JP4435713B2

JP4435713B2 - 遠心式送風機

Info

Publication number: JP4435713B2
Application number: JP2005123692A
Authority: JP
Inventors: 哲也花井
Original assignee: Keihin Corp
Current assignee: Keihin Corp
Priority date: 2005-04-21
Filing date: 2005-04-21
Publication date: 2010-03-24
Anticipated expiration: 2025-04-21
Also published as: JP2006299965A; US7500825B2; CN1854531B; US20060239815A1; CN1854531A

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使用する遠心式送風機に関する。

従来から、車両用空調装置には、車室内空気または車室外空気を取り込むファンと、前記ファンを回転させるモータと、前記ファンを囲繞するケーシングとから構成される遠心式送風機が採用されている。

この遠心式送風機は、前記ファンが回転駆動することにより、ケーシングに形成された渦巻状の通路を介して空気が前記ファンの外周を囲繞するように車室（図示しない）に向かって所定風量で流れる。このような遠心式送風機では、車室側に流通する風量を増大させるために、ケーシングにおける通路の巻き始めとなるモータ側から巻き終わりとなる吹出口側に向かってその通路断面積が拡大するように形成すると共に、前記遠心式送風機から吹き出す空気の吹出角度に沿うように傾斜面が形成されている。また、前記傾斜面には、モータ側から吹出口側に向かって略水平面に対する角度が徐々に大きくなるように捩じれ面が形成されている（例えば、特許文献１参照）。

特開平９−１５８８９８号公報

ところで、近年、遠心式送風機において、ケーシングの吸入口から吹出口へと流通する空気の風量をさらに増大させたいという要請がある。このような空気の風量を増大させる方法としては、例えば、ファンを回転させるモータの出力を増大させ、前記ファンを介して吹き出される空気の風量を増大させることが考えられるが、前記モータの大型化に伴ってコストが高騰すると共に、前記遠心式送風機が大型化してしまう。

本発明は、前記の課題を考慮してなされたものであり、空気が流通する際のケーシング内における旋回流の発生を抑制することにより、前記空気を円滑に流通させて吹出口から吹出される風量を増大させ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、複数のブレードを有するファンと、
前記ファンが収容され、前記ファンを囲繞するように形成される渦巻状の吐出通路と、前記ファンの駆動作用下に空気を吸入する吸入口と、前記吐出通路を流通する前記空気を外部へと吐出する吐出口とを有するケーシングと、
前記吐出通路に形成され、前記ファンを挟んで前記吸入口と対向した環状部から半径外方向且つ前記吸入口より離間する方向に傾斜すると共に、前記吐出通路の外壁に対して鋭角状に接合される傾斜面と、
を備え、
前記ファンの軸線と略平行な仮想線に対する前記傾斜面の角度が、前記吐出口側に向かって徐々に大きくなるように設定され、前記吐出通路の流路面積が、前記吐出口側に向かって半径外方向且つ前記吸入口より離間する方向に徐々に拡大することを特徴とする。

本発明によれば、吐出通路に、ケーシングの外壁に対して鋭角状に接合し、且つ、環状部から半径外方向及び吸入口から離間する方向に向かって傾斜した傾斜面を形成している。そして、ファンの駆動作用下に吸入口から吐出通路へと導入された空気を、渦巻状の前記吐出通路に沿って流通させて吐出口から外部へと吐出する際、渦巻状の吐出通路に沿って旋回するように流通し、該吐出通路の半径内側に設けられたファン側へと流通しようとした前記空気の一部が、前記傾斜面によってその流通が規制される。すなわち、前記空気の一部を、前記傾斜面によって半強制的に吐出口側に向かって流通させることができる。

従って、吐出通路に傾斜面を形成することにより、前記吐出通路から吐出口へと空気が流通する際に生じる旋回流を低減させることができ、吸入口を介してファンから吐出された空気を、吐出口に向かって半径外方向且つ吸入口から離間する方向に拡大した吐出通路を介して円滑且つ効率的に吐出口へと導くことが可能となる。その結果、遠心式送風機より吐出される空気の風量を増大させることができる。

また、吐出通路に形成された傾斜面によって空気のファン側への巻き込みを防止することにより、前記空気の旋回等による流れの乱れによって生じる騒音を低減することができる。

さらに、角度を、３０°〜６０°の範囲内に設定することにより、通気抵抗が比較的低くなった状態で空気が比較的大流量で流通する高風量時において、ケーシング内の圧力損失を低減させることができ、その内部圧力を好適に上昇させることが可能となる。

さらにまた、角度を、６０°〜８５°の範囲内に設定することにより、通気抵抗が比較的高くなった状態で空気が比較的少量で流通する低風量時において、ケーシング内の圧力損失を低減させることができ、その内部圧力を好適に上昇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、吐出通路に環状部から半径外方向且つ吸入口に対して離間する方向に傾斜した傾斜面を形成することにより、前記吐出通路から吐出口へと空気が流通する際に生じる旋回流を前記傾斜面によって低減することができるため、前記空気を吐出通路を介して円滑且つ効率的に吐出口へと導くことが可能となり、遠心式送風機より吐出される空気の風量を増大させることができる。

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、本発明の第１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及び図２に示されるように、モータ等からなる回転駆動源１２と、前記回転駆動源１２の駆動作用下に回転駆動するファン１４と、前記ファン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第１吐出通路１６と直線状の第２吐出通路１８とを有するスクロールケーシング２０とを備える。このスクロールケーシング２０は、前記回転駆動源１２及びファン１４を収容し、第１吐出通路１６を有するケース本体部２２と、前記ケース本体部２２に連結され、第２吐出通路１８を有する拡大ケース部２４とからなる。

回転駆動源１２は、ケース本体部２２の貫通孔２６（図２参照）を介して固定されている。ファン１４は、回転駆動源１２の回転軸（図示せず）に軸着されてケース本体部２２の略中央部に収納され、周方向に沿って等角度離間した複数のブレード２８と、前記ブレード２８の上端部に設けられた環状の保持リング３０と、前記ブレード２８の下端部に設けられた底部プレート３２とを備える。なお、ファン１４は、図示しない固定手段によりスクロールケーシング２０に対して回転自在に支持されている。

ケース本体部２２は、回転駆動源１２及びファン１４を囲繞するように円筒状に形成され、前記ファン１４の上方側に設けられ、空気取入口（吸入口）３４を有する上板３６と、前記上板３６に対向して前記ファン１４の下方側に配設された下板３８と、前記上板３６及び下板３８の外周端を連接する外壁４０と、前記上板３６、下板３８及び外壁４０によって囲繞され、前記ファン１４から吐出された空気が流通する渦巻状の第１吐出通路１６とからなる。換言すれば、前記第１吐出通路１６は、環状部４２の周りを囲繞するように巻回されている（図３参照）。

この第１吐出通路１６の流路面積は、図３に示されるように、ファン１４側から吐出側となる拡大ケース部２４側に向かって徐々に拡大し、前記ファン１４の中心から外周端までの距離が徐々に大きくなるように設定される。すなわち、前記第１吐出通路１６における半径方向への幅寸法Ｗ１は、拡大ケース部２４側に向かって徐々に増大するように形成されている。

また、下板３８は、図２に示されるように、底部プレート３２側に位置する環状部４２と、回転駆動源１２の回転軸と略平行となる外壁４０に隣接する傾斜部（傾斜面）４４と、前記環状部４２と傾斜部４４との間に形成され、ファン１４の半径外側に向かって下方に傾斜した接続部（傾斜面）４６とを有する。なお、傾斜部４４は、下方に向かって僅かに凸状となるように湾曲して形成されている。

拡大ケース部２４には、図１及び図２に示されるように、円筒状に形成されたケース本体部２２に接続するように断面略長方形状に形成され、ケース本体部２２の第１吐出通路１６に連通して空気が流通する第２吐出通路１８と、前記第２吐出通路１８内を流通した空気を外部へと放出する開口部（吐出口）４８とを含む。この第２吐出通路１８は、ケース本体部２２から開口部４８側に向かってその流路面積が徐々に拡大するように形成されている。換言すれば、第２吐出通路１８における半径方向への幅寸法Ｗ２は、開口部４８側に向かって徐々に増大するように形成されている（Ｗ１＜Ｗ２）（図３参照）。

なお、拡大ケース部２４の第２吐出通路１８は、前記第１吐出通路１６の端部に接続され、該第１吐出通路１６と環状部４２の外周部位との接点Ｓを基点として前記第１吐出通路１６から離間する方向に直線状に所定長だけ延在している。

傾斜部４４は、ケース本体部２２の第１吐出通路１６から拡大ケース部２４の第２吐出通路１８まで延在するように形成され、前記傾斜部４４が、半径方向に幅狭状に形成されるファン１４側から幅広状となる拡大ケース部２４の開口部４８側に向かって上板３６から離間するように鉛直下方向へと徐々に傾斜している（図２参照）。すなわち、第１及び第２吐出通路１６、１８の流路面積は、ケース本体部２２側から拡大ケース部２４側に向かって高さ方向と幅方向にそれぞれ徐々に拡大するように形成されている。

また、傾斜部４４は、図４及び図５に示されるように、外壁４０に対して鋭角となるように所定角度傾斜して接続され、前記傾斜部４４と外壁４０との接合部位５０は断面略円弧状となる。前記傾斜部４４の外壁４０に対する接合角度θ１は、鋭角状となるように設定することが望ましいが、必要以上に小さくしてしまうと、前記第１及び第２吐出通路１６、１８における流路断面積が減少してしまう。そのため、前記接合角度θ１は、４５°以上の鋭角であることが望ましい。

一方、接続部４６は、図２に示されるように、ファン１４の軸線Ｌと略平行となる仮想線Ｌ１に対して半径外側且つ下方に向かって所定角度傾斜するように形成され、前記接続部４６の傾斜角度θ２（図４及び図５参照）は、第１吐出通路１６と第２吐出通路１８とが接合される部位で最も小さくなり、前記第１及び第２吐出通路１６、１８の接合部位から開口部４８側に向かって徐々に大きくなるように設定されている。

すなわち、スクロールケーシング２０には、ファン１４の軸線Ｌに対して略平行に形成される外壁４０と環状部４２との間に、前記環状部４２より半径外側及び下方に向かって傾斜しながら渦巻状に巻回された傾斜部４４及び接続部４６が形成されている。

また、図１０に示されるように、空気を少量だけ流通させた低風量時にスクロールケーシング２０内の圧力（全圧Ｐ）を上昇させる場合には、前記接合角度θ２を６０°〜８５°の範囲内となるように設定するのが好ましく（６０°≦θ２≦８５°）、前記空気を大量に流通させた高風量時にスクロールケーシング２０内の圧力（全圧Ｐ）を上昇させる場合には、３０°〜６０°の範囲内となるように設定するのが好ましい（３０°≦θ２≦６０°）。なお、図１０は、遠心式送風機１０における接合角度θ２を３０°、５０°、７０°とした場合の風量と全圧Ｐとの関係を示すと共に、前記風量と消費電力Ｔとの関係を示す特性曲線である。

第１及び第２吐出通路１６、１８は、拡大ケース部２４の開口部４８に向かって徐々に下方へと拡大するように形成されているため、前記第１及び第２吐出通路１６、１８の半径内側には、略水平に形成された環状部４２との間に内壁５２が形成されている。この内壁５２は、開口部４８側に向かって徐々に高くなるように形成されている。換言すれば、環状部４２と傾斜部４４とを接続している接続部４６の一部が内壁５２となる。

一般的に、このようなファンを中心とした渦巻状の吐出通路を有する遠心式送風機では、前記ファンから吹出された空気が流通する際に、前記吐出通路におけるファンの軸線方向に沿った上部側と下部側とにそれぞれ旋回流が発生する。この旋回流は、渦巻状の吐出通路の外壁に沿って回転するように流通し、前記吐出通路の巻き終わりから直線状に形成された吹出部へと空気が流通する際に、前記空気の一部が、前記吹出口に向かって直線状に流れずに、前記外壁に沿って流れた惰性で旋回するように流通することにより生じてしまう。

そして、前記空気の一部が、吹出部近傍において再びファン側へと旋回しながら巻き込むように流通することにより、本来、ファンから吹出部へと吐出される空気の一部が前記吹出部より吐出されることがなく、前記旋回流の発生によって遠心式送風機より吐出される空気の風量が若干量低下する現象が惹起していると想定される。

本発明では、第１及び第２吐出通路１６、１８の傾斜部４４及び接続部４６を、ファン１４の軸線Ｌに対する角度θ２が徐々に大きくなるように下方に向かって傾斜するように形成すると共に、開口部４８側に向かって徐々に下方へと傾斜するように形成することにより、前記第１及び第２吐出通路１６、１８を、その半径方向への幅寸法Ｗ１、Ｗ２及び高さ寸法を開口部４８に向かって徐々に拡大させている。

これにより、ファン１４から第１吐出通路１６の外壁４０に沿って流通する空気が、第１吐出通路１６と第２吐出通路１８との境界部位近傍へと流通した際に、前記第１及び第２吐出通路１６、１８の半径内側に形成された内壁５２によって前記空気の一部が旋回しながらファン１４側へと流通することを規制し、前記空気の一部を、前記内壁５２によって開口部４８側へと半強制的に流通させることができる。そのため、前記傾斜部４４及び接続部４６を設け、前記内壁５２を形成することにより第１吐出通路１６から第２吐出通路１８、開口部４８へと空気が流通する際に生じる旋回流を低減することができる。

また、傾斜部４４を外壁４０に対して鋭角状に接合することにより、前記傾斜部４４と外壁４０との間を介して空気を円滑に流通させることが可能となると共に、傾斜部４４と外壁４０の間における前記空気の半径内側への流通を規制することができる。

その結果、前記ファン１４から吐出された空気を、第１及び第２吐出通路１６、１８の半径内側に形成された内壁５２と、鋭角状に接合された傾斜部４４と外壁４０との間を介してスクロールケーシング２０の内部で円滑に流通させて開口部４８より外部へと吐出することができるため、前記遠心式送風機１０より吐出される空気の風量を増大させることが可能となる。

さらに、スクロールケーシング２０内における空気の流通効率を向上させることができるため、図１０中の破線で示される従来の遠心式送風機と比較して、遠心式送風機１０における回転駆動源１２の消費電力Ｔ（図１０中、実線参照）を低減することができると共に、第１及び第２吐出通路１６、１８に形成された内壁５２によって空気のファン１４側への巻き込みを防止することができるため、前記空気の流れが乱れることにより生じる騒音を低減することができる。

次に、第２の実施の形態に係る遠心式送風機１００を図６〜図９に示す。なお、上述した第１の実施の形態に係る遠心式送風機１０と同一の構成要素には同一の参照符号を付して、その詳細な説明を省略する。

この第２の実施の形態に係る遠心式送風機１００では、ケース本体部１０２における傾斜部１０４及び接続部１０６が、ファン１４の軸線方向に沿って略一定の高さとなる水平面上に形成されると共に、前記傾斜部１０４が、第１及び第２吐出通路１０８、１１０の途中から開口部４８側に向かって下方に向かって傾斜して形成される点で、第１実施の形態に係る遠心式送風機１０と相違している。

この遠心式送風機１００では、傾斜部１０４が、第１吐出通路１０８と第２吐出通路１１０との接合部位より所定角度だけ前記第１吐出通路１０８側となる位置を基点として開口部４８側に向かって徐々に下方へと傾斜させている。

詳細には、図７に示されるように、直線状に形成される拡大ケース部１１２の内壁面と環状部４２の外周部とが接する接点Ｓと、前記環状部４２の中心Ｏとを結んだ線分を基線Ｄとし、前記基線Ｄに対して所定角度Ｚ（例えば、３０°）だけケース本体部１０２側となる位置から傾斜部１０４が下方へと傾斜し始めている。

なお、傾斜部１０４を傾斜させる際の基点となる角度Ｚは、前記基線Ｄに対してケース本体部２２側又は開口部４８側に向かってそれぞれ２０°〜４５°の範囲内とするのが好ましい（２０°≦Ｚ≦４５°）。

そして、前記傾斜部１０４は、拡大ケース部１１２の開口部４８側に向かって徐々に下方へと傾斜するように形成され、前記開口部４８の開口断面積が、第１の実施の形態に係る遠心式送風機１０の開口断面積と略同等となる。

すなわち、スクロールケーシング１１４では、ケース本体部１０２において第１吐出通路１０８の高さ寸法が略一定となるように形成されているため、前記第１及び第２吐出通路１０８、１１０は、半径方向（幅方向）にのみ徐々に拡大するように形成されている。

このように、第２の実施の形態に係る遠心式送風機１００では、第１及び第２吐出通路１０８、１１０の高さ寸法を略一定とし、半径方向となる幅寸法Ｗのみを開口部４８側に向けて徐々に増大させた場合に、傾斜部１０４を下方へと傾斜させ始める基点を環状部４２と拡大ケース部１１２との接点Ｓより所定角度Ｚだけケース本体部１０２側に離間させることにより、第１及び第２吐出通路１０８、１１０の流路面積が急激に拡大することによる風量低下を防止することができる。その結果、第１及び第２吐出通路１０８、１１０における傾斜部１０４が下方へと傾斜し始める位置を適宜調整することにより、前記スクロールケーシング１１４を通じて空気を円滑に流通させることができ、遠心式送風機１００における風量を増大させることが可能となる。

また、遠心式送風機１００では、図１０中の破線で示される従来の遠心式送風機と比較して、その内部における圧力損失を低減して圧力（全圧Ｐ）を好適に維持することができると共に、回転駆動源１２における消費電力Ｔの低減を図ることができる。

本発明の第１の実施の形態に係る遠心式送風機の斜視図である。図１の遠心式送風機の縦断面図である。図１の遠心式送風機の横断面図である。図３のＩＶ−ＩＶ線に沿った拡大断面図である。図３のＶ−Ｖ線に沿った拡大断面図である。本発明の第２の実施の形態に係る遠心式送風機の斜視図である。図６の遠心式送風機の横断面図である。図７のＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ線に沿った拡大断面図である。図７のＩＸ−ＩＸ線に沿った拡大断面図である。図１及び図６の遠心式送風機における風量と全圧Ｐ及び消費電力Ｔとの関係を示す特性曲線である。

符号の説明

１０、１００…遠心式送風機１２…回転駆動源
１４…ファン１６、１０８…第１吐出通路
１８、１１０…第２吐出通路２０、１１４…スクロールケーシング
２２、１０２…ケース本体部２４、１１２…拡大ケース部
２６…貫通孔２８…ブレード
３０…保持リング３２…底部プレート
３４…空気取入口３６…上板
３８…下板４０…外壁
４２…環状部４４、１０４…傾斜部
４６、１０６…接続部４８…開口部
５０…接合部位５２…内壁

Claims

複数のブレードを有するファンと、
前記ファンが収容され、前記ファンを囲繞するように形成される渦巻状の吐出通路と、前記ファンの駆動作用下に空気を吸入する吸入口と、前記吐出通路を流通する前記空気を外部へと吐出する吐出口とを有するケーシングと、
前記吐出通路に形成され、前記ファンを挟んで前記吸入口と対向した環状部から半径外方向且つ前記吸入口より離間する方向に傾斜すると共に、前記吐出通路の外壁に対して鋭角状に接合される傾斜面と、
を備え、
前記ファンの軸線と略平行な仮想線に対する前記傾斜面の角度が、前記吐出口側に向かって徐々に大きくなるように設定されるとともに、前記傾斜面は、前記吐出口側に向かって徐々に下方へと傾斜するように形成され、前記吐出通路の流路面積が、前記吐出口側に向かって半径外方向且つ前記吸入口より離間する方向に徐々に拡大することを特徴とする遠心式送風機。
請求項１記載の遠心式送風機において、
前記角度は、３０°〜６０°の範囲内に設定されることを特徴とする遠心式送風機。
請求項１記載の遠心式送風機において、
前記角度は、６０°〜８５°の範囲内に設定されることを特徴とする遠心式送風機。