JP4430649B2 - 空気調和装置の室内ユニット - Google Patents

Description

本発明は、空気調和装置の室内ユニットに関する。

空気調和装置は、室外ユニットの熱交換器と室内ユニットの熱交換器の間で冷媒を循環させて室内を冷房又は暖房するもので、室内ユニットには、室内の空気を吸い込む吸込口と、熱交換した空気を室内に吹き出す吹出口が設けられている。ここで、吹き出し口がほぼ真下に向けて形成されているタイプの室内ユニットでは、温調空気の気流方向を制御するブレードを取り付け、冷房運転時に冷気が真下に吹き出さないように、かつ暖房運転時に暖気を床付近まで到達させるように吹き出し方向を変化させている。
ここで、従来の室内ユニットとしては、特許文献１に開示されているものがある。この室内ユニットは、熱交換器を通過した温調空気が流入する流路の断面積を一定にする偏向ガイドが設けられ、偏向ガイドの下流側に流路が急拡大する拡大流路部で風速を一様化してから吹出口内のブレードに導く構成を有する。吹出口は、大きく湾曲した形状を有しており、ブレードが回動自在に支持されている。吹出口を大きく湾曲させることで、冷房運転時にブレードが斜め下向きに向けられたときでもブレードとの間の距離が保たれる。これによって、ブレードの上面とこれに対向する吹き出し流路の出口端部との距離が減少し、吹出口の抵抗が増大することが防止されていた。
特開平８−９４１６０号公報

室内ユニットが薄型化されると、温調空気を吹き出すために十分な流路長を確保することが困難になるので、室内ユニット内の流路と吹出口を合わせることで流路長を確保する必要があった。しかしながら、従来の室内ユニットのように、吹出口が大きく湾曲していると、ブレードを略真下に向けたときにブレードの上流端と吹出口の湾曲する壁面との間の流路が大きくなるので、送風性能が劣化し易かった。
これに加えて、ブレードの上流端と吹出口の壁面とで形成される流路の幅がブレードの角度によって大きく増減するので、気流角度や風速のコントロールが難かった。
また、吹出口の大きく湾曲した流路は、冷房運転時にブレードの裏面側に高温多湿な室内空気を巻き込み易い。ブレードの表面には温調空気が流れているおり、ブレード全体としては露点温度以下に冷却されているので、巻き込んだ室内空気中の水分がブレードに結露し易かった。
この発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、気流角度や送風性能のコントロールを安定して行えるようにし、かつブレードの結露を防止することを主な目的とする。

上記の課題を解決する本発明の請求項１に係る発明は、吸込口から室内の空気を吸い込んで、熱交換器で温調した空気を吹出口から吹き出す空気調和装置の室内ユニットであって、前記吹出口に回動自在に設けられ、前記吹出口から吹き出される空気の方向を偏向する第一のブレードと、前記第一のブレードから離間して配置され、吹き出し流路の一部を形成するように延び、前記第一のブレードと一体に回動する第二のブレードとを有し、前記第一のブレードに面する前記吹出口の壁部には、前記第一のブレードとの距離を増大させる凹部を設けたことを特徴とする空気調和装置の室内ユニットとした。
この空気調和装置の室内ユニットは、温調空気が第一、第二のブレードの間を主に通ることで、吹き出し方向が制御される。第一のブレードの負圧面側の吹出口の壁部が凹設されているので、冷房運転時に第一、第二のブレードを上向きに配置したときに、第一のブレードと壁部の間を通って吹き出す空気の量が増える。

本発明によれば、吹出口に第一、第二のブレードを一体的に回動自在に設けたので、吹き出し方向が制御され、冷房運転時と暖房運転時のそれぞれで適切な吹き出し角度を実現できる。第一のブレードに面する吹出口の壁部に凹部を設けたので、冷房運転時に第一のブレードと壁部の間を流れる流量を増大でき、第一のブレードの結露が防止される。

発明を実施するための最良の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。
図１に示すように、室内ユニット１は、箱状のユニット本体２が化粧パネル３を介して天井４に埋め込まれている。化粧パネル３は、外縁部を利用して天井面４に固定されており、吸込口５と吹出口６が室内に向けて離間して形成されている。吸込口５の内側で、ユニット本体２の内部側には、フィルタ７が取り付けられている。さらに、吸込口５と吹出口６の間の化粧パネル５の内面には、ドレンパン８が固定されている。

ユニット本体２は、下向きに形成された開口部が化粧パネルで閉塞されており、ユニット本体２内の空間によって吸込口５から吹出口６に至る流路が形成されている。この流路中には、吸込口５側から順番に熱交換器１０と送風ファン１１とが配設されている。熱交換器１０は、内部に冷媒が通流する構造を有し、その下端部１０Ａがドレンパン８の内部に当接している。熱交換器１０は、下端部１０Ａから吸込口５の上方に斜めに延び、上端部１０Ｂがユニット本体２の天井面に当接している。送風ファン１１は、ユニット本体２の天井面の一部を下向きに膨出させて絞り部１３を形成する一方で、化粧パネル３に固定されたスタビライザ１４と、ユニット本体２側のスクロール１６の間で流路が絞られた位置に配置されており、その回転軸１１Ａが流路に略直交する方向に延びている。送風ファン１１から吹出口６までの流路は、整流及び渦の発生を抑えるために設けられた吹き出し流路１５になっている。なお、スタビライザ１４は、送風ファン１１の軸線方向に沿って連続して延びており、スタビライザ１４の形状と、スタビライザ１４に対向して室内ユニット２に形成された湾曲形状のスクロール１６との間の距離などは、吹き出し流路１５を流れる空気の風量や速度が略均一になるように設計されている。

図２に示すように、吹出口６には、ブレード２１がピン２２で回動自在に取り付けられている。ブレード２１は、スタビライザ１４側に配置され、気流角度制御用のメインブレード（第一のブレード）２３と、メインブレード２３の長手方向の両端に連結部材２４を介して取り付けられたサブブレード（第二のブレード）２５とを有する。
メインブレード２３は、温調空気の吹き出し方向で上流側から下流側に延び、下流側の端部が吹出口６内から室内側に突出している。下流端は、上流端に対して断面視で僅かに傾斜している。なお、メインブレード２３は、滑らかに湾曲させた形状でも良いし、直線的な形状でも良い。
サブブレード２５は、メインブレード２３から離間して配置されている。サブブレード２５の断面形状は、上流側にメインブレード２３に向かって凸となる屈曲部２６が１箇所、長手方向に沿って設けられている。屈曲部２６より上流側の端部は、メインブレード２３から離れる方向に延び、屈曲部２３より下流側の端部はメインブレード２３と略平行に延びている。

このようなブレード２１に合わせて化粧パネル３の吹出口６の形状、つまり吹き出し流路の形状が定められている。吹出口６は、下向きに略ストレートな形状になっており、吹出口６が形成する流路のメインブレード２３側の壁部３１は、ドレンパン８の側壁を利用して形成されている。壁部３１には、メインブレード２３が最も上向きになったときの上流端に対応する位置の付近から流路を拡大するように湾曲する凹部３２が形成されている。なお、凹部３２の上端の高さは、上向きに配置したサブブレード２５の屈曲部２６より低い位置にある。壁部３１の端部３１Ａは、僅かにメインブレード２３に向けて突出させてある。

吹出口６が形成する流路のサブブレード２５側の壁面は、ユニット本体２に連なる上流壁部３５と、出口端側の下流壁部３６とで異なる形状になっている。
上流壁部３５は、メインブレード２３が最も上向きに配置されたときに、サブブレード２５の上流側の端部に対向する部分で、断面視でブレード２１の回転中心、つまりピン２２を中心とする円弧形を有する曲面になっている。円弧の半径は、サブブレード２５の上流側の端部、又は下流側の端部をピン２２を中心に回動させたときの軌跡より少し大きく設定されている。
下流壁部３６は、上流壁部３５に連続して形成されており、吹出口６の開口幅を増大させる方向に傾斜する傾斜面から形成されている。なお、下流壁部３６を傾斜面にする代わりに、上流壁部３５と異なる円弧を有する曲面にしても良い。

図２には、ブレード２１を最も上向きに回動させたときの配置が図示されている。このとき、サブブレード２５の屈曲部２６は、メインブレード２３の上流側の端部より高く配置され、サブブレード２５の上流側の端部がユニット本体２の吹き出し流路１５の壁面１６Ａに略一致する。また、このとき、サブブレード２５の下流側の端部が化粧パネル３の吹出口６の壁部３１に連続する。これによって、サブブレード２５が吹き出し流路１５の一部となって、出口側の傾斜した流路壁面を形成する。
これに対して、図３に示すように、メインブレード２１を最も下向きに回動させたとき、サブブレード２５の上流側の端部がメインブレード２３の上流側の端部より下がる。サブブレード２５で屈曲部２６より下流側の端部が、ユニット本体２の吹き出し流路１５の壁面１６Ａの略延長線に配置される。これによって、サブブレード２５が吹き出し流路１５の一部となって、吹き出し流路１５に沿って下向きに略ストレートな流路壁面を形成する。

なお、図３に示すように水平線に対してメインブレード２３が最も下向きになる角度θ１と、図２に示すように最も上向きになる角度θ２の差Δθ（＝θ１−θ２）と、サブブレード２５の上下のそれぞれの端部と回転中心を結ぶ２つ直線のなす角度θｓは、略一致する。これによって、上流壁部３５の近傍を流れる気流の流れ（二次流れ）を最小限することができる。また、サブブレード２５と壁部３５，３６との隙間が小さくなるので、送風音を小さく抑えられる。

この実施の形態の作用について説明する。
室内ユニット１を含む空気調和装置を暖房運転するときは、室外ユニットの圧縮機で加圧したガス冷媒を室内ユニット１の熱交換器１０の内部に流入させる。これと同時に送風ファン１１を稼動させて室内の空気を吸込口５から吸入する。室内ユニット１の流路内に吸い込まれた空気は、フィルタ７を通って熱交換器１０を通り、熱交換器１０内の冷媒と熱交換を行う。冷媒が凝縮する際に放出する熱で空気が加温される。このようにして温調された空気は、送風ファン１１から吹き出し流路１５に流入し、風速分布や風量が略均一になるように整流されながら、化粧パネル３の吹出口６を通って室内に吹き出される。

このとき、室内ユニット１は、図３に示すようにブレード２１を下げておく。メインブレード２３及びサブブレード２５の下流の端部が、温調空気の流れに略平行に配置される。これによって、下向きの気流が形成され、室内が暖房される。温調空気の一部は、メインブレード２３と壁部３１の間、つまりメインブレード２３の負圧面２３Ａ側に流れる。

冷房運転するときは、室外ユニットの圧縮機で加圧したガス冷媒を室外ユニットの熱交換器で液化してから室内ユニット１の熱交換器１０の内部に流入させる。送風ファン１１によって室内から室内ユニット１の流路内に吸い込まれた空気は、フィルタ７を通って熱交換器１０を通り、熱交換器１０内の冷媒と熱交換を行う。冷媒が蒸発する際に奪う熱で空気が冷却される。このようにして温調された空気は、送風ファン１１から吹き出し流路１５に流入し、風速分布や風量が略均一になるように整流されながら、化粧パネル２の吹出口６を通って室内に吹き出される。

このとき、室内ユニット１は、図２に示すようにブレード２１を上げておく。メインブレード２３及びサブブレード２５によって温調空気の吹き出し方向が偏向させられ、斜めに吹き出される。サブブレード２５の上流端部は、壁面の湾曲した上流壁部３５の上端に近接配置されるので、温調空気はサブブレード２５と上流壁部３５の間を殆ど通ることなく室内に吹き出される。これに対して、メインブレード２３側では、壁部３１に凹部３２を有することでメインブレード２３と壁部３１の間、つまりメインブレード２３の負圧面２３Ａ側に流れる温調空気の量が増大する。その結果、ブレード２１によって吹き出し方向が偏向させられているのにも係らず、吹き出し流量が確保される。さらに、室内の高温多湿の空気がメインブレード２３の負圧面２３Ａ側に巻き込まれることがなくなるので、メインブレード２３の結露が防止される。

この実施の形態に依れば、ブレード２１にメインブレード２３と一体に回動するサブブレード２５を設け、サブブレード２５が運転状態に応じて吹き出し流路１６の出口側の流路を偏向させるようにしたので、冷房運転時と暖房運転時のそれぞれにおいて安定した気流角度が得られ、送風性能も安定させることができる。このため、室内を快適に温調することができる。
吹出口６内の流路に凹部３２を設けたので、冷房運転時にメインブレード２３の負圧面２３Ａ側に流れる気流を増大させることができ、メインブレード２３の結露を防止できる。

ここで、この室内ユニット１を用いて送風音や風量を実験した結果を図４から図７に示す。図４と図５は、暖房運転時のブレード角度、つまり最も下向きの場合の測定結果を示し、図４は風量と送風音の関係を示す。図５は、ファン回転数と風量の関係を示す。図６と図７は、冷房運転時のブレード角度、つまり最も上向きの場合の測定結果であって、それぞれ風量と送風音の関係とファン回転数と風量の関係を示す。なお、図４から図７において、比較としてブレードを一枚のみ有する従来の室内ユニットについての測定結果を重ねて表示してある。

暖房運転時には、図４に示すように、室内ユニット１の送風音は、測定した風量の範囲内で従来の室内ユニットの送風音より小さかった。つまり、室内ユニット１の方が静かに温調空気が吹き出され、快適性が向上している。図５に示すように、室内ユニット１の風量は、測定したファン回転数の範囲内では従来の室内ユニットの風量より多かった。つまり、室内ユニット１は、２枚式のブレード２１を有するにも係らず、従来の室内ユニットより運転効率が良かった。

また、冷房運転時の温調空気の吹き出し速度の分布と、気流方向について測定した結果を図６に示す。吹き出し速度は、吹出口６から下向きに距離Ｌ１と、Ｌ２のそれぞれについて測定し、吹出口６の出口端をゼロ点として水平方向に複数箇所で測定を行った。図６では、理解を容易にするために上下を反転して図示している。なお、距離Ｌ１は約５０ｍｍであり、距離Ｌ２は約１００ｍｍであった。距離Ｌ１においては、速度のピーク位置は室内ユニット１と従来の室内ユニットで殆ど変わらない。しかし、水平距離が短い、つまり水平方向で出口端に近い領域では、室内ユニット１の方がわずかに風速分布が大きくなっている。これは、吹出口６に凹部３２を設けることで、壁部３１とブレード２１の間を通って吹き出す気流が増大していることによる。距離Ｌ２における風速分布では、室内ユニット１が従来の室内ユニットに比べて水平方向で遠い領域にピークを有している。これは、ブレード２１によって温調空気が従来より斜めに吹き出されているためである。つまり、図中に実線の矢印で示すように室内ユニット１の気流方向は、従来の室内ユニットの気流方向（破線で示す矢印の方向）に比べてより水平方向で斜めに吹き出すことができていた。冷房運転時には、冷たい温調空気が室内の人間に直接に当たらないようになるので、快適性が向上する。

この実施の形態の変形例について図９から図１１を参照して説明する。
図７に示すように、サブブレード２５の外面には、結露防止層５１が設けられている。結露防止層５１には、例えば、植毛や断熱材が用いられる。このような結露防止層５１を設けることで、サブブレード２５の結露を防止できる。
図８に示すように、メインブレード２３とサブブレード２５のそれぞれに回動自在に支持される第３のブレード５２を、ブレード２１の長手方向に複数、間欠配置しても良い。第３のブレード５２は、回転軸５３を中心に回転させることで気流の吹出し方向に対して交差するように回動させることができるので、ブレード２１の長手方向にも気流の吹き出し角度を制御することが可能になる。なお、サブブレード２５の結露防止層５１は、設けても良いし、設けなくても良い。
図９に示すように、メインブレード２３側の吹出口６を略ストレートな壁部５５にしても良い。この壁面５５は、スタビライザ１４を延長させて形成しており、下向きに延びている。この場合には、壁面５５とメインブレード２３の負圧面２３Ａとの間に結露を防ぐのに十分な量の気流を通流できるように壁部５５の位置が設定されている。

なお、本発明は、前記の実施の形態に限定されずに広く応用することが可能である。
例えば、室内ユニット１の構成や配置は、図示したものに限定されない。また、室内ユニット１は、天井面に設置されるタイプに限定されない。

本発明の実施の形態に係る室内ユニットの概略構成を示す断面図である。 吹出口を拡大して示す断面図であって、ブレードを最も上げた図である。 吹出口を拡大して示す断面図であって、ブレードを最も下げた図である。 暖房運転時の風量と送風音の関係を調べた結果を示すグラフである。 暖房運転時のファン回転数と風量の関係を調べた結果を示すグラフである。 冷房運転時の風速を吹出口からの垂直距離と、水平位置のそれぞれを変えて測定した結果を示すグラフである。 サブブレードに結露防止層を設けた図である。 第３のブレードを有するブレードを示す図である。 メインブレード側の壁面が略ストレートな図である。

符号の説明

１ 室内ユニット
５ 吸込口
６ 吹出口
１０ 熱交換器
１５ 吹き出し流路
２１ メインブレード（第一のブレード）
２３ サブブレード（第二のブレード）
２６ 屈曲部
３１ 壁部
３２ 凹部
５１ 結露防止層

Claims (2)

1. 吸込口から室内の空気を吸い込んで、熱交換器で温調した空気を吹出口から吹き出す空気調和装置の室内ユニットであって、
   前記吹出口に回動自在に設けられ、前記吹出口から吹き出される空気の方向を偏向する第一のブレードと、前記第一のブレードから離間して配置され、吹き出し流路の一部を形成するように延び、前記第一のブレードと一体に回動する第二のブレードとを有し、前記第一のブレードに面する前記吹出口の壁部には、前記第一のブレードとの距離を増大させる凹部を設け、
   前記第二のブレードは、上流側の端部が前記第一のブレードから離れる方向に屈曲しており、
   前記吹出口の壁部は、前記上流側の端部を回動させたときの軌跡に合わせて略円弧状に凹設されていることを特徴とする空気調和装置の室内ユニット。
2. 前記第二のブレードには、前記第一のブレードに向かう面が植毛され、又は断熱層が設けていることを特徴とする請求項１に記載の空気調和装置の室内ユニット。

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