JP3921832B2

JP3921832B2 - 遠心式送風機

Info

Publication number: JP3921832B2
Application number: JP23450398A
Authority: JP
Inventors: 耕太郎須田; 勝之大▼崎▲; 輝彦亀岡; 功治伊藤; 家睦御喜田; 俊夫坪子
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 1998-02-02
Filing date: 1998-08-20
Publication date: 2007-05-30
Anticipated expiration: 2018-08-20
Also published as: DE19903359B4; JPH11280697A; DE19903359A1

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あり、車両用空調装置の送風機に適用して有効である。
【０００２】
【従来の技術】
遠心式送風機（以下、送風機と略す。）は、例えば特開平７−２７０９７号公報に記載のごとく（図１２参照）、回転軸周りに多数枚の翼を配設した遠心式多翼ファン（以下、ファンと略す）と、このファンを収納するケーシング等から構成されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、近年、車室内空間の拡充を図るべく、車両空調装置の小型化の要請が強くなってきており、この車両空調装置の小型化とともに、送風機により送風される空気が流通するダクト等の通風系の圧力損失（通風抵抗）が大きくなってきている。
【０００４】
このため、ファン７１とベルマウス７６との隙間から吸入口側に逆流する空気（以下、この空気を逆流空気と呼ぶ。）が増大してしまい（図１２参照）、吸入口から吸入された空気（以下、この空気を吸入空気と呼ぶ。）との干渉による、５０〜５００Ｈｚ程度の低周波数領域の騒音が増大してしまうという問題が発生している。
【０００５】
本発明は、上記点に鑑み、逆流空気と吸入空気との干渉を抑制して、送風機の騒音低減を図ることを目的とする。
【０００６】
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１〜５に記載の発明では、回転軸（７ａ）周りに多数枚の翼（７２）を有し、回転軸（７ａ）方向から吸入した空気を径外方に向けて吹き出す遠心式多翼ファン（７１）と、遠心式多翼ファン（７１）を収納して遠心式多翼ファン（７１）から吹き出した空気の流路（７４ａ）を構成するとともに、回転軸（７ａ）方向に向けて開口して空気を吸入する吸入口（７５）が形成された渦巻き状のケーシング（７４）とを有し、吸入口（７５）には、遠心式多翼ファン（７１）のファン内径縁（Ｄ₁）まで延びて、翼（７２）の吸入口（７５）側端部を覆うベルマウス（７６）が形成され、遠心式多翼ファン（７１）のうち吸入口（７５）側には、ケーシング（７４）の内壁（７４ｂ）と第１の隙間（δ₁）を有して対向した対向面（７７ａ）が形成されたシュラウド（７７）が形成されており、翼（７２）は、シュラウド（７７）と一体成形され、さらに、翼（７２）は、回転軸（７ａ）と平行に延びる縁と、回転軸（７ａ）と平行に延びる縁から連続してシュラウド（７７）に向かって延びる縁とを有しており、ベルマウス（７６）は、翼（７２）におけるシュラウド（７７）に向かって延びる縁よりも回転軸（７ａ）方向に延びて形成されるとともに、翼（７２）における回転軸（７ａ）と平行に延びる縁に沿って形成され、さらに、ベルマウス（７６）は、シュラウド（７７）における吸入口（７５）と反対側の端部よりも回転軸（７ａ）と平行な方向に延びて形成されている遠心式送風機を特徴とする。
【０００７】
これにより、遠心式多翼ファン（７１）とベルマウス（７６）との隙間を流通する逆流空気の流路長を長くすることができるので、この逆流空気の通風抵抗を大きくすることができる。したがって、通風系の通風抵抗が大きくなっても、逆流空気が増大することを防止できるので、逆流空気と吸入空気との干渉を抑制することができ、騒音を低減することができる。
【０００８】
ところで、本発明では、ベルマウス（７６）が遠心式多翼ファン（７１）の内径縁（Ｄ₁）まで延びて翼（７２）の一部を覆っているので、上記公報に記載の送風機のごとく、ベルマウス（７６）がファンの内径縁まで延びていないものに比べて、内径縁における遠心式多翼ファン（７１）の吸入面積が小さくなってしまい、送風量が大きく低下してしまうおそれがある。
【０００９】
しかし、本発明によれば、遠心式多翼ファン（７１）とベルマウス（７６）との隙間を空気が逆流することが抑制されるとともに、遠心式多翼ファン（７１）の回転による遠心力により翼（７２）間に存在する空気が径外方側に排出されるため、後述するように、翼（７２）のうちベルマウス（７６）に覆われた部位（Ａ）の圧力が、その他の部位に比べて低下する。
【００１０】
このため、翼（７２）間を通過する主流は、前記部位（Ａ）とその他の部位との圧力差により吸入口（７５）側に転向するため、遠心式多翼ファン（７１）の外径縁において実際に空気が吹き出す面積が上記公報に記載の送風機に比べて大きくなる。したがって、ベルマウス（７６）が遠心式多翼ファン（７１）の内径縁（Ｄ₁）まで延びて翼（７２）の一部を覆っても、送風量が大きく低下することを防止できる。
【００１１】
以上に述べたように、本発明に係る遠心式送風機によれば、送風量の低下を防止しつつ、騒音を低減することができる。
ところで、遠心式多翼ファン（７１）の送風量が大きくなるほど、前記部位とその他の部位との圧力差が大きくなるので、実際に空気が吹き出す面積は、送風量の増大に応じて自然に（自動的に）大きくなる。
【００１２】
したがって、遠心式送風機の送風機特性（送風量と吐出圧力との関係）を示すグラフの極大値は、後述するように、送風量が小さくなる向きに移動するので、通風抵抗が小さい領域での送風量の低下を抑制しつつ、通風抵抗が大きい領域の送風量を増大させることができる。請求項２に記載の発明では、請求項１に記載の遠心式送風機において、ベルマウス（７６）のうち、ケーシング（７４）のノーズ部（Ｎ）に対応する部位は、翼（７２）におけるシュラウド（７７）に向かって延びる縁よりも回転軸（７ａ）方向に延びて形成されるとともに、翼（７２）における回転軸（７ａ）と平行に延びる縁に沿って形成され、さらに、シュラウド（７７）における吸入口（７５）と反対側の端部よりも回転軸（７ａ）と平行な方向に延びて形成されており、さらに、ベルマウス（７６）のうち、ケーシング（７４）のノーズ部（Ｎ）に対応する部位は、その他の部位に比べて吸入口（７５）と反対側であって前記回転軸（７ａ）と平行な方向に向けて拡大していることを特徴とする。
【００１３】
これにより、送風量が低下することを抑制しつつ、逆流空気と吸入空気との干渉をより確実に抑制して騒音をさらに低減することができる。
請求項３に記載の発明では、請求項１に記載の遠心式送風機において、ベルマウス（７６）のうち、ケーシング（７４）のノーズ部（Ｎ）に対応する部位は、遠心式多翼ファン（７１）の回転方向の幅が、吸入口（７５）と反対側に向かって徐々に狭くなるように形成されていることを特徴とする。
請求項４に記載の発明では、請求項１ないし３に記載の遠心式送風機ベルマウス（７６）は、遠心式多翼ファン（７１）の全周にわたって、翼（７２）におけるシュラウド（７７）に向かって延びる縁よりも回転軸（７ａ）方向に延びて形成されるとともに、翼（７２）における回転軸（７ａ）と平行に延びる縁に沿って形成されていることを特徴とする。
請求項５に記載の発明では、請求項１ないし４のいずれか１つに記載の遠心式送風機において、シュラウド（７７）には、遠心式多翼ファン（７１）の吸入口（７５）側端部のうち、前記翼（７２）における前記シュラウド（７７）に向かって延びる縁よりも前記吸入口（７５）側に延びて突出する延出部（７７ｂ）が形成され、さらに、ケーシング（７４）は、延出部（７７ｂ）との間に第１の隙間（δ₁）から連なる第２の隙間（δ₂）が介在するように形成されていることを特徴とする。
【００１４】
これにより、逆流空気の流路長を、さらに長くすることができるので、逆流空気が増大することをより確実に防止することができる。
なお、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態記載の具体的手段との対応関係を示す一例である。
【００１５】
【発明の実施の形態】
（第１実施形態）
図１は、本実施形態に係る遠心送風機（以下、送風機と略す。）を水冷エンジン搭載車両の車両用空調装置１に適用した場合の模式図である。
空気流路をなす空調ケーシング２の空気上流側部位には、車室内気を吸入するための内気吸入口３と外気を吸入するための外気吸入口４とが形成されているとともに、これらの吸入口３、４を選択的に開閉する吸入口切換ドア５が設けられている。なお、この吸入口切換ドア５は、サーボモータ等の駆動手段または手動操作によって開閉される。
【００１６】
この吸入口切換ドア５の下流側部位には、本実施形態に係る送風機７が配設されており、この送風機７により両吸入口３、４から吸入された空気が、後述する各吹出口１４、１５、１７に向けて送風される。
そして、送風機７の空気下流側には、空気冷却手段をなす蒸発器９が配設されており、送風機７により送風された空気は全てこの蒸発器９を通過する。蒸発器９の空気下流側には、空気加熱手段をなすヒータコア１０が配設されており、このヒータコア１０は、エンジン１１の冷却水を熱源として空気を加熱している。なお、図１に示された送風機の図は、模式図であり、詳細は後述する。
【００１７】
また、空調ケーシング２には、ヒータコア１０をバイパスするバイパス通路１２が形成されており、ヒータコア１０の空気上流側には、ヒータコア１０を通過する風量とバイパス通路１２を通過する風量との風量割合を調節するエアミックスドア１３が配設されている。この風量割合の調節は、このエアミックスドア１３の開度を調節することにより調節される。
【００１８】
また、空調ケーシング２の最下流側部位には、車室内乗員の上半身に空調空気を吹き出すためのフェイス吹出口１４と、車室内乗員の足元に空気を吹き出すためのフット吹出口１５と、フロントガラス１６の内面に向かって空気を吹き出すためのデフロスタ吹出口１７とが形成されている。
そして、上記各吹出口１４、１５、１７の空気上流側部位には、それぞれ吹出モード切換ドア１８、１９、２０が配設されている。なお、これらの吹出モード切換ドア１８、１９、２０は、サーボモータ等の駆動手段または手動操作によって開閉される。
【００１９】
因みに、実際の車両用空調装置では、フット吹出口１５およびデフロスタ吹出口１７は、フェイス吹出口１４より小さくなっているため、フットモードおよびデフモードはフェイスモードに比べて空気の流通抵抗（圧力損失）が大きくなっている。
次に、図２を用いて送風機７について詳述する。
【００２０】
７１は回転軸７ａ周りに多数枚の翼（ブレード）７２を有するとともに、回転軸７ａの方向他端側から吸入した空気を径外方側に向けて吹き出す遠心式多翼ファン（以下、ファンと略す。）であり、７３はファン７１を回転駆動する電動モータ（駆動手段）である。
７４はファン７１を収納するとともに、ファン７１から吹き出した空気の流路７４ａを形成する渦巻き状に形成された樹脂製のスロールケーシング（以下、ケーシングと略す。）であり（図３参照）、このケーシング７４には、回転軸７ａ方向一端側に向けて開口した空気の吸入口７５が形成されている。そして、吸入口７５には、ファン７１の内径縁Ｄ₁まで延びてブレード７２の吸入口７５側端部を覆うベルマウス７６がケーシング７４に一体成形されている。
【００２１】
ところで、ファン７１のうち吸入口７５側には、ケーシング７４の内壁７４ｂと第１の隙間δ₁を有して対向した対向面７７ａが形成されたシュラウド７７が、ブレード７２と共に樹脂にて一体成形されている。なお、このシュラウド７７の断面形状は、ファン内径側から外径側に向かうほど空気流路の断面積が縮小する（ブレード高さｈが小さくなる）ように、ブレード７２を流通する主流の流線に沿うような形状（略円弧状）に形成されている（図４参照）。
【００２２】
また、シュラウド７７は、ファン７１（ブレード７２）の吸入口７５側端部から回転軸７ａ方向一端側（紙面上方側）に延びて突出する延出部７７ｂが形成されており、ベルマウス７６からケーシング７４の上面（吸入口７５側の壁面）に至る部位は、延出部７７ｂとの間に、第１の隙間δ₁から連なる第２の隙間δ₂が介在するように形成されている。
【００２３】
次に、本実施形態の特徴を述べる。ベルマウス７６がファン７１の内径縁Ｄ₁まで延びてブレード７２の吸入口７５側端部を覆っているとともに、シュラウド７７とケーシング７４の内壁７４ｂとの間に第１の隙間δ₁が形成されているので、第１の隙間δ₁から第２の隙間δ₂まで至る逆流空気が流通する流路７８（図４参照）の流路長を長くすることができる。
【００２４】
したがって、流路７８の圧力損失（通風抵抗）を大きくすることができるので、空調ケーシング２の通風抵抗が大きくなっても、逆流空気が増大することを防止できる。延いては、逆流空気と吸入空気との干渉を抑制することができるので、騒音を低減することができる。
ところで、本実施形態では、ベルマウス７６がファン７１の内径縁Ｄ₁まで延びてブレード７２の一部を覆っているので、上記公報に記載の送風機のごとく、ベルマウス７６がファン７１の内径縁Ｄ₁まで延びていないものに比べて、内径縁Ｄ₁におけるファン７１の吸入面積が小さくなってしまい、送風量が大きく低下してしまうおそれがある。
【００２５】
しかし、本実施形態では、流路７８において空気が逆流することが抑制されるとともに、ファン７１の回転による遠心力によりブレード７２間に存在する空気が径外方側に排出されるため、図４に示すように、ブレード７２のうちベルマウス７６に覆われた部位Ａの圧力が、その他の部位に比べて低下して、比較的安定した渦が発生する。
【００２６】
このため、ブレード７２間の通過する主流は、部位Ａとその他の部位との圧力差により発生する力ｆにより、図４の一点鎖線で示される流線主流から吸入口７５側の流線（実線）へと転向する。したがって、ファン７１の外径縁Ｄ₂において実際に空気が吹き出す面積（主流が実際に吹き出す部位のブレード高さｈ₂）が上記公報に記載の送風機に比べて大きくなるので、ベルマウス７６がファン７１の内径縁Ｄ₁まで延びても、送風量が大きく低下することを防止できる。
【００２７】
以上に述べたように、本実施形態に係る送風機７によれば、送風量の低下を防止しつつ、騒音を低減することができる。
因みに、図５は、本実施形態に係る送風機７と従来の技術に係る送風機との騒音特性の試験結果であり、図５から明らかなように、低周波数領域において騒音が約３〜６ｄＢ（Ａ）低下したことが判る。また、試験方法はＪＩＳＢ８３４０に準拠したものである。
【００２８】
ところで、ファン７１の送風量が大きくなるほど、部位Ａとその他の部位との圧力差が大きくなるので、ブレード高さｈ₂は、送風量の増大に応じて自然に（自動的に）大きくなる。そして、図６に示すように、送風機７の送風機特性（送風量と吐出圧力との関係）を示すグラフの極大値Ｐは、送風量が小さくなる向きに移動する（Ｐ₁→Ｐ₂）。したがって、空調ケーシング２等の通風系の圧力損失が小さい領域での送風量の低下を抑制しつつ、通風系の圧力損失が大きい領域の送風量を増大させることができる。
【００２９】
因みに、車両用空調装置では、通風系の圧力損失が小さい領域とはフェイス吹出口１４から空気を吹き出す状態を言い、通風系の圧力損失が大きい領域とは、フット吹出口１５やデフロスタ吹出口１７から空気を吹き出す状態を言う。
また、ベルマウス７６からケーシング７４の上面に至る部位は、延出部７７ｂとの間に第１の隙間δ₁から連なる第２の隙間δ₂が介在するように形成されているので、流路７８の流路長をさらに長くすることができるので、逆流空気が増大することをより防止することができる。
【００３０】
ところで、本実施形態では、ベルマウス７６は段付き状に形成されていたが、図７に示すように、滑らかな円弧状としてもよい。
（第２実施形態）
本実施形態は、第１実施形態に係る送風機７に対して、さらに騒音低減を進めたものである。
【００３１】
具体的には、図８〜１０に示すように、ベルマウス７６のうちケーシング７４のノーズ部Ｎに対応する部位をその他の部位に比べて、電動モータ７３側（吸入口７５の反対側）に向けて拡大延出させたものである。
これにより、逆流空気と吸入空気との干渉をより確実に抑制することができるので、さらに騒音低減を図ることができる。
【００３２】
ところで、上述の説明から明らかなように、ベルマウス７６でファン７１（ブレード７２）の吸入口７５側を覆えば逆流空気と吸入空気との干渉を抑制できるので、騒音低減を図ることはできるものの、ベルマウス７６を全周に渡って拡大すると、ファン７１の吸入面積が縮小するので、送風量が低下するおそれがある。
【００３３】
これに対して、本実施形態では、ベルマウス７６のうち、逆流空気が最も発生し易いノーズ部Ｎに対応する部位を、その他の部位より拡大延出しているので、送風量の低下を抑制しつつ、確実に騒音低減を図ることができる。
因みに、図１１は、本実施形態に係る送風機７と従来の技術に係る送風機との騒音特性の試験結果であり、図１１から明らかなように、低周波数領域において騒音が約１〜６ｄＢ（Ａ）低下したことが判る。
【００３４】
ところで、本発明に係る送風機は車両用空調装置にその適用が限定されるものではなく、換気用等その他用途にも適用することができる。
また、第２実施形態では、ベルマウス７６のうちケーシング７４のノーズ部Ｎに対応する部位を、電動モータ７３側がに向かうほどすぼまるような対称台形状として、その他の部位に比べて拡大延出させたが、本発明はこれに限定されるものではなく、ベルマウス７６のうちケーシング７４のノーズ部Ｎに対応する部位を、吸入口７５から吸入される空気の旋回方向に沿うように非対称形状として延出させてもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】車両用空調装置の模式図である。
【図２】第１実施形態に係る遠心式送風機の軸方向断面図である。
【図３】第１実施形態に係る遠心式送風機の軸と垂直な方向の断面図である。
【図４】第１実施形態に係る送風機のベルマウス部分の拡大図である。
【図５】実施形態に係る遠心式送風機と従来の技術に係る遠心式送風機との騒音特性の試験結果を示すグラフである。
【図６】送風機特性を示すグラフである。
【図７】第１実施形態の変形例に係る送風機のベルマウス部分の拡大図である。
【図８】第２実施形態に係る遠心式送風機の軸方向断面図である。
【図９】第２実施形態に係る送風機のベルマウス部分の拡大図である。
【図１０】第２実施形態に係る遠心式送風機の軸と垂直な方向の断面図である。
【図１１】第２実施形態に係る遠心式送風機と従来の技術に係る遠心式送風機との騒音特性の試験結果を示すグラフである。
【図１２】従来の技術に係る遠心式送風機の断面図である。
【符号の説明】
７…遠心式送風機、７１…遠心式多翼ファン、７２…翼（ブレード）、
７３…電動モータ、７４…スクロールケーシング、７５…吸入口、
７６…ベルマウス、７７…シュラウド。

Claims

回転軸（７ａ）周りに多数枚の翼（７２）を有し、前記回転軸（７ａ）方向から吸入した空気を径外方に向けて吹き出す遠心式多翼ファン（７１）と、
前記遠心式多翼ファン（７１）を収納して前記遠心式多翼ファン（７１）から吹き出した空気の流路（７４ａ）を構成するとともに、前記回転軸（７ａ）方向に向けて開口して空気を吸入する吸入口（７５）が形成された渦巻き状のケーシング（７４）とを有し、
前記吸入口（７５）には、前記遠心式多翼ファン（７１）のファン内径縁（Ｄ₁）まで延びて、前記翼（７２）の前記吸入口（７５）側端部を覆うベルマウス（７６）が形成され、
前記遠心式多翼ファン（７１）のうち前記吸入口（７５）側には、前記ケーシング（７４）の内壁（７４ｂ）と第１の隙間（δ₁）を有して対向した対向面（７７ａ）が形成されたシュラウド（７７）が形成されており、
前記翼（７２）は、前記シュラウド（７７）と一体成形され、
さらに、前記翼（７２）は、前記回転軸（７ａ）と平行に延びる縁と、前記回転軸（７ａ）と平行に延びる縁から連続して前記シュラウド（７７）に向かって延びる縁とを有しており、
前記ベルマウス（７６）は、前記翼（７２）における前記シュラウド（７７）に向かって延びる縁よりも前記回転軸（７ａ）方向に延びて形成されるとともに、前記翼（７２）における前記回転軸（７ａ）と平行に延びる縁に沿って形成され、
さらに、前記ベルマウス（７６）は、前記シュラウド（７７）における前記吸入口（７５）と反対側の端部よりも前記回転軸（７ａ）と平行な方向に延びて形成されていることを特徴とする遠心式送風機。
前記ベルマウス（７６）のうち、前記ケーシング（７４）のノーズ部（Ｎ）に対応する部位は、前記翼（７２）における前記シュラウド（７７）に向かって延びる縁よりも前記回転軸（７ａ）方向に延びて形成されるとともに、前記翼（７２）における前記回転軸（７ａ）と平行に延びる縁に沿って形成され、さらに、前記シュラウド（７７）における前記吸入口（７５）と反対側の端部よりも前記回転軸（７ａ）と平行な方向に延びて形成されており、
さらに、前記ベルマウス（７６）のうち、前記ケーシング（７４）のノーズ部（Ｎ）に対応する部位は、その他の部位に比べて前記吸入口（７５）と反対側であって前記回転軸（７ａ）と平行な方向に向けて拡大していることを特徴とする請求項１に記載の遠心式送風機。
前記ベルマウス（７６）のうち、前記ケーシング（７４）のノーズ部（Ｎ）に対応する部位は、前記遠心式多翼ファン（７１）の回転方向の幅が、前記吸入口（７５）と反対側に向かって徐々に狭くなるように形成されていることを特徴とする請求項２に記載の遠心式送風機。
前記ベルマウス（７６）は、前記遠心式多翼ファン（７１）の全周にわたって、前記翼（７２）における前記シュラウド（７７）に向かって延びる縁よりも前記回転軸（７ａ）方向に延びて形成されるとともに、前記翼（７２）における前記回転軸（７ａ）と平行に延びる縁に沿って形成されていることを特徴とする請求項１ないし３に記載の遠心式送風機。
前記シュラウド（７７）には、前記遠心式多翼ファン（７１）の前記吸入口（７５）側端部のうち、前記翼（７２）における前記シュラウド（７７）に向かって延びる縁よりも前記吸入口（７５）側に延びて突出する延出部（７７ｂ）が形成されており、
さらに、前記ケーシング（７４）は、前記延出部（７７ｂ）との間に前記第１の隙間（δ₁）から連なる第２の隙間（δ₂）が介在するように形成されていることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１つに記載の遠心式送風機。