JPWO2018163574A1 - 空気調和機 - Google Patents

Abstract

本発明に係る空気調和は、吸込口と、吸込口から空気を吸込むファンと、吸込口から吸込まれた空気と熱交換する熱交換器と、熱交換器により熱交換された空気が吹き出される吹出口と、ファンの下流側に配置され、吹出口へと空気を導く通風路を形成するリアガイダおよびスタビライザとを備えている。スタビライザおよびリアガイダの少なくとも一方には可動部が設けられている。制御装置は、ファンの回転数に基づいて、可動部が可動するように制御する。

Description

本発明は、空気調和機の室内通風路に関するものである。

従来の空気調和機における室内ユニットにおいては、吹出口の下部は、支軸部により回動自在に軸支したディフューザにより構成されている。そして、吹出口の前部を上方に拡開するとともに、拡開部と空気通路との間を開閉自在に仕切る開閉板が支軸部により回動自在に軸支されている。また、拡開部の前端には、導風板が支軸部により回動自在に軸支されている（例えば、特許文献１参照）。

特開２０００−１４６２７６号公報

しかしながら、上記従来の構成では、可動ディフューザは、吹出口を単純に拡大・縮小させる及び上向き・下向きに動作するのみで、ファン回転数の増減、すなわち、風量の増減に対応していない。このため、送風性能が低下するという問題を有していた。

本発明は、上記従来の問題を解決するもので、室内通風路を形成するスタビライザおよびリアガイダに設けられている可動部を、ファンの回転数の変化、すなわち、風量の変化に対応させて動作させることで、エネルギー効率を向上させた空気調和機を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明の空気調和機は、吸込口と、前記吸込口から空気を吸込むファンと、前記ファンを駆動させるモータと、前記吸込口から吸込まれた空気と熱交換する熱交換器と、前記熱交換器により熱交換された空気が吹き出される吹出口と、前記ファンの下流側に配置され、前記吹出口へと空気を導く通風路を形成するリアガイダおよびスタビライザと、制御装置と、を備えている。前記スタビライザおよび前記リアガイダの少なくとも一方には可動部が設けられている。前記制御装置は、前記ファンの回転数に基づいて、前記可動部が可動するように制御する。

これにより、スタビライザおよびリアガイダの少なくとも一方に設けられている可動部が、ファンの回転数に基づいて可動する。従って、ファン回転数から得られる風量の変化にかかわらず、モータ入力を低減できる。このため、省エネを実現できる。

本発明によれば、室内通風路を形成するスタビライザやリアガイダに設けられている可動部を、ファンの回転数の変化、すなわち、風量の変化に対応させて動作させることで、エネルギー効率を向上させた空気調和機を提供できる。

本発明の実施の形態１における空気調和機の室内機のファン停止時の縦断面の概要を示す図 同空気調和機の室内機の回転時（ファン回転数：ＮＬ）の縦断面の概要を示す図 同空気調和機の室内機の回転時（ファン回転数：ＮＭ）の縦断面の概要を示す図 同空気調和機の室内機の回転時（ファン回転数：ＮＨ）の縦断面の概要を示す図 同空気調和機の室内機の可動スタビライザ及び可動リアガイダの縦断面の概要を示す図

第１の発明に係る空気調和機は、吸込口と、前記吸込口から空気を吸込むファンと、前記ファンを駆動させるモータと、前記吸込口から吸込まれた空気と熱交換する熱交換器と、前記熱交換器により熱交換された前記空気が吹き出される吹出口と、前記ファンの下流側に配置され、前記吹出口へと前記空気を導く通風路を形成するリアガイダおよびスタビライザと、制御装置と、を備えている。前記スタビライザおよび前記リアガイダの少なくとも一方には可動部が設けられている。前記制御装置は、前記ファンの回転数に基づいて、前記可動部が可動するように制御する。

これにより、スタビライザおよびリアガイダの少なくとも一方に設けられている可動部が、ファンの回転数に基づいて可動する。したがって、ファン回転数から得られる風量の変化にかかわらず、モータ入力を低減できるため、省エネを実現できる。また、ファン回転数の変化にかかわらず、空気の流れを円滑にすることにより、乱流が軽減され低騒音化が図れる。さらに、静圧を上昇させて流れ場を安定させることにより、「バサバサ」という断続的異常音及び逆流による露付・滴下を防止することができる。

第２の発明は、特に第１の発明において、前記制御装置は、前記吹出口から吹き出される空気の風量をＱ、前記モータへの入力をＷとしたとき、Ｑ／Ｗが最大となるように、前記可動部の可動動作を制御する。ここで、「最大」は「略最大」を含む。

これにより、ファン回転数から得られる風量を、最大エネルギー効率にて発生させることができるため、モータ入力も最小（略最小を含む）入力を実現できる。これにより、省エネを効果的に実現できる。

第３の発明は、特に第１または第２の発明において、前記スタビライザに設けられている前記可動部である可動スタビライザは、前記ファンの回転数が小さいときより大きいときの方が、前記吹出口への前記通風路が拡大するように可動する。

これにより、可動スタビライザにて、ファン回転数から得られる風量の大小に対応してモータ入力を低減できるため、省エネを実現できる。

第４の発明は、特に第１〜第３のいずれかの発明において、前記リアガイダに設けられている前記可動部である可動リアガイダは、前記ファンの回転数が小さいときより大きいときの方が、前記吹出口への前記通風路が拡大するように可動する。

これにより、可動リアガイダにて、ファン回転数から得られる風量の大小に対応してモータ入力を低減できるため、省エネを実現できる。

第５の発明は、特に第３の発明において、前記可動スタビライザは、前記通風路の上流側の一端が回転自在に支持され、通風路の下流側の他端が可動するように構成されている。

これにより、可動スタビライザが、ファンの回転数が小さいときより大きいときの方が、吹出口への通風路が拡大するように可動する構成を実現できる。

第６の発明は、特に第４の発明において、前記可動リアガイダは、前記通風路の上流側の一端が回転自在に支持され、通風路の下流側の他端が可動するように構成されている。

これにより、可動リアガイダが、ファンの回転数が小さいときより大きいときの方が、吹出口への通風路が拡大するように可動する構成を実現できる。

第７の発明は、特に第１〜第４のいずれかの発明において、前記可動部の可動角度は、前記ファンの回転数に基づいて、前記制御装置に予め設定されている。これにより、安価で省エネを実現した空気調和機を提供できる。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、この実施の形態によって本発明が限定されるものではない。

（実施の形態１）
本発明の実施の形態１の空気調和機は、室内機と室外機が冷媒配管及び制御配線等により互いに接続された、いわゆるセパレート型の空気調和機である。室内機と室外機によりヒートポンプが構成されており、室外機にはコンプレッサが設けられている。本実施の形態の空気調和機における室内機は、室内の壁面に取り付ける壁掛け式室内機である。

図１は、本実施の形態１の空気調和機における室内機の運転停止の概略構成を示す縦断面図である。図２は、同空気調和機における空調運転時において、ファン回転数の低い状態（ファン回転数＝ＮＬ）での概略構成を示す縦断面図である。図３は、同空気調和機における空調運転時において、ファン回転数（ＮＭ）の中間状態（ファン回転数＝ＮＭ）での概略構成を示す縦断面図である。図４は、同空気調和機における空調運転時において、ファン回転数の高い状態（ファン回転数＝ＮＨ）での概略構成を示す縦断面図である。ファン回転数の大小関係は、ＮＨ＞ＮＭ＞ＮＬである。

図１から図４に示すように、室内機１は、空気の吸込口となる前面開口部２ａ、上面開口部２ｂ、および、熱交換された空気を吹き出す吹出口２ｃを有する本体２、ならびに、前面パネル３を備えている。

本体２の内部には、室内空気に含まれる塵埃を除去するためのフィルタ４と、取り入れた室内空気を熱交換する熱交換器５と、前面開口部２ａ及び上面開口部２ｂからフィルタ４を通して取り入れた室内空気を熱交換器５で熱交換して吹出口２ｃから室内に吹き出すための気流を発生させる貫流ファンであるファン６と、ファン６を駆動さえるモータ（図示せず）と、これらの構成部品の動作を制御する制御装置（図示せず）が設けられている。

また、室内機１の本体２において、ファン６の下流側から吹出口２ｃの上流側に至る通風路１０は、ファン６の下流側に配置されて空気の流れを案内するリアガイダ７と、リアガイダ７に対向して配置されたスタビライザ１１と、本体２の両側壁（図示せず）とで形成されている。

本実施の形態１の空気調和機において熱交換した空気を室内に吹き出すための吹出口２ｃには、吹出口２ｃを開閉するとともに、空気の吹き出し方向を上下方向に変更することができる上下風向変更手段である上下風向変更羽根８が設けられている。

吹出口２ｃの内部または上下風向変更羽根８周りの空気の吹き出し方向を左右に変更することができる左右風向変更手段である左右風向変更羽根９が設けられている。さらに、リアガイダ７及びスタビライザ１１の吹き出し側の一部に、それぞれ回動動作を行う可動部である可動リアガイダ７ａ及び可動スタビライザ１１ａが設けられている。可動リアガイダ７ａ及び可動スタビライザ１１ａは、ファン回転数に対応してそれぞれ可動する。なお、制御装置において、ファン６の各回転数に対応して、可動リアガイダ７ａ及び可動スタビライザ１１ａの回動角度が予め設定されている。そして、制御装置は、ファン６の駆動回転数に対して、予め設定されている回動角度となるように、可動リアガイダ７ａ及び可動スタビライザ１１ａを可動させる。詳細には、ファン６の回転数が小さくなるにつれて、可動リアガイダ７ａ及び可動スタビライザ１１ａの回動角度が大きくなるように、ファン６の各回転数に対応して可動部の回動角度が予め設定されている。

図２に示すように、運転時においてファン回転数が小さいときには、可動リアガイダ７ａ、可動スタビライザ１１ａが、通風路１０を縮小するように可動する。図３に示すように、運転時においてファン回転数が中間ときには、可動リアガイダ７ａ、可動スタビライザ１１ａが、通風路１０をわずかに縮小するように可動する。図４に示すように、運転時においてファン回転数が高いときには、可動リアガイダ７ａ、可動スタビライザ１１ａは、可動せずリアガイダ７とスタビライザ１１に沿うように配置される。このように、ファン回転数に対応させて、可動スタビライザ１１ａ及び可動リアガイダ７ａを可動させて最適な通風路１０を形成して性能向上を図る。

また、風量が小さく、フィルタ４にゴミ・埃が堆積したときに、「バサバサ」という断続的異常音が発生する傾向がある。その時、可動リアガイダ７ａ、可動スタビライザ１１ａにより通風路１０を縮小させて静圧を向上させ、安定した流れ場を形成する。これにより、断続的異常音の発生を防止することができる。

また、風量が小さく、フィルタ４にゴミ・埃が堆積したときには、吹き出し部から逆流して露付き・滴下を招くことがある。これについても同様に、可動リアガイダ７ａ、可動スタビライザ１１ａにより通風路１０を縮小させて静圧を向上させ、安定した流れ場を形成し、逆流を抑制して露付き・滴下を防止する。

なお、図２から図４に示すように、各ファン回転数：ＮＬ、ＮＭ、ＮＨにおいて、以下の式で定義されるファン効率が、最大となるように可動リアガイダ７ａ、可動スタビライザ１１ａは可動制御されている。

各ファン回転数の大小関係は、ＮＬ＜ＮＭ＜ＮＨとなる。ｄＰを圧力損失（吸込口から吹出口までの送風路の圧力損失）、Ｑを吸込口からの風量、ｎをファン回転数（ＮＬ、ＮＭ、ＮＨ）、Ｔをトルク（モータからファンに供給される出力）と定義すると、ファン効率ηは、η＝（ｄＰ＊Ｑ）／（ｎ＊Ｔ）≒Ｑ／Ｗ、と定義できる。なお、ファン６の回転数が小さくなるにつれて、可動リアガイダ７ａ及び可動スタビライザ１１ａの回動角度は大きくなるように、ファン６の各回転数に対応して予め設定されているが、ファン６の一回転数に対しては、ファン効率ηが最大となる可動リアガイダ７ａ及び可動スタビライザ１１ａの回動角度が予め設定されている。

このように、各々のファン回転数、ＮＬ、ＮＭ、ＮＨにおいて、ファン効率ηが最大になるように、可動リアガイダ７ａ、可動スタビライザ１１ａが可動するため、モータ入力を低減でき、その結果、省エネを図ることができる。

ここで、圧力損失ｄＰとトルクＴとは、計測するのが困難であるため、簡易的に、風量Ｑとモータ入力Ｗとを計測して、η≒Ｑ／Ｗによって評価することもできる。なお、この場合には、ファン効率ηは略最大となる。

また、回転数が低く、フィルタ４にゴミ・埃が堆積したときに「バサバサ」という断続的異常音が発生する傾向がある。その時、可動リアガイダ７ａ、可動スタビライザ１１ａにより通風路１０を縮小させて、静圧を向上させ安定した流れ場を形成する。これにより、断続的異常音の発生を防止することができる。

また、回転数が低く、フィルタ４にゴミ・埃が堆積したときに吹き出し部から逆流して露付き・滴下を招くことがある。これについても同様に、可動リアガイダ７ａ、可動スタビライザ１１ａにより通風路１０を縮小させて、静圧を向上させ安定した流れ場を形成し、逆流を抑制して露付き・滴下を防止する。

次に、図２から図４に基づいて、可動スタビライザ１１ａの動作を説明する。可動スタビライザ１１ａは、ファン回転数が大きい場合（ｎ＝ＮＨ）には図４に示すように、上方向に可動して通風路１０を拡大させる。可動スタビライザ１１ａは、ファン回転数が小さい場合（ｎ＝ＮＬ）には図２に示すように、下方向に可動して通風路１０を縮小させる。可動スタビライザ１１ａは、ファン回転数が中間の場合（ｎ＝ＮＭ、ＮＬ＜ＮＭ＜ＮＨ）には、図３に示すように、図２と図４の間に可動して通風路１０を形成させる。各々のファン回転数、ＮＬ、ＮＭ、ＮＨで、ファン効率が最適になるように、可動スタビライザ１１ａが可動するため入力が低減でき省エネを図ることができる。

また、回転数が低く、フィルタ４にゴミ・埃が堆積したときに「バサバサ」という断続的異常音が発生する傾向、および、吹き出し部から逆流して露付き・滴下を招く傾向がある。可動スタビライザ１１ａにより通風路１０を縮小させて静圧を向上させ、安定した流れ場を形成する。これにより、断続的異常音の発生を防止して、同時に逆流を抑制して露付き・滴下を防止する。

次に、図２から図４に基づいて、可動リアガイダ７ａの動作を説明する。可動リアガイダ７ａは、ファン回転数が大きい場合（ｎ＝ＮＨ）には図４に示すように、下方向に可動して通風路１０を拡大させる。可動リアガイダ７ａは、ファン回転数が小さい場合（ｎ＝ＮＬ）には図２に示すように、上方向に可動して通風路を縮小させる。可動リアガイダ７ａは、ファン回転数が中間の場合（ｎ＝ＮＭ、ＮＬ＜ＮＭ＜ＮＨ）には図３に示すように、図２と図４の間となるように可動して通風路１０を形成させる。各々のファン回転数、ＮＬ、ＮＭ、ＮＨにおいて、ファン効率が最適になるように、可動リアガイダ７ａが可動するため入力が低減でき省エネを図ることができる。

また、回転数が低く、フィルタ４にゴミ・埃が堆積したときに「バサバサ」という断続的異常音が発生する傾向、吹き出し部から逆流して露付き・滴下を招く傾向がある。可動スタビライザ１１ａにより通風路１０を縮小させて静圧を向上させ、安定した流れ場を形成する。これにより、断続的異常音の発生を防止して、同時に逆流を抑制して露付き・滴下を防止する。

次に、可動スタビライザ１１ａが、通風路１０を縮小するようにできる構成を、図５に基づいて説明する。すなわち、可動スタビライザ１１ａにおいて、上流部の一端である回転支持１１ｃはモータ（図示せず）の回転軸と連結している。これにより、上流部の一端である回転支持１１ｃは回転自在に支持され、下流部の一端が風路を拡大・縮小するように上方・下方に可動する。図５は、通風路１０を縮小するように可動した状況を示しているが、拡大する方向に可動することも可能である。

次に、可動リアガイダ７ａが、通風路１０を縮小するようにできる構成を、図５に基づいて説明する。すなわち、可動リアガイダ７ａにおいて、上流部の一端である回転支持７ｃはモータ（図示せず）の回転軸と連結している。これにより、上流部の一端である回転支持７ｃは回転自在に支持され、下流部の一端が風路を拡大・縮小するように上方・下方に可動する。図５は、通風路１０を縮小するように可動した状況を示しているが、拡大する方向に可動することも可能である。

以上より、本実施の形態１における空気調和機は、冷暖房運転時において可変する各ファン回転数において、ファン効率ηを最大にして入力を低減することにより、省エネを図る。すなわち、各ファン回転数に対応させて、可動スタビライザ１１ａおよび可動リアガイダ７ａの少なくとも一方を可動させて、最適な通風路１０を形成して性能向上を図るものである。

以上のように、本発明にかかる空気調和機は、室内通風路を形成するスタビライザおよびリアガイダの少なくとも一方に設けられている可動部を、ファンの回転数の変化、すなわち、風量の変化に対応させて動作させる。これにより、エネルギー効率を向上できるので、本発明にかかる空気調和機は、業務用及び一般家庭等で使用される空気調和機に有用である。

１ 室内機（筐体）
２ 本体
２ａ 前面開口部（吸込口）
２ｂ 上面開口部（吸込口）
２ｃ 吹出口
３ 前面パネル
４ フィルタ
５ 熱交換器
６ ファン
７ リアガイダ
７ａ 可動リアガイダ
７ｃ 回転支持（リアガイダ側）
８ 上下風向変更羽根
９ 左右風向変更羽根
１０ 通風路
１１ スタビライザ
１１ａ 可動スタビライザ
１１ｃ 回転支持（スタビライザ側）

Claims (7)

1. 吸込口と、前記吸込口から空気を吸込むファンと、前記ファンを駆動させるモータと、前記吸込口から吸込まれた前記空気と熱交換する熱交換器と、前記熱交換器により熱交換された前記空気が吹き出される吹出口と、前記ファンの下流側に配置され、前記吹出口へと前記空気を導く通風路を形成するリアガイダ、および、スタビライザと、制御装置と、を備え、
   前記スタビライザおよび前記リアガイダの少なくとも一方には可動部が設けられており、
   前記制御装置は、前記ファンの回転数に基づいて、前記可動部が可動するように制御する、空気調和機。
2. 前記制御装置は、前記吹出口から吹き出される空気の風量をＱ、前記モータへの入力をＷとしたとき、Ｑ／Ｗが最大となるように、前記可動部の可動動作を制御する、請求項１に記載の空気調和機。
3. 前記スタビライザに設けられている前記可動部である可動スタビライザは、前記ファンの回転数が小さいときより大きいときの方が、前記吹出口への前記通風路が拡大するように可動する、請求項１または２に記載の空気調和機。
4. 前記リアガイダに設けられている前記可動部である可動リアガイダは、前記ファンの回転数が小さいときより大きいときの方が、前記吹出口への前記通風路が拡大するように可動する、請求項１〜３のいずれか１項に記載の空気調和機。
5. 前記可動スタビライザは、前記通風路の上流側の一端が回転自在に支持され、前記通風路の下流側の他端が可動するように構成されている請求項３に記載の空気調和機。
6. 前記可動リアガイダは、前記通風路の上流側の一端が回転自在に支持され、前記通風路の下流側の他端が可動するように構成されている請求項４に記載の空気調和機。
7. 前記可動部の可動角度は、前記ファンの回転数に基づいて、前記制御装置に予め設定されている請求項１〜６のいずれか１項に記載の空気調和機。

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