JP6641377B2 - 室内機および空気調和機 - Google Patents

Description

この発明はたとえば空気調和機などの室内機などに関するものである。特に、吹出口に配置された風向ベーンの回転駆動に係る構成に関するものである。

たとえば、空気調和機などの室内機では、吹出口から吹き出す空気の風向きを変える風向ベーンである風向板を空気の吹出口部分に設置していることが多い。風向ベーンは、吹出口から吹き出す空気を案内する翼となる板部を有している。また、板部の両端には、回転中心となるベーン軸である軸部を有している。一方、室内機の本体側には、各軸部に対応した軸受け部が取り付けられる。そして、風向ベーンの両端に対応する一方の側には、ベーン駆動装置である電動機が配置される。ベーン駆動装置は、たとえば制御装置からの指示に基づいて、板部が任意の角度となるように、風向ベーンを回転駆動させることができる装置である（たとえば、特許文献１参照）。

たとえば、風向ベーンの保護などをはかるため、風向ベーンは、回転駆動可能な範囲が規定される。上述した特許文献１では、風向ベーンが有する軸部と軸受けとに、突起物と突起受け溝を設け、突起物の移動範囲を規制することにより、風向ベーンの回転駆動範囲を規定していた。

特開平１０−２７４４３２号公報

回転駆動範囲の限界のうち、いずれか一方の限界点は、制御装置が風向ベーンの角度決定、ベーン駆動装置への指示などを行う際の基準となる。このため、回転駆動範囲の限界点を精度よく検出する必要がある。ここで、たとえば、突起物における凸状となっている部分の長さ（高さ）が長い方が、同じ角度の回転駆動をする場合でも、先端部分の移動距離が長くなることで検出能が高くなり、基準をより正確に決めることができる。

しかしながら、特許文献１のような構成の室内機では、突起物の凸状長さが短くなる。このため、風向ベーンを回転駆動させる制御の精度が低くなっていた。

また、たとえば風向ベーンを回転駆動させるため、風向ベーンとベーン駆動装置との間にギアを介して、ベーン駆動装置の回転を風向ベーンに伝達する室内機もある。ギアを取り付けるにはスペースを必要とする。このため、凸状長さを長くすることができない。したがって、ギアの製造には高い寸法精度が要求されることとなり、コストが増加する原因となっていた。

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、たとえば、風向ベーンの回転駆動に係る角度制御を高精度に行うことができる構造を有する室内機などを得ることを目的とするものである。

この発明に係る室内機は、ベーン軸を中心に回転駆動して、吹出口から吹き出す空気の向きを変える風向ベーンと、回転軸を有し、風向ベーンを回転駆動させるベーン駆動装置と、ベーン軸の軸受けとなるブッシュと、ベーン軸および回転軸とそれぞれ結合して、ベーン軸のブッシュからの抜けを防ぐ係止具となり、ベーン駆動装置の回転駆動を風向ベーンに伝える、ベーン軸および回転軸とは独立したカップリングとを備え、カップリングは、風向ベーンが回転駆動できる範囲を定める駆動範囲規定具となり、風向ベーンのベーン軸は、軸受穴と、ベーン軸の側面を貫通する嵌合穴部とを有し、駆動範囲規定具は、軸受穴に挿入される挿入軸と、挿入軸に設けられ、嵌合穴部に嵌合可能な突起物とを有するものである。

また、この発明に係る空気調和機は、上記の室内機と、室外機とを備えて空気調和を行うものである。

この発明によれば、回転軸とベーン軸との間で、回転軸およびベーン軸に接続されるようにして、凸状長さを長くした構造の駆動範囲規定具を備えることで、風向ベーンの回転駆動に係る角度制御の基準となる、回転駆動範囲の限界の検出精度を高くすることができる。

この発明の実施の形態１に係る室内機１の据付状態を示す斜視図である。 この発明の実施の形態１に係る室内機１の化粧パネルコーナー部８を取り外した状態の斜視図である。 この発明の実施の形態１に係る室内機１のコーナー部分の内部構成を示す図である。 この発明の実施の形態１に係る風向ベーン４の駆動に係る機器について説明する図である。 この発明の実施の形態１に係る風向ベーン４とカップリング１２との接続関係を説明する図である。 この発明の実施の形態１に係る室内機１の風向ベーン４に駆動に係る機器を取り付けた状態を示す図である。 この発明の実施の形態１に係る室内機１におけるカップリング１２による風向ベーン４の回転駆動規制について説明する図である。 この発明の実施の形態３に係る空気調和機の構成例を表す図である。

実施の形態１．
以下、この発明の実施の形態に係る室内機などについて図面などを参照しながら説明する。以下の図面において、同一の符号を付したものは、同一またはこれに相当するものであり、以下に記載する実施の形態の全文において共通することとする。そして、明細書全文に表されている構成要素の形態は、あくまでも例示であって、明細書に記載された形態に限定するものではない。特に構成要素の組み合わせは、各実施の形態における組み合わせのみに限定するものではなく、他の実施の形態に記載した構成要素を別の実施の形態に適用することができる。また、図における上方を「上側」とし、下方を「下側」として説明する。さらに、添字で区別などしている複数の同種の機器などについて、特に区別したり、特定したりする必要がない場合には、添字を省略して記載する場合がある。そして、図面では各構成部材の大きさの関係が実際のものとは異なる場合がある。

図１はこの発明の実施の形態１に係る室内機１の据付状態を示す斜視図である。本実施の形態では、室内機の代表例として、室内の天井に埋め込むことができる天井埋め込み型で、四方向に吹出口を有する四方向カセット型の室内機１について説明する。室内機１は、冷媒配管により、図示しない室外機と接続し、冷媒を循環して冷凍、空気調和などを行う冷媒回路を構成する。

図１に示すように、本実施の形態の室内機１は、天板および側板を有し、室内空間（空調対象空間）に向かって開口する箱状の筐体２を備えている。筐体２の四隅外郭部分には吊り金具５が取り付けられている。一方で、４本の吊りボルト７が天井から吊り下げられており、吊り金具５を吊りボルト７の任意の位置で締結することで、室内機１を天井に固定し、設置している。

また、筐体２は、図示しない室内送風機、室内空気を熱交換する室内機熱交換器などを収容している。室内機１の下方には、室内機１の意匠面（外装面）となる、平面視でほぼ四角形状の化粧パネル３が取り付けられて室内空間に面している。化粧パネル３の中央付近には、室内機１内への空気の吸入口となる吸入グリル３ａを、除塵用のフィルタとともに備えている。また、化粧パネル３の各辺には、空気の吹出口３ｂが、化粧パネル３の各辺に沿って形成されている。各吹出口３ｂには、回転軸となるベーン軸４ａを中心に回転駆動する（回転して動く）風向ベーン４を備えている。

図２はこの発明の実施の形態１に係る室内機１の化粧パネルコーナー部８を取り外した状態の斜視図である。図２では、２つのコーナー（隅）に化粧パネルコーナー部８を有する図を示している。化粧パネルコーナー部８は化粧パネル３とは別部材で構成されている。化粧パネルコーナー部８を設置する際には、風向ベーン４を取り付けてから化粧パネル３に嵌め込む。

図３はこの発明の実施の形態１に係る室内機１のコーナー部分の内部構成を示す図である。ベーン駆動モータ部９は、制御装置（図示せず）からの指示により、風向ベーン４が指示に基づく角度となるように回転駆動させるベーン駆動装置である。本実施の形態の室内機１は、各風向ベーン４をそれぞれ独立して回転駆動させることができるようにするため、４つのベーン駆動モータ部９を有している。そして、本実施の形態の室内機１においては、室内機１の４箇所の化粧パネルコーナー部８のうち、対角となる２つの化粧パネルコーナー部８ａに、それぞれ２つのベーン駆動モータ部９を配置する。たとえば、各ベーン駆動モータ部９は、指示を受ける制御装置および電力供給を受ける電源装置（図示せず）を有する電気品箱（図示せず）と電気的に配線接続する。ベーン駆動モータ部９を２箇所の化粧パネルコーナー部８ａに集約することで、配線の取り回しを短く、簡潔に行うことができる。

ここで、１箇所の化粧パネルコーナー部８ａに配置される２つのベーン駆動モータ部９は、それぞれの回転方向が逆になる。このため、本実施の形態の室内機１は２種類のベーン駆動モータ部９が用いられる。また、風向ベーン４についても、ベーン駆動モータ部９が取り付けられる側のベーン軸４ａが異なる。このため、２種類の風向ベーン４が用いられる。

図４はこの発明の実施の形態１に係る風向ベーン４の駆動に係る機器について説明する図である。図４に示すように、ベーン駆動モータ部９は、ネジ９ｂによりモータ保持板金１０にネジ止めされて保持される。一方、モータ保持板金１０は、化粧パネル３に取り付けられる。モータ保持板金１０は、化粧パネル３への取り付け穴が形成された閉度側ストッパ１０ｂを有する。閉度側ストッパ１０ｂは、後述するカップリング１２の回転を規制することで、風向ベーン４が吹出口３ｂを閉じる方向に回転駆動する限界閉度を規制する。また、後述する図５などに示すように、風向ベーン４が回転駆動できる角度範囲を規制するための開度側ストッパ１０ａを有している。開度側ストッパ１０ａは、後述するカップリング１２の回転を規制することで、風向ベーン４が吹出口３ｂを開く方向に回転駆動する限界開度を規制する。本実施の形態の室内機１は、開度側ストッパ１０ａにより、規制されたときの風向ベーン４の位置が風向ベーン４の角度を制御する基準となる。本実施の形態では、閉度側ストッパ１０ｂを有しているが、場合によってはなくてもよい場合がある。また、軸受けともなるブッシュ１１は、挿入されたベーン軸４ａを支持する貫通穴を有する。そして、ブッシュ１１は、化粧パネル３に取り付けられ、風向ベーン４を回転駆動可能に支持する。

カップリング１２は、たとえば、ベーン軸４ａがブッシュ１１から抜けて、風向ベーン４が室内機１から落ちないように係止具として取り付けられる。したがって、ベーン軸４ａをブッシュ１１に通した後に取り付けられる。また、本実施の形態においては、風向ベーン４のベーン軸４ａとベーン駆動モータ部９の回転軸９ａとを、回転中心が同じになるように接続するための結合部材となる。そして、本実施の形態のカップリング１２は、特に、カップリング凸部１２ａを有し、凸部が回転を規制されることで、風向ベーン４が回転駆動できる範囲を定める駆動範囲規定具となる。カップリング凸部１２ａを有するカップリング１２を、軸受け、ベーン軸状に設けるのではなく、独立して備えるようにしたことで、凸形状を長くとることができ、開度限界の検出精度を高くすることができる。カップリング凸部１２ａは、カップリング背部１２ｂおよびカップリング先端部１２ｃを有している。カップリング１２は、風向ベーン４が吹出口３ｂを閉じた状態において、カップリング背部１２ｂがほぼ水平方向となるように取り付けられる。また、カップリング先端部１２ｃは、風向ベーン４の回転駆動を規制する角度に合わせて曲げられている。そして、カップリング１２は、風向ベーン４とともにベーン軸４ａを中心に回転駆動する。したがって、風向ベーン４は、カップリング１２のカップリング凸部１２ａにおいて動きが遮られるまで、回転駆動することができる。

ここで、本実施の形態においては、風向ベーン４のベーン軸４ａとカップリング１２とが直接接続される。また、前述したベーン駆動モータ部９の回転軸９ａとカップリング１２とが直接接続される。したがって、ベーン駆動モータ部９の回転軸９ａと風向ベーン４の片側のベーン軸４ａとが、カップリング１２を介して直接的に接続されることとなる。回転軸９ａと片側のベーン軸４ａとが直接的に接続されているので、ギアなどを用いなくてもよい。このため、ギアなどの回転機構に係る場所を確保する必要がなくなる。また、回転軸９ａの回転が、直接風向ベーン４に伝達することで、ギアなどを高精度に保つことなく、風向ベーン４を回転駆動させる精度を高くすることができる。

図５はこの発明の実施の形態１に係る風向ベーン４とカップリング１２との接続関係を説明する図である。図５では、ブッシュ１１を除いている。本実施の形態のカップリング１２は、ベーン軸４ａに挿入する挿入軸１２ｄを有している。また、挿入軸１２ｄは、弾性力を備え、挿入軸１２ｄから少し突出した突起物となる爪を有するカップリング爪部１２ｅを有している。ここでは、爪を突起物としているが、弾性力を有する突起物であれば、爪に限る必要はない。一方、風向ベーン４のベーン軸４ａは、カップリング１２の挿入軸１２ｄが挿入される軸受穴４ｂを有する。また、カップリング爪部１２ｅの爪を嵌合させる嵌合穴部４ｃを有している。本実施の形態においては、たとえば室内機１を設置する際、ベーン軸４ａにブッシュ１１を挿入し、さらにカップリング１２を取り付ける。

このとき、カップリング１２の挿入軸１２ｄを風向ベーン４の突き当てまで挿入する。突き当てまで挿入すると、弾性を有するカップリング爪部１２ｅの爪は、弾性力が働いて形状が元に戻ることで嵌合穴部４ｃに嵌る。カップリング爪部１２ｅが嵌合穴部４ｃに嵌ることで、突き当て状況を容易に視覚などで確認することができる。また、爪が嵌合穴部４ｃに嵌ることで、カップリング１２が風向ベーン４（ベーン軸４ａ）から抜けることを防ぐことができる。

図６はこの発明の実施の形態１に係る室内機１の風向ベーン４に駆動に係る機器を取り付けた状態を示す図である。図６では説明のために、通常の取り付け状態と上下が反対になっている。ベーン駆動モータ部９などが風向ベーン４に取り付けられる。また、図６に示すように、ベーン駆動モータ部９の回転軸９ａと接続しない方のベーン軸４ａにもブッシュ１１が取り付けられる。２つのブッシュ１１で両軸を受けることで、風向ベーン４を支えることができる。以上のようにして組み立てられた部品を、化粧パネル３に取り付けて風向ベーン４の取り付けを完了する。

図７はこの発明の実施の形態１に係る室内機１におけるカップリング１２による風向ベーン４の回転駆動規制について説明する図である。室内機１が停止し、風向ベーン４が吹出口３ｂを閉じている状態では、カップリング背部１２ｂがほぼ水平方向となっている。たとえば、モータなどの制御が効かず、図７の状態から風向ベーン４が反時計回りの方向に回転駆動しようとしても、モータ保持板金１０の閉度側ストッパ１０ｂがカップリング１２の回転駆動を邪魔し、風向ベーン４の保護などをはかることになる。

冷媒回路を有する装置が運転を開始し、室内機１が動作すると、制御装置は、ベーン駆動モータ部９に、風向ベーン４を回転駆動させる信号を送る。信号を受けたベーン駆動モータ部９は、回転軸９ａを回転して、風向ベーン４を回転駆動させる。回転軸９ａの回転および風向ベーン４の回転駆動に伴って、カップリング１２も回転駆動する。カップリング１２が回転駆動し、カップリング先端部１２ｃが開度側ストッパ１０ａに当たった位置での角度が、風向ベーン４を回転駆動させる制御の基準となる。制御装置は、基準に基づいて、ベーン駆動モータ部９に指示を行い、風向ベーン４を所定の角度に回転駆動させる制御を行う。

以上のように、本実施の形態の室内機１によれば、ベーン駆動モータ部９が有する回転軸９ａと風向ベーン４が有するベーン軸４ａとの間で、回転軸９ａおよびベーン軸４ａに接続されるようにして、凸状部分を長くした構造のカップリング凸部１２ａを有するカップリング１２を、軸受けまたはベーン軸上ではなく、独立して備えることで、風向ベーン４の回転駆動に係る角度制御の基準となる、開度限界の検出精度を高くすることができる。このとき、モータ保持板金１０の開度側ストッパ１０ａまたは閉度側ストッパ１０ｂによりカップリング凸部１２ａの移動を邪魔をすることで、カップリング１２の回転を規制することができる。そして、ベーン駆動モータ部９は、ギアなどを介さずに風向ベーン４と直接的に接続して風向ベーン４を回転駆動させることができ、コスト削減をはかることができる。

また、本実施の形態の室内機１によれば、風向ベーン４のベーン軸４ａに嵌合穴部４ｃを有し、室内機１の組み立てにおいて、カップリング１２を風向ベーン４に取り付ける際、カップリング１２が有するカップリング爪部１２ｅの爪を嵌合穴部４ｃに嵌ることで、カップリング１２の挿入軸１２ｄが軸受穴４ｂの突き当てまで挿入されたことを、組立などを行う作業者が、少なくとも視認（視覚により確認）することができる。

実施の形態２．
上述の実施の形態では特に示さなかったが、たとえば風向ベーン４とカップリング１２とを異なる色で形成するなどして、少なくともカップリング爪部１２ｅの爪を、風向ベーン４の嵌合穴部４ｃ周辺とは異なる色付けがされるようにすることで、嵌合穴部４ｃに爪が嵌合し、風向ベーン４とカップリング１２とが確実に挿入されたことを、視認しやすくすることができる。

実施の形態３．
図８はこの発明の実施の形態３に係る空気調和機の構成例を表す図である。ここで、図８では空気調和機を冷凍サイクル装置の例として示している。図８において、図１などにおいて説明したものについては、同様の動作を行うものとする。図８の空気調和機は、室外機（室外ユニット）２００と、上述した実施の形態１または実施の形態２において説明した室内機（室内ユニット）１とをガス冷媒配管３００、液冷媒配管４００により配管接続する。室外機２００は、圧縮機２１０、四方弁２２０、室外熱交換器２３０および膨張弁２４０を有している。

圧縮機２１０は、吸入した冷媒を圧縮して吐出する。ここで、特に限定するものではないが、圧縮機２１０はたとえばインバータ回路などにより、運転周波数を任意に変化させることにより、圧縮機２１０の容量（単位時間あたりの冷媒を送り出す量）を変化させることができるようにしてもよい。四方弁２２０は、たとえば冷房運転時と暖房運転時とによって冷媒の流れを切り換える弁である。

本実施の形態における室外熱交換器２３０は、冷媒と空気（室外の空気）との熱交換を行う。たとえば、暖房運転時においては蒸発器として機能し、冷媒を蒸発させ、気化させる。また、冷房運転時においては凝縮器として機能し、冷媒を凝縮して液化させる。

絞り装置（流量制御手段）などの膨張弁２４０は冷媒を減圧して膨張させる。たとえば電子式膨張弁などで構成した場合には、制御装置（図示せず）などの指示に基づいて開度調整を行う。室内熱交換器１１０は、たとえば空調対象となる空気と冷媒との熱交換を行う。暖房運転時においては凝縮器として機能し、冷媒を凝縮して液化させる。また、冷房運転時においては蒸発器として機能し、冷媒を蒸発させ、気化させる。

最初に、冷凍サイクル装置における冷房運転について冷媒の流れに基づいて説明する。冷房運転においては、実線で示す接続関係となるように四方弁２２０を切り替える。圧縮機２１０により圧縮されて吐出した高温、高圧のガス冷媒は、四方弁２２０を通過し、室外熱交換器２３０に流入する。そして、室外熱交換器２３０内を通過して、室外の空気と熱交換することで凝縮、液化した冷媒（液冷媒）は、膨張弁２４０へ流入する。膨張弁２４０で減圧されて気液二相状態となった冷媒は室外機２００から流出する。

室外機２００を流出した気液二相冷媒は、液冷媒配管４００を通過して室内機１に流入する。そして、ディストリビュータおよび流量調整用毛細管（図示せず）により分配され、室内熱交換器１１０に流入する。前述したように室内熱交換器１１０を通過して、たとえば空調対象の空気と熱交換することで蒸発、ガス化した冷媒（ガス冷媒）は、室内機１から流出する。

室内機１から流出したガス冷媒はガス冷媒配管３００を通過して室外機２００に流入する。そして、四方弁２２０を通過して再度圧縮機２１０に吸入される。以上のようにして空気調和機の冷媒が循環し、空気調和（冷房）を行う。

次に暖房運転について冷媒の流れに基づいて説明する。暖房運転においては、点線で示す接続関係となるように四方弁２２０を切り替える。圧縮機２１０により圧縮されて吐出した高温、高圧のガス冷媒は、四方弁２２０を通過して室外機２００から流出する。室外機２００を流出したガス冷媒は、ガス冷媒配管３００を通過して室内機１に流入する。

室内熱交換器１１０を通過して、たとえば空調対象の空気と熱交換することで凝縮、液化した冷媒は、ディストリビュータおよび流量調整用毛細管（図示せず）とを通過して室内機１から流出する。

室内機１から流出した冷媒は液冷媒配管４００を通過して室外機２００に流入する。そして、膨張弁２４０で減圧されて気液二相状態となった冷媒は室外熱交換器２３０に流入する。そして、室外熱交換器２３０内を通過して、室外の空気と熱交換することで蒸発、ガス化した冷媒（液冷媒）は、四方弁２２０を通過して再度圧縮機２１０に吸入される。以上のようにして空気調和機の冷媒が循環し、空気調和（暖房）を行う。

上述の実施の形態では、室内機１は４つの吹出口３ｂに風向ベーン４を有し、四方向の空気を吹き出す四方向カセット型の室内機であるものとして説明したが、これに限定するものではない。たとえば、二方向、三方向の空気の流れに対応する、他の天井埋め込み型の室内機についても適用することができる。また、天井埋め込み型の室内機に限らず、他の型式の室内機にも適用することができる。さらに、吹出口３ｂと風向ベーン４の数についても限定するものではない。

また、上述の実施の形態では、冷凍サイクル装置の例として空気調和機について説明したが、これに限定するものではない。たとえば冷蔵装置、冷凍装置など、他の冷凍サイクル装置にも適用することができる。また、冷凍サイクル装置だけでなく、送風機、換気装置などにも適用することができる。

１ 室内機、２ 筐体、３ 化粧パネル、３ａ 吸入グリル、３ｂ 吹出口、４ 風向ベーン、４ａ ベーン軸、４ｂ 軸受穴、４ｃ 嵌合穴部、５ 吊り金具、７ 吊りボルト、８，８ａ 化粧パネルコーナー部、９ ベーン駆動モータ部、９ａ 回転軸、９ｂ ネジ、１０ モータ保持板金、１０ａ 開度側ストッパ、１０ｂ 閉度側ストッパ、１１ ブッシュ、１２ カップリング、１２ａ カップリング凸部、１２ｂ カップリング背部、１２ｃ カップリング先端部、１２ｄ 挿入軸、１２ｅ カップリング爪部、１１０ 室内熱交換器、２００ 室外機、２１０ 圧縮機、２２０ 四方弁、２３０ 室外熱交換器、２４０ 膨張弁、３００ ガス冷媒配管、４００ 液冷媒配管。

Claims (5)

1. ベーン軸を中心に回転駆動して、吹出口から吹き出す空気の向きを変える風向ベーンと、
   回転軸を有し、前記風向ベーンを回転駆動させるベーン駆動装置と、
   前記ベーン軸の軸受けとなるブッシュと、
   前記ベーン軸および前記回転軸とそれぞれ結合して、前記ベーン軸の前記ブッシュからの抜けを防ぐ係止具となり、前記ベーン駆動装置の回転駆動を前記風向ベーンに伝える、前記ベーン軸および前記回転軸とは独立したカップリングとを備え、
   前記カップリングは、前記風向ベーンが回転駆動できる範囲を定める駆動範囲規定具となり、
   前記風向ベーンの前記ベーン軸は、軸受穴と、前記ベーン軸の側面を貫通する嵌合穴部とを有し、
   前記駆動範囲規定具は、前記軸受穴に挿入される挿入軸と、該挿入軸に設けられ、前記嵌合穴部に嵌合可能な突起物とを有する室内機。
2. 前記ベーン駆動装置の前記回転軸および前記風向ベーンの前記ベーン軸との間にあって、前記ベーン駆動装置が取り付けられる駆動装置保持具をさらに備え、
   該駆動装置保持具は、ストッパを有し、
   前記カップリングが有する前記駆動範囲規定具は、前記駆動装置保持具のストッパにより、前記風向ベーンとの回転駆動が規制される凸部を有する請求項１に記載の室内機。
3. 前記駆動範囲規定具は、前記風向ベーンが前記吹出口を閉じる方向に回転駆動する最大値である限界閉度および前記風向ベーンが前記吹出口を開く方向に回転駆動する最大値である限界開度の少なくとも一方が規制される請求項２に記載の室内機。
4. 前記カップリングの色と前記風向ベーンの色とが異なる請求項１〜３のいずれか一項に記載の室内機。
5. 請求項１〜４のいずれか一項に記載の室内機と、室外機とを備えて空気調和を行うことを特徴とする空気調和機。

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