JP3726386B2

JP3726386B2 - 遠心式送風機

Info

Publication number: JP3726386B2
Application number: JP29235396A
Authority: JP
Inventors: 浩司松永; 輝彦亀岡; 和利桑山
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 1996-11-05
Filing date: 1996-11-05
Publication date: 2005-12-14
Anticipated expiration: 2016-11-05
Also published as: JPH10141291A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば空気調和装置用送風機として使用される遠心式送風機に関するもので、特に渦巻き状のケーシングにより形成される渦巻き状の通風路内において室内に向かう空気流を発生させる遠心式送風機に係わる。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、例えば空気調和装置用送風機として使用される遠心式送風機は、渦巻き状のケーシングの吸込口を形成するベルマウスの形状が、遠心式羽根車の回転軸上に中心を持つ真円とされており、そのベルマウスの法面の高さも全周に渡って均一とされていた。
【０００３】
ところが、上記構造の遠心式送風機においては、吹出口モードがフットモードやデフロスタモードで、全ての空気がヒータコアを通過するようなヒータユニット側の圧力損失が大きい（高圧損）時に、ケーシング外部から吸込口を通って遠心式羽根車の内部に吸い込まれた後に、多数のブレードの回転により遠心式羽根車の径方向外方の渦巻き状通風路内に吹き出される吸込空気流に対して逆方向に流れる逆流現象（吹き返し）がケーシングのノーズ部付近で生じる。すなわち、高圧損時では、ケーシングの巻き終わりでの圧力が高くなるため、ケーシングの吹出口へ空気が流れ難くなる。そして、吐出口へ流れ難くなった空気が吸込口から吹き出してくる。このような逆流現象が生じ易い領域では、吸込空気流と逆流との衝突が生じ、それに起因して送風騒音の発生や送風特性の低下を招くという不具合が生じている。
【０００４】
上記のような不具合を解消する目的で、実開昭５６−１７１６９９号公報においては、ケーシングのノーズ部から逆回転方向へ９０°の範囲内に弓形状の遮蔽板を形成することにより、ブレードから吸込口側に吹き返す逆流現象を遮蔽板により押さえ込むようにした遠心式送風機（第１従来例）が提案されている。また、実開昭６３−１２８２９７号公報においては、ケーシングに形成される真円形状の吸込口の中心をノーズ部と遠心式羽根車の回転中心を結ぶ線上において反ノーズ部側に所定の偏心量だけ偏心させるようにしてノーズ部での高周波音の発生を抑制した遠心式送風機（第２従来例）が提案されている。
【０００５】
そして、特開平５−１４９２９７号公報においては、ベルマウスの中心および吸込面積を変更することなく、逆流現象の生じ難い領域ではベルマウスの半径を徐々に増大させ、逆流現象の生じ易い領域ではベルマウスの半径を徐々に減少させるようにしたり、逆流現象の生じ難い領域ではベルマウスの法面の高さを徐々に減少させ、逆流現象の生じ易い領域ではベルマウスの法面の高さを徐々に増大させるようにしたりすることによって、逆流と吸込空気流との衝突に起因して生じていた送風騒音を低減し、送風特性も向上するようにした遠心式送風機（第３従来例）が提案されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、第１従来例の遠心式送風機および第２従来例の遠心式送風機においては、弓形状の遮蔽板や吸込口の中心が偏心したベルマウスが吸込口の吸込面積を大きく縮小化させるため、送風性能を見ると、逆流が発生するような高圧損の場合は有効であるが、逆流が発生しないような低圧損の場合には吸込空気流に対して抵抗部材となり逆に送風量を低下させると共に、遮蔽板の存在により吸込部分の流速を速めるため、送風騒音も増大させてしまうという問題が生じる。また、第３従来例の遠心式送風機においては、逆流現象の生じ難い領域の送風特性を低下させるという問題が生じる。
【０００７】
【発明の目的】
本発明の目的は、高圧損時に吸込空気流と逆流との衝突を効果的に防止してそれに起因する送風騒音の発生を抑制すると共に、低圧損時の送風特性の低下を抑制することのできる遠心式送風機を提供することにある。また、逆流現象の生じ易い領域での吸込空気流と逆流との衝突を効果的に防止してそれに起因する送風騒音の発生を抑制すると共に、逆流現象の生じ難い領域の送風特性の低下を抑制することのできる遠心式送風機を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の発明によれば、ケーシングのノーズ部付近でベルマウスよりも内周側で遠心式羽根車の回転方向に対向して配設され、且つ吸込口より吹き出した空気を遠心式羽根車の中心側へ巻き込むように篦状に湾曲した篦状板を設けることにより、高圧損時には、渦巻き状のケーシング内から吸込口を介して吹き出した吹出空気流が篦状板に当たって、その篦状板に当たった吹出空気流が篦状板により遠心式羽根車の内径側へ導かれる。それによって、吹出空気流と吸込空気流との衝突を防止できるので、送風特性を向上でき、且つ送風騒音を低下できる。また、低圧損時には、篦状板が板状のために、ベルマウスの上方からの吸込空気流に対して前面投影面積が小さいので、吸込空気流の抵抗部材とならず、送風特性の低下を抑えることができる。さらに、逆流現象の生じ易い領域での吸込空気流と逆流との衝突により発生する送風騒音を抑制でき、且つ逆流現象の生じ難い領域の送風特性の低下を抑制できる。
【００１０】
請求項２に記載の発明によれば、遠心式羽根車の軸心方向に平行に、ケーシングのベルマウスよりノーズ部に向かって多数のブレードの外径の略接線方向に延長された衝立部を有する篦状板を設けることにより、高圧損時には、渦巻き状のケーシング内から吸込口を介して吹き出した吹出空気流の進行を衝立部が妨げる。そして、その衝立部に当たった吹出空気流を篦状板により遠心式羽根車の内径側へ導いて、再度ケーシング内に吸い込ませる。それによって、請求項１に記載の発明と同様な効果が得られる。
【００１１】
請求項３に記載の発明によれば、篦状板の衝立部を、篦状板の外周側からケーシングのノーズ部に向かって多数のブレードの外径の略接線方向に延長したことにより、高圧損時に、渦巻き状のケーシング内からノーズ部付近の吸込口を介して吹き出した吹出空気流が衝立部に当り、その衝立部に当たった吹出空気流が篦状板により遠心式羽根車の内径側へ導かれる。それによって、請求項１に記載の発明と同様な効果が得られる。
【００１２】
請求項４に記載の発明によれば、篦状板の内側端が遠心式羽根車の多数のブレードの内径よりも外周側に位置することにより、吸込空気流の抵抗部材とならず、送風特性の低下を抑えることができる。
請求項５に記載の発明によれば、篦状板のブレード側端と遠心式羽根車の多数のブレードの篦状板側端との間に、一定寸法以上の隙間を持つことにより、仮に多数のブレードの高さ方向の寸法にばらつきがあっても、篦状板と遠心式羽根車との干渉を防止できる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
〔実施例の構成〕
図１ないし図７は本発明の実施例を示したもので、図１は遠心式多翼送風機を含む車両用空気調和装置を示した図である。
【００１４】
遠心式多翼送風機１は、車両用空気調和装置に組み込まれている。この車両用空気調和装置は、遠心式多翼送風機１の他に、吸込口モードを切り替える内外気切替手段、通過する空気を冷却するエバポレータ２、通過する空気を加熱するヒータコア３、このヒータコア３を通過する空気量を調節するエアミックスドア４、および吹出口モードを切り替える吹出口切替手段を備えている。
内外気切替手段は、外気導入口５ａおよび内気導入口５ｂが形成された内外気切替箱５と、吸込口モードを切り替える吸込口切替ドア６とからなる。また、エバポレータ２は、クーラケース７内に収容されている。
【００１５】
さらに、吹出口切替手段は、デフロスタ吹出口８ａ、フェイス吹出口８ｂおよびフット吹出口８ｃが形成されたヒータケース８と、吹出口モードを切り替える吹出口切替ドア９ａ〜９ｃとからなる。なお、吹出口モードとしては、エアミックスドア４によりヒータコア３を全閉し、フェイス吹出口８ｂのみから主に冷風を車室内に吹き出させるフェイスモードがある。また、エアミックスドア４によりヒータコア３を全開し、デフロスタ吹出口８ａまたはフット吹出口８ｃから主に温風を車室内に吹き出させるデフロスタモード、フットモードやフットデフモードがある。さらに、フェイス吹出口８ｂから主に冷風を車室内に吹き出させ、フット吹出口８ｃから主に温風を車室内に吹き出させるバイレベルモードもある。そして、ヒータコア３とエアミックスドア４はヒータケース８内に収容されている。
【００１６】
次に、遠心式多翼送風機１を図１ないし図６に基づいて説明する。ここで、図２および図３（ａ）は遠心式多翼送風機１を示した図で、図３（ｂ）は遠心式多翼送風機１の主要部を拡大した図である。
【００１７】
遠心式多翼送風機１は、内外気切替箱５の下流側に一体的に設けられ、羽根車駆動手段としての電動モータ１１、この電動モータ１１に回転駆動される遠心式羽根車１２、遠心式羽根車１２を収容するスクロールケーシング１３、および吹出空気流と吸込空気流との衝突を防止するガイドプレート１４等から構成されている。電動モータ１１は、下端部がスクロールケーシング１３より外部へ突出した状態でスクロールケーシング１３に固定されている。この電動モータ１１の上端面からは、遠心式羽根車１２に固定される回転軸（シャフト）１５が突出している。
【００１８】
遠心式羽根車１２は、樹脂の一体成形品よりなる遠心式ファンであって、底プレート１６、多数のブレード１７およびシュラウド１８等より構成されている。底プレート１６は、スクロールケーシング１３からの電動モータ１１の飛び出しを少なくするため中央部が内側へ窪んだ略円錐形状をしており、その中央部に電動モータ１１の回転軸１５が嵌合し、一体に結合されるボス部１９を備える。多数のブレード１７は、断面形状が円弧形状の動翼（回転翼）であって、底プレート１６の円環形状の平板部上で電動モータ１１の回転軸１５と平行を成して、周方向に一定のピッチで２種類交互に配置されている。これらのブレード１７は、内径側の吸込側端面（吸込側端部）２１より空気を吸い込んで、外径側の吹出側端面（吹出側端部）２２より径方向外方へ向かって空気を吹き出す。また、多数のブレード１７の内径はφ９８ｍｍで、外径はφ１８０ｍｍである。
【００１９】
シュラウド１８は、円環状に設けられ、軸心方向から径方向に徐々に方向定款しつつ吸込空気の流れに沿った略円弧形状の断面を有している。このシュラウド１８は、各ブレード１７の上端部を連結して各ブレード１７を等間隔の保持すると共に、底プレート１６との間に各ブレード１７の吸込側端面２１から吹出側端面２２へ向かって略円弧形状に流れる吸込空気流の通風路を形成する。シュラウド１８の内周側に、各ブレード１７の上面より上方に突出した円筒状の突出部２３が設けられている。
【００２０】
スクロールケーシング１３は、遠心式羽根車１２の周囲に渦巻き状通風路２４を形成するもので、渦巻き状通風路２４の幅方向に二分割されており、空気の吸込口２５を形成する円環状のベルマウス２６を有する第１ケーシング（上側ケーシング）２７、および電動モータ１１を支持する第２ケーシング（下側ケーシング）２８よりなる。このスクロールケーシング１３は、図２に示したように、渦巻き状通風路２４の渦巻き部分が、渦巻き状通風路２４の起点となるノーズ部２９の一点を巻き始めとして、そのノーズ部２９の一点より、一定の拡がり角で形成されたスクロール曲線で構成されている。なお、渦巻き状通風路２４の下流端には、クーラケース７に空気を吐出する方形状の開口断面を有する吐出口３０が形成されている。また、ベルマウス２６は、シュラウド１８との間に一定寸法（例えば３ｍｍ）以上の逆Ｊ字状の隙間を有している。
【００２１】
次に、ガイドプレート１４を図４ないし図６に基づいて説明する。ここで、図４（ａ）〜（ｇ）はガイドプレート１４を示した図で、図５（ｂ）はスクロールケーシング１３を示した図で、図６（ａ）は低圧損時の吸込空気流と高圧損時の吹出空気流とを示した図である。
【００２２】
ガイドプレート１４は、スクロールケーシング１３と同一の樹脂により成形され、ノーズ部２９付近のベルマウス２６の法面上に一体成形または別体にて設けられている。このガイドプレート１４は、吸込口２５より吹き出した空気を遠心式羽根車１２の中心側へ一定の曲率にて巻き込むように篦状に湾曲した篦状板（傾斜部）３１、およびベルマウス２６の法面の面方向に対して直交する方向に配設された直立板（衝立部）３２から構成されている。
【００２３】
篦状板３１は、板厚が２ｍｍで、ベルマウス２６よりも内周側で遠心式羽根車１２の回転方向に対向して配設されている。篦状板３１の内側端は、多数のブレード１７の内径よりも外周側に位置している。そして、篦状板３１のブレード側端と多数のブレード１７のガイド側端との間は、一定寸法Ｓ（例えば３ｍｍ）以上の隙間を有している。
【００２４】
直立板３２は、板厚が２ｍｍで、高さが１５ｍｍであり、遠心式羽根車１２の回転中心を中心としてノーズ部２９から渦巻き方向へ約５０°〜９０°の位置に渡って設けられている。そして、直立板３２は、ベルマウス２６よりも外周側で篦状板３１の外周側からノーズ部２９付近に向かうように、多数のブレード１７の外径の略接線方向に延びている。
【００２５】
〔実施例の作用〕
次に、本実施例の遠心式多翼送風機１の作用を図１ないし図６に基づいて簡単に説明する。
【００２６】
吹出口モードがフットモードやデフロスタモードで、エアミックスドア４がヒータコア３を全開している時、すなわち、ヒータケース８内において全ての空気がヒータコア３を通過するようなヒータユニット側の圧力損失が大きい場合（逆流現象が生じ易い高圧損時）には、内外気切替箱５の内部に吸い込まれた吸込空気が吸込口２５を通って遠心式羽根車１２の多数のブレード１７で囲まれた内側に吸い込まれる。
【００２７】
そして、遠心式羽根車１２の内部に吸い込まれた吸込空気は、多数のブレード１７の回転によって、多数のブレード１７の吸込側端面２１に吸い込まれた後に、所定の角度を持って多数のブレード１７の吹出側端面２２より渦巻き状通風路２４内に吹き出される。これにより、吸込空気は、渦巻き状通風路２４内でも加圧されて吐出口３０方向へ流れエバポレータ２やヒータコア３を通過してデフロスタ吹出口８ａまたはフット吹出口８ｃから車室内に吹き出される。
【００２８】
このとき、逆流現象の生じ易い領域に侵入した吸込空気、すなわち、ノーズ部２９の回転方向の手前側の吸込口２５より隣設するブレード１７間に侵入した吸込空気は、それらのブレード１７が回転することによってノーズ部２９に近づくにしたがって圧力が増加する。この他の吸込空気よりも圧力が増加した吸込空気は、吐出口３０方向へ流れ難くなり、隣設するブレード１７間を逆流してブレード１７の吸込側端面２１の上面から吸込口２５を通ってベルマウス２６側に吹き出す逆流現象を起こす。
【００２９】
この吹出空気は、図５（ｂ）および図６（ａ）に示したように、ガイドプレート１４の直立板３２に当たって、その直立板３２に当たった吹出空気流が直立板３２の内側面に沿って篦状板３１側へ導かれ、篦状板３１の形状により篦状板３１の内側面に沿って遠心式羽根車１２の内部へ巻き込まれるように吸い込まれる。ここで、ガイドプレート１４の直立板３２の外側より侵入する吸込空気は、図６（ａ）に示したように、直立板３２および篦状板３１の外側面に沿って遠心式羽根車１２の内部へ侵入するため、ガイドプレート１４を挟んで流れる吹出空気と衝突することはない。
【００３０】
また、吹出口モードがフェイスモードで、エアミックスドア４がヒータコア３を全閉している時、すなわち、ヒータケース８内において全ての空気がヒータコア３を迂回するようなヒータユニット側の圧力損失が小さい場合（逆流現象が生じ難い低圧損時）には、内外気切替箱５の内部に吸い込まれた吸込空気が吸込口２５を通って遠心式羽根車１２の内部に吸い込まれる。
【００３１】
このとき、ガイドプレート１４が板状で薄いために吸込空気流に対してガイドプレート１４の前面投影面積が小さく、しかもベルマウス２６の形状が遠心式羽根車１２の回転軸１５上に中心を持つ真円であり、ガイドプレート１４を装着した部分を除けばベルマウス２６の法面の高さもほぼ全周に渡って均一とされているために、遠心式羽根車１２の軸心方向の上方、つまりベルマウス２６の上方からの吸込空気流に対して大きな抵抗部材が存在しない。これにより、送風特性を低下させることなく、吸込空気がスムーズにベルマウス２６および吸込口２５を通って遠心式羽根車１２の内部に吸い込まれる。
【００３２】
〔実施例の効果〕
以上のように、本実施例の遠心式多翼送風機１は、ベルマウス２６の内径より外周側では衝立のようにスクロールケーシング１３の上側壁の法面の面方向に対して直交するように直立しており、ベルマウス２６の内径より内周側では遠心式羽根車１２の内径側へ一定の曲率にて巻き込みながら、且つその垂直方向に傾斜した篦状のガイドプレート１４をノーズ部２９付近のベルマウス２６に一体成形または装着している。このため、高圧損時には、吹出空気流と吸込空気流との干渉を防止できるので、送風特性を向上でき、且つ送風騒音を低下できる。また、低圧損時には、ガイドプレート１４が吸込空気流の抵抗部材とならないので、送風特性の低下を抑えることができる。
【００３３】
さらに、遠心式羽根車１２の回転中心を中心としてノーズ部２９から渦巻き方向へ約５０°〜９０°の逆流現象の生じ易いベルマウス２６付近での吸込空気流と逆流との衝突を効果的に防止できるので、それに起因する送風騒音の発生を抑制できる。また、逆流現象の生じ難いベルマウス２６付近には何ら抵抗部材が存在しないので、逆流現象の生じ難い領域での送風特性の低下を抑制できる。
そして、ガイドプレート１４のブレード側端と多数のブレード１７のガイド側端との間に、一定寸法（例えば３ｍｍ）以上の隙間を持つことにより、仮に多数のブレード１７の高さ方向の寸法にばらつきがあっても、ガイドプレート１４とブレード１７との干渉を防止できる。
【００３４】
〔実施例の実験結果〕
図６および図７にこの実施例の効果（実験結果）を示す。図６（ａ）はガイドプレートの無いスクロールケーシング１３ａを備えた従来例の遠心式多翼送風機１ａで、図６（ｂ）はガイドプレート１４を装着したスクロールケーシング１３を備えた実施例の遠心式多翼送風機１である。なお、図６（ａ）、（ｂ）において２５、２５ａは吸込口で、２６、２６ａはベルマウスで、２９、２９ａはノーズ部である。また、図７のグラフは横軸に送風量Ｖａ（ｍ²／ｈ）をとり、縦軸に比騒音Ｋｓ（ｄＢＡ）と全圧ＤＰｔ（ｍｍＡｑ）をとっている。
【００３５】
図６（ｂ）に示した実施例のようなガイドプレート１４をスクロールケーシング１３に装着することで、本実施例の遠心式多翼送風機１は、送風特性を低下させることなく、低圧損（ＦＡＣＥ：フェイスモード）時から高圧損（ＦＯＯＴ：フットモード）時までの全領域にわたり、図６（ａ）に示した従来例の遠心式多翼送風機１ａに対して０．５ｄＢＡ〜１．０ｄＢＡの騒音低減が可能となった。
【００３６】
〔変形例〕
本実施例では、篦状板として、図６（ａ）に示したように、ベルマウス２６よりも内周側で遠心式羽根車１２の回転方向に対向して配設された篦状板３１が遠心式羽根車１２の径方向（垂直方向）に沿った断面形状を有する篦状のガイドプレート１４を使用したが、篦状板として、図６（ｂ）に示したように、ベルマウス２６よりも内周側で遠心式羽根車１２の回転方向に対向して配設された篦状板３１が遠心式羽根車１２の径方向（垂直方向）より遠心式羽根車１２の回転方向に傾斜した断面形状を有する篦状のガイドプレート１４を使用しても良い。
【００３７】
本実施例では、本発明を前進翼を持つ遠心式多翼送風機１に適用したが、本発明をラジアル翼を持つターボチャージャーや、後退翼を持つターボファンに適用しても良い。そして、電動モータ１１の代わりに、内燃機関、油圧モータ等の流体圧モータなどの羽根車駆動手段を用いても良い。また、遠心式送風機を工場用空気調和装置に使用する場合には、電動モータ１１の代わりに水車や風車等の羽根車駆動手段を用いても良い。
【図面の簡単な説明】
【図１】車両用空気調和装置を示した概略図である（実施例）。
【図２】遠心式多翼送風機を示した概略図である（実施例）。
【図３】（ａ）は遠心式多翼送風機を示した断面図で、（ｂ）は遠心式多翼送風機の主要部を示した拡大図である（実施例）。
【図４】（ａ）はガイドプレートを示した平面図で、（ｂ）はガイドプレートを示した正面図で、（ｃ）はガイドプレートを示した側面図で、（ｄ）は（ａ）のＡ−Ａ断面図で、（ｅ）は（ａ）のＢ−Ｂ断面図で、（ｆ）は（ａ）のＣ−Ｃ断面図で、（ｇ）は（ａ）のＤ−Ｄ断面図である（実施例）。
【図５】（ａ）は従来例の吹出空気流と吸込空気流とを示した説明図で、（ｂ）は実施例の吹出空気流と吸込空気流とを示した説明図である。
【図６】（ａ）は実施例の低圧損時の吸込空気流と高圧損時の吹出空気流とを示した説明図で、（ｂ）は変形例のガイドプレートを示した平面図である。
【図７】送風量に対する比騒音と全圧との関係を示したグラフである。
【符号の説明】
１遠心式多翼送風機
１１電動モータ
１２遠心式羽根車
１３スクロールケーシング
１４ガイドプレート
１５回転軸
１７ブレード
２４渦巻き状通風路
２５吸込口
２６ベルマウス
２９ノーズ部
３１篦状板（傾斜部）
３２直立板（衝立部）

Claims

（ａ）多数のブレードが周方向に所定の間隔で略円環状に配置され、軸方向の一端側から吸引した空気を径方向外方へ吹き出す遠心式羽根車と、
（ｂ）内部に、前記遠心式羽根車の周囲にノーズ部を起点として渦巻き状通風路が設けられ、
前記遠心式羽根車の軸心方向の一端に、吸込口を形成する円環状のベルマウスが設けられた渦巻き状のケーシングと、
（ｃ）このケーシングのノーズ部付近で前記ベルマウスよりも内周側で前記遠心式羽根車の回転方向に対向して配設され、且つ前記吸込口より吹き出した空気を前記遠心式羽根車の中心側へ巻き込むように篦状に湾曲した篦状板と
を備えた遠心式送風機。
請求項１に記載の遠心式送風機において、
前記篦状板は、前記ケーシングのノーズ部付近のベルマウスの法面上で、且つ前記ベルマウスよりも外周側で前記ベルマウスの法面の面方向に対して直交する方向に配設された衝立部を有することを特徴とする遠心式送風機。
請求項２に記載の遠心式送風機において、
前記衝立部は、前記篦状板の外周側から前記ケーシングのノーズ部に向かって前記多数のブレードの外径の略接線方向に延長されたことを特徴とする遠心式送風機。
請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の遠心式送風機において、
前記篦状板の内側端は、前記多数のブレードの内径よりも外周側に位置することを特徴とする遠心式送風機。
請求項１ないし請求項４のいずれかに記載の遠心式送風機において、
前記篦状板のブレード側端と前記多数のブレードの篦状板側端との間は、一定寸法以上の隙間を持つことを特徴とする遠心式送風機。