JP2005291157A - 遠心式の多翼送風機 - Google Patents

Abstract

【課題】面倒な設計変更を必要とすることなく、送風効率を向上させる。
【解決手段】多翼送風機１は、回転駆動される多翼ファン３と、多翼ファン３を収容すると共に多翼ファン３の軸方向側面に吸引口６を有し且つ多翼ファン３の外周に多翼ファン３との隙間が最小の舌部１２を起点にして吐出口７に向かって通風面積が徐々に拡大する渦巻き状のスクロール室１０を有するケーシング５とを備える。スクロール室１０の渦巻きの巻き始め位置１３における拡がり角α１が３°〜５°、スクロール室１０の渦巻きの巻き角θが２６０°〜３２０°であり、多翼ファン３における直径Ｄ／高さＨが約３／４となっている。
【選択図】図２

Description

本発明は、主として自動車用のエアコン装置に用いられる遠心式の多翼送風機に関する。

自動車用のエアコン装置に用いられる遠心式の多翼送風機は、多数のブレードを有する多翼ファンと、多翼ファンを回転駆動するため多翼ファンが出力軸に取り付けられたモータと、多翼ファンが内部に収容されると共に多翼ファンの外周にスクロール室が形成されたケーシングとによって構成されている。スクロール室の終端は開放されており、これにより、車室内に空気を吐出する吐出口となっている。

スクロール室は多翼ファンとケーシングとの隙間が最小の舌部を起点にして吐出口に向かって通風面積が徐々に拡大する渦巻き状に形成されている。このスクロール室の渦巻きは所定の巻き角を有するように設定されている。巻き角は、スクロール室の舌部から通風面積の増大終点までに至る多翼ファンの回転方向における角度である。

ケーシングは、多翼ファンの軸方向一方側の側面に吸引口を有しており、モータが回転すると、多翼ファンは吸引口から多翼ファンの中心部に空気を吸い込む。吸い込まれた空気は、多翼ファンによって運動エネルギ（動圧）を与えられ、スクロール室を通過する間にケーシング内での動圧の一部が静圧に変換されて吐出口から吐出される。

この動圧から静圧への変換は、上述したスクロール室の渦巻きの巻き角が大きければ大きいほどスムーズに行われ、その結果、空気流の乱れもなく、風量が増大して騒音が低下する。

特許文献１には、スクロール室の巻き角を２６０°〜３２０°とし、スクロール室の渦巻きの巻き始め位置における拡がり角を６°〜９°とした多翼送風機が開示されている。
特開２００２−３１６５２６号公報

特許文献１の構造に限らず、多翼送風機においては、モータへの入力と送風する風量とは一定の比例関係にあるため、一定以上の風量を得るためにはモータの出力を大きくして多翼ファンの回転速度を大きくする必要がある。このようなことから、モータへの入力に対する出力風量で規定される送風機の送風効率は、常に一定となっている。

これに対し、モータへ一定電力を入力したときに送風する風量を大きくする場合（効率を向上させる）には、ブレードの変更等の多翼ファンの構造に対する設計変更やスクロール室の構造の設計変更が必要となり、その設計が極めて面倒となる問題を有している。

本発明は、このような問題点を考慮してなされたものであり、面倒な設計変更を必要とすることなく、送風効率を向上させることが可能な遠心式の多翼送風機を提供することを目的とする。

請求項１記載の発明の遠心式の多翼送風機は、回転駆動される多翼ファンと、この多翼ファンを収容すると共に多翼ファンの軸方向側面に吸引口を有し且つ多翼ファンの外周に多翼ファンとの隙間が最小の舌部を起点にして吐出口に向かって通風面積が徐々に拡大する渦巻き状のスクロール室を有するケーシングと、を備えた遠心式の多翼送風機において、前記スクロール室の渦巻きの巻き始め位置における拡がり角が３°〜５°、スクロール室の渦巻きの巻き角が２６０°〜３２０°であって、前記多翼ファンにおける径／高さが約３／４であることを特徴とする。

請求項１記載の発明によれば、スクロール室の渦巻きの巻き始め位置における拡がり角が３°〜５°、スクロール室の渦巻きの巻き角が２６０°〜３２０°で且つ多翼ファンにおける直径／高さを約３／４とすることにより、送風効率（入力電力に対する出力風量）が向上する。

このような発明では、多翼ファンの直径及び高さを変更するだけで送風効率を向上させることができ、多翼ファン自体の構造に対する設計変更やスクロール室の構造の設計変更が不要となるため、簡単に送風効率を向上させることが可能となる。

図１〜図３は、本発明の一実施形態を示し、図１は一実施形態の遠心式の多翼送風機１の断面図、図２は平面図、図３（ａ）〜（ｄ）は特性を評価するための特性図である。

この実施形態の多翼送風機１は、自動車用のエアコン装置に用いられるものであり、図１及び図２に示すように、多数のブレード２が円周方向に沿って設けられた多翼ファン３と、この多翼ファン３が出力軸４ａに取り付けられたモータ４と、モータ４が組み付けられたケーシング５とを備え、ケーシング５の内部に多翼ファン３が収容されている。

ケーシング５の内部には、多翼ファン３の外周に渦巻き状のスクロール室１０が形成されている。また、ケーシング５における多翼ファン３の軸方向一方側の側面には、空気を吸い込むための吸入口６が形成され、スクロール室１０の終端部分は、開口されることにより空気を吐出する吐出口７となっている。

図２において、点Ｏは多翼ファン３の回転中心で且つ、スクロール室１０の中心である。スクロール室１０は、多翼ファン３とケーシング５との隙間が最小の舌部１２を起点にして吐出口７に向かって通風面積が徐々に拡大する渦巻き状に形成されている。

図２における符号１３は、舌部１２におけるスクロール室１０の渦巻きの巻き始め位置である。スクロール室１０は、舌部１２の巻き始め位置１３から吐出口７側の平面側板（外周側板）８が始まる点Ｃまでの巻き角θを有して渦巻き状に巻かれている。

また、スクロール室１０は、渦巻きの巻き始め位置１３における拡がり角α１を有している。この拡がり角α１は、多翼ファン３の外接線とスクロール室１０の巻き始め位置１３における外接線とがなす角度であり、下式のように設定されるものである。

ｒ＝ｒ０・ｅαθ ……（１）式
α＝Ｉｎ（１＋２π・ｔａｎα１）／２π……（２）式
これらの（１）式及び（２）式において、ｒは、巻き始め位置１３を起点とする巻き角度θだけ変位した部分の径外方向の幅であり、ｒ０は、巻き始め位置１３での径外方向の幅であり、α１及びθは、ラジアン（ｒａｄ）を単位としている。
この実施形態において、スクロール室１０の巻き角θを、２６０°〜３５０°、巻き始め位置１３における渦巻きの拡がり角α１を、３°〜５°と設定するものである。巻き角θを２６０°〜３５０°に設定することにより、多翼ファン３による動圧から静圧への変換がスムーズに行われるため、空気流の乱れがなく、騒音が低下する。一方、拡がり角α１を３°〜５°と設定することにより、スクロール室１０の径方向の寸法を小さくすることができる。

以上に加えて、この実施形態では、多翼ファン３における直径と、高さとの関係を以下のように設定するものである。すなわち、多翼ファン３の直径をＤ、その高さをＨ（図１参照）とした場合、Ｄ／Ｈを約３／４とするものである。

このように、スクロール室１０の巻き角θを２６０°〜３５０°とし、スクロール室１０の巻き始め位置１３における拡がり角α１を３°〜５°とし、さらに、多翼ファン３における直径Ｄ／高さＨを約３／４とすることにより、入力電力に対する出力風量の効率を３〜５％向上させることができる。

図３（ａ）〜（ｄ）は、以上の実施形態の多翼送風機及び上述した従来の多翼送風機の特性を実際に計測した特性図を示す。この場合、従来の多翼送風機では、スクロール室の巻き角を２６０°〜３２０°、スクロール室の渦巻きの巻き始め位置における拡がり角を６°〜９°としたもので、吐出口７での風量を横軸にプロットしてある。

そして、図３（ａ）は、多翼ファン３の回転速度（ｒｐｍ）を縦軸に、図３（ｂ）は、吐出口７における送風の全圧（Ｐａ）を縦軸にそれぞれプロットしてある。また、図３（ｃ）は、モータ４への入力電力（Ｗ）を縦軸に、図３（ｄ）は、これらを総合した総合効率（％）を縦軸にそれぞれプロットしてある。

図３（ａ）〜（ｄ）における一点鎖線の特性曲線がこの実施形態の多翼送風機であり、破線の特性曲線が従来の多翼送風機である。

図３（ａ）〜（ｄ）からわかるように、この実施形態及び従来では、静圧性能が略同等であるのに対し、モータ４への入力が従来に比べて、この実施形態が低くなっている。これらを総合した総合効率（送風効率）では、この実施形態の多翼送風機が従来の多翼送風機に比べて３〜５％向上している。

このような実施形態では、多翼ファン３の直径Ｄ及び高さＨを変更するだけで送風効率を向上させることができ、多翼ファン３自体の構造に対する設計変更やスクロール室１０の構造の設計変更が不要となる。このため、簡単に送風効率を向上させることができる。

本発明の一実施形態の多翼送風機の内部を示す側面図である。 本発明の一実施形態の多翼送風機の平面図である。 本発明の一実施形態と従来の多翼送風機の比較を示す特性図で、（ａ）は、多翼ファンの回転速度−風量の特性曲線、（ｂ）は、吐出口における送風の全圧−風量の特性曲線、（ｃ）は、モータへの入力電力−風量の特性曲線、（ｄ）は、これらを総合した総合効率−風量の特性曲線である。

符号の説明

１ 多翼送風機
２ ブレード
３ 多翼ファン
４ モータ
５ ケーシング
６ 吸入口
７ 吐出口
１０ スクロール室
１２ 舌部
１３ 巻き始め位置
θ 巻き角度
α１ 拡がり角
Ｄ 多翼ファンの直径
Ｈ 多翼ファンの高さ

Claims (1)

1. 回転駆動される多翼ファン（３）と、この多翼ファン（３）を収容すると共に多翼ファン（３）の軸方向側面に吸引口（６）を有し且つ多翼ファン（３）の外周に多翼ファン（３）との隙間が最小の舌部（１２）を起点にして吐出口（７）に向かって通風面積が徐々に拡大する渦巻き状のスクロール室（１０）を有するケーシング（５）と、を備えた遠心式の多翼送風機（１）において、
   前記スクロール室（１０）の渦巻きの巻き始め位置（１３）における拡がり角（α１）が３°〜５°、スクロール室（１０）の渦巻きの巻き角（θ）が２６０°〜３２０°であって、前記多翼ファン（３）における直径（Ｄ）／高さ（Ｈ）が約３／４であることを特徴とする遠心式の多翼送風機。
   

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