JP2006083772A - 遠心送風機 - Google Patents

Abstract

【課題】 スクロールの拡がり角を小さく抑えることによって小型化が図れる一方で、風量の増加及び騒音の低減を図ることができる遠心送風機を提供する。
【解決手段】 モータ３の回転軸周りに多数の翼を有し、軸方向から吸入した空気を径外方に向けて吹き出す遠心式多翼ファンと、該多翼ファンを収容し、ファンから吹き出した空気が流れる渦巻き状の通風路４を形成するスクロールケーシング２とを備えた遠心送風機１において、該通風路を形成しているスクロールケーシングのモータ側のスクロール面２２ａを、渦巻き状通風路の巻き始め部ａから巻き終り部ｂにかけて、徐々に下方に垂直に拡げるようにしている。
【選択図】 図１

Description

本発明は、空調装置等に用いられる遠心送風機に関する。

従来、この種の遠心送風機は、対数らせん形状のスクロール・ケーシングの中に多翼ファンを有しており、モータの回転により空気は軸方向に開口した吸入口よりファンによって吸込まれ、運動エネルギ（動圧）を与えられ、スクロール・ケーシング内での動圧の一部が静圧に変換されて、径外方側に開口した吐出口より吐出される。そして、この際、動圧から静圧への変換は、スクロールの巻き角が大きければ大きい程スムーズに行われ、空気流の乱れが少なく、風量が増大即ちファン効率が向上し、騒音も低下する。なお、「巻き角」とは巻き始めから巻き終りまでの角度である。

しかしながら、この従来の遠心送風機は、図７（ａ）に示すようにスクロール・ケーシング１０の軸方向の高さＨが一定に通風路１１を形成している。そのため、風量を増加させるには、スクロールの拡がり角を大きくしなければならず、スクロール・ケーシングの大型化という問題がある。

この問題を解決するために、従来より、図７（ｂ）に示されるようにスクロール・ケーシング１０の吸入口１０ａ側と反対のスクロール面に巻き始めから巻き終りにかけて、下方に拡げた拡大部１０ｂを設ける縦拡がりタイプのスクロール・ケーシングが、例えば特許文献１等により知られている。
しかしながら、この拡大部１０ｂは、先細状に形成されており、通風路面積を増大したにも拘らず、十分な風量の増大を図ることができないという問題がある。

更には、図７（ｃ）に示すようにスクロール・ケーシング１０の軸方向の高さＨを下方に大きくする垂直拡がりタイプのスクロール・ケーシングが考えられるが、これに伴って巻き始めの通風路面積も大きくなってしまうという問題がある。一般に、スクロールの送風特性により、巻き始めの断面積が小さい方が有利である。通風路面積が急拡大されることは、圧力損失及び騒音の拡大を招くという問題がある。

特開２００１−２２１１９７号公報

本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、その目的は、スクロールの拡がり角を小さくおさえることによって小型化を図れる一方で、送風量の増加及び騒音の低減を図ることができる遠心送風機を提供することである。

本発明は、前記課題を解決するための手段として、特許請求の範囲の各請求項に記載の遠心送風機を提供する。
請求項１に記載の遠心送風機は、渦巻き状の通風路を形成しているスクロールケーシングのモータ側のスクロール面を、渦巻き状の通風路の巻き始め部から巻き終り部にかけて、徐々に下方に垂直に拡げるようにしたものであり、これにより、スクロールの拡がり角を小さくおさえられるにも拘わらず、巻き始めの通風路面積を小さくし、巻き終りの通風路面積を大きくでき、スクロールの送風特性を改善でき送風量の増加及び騒音の低減を図ることができる。

請求項２の遠心送風機は、下方に垂直に拡げられたスクロール面によって形成される通風路の一部に、モータを包囲するモータフランジを使用することによって、この下方に垂直に拡げられた通風路が形成されているものであり、これにより、容易に通風路面積の増加を図ることができる。
請求項３の遠心送風機は、下方に垂直に通風路を拡大しているのに加えて、同様に巻き始めから巻き終りにかけて、徐々に上方に垂直に通風路を拡大したものであり、これにより、一層の送風量の増大を図ることができる。

以下、図面に従って本発明の実施の形態の遠心送風機について説明する。
本発明の遠心送風機は、好適には車両用空調装置の空気取り込み用の送風機として適用されるものである。図１は、本発明の実施の形態の遠心送風機のスクロールケーシングの（ａ）平面図と（ｂ）側面図である。遠心送風機（１）は、回転軸方向から吸入した空気を径外方に向けて吹き出す遠心式の送風機である。

遠心送風機１は、モータ３により回転駆動される図示されない遠心式多翼ファンと、この遠心式多翼ファンの周囲を囲んでファンから吹き出される空気が流れる渦巻き状の通風路４を形成するスクロールケーシング２とを備える。即ち、遠心式多翼ファンはスクロールケーシング２内の略中央に収容されている。モータ３は、スクロールケーシング２の下壁を貫通するようにしてスクロールケーシング２に固定されると共に、モータホルダ３１上に取り付けられている。モータ３の回転軸は、スクロールケーシング２内に位置しており、この回転軸に遠心式多翼ファンが連結されている。

図示されていない遠心式多翼ファンは、一般に樹脂製、例えばポリプロピレン、であり、円周方向に配設された多数のブレードと、この多数のブレードの空気吸入側端部に設けられた環状の保持リングと、多数のブレードの反空気吸入側端部に設けられた円板状の底プレートとより構成されている。こうして、遠心式多翼ファンがモータ３により回転駆動されると、回転軸方向より吸引した空気をブレード間を通って径外方向に吹き出し、渦巻き状の通風路４に圧送する。

次に、本発明の特徴であるスクロールケーシング２について説明する。遠心式多翼ファンを収納し、渦巻き状の空気通風路４を形成する樹脂製のスクロールケーシング２は、上ケース２１と下ケース２２の２つの部材から構成され、これら２つの部材はビス等の固定具（図示せず）によって締結されている。スクロールケーシング２の上ケース２１の上端面には、回転軸方向であって、モータ３の反対側に、このスクロールケーシング２内に空気を導く吸入口２３が開口しており、この吸入口２３はベルマウス状に形成されている。また、スクロールケーシング２の巻き終り部位ｂより空気流れ下流側には、図示しない空調ケーシングに連通する吐出口２４が開口している。

スクロールケーシング２の下ケース２２の下端面（スクロール面）２２ａは、図１（ｂ）に示すように螺旋状の斜面２２ａとなっていて、スクロールケーシング２の巻き始め部位ａでは、下ケース２２の下端面（スクロール面）がモータ３を包囲していて円筒状のモータフランジ３２の略上端に位置しているが、巻き終り部位ｂではモータフランジ３２の略下端に位置するようになっている。このようにして、巻き始め部位ａから巻き終り部位ｂにかけて、徐々に垂直下方に延長される渦巻き状の通風路４が形成される。

図２（ａ）〜（ｅ）は、図１（ａ）の巻き始め部位ａから巻き終り部位ｂまでの各部位でのＡ−Ａ断面、Ｂ−Ｂ断面、Ｃ−Ｃ断面、Ｄ−Ｄ断面及びＥ−Ｅ断面を示している。
この図２から解るように、スクロールケーシング２の下側のスクロール面２２ａである下端面は、巻き始め部位ａでは、モータフランジ３２の略上端に位置していて、その通風路４の幅も小さいが、巻き終り部位ｂの方に移行するにつれて、下側のスクロール面２２ａが徐々に垂直下方へと下がると共に、その通風路４の幅も徐々に大きくなり、最終的に巻き終り部位ｂでは、下側のスクロール面２２ａがモータフランジ３２の略下端に位置するようになっており、通風路４の幅及び高さとも最大となっている。この場合、図２から解るように巻き始めから巻き終りにかけて垂直下方に延長された部分の通風路４の内壁として、モータ３のモータフランジ３２を利用することが好ましい。なお、図２中において、スクロールケーシング２には、上ケース２１と下ケース２２との継ぎ目が図示されていないが、この継ぎ目は当然存在するものである。

図３は、従来技術と比較した場合の本実施形態の利点を説明する図である。図３（ａ）は、従来技術の図７（ｂ）に示されるような、スクロールケーシング１０の吸入側と反対のスクロール面に巻き始めから巻き終りにかけて、下方に拡げた先細状の拡大部１０ｂを設けた縦拡がりタイプのスクロールケーシングに比較して、本実施形態のスクロールケーシング２では、図中にハッチング部Ｓ１で示されるように、この部分Ｓ１の通風路を確保でき、巻き終り部ｂの通風路面積Ｓを大きくとれ、送風量の増加を図ることができることを示している。
図３（ｂ）は、従来技術の図７（ｃ）に示されるようにスクロール・ケーシング１０の軸方向の高さＨを下方に大きくした垂直拡がりタイプのスクロール・ケーシングに比較して、本実施形態のスクロールケーシング２では、図中にハッチング部Ｓ２で示すように、この部分Ｓ２の通風路を削減することができ、巻き始め部ａの通風路面積を小さくすることができることを示している。

図４は、従来タイプのスクロールケーシングをもつ遠心送風機と本実施形態のスクロールケーシングをもつ遠心送風機とを比較したグラフであり、図４（ａ）は通風路面積を、図４（ｂ）は風量を比較したものである。グラフ中において、細い破線は、縦拡がりタイプのスクロールケーシングの場合を、太い破線は垂直拡がりタイプのスクロールケーシングの場合を、太い実線は、縦拡がりタイプと垂直拡がりタイプとを組み合わせた本実施形態のスクロールケーシングの場合を、細い実線は、従来の高さＨが一定のスクロールケーシングの場合を、それぞれ示している。（ａ）の通風路面積Ｓのグラフから解るように、実施形態のスクロールケーシングにおいては、巻き始め部ａにおいて通風路面積Ｓを小さくできる一方で、巻き終り部ｂにおいて通風路面積Ｓを大きくすることができるので、（ｂ）の全圧Ｐａ−風量ｍ³／ｈの関係のグラフに示されるように送風量の増加を図ることができる。これに対して、縦拡がりタイプのスクロールケーシングでは、前記したように巻き終り部ｂの通風路面積Ｓをあまり大きくすることができず、また垂直拡がりタイプのスクロールケーシングでは、巻き始め部ａの通風路面積Ｓが大きくなってしまい、結果として、送風量の増加に関しては、本実施形態のスクロールケーシングより劣ることになる。

以上説明したように、本実施形態のスクロールケーシングは、垂直拡がりタイプと縦拡がりタイプの２つのタイプのスクロールケーシングを組み合わせたものであり、両者の長所を有するものである。即ち、
（１）モータフランジを通風路の一部として使用するため、通風路面積の増加を図ることができる。
（２）垂直拡がりタイプを利用することで、巻き終り部での通風路面積の増加を図ることができる。
（３）スクロールの送風特性より、巻き始めの断面積が小さい方が有利である。この特性により、モータの取り付け側に縦拡がりタイプを適用することで、巻き始め部の通風路面積を小さくすることができる。
このことにより、スクロールケーシングを大型化せずに、通風路面積を増加させ、かつ通風路面積の最適化を図ることで、風量の増加を図ることが可能となる。
このように風量を増加させることができるが、送風機の性能が目標風量に達している場合には、モータ回転速度を下げることで、騒音の低減、モータの省動力化、モータの効率化等を達成することもできる。
また、スクロールケーシングを小型化することで、ユニットの小型化、軽量化等も達成できる。

図５は、別の実施形態のスクロールケーシングの構造を示しており、（ａ）は螺旋プレートの平面図と側面図を、（ｂ）はスクロールケーシングの側面図を示している。上述した実施形態においては、スクロールケーシング２の下ケース２２の下側のスクロール面２２ａは最初からケースと一体に形成されているが、この別の実施形態では、下側のスクロール面となる螺旋プレート５が、スクロールケーシング２とは別体で形成されている。この場合のスクロールケーシング２は、垂直拡がりタイプのスクロールケーシングと同様の構造をしており、したがって、側面の高さＨは一定に形成される。最終的には、螺旋プレート５がスクロールケーシング２内に接着等により固着されることによって、スクロールケーシング２に一体化され、これによって下側のスクロール面が形成される。この場合においても、巻き始め部位ａでの下側のスクロール面は、モータフランジ３２の略上端の位置にあり、巻き終り部位ｂでの下側のスクロール面は、モータフランジ３２の略下端の位置にある。

図６は、更に別の実施形態のスクロールケーシングの構造を示しており、（ａ）はその側面図を、（ｂ）はモータフランジの部分拡大図を、（ｃ）は、ケーシングとモータフランジとの結合を示す図である。この実施形態では、下側のスクロール面がモータフランジ３２に形成されている。即ち、モータフランジ３２には、径外方に突出するようにして螺旋状の傾斜面３３が設けられ、この傾斜面３３が下側のスクロール面となっている。したがって、スクロールケーシング２は、下側のスクロール面を有しておらず、その端面が傾斜面３３に合わせるように螺旋状になっている。スクロールケーシング２の端面をモータフランジ３２の傾斜面３３に結合することによって、垂直下方に拡大した渦巻き状の通風路４が形成される。この場合においては、スクロールケーシング２とモータフランジ３２の傾斜面３３との継ぎを滑らかにすることができるため、異音等の低減を図ることができる。

本発明の実施の形態の遠心送風機におけるスクロールケーシングの平面図（ａ）及び側面図である。 図１（ａ）の各個所における断面図を示しており、（ａ）はＡ−Ａ線、（ｂ）はＢ−Ｂ線、（ｃ）はＣ−Ｃ線、（ｄ）はＤ−Ｄ線及び（ｅ）はＥ−Ｅ線における断面図である。 本実施形態と従来技術とを比較したものであり、（ａ）は縦拡がりタイプのスクロールケーシングとの比較を、（ｂ）は垂直拡がりタイプのスクロールケーシングとの比較を示している。 本実施形態と従来技術とを比較したグラフであり、（ａ）は通風路面積を（ｂ）は風量を比較したものである。 別の実施形態のスクロールケーシングの構造を示しており、（ａ）は螺旋プレートの平面図と側面図を、（ｂ）はそのスクロールケーシングの側面図を示している。 更に別の実施形態のスクロールケーシングの構造を示しており、（ａ）はスクロールケーシングの側面図を、（ｂ）はモータフランジの側面図を、（ｃ）はスクロールケーシングとモータフランジとの結合を説明する図である。 従来技術のスクロールケーシングを説明する図であり、（ａ）は高さ一定のスクロールケーシングを、（ｂ）は縦拡がりタイプのスクロールケーシングを、（ｃ）は垂直拡がりタイプのスクロールケーシングを各々説明する図である。

符号の説明

１ 遠心送風機
２ スクロールケーシング
２１ 上ケース
２２ 下ケース
２２ａ 下側のスクロール面（傾斜面）
３ モータ
３１ モータホルダ
３２ モータフランジ
３３ 傾斜面
４ 通風路
５ 螺旋プレート

Claims (3)

1. モータの回転軸周りに多数枚の翼を有し、回転軸の軸方向から吸入した空気を径外方に向けて吹き出す遠心式多翼ファンと、
   前記遠心式多翼ファンを収納すると共に前記遠心式多翼ファンから吹き出した空気が流れる渦巻き状の通風路を構成し、前記回転軸の軸方向一端側に吸入口を有し、かつ渦巻きの巻き終り部より空気流れ下流側に吐出口を有するスクロールケーシングと、
   を備えている遠心送風機において、
   前記渦巻き状の通風路を形成している、前記スクロールケーシングのモータ側のスクロール面を、前記渦巻き状の通風路の巻き始め部から巻き終り部にかけて、徐々に下方に垂直に拡げていることを特徴とする遠心送風機。
2. 前記下方に垂直に拡げられたスクロール面によって形成される前記通風路の一部に、前記モータを包囲するモータフランジを使用することによって、前記下方に垂直に拡げられた前記通風路が形成されていることを特徴とする請求項１に記載の遠心送風機。
3. 前記渦巻き状の通風路を形成している、前記スクロールケーシングの吸入口側のスクロール面も、前記渦巻き状の通風路の巻き始めから巻き終りにかけて、徐々に上方に垂直に拡げられていることを特徴とする請求項１に記載の遠心送風機。

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