特開 2022-154493 空気調和機

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2022154493

(43)【公開日】2022-10-13

(54)【発明の名称】空気調和機

(51)【国際特許分類】

   F24F 13/08 20060101AFI20221005BHJP

   F24F 1/0011 20190101ALI20221005BHJP

   F24F 11/79 20180101ALI20221005BHJP

【ＦＩ】

F24F13/08 C

F24F1/0011

F24F13/08 A

F24F11/79

【審査請求】未請求

【請求項の数】10

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021057557

(22)【出願日】2021-03-30

(71)【出願人】

【識別番号】000006611

【氏名又は名称】株式会社富士通ゼネラル

(71)【出願人】

【識別番号】305027401

【氏名又は名称】東京都公立大学法人

(74)【代理人】

【識別番号】100103850

【弁理士】

【氏名又は名称】田中 秀▲てつ▼

(74)【代理人】

【識別番号】100066980

【弁理士】

【氏名又は名称】森 哲也

(72)【発明者】

【氏名】松井 範幸

(72)【発明者】

【氏名】小方 聡

【テーマコード（参考）】

3L049

3L081

3L260

【Ｆターム（参考）】

3L049BB05

3L081AA02

3L081AB05

3L081CA03

3L260AB02

3L260BA08

3L260BA42

3L260CB23

3L260FA08

3L260FB12

3L260FC14

(57)【要約】

【課題】プラズマアクチュエータを用いた風向制御により、通風路を通過した気流の圧力損失を低減すると共に、プラズマアクチュエータに供給される電力の消費を低減することができる空気調和機を提供する。
【解決手段】気流が通過する通風路２６と、通風路２６を通過した気流を案内する平面状の第１案内面４１と、第１案内面４１より気流の下流側で第１案内面４１に接続する湾曲面４５と、を備えた第１風向板２４と、湾曲面４５に配置され、気流の向きを変更するプラズマアクチュエータ３２と、プラズマアクチュエータ３２に供給する電力を制御する制御部３７とを備え、湾曲面４５は、気流の下流側に向かって気流から徐々に離れるように湾曲する第１湾曲面４６と、第１湾曲面４６よりも気流の上流側に配置され第１案内面４１と第１湾曲面４６とに接続して、第１案内面４１よりも気流側に隆起して湾曲する第２湾曲面４７とを備えている空気調和機。
【選択図】図４

【特許請求の範囲】

【請求項1】

送風機によって送風される気流が通過する通風路と、
前記通風路を通過した気流を案内する平面状の第１案内面と、当該第１案内面より前記気流の下流側で当該第１案内面に接続する湾曲面と、を備えた第１風向板と、
前記湾曲面に配置され、前記気流の向きを変更するプラズマアクチュエータと、
前記プラズマアクチュエータに接続され、前記プラズマアクチュエータに供給する電力を制御する制御部と、を備えた空気調和機において、
前記湾曲面は、前記気流の下流側に向かって前記気流から徐々に離れるように湾曲する第１湾曲面と、前記第１湾曲面よりも前記気流の上流側に配置され前記第１案内面と前記第１湾曲面とに接続して、前記第１案内面よりも気流側に隆起して湾曲する第２湾曲面とを備えていることを特徴とする空気調和機。

【請求項2】

前記湾曲面は、前記第１案内面に沿って流れた気流に対してコアンダ効果を生み出す形状であることを特徴とする請求項１に記載の空気調和機。

【請求項3】

前記第１湾曲面と前記第２湾曲面とは同一の曲率中心であると共に同一曲率半径であることを特徴とする請求項１または２に記載の空気調和機。

【請求項4】

前記第１案内面と対向して配置され、前記通風路を通過した気流を案内する平面状の第２案内面を有する案内板を備え、
前記第１案内面と前記第２案内面との間の寸法を気流高さｈ、
前記第１案内面と前記第２湾曲面とが接続する接続点での前記第２湾曲面における接線と、前記第１案内面とが交わって形成される傾斜角をα、
前記同一曲率半径をｒ、
前記第１案内面に沿って流れる気流の速度をｖ、とした場合において、
前記ｈ、α、ｒ、ｖは、下記を満たすことを特徴とする請求項３に記載の空気調和機。
ｈ≦５ｍｍ
１５°≦α＜９０°
ｒ≦１０ｍｍ
０ｍ／ｓ＜ｖ＜１０ｍ／ｓ

【請求項5】

前記プラズマアクチュエータは前記第２湾曲面に配置されていることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の空気調和機。

【請求項6】

前記制御部は、前記プラズマアクチュエータに供給する電力を所定時間ＯＮとした後にＯＦＦとして、前記第１案内面に沿って流れた前記気流の向きを前記第１湾曲面に沿う方向に変更することを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の空気調和機。

【請求項7】

前記所定時間は１ｓｅｃであることを特徴とする請求項６に記載の空気調和機。

【請求項8】

前記制御部は、前記プラズマアクュエータに１５ＫＨｚ以上の動作周波数を印加することを特徴とする請求項１から７のいずれか１項に記載の空気調和機。

【請求項9】

前記プラズマアクチュエータは、気流方向に対して直列に少なくとも２つ配置されていることを特徴とする請求項１から８のいずれか１項に記載の空気調和機。

【請求項10】

送風機によって送風される気流が通過する通風路と、
前記通風路を通過した気流を案内する平面状の第１案内面と、当該第１案内面より気流の下流側で当該第１案内面に接続する湾曲面とを備えた第２風向板と、
前記湾曲面に配置され、気流の向きを変更するプラズマアクチュエータと、
前記第１案内面と対向して配置され、前記通風路を通過した気流を案内する平面状の第２案内面を有する案内板と、
前記プラズマアクチュエータに接続され、前記プラズマアクチュエータに供給する電力を制御する制御部と、を備えた空気調和機において、
前記案内板の前記第２案内面で案内された気流の少なくとも一部は、前記プラズマアクチュエータが配置された位置よりも前記第１案内面側の前記湾曲面に向かって案内されることを特徴とする空気調和機。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、空気調和機に関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１に開示された天寄式空気調和機の室内機は、室内機本体の前面に水平方向から手前に高く傾斜する前方傾斜部と、同前方傾斜部の上端を後方に折曲して後方に高く傾斜する後方傾斜部とでなる前面パネルを有し、前面パネルの後方傾斜部に吸込口と前方傾斜部の下部に吹出口を備えている。また、吸込口から吹出口に至る通風経路中に室内熱交換器を配置し、吹出口には、水平軸回りで回転自在に上下風向板が配置される。上下風向板を水平軸回りに回転させることにより、吹出口から吹き出される気流の風向制御を行っている。

【0003】

しかし、上下風向板にて風向制御を行う場合において、例えば、上下風向板を水平軸回りに大きく回転させて気流を上方の天井側に風向を偏向させようとする場合、または、気流を下方のフロア側に風向を偏向させようとする場合、通風経路を通過した気流は上下風向板に当たることによって偏向するため、騒音の発生や圧力損失が大きくなるという問題があった。

【0004】

一方、水平軸回りに回転させる上下風向板を用いずに吹出口から吹き出される気流の風向制御を行う空気調和機として、特許文献２には、送風機から送風される空気（気流）を吹出口へ導く流通路（通風経路）内に、プラズマを発生させることにより空気の流れる向きを変更するプラズマアクチュエータを配置させて、風向制御を行う空調装置（空気調和機）が開示されている。

【0005】

プラズマアクチュエータは、プラズマを発生させることにより空気の流れる向きを電気的制御によって変更するものである。プラズマアクチュエータは、一対の電極と、それらの電極と電極との間に配置される誘電体とを有し、一対の電極が交流電源に接続されている。電極と電極は、絶縁部に沿う方向にずれて配置されており、交流電源から一対の電極に電圧を印可することによってプラズマアクチュエータに電力が供給され、電極から電極に向けてプラズマが生じ、気流に面する電極側において絶縁部に沿うような空気の流れが形成される。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【特許文献1】特開２００２－６１９３８号公報

【特許文献2】特開２０１７－６５４６３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

特許文献２に開示された空気調和機は、プラズマアクチュエータを用いて吹出口から吹き出される気流の風向制御を行うため、水平軸回りに回転させる上下風向板を用いて風向制御を行う従来の空気調和機に比べて、通風経路を通過した気流による騒音の発生や圧力損失が大きくなるという問題は発生しない。しかし、一方で、プラズマアクチュエータを用いて吹出口から吹き出される気流の風向制御を行っている間は、プラズマアクチュエータに電力を供給し続ける必要があるため、消費電力が大きくなってしまうという問題があった。

【0008】

上記課題に鑑み、本発明の目的は、プラズマアクチュエータを用いた風向制御により、通風経路を通過する気流の圧力損失を低減すると共に、プラズマアクチュエータに供給される電力の消費を低減することができる空気調和機を提供するものである。

【課題を解決するための手段】

【0009】

本発明の一態様は、送風機によって送風される気流が通過する通風路と、通風路を通過した気流を案内する平面状の第１案内面と、第１案内面より気流の下流側で第１案内面に接続する湾曲面と、を備えた第１風向板と、湾曲面に配置され、気流の向きを変更するプラズマアクチュエータと、プラズマアクチュエータに接続され、プラズマアクチュエータに供給する電力を制御する制御部と、を備えた空気調和機において、湾曲面は、気流の下流側に向かって気流から徐々に離れるように湾曲する第１湾曲面と、第１湾曲面よりも気流の上流側に配置され第１案内面と第１湾曲面とに接続して、第１案内面よりも気流側に隆起して湾曲する第２湾曲面とを備えている空気調和機である。

【発明の効果】

【0010】

本発明によれば、プラズマアクチュエータを用いた風向制御により、通風路を通過した気流の圧力損失を低減すると共に、プラズマアクチュエータに供給される電力の消費を低減することができる空気調和機を提供する。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】本発明の実施形態に係る空気調和機の冷凍回路図である。

【図2】本発明の実施形態に係る空気調和機の室内機の断面図である。

【図3】本発明の実施形態に係る風向板の部分斜視図である。

【図4】本発明の実施形態係る風向板の部分断面図である。

【図5】本発明の実施形態係る風向板の構造説明図である。

【図6】本発明の実施形態係るプラズマアクチュエータの動作を示すフロー図である。

【図7】本発明の実施形態係るプラズマアクチュエータの非作動時の気流を示す概念図である。

【図8】本発明の実施形態係るプラズマアクチュエータの作動後の気流を示す概念図である。

【図9】本発明の他の実施形態係る風向板と案内板の部分断面図である。

【図10】本発明の他の実施形態係るプラズマアクチュエータの配置を示す風向板の断面図である。

【図11】本発明の他の実施形態係るプラズマアクチュエータの配置を示す風向板と案内板の断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0012】

以下に、本発明に係る空気調和機の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施形態によりこの発明が限定されるものではない。

【0013】

図１は、本発明の第１実施形態に係る空気調和機１の冷凍回路図である。

【実施例0014】

図１を用いて空気調和機１について説明する。空気調和機１は暖房運転および冷房運転が可能であり、室内に配置される室内機５と屋外に設置される室外機１１とが冷媒配管を介して接続されている冷凍回路２を備えている。室外機１１は、室外熱交換器１３と室外熱交換器１３に外気を送風するための室外送風機１６と、圧縮機１２、四方弁１５、室外機側膨張弁１４とを備えている。室外送風機１６はファンモータによって駆動する。室内機５は筐体６を有し、筐体６の内部には、室内熱交換器７、室内機側膨張弁８、室内熱交換器７に室内の空気を送風するための送風機９が配置されている。

【0015】

図１において、実線で示す矢印は冷房運転の場合の冷媒の流れを示し、破線で示す矢印は暖房運転の場合の冷媒の流れを示す。冷房運転の場合は、圧縮機１２で圧縮されて高温高圧になった冷媒は室外熱交換器１３を流れる。室外熱交換器１３を流れる高温高圧の冷媒は、室外送風機１６によって送風された外気と熱交換することによって放熱される。室外熱交換器１３を通過して放熱された冷媒は室内機側膨張弁８によって減圧され、減圧された冷媒は室内熱交換器７を流れる。室内熱交換器７を流れる冷媒は、送風機９によって送風された室内の空気と熱交換し吸熱する。室内熱交換器７を流れる冷媒によって吸熱された室内の空気は冷却される。吸熱した冷媒は圧縮機１２に戻り、再び高温高圧に圧縮される。

【0016】

暖房運転の場合は、冷媒は四方弁１５によって冷房運転と逆の流れをする。暖房運転時において、圧縮機１２で圧縮されて高温高圧になった冷媒は室内熱交換器７を流れる。室内熱交換器７を流れる高温高圧の冷媒は、送風機９によって送風された室内の空気と熱交換することによって放熱され、高温高圧の冷媒と熱交換をした室内の空気は暖められる。室内熱交換器７を通過して放熱された冷媒は室外機側膨張弁１４によって減圧され、減圧された冷媒は室外熱交換器１３を流れる。室外熱交換器１３を流れる冷媒は、室外送風機１６によって送風された外気と熱交換し吸熱する。吸熱した冷媒は圧縮機１２に戻り、再び、高温高圧に圧縮される。

【0017】

次に図２に基づいて室内機５について説明する。室内機５は筐体６を備える。筐体６は、部屋の壁面に直交する水平面に沿って広がる天板１８と、天板１８の下方で壁面に直交する水平面に沿って広がり、天板１８との間に収容空間を挟む底板１９と、壁面に取り付けるための背面板２０と、背面板の反対側に配置する正面板とを有する。筐体６の天板１８には吸込口２２が形成される。室内熱交換器７に流入する空気は吸込口２２から取り込まれる。筐体６には天板１８の下方で室内熱交換器７の前方に複数のエアフィルタアセンブリ（図示されず）が着脱自在に装着される。

【0018】

筐体６の底板１９と正面板２１との間には吹出口２３が形成される。吹出口２３は室内に向けて開口される。吹出口２３は、室内熱交換器７で生成される冷気または暖気の気流を吹き出す。吹出口２３には、吹出口２３から吹き出される気流の向きを上下方向に変更する１枚の風向板である第１風向板２４と、風向板２４の上側に配置される案内板２５とが設置される。案内板２５は、第１風向板２４の上面に向き合わせられる案内面を有する。第１風向板２４と案内板２５とで吹出口２３からの気流を案内する。第１風向板２４は筐体６の１部として形成されてもよい。第１風向板２４および案内板２５は例えば送風機９の軸線２７と平行な水平軸線回りに回動するように設けられてもよい。

【0019】

室内機５の筐体６内には、吸込口２２から吹出口２３に至る通風路２６が区画される。通風路２６内には軸線２７回りに回転自在に送風機９が配置される。送風機９には例えばクロスフローファンが用いられる。送風機９の軸線２７は設置時に水平方向に延びる。送風機９は吹出口２３に平行に配置される。送風機９には駆動源２８から軸線２７回りの駆動力が伝達される。駆動源２８は筐体６に支持される。送風機９の回転に応じて気流は室内熱交換器７を通過する。その結果、室内熱交換器７を通過した気流は室内熱交換器７内を流れる冷媒と熱交換し、冷媒と熱交換した気流は冷気または暖気として吹出口２３から吹き出される。尚、図２において示す矢印２９は気流の流れを示す。

【0020】

次に図３、図４に基づいて第１風向板２４について述べる。図３は第１風向板２４の部分斜視図であり、図４は、図３で示した第１風向板２４のＡ―Ａによる部分断面図である。図３、４に示されるように、第１風向板２４は、気流を案内するための第１案内面４１を備え、第１案内面４１は平面状に形成されている。尚、図４において示す２点鎖線は第１案内面４１から延びる仮想上の延長面を示す線である。第１風向板２４の下流側の端部５０（接続点）には第１案内面４１に接続する湾曲面４５が設けられている。湾曲面４５は、第１案内面４１の気流方向下流側の端部５０に接続する第２湾曲面４７と、第２湾曲面４７に接続して第２湾曲面４７に連続して形成される第１湾曲面４６を有している。第２湾曲面４７は第１案内面４１よりも気流２９側へ隆起する湾曲面である。第１湾曲面４６は気流の下流側に向かって徐々に第１案内面４１の延長面上から気流２９の反対側の方向に離れるように湾曲状に形成されている。すなわち、湾曲面４５は、気流２９の下流側に向かって気流から徐々に離れるように湾曲する第１湾曲面４６と、第１湾曲面よりも気流２９の上流側で第１案内面４１と第１湾曲面４６とに接続して、第１案内面４１よりも気流側に隆起して湾曲する第２湾曲面４７とを備えている。そのため、第１案内面４１に案内された気流２９は第２湾曲面４７に当たりながら第２湾曲面４７に沿って流れる。尚、本実施形態において、平面状とはコアンダ効果を生じさせない面であって、多少湾曲していてもコアンダ効果を生じさせない場合は、平面状である。

【0021】

湾曲面４５を構成する第１湾曲面４６と第２湾曲面４７とは、第１案内面４１に沿って流れる気流に対して生み出されるコアンダ効果の原理に従って設定されている。具体的には、第１湾曲面４６の曲率半径と第２湾曲面４７の曲率半径は同一の曲率半径ｒであって、第１湾曲面４６の曲率中心と第２湾曲面４７の曲率中心は同一である。図４において示すＯは曲率半径ｒの曲率中心を示す。従って、第１湾曲面４６と第２湾曲面４７とは互いの曲面が連続するように接続している。図４に示す境界点５２が第１湾曲面４６と第２湾曲面４７の接続点であり、第２湾曲面４７と第１案内面４１から延びる仮想上の延長面と交差する点でもある。尚、第１湾曲面４６と第２湾曲面４７の曲率半径ｒは、気流２９が第１案内面４１に沿って流れる速度ｖに応じて異なっており、詳細は後述する。

【0022】

第２湾曲面４７には、金属箔および誘電体フィルムの積層体で構成されるプラズマアクチュエータ３２が貼り付けられる。プラズマアクチュエータ３２は例えば軸線２７の軸方向に第２湾曲面４７の全域にわたって延びている。プラズマアクチュエータ３２は軸線２７の軸方向に連続して設けられていてもよく、所定の間隔を設けて複数設けられていてもよい。プラズマアクチュエータ３２は軸線２７の軸方向に直線状に延びてもよく湾曲しながら延びてもよい。プラズマアクチュエータ３２は、大気圧バリア放電により生じる電気流体力学的作用を利用して雰囲気気体の流れを誘起し、それを流れ制御に応用するデバイスであり、交流電圧を印加するだけで一方向に流れが誘起される。

【0023】

図４に示すように、プラズマアクチュエータ３２は第１案内面４１よりも気流２９の下流側の位置である第２湾曲面４７に配置される第１電極３３と、第１電極３３に誘電体３５を介して接続されて、気流２９の流れ方向（図４の矢印の方向）に第１電極３３から下流方向側にずれた位置に配置される第２電極３４と、第１電極３３および第２電極３４に電気的に接続されて、第１電極３３および第２電極３４に交流電圧またはパルス状の電圧を印加する制御部３７とを備える。誘電体３５には例えば第２湾曲面４７に貼り付けられる樹脂フィルムが用いられる。樹脂フィルムは例えば数μ～数百μｍの厚みを有すればよい。

【0024】

樹脂フィルムの外表面に第１電極３３は貼り付けられる。第１電極３３は数μｍの厚みを持つ銅箔から形成されることができる。第１電極３３は気流２９の流れ方向に１～２ｍｍ程度の長さを有すればよい。第１電極３３は樹脂フィルムの表面に積層されてもよい。積層にあたって例えば蒸着は用いられることができる。

【0025】

第１電極３３の下流側で第２電極３４は樹脂フィルムに覆われる。第２電極３４は数μｍの厚みを持つ銅箔から形成されることができる。第２電極３４は気流の下流側に１～２ｍｍ程度の長さを有すればよい。第２電極３４は第１湾曲面４６に貼り付けられる。第２電極３４は、樹脂フィルムの裏面または第１湾曲面４６の表面に積層されてもよい。積層にあたって例えば蒸着は用いられることができる。第１電極３３および第２電極３４の間に樹脂フィルムが挟まれる限り、第２電極３４は部分的に第１電極３３に重なってもよい。制御部３７は、第１電極３３および第２電極３４の間に数Ｈｚ～数ｋＨｚの周波数で数ｋＶの交流電圧を印加する。制御部３７が出力する電圧の周波数は例えば可聴音領域外に近い１５ｋＨｚ以上に設定されればよい。制御部３７が出力する電圧としては、一定周波数の交流電圧、または、パルス状の電圧の他に、バースト電圧でもよい。

【0026】

第１実施形態に係る空気調和機１の特徴は、第１案内面４１に沿って流れる気流に対してコアンダ効果を生じさせる湾曲面４５と湾曲面４５に配置されたプラズマアクチュエータ３２とを用い、プラズマアクチュエータ３２を動作させて第１案内面４１に沿って流れる気流の向きを湾曲面４５に沿うように変更させることである。また、湾曲面４５を第１湾曲面４６と第２湾曲面４７とで構成することによって、プラズマアクチュエータ３２を動作させた後にプラズマアクチュエータ３２の動作を停止しても、第１案内面４１に沿って流れる気流の向きを湾曲面４５に沿うように変更させるコアンダ効果を持続することができる。次にその動作について、図６のフロー図に基づいて説明する。

【0027】

空気調和機１が冷房運転または暖房運転を開始すると、室内機５の送風機９は回転する（ＳＴ１）。送風機９の回転により室内の空気は吸込口２２から筐体６の内部に吸い込まれ、吸い込まれた空気は通風路２６を通過して吹出口２３から吹き出る（ＳＴ２）。このとき、図２に示されるように、気流２９は第１風向板２４の第１案内面４１に沿って流れる。案内板２５は第１案内面４１に沿って気流２９が流れるよう誘導することができる。気流２９は良好に第１案内面４１に沿って流れることができる。制御部３７から第１電極３３および第２電極３４に交流電圧またはパルス状の電圧が印加されていなければ、気流２９が第１案内面４１に沿って流れると、第１案内面４１の直接的な案内は終了するものの気流２９は第１案内面４１から下流方向に離れても、向きを変えることなくそのまま直進することができる（図７参照）。気流２９の向きは第１風向板２４の第１案内面４１で設定されることができる。良好に気流２９の直進性は確保されることができる。

【0028】

気流２９の向きを変えることなく、第１風向板２４の第１案内面４１に沿って直進させる場合は（ＳＴ３のＮＯ）、その状態を保持し、気流２９の向きを変える場合は（ＳＴ３のＹＥＳ）、プラズマアクチュエータ３２を動作させる。プラズマアクチュエータ３２を動作させるため、制御部３７から第１電極３３および第２電極３４に交流電圧またはパルス状の電圧が印加されると（ＳＴ４）、気流２９の流れ方向に第１電極３３の下流で第２電極３４の表面にプラズマ領域が形成され、第１電極３３および第２電極３４はいわゆるプラズマアクチュエータとして機能する。プラズマ領域で発生する電離により生じた正イオンを含む空気は、第２電極３４側に移動する。図８は、吹出口２３に設けられた風向板２４と案内板２５の縦断面図であって、下側に配置された風向板２４と上側に配置された案内板２５との間を流れる気流を示している。図８に示すように、第１案内面４１に沿って流れてきた気流２９は、第２湾曲面４７および第１湾曲面４６に沿って曲げられ、下方側に向かって流れる。コアンダ効果の働きで、風向板といった障害物によって気流に対して生じる抵抗の増大を回避しながら良好に気流２９の向きは調整されることができる。

【0029】

制御部３７から第１電極３３および第２電極３４に交流電圧またはパルス状の電圧が所定時間（例えば、１ｓｅｃ）印加された後（ＳＴ５）、制御部３７は、第１電極３３および第２電極３４への交流電圧またはパルス状の電圧の印加を停止する（ＳＴ６）。制御部３７が、第１電極３３および第２電極３４への交流電圧またはパルス状の電圧の印加を停止しても、図８に示すように、第１湾曲面４６と第１案内面４１よりも気流側に隆起して湾曲する第２湾曲面４７とで形成される湾曲面４５によって生み出されるコアンダ効果により、気流２９は第２湾曲面４７および第１湾曲面４６に沿って曲げられ下方側に向かって流れる状態を維持することができる。

【0030】

気流２９を、第２湾曲面４７および第１湾曲面４６に沿って曲げられ下方側に向かって流れる状態から、第１風向板２４の第１案内面４１に沿って直進させる状態に戻す場合は（ＳＴ７のＹＥＳ）、送風機９の回転数を下げて気流２９の風速を下げる（ＳＴ８）。気流２９の風速が下がることによって、コアンアダ効果が発生しなくなり、初期状態に戻る。

【0031】

次に、吹出口２３に設けられた第１風向板２４と案内板２５との具体的な位置関係と、湾曲面４５の具体的形状について、図５を用いて説明する。案内板２５は、第１案内面４１と対向して配置され、通風路２６を通過した気流２９を案内する平面状の第２案内面４２を有する。第１風向板２４の第１案内面と案内板２５の第２案内面４２との間の寸法を気流高さｈ、第１案内面４１と第２湾曲面４７とが接続する接続点５０での第２湾曲面４７における接線と、第１案内面４１とが交わって形成される傾斜角をα、第１湾曲面４６と第２湾曲面４７の曲率半径をｒ、第１案内面に沿って流れる気流２９の速度をｖ、とした場合において、ｈ、α、ｒ、ｖは、次の（１）から（４）の条件を満たすように設定されている。ここで、第１風向板２４の第１案内面４１と案内板２５の第２案内面４２との間の寸法である気流高さｈとは、第１案内面４１と第２案内面４２との間で形成される開口の高さである開口高さを意味する。
（１）ｈ≦５ｍｍ
（２）１５°≦α＜９０°
（３）ｒ≦１０ｍｍ
（４）０ｍ／ｓ＜ｖ＜１０ｍ／ｓ
上記した、（１）から（４）の条件を満たすことにより、本発明の特徴である、プラズマアクチュエータ３２を動作させた後にプラズマアクチュエータ３２の動作を停止しても、第１案内面４１に沿って流れる気流の向きを変更して湾曲面４５に沿わせるコアンダ効果が持続することができる。

【0032】

第１実施形態に係る空気調和機１では、プラズマアクチュエータ３２が第２湾曲面４７に配置されているが、プラズマアクチュエータ３２が第２湾曲面４７ではなく、第１湾曲面４６に配置されていても構わない。また、第１実施形態に係る空気調和機１では、第１湾曲面４６の曲率半径と第２湾曲面４７の曲率半径ｒは同一の曲率半径であり、第１湾曲面４６と第２湾曲面４７の曲率中心ｏは同一であるが、第１湾曲面４６の曲率半径と第２湾曲面４７の曲率半径とは同一ではなく、第１湾曲面４６の曲率中心と第２湾曲面４７の曲率中心とは同一でなくても構わない。第１風向板が、通風路２６を通過した気流を案内する平面状の第１案内面４１と、第１案内面４１より気流の下流側で第１案内面４１に接続する湾曲面４５とを備え、湾曲面４５が、気流の下流側に向かって気流から徐々に離れるように湾曲する第１湾曲面４６と、第１湾曲面４６よりも気流の上流側に配置され第１案内面４１と第１湾曲面４６とに接続して、第１案内面４１よりも気流側に隆起して湾曲する第２湾曲面４７とを備えていればよい。尚、第２湾曲面４７は気流２９側に隆起している湾曲面であり、第１案内面４１に対する第２湾曲面４７の隆起高さは近似的にｒ×sinαとなる。第２湾曲面４７は気流２９側に隆起している湾曲面であるが、第１案内面４１に対する第２湾曲面４７の隆起高さｒ×sinαを気流高さｈに対して小さく設定することにより、気流２９の直進性に影響はない。

【0033】

次に、第２実施形態に係る空気調和機１について、図９を用いて説明する。第２実施形態に係る空気調和機１と第１実施形態に係る空気調和機１の相違は、湾曲面４５と案内板２５の構成であり、他の構成は第１実施形態に係る空気調和機１と同じである。以下、第１実施形態に係る空気調和機１と共通する構成については、同じ符号を示す。

【0034】

第２実施形態に係る空気調和機１の第２風向板３０は、図９に示されるように、通風路２６を通過した気流を案内する平面状の第１案内面４１が形成された第２風向板３０を有し、第１案内面４１の下流側の端部には第１案内面４１に接続する湾曲面４５が設けられている。湾曲面４５は、第１案内面４１の気流方向下流側の端部５０（接続点）に接続し、第１案内面４１に連続して形成される。湾曲面４５は気流の下流側に向かって徐々に第１案内面の延長面上から気流２９の反対側の方向に離れるように湾曲状に形成されている。すなわち、湾曲面４５は、気流２９の下流側に向かって気流から徐々に離れるように湾曲する。第２実施形態に係る第２風向板３０の湾曲面４５は、第１施形態に係る第１風向板２４の湾曲面４５と異なり、第１案内面４１よりも気流側に隆起して湾曲する第２湾曲面４７を備えていない。湾曲面４５には、通風路２６を通過した気流の向きを変更するプラズマアクチュエータ３２が配置されている。図９には示されていないが、プラズマアクチュエータ３２は、プラズマアクチュエータ３２に供給する電力を制御する制御部３７を備えている。

【0035】

また、第２実施形態に係る空気調和機１は、第２風向板３０の第１案内面４１に対して斜めに対向して配置された平面状の第２案内面４２を有する案内板２５を備えている。第２案内面４２は通風路２６を通過した気流を案内し、通風路２６を通過した気流２９は第２案内面４２によって案内され、第２案内面４２によって案内され気流２９の一部は、図９に示すように、プラズマアクチュエータ３２が配置された位置よりも第１案内面４１側の湾曲面４５、すなわち、第１案内面４１に沿って流れる気流２９の流れにおいて、プラズマアクチュエータ３２が配置された位置よりも上流側の湾曲面４５に向かって流れていく。そのため、第２案内面４２に案内された気流２９の一部は、湾曲面４５に当たりながら湾曲面４５に沿って流れる。

【0036】

第２実施形態に係る空気調和機１の特徴は、第２風向板３０の第１案内面４１に沿って流れる気流に対してコアンダ効果を生じさせる湾曲面４５と、湾曲面４５に配置されたプラズマアクチュエータ３２とを用いて、プラズマアクチュエータ３２を動作させて第１案内面４１に沿って流れる気流の向きを湾曲面４５に沿うように変更させることである。また、第２風向板３０の第１案内面４１に対して斜めに対向する第２案内面４２が形成された案内板２５によって、案内された気流２９の一部が湾曲面４５に当たりながら湾曲面４５に沿って流れるため、プラズマアクチュエータ３２を動作させた後にプラズマアクチュエータ３２の動作を停止しても、第１案内面４１に沿って流れる気流の向きを湾曲面４５に沿うように変更させるコアンダ効果を持続することができる。

【0037】

次に、第３実施形態に係る空気調和機１について、図１０を用いて説明する。第３実施形態に係る空気調和機１と第１実施形態に係る空気調和機１の相違は、湾曲面４５にプラズマアクチュエータ３２が２つ配置された点であり、他の構成は第１実施形態に係る空気調和機１と同じである。以下、第１実施形態に係る空気調和機１と共通する構成については、同じ符号を示す。

【0038】

第３実施形態に係る空気調和機１は、気流を案内するための第１案内面４１を備え、第１案内面４１は平面状に形成されている。第１風向板２４の下流側の端部５０には第１案内面４１に接続する湾曲面４５が設けられている。湾曲面４５は、第１案内面４１の気流方向下流側の端部５０に接続する第２湾曲面４７と、第２湾曲面４７に接続して第２湾曲面４７に連続して形成される第１湾曲面４６を有している。第２湾曲面４７は第１案内面４１よりも気流２９側へ隆起する湾曲面である。第１湾曲面４６は気流の下流側に向かって徐々に第１案内面４１の延長面上から気流２９の反対側の方向に離れるように湾曲状に形成されている。すなわち、湾曲面４５は、気流２９の下流側に向かって気流から徐々に離れるように湾曲する第１湾曲面４６と、第１湾曲面よりも気流２９の上流側で第１案内面４１と第１湾曲面４６とに接続して、第１案内面４１よりも気流側に隆起して湾曲する第２湾曲面４７とを備えている。そのため、第１案内面４１に案内された気流２９は第２湾曲面４７に当たりながら第２湾曲面４７に沿って流れる。

【0039】

湾曲面４５を構成する第１湾曲面４６と第２湾曲面４７とは、第１案内面４１に沿って流れる気流に対して生み出されるコアンダ効果の原理に従って設定されている。具体的には、第１湾曲面４６の曲率半径と第２湾曲面４７の曲率半径は同一の曲率半径ｒであって、第１湾曲面４６と第２湾曲面４７の曲率中心は同一である。従って、第１湾曲面４６と第２湾曲面４７とは互いの曲面が連続するように接続している。

【0040】

第１湾曲面４６には、金属箔および誘電体フィルムの積層体で構成されるプラズマアクチュエータ３２が貼り付けられている。また、第２湾曲面４７にも、金属箔および誘電体フィルムの積層体で構成されるプラズマアクチュエータ３２が貼り付けられている。すなわち、第１湾曲面４６と第２湾曲面４７とで構成される湾曲面４５には、気流２９の流れ方向に対して直列に２つのプラズマアクチュエータ３２が配置されている。２つのプラズマアクチュエータ３２は、それぞれ、第１案内面４１よりも気流２９の下流の位置である第２湾曲面４７に配置される第１電極３３と、第１電極３３に誘電体３５を介して接続されて、気流２９の流れ方向に第１電極３３から下流方向側にずれた位置に配置される第２電極３４と、第１電極３３および第２電極３４に電気的に接続されて、第１電極３３および第２電極３４に交流電圧またはパルス状の電圧を印加する制御部３７とを備えている。

【0041】

第３実施形態に係る空気調和機１では、第１湾曲面４６と第２湾曲面４７とで構成される湾曲面４５に、気流２９の流れ方向に対して直列に２つのプラズマアクチュエータ３２が配置されている。従って、第２湾曲面４７に配置されたプラズマアクチュエータ３２で加速した流れを、気流２９の下流側であって第１湾曲面４６に配置されたプラズマアクチュエータ３２でもう一度加速しなおすことができる。また、風速は通常は送風機９の回転数で決まるが、２つのプラズマアクチュエータ３２を用いることで、プラズマアクチュエータ３２が生み出す気流によって回りの空気を引き込むことができるので風量を増加させることができる。尚、本実施形態では、直列に２つのプラズマアクチュエータ３２が配置されているが、直列に配置されていれば、２つ以上配置されていても構わない。

【0042】

次に、第４実施形態に係る空気調和機１については、図１１（ａ）を用いて、第５実施形態に係る空気調和機１については、図１１（ｂ）を用いて説明する。第４実施形態に係る空気調和機１と第１実施形態に係る空気調和機１の相違は、第１風向板２４の両面側に、湾曲面４５を構成する第２湾曲面４７および第１湾曲面４６を設け、両面側の第２湾曲面４７それぞれにプラズマアクチュエータ３２を配置させた点であり、他の構成は第１実施形態に係る空気調和機１と同じである。以下、第１実施形態に係る空気調和機１と共通する構成については、同じ符号を示す。

【0043】

第４実施形態に係る空気調和機１では、第１風向板２４の両面側に気流を案内するための第１案内面４１が設けられ、両面側の第１案内面４１それぞれに湾曲面４５を構成する第２湾曲面４７および第１湾曲面４６を配置し、両側の第２湾曲面４７それぞれにプラズマアクチュエータ３２が配置されている。第１風向板２４の両面側の第２湾曲面４７それぞれにプラズマアクチュエータ３２が配置されているので、それぞれのプラズマアクチュエータ３２の動作電圧を制御することによって、多方向に風向を制御できる。

【0044】

第５実施形態に係る空気調和機１と第１実施形態に係る空気調和機１の相違は、第１案内面４１と、湾曲面４５を構成する第２湾曲面４７および第１湾曲面４６を備えた第１風向板２４を、第１案内面４１同士が対向するように、配置させた点であり、他の構成は第１実施形態に係る空気調和機１と同じである。以下、第１実施形態に係る空気調和機１と共通する構成については、同じ符号を示す。

【0045】

第５実施形態に係る空気調和機１では、気流を案内するための第１案内面４１と、第１案内面４１に接続する湾曲面４５とを備えた第１風向板２４が、互いの第１案内面４１が対向するように所定間隔を置いて配置されている。それぞれの湾曲面４５には第２湾曲面４７および第１湾曲面４６が配置され、それぞれの第２湾曲面４７にはプラズマアクチュエータ３２が配置されている。２つの第１風向板２４の第２湾曲面４７それぞれにプラズマアクチュエータ３２が配置されているので、それぞれのプラズマアクチュエータ３２の動作電圧を制御することによって、多方向に風向を制御できる。尚、第５実施形態に係る空気調和機１では、２つの第１風向板２４の第２湾曲面４７それぞれにプラズマアクチュエータ３２が配置されているが、どちらか一方の第１風向板２４の第２湾曲面４７だけにプラズマアクチュエータ３２を配置させ、他方の第１風向板２４の第２湾曲面４７にはプラズマアクチュエータ３２を配置させず、他方の第１風向板２４はコアンダ効果を発生させる第２湾曲面４７および第１湾曲面４６を備える構成としても構わない。こうすることによって、一方の第１風向板２４のプラズマアクチュエータ３２をＯＮにし、他方の第１風向板２４はコアンダ効果のみを発生させることによって、多方向に風向を制御できる。

【0046】

本実施形態に係る空気調和機の発明は、気流が通過する通風路と、通風路を通過した気流を案内する平面状の案内面と当該案内面より気流の下流側で当該案内面に接続する湾曲面とを備えた風向板と、当該湾曲面に配置され気流の向きを変更するプラズマアクチュエータと、当該プラズマアクチュエータに供給する電力を制御する制御部と、を備え、通風路を通過して案内面で案内された気流の少なくとも一部が、当該プラズマアクチュエータが配置された位置よりも気流の上流側の当該湾曲面に向かって案内されていればよい。

【0047】

本実施形態に係る空気調和機１は、室内熱交換器７、室外機１１を備えて暖房運転および冷房運転が可能な空気調和機を示したが、本実施形態に係る空気調和機１は、必ずしも、室内熱交換器７、室外機１１を備えている必要はなく、室内熱交換器７、室外機１１が無い、いわゆる、空気清浄機も含まれる。

【0048】

また、本発明として空気調和機１による実施形態を示したが、本発明は、例えば、自然風による送風によって回転するプロペラを備えた風車などに応用することもできる。その場合、プロペラの翼にプラズマアクチュエータ３２を設け、プロペラの翼に気流を案内する平面状の案内面と、当該案内面より気流の下流側で当該案内面に接続する湾曲面を設け、当該湾曲面は、気流の下流側に向かって気流から徐々に離れるように湾曲する第１湾曲面と、当該第１湾曲面よりも気流の上流側に配置され当該第１案内面と当該第１湾曲面とに接続して、当該第１案内面よりも気流側に隆起して湾曲する第２湾曲面とを備えている構造とする。

【0049】

以上、限られた数の実施形態を参照しながら説明したが、権利範囲はそれらに限定されるものではなく、上記の開示に基づく実施形態の改変は、当業者にとって自明のことである。

【符号の説明】

【0050】

１…空気調和機、２…冷凍回路、５…室内機、６…筐体、７…室内熱交換器、８…室内機側膨張弁、９…送風機、１１…室外機、１２…圧縮機、１３…室外熱交換器、１４…室外機側膨張弁、１５…四方弁、１６…室外送風機、１８…天板、１９…底板、２０…背面板、２１…正面板、２２…吸込口、２３…吹出口、２４…第１風向板、２５…案内板、２６…通風路、２７…軸線、２８…駆動源、２９…気流、３０…第２風向板、３２…プラズマアクチュエータ、３３…第１電極、３４…第２電極、３５…誘電体、３７…制御部、４１…第１案内面、４２…第２案内面、４５…湾曲面、４６…第１湾曲面、４７…第２湾曲面、５０…接続点、５１…接線

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】