JP6425325B2 - 空気調和機におけるプラグファンのガイド板部 - Google Patents

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))（例えば、特開平11-304181号公報：特許文献３：段落0017）であるが、特許文献１(特開2005-331212号公報)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静圧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)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。
一般的に遠心翼型ファンである周知のプラグファンは、例えば、特開2005-16791号(特許文献２：段落0014)に開示されるように、給気室内のデッドスペースを少なくして給気室自体も小型・コンパクトにできるが、送風機としてプラグファンは、他の送風機と比べて静圧効率がよいとされている。
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 特開２００５−１６７９１号公報 特開平１１−３０４１８１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翼の遠心方向のファン吹き出し側にガイド板部を設け、
該ガイド板部はプラグファンの送風口の上部の湾曲案内上部からＵ字状底部及び上部壁面に続く補正アルキメデス曲線を形成するものであって、該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ガイド板の左右全体を６８４／７６４倍〜９２／１００倍に縮小した形状にし、かつ、前記ガイド板の下端部とプラグファンの中心との距離を、理想のアルキメデス曲線からプラグファン中心からの距離に対して１１０／１００倍〜１３５／１００倍とした形状とし、かつ、該ガイド板部の材質を柔軟な板状部材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。

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た形状とし、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総合静圧効率(図５(ｂ))を落すことがないという効果があり、このように、総合静圧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。

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)は本発明の実施例における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、図５(ｂ)から明らかなように、約６.４％の総合静圧効率が向上する。
図１(ｃ)において、実線Ｃは本実施例における補正アルキメデス曲線のガイド板部Ｃの形状、点線Ｂは従来における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。
すなわち、ガイド板部の形状は、図１(ｃ)に示すように、理想のアルキメデス曲線から左右側をガイド板の左右全体を６８４／７６４倍〜９２／１００倍に縮小した形状にし、かつ、ガイド板の下端部とプラグファンの中心との距離を、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、１１０／１００倍〜１３５／１００倍の範囲内の１１３５／１００倍に下げた形状にしたものである。

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、ファンサイズが３１０ｍｍから７９０ｍｍの範囲に適用でき、ガイド板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％」に縮小、すなわち、ガイド板の左右全体を６８４／７６４倍〜９２／１００倍に縮小した形状にし、６８４ｍｍとした形状にするだけでは効率低下となるため、下端部分を理想のアルキメデス曲線から「１０％〜３５％」下げた形状、すなわち、ガイド板の下端部とプラグファン中心からの距離を１１０／１００倍〜１３５／１００倍とすることで、効率を向上出来ることに着目し、前記縮小による効率低下を補償することができる。
このように、本実施例では、ガイド板の左右全体を７６４ｍｍから６８４ｍｍに縮小し、かつ、プラグファン１の中心からガイド板の下端部との距離３８２ｍｍを、５０ｍｍに下げて４３２ｍｍとし、理想のアルキメデス曲線のガイド板部の下端部とプラグファンの中心からの距離に対して、１１０／１００倍〜１３５／１００倍の範囲内の１１３／１００倍にしたものである。
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。

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

Claims (1)

1. 空気調和機のプラグファンの翼の遠心方向のファン吹き出し側にガイド板部を設け、
   該ガイド板部はプラグファンの送風口の上部の湾曲案内上部からＵ字状底部及び上部壁面に続く補正アルキメデス曲線を形成するものであって、該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ガイド板の左右全体を６８４／７６４倍〜９２／１００倍に縮小した形状にし、かつ、前記ガイド板の下端部とプラグファンの中心との距離を、理想のアルキメデス曲線からプラグファン中心からの距離に対して１１０／１００倍〜１３５／１００倍とした形状とし、かつ、該ガイド板部の材質を柔軟な板状部材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。

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