JP2007040562A - 冷暖自動切換角型アネモ - Google Patents

Abstract

【課題】吹出口と吹出し壁面近傍での汚れと結露を防止しつつ、冷房時の水平吹出しと暖房時の垂直吹出しとを、自動的に切り換え可能な冷暖自動切換角型アネモの提供。
【解決手段】角型アネモは水平断面形状が角形であり、周壁１ａが下方向に向けて拡開する外側コーン１、及び外側コーン１と同様の形状の順次寸法を小さくした複数の中コーン２〜４からなる。外側コーン１と各中コーン２〜４は同心状に配置されて、隣り合うコーンの周壁同士の間に空気流路１２〜１４が形成され、各コーン１〜４の端面開口で空気吹出口７が形成される。外側コーン１の上壁の下面に内側邪魔板６が上壁周囲の辺に平行且つ隣り合う内側邪魔板の端部の間に間隙を開けて垂設され、複数の中コーンのうちの最も外側の中コーン２の各周壁２ａ上に、冷房時に自動的に倒伏し暖房時に自動的に起立する形状記憶合金製の外側邪魔板８が、周壁２ａの角部との間に間隔を開けて取り付けられる。
【選択図】図３

Description

本発明は、天井裏等に配管された空気ダクトに接続され、空気調和すべき空間に調和空気を吹き出す冷暖自動切換角型アネモに関する。より詳細には、本発明は、天井面の汚染と結露の発生を防止すると共に、気流の吹出方向を冷房時と暖房時とで自動的に切り換えられる冷暖自動切換角型アネモに関する。

天井裏等に配管された空気ダクトに接続され、冷暖房時に天井面や天井部分の側壁から調和空気を吹き出す吹出口装置は、従来から数多く提案されている。そのうち、相似形のコーンを組み合わせた多層コーン型吹出口装置には、コーンの水平断面形状が円形の丸型や方形又は矩形の角型がある。吹出口装置が天井面に設置される場合には所定の間隔で配置されることから、丸型より角型が意匠性に優れているとされる。
従来の一般的な角型吹出口装置を図８に示す。図８において、吹出口装置ａは、水平断面形状が正方形の截頭角錐形状の外コーンｂと、外コーンｂと略相似形の２つの中コーンｃ，ｄとの組合せからなり、外コーンｂの円筒状ネック部ｅが天井ｆ裏に敷設された空気ダクトｇに接続している。外コーンｂは、拡開部ｈと、垂直縁部ｉと、額縁部ｊとから一体に形成され、各中コーンｃ，ｄはその下端縁が外向きに水平に折曲した水平縁部ｍ，ｎを有する。上記額縁部ｊ及び水平縁部ｍ，ｎは、天井ｆ面に略面一に配置される。

図８に示す従来の吹出口装置ａでは、ネック部ｅの断面形状が円形であり、一方、外コーンｂ及び中コーンｃ，ｄの断面形状が正方形である。そのため、ネック部ｅの延長方向のうち中コーンｃのコーナ部分の隙間が特に狭くなっているので、その部分に空気ダクトｇからの気流が流れ難くなっている。従って、吹出口装置ａ近傍の平面気流は図９に示すような分布となる。その結果、外コーンｂと中コーンｃの端辺間から吹き出される気流にコーナー部において周囲の室内空気が誘引されて、額縁部ｊのコーナ部分周囲の天井面や吹出口装置ａ内部のコーナ部分に空気中の塵埃が付着するようになる。また、冷房時に室内の比較的暖かい空気が冷却された各コーンのコーナ部分に接触して結露が生じやすくなる。

天井面の汚染を防止し、吹出口部分への結露の発生を防止する従来技術としては、例えば特許文献１〜３が例示される。
特許文献１の天井型吹出口は、気流を斜め下に吹き下ろすにあたり、中コーンの外周面に４枚の偏向板を立設して、外コーンと中コーンの端辺間から吹き出される気流の他に、空気ダクトから送気される空気が偏向板間のコーナ部分に沿って流れるようにしたものである。特許文献２の空気吹出口は、中コーンの底面に孔明きの抵抗板を設けるとともに、コーナ部分に気流案内板を設けて、特許文献１と同様に、調和空気がコーナ部分からも流れるようにしたものである。特許文献３の吹出口装置は、中コーンのコーナ部を面取り状に変形させたコーナ傾斜面を形成して、特許文献１，２と同様に、調和空気がコーナ部分からも流れるようにしたものである。また、特許文献３の吹出口装置は、中コーンの端辺を外コーンの端辺と一致させる位置とそれより奥方向にずらす位置の二通りに中コーンを位置調節可能に配置して、冷房時には水平吹出しとし、暖房時には垂直吹出しとするものである。
実開平６−６４０４９号公報 実用新案登録第２５０４４５１号公報 特開２０００−２４９３９３号公報

特許文献１の吹出口装置は、吹出口からの風向を斜め下方にすることで、冷暖房兼用とすることを意図しているが、結露の発生及び噴出口や天井面の汚染の防止は意図していない。特許文献１では、冷房時に冷気の局所下降となり、下降流近辺の居住者のドラフト感や室内温度分布の悪化を招く。引用文献２、３の吹出口はいずれも、空気ダクトからの調和空気が中コーンのコーナ部分を通って流れるようにしたものであるから、吹出口周囲の室内空気が誘引されることはない。そのため、吹出口や天井面の汚染が防止され、冷房時に吹出口への結露の発生が防止される。
しかしながら、特許文献１〜３の吹出口は、中コーンの外周面に偏向板を立設したり、中コーンのコーナ部分に沿って気流案内板を設けたり、又はコーナ傾斜面を形成したりするものであり、暖房時に垂直吹出しを意図するものではない。そこで、特許文献３の吹出口装置では、冷房時に水平吹出しとし暖房時に垂直吹出しとするために、中コーンの端辺位置をずらすものである。しかし、中コーンの取付位置移動操作は手動で行われるために煩雑であり、ビル内に数多く設置される吹出口装置にあっては、取付位置移動操作を一々行わないのが現状である。
特許文献２の吹出口装置では、その形状が意匠的に受け入れ難い。また特許文献２、３ともに、従来の吹出口装置の形状と大きく異なるため、実際の生産工程を変更しなければならない。

上述の従来技術の問題点に鑑み、本発明の目的は、暖房時に暖気を垂直方向に吹き出すことができ、しかも、冷房時の水平吹出しと暖房時の垂直吹出しとを自動的に切り換えることができる冷暖自動切換角型アネモを提供することにある。

上述の目的を達成すべく、本発明の冷暖自動切換角型アネモは、水平断面形状が角形であり、周壁が下方向に向けて拡開する外側コーンと、外側コーンと同様の形状の順次寸法を小さくした複数の中コーンとからなり、外側コーンと各中コーンとは同心状に配置されて、隣り合うコーンの周壁同士の間に空気ダクトから送気される空気を流す空気流路が形成され、且つ各コーンの端面開口で空気吹出口が形成されると共に、外側コーンの上壁の下面に内側邪魔板が、該外側コーンの周囲に平行且つ隣り合う内側邪魔板の端部間に間隙を開けて垂設され、複数の中コーンのうちの最も外側に配置された中コーンの各周壁上に、吹出し空気の温度変化に追随して自動的に起伏する外側邪魔板が、該最も外側の中コーンの周囲に平行且つ隣り合う外側邪魔板の端部間に間隙を開けて取り付けられていることを特徴とする。
本発明においては、上記外側邪魔板が、冷房時に周壁面にほぼ平行に下方向に倒伏し、暖房時には周壁面にほぼ垂直に起立する形状記憶合金から構成される。

本発明によれば、空気ダクトから送気される調和空気が、各コーン同士の間の空気流路を通って流れ、各コーンの下端間の開口から室内に吹き出される。その際、外側コーンとその内側の最も外側の中コーンとの間の空気流路を流れる調和空気は、外側コーンの上壁下面に垂設された各内側邪魔板によって下方向に案内されるだけでなく、内側邪魔板の両端部方向に案内されて、隣接する内側邪魔板の端部間の間隙から外側コーンの周壁の角部方向に拡散するので、前述の特許文献２，３のように、気流案内板を設けたりコーナ傾斜面を形成したりすることなく、従来型のままで外側コーンの周壁の角部に沿った下方向への気流が確保される。従って、吹出口の角部分からの気流に吹出口周囲の室内空気が誘引されるようなことがなく、吹出口や天井面の汚染が防止され、冷房時に吹出口への結露の発生が防止される。
また、外側邪魔板が、吹出し空気の温度変化に追随して自動的に起伏するように、最も外側に配置された中コーンの各周壁上に取り付けられている。従って、冷房と暖房の切替時に、煩雑な手動による中コーンの取付位置移動操作を行う必要がない。
特に、請求項２に係る発明によれば、形状記憶合金から構成される外側邪魔板の角度可変機構により、前述の特許文献１のように、吹出口から吹き出される気流が垂直方向に固定されずに、冷房時と暖房時とで、それぞれ水平吹出しと垂直吹出しに気流を変化させることが可能となる。

以下、図面を参照して本発明を詳細に説明する。
図１〜図３に示すように、本発明の冷暖自動切換角型アネモＡは、外側コーン１と、最も外側に配置される第１中コーン２と、中間に配置される第２中コーン３と、最も内側に配置される第３中コーン４とから構成される。中コーンは、本実施例では３個の中コーンから構成されているが、その数は特に限定されるものではなく、角型アネモのサイズ等に応じて通常２〜５個の中コーンから構成することができる。

外側コーン１の形状は、水平断面が正四角形であり、周壁１ａが下方向に向けて拡開する大略截頭正四角錐をなす。外側コーン１の上壁には開口が開設され、その開口の縁部に空気ダクトに接続される円筒状のネック部５が外方に突設されている。外側コーン１の周壁１ａの下端部分には、下方向への垂直部１ｂと、垂直部１ｂに連続して非対称に浅く折曲した略Ｖ字状の鍔部１ｃとが形成されている。
外側コーン１の上壁の下面には、天井１１裏に敷設された空気ダクト（図示せず）からの調和空気を案内する４枚の内側邪魔板６が垂設されている。各内側邪魔板６は、外側コーン１へのネック部５の取り付け部に近接させて、外側コーン１の周囲に平行に配置されており、隣り合う内側邪魔板６の端部間には間隙が設けられている。内側邪魔板６の両端部の下部には、その中央下流に上記調和空気を誘導するようアールが形成されている。

各中コーン２〜４も、外側コーン１と同様に、４つの平行四辺形（平面視）からなる周壁２ａ〜４ａが下方向へ拡開する略截頭正四角錐をなす。外側コーン１及び中コーン２〜４の形状は、略截頭正四角錐でなくてもよく、例えば水平断面が、正五角形、正六角形、矩形等の略截頭角錐であればよい。各中コーン２〜４は、内方に配置されるものほど順次サイズを小さくした相似形をなし、外側コーン１と中コーン２〜４とを同心状に配置することによって、外側コーン１と中コーン２、中コーン２と３、中コーン３と４の周壁の間にそれぞれ、斜め下方に向かう空気流路１２、１３、１４が形成される。また、第１中コーン２及び第２中コーン３の上壁には、各側辺に短冊状の平面部を残して正方形の開口２ｂ，３ｂが形成されている。第３中コーン４は、開口を形成していない上壁４ｂを有する。
各中コーン２〜４は、下端縁２ｃ〜４ｃがそれぞれの周壁２ａ〜４ａの傾斜角より緩やかに外方向に折曲している。各中コーン２〜４の周壁２ａ〜４ａの下端部分は、周壁２ａ〜４ａの下端部を外向きに水平に折曲した水平縁部であってもよく、あるいは下端縁２ｃ〜４ｃに連続して水平な縁部を形成してもよい。各下端縁２ｃ〜４ｃの下端面は外側コーン１の垂直部１ｂの下端面と同一の平面にあり、各コーン１〜４の下端面開口によって角型アネモＡの空気吹出口７が天井１１面に形成されている。

第１中コーン２の各周壁２ａ上の高さ方向中央部には、吹出し空気の温度変化に追随して自動的に起伏する外側邪魔板８が、第１中コーン２の周囲に平行に取り付けられており、外側邪魔板８は、最も外側の空気流路、つまり外側のコーン１と第１中コーン２との間の空気流路１２において、内側邪魔板６と対向している。外側邪魔板８は、隣り合う外側邪魔板８の端部間に間隙が設けられており、外側邪魔板８の各端部は、周壁２ａの角部との間に間隔が開けられている。外側邪魔板８は、形状記憶合金から構成され、冷房時には各周壁２ａにほぼ平行に下方向に倒伏し、暖房時には各周壁２ａにほぼ垂直に起立する（図３参照）。
外側邪魔板８が起立した時の上端は、内側邪魔板６の下端と同じ高さにあるか又はそれより下方に位置するが、外側邪魔板８による後述の気流偏向作用を損なわない範囲で、内側邪魔板６の下端の高さ寸法の０〜１／２の範囲で下方に位置することが好ましい。また、外側邪魔板８の両端部は、吹出し空気を下流の各周壁２ａの角部方向に拡散するようアールが形成されている。
なお、内側邪魔板６及び外側邪魔板８は、上記のように、４つずつ設けるのが最も好ましいが、それ以下の個数でも良い。内側邪魔板６及び外側邪魔板８には、複数の孔が穿孔されたパンチング板を用いることもできる。また、最も外側に配置される中コーン２以外の内方に配置される中コーンの周壁３ａ，４ａにも、外側邪魔板８と同様の邪魔板を取り付けることができる。

第３中コーン４の上壁４ｂの中心部にはステー９が立設され、ステー９の外周には４枚の支持板１０が半径方向に等角度でもって取り付けられている。各支持板１０の下端には長さの異なる２本の脚部１０ａ，１０ｂが下方に延びていて、外側の短い方の脚部１０ａを第１中コーン２の上壁の短冊状平面部に固着し、内側の長い方の脚部１０ｂの先端部を第２中コーン３の上壁の短冊状平面部に固着している。従って、中コーン２，３は４枚の支持板１０を介してステー９に支持される。
本発明の角型アネモＡを天井１１に設置するには、天井ボードの裏側に設けた箱状の吹出口ボックスに外側コーン１のネック部５を固定して、該ネック部５を吹出口ボックスに固定された空気ダクトと接続し、第１,第２,第３の中コーン２，３,４を支持したステー９を吹出口下端部の支持部材に取り付けて、中コーン２〜４を吹出口ボックスに吊持する。

次に、冷暖自動切換角型アネモＡの作用を説明する。
角型アネモＡは、外側コーン１及び中コーン２〜４からなり、外側コーン１と第１中コーン２、第１中コーン２と第２中コーン３、第２中コーン３と第３中コーン４の各周壁間に、斜め下方に向かう空気流路１２、１３、１４が形成されている。また、各中コーンの下端縁２ｃ〜４ｃは緩やかに斜め下方に折曲しており、外側コーン１の上壁下面には周囲に平行な内側邪魔板６が垂設され、更に、第１中コーン２の各周壁２ａ上に冷房時に倒伏し暖房時に起立する外側邪魔板８が内側邪魔板６に対向して取り付けられている。しかも、外側コーン１の内側邪魔板６が周壁１ａの角部に延在せず、第１中コーン２の外側邪魔板８も周壁２ａの角部に延在していないため、これら周壁１ａ、２ａ間の空気流路１２は、周壁１ａ、２ａの角部にも空間が確保されている。
従って、空気ダクトからアネモＡにネック部５を介して調和空気が送気されると、送気された調和空気は、各コーン１、２、３、４同士の間の空気流路１２、１３、１４を通って斜め下方に流れ、各コーンの下端間の開口７から室内に吹き出される。その際、外側のコーン１とその内側の第１中コーン２との間の空気流路１２を流れる気流は、各内側邪魔板６で下方向に案内されると共に、内側邪魔板６の両端部方向に案内されて、隣接する内側邪魔板６の端部間の間隙から外側コーン１の周壁１ａの角部方向に拡散する。このため、図４に示すように、周壁１ａの角部に沿った気流が確保される。その結果、吹出口７の角部分からの気流に吹出口７の周囲の室内空気が誘引されることがなくなり、吹出口７の角部やその周囲の天井１１面に空気中の塵埃が付着して汚染されることがない。また、吹出口７の周囲の室内空気の誘引がなくなるので、冷房時の冷却された各コーン１〜４の角部分に室内の比較的暖かい空気が接触して、水分が結露するというようなこともない。

また、冷房時には、外側邪魔板８が冷気の調和空気による冷却で自動的に倒伏し、ダクトからの調和空気は、外側コーン１と第１中コーン２との間の空気流路１２では、内側邪魔板６による案内をされながら、各コーン１〜４間の空気流路１２〜１４を流れて、各中コーン２〜４の水平方向外向きに折曲した下端縁２ｃ〜４ｃによって、吹出口７から水平方向に近い状態で吹き出される。この際、内方の空気流路１４を通過する気流は、その外方の空気流路１３から吹き出される水平気流に誘引されて水平方向に偏向される。一方、暖房時には、外側邪魔板８が暖機の調和空気による加温で自動的に起立し、外側コーン１と第１中コーン２間の空気流路１２を流れる調和空気は、途中で外側邪魔板８に衝突して上向きに偏向され、内側、外側の邪魔板６、８の間の間隙を通過して周壁１ａに当たり、流れの向きを下方向に偏向されて、吹出口７から垂直方向に近い状態で下降流となって吹き出される。
このように、角型アネモＡは、形状記憶合金からなる外側邪魔板８の角度可変機構により、冷房時と暖房時とで、空気吹出口７から室内に吹き出される気流がそれぞれ水平吹出しと垂直吹出しに自動的に変化する。従って、冷房時に天井１１の面に沿って水平吹出しされた冷気は次第に床面付近まで下降し、暖房時に垂直吹出しされた暖気は周囲の空気を暖めながら床面付近の空気も暖めるので、快適な冷暖房を享受することができる。

図５，６は、気流解析シミュレーションによる本発明の冷暖自動切換角型アネモの冷暖房時における吹出気流の風速分布を示す。シミュレーションとしては、吹出口モデル作成を３Ｄ−ＣＡＤソフトウェアＳｏｌｉｄ Ｅｄｇｅ（ＵＧＳ社製）で行い、解析はＣＦＤ−ＣＡＤ ａｌｙｚｅｒ（ＥＳＩ Ｓｏｆｔｗａｒe社製）を用いた。また、角型アネモ及び空気ダクトに関する条件は次のように設定した。
１）角型アネモ
(ａ)外側コーン
吹出口の寸法：４５０ｍｍ×４５０ｍｍ
垂直部の高さ：１６５ｍｍ
ネック部の口径：２０５ｍｍ
内側邪魔板の寸法：高さ２５ｍｍ×長さ１８０ｍｍ
(ｂ)第１中コーン
下端面の寸法：３００ｍｍ×３００ｍｍ
上壁開口部の寸法：１１０ｍｍ×１１０ｍｍ
外側邪魔板の寸法：高さ２０ｍｍ×長さ１８０ｍｍ
(ｃ)第２中コーン
下端面の寸法：１９０ｍｍ×１９０ｍｍ
上壁開口部の寸法：５０ｍｍ×５０ｍｍ
(ｄ)第３中コーン
下端面の寸法：１００ｍｍ×１００ｍｍ
上壁の寸法：３０ｍｍ×３０ｍｍ
２）空気ダクト
(ａ)気流
風速：２．０ｍ／ｓｅｃ
温度：１５℃（冷房）
なお、室温は、冷房時で２５℃に設定した。図７にも解析条件を表にして示す。

図５，６において、図面左側の棒に付された目盛りは風速（ｍ／sec）を示し、図中の「イ」は０.１ｍ／sec以下、「ロ」は０.１〜０.３ｍ／sec、「ハ」は０.３〜０.４５ｍ／sec、「ニ」は０.４５〜０.７５ｍ／sec、「ホ」は０.７５ｍ／sec以上の大凡の範囲を示す。
前述のシミュレーション解析によれば、外側邪魔板が倒伏する冷房時には、天井面に沿った水平吹出しとなり（図５(Ａ)参照）、各コーンの周壁角部に沿って十分な気流が生じている（図５(Ｂ)参照）。また、外側邪魔板が起立する暖房時には、外側コーンの周壁と第１中コーンの周壁の間の空気流路から垂直に近い気流が得られ（図６(Ａ)参照）、同空気流路の角部分からも下向きの気流が生じている（図６(Ｂ)参照）。

本発明の冷暖自動切換角型アネモの一実施例を示す分解斜視図である。 図１の組立斜視図である。 図２の側断面図である。 本発明の冷暖自動切換角型アネモにおける天井面近傍の平面気流分布を示す。 気流解析シミュレーションによる本発明の角型アネモの冷房時における吹出気流の風速分布を示し、(Ａ)は気流断面図であり、(Ｂ)は気流平面図である。 気流解析シミュレーションによる本発明の角型アネモの暖房時における吹出気流の風速分布を示し、(Ａ)は気流断面図であり、(Ｂ)は気流平面図である。 気流解析条件を示す図表である。 従来の吹出口装置の側断面図である。 従来の吹出口装置における天井面近傍の平面気流分布を示す。

符号の説明

１・・・ 外側コーン、２〜４・・・ 中コーン、１ａ〜４ａ・・・ 周壁、２ｃ〜４ｃ・・・ 下端縁、４ｂ・・・ 上壁、５・・・ ネック部、６・・・ 内側邪魔板、７・・・ 空気吹出口、８・・・ 外側邪魔板、９・・・ ステー、１０・・・ 支持板、１１・・・天井、１２〜１４・・・空気流路、Ａ・・・ 冷暖自動切換角型アネモ。

Claims (5)

1. 水平断面形状が角形であり、周壁が下方向に向けて拡開する外側コーンと、外側コーンと同様の形状の順次寸法を小さくした複数の中コーンとからなり、外側コーンと各中コーンとは同心状に配置されて、隣り合うコーンの周壁同士の間に空気ダクトから送気される空気を流す空気流路が形成され、且つ各コーンの端面開口で空気吹出口が形成されると共に、外側コーンの上壁の下面に内側邪魔板が、該外側コーンの周囲に平行且つ隣り合う内側邪魔板の端部間に間隙を開けて垂設され、複数の中コーンのうちの最も外側に配置された中コーンの各周壁上に、吹出し空気の温度変化に追随して自動的に起伏する外側邪魔板が、該最も外側の中コーンの周囲に平行且つ隣り合う外側邪魔板の端部間に間隙を開けて取り付けられていることを特徴とする冷暖自動切換角型アネモ。
2. 前記外側邪魔板は、冷房時に周壁にほぼ平行に下方向に倒伏し、暖房時には周壁にほぼ垂直に起立する形状記憶合金から構成されることを特徴とする請求項１記載の冷暖自動切換角型アネモ。
3. 前記外側コーンの上壁に開設した開口縁部に空気ダクトと接続するネック部が取り付けられ、前記内側邪魔板が該ネック部の取り付け位置に近接して配置されていることを特徴とする請求項１又は２記載の冷暖自動切換角型アネモ。
4. 前記各中コーンの下端縁が、周壁の傾斜角より緩やかに外方向に折曲しているか又は水平に外方向に折曲していることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の冷暖自動切換角型アネモ。
5. 最も内側の中コーンの上壁の中心部に、天井壁の背面に設けられた支持部材に取付けられるステーが立設されると共に、該ステーに設けられた半径方向の支持部を介して前記中コーンよりも外側の中コーンが該ステーに支持されることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の冷暖自動切換角型アネモ。