JP2002115866A - 窓型エアコンのターボファンハウジング - Google Patents

窓型エアコンのターボファンハウジング

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JP2002115866A
JP2002115866A JP2001063152A JP2001063152A JP2002115866A JP 2002115866 A JP2002115866 A JP 2002115866A JP 2001063152 A JP2001063152 A JP 2001063152A JP 2001063152 A JP2001063152 A JP 2001063152A JP 2002115866 A JP2002115866 A JP 2002115866A
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fan
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turbofan
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Sung Chun Kim
シュン チュン キム
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    • F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D29/00—Details, component parts, or accessories
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    • F04D29/42—Casings; Connections of working fluid for radial or helico-centrifugal pumps
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
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    • F04D29/42—Casings; Connections of working fluid for radial or helico-centrifugal pumps
    • F04D29/4206—Casings; Connections of working fluid for radial or helico-centrifugal pumps especially adapted for elastic fluid pumps
    • F04D29/4226—Fan casings

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  • Devices For Blowing Cold Air, Devices For Blowing Warm Air, And Means For Preventing Water Condensation In Air Conditioning Units (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ファン効率が優れたターボファンを用い、風
量と静圧の低下を防止可能とした窓型エアコンのターボ
ファンハウジングを提供することを目的とする。 【解決手段】 室内気を案内するベルマウスが形成され
た吸入面と、前記室内気を吸入する室内ファンが設置さ
れた前記吸入面に対向する底面と、前記吸入面と底面と
の間に設置され、前記室内ファンを囲む隔壁を備えた流
動案内部131と、前記流動案内部の一側に形成された開
放部から前記底面と前記隔壁が延設されてなる吐出部13
2と、前記吐出部と前記流動案内部とを連結する隔壁の
内側に形成されたカットオフ部133とを備えた窓型熱交
換器のファンハウジング13において、前記室内ファンは
ターボファン14であり、前記ターボファン14と前記流動
案内部131とによってなされる流路は急激な進行方向の
変化をもつように形成して、室内気の方向変換時に室内
気の動圧の一部が静圧に変換されて成るように構成す
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は窓型エアコンに係
り、特に窓型エアコンのターボファンハウジングに関す
る。
【０００２】
【従来の技術】図４は従来のシロコファンが適用された
窓型エアコンの横断面図である。図４を参照すると、従
来の窓型エアコンは室内部１０と室外部２０に大別され
る。
【０００３】前記室内部１０の前方には室内熱交換器１
１が設置されており、その内部には室内気を前記室内熱
交換器１１を介して室内部１０の内部に強制流入させる
室内ファン１２が設置されている。前記室内ファン１２
は流入した室内気を案内して窓型エアコンの前方に再び
吐き出すファンハウジング１３によって囲まれている。
【０００４】また、前記室外部２０の後方には室外熱交
換器２１が設置されており、その内部には窓型エアコン
の後方に提供された多数の室外気流入孔２２を介して室
外気を室外部２０の内部に強制流入させる室外ファン２
３が設置されている。前記室外ファン２３と前記室外熱
交換器２１との間にはシュラウド２４が設置されてい
る。前記シュラウド２４は流入した室外気を室外熱交換
器２１に誘導し、室内気が室外交換器を介して窓型エア
コンの後方に吐き出されるようにする役割を果たす。一
方、前記室内ファン１２及び室外ファン２３はモータ２
５の軸両端にそれぞれ連結され、回転力を与えられるよ
うに構成されている。そして、冷媒を流動させる圧縮器
２６は毛細管（図示せず）を備えた冷媒管２７を介して
前記室内外熱交換器１１、２１に連結されている。
【０００５】このように構成される窓型エアコンはその
特性上、高風量、高静圧を必要とするので、このような
特性を満足させるように、前記室内ファン１２としては
遠心多翼送風器の一種であるシロコファン（以下、図面
符号「１２」を使用する）が用いられた。
【０００６】図５は図４のＶ−Ｖ線に沿ったファンハウ
ジングの断面図である。同図に示すように、前記シロコ
ファン１２はディスク型の主板１２２と、主板１２２の
中心に設置された回転軸１２３と、主板１２２の円周面
に沿って回転軸１２３と平行して設置された複数個のブ
レード１２１と、前記ブレード１２１の自由端に固定さ
れたリム１２４とから構成されている。ここで、前記ブ
レード１２１は回転方向に曲げられて出口角αが９０°
より大きいので、室内気の流入を促進し、シロコファン
１２の外に吐き出された室内気をスムーズに排出するこ
とができる。
【０００７】図６は従来のシロコファン１２が設置され
ているファンハウジング１３の部分斜視図である。図４
及び図６を参照すると、前記ファンハウジング１３は、
シロコファン１２から吐き出された室内気を集めて大風
量の室内気を形成し、室内気の動圧の一部分を静圧に変
換する流動案内部１３１と、室内気を窓型エアコンの前
面に吐き出す吐出部１３２とから構成される。
【０００８】前記流動案内部１３１は、室内気を案内す
るベルマウス１３１ａが形成された吸入面１３１ｂと、
吸入面１３１ｂに対向し、前記シロコファン１２の回転
軸１２３が設置される底面１３１ｃと、シロコファン１
２をスクロール状に囲むことができるように前記吸入面
１３１ｂと底面１３１ｃとの間に設けられた隔壁１３１
ｄとからなっている。そして、前記流動案内部１３１の
一側には開放部１３１ｅが形成されており、この開放部
１３１ｅから前記底面１３１ｃと隔壁１３１ｄが延長さ
れて前記吐出部１３２を形成する。
【０００９】また、前記流動案内部１３１の開放部１３
１ｅの下部と吐出部１３２の下部を連結する隔壁１３１
ｄの内側にはほぼ三角断面形状を有するカットオフ部１
３３が形成されている。このカットオフ部１３３は最高
点が前記吐出部１３２の底面より高く配置されており、
流動案内部１３１から吐出部１３２に室内気が進入する
時、室内気の速度が低くなって動圧の一部分を静圧に変
換する役割を果たす。
【００１０】このように構成される前記窓型エアコンが
稼動すると、圧縮機２６が稼動し、冷媒は圧縮機２６、
室外熱交換器２１、冷媒管２７の毛細管、室内熱交換器
１１を通りながら圧縮、凝縮、膨張、蒸発の過程を経
る。従って、前記室内熱交換器１１は室内気に比べて相
対的に低温を維持し、室外交換器２１は室外気に比べて
相対的に高温を維持する。一方、前記圧縮機２６の稼動
と共に前記モータ２５が同時に回転し、前記シロコファ
ン１２と室外ファン２３も回転を始める。シロコファン
１２の回転によって、室内気は前記室内熱交換器１１を
通過しながら熱交換されて低温の室内気に変換される。
その後、室内気は前記シロコファン１２に流入して遠心
力によってブレード１２１の外に吐き出され、ブレード
１２１の回転によって、シロコファン１２と流動案内部
１３１とが成す流路を介して流動する。ここで、前記流
路は隔壁１３１ｄがシロコファン１２をスクロール状に
囲んでいるので、その形状がなめられかな流線型を成し
ており、流体の流動が自然である。しかし、流路の断面
は流体が進む方向に段々広くなって、室内気はその流路
に沿って進みながら段々減速する。これにより、室内気
の動圧の一部が静圧に変換されて静圧が上昇する。特
に、前記カットオフ部１３３を通過しながら室内気の速
度が急激に低くなって室内気の静圧も急上昇する。従っ
て、吐出部１３２を介して窓型エアコンの前方に吐き出
される室内気は高静圧を有する。一方、室外ファン２３
の回転によって前記室外気流入孔２２を介して流入した
室外気は再び前記室外ファン２３によって室外熱交換器
２１を通過しながら熱交換されて高温のものに変換され
た後、室外部２０の外に吐き出される。
【００１１】しかし、上述したように従来のシロコファ
ン１２を使用する窓型エアコンは次のような問題点があ
った。
【００１２】第１に、シロコファンはその特性上、高風
量及び高静圧を発生させることはできるが、ファン効率
が低い。従って、ファンモータの消費電力を増加させ、
結局窓型エアコンのシステム効率を低下させる原因とし
て作用する。
【００１３】第２に、一般に流通されているターボファ
ンは前記シロコファンよりファン効率が著しく高い。し
かし、シロコファンに比べて同一体積対比静圧と風量が
劣って窓型エアコンの室内ファンとしては使用すること
はできなかった。
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、ファン効率
に優れているターボファンを窓型エアコンの室内部に適
用し、このようなターボファンの適用によって、風量と
静圧が落ちることを防止することができる窓型エアコン
のターボファンハウジングを提供することを目的とす
る。
【００１５】
【課題を解決するための手段】本発明の目的は、ターボ
ファンが設置されたターボファンハウジングの形状とこ
れによる適切な設計寸法を提供して、室内気がターボフ
ァンハウジングを通過しながら高風量と高静圧に変わる
ようにすることにより、達成することができる。
【００１６】より詳しくは、室内気を案内するベルマウ
スが形成された吸入面と、前記室内気を吸入する室内フ
ァンが設置された前記吸入面に対向する底面と、前記吸
入面と底面との間に設置され、前記室内ファンを囲む隔
壁を備えた流動案内部と、前記流動案内部の一側に形成
された開放部から前記底面と前記隔壁が延設されてなる
吐出部と、前記吐出部と前記流動案内部とを連結する隔
壁の内側に形成されたカットオフ部とを備えた窓型熱交
換器のファンハウジングにおいて、前記室内ファンはタ
ーボファンであり、前記ターボファンと前記流動案内部
とによってなされる流路は急激な進行方向の変化をもつ
ように形成して、室内気の方向変換時に室内気の動圧の
一部が静圧に変換されるようにしたことを特徴とする窓
型エアコンのターボファンハウジングを提供することに
より、達成することができる。
【００１７】
【発明の実施の形態】本発明を例示する添付図におい
て、従来と同一の部品にはその説明を簡略化しており、
同じ図面符号を付した。以下、添付図に基づいて本発明
をより詳細に説明する。
【００１８】図１は本発明の吸入面が除去されたターボ
ファンハウジングの部分斜視図であり、図２は本発明の
室内熱交換器と吸入面が追加された図１のII−II線に沿
ったターボファンハウジングの横断面図である。
【００１９】図１〜図３を参照すると、本発明に係るタ
ーボファンハウジング１３は流動案内部１３１と吐出部
１３２を基本構成とする。
【００２０】前記流動案内部１３１は、室内熱交換器１
１を介して流入した室内気を案内するベルマウス１３１
ａが形成された吸入面１３１ｂと、前記室内気を吸入す
るターボファン１４が設置された前記吸入面１３１ｂに
対向する底面１３１ｃと、前記吸入面と底面１３１ｂ、
１３１ｃとの間に設置され、前記ターボファン１４を囲
む隔壁１３１ｄとからなっている。
【００２１】また、前記吐出部１３２は前記流動案内部
１３１の一側に形成された開放部１３１ｅから前記底面
１３１ｃと前記隔壁１３１ｄが延設されてなる。この吐
出部１３２は前記ターボファン１４から吐き出された室
内気を前記流動案内部１３１の前面に吐き出す役割を果
たす。
【００２２】そして、前記吐出部１３２と前記流動案内
部１３１とを連結する隔壁１３１ｄの内側にはカットオ
フ部１３３が形成される。
【００２３】前記ターボファン１４は上述したようにフ
ァンの効率に優れており、窓型エアコンの効率を向上さ
せることができるという長所のために、本発明に適用さ
れた。図３は本発明に係るターボファン１４が設置され
ているターボファンハウジング１３の正面図である。図
３を参照すると、前記ターボファン１４は流線型のブレ
ード１４１の出口角βが９０°以下の後向きに曲げられ
ており、ブレード１４１の内径ｄ１と外径ｄ２との比
（ｄ１／ｄ２）は０.８より小さい。このようにブレー
ド１４１が回転方向に曲げられた流線方向の構造を有す
るため、既存のシロコファンに比べて高効率特性をも
つ。しかし、その体積に比べて室内気の静圧と風量が劣
るという短所のために、本発明では次のような手段によ
って静圧と風量を上昇させている。
【００２４】まず、室内気の静圧を上昇させる手段から
説明する。前記ターボファン１４と前記流動案内部１３
１との間には流路が形成される。この流路を介して前記
ターボファン１４から吐き出された室内気は、ターボフ
ァンのブレード１４１によって開放部１３１ｅに進む。
本発明はこの流路に急激な進行方向の変化を与えて流路
の方向が変わるとき室内気の動圧の一部が静圧に変換さ
れるようにした。本発明の実施例では、図３に示すよう
に、その前記隔壁１３１ｄによってなされる流動案内部
１３１の断面が４角形となるようにして、室内気が方向
を変わる度に静圧が上昇するようにした。本発明では単
に実施例として流動案内部１３１の断面を四角形とした
が、流路の進行方向に急激な変化を与えることさえでき
れば、いずれの形態の多角形または曲線によって形成さ
れる流動案内部１３１の断面を有する実施形態も可能で
ある。
【００２５】また、前記カットオフ部１３３は前記隔壁
１３１ｄの下面と前記開放部側の垂直面とがなす角部位
に設置されており、特に前記ターボファン１４と接する
カットオフ部１３３の内部はスクロール状に形成されて
いる。従って、前記ターボファン１４の外径とカットオ
フ部１３３の内面との間に形成される流路の断面は室内
気が開放部１３１ａ方向に前進するときに段々広くなっ
て室内気の静圧をより上昇させる役割を果たす。
【００２６】一方、風量を最大にするために本発明で講
じた手段について説明する。まず、風量を最大にするた
めには流路の大きさを最大にする必要がある。この流路
の大きさはターボファンハウジング１３、ターボファン
１４、及びカットオフ部１３３のそれぞれの大きさとそ
の相対的な設置位置によって変化する。実験によって求
めたハウジング１３、ターボファン１４、及びカットオ
フ部１３３のそれぞれの大きさとその相対的な設置位置
は次の通りである。
【００２７】吸入面１３１ｂと底面１３１ｃとの距離を
ターボファンハウジングの長さＤｌとし、主板１４２の
外径とリム１４４の外径との距離をターボファンの出口
長さＴｌとする際、ターボファンハウジングの長さＤｌ
とターボファンの出口長さＴｌとの相対的長さによる実
験結果から察してみる。ターボファンハウジングの長さ
Ｄｌを最大にした方が風量と騒音の面で有利であった。
しかし、ターボファンハウジングの長さＤｌを非常に長
くした場合、流路の断面積が大きすぎて動圧が落ちると
いう問題があった。ターボファンの出口長さＴｌは前記
ターボファンハウジング長さＤｌの４０〜５０％｛Ｔｌ
＝（０.４０〜０.５０）＊Ｄｌ｝とした際、動圧を維持
しながも風量を最大にすることができた。
【００２８】また、ブレード１４１外端間の最遠距離を
ターボファンの外径ｄ2とし、ターボファンハウジング
の高さをＤｈとする時、その相対的な大きさによる実験
結果を察してみる。ターボファンの外径ｄ2はその寸法
を大きくするほど、風量が増加した。しかし、ターボフ
ァンの外径ｄ2の寸法が大きすぎると、ターボファン１
４の効率が落ち、騒音が増加し、その寸法が小さすぎる
と、騒音はないが、風量が落ちるという問題があった。
【００２９】ターボファンの外径ｄ2はターボファンハ
ウジング高さＤｈの７２〜８２％｛ｄ2＝（０.７２〜
０.８）２＊Ｄｈ｝とした時、その騒音が最小となり、
風量を最大にすることができた。
【００３０】また、前記回転軸１４３までの高さＴｈと
ターボファンハウジング高さＤｈとの相対的な高低によ
る実験結果を察してみる。回転軸の高さＴｈが低すぎる
か高すぎると、ターボファン１４の上下部と前記ターボ
ファンハウジング１３１の上下部との間に形成される流
路の高さ差が激しくなって風量の面で不利であった。回
転軸の高さＴｈをターボファンハウジング高さＤｈの４
０〜４８％｛Ｔｈ＝（０.４０−０.４８）＊Ｄｈ｝とし
た時、その風量が最大になった。
【００３１】また、前記回転軸１４３と図３の左側垂直
隔壁１３１ｄとの水平距離を回転軸の設置幅Ｔｗとする
時、回転軸の設置幅Ｔｗによる実験結果を察してみる。
回転軸の設置幅Ｔｗが小さすぎるか大きすぎると、前記
ターボファン１４の左右部と左側垂直隔壁１３１ｄ及び
前記カットオフ部１３３との間に形成される流路の幅差
が激しくなって風量の面で不利であった。回転軸の設置
幅Ｔｗをターボファンハウジング高さＤｈの４５〜５３
％｛Ｔｗ＝（０.４５〜０.５３）＊Ｄｈ｝とした時、そ
の風量が最大になった。
【００３２】そして、カットオフ部１３３の上部内側面
からターボファンの外径ｄ2との距離をカットオフ距離
Ｃｌとする時、このカットオフ距離Ｃｌによる実験結果
を察してみる。このカットオフ距離Ｃｌが小さすぎると
風量は増加するが、騒音の面で不利であり、大きすぎる
と騒音は減少するが、静圧の面で不利であった。カット
オフ距離Ｃｌをターボファン外径ｄ2の７〜１４％｛Ｃ
ｌ＝（０.０７〜０.１４）＊Ｄ｝とした時、その騒音が
最小となり、風量を最大にすることができた。
【００３３】また、カットオフ部１３３の高さＣｈによ
る実験結果を察してみる。カットオフ部１３の上面（最
高点）と前記吐出部１３２の下面を同一の平面上に位置
させ、吐出部１３２の吐出面積を最大化することによ
り、風量を最大にした。カットオフ部１３３の上面の高
さが吐出部１３２の下面の高さより高い場合には室内気
の静圧は上昇するが、吐出量が減少するという問題点が
あった。
【００３４】最後に、室内気の静圧上昇の面より室内気
の吐出量をより増加させようとする場合は、前記カット
オフ部１３３の対角方向に位置した隔壁１３１ｄの角部
位に室内気の方向を緩やかに変換させるデフレクタ１５
をさらに設置することもできる。この際、前記デフレク
タの幅Ｄｅｗ及び高さＤｅｈを同一にし、デフレクタの
幅Ｄｅｗ及び高さＤｅｈをターボファンハウジング高さ
Ｄｈの１０〜２０％｛Ｄｅｗ＝Ｄｅｈ＝（０.１０〜０.
２０）＊Ｄｈ｝とした時、その風量が最大になった。
【００３５】このような構成による本発明のターボファ
ン１４が適用された窓型エアコンのターボファンハウジ
ング１３でターボファン１４が回転し始めると、ターボ
ファン１４から吐き出された室内気が前記カットオフ部
１３３に案内されて速度がやや遅くなりつつ前記流動案
内部１３１の下部に沿って水平に進んだ後、方向を転換
して流動案内部１３１の垂直部に沿って上方に進み、再
び方向を転換して流動案内部１３１の上部に沿って水平
方向に進む。このように室内気が方向を転換する度に室
内気の速度が低くなるので、室内気の動圧の一部が静圧
に変換して室内気の静圧が上昇したまま、室内気は吐出
部１３２を介して吐き出される。これにより、ターボフ
ァン１４は静圧が低いにも拘わらず、前記流路の構造に
よって静圧を上昇させることができる。また、前記ター
ボファンハウジング１３の構造によって室内気が通過す
る流路の断面積が最大に大きくなって室内気の風量が増
加する。また、前記左側の上部にデフレクタ１５を適用
する場合には室内気の流れが円滑になって、静圧はやや
下降するが風量はさらに増加する。
【００３６】
【発明の効果】本発明はファン効率の高いターボファン
をターボファンハウジングに適用することにより、窓型
エアコンのシステム効率を向上させることができ、ター
ボファンハウジングの構造を最適に変更して低風量低静
圧を発生するターボファンの適用にも拘わらず、高風量
及び高静圧を発生させることができる有用な発明であ
る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の吸入面が除去されたターボファンハウ
ジングの部分斜視図である。
【図２】本発明の室内熱交換器と吸入面が追加された図
１のII−II線に沿ったターボファンハウジングの横断面
図である。
【図３】図１の正面図である。
【図４】従来のシロコファンが適用された窓型エアコン
の縦断面図である。
【図５】図４のＶ−Ｖ線に沿ったファンハウジングの断
面図である。
【図６】従来のシロコファンが設置されているファンハ
ウジングの部分斜視図である。
【符号の説明】
１３…ターボファンハウジング １４…ターボファン １３１…流動案内部 １３２…吐出部 １３３…カットオフ部

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 室内気を案内するベルマウスが形成され
    た吸入面と、前記室内気を吸入する室内ファンが設置さ
    れた前記吸入面に対向する底面と、前記吸入面と底面と
    の間に設置され、前記室内ファンを囲む隔壁を備えた流
    動案内部と、前記流動案内部の一側に形成された開放部
    から前記底面と前記隔壁が延設されてなる吐出部と、前
    記吐出部と前記流動案内部とを連結する隔壁の内側に形
    成されたカットオフ部とを備えた窓型熱交換器のファン
    ハウジングにおいて、 前記室内ファンはターボファンであり、 前記ターボファンと前記流動案内部とによってなされる
    流路は急激な進行方向の変化をもつように形成して、室
    内気の方向変換時に室内気の動圧の一部が静圧に変換さ
    れるようにしたことを特徴とする窓型エアコンのターボ
    ファンハウジング。
  2. 【請求項２】 前記隔壁が成す流動案内部の断面は四角
    形であることを特徴とする請求項１記載の窓型エアコン
    のターボファンハウジング。
  3. 【請求項３】 前記カットオフ部は前記隔壁の下面と前
    記開放部側の垂直面とによってなされる角部位に設置さ
    れ、前記ターボファンと接するカットオフ部の内面はス
    クロール形であることを特徴とする請求項２記載の窓型
    エアコンのターボファンハウジング。
  4. 【請求項４】 前記ターボファンの出口長さ（Ｔｌ）は
    前記ターボファンハウジング長さ（Ｄｌ）の４０〜５０
    ％であり、 前記ターボファンの外径（ｄ2）はターボファンハウジ
    ング高さ（Ｄｈ）の７２〜８２％であり、 前記ターボファンの回転軸までの高さ（Ｔｈ）は前記タ
    ーボファンハウジング高さ（Ｄｈ）の４０〜４８％であ
    り、 前記ターボファンの回転軸の設置幅（Ｔｗ）はターボフ
    ァンハウジング高さ（Ｄｈ）の４５〜５３％であり、 前記カットオフ部の上部内側面から前記ターボファン外
    径（ｄ2）とのカットオフ距離Ｃｌは前記ターボファン
    外径（ｄ2）の７〜１４％であり、 前記カットオフ部の上面と前記吐出部の下面は同一の平
    面上に位置することを特徴とする請求項３記載の窓型エ
    アコンのターボファンハウジング。
  5. 【請求項５】 前記カットオフ部の対角方向に位置した
    前記隔壁の角部位に室内気の方向を円満に変換させるデ
    フレクタをさらに設置したことを特徴とする請求項１か
    ら４までのいずれか１項に記載した窓型エアコンのター
    ボファンハウジング。
  6. 【請求項６】 前記デフレクタの幅（Ｄｅｗ）及び高さ
    （Ｄｅｈ）は同一であり、前記ターボファンハウジング
    高さ（Ｄｈ）の１０〜２０％であることを特徴とする請
    求項５記載の窓型エアコンのターボファンハウジング。
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