JP2016033338A - 遠心式送風機 - Google Patents

Abstract

【課題】遠心式送風機において、簡素な構成で、騒音をさらに低減しつつ、送風効率のさらなる向上を図る。【解決手段】遠心式送風機１０を構成するケーシング１８は、中心に収納されるファン１４の外周側に対数螺旋状に形成された外周壁２４を有し、前記外周壁２４では、直線部２６へ接合される巻き始め２４ａから吹出口２８側となる巻き終わり２４ｂまでの間において、その前半部分に略一定の拡がり角αより小さな拡がり角α１で形成された第１範囲Ｓ１が設けられ、後半部分には、略一定の拡がり角αより大きな拡がり角α２で形成される第２範囲Ｓ２が設けられる。そして、外周壁２４は、前半部分において略一定の拡がり角αで形成された場合と比較して半径内方向に形成され、後半部分では前記拡がり角αの場合と比較して半径外方向に膨出して形成される。【選択図】図２

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、内気又は外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。この遠心式送風機では、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。また、通路を構成するケーシングの外周壁は、対数螺旋形状となるように形成され、その拡がり角が前記外周壁の巻き始めから巻き終わりまで略一定となるように形成されている。

上述したような遠心式送風機では、直線部と接合する舌部近傍においてファンとの間の狭い領域に空気が流れることで圧力変動が大きくなり、前記ファンのブレードが前記領域において空気に当たることで騒音（ＮＺ音）が発生すると共に、送風効率の低下を招くことが懸念される。

そこで、上述したような騒音の発生や送風効率の低下を解決するために、例えば、特許文献１に開示された遠心式送風機では、ケーシングにおける外周壁の拡がり角を略一定より大きく設定した部位を設けることで、通路断面積を拡大させ通路内における空気の流れを円滑とし、送風効率の向上を図ると共に騒音の発生を抑制している。

また、同様に、特許文献２に係る遠心式送風機には、舌部を起点としてファンの回転方向に向かってケーシングの外周壁の拡がり角を所定範囲内で一定とした後、徐々に大きくし、且つ、再び前記拡がり角が一定となるように形成した膨らみ部を備えている。

さらに、特許文献３に係る遠心式送風機には、ケーシングの外周壁を帯状ばね材から形成し、その一端部を固定すると共に、他端部を巻き取り機構によって巻き取り可能とすることで、前記外周壁の拡がり角を自在に変化させることが可能な構成としている。

特開平６−１１７３９７号公報 特開２０１１−１４９３２８号公報 特開２００４−２７０５７７号公報

しかしながら、上述した特許文献１及び２に係る遠心式送風機では、ケーシングの外周壁を巻き始めから巻き終わりの間において拡がり角を大きくするように変化させ騒音の抑制並びに送風効率の向上を図っているが、さらなる騒音の抑制及び送風効率の向上を図りたいという要請がある。

また、特許文献３の遠心式送風機では、巻き取り機構を用いて外周壁を巻き取ることで可動させ拡がり角を変更可能としているが、その巻き取り量を正確に調整することが難しく、複数の遠心式送風機を準備する場合には、その拡がり角をそれぞれ均一として同一性能を得ることが困難である。また、巻き取り機構を設けることで構造が複雑化してしまい、大型化や重量の増加を招くこととなる。

本発明は、前記の課題を考慮してなされたものであり、簡素な構成で、騒音をさらに低減しつつ、送風効率のさらなる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を有し、通路の外周側に吹出口に向かって対数螺旋状に半径の変化する外周壁を備えた遠心式送風機において、
外周壁は、吹出口を有した直線部と接合される巻き始めから巻き終わりまでにおいて、拡がり角が略一定で形成された場合に対して前半部分で拡がり角が小さく、後半部分で拡がり角が大き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、通路の外周側に設けられ対数螺旋状に半径の変化する外周壁が、吹出口を有した直線部と接合される巻き始めから巻き終わりまでにおいて、その前半部分で、拡がり角を略一定の場合に対して小さくなるように形成し、後半部分で拡がり角が大きくなるように形成している。

従って、外周壁の巻き始め側となる前半部分において拡がり角を略一定の場合より小さくするという簡素な構成で、舌部近傍における通路断面積を減少させることができるため、直線部を通じて吹出口へと流れる空気の一部をファンによって巻き始め側へと吸い込んでしまう２次吸い込みを抑制することができ、その結果、舌部近傍における圧力変動が低減され、騒音（ＮＺ音）のさらなる低減を図ることができる。

また、同時に、前半部分に対して外周壁の巻き終わり側となる後半部分において、拡がり角を略一定の場合より大きくするという簡素な構成で、通路内において空気をより一層円滑に吹出口側へと送風することができるため、ケーシング内への空気の吸い込み量を増加させ、それに伴って、送風量を増加させることで送風効率の向上をさらに図ることができる。

さらに、外周壁は、前半部分と後半部分との間に、拡がり角が略一定の範囲を有するとよい。

さらにまた、前半部分を、外周壁が巻き始め側において舌部と接合された部位を基点とし、該基点から巻き終わり側に向かって巻き角が１２０°〜１７０°となる範囲内に設定し、後半部分を、前半部分の巻き終わり側から基点に対して巻き角が２４０°〜３２０°となる範囲内となるように設定すると好適である。

さらにまた、前半部分における拡がり角と略一定の拡がり角との偏差と、後半部分における拡がり角と略一定の拡がり角との偏差とを同一となるように設定するとよい。

本発明によれば、以下の効果が得られる。

すなわち、ケーシングにおいて、通路の外周側に設けられ対数螺旋状に半径の変化する外周壁が、吹出口を有した直線部と接合される巻き始めから巻き終わりまでにおいて、その前半部分で、拡がり角を略一定の場合に対して小さくすることで、舌部近傍における通路断面積を減少させ、舌部近傍における圧力変動を低減してさらなる騒音の低減を図ることができると共に、外周壁の後半部分で拡がり角が略一定の場合より大きくなるように形成することで、通路内において空気をより一層円滑に吹出口側へと送風することができるため、送風効率のさらなる向上を図ることが可能となる。

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の遠心式送風機を構成するケーシングを示す模式平面図である。 図１の遠心式送風機における巻き角と拡がり角との関係を示す特性線図である。

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、モータ等からなる回転駆動源（駆動源）１２と、該回転駆動源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とを備える。

回転駆動源１２は、例えば、ケーシング１８の略中央下部に設けられ、その回転軸２０がファン１４の中心部に対して連結され、前記ファン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、回転駆動源１２の駆動作用下に一体的に回転する。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、図１及び図２に示されるように、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、その外周壁２４が対数螺旋状に形成されると共に、前記外周壁２４の巻き終わり２４ｂ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、直線状に形成された直線部２６の端部に吹出口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。

この外周壁２４は、図２に示されるように、その巻き始め２４ａと直線部２６とを接合する舌部３０からファン１４の中心Ｂまでの半径をＲ、前記舌部３０を基点とした回転方向（時計回り方向）への任意の位置の角度（以下、巻き角θという。）をθ、前記ファン１４の外周径をＤ、拡がり角をαとした際、下記の数１で表される対数螺旋形状で形成される。

また、外周壁２４は、図２に示されるように、ファン１４の中心Ｂと舌部３０とを結ぶ基線Ｌから巻き終わり２４ｂ側（ファン１４の回転方向、矢印Ｃ１方向）となる巻き角θ１までの第１範囲Ｓ１内において、略一定の拡がり角αに対して徐々に小さな第１拡がり角α１となるように形成される（α１＜α）。すなわち、外周壁２４は、拡がり角αが略一定で形成された場合（図２中、破線形状参照）と比較し、第１範囲Ｓ１において所定距離だけファン１４の中心側（半径内方向、矢印Ｅ１方向）となる位置に形成される。

詳細には、巻き角θ１の約半分となる第１中間位置Ｆ１近傍が最も半径内方向に位置するように形成され、該第１中間位置Ｆ１に対して巻き始め２４ａ側（矢印Ｃ２方向）、巻き終わり２４ｂ側（矢印Ｃ１方向）がそれぞれ略一定の拡がり角αで形成された形状となるように徐々に半径外方向へと拡張した滑らかな曲線形状となる。

すなわち、第１範囲Ｓ１では、巻き始め２４ａ側から徐々に拡がり角αが小さくなり始め、第１中間位置Ｆ１において最小となり、該第１中間位置Ｆ１から隣接する第２範囲Ｓ２に向かって再び徐々に拡がり角αとなるように大きくなるように変化する。

なお、第１範囲Ｓ１を規定する巻き角θ１は、例えば、１２０°〜１７０°の範囲内で設定されると好適である（１２０°≦θ１≦１７０°）。

また、上述した説明においては、拡がり角αより小さな拡がり角α１で外周壁２４を形成する第１範囲Ｓ１を基線Ｌから始める設定としているが、これに限定されるものではなく、例えば、前記基線Ｌから巻き終わり２４ｂ側に所定範囲だけ拡がり角αの範囲を設けた後、該範囲の巻き終わり２４ｂ側から前記第１範囲Ｓ１を設けるようにしてもよい。

また、第１範囲Ｓ１に対して巻き終わり２４ｂ側（矢印Ｃ１方向）となる巻き角θ２までの第２範囲Ｓ２内において、外周壁２４は略一定の前記拡がり角αより大きな第２拡がり角α２で形成され（α２＞α）、拡がり角αが略一定で形成された場合（図２中、破線形状参照）と比較し、第２範囲Ｓ２において所定距離だけファン１４の中心側とは反対側（半径外方向、矢印Ｅ２方向）に膨出するように形成される。

詳細には、巻き角θ２の約半分となる第２中間位置Ｆ２近傍が最も半径外方向に膨出するように形成され、該第２中間位置Ｆ２に対して巻き始め２４ａ側（矢印Ｃ２方向）、巻き終わり２４ｂ側（矢印Ｃ１方向）がそれぞれ略一定の拡がり角αが形成された形状となるように徐々に半径内方向へと変化した滑らかな曲線形状となる。

すなわち、第２範囲Ｓ２では、巻き始め２４ａ側から徐々に拡がり角αが大きくなり始め、第２中間位置Ｆ２において最大となり、該第２中間位置Ｆ２から隣接する第３範囲Ｓ３に向かって再び徐々に拡がり角αとなるように小さくなるように変化する。

なお、巻き角θ１との間で第２範囲Ｓ２を規定する巻き角θ２は、例えば、１２０°〜１５０°の範囲内で設定されると好適である（１２０°≦θ２≦１５０°）。換言すれば、第２拡がり角α２で形成される範囲は、基線Ｌを基準として巻き終わり２４ｂ側に向かった２４０°〜３２０°の範囲内となる。

さらに、図３に示されるように、第１範囲Ｓ１における拡がり角α１と、第２範囲Ｓ２における拡がり角α２は、略一定の拡がり角αに対する偏差が同一となるように設定される（｜α−α１｜＝｜α−α２｜）。例えば、略一定の拡がり角αを４°、拡がり角α１を３．８°とした場合、拡がり角α２が４．２°に設定される（偏差０．２°）。

さらにまた、第２範囲Ｓ２に対して巻き終わり２４ｂ側（矢印Ｃ１方向）となる第３範囲Ｓ３では、略一定の拡がり角αで巻き終わり２４ｂとなる直線部２６との接合部位まで形成される。

また、上述した説明においては、略一定の拡がり角αより小さな拡がり角α１で形成される第１範囲Ｓ１と、大きな拡がり角α２で形成される第２範囲Ｓ２との間において、両範囲の境界となる巻き角θ２の位置でのみ拡がり角αに形成される構成としているが、例えば、前記第１範囲Ｓ１と第２範囲Ｓ２との間に所定範囲だけ略一定の拡がり角αで形成される部位（範囲）を設けるようにしてもよい。

すなわち、外周壁２４は、巻き始め２４ａ側となる第１範囲Ｓ１において拡がり角を小さく設定し（α１）、該第１範囲Ｓ１より巻き終わり２４ｂ側となる第２範囲Ｓ２において拡がり角を反対に大きく設定し（α２）、前記第１範囲Ｓ１の巻き始め２４ａ側、該第１範囲Ｓ１と該第２範囲Ｓ２との間、並びに、第３範囲Ｓ３において拡がり角を略一定（α）に設定している。

換言すれば、外周壁２４は、巻き始め２４ａ側（矢印Ｃ２方向）となる前半部分において、小さな拡がり角α１で形成された部位を有し、一方、巻き終わり２４ｂ側（矢印Ｃ１方向）となる後半部分において、大きな拡がり角α２で形成された部位を有している。

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回転駆動源１２が駆動し、該回転駆動源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（図示せず）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の通路１６へと送り込まれて該通路１６に沿って吹出口２８へと導かれる。

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、対数螺旋状に形成される外周壁２４を直線部２６に接合される巻き始め２４ａから巻き終わり２４ｂ側となる所定範囲内（第１範囲Ｓ１内）で拡がり角を略一定に対して小さくすることで（α１＜α）、前記舌部３０近傍における通路１６の通路断面積を減少させることができるため、直線部２６を通じて吹出口２８へと流れる空気の一部をファン１４によって巻き始め２４ａ側へと吸い込んでしまう２次吸い込みを抑制することができる。その結果、舌部３０近傍における圧力変動が低減されるため、前記舌部３０近傍で生じる騒音（ＮＺ音）のさらなる低減を図ることができる。

また、ケーシング１８において、前半部分に対して巻き終わり２４ｂ側となる後半部分（第２範囲Ｓ２）において拡がり角を略一定に対して大きくすることで（α２＞α）、通路１６内において空気をより一層円滑に吹出口２８側へと送風することが可能となるため、図示しない空気取入口を通じたケーシング１８内への空気の吸い込み量を増加させ、それに伴って、送風量を増加させることができる。その結果、遠心式送風機１０における送風効率のさらなる向上を図ることができる。

すなわち、ケーシング１８の外周壁２４において、巻き始め２４ａ側となる前半部分に、略一定の拡がり角αより小さな拡がり角α１で形成された第１範囲Ｓ１を設け、且つ、前記第１範囲Ｓ１より巻き終わり２４ｂ側となる後半部分に、略一定の拡がり角αより大きな拡がり角α２で形成された第２範囲Ｓ２を設けるという簡素な構成で、舌部３０近傍で発生する騒音をさらに低減できると共に、さらなる送風効率の向上を図ることが可能となる。さらには、従来の遠心式送風機で懸念されていた大型化や重量増加も好適に回避することができる。

さらに、ケーシング１８の吹出口２８近傍において、巻き終わりとなり直線部２６へと繋がる第３範囲Ｓ３において、拡がり角αが略一定となるように変化させているため、例えば、遠心式送風機１０を前記吹出口２８を介して車両用空調装置（図示せず）へと接続する場合に、略一定の拡がり角αで形成されていた従来の遠心式送風機と略同一の接続部形状で接続することが可能となる。換言すれば、外周壁２４における途中の拡がり角を変化させた場合でも、下流側となる直線部２６の形状を変更させることがないため、遠心式送風機１０と接続される部材の接続部形状を変更する必要がなく好適である。

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、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…回転駆動源
１４…ファン １６…通路
１８…ケーシング ２４…外周壁
２６…直線部 ２８…吹出口
Ｓ１…第１範囲 Ｓ２…第２範囲
Ｓ３…第３範囲 α、α１、α２…拡がり角
θ１、θ２…巻き角

Claims (4)

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を有し、前記通路の外周側に吹出口に向かって対数螺旋状に半径の変化する外周壁を備えた遠心式送風機において、
   前記外周壁は、前記吹出口を有した直線部と接合される巻き始めから巻き終わりまでにおいて、拡がり角が略一定で形成された場合に対して前半部分で前記拡がり角が小さく、後半部分で前記拡がり角が大き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、
   前記外周壁は、前記前半部分と前記後半部分との間に、前記拡がり角が略一定の範囲を有することを特徴とする遠心式送風機。
3. 請求項１又は２記載の遠心式送風機において、
   前記前半部分は、前記外周壁が巻き始め側において舌部と接合された部位を基点とし、該基点から巻き終わり側に向かって巻き角が１２０°〜１７０°となる範囲内に設定され、前記後半部分は、前記前半部分の前記巻き終わり側から、前記基点に対して前記巻き角が２４０°〜３２０°となる範囲内となるように設定されることを特徴とする遠心式送風機。
4. 請求項１〜３のいずれか１項に記載の遠心式送風機において、
   前記前半部分における拡がり角と略一定の拡がり角との偏差と、前記後半部分における拡がり角と略一定の拡がり角との偏差が同一となるように設定されることを特徴とすることを特徴とする遠心式送風機。

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