JP2008202502A

JP2008202502A - 送風機

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Publication number: JP2008202502A
Application number: JP2007039676A
Authority: JP
Inventors: Akira Shiraishi; 明白石; Tomohiro Takeo; 友宏竹尾
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2007-02-20
Filing date: 2007-02-20
Publication date: 2008-09-04
Anticipated expiration: 2027-02-20
Also published as: JP4830899B2

Abstract

【課題】モータ冷却風量を確保しつつ、冷却風通路の共鳴音に基づく異音を低減することが可能な送風機を提供すること。
【解決手段】渦巻状通風路３の吐出通路１４内を流れる空気の一部は、導入口７２から滑らかに捩りＳ字形状に屈曲する導風路７３を介して冷却風通路５５の流入口に導かれる。冷却風通路５５内で発生した共鳴音は、導入口７２から冷却風通路５５の流入口までの導風路７３が複数の屈曲部を有する捩りＳ字形状となっているため、導風路７３を介して吐出通路１４内に漏れ難い。
【選択図】図３

Description

本発明は、モータで回転駆動される遠心式ファンを備える送風機に関する。

従来技術として、例えば、下記特許文献１に開示された車両用空調装置に用いられる送風機がある。この送風機は、遠心式ファンと、遠心式ファンを回転駆動するモータと、遠心式ファンの周囲に渦巻状通風路を形成するスクロールケーシングとを備えている。スクロールケーシングのノーズ部近傍には、スクロールケーシングを貫通する貫通孔が設けられ、渦巻状通風路とスクロールケーシング外側で遠心式ファン回転軸方向に延びる縦ダクト内とを連通している。

そして、スクロールケーシング内の空気の一部が、貫通孔から縦ダクト内、および縦ダクトの下流側に接続した底部ダクト内を流れてモータに供給され、モータを冷却するようになっている。

また、貫通孔は渦巻状通風路の底部から上方に離間するように設けられており、スクロールケーシング内に浸入した雨水等が、貫通孔から縦ダクト内に浸入し難くなっている。
特開２００３−２７６４１９号公報

しかしながら、上記従来技術の送風機では、導入口である貫通孔から冷却風通路である縦ダクト内に流入する空気流れに含まれる振動成分（音成分）が縦ダクト内で共鳴し、共鳴音が導入口から渦巻状通風路を介して車室内に伝達され、乗員等が異音と感じるという不具合を発生する場合がある。

これに対し、導入口近傍にリブ等を設け、冷却風通路内に流入する風圧（圧力エネルギー）を低減して共鳴音を低減する手段もあるが、通風抵抗が増加して冷却風量の低下を招くという問題がある。

本発明は、上記点に鑑みてなされたものであり、モータ冷却風量を確保しつつ、冷却風通路の共鳴音に基づく異音を低減することが可能な送風機を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明では、
回転軸方向より吸引した空気を径外方向に吐出する遠心式ファン（３０）と、
遠心式ファン（３０）を回転駆動するモータ（４０）と、
遠心式ファン（３０）の周囲にノーズ部（１３）を起点とした渦巻状通風路（３）を形成し、遠心式ファン（３０）を回転駆動したときには、回転軸方向の端部に開口する吸入口（１１）から吸入した空気を渦巻状通風路（３）の下流端に開口する吐出口（１２）から吐出するためのスクロールケーシング（２）と、
スクロールケーシング（２）の外側で回転軸方向に延設され、回転軸方向の一端側の流入口（５３）から他端側の流出口（５４）に向かう、モータ（４０）に供給する冷却風の通路（５５）を内部に形成する冷却風通路形成部材（５０）と、
スクロールケーシング（２）に開口する導入口（７２）から渦巻状通風路（３）内の空気を導入し、冷却風として冷却風通路（５５）の流入口（５３）に導くための導風路（７３）を内部に形成する導風路形成部材（７０）とを備え、
導風路形成部材（７０）の内部には、導風路（７３）が滑らかに屈曲するように形成されていることを特徴としている。

これによると、導風路（７３）が滑らかに屈曲するように形成されており通風抵抗を小さくできるため、流入口（５３）から冷却風通路（５５）内に流入する冷却風量が低下することを抑制することができる。また、導風路（７３）が屈曲していることにより、冷却風通路（５５）で発生した共鳴音が渦巻状通風路（３）に伝達され難い。

このようにして、モータ（４０）への冷却風量を確保しつつ、冷却風通路（５５）の共鳴音に基づく異音を低減することができる。

また、請求項２に記載の発明では、導入口（７２）は、スクロールケーシング（２）のノーズ部（１３）より吐出口（１２）側に部位に開口していることを特徴としている。

これによると、安定した静圧が得られるノーズ部（１３）より吐出口（１２）方向の下流側に導入口（７２）を設けることで、冷却風量を安定して確保することができる。

また、請求項３に記載の発明では、導入口（７２）は、スクロールケーシング（２）のノーズ部（１３）より吐出口（１２）側の部位において、ノーズ部側の面（１５）に開口していることを特徴としている。

これによると、導風路（７３）を内部に形成する導風路形成部材（７０）や冷却風通路（５５）を内部に形成する冷却風通路形成部材（５０）を、ノーズ部（１３）外側のスペースを利用して配置することが可能であるので、送風機（１）の体格をコンパクト化することが可能である。

また、請求項４に記載の発明では、導風路形成部材（７０）はスクロールケーシング（２）の内側に突出した突出壁（７１）を有し、突出壁（７１）とスクロールケーシング（２）との間に導風路（７３）の上流側部（７３１）が形成され、導入口（７２）が渦巻状通風路（３）内の空気流れ上流側に向かって開口していることを特徴としている。

これによると、渦巻状通風路（３）内の空気を導入口（７２）から導入し易く、冷却風量の確保が容易である。

また、請求項５に記載の発明のように、突出壁（７１）は、スクロールケーシング（２）と一体成形することで、容易に形成することができる。

なお、上記各手段に付した括弧内の符号は、後述する実施形態記載の具体的手段との対応関係を示す一例である。

以下、本発明の実施の形態を図に基づいて説明する。

図１は、車両用空調装置において車室内へ空気を送り込むための遠心式の送風機１の概略構成を示す縦断面図であり、図２は、送風機１の概略構成を示す横断面図である。また、図３は、送風機１の横断面要部拡大図であり、図４は、図３のＡ−Ａ線概略断面図である。

図１に示すように、送風機１は、スクロールケーシングであるファンケーシング２と、ファンケーシング２内に収納された送風ファン３０と、送風ファン３０を駆動するモータ４０とからなる。

ファンケーシング２は、本体部をなすブロワケース１０と、ブロワケース１０の底部中央の開口を塞ぐように配置されたモータホルダ２０とからなる。ブロワケース１０およびモータホルダ２０は、ともに樹脂（本例ではポリプロピレン樹脂）により形成されている。

ブロワケース１０は、周知のスクロール形状をなしており、上方面に吸入口である空気吸込口１１が形成され、側方面に径外方向に延びる吐出口である空気吐出口１２が形成されている。

空気吸込口１１の上方側には、図示しない周知の内外気切替箱が配置され、空気吸込口１１から吸入する空気を、車室外気もしくは車室内気に切り替えるようになっている。一方、空気吐出口１２の空気流れ下流側には、図示しない空調ユニットが配置され、空気吐出口１２から吐出された空気を温度調節等するようになっている。

なお、ブロワケース１０の空気吸込口１１には、空気吸込口１１から吸入された空気を送風ファン３０に案内するために、送風ファン３０とほぼ同軸位置に環状のベルマウス１１１が一体成形されている。

モータホルダ２０は、モータ４０の外周面を固定支持するための有底筒状の円筒部２１と、円筒部２１から径外方向に拡がるフランジ部２２とが一体成形されており、フランジ部２２の外縁部においてブロワケース１０に螺着固定されている。

送風機１の小型化等のために、ファンケーシング２の底面部に配置されたモータ４０は一部がファンケーシング２内に突出するように配置されている。そして、モータホルダ２０のフランジ部２２は、ファンケーシング２の底面部の一部を構成している。

モータホルダ２０のフランジ部２２の下面には、フランジ部２２に沿って径方向に延びる横ダクト部（底部ダクト）２３が一体成形されている。横ダクト２３内には、後述する縦ダクト５０内の冷却風通路５５に接続する下流側通路が形成されており、内部を流れた冷却風が、モータ４０の主にブラシやコンミテータ等からなる回転子への摺動接続給電部位を冷却するようになっている。

送風ファン３０は、樹脂製（本例ではポリプロピレン製もしくはポリアミド製）の多翼の遠心式ファン（本例ではシロッコファン）である。送風ファン３０は、中央部がモータ４０の上方側に突出した回転軸４１端部に結合され、モータ４０の駆動力が回転軸４１を経由して伝達されるようになっている。

図２に示すように、送風ファン３０の周囲には、前述したように、送風ファン３０を取り囲み、ノーズ部１３を起点とし空気吐出口１２に向けて徐々に通路断面積が拡がる渦巻状通風路３を形成するファンケーシング２が配置されている。

図２に示すように、本実施形態の送風機１のファンケーシング２の主体部をなすブロワケース１０は、下流側の空調ユニットの空調ケース８０と一体成形されており、渦巻状通風路３の空気吐出口１２は、空調ケース８０の空気取入口８１でもある。

ファンケーシング２のノーズ部１３近傍には、渦巻状通風路３内の空気を導入口７２から導入し、縦ダクト５０内の冷却風通路５５に導くための導風路７３が形成されている。

ここで、図３および図４を用いて、冷却風通路５５および導風路７３の構成について説明する。

図３に示すように、冷却風通路５５は、送風ファン３０の回転軸方向（紙面表裏方向）に延設された縦ダクト５０内に形成されている。本実施形態の縦ダクト５０はブロワケース１０と一体成形されており、ブロワケース１０のノーズ部１３から図示右上側に連続する壁部１３１と、この壁部１３１の外側面に接続した基端部から断面Ｊ字状をなすように突出して先端部がノーズ部１３の外方側に位置し、同一断面形状で回転軸方向に延設された延設壁５１と、延設壁５１の先端部とブロワケース１０ノーズ部１３の外側面（Ｕ字形状の内側面）とを接続するように、図示紙面奥側の底面部５２から紙面手前側に立設した立設壁６１とにより構成されている。

すなわち、壁部１３１、延設壁５１、および立設壁６１からなる構成（縦ダクト５０）が本実施形態におけるスクロールケーシングの外側で遠心式ファンの回転軸方向に延設された冷却風通路形成部材であり、冷却風通路形成部材の内部には、回転軸方向の一端側（紙面手前側）の流入口５３（図４参照）から他端側（紙面奥側）の流出口５４に向かう冷却風通路５５が形成されている。

立設壁６１を設けて流入口５３を流出口５４より上部に形成しているのは、前述した図示しない内外気切替箱が外気導入モードであるときに、雨水や洗車水等が外気取入口からファンケーシング２内に浸入した場合であっても、モータ４０にまで到達することを防止するためである。

冷却風通路５５の下流側には、前述した横ダクト２３が接続しており、縦ダクト５０の底面部５２の流出口５４は、横ダクト２３の上流端の空気流入口でもある。

一方、導風路７３も、送風ファン３０の回転軸方向（紙面表裏方向）に延設された導風路形成部材７０内に形成されている。本実施形態の導風路形成部材７０はブロワケース１０と一体成形されており、ブロワケース１０のノーズ部１３から図示右方側（空気吐出口１２側）に連続する壁部１３２と、ブロワケース１０から渦巻状通風路３内に突出するように一体成形された断面Ｊ字形状の突出壁７１と、突出壁７１の基端部と前述の延設壁５１の先端部とを接続するように一体成形された接続壁７４と、前述の立設壁６１とにより構成されている。

これらの導風路形成部材７０の構成要素は、いずれも送風ファン３０の回転軸方向に延設されており、突出壁７１、接続壁７４、立設壁６１と、壁部１３２との間に形成される導風路７３は、回転軸方向に直交する断面形状がＵ字形状をなしている。

図３から明らかなように、突出壁７１は、渦巻状通風路３のうちブロワケース１０のノーズ部１３より空気吐出口１２方向の下流側部をなす吐出通路１４内に突出しており、突出通路１４のノーズ部側面１５から吐出通路１４内の空気流れ上流側に向かって突出している。そして、突出壁７１の先端部７１ａは、壁部１３２の先端部１３２ａより空気流れ上流側に位置している。

したがって、突出壁７１と壁部１３２との間に形成された導風路７３の上流側部７３１は、上流端の空気の導入口７２を、渦巻状通風路３吐出通路１４内の空気流れ上流側に向かって開口している。

一方、接続壁７４および立設壁６１と、壁部１３２との間に形成された導風路７３の下流側部７３２は、図４にも示すように、上流側部７３１を流れて壁部１３２の先端側でＵターンした後の冷却風を、立設壁６１の上端に形成された冷却風通路５５の流入口５３まで上昇させる通路である。

このように、導風路形成部材７０内に形成された捩りＳ字形状の導風路７３は、導入口７２から導入した空気を複数回滑らかにターン（屈曲）させるように形成された滑らかな屈曲構造（湾曲構造）をなしている。

図４に示すように、本実施形態のブロワケース１０は、詳細な分割ラインの図示を省略しているが、上ケース１０１と下ケース１０２とに分割して形成されている。そして、立設壁６１および突出壁７１は下ケース１０２のみに一体成形され、上下ケース１０１、１０２を組み合わせる前において、下ケース１０２に形成された導風路７３となる部位は、上方側（上ケース１０１側）が開放されている。

したがって、導風路７３は、導入口７２から導入した空気を複数回滑らかにターンさせる構造をなしているが、下ケース１０２成形時に容易に形成することができる。

次に、上記構成に基づき送風機１の作動について説明する。

送風機１のモータ４０に給電されると、モータ４０の回転軸４１が回転駆動し、回転軸４１に結合された送風ファン３０を回転する。これに伴い、ファンケーシング２の空気吸込口１１からベルマウス１１１に案内された空気が、送風ファン３０の軸線上方側から導入され、送風ファン３０の径外方向に放射状に押出される。送風ファン３０に押し出された空気は、渦巻状通風路３によって集められ、渦巻状通風路３内で整流され、吐出通路１４を通って空気吐出口１２に向かって流れていく。

吐出通路１４内を流れる空気の一部は、導入口７２から滑らかに捩りＳ字形状に屈曲する導風路７３を介して流入口５３に導かれる。導入口７２から導入された冷却風は、導風路７３の上流側部７３１から下流側部７３２へ水平面方向に（ほぼ水平面内で）滑らかに第１ターン（第１Ｕターン）した後、導風路７３の下流側部７３２から冷却風通路５５内へ垂直面方向に（ほぼ垂直面内で、第１ターン面にほぼ直交する面内で）滑らかに第２ターン（第２Ｕターン）して、流入口５３から冷却風通路５５へ流れ込む。

導風路７３のターン部外周面（導風路７３の屈曲部の外側面となる導風路形成部材７０の内面）は滑らかな曲面として形成されているので、大きな通風抵抗もなく冷却風の向きを変えることができる。

そして、流入口５３から縦ダクト５０内の冷却風通路５５に流入した空気は、冷却風通路５５内を下降した後、流出口５４から横ダクト２３内を流れて、モータ４０に供給される。

渦巻状通風路３の吐出通路１４内を流れる空気流には、モータ４０や送風ファン３０の作動等に伴い、広い周波数域の空気振動成分（音成分）が含まれている。その空気振動成分は、導入口７２から導入される冷却風にも含まれ、縦ダクト５０内において共鳴音を発生する場合がある。

例えば、冷却風通路５５の長さ（図４に矢印で示す流入口５３から底面部５２までの長さ）が１７０ｍｍである場合には、冷却風に含まれる音のうち、１／４波長が１７０ｍｍとなる５００Ｈｚの音が共鳴音として発生する（増幅される）。

ところが、冷却風通路５５内で発生した共鳴音は、導入口７２から流入口５３までの導風路７３が捩りＳ字形状となっているため、導風路７３を介して吐出通路１４内に漏れ難い。これは、導風路７３が捩りＳ字形状であるため、共鳴音が冷却風を逆流して伝達される長さが長くなるばかりでなく、共鳴音が導入口７２に到達するまでに導入路７３内で複数回反射して大きく減衰するためである。

上述の構成および作動によれば、導風路形成部材７０の内部には、導風路７３が滑らかに２回屈曲するように形成されており、導風路７３の通風抵抗を小さくできるため、流入口５３から冷却風通路５５内に流入する冷却風量が低下することを抑制することができる。また、導風路７３が２回屈曲していることにより、冷却風通路５５内で発生した共鳴音が導風路７３を介して渦巻状通風路３に伝達され難く、空気吐出口１２を介して車室内に伝達され難い。したがって、モータ４０への冷却風量を確保しつつ、冷却風通路５５の共鳴音に基づく異音を低減することができる。

例えば、図５に示すように、導風路９７３内に突出するリブ（突出壁）９７１を設け、冷却風通路５５内に流入する風圧（圧力エネルギー）を低減して発生する共鳴音を低減する手段を採用した場合には、導風路９７３の通風抵抗が増加して冷却風量の低下を招いてしまう。これに本実施形態によれば、通風抵抗の増大を抑制することができる。

また、導風路７３の導入口７２は、安定した静圧が得られるファンケーシング２のノーズ部１３より吐出口１２側の部位である吐出通路部において、ノーズ部側面１５に開口している。したがって、冷却風量を安定して確保することができるとともに、導風路形成部材７０や縦ダクト５０を、ノーズ部１３外側のスペースを利用して配置することができるので、送風機１の体格をコンパクト化することが可能である。

また、導風路形成部材７０はファンケーシング２の内側に突出した突出壁７１を有し、突出壁７１とファンケーシング２との間に導風路７３の上流側部７３１が形成され、導入口７２が渦巻状通風路３の吐出通路１４内の空気流れ上流側に向かって開口している。したがって、吐出通路１４内の空気を冷却風として導入口７２から導入し易く、冷却風量の確保が極めて容易である。

また、突出壁７１を含む導風路形成部材７０および縦ダクト５０は、ブロワケース１０に一体成形されている。したがって、導風路７３および冷却風通路５５の形成が極めて容易である。

（他の実施形態）
上記一実施形態では、導風路形成部材７０により形成される導風路７３は、２回滑らかにターンする捩りＳ字形状の通路であったが、複数回滑らかにターンする屈曲形状（湾曲形状）であれば、これに限定されるものではない。例えば、同一平面上で複数回ターンする導風路であってもよいし、捩りＳ字構造に代表されるような三次元的ラビリンス構造の導風路であってもよい。

また、上記一実施形態では、導風路７３に冷却風を導入する導入口７２は、ファンケーシング２のノーズ部１３より吐出口１２側のノーズ部側面１５から吐出通路１４に開口していたが、ノーズ部側面１５以外から吐出通路１４内に開口するものであってもよい。吐出通路１４内に開口するものであれば、吐出通路１４内の安定した静圧により冷却風量を安定させることができる。また、導入口の開口方向は空気流れ上流側向きに限定されるものではなく、例えば側方向き（通路内方向き）に開口するものであってもよい。

また、導入口は吐出通路１４以外の渦巻状通風路３に開口するものであってもよい。さらに、導風路は渦巻状通風路３内に突出するように形成されるものに限定されるものではない。

また、上記一実施形態では、突出壁７１を含む導風路形成部材７０および縦ダクト５０は、ブロワケース１０に一体成形されていたが、これに限定されるものではなく、導風路形成部材７０および縦ダクト５０を構成する部材の一部もしくは全部をブロワケース１０と別体として形成しブロワケース１０に組付けるものであってもよい。

また、上記一実施形態では、送風機１は車両用空調装置に適用され車室内に送る空気を送風するものであったが、これに限定されるものではなく、本発明は遠心式の送風機であれば広く適用して有効である。

一実施形態における遠心式の送風機１の概略構成を示す縦断面図である。送風機１の概略構成を示す横断面図である。送風機１の横断面要部拡大図である。図３のＡ−Ａ線断面図である。参考例の送風機の要部断面図である。

符号の説明

１送風機
２ファンケーシング（スクロールケーシング）
３渦巻状通風路
１１空気吸込口（吸入口）
１２空気吐出口（吐出口）
１３ノーズ部
１４吐出通路
３０送風ファン（遠心式ファン）
４０モータ
５０縦ダクト（冷却風通路形成部材）
５５冷却風通路
７０導風路形成部材
７１突出壁
７２導入口
７３導風路

Claims

回転軸方向より吸引した空気を径外方向に吐出する遠心式ファン（３０）と、
前記遠心式ファン（３０）を回転駆動するモータ（４０）と、
前記遠心式ファン（３０）の周囲にノーズ部（１３）を起点とした渦巻状通風路（３）を形成し、前記遠心式ファン（３０）を回転駆動したときには、前記回転軸方向の端部に開口する吸入口（１１）から吸入した空気を前記渦巻状通風路（３）の下流端に開口する吐出口（１２）から吐出するためのスクロールケーシング（２）と、
前記スクロールケーシング（２）の外側で前記回転軸方向に延設され、前記回転軸方向の一端側の流入口（５３）から他端側の流出口（５４）に向かう、前記モータ（４０）に供給する冷却風の通路（５５）を内部に形成する冷却風通路形成部材（５０）と、
前記スクロールケーシング（２）に開口する導入口（７２）から前記渦巻状通風路（３）内の空気を導入し、前記冷却風として前記流入口（５３）に導くための導風路（７３）を内部に形成する導風路形成部材（７０）とを備え、
前記導風路形成部材（７０）の内部には、前記導風路（７３）が滑らかに屈曲するように形成されていることを特徴とする送風機。
前記導入口（７２）は、前記スクロールケーシング（２）の前記ノーズ部（１３）より前記吐出口（１２）側に部位に開口していることを特徴とする請求項１に記載の送風機。
前記導入口（７２）は、前記スクロールケーシング（２）の前記ノーズ部（１３）より前記吐出口（１２）側の部位において、前記ノーズ部側の面（１５）に開口していることを特徴とする請求項２に記載の送風機。
前記導風路形成部材（７０）は前記スクロールケーシング（２）の内側に突出した突出壁（７１）を有し、
前記突出壁（７１）と前記スクロールケーシング（２）との間に前記導風路（７３）の上流側部（７３１）が形成され、
前記導入口（７２）が前記渦巻状通風路（３）内の空気流れ上流側に向かって開口していることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の送風機。
前記突出壁（７１）は、前記スクロールケーシング（２）と一体成形されていることを特徴とする請求項４に記載の送風機。