JP2005331212A - 空気調和機のプラグファン室 - Google Patents

Abstract

【課題】
空気調和機のプラグファンにおいて、コンパクトなファン室で一定方向の風量を得、かつ、送風効率が向上することができる空気調和機のプラグファンを提供する。
【解決手段】
プラグファン室は直方体の形状であり、該直方体の前面には円形の空気が流入する固定開口部を設け、該前面に対向する後面の外部にはファン駆動モータを取り付けたプラグファンを内蔵するファン室において、前記直方体の壁面には断熱材を設け、前記の対向する前後面と直交する側面の内部にはプラグファンの送風口が位置し、該送風口の対向位置には底部がＵ字状の送風案内部材を設け、前記プラグファンの側周面から吹き出される空気を案内するとともに、前記プラグファンの回転中心がＵ字状の送風案内部材の中央からずれて偏芯させた空気調和機のプラグファン室である。
【選択図】図３

Description

本発明は、空気調和機の送風機、特に、二枚の回転円板に回転中心から外側に向かう複数の翼部を配置して遠心力を用いて送風するプラグファン室の技術分野に属する。

従来より、空気調和機の送風機は、二枚の回転円板に回転中心から外側に向かう複数の翼部を配置し、翼部と空気の遠心力を用いて送風するプラグファンが知られており、送風出力が大きく騒音も少ないのでクリーンルーム等の多くの空気調和機に設置されており(例えば、特許文献１)、プラグファンの特徴は、シロッコファン等とは異なり翼の湾曲方向がファン回転方向とは反対であり、外周側が広く開放されていることである。
ところで、これら空気調和機のプラグファンは、外周円の周りの空気が吐き出されるが、外周にはそれを覆うように大きなチャンバーを設けて、更に方向を変えて空気をダクトや室内に供給していた。
そこで、本出願人は、空気調和機のプラグファンに大きなチャンバーを設けなくとも、コンパクトなファン室で一定方向の風量を得、かつ、必要とする風量をコンパクトなファン室内のダンパで得ることができるＵ字状ダンパの風量案内装置を提案している（特許文献２）。
この本出願人による先行技術のファン室の構造は、図１０に示すようなものであるが、このプラグファン室は壁面には断熱材を設けた直方体からなり、直方体の前面には円形の空気が流入するベルマウス状の固定開口部fが設けられ、その直後にプラグファン(g)が駆動モータに直結されて設けられプラグファンが回転する。
直方体の右側面aと左側面bの内部には、送風口(g)の対向位置に底部d1がＵ字状のダンパｄが設けられ、このＵ字状ダンパdの両端は右側面aと左側面bの上部の壁面に固定手段e1、e2によって固定され、プラグファンｇによって排出される空気は、Ｕ字状ダンパdに沿って上部のダクト等に案内される。
特開平９−１３７９７９号公報 特願２００３−４３２４４５号

ところで、前述したように大きなチャンバーを設けなくとも、コンパクトなファン室で一定方向の風量を得、かつ、必要とする風量をコンパクトなファン室内のダンパで得ることができるＵ字状ダンパの風量案内部材を設けた空気調和機のプラグファン室においても、なお、風向が乱れ送風効率を高める余地があることを見出した。
本発明は、上記の点に鑑みてなされたもので、Ｕ字状ダンパの風量案内部材を設けた空気調和機のプラグファン室において、簡単な構成で風向の乱れを少なく送風効率を高める空気調和機のプラグファン室を提供することにある。

上記課題を解決するために、請求項１の発明は、プラグファン室は直方体の形状であり、該直方体の前面には円形の空気が流入する固定開口部を設け、該前面に対向する後面の外部にはファン駆動モータを取り付けたプラグファンを内蔵するファン室において、前記直方体の壁面には断熱材を設け、前記の対向する前後面と直交する側面の内部にはプラグファンの送風口が位置し、該送風口の対向位置には底部がＵ字状の送風案内部材を設け、前記プラグファンの側周面から吹き出される空気を案内するとともに、前記プラグファンの回転中心がＵ字状の送風案内部材の中央からずれて偏芯させたことを特徴とする空気調和機のプラグファン室である。

請求項２の発明は、請求項１において、前記Ｕ字状ダンパは柔軟な材質の板状部材よりなり、該Ｕ字状ダンパの両端は前記プラグファン室の直方体の上面の開口調整手段の移動部材に連結しているとともに、前記板状部材は前記プラグファンの送風口の半周以上に対向するようにＵ字状に吊り下げられ、前記開口調整手段によって板状部材の両端により形成される開口面積が前記移動部材によって可変とする風量調整手段を設けたことを特徴とする請求項１に記載の空気調和機のプラグファン室である。

本発明は、前記のような構成であるので、空気調和機のプラグファンにおいても、大きなチャンバーを設けなくとも、コンパクトなファン室で一定方向の風量を得、かつ、ファン室内のダンパで必要とする風量を得ることができるという効果が得られ、更に、ファン室となる直方体の壁面を断熱材や防音材を用いたものとしたので、特に断熱材のある枠体内である必要が無く外部に露出してもよく、プラグファンの設置が容易になるという効果が得られる。
また、送風案内部材としてＵ字状ダンパを用い、更に、ファン室内でのファンの位置を偏芯させるという簡単な構成で、送風がより整流化され、送風効率の向上が計れるという効果が得られる。

本発明は、空気調和機のプラグファンに専用のコンパクトな直方体のファン室を設け、ファン室内にプラグファンに隣接して送風案内部材を設け、ファン室を断熱材で覆うことが本発明の特徴の一つであり、更に、送風案内部材をＵ字状ダンパとして送風効率を向上させ、かつ、組み立てが簡単でコンパクトにしたものである。

以下、本発明をプラグファン(送風機)に用いた好適な第１の実施例を図面に沿って説明する。
図１は、実施例１のプラグファン室１の壁面には断熱材を設けた直方体２の側面からの断面図であり、直方体２の前面21には円形の空気が流入するベルマウス状の固定開口部３を設け、ファン室１にはプラグファン４が駆動モータ５に直結されて設けられ、この駆動モータ５は前面21の対向する後面22の外部であって強固な駆動モータ取付架台51に取り付けられている。
固定開口部３は、図１、２に示すように、直方体２の前から空気を吸い込み、プラグファン４の回転中心の空洞部44に導くもので、前面21に固定されている。このプラグファン４は、ランナとなる二枚の上円形外枠41と下円形外枠42から構成され、この二枚の上下円形外枠41,42の間には複数のブレード43が固着され、固定開口部３に続く中心空洞部44の周りに回転中心から外側に向かうように、ブレード43の複数枚が円周上に等間隔に配置してあり、空気自体の遠心力によって、側面の送風口45から円周方向に放出される。

前述した対向する前後面21,22に直交する右側面23と左側面24の内部にはプラグファン４の送風口45が位置し、これに対向するように送風案内部材６を設けるが、送風案内部材６は送風口45の対向位置には底部61がＵ字状のダンパ（送風案内部材）６であって、柔軟な材質の板状部材よりなり、Ｕ字状ダンパ６の両端はファン室１の直方体の右側面23と左側面24の上部の壁面に固定手段71,72によって固定される。
板状部材は柔軟な材質であるが、例えばステンレス等の板状部材を単に直方体２の右側面23と左側面24の上部の壁面に固定するだけで、プラグファン４の送風口45の半周以上に対向するように、且つ左右対称のＵ字状の側断面形状に吊り下げられ、送風案内手段が形成される。このＵ字状ダンパ６によって、プラグファンによって排出される空気は、特に下半分の領域の送風はＵ字状ダンパ６に沿ってスムーズにプラグファン室１の上部のダクト(図示せず)等に案内される。

前記プラグファン４を駆動モータ取付架台51に固定するが、図３、図４に示すように、駆動モータ取付架台51は中央からずれた位置にあり、プラグファン４の回転中心も、前記Ｕ字状ダンパの送風案内部材の中央からずれて偏芯するような位置にある。
ここで、プラグファン室１の右側面23と左側面24に対する偏芯させる側は、図２に示されるようなブレード43の形状、すなわち、ブレード43の湾曲方向が時計方向である場合には、プラグファン４は反時計回り(矢印Ａ)に回転してＵ字状ダンパ６に向けて空気を放出するが、ブレード43自体の回転方向の右側面23に空気量が多い傾向がある。したがって、実施例１においては、ファン４は図３に示すように左側に偏芯させた方が好ましい。
この偏芯の度合いは大きいほど整流効果が認められるが、余り片寄ってプラグファン４が右側面23と左側面24の壁に近接しすぎるとファンの送風作用に支障を来し結果として送風効率が低下する。この送風作用に支障を来す接近距離は一般にプラグファンのランナの直径に関連し、実施例１ではプラグファン４のランナ直径をＤとすると、送風作用に支障を来さない接近距離、即ち、性能確保保証条件は0.75Ｄであるので、実施例１でも図３に示すように、プラグファン４の中心から右側面23の距離は1.5Ｄとし、プラグファン４の中心から左側面24の距離は0.75Ｄとしたもので、プラグファン室１の右側面23と左側面24の内部の距離を2.25Ｄとした。
更に、直方体２の側面21,22,23,24と底面25の各壁面には断熱機能と防音機能を有する断熱材を設け、底面25にはチャンバー等に固定する固定枠体等を設けて容易に固定できるようにし、駆動モータ５は側面22の外部の強固な駆動モータ取付架台51に取り付けられていて、直方体２の強度の負担を軽くしている。
上述した実施例１でのプラグファン４の位置を１.５Ｄ／０.７５Ｄ偏芯の比率した場合と、図１０に示す先行技術での偏芯しない比率１との比較実験結果を説明する。なお、両者の構成は偏芯以外は同じである。

図５のグラフは風量−静圧の関係を表した図で、ファンの所定回転数におけるファンの性能特性を表したもので、ファンを中央に配置した先行技術である比較例の場合と、実施例１の偏芯させた場合とでの同一回転数での性能を実測した実験結果であり、同じ風量で静圧が大きいほうが性能がよいことになる。
そこで、図５のグラフを検討すると、例えば、風量が10000ｍ³／ｈでは比較例に比べて実施例１の方が静圧がほぼ250Ｐa優り、全ての風量で実施例のほうが優っていることが判る。この際の必要な負荷動力を図６の風量−軸動力のグラフで表すが、先行技術の比較例の場合と実施例１の場合とでは負荷動力ほぼ一致し、風量が10000ｍ³／ｈでは、かえって、実施例１のほうが負荷動力が小さいことが判る。したがって、同じ風量で、静圧が高くてもより多くの軸動力を使っていては仕事量として変わらない場合があるが、実施例１の場合は比較例の場合に比べて静圧が高く且つ仕事量も同じか、それ以下である。
これらのことから、風量と回転数と軸動力の計算にて効率を計算したのが図７のグラフであるが、風量を横軸に静圧効率を縦軸にしており、単純にグラフの線が上にあるほど効率が良いファンであると言えるが、図７のグラフから判るように、例えば、風量が10000ｍ³／ｈでは実施例１の方がほぼ１５％程度静圧効率が優り、全ての風量で静圧効率は実施例１の構成の方が優っていることが判る。
上記の構成であるので、その作用は、従来の空気調和機のように大きなチャンバーを設けなくとも、コンパクトなファン室１で一定方向の風量を得、かつ、ファン室１内のダンパで必要とする風量を得ることができ、この際に、Ｕ字状ダンパ６の板状部材は直方体２内に納められていることから、ダンパが側壁に密着していなくとも、送風が外に漏れることなく、全てが開口から吹き出されることになり、また、板状部材のＵ字状ダンパ６を設け、且つ、プラグファン４の回転中心もＵ字状ダンパ６の送風案内の中央からずれて偏芯するような位置にあるので、プラグファンの送風をより効率よく導くことができるという作用も有する。
この実施例１の整流作用はＵ字状ダンパに沿って上部のダクト等に案内されるが、プラグファン室１内でプラグファン４の位置を偏芯することによって、図３の点線と矢印で示すように、空気の流れがより固定され整流効果が向上したものと考えられる。

また、プラグファン４が直方体のファン室に収納され、ファン室が直方体であることから設置が容易となり、このことは、平坦な底面にはファン室を固定する架台を設けることにより更に設置が容易となり、駆動モータ５は側面22の外部の強固な駆動モータ取付架台51に取り付けられ、架台51はチャンバー内や床に固定するので直方体２自体の強度はプラグファンに対応すればよく、プラグファン室自体を軽量にすることができる。
更に、プラグファン室１となる直方体２の壁面は、断熱材や防音材が設けられているので、チャンバー自体に断熱材を設ける必要が無く、場合によってはプラグファン室１をチャンバーの外部に露出してもよい。

次に、第２の実施例を図８、図９に沿って説明する。
第２の実施例は、第１の実施例の送風案内部材であるＵ字状ダンパ６に開口調整手段９を設けて、送風量調整が可能な可動Ｕ字状ダンパ８としたもので、それ以外の構成は実施例１と同じである。
可動Ｕ字状ダンパ８は柔軟な板状部材であって、図８，図９に示すように、プラグファン４の送風口45の半周以上を、送風口45から所定以上の間隔を保ってＵ字条に覆ったもので、Ｕ字条の上端の一対の移動端部81が左右に移動して開口部Ｘを形成して、この上端の開口部Ｘから送風する。
プラグファン４の装着位置は、実施例１と同様に、駆動モータ取付架台51に固定するが、図９に示すように、駆動モータ取付架台51は中央からずれた位置にあり、プラグファン４の回転中心も、前記Ｕ字状ダンパの送風案内部材の中央からずれて偏芯するような位置にある。
この偏芯の比率も、実施例１と同様に、実施例２も偏芯の比率を１.５Ｄ／０.７５Ｄに設定した。
また、直方体２の側面21,22,23,24と底面25の各壁面には断熱機能と防音機能を有する断熱材を設け、底面25にはチャンバー等に固定する固定枠体を設けて容易に固定できるようにし、駆動モータ５は側面22の外部の強固な駆動モータ取付架台51に取り付けられていて、直方体２の強度の負担を軽くしていることも、実施例１と同じ構成である。

この開口部Ｘは、送風量調整が可能なようにその面積が可変になるように開口調整手段９が設けられる。この開口調整手段９は、プラグファン室１において対向する右側面23と左側面24とに軸受23a,24aとを介して調整ネジ棒91を掛け渡し、この調整ネジ棒91は中央からネジの向きが反対に設けられる。
この調整ネジ棒91に係合して一対のナット部92が設けられ、ナット部92に実施例１と同様に、可動Ｕ字状ダンパ８の板状部材の端部には、一対の移動端部81が設けられるが、実施例１と同様に、回動軸を中心にして回動する蝶番を介してナット部92に揺動自在に設けられる。
また、調整ネジ棒91の右側面23と左側面24との一方の外側の端部にはハンドル93が設けられ、ハンドル93を回動することによって調整ネジ棒91が回動し、調整ネジ棒91は中央からネジの向きが反対に設けられていることから、係合するナット部92は、開口が狭まる方向、又は、開口が広がる方向に移動し、開口部Ｘもそれに応じてその開口面積を変えることができる。
この実施例２は、単に、可動Ｕ字状ダンパ８の板状部材を移動端部81を介して吊るだけの構成であるので、実施例１の作用効果に加えて、更に、極めて簡単な構造となり、安価であり、組み立てや保守が容易となる。

なお、本発明の特徴を損うものでなければ、上記の実施例に限定されるものでないことは勿論である。
本発明の空気調和機のプラグファンのファン室は、空気調和機に限らず、送風機を用いる同種の機器、例えば、冷凍機等にも適用が可能である。

本発明の第１の実施例のプラグファン室の側断面図である。 第１の実施例の主要部の分解斜視図である。 図１のａ−ａ線での右側断面図である。 図１のａ−ａ線での左側断面図である。 第１の実施例の風量−静圧の関係を表したグラフの図である。 第１の実施例の風量−軸動力の関係を表したグラフの図である。 第１の実施例の風量−静圧効率の関係を表したグラフの図である。 本発明の第２の実施例のプラグファン室の右側断面図である。 本発明の第２の実施例のプラグファン室の左側断面図である。 先行技術のＵ字状ダンパを用いたファン無偏芯の室の側断面図である。

符号の説明

１…プラグファン室、
２…直方体、21…前面、22…後面、23…右側面、24…左側面、25…底部、
23a,24a…軸受け
３…固定開口部、
４…プラグファン、41…上円形外枠、42…下円形外枠、43…ブレード、
44…空洞部、45…送風口、
５…駆動モータ、51…駆動モータ取付架台、
６…Ｕ字状ダンパ（送風案内部材)、61…底部、71,７2…固定手段
８…可動Ｕ字状ダンパ、81…移動端部、
９…開口調整手段、91…調整ネジ棒、92…ナット部、93…ハンドル、

Claims (2)

1. プラグファン室は直方体の形状であり、該直方体の前面には円形の空気が流入する固定開口部を設け、該前面に対向する後面の外部にはファン駆動モータを取り付けたプラグファンを内蔵するファン室において、前記直方体の壁面には断熱材を設け、前記の対向する前後面と直交する側面の内部にはプラグファンの送風口が位置し、該送風口の対向位置には底部がＵ字状の送風案内部材を設け、前記プラグファンの側周面から吹き出される空気を案内するとともに、前記プラグファンの回転中心がＵ字状の送風案内部材の中央からずれて偏芯させたことを特徴とする空気調和機のプラグファン室。
2. 請求項１において、前記Ｕ字状ダンパは柔軟な材質の板状部材よりなり、該Ｕ字状ダンパの両端は前記プラグファン室の直方体の上面の開口調整手段の移動部材に連結しているとともに、前記板状部材は前記プラグファンの送風口の半周以上に対向するようにＵ字状に吊り下げられ、前記開口調整手段によって板状部材の両端により形成される開口面積が前記移動部材によって可変とする風量調整手段を設けたことを特徴とする請求項１に記載の空気調和機のプラグファン室。

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