JP6147431B2 - 天井埋込型空気調和機 - Google Patents

Description

この発明は、天井埋込型空気調和機に関し、特に調和空気の吹き出し方向を調節する風向調節ベーンの回動動作の構成に関するものである。

空気調和機は、設定された室内温度に室内の温度が近づくように空調動作を制御する。また、調和空気の吹出口に当該調和空気の吹き出し方向を変化させる風向調節ベーンを設ける空気調和機も多く存在し、風向調節ベーンの向きを変化させることにより調和空気の吹き出し方向を調節している。
例えば、特許文献１には、風向変更板を内側方向（空気調和機本体の底面の吸込口方向）に回動させることにより、空調された空気の一部が吸込口より吸い込まれるショートサーキットを発生させ、熱交換器に供給される空気の温度を冷房時には低く、暖房時には高くすることにより設定温度到達時間を短縮する天井埋込型空気調和機が開示されている。

また、特許文献２には、風向調節羽根の向きが室内空気吸入口側に向けて調和空気を吹き出す方向に設定されている場合に、検出された吸入温度に対して吸入口から取りこまれる調和空気の温度の影響を相殺する補正を行い、補正された温度を用いて空調動作を制御する空気調和装置が開示されている。
また、特許文献３には、ケーシングの下端面の周辺部に吸込口を設け、当該吸込口より中央寄りに吹出口を設け、当該吹出口に可動フラップを設け、居住空間全域において気温分布を均一に、あるいは所定の場所に要求に応じて冷暖風を送る空気調和機が開示されている。

特開２００１−１４７０４１号公報 特開２０１１−２３１９７５号公報 特開２００１−２７２０５３号公報

しかしながら、上述した特許文献１および特許文献２では、吸込口が空気調和機あるいは空気調和装置の底面中央に配置されているため、吸込口周囲に配置された４つの風向変更板あるいは４つの風向調整羽根を内側方向に回動させた場合に、吸込口に気流が流れ込み、室内空間に対して内向き方向への気流を提供することができないという課題があった。また、上述した特許文献３では、可動フラップが空気調和機の内向きに回動しないため、室内空間に対して内向き方向の気流を提供することができないという課題があった。

この発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、天井埋込型空気調和機の外周方向への気流制御に加え、天井埋込型空気調和機の下方向および内向き方向への気流制御を行うことを目的とする。

この発明に係る天井埋込型空気調和機は、天井に埋め込まれたケーシングの下側に取り付けられ、ケーシングとの間に吸込口を有する外観ケースと、外観ケースの下側に取り付けられ、内部に送風機および熱交換器を有し、吸込口から吸い込まれた空気が熱交換器を通過して得られた調和空気を吹き出す吹出口を外観ケースとの間に有する外観パネルと、外観パネルの外周に、吹出口から吹き出される調和空気の吹き出し方向を調節する複数の風向調節ベーンとを備え、複数の風向調節ベーンは、運転停止時に外観パネルと同一面を形成する位置を基準位置とし、複数の風向調節ベーンを構成する各風向調整ベーンは、運転時に当該基準位置から時計回り方向および反時計回り方向に回動するものである。

この発明によれば、天井埋込型空気調和機の下方向および内向き方向へ気流を提供することができ、提供する気流の指向性が高まると共に、居住空間における気流の提供範囲を広げることができる。

実施の形態１に係る天井埋込型空気調和機の運転時の状態を下方より示す斜視図である。 実施の形態１に係る天井埋込型空気調和機の運転停止時の状態を示す縦断面図である。 実施の形態１に係る天井埋込型空気調和機の運転停止時の状態を示す正面図である。 図３のＡ−Ａ線矢視方向より示す縦断面図である。 実施の形態１に係る天井埋込型空気調和機の風向調節ベーンの回動を示す説明図である。 実施の形態１に係る天井埋込型空気調和機の風向調節ベーンの回動パターンの一例を示す説明図である。 実施の形態２に係る天井埋込型空気調和機の風向調節ベーンの回動パターンの一例を示す説明図である。 実施の形態３に係る天井埋込型空気調和機の運転停止時の状態を示す縦断面図である。 実施の形態３による天井埋込型空気調和機の運転時の調和空気の吹き出しを示す説明図である。

以下、この発明をより詳細に説明するために、この発明を実施するための形態について、添付の図面に従って説明する。
実施の形態１．
図１は、実施の形態１に係る天井埋込型空気調和機の運転時の状態（外向き送風の状態）を下方より示す斜視図、図２はその運転停止時の状態を示す縦断面図、図３は運転停止時の状態を示す正面図、図４は図３のＡ−Ａ線矢視方向より示す縦断面図である。なお、外向き送風とは、後述する風向調節ベーン５の下側端部が天井埋込型空気調和機１の外側方向に向かって位置した状態を示している（図１参照）。また、図２の縦断面図において風向調節ベーン５の回動機構などの図示を省略している（その他の図においても同様である）。

実施の形態１に係る天井埋込型空気調和機１は、下部が開口するケーシング２の内部中央に空気通路を形成するように外観ケース３が嵌め込み可能に配置される。外観ケース３の下方中央に外観パネル４が嵌め込み可能に配置され、矩形の外観パネル４の各辺に沿う外側には４つの風向調節ベーン５が取り付けられる。さらに、外観パネル４の四隅であって、隣り合う風向調節ベーン５により形成される領域に、各風向調節ベーンを駆動するためのモータなどの駆動源および動力伝達機構などを載置する４つの接続パネル６が設けられる。天井埋込型空気調和機１の運転停止時において、外観パネル４、４つの風向調節ベーン５および４つの接続パネル６は同一面上に位置するように配置されている。

図２に示すように、外観ケース３の中央部分が開口しており、当該開口の下方には上側を吸込部７ａ、側面側を吹出部７ｂとした送風ファン（送風機）７、当該送風ファン７を駆動するモータ（不図示）などが配置されている。また、送風ファン７の周囲を取り囲むように熱交換器８が配置され、当該熱交換器８の内面８ａおよび外面８ｂが空気通路に開口し、内面８ａは送風ファン７の吹出部７ｂに対向している。送風ファン７および熱交換器８の下方に、上述した外観パネル４が嵌め込まれる。

外観ケース３の各辺に沿う外側には天井Ｕの壁面とによって、送風ファン７の吸込部７ａと室内とを連通させる開口部が形成され、吸込口９を構成する。また、矩形の外観パネル４の各辺に沿う外側には外観ケース３の下側面とによって、熱交換器８の外面８ｂと室内とを連通させる開口が形成され、吹出口１０を構成する。図２に示すように吹出口１０からは調和空気が天井Ｕと平行な方向に吹き出されるが、当該吹出口１０に上述した風向調節ベーン５を配置することにより、吹出口１０から吹き出される調和空気の風向制御が行われる。

次に、風向調節ベーン５の回動機構について説明する。
図４に示すように、接続パネル６にはモータ１１が載置され、回動軸１２の一端がモータ１１に接続され、他端が風向調節ベーン５に立設された支軸部材１３に係合される。モータ１１の回転により回動軸１２が回動し、当該回動が支軸部材１３を介して風向調節ベーン５に伝えられ、風向調節ベーン５が所定方向にスイングする。図示していないが、風向調節ベーン５の支持部材１３が設けられていない反対側端部には軸受が形成されて軸支されている。モータ１１は４つの風向調節ベーン５について各別に設けられている。これら各別のモータ１１を個別に駆動制御することにより、各風向調節ベーン５に対してそれぞれ独立した動作を行わせる。

次に、実施の形態１に係る天井埋込型空気調和機１の動作について図３、図５および図６に基づいて説明する。図５は、実施の形態１に係る天井埋込型空気調和機の風向調節ベーンの回動を示す説明図であり、図６は実施の形態１に係る天井埋込型空気調和機の風向調節ベーンの回動パターンの一例を示す説明図である。
前述のように構成された天井埋込型空気調和機１は、一般に４方向カセット型と呼ばれ、送風ファン７の回転により吸込口９から室内の空気を吸い込む。吸い込まれた空気は熱交換器８に吹き付けられる。熱交換器８では空気と冷媒との熱交換が行われる。熱交換器８を通過することにより熱をもらう、あるいは熱を奪われた空気は、吹出口１０より室内へ吹出される。

天井埋込型空気調和機１の運転停止時において、風向調節ベーン５は天井Ｕの壁面と平行な状態で停止し、外観パネル４と同一面を形成する（図５（ａ）参照、当該停止位置を以下では基準位置Ｍと称する）。一方、天井埋込型空気調和機１の運転時において、各風向調節ベーン５は基準位置Ｍから時計回り方向（矢印Ｘ方向）に９０°（図５（ｂ）参照）の範囲、および基準位置Ｍから反時計回り方向（矢印Ｙ方向）に９０°（図５（ｃ）参照）の範囲でスイングする。図５では一方の風向調節ベーン５のみを示しているが、対向する風向調節ベーン５についても縦断面図を同一方向から見て、時計回り方向を矢印Ｘ方向、および反時計回り方向を矢印Ｙ方向とする。

図６は、風向調節ベーン５の内向き方向への回動を示し、さらに当該内向き方向へ回動させた場合に形成される気流を示している。ここで、内向き方向とは回動した風向調節ベーン５の下側端部が天井埋込型空気調和機１の中央方向に向かって位置した状態を示している。
図６（ａ）の回動パターンでは、一方の風向調節ベーン５を基準位置Ｍから矢印Ｘ方向に（９０−α）°回動させ、対向する他方の風向調節ベーン５を基準位置Ｍから矢印Ｙ方向に（９０−α）°回動させている。これにより、床Ｖ上の位置Ｖａに向かう角度２α°の気流Ｏが形成される。

図６（ｂ）の回動パターンでは、一方の風向調節ベーン５を基準位置Ｍから矢印Ｘ方向にβ°回動させ、対向する他方の風向調節ベーン５を基準位置Ｍから矢印Ｙ方向にβ°回動させている。これにより、床Ｖ上のエリアＶｂに向かう気流Ｐが形成される。
図６（ａ）および図６（ｂ）に示すように、風向調節ベーン５を各別に内向き方向に回動させることにより、天井埋込型空気調和機１の下方向および内向き方向に向かう気流を形成することができる。
なお、図６（ａ）および図６（ｂ）において示した風向調節ベーン５に隣り合う一対の風向調節ベーン（不図示）の回動は、気流の供給エリアに応じて適宜調整される。これは、以下で示す実施の形態２および実施の形態３においても同様である。

次に、天井埋込型空気調和機１の制御系について説明する。天井埋込型空気調和機１は制御部を備え（不図示）、各種構成機器の制御を行う。ここでは、特に風向調節ベーン５の回動制御を中心に説明を行う。制御部は、例えば吹出温度センサ、室内温度センサ、床面温度センサ、風量センサ、および室内熱交温度センサなど種々のセンサ（不図示）が接続されており、これら各センサから出力される温度検出信号または風量検出信号を受け取る。また、ユーザから操作指示を受け付ける操作部（例えば、リモコンなど）が接続され、ユーザからの操作信号を受け取る。制御部は、各種検出信号および操作信号に基づいて、送風ファン７のモータおよび風向調節ベーン５のモータ１１を駆動制御する。各風向調節ベーン５に各別で設けられたモータ１１を個別に駆動制御することにより、各風向調節ベーン５に対してそれぞれ独立した動作を行わせる。

以上のように、この実施の形態１によれば、風向調節ベーン５の回動範囲を、天井埋込型空気調和機１の運転停止時における風向調節ベーン５の基準位置Ｍから時計回り方向に９０°の範囲および反時計回り方向に９０°の範囲に設定するように構成したので、天井埋込型空気調和機の下方向および内向き方向に送風することができ、送風の指向性を高めることができる。また、提供する送風量を高めることができる。これにより、居住空間において気流の提供範囲をより広げることができる。

また、この実施の形態１によれば、外観ケース３と天井Ｕの壁面との間に吸込口９を設け、外観パネル４と外観ケース３の下側面との間に吹出口１０を設けたので、ショートサーキットを発生させることなく、天井埋込型空気調和機の下方向および内向き方向に送風することができる。

なお、上述した実施の形態１では、各風向調節ベーン５が基準位置Ｍから時計回り方向（矢印Ｘ方向）に９０°の範囲、および基準位置Ｍから反時計回り方向（矢印Ｙ方向）に９０°の範囲で回動する場合を示したが、もちろん風向調節ベーン５は基準位置Ｍから時計回り方向に９０°未満の位置までの回動および基準位置Ｍから反時計回り方向に９０°未満の位置までの回動であってもよい。また、逆に基準位置Ｍから時計回り方向に９０°以上の位置までの回動および基準位置Ｍから反時計回り方向に９０°以上の位置までの回動であってもよい。

実施の形態２．
この実施の形態２では、風向調節ベーン５のその他の回動パターンについて示す。
なお、天井埋込型空気調和機の構成は実施の形態１の図１から図５で示した構成と同一であるため、図１から図５と同一の符号を付し説明を省略する。
図７は、実施の形態２に係る天井埋込型空気調和機の風向調節ベーンの回動パターンの一例を示す説明図である。

この実施の形態２の天井埋込型空気調和機１では、外観パネル４を挟んで対向する２つの風向調節ベーン５を連動して回動させる制御を行い、図７に示すように対向する２つの風向調節ベーン５を同一方向に同一角度回動させる。具体的には、制御部が一方の風向調節ベーン５を回動させるモータ１１と、対向する他方の風向調節ベーン５を回動させるモータ１１とを連動して駆動制御し、対向する２つの風向調節ベーン５を同一方向に同一角度回動させる。連動した駆動制御は、各モータ１１を電気制御するなどの方法により実現する。

外観パネル４を挟んで対向した２つの風向調節ベーン５を同一方向に同一角度回動させることにより、図７に示すように一方方向への気流Ｑが形成され、所望の方向により多くの送風が提供される。
なお、図７では外観パネル４を挟んで対向する２つの風向調節ベーン５を矢印Ｘ方向に同一角度回動させて天井埋込型空気調和機１に対して右方向に向かう気流Ｑを形成する例を示したが、風向調節ベーン５の回動方向を変えることにより、種々の方向へ気流を形成することができる。

以上のように、この実施の形態２によれば、外観パネル４を挟んで対向する２つの風向調節ベーン５を連動して回動させる制御を行い、同一方向に同一角度回動させるように構成したので、所望の一方向に送風量を高めた気流を提供することができる。

実施の形態３．
この実施の形態３では、実施の形態１および実施の形態２で示した外観パネルに輻射パネルを嵌め込み、輻射パネルの冷暖熱を広範囲に提供する構成を示す。
図８は、実施の形態３に係る天井埋込型空気調和機の運転停止時の状態を示す縦断面図である。なお、実施の形態１に係る天井埋込型空気調和機１の構成要素と同一または相当する部分には、実施の形態１で使用した符号と同一の符号を付して説明を省略または簡略化する。

実施の形態３の天井埋込型空気調和機１ａは、図８に示すように外観パネル４の下方に形成された凹部４ａに輻射パネル１４が嵌め込まれている。輻射パネル１４は内部に配管１５を備え、当該配管１５内部を温調装置（不図示）などによって設定された温度に調整された冷媒が対流し、室内に対して冷媒の熱を利用した輻射による空調が行われる。輻射パネル１４からの輻射空調では、例えば冷房運転時には温調装置において温度が調整された冷媒が配管１５内部を対流することにより、輻射パネル１４の下側面から輻射パネル１４の下方の空間を対象として冷輻射による空調が行われる。一方、暖房運転時には、輻射パネル１４の下側面から輻射パネル１４の下方の空間を対象として熱輻射による空調が行われる。

図９は、実施の形態３による天井埋込型空気調和機の運転時の調和空気の吹き出しを示す説明図である。
この実施の形態３では、上述した輻射パネル１４による冷輻射による空調および熱輻射による空調に加えて、風向調節ベーン５からの調和空気の吹き出しによる空調によって室内の空調が行われる。そのため、風向調節ベーン５の回動方向および回動角度を調節して図９に示すように吹き出し方向を輻射パネル１４側に向けることにより輻射パネル１４による冷輻射あるいは熱輻射による冷暖熱を、気流Ｒにより同一方向に強く押し広げる。これにより、輻射パネル１４による冷輻射あるいは熱輻射による冷暖熱のみで提供される冷暖範囲に比べ、より広範囲に冷暖熱が提供される。

なお、図９では外観パネル４を挟んで対向する２つの風向調節ベーン５を矢印Ｘ方向に同一角度回動させて天井埋込型空気調和機１に対して右方向に向かう気流Ｒを形成する例を示したが、風向調節ベーン５の回動方向を変えることにより、種々の方向へ気流を形成することができる。

以上のように、この実施の形態３によれば、外観パネル４の下側面に冷輻射による空調あるいは熱輻射による空調を行う輻射パネル１４を設け、当該冷輻射あるいは熱輻射による空調と、風向調節ベーン５からの吹き出しによる空調とを組み合わせるように構成したので、輻射パネルによる冷輻射あるいは熱輻射による空調を、風向調節ベーンから吹き出される気流によって同一方向に強く押し広げることができ、冷輻射あるいは熱輻射による冷暖熱をより広範囲に提供することができる。

なお、上述した実施の形態１から実施の形態３では、矩形の外観パネル４の外周に４つの風向調節ベーン５を配置する構成を示したが、外観パネル４の形状および風向調節ベーン５の形状、配置および配置数は適宜変更可能である。

なお、本発明はその発明の範囲内において、各実施の形態の自由な組み合わせ、各実施の形態の任意の構成要素の変形、または各実施の形態の任意の構成要素の省略が可能である。

この発明に係る天井埋込型空気調和機は、当該天井埋込型空気調和機の下方向および内向き方向に送風可能としたので、居住空間においてより広範囲に気流提供を行う空気調和機に適している。

１，１ａ 天井埋込型空気調和機、２ ケーシング、３ 外観ケース、４ 外観パネル、４ａ 凹部、５ 風向調節ベーン、６ 接続パネル、７ 送風ファン、７ａ 吸込部、７ｂ 吹出部、８ 熱交換器、８ａ 内面、８ｂ 外面、９ 吸込口、１０ 吹出口、１１ モータ、１２ 回動軸、１３ 支軸部材、１４ 輻射パネル、１５ 配管。

Claims (4)

1. 天井に埋め込まれたケーシングの下側に取り付けられ、前記ケーシングとの間に吸込口を有する外観ケースと、
   前記外観ケースの下側に取り付けられ、内部に送風機および熱交換器を有し、前記吸込口から吸い込まれた空気が前記熱交換器を通過して得られた調和空気を吹き出す吹出口を前記外観ケースとの間に有する外観パネルと、
   前記外観パネルの外周に、前記吹出口から吹き出される前記調和空気の吹き出し方向を調節する複数の風向調節ベーンとを備え、
   前記複数の風向調節ベーンは、運転停止時に前記外観パネルと同一面を形成する位置を基準位置とし、前記複数の風向調節ベーンを構成する各風向調整ベーンは、運転時に当該基準位置から時計回り方向および反時計回り方向に回動する天井埋込型空気調和機。
2. 前記複数の風向調節ベーンを構成する各風向調整ベーンは、前記基準位置から時計回り方向に９０°の範囲および反時計回り方向に９０°の範囲で回動することを特徴とする請求項１記載の天井埋込型空気調和機。
3. 前記複数の風向調節ベーンのうち、前記外観パネルを挟んで対向する２つの風向調節ベーンが同一方向に同一角度回動することを特徴とする請求項１記載の天井埋込型空気調和機。
4. 前記外観パネルの下側面中央に輻射による熱交換を行う輻射パネルを備えたことを特徴とする請求項１記載の天井埋込型空気調和機。

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