JP3812537B2

JP3812537B2 - 遠心式送風機

Info

Publication number: JP3812537B2
Application number: JP2003003595A
Authority: JP
Inventors: 利徳落合; 学宮田
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2003-01-09
Filing date: 2003-01-09
Publication date: 2006-08-23
Anticipated expiration: 2023-01-09
Also published as: JP2004218450A; US6971846B2; US20040136827A1

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、車両用空調機のブロワとして好適な遠心式送風機に関し、特に遠心式送風機の騒音の低減にかかわる。
【０００２】
【従来の技術】
遠心式送風機は、スクロールケーシング内に遠心式ファンを配した構成を有する。スクロールケーシングは、中心に吸込み口を有する吸込み側スクロール壁と、中心にファンモータが取り付けられたモータ側（反吸込み口側）スクロール壁とを平行的に配し、両スクロール壁の外周を外周壁で連結している。吸込み口にはベルマウスが設けられ、遠心式ファンの外周と外周壁との間は下流に向かって径方向の幅が拡大する渦巻き状の吹出風路となっている。吹出風路の下流端は吹出口となっており、吹出口には吹出ダクトが接続され、吹出ダクトは空調ユニットの空調ダクトに連結されている。
【０００３】
この遠心式送風機の圧力損失および騒音を低下させるためには、図１１に示す遠心式送風機１Ｃの如く、渦巻き状の吹出風路に臨んだスクロール壁を軸方向に膨出させた軸方向膨出部５Ｂを設けた渦巻風路５０とすることが有効である（特許文献１参照）。
【０００４】
【特許文献１】
特開平５−１９５９９５号公報（図１、図２）
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
この渦巻風路５０は、軸方向膨出部５Ｂを、図１１に示す如く、内部で二次流ｆの形成が円滑になる矩形断面にすると、渦巻風路５０内では、２つの渦流からなる二次流ｆ、ｆが形成され、遠心式送風機１Ｃの送風量が変化する広い風量範囲において圧力損失および騒音を低下させることが可能になる。しかるに、この発明者は、渦巻風路５０内では、２つの小さい渦流からなるからなる二次流ｆ、ｆであると、遠心式ファン４からの吐出流Ｔと渦巻風路５０内の二次流ｆ、ｆとの速度差が大きいなどの理由により騒音の低下が十分でないことを見いだした。
【０００６】
この発明の目的は、遠心式送風機の渦巻風路内で１つの渦からなる二次流を形成させることにより、騒音の低減を実現した遠心式送風機の提供にある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の発明では、スクロールダクトの断面形状を、モータ側壁の外周から径方向に延長された曲率半径の大きいモータ側湾曲壁、吸込み側壁の外周から軸方向に延長された曲率半径の小さい吸込み側湾曲壁、およびモータ側湾曲壁と吸込み側湾曲壁とを滑らかに接続する外周壁で形成している。スクロールダクトの断面形状には突起が存在せず、スクロールダクト内では単一の渦からなる二次流が円滑かつ強力に形成できる。このため、遠心式ファンからの吐出流と二次流との干渉による騒音を確実に低下させることが可能である。
【０００８】
スクロールダクトの断面形状は、請求項２に記載の如く、略円、または円弧の組み合わせ、または楕円で形成することが実用的である。また、請求項３に記載の如く、モータ側湾曲壁、外周壁および吸込み側湾曲壁の曲率半径が漸減するようにすると、二次流の渦流の形成が円滑にでき、騒音の低減効果が大きい。実験の結果、請求項４に記載の如く、遠心式ファンの直径Ｄに対する翼長さＬの大きさが０．１２以上であることが望ましいことが判明した。さらに、請求項５に記載の如く、遠心式ファンは前向き羽根を備えたシロッコファンの使用が有効である。
【０００９】
請求項６に記載の発明では、スクロールダクトの断面形状を、吸込み側壁の外周から径方向に延長された曲率半径の大きい吸込み側湾曲壁、モータ側壁の外周から軸方向に延長された曲率半径の小さいモータ側湾曲壁、およびモータ側湾曲壁と吸込み側湾曲壁とを滑らかに接続する外周壁で形成した。この構成においても、請求項１と同様の作用、効果が得られる。
【００１０】
また、請求項６に記載の遠心式送風機においても、請求項７に記載の如く、略円、または円弧の組み合わせ、または楕円で形成することが実用的であり、請求項８に記載の如く、モータ側湾曲壁、外周壁および吸込み側湾曲壁の曲率半径が漸減するようにすると、二次流の渦流の形成が円滑にでき、騒音の低減効果が大きい。さらに、請求項９に記載の如く、遠心式ファンは、直径Ｄに対する翼長さＬの大きさが０．１２以上であり、請求項１０に記載の如く、前向き羽根を備えたシロッコファンを使用することが望ましい。
【００１１】
【発明の実施の形態】
この発明の実施の形態を図に示す実施例とともに説明する。図１はこの発明の第１実施例にかかる遠心式送風機１を示し、図２に示す自動車用空調装置１０に使用される。遠心式送風機１は、ケーシング２内に、ファンモータ３により回転駆動される遠心式ファン４を設置した構成を有する。遠心式ファン４は、この実施例ではシロッコファンが使用されているが、シロッコファン以外の遠心式ファンであってもよい。
【００１２】
ケーシング２は、遠心式ファン４の外径に対応した直径を有し、中心に吸込み口２１が開口した吸込み側（上側）壁２２と、遠心式ファン４の外径に対応した直径を有し中心にファンモータ３が取り付けられたモータ側（下側）壁２３と、吸込み側壁２２およびモータ側壁２３の外周を連結するスクロールダクト５とからなる。吸込み口２１にはベルマウス２５が設けられており、スクロールダクト５は遠心式ファン４の吹出風路となっている。
【００１３】
遠心式送風機１は、図２に示す如く、自動車用空調装置１０の空調ダクト１１の上流側に設置され、空調ダクト１１内へ空調用空気を吸引する。送風機１の上流には内気外気切り換え箱１２が設けられ、吸込み側壁２２の外周に連結されている。空調ダクト１１内には、車載冷凍装置に連結されたエバポレータ１３、空調温度を調節するエアミックスドア１４およびエンジン冷却水が循環するヒータコア１５が設置されている。空調ダクト１１の下流には、デフロスタ吹出口１６、フット吹出口１７およびフェイス吹出口１８が設けられている。
【００１４】
遠心式ファン４は、中心が略ドーム状に上方（吸込み口２１側）に膨出するとともに、ファンモータ３の回転軸３１に連結されたボス部４１を有する。ボス部４１の外周には、回転中心に対し等間隔に多数のブレード４２が軸に平行して配設されている。各ブレード４２の上端は環状のシュラウド４３により連結され、シュラウド４３の内側は遠心式ファン４の吸入口４４となっている。各ブレード４２の外周端（遠心式ファン４の外周）の間は、遠心式ファン４の吐出口４５となっている。
【００１５】
この実施例では、遠心式ファン４として、図３に示す如く、直径Ｄに対するブレード４２の翼長さＬが０．１２以上であるシロッコファン４０を用いている。翼長さＬは、シロッコファン４０の直径（外径）をＤ、内径をｄとすると、Ｌ＝（Ｄ−ｄ）／２の関係を有する。シロッコファン４０は、ブレード４２が回転方向（前向き）に傾斜しており、吐出口４５のブレード４２の出口角βが９０度以下に設定されている。なお、遠心式ファン４としてラジアルファンなど他のファンを使用することも可能であるが、送風量の大きいシロッコファンの使用が有効である。
【００１６】
スクロールダクト５は、モータ側壁２３の外周から滑らかに径方向に延長された曲率半径の大きい円弧断面を有するモータ側スクロール壁５１と、吸込み側壁２２の外周から軸方向に延長された曲率半径の小さい円弧断面を有する吸込み側スクロール壁５２と、モータ側スクロール壁５１と吸込み側スクロール壁５２との間を滑らかに連続させる外周壁５３とからなる。スクロールダクト５の下流端は遠心式送風機１の吹出口２６となっており、吹出口２６は空調ダクト１１の上流端に接続されている。
【００１７】
遠心式ファン４の回転により、吸込み口２１から吸い込まれた空気Ｋは、遠心式ファン４の吸入口４４から吸入され吐出口４５から吐出流Ｔとなってスクロールダクト５内に吐出される。吐出流Ｔは、遠心力による半径方向成分および回転方向成分に加えて、吸込みに伴う軸方向成分を有するため、幾分下向きの流れとなって吐出口４５からスクロールダクト５内に吐出される。スクロールダクト５内に吐出された吹出風は、吹出口２６から空調ダクト１１に吹き出される。
【００１８】
スクロールダクト５内では、吐出された空気がモータ側スクロール壁５１に突き当たり上方に偏向し、吸込み側スクロール壁５２に沿って中心方向に旋回する二次流Ｆを生じながら、吹出口２６に向かって流れる吹出風が形成される。この発明では二次流Ｆは、スクロールダクト５内で単一の渦流となり、上下２つに分離した渦流となる場合に比較して円滑で擾乱の少ない渦流が形成できる。
【００１９】
このため、二次流Ｆと吐出流Ｔとの出会いの部分における速度差が小さく、騒音の低下に有効である。なお、外周壁５３などにスクロールダクト５内への突出し部があると二次流Ｆが円滑な渦流とならないため、騒音の低減効果が減少するため、モータ側スクロール壁５１、吸込み側スクロール壁５２および外周壁５３を滑らかに連続している必要がある。
【００２０】
図４〜図６は、この発明の遠心式送風機１を備えた自動車用空調装置１０と、図１１に示す従来の遠心式送風機１Ｃを備えた自動車用空調装置との騒音レベルなどの測定結果を示すグラフである。図４の（イ）は流量係数と比騒音との特性を示す。この発明の遠心式送風機１は、従来品より高風量のフェイスモード時で１デシベル（ｄＢ）程度の騒音の低減が実現している。図４の（ロ）は、流量係数と圧力係数との特性を示す。本発明品は、従来品より圧力係数が全圧損域で向上している。
【００２１】
図５は流量係数とファン効率との測定特性を示す。本発明品では、従来品より高風量のフェイスモード時で約５％ファン効率が向上している。図６の（イ）は風量と比騒音との特性を示す。高風量において同一通風抵抗での比騒音が１ｄＢ程度低減している。図６の（ロ）は風量と全圧との関係を示す。本発明品では、従来品よりフェイスモード時に風量が１０ｍ³程度増加する。
【００２２】
図７は、この発明の第２実施例にかかる遠心式送風機１Ａを示す。この実施例では、スクロールダクト５は、モータ側壁２３の外周から軸方向に延長された曲率半径の小さい円弧断面を有するモータ側スクロール壁５１と、吸込み側壁２２の外周から滑らかに径方向に延長された曲率半径の大きい円弧断面を有する吸込み側スクロール壁５２と、モータ側スクロール壁５１と吸込み側スクロール壁５２との間を滑らかに連続させる外周壁５３とからなる。
【００２３】
この実施例においては、吐出流Ｔは外周壁５３方向に流れ、モータ側スクロール壁５１内で単一の渦流からなる二次流Ｆを形成する。この構成においても、第１実施例と同様の作用、効果を奏する。
【００２４】
図８の（イ）は、この発明の第３実施例にかかる遠心式送風機１Ｂを示し第１実施例の吸込み側スクロール壁５２を矩形断面に成形している。図８の（ロ）は、第４実施例を示し、第２実施例のモータ側スクロール壁５１を矩形断面に成形している。第３、第４実施例においても、図示の如く、スクロールダクト５内で単一の渦流からなる二次流Ｆが形成され、吐出流Ｔとの干渉の低減による騒音の低下が得られる。
【００２５】
図９はこの発明の第５実施例を示す。この実施例では、スクロールダクト５は、モータ側スクロール壁５１、吸込み側スクロール壁５２および外周壁５３が同一の中心を有する円弧からなり、断面が円形となっている。この構成においても、図示の如く、スクロールダクト５内で単一の渦流からなる二次流Ｆが形成され、吐出流Ｔとの干渉の低減による騒音の低下が得られる。
【００２６】
図１０の（イ）は第６実施例を示し、スクロールダクト５の断面形状を上方に突き出た略楕円形としている。図１０の（ロ）は第７実施例を示し、スクロールダクト５の断面形状を下方に突き出た略楕円形としている。スクロールダクト５を第６、第７実施例の断面形状にした場合においても、単一の渦流からなる二次流Ｆが形成され第１実施例と同様の作用、効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の第１実施例にかかる遠心式送風機の断面図である。
【図２】図１の遠心式送風機を装着した自動車用空調装置の概略図である。
【図３】遠心式ファンの平面図である。
【図４】第１実施例の遠心式送風機の比騒音および圧力係数の特性を示すグラフである。
【図５】第１実施例の遠心式送風機のファン効率の特性を示すグラフである。
【図６】第１実施例の遠心式送風機の比騒音および全圧の特性を示すグラフである。
【図７】この発明の第２実施例にかかる遠心式送風機の断面図である。
【図８】この発明の第３、第４実施例にかかる遠心式送風機の断面図である。
【図９】この発明の第５実施例にかかる遠心式送風機の断面図である。
【図１０】この発明の第６、第７実施例にかかる遠心式送風機の断面図である。
【図１１】従来の遠心式送風機の断面図である。
【符号の説明】
１遠心式送風機
２ケーシング
２１吸込み口
２２吸込み側壁
２３モータ側壁
３ファンモータ
４遠心式ファン
４２ブレード
５スクロールダクト
５１モータ側スクロール壁（モータ側湾曲壁）
５２吸込み側スクロール壁（吸込み側湾曲壁）
５３外周壁

Claims

吸込み口を有する吸込み側壁、モータが取り付けられたモータ側壁、および前記吸込み側壁の外周と前記モータ側壁の外周とを連結するスクロールダクトからなるスクロールケーシングと、
該スクロールケーシング内に配され、前記モータに連結されたボス部および該ボス部の外周に列設した軸方向の多数のブレードを有し、前記吸込み口に臨んだ吸入口および前記ブレード群の外周に吐出口を備えた遠心式ファンとからなる遠心式送風機において、
前記スクロールダクトの断面形状を、前記モータ側壁の外周から径方向に延長された曲率半径の大きいモータ側湾曲壁、前記吸込み側壁の外周から軸方向に延長された曲率半径の小さい吸込み側湾曲壁、および前記モータ側湾曲壁と前記吸込み側湾曲壁とを滑らかに接続する外周壁で形成したことを特徴とする遠心式送風機。
請求項１に記載の遠心式送風機において、前記スクロールダクトの断面形状は、円弧の組み合わせ、略円または楕円であることを特徴とする遠心式送風機。
請求項１に記載の遠心式送風機において、前記モータ側湾曲壁、前記外周壁、および前記吸込み側湾曲壁は、曲率半径が漸減していることを特徴とする遠心式送風機。
請求項１に記載の遠心式送風機において、前記遠心式ファンは、該遠心式ファンの直径Ｄに対する翼長さＬの大きさが０．１２以上であることを特徴とする遠心式送風機。
請求項１に記載の遠心式送風機において、前記遠心式ファンは、該遠心式ファンの直径Ｄに対する翼長さＬの大きさが０．１２以上である前向き羽根を備えたシロッコファンであることを特徴とする遠心式送風機。
吸込み口を有する吸込み側壁、モータが取り付けられたモータ側壁、および前記吸込み側壁の外周と前記モータ側壁の外周とを連結するスクロールダクトからなるスクロールケーシングと、
該スクロールケーシング内に配され、前記モータに連結されたボス部および該ボス部の外周に列設した軸方向の多数のブレードを有し、前記吸込み口に臨んだ吸入口および前記ブレード群の外周に吐出口を備えた遠心式ファンとからなる遠心式送風機において、
前記スクロールダクトの断面形状を、前記吸込み側壁の外周から径方向に延長された曲率半径の大きい吸込み側湾曲壁、前記モータ側壁の外周から軸方向に延長された曲率半径の小さいモータ側湾曲壁、および前記モータ側湾曲壁と前記吸込み側湾曲壁とを滑らかに接続する外周壁で形成したことを特徴とする遠心式送風機。
請求項６に記載の遠心式送風機において、前記スクロールダクトの断面形状は、円弧の組み合わせ、略円または楕円であることを特徴とする遠心式送風機。
請求項６に記載の遠心式送風機において、前記モータ側湾曲壁、前記外周壁、および前記吸込み側湾曲壁は、曲率半径が漸減していることを特徴とする遠心式送風機。
請求項６に記載の遠心式送風機において、前記遠心式ファンは、該遠心式ファンの直径Ｄに対する翼長さＬの大きさが０．１２以上であることを特徴とする遠心式送風機。
請求項６に記載の遠心式送風機において、前記遠心式ファンは、該遠心式ファンの直径Ｄに対する翼長さＬの大きさが０．１２以上である前向き羽根を備えたシロッコファンであることを特徴とする遠心式送風機。