(57)【要約】【課題】装置の大型化を避けつつ、昇降中の吸込グリルの傾きを軽減可能する。【解決手段】天井埋込型空気調和機の吸込グリルをワイヤで吊って昇降させる装置であって、駆動源であるステッピングモータと、前記ワイヤが巻回されるドラムと、前記ステッピングモータの駆動力を前記ドラムに伝達する歯車列と、を備え、前記歯車列は、一対の傘歯車である第１傘歯車および第２傘歯車と、前記第２傘歯車が一体化され、前記第２傘歯車とともに回転するウォームと、前記ドラムと一体化され、前記ドラムとともに回転するウォームホイールと、を有することを特徴とする昇降装置により解決する。【選択図】図２
2020122622.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
天井埋込型空気調和機の吸込グリルをワイヤで吊って昇降させる装置であって、
駆動源であるステッピングモータと、
前記ワイヤが巻回されるドラムと、
前記ステッピングモータの駆動力を前記ドラムに伝達する歯車列と、を備え、
前記歯車列は、
一対の傘歯車である第１傘歯車および第２傘歯車と、
前記第２傘歯車が一体化され、前記第２傘歯車とともに回転するウォームと、
前記ドラムと一体化され、前記ドラムとともに回転するウォームホイールと、
を有することを特徴とする昇降装置。
【請求項２】
ケース体をさらに備え、
前記ケース体には、前記ステッピングモータ、前記ドラム、および前記歯車列が収容されることを特徴とする請求項１に記載の昇降装置。
【請求項３】
前記ドラムのフランジ部の直径と前記ウォームホイールの直径とは略同一であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の昇降装置。
【請求項４】
前記ウォームホイールは前記ドラムのフランジ部を構成することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の昇降装置。
【請求項５】
前記ウォームの進み角はセルフロッキングが生じる大きさに設定されていることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の昇降装置。
【請求項６】
前記ウォームの進み角は、下記式（１）を満たす角度であることを特徴とする請求項５に記載の昇降装置。
Ｔ０＞Ｔ１．．．（１）
Ｔ：前記ウォームに加えられる負荷トルク
ｒ：前記ウォームの半径
Ｆ：前記ウォームの歯面の推力（接線力）（Ｔ／ｒ）
θ：前記ウォームの進み角
ρ：前記ウォームの摩擦係数
Ｓ：摩擦力（Ｆ×ρ×ｃｏｓθ）
Ｆｗ：摩擦力を差し引いた前記ウォームの接線力（（Ｆ−Ｓ）×ｃｏｓθ）
ｒ１：前記第２傘歯車の半径
Ｔ１：前記第２傘歯車の歯面の推力（接線力）（Ｆｗ×ｒ１）
Ｔｍ：前記ステッピングモータのディテントトルク
Ｇｄ：前記ステッピングモータから前記第２傘歯車までの減速比
Ｔ０：前記第２傘歯車に印加されるディテントトルク（Ｔｍ×Ｇｄ×伝達効率）
【請求項７】
前記ウォームの進みは１８°以下であることを特徴とする請求項５または請求項６に記載の昇降装置。
【請求項８】
前記第１傘歯車は、一体的に回転する傘歯車部および平歯車部を有し、
前記平歯車部は前記ステッピングモータのピニオンギヤに噛合していることを特徴とする請求項１から請求項７のいずれか一項に記載の昇降装置。
【請求項９】
前記ステッピングモータは軸方向の寸法よりも径方向の寸法が大きいモータであり、
前記ステッピングモータと前記ドラムとは、これらの軸線が平行になるように配置されていることを特徴とする請求項１から請求項８のいずれか一項に記載の昇降装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、天井埋込型空気調和機の吸込グリルの昇降装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
下記特許文献１には、天井埋込型空気調和機の吸込グリルを複数のワイヤで吊って昇降させる機構が開示されている。特許文献１の昇降機構はステッピングモータを駆動源としており、同機構の各構成部品は空気調和機内に分散配置されている。特許文献１の昇降機構は、ワイヤの繰り出し・巻き取りを行うドラム（プーリー８）がディファレンシャルギヤ（差動駆動装置６）で連結されており、これにより各ワイヤの長さが不揃いになった場合でも吸込グリルを完全に引き上げることが可能とされている。また、引き上げられた吸込グリルは、ウォームギヤのセルフロック作用によりその位置が固定される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０００−９３３０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
吸込グリルを複数本のワイヤを使って昇降させる機構では、ドラムに巻回されたワイヤの巻き位置が偏ることでドラムの単位回転量あたりのワイヤの繰り出し長が不揃いになり、昇降中の吸込グリルが傾くことがある。また、駆動源として複数のモータを使う場合には、これらモータの個体差によってもワイヤの長さが不揃いになることがある。
【０００５】
吸込グリルをその水平に保ったまま昇降させるべくドラムにワイヤを整列巻きする場合、整列巻きのための機構が別途備える必要があり、昇降機構の複雑化・大型化を招くこととなる。整列巻きに頼らずワイヤ巻回量の偏りを減らすにはドラムの直径を大きくとることが有効であるが、ドラムを大きくすることは昇降機構の小型化の妨げとなる。特に、昇降機構の構成部品を一つのケースに収容してユニット化を図る場合には、ケース内のスペース効率も考慮する必要がある。
【０００６】
また、昇降中の吸込グリルの位置をモータの駆動力のみで制御する場合、吸込グリルの昇降中にモータへの給電が断たれると、吸込グリルが落下するおそれがある。そのため、昇降機構の小型化を図る場合でも、吸込グリルの位置を常時機械的にロック可能な構造は備えておくことが望ましい。
【０００７】
このような問題に鑑み、本発明が解決しようとする課題は、装置の大型化を避けつつ、昇降中の吸込グリルの傾きを軽減可能な昇降装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するため、本発明の昇降装置は、天井埋込型空気調和機の吸込グリルをワイヤで吊って昇降させる装置であって、駆動源であるステッピングモータと、前記ワイヤが巻回されるドラムと、前記ステッピングモータの駆動力を前記ドラムに伝達する歯車列と、を備え、前記歯車列は、一対の傘歯車である第１傘歯車および第２傘歯車と、前記第２傘歯車が一体化され、前記第２傘歯車とともに回転するウォームと、前記ドラムと一体化され、前記ドラムとともに回転するウォームホイールと、を有することを要旨とする。
【０００９】
ウォームと第１傘歯車とを一体化し、さらにウォームホイールとドラムとを一体化することにより、ステッピングモータの駆動力による回転運動の軸線の向きの変換と大きな減速率とを少ない部品点数で実現することができる。これにより装置の大型化を抑えつつドラムの直径を大きくすることが可能となる。
【００１０】
また、ステッピングモータはステップ数による回転量の制御が可能である。複数の昇降装置を使って吸込グリルを昇降させる構成では、駆動源の個体差による回転速度の違いも吸込グリルの傾きの原因になり得る。駆動源としてステッピングモータを使用し、複数の昇降装置のステッピングモータの回転量をステップ数により一致させることにより、駆動源の個体差による吸込グリルの傾きを軽減することが可能となる。
【００１１】
また、本発明の昇降装置は、ケース体をさらに備え、前記ケース体には、前記ステッピングモータ、前記ドラム、および前記歯車列が収容されることが好ましい。上で述べたように、本発明の昇降装置は少ない部品点数で歯車列を構成可能であるため、従来よりも大径のドラムを従来と同じサイズのケースに収容することができる。
【００１２】
また、本発明においては、前記ドラムのフランジ部の直径と前記ウォームホイールの直径とは略同一であることが好ましい。ウォームホイールの直径を、フランジ部を含むドラムの直径と略同一にすることにより、ウォームホイールが装置全体を肥大化させない範囲においてウォームギヤ（ウォームおよびウォームホイール）による減速率を最大化することができる。これにより他の歯車部材の寸法を小さく設定することが可能となり、装置全体としてのスペース効率を高めることができる。その他、ウォームホイールがドラムのフランジ部を兼ねる構成とすることにより、部品点数をさらに削減することも可能である。
【００１３】
また、本発明において、前記ウォームの進み角はセルフロッキングが生じる大きさに設定されていることが好ましい。ウォームギヤのセルフロック作用を利用することにより、吸込グリルの位置を常時機械的にロックすることが可能となり、吸込グリルの昇降中にステッピングモータへの給電が断たれた場合でも吸込グリルが落下することを防止することができる。
前記ウォームの進み角は、下記式（１）を満たす角度であることを特徴とする請求項５に記載の昇降装置。
【００１４】
このとき、前記ウォームの進み角は、下記式（１）を満たす角度であることが好ましい。
Ｔ０＞Ｔ１．．．（１）
Ｔ：前記ウォームに加えられる負荷トルク
ｒ：前記ウォームの半径
Ｆ：前記ウォームの歯面の推力（接線力）（Ｔ／ｒ）
θ：前記ウォームの進み角
ρ：前記ウォームの摩擦係数
Ｓ：摩擦力（Ｆ×ρ×ｃｏｓθ）
Ｆｗ：摩擦力を差し引いた前記ウォームの接線力（（Ｆ−Ｓ）×ｃｏｓθ）
ｒ１：前記第２傘歯車の半径
Ｔ１：前記第２傘歯車の歯面の推力（接線力）（Ｆｗ×ｒ１）
Ｔｍ：前記ステッピングモータのディテントトルク
Ｇｄ：前記ステッピングモータから前記第２傘歯車までの減速比
Ｔ０：前記第２傘歯車に印加されるディテントトルク（Ｔｍ×Ｇｄ×伝達効率）
【００１５】
またこのとき、前記ウォームの進み角は１８°以下であることが好ましい。一般的な天井埋込型空気調和機の吸込グリルは６ｋｇ程度である。ウォームの進み角を１８°以下に設定することで、このような吸込グリルを支持可能なロック強度を得ることができる。
【００１６】
また、本発明において、前記第１傘歯車は、一体的に回転する傘歯車部および平歯車部を有し、前記平歯車部は前記ステッピングモータのピニオンギヤに噛合していることが好ましい。第１傘歯車の平歯車部をステッピングモータのピニオンギヤに直接噛合させることにより、歯車列の部品点数を抑えることができる。
【００１７】
また、本発明の昇降装置は、前記ステッピングモータが軸方向の寸法よりも径方向の寸法が大きいモータであり、前記ステッピングモータと前記ドラムとは、これらの軸線が平行になるように配置されていることが好ましい。本発明の昇降装置では、径方向にかさばるモータとドラムとをこれらの軸線が平行になるように並べて配置し、第１・第２傘歯車で回転運動の軸線の向きを変換することにより、昇降装置のスペース効率を高めることができる。
【発明の効果】
【００１８】
このように、本発明の昇降装置によれば、装置の大型化を避けつつ、昇降中の吸込グリルの傾きを軽減することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】実施形態にかかる天井埋込型空気調和機の概略構造を示す模式図である。
【図２】昇降装置の構成を示す透視斜視図である。
【図３】昇降装置の構成を示す透視平面図である。
【図４】ステッピングモータの内部構造を示す側面視断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、図面を参照しながら本発明にかかる昇降装置の実施形態について説明する。以下に説明する昇降装置Ｕは、天井埋込型空気調和機の吸込グリルをワイヤで吊って昇降させる装置である。
【００２１】
［全体構成］
図１は、本形態の天井埋込型空気調和機ＡＣ（以下、単に「空気調和機ＡＣ」という。）の概略構成を示す模式図である。
【００２２】
本形態の空気調和機ＡＣは、いわゆる昇降グリルを備える空気調和機である。空気調和機ＡＣの化粧パネルＰの内側には、吸込グリルＧをワイヤ４で上げ下ろしする２基の昇降装置Ｕが配置されており、吸込グリルＧの裏面の四隅にはワイヤ４が掛けられる滑車が取り付けられている。各昇降装置Ｕのワイヤ４はそれぞれ２つの滑車に掛け回されており、その先端は空気調和機ＡＣの内部に固定されている。これら２基の昇降装置Ｕが同時にワイヤ４を繰り出したり巻き取ったりすることで吸込グリルＧが昇降する。昇降装置Ｕの動作は、空気調和機ＡＣが備える制御部（不図示）により管理されている。
【００２３】
なお、昇降装置Ｕの数やワイヤ４の取り回し方法は本形態のものには限られず、例えば１基の昇降装置Ｕのワイヤ４を４つの滑車に通して１基だけで吸込グリルＧを昇降させてもよく、ワイヤ４の先端が直接吸込グリルＧに固定された複数基の昇降装置Ｕを使って昇降させてもよい。
【００２４】
［昇降装置の構成］
図２は、昇降装置Ｕの構成を示す透視斜視図である。図３は、昇降装置Ｕの構成を示す透視平面図である。
【００２５】
昇降装置Ｕはワイヤ４の繰り出しおよび巻き取りを行うウインチユニットである。昇降装置Ｕは、主に、駆動源であるステッピングモータ１、ワイヤ４が巻回されるドラム２、および、ステッピングモータ１の駆動力をドラム２に伝達する歯車列３により構成されている。昇降装置Ｕは、これらの部品が一つのケース５に収容されることでユニット化されており、昇降装置Ｕを組み合わせることで様々な仕様の空気調和機に適用することが可能とされている。なお、ケース５内の各部品を動作可能に固定する支持構造については図示を省略している。
【００２６】
（歯車列）
本形態の歯車列３は、駆動源（ステッピングモータ１）側から出力側（ドラム２）側に向かって、順に、一対の傘歯車である第１傘歯車３１および第２傘歯車３２、第２傘歯車３２が一体化され第２傘歯車３２とともに回転するウォーム３３、および、ドラム２と一体化されドラム２とともに回転するウォームホイール３４を有している。
【００２７】
第１傘歯車３１は、傘歯車部３１１および平歯車部３１２を有する複合歯車である。傘歯車部３１１と平歯車部３１２とは軸線方向に並べて配置されており、一体的に回転する。平歯車部３１２はステッピングモータ１のピニオンギヤ１１１に噛合している。平歯車部３１２はピニオンギヤ１１１よりも大径の歯車であり、これによりステッピングモータ１の回転は減速されて傘歯車部３１１に伝達される。
【００２８】
第２傘歯車３２は、ウォーム３３の軸線方向における一方の端面から同方向に突き出すように形成されている。第１傘歯車３１の傘歯車部３１１と第２傘歯車３２とは２軸が直交するように噛合しており、これにより第１傘歯車３１の回転運動はその軸線が９０°屈曲するように変換されて第２傘歯車３２に伝達される。なお、本形態の第２傘歯車３２は傘歯車部３１１よりも小径の傘歯車であり、第１傘歯車３１の回転は第２傘歯車３２により加速されてウォーム３３に伝達される。
【００２９】
ウォーム３３はウォームホイール３４とともにウォームギヤを構成している。本形態の吸込グリルＧは６ｋｇであり、ウォーム３３の進み角は１８°である。これにより本形態のウォーム３３は出力側からのトルク（ウォームホイール３４がウォーム３３を回そうとする力）に対してセルフロック作用を生じる。ウォーム３３がセルフロッキング可能であることにより吸込グリルＧの位置は常時機械的にロックされる。これにより例えば吸込グリルＧの昇降中にステッピングモータ１への給電が断たれた場合でも吸込グリルＧの落下が防止される。なお、ウォーム３３の進み角は１８°には限定されず、吸込グリルを支持可能なロック強度を得ることができる進み角であれば適宜変更可能である。例えば、以下の式（１）を満たす角度とすることが考えられる。
Ｔ０＞Ｔ１．．．（１）
Ｔ：ウォームに加えられる負荷トルク
ｒ：ウォームの半径
Ｆ：ウォームの歯面の推力（接線力）（Ｔ／ｒ）
θ：ウォームの進み角
ρ：ウォームの摩擦係数
Ｓ：摩擦力（Ｆ×ρ×ｃｏｓθ）
Ｆｗ：摩擦力を差し引いたウォームの接線力（（Ｆ−Ｓ）×ｃｏｓθ）
ｒ１：第２傘歯車３２の半径
Ｔ１：第２傘歯車３２の歯面の推力（接線力）（Ｆｗ×ｒ１）
Ｔｍ：ステッピングモータ１のディテントトルク
Ｇｄ：ステッピングモータ１から第２傘歯車３２までの減速比
Ｔ０：第２傘歯車３２に印加されるディテントトルク（Ｔｍ×Ｇｄ×伝達効率）
【００３０】
本形態のウォームホイール３４はドラム２の一方のフランジ部２１の端面に接合されている。本形態のドラム２のフランジ部２１の直径はウォームホイール３４のピッチ円直径ｄ（図３参照）と同じ大きさである。すなわち、ウォームホイール３４の直径はドラム２のフランジ部２１とほぼ同じ直径であり、装置全体を肥大化させない範囲で最大径とされている。これにより、ウォームギヤ（ウォーム３３およびウォームホイール３４）による減速率が最大化されており、他の歯車部材の寸法を小さく抑えることが可能とされている。
【００３１】
（ドラム）
ドラム２は、ワイヤ４が巻回される円柱形状の胴部２２と、胴部２２の軸線方向における両端に設けられたフランジ部２１とを有している。
【００３２】
本形態の昇降装置Ｕでは、ウォーム３３と第１傘歯車３１とが一体化され、さらにウォームホイール３４とドラム２とが一体化されていることにより、回転運動の軸線の変換と、大きな減速率と、が少ない部品点数で実現されている。これにより装置の大型化を抑えつつドラム２の直径を大きくすることが可能とされており、整列巻きに頼ることなくワイヤ巻回量の偏りが軽減されている。ワイヤ巻回量の偏りが軽減されることにより昇降中の吸込グリルＧの傾きが軽減される。
【００３３】
なお、ウォームホイール３４をドラム２に一体化する態様は本形態のものには限らない。例えば、ウォームホイール３４とドラム２とを一体成形し、ウォームホイール３４がドラム２のフランジ部２１の一方を兼ねる構成とすることが考えられる。こうすることで昇降装置Ｕの部品点数をさらに削減することができる。
【００３４】
（ステッピングモータ）
図４はステッピングモータ１の内部構造を示す側面視断面図である。以下、ステッピングモータ１の内部構造についての説明における「上」および「下」とは、図４に示される上下をいう。
【００３５】
本形態のステッピングモータ１は２相ステッピングモータである。ステッピングモータ１は、Ａ相およびＢ相を有するステータ１２と、ステータ１２の環内に所定のエアギャップを置いて配置されたロータ１１と、を有している。これらステータ１２およびロータ１１はモータケース１４に収容されており、ロータ１１は、モータケース１４内に固定されたロータシャフト１３に回転可能に支持されている。
【００３６】
ロータ１１の上端部分は平歯車であるピニオンギヤ１１１を構成している。ピニオンギヤ１１１は、その周面の一部が、モータケース１４の上面中央に設けられた開口部である窓部１４１から外部に露出しており、第１傘歯車３１の平歯車部３１２に噛合している。
【００３７】
本形態のステッピングモータ１は、軸線方向の寸法よりも径方向の寸法が大きく、その直径は、ドラム２とウォームホイール３４とを合わせた軸線方向の寸法よりも大きい。本形態の昇降装置Ｕでは、ステッピングモータ１の駆動力による回転運動の軸線の向きが第１傘歯車３１および第２傘歯車３２を経て９０°屈曲するようにされることで、径方向にかさばるステッピングモータ１とドラム２とをこれらの軸線が平行になるように並べて配置することが可能とされている。
【００３８】
また、ステッピングモータ１はステップ数による回転量の制御が可能である。本形態の空気調和機ＡＣのように、複数の昇降装置Ｕを使って吸込グリルＧを昇降させる構成では、駆動源の個体差による回転速度の違いが吸込グリルＧの傾きの原因になり得る。例えばクローズドループ方式のサーボモータのように、出力結果をコントローラにフィードバックしながら回転量を制御する構成も考えられるが、エンコーダ等のセンサ部品を別途備える必要がありモータが大型化しやすい。本形態の空気調和機ＡＣでは、複数の昇降装置Ｕのステッピングモータ１の回転量をステップ数により一致させることで、機構の複雑化・大型化を防ぎつつ駆動源の個体差による吸込グリルＧの傾きを軽減している。
【００３９】
（ケース体）
図２および図３に示されるように、昇降装置Ｕを構成する各部品はケース体５に収容されている。これまでに述べたように、本形態の昇降装置Ｕは少ない部品点数で歯車列３が構成されており、従来よりも大径のドラム２を従来と同じサイズのケース体５に収容することが可能とされている。なお、ケース体５の具体形状は特に限定されず、ステッピングモータ１、ドラム２、および歯車列３を収容し、これらを動作可能に支持可能な形状であればよい。
【００４０】
以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の改変が可能である。
【符号の説明】
【００４１】
ＡＣ：天井埋込型空気調和機，Ｐ：化粧パネル，Ｇ：吸込グリル，Ｕ：昇降装置，１：ステッピングモータ，１１：ロータ，１１１：ピニオンギヤ，１２：ステータ，１３：ロータシャフト，１４：モータケース，１４１：窓部，２：ドラム，２１：フランジ部，３：歯車列，３１：第１傘歯車，３１１：傘歯車部，３１２：平歯車部，３２：第２傘歯車，３３：ウォーム，３４：ウォームホイール，４：ワイヤ，５：ケース体
【図１】
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【図２】
2020122622.tif 000004
【図３】
2020122622.tif 000005
【図４】
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