JP4519811B2 - 空気調和装置 - Google Patents

Description

本発明は、空気調和装置に関し、例えば天井埋設型の空気調和装置に適用して好適なものである。

従来、天井埋設型の空気調和装置には、室内の温度分布をできるだけ均一にし、かつ快適な気流となるように風向を制御するために、空調空気の各吹出し口にブレード（風向制御板）が設置されている。このブレードは、冷房運転時にできるだけ床付近への冷気溜まりを防止するため水平方向に空気を吹き出すように、その形状及び配置状態が予め設定されている。

しかし、室内の粉塵が気流に巻き込まれて天井面に衝突して汚れが付着するおそれがあるため、これを防ぐために、空調空気が若干下向きに吹き出すようにブレードの傾斜角度を調整しているものがある（例えば、特許文献１参照）。

図８に、このブレード１の構造を示す。このブレード１では、左右両端部１Ａ、１Ｂの傾斜角度（出口角度）が中央部１Ｃの傾斜角度（出口角度）よりも下向きに形成されており、両端部１Ａ、１Ｂの気流速度が遅いことから生じるコアンダ効果の影響が及ばないようにして天井面への吹き付けを未然に防止するようになされている。
特許第３４３８３２３号

ところが、上述の特許文献１のようなブレード１を実際に図９に示すような空調空気の空気吹出口２に取り付けた場合、当該空気吹出口２におけるブレード１の両端部１Ａ、１Ｂでの吹き出し気流は、必要以上に下方へ吹き出されることになる。この図９では、図８に示すブレード１を矢印Ｘ−Ｙで示す断面をとって示している。

すなわち熱交換器から水平方向に吹き出された気流は下向きに９０度曲げられるため、ブレード１の周辺の流れは空気流路の外側で風速が大きい分布を有しており、ブレード１の両端部１Ａ、１Ｂでは流速の大きな位置で下向きとなっているため、風向が下に向き過ぎてしまうためである。

このため冷気が人に直接当たりやすくなり不快感が増したり、暖房運転時にブレード角度を下向きにした場合にブレード１の両端部１Ａ、１Ｂでの流れが吸い込み口に直接吸い込まれるショートサーキットが発生しやすくなるおそれがあった。

本発明は以上の点を考慮してなされたもので、空調空気をバランス良く最適な方向に吹き出させて、天井面の汚れ防止及び人体への不快感低減を実現できる空気調和装置を提案しようとするものである。

かかる課題を解決するため本発明では、室内空気を吸入する吸入口を中心として、当該吸入口の周囲に室内に向けて空調空気を吹き出す吹出し口が複数形成され、吸入口を介して本体内部で発生する空調空気を、それぞれ直角に折り曲がる空気流路を通じて吹出し口に導くようになされた空気調和装置において、各吹出し口に取り付けられ、全体的に幅方向に亘って湾曲する長板材でなり、当該長板材の長手方向に沿った一端縁部が直線形状でなる一方、当該長手方向に沿った他端縁部が中央の湾曲度が両側よりも低く成形された風向制御板を備え、各風向制御板を、対応する吹出し口の空気流路内で、長手方向に沿った一端縁部から吹き出す空調空気の風向きが全て等しくかつ風速分布がほぼ均一となる位置に配置するようにした。

この結果この空気調和装置では、風向制御板の両端側の気流がコアンダ効果の影響を受けることなく天井面の汚れを未然に防止することができると共に、当該風向制御板の中央側の気流が下向き過ぎることなく人体への不快感を低減することができる。

また本発明においては、各風向制御板を、長手方向に沿った他端縁部のうち両側を空気流路内で流速が速い側に位置決めし、かつ中央を当該空気流路内で流速が遅い側に位置決めするようにして、対応する吹出し口の空気流路内に取り付けるようにした。この結果、上記両側における圧力損失を低減して風量がほぼ均一となるようにバランス良く吹き出させることができる。

さらに本発明においては、各風向制御板は、長手方向に沿った他端縁部について、中央と両側とで長手方向に沿って連続的な滑らかさをもたせて成形するようにした。この結果、長手方向で段差等の不連続箇所に起因して生じる縦渦等の発生を未然に防止することができ、かくして騒音発生を抑制することができる。

上述のように本発明によれば、空気調和装置において、全体的に幅方向に亘って湾曲する長板材でなり、当該長板材の長手方向に沿った一端縁部が直線形状でなる一方、当該長手方向に沿った他端縁部が中央の湾曲度が両側よりも低く成形された風向制御板を各吹出し口に取り付けておき、各風向制御板を、対応する吹出し口の空気流路内で、長手方向に沿った一端縁部から吹き出す空調空気の風向きが全て等しくかつ風速分布がほぼ均一となる位置に配置したことにより、空調空気をバランス良く最適な方向に吹き出させて、天井面の汚れ防止及び人体への不快感低減を実現することができる。

以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。

（１）本実施の形態による空気調和装置の全体構成
図１に天井埋め込み型の空気調和装置１０の全体構成図を示す。この空気調和装置１０は、天井内部に埋め込まれる箱型形状の本体部１１と、天井面から室内空間に露出する板形状の化粧パネル部１２とから構成されている。

本体部１１には、図示しないが、モータの駆動に応じて空気を吹き出すターボファンと、当該ターボファンから導出された空気を温度調整する熱交換器とが内蔵されている。この熱交換器は、室外機に冷媒配管を介して連結され、冷房運転時には蒸発器として機能する一方、暖房運転時には凝縮器として機能するようになされている。

化粧パネル部１２は、全体が略正方形の板材でなり、中央部に略正方形状の空気吸入口１３が形成されると共に、当該空気吸入口１３を取り囲むように各側縁部に略長方形状の空気吹出口１４Ａ〜１４Ｄがそれぞれ形成されている。また化粧パネル部１２の空気吸入口１３には、吸入した空気に含まれる塵埃を除去するためのエアフィルタ１５が全面を覆うように貼り付けられている。

化粧パネル部１２の各空気吹出口１４Ａ〜１４Ｄには、図２に示すような、それぞれ所定形状でなる風向制御用の水平羽根（以下、これをブレードという）１６Ａ〜１６Ｄが、空調空気の吹出し方向を上下に変更できるように可動自在に取り付けられている。

このブレード１６Ａ（１６Ｂ〜１６Ｄ）は、長板形状の樹脂材でなり、全体的に幅方向に亘って若干湾曲するとともに、当該湾曲する両端縁部の一方（以下、これを共通端縁部という）１６Ｔが直線形状であるのに対して、他方の端縁部では長手方向の両端部（以下、これを両側フィン部という）１６Ｌ、１６Ｒが当該長手方向の中央部（以下、これを中央フィン部という）１６Ｍよりも湾曲度が若干高くなるように滑らかな傾斜が形成されている。

（２）本実施の形態による空気吹出口１４Ａ（１４Ｂ〜１４Ｄ）の構造
次に本実施の形態による化粧パネル部１２の空気吹出口１４Ａ（１４Ｂ〜１４Ｄ）の構造について説明する。本体部１１のターボファンから熱交換器を介して吹き出される空調空気は、図３に示すように、化粧パネル部１２の空気吹出口１４Ａ（１４Ｂ〜１４Ｄ）を形成する吹出し流路２０のうち、空気吸入口１３に隣接する流路内壁（以下、これを内側壁という）２０Ａ側と、これに対向する流路内壁（以下、これを外側壁という）２０Ｂ側とでは、速度が異なる。

すなわち本体部１１内部における吹出し流路２０は、化粧パネル部１２に形成された空気吸入口１３と空気吹出口１４Ａ（１４Ｂ〜１４Ｄ）との境壁（図示せず）でターボファンからの空調空気の流れを約９０度折り曲げるように形成されている。このためターボファンからの空調空気は、当該境壁に近い内側壁２０Ａ側ほど遅く流れる一方、当該境壁から遠い外側壁２０Ｂ側ほど速く流れる。

実際に各吹出し流路２０内での空調空気の風速分布を測定した結果を、図４（Ａ）及び（Ｂ）に示す。この図４（Ａ）では、4箇所の空気吹出口１４Ａ（１４Ｂ〜１４Ｄ）の内壁側２０Ａから10〔m〕間隔で吹出し方向に垂直かつ外壁側２０Ｂに向かって６箇所（以下、これを測定ポイントという）Ｐ１〜Ｐ６で測定した。図４（Ｂ）のグラフでは、Ｘ軸方向に測定ポイントＰ１〜Ｐ６を示し、Ｙ軸方向に風速を示す。このグラフによると、吹出し流路２０を通過して空気吹出口１４Ａ（１４Ｂ〜１４Ｄ）に流れる空調空気は、測定ポイントＰ１〜Ｐ５までは、内壁側２０Ａほど遅く外壁側２０Ｂほど速く流れることがわかる。

この化粧パネル部１２の空気吹出口１４Ａ（１４Ｂ〜１４Ｄ）にブレード１６Ａ（１６
Ｂ〜１６Ｄ）を所定の配置状態で取り付ける。このときブレード１６Ａ（１６Ｂ〜１６Ｄ）は、全体の幅方向に亘る湾曲方向が流路方向に沿うように向けられ、その共通端縁部１６Ｔが空気吹出口１４Ａ（１４Ｂ〜１４Ｄ）の吹出し流路２０内壁のほぼ中央（内側壁２０Ａ及び外側壁２０Ｂの中間）で、かつ両側フィン部１６Ｌ、１６Ｒ及び中央フィン部１６Ｍが空気吹出口１４Ａ（１４Ｂ〜１４Ｄ）の内側壁２０Ａ側に近くなるように位置決めされている。この図３は、図２に示すブレード１６Ａ（１６Ｂ〜１６Ｄ）を矢印Ｘ−Ｙで示す断面をとって示している。

この結果、ブレード１６Ａ（１６Ｂ〜１６Ｄ）は、空気吹出口１４Ａ（１４Ｂ〜１４Ｄ）の流路内で共通端縁部１６Ｔが下流側に位置する一方、両側フィン部１６Ｌ、１６Ｒ及び中央フィン部１６Ｍが上流側に位置することになる。

（３）本実施の形態の動作
実際にこの空気調和装置１０において、本体部１１で発生した空調空気は、化粧パネル部１２の空気吹出口１４Ａ〜１４Ｄから吹き出されるが、吹出し流路２０内では外側壁２０Ｂに近いところの方が内側壁２０Ａに近いところよりも流速が速い。しかし、両側フィン部１６Ｌ、１６Ｒからこのブレード１６Ａ（１６Ｂ〜１６Ｄ）の共通端縁部１６Ｔに至る板面の方が、当該中央フィン部１６Ｍから共通端縁部１６Ｔに至る板面よりも気流方向に沿っているため、圧力損失の低減（すなわち風量低下の防止）を図ることができる。

この結果このブレード１６Ａ〜１６Ｄでは、両側フィン部１６Ｌ、１６Ｒに流入した空気が共通端縁部１６Ｔから吹き出す気流と、中央フィン部１６Ｍに流入した空気が共通端縁部１６Ｔから吹き出す気流とで、風向きが等しくかつ風速分布がほぼ均一になる。その風速分布を図５に示す。この図５は、化粧パネル部１２外縁からファン中心に対して外側方向に一定距離離れた断面での空気吹出口１４Ａ〜１４Ｄの長さ方向位置、高さ方向位置及び速度の関係をグラフ化したものであり、長さ方向に亘って空調空気がほぼ均一な流れになっていることがわかる。

因みに従来構成のブレード１（図８）を図９に示す配置状態で空調空気を吹出させた場合の風速分布を図６に示す。この図６では、空気吹出口２の長さ方向における左右端部の流れが下向き過ぎている。

また図２に示すようにブレード１６Ａ〜１６Ｄにおいて、両側フィン部１６Ｌ、１６Ｒと中央フィン部１６Ｍとを長手方向に沿って連続的な滑らかさをもたせるように成形したことにより、当該長手方向で段差等の不連続箇所に起因して生じる縦渦等の発生を未然に防止することができ、かくして騒音発生を抑制することができる。

以上の構成によれば、この空気調和装置１０において、化粧パネル部１２の空気吹出口１４Ａ〜１４Ｄに、中央と両端とで幅方向の湾曲度合いが異なるブレード１６Ａ〜１６Ｄをそれぞれ所定の配置状態で取り付けておき、本体部１１から生成される空調空気をブレード１６Ａ〜１６Ｄの長手方向で風速分布がほぼ均一でかつ風向きを全て同一方向に吹き出させるようにしたことにより、当該ブレード１６Ａ〜１６Ｄの両端側の気流がコアンダ効果の影響を受けることなく天井面の汚れを未然に防止することができると共に、当該ブレード１６Ａ〜１６Ｄの両側の気流が下向き過ぎることなく人体への不快感を低減することができる。

（４）他の実施の形態
なお上述の本実施の形態においては、風向制御板として図２に示すような形状のブレード１６Ａ〜１６Ｄを適用した場合について述べたが、本発明はこれに限らず、要は、全体的に幅方向に亘って湾曲する長板材でなり、当該長板材の長手方向に沿った一端縁部が直線形状でなる一方、当該長手方向に沿った他端縁部が中央の湾曲度が両側よりも低く成形されていれば、この他種々の形状のものを用いても良い。

また本実施の形態においては、ブレード１６Ａ〜１６Ｄを、化粧パネル部１２の空気吹出口１４Ａ〜１４Ｄの吹出し流路２０内で、図３に示すような配置状態でそれぞれ取り付けるようにした場合について述べたが、本発明はこれに限らず、要は、ブレード１６Ａ〜１６Ｄを、対応する空気吹出し口１６Ａ〜１６Ｄの空気流路２０内で、長手方向に沿った一端縁部から吹き出す空調空気の風向きが全て等しくかつ風速分布がほぼ均一となる位置に配置することができれば、この他種々の配置状態で取り付けるようにしても良い。

さらに空気調和装置１０の運転停止時には、図３との同一部分に同一符号を付した図７に示すように、各ブレード１６Ａ〜１６Ｄを回転させて、当該各ブレード１６Ａ〜１６Ｄの長手方向に沿った他端縁部の高さと，これに隣接する化粧パネル面の高さを揃える形状にすれば、外観からのデザイン性をより一層改善することができる。

本発明は天井埋込み型や天井吊下げ型などの空気調和装置に適用できる。

本実施の形態による空気調和装置の外観構成を示す略線図である。 本実施の形態によるブレードの構成を示す斜視図である。 本実施の形態による空気吹出口の構造を示す略線的な断面図である。 本実施の形態における空気吹出口での風速分布の説明に供する略線的な斜視図及びグラフである。 本実施の形態における空気吹出口での風速分布の説明に供する略線的な斜視図である。 従来の空気吹出口での風速分布の説明に供する略線的な斜視図である。 各ブレードの収納状態を示す略線的な断面図である。 従来のブレードの構成を示す斜視図である。 従来の空気吹出口の構造を示す略線的な断面図である。

符号の説明

１、１６Ａ〜１６Ｄ……ブレード、
２、１６Ａ〜１６Ｄ……空気吹出口、
１０……空気調和装置、
１１……本体部、
１２……化粧パネル部、
１３……空気吸入口、
１５……エアフィルタ、
２０……吹出し流路、
２０Ａ……内側壁、
２０Ｂ……外側壁。

Claims (2)

1. 室内空気を吸入する吸入口を中心として、当該吸入口の周囲に前記室内に向けて空調空気を吹き出す吹出し口が複数形成され、前記吸入口を介して本体内部で発生する空調空気を、それぞれ直角に折り曲がる空気流路を通じて前記吹出し口に導くようになされた空気調和装置において、
   各前記吹出し口に取り付けられ、全体的に幅方向に亘って湾曲する長板材でなり、当該長板材の長手方向に沿った一端縁部が直線形状でなる一方、当該長手方向に沿った他端縁部が中央の湾曲度が両側よりも低く成形された風向制御板を備え、
   各前記風向制御板を、対応する前記吹出し口の前記空気流路内で、前記長手方向に沿った前記他端縁部から前記一端縁部に向けて吹き出されるように配置する
   ことを特徴とする空気調和装置。
2. 各前記風向制御板を、前記長手方向に沿った他端縁部について、中央と両側とで前記長手方向に沿って連続的な滑らかさをもたせて成形するようにした
   ことを特徴とする請求項１に記載の空気調和装置。

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