(57)【要約】      （修正有）【課題】所望方向に冷気（または暖気）を効率的に送り込む気流制御機能を有する空気調和機を提供する。【解決手段】室内機に気流制御機能を有する空気調和機において、貫流ファンの下流側の空気吹き出し口に配設されたキャビティ２４と、キャビティに設けられ空気吹き出し口の周囲空気の出入り口になるオリフィス２４ｈと、キャビティの空間内に振動面を向けて配置され、オリフィスを介して空気吹き出し口の周囲空気をキャビティの空間内に吸引・噴出させて空気の脈動を生ぜしめる圧電振動子２５と、圧電振動子に交番電力を印加する電力印加部３０と、を具備するシンセティックジェットアクチュエータと、シンセティックジェットアクチュエータによる空気の脈動によって形成される渦環状の流れを室内の所望位置に到達するように、シンセティックジェットアクチュエータに対し、渦環状の流れ進行方向を調節する指令を出す気流調節指令部５０と、を備える。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
室内機の送風ファンとして貫流ファンを備えた気流制御機能を有する空気調和機において、
前記貫流ファンの送風下流側に位置する空気吹き出し口に配設されたキャビティと、該キャビティに設けられ前記空気吹き出し口の周囲空気の出入り口になるオリフィスと、前記キャビティの空間内に振動面を向けて配置され、前記オリフィスを介して前記空気吹き出し口の周囲空気を前記キャビティの空間内に吸引・噴出させて空気の脈動を生ぜしめる圧電振動子と、該圧電振動子に交番電力を印加する電力印加部と、を具備するシンセティックジェットアクチュエータと、
該シンセティックジェットアクチュエータによる空気の脈動によって形成される渦環状の流れを室内の所望位置に到達するように、前記シンセティックジェットアクチュエータに対し、渦環状の流れ進行方向を調節する指令を出す気流調節指令部と、
を備えたことを特徴とする気流制御機能を有する空気調和機。
【請求項２】
前記シンセティックジェットアクチュエータは、前記空気吹き出し口に複数のキャビティが、前記キャビティにおけるオリフィスを空気の吹き出し方向に向けて、前記気流調節指令部の指令に基づいてそれぞれ揺動可能に設けられている、ことを特徴とする請求項１記載の気流制御機能を有する空気調和機。
【請求項３】
前記電力印加部は、前記圧電振動子に印加される交番電力に対し、電圧を変えることで空気の脈動の振幅を変化させるようにした、ことを特徴とする請求項１記載の気流制御機能を有する空気調和機。
【請求項４】
前記電力印加部は、前記圧電振動子に印加される交番電力に対し、周波数を変えることで空気の脈動の振動数を変化させるようにした、ことを特徴とする請求項１記載の気流制御機能を有する空気調和機。
【請求項５】
前記気流調節指令部は、人の存在に基づいて、前記シンセティックジェットアクチュエータに対し、人体に向けて渦環状の流れが到達するように調節指令を発することを特徴とする請求項１または２記載の気流制御機能を有する空気調和機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、気流制御機能を有する空気調和機に関し、特に、所望の方向に冷気（または暖気）を効率的に送り込むための機能を備えた、気流制御機能を有する空気調和機に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、いわゆる空気調和機１（エアコンディショナ）は、室内機２に熱交換器３と、円筒状で回転可能な貫流ファン４（クロスフローファン４）と、ルーバ５とを具備している（図４参照）。
室内機２のケーシング上方から室内空気を熱交換器３を介して取り入れて、熱交換器３を通過させて、クロスフローファン４を介して熱交換器３通過後の空気を吹き出させ、ルーバ５により、所定の方向に冷気（暖気）を送り込むようにしている。
その場合、室内の在室者に対し、室内機から噴き出される空調後の空気流が直接到達されないようにフラップ（ルーバ）の角度を制御する空調部が開示されている（特許文献１）。
しかしながら、実際的には、ルーバ５を介して送り出された空気は、周囲の空気を巻き込む形で噴出されるので減衰され、離れた箇所には届きにくい。
【０００３】
そこで、離れた所望の箇所に空気流を送り込む手段として、以下のような手段が注目されている。
例えば、特許文献２では、シンセティックジェットが開示されている。シンセティックジェットは、スピーカーや圧電振動板を振動させ、キャビティ下面の壁面が上下に変動することによって，オリフィス出口で渦を発生させる装置である。
吹出し口から流出する正味の流量は零であるが、外部に正の運動量を持つ噴流を生じさせる。
【０００４】
また、特許文献３では、ノイズ量を低減し、動作中に消費される電力量を減少させる、低い構造的固有周波数を有するシンセティックジェットを開示している。
ここでのシンセティックジェットアクチュエータは、第１プレートから離間され且つこれに対して平行に配列された第２プレートと、第１プレート及び第２プレートと共にチャンバを定めるように構成されたスペーサ要素とを含む。
スペーサ要素は、チャンバがチャンバ外部の環境と流体連通するようにその内部に形成された少なくとも１つのオリフィスを含み、スペーサ要素は、第１及び第２プレートのうちの少なくとも１つの撓みに応じて曲げ動作で変形するように構成される。
【０００５】
これにより、シンセティックジェットアクチュエータにより、第１及び第２プレートが撓まされたときに曲げ動作で変形するシンセティックジェットアクチュエータの撓みプレート間にスペーサ要素が設けられ、これにより、シンセティックジェットアクチュエータの構造的固有周波数を低下させるとしている。
【０００６】
さらに、特許文献４においては、防曇装置及び窓において、吹き出し空気を窓ガラスの所定領域に適正に送給して曇りを抑制するために、窓ガラスを支持するフレームに防曇装置を設けている。この防曇装置として、フレームに窓ガラスに向けて空気を吹き出し可能な吹き出し口を設けると共に、この吹き出し口から吹き出される空気を連続的に窓ガラスの内面に沿って進行する渦環状の流れとする渦環状流生成手段を設けるようにしている。
【０００７】
これにより、吹き出し口から吹き出される空気を連続的に窓ガラスの表面に沿って進行する渦環状の流れとする渦環状流生成手段を設けるので、吹き出し空気を窓ガラスの所定領域に適正に送給して曇りの発生を抑制することができるとしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２０１２−４２０９７号公報
【特許文献２】特開２０１０−２４５５３９号公報
【特許文献３】特開２０１１−１２７７５８号公報
【特許文献４】特開２０１２−１１８９５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
そこで、本出願人は、シンセティックジェットアクチュエータにおける吹き出し口からの空気の出し入れにより、空気の連続的な変動をもたらす空気の脈動を形成する機能に注目し、所定の方向に冷気（暖気）を送り込む手段としての利用可能性について検討するに至った。
本発明は、以上のような知見を基に提案されたものであって、シンセティックジェットアクチュエータを用いて、所望方向に冷気（または暖気）を効率的に送り込むようにした、気流制御機能を有する空気調和機を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決するために、請求項１記載の本発明では、室内機の送風ファンとして貫流ファンを備えた気流制御機能を有する空気調和機において、貫流ファンの送風下流側に位置する空気吹き出し口に配設されたキャビティと、キャビティに設けられ空気吹き出し口の周囲空気の出入り口になるオリフィスと、キャビティの空間内に振動面を向けて配置され、オリフィスを介して空気吹き出し口の周囲空気をキャビティの空間内に吸引・噴出させて空気の脈動を生ぜしめる圧電振動子と、圧電振動子に交番電力を印加する電力印加部と、を具備するシンセティックジェットアクチュエータと、シンセティックジェットアクチュエータによる空気の脈動によって形成される渦環状の流れを室内の所望位置に到達するように、シンセティックジェットアクチュエータに対し、渦環状の流れ進行方向を調節する指令を出す気流調節指令部と、を備えたことを特徴とする。
【００１１】
これにより、貫流ファンの送風下流側に位置する空気吹き出し口にシンセティックジェットアクチュエータを配設することにより、空気調和機で作った冷気（暖気）を、シンセティックジェットアクチュエータによる空気の脈動によって形成される渦環状の流れに載せて、室内の所望位置に送り込むことができる。
渦環状の流れの到達方向は、気流調節指令部により、所望方向に調節することができる。
【００１２】
また、請求項２にかかる本発明では、シンセティックジェットアクチュエータは、空気吹き出し口に複数のキャビティが、キャビティにおけるオリフィスを空気の吹き出し方向に向けて、気流調節指令部の指令に基づいてそれぞれ揺動可能に設けられている、ことを特徴とする。
【００１３】
これにより、空気吹き出し口にもたらされた冷気（暖気）を、空気吹き出し口全体に亘って、シンセティックジェットアクチュエータのオリフィスから、吸引・噴出させることで、空気吹き出し口全体に展開する冷気（暖気）を伴う空気の脈動を発生させることができる。
【００１４】
また、請求項３にかかる本発明では、電力印加部は、圧電振動子に印加される交番電力に対し、電圧を変えることで空気の脈動の振幅を変化させるようにした、ことを特徴とする。
【００１５】
これにより、圧電振動子に印加される交番電力に対し、電圧を変えることで空気の脈動の振幅を変化させ、渦環状の流れの強さを調節することができる。
【００１６】
また、請求項４にかかる本発明では、電力印加部は、圧電振動子に印加される交番電力に対し、周波数を変えることで空気の脈動の振動数を変化させるようにした、ことを特徴とする。
【００１７】
これにより、圧電振動子に印加される交番電力に対し、周波数を変えることで空気の脈動の振動数を変化させ、渦環状の流れの強さを調節することができる。
【００１８】
さらに、請求項５にかかる本発明では、気流調節指令部は、人の存在に基づいて、シンセティックジェットアクチュエータに対し、人体に向けて渦環状の流れが到達するように調節指令を発することを特徴とする。
【００１９】
これにより、冷気（暖気）を、室内に存在する人に向けて、渦環状の流れに載せて好適に送り込むことができる。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、貫流ファンの送風下流側に位置する空気吹き出し口にシンセティックジェットアクチュエータを配設することにより、空気調和機で作った冷気（暖気）を、渦環状の空気の流れに載せて、室内の任意方向に遠くまで到達させることができる。
渦環状の空気の流れの到達方向は、気流調節指令部により、所望方向に調節することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】気流制御機能を有する空気調和機における室内機の一実施形態を示す、縦断面図である。
【図２】図１の空気調和機に用いられるシンセティックジェットアクチュエータの概略構成を示した構成ブロック図である。
【図３】図１の空気調和機における室内機の模式的な正面図である。
【図４】従来の空気調和機における室内機の模式的な断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、図面を参照して本発明の好適な実施例を例示的に詳しく説明する。但しこの実施例に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は特に特定的な記載がない限りは、この発明の範囲をそれに限定する趣旨ではなく、単なる説明例に過ぎない。
【００２３】
図１に、気流制御機能を有する空気調和機１０を示す。例えば図１に示すように、空気調和機１０は、室内機１１のケーシング１２内に送風ファンとして貫流ファン１３（以下、クロスフローファン１３）を備えている。
かかるクロスフローファン１３の上方には、３段状に屈曲状態で配設された熱交換器１４ａ、１４ｂ、１４ｃが設けられている。また、熱交換器１４ａ〜１４ｃには、フィルタ部材１５が上方から囲むように配設されている。
そして、クロスフローファン１３の送風下流側に位置する空気吹き出し口１６には、シンセティックジェットアクチュエータ１７が配設される。また、空気調和機１０は、シンセティックジェットアクチュエータ１７による渦環状の流れの到達方向を、所望方向に調節する気流調節指令部（後述）が、空気吹き出し口１６の上方、ケーシング１２の前面側に配設された電装基板部１８に搭載され、使用者によるリモコン１９の操作により電装基板部１８の受波部１８ｐに、赤外線指令信号により送るようになっている。
また、空気調和機１０における室内機１１には、ケーシング１２の前面パネル面に、人感センサＳｐが設けられている。人感センサＳｐによる検知信号は、電装基板部１８の気流調節指令部５０から、発せられる揺動指令信号に基づいて揺動作動し、シンセティックジェットアクチュエータ１７におけるキャビティ２４の向きを調節するようにしている。
【００２４】
また、空気調和機１０は、クロスフローファン１３の背後には、空気吹き出し口１６に至る、空気流路を構成する内壁２０が設けられる。かかる内壁２０は、クロスフローファン１３と対面する表面が、空気吹き出し口１６に向けて拡開するように、クロスフローファン１３の外径に比較して大きい曲率半径の凹曲面としている。なお、内壁２０の後部には冷媒の配管２１が配設される。
【００２５】
次に、クロスフローファン１３について説明する。
クロスフローファン１３は、回転軸方向を、ケーシング１２の長手方向に沿って配置される円筒状回転体２２で構成される。すなわち、クロスフローファン１３は、羽根２３を円周方向に、図中、時計回り方向に所定角度傾斜させて配設された円筒状回転体２２を一つのファンブロックとし、このファンブロックを回転軸方向に数個連設して一つのクロスフローファン１３として構成される。
かかるクロスフローファン１３において、円筒状回転体２２の周方向に配設された羽根２３が時計回りに回転することで、熱交換器１４ａ〜１４ｃを介して室内の空気をケーシング１２内に取り込み、クロスフローファン１３自体の軸を中心に時計回りに回転することで、一部の空気流は吹き出し側からケーシング１２内に逆流するものの、多くの空気流は空気吹き出し口１６から吹き出されるようになっている。
【００２６】
次に、空気吹き出し口１６において、配設されたシンセティックジェットアクチュエータ１７について詳細に説明する（図２参照）。
シンセティックジェットアクチュエータ１７は、キャビティ２４と、周囲との出入り口になるオリフィス２４ｈと、キャビティ２４内にオリフィス２４ｈを通して空気を出し入れさせる圧電振動子２５と、を具備する。
キャビティ２４は、所定容積を有する中空状筒体であり底部に圧電振動子２５が装着され、圧電振動子２５の振動板（後述）が、キャビティ２４内空間に露出させている。なお、キャビティ２４は、好ましくは、円筒体であり、圧電振動子２５を取着した底部と対向する先端面にオリフィス２４ｈを開口している。かかるオリフィス２４ｈの開口径は、キャビティ２４の内径に比較してはるかに小さい径としている。
【００２７】
ここで、圧電振動子２５について説明する。圧電振動子２５、すなわちピエゾディスクに電圧を印加すると、ピエゾディスクは電圧に比例して歪む特性を利用し、キャビティ２４の容積が大きくなるとき、周囲流体はオリフィス２４ｈを通って、キャビティ２４内に吸い込まれ、逆にキャビティ２４の容積が小さくなるとき、キャビティ２４内の流体はオリフィス２４ｈから吐出される。これら一連のピエゾディスクの周期的な動作が空気の脈動を発生させている。
【００２８】
かかるシンセティックジェットアクチュエータ１７は、圧電振動子２５の周期的な動作を付与する電力印加部３０を具備する。
電力印加部３０は、詳細は説明しないが例えばファンクションジェネレータＦ．Ｇ．とパワーアンプＰ．Ａ．とにより正弦波電圧を発生させる構成としている。｛（シンセティックジェットにより誘起される渦の挙動）：日本機械学会論文集（Ｂ編）７５巻７６０号（２００９‐１２）｝
かかる電力印加部３０において、ファンクションジェネレータＦ．Ｇ．は、駆動周波数が１００〜１３００Ｈｚ、入力電圧が１０Ｖで、パワーアンプＰ．Ａ．で増幅して最大で１５０Ｖの駆動電圧を得ることができる。
【００２９】
そして、以上のようなシンセティックジェットアクチュエータ１７は、図３に示すように、室内機１１のケーシング１２における空気吹き出し口１６に、ケーシング１２の長手方向に展開するように、一定間隔ごとに複数、例えば２段に列設されている。この場合、複数のシンセティックジェットアクチュエータ１７は、揺動駆動部４０（例えば３軸位置決め機構）によって、渦環状の流れの到達方向を変更できるようにしている。
なお、揺動駆動部４０は、使用者によるリモコン１９の操作により電装基板部１８に、受波部１８ｐを介して送られた赤外線指令信号により、電装基板部１８に搭載された気流調節指令部５０から、発せられる揺動指令信号に基づいて揺動作動し、シンセティックジェットアクチュエータ１７におけるキャビティ２４の向きを調節するようにしている。
【００３０】
本発明にかかる気流制御機能を有する空気調和機は以上のように構成されるものであり、次に、その動作および作用を説明する。
先ず、空気調和機１０が設置される室内に居る使用者がリモコン１９を操作することによって、室内機１１の電装基板部１８の受波部１８ｐに、赤外線指令信号により操作指令を送ることで、運転を開始することができる。
次いで、使用者がリモコン１９により、運転種別である冷房運転、暖房運転を選択して運転させることができる。ここでは、冷房運転を例に挙げて説明する。
【００３１】
冷房運転では、室内機１１の熱交換器１４ａ〜１４ｃは、熱交換器１４ａ〜１４ｃを流れる冷媒が膨張することにより、蒸発潜熱がもたらされ、フィルタ部材１５を介してケーシング１２に取り入れられた室内空気が熱交換器１４ａ〜１４ｃを通過することで、熱交換作用により、冷気を生成することができる。
かかる冷気は、回転するクロスフローファン１３にもたらされる。
クロスフローファン１３において、円筒状回転体２２の周方向に配設された羽根２３が時計回りに回転することで、室内空気が熱交換器１４ａ〜１４ｃを介してケーシング１２内に取り込まれて、順次熱交換が行われて冷気が生成され、クロスフローファン１３自体の軸を中心に時計回りに回転することで、一部の空気流は吹き出し側からケーシング１２内に逆流するものの、多くの空気流は空気吹き出し口１６から冷気として室内へ吹き出すことができる。
【００３２】
ところで、ケーシング１２の空気吹き出し口１６において、配設されたシンセティックジェットアクチュエータ１７に対して、使用者は、リモコンの操作により、電装基板部１８の受波部１８ｐに向けて赤外線指令信号を送り、シンセティックジェットアクチュエータ１７の揺動駆動部４０を電装基板部１８に搭載された気流調節指令部５０から、発せられる揺動指令信号に基づいて揺動作動し、シンセティックジェットアクチュエータ１７におけるキャビティ２４の向きを調節することで、シンセティックジェットアクチュエータ１７によって形成される空気の脈動から得られる渦環状の流れの到達方向を変更することができる。
【００３３】
そして、電力印加部３０から、それぞれのシンセティックジェットアクチュエータ１７の圧電振動子２５に所定周波数の駆動電圧を印加してピエゾディスクに対する応力を生成して振動させることができる。これにより、キャビティ容積の変化とキャビティ２４内への周囲空気の流入とを引き起こすと共に、ピエゾディスクを外方に撓ませて、周囲空気をキャビティ２４からオリフィス２４ｈを介して噴射させ、空気の脈動を発生することができる。かかる空気の脈動は、時間と共に所定の周波数で且つ振幅で順次発生し、これによって得られる渦環状の流れを、リモコン操作で調節された到達方向に向かって到達させることができる。
【００３４】
なお、電力印加部３０からシンセティックジェットアクチュエータ１７の圧電振動子２５に印加される駆動電力は、ファンクションジェネレータＦ．Ｇ．で駆動周波数が１００〜１３００Ｈｚ、パワーアンプＰ．Ａ．で増幅して最大で１５０Ｖの駆動電圧を得ることができ、電圧レベルが、最大で１５０Ｖの範囲で変えることができ、電圧を変えることで空気の脈動の振幅を変化させることができる。
また、ファンクションジェネレータＦ．Ｇ．で駆動周波数が１００〜１３００Ｈｚの範囲内で周波数を変えることで空気の脈動の振動数を変化させることができる。
【００３５】
ところで、このシンセティックジェットアクチュエータ１７を駆動させると、上述しているように、圧電振動子２５に所定周波数の駆動電圧を印加されて、ピエゾディスクに対する応力を生成して振動し、キャビティ容積の変化とキャビティ２４内への周囲空気の流入とを引き起こすと共に、ピエゾディスクを外方に撓ませて、周囲空気をキャビティ２４からオリフィス２４ｈを介して噴射させ、空気の脈動を発生する。
キャビティ２４の周囲には、クロスフローファン１３を介して空気吹き出し口１６にもたらされた冷気が存在するので、冷気が周囲流体としてオリフィス２４ｈを通って、キャビティ２４内に吸い込まれ、逆にキャビティ２４の容積が小さくなるとき、キャビティ２４内の流体はオリフィス２４ｈから吐出される。これら一連のピエゾディスクの周期的な動作が空気の脈動を発生させ、空気吹き出し口１６から吹き出された冷気が、空気の脈動から得られる渦環状の流れに伴って、周囲の空気の巻き込みによる減衰に抗して、所望の到達方向まで好適に運ぶことができ、効率的な冷房効果、省エネ効果を奏することができる。
【００３６】
また、室内機１１には、ケーシング１２の前面パネル面に、人感センサＳｐが設けられているので、使用者がリモコン操作を行わなくても、人感センサＳｐによる検知信号が電装基板部１８に取り込まれることで、気流調節指令部５０から、発せられる揺動指令信号に基づいて揺動駆動部４０を揺動作動し、シンセティックジェットアクチュエータ１７におけるキャビティ２４の向きを調節し、在室者に向けて、冷気が到達するように、渦環状の流れの到達方向を変更することができる。
【００３７】
以上、本発明にかかる気流制御機能を有する空気調和機について一実施形態を挙げ、説明した。本発明は、勿論、上述の一実施形態に限らず、シンセティックジェットアクチュエータ１７の配列形態、配列数は任意である。
また、人感センサＳｐには、赤外線センサを用いることができ、人の存在と体温を認識し、この認識を基に、気流調節指令部５０から、発せられる揺動指令信号に基づいて揺動駆動部４０を揺動作動し、シンセティックジェットアクチュエータ１７におけるキャビティ２４の向きを調節し、在室者に向けて冷気（暖気）を当てることができ、快適性向上に寄与することができる。
【産業上の利用可能性】
【００３８】
いずれの構成、規模の空気調和機の吹き出し口に任意の配列形態、配列数のシンセティックジェットアクチュエータを配設することができ、効率的な冷暖房効果をもたらすことができる。
【符号の説明】
【００３９】
１０  空気調和機
１１  室内機
１２  ケーシング
１３  クロスフローファン
１４ａ、１４ｂ、１４ｃ熱交換器
１５  フィルタ部材
１６  空気吹き出し口
１７  シンセティックジェットアクチュエータ
１８  電装基板部
１８ｐ受波部
１９  リモコン
２０  内壁
２１  配管
２２  円筒状回転体
２３  羽根
２４  キャビティ
２４ｈオリフィス
２５  圧電振動子
３０  電力印加部
４０  揺動駆動部
５０  気流調節指令部
Ｆ．Ｇ．ファンクションジェネレータ
Ｐ．Ａ．パワーアンプ
Ｓｐ  人感センサ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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