(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の空気吹出部と、該複数の空気吹出部の各々に設けられた風向変更手段と、該複数の風向変更手段をそれぞれ独立に作動させる風向制御手段とを備え、上記風向制御手段により上記複数の風向変更手段の各々を全体として旋回流が形成されるように作動させて風向制御するようにしたことを特徴とする空気調和機。
【請求項２】
複数の空気吹出部と、該複数の空気吹出部の各々に設けられた風量調節手段および風向変更手段と、該複数の風量調節手段および風向変更手段をそれぞれ独立に作動させる風量制御手段および風向制御手段とを備え、上記風量制御手段および風向制御手段の各々により上記複数の風量調節手段および風向変更手段の各々を全体として旋回流が形成されるように作動させて風量および風向制御するようにしたことを特徴とする空気調和機。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
【０００２】
本願発明は、室内空間の特定部位に快適空間を形成し得るようにした空気調和機に関するものである。
【従来の技術】
【０００３】
最近の冷暖房用空気調和装置では、単なる冷暖房機能を越えて、室内における快適環境形成装置としての機能が要求されるようになってきている。
【０００４】
このような背景の下で従来一般の空気調和装置の構成を検討した場合、あくまでも自然対流を利用して冷暖房を行うことを前提としているので、例えば室内の上方部の空気温度が高くなり足元の暖かさが不足する問題、また温風が直接頭に当り不快な頭熱感を伴う問題、同一室内の複数ユーザの快適性の相違に対応できない問題等、いくつかの解決すべき問題がある。
【０００５】
従来、このような諸問題を解決する手段のひとつとして、例えば特公昭６３−１３０９６号公報に示されているように、床置型の空気調和装置において加熱用および冷却用の２つの熱交換器とそれら熱交換器に対応した２つの送風機とを例えば上下２段に組合せて設け、暖房時には加熱用熱交換器側の送風機の方を高速で運転することにより暖房作用を実現する一方、冷却用熱交換器側の送風機を低速で運転することにより、室温風を循環させることによって結局暖房用の温風が部屋全体を循環するようにし、それによって室内空気の上下方向分布を均一にするとともに頭熱感を解消するようにした第１の従来技術が提案されている。
【０００６】
また、同様の目的をもつ第２の従来技術として、例えば特開昭５９−１５３０４０号公報に示されているように、同じく床置型の空気調和装置において第１および第２の２組の送風機を設け、先ず第１の送風機からの室内風を部屋の天井方向に向けて吹出させる一方、第２の送風機からの温風を同部屋の床面方向に向けて吹出させ、上記天井面側からの吹出風によって該床面側からの温風の上昇を押さえることにより室内温度分布の均一化を図るようにしたものも存在する。
【０００７】
さらに、上記と同様の目的をもつ第３の従来技術として、例えば特開昭６２−１７８８３６号公報に示されるように、壁掛型の空気調和装置において、空気吹出口を上下２段に隣接して２組設け、上方側第１の空気吹出口からは熱交換器を介さない室温風を吹出させるとともに下方側第２の空気吹出口からは熱交換器を介した温風を吹出させ、該下方側第２の空気吹出口側から吹出される温風の上方への浮上りを上記上方側第１の吹出口から吹出される室温風によって押さえることによって室内温度分布の均一化を図るようにしたものも考えられている。
【０００８】
以上のように、従来は一般的に吹出し気流の温度、吹出し方向、吹出し速度等の制御により室内の多数の人間が共通に満足する、平均的で、かつ一様な空調空間を形成することを快適性の指標とした製品開発が行われてきた。
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかし、上記の第１〜第３の従来技術の構成の空気調和装置では、その何れにあっても一方側室温(低温)風吹出用の送風機は室温風の吹出専用のものとなっており、高コストな２台の送風機を組込んだ本来のメリットが十分に生かされていない。
【００１０】
また、上記各構成では、空調空間内の異なる場所に複数の人間が居て、しかも各人の快適感に差があるような場合に個々人の高い満足感を実現することが困難であり、また、一様な目標空調温度空間を実現するまでに多くのエネルギーと時間を要する。
【００１１】
さらに、実際に室内居住者が要求する暖房特性は上述の従来型のもののように単に温度分布が均一であれば良いというような一義的なものではなく、本来室内環境の変化に応じても変動するファジーなものである。例えば冷間状態下での暖房開始時においては室内下方に向けて高い温度の温風を多量に吹出して室内を速やかに暖めることが要求される一方、室内が十分に暖まった後においては、気流によって生じる室内居住者のドラフト感を軽減する意味から上記温風の吹出風速設定値を低く抑える必要があり、しかも、その場合において温風の自然対流浮力により吹出気流が上方に浮き上り居住者の足元付近の温度が低くなる恐れがあるので、上述のように冷風を温風と同方向に吹出して温風の浮き上りを抑制する必要も生じる。
【００１２】
ところが、従来の構成で室内環境に応じた真の快適暖房特性を得るためには、上述の２台の送風機による温風及び冷風の吹出し方向、風速及び風量を運転状態毎の要求に応じて高精度に変化させることが必要となり、きわめて制御が複雑になる問題がある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本願の請求項１，２各項記載の発明は、それぞれ上述の如き従来の問題を解決することを目的としてなされたものであって、各々次のような課題解決手段を備えて構成されている。
【００１４】
（１）  請求項１記載の発明の構成
請求項１記載の発明の空気調和機は、例えば図１〜図３に示すように、複数の空気吹出部１４ａ〜１４ｈと、該複数の空気吹出部１４ａ〜１４ｈの各々に設けられた風向変更手段１２ａ〜１２ｈと、該複数の風向変更手段１２ａ〜１２ｈをそれぞれ独立に作動させる風向制御手段２３とを備え、上記風向制御手段２３により上記複数の風向変更手段１２ａ〜１２ｈの各々を全体として旋回流が形成されるように作動させて風向制御するように構成されている。
【００１５】
（２）  請求項２記載の発明の構成
請求項２記載の発明の空気調和機は、例えば図１〜図３に示すように、複数の空気吹出部１４ａ〜１４ｈと、該複数の空気吹出部１４ａ〜１４ｈの各々に設けられた風量調節手段１１ａ〜１１ｈおよび風向変更手段１２ａ〜１２ｈと、該複数の風量調節手段１１ａ〜１１ｈおよび風向変更手段１２ａ〜１２ｈをそれぞれ独立に作動させる風量制御手段２２および風向制御手段２３とを備え、上記風量制御手段２２および風向制御手段２３の各々により上記複数の風量調節手段１１ａ〜１１ｈおよび風向変更手段１２ａ〜１２ｈの各々を全体として旋回流が形成されるように作動させて風量および風向制御するように構成されている。
【作用】
【００１６】
本願の請求項１，２の各項に記載の発明は、各々以上のように構成されている結果、当該各構成に対応して各々次のような作用を奏する。
【００１７】
（１）  請求項１記載の発明の作用
請求項１記載の発明の空気調和機の構成では、上述の如く、複数の空気吹出部１４ａ〜１４ｈと、該複数の空気吹出部１４ａ〜１４ｈの各々に設けられた風向変更手段１２ａ〜１２ｈと、該複数の風向変更手段１２ａ〜１２ｈをそれぞれ独立に作動させる風向制御手段２３とを備え、上記風向制御手段２３により上記複数の風向変更手段１２ａ〜１２ｈの各々を全体として旋回気流が形成されるように作動させて風向制御するようになっている。
【００１８】
このように、空気調和機に複数の空気吹出部１４ａ〜１４ｈを設けて、それぞれの空気吹出部１４ａ〜１４ｈからの吹出風の風向を全体として旋回気流が形成されるように制御すると、当該空気調和機からの熱交換された吹出風が遠心力を伴って到達距離が延びるとともに中央部が負圧領域となって吸引力の高い渦流状態となって空調対象空間内に吹き出されるようになる。また、その結果、吹出風および吸気流の指向性も高くなる。
【００１９】
したがって、以上のように空気調和用の空気吹出流として空間渦流を利用するようにすると、暖房時には床面の冷気を効率的に天井近くの空調機まで集める一方、寒さを感じているユーザの足元に効率的に加熱された温風が届くように供給することができる。このとき特に頭部、顔部の暖気は不快感（頭熱感）の要因となるので、床面までの暖気の押し込みを行うようにすることができる。また冷房時には逆に足元だけの冷え感に代表される冷房時の不快感を解消することができる。しかも風速が高くなるので、空調機起動後、ごく速い時間で、快適感を得ることが可能となる。
【００２０】
そして、このような空間渦流の利用により、空気吹出風の指向性が高くなる結果、従来機の送風量のままでも、所定の限定された空間に、容易に温冷風を回収、供給できるようになる。また、家具、事務機器等に代表されるような、空調対象空間内の空調機の気流に対する障害物があるときでも、これを避けて、従来方法ではできないような特定の指定空間場へ高い自由度での空調制御が行えるようになる。
【００２１】
（２）  請求項２記載の発明の作用
請求項２記載の発明の空気調和機の構成では、複数の空気吹出部１４ａ〜１４ｈと、該複数の空気吹出部１４ａ〜１４ｈの各々に設けられた風量調節手段１１ａ〜１１ｈおよび風向変更手段１２ａ〜１２ｈと、該複数の風量調節手段１１ａ〜１１ｈおよび風向変更手段１２ａ〜１２ｈをそれぞれ独立に作動させる風量制御手段２２および風向制御手段２３とを備え、上記風量制御手段２２および風向制御手段２３の各々により上記複数の風量調節手段１１ａ〜１１ｈおよび風向変更手段１２ａ〜１２ｈの各々を全体として旋回気流が形成されるように作動させて風量および風向制御するようになっている。
【００２２】
このように、空気調和機に複数の空気吹出部１４ａ〜１４ｈを設けて、それぞれの空気吹出部１４ａ〜１４ｈからの吹出風の風量および風向を全体として旋回気流が形成されるように制御すると、当該空気調和機からの熱交換された吹出風が特に効果的に遠心力を伴ってその到達距離がより有効に延びるようになるとともに中央部が高い負圧領域となって吸引力の高い渦流状態となって空調対象空間内に吹き出されるようになる。また、その結果、吹出風および吸気流の指向性も特に高くなる。
【００２３】
したがって、以上のように空気調和用の空気吹出流として空間渦流を利用するようにすると、暖房時には床面の冷気を効率的に効率良く天井近くの空調機まで集める一方、寒さを感じているユーザの足元に効率的に加熱された温風が届くように供給することができる。このとき特に頭部、顔部の暖気は不快感（頭熱感）の要因となるので、床面までの暖気の押し込みを効果的に行うようにすることができる。また冷房時には逆に足元だけの冷え感に代表される冷房時の不快感を解消することができる。しかも風速が高くなるので、空調機起動後、ごく速い時間で、快適感を得ることが可能となる。
【００２４】
そして、このような空間渦流の利用により、空気吹出風の指向性が高くなる結果、従来機の送風量のままでも、所定の限定された空間に、容易に温冷風を回収、供給できるようになる。また、家具、事務機器等に代表されるような、空調対象空間内の空調機の気流に対する障害物があるときでも、これを避けて、従来方法ではできないような特定の指定空間場へ高い自由度での空調制御が行えるようになる。
【発明の効果】
【００２５】
以上のように、本願の請求項１，２各項記載の空気調和機によると、空調用の空気吹出流として空間渦流を利用することにより、暖房時には床面の冷気を効率的に天井近くの空調機まで集め、寒さを感じている人間の足元に加熱された温風が至るように供給することができ、このとき特に頭部、顔部の暖気は不快感の要因となるので、床面までの暖気の押し込みを行うことも可能となる。また冷房時には逆に足元だけの冷え感に代表される冷房時の不快感を解消することもできる。しかもそれらが空調機の起動後ごく短時間で実現され、速かな快適感を得ることが可能となる。
【００２６】
また、これらの作用が空間渦流の利用により、従来機程度の小さな送風量で容易に実現される。
【００２７】
また、例えば家具や事務機器等の空調気流に対する障害物があるようなときでも、それを避けて、目的とする局所場へ高い自由度で空調制御を行うことができる。
【００２８】
また、快適性向上の要求に対して、空調機設置空間全体の温度の一様性、均一性を目指すのではなく、所定の場所にいる個々人の要求に対応してその要求を実現することができるようになるので、エネルギーコストの節減になる（快適性に無関係な空間の温度管理はせずとも良くなる）。
【００２９】
さらに、又別の適用効果として、上記吹出渦流使用の空調機により、空調機起動後に床面をいち速く加熱し、また冷却する事や、側壁面を冷却、加熱する事にも使用することができる。更に冷暖房以外の快適性の向上、あるいは日常生活以外の作業環境、医療環境の改善等さまざまな分野にも有用となる。
【実施例】
【００３０】
図１〜図１０は、本願発明の実施例に係る例えば天井埋込形空気調和機の構成および動作を示している。
【００３１】
先ず図１および図２は、同空気調和機本体の機械的な構造を、また図３はその制御回路を示しており、図中符号１は天井埋込形の空気調和機本体４０の外部ケーシングである。該外部ケーシング１は、図２に示すように天井３の内側に埋め込んだ状態で係止されている。
【００３２】
該外部ケーシング１は、全体として箱形のカセット構造をなし、その下部には左右方向中央部に位置して前後方向に長い空気吸込用グリル４が、また、その左右両側端位置には第１〜第４および第５〜第８の各々前後方向に４組に分割された左右２つのグループの空気吹出口１４ａ〜１４ｄ，１４ｅ〜１４ｈを備えた空気吹出グリル３０Ａ，３０Ｂが各々形成されている。また一方、その内部には、上記空気吸込用グリル４から上記第１〜第４の空気吹出口１４ａ〜１４ｄおよび第５〜第８の空気吹出口１４ｅ〜１４ｈ方向に左右に分れて相互に連通する第１〜第４の４組の通風路６ａ〜６ｄが隔壁によって画成されて設けられている。そして、それらの左右方向各中央部には第１〜第４のファン（シロッコファン）８ａ〜８ｄが設けらているとともに、その左右両方向各々の上流側から下流側にかけては順次熱交換器５ａ，５ｂ、第１〜第４および第５〜第８の風量（風速）制御羽根１１ａ〜１１ｄ、１１ｅ〜１１ｈ、風向調整フラップ１２ａ〜１２ｄ、１２ｅ〜１２ｈがそれぞれ設けられている。風向調整フラップ１２ａ〜１２ｄ、１２ｅ〜１２ｈは、それぞれ左右および前後両方向に風向を調整する上下２枚の風向変更板１２１，１２２よりなっている。そして、該風向変更板１２１，１２２の各々は、例えばＤＣモータ等の小型モータにより独立して姿勢角が可変制御されるようになっており、後述するように上記第１〜第４および第５〜第８の各空気吹出口１４ａ〜１４ｄ、１４ｅ〜１４ｈから吹き出される吹出風の風向を所定の相関関係をもって設定可変する。
【００３３】
また上記第１〜第４および第５〜第８の各風量（風速）制御羽根１１ａ〜１１ｄ，１１ｅ〜１１ｈも、その水平方向の傾斜角を所定の並列リンク機構を介してＤＣモータ等の小型モータの駆動によって可変制御され、その並立間隔を図１に示すように各空気吹出口の位置に応じて変えることによって当該対応する空気吹出口からの吹出風量および吹出風速（吹出風のエネルギー）を他の位置の空気吹出口の吹出風量および吹出風速と所定の相関関係をもって可変することによって空気調和機４０全体としての吹出風が図４および図５に示すように所定の空間位置方向への指向性を有した旋回気流となるように制御する。
【００３４】
次に、当該空気調和機４０の上記旋回気流形成動作について、図３の制御回路を参照して詳細に説明する。
【００３５】
すなわち、該構成の空気調和機４０では、図３に示すように、上記第１〜第４のファン８ａ〜８ｄの各々の回転数を個別に制御するファン制御手段２１と、上記風量（風速）制御羽根１１ａ〜１１ｄ，１１ｅ〜１１ｈの傾斜角を各々可変することによって上記第１〜第４および第５〜第８の各空気吹出口１４ａ〜１４ｄ，１４ｅ〜１４ｈからの吹出風量（吹出風速）を制御する風量（風速）制御手段２２と、上記風向調整フラップ１２ａ〜１２ｄ，１２ｅ〜１２ｈの各風向変更板１２１，１２２の姿勢角を可変することによって上記各空気吹出口１４ａ〜１４ｄおよび１４ｅ〜１４ｈから吹出される吹出風の風向を調整する風向制御手段２３と、これらの各制御手段２１〜２３の各々に制御情報を与える中央情報処理手段２４と、該中央情報処理手段２４に対して当該空調対象空間の温度、湿度、空気清浄度などの外部センサにより検出された環境条件パラメータを入力する環境条件入力手段２５と、当該空調機使用者の外部操作に対応して設定された空調対象位置、設定温度、風量等の快適感（暖冷感）調整条件パラメータを入力する設定条件入力手段２６とからなる空調機制御回路を備えて構成されている。
【００３６】
そして、上記中央情報処理手段２４は、上記環境条件入力手段２５からの入力パラメータと設定条件入力手段２６からの入力パラメータとを比較して環境条件に対応した所定対象位置における使用者の快適感の評価を行ない使用者が設定した所望快適感を満足させる空調状態を実現するように上記各制御手段２１〜２３に制御情報を提供して例えば図５〜図９に示すような空調制御を実行する。
【００３７】
すなわち、該構成では、上記のようにして中央情報処理手段２４からの制御情報によってファン制御手段２１、風量（風速）制御手段２２、風向制御手段２３の各々が作動され、その結果、上記各ファンの絶対送風量、各空気吹出口１４ａ〜１４ｄ、１４ｅ〜１４ｈからの吹出風の風量（風速）、左右又は前後方向への風向が所望の状態に相互に所定の相関関係をもって制御されるようになる。
【００３８】
したがって、例えば上記各空気吹出口１４ａ〜１４ｄ、１４ｅ〜１４ｈそれぞれからの吹出風の風量（風速）および風向を全体として旋回気流が形成されるような相関パターン（図４参照）で制御するようにすると、図５、図７に示すように、当該空気調和機からの熱交換された吹出風が遠心力を伴って到達距離が大きく延びるようになるとともに中央部が負圧領域となって吸引力の高い旋回気流状態となって空調対象空間内に吹き出されるようになる。図７は、図６の空調空間ＡＲを対象して行った解析データを示している。また、その結果、吹出風および吸気流の指向性も高くなり、制御パターンの設定次第で、例えば図８〜図１０に示すように任意の態様での空調状態を実現できるようになる。
【００３９】
すなわち、以上のように空気調和用の空気吹出流として図４、図７のような空間渦流を形成するようにすると、例えば図８の（Ｂ）に示すように暖房時には床面の冷気を効率的に天井近くの空調機まで集める一方、寒さを感じているユーザＭ2の足元に効率的に加熱された温風が届くようにすることができる。また、このとき特に頭部、顔部の暖気は不快感（頭熱感）の要因となるので、床面までの暖気の押し込みを行うようにすることができる。従って、図８の（Ａ）に示す従来の、ユーザ位置に関係なく頭部に暖気域が停滞して頭熱感を伴う問題点およびユーザＭ1，Ｍ2の快適要求性の相違に対応できなかった問題点が共に解決される。また図９の（Ｂ）に示すように、図９の（Ａ）のような冷房時には逆に足元だけの冷え感に代表される冷房時の不快感を解消することができる。しかも風速が高くなるので、空調機の起動後ごく速い時間で、快適感を得ることが可能となる。
【００４０】
そして、このような空間渦流の利用により、指向性が高くなる結果、従来機の送風量のままでも、所定の限定された空間に、容易に温冷風を回収、供給できるようになる。
【００４１】
さらに、また図１０に示すように家具、事務機器等に代表されるような、空調対象空間ＡＲ内の空調機の気流に対する障害物があるようなときでも、これを避けて、従来の空調システムでは実現できないような特定の指定空間場（ユーザ位置）へ高い自由度での空調制御が行えるようになる。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】  図１は、本願発明の実施例に係る空気調和機の構成を示す一部切欠底面図である。
【図２】  図２は、同図１のＡ−Ａ断面図である。
【図３】  図３は、同空気調和機の制御回路図である。
【図４】  図４は、同空気調和機の風速イメージを示す概略図である。
【図５】  図５は、同空気調和機の天井部からの吹出しパターン例を示す図である。
【図６】  図６は、同空気調和機の機能を解析するための吹出し、吸込み条件の設定例を示す図である。
【図７】  図７は、図６の条件で行った空気吹出風の解析例である。
【図８】  図８は、同空気調和機の暖房状態における空調例を従来例と対比して示す図である。
【図９】  図９は、同空気調和機の冷房状態における空調例を従来例と対比して示す図である。
【図１０】  図１０は、同空気調和機の空調対象空間内に障害物がある場合の空調例を示す図である。
【符号の説明】
【００４３】
１は外部ケーシング、３は天井、４は空気吸込グリル、５ａ，５ｂは熱交換器、６ａ〜６ｄは第１〜第４の通風路、８ａ〜８ｄはファン、１１ａ〜１１ｈは風速制御羽根、１２ａ〜１２ｈは風向調整フラップ、２１はファン制御手段、２２は風量（風速）制御手段、２３は風向制御手段、２４は中央情報処理手段である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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