JP6691852B2 - 遠心式送風機 - Google Patents

Description

本発明は遠心式送風機に関し、一層詳細には、車両に搭載される空調装置に用いられる遠心式送風機に関する。

従来から、複数の羽根を有したファンの外周側に渦巻状の通路が形成され、前記ファンの回転作用下に該ファンの軸方向に開口したケーシングのベルマウスから空気を取り入れ、その空気を通路に沿って旋回させ、前記通路の周方向から接線方向に突出した直線部の吹出口から吐出する遠心式送風機が知られている。

この遠心式送風機は、例えば、特許文献１に開示されるように、通路の外周側に設けられるスクロール壁が径方向外側に向かって凸状となるように形成され、ファンから通路へと流入する空気流と前記通路に沿って流れる空気流との衝突を緩和することで騒音の発生及び送風効率の低下を防止する構造としている。

特開２０１０−２５０３０号公報

しかしながら、上述した特許文献１に係る遠心式送風機では、スクロール壁の巻き始めとなるノーズ部近傍における通路内の圧力上昇を招くことで騒音発生の原因となり、一方、吹出口近傍においては、スクロール壁を径方向外側へ凸状とすることで空気の流速が低下してしまうという問題がある。

本発明は、前記の課題を考慮してなされたものであり、さらなる騒音の低減を図ると共に送風効率の向上を図ることが可能な遠心式送風機を提供することを目的とする。

前記の目的を達成するために、本発明は、内部に渦巻状の通路を有したケーシングと、ケーシング内に回転自在に収納されたファンと、ファンを回転させる駆動源と、ケーシングの軸方向一端側に開口した空気取入口と、通路の外周側に吐出口に向かって螺旋状に径寸法の変化するスクロール壁とを有した遠心式送風機において、
スクロール壁は、スクロール壁の巻き始めから吐出口を有した直線部と接合される巻き終わりまでの間において、巻き始めから巻き終わり側に向かって所定角度となる第１の範囲及び巻き終わりから巻き始め側に向かって所定角度となる第２の範囲で軸方向と平行な鉛直状に形成され、第１の範囲と第２の範囲との間に設けられ所定角度の巻き角からなる第３の範囲では、軸方向において空気取入口側となる部位に径方向内側に向かって傾斜した傾斜部を有し、傾斜部の傾斜角度が巻き角に応じて変化し、
第３の範囲内における巻き角の中間部において最大となり、中間部から巻き始め側及び巻き終わり側に向かってそれぞれ徐々に小さくなるように形成されることを特徴とする。

本発明によれば、遠心式送風機を構成するケーシングにおいて、そのスクロール壁の巻き始めから吐出口を有した直線部と接合される巻き終わりまでの間において、巻き始め側となる第１の範囲及び巻き終わり側となる第２の範囲でスクロール壁が軸方向と平行な鉛直状に形成される。また、スクロール壁は、第１の範囲と第２の範囲との間となる第３の範囲において、軸方向において空気取入口側となる部位に径方向内側に向かって傾斜した傾斜部を有し、傾斜部の傾斜角度が巻き角に応じて変化し、第３の範囲内における巻き角の中間部において最大となり、中間部から巻き始め側及び巻き終わり側に向かってそれぞれ徐々に小さくなるように形成される。

従って、第１及び第２の範囲では、ファンから通路側への径方向外側に向かった空気流の流入を好適に抑制でき、通路に沿って旋回するように空気を円滑に流すことが可能となるため、巻き始め近傍における通路内の圧力上昇が抑制され、しかも、空気流がスクロール壁に衝突することで生じる騒音を低減することが可能となる。一方、巻き終わり近傍では、通路に沿った旋回方向の空気の流速を高め、円滑に吐出口側へと流通させることができるため、空気の送風効率を向上させることができる。また、第３の範囲では、ファンから径方向外側へと流れる空気を通路内へと円滑に流入させることが可能となるため、送風効率のさらなる向上を図ることが可能となる。その結果、遠心式送風機における騒音のさらなる低減を図りつつ、空気の送風効率を向上させることが可能となる。

本発明によれば、以下の効果が得られる。

すなわち、遠心式送風機のスクロール壁を、その巻き始め側となる第１の範囲及び巻き終わり側となる第２の範囲で軸方向と平行な鉛直状にそれぞれ形成し、第１の範囲と第２の範囲との間となる第３の範囲において、軸方向において空気取入口側となる部位に径方向内側に向かって傾斜した傾斜部を有し、傾斜部の傾斜角度を巻き角に応じて変化するように形成することにより、第１及び第２の範囲で、ファンから通路側への径方向外側に向かった空気流の流入を好適に抑制でき騒音を低減することが可能となり、巻き終わり近傍では旋回方向の空気の流速を高めることで送風効率を向上させることができる。

また、第３の範囲では、ファンから径方向外側へと流れる空気を通路内へと円滑に流入させることで送風効率のさらなる向上を図ることができる。

本発明の実施の形態に係る遠心式送風機の一部断面平面図である。 図１のＩＩ−ＩＩ線に沿った一部省略断面図である。 図３Ａは、図１のＩＩＩＡ−ＩＩＩＡ線に沿った断面図であり、図３Ｂは、図１のＩＩＩＢ−ＩＩＩＢ線に沿った断面図であり、図３Ｃは、図１のＩＩＩＣ−ＩＩＩＣ線に沿った断面図である。 図１のＩＶ−ＩＶ線に沿った断面図である。

本発明に係る遠心式送風機について好適な実施の形態を挙げ、添付の図面を参照しながら以下詳細に説明する。図１において、参照符号１０は、本発明の実施の形態に係る遠心式送風機を示す。

この遠心式送風機１０は、図１に示されるように、モータ等からなる駆動源１２と、該駆動源１２の駆動作用下に回転駆動するファン１４と、該ファン１４の外周を囲繞するように設けられ、空気が流通する渦巻状の通路１６を有したケーシング１８とを含む。

駆動源１２は、図１及び図２に示されるように、例えば、ケーシング１８の略中央下部に設けられ、その駆動軸２０がファン１４の中心部に対して連結され、このファン１４は、ケーシング１８の略中央に収納され、周方向に沿って等間隔離間した複数のブレード２２を有し、駆動源１２の駆動作用下に駆動軸２０と一体的に回転する。なお、ファン１４は、図１において時計回り（矢印Ａ方向）に回転する。

ケーシング１８は、例えば、ファン１４の外周側を囲繞する通路１６を内部に有し、その外周側に設けられたスクロール壁２４が螺旋状（例えば、対数螺旋状）に形成されると共に、前記スクロール壁２４の巻き終わり３４ｂから接線方向に向かって延在した直線部２６が形成される。そして、直線部２６の端部には吐出口２８が開口し、通路１６を通じて流れた空気が外部へと吐出される。

また、ケーシング１８には、図２に示されるように、ファン１４と同軸状となる上端部中央に空気取入口３０が開口し、前記ケーシング１８の内部と外部とを連通させると共に、外周部には内側に向かって折り返されたベルマウス３２が形成される。

このスクロール壁２４は、図１に示されるように、その巻き始め３４ａと直線部２６とを接合する舌部３６とファン１４における駆動軸２０の中心Ｂとを結ぶ線を巻き角θの基線Ｃ（θ＝０）とした場合、巻き終わり３４ｂ側（ファン１４の回転方向、矢印Ａ方向）に向かった巻き角θ１（１３５°）までの第１範囲（第１の範囲）Ｓ１内において、図２に示されるようにスクロール壁２４が径方向（矢印Ｄ方向）と直交した鉛直部２４ａで形成される。

換言すれば、基線Ｃから巻き角θ１までは、通路１６の断面形状が駆動源１２の軸方向となる高さ方向に長い略長方形状に形成されている。

また、スクロール壁２４は、上述した巻き角θ１から巻き終わり３４ｂ側（ファン１４の回転方向、矢印Ａ方向）に向かって所定角度となる巻き角θ２（１３５°〜３１５°）までの第２範囲（第３の範囲）Ｓ２内において、図３Ａ〜図３Ｃに示されるように、通路１６内においてファン１４から径方向外側へと向かう空気の流速が最大となりスクロール壁２４に接触する点を基点Ｐとし、スクロール壁２４の上部に該基点Ｐから径方向内側に向かって傾斜角αで傾斜した傾斜部２４ｂが形成される。

なお、基点Ｐの位置は、例えば、ケーシング１８の下面１８ａを基準とした場合、図３Ａ〜図３Ｃに示されるように、巻き角θに応じて該下面１８ａとの距離Ｈが変化する。

この傾斜角αは、第２範囲Ｓ２においてスクロール壁２４の巻き終わり３４ｂに向かって徐々に変化するように設定され、図３Ａに示されるように巻き角θ１から該巻き角θ１と前記巻き角θ２の中間となるθｍ＝２２５°に向かって傾斜部２４ｂの傾斜角αが徐々に大きくなっていき、図３Ｂに示される中間部（θｍ＝２２５°）において傾斜角αが最大となる。そして、図３Ｃに示されるように、巻き角θが２２５°を過ぎてから巻き角θ２に向かっていくにつれ徐々に傾斜角αが小さくなるように形成される。

さらに、巻き角θ２から巻き終わり３４ｂ側に向かって所定角度となる巻き角θ３までの第３範囲（第２の範囲）Ｓ３内において、図４に示されるように、再びスクロール壁２４が径方向（矢印Ｄ方向）と直交した鉛直部２４ａで形成される。換言すれば、巻き角θ１まで（第１範囲Ｓ１）と同様に、スクロール壁２４の傾斜角αが０°となるように形成される。

すなわち、スクロール壁２４の上部は、巻き始め３４ａと巻き終わり３４ｂとの間となる巻き角θにおいて、巻き角θ１から巻き角θ２までの間となる中間部位（第２範囲Ｓ２）では傾斜部２４ｂの傾斜角αが徐々に変化するように形成され、前記巻き始め３４ａから巻き角θ１までの第１範囲Ｓ１、巻き角θ３から前記巻き終わり３４ｂまでの第３範囲Ｓ３では、径方向と直交した鉛直部２４ａ（α＝０°）で形成されている。

本発明の実施の形態に係る遠心式送風機１０は、基本的には以上のように構成されるものであり、次にその動作並びに作用効果について説明する。

先ず、図示しないコントローラからの制御信号に基づき駆動源１２が駆動し、該駆動源１２の駆動作用下にファン１４が回転することで、ケーシング１８の上方に開口した空気取入口３０から前記ファン１４の内側へと空気が吸い込まれる。

そして、ファン１４の回転作用下に時計回り（矢印Ａ方向）の旋回流となった空気は、複数のブレード２２の間を通過して外周側（径方向外側）の通路１６へと送り込まれて該通路１６に沿って吐出口２８へと導かれる。

この際、巻き始め３４ａ（基線Ｃ）から巻き角θ１までの第１範囲Ｓ１内では、図２に示されるように、スクロール壁２４を鉛直部２４ａとしているため、通路１６内において吐出口２８側へと流れる旋回流が支配的となり、ファン１４から径方向外側（矢印Ｄ方向）へと流れる空気が通路１６側へと流入しにくい状態となる。その結果、ファン１４から径方向外側（矢印Ｄ方向）へ流れた空気が通路１６内においてスクロール壁２４に衝突することが回避され、通路１６の巻き始め３４ａとなる舌部３６近傍における騒音の発生並びに圧力上昇が抑制される。

次に、空気が通路１６に沿って吐出口２８側（矢印Ａ方向）に旋回しながら流れ、巻き角θ１と巻き角θ２との間となる第２範囲Ｓ２内においては、傾斜角αでスクロール壁２４の上部が径方向内側に向かって傾斜した傾斜部２４ｂを有しているため、ファン１４から径方向外側（矢印Ｄ方向）へと流れる空気流を効率的に通路１６へと流入させることが可能となり、前記ファン１４から通路１６へと円滑に流すことができるため送風効率を向上させることが可能となる。

換言すれば、第２範囲Ｓ２においては、通路１６に沿って流れる旋回流に対してファン１４から前記通路１６側に向かう径方向外側（矢印Ｄ方向）への流れが支配的となるため、前記ファン１４から前記通路１６へと空気を容易に流入させることが可能である。

そして、さらに空気が通路１６に沿って吐出口２８側（矢印Ａ方向）へと流れ、巻き角θ２と巻き終わり３４ｂとの間となる第３範囲Ｓ３内においては、再びスクロール壁２４が直交した鉛直部２４ａとなっているため、ファン１４から径方向外側（矢印Ｄ方向）への空気流が通路１６へと流入しにくく、前記通路１６に沿った旋回方向の流れが支配的となるため、前記空気が下流側の直線部２６及び吐出口２８側に向かって速い流速で円滑に流れることとなる。すなわち、吐出口２８側に向かう空気の送風効率を向上させることができる。

以上のように、本実施の形態では、遠心式送風機１０を構成するケーシング１８において、外周側に設けられたスクロール壁２４を巻き始め３４ａから巻き角θ１までの範囲（第１範囲Ｓ１）では、径方向と直交するように形成することで、ファン１４から通路１６側への径方向外側（矢印Ｄ方向）に向かった空気流の流入を好適に防止することができ、巻き始め３４ａで高圧になりやすい舌部３６近傍における圧力上昇を抑制することが可能となると共に、前記空気流がスクロール壁２４に衝突することで生じる騒音も低減することができる。

また、巻き角θ１から巻き角θ２までの範囲（第２範囲Ｓ２）内において、スクロール壁２４の上部に、径方向内側に向かって傾斜した傾斜部２４ｂを設け、その傾斜角αを前記巻き角θ１から中間部（巻き角θｍ）までは徐々に大きくし、前記中間部（巻き角θｍ）で傾斜角αを最大とした後、前記巻き角θ２に向かって徐々に小さくするように変化させている。これにより、ファン１４から径方向外側（矢印Ｄ方向）へと流れる空気を通路１６内へと円滑に流入させることが可能となり、送風効率の向上を図ることが可能となる。

さらに、巻き角θ２から巻き終わり３４ｂまでの範囲（第３範囲Ｓ３）内において、スクロール壁２４の上部を傾斜させることなく、巻き始め３４ａから巻き角θ１までの第１範囲Ｓ１と同様に、径方向と直交した鉛直部２４ａとすることで、ファン１４から通路１６側への径方向外側（矢印Ｄ方向）に向かった空気流の流入を好適に抑制することができ、巻き終わり３４ｂ近傍における通路１６に沿った旋回方向の空気の流速を高め、直線部２６及び吐出口２８側に向かって円滑に流通させることができるため、前記空気の送風効率のさらなる向上を図ることができる。

なお、本発明に係る遠心式送風機は、上述の実施の形態に限らず、本発明の要旨を逸脱することなく、巻き角θ１、θ２、θ３の角度を設定する等、種々の構成を採り得ることはもちろんである。

１０…遠心式送風機 １２…駆動源
１４…ファン １６…通路
１８…ケーシング ２４…スクロール壁
２４ａ…鉛直部 ２４ｂ…傾斜部
２６…直線部 ２８…吐出口
３４ａ…巻き始め ３４ｂ…巻き終わり

Claims (2)

1. 内部に渦巻状の通路を有したケーシングと、前記ケーシング内に回転自在に収納されたファンと、前記ファンを回転させる駆動源と、前記ケーシングの軸方向一端側に開口した空気取入口と、前記通路の外周側に吐出口に向かって螺旋状に径寸法の変化するスクロール壁とを有した遠心式送風機において、
   前記スクロール壁は、該スクロール壁の巻き始めから前記吐出口を有した直線部と接合される巻き終わりまでの間において、前記巻き始めから前記巻き終わり側に向かって所定角度となる第１の範囲及び前記巻き終わりから該巻き始め側に向かって所定角度となる第２の範囲で前記軸方向と平行な鉛直状に形成され、前記第１の範囲と前記第２の範囲との間に設けられ所定角度の巻き角からなる第３の範囲では、前記軸方向において前記空気取入口側となる部位に径方向内側に向かって傾斜した傾斜部を有し、該傾斜部の傾斜角度が前記巻き角に応じて変化し、
   前記第３の範囲内における前記巻き角の中間部において最大となり、該中間部から前記巻き始め側及び前記巻き終わり側に向かってそれぞれ徐々に小さくなるように形成されることを特徴とする遠心式送風機。
2. 請求項１記載の遠心式送風機において、
   径方向外側へと向かう空気と接触するスクロール壁のうち、回転軸方向において、径方向外側へと向かう空気の速度が最大となる高さに、前記スクロール壁の傾斜部のうち、軸方向の下端である傾斜の基点が設けられることを特徴とする遠心式送風機。

Images