JP2508917B2

JP2508917B2 - 天井設置形空気調和機

Info

Publication number: JP2508917B2
Application number: JP2340096A
Authority: JP
Inventors: 邦彦三宅
Original assignee: Daikin Industries Ltd
Current assignee: Daikin Industries Ltd
Priority date: 1990-11-30
Filing date: 1990-11-30
Publication date: 1996-06-19
Anticipated expiration: 2011-06-19
Also published as: JPH04208354A

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本願発明は、室温空気による温風又は冷風の温度制御
機能を有した天井設置形空気調和機の構造に関するもの
である。

（従来の技術）例えば室温程度の空気で温風温度を制御する温風吹き
出し方式を採用した空気調和機において、従来、例えば
特開平１−167539号公報に示されるように独立した送風
機（ファン）を２台使用し、一方側の１台を熱交換器を
有する主通風路に、また他方側の１台を該主通風路をバ
イパスする副風通路に各々配設し、それらを吹出口付近
の適宜位置で合流させることによりミックスして除湿運
転時の温風量の調節を図るようにしたものや、また、例
えば実開昭60−187823号公報に示されるように、送風機
は１台でも上記のような主流路を途中から仕切板によっ
て仕切ることにより当該主流路と副流路とを完全に分岐
した２つの通路とし、それらを吹出口下流で合流させる
ようにしたものなどが存在する。

（発明が解決しようとする課題）ところが、上記２台の送風機を使用し、それらを別々
の通路に設置するようにしたものでは、室内機の大きさ
が著しく大型化する問題がある。

また、一方、仮に送風機自体が１台であっても独立し
た送風路を２組設けたものでは、やはり、それだけ大き
なスペースを必要とし、省スペース化の要求には反した
ものとなるし、仕切板の存在により機内抵抗が増大する
問題がある。

（課題を解決するための手段）本願の請求項１〜３各項記載の発明は、各々上記の問
題を解決することを目的としてなされたもので、それぞ
れ次のように構成されている。

（１）請求項１記載の発明の構成該請求項１記載の発明の天井設置形空気調和機は、例
えば第１図〜第４図に示されているように、天井設置形
の空気調和機ケーシング１と、該ケーシング１の外周部
に上下に分割して設けられた主および副２つの空気吸込
口2A,2Bと、上記空気調和機ケーシング１の下面部中央
に中央部から外周側方向に位置を異にして設けられた第
１および第２の空気吹出口8A,8Bと、上記主空気吸込口2
Aの下流側から上記第１の空気吹出口8Aにかけて形成さ
れた主空気流路3Aと、該主空気流路3Aの上記主空気吸込
口2A側に配設された熱交換器６と、上記副空気吸込口2B
の下流側から上記第２の空気吹出口8Bにかけて上記熱交
換器６を介することなく形成された副空気流路3Bと、上
記主副２つの空気流路3A,3Bの下流側で、かつ上記第
１、第２の空気吹出口8A,8Bの上流部に位置し、半径方
向に位置を異にする第１、第２の羽根を上記主副２つの
の空気流路3A,3Bに対応させて配設された軸流ファン４
と、該軸流ファン４の上流部において上記主空気流路3A
の流通空気の上記副空気流路3B側への流入制御を行う流
入制御手段とを備えていることを特徴とするものであ
る。

（２）請求項２記載の発明の構成該請求項２記載の発明の天井設置形空気調和機は、例
えば第１図〜第４図に示されているように、上記請求項
１記載の発明の天井設置形空気調和機の構成を基本構成
とし、該基本構成における上記流入制御手段が、主空気
流路3Aを副空気流路3B側に連通させた開口部22に、該開
口部22の開度を任意に可変調整し得る第１のダンパー21
を設けて構成されていることを特徴とするものである。

（３）請求項３記載の発明の構成該請求項３記載の発明の天井設置形空気調和機は、例
えば第１図〜第４図に示されているように、上記請求項
１又は２記載の発明の天井設置形空気調和機を基本構成
とし、それら各基本構成における主空気吸込口2Aと副空
気吸込口2Bの上流部間には、それら２つの吸込口2A,2B
の相対開度を任意に可変調整する第２のダンパー10が設
けられていることを特徴とするものである。

（作用）本願の請求項１〜３項記載の各発明は、各々上記のよ
うに構成されている結果、当該構成に基いて、それぞれ
次のような作用を奏する。

（１）請求項１記載の発明の作用該請求項１記載の発明の天井設置形空気調和機の構成
では、上述の如く、天井設置形の空気調和機ケーシング
１と、該ケーシング１の外周部に上下に分割して設けら
れた主および副２つの空気吸込口2A,2Bと、上記空気調
和機ケーシング１の下面部中央に中央部から外周側方向
に位置を異にして設けられた第１および第２の空気吹出
口8A,8Bと、上記主空気吸込口2Aの下流側から上記第１
の空気吹出口8Aにかけて形成された主空気流路3Aと、該
主空気流路3Aの上記主空気吸込口2A側に配設された熱交
換器６と、上記副空気吸込口2Bの下流側から上記第２の
空気吹出口8Bにかけて上記熱交換器６を介することなく
形成された副空気流路3Bと、上記主副２つの空気流路3
A,3Bの下流側で、かつ上記第１、第２の空気吹出口8A,8
Bの上流部に位置し、半径方向に位置を異にする第１、
第２の羽根を上記主副２つのの空気流路3A,3Bに対応さ
せて配設された軸流ファン４と、該軸流ファン４の上流
部において上記主空気流路3A内を流通する流通空気の上
記副空気流路3B側への流入状態の制御を行う流入制御手
段とを備えて構成されており、例えば上記第２の空気吹
出口8Bからは、上記副空気吸込口2Bから吸込まれた空気
に対して、上記主空気吸込口2Aより吸込まれ上記熱交換
器６を介して熱交換された主空気流路3A側の空気を混合
し、それによって温度調整された空気が吹き出されるよ
うになる。

すなわち、該構成では、送風機は単一の軸流ファン４
でありながら、主副２つのの空気流路3A,3Bに対応する
第１及び第２の２つの羽根4A,4Bを有し、当該主副２つ
の空気流路3A,3Bの空気を各々対応する第１および第２
の空気吹出口8A,8Bを通して室内に吹き出すことができ
る。従って、格別に機内抵抗を増大させるようなことな
く実質的に各流路3A,3B毎に２台の送風機を設置したの
と同様の作用を奏するようになる。

一方、主副２つの空気流路3A,3Bは、空気調和機本体
ケーシング１の上下に分割して形成されているだけであ
り、通常のケーシング高さがあれば十分に形成すること
ができる。

そして、該主副２つの空気流路3A,3Bは、熱交換器６
よりも下流側である上記軸流ファン４の第１および第２
の羽根4A,4Bの上流部で例えば主空気流路3Aから副空気
流路3B側に連通する開口部22が必要に応じ形成されるよ
うになっているので、そのようにすれば上記副空気流路
3B側には熱交換器６で熱交換された温調空気が流入制御
手段によって制御された所定量流れ込み、ミックスされ
て第２の空気吹出口8Bより吹き出されるようになる。

この結果、室内に吹き出される調和空気は、熱交換器
６を通り、軸流ファン４の第１の羽根4Aにより第１の空
気吹出口8Aから吹き出される熱交換された主たる調和空
気に対し、上記開口部22を介して副空気流路3B側に導入
された副空気吸込口2Bからの室温レベルの非熱交換空気
が加えられた温調空気となる。

（２）請求項２記載の発明の作用該請求項２記載の発明の天井設置形空気調和機の構成
では、基本構成としての上記請求項１記載の発明の天井
設置形空気調和機の作用に加え、主空気流路3Aを副空気
流路3B側に連通させた開口部22に、該開口部22の開度を
任意に可変調整し得る第１のダンパー21が設けられてお
り、該ダンパー21によって上記流入制御手段が形成され
ている構成のために、開閉制御しやすく上記第２の空気
吹出口8Bから吹き出される温調用空気の温調度、すなわ
ち上記副空気流路3Bへの主空気流路3Aからの熱交換空気
の導入量を任意かつ容易に調整することができるように
なり、最終的な室内吹出空気の任意の温度調整を正確に
行い得るようになる。

（３）請求項３記載の発明の作用該請求項３記載の発明の天井設置形空気調和機の構成
では、基本構成としての上記請求項１又は２記載の発明
の天井設置形空気調和機の作用に加え、上記主空気吸込
口2Aと副空気吸込口2Bの上流部間には、それら２つの吸
込口2A,2Bの相対開度を任意に可変調整する第２のダン
パー10が設けられている構成のために、上記第２の空気
吹出口8Bから吹き出される温調用空気の温調度、すなわ
ち主空気流路3Aからの熱交換空気の導入量に対する非熱
交換空気の量を任意に調整することができるようにな
り、最終的な室内吹出調和空気の任意の温度調整を行い
得るようになる。

（発明の効果）従って、上記本願各請求項記載の発明によると、その
何れにあっても室内機の大きさを可及的に小さく、かつ
コンパクトに形成することが可能になるとともに最終的
な室内吹出空気流の任意の温度調節並びに風量コントロ
ールが可能となり、機内抵抗の増加を招くことなく、効
果的に室内空気の温度分布の均一化を図ることが可能と
なる。

（実施例）第１図〜第４図は、本願発明の実施例に係る天井設置
形空気調和機（カセット式）の構成および動作を示して
いる。

先ず第１図は、同空気調和機本体100の機械的な構造
を表しており、図中符号１は天井取付用の空気調和機本
体外部ケーシングである。

該外部ケーシング１は、全体として箱形のカセット構
造をなし、その側部（外周面部）には主副２組の空気吸
込口2A,2Bが、また下面中央部には第１および第２の空
気吹出口8A,8Bが各々形成されている一方、内部には、
例えば半径方向に位置を異にする第１、第２の２枚の羽
根4A,4Bを有する２重羽根構造の軸流ファン（求心ファ
ン）４が設けられている（後述）。

上記主副２組の空気吸込口2A,2Bは、隔壁5,5・・によ
って上方側主空気流路が大きく、下方側副空気流路が小
さい主副上下２組の空気流路3A,3Bに分割されている。
そして、大口径の上方側主空気流路3Aの途中には冷暖房
用の熱交換器6,6が設置されており、上記上方側主空気
吸込口2Aから吸い込まれた空気は、当該熱交換器6,6を
通して熱交換された後に、上記軸流ファン４の第１およ
び第２の各羽根4A,4B部分に導入されるようになってい
る。

また、上記下方側副空気流路3Bは、上記のような熱交
換器６を介することなく、そのまま上記軸流ファン４の
第２の羽根4B部分に導入されるようになっている。

また、上記主空気流路3Aおよび副空気流路3Bの下流端
に位置し、上記外部ケーシング１の下面部中央付近に開
口された第１および第２の空気吹出口8A,8Bには、各々
空気流の吹出方向を任意に変更調節するための第１、第
２の風向変更板（整流板）9A,9Bが設けられている。

そして、図中符号10,10は、上記主副２組の空気吸込
口2A,2Bの隔壁5,5の先端部5a,5aに設けられたスプリッ
トダンパー（特許請求の範囲中の第２のダンパーに該当
する）であり、基端側10a,10aを軸11,11を介して隔壁5,
5の先端部5a,5aに上下回動可能に取り付けられている。
そして、その先端側10b,10bの上下方向回動角θ_１を例
えば第１のステッピングモータM₁,M₁によって任意に駆
動制御されるようになっており、該回動角θ_１に応じて
上記熱交換器6,6側主空気流路3A内に供給される空気の
量と上記副空気流路3B側に供給される空気の量との相対
量を任意に可変コントロールするようになっている。

他方、上記軸流ファン４は、上記外部ケーシング１の
天井壁30側下面に取付けられたファンモータ12と、該フ
ァンモータ12の下方に延びた回転軸13に固定され若干求
心方向に傾斜した軸流羽根14と、該軸流羽根14の上部に
取付けられたファンケーシング15とから構成されてお
り、上記ファンモータ12の駆動により回転駆動されて上
記主副２つの空気吸込口2A,2B、主副２つの空気流路3A,
3Bを通して室内の空気を若干求心方向に吸い込み、上記
第１、第２の空気吹出口8A,8Bより所定の角度で室内に
吹き出すようになっている。

上記軸流ファン４の求心方向に傾斜した軸流羽根14
は、中心部を上記ファンモータ12の回転軸13下端に固定
された円板状のハブ16と、該ハブ16の半径方向外周に半
径位置を変えて形成された第１の羽根4Aと第２の羽根4B
とから構成され、それらの各羽根4A,4Bが植設されたガ
イド面は円弧面を形成している。そして、上記ファンケ
ーシング15の外周面も上記円弧面に做った円弧面に形成
されている。そして、これら円弧面が上記空気流路壁の
一部を形成している。

また、符号17は、上記軸流羽根14の外周囲を囲むよう
に配設されていて、上記空気吹出口8A,8Bの拡流用のガ
イド機能をも果たすファンガイドであり、上記軸流ファ
ン４側のガイド面に沿った円弧面を有して形成されてい
る。

また、上記第１、第２の各空気吹出口8A,8Bに配設さ
れた上記風向変更板9A,9Bは、それぞれ第２、第３のス
テッピングモータM₂,M₂、M₃,M₃によって回転駆動され、
その風向方向を任意に変更制御するようになっている。

更に符号21,21は、上記隔壁5,5の後端5b,5bと上記フ
ァンケーシング15の外縁15a,15aとの間に形成された主
空気流路3A側から副空気流路3B側への空気導入用開口部
22,22間に位置して上下方向に回動可能に設けられた蝶
型ダンパー（特許請求の範囲中の第１のダンパーに該当
する）である。該蝶型ダンパー21,21は、第４のステッ
ピングモータM₄,M₄によって回動角θ₄,θ_４が任意に可
変制御されるようになっており、それによって上記第２
の羽根4B側に導入される熱交換器6,6を通った熱交換後
の空気の量を調節するようになっている。

そして、上記第１〜第４の各ステッピングモータ_１〜
M₄は、各々対応する第１〜第４のステッピングモータ駆
動回路31〜34により駆動制御される。

一方、符号40は温風コントロールユニットであり、該
温風コントロールユニット40には風速センサ41および温
度センサ42の各検出信号が入力されるようになってお
り、それら各検出値を基に第２図のフローチャートに示
すような演算を行って上述したステッピングモータM₁〜
M₄の回動角を制御し、それによって適切な温風の吹き出
し状態、室温分布状態の制御を行うようになっている。

次に第２図のフローチャートを参照して当該ステッピ
ングモータ駆動制御の内容を詳細に説明する。

すなわち、先ず最初にステップS₁で上記風速センサ41
の検出値V₁と温度センサ42の検出値V₂とを各々読み込
む。

次にステップS₂で上記風速センサ41の検出値V₁から実
際の風速値Spを演算する。また、ステップS₃で上記温度
センサ42の検出値V₂を基に実際の温度Tpを演算する。

次に、ステップS₄,S₅に進み、上記各風速演算値Sp、
温度演算値Tpを各々所定の設定値Sp₁,Tp₁と比較して、
それらの間の偏差値ΔSp,ΔTpを求める。

そして、更にステップS₆に進み、上記各偏差値ΔSp,
ΔTpに基き、それらの偏差値ΔSp,ΔTpを零にするよう
な上記スプリットダンパー10、蝶型ダンパー21、風向変
更板9A,9Bの各開度θ₁,θ₂,θ₃,θ_４を所定の制御マッ
プより読み出して各ステッピングモータM₁,M₂,M₃,M₄の
制御量を設定し、該制御量に基いて上記各ステッピング
モータM₁〜M₄をフィードバック制御するべく、各ステッ
ピングモータ駆動回路31〜34に制御信号V_D1〜V_D4を供給
する。

この結果、上記空気調和機本体100が設置された室内
の温度は所望の室温に設定されることになる。

今、例えば上記構成の天井設置形空気調和機の暖房運
転を開始してから、所定室温移行後の室温微調整段階ま
での上記スプリットダンパー10,10、蝶型ダンパー21,2
1、風向変更板9A,9Bの具体的な制御方法について説明す
ると、例えば第３図（ａ）〜第３図（ｃ）に示すように
なる。

すなわち、先ず暖房運転開始時は、できるだけ早く室
温を高める必要があることから、第３図（ａ）に示すよ
うに温調用のスプリットダンパー10,10を最小開度状態
θ_１＝０度に制御することによって、上記副空気吸込口
2B,2Bを完全に閉塞する一方、上記蝶型ダンパー21,21を
最大開度θ_４＝MAX度に開制御して多量の室内空気を上
記主空気吸込口2A,2Aから吸込んで熱交換器6,6に供給
し、該熱交換後の昇温空気を主空気流路3Aから上記軸流
ファン４の第１の羽根4Aと第２の羽根4Bとの両方の送風
力を十分に活用して上記第１および第２の空気吹出口8
A,8Bの両方から効率良く室内に吹き出す。従って、この
時は、上記各風向変更板9A,9Bは、何れも矢印で示す空
気流に平行な状態となるように制御され、整流板として
の機能を果たす。

この結果、能率の良い急速暖房が可能となる。

なお、この暖房運転開始時（暖房スイッチON時）の室
内空気の実温度Tpは例えばTp＝５℃であり、運転に際し
て設定された設定風速Sp₁はSp₁＝0.5m/sec、所望設定温
度T₁はT₁＝20℃であったと仮定する。

次に、上記第３図（ａ）の状態の急速暖房運転が所定
時間継続すると、やがて室温Tpは上記設定温度T₁＝20℃
に達する。そして実際の室温Tpが当該設定温度T₁＝20℃
になったこと（Tp＝T₁＝20℃）が、上記温度センサ42に
よって検出されると、上記温風コントロールユニット40
は該事実を判定して、以後は第３図（ｂ）に示すよう
に、上記蝶型ダンパー21,21を最小開度θ_４＝０度の状
態に閉塞して主空気流路3A側熱交換空気の第２の空気吹
出口8B,8B側への流入を阻止する一方、上記スプリット
ダンパー10,10を所定開度θ_１＝θｎだけ開いて副空気
吸込口2B,2Bより熱交換器6,6を介さない室温状態のまま
の空気を吸込んで上記軸流ファン４の第２の羽根4B,4B
により第２の空気吹出口8B,8Bより上記第１の空気吹出
口8A,8A側熱交換空気（温風）と略平行な状態で吹き出
す。そして、該状態では、設定風速Sp＝0.3m/sec、設定
温度Tp₁＝18℃程度に制御することで、略所望の定常空
調条件に維持することができるが、今例えば第３図
（ｂ）の状態で実際に検出判定された室内風速SpがSp＝
0.5m/sec、同室内温度TpがTp＝20℃であるとすると、結
局、室内実温度Tp＝20℃は設定温度Tp₁＝18℃に対してT
p−Tp₁＝ΔTp＝20−18＝２（℃）の温度偏差を、また室
内風速Sp＝0.5m/secは設定風速Sp₁＝0.3m/secに対してS
p−Sp₁＝ΔＰ＝0.3−0.5＝−0.2（m/sec）の風速偏差
（不足）を有していることになる。

従って、該場合には、例えば第３図（ｃ）に示すよう
に、上記スプリットダンパー10,10の開度θ_１を第３図
（ｂ）の状態よりも若干大きく開いて熱交換器6,6を通
らない高流速かつ低温の空気を第２の空気吹出口8B,8B
より若干多く吹き出すようにして風速アップを図る一
方、同第２の空気吹出口8B,8B側の風向変更板9B,9Bの開
放角度θ₂,θ_２を若干外側直立方向に回動制御すること
によって、該相対的に温度が低い室温側第２の空気吹出
口8B,8B側吹出し空気を第１の空気吹出口8A,8B側からの
吹出温風中に吹き込ませるようにして両空気のミックス
度を向上させ、温度分布の均一化を図りながら効果的に
室温を低下させ、設定温度Tp₁＝18℃への収束を図る。

更に、又上記天井設置形空気調和機は、例えば冷房運
転時には更に第４図に示すように制御される。

すなわち、該冷房運転時には、天井付近の室内空気上
層部に効果的に冷風を送るのが良いから、先ず上記スプ
リットダンパー10,10により上記副空気吸込口2B,2Bを閉
じるとともに蝶型ダンパー21,21をθ_４＝MAX度状態にオ
ープン制御して熱交換器6,6を介して冷却された冷風を
効率良く第１、第２の空気吹出口8A,8Bに供給する一
方、当該空気吹出口8A,8Bの各風向変更板9A,9Bを水平状
態に近く制御して吹き出される冷風が、できるだけ部屋
全体の上層部に拡がるように水平に吹き出させるように
する。この結果、温度分布が均一で効果的な冷房状態の
実現が図られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本願発明の実施例に係る天井設置形空気調和
機の構造を示す断面図、第２図は、同空気調和機本体の
温風コントロールユニットの制御動作を示すフローチャ
ート、第３図（ａ）〜（ｃ）は上記空気調和機の暖房運
転時の温風吹き出し態様図、第４図は、同空気調和機の
冷房運転時の空気吹き出し態様図である。１……外部ケーシング 2A……主空気吸込口 2B……副空気吸込口 3A……主空気流路 3B……副空気流路４……軸流ファン 4A……第１の羽根 4B……第２の羽根５……隔壁６……熱交換器 8A……第１の空気吹出口 8B……第２の空気吹出口 9A,9B……風向変更板 10……スプリットダンパー 12……ファンモータ 21……蝶型ダンパー 22……開口部 40……温風コントロールユニット 41……風速センサ 42……温度センサ

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】天井設置形の空気調和機ケーシング（１）
と、該ケーシング（１）の外周部に上下に分割して設け
られた主および副２つの空気吸込口（2A），（2B）と、
上記空気調和機ケーシング（１）の下面部中央に中央部
から外周側方向に位置を異にして設けられた第１および
第２の空気吹出口（8A），（8B）と、上記主空気吸込口
（2A）の下流側から上記第１の空気吹出口（8A）にかけ
て形成された主空気流路（3A）と、該主空気流路（3A）
の上記主空気吸込口（2A）側に配設された熱交換器
（６）と、上記副空気吸込口（2B）の下流側から上記第
２の空気吹出口（8B）にかけて上記熱交換器（６）を介
することなく形成された副空気流路（3B）と、上記主副
２つの空気流路（3A），（3B）の下流側で、かつ上記第
１、第２の空気吹出口（8A），（8B）の上流部に位置
し、半径方向に位置を異にする第１、第２の羽根を上記
主、副２つのの空気流路（3A），（3B）に対応させて配
設された軸流ファン（４）と、該軸流ファン（４）の上
流部において上記主空気流路（3A）の流通空気の上記副
空気流路（3B）側への流入制御を行う流入制御手段とを
備えていることを特徴とする天井設置形空気調和機。
【請求項２】流入制御手段は、主空気流路（3A）を副空
気流路（3B）側に連通させた開口部（22）に、該開口部
（22）の開度を任意に可変調整し得る第１のダンパー
（21）を設けて構成されていることを特徴とする請求項
１記載の天井設置形空気調和機。
【請求項３】主空気吸込口（2A）と副空気吸込口（2B）
の上流部間には、それら２つの吸込口（2A），（2B）の
相対開度を任意に可変調整する第２のダンパー（10）が
設けられていることを特徴とする請求項１又は２記載の
天井設置形空気調和機。