JP6520185B2 - 空気調和装置 - Google Patents

Description

本発明は、空気調和装置、特に、ケーシング内に遠心ファンが設けられた空気調和装置に関する。

従来より、特許文献１（特開平６−２８１１９４号公報）に示すように、ファン入口が吹出口に対向するように形成された送風ユニット（ファン室）に回転軸がファン入口の開口方向を向いた状態で後向き羽根の遠心ファンが設けられた空気調和装置がある。また、特許文献２（特開２０１０−３１６８０号公報）に示すように、シロッコファンが設けられた空気調和装置において、シロッコファンの軸動力から風量を得るようにして回転数制御を行うものがある。

ここで、特許文献１のような遠心ファンが設けられた空気調和装置において、特許文献２のような回転数制御を採用することが考えられる。

しかし、遠心ファンでは、ファンモータの出力変化がシロッコファンに比べて小さいため、特許文献２のような回転数制御を行うことが困難である。このため、特許文献１のような遠心ファンが設けられた空気調和装置では、圧力センサで遠心ファンの一次側及び二次側圧力を検出して、検出された圧力を使用して回転数制御を行う必要がある。そして、そのためには、遠心ファンの一次側圧力を正確に検出できなければならない。

本発明の課題は、ケーシング内に遠心ファンが設けられた空気調和装置において、遠心ファンの一次側圧力を正確に検出できるようにすることにある。

第１及び第２の観点にかかる空気調和装置は、ケーシングと、仕切部材と、熱交換器と、遠心ファンとを有している。ケーシングには、吸込口と吹出口とが形成されている。仕切部材は、ケーシング内を吸込口側の熱交換器室と吹出口側のファン室とに仕切っており、熱交換器室とファン室とを連通するファン入口が形成されている。熱交換器は、熱交換器室に設けられている。遠心ファンは、複数の後向き羽根を有する羽根車を有しており、回転軸がファン入口の開口方向を向いた状態で羽根車がファン室に設けられてファン入口を通じて熱交換器室の空気をファン室に吸い込む。そして、仕切部材を回転軸に沿う方向から見た際に、仕切部材の熱交換器室側の面のうちケーシングの周縁部に寄った位置には、遠心ファンの一次側の圧力を検出する圧力センサの一次側圧力検知管が開口している。

ここでは、上記のように、ファン入口が形成された仕切部材の熱交換器室側の面のうちケーシングの周縁部に寄った位置に、遠心ファンの一次側の圧力を検出する圧力センサの一次側圧力検知管を開口させるようにしている。このため、ここでは、一次側圧力検知管が、仕切部材の熱交換器室側の面のうちファン入口近傍における動圧の影響を受けにくい位置に開口していることになる。

これにより、ここでは、遠心ファンの一次側圧力を正確に検出することができる。

また、第１の観点にかかる空気調和装置は、羽根車が、回転軸がファン入口の開口方向に沿うケーシングの側部の１つである羽根車近傍側部に寄った位置に配置されている。そして、一次側圧力検知管は、羽根車近傍側部に対向するケーシングの側部に寄った位置に開口している。

ここでは、上記のように、羽根車の回転軸を羽根車近傍側部に寄せて配置し、そして、一次側圧力検知管を羽根車近傍側部に対向する側部に寄った位置に開口させるようにしている。このため、ここでは、一次側圧力検知管が、仕切部材の熱交換器室側の面のうちファン入口近傍における動圧の影響をさらに受けにくい位置に開口していることになる。

これにより、ここでは、遠心ファンの一次側圧力をさらに正確に検出することができる。

また、第２の観点にかかる空気調和装置は、圧力センサが、仕切部材よりもファン室側で、かつ、羽根車の風下側に配置されている。そして、一次側圧力検知管は、回転軸に沿う方向から見た際に、ケーシングの周縁部を構成する側部に沿って圧力センサから仕切部材まで延びている。

ここでは、上記のように、一次側圧力検知管をファン室側に配置された圧力センサから仕切部材まで延ばすにあたり、一次側圧力検知管をケーシングの周縁部を構成する側部に沿って延ばすようにしている。このため、一次側圧力検知管が遠心ファンによって吹き出される空気の流れを妨げにくい位置に一次側圧力検知管を配置することができる。

これにより、ここでは、遠心ファンの送風性能の低下を極力抑えつつ、一次側圧力検知管をファン室側に配置された圧力センサから仕切部材まで延ばすことができる。

第３の観点にかかる空気調和装置は、第２の観点にかかる空気調和装置において、一次側圧力検知管が、ファン室のうち羽根車の外周側の部分を通って、圧力センサから仕切部材まで延びている。

第４の観点にかかる空気調和装置は、第１〜第３の観点のいずれかにかかる空気調和装置において、一次側圧力検知管が、回転軸に沿う方向から見た際に、ケーシングの周縁部のうち角部に寄った位置に開口している。

ここでは、上記のように、一次側圧力検知管をケーシングの周縁部のうち角部に寄った位置に開口させている。このため、ここでは、一次側圧力検知管が、ベルマウスの入口側の面（仕切部材の熱交換器室側の面）のうちファン開口（ファン入口）近傍における動圧の影響をさらに受けにくい位置に開口していることになる。

これにより、ここでは、遠心ファンの一次側圧力をさらに正確に検出することができる。

第５の観点にかかる空気調和装置は、第１〜第４の観点のいずれかにかかる空気調和装置のいずれかにおいて、ファン室には、遠心ファンの二次側の圧力を検出する圧力センサの二次側圧力検知管が開口しており、二次側圧力と一次側圧力との差圧に基づいて遠心ファンの回転数制御が行われる。

ここでは、上記のように、二次側圧力と一次側圧力との差圧に基づいて遠心ファンの回転数制御を行うようにしている。このため、ここでは、ファン入口近傍における動圧の影響を受けにくい位置に開口した一次側圧力検知管によって検出される一次側圧力を用いて、遠心ファンの回転数制御を行うことができる。

これにより、ここでは、遠心ファンの回転数制御を正確に行うことができる。

以上の説明に述べたように、本発明によれば、以下の効果が得られる。

第１〜第３の観点にかかる空気調和装置では、遠心ファンの一次側圧力を正確に検出することができる。また、第１の観点にかかる空気調和装置では、遠心ファンの一次側圧力をさらに正確に検出することができる。また、第２及び第３の観点にかかる空気調和装置では、遠心ファンの送風性能の低下を極力抑えつつ、一次側圧力検知管をファン室側に配置された圧力センサから仕切部材まで延ばすことができる。

第４の観点にかかる空気調和装置では、遠心ファンの一次側圧力をさらに正確に検出することができる。

第５の観点にかかる空気調和装置では、遠心ファンの回転数制御を正確に行うことができる。

本発明の一実施形態にかかる空気調和装置の外観斜視図（縦置形態）である。 空気調和装置の第１側部を取り外した状態を示す前側面図（縦置形態）である。 空気調和装置の第２側部を取り外した状態を示す後側面図（縦置形態）である。 空気調和装置の第３側部を取り外した右側面図（縦置形態）である。 空気調和装置の第４側部を取り外した左側面図（縦置形態）である。 遠心ファンの羽根車の外観斜視図である。 空気調和装置の外観斜視図（横置形態）である。 空気調和装置の第１側部を取り外した状態を示す右側面図（横置形態）である。 遠心ファンの風量−静圧特性を示すグラフである。 図２のＩ−Ｉ断面図である。 図３のファン室付近を拡大した図である。 図５のファン室付近を拡大した図である。 変形例にかかる空気調和装置の縦断面図である。 変形例にかかる空気調和装置の下側面図である。

以下、本発明にかかる空気調和装置の実施形態について、図面に基づいて説明する。尚、本発明にかかる空気調和装置の具体的な構成は、下記の実施形態及びその変形例に限られるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲で変更可能である。

（１）空気調和装置の基本構成
まず、空気調和装置１の基本構成について、図１〜図８を用いて説明する。ここで、図１は、本発明の一実施形態にかかる空気調和装置１の外観斜視図（縦置形態）である。図２は、空気調和装置１の第１側部２３を取り外した状態を示す前側面図（縦置形態）である。図３は、空気調和装置１の第２側部２４を取り外した状態を示す後側面図（縦置形態）である。図４は、空気調和装置１の第３側部２５を取り外した右側面図（縦置形態）である。図５は、空気調和装置１の第４側部２６を取り外した左側面図（縦置形態）である。図６は、遠心ファンの羽根車の外観斜視図である。図７は、空気調和装置１の外観斜視図（横置形態）である。図８は、空気調和装置１の第１側部２３を取り外した状態を示す右側面図（横置形態）である。

空気調和装置１は、建物内に設置されて室内の冷房や暖房を行う装置である。空気調和装置１は、ケーシング２と、仕切部材３と、熱交換器４と、遠心ファン５とを有している。ケーシング２には、吸込口１１と吹出口１２とが形成されている。仕切部材３は、ケーシング２内を吸込口１１側の熱交換器室Ｓ１と吹出口１２側のファン室Ｓ２とに仕切っており、熱交換器室Ｓ１とファン室Ｓ２とを連通するファン入口１３が形成されている。熱交換器４は、熱交換器室Ｓ１に設けられている。遠心ファン５は、複数の後向き羽根５３を有する羽根車５１を有しており、回転軸５２（その軸線を回転軸線Ａとする）がファン入口１３の開口方向Ｂを向いた状態で羽根車５１がファン室Ｓ２に設けられてファン入口１３を通じて熱交換器室Ｓ１の空気をファン室Ｓ２に吸い込む。

また、ここでは、ファン入口１３が吹出口１２に対向しており、羽根車５１の回転軸５２（回転軸線Ａ）がファン入口３１の開口方向Ｂ及び吹出口１２の開口方向Ｃを向いた状態になっている。また、ここでは、吸込口１１がファン入口１３に対向しており、羽根車５１の回転軸５２（回転軸線Ａ）がファン入口３１の開口方向Ｂ、吹出口１２の開口方向Ｃ及び吸込口１１の開口方向Ｄを向いた状態になっている。

また、ここでは、空気調和装置１が、縦置形態及び横置形態という２つの形態を取り得るようになっている。縦置形態は、羽根車５１の回転軸５２（回転軸線Ａ）が鉛直方向Ｚを向いた状態でケーシング２が配置される形態である（図１〜図５参照）。横置形態は、羽根車５１の回転軸５２（回転軸線Ａ）が水平方向Ｘを向いた状態でケーシング２が配置される形態である（図７及び図８参照）。

ケーシング２は、上記のように、吸込口１１と吹出口１２とが形成されている。ケーシング２は、主として、上流側部２１と、下流側部２２と、第１側部２３と、第２側部２４と、第３側部２５と、第４側部２６とを有している。これらの側部２１〜２６によって長尺の直方体形状のケーシング２が形成されている。上流側部２１は、縦置形態の場合にケーシング２の底側面を形成し、横置形態の場合にケーシング２の後側面を形成する部材である。下流側部２２は、縦置形態の場合にケーシング２の天側面を形成し、横置形態の場合にケーシング２の前側面を形成する部材である。上流側部２１及び下流側部２２は、ケーシング２の長手方向（回転軸線Ａ及び開口方向Ｂ、Ｃ、Ｄに沿う方向）に互いに離間して配置されている。上流側部２１には、吸込口１１が形成されている。吸込口１１は、上流側部２１の中央に形成された四角孔形状の開口である。下流側部２２には、吹出口１２が形成されている。吹出口１２は、下流側部２２の中央からずらして形成された四角孔形状の開口である。ここでは、吹出口１２は、下流側部２２の第２側部２４側に寄った位置に配置されている。第１側部２３は、縦置形態の場合にケーシング２の前側面を形成し、横置形態の場合にケーシング２の右側面を形成する部材である。第２側部２４は、縦置形態の場合にケーシング２の後側面を形成し、横置形態の場合にケーシング２の左側面を形成する部材である。第１側部２３及び第２側部２４は、ケーシング２の長手方向に直交する方向（縦置形態の場合は回転軸線Ａ及び開口方向Ｂ、Ｃ、Ｄに直交する水平方向Ｘ、横置形態の場合は回転軸線Ａ及び開口方向Ｂ、Ｃ、Ｄに直交する左右方向Ｙ）に互いに離間して配置されている。第３側部２５は、縦置形態の場合にケーシング２の右側面を形成し、横置形態の場合にケーシング２の天側面を形成する部材である。第４側部２６は、縦置形態の場合にケーシング２の左側面を形成し、横置形態の場合にケーシング２の底側面を形成する部材である。第３側部２５及び第４側部２６は、ケーシング２の長手方向に直交する方向（縦置形態の場合は回転軸線Ａ及び開口方向Ｂ、Ｃに直交する左右方向Ｙ、横置形態の場合は回転軸線Ａ及び開口方向Ｂ、Ｃ、Ｄに直交する鉛直方向Ｚ）に互いに離間して配置されている。

また、ここでは、上流側部２１に吸込口１１の外周縁を囲むように複数の突条２１ａが形成されており、下流側部２２に吹出口１２の外周縁を囲むように形成された複数の突条２２ａが形成されている。そして、突条２１ａを介して吸込ダクト１８が接続され、突条２２ａを介して吹出ダクト１９が接続されており、これにより、ここでは、空気調和装置１は、ダクト１８、１９を通じて空調室との間で空気のやりとりを行うダクト接続型の空気調和装置となっている。尚、ここでは、吸込口１１及び吹出口１２が四角孔形状であり、ダクト１８、１９も四角管形状であるが、これに限定されるものではなく、種々の形状を採用してもよい。また、空気調和装置１の型式も、ダクト接続型に限定されるものではなく、吸込口１１や吹出口１２から直接に空調室との間で空気のやりとりを行う型式等であってもよい。

仕切部材３は、上記のように、ケーシング２内を吸込口１１側の熱交換器室Ｓ１と吹出口１２側のファン室Ｓ２とに仕切っており、熱交換器室Ｓ１とファン室Ｓ２とを連通するファン入口１３が形成されている。仕切部材３は、主として、ケーシング２の長手方向に直交する方向（回転軸線Ａ及び開口方向Ｂ、Ｃ、Ｄに直交する方向）に平行な四角板形状の仕切本体部３１を有している。ファン入口１３は、仕切本体部３１に形成されており、ここでは、円孔形状である。仕切本体部３１の周縁辺からは、ケーシング２の側部２３〜２６の内面に沿ってファン室Ｓ２側に向かって延びる四角枠形状の仕切周縁部３２が形成されている。

熱交換器４は、上記のように、熱交換器室Ｓ１に設けられている。熱交換器４は、冷房時に熱交換器室Ｓ１を流れる空気を冷媒によって冷却する熱交換器である。また、暖房時には、熱交換器室Ｓ１を流れる空気を冷媒によって加熱することもできる。ここでは、熱交換器４として、多数のフィン及び伝熱管からなるフィンチューブ型熱交換器が採用されている。そして、熱交換器４には、建物外に設置された室外ユニットなどから冷媒が供給されるようになっている。熱交換器４は、ケーシング２の第３側部２５寄りの部分４１と、ケーシング２の第４側部２６寄りの部分４２とを有している。そして、熱交換器４の第３側部２５寄りの部分４１は、ファン入口１３に近い側から吸込口１１に近い側に向かうにつれて、第３側部２５に近づくように傾斜して配置されている。熱交換器４の第４側部２６寄りの部分４２は、ファン入口１３に近い側から吸込口１１に近い側に向かうにつれて、第４側部２６に近づくように傾斜して配置されている。これにより、熱交換器４は、ファン入口１３に近い側から吸込口１１に近い側に向かうにつれて、ケーシング２の第３側部２５側及び第４側部２６に近づくＶ字形状をなしている。尚、熱交換器４の形状は、Ｖ字形状に限定されるものではなく、種々の形状を採用してもよい。

また、熱交換器室Ｓ１には、熱交換器４において発生する結露水を受けるドレンパン４３、４４が設けられている。第１ドレンパン４３は、羽根車５１の回転軸５２（回転軸線Ａ）が水平方向Ｘを向いた状態でケーシング２が配置される場合（横置形態）に使用されるドレンパンである。第２ドレンパン４４は、羽根車５１の回転軸５２（回転軸線Ａ）が鉛直方向Ｚを向いた状態でケーシング２が配置される場合（縦置形態）に使用されるドレンパンである。第１ドレンパン４３は、ファン入口１３の開口方向Ｂに沿うケーシング２の側部２３〜２６の１つである第４側部２６に寄った位置に配置されている。これにより、第１ドレンパン４３は、横置形態の場合に、ケーシング２の底側面を形成する第４側部２６の上側において、熱交換器４の下方を受けるように配置されていることになる。第２ドレンパン４４は、ファン入口１３の開口方向Ｂに直交する方向に沿うケーシング２の側部２１、２２の１つである上流側部２１に寄った位置に配置されている。これにより、第２ドレンパン４４は、縦置形態の場合に、ケーシング２の底側面を形成する上流側部２１の上側において、熱交換器４の下方を受けるように配置されていることになる。そして、ここでは、縦置形態及び横置形態の両方に対応できるが、縦置形態においても、横置形態に使用される第１ドレンパン４３が熱交換器室Ｓ１に存在し、横置形態においても、縦置形態に使用される第２ドレンパン４４が熱交換器室Ｓ１に存在することになる。

遠心ファン５は、上記のように、複数の後向き羽根５３を有する羽根車５１を有しており、回転軸５２（回転軸線Ａ）がファン入口１３の開口方向Ｂを向いた状態で羽根車５１がファン室Ｓ２に設けられてファン入口１３を通じて熱交換器室Ｓ１の空気をファン室Ｓ２に吸い込む。また、ファン室Ｓ２には、羽根車５１を回転駆動するファンモータ５９が設けられている。ここで、ファン室Ｓ２には、羽根車５１の回転軸５２（回転軸線Ａ）に沿って、ファン入口１３に最も近い側に、羽根車５１が配置されており、羽根車５１の風下側にファンモータ５９が配置されている。また、ファン入口１３には、ベルマウス３３が設けられている。ここで、ファン室Ｓ２の羽根車５１の風下側の空間をファン風下空間Ｓ２１とする。これにより、ファンモータ５９は、ファン風下空間Ｓ２１に配置されていることになる。

羽根車５１は、ハブ５４と、シュラウド５５と、ハブ５４とシュラウド５５との間に配置された複数の後向き羽根５３と、を有している。ハブ５４は、複数の後向き羽根５３の吹出口２２側の端部を結ぶとともに回転軸５２（回転軸線Ａ）を中心として回転する。ハブ５４は、その中央にシュラウド５５側に突出するハブ突出部５４ａを有する円板形状の部材である。ハブ突出部５４ａは、ファンモータ５９に連結されている。シュラウド５５は、ハブ５４のファン入口１３側に対向しており、複数の後向き羽根５３のファン入口１３側の端部を結ぶとともに回転軸５２（回転軸線Ａ）を中心として回転する。シュラウド５５には、回転軸５２（回転軸線Ａ）を中心として円孔形状のファン開口５５ａが形成された円環形状の部材である。シュラウド５５は、その外径がハブ５４に近い側に向かうにつれて大きくなる湾曲形状をなしている。複数の後向き羽根５３は、ハブ５４とシュラウド５５との間に回転軸５２（回転軸線Ａ）の周方向に沿って所定の間隔を空けて配置されている。各後向き羽根５３は、ハブ５４の径方向に対して羽根車５１の回転方向Ｒ（ここでは、吹出口２２側から見た際の時計回り方向）の反対向きに傾斜している羽根である。

ベルマウス３３は、羽根車５１のファン開口５５ａに対向するように、仕切部材３のファン入口１３に設けられており、熱交換器室Ｓ１からの空気を羽根車５１のファン開口５５ａに案内する。ベルマウス３３は、回転軸５２（回転軸線Ａ）を中心とする円環形状の部材である。ベルマウス３３は、その外径がシュラウド５５に近い側に向かうにつれて大きくなる湾曲形状をなしている。

ファンモータ５９は、ファン風下空間Ｓ２１において、羽根車５１の回転軸５２（回転軸線Ａ）と同軸上になるように配置されている。ファンモータ５９は、回転軸５２（回転軸線Ａ）を中心とする円柱形状をなしている。ここでは、ファンモータ５９は、モータ支持台３４を介して仕切部材３に固定されている。具体的には、モータ支持台３４は、仕切部材３の仕切周縁部３２のケーシング２の第３側部２５寄りの部分及び第４側部２６寄りの部分からファンモータ５９の外周面付近に向かって延びる門形状の支持フレーム３５、３６を有している。そして、ファンモータ５９は、その外周面から第３側部２５側及び第４側部２６側に向かって延びる端板部５９ａが、ブラケット３７を介して支持フレーム３５、３６に固定されている。これにより、羽根車５１及びファンモータ５９を含む遠心ファン５は、モータ支持台３４を介して仕切部材３に固定されていることになる。このため、メンテナンス時などにおいては、ケーシング２から仕切部材３を取り外すことによって、遠心ファン５全体を取り外すことができるようになっている。

また、ファン室Ｓ２のファン風下空間Ｓ２１は、吹出口１２に対向する部分である吹出口対向空間Ｓ２２を有している。ここでは、吹出口１２が下流側部２２の第２側部２４側に寄った位置に配置されているため、ケーシング２を吹出口１２側から見た際に、吹出口１２の開口の周縁辺に沿う部分、すなわち、第２側部２４、第３側部２５の第２側部２４寄りの部分、及び、第４側部２６の第２側部２４寄りの部分によって囲まれる空間が吹出口対向空間Ｓ２２になっている。そして、ファン風下空間Ｓ２１のうち吹出口対向空間Ｓ２２を除く部分は、羽根車５１の風下側の位置においてファン入口１３に対向している吹出口非対向面部２７を設けることによって、この吹出口非対向面部２７に対向しているが吹出口１２に対向しない吹出口非対向空間Ｓ２３が形成されている。また、ここでは、吹出口非対向面部２７の吹出口１２側の端部からファン入口１３の開口方向Ｂ及び吹出口１２の開口方向Ｃに沿って吹出口１２側に延びる吹出口周縁面部２８が設けられている。これにより、ここでは、吹出口非対向面部２７、吹出口周縁面部２８、下流側部２２の吹出口１２が形成されていない第１側部２３寄りの部分、第１側部２３、第３側部２５、及び、第４側部２６によって、空気調和装置１を構成する機器の制御に使用される電装品１４が配置される電装品室Ｓ３が形成されている。また、吹出口対向空間Ｓ２２の吹出口１２寄りの部分、すなわち、吹出口周縁面部２８、第２側部２４、第３側部２５の第２側部２４寄りの部分、及び、第４側部２６の第２側部２４寄りの部分によって囲まれる空間が、吹出口１２と同じ開口サイズを有する吹出通路部Ｓ２４になっている。

また、ここでは、ファン室Ｓ２のファン風下空間Ｓ２１に、遠心ファン５の羽根車５１によってファン風下空間Ｓ２１に吹き出された空気を加熱する電気ヒータ６が設けられている。電気ヒータ６は、暖房時にファン室Ｓ２を流れる空気を加熱する加熱手段である。ここでは、電気ヒータ６（加熱手段）として、電熱線をコイル状に形成したヒータエレメントの集合体が採用されている。電気ヒータ６（加熱手段）は、ファン風下空間Ｓ２１のうち吹出口１２に対向する部分である吹出口対向空間Ｓ２２に配置されている。より具体的には、電気ヒータ６（加熱手段）は、吹出口対向空間Ｓ２２のうち吹出口１２寄りの吹出通路部Ｓ２４に配置されている。尚、電気ヒータ６（加熱手段）は、電熱線をコイル状に形成したヒータエレメントの集合体に限定されるものではなく、種々の型式のヒータを採用してもよい。

（２）空気調和装置の基本動作
次に、空気調和装置１の基本動作について、図１〜図８を用いて説明する。

上記の構成を有する空気調和装置１では、ファンモータ５９の駆動によって遠心ファン５の羽根車５１が回転する。これにより、吸込口１１、熱交換器室Ｓ１、ファン入口１３、ファン室Ｓ２、吹出口１２の順にケーシング２内を通過する空気の流れが発生する。

そして、冷房時においては、吸込口１１を通じてケーシング２内に送られた空気は、熱交換器室Ｓ１に流入して、熱交換器４を流れる冷媒によって冷却される。そして、熱交換器４によって冷却された空気は、ファン入口１３を通じてファン室Ｓ２に流入して、遠心ファン５の羽根車５１に吸い込まれる。羽根車５１に吸い込まれた空気は、羽根車５１の風下側のファン風下空間Ｓ２１に吹き出される。このファン風下空間Ｓ２１に吹き出された空気は、吹出口１２を通じてケーシング２外に送られる。

また、暖房時においては、吸込口１１を通じてケーシング２内に送られた空気は、熱交換器室Ｓ１に流入して、熱交換器４を流れる冷媒によって加熱される。この熱交換器４によって加熱された空気は、ファン入口１３を通じてファン室Ｓ２に流入して、遠心ファン５の羽根車５１に吸い込まれる。羽根車５１に吸い込まれた空気は、羽根車５１の風下側のファン風下空間Ｓ２１に吹き出される。このファン風下空間Ｓ２１に吹き出された空気は、電気ヒータ６（加熱手段）によってさらに加熱された後に、吹出口１２を通じてケーシング２外に送られる。

（３）遠心ファンの回転数制御を行うための構成
上記の構成を有する空気調和装置１では、運転条件等に応じて遠心ファン５の回転数制御を行うことが好ましい。但し、ここでは、遠心ファン５遠心ファン５のファンモータ５９の出力変化が小さいこと等を考慮して、圧力センサで遠心ファン５の一次側の圧力Ｐ１を検出して、この一次側の圧力Ｐ１を使用して遠心ファン５の回転数制御を行うことが好ましい。

例えば、図９に示すような遠心ファン５の風量−静圧特性を用いて、遠心ファン５の一次側の圧力Ｐ１と二次側の圧力Ｐ２との差圧ΔＰ（静圧）を得て、この差圧ΔＰに基づいて遠心ファン５の風量Ｑが目標風量Ｑｓで一定になるように遠心ファン５（ここでは、ファンモータ５９）の回転数ｎｓを制御する。具体的には、回転数ｎｓが回転数ｎｓ２で、かつ、圧力センサで検出された差圧ΔＰがΔＰ１になっている場合には、図９の風量−静圧特性によって風量Ｑが目標風量Ｑｓよりも小さい風量Ｑ１の状態になっていることがわかる。そして、この状態から回転数ｎｓをｎｓ２からｎｓ３に上げる制御を行う。すると、風量Ｑ及び差圧ΔＰが増加して、差圧ΔＰがΔＰ３で、かつ、風量Ｑが目標風量Ｑｓに近づく。また、回転数ｎｓが回転数ｎｓ４で、かつ、圧力センサで検出された差圧ΔＰがΔＰ２になっている場合には、図９の風量−静圧特性によって風量Ｑが目標風量Ｑｓよりも大きい風量Ｑ２の状態になっていることがわかる。そして、この状態から回転数ｎｓをｎｓ４からｎｓ３に下げる制御を行う。すると、風量Ｑ及び差圧ΔＰが減少して、差圧ΔＰがΔＰ３で、かつ、風量Ｑが目標風量Ｑｓになる。このようにして、遠心ファン５の回転数制御を行うことができる。尚、遠心ファン５の回転数制御は、電装品１４に含まれるマイクロコンピュータやメモリ等によって構成される制御部（図示せず）によって行われる。

しかし、このような遠心ファン５の回転数制御を精度よく行うためには、遠心ファン５の一次側圧力Ｐ１を正確に検出できなければならない。

そこで、ここでは、遠心ファン５の一次側の圧力Ｐ１を検出する圧力センサ８１の一次側圧力検知管８１ａの配置上の工夫を施している。具体的には、ベルマウス３３（仕切部材３）を回転軸５２（回転軸線Ａ）に沿う方向から見た際に、ベルマウス３３の入口側の面（仕切部材３の熱交換器室Ｓ１側の面３１ａ）のうちケーシング２の周縁部に寄った位置には、遠心ファン５の一次側の圧力Ｐ１を検出する圧力センサ８１の一次側圧力検知管８１ａが開口している（図１０〜図１２参照）。すなわち、圧力センサ８１の一次側圧力検知管８１ａが、仕切部材３を構成する仕切本体部３１の熱交換器室Ｓ１側の面３１ａのうちファン入口１３よりも外周側の部分において、熱交換器室Ｓ１側に向かって開口している。ここでは、一次側圧力検知管８１ａは、仕切本体部３１の面３１ａのファン入口１３よりも外周側の部分のうち第１側部２３及び第４側部２６寄りの部分において、熱交換器室Ｓ１側に向かって開口している。また、ファン室Ｓ２には、遠心ファン５の二次側の圧力Ｐ２を検出する圧力センサ８２の二次側圧力検知管８２ａが開口している（図１１参照）。ここで、図１０は、図２のＩ−Ｉ断面図であり、図１１は、図３のファン室Ｓ２付近を拡大した図であり、図１２は、図５のファン室Ｓ２付近を拡大した図である。

尚、ここでは、２つの圧力センサ８１、８２を設けて、各圧力検知管８１ａ、８２ａによって一次側の圧力Ｐ１及び二次側の圧力Ｐ２を検知するようにしているが、これに限定されるものではない。例えば、２つの圧力センサに代えて１つの差圧センサを設けて、２本の圧力検知管の一方を一次側の圧力Ｐ１を検知するために、また、他方を二次側の圧力Ｐ２を検知するために使用してもよい。

このように、ここでは、ファン入口１３が形成された仕切部材３の熱交換器室Ｓ１側の面３１ａのうちケーシング２の周縁部に寄った位置に、遠心ファン５の一次側の圧力Ｐ１を検出する圧力センサ８１の一次側圧力検知管８１ａを開口させるようにしている。このため、ここでは、一次側圧力検知管８１ａが、ベルマウス３３の入口側の面（仕切部材３の熱交換器室Ｓ１側の面３１ａ）のうちファン開口５５ａ（ファン入口１３）近傍における動圧の影響を受けにくい位置に開口していることになる。

これにより、ここでは、遠心ファン５の一次側圧力Ｐ１を正確に検出することができ、そして、このような一次側圧力検知管８１ａによって検出される一次側圧力Ｐ１を用いて、遠心ファン５の回転数制御を正確に行うことができる。

また、ここでは、一次側圧力検知管８１ａが、回転軸５２（回転軸線Ａ）に沿う方向から見た際に、ケーシング２の周縁部のうち角部に寄った位置に開口している（図１０参照）。すなわち、一次側圧力検知管８１ａが、仕切本体部３１の面３１ａのうちファン入口１３よりも外周側の部分であって、ケーシング２を構成する側部２３〜２６同士が繋がる部分の近傍に開口している。ここでは、一次側圧力検知管８１ａは、第１側部２３と第４側部２６とによって形成される角部（第１側部２３と第４側部２６とが繋がる部分の近傍）に開口している。

このように、ここでは、一次側圧力検知管８１ａをケーシング２の周縁部のうち角部に寄った位置に開口させている。このため、ここでは、一次側圧力検知管８１ａが、ベルマウス３３の入口側の面（仕切部材４の熱交換器室Ｓ１側の面３１ａ）のうちファン開口５５ａ（ファン入口１３）近傍における動圧の影響をさらに受けにくい位置に開口していることになる。

これにより、ここでは、遠心ファン５の一次側圧力Ｐ１をさらに正確に検出することができる。

また、ここでは、圧力センサ８１が、仕切部材３よりもファン室Ｓ２側に配置されている。そして、一次側圧力検知管８１ａは、回転軸５２（回転軸線Ａ）に沿う方向から見た際に、ケーシング２の周縁部を構成する側部２３〜２６に沿って圧力センサ８１から仕切部材３まで延びている（図１１及び図１２参照）。ここでは、圧力センサ８１が吹出口非対向面部２７に設けられており、そこからファン室Ｓ２の羽根車５１の外周側の部分を通って仕切部材３まで延びている。また、圧力センサ８２も、仕切部材３よりもファン室Ｓ２側に配置されている。そして、二次側圧力検知管８２ａは、ファン室Ｓ２の羽根車５１の風下側の空間Ｓ２１に開口している。

このように、ここでは、一次側圧力検知管８１ａをファン室Ｓ２側に配置された圧力センサ８１から仕切部材３まで延ばすにあたり、一次側圧力検知管８１ａをケーシング２の周縁部を構成する側部２３〜２６に沿って延ばすようにしている。このため、一次側圧力検知管８１ａが遠心ファン５によって吹き出される空気の流れを妨げにくい位置に一次側圧力検知管８１ａを配置することができる。

これにより、ここでは、遠心ファン５の送風性能の低下を極力抑えつつ、一次側圧力検知管８１ａをファン室Ｓ２側に配置された圧力センサ８１から仕切部材３まで延ばすことができる。

また、ここでは、羽根車５１が、回転軸５２（回転軸線Ａ）がファン入口１３の開口方向Ｂに沿うケーシング２の側部２３〜２６の１つである第３側部２５（羽根車近傍側部）に寄った位置に配置されている（図２、図３、図８、図１０及び図１１参照）。すなわち、ここでは、羽根車５１の回転軸５２（回転軸線Ａ）が、第３側部２５と第４側部２６との間の中央線Ｅに対して、第３側部２５（羽根車近傍側部）寄りにずらして配置されている。また、羽根車５１の回転軸５２（回転軸線Ａ）が第３側部２５（羽根車近傍側部）に寄った位置に配置されることから、ファン入口１３及びベルマウス３３についても、仕切部材３の第３側部２５（羽根車近傍側部）に寄った位置に配置されることになる。そして、一次側圧力検知管８１ａは、第３側部２５（羽根車近傍側部）に対向するケーシング２の側部（ここでは、第４側部２６）に寄った位置に開口している。すなわち、一次側圧力検知管８１ａは、仕切部材３の面３１ａのケーシング２の周縁部に寄った位置のうちファン入口１３から離れた部分に配置されている。また、ここでは、第１ドレンパン４３についても、仕切部材３の第４側部２６に寄った位置に配置されているため、一次側圧力検知管８１ａは、仕切部材３の面３１ａのケーシング２の周縁部に寄った位置のうち第１ドレンパンに寄った位置に配置されていることになる。

尚、ここでは、羽根車５１の回転軸５２（回転軸線Ａ）が第３側部２５に寄った位置に配置され、一次側圧力検知管８１ａが第３側部２５に対向する第４側部２６に寄った位置に配置されているが、これに限定されるものではない。例えば、羽根車５１の回転軸５２（回転軸線Ａ）が第４側部２６に寄った位置に配置され、一次側圧力検知管８１ａが第３側部２５に対向する第３側部２５に寄った位置に配置される等のように、別の側部に寄った配置であってもよい。

このように、ここでは、羽根車５１の回転軸５２（回転軸線Ａ）を羽根車近傍側部に寄せて配置し、そして、一次側圧力検知管８１ａを羽根車近傍側部に対向する側部に寄った位置に開口させるようにしている。このため、ここでは、一次側圧力検知管８１ａが、仕切部材３の熱交換器室Ｓ１側の面３１ａのうちファン入口１３近傍における動圧の影響をさらに受けにくい位置に開口していることになる。

これにより、ここでは、遠心ファン５の一次側圧力Ｐ１をさらに正確に検出することができる。

（４）変形例
上記の実施形態では、仕切部材によって熱交換器室とファン室とに仕切られたケーシング内に遠心ファンが設けられた空気調和装置に対して、本発明にかかる一次側圧力検知管の配置上の工夫を適用しているが、この一次側圧力検知管の配置上の工夫は、他の空気調和装置に対しても適用可能である。

例えば、図１３及び図１４に示すようなケーシング２内に遠心ファン５が設けられた天井埋込型の空気調和装置１にも、本発明にかかる一次側圧力検知管８１ａの配置上の工夫を適用することが可能である。

具体的には、天井埋込型の空気調和装置１は、ケーシング２と、熱交換器４と、遠心ファン５と、を有している。ケーシング２は、下面が開口した直方体形状であり、その下面開口が天井パネル６１等によって覆われている。天井パネル６１の中央部には、空気吸入口６１ａが形成されており、天井パネル６１の外周部には、空気吸入口６１ａを囲むように空気吹出口６１ｂが形成されている。そして、ケーシング２内には、熱交換器４及び遠心ファン５が配置されている。遠心ファン５は、その回転軸５２（回転軸線Ａ）が鉛直方向を向く状態でケーシング２内に配置されている。ここで、遠心ファン５は、上記の実施形態と同様に、主として、ファンモータ５９と、羽根車５１と、ベルマウス３３とを有している。ファンモータ５９は、ケーシング２の天板２ａに支持されている。羽根車５１は、回転軸５２が連結されるハブ５４と、ハブ５４と対向しかつ中心部にファン開口５５ａが形成されたシュラウド５５と、ハブ５４とシュラウド５５との外周部間に配置された複数の後向き羽根５３と、から構成されている。ベルマウス３３は、羽根車５１のファン開口５５ａとの天井パネル６１の空気吸入口６１ａとの鉛直方向間に配置されており、その出口端がファン開口５５ａ内に挿入されている。熱交換器４は、遠心ファン５の外周部を取り囲むように配置されている。

そして、この天井埋込型の空気調和装置１においても、上記の実施形態と同様に、圧力センサの一次側圧力検知管８１ａを、ベルマウス３３を回転軸５２（回転軸線Ａ）に沿う方向から見た際に、ベルマウス３３の入口側の面（ここでは、下面）のうちケーシング２の周縁部（ここでは、空気吹出口６１ｂ）に寄った位置に開口させるようにしている。このため、ここでは、一次側圧力検知管８１ａが、ベルマウス３３の入口側の面のうちファン開口５５ａ近傍における動圧の影響を受けにくい位置に開口していることになる。これにより、ここでは、遠心ファン５の一次側圧力Ｐ１を正確に検出することができ、そして、このような一次側圧力検知管８１ａによって検出される一次側圧力Ｐ１を用いて、上記の実施形態と同様に、遠心ファン５の回転数制御を正確に行うことができる。

また、ここでは、上記の実施形態と同様に、一次側圧力検知管８１ａが、回転軸５２（回転軸線Ａ）に沿う方向（ここでは、下面側）から見た際に、ケーシング２の周縁部のうち角部に寄った位置に開口している（図１４参照）。このため、ここでは、一次側圧力検知管８１ａが、ベルマウス３３の入口側の面のうちファン開口５５ａ近傍における動圧の影響をさらに受けにくい位置に開口していることになる。これにより、ここでは、遠心ファン５の一次側圧力Ｐ１をさらに正確に検出することができる。

また、ここでは図示しないが、天井吊下型の空気調和装置においても、図１３及び図１４と同様の位置に圧力センサの一次側圧力検知管８１ａを配置することが可能である。

本発明は、ケーシング内に遠心ファンが設けられた空気調和装置に対して、広く適用可能である。

１ 空気調和装置
２ ケーシング
３ 仕切部材
４ 熱交換器
５ 遠心ファン
１１ 吸込口
１２ 吹出口
１３ ファン入口
２５ 第３側部（羽根車近傍側部）
３３ ベルマウス
５１ 羽根車
５２ 回転軸
５３ 後向き羽根
５４ ハブ
５５ シュラウド
５９ ファンモータ５９
８１ａ 一次側圧力検知管
８２ａ 二次側圧力検知管
Ｓ１ 熱交換器室
Ｓ２ ファン室

特開平６−２８１１９４号公報 特開２０１０−３１６８０号公報

Claims (5)

1. 吸込口（１１）と吹出口（１２）とが形成されているケーシング（２）と、
   前記ケーシング内を前記吸込口側の熱交換器室（Ｓ１）と前記吹出口側のファン室（Ｓ２）とに仕切っており、前記熱交換器室と前記ファン室とを連通するファン入口（１３）が形成されている仕切部材（３）と、
   前記熱交換器室に設けられている熱交換器（４）と、
   複数の後向き羽根（５３）を有する羽根車（５１）を有しており、回転軸が前記ファン入口の開口方向を向いた状態で前記羽根車が前記ファン室に設けられて前記ファン入口を通じて前記熱交換器室の空気を前記ファン室に吸い込む遠心ファン（５）と、
   を備えており、
   前記仕切部材を前記回転軸に沿う方向から見た際に、前記仕切部材の前記熱交換器室側の面のうち前記ケーシングの周縁部に寄った位置には、前記遠心ファンの一次側の圧力を検出する圧力センサの一次側圧力検知管（８１ａ）が開口しており、
   前記羽根車（５１）は、前記回転軸（５２）が前記ファン入口（１３）の開口方向に沿う前記ケーシング（２）の側部の１つである羽根車近傍側部（２５）に寄った位置に配置されており、
   前記一次側圧力検知管（８１ａ）は、前記羽根車近傍側部に対向する前記ケーシングの側部に寄った位置に開口している、
   空気調和装置（１）。
2. 吸込口（１１）と吹出口（１２）とが形成されているケーシング（２）と、
   前記ケーシング内を前記吸込口側の熱交換器室（Ｓ１）と前記吹出口側のファン室（Ｓ２）とに仕切っており、前記熱交換器室と前記ファン室とを連通するファン入口（１３）が形成されている仕切部材（３）と、
   前記熱交換器室に設けられている熱交換器（４）と、
   複数の後向き羽根（５３）を有する羽根車（５１）を有しており、回転軸が前記ファン入口の開口方向を向いた状態で前記羽根車が前記ファン室に設けられて前記ファン入口を通じて前記熱交換器室の空気を前記ファン室に吸い込む遠心ファン（５）と、
   を備えており、
   前記仕切部材を前記回転軸に沿う方向から見た際に、前記仕切部材の前記熱交換器室側の面のうち前記ケーシングの周縁部に寄った位置には、前記遠心ファンの一次側の圧力を検出する圧力センサの一次側圧力検知管（８１ａ）が開口しており、
   前記圧力センサは、前記仕切部材（３）よりも前記ファン室（Ｓ２）側で、かつ、前記羽根車（５１）の風下側に配置されており、
   前記一次側圧力検知管（８１ａ）は、前記回転軸に沿う方向から見た際に、前記ケーシング（２）の周縁部を構成する側部に沿って前記圧力センサから前記仕切部材まで延びている、
   空気調和装置（１）。
3. 前記一次側圧力検知管（８１ａ）は、前記ファン室（Ｓ２）のうち前記羽根車（５１）の外周側の部分を通って、前記圧力センサから前記仕切部材まで延びている、
   請求項２に記載の空気調和装置（１）。
4. 前記一次側圧力検知管（８１ａ）は、前記回転軸（５２）に沿う方向から見た際に、前記ケーシング（２）の周縁部のうち角部に寄った位置に開口している、
   請求項１〜３のいずれか１項に記載の空気調和装置（１）。
5. 前記ファン室（Ｓ２）には、前記遠心ファン（５）の二次側の圧力を検出する圧力センサの二次側圧力検知管（８２ａ）が開口しており、
   前記二次側圧力と前記一次側圧力との差圧に基づいて前記遠心ファンの回転数制御が行われる、
   請求項１〜４のいずれか１項に記載の空気調和装置（１）。

Images