JP5466315B2

JP5466315B2 - ブロワアセンブリ

Info

Publication number: JP5466315B2
Application number: JP2013021933A
Authority: JP
Inventors: アールアイヤルジャヤンティ; キースハウプトエリック; アンソニーヴァーメットデニス
Original assignee: ハラビステオンクライメイトコントロールコーポレイション
Priority date: 2012-02-10
Filing date: 2013-02-07
Publication date: 2014-04-09
Anticipated expiration: 2033-02-07
Also published as: DE102013101133A1; US9086073B2; JP2013164070A; DE102013101133B4; US20130209245A1

Description

本発明は、ブロワアセンブリに関し、より具体的には、効率を最適化し、その動作中の雑音及び振動を最小化するブロワアセンブリに関する。

遠心ファン又は遠心ブロワは、強制された空気の流れを空気ダクトを通して導くために一般的に使用される。一般的なブロワアセンブリでは、空気は、空気入口を通って筺体の中に引き込まれ、空気出口を通って筺体から排出される。ブロワアセンブリは、一般的には、筺体内で所定の方向に回転する電気的に駆動されるファンホイールを備えている。ファンホイールは、空気を回転軸に沿って軸方向にファンホイールの中に引き込み、空気をそこから半径方向に外方に排出する１つ以上の湾曲したブレードを備えている。

一般的に、車両の加熱、換気、及びエアコン（ＨＶＡＣ）システムといった空調用途において、遠心ブロワは、車両の動作条件のある範囲にわたって効果的且つ効率的に動作することが要求される。しかしながら、現在の遠心ブロワは、かなりの電気エネルギーを消費し、これは、車両の燃料経済性に悪影響を及ぼす。さらに、車両の高い負荷動作条件の間、ＨＶＡＣシステムのエネルギー消費は、一般に、車両の利用可能な電気エネルギーのかなりの部分を占める。このため、遠心ブロワの電気負荷を最小化することは、車両の全体的な効率の改善に重大である。

現在の遠心ブロワは、また、所望の乗員の快適度を満たすような極端な駆動条件では、不適切な空気流を生成する。そのため、車両製造者は、そのパッケージサイズを増加することなく、所望される乗員の快適度を満たすように、遠心ブロワの能力の増加が要求されている。

したがって、筺体と、ブロワアセンブリに進入するある容量の空気を回転させるためのファンホイールと、を備え、費用、パッケージサイズ、及びその複雑性が最小化され、その効率が最大化される、ブロワアセンブリを生産することが望ましい。

本発明においては、筺体と、ブロワアセンブリに進入するある容量の空気を回転させるためのファンホイールとを備え、費用、気流制限、及びその複雑性が最小化され、その効率が最大化される、ブロワアセンブリを見出した。

一実施形態においては、ブロワアセンブリは、流体入口及び離間する流体出口を備えた筺体と、筺体内に配置されるファンホイールと、を有し、ファンホイールは、ハブと、ファンホイールの回転軸にほぼ平行な方向にハブから軸方向に離間する内側リングと、内側リングから半径方向に外方に離間する外側リングと、ファンホイールの回転軸にほぼ平行に延びる複数の外側ブレードと、を備え、外側ブレードのうちの少なくとも１つの第１の端部は、ハブに連結され、外側ブレードのうちの少なくとも１つの第２の端部は、内側リング及び外側リングに連結される。

他の実施形態においては、ブロワアセンブリは、流体入口及び流体出口を備えた筺体と、筺体内に配置されるファンホイールと、を有し、筺体の内面及びファンホイールの外周面は、その中で流体の流れを受容するようにスクロールダクトを形成し、スクロールダクトは、スクロールダクトの断面積が最小化される場所として概ね形成されるスクロールカットオフから、流体出口に向かって、軸方向且つ半径方向に拡張し、半径方向における拡張率は、スクロールカットオフから流体出口までの軸方向における拡張率よりも大きい。

他の実施形態において、ブロワアセンブリは、流体入口及び離間する流体出口を備えた筺体と、筺体内に配置されるファンホイールと、を備え、ファンホイールは、ハブと、ファンホイールの回転軸にほぼ平行な方向にハブから軸方向に離間する内側リングと、内側リングから半径方向外側に離間する外側リングと、ファンホイールの回転軸にほぼ平行に延びる複数の外側ブレードと、を備え、外側ブレードのうちの少なくとも１つの第１の端部は、ハブに連結され、外側ブレードのうちの少なくとも１つの第２の端部は、内側リング及び外側リングに連結され、筺体の内面及びファンホイールの外周面は、その中で流体の流れを受容するようにスクロールダクトを形成し、スクロールダクトは、スクロールダクトの断面積が最小化される場所として概ね形成されるスクロールカットオフから、流体出口に向かって、軸方向且つ半径方向に拡張する。

本発明の上述した目的及び利点は、添付図面を参照し、以下の本発明の好ましい実施形態の詳細な説明から、当業者にとって容易に明らかとなる。

本発明の一実施形態によるブロワアセンブリの部分上方斜視図である。図１に示すブロワアセンブリの上面図である。図２の線３−３に沿った、本発明の一実施形態のブロワアセンブリの部分縦断面図であり、ハブと、内側環状リング及び外側環状リングと、ハブと環状リングのうちの少なくとも１つとの間に延びる内側ブレード及び外側ブレードとを備えた、ファンホイールを示し、内側ブレードの縁部は、内側環状リングの縁部からオフセットされている。図３のファンホイールを備えた変形例による筺体を示すブロワアセンブリの部分縦断面図である。内側環状リングの縁部まで延びる内側ブレードの縁部を示す変形例によるファンホイールの上方斜視図である。外側ブレード間に形成される開口を閉鎖するように、内側環状リングと外側環状リングとの間に延びる環状スカート部分を示す、変形例によるファンホイールの上面図である。

以下の発明を実施するための形態及び添付図面は、本発明の種々の例示的な実施形態を説明している。これらは、当業者が本発明を実施することを可能にする役割を果たし、本発明の範囲を制限することは意図していない。

図１〜図４は、本発明によるブロワアセンブリ１０を示す。ブロワアセンブリ１０は、筺体１２と、同心円状に配置される内側環状リング１６及び外側環状リング１８を備えた遠心ファンホイール１４と、ファンホイール１４の回転を引き起こすためのモータ（図示せず）と、を有する。ブロワアセンブリ１０は、車両（図示せず）のエアコンユニットのために使用される。ブロワアセンブリ１０は、所望に応じて他の用途において使用してもよいことが理解される。示される筺体１２及びファンホイール１４は、プラスチックから形成されるが、筺体１２及びファンホイール１４は、所望に応じて他の材料から形成することができるということが理解される。

本実施形態において、筺体１２は、第１の筺体部分２０と、第２の筺体部分２２とを備えている。第１の筺体部分２０及び第２の筺体部分２２は、ともに接合され、ファンホイール１４をほぼ包囲するように協働する。第１の筺体部分２０の内周面２６及び第２の筺体部分２２の内周面２８は、筺体１２の内面２４を形成する。筺体１２の内面２４及びファンホイール１４の外周面３０は、スクロールダクト３２を形成する。スクロールダクト３２は、そこを通ってファンホイール１４によって受容される空気の流れを許容する。軸方向空気入口３４は、ファンホイール１４への空気の流れを円滑化するように、筺体１２内に形成され、接線方向空気出口３６（図１に図示）は、スクロールダクト３２からの空気の流れを円滑化するように、筺体１２内に形成される。

図３及び図４に示されるように、スクロールダクト３２は、ほぼＤ形状の断面積を有する。スクロールダクト３２の内面２４は、第１の筺体部分２０の内周面２６と第２の筺体部分２２の内周面２８との間のファンホイール１４の軸方向において測定される、可変距離Ｄ₁、Ｄ₂、Ｄ₃、．．．Ｄ_n（図３参照）によって形成される。スクロールダクト３２の内面２４は、ファンホイール１４の回転軸Ａと、第１の筺体部分２０の内周面２６及び第２の筺体部分２２の内周面２８との間のファンホイール１４の半径方向において測定される。さらに、スクロールダクト３２の内面２４は、可変半径Ｒ₁、Ｒ₂、Ｒ₃、Ｒ₄、．．Ｒ_n（図３参照）によって形成される。図示されているように、スクロールダクト３２は、スクロールカットオフ３８（図２に示されているスクロールダクト３２の最も狭い点、又はスクロールダクト３２の断面積が最小化される場所）から、空気出口３６に向かって、ファンホイール１４の軸方向、ならびにファンホイール１４の半径方向に徐々に拡張する。すなわち、スクロールダクト３２の断面積は、スクロールカットオフ３８から空気出口３６に向かって概ね増加する。本実施形態において、スクロールカットオフ３８から空気出口３６に向かう、距離Ｄ₁、Ｄ₂、Ｄ₃、．．．Ｄ_n（軸方向拡張）の変化率は、半径Ｒ₁、Ｒ₂、Ｒ₃、Ｒ₄、．．Ｒ_n（半径方向拡張）の変化率とは異なる。非限定的な実施例では、スクロールカットオフ３８から空気出口３６への、スクロールダクト３２の半径方向拡張率は、スクロールダクト３２の軸方向拡張率よりも大きい。スクロールカットオフ３８から空気出口３６へのスクロールダクト３２の軸方向且つ半径方向の拡張は、ファンホイール１４が動的水頭圧力（dynamic head pressure）をより効果的に変換して、所定の流量のために比較的より高い静的圧力を得ることを可能にし、それによって、ブロワアセンブリ１０の効率を改善する。

図３及び図４に示されるように、第１の入口特性部（a first inlet feature）４０は、スクロールダクト３２内の空気が、ファンホイール１４の外側環状リング１８と筺体１２の内壁４４との間に形成される間隙Ｇ₁を通り、且つ空気入口３４の中へ流れるのを妨げるように、筺体１２上に形成される。したがって、第１の入口特性部４０は、空気入口３４における空気の再循環流を最小化する。ある実施形態において、第１の入口特性部４０は、間隙Ｇ₁に跨り、ファンホイール１４の内側環状リング１６と外側環状リング１８との間に延びる。しかしながら、第１の入口特性部４０は、所望に応じて、例えば、ほぼ湾曲した断面形状といった、任意の形状及びサイズを有することができるということが理解される。

図４に示される第２の入口特性部（a second inlet feature）４６は、スクロールダクト３２内の空気が、ファンホイール１４の内側環状リング１６と外側環状リング１８との間に形成される間隙Ｇ₂を通って、及び空気入口３４の中へ流れるのを妨げるように、第１の入口特性部４０と一体的に、又は別々に形成することができる。したがって、第２の入口特性部４６は、さらに、空気入口３４における空気の再循環流を最小化する。本実施形態において、第２の入口特性部４６は、間隙Ｇ₂に跨り、ファンホイール１４の内側環状リング１６によって形成される開口の中へと延びる。しかしながら、第２の入口特性部４６は、所望に応じて、例えば、ほぼ湾曲した断面形状といった、任意の形状及びサイズを有することができるということが理解される。入口特性部４０，４６は、空気入口３４の全周辺、又は、例えば、筺体１２のスクロールカットオフ３８に隣接する部分といった、空気入口３４の周辺の任意の部分に外接するように形成することができるということがさらに理解される。

図３〜図６に示されるように、ファンホイール１４は、内側環状リング１６及び外側環状リング１８と、ハブ５０と、離間する外側ブレード５２の環状アレイと、を備えている。ファンホイール１４のハブ５０は、それによる回転運動を付与するように、モータの回転シャフト（図示せず）に接続される。ファンホイール１４は、所望に応じて、任意の手動又は自動手段によって回転させることができるということが理解される。矢印Ｂによって示される第１の方向におけるファンホイール１４の回転運動は、空気入口３４内で受容される空気の流れを、ファンホイール１４に関して、半径方向外側の方向に、増加された動的圧力で流れさせる。ハブ５０の中心部分は、空気入口３４に向かって延在し、ドームを形成する。図示されている実施形態において、外側ブレード５２は、ファンホイール１４の回転軸Ａに関して、等間隔で、ハブ５０の周辺上に配置されるが、他の間隔を使用することもできる。所望される場合、追加の外側ブレード５２を採用してもよいし、或いは、図示されるものよりも少ない外側ブレード５２を採用してもよい。

外側ブレード５２の各々は、その第１の端部５６から外側ブレード５２の全長に沿って、その第２の端部５８まで延びる、ほぼ直線状の縁部５４を備えている。外側ブレード５２の縁部６２（図５参照）は、湾曲した、又は丸みのある縁部であるが、縁部６２は、所望に応じて、例えば、直線状といった、他の形状を有してもよい。外側ブレード５２の各々は、第１の表面６４と、反対の第２の表面６６と、をさらに備えている。本実施形態において、第１の表面６４及び第２の表面６６は、ファンホイール１４の回転方向Ｂにおいて、ほぼ凹状の形状を有する。第１の表面６４及び第２の表面６６は、所望に応じて、例えば、ファンホイール１４の回転方向において、ほぼ凸状の形状、又はほぼ平面形状といった、任意の形状を有することができるということが理解される。

外側ブレード５２は、ファンホイール１４の回転軸Ａとほぼ平行に、ハブ５０上に位置付けられる。図示されるように、外側ブレード５２の各々の第１の端部５６は、ハブ５０の外周に接続され、外側ブレード５２の各々の第２の端部５８は、外側環状リング１８のシュラウド部分６８、及び内側環状リング１６の外周面７０に接続される。外側ブレード５２は、所望される場合、ハブ５０及び環状リング１６，１８と別に、又は一体的に形成することができるということが理解される。示されるシュラウド部分６８は、概ね環状形状を有し、外側環状リング１８の内周を形成する。内側環状リング１６は、外側環状リング１８及び外側ブレード５２に支持及び剛性を提供する。

ファンホイール１４は、離間する内側ブレード７２の環状アレイをさらに備えていてもよい。図示されるように、内側ブレード７２は、外側ブレード５２と一体的に形成される。しかしながら、内側ブレード７２は、所望される場合、外側ブレード５２とは別に形成することができるということが理解される。図示される実施形態において、内側ブレード７２は、ファンホイール１４の回転軸Ａに関して、等間隔で、ハブ５０上に配置されるが、他の間隔を使用してもよい。所望される場合、追加の、又は図示されるものよりも少ない内側ブレード７２を採用してもよい。

内側ブレード７２の各々は、その第１の端部７６から内側ブレード７２の全長に沿って、その第２の端部７８まで延びる、ほぼ直線状の前縁部７４を備えている。図示される内側ブレード７２の縁部８２は、湾曲した、又は丸みのある縁部であるが、縁部８２は、所望に応じて、例えば、直線状といった、他の形状を有してもよい。内側ブレード７２の各々は、第１の表面８４と、反対の第２の表面８６と、をさらに備えている。本実施形態において、内側ブレード７２の表面８４、８６は、外側ブレード５２のそれぞれの表面６４、６６と合併する。非限定的な実施例において、第１の表面８４及び第２の表面８６は、ファンホイール１４の回転方向Ｂにおいて、ほぼ凹状の形状を有する。第１の表面８４及び第２の表面８６は、所望に応じて、例えば、ファンホイール１４の回転方向において、ほぼ凸状の形状、又はほぼ平面形状といった、任意の形状を有していてもよいことが理解される。

内側ブレード７２は、ファンホイール１４の回転軸Ａとほぼ平行に、ハブ５０上に位置付けられる。図示されるように、内側ブレード７２の各々の第１の端部７６は、ハブ５０に接続され、内側ブレード７２の各々の第２の端部７８は、内側環状リング１６の内周面８８に接続される。内側ブレード７２は、所望される場合、ハブ５０及び内側環状リング１６と別に、又は一体的に形成してもよいことが理解される。図１〜図４に示される実施形態において、内側ブレード７２の各々の第２の端部７８の縁部８２は、内側環状リング１６の縁部９０からオフセットされている。図５に示される他の実施形態において、内側ブレード７２の各々の第２の端部７８の縁部８２は、内側環状リング１６の縁部９０まで延びる。

外側ブレード５２の間に形成される開口９２は、空気入口３４における動的圧力の蓄積を最小化する。本実施形態において、開口９２は、内側環状リング１６と外側環状リング１８との間に延びる、環状スカート部分９４（図６に図示）によって閉鎖することができる。開口９２の閉鎖は、空気入口３４を通る空気の流れを、スクロールカットオフ３８を過ぎて、空気出口３６を通る空気の流れから分離する。空気入口３４を通る空気の流れの分離は、空気入口３４における空気の再循環流をさらに最小化する。したがって、空気の再循環流と空気入口３４を通る空気の流れとの間の干渉によって生成される乱流及び雑音もまた、最小化される。スカート部分９４によって円滑化される、空気入口３４における空気の再循環流の最小化はまた、スクロールダクト３２内の動的圧力及び空気の蓄積を最小化する。

使用時、ファンホイール１４は、モータによって駆動され、回転軸Ａを中心として回転される。ファンホイール１４の回転は、空気を筺体１２の空気入口３４を通って流れさせる。ブレード５２、７２は、ファンホイール１４の回転軸Ａに平行なほぼ軸方向から、回転軸Ａに垂直なほぼ半径方向への空気の方向の変更を引き起こす。したがって、空気は、空気入口３４を通って、ファンホイール１４の中へ軸方向に流れ、次いで、ファンホイール１４からスクロールダクト３２の中へ半径方向外側に流れる。その後、空気は、ブロワアセンブリ１０から空気出口３６を通って、所望の領域へ流出する。

上述した説明から、当業者は、本発明の本質的な特徴を容易に確認することができ、その精神及び範囲から逸脱することなく、本発明に種々の変更及び修正を行って、種々の使用及び条件にそれを適合させることができる。

１０ブロワアセンブリ
１２筺体
１４遠心ファンホイール
１６内側環状リング
１８外側環状リング
２０第１の筺体部分
２２第２の筺体部分
２４筺体の内面
２６第１の筺体部分の内周面
２８第２の筺体部分の内周面
３０ファンホイールの外周面
３２スクロールダクト
３４軸方向空気入口
３６接線方向空気出口
３８スクロールカットオフ
４０第１の入口特性部
４４筺体の内壁
４６第２の入口特性部
５０ハブ
５２外側ブレード
５４外側ブレードの縁部
５６外側ブレードの第１の端部
５８外側ブレードの第２の端部
６２外側ブレードの縁部
６４外側ブレードの第１の表面
６６外側ブレードの第２の表面
６８外側環状リングのシュラウド部分
７０内側環状リングの外周面
７２内側ブレード
７４内側ブレードの前縁部
７６内側ブレードの第１の端部
７８内側ブレードの第２の端部
８２内側ブレードの縁部
８４内側ブレードの第１の表面
８６内側ブレードの第２の表面
８８内側環状リングの内周面
９０内側環状リングの縁部
９２開口
９４環状スカート部分

Claims

ブロワアセンブリであって、
流体入口及び離間する流体出口を備えた筺体と、
上記筺体内に配置されるファンホイールと、を有し、
上記ファンホイールは、ハブと、上記ファンホイールの回転軸にほぼ平行な方向に上記ハブから軸方向に離間する内側リングと、上記内側リングから半径方向外側に離間する外側リングと、上記ファンホイールの上記回転軸にほぼ平行に延びる複数の外側ブレードと、を備え、上記外側ブレードのうちの少なくとも１つの第１の端部は、上記ハブに連結され、上記外側ブレードのうちの上記少なくとも１つの第２の端部は、上記内側リング及び上記外側リングに連結されることを特徴とするブロワアセンブリ。
上記ファンホイールは、上記ファンホイールの上記外側ブレード同士の間に形成される開口を閉鎖するように、上記内側リングと上記外側リングとの間に延びるスカート部分を備えている請求項１記載のブロワアセンブリ。
上記ファンホイールは、上記ファンホイールの上記回転軸にほぼ平行に延びる複数の内側ブレードを備え、上記内側ブレードの各々の第１の端部は、上記ハブに連結され、上記内側ブレードの各々の第２の端部は、上記内側リングに連結される請求項１記載のブロワアセンブリ。
上記内側ブレードは、上記外側ブレードと一体的に形成される請求項３記載のブロワアセンブリ。
上記内側ブレードのうちの少なくとも１つの上記第２の端部は、上記内側リングの縁部まで延びる請求項３記載のブロワアセンブリ。
上記内側ブレードのうちの少なくとも１つの上記第２の端部は、上記内側リングの縁部からオフセットされている請求項３記載のブロワアセンブリ。
上記筺体は、上記筺体内から上記流体入口へ入る流体の流れを妨げるように、上記流体入口に少なくとも部分的に外接する、少なくとも１つの入口特性部を備えている請求項１記載のブロワアセンブリ。
上記筺体は、第１の筺体部分と、第２の筺体部分と、を備えている請求項１記載のブロワアセンブリ。
上記筺体の内面は、上記第１の筺体部分の内周面及び上記第２の筺体部分の内周面によって、少なくとも部分的に形成される請求項８記載のブロワアセンブリ。
上記第１の筺体部分の上記内周面と上記第２の筺体部分の上記内周面との間の距離は、可変である請求項９記載のブロワアセンブリ。
上記第１の筺体部分の上記内周面と上記第２の筺体部分の上記内周面との間の上記距離は、上記筺体内に形成されるスクロールダクトの断面積が最小化される場所として概ね形成されるスクロールカットオフから、上記筺体の上記流体出口まで増加する、請求項１０記載のブロワアセンブリ。
上記ファンホイールの上記回転軸と上記筺体の上記内面との間で測定される上記筺体の半径は、可変である請求項９記載のブロワアセンブリ。
上記ファンホイールの上記回転軸と上記筺体の上記内面との間で測定される上記筺体の上記半径は、上記筺体内に形成されるスクロールダクトの断面積が最小化される場所として概ね形成されるスクロールカットオフから上記筺体の上記流体出口まで増加する請求項１２記載のブロワアセンブリ。
ブロワアセンブリであって、
流体入口及び流体出口を備えた筺体と、
上記筺体内に配置されるファンホイールと、を有し、
上記筺体の内面及び上記ファンホイールの外周面は、流体の流れを受容するようにスクロールダクトを形成し、上記スクロールダクトは、このスクロールダクトの断面積が最小化される場所として概ね形成されるスクロールカットオフから上記流体出口に向かって、軸方向且つ半径方向に拡張し、上記スクロールカットオフから上記流体出口までの半径方向における拡張率は、軸方向における拡張率よりも大きいことを特徴とするブロワアセンブリ。
上記筺体の上記内面は、第１の筺体部分の内周面及び第２の筺体部分の内周面によって、少なくとも部分的に形成される請求項１４記載のブロワアセンブリ。
上記第１の筺体部分の上記内周面と上記第２の筺体部分の上記内周面との間の距離は、可変である請求項１５記載のブロワアセンブリ。
上記ファンホイールの上記回転軸と上記筺体の上記内面との間で測定される上記筺体の半径は、可変である請求項１４記載のブロワアセンブリ。
ブロワアセンブリであって、
流体入口及び離間する流体出口を備えた筺体と、
上記筺体内に配置されるファンホイールと、を有し、
上記ファンホイールは、ハブと、上記ファンホイールの回転軸にほぼ平行な方向に上記ハブから軸方向に離間する内側リングと、この内側リングから半径方向外側に離間する外側リングと、上記ファンホイールの上記回転軸にほぼ平行に延びる複数の外側ブレードと、を備え、上記外側ブレードのうちの少なくとも１つの第１の端部は、上記ハブに連結され、上記外側ブレードのうちの上記少なくとも１つの第２の端部は、上記内側リング及び上記外側リングに連結され、上記筺体の内面及び上記ファンホイールの外周面は、その中に流体の流れを受容するようにスクロールダクトを形成し、上記スクロールダクトは、上記スクロールダクトの断面積が最小化される場所として概ね形成されるスクロールカットオフから上記流体出口に向かって軸方向且つ半径方向に拡張することを特徴とするブロワアセンブリ。
上記スクロールカットオフから上記流体出口までの半径方向における拡張率は、軸方向における拡張率よりも大きい請求項１８記載のブロワアセンブリ。
上記ファンホイールの上記回転軸と上記筺体の上記内面との間で測定される上記筺体の半径、及び上記筺体の第１の筺体部分の内周面と第２の筺体部分の内周面との間の距離のうちの少なくとも１つは、可変である請求項１８記載のブロワアセンブリ。