JP5374206B2 - 遠心ファン及び車両用空調装置 - Google Patents
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1)吸音材(インシュレーション)を貼付する。
2)断面寸法(流路断面積)を大きくして通過風速を低減する。すなわち、断面寸法拡大により断面通過風速が低減されると、発生する空力騒音レベルの低下により低騒音化を図ることができる。一般的には、低速域での空力騒音は、風速の5〜6乗に比例するといわれている。
また、遠心ファンの騒音低減に関する他の従来技術としては、下記の特許文献1(図12等を参照)に開示されたものがある。この従来技術では、スクロールケーシングの外周側内壁に、遠心式多翼ファン側へ突出する突出する略三角形状の突出部を形成している。この突出部は、ファンから吹き出す最も流速の高い空気を吸入口側及び反吸入口側に容易に分流することができるので、旋回流の生成を促進して騒音を低減できるとされる。
一方、遠心ファンの断面寸法を拡大する対策は、資材費の増加によるコストアップ、重量増加による車両の燃費悪化、及び寸法拡大による車両搭載物との干渉が問題となる。すなわち、この対策は空調機ユニット自体を大型化させるため、資材費増加によるコストアップの要因になることや、車両搭載物との干渉により必要寸法が確保できなくなることが懸念される。
本発明は、上記の事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、スクロールケーシング内を流れる流体の圧力変動位置が移動することを抑制して運転騒音を低減した遠心ファン、及びこの遠心ファンを備えた車両用空調装置を提供することにある。
本発明の請求項1に係る遠心ファンは、回転軸周りに多数枚の翼を有し、前記回転軸の軸方向から吸入した流体を径外方向へ向けて吹き出す遠心式の羽根車と、該羽根車を収納するとともに前記羽根車から吹き出した流体を流す渦巻き状の流体流路を形成し、前記回転軸の軸方向に吸入口を有し、かつ、渦巻きの巻き終わり部より流れ方向の下流側に吹出口を有するスクロールケーシングとを備え、前記スクロールケーシングのスクロール壁面に、流れ方向へ延在し、流路幅方向を分割することで前記スクロール壁面の略全周にわたってフローパターンを固定化する複数のリブを設けたことを特徴とするものである。
また、この場合のリブ形状は、平板(矩形断面)でもよいし、あるいは、リブレットのような三角柱でもよく、特に限定されることはない。
また、本発明の凹溝部を含む全流路断面積は、凹溝部形成による増減がない略同じ値となるように設定される。
また、本発明の凹溝部は、スクロールケーシングの全流路幅に対して略1/4程度の流路幅となるように、換言すれば、羽根車の幅を基準として略1/4程度の流路幅となるように、全流路幅の中央付近に形成することが望ましい。
また、本発明の凹溝部は、その深さ(外周方向への突出量)が上流側から下流側へ向けて漸次大きくなるように形成してもよく、この場合、騒音の厳しい位置でフローパターンを固定化できる所望の深さを有していればよい。
従って、スクロールケーシングに複数のリブを設けるか、あるいは凹溝部を設けるという簡単な構造変更により、遠心ファンを大型化することなく低騒音化を達成できる。このため、本発明の遠心ファン及びこの遠心ファンを備えた車両用空調装置は、資材費や加工費の増加を最小限に抑え、車両の燃費を悪化させる重量増加も最小限に抑えた低騒音かを実現し、しかも、空気調和ユニットや車両に搭載する際の設計自由度を低下させることもない。
車両用空調装置は、乗用車等の車室内を空調してする快適な車室内環境を提供する装置である。この車両用空調装置は、たとえば図4に示すように構成されたエアミックス方式の空気調和ユニット(HVAC;Heating Ventilation Air-Conditioning)HVと、空気調和ユニットHVに液冷媒を供給する冷媒系(不図示)と、空気調和ユニットHVに熱源を供給する加熱源系(不図示)と、空気調和ユニットHV、冷媒系及び加熱源系の作動制御を行う制御部(不図示)とを具備して構成される。
上述した加熱源系は、ヒータコア4に空気と熱交換して加熱する熱源を供給するものである。通常の車両用空調装置において、加熱源系から供給される熱源は、車両走行用のエンジンを冷却しているエンジン冷却水(温水)の一部が使用される。
以下、上述した遠心ファン10の構成について、図1から図3を参照して説明する。
図示の遠心ファン10は、スクロールケーシング11の内部に遠心式の羽根車(多翼ファン)20が収納設置されている。
羽根車20は、回転軸21の周りに多数枚の翼22を有し、電動機23の駆動力を得て回転することにより、回転軸21の軸方向から吸入した流体を径外方向へ向けて吹き出すように構成されている。なお、図中の符号24はハブ、25はシュラウドである。
なお、リブ17の形状については、上述した矩形断面形状に限定されることはなく、たとえばリブレットのような三角柱等の採用が可能である。
この結果、流路12を流れる流体は、スクロール壁面近傍において、流れの乱れが抑えられるとともにフローパターンが固定化されるので、流れの時間的な変動は小さくなる。すなわち、流れの乱れに起因する流体の圧力変動は時間的変化が小さくなるので、遠心ファン10において騒音(流動音)の原因となる流体の圧力変動(振動)が生じる場所は固定される。
続いて、第2の実施形態として、図6に示す遠心ファン10Aを図面に基づいて説明する。なお、上述した実施形態と同様の部分には同じ符号を付し、その詳細な説明は省略する。
図示の遠心ファン10Aは、スクロールケーシング11Aの内部に遠心式の羽根車20が収納設置されている。この実施形態では、スクロールケーシング11Aのスクロール壁面に流れ方向へ連続する凹溝部18が設けられている。
また、上述した凹溝部18は、流体流路12の流路断面積に増減がないように、すなわち、凹溝部18を含む流体流路12の全流路断面積が、遠心ファン10Aの送風性能に影響を及ぼさないように設定されている。換言すれば、凹溝部18を設けた後の流路断面積については、凹溝部形成による増減がないように、凹溝部18を設ける前と略同じ値に設定されている。
また、上述した凹溝部18は、その深さDが上流側から下流側へ向けて漸次大きく(深く)なるように形成してもよい。この場合の深さDは、騒音の厳しい位置でフローパターンを固定化するのに必要な値を有していればよい。
なお、本発明は上述した実施形態に限定されることはなく、その要旨を逸脱しない範囲内において適宜変更することができる。
2 空気流路
10,10A 遠心ファン(遠心式多翼ファン)
11,11A スクロールケーシング
12 流体流路
12a 外周壁面
13 吸入口
14 吹出口
17 リブ
18 凹溝部
20 羽根車
21 回転軸
22 翼
HV 空気調和ユニット
Claims (3)
- 回転軸周りに多数枚の翼を有し、前記回転軸の軸方向から吸入した流体を径外方向へ向けて吹き出す遠心式の羽根車と、
該羽根車を収納するとともに前記羽根車から吹き出した流体を流す渦巻き状の流体流路を形成し、前記回転軸の軸方向に吸入口を有し、かつ、渦巻きの巻き終わり部より流れ方向の下流側に吹出口を有するスクロールケーシングとを備え、
前記スクロールケーシングのスクロール壁面に、流れ方向へ延在し、流路幅方向を分割することで前記スクロール壁面の略全周にわたってフローパターンを固定化する複数のリブを設けたことを特徴とする遠心ファン。 - 前記リブは、前記スクロールケーシングのスクロール壁面に流れ方向へ連続する凹溝部を設けて形成されることを特徴とする請求項1に記載の遠心ファン。
- ケーシング内に形成された空気流路にエバポレータ及びヒータコアを備え、請求項1または請求項2に記載の遠心ファンを介して送風された空気が、前記エバポレータを通過して冷却される冷風と前記ヒータコアを通過して加熱される温風との混合割合により温度調整される空気調和ユニットと、
ガス状の冷媒を圧縮する圧縮機と、高圧のガス冷媒を外気と熱交換して凝縮させるコンデンサと、高温高圧の液冷媒を低温低圧の液冷媒にする膨張弁とを具備し、前記エバポレータに空気と熱交換して冷却する低温低圧の液冷媒を供給する冷媒系と、
前記ヒータコアに空気と熱交換して加熱する熱源を供給する加熱源系と、
前記空気調和ユニット、前記冷媒系及び前記加熱源系の作動制御を行う制御部とを具備して構成したことを特徴とする車両用空調装置。
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