JP2021076099A - 遠心送風機 - Google Patents

Abstract

【課題】取扱性や信頼性が高くしかも小型扁平で、風量を確保しかつ静音化を図ることができる遠心送風機を提供する。【解決手段】第一ケース４ａと第二ケース４ｂを組み合わせてケース体４の径方向外側に周回して形成される環状送風路８のうち、第二送風路４ｅの底部には、圧縮空気をケース体４外へ排気する複数の排気孔４ｆが周方向に所定間隔で穿設されている。【選択図】図３

Description

本開示は、例えばシート空調用或いはＨＶＡＣ（暖房、換気及び空調：Heating, Ventilation, and Air Conditioning）機器などに用いられる遠心送風機に関する。

例えば車を運転して長距離移動するなど、運転者がシートの背もたれや着座部に長時間に接していると、高温多湿の空気がまとわりつくため不快感が増す。このため、主に背もたれ部分と着座部分にこもりやすい高温多湿な空気を調和するためシート空調装置が用いられる。

シート空調装置としては、シートから空気を吹き出すタイプとシートから空気を吸い込み排出するタイプのシート空調装置がある。ここではより快適な空調効果が期待できる吸い込みタイプのシート空調装置について説明する。吸い込みタイプのシート空調装置は、背もたれ部分と着座部分にこもった高温多湿な空気を吸引して当該領域から除去することで、空調効果が得られるようになっている。

例えば、シートから送風機の吸気口に空気が流入する際に生じる騒音を抑制するシート空調システムが提案されている。上ケース部と下ケース部の四隅をねじ止めされて組み立てるケースの上ケース部に吸入口が形成され、下ケース部に固定子及び回転子を備えたモータと遠心多翼ファンが回転可能に支持されている。回転子は遠心多翼ファンと一体に組み付けられている。モータが回転し遠心多翼ファンが回転すると、シート側から上ケース部の吸気口より空気を吸い込んでケースの四方に開口する吹出口より吹き出すようになっている（特許文献１：特開２０１５−１７４５８０号公報）。

特開２０１５−１７４５８０号公報

上述した特許文献１の構成では、ケースの四方が開放されているため、剛性が極めて低い。よって、シートに加わる応力負荷に対する耐久性や組み付け易さなどの取扱性や信頼性が低下するおそれがある。具体的には、モータ基板に接続する信号線や給電線などのケーブルにテンションが作用すると断線するおそれがあり信頼性が低下する。また、ケースの剛性を上げるためリブ等を設けるとしてもコストアップにつながり、口出し線の固定にも工夫を要するため、取り扱いが難しくなる。
また、遠心送風機として、例えば車載用では小型扁平で、風量を確保し、かつ静音化を有することも求められている。

本発明はこれらの課題を解決すべくなされたものであり、その目的とするところは、取扱性や信頼性が高くしかも小型扁平で、風量を確保しかつ静音化を図ることができる遠心送風機を提供することにある。

本発明は上記目的を達成するため、次の構成を備える。
遠心ファンとこれを回転駆動するモータがケース体内に収容され、前記ケース体の軸方向中央部より吸気して径方向外側より排気する遠心送風機であって、前記ケース体は、前記遠心ファンを覆って組み付けられ、中央部に吸気用開口部が設けられ径方向外側に第一送風路が形成される第一ケースと、前記モータを回転可能に軸支する共に前記遠心ファンの外周端部より径方向外側に前記第一送風路と組み合わされる第二送風路が形成される第二ケースと、を備え、前記第一ケースと第二ケースを組み合わせて前記ケース体の径方向外側に周回して形成される環状送風路のうち前記第二送風路の底部には、圧縮空気をケース体外へ排気する複数の排気孔が周方向に所定間隔で穿設されていることを特徴とする。

上記構成によれば、遠心ファンとこれを回転駆動するモータを収容するケース体が、中央部に吸気用開口部が設けられ径方向外側に第一送風路が形成される第一ケースと、モータを回転可能に軸支する共に径方向外側に第一送風路と組み合わされる第二送風路が形成される第二ケースを組み合わせて形成されるので、ケース体の剛性が高くしかも取扱性が良い。また、遠心ファンの外径を大きくし、吸気用開口部及び排気孔の面積を拡大することで軸方向に小型扁平化を図ることができ、低い回転数でも流量をかせぐことができしかもケース体の径方向外側に周回して形成される環状送風路には舌部と呼ばれる仕切り壁が存在しないのでピーク音が発生せず、静音化を図ることができる。
また、環状送風路のうち、第二送風路の底部に、圧縮空気をケース体外へ排気する複数の排気孔が周方向に所定間隔で穿設されているので、ケース体の側面を閉止することができケース体の強度が向上するうえに、環状送風路に送り出された圧縮空気を周方向に複数箇所で穿設された排気孔より効率よく排気できるので小型扁平であっても所要の風量を確保することができる。

前記遠心ファンは、中心部に回転子ヨークと一体に組み付けられるハブを有し、当該ハブより径方向外側に連なる主板がドーム状に形成され、前記主板上には複数のインペラが周方向に所定間隔で起立形成されて各インペラの外周縁部を環状に接続するシュラウドが形成されていることが好ましい。
これにより、遠心ファンのハブに対向する吸気口より吸気された空気が主板上に形成されたインペラにより径方向外側に設けられた環状送風路に向けて加圧して送り出すことができる。
また、遠心ファンのハブより径方向外側に連なる主板がドーム状に形成されていることで、ハブより径方向外側に向かってケース体内に軸方向に広がる空間部が形成されるため、モータ及びモータ基板に搭載される背の高い部品（電解コンデンサ等）を収納することができ、遠心ファンとモータをコンパクトに組み付けることができる。

前記遠心ファンのハブ及びこれに連なる主板により吸気用開口部とは反対面側に形成されたドーム状空間部に、前記モータが軸方向に重なり合って収容されていることが好ましい。
これにより、遠心送風機の軸方向寸法を減らして同じ体格の遠心送風機であっても小型扁平化を図ることができる。

前記第二送風路の平坦状に形成された底部平坦面に軸方向に沿って排気する前記排気孔が所定間隔で形成されていてもよい。
このように、第二送風路が平坦形状とすると、軸方向に小型扁平化を促進することができるうえに、遠心ファンの外径を大きくし吸気口及び排気孔の面積を拡大することにより、低い回転数でも流量をかせぐことができる。

前記第二送風路の底部に外周側より径方向中心部に向かって軸方向に隆起させた底部傾斜面が形成されており、前記底部傾斜面には圧縮空気をケース体外へ排気する複数の前記排気孔が前記第二ケースを平面視して排気流の方向に倣うスキュー孔形状に所定間隔で設けられていてもよい。
このように、第二送風路の底部を外周側より径方向中心部に向かって軸方向に隆起させた底部傾斜面が形成されていることで、ケース体の剛性が向上し、遠心送風機の軸方向の厚さは変更せずに環状送風路の断面積を大きくすることができ、流量を稼ぐことができる。
また、底部傾斜面に所定間隔で複数配置された排気孔は、第二ケースを平面視して排気流の方向に倣うスキュー孔形状に設けられることで、インペラのブレード枚数に回転周波数を乗じた周波数成分のピーク音の発生個所を分散化して低減することができる。

前記第二送風路の底部に径方向内側から外周側に隆起させた底部傾斜面が形成されており、前記底部傾斜面には圧縮空気をケース体外へ排気する複数の前記排気孔が前記第二ケースを平面視して排気流の方向に倣うスキュー孔形状に所定間隔で設けられていてもよい。
この場合には、第二送風路の底部は径方向中心部から外周側に隆起させた傾斜面が形成されているので、ケース体の剛性が向上し、インペラの外周側端部より排気孔までの送風距離が短いため、送風抵抗が少なく効率よく排気することができる。また、底部傾斜面に所定間隔で複数配置された排気孔は、第二ケースを平面視して排気流の方向に倣うスキュー孔形状に設けられることで、インペラのブレード枚数に回転周波数を乗じた周波数成分のピーク音の発生個所を分散化して低減することができる。

スキュー孔形状の排気孔どうしを仕切る梁の開口壁面は傾斜面となるよう面取りがされていることが好ましい。
これにより、排気流の方向に倣うスキュー孔形状の排気孔を仕切る梁が形成されているため、気流抵抗を低減してスムーズに排気することができるうえに、開口壁面が傾斜面となるよう面取されていると排気流量を増やすことができる。

上述した遠心送風機を用いれば、取扱性や信頼性が高くしかも、小型扁平で、風量を確保し、かつ静音化を図ることができる。

第一実施例に係る遠心送風機の斜視図、平面図、正面図である。 図１の遠心送風機の底面図である。 図１Ｂの遠心送風機の矢印Ｘ−Ｘ方向断面図及び矢印Ｘ−Ｘ方向断面斜視図である。 図１の遠心送風機に用いられるターボファン及びシロッコファンの斜視説明図である。 第二実施例に係る遠心送風機の軸方向断面図及び軸方向断面斜視図である。 図５の遠心送風機の底面図及び底面斜視図である。 第三実施例に係る遠心送風機の正面図、軸方向断面図及び軸方向断面斜視図である。

［第一実施例］
以下、本発明に係る送風機の一実施形態について、添付図面を参照しながら説明する。先ず、遠心送風機の概略構成について図１乃至図４を参照して説明する。モータＭは、ＤＣブラシレスモータが用いられ、本実施例ではアウターロータ型モータが用いられる。尚、インナーロータ型モータであってもよい。

図１Ａ，Ｂに示すように、遠心送風機１は、遠心ファン２と回転子３（図３参照）が一体に組み付けられ、これらを回転駆動するモータＭがケース体４内に収容されている。後述するように、ケース体４の軸方向中央部より吸気し、径方向外側より加圧された空気を軸方向に沿って排気する排気するものである。図１Ｃに示すように、ケース体４は、遠心ファン２を覆って組み付けられる第一ケース４ａとモータＭ（回転子３及び固定子７：図３参照）を回転可能に軸支する第二ケース４ｂを組み合わせて形成される。

図３Ａ，Ｂにおいて、第一ケース４ａの中央部には吸気用開口部４ｃが設けられ、径方向外側に第一送風路４ｄが形成されている。第二ケース４ｂには、中央部に軸受保持部５及びモータ基板６が組み付けられている。モータ基板６には、固定子コイル７ｂの口出し線が接続され、回転子マグネット３ｃの位置を検出するホールセンサ等が搭載されている。モータＭがセンサレスタイプの場合には位置検出センサを省略することも可能である。軸受保持部５の外周側には固定子コア７ａが一体に固定され、軸受保持部５の軸孔には、回転子軸３ａが軸受５ａを介して回転可能に軸支されている。固定子コア７ａに形成された極歯の周囲にはコイル７ｂが巻き付けられており、極歯の先端部は回転子マグネット３ｃと対向配置されている。回転子軸３ａの一端部はカップ状に形成された回転子ヨーク３ｂのハブに圧入、焼き嵌め、接着、あるいはこれらの併用により一体に組み付けられている。回転子軸３ａの他端部は、軸受保持部５内に設けられた軸支持部５ｂに支持されている。軸支持部５ｂは、モータ基板６を支持する基板支持部６ａにより支持されている。回転子ヨーク３ｂの内周面には回転子マグネット３ｃが一体に組み付けられている。なお、吸気用開口部４ｃは、その中心がモータＭの回転子軸３ａの軸線と厳密に一致している必要はなく、吸気用開口部４ｃの位置がケース体４の軸方向中央部付近であって遠心ファン２が効率を落とさずに動作する範囲であればよい。

図３Ａ，Ｂに示すように、遠心ファン２は、ハブ２ａより径方向外側に連なる主板２ｂがドーム状に形成されている。遠心ファン２のハブ２ａに対向する吸気用開口部４ｃより吸気された空気は、主板２ｂ上に形成されたインペラ２ｃにより径方向外側に設けられた環状送風路８に向けて加圧して送り出すことができる。
また、遠心ファン２のハブ２ａ及びこれに連なる主板２ｂにより吸気用開口部４ｃとは反対面側にドーム状空間部４ｉが形成される（図３Ａ，Ｂ参照）。このドーム状空間部４ｉを利用して、モータＭ及びモータ基板６に搭載される背の高い部品（電解コンデンサ６ｂ等）を収納することができ、遠心ファン２とモータＭをコンパクトに組み付けることができる。また、ドーム状空間部４ｉには、モータＭの回転子３及び固定子７が軸方向に重なりあって収容されている。これにより、遠心送風機１の軸方向寸法を減らして同じ体格の遠心送風機１であっても小型扁平化を図ることができる。

第二ケース４ｂの径方向外側には第一送風路４ｄと組み合わされる第二送風路４ｅが形成されている。第一ケース４ａと第二ケース４ｂを組み合わせてケース体４の径方向外側に環状送風路８が環状に形成される。図２及び図３Ｂに示すように、第二送風路４ｅには加圧された空気を軸方向沿って排気する排気孔４ｆが周方向に複数箇所に穿設されている。図１Ａ〜Ｃに示すように、第一ケース４ａと第二ケース４ｂとは第一ケース４ａの側部外周に設けられた係止片４ｊを第二ケース４ｂの側部外周に設けられた係止部４ｋに係止することで一体に組み付けられる。また、第一ケース４ａと第二ケース４ｂには、モータ基板６に接続される配線をケース外に取り出す配線接続口４ｍが形成されている。第一ケース４ａの吸気用開口部４ｃの周縁部には、車載用シートに取り付けるためのフック４ｎが設けられている。

上記構成によれば、遠心ファン２とこれを回転駆動するモータＭを収容するケース体４が、中央部に吸気用開口部４ｃが設けられ径方向外側に第一送風路４ｄが形成される第一ケース４ａと、モータＭを回転可能に軸支する共に径方向外側に第一送風路４ａと組み合わされる第二送風路４ｅが形成される第二ケース４ｂを組み合わせて形成されるので、ケース体４の剛性が高くしかも組み付けする際に取扱性が良い。また、ケース体４の径方向外側に周回して形成される環状送風路８には舌部と呼ばれる仕切り壁が存在しないのでピーク音が発生せず、静音化を図ることができる。

また、環状送風路８のうち、第二送風路４ｅには加圧された空気を軸方向沿って排気する排気孔４ｆが周方向に複数箇所に穿設されているので、ケース体４の側面を閉止することができ強度が向上するうえに、環状送風路８に送り出された高圧空気を周方向に複数箇所に穿設された排気孔４ｆより効率よく排気できるので小型扁平であっても所要の風量を確保することができる。

図３Ａ，Ｂに示すように、第二送風路４ｅの底部は平坦状に形成された底部平坦面４ｇが形成されている。この底部平坦面４ｇに複数の排気孔４ｆが所定間隔で周回して形成されている。
このように、第二送風路３ｅが平坦形状とすると、軸方向に小型扁平化を促進することがでるうえに、遠心ファン２の外径を大きくし吸気口（吸気用開口部４ｃ）及び排気孔４ｆの面積を拡大することにより、低い回転数でも流量をかせぐことができる。

図４Ａ，Ｂは遠心送風機１に用いられる遠心ファン２（ターボファン及びシロッコファン）の斜視説明図である。図４Ａ，Ｂにおいて、遠心ファン２は、中心部に回転子ヨーク３ｂと一体に組み付けられたハブ２ａを有する。遠心ファン２は回転子ヨーク３ｂとインサート成形され、回転子ヨーク３ｂの天面部とハブ２ａが一体化されている（図３Ａ，Ｂ参照）。ハブ２ａに連続する主板２ｂは径方向外側に向かって送風方向下流側に傾いて延設され、主板２ｂ上には径方向内側から外側にわたって湾曲した複数のインペラ２ｃが起立形成されている。インペラ２ｃの外周側縁部は環状のシュラウド２ｄが形成されており、第一ケース４ａ（図３Ａ参照）の内底面に連続して吸い込まれた空気を整流して送り出す。

図４Ａはターボファンであり、主板２ｂに起立形成されるインペラ２ｃの外周端は回転方向後ろ側にせり出すように湾曲して形成されている。図４Ｂはシロッコファンであり、主板２ｂに起立形成されるインペラ２ｃの外周端は回転方向前方にせり出すように湾曲して形成されている。一般に同じ外径及び回転数であれば、風量はシロッコファンの方が多いが、効率が悪くモータ出力を要する。
本実施例で使用されるモータ出力には制限があるため、ターボファンでは6000rpmまで加速できるが、シロッコファンでは5000rpmまでしか加速できない。本実施例で求められている、遠心ファン２の外径が大きく、軸方向に厚さが薄く、圧力を高くし回転数はあまり高くしない条件においては、風量に顕著な相違は見られないため、何れも使用可能である。

ただし、いずれのタイプの遠心ファン２を用いても騒音発生は共通の課題として存在する。図４Ａに示すターボファンであっても図４Ｂに示すシロッコファンであっても、例えば本実施例のケース体４とは異なる一般的なスクロール型ケーシングの舌部において風切り音が発生する。しかしながら、シロッコファンの方がインペラのブレード枚数に回転周波数を乗じた風切り音のピーク音は小さめであるため、用途に応じた使い分けが可能である。例えば、省エネ性能が求められる場合やディーゼル車のように多少の騒音が許容される環境下ではターボファンが用いられ、ファンノイズのスペクトラムが分散化して共振などが発生し難く静音化が求められる環境下ではシロッコファンが用いられる。

［第二実施例］
次に遠心送風機の第二実施例について図５及び図６を参照して説明する。尚、第一実施例に係る遠心送風機１と同一部材には同一番号を付して説明を援用するものとする。以下は、第二ケース４ｂを含む環状送風路８について異なる構成を中心に説明する。

図５Ａ，Ｂに示すように、第一送風路４ｄと第二送風路４ｅは、遠心ファン２の外周端部より径方向外側に形成されている。排気孔４ｆは、第二送風路４ｅの底部４ｅ１を外周側より径方向中心部に向かって軸方向に隆起させて当該底部４ｅ１及び側部４ｈが断面V溝状に形成された底部傾斜面４ｅ２に所定間隔で形成されている。図６Ａ，Ｂに示すように、底部傾斜面４ｅ２には、圧縮空気をケース体４外へ排気する複数の排気孔４ｆが第二ケース４ｂを平面視して排気流の方向に倣うスキュー孔形状に所定間隔で設けられている。また、スキュー孔形状の排気孔４ｆどうしを仕切る梁４ｐの開口壁面（孔壁）４ｐ１は傾斜面となるように面取りがされている（図５Ａ参照）。

遠心ファン２が回転すると、インペラ２ｃから環状送風路８に送り出された圧縮空気は、図５Ａの矢印に示すように、底部傾斜面４ｅ２に設けられた排気孔４ｆより軸方向と交差する向き、すなわち径方向斜め内側下方に向かって排気される。

上述したように、第二送風路４ｅの底部４ｅ１を外周側より径方向中心部に向かって軸方向に隆起させた底部傾斜面４ｅ２が形成されていることで、ケース体４の剛性が向上し、遠心送風機１の軸方向の厚さは変更せずに環状送風路８の断面積を大きくすることができ、流量を稼ぐことができる。
また、底部傾斜面４ｅ２に所定間隔で複数配置された排気孔４ｆは、第二ケース４ｂを平面視して排気流の方向に倣うスキュー孔形状とすることで、インペラ２ｃのブレード枚数に回転周波数を乗じた周波数成分のピーク音の発生個所を分散化して低減することができる。また、排気流の方向に倣うスキュー孔形状の排気孔４ｆを仕切る梁４ｐが形成されているため、気流抵抗を低減してスムーズに排気することができるうえに、開口壁面４ｐ１の面取りにより排気流量を増やすことができる。

［第三実施例］
次に遠心送風機の第二実施例について図７を参照して説明する。尚、第一実施例に係る遠心送風機１と同一部材には同一番号を付して説明を援用するものとする。以下は第二ケース４ｂを含む環状送風路８について異なる構成を中心に説明する。

図７Ｂ，Ｃに示すように。第二送風路４ｅの底部４ｅ１は径方向中心部から外周側に隆起させた底部傾斜面４ｅ２が形成されており、側部４ｈには係止部４ｋが設けられている。底部傾斜面４ｅ２には、圧縮空気をケース体４外へ排気する複数の排気孔４ｆが第二ケース４ｂを平面視して排気流の方向に倣うスキュー孔形状に所定間隔で設けられている。また、図７Ａに示すように、スキュー孔形状の排気孔４ｆどうしを仕切る梁４ｐの開口壁面４ｐ１は傾斜面となるように面取りがされている。

遠心ファン２が回転すると、インペラ２ｃから環状送風路８に送り出された圧縮空気は、図７Ｂの矢印に示すように、底部傾斜面４ｅ２に設けられた排気孔４ｆより軸方向と交差する向き、すなわち径方向斜め外側下方に向かって排気される。

上述したように、第二送風路４ｅの底部４ｅ１は径方向中心部から外周側に隆起させた底部傾斜面４ｅ２が形成されているので、ケース体４の剛性が向上し、図７Ｂの矢印に示すようにインペラ２ｃの外周側端部より排気孔４ｆまでの送風距離が短いため、送風抵抗が少なく効率よく排気することができる。底部傾斜面４ｅ２に所定間隔で複数配置された排気孔４ｆは、第二ケース４ｂを平面視して排気流の方向に倣うスキュー孔形状とすることで、インペラ２ｃのブレード枚数に回転周波数を乗じた周波数成分のピーク音の発生個所を分散化して低減することができる。
また、図７Ａ，Ｃに示すように、排気流の方向に倣うスキュー孔形状の排気孔４ｆを仕切る梁４ｐが形成されているため、気流抵抗を低減してスムーズに排気することができるうえに、開口壁面４ｐ１の面取りにより排気流量を増やすことができる。

ここで、本発明の遠心送風機の車両空調における効果を詳細に説明する。
本発明の遠心送風機が吸い込み型シート空調を目的として車両のシートに取り付けられている場合、本発明の送風機の動作である「遠心ファン２が回転して軸方向から吸気しケース体４内で外周方向へ気流を生成しケース体４内の外周付近で向きを変化させて外周部で吸気方向と逆へ排気する」過程において発生するノイズは、シート空調全体のノイズと比較してその割合は大きい。シート表面の吸い込み口から本発明の遠心送風機までの流路は短くかつ本発明の遠心送風機の排気口においては排気流量に対して余裕のある流路断面積を確保できるため、送風機以外のノイズ発生要因は限定的となる。よって送風機以外のノイズと本発明の送風機のノイズとを明確に切り分けることが可能となる。本発明の送風機のノイズ発生要因や出力などの特性がケース体４の内側で完結しているため、送風機としての特性（出力やノイズ）が一定となりまた前述の通りケース体４の剛性が高いため、本発明の送風機を取り付けるシートについて取り付け箇所の位置や形状の自由度が上がり、送風機の一の形状で多くの種類のシートに適用可能となり、量産効果によるコストダウンが実現できる。
また、特性（出力やノイズ）の一定化により、車両の設計段階から乗員の乗車快適性についてのシート空調特性のシミュレート精度が上がるため、車両メーカーの設計工数が低減するという副次的な効果も有する。
更に、前述の先行技術文献（特許文献１：特開２０１５−１７４５８０）で開示されている吸い込み型シート空調と比較した場合、本発明の遠心送風機によってシートの小型化が可能であるという効果がある。
特許文献１で開示されている送風機は本発明と異なり排気が回転軸の径方向（外周側）に向かって行われる。そのため、前述の通り、送風機の機械的応力に対する耐久力が懸念され、機構的に頑丈な設計が求められ、寸法や重量が増大する。加えて排気をシート後端部（背面の場合は後端部、座面の場合は下端部）で処理するためにシート内ダクトやシート背面後側放出口などへの接続部を送風機に設ける必要があるため更に寸法や重量が増大する。これに対して本発明の遠心送風機はシート背面後側からシート表皮を通して直接排気することが可能であり、高い剛性と付属物の省略によって特許文献１の遠心送風機と比較して小型化することができる。
車両用シートには空調を目的とした送風機のような構成部材は従来存在しておらず、送風機が取り付けられたシートは実質的にはシートクッション内に異物が存在することとなる。着席した乗員が送風機を異物と感じないようにするためには送風機を小型化するかシートクッション厚を増加することになる。近年の車両軽量化・小型化の潮流を鑑みると、本発明の遠心送風機が当該潮流に則った効果を持っていることは明らかである。

また、上記実施形態は、車載用シート空調を例示して説明したが、これに限らずＨＶＡＣ（暖房、換気及び空調）用の遠心送風機等に用いてもよい。例えば、シート空調以外の車両用ＨＶＡＣに本発明の遠心送風機を用いることも可能である。従来、自動車においては余剰空間に空調用送風機（舌部を持つスクロール型ケーシングのものなど）を配置してきたが、近年の自動車の小型化や居住空間拡大などにより余剰空間が減少したため、また電気自動車は車体構造が従来の自動車と異なるため、空調用送風機を配置する空間の検討が自動車設計者の頭を悩ます課題となってきている。本発明の遠心送風機のような薄型・高圧力・吸入と排気が同方向といった特徴を持つ送風機を採用することで自動車の設計自由度を向上することができる。従来の自動車であれば送風機の設置場所の関係でＨＶＡＣ関連装置は前席膝下周辺に集中して配置されるが、本発明の遠心送風機であれば複数箇所に分散して天井や側壁やドアなどへ配置することが可能となる。ペルティエ素子などの熱電素子と組み合わせることで省スペース分散空調が実現でき、空間利用効率の高い自動車設計の一助とすることもできる。車両以外の、余剰空間が少なく従来の空調用送風機を配置する空間が確保困難な場所であっても、本発明は同様に効果があることは言うまでもない。

１ 遠心送風機 ２ 遠心ファン ２ａ ハブ ２ｂ 主板 ２ｃ インペラ２ｄ シュラウド ３ 回転子 ３ａ 回転子軸 ３ｂ 回転子ヨーク ３ｃ 回転子マグネット Ｍ モータ ４ ケース体 ４ａ 第一ケース ４ｂ 第二ケース ４ｃ 吸気用開口部 ４ｄ 第一送風路 ４ｅ 第二送風路 ４ｅ１ 底部 ４ｅ２ 底部傾斜面 ４ｆ 排気孔 ４ｇ 底部平坦面 ４ｈ 側部 ４ｉ ドーム状空間部 ４ｊ 係止片 ４ｋ 係止部 ４ｍ 配線接続口 ４ｎ フック ４ｐ 梁 ４ｐ１ 開口壁面 ５ 軸受保持部 ５ａ 軸受 ５ｂ 軸支持部 ６ モータ基板 ６ａ 基板支持部 ６ｂ 電解コンデンサ ７ 固定子 ７ａ 固定子コア ７ｂ コイル ８ 環状送風路

本発明は上記目的を達成するため、次の構成を備える。
遠心ファンとこれを回転駆動するモータがケース体内に収容され、前記ケース体の軸方向中央部より吸気して径方向外側より排気する遠心送風機であって、前記ケース体は、前記遠心ファンを覆って組み付けられ、中央部に吸気用開口部が設けられ径方向外側に第一送風路が形成される第一ケースと、前記モータを回転可能に軸支すると共に前記遠心ファンの外周端部より径方向外側に前記第一送風路と組み合わされる第二送風路が形成される第二ケースと、を備え、前記遠心ファンのハブ及びこれに連なる主板により吸気用開口部とは反対面側に形成されたドーム状空間部に、前記モータが軸方向に重なり合って収容されており、前記第一ケースと第二ケースを組み合わせて前記ケース体の径方向外側に周回して形成される環状送風路のうち前記第二送風路の底部には、平坦状に形成された底部平坦面に圧縮空気を軸方向に沿ってケース体外へ排気する複数の排気孔が周方向に所定間隔で穿設されていることを特徴とする。

上記構成によれば、遠心ファンとこれを回転駆動するモータを収容するケース体が、中央部に吸気用開口部が設けられ径方向外側に第一送風路が形成される第一ケースと、モータを回転可能に軸支すると共に径方向外側に第一送風路と組み合わされる第二送風路が形成される第二ケースを組み合わせて形成されるので、ケース体の剛性が高くしかも取扱性が良い。また、遠心ファンの外径を大きくし、吸気用開口部及び排気孔の面積を拡大することで軸方向に小型扁平化を図ることができ、低い回転数でも流量をかせぐことができしかもケース体の径方向外側に周回して形成される環状送風路には舌部と呼ばれる仕切り壁が存在しないのでピーク音が発生せず、静音化を図ることができる。
また、環状送風路のうち、第二送風路の底部に、圧縮空気をケース体外へ排気する複数の排気孔が周方向に所定間隔で穿設されているので、ケース体の側面を閉止することができケース体の強度が向上するうえに、環状送風路に送り出された圧縮空気を平坦状に形成された底部平坦面に周方向に複数箇所で穿設された排気孔より効率よく排気できるので小型扁平であっても所要の風量を確保することができる。
また、遠心送風機の軸方向寸法を減らして同じ体格の遠心送風機であっても小型扁平化を図ることができる。
更には、第二送風路が平坦形状とすると、軸方向に小型扁平化を促進することができるうえに、遠心ファンの外径を大きくし吸気口及び排気孔の面積を拡大することにより、低い回転数でも流量をかせぐことができる。

遠心ファンとこれを回転駆動するモータがケース体内に収容され、前記ケース体の軸方向中央部より吸気して径方向外側より排気する遠心送風機であって、前記ケース体は、前記遠心ファンを覆って組み付けられ、中央部に吸気用開口部が設けられ径方向外側に第一送風路が形成される第一ケースと、前記モータを回転可能に軸支すると共に前記遠心ファンの外周端部より径方向外側に前記第一送風路と組み合わされる第二送風路が形成される第二ケースと、を備え、前記遠心ファンのハブ及びこれに連なる主板により吸気用開口部とは反対面側に形成されたドーム状空間部に、前記モータが軸方向に重なり合って収容されており、前記第一ケースと第二ケースを組み合わせて前記ケース体の径方向外側に周回して形成される環状送風路のうち前記第二送風路の底部には、外周側より径方向中心部に向かって軸方向に隆起させて底部傾斜面が形成され、該底部傾斜面には圧縮空気を軸方向に沿ってケース体外へ排気する複数の排気孔が周方向に所定間隔で穿設されていることを特徴とする。
このように、第二送風路の底部を外周側より径方向中心部に向かって軸方向に隆起させた底部傾斜面が形成されていることで、ケース体の剛性が向上し、遠心送風機の軸方向の厚さは変更せずに環状送風路の断面積を大きくすることができ、流量を稼ぐことができる。

前記底部傾斜面には圧縮空気をケース体外へ排気するスキュー形状の複数の前記排気孔がスキュー孔として所定間隔で設けられており、該スキュー孔のスキュー形状は、前記第二ケースの周方向について径方向外側が径方向内側より前記遠心ファンの回転方向前方に向けて長孔状に連続して傾斜する形状であってもよい。
このように、底部傾斜面に所定間隔で複数配置されたスキュー孔形状の排気孔は、第二ケースの周方向について径方向外側が径方向内側より前記遠心ファンの回転方向前方に向けて長孔状に連続して傾斜する形状に設けられることで、インペラのブレード枚数に回転周波数を乗じた周波数成分のピーク音の発生個所を分散化して低減することができる。

遠心ファンとこれを回転駆動するモータがケース体内に収容され、前記ケース体の軸方向中央部より吸気して径方向外側より排気する遠心送風機であって、前記ケース体は、前記遠心ファンを覆って組み付けられ、中央部に吸気用開口部が設けられ径方向外側に第一送風路が形成される第一ケースと、前記モータを回転可能に軸支すると共に前記遠心ファンの外周端部より径方向外側に前記第一送風路と組み合わされる第二送風路が形成される第二ケースと、を備え、前記遠心ファンのハブ及びこれに連なる主板により吸気用開口部とは反対面側に形成されたドーム状空間部に、前記モータが軸方向に重なり合って収容されており、前記第一ケースと第二ケースを組み合わせて前記ケース体の径方向外側に周回して形成される環状送風路のうち前記第二送風路の底部には、径方向中心部から外周側に向かって隆起させた底部傾斜面が形成され、該底部傾斜面には圧縮空気を軸方向に沿ってケース体外へ排気する複数の排気孔が周方向に所定間隔で穿設されていることを特徴とする。
このように、第二ケースの周方向において径方向外側が径方向内側より前記遠心ファンの回転方向前方に向けて長孔状に連続して傾斜する形状に形成されているので、ケース体の剛性が向上し、インペラの外周側端部より排気孔までの送風距離が短いため、送風抵抗が少なく効率よく排気することができる。

前記底部傾斜面には圧縮空気をケース体外へ排気するスキュー形状の複数の前記排気孔がスキュー孔として所定間隔で設けられており、該スキュー孔のスキュー形状は、前記第二ケースの周方向において径方向外側が径方向内側より前記遠心ファンの回転方向前方に向けて長孔状に連続して傾斜する形状であってもよい。
このように、底部傾斜面に所定間隔で複数配置されたスキュー孔形状の排気孔は、第二ケースの周方向において径方向外側が径方向内側より前記遠心ファンの回転方向前方に向けて長孔状に連続して傾斜する形状に周方向に設けられていることで、インペラのブレード枚数に回転周波数を乗じた周波数成分のピーク音の発生個所を分散化して低減することができる。

図１Ａ，Ｂに示すように、遠心送風機１は、遠心ファン２と回転子３（図３参照）が一体に組み付けられ、これらを回転駆動するモータＭがケース体４内に収容されている。後述するように、ケース体４の軸方向中央部より吸気し、径方向外側より加圧された空気を軸方向に沿って排気するものである。図１Ｃに示すように、ケース体４は、遠心ファン２を覆って組み付けられる第一ケース４ａとモータＭ（回転子３及び固定子７：図３参照）を回転可能に軸支する第二ケース４ｂを組み合わせて形成される。

本発明は上記目的を達成するため、次の構成を備える。
遠心ファンとこれを回転駆動するモータがケース体内に収容され、前記ケース体の軸方向中央部より吸気して径方向外側に設けられた排気孔より径方向斜め内側下方へ排気する遠心送風機であって、前記ケース体は、前記遠心ファンを覆って組み付けられ、中央部に吸気用開口部が設けられ径方向外側に第一送風路が形成される第一ケースと、前記モータを回転可能に軸支すると共に前記遠心ファンの外周端部より径方向外側に前記第一送風路と組み合わされる第二送風路が形成される第二ケースと、を備え、前記遠心ファンのハブ及びこれに連なる主板により吸気用開口部とは反対面側に形成されたドーム状空間部に、前記モータが軸方向に重なり合って収容されており、前記第一ケースと第二ケースを組み合わせて前記ケース体の径方向外側に周回して形成される環状送風路のうち前記第二送風路の底部には、外周側より径方向中心部に向かって軸方向に隆起させて底部傾斜面が形成され、前記底部傾斜面には前記第二ケースの周方向において径方向外側が径方向内側より前記遠心ファンの回転方向前方に向けて長孔状に連続して傾斜するスキュー形状の複数の前記排気孔が所定間隔で設けられており、前記遠心ファンの回転により軸方向中心部より吸気し前記底部傾斜面に設けられた前記排気孔より径方向斜め内側下方へ圧縮空気を軸方向にケース体外へ排気することを特徴とする。

上記構成によれば、遠心ファンとこれを回転駆動するモータを収容するケース体が、中央部に吸気用開口部が設けられ径方向外側に第一送風路が形成される第一ケースと、モータを回転可能に軸支すると共に径方向外側に第一送風路と組み合わされる第二送風路が形成される第二ケースを組み合わせて形成されるので、ケース体の剛性が高くしかも取扱性が良い。また、遠心ファンの外径を大きくし、吸気用開口部及び排気孔の面積を拡大することで軸方向に小型扁平化を図ることができ、低い回転数でも流量をかせぐことができしかもケース体の径方向外側に周回して形成される環状送風路には舌部と呼ばれる仕切り壁が存在しないのでピーク音が発生せず、静音化を図ることができる。
また、第二送風路の底部を外周側より径方向中心部に向かって軸方向に隆起させた底部傾斜面が形成されていることで、ケース体の剛性が向上し、遠心送風機の軸方向の厚さは変更せずに環状送風路の断面積を大きくすることができ、流量を稼ぐことができる。
また、底部傾斜面に所定間隔で複数配置された排気孔は、第二ケースを平面視して排気流の方向に倣うスキュー孔形状に設けられることで、インペラのブレード枚数に回転周波数を乗じた周波数成分のピーク音の発生個所を分散化して低減することができる。

遠心ファンとこれを回転駆動するモータがケース体内に収容され、前記ケース体の軸方向中央部より吸気して径方向外側に設けられた排気孔より径方向斜め外側下方へ排気する遠心送風機であって、前記ケース体は、前記遠心ファンを覆って組み付けられ、中央部に吸気用開口部が設けられ径方向外側に第一送風路が形成される第一ケースと、前記モータを回転可能に軸支すると共に前記遠心ファンの外周端部より径方向外側に前記第一送風路と組み合わされる第二送風路が形成される第二ケースと、を備え、前記遠心ファンのハブ及びこれに連なる主板により吸気用開口部とは反対面側に形成されたドーム状空間部に、前記モータが軸方向に重なり合って収容されており、前記第一ケースと第二ケースを組み合わせて前記ケース体の径方向外側に周回して形成される環状送風路のうち前記第二送風路の底部には、径方向中心部から外周側に向かって隆起させた底部傾斜面が形成され、前記底部傾斜面には、前記第二ケースの周方向において径方向外側が径方向内側より前記遠心ファンの回転方向前方に向けて長孔状に連続して傾斜するスキュー形状の複数の前記排気孔が所定間隔で設けられており、前記遠心ファンの回転により軸方向中心部より吸気し前記底部傾斜面に設けられた前記排気孔より径方向斜め外側下方へ圧縮空気をケース体外へ排気することを特徴とする。

第二送風路の底部は径方向中心部から外周側に隆起させた底部傾斜面が形成されているので、ケース体の剛性が向上し、遠心ファンの外周側端部より排気孔までの送風距離が短いため、送風抵抗が少なく効率よく排気することができる。
また、底部傾斜面に所定間隔で複数配置されたスキュー孔形状の排気孔は、第二ケースの周方向において径方向外側が径方向内側より前記遠心ファンの回転方向前方に向けて長孔状に連続して傾斜する形状に周方向に設けられていることで、インペラのブレード枚数に回転周波数を乗じた周波数成分のピーク音の発生個所を分散化して低減することができる。

Claims (7)

1. 遠心ファンとこれを回転駆動するモータがケース体内に収容され、前記ケース体の軸方向中央部より吸気して径方向外側より排気する遠心送風機であって、
   前記ケース体は、前記遠心ファンを覆って組み付けられ、中央部に吸気用開口部が設けられ径方向外側に第一送風路が形成される第一ケースと、
   前記モータを回転可能に軸支する共に前記遠心ファンの外周端部より径方向外側に前記第一送風路と組み合わされる第二送風路が形成される第二ケースと、を備え、
   前記第一ケースと第二ケースを組み合わせて前記ケース体の径方向外側に周回して形成される環状送風路のうち前記第二送風路の底部には、圧縮空気をケース体外へ排気する複数の排気孔が周方向に所定間隔で穿設されていることを特徴とする遠心送風機。
2. 前記遠心ファンは、中心部に回転子ヨークと一体に組み付けられるハブを有し、当該ハブより径方向外側に連なる主板がドーム状に形成され、前記主板上には複数のインペラが周方向に所定間隔で起立形成されて各インペラの外周縁部を環状に接続するシュラウドが形成されている請求項１記載の遠心送風機。
3. 前記遠心ファンのハブ及びこれに連なる主板により吸気用開口部とは反対面側に形成されたドーム状空間部に、前記モータが軸方向に重なり合って収容されている請求項１又は請求項２記載の遠心送風機。
4. 前記第二送風路の平坦状に形成された底部平坦面に軸方向に沿って排気する前記排気孔が所定間隔で形成されている請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の遠心送風機。
5. 前記第二送風路の底部に外周側より径方向中心部に向かって軸方向に隆起させた底部傾斜面が形成されており、前記底部傾斜面には圧縮空気をケース体外へ排気する複数の前記排気孔が前記第二ケースを平面視して排気流の方向に倣うスキュー孔形状に所定間隔で設けられている請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の遠心送風機。
6. 前記第二送風路の底部に径方向内側から外周側に隆起させた底部傾斜面が形成されており、前記底部傾斜面には圧縮空気をケース体外へ排気する複数の前記排気孔が前記第二ケースを平面視して排気流の方向に倣うスキュー孔形状に所定間隔で設けられている請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の遠心送風機。
7. スキュー孔形状の前記排気孔どうしを仕切る梁の開口壁面は傾斜面となるように面取りがされている請求項５又は請求項６記載の遠心送風機。

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