またはパルス状の電圧が印加されると、第1電極および第2電極はいわゆるプラズマアクチュエーターとして機能することができる。平面域から離れた空気は第1電極下流のプラズマ領域に移動する。気流は曲げられる。プラズマアクチュエーターによれば、風向板といった遮蔽物によって気流に対して生じる抵抗の増大を回避しながら気流の向きは調整されることができる。しかも、風向体では平面域の下流に第1電極および第2電極が配置されればよく、長い送風路の確保や形状変更といった構造上の制約は緩和されることができる。 When air flows along the plane area of the wind direction body, the air flows linearly even if it is separated from the plane area. The plane area of the wind direction body can guide the direction of the air flow. When an AC voltage or a pulsed voltage is applied from the control unit to the first electrode and the second electrode, the first electrode and the second electrode can function as a so-called plasma actuator. Air away from the plane region moves to the plasma region downstream of the first electrode. The airflow is bent. According to the plasma actuator, the direction of the airflow can be adjusted while avoiding the increase in resistance to the airflow caused by the shield such as the wind direction plate. Moreover, in the wind direction body, the first electrode and the second electrode need only be arranged downstream of the plane region, and structural restrictions such as securing a long air passage and changing the shape can be relaxed.
前記風向体は、前記第1電極および前記第2電極を支持し、前記平面域を通過した気流に対してコアンダ効果を生み出す湾曲面を有すればよい。平面域を通過する気流はプラズマアクチュエーターの働きで湾曲面に沿って誘導される。コアンダ効果の働きで、風向板といった障害物によって気流に対して生じる抵抗の増大を回避しながら良好に気流の向きは調整されることができる。 The wind direction body may have a curved surface that supports the first electrode and the second electrode and produces a Coanda effect on the airflow that has passed through the plane region. The airflow passing through the plane region is guided along the curved surface by the action of the plasma actuator. Due to the Coanda effect, the direction of the airflow can be adjusted satisfactorily while avoiding the increase in resistance to the airflow caused by obstacles such as the wind direction plate.
前記風向体は、前記気流を横切る軸線回りで回転自在に支持される風向板であればよい。風向板の軸回りの回転だけが利用される場合に比べて、風向板およびプラズマアクチュエーターの組み合わせに基づき、多様な風向制御は実現されることができる。 The wind direction body may be any wind direction plate that is rotatably supported around an axis that crosses the air flow. A variety of wind direction controls can be realized based on the combination of the wind direction plate and the plasma actuator, as compared with the case where only the rotation around the axis of the wind direction plate is used.
前記第1電極および前記第2電極は前記風向体の下流側の端部に配置されればよい。簡単な形状で良好な風向制御は実現されることができる。 The first electrode and the second electrode may be arranged at the downstream end of the wind direction body. Good wind direction control can be realized with a simple shape.
空気調和機は、前記平面域に向き合って、前記気流を案内する案内体をさらに備えてもよい。案内体は平面域に向かって気流を誘導することができる。こうして案内された気流は、良好に平面域の下流側まで流れることができる。良好にプラズマアクチュエーターに基づく風向変更の効果を得ることができる。 The air conditioner may further include a guide body that faces the plane area and guides the air flow. The guide body can guide the air flow toward the plane area. The airflow guided in this way can satisfactorily flow to the downstream side of the plane region. The effect of changing the wind direction based on the plasma actuator can be obtained satisfactorily.
前記案内体は、前記気流を横切る軸線回りで回転自在に支持される案内板であればよい。案内板の軸回りの回転に基づき風向体と案内板との間隔が広げられたり狭められたりすることでプラズマアクチュエーターに基づく風向変更の効果は調整されることができる。 The guide body may be a guide plate that is rotatably supported around an axis that crosses the air flow. The effect of changing the wind direction based on the plasma actuator can be adjusted by widening or narrowing the distance between the wind direction body and the guide plate based on the rotation of the guide plate around the axis.
以上のように開示の空気調和機によれば、気流に対して生じる抵抗の増大を回避しながら気流の向きを調整することができ、しかも、構造上の制約を緩和することができる As described above, according to the disclosed air conditioner, the direction of the airflow can be adjusted while avoiding an increase in resistance to the airflow, and structural restrictions can be relaxed.
(1)空気調和機の構成
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。室外機13は、室外空気との熱交換が可能な屋外に設置されればよい。
(1) Configuration of Air Conditioner FIG. 1 schematically shows the configuration of an air conditioner 11 according to an embodiment of the present invention. The air conditioner 11 includes an
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が配置される。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。冷媒配管は例えば銅管であればよい。
The freezing
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、室外熱交換器16を通過する冷媒と室外熱交換器16に接触する空気との間で熱エネルギーを交換する。室内熱交換器14は、室内熱交換器14を通過する冷媒と室内熱交換器14に接触する空気との間で熱エネルギーを交換する。
The freezing
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。送風ファン23の働きで気流は室外熱交換器16を通り抜ける。室外の空気は室外熱交換器16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室外機13から吹き出される。通り抜ける気流の流量は羽根車の回転数に応じて調整される。
A
室内機12には送風ファン24が組み込まれる。送風ファン24は室内熱交換器14に通風する。送風ファン24は羽根車の回転に応じて気流を生成する。送風ファン24の働きで室内機12には室内空気が吸い込まれる。室内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室内機12から吹き出される。通り抜ける気流の流量は羽根車の回転数に応じて調整される。
A
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24の働きで室内空間に吹き出される。
When the cooling operation is carried out in the
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24の働きで室内空間に吹き出される。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。
When the heating operation is performed in the
(2)室内機の構成
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は筐体26を備える。筐体26は、部屋の壁面に直交する水平面に沿って広がる天板27と、天板27の下方で壁面に直交する水平面に沿って広がり、天板27との間に収容空間を挟む底板28とを有する。部屋は、例えば、重力方向に直交する水平面に平行な床面と、床面に垂直な壁面とを有すればよい。
(2) Configuration of Indoor Unit FIG. 2 schematically shows the appearance of the
筐体26の天板27には吸込口29が形成される。室内熱交換器14に流入する空気は吸込口29から取り込まれる。筐体26には天板27の下方で室内熱交換器14の前方に複数のエアフィルタアセンブリ(図示されず)が着脱自在に装着される。
A
筐体26の底板28には吹出口31が形成される。吹出口31は室内に向けて開口される。吹出口31は、室内熱交換器14で生成される冷気または暖気の気流を吹き出す。
An
吹出口31には、吹出口31から吹き出される気流の向きを上下方向に変更する1枚の上下風向板(風向体)32と、上下風向板32の上面に向き合わせられる表面を有し、上下風向板32とで吹出口31からの気流を案内する1枚の案内板(案内体)33とが設置される。上下風向板32は筐体26の1部として形成されてもよい。上下風向板32および案内板33は例えば水平軸線回りに回動するように設けられてもよい。
The
図3に示されるように、室内機12の筐体26内には、吸込口29から吹出口31に至る通風路34が区画される。通風路34内には軸線35回りに回転自在に送風ファン24が配置される。送風ファン24には例えばクロスフローファンが用いられる。送風ファン24の軸線35は設置時に水平方向に延びる。送風ファン24は吹出口31に平行に配置される。送風ファン24には駆動源36から軸線35回りの駆動力が伝達される。駆動源36は筐体26に支持される。送風ファン24の回転に応じて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吹出口31から吹き出される。
As shown in FIG. 3, a
室内機12の筐体26は、室内熱交換器14を含んで、室内の壁面に取り付けられる熱交換器ユニット38と、下方から熱交換器ユニット38に連結されて、吹出口31を区画する吹出口フレーム39と、上方から吹出口フレーム39に結合されて、吸込口29を区画するメインフレーム41とを備える。吹出口フレーム39は、熱交換器ユニット38との間に送風ファン24を収容するファン空間42を区画する。吹出口31はファン空間42から連続する。送風ファン24は吹出口フレーム39に重力方向に支持される。送風ファン24が回転すると、吸込口29から流入する室内空気は室内熱交換器14を通過してファン空間42に流入する。ファン空間42の空気は吹出口31から室内に流出する。メインフレーム41は室内熱交換器14に覆い被さる。
The
(3)第1実施形態に係る風向体
図4に示されるように、上下風向板32は、気流の経路45に沿って設けられる平面域46を有する。図3に示されるように、案内板33の下面33aは、平面域46に向き合うように設けられる。上下風向板32の下流側の端部64には、気流の流通方向に平面域46の下流側の端部60から連続する湾曲面47が形成される。平面域46の下流側の端部60は、例えば送風ファン24の軸線35に平行に設定される。湾曲面47は、気流を横切る方向に(すなわち軸線35に平行な水平方向に)母線を有する。湾曲面47の形状(例えば曲率)は、平面域46を通過する気流に対して生み出されるコアンダ効果の原理に従って設定されることができる。湾曲面47には、後述されるように、金属箔および誘電体フィルムの積層体で構成されるプラズマアクチュエーター48が貼り付けられる。プラズマアクチュエーター48は例えば軸線35の軸方向に湾曲面47の全域にわたって延びればよい。プラズマアクチュエーター48は軸線35の軸方向に連続して設けられていてもよく、所定の間隔を設けて複数設けられていてもよい。プラズマアクチュエーター48は、平面域46の下流側の端部60から湾曲面47にわたって設けられても良い。プラズマアクチュエーター48は軸線35の軸方向に直線状に延びてもよく湾曲しながら延びてもよい。
(3) Wind Direction Body According to the First Embodiment As shown in FIG. 4, the vertical
図5に示されるように、プラズマアクチュエーター48は、平面域46よりも気流Smの下流側であって平面域46よりも外側の位置、つまり経路45に沿って流れる気流Smから遠ざかる位置で上下風向板32の湾曲面47に配置される第1電極49と、第1電極49に誘電体51を介して接続されて、気流Smの流れ方向(図5の矢印の方向)に第1電極49からずれた位置に配置される第2電極52と、第1電極49および第2電極52に電気的に接続されて、第1電極49および第2電極52に交流電圧またはパルス状の電圧を印加する制御部53とを備える。誘電体51には例えば湾曲面47に貼り付けられる樹脂フィルムが用いられる。樹脂フィルムは例えば数μ〜数百μmの厚みを有すればよい。
As shown in FIG. 5, the
樹脂フィルムの外表面に第1電極49は貼り付けられる。第1電極49は数μmの厚みを持つ銅箔から形成されることができる。第1電極49は気流Smの流れ方向に1〜2mm程度の長さを有すればよい。第1電極49は樹脂フィルムの表面に積層されてもよい。積層にあたって例えば蒸着は用いられることができる。
The
第1電極49の下流で第2電極52は樹脂フィルムに覆われる。第2電極52は数μmの厚みを持つ銅箔から形成されることができる。第2電極52は気流の下流側に1〜2mm程度の長さを有すればよい。第2電極52は上下風向板32の湾曲面47に貼り付けられる。第2電極52は、樹脂フィルムの裏面または湾曲面47の表面に積層されてもよい。積層にあたって例えば蒸着は用いられることができる。第1電極49および第2電極52の間に樹脂フィルムが挟まれる限り、第2電極52は部分的に第1電極49に重なってもよい。制御部53は、第1電極49および第2電極52の間に数Hz〜数kHzの周波数で数kVの交流電圧を印加する。制御部53が出力する電圧の周波数は例えば可聴音領域外に設定されればよい。制御部53が出力する電圧としては、一定周波数の交流電圧、または、パルス状の電圧の他に、バースト電圧でもよい。
Downstream of the
(4)空気調和機の動作
空気調和機11が冷房運転または暖房運転を開始すると、室内機12の送風ファン24は回転する。送風ファン24の回転に応じて室内の室温空気は吸込口29から通風路34に吸い込まれる。空気はファン空間42を通過して吹出口31から吹き出る。このとき、図6に示されるように、気流Smは上下風向板32の平面域46に沿って流れる。案内板33は平面域46に沿って気流Smが流れるよう誘導することができる。気流Smは良好に経路45に沿って流れることができる。制御部53から第1電極49および第2電極52に交流電圧またはパルス状の電圧が印加されていなければ、気流Smが平面域46を通過すると、平面域46の直接的な案内は終了するものの気流Smは平面域46から下流方向に離れてもそのまま経路45を辿る。気流Smの向きは上下風向板32の平面域46で設定されることができる。良好に気流Smの直進性は確保されることができる。
(4) Operation of the air conditioner When the air conditioner 11 starts the cooling operation or the heating operation, the
制御部53から第1電極49および第2電極52に交流電圧またはパルス状の電圧が印加されると、気流Smの流れ方向に第1電極49の下流で第2電極52の表面にプラズマ領域が形成される。第1電極49および第2電極52はいわゆるプラズマアクチュエーター48として機能する。プラズマ領域で発生する電離により生じた正イオンを含む空気は、第2電極52側に移動する。気流Smは湾曲面47に沿って曲げられる。コアンダ効果の働きで、風向板といった障害物によって気流に対して生じる抵抗の増大を回避しながら良好に気流Smの向きは調整されることができる。
When an AC voltage or a pulsed voltage is applied from the
(5)第2実施形態に係る風向体
図8に示されるように、上下風向板(風向体)55には表裏に第1平面域56aおよび第2平面域56bが形成されてもよい。この場合には、上下風向板(風向体)55の表側の第1平面域56aには経路57aに沿って第1案内板(案内体)58aが向き合わせられればよく、裏側の第2平面域56bには同様に経路57bに沿って第2案内板(案内体)58bが向き合わせられればよい。上下風向板55の下流側の端部64には、気流の流通方向に個々の平面域56a、56bから連続する湾曲面59が形成される。第1平面域56aの下流に第1プラズマアクチュエーター61aは配置される。第2平面域56bの下流に第2プラズマアクチュエーター61bは配置される。プラズマアクチュエーター61a、61bは例えば軸線35の軸方向に連続して設けられていてもよく、所定の間隔を設けて複数設けられていてもよい。個々のプラズマアクチュエーター61a、61bはプラズマアクチュエーター48と同様に構成されればよい。また、第1案内板58aの第1平面域56a側、および、第2案内板58bの第2平面域56bのいずれか一方、または、それらの両方に、プラズマアクチュエーターを設けても良い。
(5) Wind Direction Body According to the Second Embodiment As shown in FIG. 8, the vertical wind direction plate (wind direction body) 55 may be formed with a
制御部53から第1プラズマアクチュエーター61aに交流電圧またはパルス状の電圧が印加されると、上側の気流は湾曲面59に沿って下向き(第2案内板58b側)に曲げられることができる。経路57bの気流は、曲げられた気流により向きを変えられる。制御部53から第2プラズマアクチュエーター61bに交流電圧またはパルス状の電圧が印加されると、下側の気流は湾曲面59に沿って上向き(第1案内板58a側)に曲げられることができる。経路57aの気流は、曲げられた気流により向きを変えられる。
When an AC voltage or a pulsed voltage is applied from the
(6)第3実施形態に係る風向体
図9に示されるように、上下風向板32は気流Smを横切る水平軸線62回りで移動してもよい。上下風向板32の軸回りの回転だけが利用される場合に比べて、上下風向板32およびプラズマアクチュエーター48の組み合わせに基づき、気流に対して生じる抵抗の増大を回避しながら気流の向きを調整することができる。案内板33は水平軸線63回りで移動してもよい。案内板33の軸回りの回転に基づき上下風向板32と案内板33との間隔が広げられたり狭められたりすることでプラズマアクチュエーター48に基づく風向変更の効果を得ることができる。
(6) Wind Direction Body According to the Third Embodiment As shown in FIG. 9, the vertical
11…空気調和機、32…風向体(上下風向板)、45…(気流の)経路、46…平面域、47…湾曲面、49…第1電極、51…誘電体、52…第2電極、53…制御部、55…風向体(上下風向板)、56a…平面域(第1平面域)、56b…平面域(第2平面域)、57a…(気流の)経路、57b…(気流の)経路、58a…案内体(第1案内板)、58b…案内体(第2案内板)、59…湾曲面、62…風向体の軸線(水平軸線)、63…案内体の(水平軸線)。
11 ... air conditioner, 32 ... wind direction body (up and down wind direction plate), 45 ... (air flow direction) path, 46 ... plane area, 47 ... curved surface, 49 ... first electrode, 51 ... dielectric, 52 ... second electrode , 53 ... Control unit, 55 ... Wind direction body (up and down wind direction plate), 56a ... Plane area (first plane area), 56b ... Plane area (second plane area), 57a ... (air flow) path, 57b ... (air flow) Path, 58a ... guide body (first guide plate), 58b ... guide body (second guide plate), 59 ... curved surface, 62 ... wind direction body axis (horizontal axis), 63 ... guide body (horizontal axis) ).
Claims (6)
前記平面域よりも前記気流の下流側であって前記平面域よりも外側の位置で前記風向体の表面に設置される第1電極と、
前記第1電極に誘電体を介して接続されて、前記気流の下流側に前記第1電極からずれた位置に配置される第2電極と、
前記第1電極および前記第2電極に交流電圧またはパルス状の電圧を印加する制御部と
を備えることを特徴とする空気調和機。 On the surface, a wind direction body having a flat area that guides the airflow blown out from the air outlet,
A first electrode installed on the surface of the wind direction body at a position downstream of the plane area and outside the plane area.
A second electrode connected to the first electrode via a dielectric and arranged at a position deviated from the first electrode on the downstream side of the air flow.
An air conditioner including a control unit that applies an AC voltage or a pulsed voltage to the first electrode and the second electrode.
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