JP2005147629A - 空気調和機の送風機 - Google Patents

Abstract

【課題】
送風機の駆動モータの回転軸と前記送風機の回転軸に直結した空気調和機であって、駆動モータの回転数が一定であっても、要求される風量になるように、的確に効率よく制御でき騒音も少ない空気調和機の送風機を提供する。
【解決手段】
送風機の回転軸を駆動モータの回転軸に直結した空気調和機において、該送風機のランナは二枚の円形外枠からなり、一方の円形外枠の回転中心に開口部を設け、該開口部に続く回転中心に空洞部を設け、該空洞部の周りに回転中心から外側に向かう複数の翼部を前記二枚の円形外枠の間に配置し、前記開口部から空気を吸い込み前記翼部と空気の遠心力を用いて円形外枠の外周側に送風し、前記翼部には空気流が触れるブレード幅を調節する調節手段を設け、該調整手段によって所望の風量に変更したことを特徴とする空気調和機の送風機。
【選択図】図１

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送風機、例えば、リミットロードファン、プラグファン等の遠心送風機の技術分野に属する。

従来、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送風機、例えば、翼型送風機、チューブラ送風機、プラグファン等の遠心送風機が多用される傾向にある。
ところで、これら空気調和機の送風機において、送風機のランナは幅や径が異なる数種類のものを用意しておき、空気調和機のシステムが指定する風量と静圧が得られるランナを選択し、その回転数を算出し、算出された回転数に一致する駆動モータを用いるが、通常の場合には空気調和機の送風機に用いる駆動モータの回転数は、交流電源を使用する場合にポールの数によって決まっており、例えば、５０Hzの交流電源で４Ｐでは1500rpm、６Ｐでは1000rpm、６０Hzの交流電源で４Ｐでは1800rpm、６Ｐでは1200rpmであるため、ベルトとプーリでの変速機、歯車式変速機、電源周波数のインバーター等を用いて、送風機が必要される回転数に変速していた。
しかしながら、変速機やインバーターは高価であり、また、変速機やインバーターは寿命があり、更に、保守の面からもそれだけ点検箇所や補修箇所が多くなるといった問題点があった。
また、変速機やインバーターを用いることなく駆動モータを直結する場合もあるが、この場合にはランナは風量過多の状態から、別途設けた風量調整ダンパ等で要求風量まで絞る方法もあるが、ダンパで負荷をかけて風量を絞ることになるため、その分だけエネルギーを余分に必要とするといった問題点があった。

そこで、本発明者らは、図５、図６に示されるように、プラグファンにおいて、一定回転する駆動モータｍで駆動される送風機のランナの二枚の回転円板上a1,a2の外周縁に複数の翼ｂを配置し、空気を吸い込む開口部ｃと中心空洞部ｄに、回転軸方向に移動する傘状のデスクｅを回転円板中心上に設け、このデスクｅを開口部から挿入される支柱ｆによって上下(図５)方向調節可能に調整し、開口部の面積を調整して、結果として、翼ｂへの空気の供給量を変化させ、翼ｂと空気の遠心力を用いて外側に送風する空気量を調整し、要求される風量及び静圧になるように送風機を調整し、駆動モータの回転数に一致するようにしていたが、前述したような翼型送風機の一種であるプラグファンにおいては、空気を吸い込む開口部ｃと中心空洞部ｄに設けた傘状のデスクｅは、図５に示すように、翼ｂまで延びていないため、翼の有効幅が効率よく制御できず、風量の制御も充分ではなく、また、騒音も発生しやすかった。

本発明は、このような不都合に鑑みてなされたもので、駆動モータと送風機の回転軸に駆動モータの回転軸を直結する空気調和機において、駆動モータの回転数が一定であっても、送風機側で要求される風量になるようにし、従来のように、変速機やインバーターを用いることなく、送風機を的確に効率よく制御し騒音も少ない空気調和機の送風機を提供するものである。

上記課題を解決するために、請求項１の発明は、送風機の回転軸を駆動モータの回転軸に直結した空気調和機において、該送風機のランナは二枚の円形外枠からなり、一方の円形外枠の回転中心に開口部を設け、該開口部に続く回転中心に空洞部を設け、該空洞部の周りに回転中心から外側に向かう複数の翼部を前記二枚の円形外枠の間に配置し、前記開口部から空気を吸い込み前記翼部と空気の遠心力を用いて円形外枠の外周側に送風し、前記翼部には空気流が触れるブレード幅を調節する調節手段を設け、該調整手段によって所望の風量に変更したことを特徴とする空気調和機の送風機である。
請求項２の発明は、請求項１において、前記調節手段は前記空洞部および翼部の全面に亘って傘状の風量調整円板を設け、該風量調整円板を軸方向に移動するための調整固定部材を設け、該調整固定部材によって前記風量調整円板を軸方向の所望の位置に固定することを特徴とする請求項１に記載の空気調和機の送風機である。

本発明は、前記のような構成であるので、駆動モータの回転軸と前記送風機の回転軸に直結した空気調和機にあって、駆動モータの回転数を変えなくても、送風機側の要求される所望の風量になるように制御することによって、従来のように、ベルトとプーリでの変速機、歯車式変速機、電源周波数のインバーターが必要なく、変速機やインバーターを不必要だけコストを安くでき、変速機やインバーターは寿命や保守の面からも点検箇所や補修箇所が不必要になり、また、従来の駆動モータを直結する場合のように、ランナは風量過多の状態から、別途設けた風量調整ダンパ等で要求風量まで絞って、エネルギーロスを生じさせることがなく、駆動モータの能力を１００％に近い状態で稼働させることができ、渦流を少なくし効率良く送風することができ、騒音も小さなくすることができる。
特に、請求項２の発明は、なるべく渦流が発生しないように送風機の空気通路の全面に亘って調整することによって、より的確に効率よく送風量を制御できるようにしたものである。

空気調和機の送風機は、送風機は二枚の円形外枠であるランナの幅（ブレード幅）とランナの円形の直径が一定の場合は、送風機の回転数によって風量と静圧とは共に変化するが、回転数が一定の場合、(1)ランナの直径が変化するすると、風量と静圧とが共に変化するが、(2)ランナの直径が同じで、ランナの幅（ブレード幅）を変化させた場合には、静圧はほとんど変化しないが、風量は比例的に変化する。
本発明は、上記の知見に基づいてなされたもので、空気調和機の前記送風機の回転軸と駆動モータの回転軸とを直結しても、ランナの幅（ブレード幅）を変化させた場合には、静圧はほとんど変化しないが、風量は比例的に変化することに着目して、駆動モータの回転数が一定であっても、ランナの幅（ブレード幅）を変化させて、空気調和機の送風機が要求される風量（及び静圧）になるように的確に効率よく制御できるようにしたものである。
勿論、ランナの幅（ブレード幅）の変更は、事前に設計プログラムより算出されるランナ直径、幅でその都度製作してもよく、その場合でも、前述したようにランナでの幅（ブレード幅）を変化させて風量を調整すればよい。

本発明をプラグファン(送風機)に用いた好適な実施例を図面に沿って説明する。
図１は、本実施例のプラグファンの概略を示す斜視図であるが、プラグファン１は、駆動モータ２によって回転するが、この駆動モータ２は空気調和機の枠体(図示せず)にモータ固定架台２１によって装着される。
プラグファン１は、図１、図２に示されるように、ランナであり外枠となる二枚の円形外枠３、４から構成され、この駆動モータ２とは反対側の先端円形外枠３は、中央部が盛り上がり、その中心部に開口部３１が設けられており、他方、この駆動モータ２側の主円形外枠４は、回転中心の駆動連結部４１に駆動モータ２が連結されている。

この二枚の円形外枠３．４の間には複数の翼部(ブレード)５が円形外枠３．４に溶接当の固定手段で固着されるが、図３に示すように、開口部３１の軸方向には翼部５を設けない空洞部６を形成し、この空洞部６の周りに円形外枠３．４の回転中心から外側に向かうように、図４に示す翼部５を複数枚が円周上に等間隔に配置してある。
そして、二枚の円形外枠３．４の間には、複数の翼部５の外に、風量調整円板７が配置される。この風量調整円板７は、回転中心部には円形の中心平坦部７１、これに続く概略形状が傘状の傘状部７２、円周縁近傍の複数の翼部５の領域では円周平坦部７３が形成され、空洞部６および翼部５の全面に亘って覆うように形成されており、風量調整円板７の外周円縁７６は主円形外枠４の円周円縁４４よりも若干大きく外側に突出して翼摺動孔７４を形成している。
なお、風量調整円板７の中心部に続く傘状部７２が傘状を呈しているのは開口部から導入される空気がスムーズに外周方向に向かうように形成される。
前記風量調整円板７の円周平坦部７３は、図３に示されるように、翼部５が位置する領域であり、翼部５が摺動自在に移動しうる翼摺動孔７４が設けられ、風量調整円板７が上下に移動しても支障がないように構成されている。
前記主円形外枠４の駆動連結部４１の外円周には円板状で平坦な連結円板部４２が設けられ、連結円板部４２には３本のボルトが回転可能に立設し支柱を兼ねた回転ボルト部４３が設けられ、他方、前記風量調整円板７の円周平坦部７３は、回転ボルト部４３に係号する固定ナット部７４が設けられ、立設回転ボルト部４３を回動することによって、固定ナット部７４と協動して風量調整円板７が上下に移動し、所望の位置に調整することができる。

なお、風量調整円板７の調整して固定する調整手段として、本実施例では、回転ボルト部４３と固定ナット部７４の組み合わせとしたが、この場合の調整手段は手動によって回動しても、更に、外部から指令によって自動的に所望の位置に風量調整円板７を固定する構成にしても良い。
また、本実施例では、３本のボルト(３本以外の１本でも多数本でもい。)が回転可能としたが、３本のボルトを固定にしナットを回転可能として風量調整円板７の位置を調整する構成にしてもよい。更に、翼部５の縦幅方向に複数の調整ネジ孔を設け、風量調整円板７に固定部を設けて、所望の翼部の調整ネジ孔にボルト等の固定部材によって風量調整円板７を固定する構成にしてもよい。

上記の構成であるので、その作用は送風機１が開口部３１から空気を吸い込み、空気流は空洞部６を通過して風量調整円板７は概略形状が傘状の中心部７から直角方向の外周側に向かい、翼部５の翼壁面５２に沿って空気自体の遠心力によって円形外枠３．４の外周側に送風される。
この際、駆動モータの回転数が一定であっても、送風機側の送風量を要求される風量になるように、風量調整円板７の位置を回転ボルト部４３を回動することによって所望の位置に固定する。
この風量調整円板７は、空洞部および翼部の全面に亘って形成されているので、送風機１の外側に吐き出された空気が風量調整円板７と主円形外枠４の間にスムースに流れ渦流も発生しにくい。この作用を高めるために本実施例では、風量調整円板７の外周円縁７６は主円形外枠４の円周円縁４４よりも若干大きく外側に突出しているので、更に、スムースに流れて渦流も発生しにくい。

したがって、本発明の実施例においては、駆動モータの回転軸と前記送風機の回転軸に直結した空気調和機にあって、駆動モータの回転数を変えなくても、送風機側の要求される所望の風量になるように制御することによって、従来のように、ベルトとプーリでの変速機、歯車式変速機、電源周波数のインバーターが必要なく、変速機やインバーターを不必要だけコストを安くでき、軸受け(ベアリング)、シャフト、ベルト／プーリー、歯車といった部品も不要となり、変速機やインバーターは寿命や保守の面からも点検箇所や補修箇所が不必要になる。
また、従来の駆動モータを直結する場合のように、ランナは風量過多の状態から、別途設けた風量調整ダンパ等で要求風量まで絞って、エネルギーロスを生じさせることがなく、駆動モータの能力を１００％に近い状態で稼働させることができ、渦流を少なくし効率良く送風することができ、騒音も小さなくすることができる。
さらに、風量調整円板７は、渦流が発生しないように送風機の空気通路の全面に亘って調整することによって、より的確に効率よく送風量を制御できる。
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り、静圧を変化させるには、異なる径のランナを用いればよいが、この場合でも異なるランナの幅（ブレード幅）のものを用意する必要がなく、用意するランナの種類を大幅に減らすことができる。
また、ランナの幅（ブレード幅）の変更は、事前に設計プログラムより算出されるランナ直径、幅でその都度製作してもよく、その場合でも、前述したようにランナでの幅（ブレード幅）を変化させて風量を調整すればよく、駆動モータの回転軸と前記送風機の回転軸に直結した空気調和機のほとんど全てに対応することができる。

本発明の空気調和機の送風機は、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。

本発明の実施例のプラグファンの概略を示す斜視図である。 図１の実施例のプラグファンの縦断面図である。 図２のＡ−Ａ線からの平面図である。 実施例の翼部単体の側面図である。 従来例の実施例のプラグファンの縦断面図である。 従来例の図５の平面図である。

符号の説明

１…プラグファン、
２…駆動モータ、２１…モータ固定架台、
３…先端円形外枠、３１…開口部、
４…主円形外枠、４１…駆動連結部、４２…連結円板部、
４３…回転ボルト部、４４…円周円縁、
５…翼部、５１…翼壁面、
６…空洞部、
７…風量調整円板、７１…中心平坦部、７２…傘状部、７３…円周平坦部
７４…翼摺動孔、７５…固定ナット部、７６…外周円縁、

Claims (2)

1. 送風機の回転軸を駆動モータの回転軸に直結した空気調和機において、該送風機のランナは二枚の円形外枠からなり、一方の円形外枠の回転中心に開口部を設け、該開口部に続く回転中心に空洞部を設け、該空洞部の周りに回転中心から外側に向かう複数の翼部を前記二枚の円形外枠の間に配置し、前記開口部から空気を吸い込み前記翼部と空気の遠心力を用いて円形外枠の外周側に送風し、前記翼部には空気流が触れるブレード幅を調節する調節手段を設け、該調整手段によって所望の風量に変更したことを特徴とする空気調和機の送風機。
2. 請求項１において、前記調節手段は前記空洞部および翼部の全面に亘って傘状の風量調整円板を設け、該風量調整円板を軸方向に移動するための調整固定部材を設け、該調整固定部材によって前記風量調整円板を軸方向の所望の位置に固定することを特徴とする請求項１に記載の空気調和機の送風機。

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