JP3817853B2

JP3817853B2 - 遠心送風機

Info

Publication number: JP3817853B2
Application number: JP23124897A
Authority: JP
Inventors: 和利桑山; 輝彦亀岡; 浩司松永; 亨田中
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 1997-08-27
Filing date: 1997-08-27
Publication date: 2006-09-06
Anticipated expiration: 2017-08-27
Also published as: JPH1162895A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、遠心式送風機に関するもので、車両用空調装置に用いて好適である。
【０００２】
【従来の技術】
遠心送風機（以下、送風機と略す。）は、周知のように、回転軸周りに多数枚の翼（ブレード）を配置した遠心式多翼ファン（以下、ファンと略す。）と、空気の吸入口と吐出口とを有する渦巻き状に形成されたケーシングと、ファンを回転駆動するモータ等の駆動手段とから構成されている。そして、送風能力や騒音等の送風機の性能は、ファンの翼形状やケーシングの形状等によって大きく左右され、送風機の設計にあたっては、これらを十分に考慮する必要がある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、発明者等は送風機の騒音低減を図るべく、例えば特開平５−２９６１９４公報に記載の如く、翼間を流通する空気の通路断面積をファンの外径側に向かうほどモータ側に向けて小さくするシュラウドを有する種々のファンを試作検討したが、希望する騒音低減効果を得ることができなかった。そこで、発明者等は引き続き試験検討したところ、次の点が明らかになった。
【０００４】
すなわち、騒音の発生原因として、翼と翼間を流れる空気との剥離現象によって発生する空気流れの乱れによるものがある。この原因に対しては、シュラウドを設けることによって、翼間の空気流れを略均一化して翼と翼間を流れる空気との剥離現象を抑制することができる。
しかも、翼に占めるシュラウド部分を大きくするほど、翼７１の内径側高ｈ₁に対する翼の外径側高さｈ₂の比（ｈ₂／ｈ₁）を小さくするほど剥離現象を抑制することが、発明者等の更なる試験検討により確認されている。
【０００５】
しかし、翼に占めるシュラウド７７部分が大きくなるほど、ファン７２から吹き出す空気は、図９に示すように、モータ７３側のケーシング内壁面７４ｃに向かって吹き出すこととなる。このため、ファン７２から吹き出す空気の一部は、径方向側ケーシング内壁面７４ｄおよび吸入口側のケーシング内壁面７４ｂに沿うように流れる。したがって、吸入口７５側のケーシング内壁面７４ｂに沿って流れてきた空気は、シュラウド７７とケーシング７４との隙間７７ｃから吸入口７５側へ逆流するので、吸入口７５から吸入された空気と逆流する空気との干渉、およびシュラウド７７とケーシング７４との隙間７７ｃを逆流する際に発生する流れの乱れにより騒音が発生する。
【０００６】
つまり、シュラウド７７を設けることによって翼７１と翼間を流れる空気との剥離現象に伴う騒音を低減することができるが、この騒音発生原因のみを重視すると、シュラウド７７とケーシング７４との隙間７７ｃを逆流する空気流れが顕著になり、却って、送風機全体としての騒音が増大する。
本発明は、以上に述べたように、発明者等の種々の試験検討に基づいてなされたもので、シュラウドを設けることにより翼と翼間を流れる空気との剥離現象を抑制しつつ、送風機全体としての騒音低減を図ることを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記目的を達成するために、以下の技術的手段を用いる。
請求項１〜３に記載の発明では、傾斜壁（８０）のうちケーシング（７４）の巻き始めから所定の巻き角（θ₂）までの間には、軸方向他端側に向けて傾いた面（８０ａ）が形成され、一方、傾斜壁（８０）のうち所定の巻き角（θ₂）から巻き終わりまでの間には、軸方向一端側に向けて傾いた面（８０ａ）が形成されていることを特徴とする。
【０００８】
これにより、巻き角（θ）が所定の巻き角（θ₂）以前の領域には、軸方向他端側に傾いた面（８０ａ）が滑らかに連続して形成されているので、遠心式多翼ファン（７２）から吹き出した空気のうち、所定の巻き角（θ₂）以前の領域から吹き出した空気は、傾斜壁（８０）によって巻き終わり側に向かって集合させられつつ、軸方向他端側に転向させられる。
【０００９】
したがって、所定の巻き角（θ₂）以前の領域から吹き出した空気が、シュラウド（７８）とケーシング（７４）との隙間（７８ａ）から吸入口（７６）側に逆流することを防止できるので、吸入口（７６）から吸入される遠心式多翼ファン（７２）から吹き出した空気（以下、この空気を吹出空気と呼ぶ。）との干渉を防止することができる。
【００１０】
また、巻き角（θ）が所定の巻き角（θ₂）以降の領域には、軸方向一端側（吸入口（７６）側）に傾いた面（８０ａ）が滑らかに連続して形成されているので、吹出空気のうち吸入口（７６）側のケーシング（７４）の内壁に沿うように径外方から回転軸に向けて流れる逆流空気を軸方向他端側に向けて転向させるので、隙間（７８ｃ）から吸入口（７６）へ空気が逆流することが抑制されるとともに、空気流路（７４ａ）の拡大に伴って、吹出空気が滑らかに巻き終わり側に向かって集合させられる。
【００１１】
したがって、所定の巻き角（θ₂）以降の領域から吹き出した空気が、隙間（７８ａ）から吸入口（７６）側に逆流することを防止できるので、吸入口（７６）から吸入された空気と吹出空気との干渉を防止することができる。
以上に述べたように、本発明によれば、シュラウド（７８）を設けることにより翼（７１）と翼（７１）間を流れる空気との剥離現象を抑制しつつ、遠心式送風機全体としての騒音低減を図ることができる。
【００１２】
なお、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態記載の具体的手段との対応関係を示すものである。
【００１３】
【発明の実施の形態】
図１は、本実施形態に係る遠心送風機（以下、送風機と略す。）を水冷エンジン搭載車両の車両用空調装置１に適用した場合の模式図である。
空調ケーシング２の空気上流側部位には、車室内気を吸入するための内気吸入口３と外気を吸入するための外気吸入口４とが形成されるとともに、これらの吸入口３、４を選択的に開閉する吸入口切換ドア５が設けられている。また、この吸入口切換ドア５は、サーボモータ等の駆動手段または手動操作によって開閉される。
【００１４】
この吸入口切換ドア５の下流側部位には、本実施形態に係る送風機７が配設されており、この送風機７により両吸入口３、４から吸入された空気が、後述する各吹出口１４、１５、１７に向けて送風されている。送風機７の空気下流側には、空気冷却手段をなす蒸発器９が配設されており、送風機７により送風された空気は全てこの蒸発器９を通過する。蒸発器９の空気下流側には、空気加熱手段をなすヒータコア１０が配設されており、このヒータコア１０は、エンジン１１の冷却水を熱源として空気を加熱している。
【００１５】
空調ケーシング２には、ヒータコア１０をバイパスするバイパス通路１２が形成されており、ヒータコア１０の空気上流側には、ヒータコア１０を通る風量とバイパス通路１２を通る風量との風量割合を調節するエアミックスドア１３が配設されている。この風量割合の調節は、このエアミックスドア１３の開度を調節することにより調節される。
【００１６】
また、空調ケーシング２の最下流側部位には、車室内乗員の上半身に空調空気を吹き出すためのフェイス吹出口１４と、車室内乗員の足元に空気を吹き出すためのフット吹出口１５と、フロントガラス１６の内面に向かって空気を吹き出すためのデフロスタ吹出口１７とが形成されている。
そして、上記各吹出口１４、１５、１７の空気上流側部位には、それぞれ吹出モード切換ドア（吹出調節手段）１８、１９、２０が配設されている。なお、これらの吹出モード切換ドア１８、１９、２０は、サーボモータ等の駆動手段または手動操作によって開閉される。
【００１７】
次に、図２を用いて送風機について詳述する。
この送風機７は回転軸７３ａ方向から吸入した空気を径外方に向けて吹き出す遠心式の送風機であり、７２は回転軸７３ａ周りに多数枚の翼（ブレード）７１を有する周知の遠心式多翼ファン（以下、ファンと略す。）である。そして、このファン７２はモータ等の駆動手段（以下、モータと呼ぶ。）７３によって回転駆動されており、送風量の制御は、このモータ７３の回転数を制御することによって行われている。
【００１８】
７４はファン７２を収納するとともに、ファン７２から吹き出した空気が流れる空気流路７４ａを構成する、ファン７２の回転軸７３ａ周りに渦巻き状に形成されたポリプロピレン等の樹脂製のケーシングで、このケーシング７４の巻き終わり部位７４ｄの空気下流側には、空調ケーシング２に連通する吹出口７５が形成されている（図３参照）。
【００１９】
そして、このケーシング７４のうち回転軸７３ａ方向であって、モータ７３の反対側には、ケーシング７４内に空気を導く吸入口７６が開口している。この吸入口７６の外縁部のケーシング７４には、ベルマウス７７が形成されており、このベルマウス７７により、吸入空気は吸入口７６から翼７１に向けて滑らかに導かれる。
【００２０】
また、ファン７２のうち吸入口７６側には、ファン７２の外径側に向かうほど、翼７１間を流通する空気の通路断面積をモータ７３側に向けて小さくする、環状のシュラウド７８が形成されている。一方、ケーシング７４のうちシュラウド７８と対向する部位には、シュラウド７８と所定隙間δを隔ててシュラウド７８に沿うように対向壁７９が、ベルマウス７７から連なって環状に形成されている。
【００２１】
また、ケーシング７４の吸入口７６側には、対向壁７９からファン７２の径外方に向けて連なって、回転軸７３ａ方向に対して傾斜した傾斜面８０ａを有する傾斜壁８０が形成されており、この傾斜壁８０の傾斜面８０ａは、ケーシング７４の巻き角θ全周に渡って滑らかに連続している。
具体的には、図４に示すように、巻き角θが０°〜３０°（以下、この巻き角θを第１所定巻き角θ₁と呼ぶ。）までの間は、傾斜面８０ａがモータ７３側に傾くように傾斜角Θを６０°〜３０°まで次第に縮小させていき、巻き角θが第１所定巻き角θ₁（＝３０°）〜９０°（以下、この巻き角θを第２所定巻き角θ₂と呼ぶ。）までの間は、傾斜面８０ａが回転軸７３ａに対して直交（傾斜角Θ＝９０°）する程度まで次第に傾斜角Θを増大させる。
【００２２】
因みに、傾斜角Θとは、図２に示すように、傾斜面８０ａと回転軸７３ａとの交差角度であって、モータ７３側から吸入口７６側にう向かう向きを正として計った角度である。
そしてさらに、巻き角θが第２所定巻き角θ₂（＝９０°）〜１８０°（以下、この巻き角θを第３所定巻き角θ₃と呼ぶ。）までの間は、傾斜面８０ａが吸入口７６側に傾くように傾斜角Θを増大させていき（Θ＞９０°）、巻き角θが第３所定巻き角θ₃（＝１８０°）〜３４５°（以下、この巻き角θを第４所定巻き角θ₄と呼ぶ。）までの間は、傾斜面８０ａを回転軸７３ａに対して略平行（傾斜角Θ≒１８０°）とする。
【００２３】
因みに、巻き角θが第４所定巻き角θ₄（＝３４５°）〜３６０°までの間は、傾斜角Θが１８０°〜６０°まで滑らかに変化するように傾斜面８０ａが形成されている。
なお、第１〜４所定角度θ₁〜θ₄および傾斜角Θは、上記角度に限定されるものではなく、送風機機７に求められる必要風量等の送風機機７の仕様に基づいて適宜選定されるものである。
【００２４】
ところで、また、発明者等の試験検討によると、図２、４に示すように、空気流路７４ａの断面積がモータ７３側に拡大しないタイプのケーシング７４では、第３所定巻き角θ₃を７５°〜１０５°程度とすることが望ましく、また、図５に示すように、巻き角θの増大に応じて空気流路７４ａの断面積がモータ７３側に拡大するタイプ（以下、このタイプを下拡がりタイプと呼ぶ。）のケーシング７４では、第３所定巻き角θ₃を１５０°〜２１０°程度とすることが望ましいとの結論を得ている。
【００２５】
さらに、下拡がりタイプのケーシング７４においては、第２所定巻き角θ₂を１２０°〜１５０程度とすることが望ましいとの結論を得ている。
次に、本実施形態の特徴を述べる。
巻き角θが第２所定巻き角θ₂以前の領域には、モータ７３側に傾いた傾斜面８０ａが滑らかに連続して形成されているので、ファン７２から吹き出した空気のうち、巻き角θが第２所定巻き角θ₂以前の領域から吹き出した空気は、傾斜壁８０によって巻き終わり側に向かって集合させられつつ、モータ７３側に転向させられる。
【００２６】
したがって、第２所定巻き角θ₂以前の領域から吹き出した空気が、シュラウド７８とケーシング７４との隙間７８ａ（図２参照）から吸入口７６側に逆流することを防止できるので、吸入口７６から吸入された空気と、ファン７２から吹き出した吹出空気との干渉を防止することができる。
また、第２所定巻き角θ₂以降の領域には、吸入口７６側に傾いた傾斜面８０ａが滑らかに連続して形成されているので、吹出空気のうち吸入口７６側のケーシング７４の内壁７４ｂ（図２参照）に沿うように径外方から回転軸７３ａに向けて流れる逆流空気をモータ７３側に向けて転向させるので、隙間７８ｃから吸入口７６へ空気が逆流することが抑制されるとともに、空気流路７４ａの拡大に伴って、吹出空気が滑らかに巻き終わり側に向かって集合させられる。
【００２７】
したがって、第２所定巻き角θ₂以降の領域から吹き出した空気が、隙間７８ａから吸入口７６側に逆流することを防止できるので、吸入口７６から吸入された空気と吹出空気との干渉を防止することができる。
以上に述べたように、本実施形態によれば、シュラウド７８を設けることにより翼７１と翼７１間を流れる空気との剥離現象を抑制しつつ、送風機７全体としての騒音低減を図ることができる。
【００２８】
ところで、発明者等の更なる試験検討によれば、特に翼７１の出口角αが９０°±２０°のファン（以下、このようなファンをラジアルファンと呼ぶ。）７２において、特に「発明が解決しようとする課題」の欄で述べたことを原因とする騒音が顕著になることを確認している。したがって、出口角αが９０°±２０°のファン７２を有する送風機７に本発明を適用すると、特に効果的である。
【００２９】
なお、ここで、出口角αとは、図６に示すように、ファン７２の外径縁と翼７１の翼面７１ａと交差角度のうち、ファン７２の回転方向前進側から後退側に向かう角度をいう。
因みに、図７は、ラジアルファン７２を有する送風機７の風量Ｖａ、全圧ＤＰｔおよび比騒音Ｋｓについて試験した結果である。図７に示すすグラフから明らかなように、下拡がり（モータ７３側への空気流路７４ａ拡大）の有無によらず、比騒音Ｋｓおよび全圧ＤＰｔが向上していることが判る。
【００３０】
因みに、風量Ｖａ、全圧ＤＰｔおよび比騒音Ｋｓの用語の定義は、ＪＩＳＢ０１３２によるものであり、試験方法はＪＩＳＢ８３４０に準拠したものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る遠心送風機を車両用空調装置に適用した場合の全体模式図である。
【図２】本発明の実施形態に係る遠心送風機の断面図である。
【図３】図２のＡ矢視図である。
【図４】傾斜角Θの変化を示す模式図である。
【図５】本発明の変形例に係る遠心送風機の断面図である。
【図６】出口角αの説明図である。
【図７】送風機７の風量Ｖａ、全圧ＤＰｔおよび比騒音Ｋｓについて試験結果を示すグラフである。
【符号の説明】
７…遠心送風機、７１…翼、７２…遠心式多翼ファン、
７３…モータ（駆動手段）、７４…ケーシング、７６…吸入口、
７７…ベルマウス、７８…シュラウド、７９…対向壁、
８０…傾斜壁。

Claims

回転軸周りに多数枚の翼（７１）を有し、前記回転軸（７３ａ）の軸方向から吸入した空気を径外方に向けて吹き出す遠心式多翼ファン（７２）と、
前記遠心式多翼ファン（７２）を収納するとともに前記遠心式多翼ファン（７２）から吹き出した空気が流れる空気流路（７４ａ）を構成し、前記軸方向一端側に吸入口（７６）を有して前記遠心式多翼ファン（７２）の回転軸周りに渦巻き状に形成されたケーシング（７４）と、
前記遠心式多翼ファン（７２）を回転駆動する駆動手段（７３）とを具備し、前記遠心式多翼ファン（７２）のうち前記吸入口（７６）側には、前記遠心式多翼ファン（７２）の外径側に向かうほど、前記翼（７１）間を流通する空気の通路断面積を前記軸方向他端側に向けて小さくするシュラウド（７８）が形成され、
前記ケーシング（７４）は、
前記シュラウド（７８）と所定隙間（７８ａ）を隔てて前記シュラウド（７８）に沿うように形成された対向壁（７９）と、
前記対向壁（７９）から前記遠心式多翼ファン（７２）の径外方に向けて連なって形成され、前記軸方向に対して傾斜した面（８０ａ）を有するとともに、前記ケーシング（７４）の巻き角（θ）全周に渡って滑らかに連続した傾斜壁（８０）とを備え、
さらに、前記傾斜壁（８０）のうち前記ケーシング（７４）の巻き始めから所定の巻き角（θ₂）までの間には、前記軸方向他端側に向けて傾いた面（８０ａ）が形成され、
一方、前記傾斜壁（８０）のうち前記所定の巻き角（θ₂）から前記ケーシング（７４）の巻き終わりまでの間には、前記軸方向一端側に向けて傾いた面（８０ａ）が形成されていることを特徴とする遠心送風機。
前記傾斜壁（８０）のうち、前記巻き角（θ）が７５°〜１０５°以降の範囲には、前記軸方向に対して略平行な面（８０ａ）が構成されていることを特徴とする請求項１に記載の遠心送風機。
前記ケーシング（７４）は、前記巻き角（θ）の増大に応じて前記軸方向他端側に向けて前記空気流路（７４ａ）の断面積が拡大するように構成されており、
さらに、前記傾斜壁（８０）のうち、前記巻き角が１５０°〜２１０°以降の範囲には、前記軸方向に対して略平行な面（８０ａ）が構成されていることを特徴とする請求項１に記載の遠心送風機。
前記遠心式多翼ファン（７２）の出口角（α）は、９０°±２５°であることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１つに記載の遠心送風機。