JP2012052430A - 遠心送風機 - Google Patents
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Abstract
【課題】ファン効率が良く騒音低減効果がある、車両空調用のスクロールケーシングを備えた遠心送風機を提供する。
【解決手段】多翼ファンのファン出口角が、20°〜75°以内の角度範囲の多翼ファンと、前記多翼ファンの周囲に、巻き始め部を起点として渦巻きの拡がり角が2°〜6°以内の角度範囲である渦巻き状のケーシングに囲まれたスクロール室であって、前記スクロール室の上面及び下面が、前記巻き始め部から巻き終わり部にかけて前記軸方向下方に移動する渦巻き状のスクロール室とを具備する遠心送風機において、前記翼車の軸方向高さHの中心面(U)から測って、巻き終わり部における前記スクロール室の上面と下面の中央位置(V)の距離をオフセット量(L)としたときに、前記翼車の軸方向高さHに対して、前記オフセット量(L)が、0.1〜0.18H以内の範囲であることを特徴とする。
【選択図】図4
【解決手段】多翼ファンのファン出口角が、20°〜75°以内の角度範囲の多翼ファンと、前記多翼ファンの周囲に、巻き始め部を起点として渦巻きの拡がり角が2°〜6°以内の角度範囲である渦巻き状のケーシングに囲まれたスクロール室であって、前記スクロール室の上面及び下面が、前記巻き始め部から巻き終わり部にかけて前記軸方向下方に移動する渦巻き状のスクロール室とを具備する遠心送風機において、前記翼車の軸方向高さHの中心面(U)から測って、巻き終わり部における前記スクロール室の上面と下面の中央位置(V)の距離をオフセット量(L)としたときに、前記翼車の軸方向高さHに対して、前記オフセット量(L)が、0.1〜0.18H以内の範囲であることを特徴とする。
【選択図】図4
Description
本発明は、車両空調用の、スクロールケーシングを備えた遠心送風機に関する。
自動車用の空気調和装置に用いられる遠心送風機は、例えば、特許文献1に開示されている。図1(a)は、特許文献1に開示された遠心送風機の軸方向に沿う断面図であり、(b)は、平面断面図である。
このような従来の遠心送風機は、多数の翼2を有する多翼ファン16と、この多翼ファン16が出力軸33に取り付けられたモータ34と、多翼ファン16を内部に収容するとともに共に多翼ファンの外周側に渦巻き状に形成されたスクロール室30を有するケーシング31とを備えている。スクロール室30は、ケーシング31の舌部1aを起点にして吐出口に向かって徐々に通路が拡大する渦巻状に形成される。
このような従来の遠心送風機は、多数の翼2を有する多翼ファン16と、この多翼ファン16が出力軸33に取り付けられたモータ34と、多翼ファン16を内部に収容するとともに共に多翼ファンの外周側に渦巻き状に形成されたスクロール室30を有するケーシング31とを備えている。スクロール室30は、ケーシング31の舌部1aを起点にして吐出口に向かって徐々に通路が拡大する渦巻状に形成される。
一般に多翼ファンの回転中心Oは、スクロール室の中心である。舌部1aが円弧状の場合は、厳密にはその曲率中心の示す角度位置が巻き始め部(渦巻状ケーシングの始点)であるが、舌部は円弧状とは限らないので、ここでは、舌部と巻き始め部を同じものとして説明する(以下の本発明の説明においても同様である。また、後述する周方向角度φの起点は曲率中心である。)。図1(b)における2aは、巻き終わり部である。
ケーシング31は多翼ファン16の軸方向一方側の面に吸込口13を有し、モータ34が回転すると、多翼ファン16は吸込口13から多翼ファン16の中心部に空気を吸い込む。空気は、多翼ファンの中心部に吸い込まれた後にこの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30を通過する間にケーシング内で動圧の一部が静圧に変換されて、吐出口より吐出される。
この特許文献1に示される従来技術は、舌部1a近傍の逆流発生に伴う騒音を低減することを目的としているが、スクロール室底面の形状に注目し、段差を設けたものであった。なお、逆流現象とは、ケース内の流れの一部が翼間へ進入する現象を表す。
この特許文献1に示される従来技術は、舌部1a近傍の逆流発生に伴う騒音を低減することを目的としているが、スクロール室底面の形状に注目し、段差を設けたものであった。なお、逆流現象とは、ケース内の流れの一部が翼間へ進入する現象を表す。
特許文献2に示される従来技術は、ケース底面のみ軸方向下方に拡がりを設けて騒音、効率を向上させている。また、特許文献3に示される従来技術は、風量の変化に応じてケース内の上面、底面に可動する可変翼を設けて効率向上、騒音低減している。特許文献3の場合、可変翼を可動する可動部を設けることで製造上複雑な構造となっている。
これらの特許文献1〜3に示される従来技術において、いずれも、スクロール室の上面下面の位置・形状構成がどのような場合にファン効率や騒音低減効果が最も生じるかについて何ら開示されていない。さらに、これら従来技術においてスクロール室内の流れの可視化計測を行うと、スクロール室下面に比べ、スクロール室上面側のスクロール室内流速が大きくなっており、スクロール室内の2次流れは軸方向上下で不均一が生じていることがわかった。このため、流体損失や乱れが発生し、ファン効率や騒音上の問題点が生じていた。
これらの特許文献1〜3に示される従来技術において、いずれも、スクロール室の上面下面の位置・形状構成がどのような場合にファン効率や騒音低減効果が最も生じるかについて何ら開示されていない。さらに、これら従来技術においてスクロール室内の流れの可視化計測を行うと、スクロール室下面に比べ、スクロール室上面側のスクロール室内流速が大きくなっており、スクロール室内の2次流れは軸方向上下で不均一が生じていることがわかった。このため、流体損失や乱れが発生し、ファン効率や騒音上の問題点が生じていた。
本発明は、上記問題に鑑み、スクロール室内二次流れを安定化させ、上下流速差を少なくすることでファン効率を向上させ、騒音低減を図った遠心送風機を提供するものである。
以上のような課題を解決するために、請求項1の発明は、多数の翼(2)が周方向に一定の間隔で配置されて翼車を構成し、前記翼車の軸方向上方に空気の吸入口(13)が設けられてなる多翼ファン(16)であって、当該多翼ファン(16)のファン出口角(A)が、20°〜75°以内の角度範囲であって、かつ、前記多翼ファン(16)の外径をDとしたときに、0.05〜0.15D以内の範囲である翼車幅(d)を有する多翼ファン(16)と、前記多翼ファン(16)の周囲に、巻き始め部(1a)を起点として渦巻きの拡がり角が2°〜6°以内の角度範囲である渦巻き状のケーシング(31)に囲まれたスクロール室(30)であって、前記スクロール室(30)の上面(10)及び下面(11)が、前記巻き始め部(1a)から巻き終わり部(2a)にかけて前記軸方向下方に移動すると共に、前記巻き始め部(1a)から吐出口(20)向かい徐々に流路面積が拡大する渦巻き状のスクロール室(30)と、を具備する遠心送風機において、前記翼車の軸方向高さHの中心を通る、前記翼車の軸に垂直な中心面(U)から測って、巻き終わり部(2a)における前記スクロール室の上面と下面の中央位置(V)の距離をオフセット量(L)としたときに、前記翼車の軸方向高さHに対して、前記オフセット量(L)が、0.1〜0.18H以内の範囲であることを特徴とする遠心送風機である。
これにより、スクロール室内の流速差を小さくして、スクロール室内二次流れを安定化させ、せん断によるエネルギーロスや気流の乱れを抑制することができ、ファン効率を向上させ、騒音低減を図ることができる。
請求項2の発明は、請求項1の発明において、前記巻き終わり部(2a)における、前記翼車の軸を中心に前記巻き始め部(1a)から前記周方向になす角度(φ)が300°であることを特徴とする。これにより、騒音低減、ファンの高効率化に一層の効果がある。
なお、上記に付した符号は、後述する実施形態に記載の具体的実施態様との対応関係を示す一例である。
以下、図面を参照して、本発明の一実施形態を説明する。各実施態様について、同一構成の部分には、同一の符号を付してその説明を省略する。従来技術に対しても同様に同一構成の部分には、同一の符号を付してその説明を省略する。
図2は、本発明の一実施形態における遠心送風機の断面図である。図3は、本発明の一実施形態における翼を翼車の軸方向からみた断面図である。本発明の一実施形態は、車両空調用のスクロールケーシングを備えた遠心送風機に適用した場合で説明するが、車両空調用に限定されるものではない。
以下、図2を参照して、本発明の一実施形態を詳説する。遠心送風機(いわゆる遠心式送風機)は、多数の翼2を有する多翼ファン16と、この多翼ファン16が取り付けられたモータ34と、多翼ファン16をケーシング31の内部に収容するとともに共に、多翼ファンの外周側に渦巻き状に形成されたスクロール室30を有するケーシング31を備えている。
ここで言う多翼ファンは、シロッコファンとも呼ばれるものである。スクロール室30を有するケーシング31を、スクロールケーシングと呼ぶ。
ここで言う多翼ファンは、シロッコファンとも呼ばれるものである。スクロール室30を有するケーシング31を、スクロールケーシングと呼ぶ。
ケーシング31は多翼ファン16の軸方向一方側の面に吸込口13を有し、モータ34が回転すると、多翼ファン16は吸込口13から多翼ファン16の中心部に空気を吸い込む。遠心送風機において、空気は、多翼ファンの中心部に吸い込まれた後にこの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30を通過する間にケーシング内で動圧の一部が静圧に変換されて、吐出口20より吐出される。
本発明の一実施形態における遠心送風機において、クロールケーシングを形成する渦巻きの形状は、巻き始め部1aを起点として渦巻きの拡がり角が2°〜6°以内の角度範囲である。渦巻きの拡がり角とは、対数螺旋関数などで説明される(例えば、特開2004−270577号公報の段落0033、特開2003−193998号公報の段落0045等参照)。
多数の翼2が周方向に一定の間隔で配置されて翼車を構成し、翼車の軸方向上方に空気の吸入口13が設けられている。翼車とは、多翼ファン16の部分のうち、多数の翼2が周方向に一定の間隔で並列に円筒状に配置されている部分を指す。翼車の軸とは、多翼ファン16の回転中心O(回転軸Oとも言う)を指している。電動モータ34は、多翼ファン16を回転駆動する駆動手段であり、この電動モータ34は、多翼ファン16を収納するケーシング31に固定されている。
図3に示したように、翼2の出口先端における接線方向と、翼2の出口先端Tと回転中心Oを結ぶ線に直角な方向とのなす角が、ファン出口角Aである。本発明の一実施形態では、ファン出口角Aは、20°〜75°以内の角度範囲にある。翼2の出口先端Tと回転中心Oを結ぶ距離は、多翼ファン16の外径Dを指している。翼車幅dとは、翼2の出口先端Tと内側先端T’との軌跡半径の差である。本発明の一実施形態では、翼車幅dは、多翼ファン16の外径をDとしたときに、0.05〜0.15D以内の範囲にある。
ケーシング31は、多翼ファン16の回転軸Oが、スクロール室の中心軸Cに位置するように略渦巻き状に形成されている。
ケーシング31のうち回転軸Oの軸方向一端側(モータ34と反対側、ここでは上方という)には、空気を導入するための吸入口13が形成されており、この吸入口13の外形縁部には、吸入空気を滑らかに多翼ファン16に導くベルマウスが設けられている。スクロール室の中心軸Cと多翼ファン16の回転軸Oとは一致している。
ケーシング31のうち回転軸Oの軸方向一端側(モータ34と反対側、ここでは上方という)には、空気を導入するための吸入口13が形成されており、この吸入口13の外形縁部には、吸入空気を滑らかに多翼ファン16に導くベルマウスが設けられている。スクロール室の中心軸Cと多翼ファン16の回転軸Oとは一致している。
多翼ファン16は吸込口13から多翼ファン16の中心部に空気を吸い込むと、空気は、多翼ファンの中心部に吸い込まれた後にこの多翼ファンによって運動エネルギ(動圧)を与えられ、ファン出口(翼2の出口)からスクロール室30に吐出される。
本発明の一実施形態においても、図1(b)と同様に、翼車の軸(多翼ファン16の回転軸O、スクロール室の中心軸Cと同じ)を中心に巻き始め部1aから周方向になす角度φを図るものとする。巻き終わり部は2aである。巻き終わり部の角度φは、300〜315°前後である。
本発明の一実施形態においても、図1(b)と同様に、翼車の軸(多翼ファン16の回転軸O、スクロール室の中心軸Cと同じ)を中心に巻き始め部1aから周方向になす角度φを図るものとする。巻き終わり部は2aである。巻き終わり部の角度φは、300〜315°前後である。
多翼ファンの外周側に渦巻き状に形成されたスクロール室30の上面10及び下面11は、巻き始め部1aから巻き終わり部2aにかけて軸方向下方に移動すると共に、スクロール室30は、巻き始め部1aから吐出口(20)向かい徐々に流路面積が拡大する。
スクロール室30の下面11は、図2に示すように、半径方向断面上で軸方向下方に向って傾斜する傾斜面を有しており、ファン出口からの気流の流れを滑らかに旋回、流通させている。なお、下面の形状はこれに限定されるものではない。
スクロール室30の下面11は、図2に示すように、半径方向断面上で軸方向下方に向って傾斜する傾斜面を有しており、ファン出口からの気流の流れを滑らかに旋回、流通させている。なお、下面の形状はこれに限定されるものではない。
図4(a)は、翼車の軸方向高さHの中心面Uとスクロール室の上面と下面の中央位置Vのオフセット量Lを示す模式図である。(b)は、角度φとオフセット量Lの関係を示す本発明の一実施形態の一例を示す図である。この一例では、オフセット量Lは、直線で巻き始め部1aから巻き終わり部は2a(φ=300°)にかけて、スクロール室30の軸方向下方(図4(b)では上方)に移動する。図4(a)に示すように、翼車の軸方向高さ(全高)をHとし、翼車の軸方向高さの中心を通る、翼車の軸に垂直な中心面Uから測って、巻き終わり部2aにおけるスクロール室30の上面10と下面11の中央位置Vの距離をオフセット量Lとする。
本発明の一実施形態は、翼車の軸方向高さHに対して、オフセット量Lが、0.1〜0.18H以内の範囲であることを特徴としている。図5は、本発明の一実施形態の巻き終わり部2aにおけるオフセット量Lとファン効率との関係を示すグラフである。図6は、本発明の一実施形態の巻き終わり部2aにおけるオフセット量Lと騒音(比騒音)との関係を示すグラフである。図5、6に示すように、オフセット量Lが、0.1〜0.18H以内の範囲とすると、ファン効率が良く、騒音が低くなり格別の効果が生じている。好ましくは、巻き終わり部の角度φが300°のとき、0.1〜0.18H以内の範囲であるとよい。
図7は、スクロール室内の上下の流速差を説明する説明図であり、(a)は、巻き終わり部2aにおけるオフセット量Lが0の場合の従来例の気流の状態を示す図であり、(b)は、本発明の一実施形態の気流の状態を示す図である。(c)は、従来例と本発明の一実施形態の気流の円周方向流速を、軸方向高さ位置a〜eにわたって表示したグラフである。図8(a)は、本発明の一実施形態をオフセット量Lが0の場合の従来例と比較して、圧力係数とファン効率の関係を示したグラフであり、(b)は、従来例と比較して、圧力係数と比騒音の関係を示したグラフである。比騒音、圧力係数等の定義はJISによるものであり、また試験方法もJISに準拠するものである。なお、図5、6においても同様である。
従来例のスクロール室内の流れを可視化計測すると、スクロール室下面11に比べ、上面10側のスクロール室内流速が大きくなっており、スクロール室内の2次流れは軸方向上下で不均一が生じていることがわかった。また、この現象は巻き終り位置が最も顕著で巻き始めに向かい徐々に上面と下面側の流速差は小さくなっていく。スクロール室内の流速差が大きいとせん断によるエネルギーロスや気流の乱れが大きくなることは明らかである。本発明の一実施形態は、翼車の軸方向高さHに対して、オフセット量Lが、0.1〜0.18H以内の範囲となるようにしている。これにより、遠心式送風機の最大流量時での巻き終わり部における最大流速線(主流流れ)の方向が、スクロール室の上面10と下面11の軸方向の中央位置を連結した中央線の、巻き終わり部における接線方向に、ほぼ一致するようになされている。
図7(c)に見られるように、本発明の一実施形態では、従来例に比べ、上面と下面側の流速差は小さくなっている。これは、図7(a)、(b)に示すように、従来例の場合下面に向う分流による旋回流が強く、下面側の円周方向の流れにおいて気流の乱れが大きいことによるものと考えられる。本発明はスクロール室30の形状において下方に中心を移動させて解決している。本発明のケーシングを用いることでスクロール室30内の2次流れは特に巻き終りで安定し、流速差が従来に比べて小さくなっている。これにより、流体損失や乱れが低減し、効率向上、低騒音化を実現することができたのである。図8に示すように、オフセット量Lが0の場合の従来例と比較して、本発明の一実施形態においては、使用領域での効果が認められる。
2 翼
13 吸入口
16 多翼ファン
20 吐出口
30 スクロール室
31 ケーシング
13 吸入口
16 多翼ファン
20 吐出口
30 スクロール室
31 ケーシング
Claims (2)
- 多数の翼(2)が周方向に一定の間隔で配置されて翼車を構成し、前記翼車の軸方向上方に空気の吸入口(13)が設けられてなる多翼ファン(16)であって、当該多翼ファン(16)のファン出口角(A)が、20°〜75°以内の角度範囲であって、かつ、前記多翼ファン(16)の外径をDとしたときに、0.05〜0.15D以内の範囲である翼車幅(d)を有する多翼ファン(16)と、前記多翼ファン(16)の周囲に、巻き始め部(1a)を起点として渦巻きの拡がり角が2°〜6°以内の角度範囲である渦巻き状のケーシング(31)に囲まれたスクロール室(30)であって、前記スクロール室(30)の上面(10)及び下面(11)が、前記巻き始め部(1a)から巻き終わり部(2a)にかけて前記軸方向下方に移動すると共に、前記巻き始め部(1a)から吐出口(20)向かい徐々に流路面積が拡大する渦巻き状のスクロール室(30)と、を具備する遠心送風機において、
前記翼車の軸方向高さHの中心を通る、前記翼車の軸に垂直な中心面(U)から測って、巻き終わり部(2a)における前記スクロール室の上面と下面の中央位置(V)の距離をオフセット量(L)としたときに、前記翼車の軸方向高さHに対して、前記オフセット量(L)が、0.1〜0.18H以内の範囲であることを特徴とする遠心送風機。 - 前記巻き終わり部(2a)における、前記翼車の軸を中心に前記巻き始め部(1a)から前記周方向になす角度(φ)が300°であることを特徴とする請求項1に記載の遠心送風機。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2010193522A JP2012052430A (ja) | 2010-08-31 | 2010-08-31 | 遠心送風機 |
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Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH05302600A (ja) * | 1992-02-28 | 1993-11-16 | Nippondenso Co Ltd | 遠心式送風機 |
JPH06117397A (ja) * | 1992-09-30 | 1994-04-26 | Nippondenso Co Ltd | 多翼送風機 |
JP2003193998A (ja) * | 2001-07-16 | 2003-07-09 | Denso Corp | 遠心式送風機 |
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2010
- 2010-08-31 JP JP2010193522A patent/JP2012052430A/ja active Pending
Patent Citations (3)
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