JP2008138618A - 遠心式多翼送風機 - Google Patents

Abstract

【課題】小型化させつつ、性能を向上させることのできる遠心式多翼送風機を提供すること。
【解決手段】渦巻流路(38)を形成するスクロールケーシング(30)の一側壁(32)において、吸気口(32a)より外周側に軸線方向に対して外周側に傾斜した傾斜面(32d)を形成し、当該傾斜面から外周側を軸線方向一側に膨出させる。
【選択図】図３

Description

本発明は、遠心式多翼送風機に関する。

車両の空調装置等の送風ユニットに用いられる遠心式多翼送風機は、外周に多数のブレードが列設されモータにより周方向に回転駆動する円筒状のファンと、当該ファンを収納し当該ファンから放射状に吐出される空気流を整流して一方向へ吹き出す渦巻形状のスクロールケーシングとから構成されている。
当該遠心式多翼送風機は、例えば車両に搭載する場合等においてスペースの制約があるため小型化が望まれている。

スクロールケーシングの半径方向の幅を縮小させるにはスクロール開き角を小さくすることが有効であるが、これは流路断面積が減少するため、空気流量の低下や、乱流による流動損失の増加や騒音の発生等、当該送風機の効率が悪化するという問題が生じる。
そこで、スクロールケーシングの渦巻流路の流路断面積を空気流上流から下流に向けて徐々に拡大させる構成が開示されている（特許文献１参照）。
特開２００３−１９３９９８号公報

しかしながら、上記特許文献１に開示された技術のように徐々に流路断面積を拡大させる構成では十分な風量を得ることはできず、高風量を必要とするような実用域においての効率が悪化するという問題がある。
また、例えば渦巻流路を軸線方向両側に膨出させて流路断面積を拡大させる構成も考えられるが、このような構成では吸気口側において膨出させた部分が吸入空気流を妨げ、剥離を生じさせる等して吸気の流入抵抗が増加しファンの効率が低下するという問題がある。

本発明はこのような問題を解決するためになされたもので、その目的とするところは、小型化させつつ十分な流路断面積を確保し、且つ円滑な吸気を行えるものとして、ファンの効率を向上させることのできる遠心式多翼送風機を提供することにある。

上記した目的を達成するために、請求項１の遠心式多翼送風機では、円筒形状をなし、外周部分に複数のブレードが列設され、軸線方向一側端が開口したファンと、該ファンを周方向一側に回転駆動するモータと、該ファン及びモータを収納し、該ファンの開口部分と対応し穿設された吸気口を有する一側壁、前記ファンの軸線方向にて該一側壁と離間して形成された他側壁、及び該一側壁及び他側壁の外周縁を連結してなり、前記ファンの軸線に対し所定の半径方向を基準位置とし周方向一側への巻き角が増大するにつれて前記軸線との距離が増加する渦巻形状に形成された外周壁から構成され、これら一側壁、他側壁及び外周壁により前記ファンの外周側に渦巻流路が形成されたスクロールケーシングとを備え、前記一側壁は、前記吸気口より外周側において、前記軸線方向に対して外周側に傾斜した傾斜面が形成され、該傾斜面から外周側が前記軸線方向一側に膨出していることを特徴としている。

請求項２の遠心式多翼送風機では、請求項１において、前記傾斜面は、前記スクロールケーシングの巻き角に応じて傾斜角度を変化させることを特徴としている。
請求項３の遠心式多翼送風機では、請求項２において、前記傾斜面は、前記スクロールケーシングの基準位置の傾斜角を最小とすることを特徴としている。
請求項４の遠心式多翼送風機では、請求項２または３において前記傾斜面は、前記スクロールケーシングの巻き角１８０°位置付近の傾斜角を最大とすることを特徴としている。

請求項５の遠心式多翼送風機では、請求項１乃至４のいずれかにおいて、前記他側壁は、前記渦巻流路を形成する部分が前記軸線方向他側に膨出していることを特徴としている。

上記手段を用いる本発明の請求項１の遠心式多翼送風機によれば、渦巻流路を形成するスクロールケーシングの一側壁において、吸気口より外周側に軸線方向に対して外周側に傾斜した傾斜面を形成して、当該傾斜面から外周側を軸線方向一側に膨出させることで、渦巻流路の流路断面積を拡大させることができ、これによりスクロールケーシングの半径方向幅を減少させた場合であっても、十分な風量を確保することができ、実用域に見合った高風量を実現することができることになるが、特に、吸気口を有する一側壁における膨出部分は、軸線方向に対して外周側に傾斜した傾斜面から形成されているので、当該傾斜面により吸入空気流の剥離等を抑制することができ、流入抵抗を低減させた円滑な吸気を行うことができる。また、渦巻流路の一側壁を膨出させることで、当該渦巻流路の一側の渦構造を抑制し流動損失を低減させることができる。

このように、本発明の請求項１の遠心式多翼送風機によれば、小型化させつつ十分な流路断面積を確保し、且つ円滑な吸気を行えるものとして、ファンの効率を向上させることができる。
請求項２乃至４の遠心式多翼送風機によれば、傾斜面をスクロールケーシングの形状や吸入空気流の流れに応じ傾斜角を変化させ、効率のよい渦巻流路の流路断面積の確保と流入抵抗の低減を図ることができる。

請求項５の遠心式多翼送風機によれば、他側壁の渦巻流路に対応する部分を軸線方向他側に膨出させることで、さらに渦巻流路の流路断面積を拡大させることができる。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づき説明する。
図１乃至３を参照すると、図１には本発明に係る遠心式多翼送風機の斜視図、図２には本発明に係る遠心式多翼送風機のファンの軸線方向一側から視た平面図、図３には図２のＡ−Ａ線に沿う断面図が示されている。以下、同図に基づき説明する。
送風機１は、車両用空調装置の送風ユニットに用いられ、図示しない通風ダクト内の内外気導入部２の空気流下流側、蒸発器４の空気流上流側に位置して設けられている。

当該送風機１は、主としてファン１０、モータ２０及びスクロールケーシング３０より構成されている。
ファン１０は、円筒形状をなしており、軸線方向に延びたブレード１２が外周部分に多数列設されている。当該ブレード１２は、平面視において、内周側から周方向一側に向け湾曲しながら外周側へと延びた形状をなしている。また、当該ブレード１２の一端は中央部分から外周側に向け軸線方向他側に傾斜している。

そして、各ブレード１２の一端部分には、周方向に延びる平面視環状のリム１４が連結されている。
ファン１０の軸線方向他側には、外周縁部分が各ブレード１２の他端の内周側部分と連結されており、中心に向かって軸線方向一側に膨出した略円錐形状をなすコーン部１６が形成されている。また、当該コーン部１６の中央部分にはボス孔１６ａが穿設されており、当該ボス孔１６ａにモータ２０の回転軸２２が嵌合されている。

モータ２０はファン１０のコーン部１６内側に収納されるよう設けられており、電力が供給されることで回転軸２２を介してファン１０を周方向に回転させる機能を有している。
そして、ファン１０は当該モータ２０により周方向一側に回転することで、軸線方向一側、即ちリム１４内周から空気を吸入し、内周側に吸入した空気をブレード１２により外周側へ放射状に吐出する機能を有している。なお、当該実施例においては、ファン１０は図２の平面図で視て時計回り方向を回転方向とする。

スクロールケーシング３０は、平面視中央部分に上記ファン１０及びモータ２０を収納するものである。
当該スクロールケーシング３０は、ファン１０の軸線方向にて相互に離間している一側壁３２及び他側壁３４と、ファン１０の軸線方向と平行をなし一側壁３２及び他側壁３４のそれぞれの外周縁を連結して延びる外周壁３６とから構成されている。

外周壁３６は、渦巻部３６ａ、平坦部３６ｂ、舌部３６ｃ、延長部３６ｄから構成されている。
渦巻部３６ａは、ファン１０の軸線を中心軸とし所定の半径方向を基準位置（θ＝０°）として、当該基準位置からのファン１０の回転方向への角度θ（以下、巻き角θという）が増大するにつれ、中心軸との距離が大きくなるよう湾曲した渦巻形状をなしている。

当該渦巻部３６ａは基準位置から所定の高角度位置（例えばθ＝３００°）に亘って延びており、当該高角度位置以降は、接線方向に向かって平坦に延びた平坦部３６ｂが形成されている。
また、基準位置部分において、渦巻部３６ａから半径方向外周側に向け湾曲した舌部３６ｃが形成されおり、当該舌部３６ｃからは上記平坦部３６ｂと離間するように半径方向外周側に延びる延長部３６ｄが形成されている。

そして、当該外周壁３６とファン１０の外周との間部分を渦巻流路３８とし、当該渦巻流路３８の終端は、当該外周壁３６の平坦部３６ｂ及び延長部３６ｄの端部分と一側壁３２及び他側壁３４により蒸発器４側に開口した吹出口３８ａをなしている。
他側壁３４は、ファン１０の位置に対応する中央面３４ａ、渦巻流路３８部分に対応する外周面３４ｂ及び垂直面３４ｃから構成されている。

当該他側壁３４の中央面３４ａ及び外周面３４ｂはそれぞれ軸線方向に対して垂直をなしており、中央面３４ａはファン１０の他側端近傍に位置し、外周面３４ｂは中央面３４ａよりも軸線方向他側に位置している。また当該中央面３４ａにはモータ支持孔３４ｄが形成されており、当該モータ支持孔３４ｄにはブラケット２４を介してモータ２０が支持されている。垂直面３４ｃは、中央面３４ａの外周縁から外周面３４ｂの内周縁に亘って軸線方向に平行をなし周方向に延びた面をなしている。

一側壁３２は、ファン１０の位置に対応し吸気口３２ａを有する吸気口縁部３２ｂ、渦巻流路３８部分に対応する外周面３２ｃ及び傾斜面３２ｄから構成されている。
当該一側壁３２の吸気口３２ａはファン１０のリム１４内周と略同径の円孔をなしている。吸気口縁部３２ｂ及び外周面３２ｃは軸線方向に対して垂直をなしており、吸気口縁部３２ｂはファン１０の一側端近傍に位置し、外周面３２ｃは平面視において吸気口縁部３２ｂより外周側、軸線方向において吸気口縁部３２ｂよりも一側に位置している。

傾斜面３２ｄは、吸気口縁部３２ｂの外周縁から軸線方向に対して外周側に傾斜角ｒをなして外周面３２ｃの内周縁に亘って周方向に延びた面である。
当該傾斜面３２ｄの傾斜角ｒは巻き角θに応じて変化するものであり、具体的には次式で表される。
ｒ＝４５ｄｅｇ×ｓｉｎ（θ／２）
つまり、巻き角θ＝０°の基準位置では傾斜角０°即ち軸線と平行をなした面をなす。そして、当該基準位置から巻き角θが増加するにしたがって傾斜角ｒは増加し、巻き角１８０°位置において最大傾斜角４５°をなす。さらに当該巻き角θが増加すると傾斜角ｒは減少していき、渦巻角３６０°即ち渦巻角０°で再び傾斜角０°となる。

以上のように当該スクロールケーシング３０は、ファン１０が設けられている部分より外周側部分である渦巻流路３８部分において、一側壁３２及び他側壁３４が軸線方向にそれぞれ膨出しており、渦巻流路３８が軸線方向に拡大した構成をなしている。特に、吸気口３２ａを有する一側壁３２は、傾斜角ｒが巻き角θに応じて変化する傾斜面３２ｄを介して膨出している。

以下、このように構成された遠心式多翼送風機の作用を説明する。
当該遠心式多翼送風機では、モータ２０に電力が供給されることで、回転軸２２を介してファン１０が回転する。当該ファン１０の回転により吸気口３２ａからリム１４内周を経てファン１０内周側に空気が吸入される。そして、ファン１０内周側の空気がブレード１２を介して放射状に外周側へと吐出され、当該空気はスクロールケーシング３０の渦巻流路３８により吹出口３８ａへ整流され蒸発器４側へと吹き出される。

詳しくは、ファン１０の内周側に吸入されブレード１２により外周側に吐出される空気流は、吸気口３２ａから略円錐形状のコーン部１６の形状に沿って軸線方向他側且つ平面視外周側へと吐出される。そして、当該空気流は、渦巻流路３８内において外周壁３６と衝突し、主に軸線方向一側へ偏向し一側壁３２の膨出部分へと流れる２次流れを形成しながら吹出口３８ａへと向かう。

以上のような構成をなす遠心式多翼送風機では、渦巻流路３８を一律に軸線方向に拡大しているため、スクロールケーシング３０の半径方向幅を減少させた場合であっても、十分な流路断面積を確保することができ、高風量を実現することができる。
また、渦巻流路３８の一側壁３２及び他側壁３４を膨出させたことで、当該渦巻流路３８の一側及び他側の渦構造を抑制し流動損失を低減させることができる。

また、吸気口３２ａ側の一側壁３２の膨出部分は、軸線方向に対して外周側に傾斜した傾斜面３２ｄを経て膨出しているため、当該傾斜面３２ｄにより吸入空気流の剥離を抑制することができ、流入抵抗を低減させた円滑な吸気を行うことができる。
このように、渦巻流路３８の流路断面積を拡大しつつ、吸気を円滑なものにすることができるため、効率よく当該遠心式多翼送風機の性能を向上させることができる。

さらに当該傾斜面３２ｄは、流路断面積の狭い基準位置付近においては傾斜角ｒを最小とすることで流路断面積の縮小を避け、巻き角１８０°位置付近のような十分な流路断面積を確保することのできる部分においては傾斜角ｒを大きくし吸気の流入抵抗を低減させることで、効率よく渦巻流路の流路断面積の確保と流入抵抗の低減を実現することができる。

以上のことから、本願に係る遠心式多翼送風機では、小型化させつつ十分な流路断面積を確保し、且つ円滑な吸気を行えるものとして、ファン１０の効率を向上させることができる。
以上で本発明に係る遠心式多翼送風機の実施形態についての説明を終えるが、実施形態は上記実施形態に限られるものではない。

傾斜角ｒの式は上記実施形態のものに限られるものではなく、例えば、上記実施形態における定数部分４５degを他の値としても構わない。または、θが０°から１８０°の範囲においては、
ｒ＝定数×ｓｉｎ（θ／２）
とし、θが１８０°から２７０°の範囲においては、
ｒ＝定数×ｓｉｎ（θ−９０）
とし、θが２７０°から３６０°の範囲においてはｒ＝０としても構わない。

また、上記実施形態では、一側壁３２において軸線に垂直な吸気口縁部３２ｂが形成されているが、例えば吸気口から直接傾斜面をなすよう吸気口の縁部を傾斜面の内周縁としても構わない。
また、上記実施形態では、他側壁３４の外周面が他側に膨出した構成をなしているが、当該他側壁の形状についてはこれに限られるものではなく、例えば全面平坦面としても構わない。

本発明に係る遠心式多翼送風機の斜視図である。 本発明に係る遠心式多翼送風機のファンの軸線方向一側から視た平面図である。 図２のＡ−Ａ線に沿う断面図である。

符号の説明

１ 送風機
１０ ファン
２０ モータ
３０ スクロールケーシング
３２ 一側壁
３２ａ 吸気口
３２ｂ 吸気口縁部
３２ｃ 外周面
３２ｄ 傾斜面
３４ 他側壁
３６ 外周壁
３８ 渦巻流路

Claims (5)

1. 円筒形状をなし、外周部分に複数のブレードが列設され、軸線方向一側端が開口したファンと、
   該ファンを周方向一側に回転駆動するモータと、
   該ファン及びモータを収納し、該ファンの開口部分と対応し穿設された吸気口を有する一側壁、前記ファンの軸線方向にて該一側壁と離間して形成された他側壁、及び該一側壁及び他側壁の外周縁を連結してなり、前記ファンの軸線に対し所定の半径方向を基準位置とし周方向一側への巻き角が増大するにつれて前記軸線との距離が増加する渦巻形状に形成された外周壁から構成され、これら一側壁、他側壁及び外周壁により前記ファンの外周側に渦巻流路が形成されたスクロールケーシングとを備え、
   前記一側壁は、前記吸気口より外周側において、前記軸線方向に対して外周側に傾斜した傾斜面が形成され、該傾斜面から外周側が前記軸線方向一側に膨出していることを特徴とする遠心式多翼送風機。
2. 前記傾斜面は、前記スクロールケーシングの巻き角に応じて傾斜角度を変化させることを特徴とする請求項１記載の遠心式多翼送風機。
3. 前記傾斜面は、前記スクロールケーシングの基準位置の傾斜角を最小とすることを特徴とする請求項２記載の遠心式多翼送風機。
4. 前記傾斜面は、前記スクロールケーシングの巻き角１８０°位置付近の傾斜角を最大とすることを特徴とする請求項２または３記載の遠心式多翼送風機。
5. 前記他側壁は、前記渦巻流路を形成する部分が前記軸線方向他側に膨出していることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか記載の遠心式多翼送風機。

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