JPH1162895A - 遠心送風機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 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。 【解決手段】 傾斜壁８０のうちケーシング７４の巻き
始めから巻き角９０°までの間には、モータ７３側に向
けて傾いた傾斜面８０ａを形成し、巻き角９０°〜１８
０°の間には、吸入口７６側に向けて傾いた傾斜面８０
ａを形成し、巻き角１８０°以降は、傾斜面８０ａを回
転軸と平行にする。これにより、ファン７２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、騒音低減を図ることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【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５−２９６
１９４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７
７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７
４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７
７ｃ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（８
０ａ）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（７
６）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（７４
ａ）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１
７とが形成されている。そして、上記各吹出口１４、１
５、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７
８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８
０ａ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θ
₄ （＝３４５°）〜３６０°までの間は、傾斜角Θが１
８０°〜６０°まで滑らかに変化するように傾斜面８０
ａが形成されている。なお、第１〜４所定角度θ₁ 〜θ
₄ 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θ
₂ 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θ
₂ 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７
３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７
８ｃ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、ＪＩＳ Ｂ０１３２によるもの
であり、試験方法はＪＩＳ Ｂ ８３４０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。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 田中 亨 愛知県刈谷市昭和町１丁目１番地 株式会 社デンソー内

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 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（７
   ６）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（７
   ４）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（θ
   ₂ ）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。
2. 【請求項２】 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。
3. 【請求項３】 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１５
   ０°〜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。
4. 【請求項４】 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。