JP2009156188A - 空気調和機のプラグファン室における風量調整装置。 - Google Patents
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Abstract
コンパクトなファン室で負荷を加えることなく風量を調整する空気調和機のプラグファンを提供する。
【解決手段】
空気調和機のプラグファン室が直方体の形状であり、直方体の前枠面には円形の空気が流入する固定開口部を設け、前枠面に対向する後枠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、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、プラグファンの側周面から吹き出される空気を案内し、該送風案内部材の両端は前記プラグファン室の直方体の上面の風量調整手段の移動部材に連結しているとともに、送風案内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なU字状の形状であり、風量調整手段によってU字状の送風案内部材を平行移動させ、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度合いを調整する。
【選択図】図2
Description
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て、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1)。
この本出願人による先行技術のファン室の構造は、図9、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、直方体の前枠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hに直結されて設けられプラグファンgが回転する。
図9の直方体の右側枠面aと左側枠面bの内部には、送風口i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の両端は右側枠面aと左側枠面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。
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、送風量を減少させる場合にもプラグファンの負荷を増加させることなく、風量調整を行うことができる空気調和機のプラグファン室を提供することにある。
以下、本発明を空気調和機のプラグファン室の風量調整装置好適な実施例を図面に沿って説明する。
図1は、本発明の実施例のプラグファン室1の壁面には断熱材を設けた直方体2の側枠面からの断面図であり、直方体2の前枠面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は前枠面21の対向する後枠面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1,2,3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、前枠面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外円形外枠41と内円形外枠42から構成され、この二枚の内外円形外枠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。
このU字状ダンパ(送風案内部材)6によって、プラグファン4から排出される空気は、特に下半分の領域の送風が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。
ここで、プラグファン室1の右側枠面23と左側枠面24に対する偏芯させる側は、図2,3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の湾曲方向が反時計方向である場合には、プラグファン4は時計回り(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自体の回転方向の左側枠面22に空気量が多い傾向にある。したがって、実施例1においては、プラグファン4は図2に示すように右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が右側枠面23や左側枠面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2に示すように、プラグファン4の中心から左側固定部材71までの距離は1.5Dとし、プラグファン4の中心から右側固定部材72までのの距離は0.75Dとしたもので、プラグファン室1の左側固定部材71と右側固定部材72の内部の距離を2.25Dとし、X1(偏心距離)=0.375Dだけ偏芯している。
更に、直方体2の前枠面21,後枠面22,側面23,24と底枠面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、底枠面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は後枠面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。
図4のグラフは本実施例装置での[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、実施例の偏芯させた場合での同一回転数で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4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5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の場合とでは負荷動力はほぼ一致し、風量が10000m3/hでは、かえって、実施例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6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6のグラフから判るように、例えば、風量が10000m3/hでは実施例の方がほぼ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て、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、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。
更に、プラグファン室1となる直方体2の壁枠面は、断熱材や防音材が設けられているので、プラグファン室1を直接外部に露出してもよい。
水平移動が可動なU字状ダンパ6は図2に示すように、送風案内部材は、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字状に覆ったもので、U字状の上端は一対の風量調整手段7の固定部材71,72に取り付けられ、送風開口部を形成している。
プラグファン4の装着位置は、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6の中央からずらして偏芯するような位置にあり、偏芯の比率は、前述したように、偏芯の比率を1.5D/0.75Dである。
この開口部は、送風量調整が可能なように、U字状送風案内部材6の開口面積はそのままで送風案内部材6全体が水平方向に移動可能に風量調整手段7が設けられる。
この風量調整手段7は、プラグファン室1において対向する右側枠面23と左側枠面24とに軸受231,241とを介して調整ネジ棒73を掛け渡し、この調整ネジ棒73はネジの向きは全長に亘って同じ方向に設けられる。
この調整ネジ棒73に係合して前記固定部材71,72にそれぞれナット部711,721が設けられ、固定部材71,72には送風案内部材6の両端部62,63が取付られる。
また、調整ネジ棒73の右側枠面23と左側枠面24との一方の外側の端部にはハンドル74が設けられ、ハンドル74を回動することによって調整ネジ棒73が回動し、固定部材71,72を左右に平行移動することができる。
したがって、風量が最大の場合(100%)のU字状送風案内部材6に対するプラグファン4の偏芯の比率を1.5D/0.75Dから、ハンドル74を回動して、U字状ダンパの送風案内部材6の位置を図2の実線から一点鎖線の位置に移動し、固定部材71,72が71a,72aの位置に移動して、プラグファン4の位置がU字状ダンパの送風案内部材6の中心に位置するように、即ち、偏芯の比率を1.125D/1.125D=1/1にすると、風量は約20%少なくなる。この作用・効果を次の実験によって確認した。
ここで、風量を最大風量(100%)から20%少なくする場合の、先行技術(特許文献2)の送風開口面積を絞る方式(1)での実験と、本発明の実施例のU字状ダンパの送風案内部材の平行移動方式(2)での実験との風量抵抗に関する数値を実験で計測し、その実験結果の数値を下記に示す。
(1)送風開口面積可変(絞り)方式(特許文献2)での場合
風量:100%時の風速=5.57 m/s
風量:100%時の圧力損失=18.52 Pa
風量: 80%時の風速=13.38 m/s
風量: 80%時の圧力損失=107 Pa
結果:圧力損失の増加分=88.48 Pa(577.7%)
(2)U字状ダンパ平行移動方式(本発明実施例)での場合
風量:100%時の風速=5.56 m/s
風量:100%時の圧力損失=18.47 Pa
風量: 80%時の風速= 4.45 m/s
風量: 80%時の圧力損失= 11.18 Pa
結果:圧力損失の増加分(減少分)=−7.29 Pa(60.5%)
以上のように、従来の(1)送風開口面積可変(絞り)方式では、U字状ダンパの送風案内部板の先端を狭くし、風量を絞るほど抵抗が増すので、風量を80%にすると圧力損失は88.48 Pa(577.7%)に増加するが、(2)本発明でのU字状ダンパ平行移動方式では、開口面積を変化させないので風速が低下するため、風量を80%にすると圧力損失は、逆に、−7.29 Pa(60.57%)に減少し、両方式の差は95.77 Paとなり、本発明の実施例1のU字状ダンパ平行移動方式では圧力損失が起こらず、逆に、圧力損失を少なくしながら送風量を減少調整できることが判る。
本発明の特徴は、空気調和機のプラグファンの最適偏芯位置からズラすことによって、送風の整流化はなされなずに送風量も低下するが、U字状の送風案内部の形状が変化しなければ送風抵抗は増加せず、逆に、低減することを見出し、これに基づいて風量調整を行うことを基礎とするものであるから、実施例1のようにU字状の送風案内部を水平に移動させる代わりに、送風案内部を固定してプラグファンの最適偏芯位置から移動させても良く、このための構成が実施例2である。
実施例2を図7及び図8で説明するが、図7に示すように、直方体2内のU字状ダンパ(送風案内部材6)の両端部は、直方体2の右側枠面23と左側枠面24とにそれぞれ固定され、駆動モータ5a、5a'は水平方向は移動するモータ移動装置8によって水平方向に移動可能である。
したがって、駆動モータ5aが移動するとプラグファン4も開口部3aも水平方向に移動(3a')する。このように、開口部3aは前枠面21上を滑って移動するが、移動しても開口部3a、3a'の外枠と前枠面21とは気密性を維持するようにパッキン等を介在させている。
前記モータ移動装置8は、駆動モータ取付架台51aの上に固定部81で固定し、固定部81の上面に滑りベース82を設けて、滑りベース82に駆動モータを載置して固定し、移動用ボルト821を操作することによって滑りベース82を所定の移動距離に移動して固定する。こうすることで、U字状ダンパの送風案内部材6の所望の位置にプラグファン4の中心を設定できる。こうして、図7に示すように、プラグファン4の最適偏芯位置(実線)から所望の位置(2点鎖線)の位置にX2の距離だけ移動することができる。
本実施例の風量調整の作用は、実施例1と同じであり、上記の説明にない部分は実施例1と同じであるので省略した。
2…直方体、21…前枠面、22…後枠面、23…右側枠面、231,241…軸受、
24…左側枠面、25…底枠面、
3,3a,3a'…固定開口部(インレットコーン)、
4…プラグファン、41…外円形外枠、42…内円形外枠、43…ブレード、
44…空洞部、45…送風口、
5,5a,5a'…駆動モータ、51,51a…駆動モータ取付架台、
6…送風案内部材(U字状ダンパ)、61…底部、62,63…端部
7…調整手段、71,72,71a,72a…固定部材、711,721…ナット部、
73…調整ネジ棒、74…ハンドル、
8…モータ移動装置、81…固定部、82…滑りベース、821…移動用ボルト、
9…モータ・インレットコーンユニット、91,92…移動ベース部、
93…連結シャフト
Claims (2)
- プラグファン室は直方体の形状であり、該直方体の前枠面には円形の空気が流入する固定開口部を設け、該前枠面に対向する後枠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、前記の対向する前後枠面と直交する側枠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、該送風案内部材の両端は前記プラグファン室の直方体の上面の風量調整手段の移動部材に連結しているとともに、前記送風案内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なU字状の形状であり、前記風量調整手段によってU字状の送風案内部材を平行移動させ、U字状の送風案内部材の中央からの前記プラグファンの回転中心の偏芯度合いを調整して風量を調整することを特徴とする空気調和機のプラグファン室における風量調整装置。
- プラグファン室は直方体の形状であり、該直方体の前枠面には円形の空気が流入する固定開口部を設け、該前枠面に対向する後枠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、前記の対向する前後枠面と直交する側枠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、該送風案内部材の両端は前記プラグファン室の直方体の上面に固定されて前記プラグファンの送風口の半周以上に対向するようなU字状の形状であり、前記プラグファンを平行移動するファン移動手段を設け、プラグファンを平行移動することにより、U字状の送風案内部材の中央からの前記プラグファンの回転中心の偏芯度合いを調整して風量を調整することを特徴とする空気調和機のプラグファン室における風量調整装置。
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