WO2014103396A1 - 空気調和機におけるプラグファンのガイド板部 - Google Patents

空気調和機におけるプラグファンのガイド板部 Download PDF

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plug fan
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archimedes curve
ideal
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伸一 有薗
恒有 田中
広司 宮内
剛 横川
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新晃工業株式会社
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    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D29/00—Details, component parts, or accessories
    • F04D29/40—Casings; Connections of working fluid
    • 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
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F04D29/42—Casings; Connections of working fluid for radial or helico-centrifugal pumps
    • F04D29/44—Fluid-guiding means, e.g. diffusers
    • F04D29/441—Fluid-guiding means, e.g. diffusers especially adapted for elastic fluid pumps

Definitions

  • the present invention relates to a technical field of an air conditioner blower, and in particular, a guide plate portion of a plug fan that uses a centrifugal force by arranging a plurality of wings directed outward from a rotation center on two rotating disks. Belongs.
  • a blower of an air conditioner has a plurality of wings arranged outward from the center of rotation on two rotating disks, and a blower that blows air using a centrifugal force of the wings and air, for example, a wing-type blower, Centrifugal blowers such as tubular blowers and plug fans tend to be used frequently.
  • the plug fan is a blower that originally does not require a housing (FIG. 1A).
  • an appropriate guide plate portion is provided. By providing it, efficiency can be increased. As shown in FIG.
  • an ideal Archimedean curve is generally used as the shape of the guide plate portion from the side surface, and it is used.
  • the Archimedes' spiral is a curve represented by a polar coordinate equation.
  • the radius (r) of the curve is expressed by the following equation, and is an equidistant spiral that gradually increases in diameter as the angle ( ⁇ ) increases.
  • r a ⁇ (a is a constant, set to (2 / ⁇ ))
  • the plug fan chamber using the Archimedes curve for the guide plate portion of the plug fan has a problem that a large volume is required as compared with the case where there is no guide plate portion, and as a result, the plug fan chamber becomes large. There was a problem.
  • the present invention has been made in view of such problems, and provides a compact guide plate portion and a plug fan chamber without reducing the efficiency when an Archimedes curve is used for the guide plate portion of the plug fan. is there.
  • the invention according to claim 1 is directed to a guide plate portion on the blow-out side of a plug fan of an air conditioner, and the shape of the guide plate portion is compared with an ideal Archimedes curve.
  • a guide plate portion of a plug fan in an air conditioner characterized in that the lower end portion is lowered downward to a predetermined width to form a corrected Archimedes curve.
  • the shape of the guide plate portion is reduced by 8% to 10% in the horizontal direction from the ideal Archimedes curve, and the lower end portion is the distance between the lower end portion of the ideal Archimedes curve and the center of the plug fan.
  • the invention according to claim 3 is the guide plate portion of the plug fan according to claim 1 or 2, wherein the rotating shaft of the plug fan is directly connected to the rotating shaft of the drive motor.
  • the shape of the guide plate portion is compared with the ideal Archimedes curve, the entire left and right sides are narrowed to a predetermined width, and the lower end portion is entirely below Even if it is reduced to the predetermined width and the corrected Archimedes curve is compact in the width direction, there is an effect that the efficiency when the normal Archimedes curve is used for the guide plate part of the plug fan is not reduced, and thus the efficiency
  • the left and right widths of the plug fan chamber can be reduced without dropping the plug fan chamber, and a compact plug fan chamber can be formed.
  • FIG. 1A is a side view of a conventional plug fan chamber without a guide plate portion
  • FIG. 1B is a side view of a side shape of a guide plate portion using a normal ideal Archimedes curve.
  • c) is a side view of the side shape of the guide plate portion of the embodiment of the present invention
  • Front sectional view of FIG. 2 is a perspective view of FIG.
  • FIG. 5 (a) is a graph comparing the total static pressure efficiency% with respect to the air volume in the case where there is no guide plate portion and in the case of a conventional ideal Archimedean curve guide plate portion
  • FIG. 5 (b) is a guide plate portion.
  • A Plug fan room without guide plate
  • B Ideal Archimedean curve guide plate
  • C Guide plate portion of the corrected Archimedes curve of the embodiment
  • D An ideal Archimedes curve part, the guide plate part with a narrow width on both sides, 1 ... Plug fan room, 2 ... rectangular parallelepiped, 21 ... front, 22 ... rear, 23 ... right side, 24 ... left side, 25 ... bottom, 3 ... fixed opening, 31 ... inlet cone, 4 ... Plug fan, 41 ... Upper circular outer frame, 42 ... lower circular outer frame, 43 ... blade, 44 ... cavity, 45 ... air outlet, 5 ... Drive motor, 51 ... Drive motor mounting base, 6 ... Guide plate part (fan guide member), 61 ... U-shaped bottom part, 62 ... curve guide upper part, 71,72,73,74 ⁇ ⁇ ⁇ Fixing means
  • the plug fan is a blower that originally does not require a housing (FIG. 1 (a)).
  • the efficiency can be improved by providing a guide plate portion with an ideal Archimedean curve. Although it can be raised (FIG. 1 (b)), when this guide plate portion is used, a larger volume is required in the plug fan chamber than when there is no guide plate portion.
  • the present invention provides a guide plate portion on the blowout side of the plug fan of an air conditioner in which the rotation shaft of the plug fan is directly connected to the rotation shaft of the drive motor.
  • the entire left and right sides are narrowed to a predetermined width, and the lower end portion is lowered to a predetermined width below to form a corrected Archimedes curve.
  • the rotary shaft of the plug fan is directly connected to the rotary shaft of the drive motor, but a gear or the like may be interposed in the drive transmission system.
  • a guide plate portion of a plug fan in a preferred air conditioner of the present invention will be described with reference to the drawings.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view from the side of the rectangular parallelepiped 2 of the plug fan chamber 1 of the present embodiment
  • FIG. 3 is a cross-sectional view of the plug fan chamber 1 of the present embodiment from the front of the rectangular parallelepiped 2.
  • the front face 21 of the rectangular parallelepiped 2 is provided with a bell mouth-shaped fixed opening 3 through which circular air flows, and the fan chamber 1 is provided with a plug fan 4 directly connected to a drive motor 5.
  • a strong trapezoidal drive motor mounting base 51 on the extension of the bottom portion 25 outside the rear surface 22 facing each other.
  • the plug fan 4 is composed of two upper circular outer frames 41 and a lower circular outer frame 42 that serve as runners, and a plurality of blades 43 are fixed between the two left and right circular outer frames 41, 42.
  • a plurality of blades 43 are arranged on the circumference at equal intervals around the central cavity 44 following the fixed opening 3 so as to go outward from the center of rotation. It is discharged from the mouth 45 in the circumferential direction.
  • the blower opening 45 of the plug fan 4 is located, and a guide plate portion 6 is provided so as to oppose it.
  • the portion 6 is a guide (air blowing guide member) 6 having a U-shaped bottom 61 at a position opposite to the air blowing port 45, and is made of a flexible plate-like member. Both ends of the U-shaped bottom 61 are plug fan chambers.
  • the rectangular parallelepiped 2 is fixed to the upper wall surfaces of the right side surface 23 and the left side surface 24 by fixing means 71 and 72.
  • the curved guide upper part 62 is fixed to the upper position of the blower opening 45 by the fixing means 73 at the tip and the fixing means 74 is fixed to the upper wall surface following the U-shaped bottom 61.
  • the shape of the guide plate portion is compared with the ideal Archimedes curve, the entire left and right sides are narrowed to a predetermined width, and the lower end portion is entirely downward. It is possible to obtain a corrected Archimedes curve by lowering to a predetermined width.
  • FIG. 1 (c) shows the plug fan chamber of the embodiment of the present invention. It is a graph of the total pressure efficiency% with respect to air volume m ⁇ 3 > / h at the time of using the guide plate part C of the correction
  • the solid line C is the shape of the guide plate portion C of the corrected Archimedes curve of this embodiment
  • the dotted line B is the curve of the guide plate portion of the conventional ideal Archimedes curve
  • the alternate long and short dash line is the guide width on the left and right sides.
  • the lower end portion is a curve of the guide plate portion which is narrowed in the same manner as in the embodiment and the conventional Archimedes curve is maintained.
  • the guide plate portion has a shape of a plug fan with a fan size of 400 mm, and the left and right width of the plug fan chamber 1 is 684 mm compared to the conventional 764 mm (FIG. 4).
  • the narrow guide width on the left and right sides is reduced by 26 mm
  • the wide side is reduced by 54 mm
  • the total predetermined width on both the left and right sides is reduced to 80 (26 + 54) mm
  • the entire lower end is reduced.
  • the lower predetermined width is reduced to 50 mm to obtain a corrected Archimedes curve.
  • the graph of FIG. 6 shows the guide plate of FIG. 1 (b) in the case of the conventional ideal Archimedes curve guide line (solid line B) and the shape of the guide plate D in FIG. 1 (c). This is a comparison graph with the case where the lower part of the Archimedes curve is kept as it is and the width is narrowed (solid line D).
  • the numerical values of the plug fan size and the guide plate portion of the plug fan chamber are limited as described above, but the fan size can be applied from 310 mm to 790 mm, and the slimming of the guide portion in the width direction is an ideal Archimedes curve.
  • the horizontal direction can be reduced by “ ⁇ 8% to ⁇ 10%”, and the reduction of 80 mm from 764 mm to 684 mm is also within this range.
  • the lowering of the efficiency in this case is reduced by “10% to 35%” from the ideal Archimedes curve, and the improvement in efficiency within this range can be paid attention to.
  • the example is also lowered to 50 mm with respect to the distance 382 mm from the center of the plug fan 1. Needless to say, the present invention is not limited to the above-described embodiments as long as the features of the present invention are not impaired.

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Abstract

【課題】　プラグファンのガイド板部に理想のアルキメデス曲線を用いた場合の効率を落とさず、コンパクトにするガイド板部及びプラグファン室を提供する。 【解決手段】　プラグファンの回転軸を駆動モータの回転軸に直結した空気調和機のプラグファンの吹き出し側のガイド板部において、ガイド板部の形状を理想のアルキメデス曲線に比較して、左右側の全体を所定幅に狭め、下端部分の全体を下方に所定幅に下げて補正アルキメデス曲線とした空気調和機におけるプラグファンのガイド板部。

Description

空気調和機におけるプラグファンのガイド板部
　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のガイド板部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、これら送風機にプラグファンを用いた空気調和機において、プラグファンは本来ハウジングが不要な送風機(図１(a))であるが、特許文献１等に示すように、適切なガイド板部を設けることによって効率を上げることができる。このガイド板部の側面からの形状は、図１(b)のに示すように、一般的に理想のアルキメデス曲線が良いとされており使用されている。
　なお、アルキメデスの曲線(螺旋)(Archimedes' spiral)は、極座標の方程式によって表される曲線である。曲線の半径(ｒ)は下式で表され、角度(θ)が大きくなるしたがい、次第に大きな径となる等間隔の渦巻きである。
　　r = a θ（a は定数で、(2/π)に設定する。）
　全体としては後述する図１(ｂ)のガイド板部Ｂのようになる。
特開２００５－３３１２１２号公報
　ところで、プラグファンのガイド板部にアルキメデス曲線を用いたプラグファン室は、ガイド板部が無い場合に比べて大きな体積を必要となるといった問題点があり、結果としてプラグファン室が大きくなってしまうという問題点があった。　本発明は、このような問題点に鑑みてなされたもので、プラグファンのガイド板部にアルキメデス曲線を用いた場合の効率を落とさず、コンパクトなガイド板部及び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、空気調和機のプラグファンの吹き出し側のガイド板部において、ガイド板部の形状を、理想のアルキメデス曲線に比較して、左右側の全体を所定幅に狭め、下端部分を全体に下方に所定幅に下げて補正アルキメデス曲線としたことを特徴とする空気調和機におけるプラグファンのガイド板部である。
　請求項２の発明は、前記ガイド板部の形状を、理想のアルキメデス曲線から左右方向に８％から１０％を縮小し、下端部分を理想のアルキメデス曲線の下端部とプラグファンの中心との距離に対して１０％～３５％下方に下げることを特徴とする請求項１に記載の空気調和機におけるプラグファンのガイド板部である。
　請求項３の発明は、前記プラグファンの回転軸を駆動モータの回転軸に直結したことを特徴とする請求項１又は２に記載のプラグファンのガイド板部である。
　本発明の空気調和機におけるプラグファンのガイド板部によれば、ガイド板部の形状を、理想のアルキメデス曲線に比較して、左右側の全体を所定幅に狭め、下端部分を全体に下方の所定幅に下げて補正アルキメデス曲線として、幅方向にコンパクトにしても、プラグファンのガイド板部に通常のアルキメデス曲線を用いた場合の効率を落すことがないという効果があり、このように、効率を落とすことなくプラグファン室の左右幅を縮小しコンパクトなプラグファン室を形成することができる。
図１(ａ)は従来のガイド板部がないプラグファン室の側面図で、図１(ｂ)は通常の理想のアルキメデス曲線を用いたガイド板部の側面形状の側面図で、図１(ｃ)は、本発明の実施例のガイド板部の側面形状の側面図、 実施例のプラグファン室の側断面、 図２の正面断面図、 図２の斜視図、 図５(ａ)は、ガイド板部が無い場合と、従来の理想のアルキメデス曲線のガイド板部の場合の風量に対する総合静圧効率％の比較のグラフ、図５(ｂ)は、ガイド板部が無い場合と、実施例の補正アルキメデス曲線のガイド板部の場合の風量に対する総合静圧効率％の比較のグラフの図、 図１(ｃ)の「Ｂ」(点線)の従来の理想のアルキメデス曲線のガイド板部の場合と、図１(ｃ)の「Ｂ」の左右側のガイド板部を縮小した「Ｄ」の場合の総合静圧効率％のピーク部(拡大)比較のグラフの図である。
　Ａ・・・ガイド板部なしプラグファン室、
　Ｂ・・・理想のアルキメデス曲線のガイド板部、
　Ｃ・・・実施例の補正アルキメデス曲線のガイド板部、
　Ｄ・・・理想のアルキメデス曲線部で、左右両側幅を狭めただけのガイド板部、
　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、
　３・・・固定開口部、31・・・インレットコーン、
　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・・・ガイド板部（送風案内部材)、61・・・Ｕ字状底部、
　62・・・湾曲案内上部、
　71,72,73,74・・・固定手段
　プラグファンを用いた空気調和機において、プラグファンは本来ハウジングが不要な送風機(図１(ａ))であるが、一般的に側面形状が理想のアルキメデス曲線のガイド板部を設けることによって効率を上げることができるが(図１(ｂ))、このガイド板部を用いるとガイド板部が無い場合に比べて、プラグファン室に大きな体積を必要としていた。本発明は、図１(ｃ)に示すように、プラグファンの回転軸を駆動モータの回転軸に直結した空気調和機のプラグファンの吹き出し側のガイド板部において、ガイド板部の形状を、理想のアルキメデス曲線に比較して、左右側の全体を所定幅に狭め、下端部分を全体に下方の所定幅に下げて補正アルキメデス曲線としたものである。なお、本実施例ではプラグファンの回転軸を駆動モータの回転軸に直結させているが、駆動伝達系にギヤ等を介在させてもよい。　以下、本発明の好適な空気調和機におけるプラグファンのガイド板部の実施例を図面に沿って説明する。
　図２は、本実施例のプラグファン室１の直方体２の側面からの断面図であり、図３は本実施例のプラグファン室１の直方体２の正面からの断面図であり、図２の直方体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、底部25の延長上に強固な台形の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２から４に示すように、直方体２の前のインレットコーン３１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、この二枚の左右円形外枠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ガイド板部６を設けるが、ガイド板部６は送風口45の対向位置には底部61がＵ字状のガイド(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字状底部61の両端はプラグファン室１の直方体２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。また、同様に、送風口45の上部の対向位置には湾曲案内上部62は、先端部を固定手段73、Ｕ字状底部61に続く上部壁面には固定手段74で固定される。
　このように構成することによって、図１(ｃ)に示すように、ガイド板部の形状を、理想のアルキメデス曲線に比較して、左右側の全体を所定幅に狭め、下端部分を全体に下方の所定幅に下げて補正アルキメデス曲線とすることができる。
　次に、上述した実施例の構成による作用・効果を、図５から図７のグラフに示す実測データに基づいて説明する。
　図５(ａ)において、(Ａ)図１(a)のガイド板部なしのプラグファン室Ａの場合と、(Ｂ)図１(ｂ)の従来のプラグファン室の理想のアルキメデス曲線のガイド板部Ｂを用いた場合の風量ｍ3／ｈ対する総合靜圧効率％(風量対総合靜圧効率)のグラフである。このグラフに示すように、理想のアルキメデス曲線のガイド板部Ｂを用いることにより、ピーク時には約６.０％の効率が向上する。
　また、図５(ｂ)においては、(Ａ)図１(a)のガイド板部なしのプラグファン室Ａの場合と、(Ｃ)図１(ｃ)は本発明の実施例のプラグファン室の補正アルキメデス曲線のガイド板部Ｃを用いた場合の風量ｍ3／ｈ対する総合靜圧効率％のグラフである。このグラフに示すように、補正アルキメデス曲線のガイド板部Ｃを用いることにより、ピーク時には約６.４％の効率が向上する。
　図１(ｃ)において、実線Ｃは本実施例の補正アルキメデス曲線のガイド板部Ｃの形状、点線Ｂは従来の理想のアルキメデス曲線のガイド板部の曲線、一点鎖線は左右側のガイド幅を実施例と同様に狭くして、下端部分は従来のアルキメデス曲線のままにしたガイド板部の曲線である。
　本実施例では、図１(ｃ)に示すように、ガイド板部の形状を、プラグファンのファンサイズが４００mmの送風装置において、プラグファン室１の左右幅が従来の７６４mmを６８４mm(図４でのＸ)に縮小したもので、左右側のガイド幅が狭い側を２６mm縮小し、広い側を５４mm縮小し、左右両側の合計の所定幅を８０(２６＋５４)mmに狭め、下端部分を全体に下方の所定幅を５０mmに下げ、補正アルキメデス曲線とした実施例である。
　ところで、単純に理想のアルキメデス曲線のガイド板部Ｂの幅を狭めただけでは、大幅に風量ｍ3／ｈ対する総合靜圧効率％の効率が低下するが、本発明の特徴は、ガイド板部の下端部分を下方の所定幅を下げることで、低下した効率を戻すことができることを見出したことを基礎とするものである。
　このことを図６で説明すると、図６のグラフは、図１(ｂ)従来の理想のアルキメデス曲線のガイド板部の場合(実線Ｂ)と、図１(ｃ)のＤの形状のガイド板部をアルキメデス曲線の下部はそのままで幅を狭めただけの場合(実線Ｄ)との比較グラフである。このグラフに示すように、単純にアルキメデス曲線のガイド板部の幅を狭めただけでは１.４％も効率が低下してしまうが、図５で説明したように、下端部分を全体に下方の所定幅を下げた補正アルキメデス曲線を採用することにより、従来の理想のアルキメデス曲線のガイド板部と同等の効率が得られ、同時に、本発明の所期の目的である効率を落とすことなくプラグファン室の左右幅を縮小しコンパクトなプラグファン室を形成することができる。
　本実施例では上述のようにプラグファンサイズとプラグファン室のガイド板部の数値を限定したが、ファンサイズは３１０mmから７９０mmに適用でき、ガイド部の幅方向のスリム化は、理想のアルキメデス曲線から左右方向に「－８％から－１０％」縮小することができ、実施例も７６４mmから６８４mmの８０mmの縮小もこの範囲内である。また、この場合の効率低下を下端部分を理想のアルキメデス曲線から「１０％～３５％」下げ、この範囲で効率を向上させることに着目し、前記縮小による効率低下を補償することができ、実施例もプラグファン１の中心からの距離３８２mmに対して、５０mmに下げておりこの範囲内である。
　なお、本発明の特徴を損なうものでなければ、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。

Claims (3)

  1. 　空気調和機のプラグファンの吹き出し側のガイド板部において、
    　ガイド板部の形状を、理想のアルキメデス曲線に比較して、左右側の全体を所定幅に狭め、下端部分の全体を下方に所定幅に下げて補正アルキメデス曲線としたことを特徴とする空気調和機におけるプラグファンのガイド板部。
  2. 　前記ガイド板部の形状を、理想のアルキメデス曲線から左右方向に８％から１０％に狭めて縮小し、下端部分を理想のアルキメデス曲線の下端部とプラグファンの中心との距離に対して１０％～３５％下方に下げることを特徴とする請求項１に記載の空気調和機におけるプラグファンのガイド板部。
  3. 　前記プラグファンの回転軸を駆動モータの回転軸に直結したことを特徴とする請求項１又は２に記載のプラグファンのガイド板部。
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