JP2016061224A - 送風装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ファン特性の向上と装置の小型化との両立が可能な送風装置を提供すること。【解決手段】送風装置ＣＦは、複数の送出口３０ｏｕａ，３０ｏｕｂが形成され、ケース３０には、ファン１０から吹き出された空気を送出口３０ｏｕａ，３０ｏｕｂに導くスクロール３０１，３１１が設けられている。複数設けられたスクロール３０１，３１１は、回転軸１２２，１４２方向において互いにその一部が重なり合うように形成されている。複数のスクロール３０１，３１１が重なりあった部分において複数のスクロール３０１，３１１それぞれを分離する分離壁３５０が設けられている。【選択図】図２

Description

本発明は、吸引した空気を外部に吹き出す送風装置に関する。

この技術分野の送風装置として、複数の吹出口を有し、それら複数の吹出口に向けて空気を吹出すことで、吹出口から外部に空気を送出する送風装置が知られている。例えば、下記特許文献１に記載の送風装置は、左右２組の熱交換器の間に、ファンハウジングを介して前後に吸込ベルマウスを持つ遠心ファンロータを設けてなる２方吹きの送風装置（空気調和機用室内ユニット）である。ファンハウジングは上記２組の熱交換器の間に舌部から遠心ファンロータの回転方向に次第に流路面積が大きくなる構造とされており、左右２方向に均等に空気を吹き出させるようになっている。

特開平８−８２４２７号公報

上記特許文献１に記載の送風装置は、いわゆるスクロールが角度にして９０度相当しかなく、送風装置としての機能であるファン特性が高いものではなかった。このようなデメリットを解消する１つの手法として、ファン及びモータを複数有することが考えられるが、当然ながらコストアップ及び大型化の課題が新たに生じることになる。

本発明はこのような課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、ファン特性の向上と装置の小型化との両立が可能な送風装置を提供することである。

上記課題を解決するために、本発明に係る送風装置は、吸引した空気を外部に吹き出す送風装置であって、ブレード（１２１，１４１，１０１）及び回転軸（１２２，１４２，１０２）を有し、回転軸周りにブレードを回転させることで空気を吸引し、当該吸引した空気を遠心方向に吹き出すファン（１０，１２，１４，１０Ａ）と、回転軸に連結される駆動軸（２０２）を有し、駆動軸を回転させることでファンを駆動するモータ（２０）と、ファンを内部に収納しており、回転軸に沿った方向から空気が流入するように吸引口（３０ｉｎａ，３０ｉｎｂ，３０ｉｎ）が形成されると共に、遠心方向に吹き出された空気を外部に送り出す送出口（３０ｌｏ，３０ｒｏ）が形成されたケース（３０，３０Ａ）と、を備える。送出口は複数形成されており、ケースには、ファンから吹き出された空気を送出口に導くスクロール（３０１，３１１）が、送出口の個数に応じて複数設けられている。複数設けられたスクロールは、回転軸方向において互いにその一部が重なり合うように形成され、複数のスクロールが重なりあった部分において複数のスクロールそれぞれを分離する分離壁（３５０）が設けられている。モータは、少なくともその一部がファンの内部に入り込むように配置されている。

本発明によれば、複数設けられた複数のスクロールが、回転軸方向において互いにその一部が重なり合うように形成されるととともに、その重なりあった部分において複数のスクロールを分離する分離壁を設けているので、複数のスクロールそれぞれに互いに干渉しないように空気を流すことができる。複数のスクロールを、それらに流れる空気が互いに干渉しないように設けているので、それぞれの巻角を例えば２７０度から３４０度の理想的な角度にすることができ、十分な昇圧をすることができる。モータの少なくとも一部がファンの内部に入り込むように配置されているので、回転軸及び駆動軸方向の厚みを薄くすることができる。

本発明によれば、ファン特性の向上および装置の小型化が可能な送風装置を提供することができる。

本発明の第１実施形態に係る送風装置が用いられた車両を側方から見た状態を示す模式図である。 本発明の第１実施形態に係る送風装置が用いられた車両を上方から見た状態を示す模式図である。 本発明の第１実施形態に係る送風装置の概略構成を平面視で示す図である。 本発明の第１実施形態に係る送風装置の概略構成を側面視で示す図である。 本発明の第２実施形態に係る送風装置の概略構成を側面視で示す図である。 本発明の第３実施形態に係る送風装置の概略構成を平面視で示す図である。 本発明の第４実施形態に係る送風装置の概略構成を平面視で示す図である。 本発明の各実施形態に係る送風装置の特性を説明するためのグラフである。 本発明の各実施形態に係る送風装置の特性を説明するためのグラフである。

以下、添付図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。説明の理解を容易にするため、各図面において同一の構成要素に対しては可能な限り同一の符号を付して、重複する説明は省略する。

図１及び図２を参照しながら、第１実施形態に係る送風装置であって、車両に設置された送風装置について説明する。本発明の実施形態に係る送風装置の設置場所は、本実施形態の車両に限定されるものではなく、一般家屋や事業所といった建物内に設置されることも好ましい。

図１及び図２に示されるように、送風ユニットＡＰは、送風装置ＣＦと、ダクトＤＣと、風向調整機構ＬＢと、フラップＦＬと、を備える。送風ユニットＡＰは、車両ＶＨのキャビンＶＣの天井部ＶＬに取り付けられている。キャビンＶＣには、１列目〜３列目のシートＳ１，Ｓ２，Ｓ３が設けられており、送風ユニットＡＰは、このシートＳ１，Ｓ２，Ｓ３に着席する乗員Ｐの頭部よりも上方に配置されている。

尚、以下の説明において、前後方向、左右方向、及び上下方向について説明するときは、それぞれ乗員Ｐが車両ＶＨの前進方向を向いた場合の前後方向、左右方向、及び上下方向を意味するものとする。

図２に示されるように、ダクトＤＣは、前進方向右側に延びるダクトＤＣａと、前進方向左側に延びるダクトＤＣｂと、を有する。ダクトＤＣａ，ＤＣｂには、それぞれ送風口ＤＣ１が設けられている。

フラップＦＬは、ダクトＤＣａに設けられているフラップＦＬａと、ダクトＤＣｂに設けられているフラップＦＬｂと、を有する。フラップＦＬａは、ダクトＤＣａに設けられた送風口ＤＣ１から送出される空気の上下方向の向きを調整するためのものである。フラップＦＬｂは、ダクトＤＣｂに設けられた送風口ＤＣ１から送出される空気の上下方向の向きを調整するためのものである。

風向調整機構ＬＢは、ダクトＤＣａ及びダクトＤＣｂの双方に設けられている。風向調整機構ＬＢは、ダクトＤＣａ及びダクトＤＣｂに設けられた送風口ＤＣ１から送出される空気の左右方向の向きを調整するためのものである。

送風装置ＣＦは、ダクトＤＣａとダクトＤＣｂとの間に設けられている。送風装置ＣＦから送出される空気は、ダクトＤＣａとダクトＤＣｂとの双方に送り出されるように構成されている。送風装置ＣＦが駆動することによって送出される空気は、ダクトＤＣａ及びダクトＤＣｂ内に流れ込み、送風口ＤＣ１からキャビンＶＣ内に送り出される。

続いて、図３及び図４を参照しながら送風装置ＣＦの構造について説明する。送風装置ＣＦは、ファン１０と、モータ２０と、ケース３０と、を備える。

ファン１０は、本実施形態においてはシロッコファンである。ファン１０として用いられる送風機としては、シロッコファンに限られず、例えばラジアルファンやターボファンも好適に用いられる。

ファン１０は、２層ファンであって、ファン１２及びファン１４が同軸且つ同調回転するように構成されている。ファン１２は、羽根１２１（ブレード）と、回転軸１２２とを有している。羽根１２１は、互いに等間隔で複数設けられており、回転軸１２２が回転することで回転軸１２２周りに回転し遠心力で送風するように構成されている。

ファン１４は、羽根１４１（ブレード）と、回転軸１４２とを有している。羽根１４１は、互いに等間隔で複数設けられており、回転軸１４２が回転することで回転軸１４２周りに回転し遠心力で送風するように構成されている。回転軸１２２及び回転軸１４２は一体的に構成されている。ファン１２とファン１４それぞれが空気を吸引して送出する際に互いに干渉しないよう、ファン１２とファン１４とを仕切るセパレーターが設けられている。

モータ２０は、本体部２０１と、駆動軸２０２とを有している。本体部２０１内には、回転子、固定子、軸受といった構成要素が収められており、電動機として機能するように構成されている。駆動軸２０２は、本体部２０１内の回転子の回転をファン１２，１４に伝達する軸である。駆動軸２０２は、回転軸１２２及び回転軸１４２に繋がれている。

モータ２０は、少なくともその一部がケース３０内に収容されるように配置されることが好ましい。モータ２０は、少なくともその一部がファン１０の内部に入り込むように配置されることが好ましい。いずれの場合も、送風装置ＣＦの小型化に寄与するものである。

ケース３０は、ファン１０及びモータ２０を収容する構造体である。図３及び図４には明示しないけれども、ファン１０及びモータ２０は、モータ２０の駆動軸２０２が回転することに伴って、回転軸１２２及び回転軸１４２が回転して送風することができるように保持されている。

ケース３０には、上部吸気口３０ｉｎａ（吸引口）と、下部吸気口３０ｉｎｂ（吸引口）とが形成されている。上部吸気口３０ｉｎａは、ファン１２の回転に伴ってファン１２内に吸い込まれる空気が通り抜けることができるように、ファン１２が設けられてなるケース３０の上面に形成されている。下部吸気口３０ｉｎｂは、ファン１４の回転に伴ってファン１４内に吸い込まれる空気が通り抜けることができるように、ファン１４が設けられてなるケース３０の下面に形成されている。

ケース３０には、ファン１２の回転に伴って上部吸気口３０ｉｎａから吸い込まれた空気を送出する先に、スクロール３０１が設けられている。スクロール３０１よりも下流側には、ダクトＤＣｂに繋がる拡径流路３０２が設けられている。拡径流路３０２の末端に形成されている送出口３０ｏｕｂは、ダクトＤＣｂに繋げられている。ファン１２の回転に伴って吹き出される空気は、スクロール３０１に送り込まれ、昇圧しながら拡径流路３０２内を流れて空気流ＡＦｂとなりダクトＤＣｂに送出される。本実施形態の場合、スクロール３０１の巻角Ａｇｂは、約２７０度になるように設定されている。

ケース３０には、ファン１４の回転に伴って下部吸気口３０ｉｎｂから吸い込まれた空気を送出する先に、スクロール３１１が設けられている。スクロール３１１よりも下流側には、ダクトＤＣａに繋がる拡径流路３１２が設けられている。拡径流路３１２の末端に形成されている送出口３０ｏｕａは、ダクトＤＣａに繋げられている。ファン１２の回転に伴って吹き出される空気は、スクロール３１１に送り込まれ、昇圧しながら拡径流路３１２内を流れて空気流ＡＦａとなりダクトＤＣａに送出される。本実施形態の場合、スクロール３１１の巻角Ａｇａは、約２７０度になるように設定されている。

上述したように、スクロール３０１及びスクロール３１１は、双方ともに巻角が約２７０度になるように設定されている。スクロール３０１とスクロール３１１は、その巻回中心（スクロールに沿った曲線の一部が円弧である場合の中心。スクロールは下流側に行くに従ってその中心から離れる。）がファン１２及びファン１４の回転軸１２２、１４２となっているため、上下方向で重なり合う位置に形成されている。

スクロール３０１とスクロール３１１との間には、分離壁３５０が設けられている。分離壁３５０は、スクロール３０１とスクロール３１１とが重なり合う部分において、スクロール３０１を流れる空気流ＡＦｂと、スクロール３１１を流れる空気流ＡＦａとが干渉しないように設けられている。

本実施形態によれば、互いの巻回中心を共通なものとするスクロール３０１とスクロール３１１との一部を上下方向に重ねるように設けているので、スクロール３０１の巻角Ａｇｂとスクロール３１１の巻角Ａｇａとをそれぞれ十分に取ることができる。スクロール３０１とスクロール３１１とが重なり合う部分には、スクロール３０１とスクロール３１１とを分離するための分離壁３５０が設けられているので、空気流ＡＦａと空気流ＡＦｂとが干渉することがない。

更に本実施形態では、スクロール３０１に対応した位置にファン１２を設け、スクロール３１１に対応した位置にファン１４を設けている。２層ファンであるファン１０を構成するファン１２及びファン１４は、互いの間にセパレーターを設けることで、互いが発生する空気流を邪魔しないように形成されている。そのため、ファン１２の回転によって生じた空気流は確実にスクロール３０１に送り出されると共に、ファン１４の回転によって生じた空気流は確実にスクロール３１１に送り出され、スクロール３０１及びスクロール３１１それぞれの巻角に応じた風量を確保することができる。

このようにファン１０は２層ファンとして形成されているけれども、駆動源であるモータ２０の駆動軸２０２は、ファン１２の回転軸１２２及びファン１４の回転軸１４２双方に連結されている。このように構成することで、複層ファンでも駆動源を単一のものとすることができ、特に上下方向（厚み方向）において送風装置をコンパクト化することができる。

更に本実施形態では、２層ファンを構成するファン１２及びファン１４のそれぞれに合わせた位置に、上部吸気口３０ｉｎａと、下部吸気口３０ｉｎｂとが設けられている。このように独立した吸引口を設けることで、ファン１２の吸気とファン１４の吸気とが互いに干渉せず、ファン１２及びファン１４それぞれの特性を最大限に生かすことができる。

上述した第１実施形態では、ファン１０はファン１２及びファン１４を有する２層ファンであったが、更に多層のファンでもよく、もちろん単層のファンでもよい。単層のファンを用いる例を、第２実施形態として説明する。

図５に示されるように、第２実施形態に係る送風装置ＣＦＡは、単層ファンであるファン１０Ａを備えている。ファン１０Ａは、複数の羽根１０１と、回転軸１０２とを有している。回転軸１０２は、モータ２０の駆動軸２０２に連結されている。ファン１０Ａ及びモータ２０は、ケース３０Ａに収容されている。ケース３０Ａには、１つの下部吸気口３０ｉｎが設けられている。

モータ２０の駆動によりファン１０Ａが回転すると、ファン１０Ａから空気が送出され、スクロール３０１及びスクロール３１１に吹き込み、図３を参照しながら説明したのと同様に空気流ＡＦａ及び空気流ＡＦｂを形成する。

上述した第１実施形態及び第２実施形態では、最終的な空気流ＡＦａ及びＡＦｂの吹出し方向は直線上且つ反対向きであり、互いのなす角は１８０度である。構成要素に着目すれば、拡径流路３０２及び拡径流路３１２の延びる方向は同一直線上であり、互いのなす角は１８０度である。このなす角は適宜変更可能なものである。例えば、図６に示される送風装置ＣＦＢ（第３実施形態）のように、拡径流路３０２及び拡径流路３１２のなす角Ａｇｃが約９０度になっていることも好ましい態様である。また、図７に示される送風装置ＣＦＣ（第４実施形態）のように、拡径流路３０２及び拡径流路３１２のなす角Ａｇｃが約２７０度になっていることも好ましい態様である。送風装置ＣＦＢ及び送風装置ＣＦＣは、拡径流路３０２及び拡径流路３１２のなす角以外の構成は同一であるので、他の要素の説明を省略する。

上述した各実施形態に係る送風装置ＣＦ，ＣＦＡ，ＣＦＢ，ＣＦＣでは、スクロール３０１及びスクロール３１１の巻角を十分に確保することができる。このように十分に巻角を確保することによる効果を図８及び図９を参照しながら説明する。

図８は、巻角を違えた場合の流量係数と圧力係数との関係を概念的に示した図である。図８に示されている線Ｌ１１は巻角３００度の場合を示し、線Ｌ２１は巻角１３５度、線Ｌ３１は巻角９０度の場合を示している。図示されているように、同じ流量係数の場合には、巻角が大きくなると圧力係数が高くなる傾向にある。圧力係数が高まればスクロールでの昇圧が十分に行われることになるので、巻角を十分に確保すると十分な風量を得ることができる。

図９は、巻角を違えた場合の流量係数と比騒音との関係を概念的に示した図である。図９に示されている線Ｌ１２は巻角３００度の場合を示し、線Ｌ２２は巻角１３５度、線Ｌ３２は巻角９０度の場合を示している。図示されているように、同じ流量系数の場合には、巻角が大きくなると比騒音が低くなる傾向にある。比騒音が低くなれば騒音が低くなることになるので、巻角を十分に確保すると静音性の高い送風装置を提供することができる。

以上、具体例を参照しつつ本発明の実施の形態について説明した。しかし、本発明はこれらの具体例に限定されるものではない。すなわち、これら具体例に、当業者が適宜設計変更を加えたものも、本発明の特徴を備えている限り、本発明の範囲に包含される。例えば、前述した各具体例が備える各要素およびその配置、材料、条件、形状、サイズなどは、例示したものに限定されるわけではなく適宜変更することができる。また、前述した各実施の形態が備える各要素は、技術的に可能な限りにおいて組み合わせることができ、これらを組み合わせたものも本発明の特徴を含む限り本発明の範囲に包含される。

１０，１０Ａ，１２，１４：ファン
２０：モータ
３０，３０Ａ：ケース
３０ｉｎ：下部吸気口（吸引口）
３０ｉｎａ：上部吸気口（吸引口）
３０ｉｎｂ：下部吸気口（吸引口）
３０ｏｕａ，３０ｏｕｂ：送出口
１０１，１２１，１４１：羽根（ブレード）
１０２，１２２，１４２：回転軸
２０２：駆動軸
３０１，３１１：スクロール
３５０：分離壁
ＣＦ，ＣＦＡ，ＣＦＢ，ＣＦＣ：送風装置

Claims (6)

1. 吸引した空気を外部に吹き出す送風装置であって、
   ブレード（１２１，１４１，１０１）及び回転軸（１２２，１４２，１０２）を有し、前記回転軸周りに前記ブレードを回転させることで空気を吸引し、当該吸引した空気を遠心方向に吹き出すファン（１０，１２，１４，１０Ａ）と、
   前記回転軸に連結される駆動軸（２０２）を有し、前記駆動軸を回転させることで前記ファンを駆動するモータ（２０）と、
   前記ファンを内部に収納しており、前記回転軸に沿った方向から空気が流入するように吸引口（３０ｉｎａ，３０ｉｎｂ，３０ｉｎ）が形成されると共に、遠心方向に吹き出された空気を外部に送り出す送出口（３０ｏｕａ，３０ｏｕｂ）が形成されたケース（３０，３０Ａ）と、を備え、
   前記送出口は複数形成されており、
   前記ケースには、前記ファンから吹き出された空気を前記送出口に導くスクロール（３０１，３１１）が、前記送出口の個数に応じて複数設けられ、
   複数設けられた前記スクロールは、前記回転軸方向において互いにその一部が重なり合うように形成され、
   複数の前記スクロールが重なりあった部分において複数の前記スクロールそれぞれを分離する分離壁（３５０）が設けられ、
   前記モータは、少なくともその一部が前記ファンの内部に入り込むように配置されていることを特徴とする送風装置。
2. 前記ファン（１０）は、複数の前記スクロールに対応するように設けられた複層ファン（１２，１４）であることを特徴とする請求項１に記載の送風装置。
3. 前記駆動軸は、前記複層ファンそれぞれの回転軸（１２２，１４２）に連結されており、
   前記モータは、前記複層ファンの層数に関わらず１つ設けられ、前記複層ファンを同時に動かすように構成されていることを特徴とする請求項２に記載の送風装置。
4. 前記吸引口（３０ｉｎａ，３０ｉｎｂ）は、前記複層ファンの複数の層それぞれに対応するように複数設けられていることを特徴とする請求項２に記載の送風装置。
5. 前記ファン（１０Ａ）は、前記スクロールの数に関わらず１つ設けられ、複数の前記スクロールそれぞれに空気を吹き出すように設けられていることを特徴とする請求項１に記載の送風装置。
6. 前記吸込口（３０ｉｎ）は、前記モータが設けられた側から空気を吸引するように設けられていることを特徴とする請求項５に記載の送風装置。

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