JP2022183794A - 車両空調装置用送風機 - Google Patents

Abstract

【課題】部品点数の増加を回避するとともに、ケースの型割位置に制限を加えることなく、運転時の騒音を低減できるようにする。【解決手段】遠心式ファン１０には、複数の主ブレード１１と、主ブレード１１が支持されるブレード支持板部１２と、ブレード支持板部１２からモータフランジ３３側へ突出する複数の副ブレード１３とが設けられている。副ブレード１３の外端部１３ｂと舌部３０ｄとの離間距離は、主ブレード１１の外端部１１ｂと舌部３０ｄとの離間距離よりも長く設定されている。【選択図】図５

Description

本発明は、例えば自動車等に搭載される車両空調装置用送風機に関し、特に遠心式ファンを内蔵した構造の技術分野に属する。

車両空調装置用送風機としては、モータによって駆動される遠心式ファンと、遠心式ファンを収容するケースとを備えたものが知られている（例えば、特許文献１～６参照）。遠心式ファンは、その回転軸が上下方向に延びるように配設されており、この遠心式ファンの下方にモータが配設されている。モータは、ケースの底壁部を構成するモータフランジに取り付けられている。モータによって遠心式ファンが回転すると、空気を遠心式ファンの上方から吸い込んだ後、遠心式ファンのブレード間からケース内の送風通路に吹き出し、送風通路に吹き出した空気が車室の各部に送られる空調風を形成する。

遠心式ファンを用いた送風機では、遠心式ファンの底面とモータフランジの上面との間に形成された隙間が大きいと、送風通路から隙間へ向かう空気の流れが発生しやすくなり、その結果、送風通路の空気流が乱れ、騒音や性能低下の一要因となるおそれがある。よって、隙間は小さい方が好ましいが、回転中のモータの回転軸は振動しているので、その振動によってファンとモータフランジとが衝突したり、ファンとモータとの隙間への異物の挟み込みによるモータロックを回避する観点から、ある程度の隙間を確保することが必要である。

特許文献１、２では、ファンの下面及びモータフランジの上面にそれぞれ径の異なる筒状リブを設けることにより、前記隙間へ向かう空気の流れを抑制している。また、特許文献３では、ケースにおける送風通路の巻き始め部に段差を設け、巻き終わり部に突起を設けることにより、前記隙間へ向かう空気の流れを抑制している。

また、特許文献４～６には、遠心式ファンの回転によっておこる周期的な圧力変動が音に変換されることにより発生するＮＺ音の対策構造が開示されている。特許文献４では、ケースに別体の舌部を設け、その一部に切欠部を形成しており、また、特許文献５では、舌部に階段状の段差を形成しており、また、特許文献６では、吸込み側の舌部とブレードの径方向距離を反吸込み側よりも小さくなるように設定している。

特許第４１８５６５４号公報 特許第６１１１９１４号公報 特許第５７７５５１５号公報 特開平５－６５８９７号公報 実開平７－１４１９２号公報 特許第４０２６３６６号公報

ところで、特許文献１～３のように、送風通路から隙間へ向かう空気の流れを抑制すべく、筒状のリブや突起を設ける場合、前記隙間ができる限り小さくなるように設けなければ騒音低減効果は低いので、筒状リブや突起の上下方向寸法を大きくする必要があるが、それによりファンと筒状リブ／突起の衝突が発生しやすくなるため、狙いとする隙間を確保するのが困難であり、その結果、騒音低減効果が低くなるおそれがある。また、前記隙間が小さくなるということは、異物の挟み込みによるモータロックの懸念がある。

これに対し、ファンの下面に主ブレードとは別の副ブレードを設けて送風通路内の空気が前記隙間へ向かわないようにするための気流を発生させることが考えられる。これにより、異物の挟み込みによるモータロックは回避されるが、副ブレードと舌部との径方向距離が相対的に短くなることで副ブレードにより発生するＮＺ音が加わり、ひいては、送風機の騒音が増大するおそれがある。

ＮＺ音を増大させないためには、特許文献４～６の構造を適用することが考えられるが、以下のような問題が発生する。すなわち、特許文献４では、舌部を別体で作成する必要があり、部品点数の増加による材料費及び組み付けコストの増加が問題となる。また、特許文献５では階段状の段差を設けようとするとケースの型割り位置が制限され、レイアウトの自由度が低下する。さらに、特許文献６では、吸込み側の舌部とブレードの径方向距離を反吸込み側よりも小さくなるようにしようとすると、ケースの型割り位置が制限されるので、レイアウトの自由度が低下する。

本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、部品点数の増加を回避するとともに、ケースの型割位置に制限を加えることなく、運転時の騒音を低減できるようにすることにある。

上記目的を達成するために、本開示の第１の側面では、遠心式ファンと、前記遠心式ファンを回転駆動するモータと、前記遠心式ファンを収容するとともに、前記遠心式ファンの周囲に送風通路を形成するケースとを備えた車両空調装置用送風機を前提とすることができる。前記ケースにおける前記遠心式ファンの吸込側には、ベルマウス部が設けられ、前記ケースにおける前記遠心式ファンの吸込側と反対側には、前記モータが取り付けられるモータフランジが設けられている。また、前記ケースにおける前記送風通路の巻き始め部には、舌部が設けられている。前記遠心式ファンには、前記モータの回転軸方向に長く延びるとともに、周方向に互いに間隔をあけて配置される複数の主ブレードと、当該主ブレードよりも前記モータフランジ側において周方向に互いに間隔をあけて配置される複数の副ブレードとが設けられ、前記回転軸の径方向について、前記副ブレードの外端部と前記舌部との離間距離は、前記主ブレードの外端部と前記舌部との離間距離よりも長く設定されている。

この構成によれば、モータの回転によって遠心式ファンが回転すると、空気がベルマウス部から遠心式ファンの内側へ吸い込まれた後、主ブレード間からケースの送風通路へ流出する。遠心式ファンが回転すると、副ブレードがモータフランジ側で回転する。この副ブレードによって生成された空気の流れを利用することで、主ブレード間から送風通路へ一旦流出した空気が遠心式ファンとモータフランジとの間の隙間へ逆流しにくくなる。これにより、前記隙間が多少大きくなっても空気の逆流に起因する騒音が低減されるので、異物の挟み込みによるモータロックが回避される。

また、副ブレードを設けることで、副ブレードの回転によっておこる周期的な圧力変動が音に変換されることによりＮＺ音の発生が懸念されるが、副ブレードの外端部と舌部との離間距離が長いので、副ブレード間から流出した空気が舌部に衝突する際の風速が低下する。これにより、特許文献４のような別体の舌部は不要になって部品点数の増加が回避されるとともに、特許文献５の階段状の段差や特許文献６の吸込み側の舌部とブレードの径方向距離を反吸込み側よりも小さくするといった構成を設けることなく、副ブレードを設けたことに起因するＮＺ音が低減される。

本開示の第２の側面では、前記主ブレードの枚数と、前記副ブレードの枚数とが異なっている。

すなわち、ＮＺ音は、ブレードの枚数×遠心式ファンの回転数及びその整数倍の周波数にて音圧が高まるため、ブレードの枚数を変更するとＮＺ音の音圧が高い領域の周波数が変化する。従って、本構成では、主ブレードの枚数と副ブレードの枚数とが異なっていることで、主ブレードの回転によって音圧が高まる周波数と、副ブレードの回転によって音圧が高まる周波数とをずらすことができ、ＮＺ音の増幅が抑制される。

本開示の第３の側面では、前記主ブレードの枚数は、前記副ブレードの枚数よりも多く設定されている。

すなわち、副ブレードの枚数を主ブレードよりも少なくすることで、副ブレードによる送風量を主ブレードによる送風量に比べて小さくすることができる。

本開示の第４の側面では、前記遠心式ファンには、前記主ブレードにおける前記モータフランジ側の端部が支持されるブレード支持板部が設けられ、前記副ブレードは、前記ブレード支持板部から前記モータフランジ側へ突出しているものである。

この構成によれば、単一のブレード支持板部に主ブレード及び副ブレードの両方を設けることができる。

本開示の第５の側面では、前記モータフランジには、前記遠心式ファン側へ向けて突出するとともに前記モータを囲むように環状に延びる環状壁部が前記副ブレードの突出方向先端部よりも前記ブレード支持板部に接近するように設けられ、前記環状壁部の外周面と、前記副ブレードとの間には所定以上の隙間が設けられている。

この構成によれば、例えばモータから流出したモータ冷却風が環状壁部の内側から外側へ向けて流れて副ブレード間に流入し易くなるので、モータの冷却効率が向上する。

本開示の第６の側面では、前記副ブレードの突出方向先端部と、前記モータフランジにおける前記副ブレードの突出方向先端部に対向する部位との前記回転軸方向の間隔は、５．０ｍｍ以上に設定されている。

この構成によれば、運転中に副ブレードの突出方向先端部がモータフランジに衝突しなくなる。また、副ブレードとモータフランジの間に侵入した異物の挟み込みや、副ブレードとモータフランジの間に侵入した水の凍結による遠心式ファンのロックを防止することができる。

本開示の第７の側面では、前記遠心式ファンは、樹脂材による一体成形品であり、複数の前記副ブレードのうち、周方向に互いに離れた前記副ブレードにはゲート跡が設けられており、前記ゲート跡が設けられた前記副ブレードは、周方向に等間隔に配置されている。

すなわち、ゲート跡が設けられた副ブレードが周方向に等間隔に配置されているということは、遠心式ファンを成形する際に、金型のキャビティ内の複数箇所において互いに等間隔に溶融樹脂を射出することができるので、溶融樹脂がキャビティ内を均等に流れ易くなり、成形不良が発生しにくくなる。

本開示の第８の側面では、前記副ブレードにおける前記回転軸の径方向の寸法は、前記主ブレードにおける前記回転軸の径方向の寸法よりも短く設定されている。

すなわち、副ブレードの径方向の寸法を相対的に短くすることで、副ブレードによる送風量を主ブレードによる送風量に比べて小さくすることができる。

本開示の第９の側面では、前記回転軸の径方向について、前記遠心式ファンの中心線と前記副ブレードの内端部との離間距離は、前記遠心式ファンの中心線と前記主ブレードの内端部との離間距離よりも長く設定されている。

すなわち、副ブレードの内端部とモータとを離すことができるので、モータから流出したモータ冷却風が流れ易くなり、モータの冷却効率がより一層向上する。

以上説明したように、遠心式ファンに主ブレードと副ブレードとを設け、副ブレードの外端部と舌部との離間距離を主ブレードの外端部と舌部との離間距離よりも長く設定したので、部品点数の増加を回避するとともに、ケースの型割位置に制限を加えることなく、運転時の騒音を低減できる。

本発明の実施形態に係る車両空調装置用送風機の斜視図である。 上記車両空調装置用送風機の側面図である。 上記車両空調装置用送風機の上面図である。 図３におけるIV－IV線断面図である。 図４におけるＢ部拡大図である。 図２におけるVI－VI線端面図である。 車両空調装置用送風機の上側分割ケース及び下側分割ケースを省略した状態を示す斜視図である。 車両空調装置用送風機の上側分割ケース及び下側分割ケースを省略した状態を示す正面図である。 遠心式ファンの斜視図である。 遠心式ファンの上面図である。 遠心式ファンの側面図である。 主ブレードと副ブレードとの位置関係を示す遠心式ファンの底面図である。 ゲート跡を示す遠心式ファンの底面図である。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。尚、以下の好ましい実施形態の説明は、本質的に例示に過ぎず、本発明、その適用物或いはその用途を制限することを意図するものではない。

図１は、本発明の実施形態に係る車両空調装置用送風機１を示すものである。車両空調装置用送風機１は、例えば自動車等に搭載される車両空調装置（図示せず）に空気を送るためのものである。車両空調装置は、例えばエバポレータ等からなる冷却用熱交換器や、ヒータコア等からなる加熱用熱交換器、電気式ヒータ等を含む室内ユニットと、コンプレッサや凝縮器等を含む室外ユニットとで構成されている。室内ユニットは、冷却用熱交換器や加熱用熱交換器を収容する空調ケーシングを備えている。空調ケーシングには、車両空調装置用送風機１から送られた空気が導入されるようになっている。空調ケーシングの内部には、温度調節ダンパや、空調風の吹出方向を切り替える吹出方向切替ダンパ等が内蔵されており、空調ケーシングに導入された空気を冷却用熱交換器や加熱用熱交換器によって温度調整した後、所望の吹出口から車室内へ供給可能になっている。室内ユニット及び室外ユニットの構成は従来から周知である。

室内ユニットは、車室内の前端部に配設されているインストルメントパネル（図示せず）の内部に収容されている。車両空調装置用送風機１もインストルメントパネルの内部に収容されており、例えば室内ユニットと車両空調装置用送風機１とは車幅方向に並ぶように配置することができる。この状態で、車両空調装置用送風機１が室内ユニットに接続されて、車両空調装置用送風機１から送られた空気の全量が室内ユニットに導入可能となっている。尚、車両空調装置用送風機１は、室内ユニットと一体化されていてもよいし、両者が別体とされていてもよい。また、車両空調装置用送風機１は、車両空調装置の一部を構成する機器であってもよい。

（車両空調装置用送風機１の全体構成）
図１～図４に示すように、車両空調装置用送風機１は、遠心式ファン１０と、遠心式ファン１０を回転駆動するモータ２０と、遠心式ファン１０を収容するとともに、遠心式ファン１０の周囲に送風通路Ｓ１を形成するケース３０とを備えている。この実施形態では、遠心式ファン１０は、当該遠心式ファン１０の回転中心線Ｅ（図４に示す）が上下方向に延びる姿勢で配設されている。この実施形態の説明では、回転中心線Ｅが上下方向に延びている場合について説明するが、回転中心線Ｅは傾斜していてもよいし、水平方向に延びていてもよい。

遠心式ファン１０が回転すると、遠心式ファン１０の上方から空気を吸い込んだ後、吸い込んだ空気を遠心式ファン１０の径方向（水平方向）に吹き出すように当該遠心式ファン１０が構成されている。従って、モータ２０は、遠心式ファン１０の下側に配設されており、上方からの空気の吸込を阻害しないようにレイアウトされている。

ケース３０の上部が吸込側となっており、このケース３０の上部には、図示しないが内外気切替部が設けられている。内外気切替部は、車室内の空気を取り入れる内気取入口と、車室外の空気を取り入れる外気取入口とを有するとともに、内気取入口及び外気取入口を開閉する内外気切替ダンパを有している。内外気切替ダンパの動作により、内気取入口のみを開く内気循環モードと、外気取入口のみを開く外気導入モードとに切り替えることが可能になっている。

（モータ２０の構成）
図４に示すように、モータ２０は、ロータやステータ（図示せず）を内蔵したモータ本体部２１と、回転軸２２とを備えている。モータ本体部２１は、詳細は後述するがモータフランジ３３に取り付けられている。モータ本体部２１には、図示しないが電力を供給するための配線が接続されている。車両空調装置の運転時には配線を介してモータ本体部２１に電力が供給されるようになっている。モータ本体部２１に印加される電圧を調整することで回転軸２２の単位時間当たりの回転数を変化させることができる。

回転軸２２は、上下方向に延びており、モータ本体部２１の中心部から上方へ突出している。また、モータ本体部２１の上面は、径方向外端部に近づくほど下に位置するように傾斜ないし湾曲している。

モータ本体部２１には冷却風が導入されるようになっている。具体的には、モータ本体部２１の下面には冷却風の導入口（図示せず）が形成される一方、モータ本体部２１の上面の中央寄りの部分には冷却風の導出口（図示せず）が形成されている。後述する冷却風通路Ｓ２を流通した冷却風は、導入口からモータ本体部２１の内部に導入された後、導出口から導出され、この冷却風の流れによってモータ本体部２１の冷却が行われるようになっている。尚、導入口及び導出口の位置や数は任意に設定することができる。

（遠心式ファン１０の構成）
図７～図１３に示すように、遠心式ファン１０はシロッコファンである。すなわち、図９に示すように、遠心式ファン１０には、複数の主ブレード１１と、ブレード支持板部１２と、複数の副ブレード１３と、コーン形状部１６と、筒状部１７とが設けられている。主ブレード１１、ブレード支持板部１２、副ブレード１３、コーン形状部１６及び筒状部１７は、樹脂材によって一体成形されており、従って、遠心式ファン１０は一体成形品となっている。遠心式ファン１０を成形する際には、例えば射出成形法を利用することができる。遠心式ファン１０が最大回転数で回転しているときであっても大きな変形を起こさないように、所定以上の強度を持った樹脂材で遠心式ファン１０が構成されている。

図４に示すように、筒状部１７は、遠心式ファン１０の回転中心線Ｅと同芯であり、上下方向に延びている。筒状部１７には、モータ２０の回転軸２２の上部が差し込まれた状態で結合されている。この実施形態では、図７にも示すように、筒状部１７と回転軸２２の上部との間にカラーＡが圧入されており、このカラーＡを介して筒状部１７と回転軸２２の上部とが相対的に回転しないように、回転止めされた状態で結合されている。筒状部１７と回転軸２２との結合構造は、上述した構造に限られるものではなく、例えばナットや留め具等を利用した締結構造であってもよい。

図４に示すように、コーン形状部１６は、筒状部１７の上下方向中間部の外周面から径方向に延びる板状をなしており、主ブレード１１が設けられている側と、副ブレード１３が設けられている側との間に位置するとともに、主ブレード１１側と副ブレード１３側とを区画している。このコーン形状部１６の下方にモータ本体部２１が配置されており、コーン形状部１６の下面と、モータ本体部２１とは上下方向に間隔をあけた状態で互いに対向している。モータ本体部２１の冷却風の導出口が当該モータ本体部２１の上面に開口しているので、モータ本体部２１から導出された冷却風は、コーン形状部１６の下面と、モータ本体部２１の上面との間を流通する。モータ本体部２１から導出された冷却風は、コーン形状部１６の下面と、モータ本体部２１の上面との間を径方向外方へ向かって流れていき、送風通路Ｓ１に流入するようになっている。つまり、コーン形状部１６の下面と、モータ本体部２１の上面との間には、冷却風を排出するための冷却風排出通路Ｓ３が形成されており、この冷却風排出通路Ｓ３の下流端が送風通路Ｓ１に連通している。

コーン形状部１６は、その径方向外端部に近づくほど下に位置するように傾斜ないし湾曲している。コーン形状部１６の径方向の中心は、筒状部１７の軸芯上に位置している。このコーン形状部１６の形状は、モータ本体部２１の上面の形状と対応している。コーン形状部１６の径方向外端部の高さは、筒状部１７の下端部よりも低くなっており、モータ本体部２１の上面の径方向外端部と略同じ高さとなっている。コーン形状部１６の径方向外端部は、モータ本体部２１の上面の径方向外端部よりも径方向外方まで延びている。よって、コーン形状部１６の外径は、モータ本体部２１の上面の外径よりも大きくなる。

ブレード支持板部１２は、コーン形状部１６の径方向外端部から径方向外方へ向けて延出するとともに周方向に連続して延びている。従って、ブレード支持板部１２は、略水平に延びる円環状をなしている。ブレード支持板部１２の径方向中心は、筒状部１７の軸芯上に位置している。

図１１に示すように、複数の主ブレード１１は、空調ユニットへ送る空気流を形成するためのものであり、モータ２０の回転軸２２方向に長く延びるとともに、周方向に互いに間隔をあけて配置されている。図１０に示すように、主ブレード１１の周方向の間隔は等間隔である。遠心式ファン１０が回転すると、上方から吸い込まれた空気は周方向に隣合う主ブレード１１の間から径方向外方へ吹き出し、図４に示す送風通路Ｓ１に流入するようになっている。各主ブレード１１の下端部（モータフランジ３３側の端部）は、ブレード支持板部１２に支持されている。具体的には、ブレード支持板部１２の上面には、各主ブレード１１の下端部が一体成形されており、各主ブレード１１はブレード支持板部１２の上面から上方へ向けて延びている。各主ブレード１１は湾曲した翼状をなしており、この実施形態では、主ブレード１１を多数有しているので、遠心式ファン１０を遠心式多翼ファンと呼ぶこともできる。

図９に示すように、遠心式ファン１０は、主ブレード１１の上端部同士を連結する上端連結部１４を有している。上端連結部１４は、主ブレード１１の上端部と一体成形されており、主ブレード１１の上端部から上方へ突出するとともに円環状に形成されている。また、遠心式ファン１０は、主ブレード１１の上下方向中間部同士を連結する中間連結部１５を有している。中間連結部１５は、主ブレード１１の回転軸２２方向の外端部と一体成形されており、上端連結部１４と同様に円環状に形成されている。

複数の副ブレード１３は、送風通路Ｓ１内の空気が冷却風排出通路Ｓ３へ流入するのを抑制するためのものである。遠心式ファン１０が回転すると、ブレード支持板部１２の下方において複数の副ブレード１３が回転することにより、径方向外方へ向かう空気の流れが形成される。この空気の流れは、主ブレード１１の回転によって形成される空気の流れに比べて弱い。

各副ブレード１３は、ブレード支持板部１２の下面から下側（モータフランジ３３側）へ突出し、周方向に互いに間隔をあけて配置されている。副ブレード１３の周方向の間隔は等間隔である。副ブレード１３の上下方向の長さは、主ブレード１１の上下方向の長さよりも短く設定されており、副ブレード１３の上下方向の長さを主ブレード１１の上下方向の長さの１／４以下に設定することができる。これは、副ブレード１３が冷却風排出通路Ｓ３への空気の流入を抑制する程度の比較的弱い流れを形成すればよいためである。各副ブレード１３も主ブレード１１と同様に湾曲した翼状に形成されている。具体的には、主ブレード１１の上下方向の長さは、例えば５０ｍｍ以上１００ｍｍ以下の範囲で設定することができ、また、副ブレード１３の上下方向の長さは５ｍｍ以上３０ｍｍ以下の範囲で設定することができる。

図１２に示すように、主ブレード１１の枚数と、副ブレード１３の枚数とは異なっている。その理由は、主ブレード１１の回転によって発生するＮＺ音の音圧が高い周波数領域と、副ブレード１３の回転によって発生するＮＺ音の音圧が高い周波数領域とを変えるためである。図１２では、遠心式ファン１０を下から見ており、従って、副ブレード１３を実線で、主ブレード１１の破線でそれぞれ示している。この実施形態では、主ブレード１１の枚数は、副ブレード１３の枚数よりも多く設定されており、具体的には主ブレード１１の枚数は４１枚、副ブレード１３の枚数は４０枚である。副ブレード１３の枚数を少なくしている理由は、副ブレード１３が冷却風排出通路Ｓ３への空気の流入を抑制する程度の比較的弱い流れを形成すればよいためである。尚、主ブレード１１の枚数及び副ブレード１３の枚数は任意に設定することができ、枚数の差は１枚以上であればよく、枚数の差を２枚、３枚、４枚とすることも可能である。また、主ブレード１１の枚数を、副ブレード１３の枚数よりも少なくしてもよい。

遠心式ファン１０を回転中心線Ｅ方向（本例では上下方向）に見た時、主ブレード１１の枚数と、副ブレード１３の枚数とが異なっているので、一部の主ブレード１１と一部の副ブレード１３とは、上下方向に互いに重複する位置関係になる一方、他の主ブレード１１と他の副ブレード１３とは、上下方向に互いに重複しない位置関係になる。図１２では、右側に位置する一部の主ブレード１１と副ブレード１３とが上下方向に重複しているが、上側、下側及び右側に位置する主ブレード１１と副ブレード１３とは上下方向に重複していない。

図５に示すように、副ブレード１３における回転軸２２の径方向の寸法Ｗ２は、主ブレード１１における回転軸２２の径方向の寸法Ｗ１よりも短く設定されている。寸法Ｗ２は、副ブレード１３の回転軸２２の径方向内端部１３ａから外端部１３ｂまでの寸法であり、副ブレード１３の幅方向の寸法ということもできる。また、寸法Ｗ１は、主ブレード１１の回転軸２２の径方向内端部１１ａから外端部１１ｂまでの寸法であり、主ブレード１１の幅方向の寸法ということもできる。この実施形態では、寸法Ｗ２／寸法Ｗ１が、例えば１／２～３／４の範囲で設定されている。

また、回転軸２２の径方向について、遠心式ファン１０の回転中心線Ｅと副ブレード１３の内端部１３ａ（上記径方向内端部）との離間距離は、回転中心線Ｅと主ブレード１１の内端部１１ａ（上記径方向内端部）との離間距離よりも長く設定されている。言い換えると、主ブレード１１の内端部１１ａは、副ブレード１３の内端部１３ａよりも回転中心線Ｅに近くなっている。また、主ブレード１１の外端部１１ｂは、副ブレード１３の外端部１３ｂよりも回転中心線Ｅから離れている。

図１３は、遠心式ファン１０の底面図である。この図には、遠心式ファン１０を射出成形する際にできたゲート跡１３ａを示している。複数の副ブレード１３のうち、周方向に互いに離れた特定の副ブレード１３Ａにはゲート跡１３ａが設けられており、ゲート跡１３ａが設けられた特定の副ブレード１３ａは、周方向に等間隔に配置されている。この実施形態では、特定の副ブレード１３Ａは４つあり、従って４つの特定の副ブレード１３Ａは９０゜おきに設けられている。尚、特定の副ブレード１３Ａは、２以上の任意の枚数設けることができ、例えば３枚であれば１２０゜おき、６枚であれば６０゜おきに設ければよい。

図１３の部分拡大図で示すように、ゲート跡１３ａは副ブレード１３Ａの幅方向中間部に設けられている。副ブレード１３Ａにおけるゲート跡１３ａが設けられていない部分の厚み寸法をＴ１とし、副ブレード１３Ａにおけるゲート跡１３ａが設けられている部分の厚み寸法をＴ２としたとき、寸法Ｔ２が寸法Ｔ１よりも長くなっている。つまり、ゲート跡１３ａが設けられている部分の厚みが、他の部分に比べて厚くなっている。

遠心式ファン１０のような樹脂成形品を射出成形する際には、図示しないが、樹脂を混練して溶融した後に所定圧力で射出する射出シリンダと、分割可能に構成された金型とが使用される。射出シリンダから射出された溶融樹脂は、型締め状態にある金型内のキャビティに充填される。このとき、本実施形態のように、ゲート跡１３ａが設けられた副ブレード１３Ａが周方向に等間隔に配置されているということは、遠心式ファン１０を成形する際に、金型のキャビティ内の複数箇所において互いに周方向に等間隔に溶融樹脂を射出することができるということである。これにより、溶融樹脂がキャビティ内を均等に流れ易くなり、成形不良が発生しにくくなる。尚、上記以外のゲートを適宜設定してもよい。

また、コーン形状部１６の下面には、複数のリブ１８が放射状に形成されている。各リブ１８の内端部は、筒状部１７の外周面に接続されており、筒状部１７とコーン形状部１６とがリブ１８によって連結されている。リブ１８は省略してもよい。

（ケース３０の構成）
図１や図２に示すように、ケース３０は、上側分割ケース３１と、下側分割ケース３２と、モータフランジ３３とを備えている。上側分割ケース３１、下側分割ケース３２及びモータフランジ３３は、例えば高剛性な樹脂材で構成されている。図４に示すように、上側分割ケース３１は、ケース３０の上下方向中間部から上端部までを構成する部分であり、下方に開放されている。下側分割ケース３２は、ケース３０の上下方向中間部から底部までを構成する部分であり、上方に開放されている。上側分割ケース３１の下端部と下側分割ケース３２の上端部とを嵌合させることによって内部に送風通路Ｓ１が区画形成される。上側分割ケース３１と下側分割ケース３２とによってスクロールケーシングが構成されている。

上側分割ケース３１の上側は、ケース３０における遠心式ファン１０の吸込側であり、この上側分割ケース３１の上壁部には、円形に開口するとともに下方へ向けて湾曲形成されたベルマウス部３１ａが当該上壁部を上下方向に貫通するように形成されている。ベルマウス部３１ａの開口中心は、遠心式ファン１０の回転中心線Ｅと同芯上に位置している。図４に示すように、ベルマウス部３１ａの下端部は、遠心式ファン１０の上端部よりも下方まで延びていて、上端連結部１４の内方に位置している。ベルマウス部３１ａが上記内外気切替部に接続されている。

図６に示すように、送風通路Ｓ１は、遠心式ファン１０の周囲を囲むスクロール状に延びている。遠心式ファン１０から吹き出した空気は、送風通路Ｓ１で集合して下流側へ流れていく。ケース３０の内壁面における送風通路Ｓ１の巻き始め部（始点）Ｓ１ａには、舌部３０ｄが設けられている。舌部３０ｄは、空気の流れを主流方向（送風通路Ｓ１の下流側部分Ｓ１ｂの延びる方向）とスクロールの巻き方向とに分流する部分であり、ケース３０の内周面において遠心式ファン１０の主ブレード１１に最も接近している。すなわち、送風通路Ｓ１の巻き始め部Ｓ１ａの内壁面には、該送風通路Ｓ１内へ向けて突出する曲面部が形成されており、この曲面部によって舌部３０ｄが構成されている。舌部３０ｄを構成する曲面部は、例えば水平断面で見たとき円弧を描くように延びる円弧面等で構成されている。

送風通路Ｓ１の空気流れ方向に直交する方向の断面は、舌部３０ｄにおいて最も狭く、そこから下流端へ近づくほど拡大している。送風通路Ｓ１の断面の拡大方向は、上下方向及び径方向の両方であるが、径方向にのみ拡大していてもよい。送風通路Ｓ１の下流側部分Ｓ１ｂは直線状に延びている。図１等に示すように、送風通路Ｓ１の下流端は、ケース３０の外面において開口しており、この開口が空気流出口３０ａとされている。空気流出口３０ａは上記室内ユニットの空調ケーシングに接続されている。

図５に示すように、舌部３０ｄは、遠心式ファン１０の主ブレード１１の外端部１１ｂに対向する部分から副ブレード１３の外端部１３ｂに対向する部分まで連続して形成されている。舌部３０ｄの形状は上端部から下端部まで略同一である一方、副ブレード１３の外端部１３ｂは、主ブレード１１の外端部１１ｂよりも径方向内方に位置している。したがって、回転軸２２の径方向について、副ブレード１３の外端部１３ｂと舌部３０ｄとの離間距離Ｄ２は、主ブレード１１の外端部１１ｂと舌部３０ｄとの離間距離Ｄ１よりも長く設定される。

図１や図３に示すように、上側分割ケース３１及び下側分割ケース３２における舌部３０ｄ近傍には、外方へ膨出する上側膨出部３０ｃが形成されている。上側膨出部３０ｃの内部には、冷却風通路Ｓ２の上側部分が上下方向に延びるように形成されている。図６に示すように、上側分割ケース３１の内面には、舌部３０ｄよりも下流側に冷却風取入口３０ｅが形成されている。この冷却風取入口３０ｅは冷却風通路Ｓ２の上流端と連通している。

また、下側分割ケース３２の下側は、ケース３０における遠心式ファン１０の吸込側と反対側であり、この下側分割ケース３２の底部には、図４に示すように円形の開口部３２ａが当該下側分割ケース３２の底部を上下方向に貫通するように形成されている。開口部３２ａの中心は、遠心式ファン１０の回転中心線Ｅと同芯上に位置している。開口部３２ａの径は、ベルマウス部３１ａの開口径よりも大きく、また遠心式ファン１０の最大外径部の径よりも大きく設定されている。よって、車両空調装置用送風機１の製造時、例えば遠心式ファン１０をケース３０の下方から収容することが可能になる。

下側分割ケース３２の底部には、モータ２０が取り付けられるモータフランジ３３が設けられている。モータフランジ３３は、遠心式ファン１０の径方向に延びる環状板部３３ａと、モータ収容部３３ｂと、下側膨出部３３ｃとを備えている。環状板部３３ａの外径は、下側分割ケース３２の開口部３２ａよりも大きく設定されており、環状板部３３ａによって開口部３２ａが閉塞されるようになっている。また、環状板部３３ａの複数箇所が下側分割ケース３２の底部に対して着脱可能に固定される。

モータ収容部３３ｂは下方へ窪むように形成されている。このモータ収容部３３ｂの内方にモータ本体部２１の下側部分が収容されている。モータ本体部２１は環状板部３３ａやモータ収容部３３ｂに対して固定されており、相対回動が不可能になっている。下側膨出部３３ｃは上側膨出部３０ｃに対応するように位置している。この下側膨出部３３ｃの内部には、冷却風通路Ｓ２の下側部分が形成されている。冷却風通路Ｓ２の下流端は、モータ本体部２１の冷却風の導入口に接続されている。

モータフランジ３３の環状板部３３ａの上面には、遠心式ファン１０側（上側）へ向けて突出するとともにモータ２０を囲むように環状に延びる環状壁部３３ｄが設けられている。環状壁部３３ａの真上には、コーン形状部１６が位置している。環状壁部３３ｄの中心は、遠心式ファン１０の回転中心線Ｅと同芯上に位置している。環状壁部３３ｄの上端部は、副ブレード１３の下端部（副ブレード１３の突出方向先端部）よりも上に位置している。つまり、環状壁部３３ｄの上端部は、副ブレード１３の下端部よりもブレード支持板部１２に接近するように設けられている。

そして、環状壁部３３ｄの外周面と、副ブレード１３との間には所定以上の隙間が設けられている。すなわち、環状壁部３３ｄの外径は、ブレード支持板部１２の内径よりも小さく設定されており、図５に示すように、環状壁部３３ｄの外周面と、副ブレード１３の内端部１３ａとの離間距離Ｄ４は、例えば５ｍｍ以上に設定されている。離間距離Ｄ４の上限は、例えば１５ｍｍまたは１０ｍｍに設定することができる。

副ブレード１３は、環状壁部３３ｄの外側に配置される。この副ブレード１３の下端部と、モータフランジ３３における副ブレード１３の下端部に対向する部位との回転軸２２方向の間隔Ｄ３は、５．０ｍｍ以上に設定されている。間隔Ｄ３は、例えば６．０ｍｍ以上または７．０ｍｍ以上に設定することもできる。間隔Ｄ３と離間距離Ｄ４とは同じであってもよいし、一方が他方に比べて長くてもよい。間隔Ｄ３の上限は、例えば２０ｍｍまたは１５ｍｍにすることができ、これにより、車両空調装置用送風機１の大型化が回避される。

（車両空調装置用送風機１の運転時）
車両空調装置用送風機１のモータ２０に電力を供給すると回転軸２２が回転し、これにより遠心式ファン１０が回転する。遠心式ファン１０が回転すると、ケース３０の上方の空気がベルマウス部３１ａから当該ケース３０内に取り入れられる。ケース３０内に取り入れられた空気は遠心式ファン１０の上方から当該遠心式ファン１０の内方へ吸い込まれてコーン形状部１６の上面に沿って流れた後、主ブレード１１間から径方向外方へ流出する。主ブレード１１間から流出した空気は、送風通路Ｓ１に流入して舌部３０ｄを起点とするスクロール状に流れ、その後、空気流出口３０ａからケース３０外へ流出する。このとき、主ブレード１１の外端部１１ｂを舌部３０ｄに接近させて離間距離Ｄ１を十分に短くしているので、送風効率が向上する。

また、遠心式ファン１０が回転すると、副ブレード１３がブレード支持板部１２とモータフランジ３３の環状板部３３ａの上面との間で回転する。この副ブレード１３によって生成された空気の流れを利用することで、主ブレード１１間から送風通路Ｓ１へ一旦流出した空気が遠心式ファン１０と環状板部３３ａの上面との間の隙間へ逆流しにくくなる。これにより、遠心式ファン１０と環状板部３３ａの上面との隙間が多少大きくなっても空気の逆流に起因する騒音が低減される。つまり、騒音を低減しながら、遠心式ファン１０と環状板部３３ａの上面との隙間を大きくして異物の挟み込みによるモータロックを回避できる。

また、副ブレード１３を設けることで、副ブレード１３の回転によっておこる周期的な圧力変動が音に変換されることによりＮＺ音の発生が懸念されるが、副ブレード１３の外端部１３ｂと舌部３０ｄとの離間距離Ｄ２が主ブレード１１と舌部３０ｄとの離間距離Ｄ１に比べて長いので、副ブレード１３間から流出した空気が舌部３０ｄに衝突する際の風速が低下する。これにより、特許文献４のような別体の舌部は不要になって部品点数の増加が回避されるとともに、特許文献５の階段状の段差や特許文献６の吸込み側の舌部とブレードの径方向距離を反吸込み側よりも小さくするといった構成を設けることなく、副ブレード１３を設けたことに起因するＮＺ音が低減される。

また、ＮＺ音は、遠心式ファン１０のブレード１１、１３の各枚数×遠心式ファン１０の回転数及びその整数倍の周波数にて音圧が高まるため、例えばブレード１１、１３の各枚数を同じにすると、その枚数×遠心式ファン１０の回転数及びその整数倍の周波数にて卓越する成分を有し、その結果、オーバーオール騒音レベルが高くなり、乗員に対して耳障りな騒音成分となりやすい。本実施形態では、ブレード１１、１３の各枚数を互いに変えることによってＮＺ音の音圧が高い領域の周波数が変化することを利用しており、具体的には主ブレード１１の枚数と副ブレード１３の枚数とを異ならせることで、主ブレード１１の回転によって音圧が高まる周波数と、副ブレード１３の回転によって音圧が高まる周波数とをずらし、その結果、ＮＺ音の増幅を抑制している。

ＮＺ音には、大きく分けて、遠心式ファン１０単体で発生する音と、舌部３０ｄに空気流が衝突することによる圧力変動が要因で発生する音との２種類ある。車両空調装置用送風機１のＮＺ音の主要因は後者である。本実施形態では後者のＮＺ音を低減することができるので、騒音の低減効果が大きい。

尚、副ブレード１３の外端部１３ｂと舌部３０ｄとの離間距離Ｄ２を長くすると、送風通路Ｓ１内を再循環する空気が増加し、送風効率を低下させる恐れがあるが、副ブレード１３により吐出される空気は主流ではなく、流量が少ないため、離間距離Ｄ２を長くすることによる送風効率への影響はほとんどない。

また、副ブレード１３を設けることで特にＮＺ音が発生しやすい下側のみに対して効果的に舌部３０ｄとの離間距離Ｄ２を長くすることができ、ＮＺ音の低減効果が大きい。主ブレード１１だけでは、ブレード１１の下側のみ形状を変えて舌部３０ｄとの離間距離を変えることは、金型構造的に困難である。

また、遠心式ファン１０が回転すると、送風通路Ｓ１内の静圧が高まるので、送風通路Ｓ１内の空気が冷却風取入口３０ｅから冷却風通路Ｓ２に流入する。冷却風通路Ｓ２に流入した空気は下方へ流れてモータ本体部２１の冷却風の導入口から当該モータ本体部２１に流入した後、モータ本体部２１の上面から冷却風排出通路Ｓ３へ流出する。このとき、環状壁部３３ｄの外周面と、副ブレード１３の内端部１３ａとの離間距離Ｄ４を５ｍｍ以上に設定しているので、モータ本体部２１から流出した冷却風が環状壁部３３ｄの内側から外側へ向けて流れて副ブレード１３間に流入し易くなる。よって、モータ２０の冷却効率が向上する。

副ブレード１３の下端部と、モータフランジ３３における副ブレード１３の下端部に対向する部位との回転軸２２方向の間隔Ｄ３を５．０ｍｍ以上確保したので、運転中に遠心式ファン１０が多少ぶれたとしても、副ブレード１３の下端部がモータフランジ３３の環状板部３３ａの上面に衝突しなくなる。また、副ブレード１３と環状板部３３ａとの間に侵入した異物の挟み込みや、副ブレード１３と環状板部３３ａとの間に侵入した水の凍結による遠心式ファン１０のロックを防止することができる。

（流体解析）
次に、上記実施形態と比較例の流体解析結果について説明する。比較例は、副ブレード１３の外端部１３ｂと、主ブレード１１の外端部１１ｂとが径方向について同じ位置にあり、舌部３０ｄにおける副ブレード１３の外端部１３ｂと対向する部分を径方向外方へ逃がすことにより、副ブレード１３の外端部１３ｂと、舌部３０ｄとの離間距離を、上記離間距離Ｄ２と等しくした例である。

送風通路Ｓ１の下流側から上流側へ舌部３０ｄを超えて再流入する流量を上記実施形態と比較例とで比べると、上記実施形態の方が比較例よりも少なかった。再流入する流量が少ないということは、騒音が低くなるとともに、送風効率が高まるということである。また、送風通路Ｓ１内の静圧を上記実施形態と比較例とで比べると、略同じであった。つまり、副ブレード１３の外端部１３ｂと舌部３０ｄとの離間距離Ｄ２を長く設定しても、静圧の低下は殆ど見られない。

また、比較例の場合、舌部の副ブレードに対応する部分で、静圧が上昇している様子が確認できた。舌部の副ブレードに対応する部分よりも下は、相対的に低圧になっているため、空気が流れ込みやすく、空気流が舌部に衝突しやすいと考えられる。よって、比較例の方が、ＮＺ音が大きくなると推測される。

上述の実施形態はあらゆる点で単なる例示に過ぎず、限定的に解釈してはならない。さらに、特許請求の範囲の均等範囲に属する変形や変更は、全て本発明の範囲内のものである。

以上説明したように、本発明に係る車両空調装置用送風機は、例えば自動車の車室内に搭載して利用することができる。

１ 車両空調装置用送風機
１０ 遠心式ファン
１１ 主ブレード
１２ ブレード支持板部
１３ 副ブレード
１３ａ ゲート跡
２０ モータ
３０ ケース
３０ｄ 舌部
３１ａ ベルマウス部
３３ モータフランジ
３３ｄ 環状壁部

Claims (9)

1. 遠心式ファンと、
   前記遠心式ファンを回転駆動するモータと、
   前記遠心式ファンを収容するとともに、前記遠心式ファンの周囲に送風通路を形成するケースとを備えた車両空調装置用送風機であって、
   前記ケースにおける前記遠心式ファンの吸込側には、ベルマウス部が設けられ、
   前記ケースにおける前記遠心式ファンの吸込側と反対側には、前記モータが取り付けられるモータフランジが設けられ、
   前記ケースにおける前記送風通路の巻き始め部には、舌部が設けられ、
   前記遠心式ファンには、前記モータの回転軸方向に長く延びるとともに、周方向に互いに間隔をあけて配置される複数の主ブレードと、当該主ブレードよりも前記モータフランジ側において周方向に互いに間隔をあけて配置される複数の副ブレードとが設けられ、
   前記回転軸の径方向について、前記副ブレードの外端部と前記舌部との離間距離は、前記主ブレードの外端部と前記舌部との離間距離よりも長く設定されている車両空調装置用送風機。
2. 請求項１に記載の車両空調装置用送風機において、
   前記主ブレードの枚数と、前記副ブレードの枚数とが異なっている車両空調装置用送風機。
3. 請求項２に記載の車両空調装置用送風機において、
   前記主ブレードの枚数は、前記副ブレードの枚数よりも多く設定されている車両空調装置用送風機。
4. 請求項１から３のいずれか１つに記載の車両空調装置用送風機において、
   前記遠心式ファンには、前記主ブレードにおける前記モータフランジ側の端部が支持されるブレード支持板部が設けられ、
   前記副ブレードは、前記ブレード支持板部から前記モータフランジ側へ突出している車両空調装置用送風機。
5. 請求項４に記載の車両空調装置用送風機において、
   前記モータフランジには、前記遠心式ファン側へ向けて突出するとともに前記モータを囲むように環状に延びる環状壁部が前記副ブレードの突出方向先端部よりも前記ブレード支持板部に接近するように設けられ、
   前記環状壁部の外周面と、前記副ブレードとの間には所定以上の隙間が設けられている車両空調装置用送風機。
6. 請求項１から５のいずれか１つに記載の車両空調装置用送風機において、
   前記副ブレードの突出方向先端部と、前記モータフランジにおける前記副ブレードの突出方向先端部に対向する部位との前記回転軸方向の間隔は、５．０ｍｍ以上に設定されている車両空調装置用送風機。
7. 請求項１から６のいずれか１つに記載の車両空調装置用送風機において、
   前記遠心式ファンは、樹脂材による一体成形品であり、
   複数の前記副ブレードのうち、周方向に互いに離れた前記副ブレードにはゲート跡が設けられており、
   前記ゲート跡が設けられた前記副ブレードは、周方向に等間隔に配置されている車両空調装置用送風機。
8. 請求項１から７のいずれか１つに記載の車両空調装置用送風機において、
   前記副ブレードにおける前記回転軸の径方向の寸法は、前記主ブレードにおける前記回転軸の径方向の寸法よりも短く設定されている車両空調装置用送風機。
9. 請求項１から８のいずれか１つに記載の車両空調装置用送風機において、
   前記回転軸の径方向について、前記遠心式ファンの中心線と前記副ブレードの内端部との離間距離は、前記遠心式ファンの中心線と前記主ブレードの内端部との離間距離よりも長く設定されている車両空調装置用送風機。

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