JP3622300B2

JP3622300B2 - 遠心送風機

Info

Publication number: JP3622300B2
Application number: JP31691695A
Authority: JP
Inventors: 輝彦亀岡; 伊藤　　功治; 浩司松永
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 1995-12-05
Filing date: 1995-12-05
Publication date: 2005-02-23
Anticipated expiration: 2015-12-05
Also published as: JPH09158898A; US5839879A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、遠心式送風機に関するもので、車両用空調装置に用いて好適である。
【０００２】
【従来の技術】
遠心送風機は、周知のように、回転軸方向から吸入した空気を径外方向に吹き出す遠心式ファンと、この遠心式ファンの回転軸周りに渦巻き状に形成されたスクロールケーシングとから構成されており、遠心式ファンから、その周速に近い高速の絶対速度でもって吹き出された空気の運動エネルギの一部をスクロールケーシングによって圧力エネルギに変換して吹出口から吹き出すものである。そして、吹出口から吹き出される空気の流速および圧力はスクロールケーシングの形状に大きく依存しており、その意味において、スクロールケーシングは遠心送風機の送風性能を決定する重要な構成部品である。したがって、スクロールケーシング形状の最適化を図ることは、遠心送風機の送風性能の向上を図る上で重要な意味を有している。
【０００３】
スクロールケーシング形状の最適化を図ることにより遠心送風機の送風性能向上を図ったものとしては、特開平５−１９５９９５号公報に記載の遠心送風機が提案されている。この公報記載のスクロールケーシングは、スクロールケーシング巻き始めから吹出口に進むほど、遠心式ファンを回転させるモータ側方向に空気流路の断面が拡大するように形成され、さらに、遠心式ファンから吹き出す空気の吹出角度に沿うように傾斜面が形成されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、発明者等は、上記形状を有するスクロールケーシングを試作検討したところ、所望の風量を得ることができたものの、騒音低減に関しては、所望の結果を得ることができなかった。そこで、発明者等は種々の調査研究をしたところ、以下の理由で騒音が発生することを発見した。
【０００５】
すなわち、スクロールケーシングによって形成される空気流路のうち、モータ側方向に拡大した部分を流れる空気（以下、副流と呼ぶ。）の流速は、遠心式ファン近傍に流れる空気（以下、主流と呼ぶ。）の流速に比べて小さい。
そして、スクロールケーシングは、図７に示すように、ノーズ１３でスクロールケーシングの巻き始め部位１１の空気流路３ａと巻き終わり部位１２側の空気流路３ａとが連通しているので、スクロールケーシングの巻き終わり部位１２側の部位を流れる空気のうち流速の低い副流が、ノーズ１３近傍の主流に巻き込まれる。そして、巻き込まれた副流が、主流および遠心式ファン１の翼２と干渉する際に騒音が発生する。
【０００６】
本発明は、上記点に鑑み、スクロールケーシングの巻き始め部位近傍に発生する空気巻き込みを抑制することにより遠心送風機の騒音低減を図ることを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記目的を達成するために、以下の技術的手段を用いる。
請求項１に記載の発明では、空気流路（３ａ）の断面は、スクロールケーシング（３）の巻き始め部位（１１）からスクロールケーシング（３）の巻き終わり部位（１２）に進むほど、吸入口（７）から環状部（９）へと向かう方向に拡大する。さらに、スクロールケーシング（３）の空気流路（３ａ）には、吸入口（７）から環状部（９）へと向かう方向に進むほど、遠心式ファン（１）の径外方側に広がるように傾斜する傾斜面（１０）が、環状部（９）に連結して形成されている。そして、前記傾斜面（１０）には、スクロールケーシング（３）の巻き終わり部位（１２）近傍から吹出口（１４）に向かうほど、傾斜面（１０）と遠心式ファン（１）の回転軸に対して直角な方向とのなす角度（θ_２）が大きくなるように捩じれ面（１５）が形成されていることを特徴とする。
【０００８】
請求項２に記載の発明では、請求項１に記載の遠心送風機において、環状部（９）のうち、スクロールケーシング（３）の巻き始め部位（１１）近傍部位であって遠心式ファン（１）回転方向後進側には、遠心式ファン（１）近傍を流れる空気を吹出口（１４）方向に案内する案内壁（１６）が形成されていることを特徴とする。
【０００９】
請求項３に記載の発明では、請求項１または２に記載の遠心送風機において、環状部（９）の外縁部（９ａ）は、遠心式ファン（１）の径方向外縁を越えて径外方まで延びている。そして、環状部（９）と傾斜面（１０）とは、他段状に折れ曲がって連結していることを特徴とする。
次に、作用効果を述べる。
【００１０】
請求項１〜３に記載の発明によれば、傾斜面（１０）には、スクロールケーシング（３）の巻き終わり部位（１２）近傍から吹出口（１４）に向かうほど、傾斜面（１０）と遠心式ファン（１）の回転軸に対して直角な方向とのなす角度（θ_２）が大きくなるように捩じれ面（１５）が形成されているので、空気流路３ａを流れる空気のうち、吸入口（７）から環状部（９）へと向かう方向に拡大した部分を流れる流速の小さい副流は、捩じれ面１５に沿って遠心式ファン（１）の径内方に拡大するように流れる。したがって、空気流路（３ａ）を流れる空気のうち遠心式ファン（１）近傍に流れる流速の大きい主流に副流が巻き込まれることを抑制することができるので、副流と主流および遠心式ファン（１）との干渉を抑制することができる。延いては、騒音の発生を抑制することができる。
【００１１】
請求項２に記載の発明によれば、遠心式ファン（１）の近傍の流速の大きい主流を吹出口（１４）方向に案内する案内壁（１６）が形成されているので、主流が副流側の方へ偏向することを抑制することができる。したがって、主流と副流との干渉を抑制することができるので、さらに騒音の発生を抑制することができる。
【００１２】
請求項３に記載の発明によれば、環状部（９）と傾斜面（１０）とは他段状に折れ曲がって連結しているので、遠心式ファン（１）から吸入口（７）から環状部（９）へと向かう方向に吹き出した空気が環状部（９）から傾斜面（１０）へと滑らかに流れるので、環状部（９）と傾斜面（１０）との連結部での空気流れの剥離現象を抑制することができる。したがって、空気流れの乱れが抑制されるので、騒音発生を抑制することができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を図に示す実施の形態について説明する。
本実施形態は、本発明に係る遠心式送風機（以下、送風機と呼ぶ。）を車両用空調装置の送風機に用いたものである。
図１は、本実施形態に係る送風機の斜視図を示しており、１は複数の翼（ブレード）２の長手方向を軸方向に一致させた状態で円周上に配置した遠心式ファン（以下、ファンと呼ぶ。）である。このファン１は、モータ１ａ（図４参照）等の回転機によって回転させられ、ファン１の軸方向から空気を吸入しファン１の径外方に向けて空気を吹き出すものである。
【００１４】
３は、ファン１を収納するとともにファン１から吹き出した空気流路３ａを形成するスクロールケーシング（以下、スクロールと呼ぶ。）で、このスクロール３は、ファン１の回転軸周りに渦巻き状に形成されている。
スクロール３は大別すると、ファン１の回転軸方向一端側に形成された上部スクロールケーシング４（以下、上部スクロールと呼ぶ。）と、他端側に形成された下部スクロールケーシング５（以下、下部スクロールと呼ぶ。）と、ファン１の径外方側に形成されて前記両スクロールを連結する側部スクロールケーシング６（以下、側部スクロールと呼ぶ。）とから構成されている。なお、これらのスクロール４、５、６は樹脂にて成形され、図示されていないＣ型状のクランプ等により組付けられている。
【００１５】
そして、上部スクロール４には空気を吸入する吸入口７が開口しており、この吸入口７の縁部には、空気流路３ａ内の空気と吸入空気との干渉を防止するベルマウス８が形成されている。
また、下部スクロール５のうちファン１の対抗する中心部分には、モータ１ａを保持固定する環状の環状部９が形成されており、環状部９は、図２に示すように、ファン１の径方向外縁より径外方（本実施形態では、約５ｍｍ）まで延びている。そして、この環状部９に連結してファン１からモータ１ａに向かう向きに進むほどファン１の径外方側に広がるように傾斜する傾斜面が形成されており、この傾斜面１０は、図１に示すように、空気流路３ａの全域に渡って形成されている。
【００１６】
なお、本実施形態では、環状部９の外縁部９ａと傾斜面１０とは、図２に示すように、２段に折れ曲がって連結しているが、３段、４段等のように多段状に折れ曲がって連結してもよい。因み、環状部９の外縁部９ａとファン１の回転軸の垂線とのなす角度θ_１は、０°〜３０°程度が適切であり、本実施形態では、約３０°である。
【００１７】
ところで、傾斜面１０とファン１の回転軸の垂線とのなす角度θ_２（以下、傾斜角度と呼ぶ。）は、ファン１から吹き出す空気の吹出角度θ_ｆに沿うように設定することが望ましく、その角度は、概ね１５°〜７５°である。なお、本実施形態では、傾斜角度θ_２はスクロール３の巻き始めから巻き終わりまで一定角度であるが、スクロール３の巻き始め部位１１から巻き終わり部位１２まで巻き角度が進むに連れて傾斜角度θ_２を変化させてもよい。
【００１８】
空気流路３ａは、図３に示すように、ファン１周りに渦状に形成されており、渦の巻き始め部位１１から巻き終わり部位１２に進むほど、空気流路３ａはファン１の径外方に向けて拡大していくように形成されている。さらに、空気流路３ａは、図４に示すように、渦の巻き始め部位１１から巻き終わり部位１２に進むほど、モータ１ａ側方向に拡大していくように形成されている。以上のように、空気流路３ａの断面積は、巻き始め部位１１から巻き終わり部位１２に進むほど、拡大していくように形成されている。
【００１９】
また、図３に示すように、渦の巻き始め部位１１近傍の空気流路３ａ（ノーズ１３）は、巻き終わり部位１２部位からこの巻き終わり部位１２部位より空気下流側で開口する吹出口１４に至る部分の空気流路３ａに連通しており、この部分は、図１または４に示すように、傾斜角度θ_２が大きくなるように捩じれ面１５が形成されている。
【００２０】
つまり、図３に示すように、傾斜面１０は、渦の巻き始め部位１１から巻き終わり部位１２までファン１の外縁に沿うように形成された環状部９の外縁部９ａに連結して形成され、巻き終わり部位１２から略接線方向に延びる環状部９の外縁部９ａに連結しながら吹出口１４に向けて捩じれ面１５が形成されている。
また、上述のように環状部９の外縁部９ａは、巻き終わり部位１２から略接線方向に延びることによって、ファン１回転方向後進側の巻き始め部位１１近傍（ノーズ１３）には、ファン１近傍を流れる空気を吹出口１４方向に案内する案内壁１６が形成されている。
【００２１】
次に、本実施形態の特徴を述べる。
発明が解決しようとする課題の欄で述べたように、空気流路３ａのうち、モータ１ａ側方向に拡大した部分を流れる空気（以下、副流と呼ぶ。）の流速は、ファン１近傍に流れる主流に比べて低い。しかし、本実施形態によれば、スクロール３の巻き終わり部位１２から捩じれ面１５が形成されているので、副流は図４に示すように、捩じれ面１５に沿ってファン１の径内方に拡大するように流れる。したがって、副流が主流に巻き込まれることを抑制することができるので、副流と主流およびファン１の翼２との干渉を抑制することができる。延いては、騒音の発生を抑制することができる。
【００２２】
また、ファン１の近傍の流速の大きい主流を吹出口１４方向に案内する案内壁１６が形成されているので、主流が副流側の方へ偏向することを抑制することができるので、主流と副流との干渉を抑制することができる。したがって、さらに騒音の発生を抑制することができる。
因みに、図５は本実施形態に係る送風機と従来技術に係る送風機とについて、送風機の効率η_ｆ、比騒音Ｋ_ｓおよび圧力係数ψと流量係数φとの関係を比較試験した試験結果である。図５から明らかなように、送風機の効率η_ｆ、比騒音Ｋ_ｓおよび圧力係数ψのいずれも従来技術に係る送風機に比べて改善しているので、送風機の効率向上、騒音低減および空気流路３ａ内の圧力損失の低減が図られているとが判る。
【００２３】
なお、流量係数φが大きい状態とは、実際の車両用空調装置では、乗員上半身に空気を吹き出すフェイスモードなどの圧力損失の小さい状態での使用状態に相当し、流量係数φが小さい状態とは、乗員足元に空気を吹き出すフットモード等の圧力損失の大きい状態での使用状態に相当する。
また、上記試験において、従来技術に係る送風機は、捩じれ面１５が形成されておらず、この捩じれ面１５に代えてノーズ１３から吹出口１４にかけて傾斜三角面が形成されたものであり、その他寸法関係等は本実施形態と同じである。
【００２４】
また、環状部９の外縁部９ａと傾斜面１０とは２段に折れ曲がって連結しているので、ファン１からモータ１ａ側に吹き出した空気が環状部９から傾斜面１０へと滑らかに流れるので、環状部９の外縁部９ａと傾斜面１０との連結部での空気流れの剥離現象を抑制することができる。したがって、空気流れの乱れが抑制されるので、騒音発生を抑制することができる。
【００２５】
ところで、上記実施形態では、捩じれ面１５の傾斜角度θ_２は、図４に示すように、約９０°まで拡大させたが、本発明は図６に示すように、９０°以上を越えて拡大させても本発明を実施することができる。
また、捩じれ面１５は巻き終わり部位１２から形成されるものに限定されるものではなく、送風機の仕様上巻き終わり部位１２からずれた位置から形成しても本発明を実施することができる。
【００２６】
また、上記実施形態では、案内壁１６はスクロール３の巻き終わり部位１２から形成されていたが、巻き終わり部位１２から形成されるものに限定されるものではなく、巻き終わり部位１２からずれた位置から形成しても本発明を実施することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態に係る遠心式送風機の斜視図である。
【図２】図３のＡ−Ａ断面図である。
【図３】図１のＢ矢視の断面図である。
【図４】図１のＣ矢視図である。
【図５】本発明の実施形態に係る遠心式送風機の効率η_ｆ、比騒音Ｋ_ｓおよび圧力係数ψと流量係数φとの関係を比較試験結果を示すグラフである。
【図６】他の実施形態に係る遠心式送風機の説明図である。
【図７】従来技術に係る遠心式送風機の説明図である。
【符号の説明】
１…遠心式ファン、２…翼、３…スクロールケーシング、
４…上部スクロールケーシング、５…下部スクロールケーシング、
６…側部スクロールケーシング、７…吸入口、８…ベルマウス、
９…環状部、１０…傾斜面、１３…ノーズ、１４…吹出口、
１５…捩じれ面、１６…案内壁。

Claims

吸入した空気を径外方側に吹き出す遠心式ファン（１）と、前記遠心式ファン（１）を収納するとともに前記遠心式ファン（１）から吹き出した空気が流れる空気流路（３ａ）を構成し、前記遠心式ファン（１）の回転軸周りに渦巻き状に形成されたスクロールケーシング（３）と、
前記スクロールケーシング（３）に形成され、前記遠心式ファン（１）の回転軸方向一端側に開口する吸入口（７）と、
前記スクロールケーシング（３）の巻き終わり部位（１２）より空気下流で開口し、前記空気流路（３ａ）内を流れる空気を吹き出す吹出口（１４）と、
前記スクロールケーシング（３）のうち前記遠心式ファン（１）の回転軸方向他端側であって、前記遠心式ファン（１）に対抗する中心部分に形成された環状部（９）とを有し、
前記空気流路（３ａ）の断面は、前記スクロールケーシング（３）の巻き始め部位（１１）から前記スクロールケーシング（３）の巻き終わり部位（１２）に進むほど、前記吸入口（７）から前記環状部（９）へと向かう方向に拡大し、
さらに、前記スクロールケーシング（３）の空気流路（３ａ）には、前記吸入口（７）から前記環状部（９）へと向かう方向に進むほど、前記遠心式ファン（１）の径外方側に広がるように傾斜する傾斜面（１０）が、前記環状部（９）に連結して形成されており、
前記傾斜面（１０）には、前記スクロールケーシング（３）の巻き終わり部位（１２）近傍から前記吹出口（１４）に向かうほど、前記傾斜面（１０）と前記遠心式ファン（１）の回転軸に対して直角な方向とのなす角度（θ_２）が大きくなるように捩じれ面（１５）が形成されていることを特徴とする遠心送風機。
前記環状部（９）のうち、前記スクロールケーシング（３）の巻き始め部位（１１）近傍部位であって前記遠心式ファン（１）回転方向後進側には、前記遠心式ファン（１）近傍を流れる空気を前記吹出口（１４）方向に案内する案内壁（１６）が形成されていることを特徴とする請求項１に記載の遠心送風機。
前記環状部（９）の外縁部（９ａ）は、前記遠心式ファン（１）の径方向外縁を越えて径外方まで延びており、
前記環状部（９）と前記傾斜面（１０）とは、他段状に折れ曲がって連結していることを特徴とする請求項１または２に記載の遠心送風機。