JP5334929B2 - 空気調和機の室内機 - Google Patents

Description

本発明は空気調和機の室内機、特に、可動式センサーを装備した空気調和機の室内機に関するものである。

従来、空気調和機の室内機（以下、単に「室内機」と称す）、特に、壁面等に設置される室内機は、吹出風路に設置された調和空気の吹出方向を左右に案内する左右風向板（左右風向変更羽根に同じ）と、吹出口（吹出風路の終端に同じ）に設置された調和空気の吹出方向を上下に案内する上下風向板（上下風向変更羽根に同じ、以下、「上下風向板」と称す）が設置されている。
そして、居住空間の空調の不足や空調効率の悪化を解消し、快適な空調を実行するため、人や発熱源の存在を検知する可動式の赤外線センサーを装備し、該赤外線センサーの検知結果に基づいて、調和空気の吹出方向を制御する発明が開示されている（例えば、特許文献１参照）。

特開２０１０−１４３５０号公報（第３−４頁、第５図）

特許文献１に開示された発明は、室内機本体の前面略中央に筐体が固定されている。筐体内には可動式の赤外線センサーが略鉛直方向を回転軸として回転自在に設置され、筐体に固定されたステッピングモーターによって、所定の回転角度（揺動範囲）を往復回転（揺動）される。
また、赤外線センサーと制御手段（赤外線センサーが検知した検知結果を受け取る）とはリード線によって連結されている。リード線は、室内機本体の一方側に設置された制御手段から室内機本体の前面略中央に向かって敷設（固定）され、敷設された終端において把持されて、一旦、上方向に向かった後、Ｕ字状（正確には逆Ｕ字状）に屈曲して下方に向かい、赤外線センサーに回転軸と平行に設置されている。

すなわち、リード線は、前記敷設された終端の把持部と赤外線センサーへの設置部との間が拘束されていないから、この間（以下、「フリー部分」と称す）において、赤外線センサーの回転に伴うリード線の捩れ（単位長さ当たりの捩れ）が吸収されている。
そして、リード線の捩れを減らす目的で、フリー部分を長くしているから、室内機本体の略中央には上方に向かう、リード線のフリー部分（Ｕ字状の範囲に同じ）を収納するリード線ケースが設置されている。このため、ファンによって吸引される空気の流路が狭くなるという問題があった。
また、前記空気の吸込流路が狭くなるのを抑えるため、リード線ケースを小さく（例えば、特許文献１参照、水平方向の幅を狭く）したのでは、リード線ケースとリード線、あるいはリード線同士が摺動して、リード線が損耗するおそれがあるという問題があった。

さらに、多素子の赤外線センサーを１列に複数配列した多素子赤外線センサー（１＊８素子、１＊３２素子など）を左右方向に走査（回転）させ、室内空間検知エリア内の温度分布状況を高分解にて検知しようとすると、該検知する室内熱画像取得部は、左右方向に走査させるスピード、つまり右から左あるいは左から右に移動・検知する時間が短ければ短いほど、その瞬間の室内熱画像をリアルタイムに検知することが可能である。
しかしながら、走査する時間（回転する角速度）を闇雲に早くすると、室内熱画像取得部の一部機構を構成しているリード線が、早期に屈曲破断し、空気調和機の製品寿命期間である１５年相当の時間に達す前に、リード線が破断するおそれがあるという問題があった。

この発明は、上記のような問題を解決するためになされたものであって、空気の吸込流路を狭くすることなく、リード線の損耗のおそれを防止し、さらに、繰返し疲労に起因するリード線の破断のおそれを防止することができる可動式センサーを装備した空気調和機の室内機を得るものである。

本発明に係る空気調和機の室内機は、吸込口および吹出口が形成された室内機本体と、
該室内機本体の内部で前記吸込口と前記吹出口との間に配置された熱交換器と、
該熱交換器と前記吹出口との間に配置された送風ファンと、
前記室内機本体に固定され、略鉛直方向の駆動軸を具備するステッピングモーターと、
前記ステッピングモーターの駆動軸に連結された回転軸を具備する回転円盤と、
前記回転円盤の下側に設置されたセンサーケースと、
該センサーケースに設置された赤外線センサーと、
該赤外線センサーに一端が接続されたリード線と、
を有し、
前記回転円盤の回転軸の近傍に貫通孔が形成され、
前記リード線は、該貫通孔を貫通すると共に、前記回転円盤の上面に沿って略し字状に配置され、前記回転円盤の上面と略同一平面において前記室内機本体に保持されることを特徴とする。

本発明は、赤外線センサーに一端が接続されたリード線は、回転円盤に形成された貫通孔を貫通すると共に、回転円盤の上面に沿って略し字状に配置され、回転円盤の上面と略同一平面において室内機本体に保持される。このため、リード線が回転円盤の上方に突出することがなく、室内機は空気の吸引風路が狭められることがない。
また、赤外線センサーの回転に伴うリード線の捩れが生じないから、繰返しの捩り変形による繰返し疲労に起因するリード線の破断のおそれを防止することができる。すなわち、赤外線センサーが一方の方向に回転された場合、リード線は回転軸を巻き込むように回転軸に近接し、赤外線センサーが他方の方向に回転された場合、リード線は回転軸から解きほぐされるように回転軸から離れるだけであるから、リード線は回転円盤の円周方向の移動および径方向の移動とが合わさった移動をして、曲率半径が変化するだけである。
さらに、赤外線センサーの回転に伴って、回転円盤も回転するから、リード線は回転円盤に対して径方向の移動のみ（厳密には、円周方向の移動も僅かに発生する）をすることになり、リード線の摩耗による損耗が防止される。

本発明の実施の形態１に係る空気調和機の室内機を説明する正面図。 図１に示す空気調和機の室内機を説明する側面視の断面図。 図１に示す空気調和機の室内機の可動式センサーを分解して見た斜視図。 図１に示す空気調和機の室内機の可動式センサーを分解して見た斜視図。 図１に示す空気調和機の室内機の可動式センサーを示す断面図と正面図。 図１に示す空気調和機の室内機の可動式センサーの動作を説明する断面図。 本発明の実施の形態２に係る空気調和機の室内機を説明する正面図と斜視図。

［実施の形態１］
図１〜図６は本発明の実施の形態１に係る空気調和機の室内機を説明するものであって、図１は全体を模式的に示す正面図、図２は側面視の断面を示す断面図、図３は一部（可動式センサー）を分解して斜め内面方向に見た斜視図、図４は一部（可動式センサー）を分解して斜め正面方向に見た斜視図、図５の（ａ）は一部（モーター収納庫）を示す平面視の断面図、図５の（ｂ）は一部（モーター収納庫）を示す正面図、図５の（ｃ）は一部（モーター収納庫）を示す側面視の断面図、図６は一部（モーター収納庫）の動作を説明するための平面視の断面図である。なお、各図は模式的に描いたものであって、各部材の形状や大きさは図示する形態に限定するものではない。また、各図において同じ部分または相当する部分には同じ符号を付し、一部の説明を省略する。

（室内機本体）
図１および図２において、空気調和機の室内機（以下、単に「室内機」と称す）１００は、室内機本体１と、室内機本体１内に設置された熱交換器２および送風ファン３と、を有している。
室内機本体１は、室内機本体上面に室内空気を吸い込む吸込口１ａと、室内機本体下面と室内機本体前面の下面寄りの範囲に、調和空気を吹き出す吹出口１ｃと、送風ファン３と吹出口１ｃとの間に吹出風路１ｂが形成されている。
そして、吹出口１ｃには、調和空気を上下方向の所定方向に吹き出すように案内する上下風向板４ａ、４ｂが設置され、吹出風路１ｂには、調和空気を左右方向の所定方向に吹き出すように案内する左右風向板５が設置されている。
室内機本体１の前面には化粧パネル６が開閉自在ないし着脱自在に設置されている。化粧パネル６の左右方向中央で、やや下面寄りの位置に、中央になる程後面側に後退するパネル斜面７ａ、７ｂが形成され、パネル斜面７ａ、７ｂの最も奥まった位置に、パネル開口８が形成されている。
そして、パネル開口８を通過して赤外線を検知する可動式センサー２００が、室内機本体１に設置されている。
なお、以下の説明の便宜上、室内機本体１の左右方向を「Ｘ方向」、前後方向を「Ｙ方向」、上下方向を「Ｚ方向」とする。

（可動式センサー）
図３および図４において、可動式センサー２００は、室内機本体１に固定されるセンサー筐体１０と、センサー筐体１０内に回転自在に収納されたセンサーケース２０と、センサーケース２０内に収納された赤外線センサー３０と、赤外線センサー３０に接続されたリード線４０と、リード線４０を案内する回転円盤５０および蓋６０と、回転円盤５０を回転するステッピングモーター７０と、を有している。以下、それぞれについて説明する。

（センサー筐体）
センサー筐体１０は、背面側が開口した筐体（箱体）であって、筐体上面１１に、ステッピングモーター（以下、「モーター」と称す）７０の駆動軸７１が貫通する、モーター用貫通孔１１ａと、モーター７０を設置（固定）するためのモーターネジ孔１１ｂと形成されている。また、筐体前面１２の筐体底面１３寄りの範囲と筐体底面１３の筐体前面１２寄りの範囲とに跨って、筐体開口部１４が形成され、筐体底面１３の筐体開口部１４に近い位置に筐体軸突起１５が設けられている。さらに、リード線４０を把持するリード線把持部１６が設けられている。

（センサーケース）
センサーケース（以下、「ケース」と称す）２０は、センサー筐体１０内に回転自在に収納され、赤外線センサー３０を収納するものである。
ケース２０は、上面が開口した筒状であって、ケース側面２２のケース底面２３寄りの範囲とケース底面２３のケース側面２２寄りの範囲とに跨って、ケース開口部２４が形成され、ケース底面２３のケース開口部２４に近い位置に軸受凹部（図５参照）２５が設けられている。また、ケース側面２２の内側には、赤外線センサー３０を設置するためのセンサー設置部２６が設けられている。

（赤外線センサー）
赤外線センサー（以下、「センサー」と称す）３０は、上部にリード線４０のコネクター４１が接続されるセンサー基板３１と、センサー基板を収納するセンサー本体３２と、センサー本体３２のセンサー下面３３寄りに形成された受光窓３４とが形成されている。また、筐体開口部１４の反対側には、ケース２０のセンサー設置部２６に係合するケース係合部３６が形成されている。

（回転円盤）
回転円盤５０は、上方に突出する回転軸５１と、回転軸５１と同芯の円盤部５２と、円盤部の下方に突出する筒状の円盤ボス５３と、を有している。
円盤ボス５３はケース２０内に侵入して接合され、センサー３０を収納する容器になるものである。なお、円盤ボス５３とケース２０との接合要領は限定されるものではなく、例えば、一方に形成した凸部（爪）が他方に形成した凹部（溝ないし孔）に侵入（陥入）するものである。
円盤部５２には、外周から回転軸５１に至るリード線４０が通過自在な幅を具備するスリット５４が形成され、スリット５４の回転軸５１に近い位置に、リード線４０の半径方向の移動を規制（スリット５４からの抜け出しを防止）するスリット内突起５５が設けられている。
さらに、円盤部５２の外周に沿って、外周の１／２よりも少し狭い範囲に、上方に突出する円盤外周フランジ５６が設けられ、スリット５４の一方の縁に沿って上方に突出する円盤スリットフランジ５７が設けられている。

（蓋）
蓋６０は、外径が回転円盤５０と略同径で、内径が回転軸５１が貫通自在な円環である蓋円環部６１と、蓋円環部６１の外周に沿って、外周の１／２よりも少し狭い範囲に、下方に突出する蓋外周フランジ６２が設けられている。また、蓋外周フランジ６２の一方の端部に連なった放射方向の下方に突出する蓋放射フランジ６３が設けられている。
したがって、蓋外周フランジ６２は回転円盤５０の円盤外周フランジ５６に当接し、蓋放射フランジ６３は円盤スリットフランジ５７に当接し、図示しない結合手段によって、蓋６０と回転円盤５０とは一体化する。このとき、蓋６０の蓋円環部６１と回転円盤５０の円盤部５２とは、リード線４０が侵入自在な間隔を空けて略平行になる。

（リード線）
リード線４０は、赤外線センサー３０の検知結果を図示しない制御手段に伝えるものであって、可撓性を有する通電線である。リード線４０の一方の端部には、赤外線センサー３０のセンサー基板３１に接続されるコネクター４１が設置され、センサー筐体１０のリード線把持部１６によって把持される位置にリード線バンド４２が設けられている。
なお、リード線４０の材質は限定するものではなく、汎用の銅線素材や、屈曲耐力を向上させる目的で銅合金素材を用いてもよい。また、リード線４０の構成（素線の外径および素線の本数、あるいは捩り角度等）は限定するものではなく、例えば、外径０．１６ｍｍの素線を７本、あるいは外径０．０８ｍｍの素線を３０本束ねたものであってもよい。さらに、被覆材の材質や厚さ等についても限定するものではない。
さらに、リード線４０のバラツキ（特に、外径のバラツキ）は、リード線バンド４２の寸法公差によって吸収している。

（組み立て形態）
図５において、可動式センサー２００は、前記部材から構成されるものである。すなわち、ケース２０と、ケース２０と一体化した回転円盤５０の円盤ボス５３とによって形成された空間に、赤外線センサー３０が収納される。このとき、赤外線センサー３０のケース係合部３６はケース２０のセンサー設置部２６に係合し、赤外線センサー３０の受光窓３４はケース２０のケース開口部２４の位置に一致している。
リード線４０はコネクター４１によってセンサー基板３１に接続され、円盤ボス５３内を経由し、回転軸５１に近い位置でスリット５４を貫通している。そして、水平方向に曲げられ、円盤部５２の上面に沿って略し字状に曲げられている。そして、回転円盤５０に蓋６０が設置されているから、円盤部５２と蓋円環部６１との間にリード線４０は位置している。

図５の（ａ）において、センサー筐体１０は、筐体開口部１４がＹ方向を向くように室内機本体１に設置（固定）されている。そして、赤外線センサー３０の受光窓３４（ケース２０のケース開口部２４に同じ）がＹ方向を向いている。
図５の（ａ）において、回転軸５１の中心イを通過するＸ方向を「Ｘ軸」とし、回転軸５１の回転中心イを通過するＹ方向を「Ｙ軸」とすると、スリット５４はＹ軸上に位置している。すなわち、リード線４０がスリット５４を貫通する位置を「貫通位置ロ」とすると貫通位置ロは、Ｙ軸上に位置している。
また、回転中心イと貫通位置ロとを結ぶ仮想直線（仮想放射線に同じ）がリード線４０と交差する点を「交差位置ハ」とすると、交差位置ハはＹ軸上にあって、円盤部５２の外周よりも内側に位置している。さらに、リード線把持部１６は、Ｘ軸に対して貫通位置ロ側に偏位している。したがって、リード線４０は略２７０°の範囲が円盤部５２の上（必ずしも当接しない）に位置し、Ｘ軸に近い離脱位置ニにおいて円盤部５２から離れている。

（動作）
図６の（ａ）において、受光窓３４が正面を向いた場合（図５参照）よりも、円盤部５２が図中、時計方向に略７５°回転し、赤外線センサー３０の受光窓３４が左方向（図中、矢印にて示す）を向いている。このとき、交差位置ハは回転軸５１に近づき、当該範囲においてリード線４０の曲率半径が小さくなっている。
一方、離脱位置ニを含む範囲でリード線４０の曲率半径は大きく、略直線状になっているものの、回転角が７５°であって、離脱位置ニがＸ軸に近い位置であるため、円盤スリットフランジ５７がリード線４０に当接することがない。

図６の（ｂ）において、受光窓３４が正面を向いた場合（図５参照）よりも、円盤部５２が図中、反時計方向に略７５°回転し、赤外線センサー３０の受光窓３４が右方向（図中、矢印にて示す）を向いている。このとき、リード線４０は回転軸５１から離れ、交差位置ハは円盤部５２の外周に近づいているものの、外周の外に位置することはない。
すなわち、リード線４０が、円盤外周フランジ５６に当接しない（なお、円盤外周フランジ５６の内周側に蓋外周フランジ６２が設置される場合は、蓋外周フランジ６２に当接しない）。

以上のように、リード線４０が蓋６０（モーター７０）の上方に突出することがなく、室内機１００は空気の吸引風路が狭められることがない。
また、赤外線センサー３０が回転しても、リード線４０に捩れが生じないから、繰返しの捩り変形による繰返し疲労に起因するリード線４０の破断のおそれが防止される。
さらに、赤外線センサー３０の回転によって、リード線４０が径方向の外側や上方向に向かって膨らむように変形する場合があるが、リード線４０の径方向の外側への張り出しは、回転円盤５０に設けられた円盤外周フランジ５６によって防止され、上方向への張り出しは、円盤部５２と平行に配置された蓋円環部６１によって防止される。なお、円盤外周フランジ５６よりも蓋外周フランジ６２の方が内周側に位置する場合には、円盤外周フランジ５６に替えて、蓋外周フランジ６２によってリード線４０の径方向の外側への張り出しが防止される。
なお、前記リード線４０の径方向の外側や上方向に向かう膨らむような変形は、リード線４０が１本でなく、複数本（例えば、４本）が一緒になって取り回されており、それぞれに長さのバラツキ（固体差）があるし、また、それぞれのリード線４０には銅線の剛性があって、曲がり変形の癖がつきやすく、それぞれが取り回される際に、上下や円盤部５２の半径方向に重なったりするためである。

また、蓋円環部６１と円盤外周フランジ５６とは、赤外線センサー３０と共に回転するので、前記張り出しが防止される際、これらに接触したリード線４０は、蓋円環部６１や円盤外周フランジ５６とはほとんど摺動しない（擦れない）。
以上のように、蓋円環部６１や円盤外周フランジ５６によって、膨らむように変形したリード線４０のセンサー筐体１１の内面への接触が防止される。すなわち、センサー筐体１１は固定されているので、赤外線センサー３０の回転に伴って移動するリード線４０が、センサー筐体１１の内面に接すれば、摺動することになり、摩耗して損傷することになるものの、かかる損傷が防止されている。
なお、以上は、蓋円環部６１と、円盤外周フランジ５６との両方を備えたものについて説明しているが、本発明はこれに限定するものではなく、何れか一方を備えたものであってもよい。また、蓋円環部６１に蓋外周フランジ６２が設けられる場合、円盤外周フランジ５６を撤去してもよい。

［実施の形態２］
図７は本発明の実施の形態２に係る空気調和機の室内機を説明するものであって、図７の（ａ）は全体を模式的に示す正面図、図７の（ｂ）は全体を模式的に示す斜視図である。なお、実施の形態１と同じ部分または相当する部分には同じ符号を付し、一部の説明を省略する。
図７において、空気調和機の室内機（以下、「室内機」と称す）３００は、可動式センサー２００が室内機本体１の一方の側面（右側面）近くに設置されている。すなわち、可動式センサー２００はリード線４０の可動範囲（移動範囲）が、回転円盤５０と蓋６０とによって挟まれた空間に限定されるため、周囲の機器との干渉が回避される（実施の形態１では、吸込空気の風路の障害にならない）。このため、室内機３００では、制御手段を収納する電気室や上下風向板の駆動手段（図示しない）の近くである、室内機本体１の一方の側面側に配置することが可能になっている。
よって、上下風向板やフィルター清掃手段等の設置の自由度が増したり、外観の意匠性が向上したりする。

１：室内機本体、１ａ：吸込口、１ｂ：吹出風路、１ｃ：吹出口、２：熱交換器、３：送風ファン、４ａ：上下風向板、４ｂ：上下風向板、５：左右風向板、６：化粧パネル、７ａ：パネル斜面、７ｂ：パネル斜面、８：パネル開口、１０：センサー筐体、１１：筐体上面、１１ａ：モーター用貫通孔、１１ｂ：モーターネジ孔、１２：筐体前面、１３：筐体底面、１４：筐体開口部、１５：筐体軸突起、１６：リード線把持部、２０：センサーケース（ケース）、２２：ケース側面、２３：ケース底面、２４：ケース開口部、２６：センサー設置部、３０：赤外線センサー（センサー）、３１：センサー基板、３２：センサー本体、３３：センサー下面、３４：受光窓、３６：ケース係合部、４０：リード線、４１：コネクター、４２：リード線バンド、５０：回転円盤、５１：回転軸、５２：円盤部、５３：円盤ボス、５４：スリット、５５：スリット内突起、５６：円盤外周フランジ、５７：円盤スリットフランジ、６０：蓋、６１：蓋円環部、６２：蓋外周フランジ、６３：蓋放射フランジ、７０：ステッピングモーター（モーター）、７１：駆動軸、１００：空気調和機の室内機（実施の形態１）、２００：可動式センサー、３００：空気調和機の室内機（実施の形態２）。

Claims (7)

1. 吸込口および吹出口が形成された室内機本体と、
   該室内機本体の内部で前記吸込口と前記吹出口との間に配置された熱交換器と、
   該熱交換器と前記吹出口との間に配置された送風ファンと、
   前記室内機本体に固定され、略鉛直方向の駆動軸を具備するステッピングモーターと、
   前記ステッピングモーターの駆動軸に連結された回転軸を具備する回転円盤と、
   前記回転円盤の下側に設置されたセンサーケースと、
   該センサーケースに設置された赤外線センサーと、
   該赤外線センサーに一端が接続されたリード線と、
   を有し、
   前記回転円盤の回転軸の近傍に貫通孔が形成され、
   前記リード線は、該貫通孔を貫通すると共に、前記回転円盤の上面に沿って略し字状に配置され、前記回転円盤の上面と略同一平面において前記室内機本体に保持されることを特徴とする空気調和機の室内機。
2. 前記回転円盤の回転範囲内において、前記貫通孔の中心と前記回転軸の中心とを結ぶ線上における前記リード線の位置が、前記回転円盤上にあることを特徴とする請求項１記載の空気調和機の室内機。
3. 前記リード線の前記室内機本体に保持された位置と前記回転軸の中心とを結ぶ線に対する、前記回転軸の中心と前記貫通孔の中心とを結ぶ線がなす角度が、１０〜１７０°であることを特徴とする請求項１または２記載の空気調和機の室内機。
4. 前記センサーケースの下端に軸受凹部が形成され、
   前記駆動軸の延長線状に、対軸受凹部を軸支する筐体軸突起が、前記室内機本体に設けられていることを特徴とする請求項１乃至３の何れかに記載の空気調和機の室内機。
5. 前記回転円盤の外周の一部に上方に向かって突出する円盤外周フランジが設けられていることを特徴とする請求項１乃至４の何れかに記載の空気調和機の室内機。
6. 前記回転円盤の上面と平行に所定の間隔を空けて円環状の蓋が配置されることを特徴とする請求項１乃至５の何れかに記載の空気調和機の室内機。
7. 前記蓋の外周の一部に下方に向かって突出する蓋外周フランジが設けられていることを特徴とする請求項６記載の空気調和機の室内機。
   

Images