JP5915958B2 - 気流拡散装置（拡散扇）及び空気調和機 - Google Patents

Description

本発明は、空気調和機（エアーコンディショナー）や送風ダクト等からの風を拡散する気流拡散装置（拡散扇）及び該装置を備えた空気調和機に関する。

空気調和機からの冷風が直接当たる位置に居ると、冷え性のほか、体のバランスにも影響を及ぼすと言われている。空気調和機からの冷風が直接当たる位置に居ざるを得ない者を守るために、空気調和機を間欠的に動作させるタイマー機能のほか、吹き出し口内部等に複数の風向調整板を備え、適当な時間間隔で上下左右に風向を変更できる機能を備えたものも一般的である。また、自然風に近い風量・風向制御を行うゆらぎ機能を備えた空気調和機も製品化されている。

特許文献１に、本出願人が出願した気流拡散装置（拡散扇）が開示されている。この気流拡散装置は、羽根部材とスポーク部材と前記スポーク部材を支持するハブ部材とからなり、空気調和機の送風口からの風が前記羽根部材の回転軌道上に当たるよう配設される羽根車と、前記羽根車の回転軸を構成するシャフト部材と、前記空気調和機の下方に前記シャフト部材を吊り下げる吊下部材と、を備えた構成となっている。この気流拡散装置の構成によると、空気調和機の送風口から吹き出される風によって前記羽根車が自転し、かつ、その羽根部材により断続的に風向きが変えられ、空気調和機からの直接風の断続的に遮るとともに、気流を散らすことにより、室内の温度のムラを解消することが可能となっている。

特許文献２にも、特許文献１と同一の構成の空気調和機のファン装置が開示されている。このファン装置も、空気調和機の送風口から吹き出される風によって羽根車が回転する構成となっている。

特許文献３には、空気調和機の吸込口（第１通気口）を塞いだ状態と、吸込口（第１通気口）を開放した状態とを切り替えることのできる可動機構を備えた空気調和機が開示されている。

特許３７１７５０９号公報 特許４４３６４３４号公報 特開２００７−２８５６０４号公報

特許文献３の図２、３に示されるように、天井埋込型の空気調和機は、ケーシング内に送風ファンを備え、底面中央付近の吸込口から、空調室内の空気を吸込み、内部の熱交換器を経由して、底面外周側に配置された吹出口から風を吹き出す構成となっている。

特許文献１、２の気流拡散装置（拡散扇）ないしファン装置では、羽根車の回転に前記空気調和機の底面中央付近の吸込口に生じる吸込み流を利用していないという問題点がある。

また、空気調和機からの吹出口は、羽根車に適合した円周状ではなく、４方向または２方向に配されているため、例えば、図１９に示すように空気調和機の吹出口から吹き出される風が強く当たる羽根部分と、風が強く当たらない羽根部分とが生じている。特に羽根部材の少ない構成の羽根車や、羽根部材が大きい羽根車を用いる場合、さらには、空気調和機の強弱運転条件の変化によって、羽根車に生じる回転トルクにバラツキが生じ、一様な回転運動を確保し難い状況が生じうる。

以上のように、空気調和機の吹出口から吹き出される風のみで回転する構成の気流拡散装置（拡散扇）ないしファン装置では、空気調和機からの吹出口からの風のみで羽根車を回転させていることに起因する設計上の制約が生じている。

本発明は、上記した事情に鑑みてなされたものであって、その目的とするところは、上記空気調和機内の送風ファンによって発生させられる風のエネルギーをさらに効率よく利用して、風を拡散できるようにした気流拡散装置（拡散扇）及び該装置を備えた空気調和機を提供することにある。

本発明者による研究の結果、羽根車の駆動動力として空気調和機の吸込流を利用できるとの知見が得られた。本発明は、この知見に立脚するものである。
即ち、本発明の第１の視点によれば、空気調和機の吸気口に吸い込まれる風を受ける受風部材と、前記受風部材の外周側に配置されて空気調和機の送風口から吹き出す風を拡散する拡散部材と、前記受風部材および拡散部材を支持するハブ部材とを備える羽根車と、前記羽根車の回転軸を構成するシャフト部材と、前記羽根車が前記空気調和機の吸気口に吸い込まれる風によって回転する位置に、前記シャフト部材を支持する取付部材と、複数のローラーで構成され、前記羽根車の回転を保持する軸受部材と、を備えたこと、を特徴とする気流拡散装置（拡散扇）が提供される。

本発明の第２の視点によれば、上記した気流拡散装置（拡散扇）を備えた空気調和機が提供される。

本発明によれば、気流拡散装置（拡散扇）の送風口から吹き出す風を拡散する拡散部材（特許文献１の「羽根部材」、特許文献２の「ファン」に相当）の数や形状の自由度を向上させることが可能になる。その理由は、気流拡散装置の吸気口に吸い込まれる風を利用して羽根車を自転させる構成を採用したことにある。

本発明の一実施形態に係る気流拡散装置（拡散扇）の概略構成を表した図である。 本発明の一実施形態に係る気流拡散装置（拡散扇）の羽根車の平面図である。 本発明の一実施形態に係る気流拡散装置の拡散部材と受風部材の取り付け態様を表した図である。 本発明の一実施形態に係る気流拡散装置（拡散扇）の羽根車の回転原理を説明するための図である。 本発明の一実施形態に係る気流拡散装置（拡散扇）の羽根車の回転原理を説明するための別の図である。 本発明の気流拡散装置（拡散扇）の羽根車の別のレイアウトを表した図である。 本発明の気流拡散装置（拡散扇）の羽根車の別のレイアウトを表した図である。 図７の羽根車の回転原理を説明するための図である。 本発明の変形実施形態の構成を表した図である。 本発明の別の変形実施形態の構成を表した図である。 本発明の一実施形態に係る気流拡散装置（拡散扇）においてベアリングプレートの配置を変更した例である。 本発明の気流拡散装置（拡散扇）の羽根車の別のレイアウトを表した図である。 図１１の羽根車の側面図である。 本発明の気流拡散装置（拡散扇）の羽根車の別のレイアウトを表した図である。 本発明の気流拡散装置（拡散扇）の羽根車の別のレイアウトを表した図である。 図１５の羽根車の回転原理を説明するための図である。 本発明の気流拡散装置（拡散扇）の羽根車の別のレイアウトを表した図である。 図１７の羽根車の回転原理を説明するための図である。 特許文献１の気流拡散装置（拡散扇）の羽根車の羽根部材の枚数を削減した構成を説明するための図である。

はじめに、羽根車の外周側に配置される拡散部材が、空気調和機の送風口から吹き出される風により、羽根車の回転方向と同一方向のトルクを発生させる羽根状部材により構成されている実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。

図１は、本発明の一実施形態に係る気流拡散装置（拡散扇）の概略構成を表した図である。図１を参照すると、吊下げ機構１０と、垂直シャフト２０と、羽根車とからなり、空気調和機の吸込口１１０のグリル部分に吊下げられた気流拡散装置（拡散扇）の構成が示されている。

吊下げ機構１０は、背面プレートと、台座プレートと、これら２つのプレートを連結固定するためのボルト及びナットを含んで構成され、取り付け部材として、前記羽根車が前記空気調和機の吸気口に吸い込まれる風によって回転する位置に、垂直シャフト２０を支持する。背面プレートは、前記空気調和機の吸い込み口背面に配置し、装置全体を空気調和機の吸込口１１０に掛止するための部材である。台座プレートは、ねじ山が形成された垂直シャフト挿入部を有し、空気調和機の吸込口１１０正面に配置し、垂直シャフト２０を取り付ける台座をなす部材である。

垂直シャフト２０は、羽根車の回転軸を構成するシャフト部材として、吊下げ機構１０によって所定位置に支持される。即ち、垂直シャフト２０は、羽根車の回転の中心軸線を規定する部材であり、必ずしも、垂直シャフト２０自体が回転することを意味するものではない。もちろん、図１１に示すように、ベアリングプレート６０を吊下げ機構１０の背面側に配置した場合には、垂直シャフト２０が回転することになる。

垂直シャフト２０の上端は、台座プレートの垂直シャフト挿入部のねじ山に適合するねじ山が形成され、吊下げ機構１０が設置された任意の空気調和機の吸込口１１０のグリル部分に着脱自在となっている。一方、垂直シャフト２０の下端には、羽根車のハブ５０と、ベアリングプレート６０とが挿入され、最後にエンド部材７０が固着されている。垂直シャフト２０の長さは、羽根車が天井面に干渉せず、人の頭が触れない程度の長さ（例えば、吊下げ機構１０のグリル下方側部材と合わせて６０ｍｍ）であれば足りる。

ベアリングプレート６０は、表面（上面）に多数のボール（鋼球、ステンレス球、プラスチック球）を埋設したリング状の部材（軸受部材）であり、ハブ５０が速やかに回転を開始し、またその回転を保持できるようになっている。ベアリングプレート６０に代えて、各種のスラスト軸受（スラスト玉軸受、スラストころ軸受）や複数のローラー等、各種の軸受部材を垂直シャフト２０に嵌挿した構成を用いることも可能である。

従って、本実施形態の気流拡散装置（拡散扇）は、特許文献１の気流拡散装置（拡散扇）の羽根車の内側に、受風部材（内周側羽根部材）３１を追加した構成となっている。

羽根車は、図２の平面図に示すように、ハブ５０から延びるスポーク部材４０（うち２本を図示）上に、拡散部材（外周側羽根部材）３０と、受風部材（内周側羽根部材）３１とを取り付けて構成されている。なお、拡散部材（外周側羽根部材）３０および受風部材（内周側羽根部材）３１は、後記するように、それぞれ位置及び角度を調整できるように取り付けられていることが好ましい。

羽根車は、拡散部材（外周側羽根部材）３０の回転軌道に、空気調和機の複数の吹出口１００からそれぞれ吹き出す風が当たり、かつ、受風部材（内周側羽根部材）３１が空気調和機の吸込口に吸込まれる気流を受ける位置（例えば、空気調和機の吸込口１１０のグリル部分中央）に配設される。なお、上記拡散部材（外周側羽根部材）３０および受風部材（内周側羽根部材）３１の位置及び角度を調整できる構成となっている場合には、空気調和機の吸込口１１０に設置した後から、拡散部材（外周側羽根部材）３０および受風部材（内周側羽根部材）３１の位置及び角度を調整することも可能である。

図３は、上記した気流拡散装置の拡散部材と受風部材の取り付け態様の例を表した図である。図３の例では、拡散部材（外周側羽根部材）３０および受風部材（内周側羽根部材）３１には、スポーク保持構造３２、３３が取り付けられており、スポーク保持構造３２、３３にスポーク部材４０を挿入してそれぞれ任意の位置・角度で固定可能となっている。また、羽根先端側のスポーク保持構造３２の外側には、拡散部材（外周側羽根部材）３０の取り付け角度を初期設定角に合わせるための角度調整板３４が挿入されている。スポーク保持構造３２に設けられたビスを緩め、角度調整板３４を外側に回転させることで、羽根車の径を変えたり、個々の拡散部材（外周側羽根部材）３０の角度を変更することも可能であるが、以下の実施形態の説明では、これらの変更は行わないものとして説明する。

図３のスポーク部材４０は、中空のパイプによって構成され、その内部中空部分には、端部につぶし玉を固着したワイヤが内蔵されている。このワイヤは、万が一、スポーク部材４０が折れるなどした場合においても、前記つぶし玉がスポーク保持構造３２に当接し、拡散部材（外周側羽根部材）３０が脱落しないようにする役割を果たしている。

図４は、上記した気流拡散装置の羽根車の回転原理を説明するための図である。拡散部材（外周側羽根部材）３０は、例えば、水平面に対し角度α（回転方向が逆なら角度−α）で固定される。これに対し、受風部材（内周側羽根部材）３１は、水平面に対し角度−β（回転方向が逆なら角度β。また、｜β｜＝｜α｜でもよい。）で固定される。拡散部材（外周側羽根部材）３０および受風部材（内周側羽根部材）３１の固定角度は、拡散部材（外周側羽根部材）３０および受風部材（内周側羽根部材）３１の形状等によって適宜調整されることが望ましい。

このように、拡散部材（外周側羽根部材）３０および受風部材（内周側羽根部材）３１を調整して設置した状態で、空気調和機の運転を開始すると、空気調和機の吸込口に吸込まれる気流が受風部材（内周側羽根部材）３１に当たるとともに、送風口からの風が拡散部材（外周側羽根部材）３０に当たり、図５に示すように、羽根車が回転し、断続的に風向きが変えられる。

以上、本発明の好適な実施形態を説明したが、本発明は、上記した実施形態に限定されるものではなく、本発明の基本的技術的思想を逸脱しない範囲で、更なる変形・置換・調整を加えることができる。吊下げ機構１０の台座プレートをシャフト部材と一体化した構成やシャフト部材を覆うカバー部材を適宜追加することが可能である。

また例えば、図６に示すように、一部のスポーク部材にだけ拡散部材（外周側羽根部材）３０を取り付けた構成を採用することも可能である。このようにすれば、装置全体の重量を軽量化することが可能となる。

また例えば、上記した実施形態では、拡散部材（外周側羽根部材）３０も羽根車の回転方向にトルクを発生させるような形状・角度で取り付けるものとして説明したが、図７に示すように、平板上の拡散部材（外周側羽根部材）３０ａをほぼ水平に取り付ける構成も採用可能である。この場合、図８に示すように、拡散部材（外周側羽根部材）３０ａが羽根車の自転を妨げず、かつ、受風部材（内周側羽根部材）３１が羽根車を自転できるように取り付けられていればよい。拡散部材（外周側羽根部材）３０ａの形状としては、図８に示した形状に限定されず、表面に凹凸を設けた形状や、縦または横方向（羽根車径方向または円周方向）にスリットを設けた形状などを適宜採用することが可能である。

また、羽根車と空気調和機の吸込口間の気流の回りこみを阻害し羽根車を回転しやすくするため、図９に示すように、空気調和機の吸込口の外周部分を取り囲む円筒状の壁部（壁状部材）１２０を設ける構成も採用可能である。このような壁部１２０は、空気調和機の吸込口グリルと一体形成しても良いし、気流拡散装置の吊下げ機構１０の追加部材（アタッチメント）として装着することとしてもよい。

また、図１０に示すように、受風部材（内周側羽根部材）３１をシャフト４０の上方に取り付け、受風部材（内周側羽根部材）３１の外周側端部３１ｂを上方（空気調和機の吸込口側）に折り曲げた構成も採用可能である。この構成によっても、羽根車と空気調和機の吸込口間の気流の回りこみを防ぐことができるため、羽根車を回転しやすくすることができる。また、図９の壁部１２０と、図１０の受風部材（内周側羽根部材）３１の外周側端部３１ｂを上方（空気調和機の吸込口側）に折り曲げた構成の双方を組み合わせることも可能である。

また、受風部材（内周側羽根部材）３１および拡散部材（外周側羽根部材）３０のサイズは、これら部材の形状に応じて適宜変更することができる。例えば、図１２に示すように、受風部材（内周側羽根部材）３１の径方向の長さを長くし、拡散部材（外周側羽根部材）３０を小さくしたレイアウトも採用可能である。一般には、図１３に示すように、受風部材（内周側羽根部材）３１によって構成される円半径Ｌ２は、空気調和機の吹出口１００間の長さＬ１以内となる範囲で自由に設定することができる。もちろん、空気調和機の吹出口１００からの吹出風の風向や気流拡散装置の設置位置（天井からの距離）等に応じて、受風部材（内周側羽根部材）３１によって構成される円半径Ｌ２が、空気調和機の吹出口１００間の長さＬ１を超えるレイアウトも採用可能である。

また、受風部材（内周側羽根部材）３１および拡散部材（外周側羽根部材）３０に代えて、一つの羽根部材に、受風部３６と拡散部３５を一体形成したレイアウトも採用可能である。例えば、図１４に示すように、羽根部材にひねりを加えて受風部３６および拡散部３５を形成し、受風部３６にて空気調和機の吸気口に吸い込まれる風を受け、拡散部３５にて空気調和機の送風口から吹き出す風を拡散する羽根車のレイアウトも採用可能である。

また、図１５、図１６に示すように、羽根部材の幅方向（羽根車円周方向）端部を折り曲げてフラップ状の受風部３６および拡散部３５を形成し、受風部３６にて空気調和機の吸気口に吸い込まれる風を受け、拡散部３５にて空気調和機の送風口から吹き出す風を拡散する羽根車のレイアウトも採用可能である。なお、図１６の例では、羽根部材の幅方向（羽根車円周方向）の各端部を図の上側に折り曲げているが、図の下側に折り曲げてもよい。この場合、羽根車は反対方向に回転することになる。また、図１６の例では、羽根部材の両側２箇所に切れ込みを入れ、互い違いに折り曲げているが、羽根部材の片側に切れ込みを入れ、内周側を上方（または下方）に折り曲げて受風部３６とし、外周側を下方（または上方）に折り曲げて拡散部３５とするレイアウトも採用可能である。

また、ごく簡易的には、図１７、図１８に示すように、スポーク部材４０に所定の角度で固定した羽根部材の外周側を斜め下方に折り曲げて拡散部３５を形成し、受風部３６にて空気調和機の吸気口に吸い込まれる風を受け、拡散部３５にて空気調和機の送風口から吹き出す風を拡散する羽根車のレイアウトも採用可能である。

１０ 取付部材
２０ 垂直シャフト
３０ 拡散部材（外周側羽根部材）
３１ 受風部材（内周側羽根部材）
３２、３３ スポーク保持構造
３４ 角度調整板
３５ 拡散部
３６ 受風部
４０ スポーク部材
５０ ハブ
６０ ベアリングプレート
７０ エンド部材
１００ 吹出口
１１０ 吸込口
１２０ 壁部

Claims (1)

1. 空気調和機の吸気口に吸い込まれる風を受ける受風部材と、前記受風部材の外周側に配置されて空気調和機の送風口から吹き出す風を拡散する拡散部材と、前記受風部材および拡散部材を支持するハブ部材とを備える羽根車と、
   前記羽根車の回転軸を構成するシャフト部材と、
   前記羽根車が前記空気調和機の吸気口に吸い込まれる風によって回転する位置に、前記シャフト部材を支持する取付部材と、
   前記複数のローラーで構成され、前記羽根車の回転を保持する軸受部材と、
   を備えたこと、
   を特徴とする気流拡散装置。

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