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JP2011122731A - 空気調和機 - Google Patents

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Kenji Nagoshi
健二 名越
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Hitachi Appliances Inc
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Abstract

【課題】空気吸込口を開閉する前面パネルを駆動するに際して、その駆動力を低減する空気調和機を提供する。
【解決手段】本発明に係る空気調和機は、空気吸込口及びこの空気吸込口よりも下方に位置する空気吹出口を有する筐体と、空気吸込口を開閉する前面パネルと、室内空気を空気吸込口から吸い込み空気吹出口から吹き出す送風ファンと、送風ファンの空気吸込口側に設けられた室内熱交換器と、を備え、前面パネルは高さ方向に分割された複数の分割パネルから構成され、複数の分割パネルのうち高さ方向で一番上部に位置する上部分割パネルは上部駆動用アームを介して前面パネルを開閉するパネル駆動機構に連結される。
【選択図】 図1

Description

本発明は空気吸込口を開閉する前面パネルを備える空気調和機に関する。
近年、深刻な地球環境問題から、一般家庭において特に消費電力の大きい空気調和機に対する高い省エネ性能が求められている。また、花粉症やハウスダストに代表されるアレルギー対策や、ますます高まる快適性志向により、電気集塵空清ユニットやフィルタ自動掃除ユニット等の高付加価値機構を搭載する空気調和機が増加傾向にある。しかしながら、電気集塵空清ユニットやフィルタ自動掃除ユニット等は、その機能上、空気調和機の空気吸込口に設置する必要があるため、送風面での抵抗となり、少なからず空調性能を低下させる要因となる。そのため、空気調和機の開発に際しては、可能な限り空気吸込み面積を確保することが必要となる。
これに対して、従来の空気調和機として、前面側での広い空気吸込み面積を確保するために、空気吸込口を開閉する前面パネル(可動パネル)を備えるものがある(例えば、特許文献1参照)。特許文献1では、前面パネルの下端部を筐体に固定しつつ、前面パネルの上端部を駆動機構により適宜開閉させる。前面パネル全体をスライドさせて持ち上げる機構に比べて、駆動部に掛かる負荷が少ない。
しかしながら、特許文献1に記載のように、前面パネルの下端部を筐体に固定しつつ前面パネルの上端部を駆動機構により開閉させるようにしても、前面パネルを開口させるにつれて、駆動部に掛かるパネル自重分力が大きくなる。そのため、熱交換性能向上を狙ってより大きな開口面積を求める場合、駆動機構に必要な駆動力が非常に大きくなってしまう。
特開2007−132610号公報
本発明は上記課題を解決するものであり、空気吸込口を開閉する前面パネルを駆動するに際して、その駆動力を低減する空気調和機を提供することにある。
上記課題を解決するために本発明に係る空気調和機は、空気吸込口及びこの空気吸込口よりも下方に位置する空気吹出口を有する筐体と、空気吸込口を開閉する前面パネルと、室内空気を空気吸込口から吸い込み空気吹出口から吹き出す送風ファンと、送風ファンの空気吸込口側に設けられた室内熱交換器と、を備え、前面パネルは高さ方向に分割された複数の分割パネルから構成され、複数の分割パネルのうち高さ方向で一番上部に位置する上部分割パネルは上部駆動用アームを介して前面パネルを開閉するパネル駆動機構に連結される。
本発明によれば、空気吸込口を開閉する前面パネルを駆動するに際して、その駆動力を低減する空気調和機を提供することができる。
空気調和機の構造を示す図。 前面パネル開閉時の空気調和機の構造を示す図。 本発明及び従来例における前面パネル周辺の力の釣り合いを説明する図。 駆動用アーム部のストッパーの構造を示す図。 上部分割パネルのストッパー構造を示す図。 上部分割パネルのストッパー構造を示す図。 下部分割パネルに対する上部分割パネルの開閉機構を示す図。 下部分割パネルに対する上部分割パネルの開閉機構を示す図。
以下、本発明に係る実施例を図1〜図8に基づき説明する。図1は、本実施例の空気調和機の構造を示す図である。まず、本実施例の空気調和機の基本構造を、図1を用いて説明する。本実施例の空気調和機は、上部に空気吸込口を有すると共に下部に空気吹出口を有する筐体1と、空気吸込口の少なくとも一部を開閉するように設けられた前面パネル15と、空気吹出口に上下に回動可能に設けられた上下風向板4と、室内空気を空気吸込口から吸い込んで空気吹出口から吹き出す送風ファン2と、送風ファン2の空気吸込口側に設けられた室内熱交換器3と、を備える。
ここで、前面パネル15は高さ方向に分割された複数の分割パネルを連結して構成される。この複数の分割パネルのうち高さ方向で一番上部に位置する上部分割パネル12は、駆動用アーム6,7を介して、前面パネル15を開閉するパネル駆動機構に連結される。尚、パネル駆動機構としては、パネル駆動用モータ5を用いることができる。
さらに、本実施例の空気調和機は、下部分割パネル11及び上部分割パネル12は少なくとも1箇所の回動支軸14により連結される。また、分割パネルのうち高さ方向で一番下部に位置する下部分割パネル11は、少なくとも1箇所の回動支軸13により直接的又は間接的に筐体1と連結される。
また、位置決めアーム8により、下部分割パネル11は筐体1に対する最大開口角度が制限される。具体的には、位置決めアームの屈曲部(位置決めアーム8と位置決めアーム9の接続部)の開き角度を制限する位置決めアーム用ストッパー10により、下部分割パネル11が筐体1に対して任意の角度以上に開口しないように制限される(つまり、最大開口角度が制限される)。尚、位置決めアーム8と位置決めアーム9の接続部の最大開き角度は180度未満とすることが望ましい。その理由は後述する。
図2は、前面パネル開閉時の空気調和機の構造を示す図である。図2(a)は前面パネル全閉時、図2(b)は下部分割パネル11全開時、図2(c)は上部分割パネル12全開時を示している。まず、図2(a)の前面パネル全閉時では駆動用アーム6,7及び位置決めアーム8,9は、筐体1内で折りたたまれた状態で納められる。ここからパネル駆動用モータ5が回り始め、駆動用アーム6のギア部にトルクを与え、このトルクは駆動用アーム7を介して上部分割パネル12に伝達される(駆動用アーム6,7が開方向へ動作される)。駆動用アーム6,7が開方向へ動作されることにより、上部分割パネル12は筐体1に対して前方に押し出されるが、その際、上部分割パネル12と回動支軸14で連結される下部分割パネル11は、筐体1との連結点である回動支軸13を中心に自重により回転し、上部分割パネル12と一体となって前方に押し出される。やがて位置決めアーム8に設けられた位置決めアーム用ストッパー10が位置決めアーム9と突き当たり、下部分割パネル11はそれ以上開かない状態、すなわち図2(b)に示す下部分割パネル11全開(最大開口角度)に至る。
ここで位置決めアーム用ストッパー10は、前述したように、位置決めアーム8と位置決めアーム9の開き角度を規制し、下部分割パネル11の筐体1に対する最大開口角度を制限するが、位置決めアーム用ストッパー10は、さらに、位置決めアーム8と位置決めアーム9が一直線上に伸びきることを防ぐ役割も担う。これは、下部分割パネル11を閉じる際に、位置決めアーム8と位置決めアーム9とが一直線状に伸びきった状態になっていると、位置決めアームを閉じようとする力が両位置決めアーム8,9の軸方向に一直線に掛かるため、両アームを連結する回動支軸を支点とした両アームに対する折り曲げモーメントが発生せず、その結果、下部分割パネル11がスムーズに閉じなくなるからである。従って、上述したように、位置決めアーム8と位置決めアーム9の接続部の最大開き角度が180度未満となるように位置決めアーム用ストッパー10を設定することが望ましい。
さらにパネル駆動用モータ5を回し続けると(駆動用アーム6,7がさらに開方向へ動作されると)、上部分割パネル12のみが下部分割パネル11との連結点である回動支軸14を中心に回転を始め、図2(c)に示すように、任意の角度まで開口して、上部分割パネル12全開(最大開口角度)に至る。
前面パネルを閉める際は、パネル駆動用モータ5を開時と逆方向に回転させ(駆動用アーム6,7が閉方向へ動作され)、図2(c)→図2(b)→図2(a)の過程を経る。ここで、パネル駆動用モータ5にとって最も負荷の掛かる段階は、図2(c)→図2(b)の閉め始めの段階であり、その際に必要になる力の大きさを従来例と比較して図3に示す。
図3は、本発明及び従来例における前面パネル周辺の力の釣り合いを説明する図である。図3(a)は従来の構造例であり、具体的には、前面パネル15を筐体1との連結点である回動支軸13を中心に駆動用アーム6,7によって閉め始める際の前面パネル周辺の力の釣り合いを示している。図中の太矢印は各要素に掛かる力の方向と大きさを表している。駆動用アーム7に掛かる張力18は、前面パネル15の自重16のパネル開き方向分力17に対するものであり、前面パネル15を閉じるためには、少なくとも張力18を満足するトルクがパネル駆動用モータ5に必要である。そのため、前面パネル15の開き角度が大きくなるほど駆動部に必要とされる力は大きくなり、場合によってはトルク増幅のための多段ギアをパネル駆動用モータ5と駆動用アーム6との間に設置する必要がある。
これに対し、図3(b)に示す本発明の空気調和機では、下部分割パネル11の自重のパネル開き方向分力は位置決めアーム8,9と位置決めアーム用ストッパー10により支えられるため、駆動部に必要とされる力は上部分割パネル12の自重16のパネル開き方向分力17に対する張力18のみとなる。そのため、多段ギアを設置するなど、駆動部仕様を複雑にすることなく従来構造以上の前面開口面積を確保することができる。
このように本実施例の空気調和機は、上部に空気吸込口を有すると共に下部に空気吹出口を有する筐体と、空気吸込口を開閉する前面パネルと、室内空気を空気吸込口から吸い込んで吹出口から吹き出す送風ファンと、送風ファンの空気吸込側に設けられた室内熱交換器と、を備え、前面パネルは高さ方向に分割された複数の分割パネルから構成され、複数の分割パネルのうち高さ方向で一番上部に位置する上部分割パネルは上部駆動用アームを介して前面パネルを開閉するパネル駆動機構に連結される。
そして、さらにこのような空気調和機において、前面パネルが空気吸込口を閉じた状態で、パネル駆動機構により上部駆動用アームが開方向へ動作されると、前面パネルが所定の角度まで開口され、上部駆動用アームがさらに開方向へ動作されると前面パネルのうち上部分割パネルのみが所定の角度より大きい角度に開口する。また、上部分割パネルが所定の角度より大きい角度に開口した状態で、パネル駆動機構により上部駆動用アームが閉方向へ動作されると、前面パネルのうち上部分割パネルのみが所定の角度まで閉方向に移動し、上部駆動用アームがさらに閉方向へ動作されると、前面パネルが閉方向に移動して空気吸込口を閉じる。
このような本実施例に係る空気調和機においては、複数の分割パネル(例えば、上部分割パネル12,下部分割パネル11)の最大開口角度をそれぞれ別々に設定することができる。従って、例えば、上部分割パネル12の最大開口角度をその他の分割パネルの最大開口角度よりも大きく設定し、且つ、一番上部に位置する上部分割パネルに接続されたパネル駆動機構により前面パネルを開口することにより、上部分割パネル12が最大開口角度まで開口した際に駆動用アーム6,7に掛かる負荷は、上部分割パネル12のパネル開き方向の自重分力のみであり、その他の分割パネルのパネル開き方向の自重分力は、位置決めアーム及び筐体1により支えられるため、上部分割パネルを最大開口角度の状態から閉じる際に必要な負荷が前面パネルが一体の場合に比べて小さくなる。よって、従来の前面パネルが一体の場合に比べ、同じ空気吸込み面積を確保しつつ、駆動部に掛かる負荷を軽減することができる。
また、より好ましくは、複数の分割パネルのうち高さ方向で上部に位置する分割パネルほど最大開口角度を大きくする。本実施例に係る空気調和機においては、複数の分割パネルの筐体に対するそれぞれの最大開口角度を別々に設定することができるが、特に、複数の分割パネルのうち高さ方向で上部に位置する分割パネルほど最大開口角度を大きくすることにより、駆動部に掛かる負荷を低減しつつ、十分な空気吸込み面積を確保することができ、効率よく吸込空気を筐体内に流入させることができる。
図4は駆動用アーム6,7のストッパー構造を示す図である。図4に示すように、本実施例の空気調和機において、さらに、上部分割パネル12とパネル駆動用モータ5とを連結する駆動用アーム6,7に、上部分割パネル12が任意の開口角度(最大開口角度)以上に開かないようにする駆動用アーム用ストッパー19を備えるようにしてもよい。具体的には、この駆動用アーム用ストッパー19により駆動用アーム部の屈曲部(駆動用アーム6と駆動用アーム7の接続部)の開き角度を制限することにより、上部分割パネル12の最大開口角度が制限される。これにより、上部分割パネル12の最大開口位置をパネル駆動用モータ5ではなく駆動用アーム用ストッパー19によって構造的に決めることができる。そのため、パネル駆動用モータ5を増し締めすることで上部分割パネル12に適度なテンションが掛かり、空調運転中にパネル駆動用モータ5の軸やその他駆動ギアの遊びにより上部分割パネル12がビビリ振動を起こすといった製品トラブルを防ぐことができる。
ここで駆動用アーム用ストッパー19は、前述したように、駆動用アーム6と駆動用アーム7の開き角度を規制し、下部分割パネル11に対する上部分割パネル12の最大開口角度を制限するが、駆動用アーム用ストッパー19は、さらに、駆動用アーム6と駆動用アーム7が一直線上に伸びきることを防ぐ役割も担う。これは、上部分割パネル12を閉じる際に、駆動用アーム6と駆動用アーム7とが一直線状に伸びきった状態になっていると、閉じようとする力が両アームの軸方向に一直線に掛かるため、両アームを連結する回動支軸を支点とした両アームに対する折り曲げモーメントが発生せず、その結果、上部分割パネル12がスムーズに閉じなくなるからである。従って、駆動用アーム6と駆動用アーム7との接続部(屈曲部)の最大開き角度が180度未満となるように駆動用アーム用ストッパー19を設定することが望ましい。
図5及び図6は、下部分割パネル11に対する上部分割パネル12のストッパー構造を示す図である。図5及び図6に示すように、本実施例の空気調和機において、さらに、隣り合う複数の分割パネル(例えば、下部分割パネル11,上部分割パネル12)のそれぞれを連結する回動支軸14部に、上部分割パネル12が下部分割パネル11に対して任意の開口角度以下に閉じないようにするストッパー20を備えるようにしてもよい。
本実施例では、ストッパー20は上部分割パネル12の下端部に設けられ、図5及び図6に示す上部分割パネル12全開状態から、上部分割パネル12と下部分割パネル11が一直線状、すなわち従来の一体前面パネル状になるまで上部分割パネルが閉じた際に、ストッパー20が下部分割パネル11に突き当たる。従って、これ以降は上部分割パネル12が下部分割パネル11に先行して閉じることなく、上部分割パネル12及び下部分割パネル11が前面パネルとして一体となって空気吸込口を閉じる。従って、前面パネルを閉じる際の意匠性を損なうことなく、下部分割パネル11及び上部分割パネル12の双方を同時にかつ確実に閉じることができる。
尚、図5及び図6においては、ストッパー20は上部分割パネル12の下端部に設けたが、ストッパー20を下部分割パネル11の上端部に設けるようにして、上部分割パネル12が下部分割パネル11に対して任意の開口角度以下に閉じないように制限してもよい。
図7及び図8は、下部分割パネル11に対する上部分割パネル12の開閉機構を示す図である。図7及び図8に示すように、本実施例の空気調和機において、さらに、複数の分割パネル(例えば、下部分割パネル11,上部分割パネル12)のそれぞれを連結する回動支軸14部に、上部分割パネル12が、隣接する下部分割パネル11に対して、一定以上の駆動力を掛けない限り独立して自由に回動することを抑制する機構を備えるようにしてもよい。このような機構は、後述するように、例えば、バネ21による弾性力等を用いることができる。
本実施例では、上述したストッパー20は、下部分割パネル11上端部に突き当たり上部分割パネル12が下部分割パネル11に対して任意の開口角度以下に閉じないようするためのストッパー部20aと、さらに、下部分割パネルに対して筐体1側に任意の間隔分逃したバネ設置部20bとを有するとともに、バネ設置部20bと下部分割パネル11との間にバネ21を備える。このストッパー20(ストッパー部20a,バネ設置部20b,バネ21)により、上述した一定以上の駆動力を掛けない限り上部分割パネル12が独立して自由に回動することを抑制する機構が構成される。尚、下部分割パネル上端部とバネ設置部20bの間隔はバネ21の自然長より大きく設定する。
まず、このような空気調和機では、ストッパー20(ストッパー部20a,バネ設置部20b,バネ21)により、一定以上の駆動力を掛けない限り上部分割パネル12が独立して自由に回動することが抑制される。従って、前面パネルが空気吸込口を閉じた状態でパネル駆動機構により駆動用アーム6,7が開方向へ動作されると、前面パネルが所定の角度まで開口され、その後、上部駆動用アームがさらに開方向へ動作されると(上部分割パネル12に一定以上の駆動力が掛かると)、前面パネルのうち上部分割パネル12のみが所定の角度より大きい角度に開口する。つまり、上部駆動用アームの開方向への動作のみで、前面パネルを所定の角度まで開口するとともに、前面パネルのうち上部分割パネルのみを所定の角度より大きい角度に開口することができる。
また、ストッパー20(ストッパー部20a,バネ設置部20b,バネ21)は、上部分割パネル12が上部分割パネル12と隣接する下部分割パネル11に対して所定の角度より大きい場合に上部分割パネル12が所定の角度となるような力(バネの弾性力)を生じさせる。これにより、図8に示すように、全開状態の上部分割パネル12を閉じる際に、バネ21により上部分割パネル12が閉じる方向に力が掛かるため、パネル駆動用モータ5に掛かる負荷を更に軽減できる。そして、上部分割パネル12が所定の角度より大きい角度に開口した状態でパネル駆動機構により駆動用アーム6,7が閉方向へ動作されると、前面パネルのうち上部分割パネル12のみが所定の角度まで閉方向に移動し、駆動用アーム6,7がさらに閉方向へ動作されると、ストッパー部20aにより、前面パネル(上部分割パネル12及び下部分割パネル11)が一体となって閉方向に移動して空気吸込口を閉じる。つまり、上部駆動用アームの閉方向への動作のみで、所定の角度より大きい角度に開口した前面パネルを所定の角度まで閉方向に移動させるとともに、その後、さらに、上部分割パネル12及び下部分割パネル11が前面パネルとして一体で閉方向に移動して空気吸込口を閉じることができる。
さらに、下部分割パネル上端部とバネ設置部20bの間隔をバネ21の自然長より大きく設定することで、パネル開閉時に下部分割パネル11及び上部分割パネル12が互いに適度なテンションを保って回動するため、パネル開閉時のグラつきや、予測せぬパネル動作を未然に防ぐことができ、パネル開閉時の信頼性を確保することができる。
また、本実施例においては、複数の分割パネル(例えば、下部分割パネル11,上部分割パネル12)のそれぞれを連結する回動支軸14部に、上部分割パネル12が、隣接する下部分割パネル11に対して、一定以上の駆動力を掛けない限り独立して自由に回動することを抑制する機構を備えるようにしたが、さらに、下部分割パネル11と筐体1とを連結する回動支軸部13に、下部分割パネル11が、筐体1に対して、一定以上の駆動力を掛けない限り独立して自由に回動することを抑制する機構(例えば、バネ機構)を有するようにしてもよい。これにより、パネル開閉時に、複数の分割パネルや筐体が互いに適度なテンションを保って回動するため、パネル開閉時のグラつきや、予測せぬパネル動作を未然に防ぐことができ、パネル開閉時の信頼性を確保することができる。
尚、本実施例では、初めに前面パネル全体を開き、その後、上部分割パネル12のみをさらに開放するようにしたが、回動支軸13に一定以上の力が掛からない限り回動しない抵抗(引っ掛かりなど)を設け、初めに上部分割パネル12のみを開き、その後、前面パネル全体を開くようにしてもよい。
1 筐体
2 送風ファン
3 室内熱交換器
4 上下風向板
5 パネル駆動用モータ
6 駆動用アーム(筐体側)
7 駆動用アーム(前面パネル側)
8 位置決めアーム(筐体側)
9 位置決めアーム(前面パネル側)
10 位置決めアーム用ストッパー
11 下部分割パネル
12 上部分割パネル
13 回動支軸(筐体−下部分割パネル)
14 回動支軸(上部分割パネル−下部分割パネル)
15 前面パネル
16 パネル自重の重力方向の力の大きさを表すベクトル
17 パネル自重のパネル開き方向分力の力の大きさを表すベクトル
18 駆動用アーム(パネル側)に必要な張力の大きさを表すベクトル
19 駆動用アーム用ストッパー
20 上部−下部分割パネル用ストッパー
20a 上部−下部分割パネル用ストッパーのストッパー部
20b 上部−下部分割パネル用ストッパーのバネ設置部
21 バネ

Claims (12)

  1. 空気吸込口及び前記空気吸込口よりも下方に位置する空気吹出口を有する筐体と、前記空気吸込口を開閉する前面パネルと、室内空気を前記空気吸込口から吸い込み前記空気吹出口から吹き出す送風ファンと、前記送風ファンの前記空気吸込口側に設けられた室内熱交換器と、を備え、
    前記前面パネルは、高さ方向に分割された複数の分割パネルから構成され、
    前記複数の分割パネルのうち高さ方向で一番上部に位置する上部分割パネルは、上部駆動用アームを介して前記前面パネルを開閉するパネル駆動機構に連結されることを特徴とする空気調和機。
  2. 請求項1において、前記複数の分割パネルのうち高さ方向で上部に位置する前記分割パネルほど最大開口角度が大きいことを特徴とする空気調和機。
  3. 請求項1又は2において、前記上部駆動用アームにより前記上部分割パネルの最大開口角度が制限されることを特徴とする空気調和機。
  4. 請求項3において、前記上部駆動用アームは前記上部駆動用アームの屈曲部が180度以上になることを制限するストッパーを備え、前記上部駆動用アームの前記ストッパーにより前記上部分割パネルの最大開口角度が制限されることを特徴とする空気調和機。
  5. 請求項1乃至4の何れかにおいて、前記複数の分割パネルはそれぞれ隣り合う他の前記分割パネルと回動支軸により連結され、さらに、前記複数の分割パネルのうち高さ方向で一番下部に位置する下部分割パネルは前記筐体と回動支軸により連結されることを特徴とする空気調和機。
  6. 請求項1乃至5の何れかにおいて、前記筐体と連結された下部位置決めアームにより前記下部分割パネルの最大開口角度が制限されることを特徴とする空気調和機。
  7. 請求項6において、前記下部位置決めアームは前記下部位置決めアームの屈曲部が180度以上になることを制限するストッパーを備え、前記下部位置決めアームの前記ストッパーにより前記下部分割パネルの最大開口角度が制限されることを特徴とする空気調和機。
  8. 請求項1乃至7の何れかにおいて、前記上部分割パネル及び前記上部分割パネルと隣接する他の分割パネルのうち少なくとも何れかは、前記上部分割パネルが前記他の分割パネルに対して所定の角度以下となることを制限するストッパーを備えることを特徴とする空気調和機。
  9. 請求項1乃至8の何れかにおいて、前記上部分割パネルが前記上部分割パネルと隣接する他の分割パネルに対して所定の角度より大きい場合に、前記上部分割パネルが前記所定の角度となるように働く機構を備えることを特徴とする空気調和機。
  10. 請求項9において、前記機構はバネによる弾性力を利用することを特徴とする空気調和機。
  11. 請求項1乃至10の何れかにおいて、前記前面パネルが前記空気吸込口を閉じた状態で、前記パネル駆動機構により前記上部駆動用アームが開方向へ動作されると、前記前面パネルが所定の角度まで開口され、
    前記上部駆動用アームがさらに開方向へ動作されると、前記前面パネルのうち前記上部分割パネルのみが所定の角度より大きい角度に開口することを特徴とする空気調和機。
  12. 請求項11において、前記上部分割パネルが前記所定の角度より大きい角度に開口した状態で、前記パネル駆動機構により前記上部駆動用アームが閉方向へ動作されると、前記前面パネルのうち前記上部分割パネルのみが所定の角度まで閉方向に移動し、
    前記上部駆動用アームがさらに閉方向へ動作されると、前記前面パネルが閉方向に移動して前記空気吸込口を閉じることを特徴とする空気調和機。
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