JP2002339899A - 遠心式送風機 - Google Patents
遠心式送風機Info
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- JP2002339899A JP2002339899A JP2002010324A JP2002010324A JP2002339899A JP 2002339899 A JP2002339899 A JP 2002339899A JP 2002010324 A JP2002010324 A JP 2002010324A JP 2002010324 A JP2002010324 A JP 2002010324A JP 2002339899 A JP2002339899 A JP 2002339899A
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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
- F04D29/422—Discharge tongues
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)
- Air-Conditioning For Vehicles (AREA)
Abstract
低下及び比騒音の増大を抑制し、かつ、NZ音及び低周
波異音を低減する。 【解決手段】 ノーズ部74cからスクロールケーシン
グ74の巻き終わり側に向かう所定範囲Θのみにおい
て、ファン71の外縁からスクロール側板74aの内壁
までの寸法Wのうち、吸入口76側の寸法NG1が吸入
口76と反対側の寸法NG2に比べて小さくなるように
するとともに、ノーズ部71cの近傍のうち吸入口76
側の壁部74dを、ノーズ部71cの近傍のうち吸入口
76と反対側の壁部74cより巻き終わり側に突出させ
る。これにより、スクロールケーシング74の大型化を
抑制しつつ、送風量の低下及び比騒音の増大を抑制し、
かつ、NZ音及び低周波異音を低減することができる。
Description
された複数枚のブレードを有する遠心式多翼ファンを備
える遠心式送風機(以下、送風機と略す。)に関するも
ので、車両用空調装置の送風機に適用して有効である。
の騒音の1つとして、遠心式多翼ファン(以下、ファン
と略す。)から吹き出す空気がスクロールケーシング
(以下、スクロールと略す。)のノーズ部に衝突する際
に発生する騒音(以下、この騒音をNZ音と呼ぶ。)が
ある。
かなように、ファンとノーズ部との距離を大きくして、
ファンから吹き出す空気がノーズ部に衝突する際の衝突
速度を低下させればよいが、ノーズ部では、スクロール
の巻始め側と巻き終わり側とが連通しているため、単純
にファンとノーズ部との距離(ノーズギャップ)を大き
くすると、ノーズ部を経由して巻始め側と巻き終わり側
との間で多くの空気が流通していしまい、送風量の低下
及び比騒音の増大を招いてしまう。
号公報や実開昭54−97805号公報に記載のごと
く、吸入口側のノーズギャップを反吸入口側のノーズギ
ャップより小さくすれば、送風量の低下及び比騒音の増
大を抑制しつつ、NZ音の低減を図ることができるもの
の、以下に述べる問題が新たに発生する。
内壁までの間に形成されてる空間は、ファンから吹き出
す空気を、スクロールの巻き終わり側に設けられた吹出
口に導く空気通路を構成するものであるので、巻始め側
から巻き終わり側に向かうほど(巻き角が大きくなるほ
ど)、通路断面積を拡大していく必要がある。
ールの巻始め側(ノーズ部側)から巻き終わり側の全域
に渡って、ファンの外縁からスクロールの内壁までの寸
法のうち、吸入口側の寸法が反吸入口側の寸法に比べて
小さくすることにより、吸入口側のノーズギャップを反
吸入口側のノーズギャップより小さくしているので、所
定の通路断面積を確保するためには、スクロールの最大
径寸法(反吸入口側におけるスクロールの径寸法)を大
きくせざるを得ない。
99号公報に記載の発明と略同等の送風機7を試作検討
した。
図5、6に基づいて述べておく。
す。)71は回転軸7a周りに複数枚のブレード72を
有し、回転軸7aの方向(紙面上方側)から空気を吸入
して、その吸入した空気を径外方側に吹き出す送風手段
である。
る駆動手段であり、この電動モータ(以下、モータ73
と略す。)は、ファン71を収納するスクロールケーシ
ング(以下、ケーシングと略す。)に固定されている。
示すように、中心部にファン71が位置するように渦巻
き状に形成されており、その外形壁を構成するスクロー
ル側板74aから回転軸7a(ファン71の中心)まで
寸法(以下、この寸法をスクロール半径rと呼ぶ。)
は、ケーシング74の巻き始めから巻き終わり側に向か
うほど大きくなるように設定されている。
rは、対数螺線、すなわちr=ro・exp(θ・ta
n(n))的に変化しており、roは後述する基準線L
上における吸入口76側のスクロール半径rである。
を、ケーシング74の巻き終わり側に設けられた吹出口
75に導く空気通路74bの通路断面積が、巻始め側か
ら巻き終わり側に向かうほど拡大することとなる。
向一端側(モータ73と反対側)には、図5に示すよう
に、空気を導入するための吸入口76が形成されてお
り、この吸入口76の外形縁部には、吸入空気を滑らか
にファン71に導くベルマウス76aが設けられてい
る。
うに、ケーシング74のノーズ部74cからケーシング
74の巻き終わり側に向かう所定範囲(以下、この範囲
を変曲範囲Θと呼ぶ。)においては、ファン71の外縁
からスクロール側板74aの内壁までの寸法(以下、こ
の寸法を空気通路幅Wと呼ぶ。)のうち、吸入口76側
の寸法(以下、第1隙間寸法NG1と呼ぶ。)が吸入口
76と反対側(モータ73側)の寸法(以下、第2隙間
寸法NG2と呼ぶ。)に比べて小さくなるように形成さ
れている。
幅Wは、吸入口76側からモータ73側に渡ってに変化
しており、第1隙間寸法NG1は、ケーシング74の巻
き角θが20度以上、135度以下の範囲内において、
第2隙間寸法NG2と等しくなるように、巻き角θの増
大とともに連続的に変化している。
曲率半径の中心とファン71の回転中心とを結ぶ基準線
Lからファン71の回転の向きに図った角度を言う。
った点について述べておく。
吹き出す空気がノーズ部74cに衝突する際に発生する
ものであるので、ノーズ部74c近傍のノーズギャップ
を拡大すればNZ音を低減することができる。同様に、
ノーズギャップを拡大することによって発生する送風量
の低下及び比騒音の増大も、ノーズ部74c近傍のノー
ズギャップ及び形状を最適化すれば解決し得るものであ
る。
Θにおいてのみ、第1隙間寸法NG1を第2隙間寸法N
G2に比べて小さくすれば、ケーシング74の巻始め側
から巻き終わり側の全域に渡って第1隙間寸法NG1を
第2隙間寸法NG2より小さくするものに比べて、ケー
シング74の大型化を抑制しつつ、送風量の低下及び比
騒音の増大を抑制し、かつ、NZ音を低減することがで
きる。
の終わりの巻き角θ(第1隙間寸法NG1と第2隙間寸
法NG2とが等しくなるときの巻き角θ)との関係を示
す試験結果であり、図7(b)は低周波(100Hz〜
300Hz)騒音と変曲範囲Θの終わりの巻き角θとの
関係を示す試験結果であり、図7(c)はNZ音と変曲
範囲Θの終わりの巻き角θとの関係を示す試験結果であ
り、これらの試験結果から明らかなように、変曲範囲Θ
の終わりの巻き角θを20度以上、135度以下とすれ
ば実用上十分な効果を得ることができる。
は、ノーズギャップを大きくすればよいが、ファン71
から吹き出す空気のうち、吸入口76と反対側(モータ
73側)から吹き出す空気は、吸入口76側から吹き出
す空気に比べて流速が大きいので、NZ音及び低周波騒
音を効率良く低減するには、少なくともノーズ部74c
において、第1隙間寸法NG1を第2隙間寸法NG2よ
り小さくすることが望ましい。
ところ、ファン71の外径(直径)寸法D(図6参照)
を基準として、第2隙間寸法NG2について調査したと
ころ、図8に示すように、ファン71の外径寸法Dの
0.1倍以上、0.16倍以下とすることが妥当である
との結論を得た。
法NG2との関係を示す試験結果であり、図8(b)は
低周波騒音と第2隙間寸法NG2との関係を示す試験結
果であり、図8(c)はNZ音と第2隙間寸法NG2と
の関係を示す試験結果である。
8330及びJIS B 8346に準拠したものであ
り、試験においては、ファン外径Dとファンの高さh
(図5参照)との比を180/70とし、拡がり角n
(上記の対数螺線関数のn)を5.5度とした。また、
比騒音の定義は、JIS B 0132による。
ーシング74の巻き始め側と巻き終わり側とが連通して
いるため、特に、フットモード時等の高圧損時には、吹
出口75側(巻き終わり側)の高圧空気がノーズ部71
cから巻き始め側に流れ込んでしまい、この巻き始め側
に流れ込んだ空気(以下、この空気を再循環流と呼
ぶ。)がブレード72間を逆流して吸入口76から吸入
される吸入空気と干渉してしまい、低周波騒音が発生し
てしまう。
す吹出空気の全圧より吸入口76側から吹き出す吹出空
気の全圧が低いため、特に、吸入口76側において、再
循環流が逆流して再循環流と吸入空気との干渉が発生し
易い。
減することを目的とする。
成するために、請求項1に記載の発明では、回転軸(7
a)周りに複数枚のブレード(72)を有する遠心式多
翼ファン(71)と、遠心式多翼ファン(71)を収納
するとともに、回転軸(7a)の軸方向一端側に吸入口
(76)を有して渦巻き状に形成されたスクロールケー
シング(74)とを備え、スクロールケーシング(7
4)のノーズ部(71c)においては、スクロールケー
シング(74)の巻き始め側と巻き終わり側とが連通
し、さらに、ノーズ部(71c)の近傍の壁部のうち遠
心式多翼ファン(71)の回転の向きと逆向き側の端部
は、吸入口(76)側から吸入口(76)と反対側に向
かって、回転軸(7a)と平行な方向に対して遠心式多
翼ファン(71)の回転の向きに傾斜していることを特
徴とする。
だ再循環流は、壁部に沿って全圧の高い吸入口(76)
と反対側に誘導される。このため、再循環流がブレード
(72)間を逆流せず、遠心式多翼ファン(71)から
吹き出した空気と共に下流側に流れていくので、再循環
流と吸入空気とが干渉してしまうことを抑制でき、低周
波騒音を低減することができる。
a)周りに複数枚のブレード(72)を有する遠心式多
翼ファン(71)と、遠心式多翼ファン(71)を収納
するとともに、回転軸(7a)の軸方向一端側に吸入口
(76)を有して渦巻き状に形成されたスクロールケー
シング(74)とを備え、スクロールケーシング(7
4)のノーズ部(71c)においては、スクロールケー
シング(74)の巻き始め側と巻き終わり側とが連通
し、ノーズ部(71c)の近傍のうち吸入口(76)側
の壁部(74d)は、ノーズ部(71c)の近傍のうち
吸入口(76)と反対側の壁部(74c)より遠心式多
翼ファン(71)の回転の向きと逆向き側に突出してい
ることを特徴とする。
だ再循環流は、壁部に沿って全圧の高い吸入口(76)
と反対側に誘導される。このため、再循環流がブレード
(72)間を逆流せず、遠心式多翼ファン(71)から
吹き出した空気と共に下流側に流れていくので、再循環
流と吸入空気とが干渉してしまうことを抑制でき、低周
波騒音を低減することができる。
ーシング(74)は、スクロールケーシング(74)の
ノーズ部(74c)からスクロールケーシング(74)
の巻き終わり側に向かう所定範囲(Θ)においては、遠
心式多翼ファン(71)の外縁からスクロールケーシン
グ(74)の内壁までの寸法(W)のうち、吸入口(7
6)側の第1隙間寸法(NG1)が吸入口(76)と反
対側の第2隙間寸法(NG2)に比べて小さくなるよう
に形成されていることを特徴とする。
つつ、再循環流と吸入空気とが干渉してしまうことを抑
制できるまた、請求項4に記載の発明のごとく、所定範
囲(Θ)において、遠心式多翼ファン(71)の外縁か
らスクロールケーシング(74)の内壁までの寸法
(W)を、吸入口(76)側から吸入口(76)と反対
側に渡って連続的に変化させることが望ましいまた、請
求項5に記載の発明のごとく、第1隙間寸法(NG1)
は、スクロールケーシング(74)の巻き角(θ)が2
0度以上、135度以下の範囲内において、第2隙間寸
法(NG2)と等しくなるように、巻き角(θ)の増大
とともに連続的に変化するように構成することが望まし
い。
ーズ部(74c)において、第2隙間寸法(NG2)
を、遠心式多翼ファン(71)の外径寸法(D)の0.
1倍以上、0.16倍以下とすることが望ましい。
述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示す
一例である。
送風機(以下、送風機と略す。)を水冷エンジン搭載車
両の車両用空調装置1に適用したもので、図1は車両用
空調装置の模式図である。
流側部位には、車室内気を導入するするための内気導入
口3と外気を導入するための外気導入口4とが形成され
るとともに、これらの導入口3、4を選択的に開閉する
内外気切換ドア5が設けられている。なお、この内外気
切換ドア5は、サーボモータ等の駆動手段または手動操
作によって開閉される。
は、本実施形態に係る送風機7が配設されており、この
送風機7により両導入口3、4から吸入された空気が、
後述する各吹出口14、15、17に向けて送風され
る。また、送風機7の空気下流側には、空気冷却手段を
なす蒸発器9が配設されており、送風機7により送風さ
れた空気は全てこの蒸発器9を通過する。
熱手段をなすヒータコア10が配設されており、このヒ
ータコア10は、エンジン11の冷却水を熱源として空
気を加熱している。なお、図1に示された送風機の図
は、模式図であり、詳細は後述する。
ア10をバイパスするバイパス通路12が形成されてお
り、ヒータコア10の空気上流側には、ヒータコア10
を通る風量とバイパス通路12を通る風量との風量割合
を調節することにより車室内に吹き出す空気の温度を調
節するエアミックスドア13が配設されている。
は、車室内乗員の上半身に空調空気を吹き出すためのフ
ェイス吹出口14と、車室内乗員の足元に空気を吹き出
すためのフット吹出口15と、フロントガラス16の内
面に向かって空気を吹き出すためのデフロスタ吹出口1
7とが形成されている。
空気上流側部位には、それぞれ吹出モード切換ドア1
8、19、20が配設されている。なお、これらの吹出
モード切換ドア18、19、20は、サーボモータ等の
駆動手段または手動操作によって開閉される。
ト吹出口15及びデフロスタ吹出口17は、フェイス吹
出口14より小さくなっているため、フットモード及び
デフモードはフェイスモードに比べて空気の流通抵抗
(圧損)が大きくなっている。次に、本実施形態に係る
送風機7について、上記試作品(図6参照)との相違点
を中心に述べる。なお、本実施形態に係る送風機7にお
いて、上記試作品と同一機能部品については上記試作品
と同一の符号を付した。
ように、ノーズ部71cの近傍のうち吸入口76側の壁
部74dを、ノーズ部71cの近傍のうち吸入口76と
反対側の壁部74cよりファン71の回転の向きと逆向
き側(吹出口75側、巻き終わり側)に突出させたもの
である。つまり、ノーズ部71cの近傍の壁部のうちフ
ァン71の回転の向きと逆向き側の端部を、吸入口76
側から吸入口76と反対側に向かって、回転軸7aと平
行な方向に対して71の回転の向きに傾斜させたもので
ある。
うち吸入口76側の壁部74dを、ノーズ部71cの近
傍のうち吸入口76と反対側の壁部74cよりファン7
1の回転の向きと逆向き側(吹出口75側、巻き終わり
側)に突出させているので、吸入口76側に流れ込んだ
再循環流は、壁部74d、74cに沿って全圧の高い吸
入口76と反対側に誘導される。
流せず、ファン71から吹き出した空気と共に下流側に
流れていくので、再循環流と吸入空気とが干渉してしま
うことを抑制でき、低周波騒音を低減することができ
る。
けて空調風を吹き出すフェイスモード時及び乗員の下半
身に向けて空調風を吹き出すフットモード時における、
比騒音と第2隙間寸法NG2との関係を示す試験結果で
あり、図3(b)は低周波騒音と第2隙間寸法NG2と
の関係を示す試験結果である。そして、実線で示すグラ
フは試作検討品を示し、波線で示すグラフは本実施形態
を示すものである。
も兼ね備えているので、本実施形態も試作検討品と同等
の効果を得ることができることは言うまでもない。
は、変曲範囲Θにおける空気通路幅Wの形状は、上述の
実施形態に示されたものに限定されるものではなく、例
えば図4に示すような形状であってもよい。なお、図4
(a)は、吸入口76側からモータ73側の全域に渡っ
て直線的に空気通路幅Wを変化させた例であり、図4
(b)は、吸入口76側からモータ73側の全域に渡っ
て曲線的に空気通路幅Wを変化させた例である。
置に本発明に係る送風機を適用したが、本発明はこれに
限定されるものではなく、換気扇等のその他の用途にも
適用することができる。
図であり、(b)は(a)のC矢視図である。
を示すグラフであり、(b)は低周波騒音と第2隙間寸
法NG2との関係を示すグラフである。
る、図6(a)のA−A断面に相当する断面における断
面図である。
り、(b)は(a)のA−A断面図であり、(c)は
(a)のB−B断面図である。
θとの関係を示すグラフであり、(b)は低周波騒音と
変曲範囲Θの終わりの巻き角θとの関係を示すグラフで
あり、(c)はNZ音と変曲範囲Θの終わりの巻き角θ
との関係を示すグラフである。
を示すグラフであり、(b)は低周波騒音と第2隙間寸
法NG2との関係を示すグラフであり、(c)はNZ音
と第2隙間寸法NG2との関係を示すグラフである。
…スクロールケーシング、74c…ノーズ部。
Claims (6)
- 【請求項1】 回転軸(7a)周りに複数枚のブレード
(72)を有する遠心式多翼ファン(71)と、 前記遠心式多翼ファン(71)を収納するとともに、前
記回転軸(7a)の軸方向一端側に吸入口(76)を有
して渦巻き状に形成されたスクロールケーシング(7
4)とを備え、 前記スクロールケーシング(74)のノーズ部(71
c)においては、前記スクロールケーシング(74)の
巻き始め側と巻き終わり側とが連通し、 さらに、前記ノーズ部(71c)の近傍の壁部のうち前
記遠心式多翼ファン(71)の回転の向きと逆向き側の
端部は、前記吸入口(76)側から前記吸入口(76)
と反対側に向かって、前記回転軸(7a)と平行な方向
に対して前記遠心式多翼ファン(71)の回転の向きに
傾斜していることを特徴とする遠心式送風機。 - 【請求項2】 回転軸(7a)周りに複数枚のブレード
(72)を有する遠心式多翼ファン(71)と、 前記遠心式多翼ファン(71)を収納するとともに、前
記回転軸(7a)の軸方向一端側に吸入口(76)を有
して渦巻き状に形成されたスクロールケーシング(7
4)とを備え、 前記スクロールケーシング(74)のノーズ部(71
c)においては、前記スクロールケーシング(74)の
巻き始め側と巻き終わり側とが連通し、 前記ノーズ部(71c)の近傍のうち前記吸入口(7
6)側の壁部(74d)は、前記ノーズ部(71c)の
近傍のうち前記吸入口(76)と反対側の壁部(74
c)より前記遠心式多翼ファン(71)の回転の向きと
逆向き側に突出していることを特徴とする遠心式送風
機。 - 【請求項3】 前記スクロールケーシング(74)は、
前記スクロールケーシング(74)のノーズ部(74
c)から前記スクロールケーシング(74)の巻き終わ
り側に向かう所定範囲(Θ)においては、前記遠心式多
翼ファン(71)の外縁から前記スクロールケーシング
(74)の内壁までの寸法(W)のうち、前記吸入口
(76)側の第1隙間寸法(NG1)が前記吸入口(7
6)と反対側の第2隙間寸法(NG2)に比べて小さく
なるように形成されていることを特徴とする請求項1又
は2に記載の遠心式送風機。 - 【請求項4】 前記所定範囲(Θ)において、前記遠心
式多翼ファン(71)の外縁から前記スクロールケーシ
ング(74)の内壁までの寸法(W)は、前記吸入口
(76)側から前記吸入口(76)と反対側に渡って連
続的に変化していることを特徴とする請求項1ないし3
のいずれか1つに記載の遠心式送風機。 - 【請求項5】 前記第1隙間寸法(NG1)は、前記ス
クロールケーシング(74)の巻き角(θ)が20度以
上、135度以下の範囲内において、前記第2隙間寸法
(NG2)と等しくなるように、前記巻き角(θ)の増
大とともに連続的に変化していることを特徴とする請求
項1ないし4のいずれか1つにに記載の遠心式送風機。 - 【請求項6】 前記ノーズ部(74c)において、前記
第2隙間寸法(NG2)は、前記遠心式多翼ファン(7
1)の外径寸法(D)の0.1倍以上、0.16倍以下
であることを特徴とする請求項1ないし5のいずれか1
つに記載の遠心式送風機。
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