JP6900033B2 - 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）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を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、３には、上記空気調和機の送風口から吹き出される風だけでなく、空気調和機の吸い込み流を利用するタイプの気流拡散装置が開示されている。具体的には、特許文献２の気流拡散装置は、特許文献１と同様の羽根車上に、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を追加した構成となっている。特許文献３の気流拡散装置（気流攪拌装置）もまた、第１羽根と呼んでいる受風部材を追加したものであり、基本的には、特許文献２と同一のものである。

特許３７１７５０９号公報 特許５３７７７６５号公報 特開２０１４−２１９１２３号公報

特許文献１、２のとおり出願人らが販売している気流拡散装置（拡散扇）の羽根車は、６〜８枚羽根のものが主流である。一方で、羽根車の羽根数を減らしたタイプの気流拡散装置を購入したいという声も少なからずある。しかしながら、最も普及しているタイプの天井設置型の空気調和機（エアーコンディショナー）は、図１９に示すように、中心に吸気口９１があり、その周囲に、４箇所の送風口９０が配置されて、四方に空気を吹き出すタイプである。このような空気調和機に、特許文献１のような吹き出し風で回転する気流拡散装置（拡散扇）を設置する場合、４枚以下の羽根を持つ羽根車ではスムーズに回転しない場合があるという問題点がある。例えば、４枚羽根の羽根車の場合、図２０に示すように、４つの羽根に風が十分に当たらない位置があり、空気調和機の起動時に羽根がこの位置にあると羽根車がスムーズに回転しない場合がある。

一方、天井設置型の空気調和機（エアーコンディショナー）の吸気口９１は、中心部に配置されているので、特許文献２のような吸い込み流を利用する羽根を追加することで、上記羽根車が回転しないという問題は解消される。しかしながら、羽根数を少なくしようとすると、図２１に端的に示されるように、それぞれの羽根に当たる風の強さが不均衡になり、羽根に上下動（羽根車全体として見ると揺動）が生じてしまうという問題点がある。この羽根の上下動は、３枚羽根の羽根車に限ったものではなく、それ以外の羽根車、例えば、４枚羽根の羽根車や８枚羽根の羽根車においても、図２０のように、羽根に風が当たりにくい状態とそれ以外の状態が繰り返されることにより少なからず発生する。羽根車の耐久性を維持するには、この羽根に上下動を極力抑止することが望まれる。

本発明は、上記した事情に鑑みてなされたものであって、気流拡散装置（拡散扇）における羽根の上下動を抑止できる構成を提供することにある。

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と、前記受風部の外周側に配置されて空気調和機の送風口から吹き出された風を拡散する拡散部とが設けられた羽根が、複数設けられた羽根車と、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、を備え、前記拡散部に、前記空気調和機の送風口から吹き出された風を一部通過させる通風構造が設けられている気流拡散装置が提供される。

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）における吹き出し風による羽根に上下動を抑止することが可能となる。

本発明の第１の実施形態の気流拡散装置（拡散扇）の概略構成を表した斜視図である。 本発明の第１の実施形態の気流拡散装置（拡散扇）のセンターメンバーの斜視図である。 本発明の第１の実施形態の気流拡散装置（拡散扇）の設置方法を説明するための図である。 本発明の第１の実施形態の気流拡散装置（拡散扇）の羽根部分の斜視図である。 本発明の第１の実施形態の気流拡散装置の羽根の角度の設定例を説明するための図である。 本発明の第１の実施形態の気流拡散装置の動作を説明するための図である。 本発明の第１の実施形態の気流拡散装置の動作を説明するための別の図である。 本発明の第２の実施形態の気流拡散装置（拡散扇）の羽根部分の斜視図である。 本発明の第２の実施形態の気流拡散装置の羽根の角度の設定例を説明するための図である。 本発明の第３の実施形態の気流拡散装置（拡散扇）の羽根部分の斜視図である。 本発明の第４の実施形態の気流拡散装置（拡散扇）の羽根部分の斜視図である。 図１１のＡ−Ａ’断面図である。 本発明の第５の実施形態の気流拡散装置（拡散扇）の羽根部分の斜視図である。 本発明の第６の実施形態の気流拡散装置（拡散扇）の羽根部分の斜視図である。 本発明の第７の実施形態の気流拡散装置（拡散扇）の羽根部分の平面図である。 本発明の第８の実施形態の気流拡散装置（拡散扇）の羽根部分の斜視図である。 本発明の第９の実施形態の気流拡散装置（拡散扇）の羽根部分の斜視図である。 本発明の第１０の実施形態の気流拡散装置（拡散扇）の概略構成を表した斜視図である。 背景技術を説明するための図である。 背景技術を説明するための図である。 背景技術を説明するための図である。

［第１の実施形態］
続いて、４枚の羽根で吸い込み流を受けて回転するようにした本発明の第１の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、本発明の第１の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、４枚の羽根３０を下部センターメンバー（ハブ）５１で連結した羽根車と、この羽根車を、空気調和機の吸込口のグリル部分に回動自在に吊り下げる上部センターメンバー５０とを含む構成が示されている。

続いて、気流拡散装置の羽根車の支持構造をなすセンターメンバーについて説明する。図２は、本発明の第１の実施形態の気流拡散装置のセンターメンバーの斜視図である。センターメンバーは、センターメンバーを貫通し、羽根車の回転軸を構成するボルト（シャフト部材）５２と、前記ボルト５２の下端のボルトヘッドに支持されたベアリングを介して回動自在に取り付けられた下部センターメンバー（ハブ）５１と、センターメンバー自体を取付部材８０側に固定するためのナットが収容された上部センターメンバー５０とを含んで構成される。

図３は、天井埋め込み型空気調和機への羽根車の取付作業を説明するための図である。図３の取付部材８０にビス止めされている台座金具８１の側面の上端が開放しており、当該開口部と連通して側面下部から下面に到るＵ字状の溝が設けられている。図３の上段の黒矢印に示したように、台座金具８１の側面の開口部から、Ｕ字状の溝に袋ナット５５を差し込んで、下方に移動させると、図３の右上図のように袋ナット５５が台座金具８１の下部側面に当接してロックされる。

その後は、上部センターメンバー５０を回転させていくと、前記上部部材に内蔵された中間ナットが締め付けられ、図３の右下図に示すように、上部センターメンバー５０が取付部材８０に固定され、センターメンバーを貫通するボルト（シャフト部材）５２が空気調和機の吸気グリルの正面に固定された状態となる。前述のとおり、下部センターメンバー（ハブ）５１は、前記ボルト５２の下端のボルトヘッドに支持されたベアリングによって支持されているため、羽根車が、回転自在な状態となる。

続いて、本発明の第１の実施形態の気流拡散装置の羽根車に用いられる羽根の構造について説明する。図４は、本発明の第１の実施形態の気流拡散装置（拡散扇）の羽根部分の斜視図である。図４を参照すると、羽根３０の空気調和機の吸気口に吸い込まれる風が当たる部分には、開口部と、この開口部を通過して前記吸気口に向かう風が斜めに当たるように支持板（ないし支持部材）４１で支持されたフラップ部４０（受風部に相当）が設けられている。また、羽根３０の半径方向外周側（羽根車として見た場合の羽根の端部）の部分が、空気調和機の送風口から吹き出された風を拡散する拡散部として機能する。

さらに、図４の羽根３０の半径方向外周側（羽根車として見た場合の羽根の端部）の部分には、空気調和機の送風口（吹き出し口）から吹き出された風を一部通過させる３つのスリット状の通風構造６０−１〜６０−３が設けられている。

図５は、本発明の第１の実施形態の気流拡散装置の羽根の角度の設定例を説明するための図である。図５の例では、羽根３０全体は、水平面に対して角度αだけ傾いた状態で取り付けられる。また、そのときに、水平面に対してフラップ部４０がなす角度はβ（βはαとは反対の向き）となる。図５に示したように、空気調和機からの吹き出し風が羽根３０の拡散部に当たると、拡散部において揚力が生じ、羽根３０は図５の回転方向として示した方向に進もうとする。同様に、空気調和機へ向かう吸い込み流が羽根３０のフラップ部４０に当たると、フラップ部４０において揚力が生じ、羽根３０は図５の回転方向として示した方向に進もうとする。結果として、４枚の羽根３０が取り付けられた羽根車は、空気調和機に向かう吸い込み流と、吹き出し風の双方を受けて回転することになる。なお、図５の示したように、フラップ部４０がなす角度はβは、羽根３０全体が水平面に対して角度αよりも大きいことが好ましい。

続いて、本実施形態の気流拡散装置の動作について詳細に説明する。図６は、本発明の第１の実施形態の気流拡散装置の動作を説明するための図である。図６中の符号（Ａ）〜（Ｄ）は、４枚の羽根を区別するために付したものである。まず、図６に示すように、羽根（Ａ）〜（Ｄ）がそれぞれ送風口９０の正面に位置する状態では、羽根車は、空気調和機から送風口９０から吹き出された風と、空気調和機の吸気口９１に向かう吸気流のそれぞれを受けて回転する。

図７は、図６の続図であり、羽根車が４５度回転して、羽根（Ａ）〜（Ｄ）が送風口９０からの風を受けない位置に移動した状態を示している。この状態では、羽根車は、慣性と、空気調和機の吸気口９１に向かう吸気流を受けて回転する。これにより、羽根車は回転を続け、再び図６、図７の状態に復帰する。

加えて、図６、図７の状態が繰り返される過程において、本実施形態の羽根３０の拡散部には通風構造６０−１〜６０−３が設けられているため、図６の状態において、空気調和機から送風口９０から吹き出された風の一部は通風構造６０−１〜６０−３を通過する。このため、羽根車を回転させた際の各羽根が下向きに受ける力が減殺される。結果として、図６、図７の状態が繰り返される過程における羽根の上下動が軽減され、羽根車の耐久性が向上することになる。

以上のように、本実施形態によれば、天井設置型の空気調和機の吸い込み流を利用して回転する気流拡散装置（拡散扇）における吹き出し風による羽根の上下動を抑止することが可能となる。また、本実施形態では、吹き出し風や経年使用による羽根の変形も抑止される。その理由の一つは、通風構造６０−１〜６０−３として、羽根の長手方向に延びたスリットを用いている点にある。

なお、羽根車の羽根の数や、それぞれの羽根の形状や面積、さらには、通風構造の数、位置及び形状は、上記第１の実施形態として示したものに限られない。同様に、フラップ部４０の数、位置及び形状も、上記第１の実施形態として示したものに限られない。これらは気流拡散装置が設置される空気調和機の仕様や気流拡散装置の回転速度やこれに伴う期待される拡散効果によって、変わり得る。以下、羽根や通風構造に変形を加えたいくつかの変形実施形態を説明する。

［第２の実施形態］
図８は、本発明の第２の実施形態の気流拡散装置（拡散扇）の羽根部分の斜視図である。図８中の破線は拡散部がフラット（平板状）な第１の実施形態の拡散部を示している。即ち、第１の実施形態の羽根との相違点は、通風構造６０−１〜６０−３が設けられた羽根３０の拡散部の外周側の一端（回転前方側）に、上側へのひねり（羽根の主面に対する上側への曲げ、矢印参照）が施されている点である。

図９は、本発明の第２の実施形態の気流拡散装置の羽根の角度の設定例を説明するための図である。図９の例では、羽根３０全体は、水平面に対してほぼフラットな状態で取り付けられる。さらに、図９の羽根３０では、符号３１に示したように、拡散部の回転方向側の端部が上向きに曲げられている。これにより、空気調和機からの吹き出し風が羽根３０の拡散部に当たると、拡散部の通風構造６０−１〜６０−３が無い部分において揚力が生じ、羽根３０は図５の回転方向として示した方向に進もうとする。同様に、空気調和機へ向かう吸い込み流が羽根３０のフラップ部４０に当たると、フラップ部４０において揚力が生じ、羽根３０は図５の回転方向として示した方向に進もうとする。結果として、本実施形態においても、４枚の羽根３０が取り付けられた羽根車は、空気調和機に向かう吸い込み流による回転トルクと、吹き出し風による回転トルクとの双方を受けて回転することになる。

以上のように、本発明は、羽根３０全体を水平面に対してほぼフラット（水平）に取り付けた羽根車にも適用することが可能である。なお、図９の例では、拡散部の回転方向側の端部を上向きに曲げるものとして説明したが、反対側（回転方向に対する後ろ側、即ち、図９の拡散部３０の左側端部）の端部を下向きに曲げることでも同様の効果を得ることができる。なお、ひねりの形態は、羽根の主面に対し、傾斜又は湾曲した部分をなすものであれば、図９に示した形態に限られない。例えば、羽根面の特定の線にそって一度に曲げても良いし、複数回に分けて（段階的に）曲げて、ひねりを構成してもよい。もちろん、ひねりの大きさ、ひねりが加えられる面積は、上記第２の実施形態として示したものに限られず、羽根車全体のバランスや羽根車の想定回転速度等に応じて決定される。一般的には、羽根の外周側翼端から２分の１〜３分の１の部分から選択される領域をひねりの対象とすることができる。

［第３の実施形態］
図１０は、本発明の第３の実施形態の気流拡散装置（拡散扇）の羽根部分の斜視図である。図４に示した第１の実施形態の羽根との相違点は、羽根の回転方向の前端に、ウイングレット（翼端板）３２が設けられている点である。

このようなウイングレット（翼端板）３２は、通風構造６０−１〜６０−３が存在するため、低下しがちな羽根３０全体の剛性を向上させることができる。

［第４の実施形態］
図１１は、本発明の第４の実施形態の気流拡散装置（拡散扇）の羽根部分の斜視図である。図１０に示した第３の実施形態の羽根との相違点は、通風構造６０−１〜６０−３の周囲に、肉厚部６１−１が設けられている点である。このような肉厚部は、通風構造６０−１〜６０−３の開口部の折り曲げ乃至リブ（小突縁）の形成により構成できる。

図１２は、図１１のＡ−Ａ’断面図である。このような肉厚部６１−１も、通風構造６０−１〜６０−３が存在するため、低下しがちな羽根３０全体の剛性向上に寄与する。

［第５の実施形態］
図１３は、本発明の第５の実施形態の気流拡散装置（拡散扇）の羽根部分の斜視図である。図４に示した第１の実施形態の羽根との相違点は、通風構造６１として、１つの開口部にメッシュ（金網）を配設した構成が採用されている点である。

このようなメッシュ（金網）による通風構造６１によっても、空気調和機の送風口から吹き出される風の一部を通過させることができるため、羽根３０の上下動を軽減することが可能となる。

［第６の実施形態］
図１４は、本発明の第６の実施形態の気流拡散装置（拡散扇）の羽根部分の斜視図である。図４に示した第１の実施形態の羽根との相違点は、通風構造６２として、拡散部に複数の小径の孔を空けた構成が採用されている点である。

このような小径の孔による通風構造６２によっても、空気調和機の送風口から吹き出される風の一部を通過させることができるため、羽根３０の上下動を軽減することが可能となる。なお、図１４の例では、小径の孔として、円形の孔を空けた例を示しているが、孔の形状は円形に限られず、例えば、矩形乃至多角形の孔を多数並べた構成であってもよい。

［第７の実施形態］
図１５は、フラップ部４０に変更を加えた本発明の第７の実施形態の気流拡散装置（拡散扇）の羽根部分の斜視図である。図４に示した第１の実施形態の羽根との相違点は、空気調和機の吸気口に吸い込まれる風を受ける受風部として、２列のフラップ部４０−１、４０−２が設けられている点である。

このように、空気調和機の吸気口に吸い込まれる風を受ける受風部についても種々の変形構成を採用することができる。

［第８の実施形態］
上記した第１〜第７の実施形態では、１つの羽根に受風部と、拡散部が設けられている例を挙げて説明したが、受風部と、拡散部とが互いに独立して、それぞれ別の羽根として構成されていてもよい。図１６は、本発明の第８の実施形態の気流拡散装置（拡散扇）の羽根部分の斜視図である。図４に示した第１の実施形態の羽根との相違点は、受風部を構成する第１の羽根（部分）４２と、拡散部を構成する第２の羽根（部分）３３が１つのスポーク上に配置されている点である。

その他は、第１の実施形態と同様であり、第２の羽根３３上に、３条の通風構造６５−１〜６５−３が設けられているため、吹き出し風による羽根の上下動を抑止することが可能となる。また、この実施形態では、第１の羽根４２と、第２の羽根３３とが互いに独立しているため、第１の羽根４２と第２の羽根３３のうち、一方の羽根の角度や位置を変更・調整することが可能という点で利点がある。

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。例えば、上記した第１の実施形態では、フラップ部４０の側面に、支持板４１を設けるものとして説明したが、例えば、羽根の厚さやフラップ部４０位置や角度によっては、支持板４１を省略することも可能である。

例えば、上記した第１の実施形態では、羽根全体の剛性を維持するため、羽根の中心線上にフラップ部４０を配置するものとして説明したが、羽根の材質によっては、そのような制約はなくなるので、フラップ部４０を中心線からずらすこともできる。例えば、フラップ部を回転方向の前面に当たる羽根の前縁や後縁に配置してもよい。

また、上記した実施形態では、空気調和機に、本発明の気流拡散装置を後付けするものとして説明したが、空気調和機と本発明の気流拡散装置とを一体化させた構成も採用可能である。例えば、空気調和機の吸気グリルの部分にセンターメンバーや取付部材を内蔵させた構成が採用される。この場合、利用者が、センターメンバーに羽根を差し込んで固定したり、取付部材に羽根車をセットするだけで設置が完了する。

また、上記した実施形態では、４枚羽根の羽根車を有する構成を挙げて説明したが、羽根の枚数に制限はない。例えば、図１７に示すように、３枚羽根の羽根車を持つ気流拡散装置として構成することも可能である（第９の実施形態）。この構成においても、第１の羽根４２にて吸い込み流による回転トルクと、第２の羽根３３にて吹き出し風による回転トルクとの双方を受けて回転することができる。そして、第２の羽根３３上に、通風構造６５−１が設けられているため、羽根の上下動も抑止される。

また、羽根の枚数は５枚以上であってもよい。例えば、図１８に示すように、５枚羽根の羽根車を持つ気流拡散装置として構成することも可能である（第１０の実施形態）。この構成においても、フラップ部４０にて吸い込み流による回転トルクと、羽根３０にて吹き出し風による回転トルクとの双方を受けて回転することができる。そして、羽根３０上に、通風構造６０−１が設けられているため、羽根の上下動も抑止される。

以上、本発明の各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。例えば、各図面に示した羽根車や羽根の形状、通風構造を含む開口部の位置、形状、角度等は、本発明の理解を助けるための一例であり、これらの図面に示した構成に限定されるものではない。

なお、上記の特許文献および非特許文献の各開示を、本書に引用をもって繰り込むものとする。本発明の全開示（請求の範囲を含む）の枠内において、さらにその基本的技術思想に基づいて、実施形態ないし実施例の変更・調整が可能である。また、本発明の開示の枠内において種々の開示要素（各請求項の各要素、各実施形態ないし実施例の各要素、各図面の各要素等を含む）の多様な組み合わせ、ないし選択が可能である。すなわち、本発明は、請求の範囲を含む全開示、技術的思想にしたがって当業者であればなし得るであろう各種変形、修正を含むことは勿論である。特に、本書に記載した数値範囲については、当該範囲内に含まれる任意の数値ないし小範囲が、別段の記載のない場合でも具体的に記載されているものと解釈されるべきである。

３０ 羽根
３２ ウイングレット（翼端板）
３３ 第２の羽根
４０、４０−１、４０−２ フラップ部
４１ 支持板（支持部材）
４２ 第１の羽根
５０ 上部センターメンバー（ハブ）
５１ 下部センターメンバー（ハブ）
５２ ボルト（シャフト部材）
５５ 袋ナット
６０−１〜６０−３、６１、６２、６５−１〜６５−３ 通風構造
６１−１ 肉厚部
８０ 取付部材
８１ 台座金具
９０ 送風口
９１ 吸気口

Claims (8)

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と、前記受風部の外周側に配置されて空気調和機の送風口から吹き出された風を拡散する拡散部とが設けられた羽根が、複数設けられた羽根車と、
   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、を備え、
   前記拡散部に、前記空気調和機の送風口から吹き出された風を一部通過させる通風構造が設けられていること、
   を特徴とする気流拡散装置。
2. 前記通風構造が、前記空気調和機の送風口から吹き出された風が当たる位置に設けられた複数本のスリットで構成されている請求項１の気流拡散装置。
3. 前記受風部に、開口部と、前記開口部を通過して前記吸気口に向かう風が斜めに当たるように支持されたフラップ部が設けられている請求項１又は２の気流拡散装置。
4. 前記フラップ部によって発生するトルクと同一方向のトルクが得られるように、前記羽根の主面に対し、傾斜又は湾曲した部分をなすひねりが施されている請求項３の気流拡散装置。
5. 前記受風部と前記拡散部とが、前記羽根車のスポーク上に、２つの羽根として独立して配置されている請求項１から４いずれか一の気流拡散装置。
6. 前記羽根の数が、前記空気調和機の送風口の数以下である請求項１から５いずれか一の気流拡散装置。
7. 空気調和機の吸気口に吸い込まれる風を受ける受風部と、前記受風部の外周側に配置されて空気調和機の送風口から吹き出された風を拡散する拡散部とが設けられた羽根が、複数設けられた羽根車と、
   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、を備え、
   前記受風部に、開口部と、前記開口部を通過して前記吸気口に向かう風が斜めに当たるように設けられたフラップ部と、前記フラップ部を支持するとともに前記フラップ部の側面に設けられた支持板と、が設けられている気流拡散装置。
8. 請求項１乃至７いずれか一に記載の気流拡散装置を備えたことを特徴とする空気調和機。

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