JP2010281539A - 空気調和装置 - Google Patents

Abstract

【課題】天井枠とフラットなデザイン性の高い化粧パネルでドラフト感防止モードとしたときにおける天井枠への結露を防止可能にした空気調和装置を提供する。
【解決手段】空気調和装置１００は、吹出口５１を形成する化粧パネル１の側壁の内壁の内壁（上顎部１１）は、吹出口５１から空調対象空間に吹き出す空気の流れを水平方向に導く曲面部５６と、曲面部５６の下流側終端から下方へ略鉛直にのびる立壁部５５と、を有し、立壁部５５には、吹出口５１の長手方向における中央部の高さの低い部分（第１低部１１ａ）と、吹出口５１の長手方向における左右側の中央部よりも高い部分（高部１１ｂ）と、が形成されている。
【選択図】図３

Description

本発明は、空調対象空間の上方に設置される空気調和装置に関するものであり、特に吹出口を改良した空気調和装置に関するものである。

近年、オフィスビル等の天井にシステム天井を採用することが増加している。このシステム天井は、一般的に、グリッド状に配置され、断面が逆Ｔ字型をした天井枠（たとえば６００×６００角）と、この天井枠に嵌め込まれて載置される天井パネルと、で構成されている。このようなシステム天井においては、天井枠によるグリッドがデザイン上重要になっている。したがって、天井に設置する照明やスピーカー、空気調和装置（室内機）などには、グリッドを覆い隠さないようにすることが求められる。また、それらの施工面においても、天井枠を切断することなく設置できることが求められる。

このような施工物件における空気調和装置（以下、空調機と称する場合がある）は、デザイン上の観点から本体（室内機）を天井内に収め、吹出口のみを天井面に設置し、本体から吹出口へはダクトにより導風する形式のダクト空調が主流となっている。しかしながら、ダクト空調方式ではダクト施工によりコストが増大してしまうという問題があった。このため、本体と吸込口及び吹出口が１セットとなって天井パネル１枚分を取り除くだけで据付可能な天井カセット型が導入されるケースが増えている。

これまでの一般的な天井カセット型室内機では、空気調和機の意匠面である化粧パネルが天井開口部よりも大きく、化粧パネルの縁部分を天井面に突き当てるように設置されるようになっている。しかしながら、このような方式では天井枠の一部が覆われるため、グリッド状の直線的なデザインが損なわれてしまうことになる。そこで、化粧パネルの大きさを天井パネルと略同じとし、さらに化粧パネルの下面を天井面とフラットとなるようにした空気調和装置が求められている。

天井面とフラットな化粧パネルを備えた空気調和機においては、上下方向の吹出し角度をコアンダ効果による吹出し気流の天井面への張り付きなしで水平よりやや下方向に保つことは難しく、天井を這う冷気による天井パネルの結露や誘引空気による天井面の汚れ（スマッジング）を避けるためには上下方向の吹出し角度をある程度大きく取る必要がある。しかしながら、スマッジングを避けた吹出し角度では吹出し気流が空調対象空間に存在している人に直接当たり、不快感を与える可能性がある。

そのため、スマッジングを許容して気流を天井面に這わせるモード（ドラフト感防止モード）が求められている。このようなドラフト感防止モード時には、吹き出し気流が冷気の場合に、化粧パネルの直ぐ横にある天井枠を冷却することになるため、天井裏の空気が高温多湿であると天井枠の天井裏に露出した部分が結露してしまうという問題が生じてしまう。また、コアンダ効果により吹き出し気流が天井面を這わないように、かつ、できるだけ水平方向へ上下方向の吹出し角度を向けるようにして、冷風が空調対象空間に存在しているユーザーに直接当たらないようにした空気調和装置が開示されている。

そのようなものとして、「天井に埋設されたケース本体に、熱交換器とファンとが内蔵され、さらに前記ケース本体に空気の吸い込み口と吹き出し口とが設けられた天井埋込型の空気調和機であって、前記吹き出し口を形成する吹き出し口部材の両端部に、前記吹き出し口の両サイドから吹き出される吹き出し空気の流れを下向きに案内する下向き案内部が設けられ、前記吹き出し口部材の中央部に、前記吹き出し口の中央から吹き出される吹き出し空気の流れを水平方向に案内する水平案内部が設けられ、前記下向き案内部の流れ方向終端部と前記吹き出し口部材との境界に、下向き案内部と吹き出し口部材とを連続的に繋ぐ曲面または平面が設けられている空気調和装置」が提案されている（たとえば、特許文献１参照）。

特許文献１に記載の空気調和装置では、天井に埋設した室内機（ケース本体）の吹出口（吹き出し口）の中央部（水平案内部）に段差を設けずに、空調空気を吹出口から水平方向へ吹き出すようにし、吹出口の両サイドを中央部より吹出口の傾斜を垂直方向へ傾け（下向き案内部）、かつ、下方へ凸となる気流のジャンプ台形状（下向き案内部と吹き出し口部材とを連続的に繋ぐ曲面または平面）を設けて中央部よりも下方へ気流が向くようにしている。

特許第３９８６１５９号公報（第３頁、図１）

特許文献１に記載の空気調和装置では、コアンダ効果により吹き出し気流が天井面を這わないように、かつ、できるだけ水平方向へ上下方向の吹出し角度を向けるため、吹出口長手方向中央部分の傾斜を緩やかにして気流を水平方向へ向け、両サイドは中央部分より傾斜を急にして下向きに吹出すようにしている。しかしながら、このような吹出口形状では、気流を下方へ向けるために水平方向の長さが必要であり、化粧パネルの小型化が難しい点や、両サイドの傾斜部を設けるために天井面よりも化粧パネルが下方へ出る必要があり、天井面とフラットなデザインが実現できない点等の問題点があった。

本発明は、上記の課題を解決するためになされたもので、天井枠とフラットなデザイン性の高い化粧パネルでドラフト感防止モードとしたときにおける天井枠への結露を防止可能にした空気調和装置を提供することを目的としている。

本発明に係る空気調和装置は、側壁及び下面を有し、空調対象空間に露出する吹出口が前記下面に開口形成されている化粧パネルを下部に有した空気調和装置であって、前記吹出口を形成する前記化粧パネルの前記側壁の内壁は、前記吹出口から前記空調対象空間に吹き出す空気の流れを水平方向に導く曲面部と、前記曲面部の下流側終端から下方へ略鉛直にのびる立壁部と、を有し、前記立壁部には、前記吹出口の長手方向における中央部の高さの低い部分と、前記吹出口の長手方向における左右側の前記中央部よりも高い部分と、が形成されていることを特徴とする。

本発明に係る空気調和装置によれば、吹出口の中央部からは水平方向に空気が吹き出され、中央部よりも高さが高くなる部分からは水平方向よりも下向きに空気が吹き出されるので、ドラフト感防止モードとして気流が天井を這うようにした場合にも天井枠が冷却される部分が少なくなり、冷房時に発生する天井枠の結露を抑制することが可能になる。

実施の形態１に係る空気調和装置の据付状態を空調対象空間側から見た状態を示す概略図である。 空気調和装置の内部構成を側面から見た状態を示す部分透視図である。 空気調和装置の吹出口の上顎部の形状を説明するための説明図である。 空気調和装置から空調対象空間に向けて吹き出す吹出気流の流れを模式的に示す模式図である。 実施の形態２に係る空気調和装置に設置される上下風向ベーンの全体形状を示す斜視図である。

以下、図面に基づいて本発明の実施の形態について説明する。
実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１に係る空気調和装置１００の据付状態を空調対象空間側から見た状態を示す概略図である。図２は、空気調和装置１００の内部構成を側面から見た状態を示す部分透視図である。図３は、空気調和装置１００の吹出口５１の上顎部１１の形状を説明するための説明図である。図４は、空気調和装置１００から空調対象空間に向けて吹き出す吹出気流の流れを模式的に示す模式図である。図１〜図４に基づいて、空気調和装置１００の構成（特に吹出口５１）及び動作について説明する。なお、図１を含め、以下の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。

この空気調和装置１００は、住宅やビル、マンション等の室内（空調対象空間）に設置される室内機（室内ユニット）としての機能を有し、冷凍サイクルを利用することで空調空気を空調対象空間に供給するものである。また、空気調和装置１００が設置される空調対象空間の天井は、断面が逆Ｔ字型をしたＴバー２と、Ｔバー２により構成される格子に縁部を引っ掛けるように載置される天井パネル３と、により構成されているものを想定している。そして、空気調和装置１００は、空気調和装置１００を設置したい天井パネル３を１枚取り外し、Ｔバー２で形成されている格子の内側に据え付けられることになる。

空気調和装置１００は、下方が開口されているキャビネット４と、キャビネット４の略中央内側天面に懸垂されているファンモータ５と、ファンモータ５の軸に取り付けられているターボファン６と、ターボファン６の外周に設けられている熱交換器８と、熱交換器８の下部に設けられているドレンパン１０と、キャビネット４と熱交換器８及びドレンパン１０とにより形成される風路１５と、を有して構成されている。また、キャビネット４の下部には、化粧パネル１が取り付けられている。

キャビネット４は、空気調和装置１００の外郭を構成し、内部にファンモータ５、ターボファン６、熱交換器８、及び、ドレンパン１０、を収容するものである。ファンモータ５は、キャビネット４内に軸が下方に向けられるように懸垂され、ターボファン６を回転させるものである。ターボファン６は、下方を吸込口としてファンモータ５の軸に取り付けられ、空調対象空間から空気を取り込み、その空気を熱交換器８を経由させてから空調対象空間に吹き出すものである。

熱交換器８は、暖房運転時には凝縮器として機能し、冷房運転時には蒸発器として機能し、ターボファン６から供給される空気と図示省略の熱源機（室外機）から供給される冷媒との間で熱交換を行ない、暖房用空気又は冷房用空気を作るものである。ドレンパン１０は、熱交換器８で発生した凝縮水を受けるものである。風路１５は、空調対象空間から取り込んだ空気を、ターボファン６、熱交換器８の内側、熱交換器８の外側、ドレンパン１０の外側、キャビネット４の下方開口部の順に導通させるものである（なお、ターボファン６の吸込口から熱交換器８の内側までを吸込風路１５ａ、熱交換器８の外側からドレンパン１０の外周部までを吹出風路１５ｂと称するものとする）。

化粧パネル１は、中央に開口形成され、吸込風路１５ａと連通する吸込口５０と、吸込口５０の周囲に開口形成され、吹出風路１５ｂと連通する吹出口５１と、を有している。吸込口５０には、キャビネット４内に取り込む空気を通過させる複数の開口部が形成されているグリル７と、グリル７の上方に設けられ、空気に含まれている塵埃を除去するエアフィルタ７ａと、が設けられている。吹出口５１は、上顎部１１及び下顎部１２に挟まれるように形成されている。また、吹出口５１には、気流の吹き出し方向を調整する上下風向ベーン９が備えられている。この化粧パネル１は、下面が設置される天井面と略面一となるように配置される。また、化粧パネル１の縁全周は、Ｔバー２との隙間が無いように接するような大きさを有している。

図３に基づいて、上顎部１１を詳細に説明する。図３（ａ）が上顎部１１の側面図を、図３（ｂ）が上顎部１１を下顎部１２側から見た図（正面図）を、図３（ｃ）が上顎部１１を空調対象空間側から見た図（底面図）を、それぞれ示している。図２及び図３（ａ）に示すように、上顎部１１（吹出口５１を形成する化粧パネル１の側壁の内壁）は、略鉛直な立壁部５５と曲面部５６で構成されている。すなわち、上顎部１１は、上から下へ流れる気流を水平方向へ導く曲面部５６と、曲面部５６の下流側終端から下方へ略鉛直にのびる立壁部５５と、で構成されている。この立壁部５５は、高さδが上顎部１１の長手方向に対して段差を有するように形成されている（図３（ｂ）参照）。

つまり、上顎部１１は、長手方向中央部から所定の長さを有する第１低部１１ａと、長手方向の両端部から所定の長さを有する第２低部１１ｃと、第１低部１１ａと第２低部１１ｃとの間に、第１低部１１ａ及び第２低部１１ｃよりも長い高部１１ｂと、で構成されている。そして、これらは、中央から一方の端部にかけて、第１低部１１ａ、高部１１ｂ、第２低部１１ｃの順に形成されている。また、高部１１ｂは、低部（第１低部１１ａ及び第２低部１１ｃ）に対して４倍程度の高さとするとよい。また、第１低部１１ａの長手方向の長さは、吹出口５１の長手方向全長の１／２程度とするとよい。さらに、第２低部１１ｃの長手方向長さは、吹出口５１の長手方向全長の略５％程度とするとよい。

空気調和装置１００の動作、特に空調空気の吹き出し動作について説明する。
空気調和装置１００が動作を開始すると、ファンモータ５が駆動され、ターボファン６が回転する。そうすると、空気調和装置１００が設置されている空調対象空間の空気（以下、単に室内空気）が、化粧パネル１の吸込口５０からキャビネット４内に吸い込まれる。キャビネット４内に吸い込まれた室内空気は、熱交換器８に導かれ、この熱交換器８を流れる冷媒と熱交換され、冷房空気や暖房空気等の空調空気となる。そして、ターボファン６の回転により、空調空気が吹出風路１５ｂを介して化粧パネル１の吹出口５１より空調対象空間に吹き出される。

吹出口５１に設けられている上下風向ベーン９を水平吹き角度としたとき、上顎部１１の第１低部１１ａ及び第２低部１１ｃでは、水平の気流となる（図４で示す実線矢印Ａ）。一方、上下風向ベーン９を水平吹き角度としたとき、吹出口５１の高部１１ｂでは、立壁により垂直下向きのベクトルを与えられるため、第１低部１１ａ及び第２低部１１ｃに比べて下向きの気流となる（図４で示す破線矢印Ｂ）。すなわち、流れ方向の異なる気流が吹出口５１から吹き出されることになる。また、高部１１ｂと低部（第１低部１１ａ及び第２低部１１ｃ）とのつなぎ目付近は、両者の吹き出し角度の間の角度の気流となる。

さらに、上下風向ベーン９の角度を水平にすると、第１低部１１ａ及び第２低部１１ｃでは、コアンダ効果により天井面に沿って気流が流れるようになる。このとき、高部１１ｂでは、コアンダ効果に抵抗するように働くため天井面には沿う気流とはならない。また、高部１１ｂと低部（第１低部１１ａ及び第２低部１１ｃ）とのつなぎ目付近は、第１低部１１ａ及び第２低部１１ｃよりも吹き出し方向でいう下流側で天井面に沿うようになる。第１低部１１ａ及び第２低部１１ｃについては、立壁の影響は小さく、吹出気流は、天井面に沿う流れとなる。

以上のように、空気調和装置１００は、上顎部１１において、コアンダ効果により天井に沿う気流となる部分（第１低部１１ａ及び第２低部１１ｃ）と、沿わない気流となる部分（高部１１ｂ）と、を交互に設けるようにしている。したがって、冷房運転時に人体に風が当たることによるドラフト感防止のため、吹き出し気流を天井に沿わせるようにしてもＴバー２が冷却されにくく、冷却されたＴバー２が多湿雰囲気に曝されることによる結露を防止することができる。

また、空気調和装置１００では、第１低部１１ａ、高部１１ｂ、及び、第２低部１１ｃは、天井面よりも上側に凹となるように設けられるため、化粧パネル１と天井面とを略面一とすることができ、高いデザイン性を実現することが可能になる。さらに、空気調和装置１００では、風速の弱い吹出口５１の端を下向きにしているので、空調対象空間まで冷気が直接到達せず、ドラフト感を与えないようにすることができる。

また、空気調和装置１００では、上顎部１１の端を中央部と同じように立壁高さを低くしているので、立壁にぶつかった気流が吹出口５１の外へ広がり、吹出口５１の周りの化粧パネル１を冷却してしまうことによる結露の発生を防止することができる。さらに、化粧パネル１の外形を天井枠の寸法以下とすることができるため、これまで必要であった天井面と重なる部分が不要となり、化粧パネル１の減量化、及び、省資源化が実現できることになる。

以上をまとめると、本発明に係る空気調和装置１００による吹出口５１では、中央部の気流を水平方向に（図４に示す矢印Ａ）、その両端の気流を下方向に（図４に示す矢印Ｂ）吹き出すように構成している。そのため、下方向に吹き出す部分（図４に示す矢印Ｂ）では気流が天井を這うことがなく、Ｔバー２を冷却しないので気流が天井を這う中央部のＴバー２の温度よりも温度を高くすることができ、Ｔバー２の伝熱により中央部へ熱が分散する。したがって、中央部の温度を気流全体で天井に這わせる場合に比べて高く保つことができ、結露を防止することができるものである。また、より長い吹出口に対してＴバーへの結露を防止するためには、本発明に係る空気調和装置１００にあるように上下方向の吹き出し角度を水平、下向き、水平、下向き等と交互にすることが有効である。

実施の形態２．
図５は、本発明の実施の形態２に係る空気調和装置に設置される上下風向ベーン１３の全体形状を示す斜視図である。図５に基づいて、空気調和装置の上下風向ベーン１３について説明する。この空気調和装置は、空調対象空間に設置される室内機（室内ユニット）としての機能を有し、冷凍サイクルを利用することで空調空気を空調対象空間に供給するものである。なお、実施の形態２では実施の形態１との相違点を中心に説明し、実施の形態１と同一部分には、同一符号を付している。

実施の形態１に係る空気調和装置１００は、上顎部１１の立壁形状によって風向を制限するようにしたものであるが、実施の形態２に係る空気調和装置は、上顎部１１の立壁形状と併せて曲率を変更している上下風向ベーン１３によって風向を制限するようにしている。上下風向ベーン１３は、長手方向略中央部の気流を水平に変向しやすい水平ベーン１３ｃと、長手方向両端の水平ベーン１３ｃよりも気流を下向きに変向させる下向きベーン１３ａ及び下向きベーン１３ｂと、で構成されている。

水平ベーン１３ｃは、上下風向ベーン１３の長手方向中央部から所定の長さを有するように形成されており、吹出口５１から吹き出す気流を水平に変向しやすいように下流側を水平とのなす角が小さくなるよう構成されている。下向きベーン１３ａ、及び、下向きベーン１３ｂは、水平ベーン１３ｃよりも吹出口５１から吹き出す気流を下向きに変向するように下流側の水平とのなす角が大きくなるように構成されている。

以上のように、水平ベーン１３ｃによって中央部分の気流に水平ベクトルを強く与え、下向きベーン１３ａ及び下向きベーン１３ｂによって両サイド部分の気流に中央部分より下向きのベクトルを与えることにより、上顎部１１の形状のみで吹出風向を制御するよりもさらに風向可動範囲の制限を強くすることができる。その他の効果については実施の形態１と同じである。なお、実施の形態２では、上下風向ベーン１３を３分割した場合を例に示しているが、これに限定するものではなく、４分割、５分割又はそれ以上としてもよい。

１ 化粧パネル、２ Ｔバー、３ 天井パネル、４ キャビネット、５ ファンモータ、６ ターボファン、７ グリル、７ａ エアフィルタ、８ 熱交換器、９ 上下風向ベーン、１０ ドレンパン、１１ 上顎部、１１ａ 第１低部、１１ｂ 高部、１１ｃ 第２低部、１２ 下顎部、１３ 上下風向ベーン、１３ａ 下向きベーン、１３ｂ 下向きベーン、１３ｃ 水平ベーン、１５ 風路、１５ａ 吸込風路、１５ｂ 吹出風路、５０ 吸込口、５１ 吹出口、５５ 立壁部、５６ 曲面部、１００ 空気調和装置。

Claims (9)

1. 側壁及び下面を有し、空調対象空間に露出する吹出口が前記下面に開口形成されている化粧パネルを下部に有した空気調和装置であって、
   前記吹出口を形成する前記化粧パネルの前記側壁の内壁は、
   前記吹出口から前記空調対象空間に吹き出す空気の流れを水平方向に導く曲面部と、前記曲面部の下流側終端から下方へ略鉛直にのびる立壁部と、を有し、
   前記立壁部には、
   前記吹出口の長手方向における中央部の高さの低い部分と、前記吹出口の長手方向における左右側の前記中央部よりも高い部分と、が形成されている
   ことを特徴とする空気調和装置。
2. 前記中央部の前記吹出口の長手方向長さを、前記吹出口の長手方向全長の略１／２としている
   ことを特徴とする請求項１に記載の空気調和装置。
3. 前記立壁部の長手方向における両端部の高さを、前記立壁部の中央部と略同等の高さとしている
   ことを特徴とする請求項１又は２に記載の空気調和装置。
4. 前記両端部の前記吹出口の長手方向長さを、前記吹出口の長手方向全長の略５％としている
   ことを特徴とする請求項３に記載の空気調和装置。
5. 前記吹出口に気流の向きを水平方向に変向する上下風向ベーンを設けている
   ことを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の空気調和装置。
6. 前記上下風向ベーンは、
   前記吹出口の外側壁面の内壁の前記立壁部の形状に合わせて曲率を変更している
   ことを特徴とする請求項５に記載の空気調和装置。
7. 前記上下風向ベーンは、
   前記吹出口から前記空調対象空間に吹き出す空気を水平方向に変向させる少なくとも１つの水平ベーンと、前記吹出口から前記空調対象空間に吹き出す空気を水平方向よりも下向きに変向させる少なくとも２つの下向きベーンと、を有している
   ことを特徴とする請求項６に記載の空気調和装置。
8. 前記水平ベーンを前記上下風向ベーンの前記吹出口の長手方向における中央部に設けている
   ことを特徴とする請求項７に記載の空気調和装置。
9. 前記化粧パネルの下面が、この化粧パネルが取り付けられる天井パネルと略面一となっている
   ことを特徴とする請求項１〜８のいずれかに記載の空気調和装置。

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