JP2009002209A

JP2009002209A - 遠心式送風機

Info

Publication number: JP2009002209A
Application number: JP2007163001A
Authority: JP
Inventors: Hirofumi Kuma; 博文久間
Original assignee: Keihin Corp
Current assignee: Keihin Corp
Priority date: 2007-06-20
Filing date: 2007-06-20
Publication date: 2009-01-08
Anticipated expiration: 2027-06-20
Also published as: US20080317586A1; JP4981535B2; US8096760B2

Abstract

【課題】回転駆動源によって回転するファンからの戻り風を整流し、前記戻り風とファンから発生する空気との干渉を抑えることが可能な遠心式送風機を提供する。
【解決手段】遠心式送風機１０は、回転駆動源１２と、回転駆動源１２を囲繞して保持する保持部１８が形成されたハウジング１６と、回転駆動源１２の回転駆動軸６２に連結されたファン１４とからなり、ハウジング１６は、保持部１８から延在する円盤状のフランジ２２とを備え、フランジ２２には、該フランジ２２の周縁に向かって延在する複数の整流部材２４を有する。
【選択図】図５

Description

本発明は遠心式送風機に関し、一層詳細には、車両に搭載される空調装置に組み込まれる遠心式送風機に関する。

従来から、車両用空調装置には、車室内空気又は車室外空気を取り込むファンと、前記ファンを回転させるモータを備えた遠心式送風機が採用されている（特許文献１参照）。

図１６は、従来の遠心式送風機の概略説明図である。遠心式送風機１００は、回転駆動源１０２と、前記回転駆動源１０２によって回転駆動されるファン１０４と、前記回転駆動源１０２を囲繞するように保持する保持部１０８が形成されたハウジング１０６とを備える。

ハウジング１０６には、回転駆動源１０２を冷却するための冷却風を流通させる冷却通路１１０が形成され、前記冷却通路１１０には開口部１１２が形成されている。

このように構成される遠心式送風機１００では、回転駆動源１０２を駆動して、ファン１０４を回転させることにより車室内に空気を送り込んでいるが、長時間にわたって回転駆動源１０２を駆動させていると、回転駆動源１０２自体が発熱する場合がある。そこで、この遠心式送風機１００では、回転駆動源１０２の発熱を抑えるために、ファン１０４で発生した風を回帰させて開口部１１２から、冷却風を矢印に示すように冷却通路１１０内に取り込み、回転駆動源１０２まで流通させて回転駆動源１０２の周囲を冷却している。

特開２００３−３２８９９４号公報

しかしながら、前記のような構造では、回転駆動源１０２を冷却した後の冷却風（戻り風）と、ファン１０４から発生する空気とが、ハウジング１０６上で干渉し、共鳴音が発生する場合があった。また、前記戻り風及びファン１０４から発生する空気と、回転駆動源１０２、ファン１０４及びハウジング１０６を収納するケーシングに設けられたベルマウスを流れる空気とが干渉し、共鳴音が発生する場合があった。

本発明は、上記の課題を考慮してなされたものであって、戻り風を整流し、ファンから発生する空気及びベルマウスを流れる空気との干渉を抑えることによって、共鳴音を抑制し、静かな運転環境を確保することが可能な遠心式送風機を提供することを目的とする。

本発明に係る遠心式送風機は、回転駆動源と、前記回転駆動源を囲繞して保持する保持部が形成されたハウジングと、前記回転駆動源の回転駆動軸に連結されたファンとからなり、前記ハウジングは、前記保持部から延在する円盤状のフランジを備え、前記フランジの表面には、該フランジの周縁に向かって延在する複数の整流部材が設けられていることを特徴とする。

このような構成では、戻り風が整流部材によって整流されるのでファンから発生する空気流との間で干渉することが低減される。

本発明では、前記保持部の上部近傍から前記フランジに向かってテーパ部が形成され、前記テーパ部の終端する位置の近傍に前記整流部材が設けられ、また、前記保持部の上部と前記各整流部材とが傾斜部材によって連結されていることが好ましい。戻り風を円滑に整流部材側に送るためである。

また、本発明では、前記フランジの半径方向に対し前記各整流部材は一端部が回転方向において進方向に延在し、前記半径方向との間でなす角度が、０度以上７０度以下であり、好ましくは３０度以上５０度以下である。このような角度によって、整流部材による戻り風の整流効果が一層高まる。

さらに、前記各整流部材は、前記フランジの半径方向に対して湾曲して延在してよい。

さらにまた、前記各整流部材は、前記回転駆動源を包被するカバー部材の開口部に対応した位置に形成されているのが一層好ましい。

本発明によれば、ハウジングの保持部の上部からフランジに向かってテーパ部を形成し、前記テーパ部の終端する位置の近傍に整流部材を配設することにより、戻り風を整流し、前記戻り風とファンから発生する空気との干渉を抑えると共に、前記戻り風及びファンから発生する空気とベルマウスを流れる空気との干渉を抑え、共鳴音の抑制を効果的に行うことができる。

以下、本発明に係る遠心式送風機について好適な実施形態を掲げ、添付の図面を参照して詳細に説明する。図１は本発明の実施形態に係る遠心式送風機１０の一部縦断正面図、図２は遠心式送風機１０のファンと保持部を縦断した一部正面断面図、図３は遠心式送風機１０のファンと保持部の概略斜視説明図、図４は遠心式送風機１０の概略分解斜視説明図である。

本実施形態に係る遠心式送風機１０は、モータ等からなる回転駆動源１２と、前記回転駆動源１２の駆動作用下に回転駆動するファン１４と、前記回転駆動源１２を囲繞し保持するための円筒状の保持部１８を有するハウジング１６とを備える。

保持部１８の内周壁には、回転駆動源１２との隙間を形成するためのリブ２０が軸線方向に沿って複数本等間隔に膨出形成されている。前記保持部１８の上部近傍には、図２、図４に示されるようにテーパ部２３が形成され、前記テーパ部２３の下部終端部から外方且つ水平方向にフランジ２２が延在している。この場合、前記フランジ２２の表面には、前記テーパ部２３の終端部分からフランジ２２の半径方向に所定角度偏位して等間隔に棒状の整流部材２４が複数本配設され、これらの整流部材２４は、回転駆動源１２の半径に対し、図６に示す網掛け矢印方向にα度進み角となるように配設される。図６では、整流部材２４が配設される本数は５本であるが、これに限られるものではなく、後述するカバー部材６０に設けられた排風孔６６の数に対応して設ければよい。また、整流部材２４が配設される位置は、排風孔６６の位置に基づいて定めれば整流効果が向上して好適である。

フランジ２２の周縁部には、周回して凹部２６が形成され、前記凹部２６の外周の一部が膨出形成され、この膨出部２８ａ、２８ｂに孔部４４ａ、４４ｂが形成される。前記孔部４４ａ、４４ｂは、図示しないボルトを挿通し、このボルトにナット（図示せず）を螺合させてハウジング１６を固定するためのものである。

さらに、前記周回する凹部２６には、矩形状の膨出部３２が半径外方向に突出形成される。前記膨出部３２の内部には、平面矩形状の冷却風導入孔３０ａ、３０ｂが形成され、前記膨出部３２の下側は蓋部材３４によって閉塞される。後述するように、前記膨出部３２と蓋部材３４によって冷却通路部３６が形成される。前記冷却通路部３６の内部空間は、流体貯留室３７として形成され（図７、図８参照）、この流体貯留室３７は、保持部１８の側壁に形成された開口部３８を介して回転駆動源１２の周囲に冷却風を導出して、これを冷却する。

冷却風の回転駆動源１２への供給について、さらに詳細に説明すれば、冷却通路部３６を構成する蓋部材３４には、図７〜図９に示すように冷却風導入孔３０ａ、３０ｂに対応する位置に通路凹部４０ａ、４０ｂが設けられ、これら通路凹部４０ａと通路凹部４０ｂとの間に矩形状の膨出部４２が形成される。実際、前記流体貯留室３７の一部はこれら通路凹部４０ａ、４０ｂによって形成される。前記膨出部４２の頂部中央には前記膨出部２８ａ、２８ｂに設けられた孔部４４ａ、４４ｂと共働してハウジング１６をボルト、ナットで固定するための孔部４４ｃが形成されている。

前記流体貯留室３７の第１底面４６には、前記膨出部４２が終端する位置の近傍に一方のリブ４８が立設され、さらに前記一方のリブ４８に平行に他方のリブ５０が立設される。図２から容易に諒解されるように、本実施形態では、一方のリブ４８（以下、第２リブと称する）よりも他方のリブ５０（以下、第１リブと称する）が高く形成されている。

なお、前記第２リブ４８の立ち上がり部位近傍の上流にドレン穴５２を設けておく。ドレン穴５２は流体貯留室３７から流体を外部に排出するためのものである。

前記流体貯留室３７の第１底面４６は、その終端部分が第１リブ５０の立設部位近傍から延在する傾斜面５４に続き、この傾斜面５４の終端部分は垂直面５６を経て第２底面５８に続く。

前記回転駆動源１２の上部には、図１、図２に示すように円錐台状のカバー部材６０が設けられ、前記カバー部材６０を貫通して、回転駆動源１２の回転駆動軸６２が突出する。回転駆動軸６２にはファン１４の中央部位が嵌合し、ナット６４によって緊締されてファン１４が回転駆動源１２に固着される。ファン１４は従来技術に係るものであるためにここでは詳細には説明しない。なお、カバー部材６０の拡開する側面には、回転駆動源１２を冷却した冷却風を排出するための複数の排風孔６６が形成されている。

本実施形態の遠心式送風機１０は基本的には以上のように構成されるものであり、次にその作用効果を以下のとおり説明する。先ず、遠心式送風機１０では、回転駆動源１２の駆動によりファン１４が回転駆動し、車室内空気又は車室外空気を取り込んだファン１４から発生した風の一部が冷却風導入孔３０ａ、３０ｂより回転駆動源１２を冷却するための冷却風として取り込まれる。冷却風導入孔３０ａから取り込まれた冷却風は通路凹部４０ａを通じて、また、冷却風導入孔３０ｂから取り込まれた冷却風は通路凹部４０ｂを通じて、前記冷却通路部３６内を流通する。

冷却通路部３６内を流通する冷却風は、保持部１８の下壁に形成された開口部３８からその内部に取り込まれ、回転駆動源１２と保持部１８との隙間６８を流通するとともに、回転駆動源１２内を流通し排風孔６６から排出される（図２参照）。排風孔６６から排出された戻り風は、カバー部材６０及びテーパ部２３に沿って降下する。この場合、テーパ部２３は、保持部１８からフランジ２２の表面に向かって傾斜しているために、戻り風は、フランジ２２に対して滑らかに移動する。フランジ２２に至った戻り風（図６白抜き矢印参照）は、整流部材２４によって誘導されて、ファン１４から生起した冷却風（図６網掛け矢印参照）と合流する。

このように、整流部材２４によって戻り風を誘導することにより、フランジ２２の表面で戻り風が乱れて渦状態となることを防ぐことが可能となり、その結果、ファン１４から生起した冷却風と干渉して発生する共鳴音を抑えることができる。

また、前記のとおり、整流部材２４は、回転駆動源１２の半径に対して、進み角となるように偏位してフランジ２２に配設されている。従って、戻り風は、整流部材２４に誘導され、ファン１４から生起した冷却風に対して所定の角度αで整流された状態で前記冷却風に流入するために、該冷却風にスムーズに合流でき、戻り風と前記冷却風とが干渉して発生する共鳴音を抑えることができる。

図１０は、横軸を周波数、縦軸を共鳴音の音圧レベルとして、整流部材２４の角度αと共鳴音との関係を示した図であり、フランジ２２に整流部材２４を配設していない場合と、フランジ２２に整流部材２４を配設し角度αを０度、４０度、７０度とした場合についての共鳴音を測定した結果を示している。角度αが０度以上７０度以下において、フランジ２２に整流部材２４を配設していない場合に対して、整流部材２４を配設することにより共鳴音の音圧が低下していることがわかる。特に、共鳴音の音圧がピークとなる２１５Ｈｚ付近で顕著な共鳴音の抑制効果が得られていることがわかる。また、角度αを０度又７０度にした場合には、同等の共鳴音の抑制効果が得られる。さらに、角度αが４０度前後、すなわち、３０度以上５０度以下の場合に、効果的に共鳴音を抑制することでき、角度αが４０度の場合に共鳴音を最も効果的に抑制することができる。

なお、角度αが０度の場合は、整流部材２４とフランジ２２の半径方向が一致する場合である。角度αを０度とした場合は、角度αが回転駆動源１２の回転方向に依存しなくなり、回転駆動源１２の回転方向を考慮せずにフランジ２２に整流部材２４を配設することが可能となり、ハウジング１６を製造する上で金型の共有化によるコストダウンを図ることができる。

図１１は、横軸を風量、縦軸を静圧として、従来の遠心式送風機１００と、遠心式送風機１０の性能曲線を比較した説明図である。なお、性能曲線とは、風量に対する静圧の関係から送風機の性能を評価するために用いられるものである。図１１から諒解されるように、両者の性能曲線は変わらないことから、遠心式送風機１０は、遠心式送風機１００に対して整流部材２４を配設しても送風機としての性能を低下させずに、共鳴音を抑えることができる。

図１２は、本実施形態の整流部材２４の変形例を示す図である。図６に示す遠心式送風機１０の整流部材２４の代わりに、フランジ２２の半径方向に対して湾曲している整流部材２５を配設してもよい。かかる場合、整流部材２５は、フランジ２２の半径方向と整流部材２５の接線のなす角度βを角度αと同様に定めることにより、前記共鳴音を効果的に抑えることができる。

図１３は、本実施形態の整流部材２４の他の変形例を示す図である。フランジ２２に配設される整流部材２４の断面形状は、特に限定されるものではないことを示している。例えば、図１３Ａの整流部材２４ａに示すように上面が平坦であってもよく、図１３Ｂの整流部材２４ｂに示すように断面の上部が湾曲であってもよく、図１３Ｃの整流部材２４ｃに示すように断面の上部が三角形状に突起している場合のいずれでもよい。

このうち、整流部材２４の上面に液体が付着した場合、整流部材２４ａでは上面から液体が落下せずに残存してしまう可能性があるが、整流部材２４ｂ及び整流部材２４ｃは、その上面の形状から付着した液体、例えば、水が落下し易いのでより好ましい。

なお、整流部材２４ａの場合、上面に水が付着し、付着した水の表面張力を考慮すると、ファン１４の下面と整流部材２４ａの表面との間に設けられる隙間７０の高さｈを５．５ｍｍとすると、整流部材２４ａの高さは２ｍｍ、幅は２ｍｍとすることが好ましい。このように構成することにより、整流部材２４ａの上面に付着した水がファン１４の下部に接触するのを防ぐことができる。また、低温時に付着した水が凍結して、ファン１４とフランジ２２が固着するのを防ぐこともできる。

図１４は、本実施形態の保持部１８のテーパ部２３の変形例を示す図である。図１に示すテーパ部２３の代わりに、保持部１８の上部と整流部材２４とを連結し、フランジ２２に対して所定の傾斜面を有する傾斜部材２３ａを形成しても良い。

図１５は、横軸を周波数、縦軸を共鳴音の音圧レベルとして、従来の遠心式送風機１００と、遠心式送風機１０の共鳴音の抑制効果を比較した説明図である。図１５において、Ａは遠心式送風機１００の場合を示し、Ｂは保持部１８にテーパ部２３を形成せずに、フランジ２２に整流部材２４を配設し、角度αを負にした場合を示す。すなわち、回転駆動源１２の回転方向と反対方向に整流部材２４をフランジ２２に配設した場合である。また、Ｃは、Ｂの場合において、整流部材２４の角度αを正の７０度とした場合を示し、Ｄは、フランジ２２にテーパ部２３を形成し、さらにフランジ２２に整流部材２４を配設し角度αを正の７０度とした場合を示し、Ｅは、Ｄの場合において、さらに角度αを正の４０度とした場合を示すものである。図１５から、テーパ部２３、整流部材２４を設けることにより、共鳴音を効果的に抑制することができることがわかる。特に、保持部１８にテーパ部２３を設け、さらに、角度αを４０度として、フランジ２２に整流部材２４を配設した場合が最も効果的に共鳴音を抑制できることが諒解されよう。

本実施形態の遠心式送風機１０によれば、保持部１８の上部からフランジ２２に向かってテーパ部２３を形成し、前記テーパ部２３の終端する位置の近傍に整流部材２４を配設することにより、戻り風を整流し、前記戻り風とファン１４から発生する空気との干渉を抑えると共に、前記戻り風及びファン１４から発生する空気とベルマウスを流れる空気との干渉を抑え、共鳴音の抑制を効果的に行うことができる。

また、本発明は、上述の実施の形態に限らず、本発明の要旨を逸脱することなく、種々の構成を採り得ることはもちろんである。

本発明の実施形態の遠心式送風機の一部縦断正面図である。図１の遠心式送風機のファンと保持部を縦断した一部正面断面図である。本発明の実施形態の遠心式送風機のファンと保持部の概略斜視説明図である。本発明の実施形態の遠心式送風機の概略分解斜視説明図である。本発明の実施形態の遠心式送風機のハウジングの概略斜視説明図である。本発明の実施形態の遠心式送風機のハウジングの平面図である。本発明の実施形態の遠心式送風機を構成するハウジングの一部断面分解斜視図である。本発明の実施形態の遠心式送風機の冷却通路部の斜視図である。本発明の実施形態の遠心式送風機の冷却通路部の平面図である。整流部材の角度αを変化させた場合の共鳴音の抑制効果の説明図である。本発明の実施形態の遠心式送風機の性能曲線の説明図である。本発明の実施形態の遠心式送風機の整流部材の変形例の平面図である。本発明の実施形態の遠心式送風機の整流部材の変形例の概略斜視説明図である。本発明の実施形態の遠心式送風機に傾斜部材を用いた例の概略斜視説明図である。本発明の実施形態の遠心式送風機による共鳴音の抑制効果の評価の説明図である。従来の遠心式送風機の概略説明図である。

符号の説明

１０、１００…遠心式送風機１２、１０２…回転駆動源
１４、１０４…ファン１６、１０６…ハウジング
１８、１０８…保持部２０…リブ
２２…フランジ２３…テーパ面
２３ａ…傾斜部材２４、２４ａ〜２４ｃ、２５…整流部材
２６…凹部２８ａ、２８ｂ、３２、４２…膨出部
３０ａ、３０ｂ…冷却風導入孔３４…蓋部材
３６…冷却通路部３７…流体貯留室
３８、１１２…開口部４０ａ、４０ｂ…通路凹部
４４ａ〜４４ｃ…孔部４６…第１底面
４８…第２リブ５０…第１リブ
５２…ドレン穴５４…傾斜面
５６…垂直面５８…第２底面
６０…カバー部材６２…回転軸
６４…ナット６６…排風孔
６８、７０…隙間１１０…冷却通路

Claims

回転駆動源と、前記回転駆動源を囲繞して保持する保持部が形成されたハウジングと、前記回転駆動源の回転駆動軸に連結されたファンとからなり、
前記ハウジングは、前記保持部から延在する円盤状のフランジを備え、
前記フランジの表面には、該フランジの周縁に向かって延在する複数の整流部材が設けられていることを特徴とする遠心式送風機。
請求項１記載の遠心式送風機において、
前記保持部の上部近傍から前記フランジに向かってテーパ部が形成され、前記テーパ部の終端する位置の近傍に前記整流部材が設けられていることを特徴とする遠心式送風機。
請求項１記載の遠心式送風機において、
前記保持部の上部と前記各整流部材とが傾斜部材によって連結されていることを特徴とする遠心式送風機。
請求項１〜３のいずれか１項に記載の遠心式送風機において、
前記フランジの半径方向に対し前記各整流部材は一端部が回転方向において進方向に延在し、前記半径方向との間でなす角度が、０度以上７０度以下であり、好ましくは３０度以上５０度以下であることを特徴とする遠心式送風機。
請求項１〜４のいずれか１項に記載の遠心式送風機において、
前記各整流部材が前記フランジの半径方向に対して湾曲して延在することを特徴とする遠心式送風機。
請求項１〜５のいずれか１項に記載の遠心式送風機において、
前記各整流部材は、前記回転駆動源を包被するカバー部材の開口部に対応した位置に形成されていることを特徴とする遠心式送風機。