(57)【要約】【課題】流体流れの合流に起因した渦の発生を回避できると共に予旋回によって騒音低減を図ることができる流体流通装置を提供する。【解決手段】旋回流発生部２０３は、羽根車１４と同じモータ軸心ＣＬｍまわりに同一方向へ回転し、内部の空気が何れの方向へも流れるように形成された多孔質状の部材で構成されている。そして、旋回流発生部２０３は、その旋回流発生部２０３内を流通する空気の粘性によって旋回流発生部２０３と同一方向へ回転する空気の旋回流を発生させるので、その旋回流によってブレード１４１とブレード１４１間への流入空気との衝突が緩和され、それにより送風機１０の騒音低減を図ることができる。そして、旋回流となった空気は、空気流れの合流無く羽根車１４へ流入するので、空気流れの合流に起因した渦の発生を回避できる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
一軸心（ＣＬｍ）まわりに回転することにより流体を吸い込むと共にその流体を吹き出す羽根車（１４）と、
前記一軸心まわりに前記羽根車と同一方向へ回転し、その羽根車へ吸い込まれる前記流体が通り抜ける旋回部（２０３）とを備え、
前記旋回部は、その旋回部内の流体が何れの方向へも流れるように形成された多孔質状の部材で構成され、前記旋回部内を流通する前記流体の粘性によって前記旋回部と同一方向へ回転する前記流体の旋回流を発生させることを特徴とする流体流通装置。
【請求項２】
前記旋回部を通る前記流体を前記羽根車へ導く流体流通路（１８ａ）を形成している流体流通部（１８）を備え、
前記旋回部は前記流体流通路に設けられていることを特徴とする請求項１に記載の流体流通装置。
【請求項３】
前記流体流通路のうち前記旋回部から前記羽根車までの第１の流通路部分（ＰＤ１）は、前記流体流通路の軸方向に直交する断面の断面積が流体流れ下流側ほど小さくなるように形成されていることを特徴とする請求項２に記載の流体流通装置。
【請求項４】
前記旋回部は、その旋回部の軸方向に直交する断面の断面積が流体流れ下流側ほど小さくなるように形成され、
前記流体流通路のうち前記旋回部が位置する第２の流通路部分（ＰＤ２）は、前記流体流通路の軸方向に直交する断面の断面積が流体流れ下流側ほど小さくなるように形成されていることを特徴とする請求項２または３に記載の流体流通装置。
【請求項５】
遠心式の流体流通装置であって、
前記羽根車は、前記一軸心まわりに配置された複数のブレード（１４１）を有し、
前記旋回部は、前記複数のブレードに対し前記羽根車の径方向内側に配置されていることを特徴とする請求項１に記載の流体流通装置。
【請求項６】
前記旋回部は、前記羽根車へ吸い込まれる流体流れに含まれている異物を捕捉するフィルタとして機能することを特徴とする請求項１ないし５のいずれか１つに記載の流体流通装置。
【請求項７】
前記旋回部は前記羽根車と一体的に回転することを特徴とする請求項１ないし６のいずれか１つに記載の流体流通装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、流体を送る流体流通装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
羽根車の回転によって流体を送る送風機や圧縮機などの流体流通装置において、羽根車の羽根へ流入する流体を流入前に予め旋回させる予旋回を流体に生じさせることが、従来から知られている。そして、この予旋回を発生させると、高速回転する羽根の前縁が流体と衝突することに起因した衝突損失が低減され、騒音が低減される。
【０００３】
特許文献１には、上記予旋回を発生させると共に回転式インペラによって流体をポンピングする循環ポンプが記載されている。その特許文献１の循環ポンプは、回転式インペラの上流側に第１入口と第２入口とを有し、第２入口へ入った流体はバイパスを通って回転式インペラまで導かれる。そして、そのバイパスはバイパス内の流れが予旋回を生じるように螺旋状に形成され、バイパス内の流れは、第１入口からの流れと回転式インペラへの流入直前にて合流する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許３９８９０２５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記の特許文献１の循環ポンプでは、第１入口および第２入口である２方向の吸入口を設け、それによって流体に予旋回を発生させている。しかし、二方向からの流体流れが回転式インペラへ流入する前に合流するので、その合流の際に渦が発生し、その渦が回転式インペラへ流入することに起因して騒音が発生する。従って、特許文献１の循環ポンプは、予旋回によって騒音低減が図られているものの、十分に騒音低減が図られていると言えるものではなかった。
【０００６】
本発明は上記点に鑑みて、流体流れの合流に起因した渦の発生を回避できると共に予旋回によって騒音低減を図ることができる流体流通装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明では、一軸心（ＣＬｍ）まわりに回転することにより流体を吸い込むと共にその流体を吹き出す羽根車（１４）と、
一軸心まわりに羽根車と同一方向へ回転し、その羽根車へ吸い込まれる流体が通り抜ける旋回部（２０３）とを備え、
旋回部は、その旋回部内の流体が何れの方向へも流れるように形成された多孔質状の部材で構成され、旋回部内を流通する流体の粘性によって旋回部と同一方向へ回転する流体の旋回流を発生させることを特徴とする。
【０００８】
上述の発明によれば、旋回部は、羽根車と同じ一軸心まわりに同一方向へ回転し、旋回部内の流体が何れの方向へも流れるように形成された多孔質状の部材で構成され、旋回部内を流通する流体の粘性によって旋回部と同一方向へ回転する流体の旋回流を発生させるので、その旋回流によって騒音低減を図ることができる。そして、旋回流となった流体は羽根車へ、流体流れの合流無く流入するので、流体流れの合流に起因した渦の発生を回避できる。
【０００９】
なお、この欄および特許請求の範囲で記載した括弧内の各符号は、後述する実施形態に記載した各符号に対応したものである。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】第１実施形態の送風機１０の構造を示した断面図である。
【図２】第２実施形態の送風機１０の構造を示した断面図である。
【図３】第３実施形態の送風機１０の構造を示した断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明の実施形態について図に基づいて説明する。なお、以下の各実施形態相互において、互いに同一もしくは均等である部分には、図中、同一符号を付してある。
【００１２】
（第１実施形態）
図１は、本発明の流体流通装置の一実施形態である送風機１０の構造を示した断面図である。図１の送風機１０は、例えば、車室内の空調を行う車室内空調ユニットに設けられ、車室内空調ユニットに収容されている熱交換器へ外気または車室内の内気を流通させる。図１の矢印ＤＲ１は車両上下方向ＤＲ１を示す。
【００１３】
図１に示すように、流体すなわち空気を送る流体流通装置としての送風機１０は、遠心式多翼送風機すなわちシロッコファンである。送風機１０は、電動モータ１２と、遠心式の羽根車１４と、スクロールケーシング１６（以下、スクロール１６と略す。）と、導風部材１８と、上流側通風部２０と、連結回転軸２２とを備えている。
【００１４】
羽根車１４は、電動モータ１２と一体回転するように構成されている。羽根車１４は、その電動モータ１２の回転軸心ＣＬｍであるモータ軸心ＣＬｍまわりに回転することにより、流体である空気を軸方向の一端側すなわち車両上下方向ＤＲ１の上側から吸い込み、それと共に、その吸い込んだ空気を径方向外側へ吹き出す。羽根車１４は、多数枚の翼１４１すなわちブレード１４１と、保持プレート１４２とを備えている。上記モータ軸心ＣＬｍは本発明の一軸心に対応し、以下の説明では、モータ軸心ＣＬｍの軸方向を略してモータ軸心ＣＬｍ方向と言う。
【００１５】
多数枚のブレード１４１は、羽根車１４の周縁部分においてモータ軸心ＣＬｍまわりに円環状に並んで配置されている。保持プレート１４２は、ブレード１４１を保持するものであり、電動モータ１２のモータ軸１２１へ固定されている。この多数枚のブレード１４１と保持プレート１４２は、例えば樹脂または金属で一体的に成形されている。
【００１６】
スクロール１６は、例えば樹脂製であり、そのスクロール１６の内部に羽根車１４を収容している。そして、スクロール１６は、羽根車１４が径方向外側へ吹き出す空気を集合させる渦巻き状の流路１６１を形成するものである。
【００１７】
このスクロール１６は、中心部に羽根車１４が位置するように渦巻き状に形成されている。スクロール１６のスクロール半径は、スクロール１６の巻き始めから巻き終わり側に向かうほど大きくなるように設定されている。スクロール半径とは、スクロール１６の外形壁を構成するスクロール側板１６２の内壁面からモータ軸心ＣＬｍまでの寸法である。
【００１８】
このようなスクロール半径の変化により、羽根車１４から吹き出す空気をスクロール１６の巻き終わり側に設けられた空気吹出口へ導く流路１６１の通路断面積が、巻き始め側から巻き終わり側に向かうほど拡大することとなる。
【００１９】
スクロール１６のうちモータ軸心ＣＬｍ方向の一端側に対応する部位には、羽根車１４の内径側に空気を導く空気吸入口１６３が形成され、モータ軸心ＣＬｍ方向の他端側に対応する部位には、羽根車１４を回転駆動する電動モータ１２が組み付けられている。
【００２０】
導風部材１８は、円筒形状を成し、その内部を空気が流れる流体流通部である。導風部材１８は、その導風部材１８の内部を流れる空気を羽根車１４へ導く。具体的には、導風部材１８は、円形状の通路断面を有する流体流通路１８ａである導風路１８ａを導風部材１８の内部に形成している。そして、導風部材１８は、モータ軸心ＣＬｍ方向の一端においてスクロール１６の空気吸入口１６３まわりに固定され、それにより、導風路１８ａが空気吸入口１６３へ接続されている。また、導風路１８ａの一端における開口径は、空気吸入口１６３と同一径または略同一径となっている。
【００２１】
上流側通風部２０は羽根車１４よりも空気流れ上流側に配置されており、上流側通風部２０を通過した空気が羽根車１４へ吸い込まれる。具体的には、上流側通風部２０は導風路１８ａに設けられている。
【００２２】
上流側通風部２０は、羽根車１４からモータ軸心ＣＬｍ上に延設された連結回転軸２２を介して羽根車１４へ連結されており、これにより、羽根車１４と一体的に回転する。すなわち、上流側通風部２０は、モータ軸心ＣＬｍまわりに羽根車１４と同一方向へ同一回転速度で回転する。
【００２３】
上流側通風部２０は、外周ケース部２０１と中間部２０２と旋回流発生部２０３とを備えている。外周ケース部２０１は、旋回流発生部２０３の外周を取り囲む枠であり、肉厚の薄い円筒形状を成している。外周ケース部２０１は、導風部材１８内において導風部材１８の内壁面１８ｂに対し、外周ケース部２０１が回転できるように微小な径方向クリアランスを介して配置されている。
【００２４】
中間部２０２は複数設けられており、複数の中間部２０２は、連結回転軸２２の羽根車１４側とは反対側の端部から外周ケース部２０１まで放射状に延びて、それにより、外周ケース部２０１をその連結回転軸２２の端部へ固定している。中間部２０２の各々は、細長い形状を成しており、旋回流発生部２０３から羽根車１４側への空気流れを妨げないようになっている。
【００２５】
旋回流発生部２０３は、例えば通風可能な不織布またはスポンジ状の材料で構成されており、換言すれば、羽根車１４の空気流れ上流側に配置される一般的な空気フィルタと同様の材料で構成されている。つまり、旋回流発生部２０３は、何れの方向へも空気が抜けるように形成された多孔質状の部材で構成されている。すなわち、旋回流発生部２０３では、その旋回流発生部２０３内の空気は何れの方向へも流れることが可能である。そのため、旋回流発生部２０３内では、空気がその流れを修正されずに羽根車１４へ吸い込まれる自然空気流れ方向とモータ軸心ＣＬｍまわりの周方向との何れへも空気が流通抵抗を生じつつ流通できるようになっている。
【００２６】
なお、上記自然空気流れ方向とは、詳細に言えば、導風板等によって強制的に定められた空気流れ方向ではなく、導風路１８ａの空気が羽根車１４のブレード１４１へ吸い込まれることによって自然と定まる空気流れ方向である。そして、上記自然空気流れ方向は、スクロール１６の空気吸入口１６３から或る程度上流側へ離れた位置、例えば図１において旋回流発生部２０３が配置されている位置では、モータ軸心ＣＬｍ方向である。
【００２７】
また、旋回流発生部２０３は外周ケース部２０１内に配置され、その外周ケース部２０１内を満たすように形成されている。旋回流発生部２０３は、外周ケース部２０１および中間部２０２と一体的に回転する。そして、旋回流発生部２０３は、外周ケース部２０１と中間部２０２とによって導風部材１８内の所定位置に支持されており、その旋回流発生部２０３を通過した空気は、導風路１８ａによって羽根車１４へ導かれる。つまり、旋回流発生部２０３は、羽根車１４へ吸い込まれる空気が通り抜けモータ軸心ＣＬｍまわりに羽根車１４と同一方向へ回転する旋回部として構成されている。
【００２８】
このような上流側通風部２０がモータ軸心ＣＬｍを中心として矢印ＡＲｒｔのように回転すると、上流側通風部２０の旋回流発生部２０３は、その旋回流発生部２０３内を流通する空気の粘性によって、図１の矢印ＡＲｒｅｖのように旋回流発生部２０３と同一方向へ回転する空気の旋回流を発生させる。この矢印ＡＲｒｅｖで示す旋回流は、羽根車１４のブレード１４１間へ空気が吸い込まれる前に予め発生させられる予旋回流と呼ばれる。
【００２９】
旋回流発生部２０３が不織布で構成されている例で予旋回流の発生について説明すると、旋回流発生部２０３内を流通する空気は不織布の微細な繊維との摩擦によって引き摺られるようにして回転する。すなわち、旋回流発生部２０３を通過する空気の回転速度は、旋回流発生部２０３の上流端２０３ａでは零であるが、旋回流発生部２０３の下流端２０３ｂへ近付くほど空気と不織布の繊維との摩擦によって加速されて旋回流発生部２０３の回転速度に近付く。
【００３０】
上述したように、本実施形態によれば、旋回流発生部２０３は、羽根車１４と同じモータ軸心ＣＬｍまわりに同一方向へ回転し、上記の自然空気流れ方向とモータ軸心ＣＬｍまわりの周方向との何れへも空気が流れるように形成されている。そして、旋回流発生部２０３は、その旋回流発生部２０３内を流通する空気の粘性によって旋回流発生部２０３と同一方向へ回転する空気の旋回流を発生させるので、その旋回流によってブレード１４１とブレード１４１間への流入空気との衝突が緩和され、それにより送風機１０の騒音低減を図ることができる。そして、旋回流となった空気は、空気流れの合流無く羽根車１４へ流入するので、空気流れの合流に起因した渦の発生を回避できる。
【００３１】
また、予旋回流を発生させるために、例えば螺旋状の導風板などで流通空気の進行方向を修正するということも考えられるが、そのようにしたとすれば、その導風板で流通空気が案内されている途中にて流速の不均一が著しくなり、羽根車１４へ吸い込まれるまで消失しない程度の大きな渦が、その流通空気の流れの中に生じ易い。これに対し、本実施形態の送風機１０が有する旋回流発生部２０３は、その旋回流発生部２０３内を流通する空気の粘性によって空気の旋回流を発生させるので、旋回流発生部２０３内の空気流れに渦が発生したとしても直ちに消失する程度の小さな渦の発生にとどまる。従って、羽根車１４へ吸い込まれるまで消失しない程度の大きな渦の発生を回避しつつ、予旋回流を発生させることが可能である。その結果、渦が羽根車１４へ吸い込まれることに起因した騒音の発生を抑えることができる。
【００３２】
また、本実施形態によれば、旋回流発生部２０３は、何れの方向へも空気が抜けるように形成された多孔質状の部材で構成されているので、羽根車１４へ流入する空気を濾過する空気フィルタとしての機能を旋回流発生部２０３に持たせることが可能である。
【００３３】
また、本実施形態によれば、旋回流発生部２０３は羽根車１４と一体的に回転するので、羽根車１４の回転を利用して旋回流発生部２０３を簡単な構造で回転させることが可能である。
【００３４】
（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態について説明する。本実施形態では、前述の第１実施形態と異なる点を主として説明し、第１実施形態と同一または均等な部分については省略または簡略化して説明する。後述の第３実施形態でも同様である。
【００３５】
図２は、本実施形態の送風機１０の構造を示した断面図である。前述の第１実施形態では電動モータ１２の回転が連結回転軸２２を介して旋回流発生部２０３へ伝達されるが、それとは異なり、本実施形態においては、旋回流発生部２０３は羽根車１４に取り付けられており、連結回転軸２２は設けられていない。なお、本実施形態の旋回流発生部２０３は第１実施形態のそれと同じ材料で構成されている。
【００３６】
図２に示すように、本実施形態の旋回流発生部２０３は、モータ軸心ＣＬｍを中心とした厚肉の円筒形状を成しており、羽根車１４の複数のブレード１４１に対し羽根車１４の径方向内側に配置されている。そして、旋回流発生部２０３は、そのブレード１４１に対する径方向内側から、空気吸入口１６３（図１参照）に接続されている導風路１８ａの端部にまで及んでいる。旋回流発生部２０３は、例えば接着などによって羽根車１４の保持プレート１４２へ固定されている。
【００３７】
このような旋回流発生部２０３が羽根車１４と一体回転すると、第１実施形態と同様に、旋回流発生部２０３内を流通する空気は、その空気の粘性によって旋回流を生じる。そして、旋回流となった空気が旋回流発生部２０３から羽根車１４のブレード１４１間へ流入する。
【００３８】
本実施形態によれば、旋回流発生部２０３は、羽根車１４の複数のブレード１４１に対し羽根車１４の径方向内側に配置されているので、第１実施形態のように旋回流発生部２０３を羽根車１４から離して配置した構成と比較して、送風機１０の小型化を図りやすいという利点がある。
【００３９】
（第３実施形態）
次に、本発明の第３実施形態について説明する。本実施形態では、前述の第１実施形態と異なる点を主として説明する。
【００４０】
図３は、本実施形態の送風機１０の構造を示した断面図である。前述の第１実施形態では、導風路１８ａの直径がモータ軸心ＣＬｍ方向の何れの箇所でも一定であるが、それとは異なり、本実施形態においては図３に示すように、導風路１８ａの直径は空気流れ下流側ほど小さくなっている。すなわち、導風路１８ａは、空気流れ下流側ほど絞られる空気流路となっている。
【００４１】
具体的には、図３に示すように、導風路１８ａを形成している導風部材１８の内壁面１８ｂは、旋回流発生部２０３の上流端２０３ａから導風路１８ａの下流端にかけて、空気流れ下流側ほど内径が小さくなるテーパ形状を成している。
【００４２】
その導風路１８ａを２区間に分けて説明すると、導風路１８ａのうちの旋回流発生部２０３から羽根車１４までの第１の流通路部分ＰＤ１は、導風路１８ａの軸方向に直交する通路断面の断面積が空気流れ下流側ほど小さくなるように形成されている。その第１の流通路部分ＰＤ１は、詳細に言えば、旋回流発生部２０３の下流端２０３ｂから空気吸入口１６３までの区間である。
【００４３】
また、導風路１８ａのうちの旋回流発生部２０３が位置する第２の流通路部分ＰＤ２も、第１の流通路部分ＰＤ１から連続して形成されており、導風路１８ａの通路断面積が空気流れ下流側ほど小さくなるように形成されている。その第２の流通路部分ＰＤ２は、詳細に言えば、回流発生部２０３の上流端２０３ａから下流端２０３ｂまでの区間である。そして、旋回流発生部２０３は、その第２の流通路部分ＰＤ２に配置されているので、その第２の流通路部分ＰＤ２における内壁面１８ｂに合わせて、旋回流発生部２０３の軸方向に直交する断面の断面積が空気流れ下流側ほど小さくなるように形成されている。
【００４４】
本実施形態によれば、導風路１８ａのうちの第１の流通路部分ＰＤ１は、導風路１８ａの通路断面積が空気流れ下流側ほど小さくなるように形成されているので、その第１の流通路部分ＰＤ１において発生させられる予旋回流の回転速度が空気流れ下流側ほど速くなる。従って、導風路１８ａの通路断面積の変化を定めることで、旋回流発生部２０３の回転速度を変更せずに、羽根車１４のブレード１４１に到達するときの予旋回流の回転速度を、上記通路断面積の空気流れ下流側への縮小率に応じた回転速度にまで高めることが可能である。
【００４５】
また、本実施形態によれば、導風路１８ａのうちの第２の流通路部分ＰＤ２も、導風路１８ａの通路断面積が空気流れ下流側ほど小さくなるように形成され、旋回流発生部２０３も、その旋回流発生部２０３の軸方向に直交する断面の断面積が空気流れ下流側ほど小さくなるように形成されている。従って、旋回流発生部２０３の中でも、予旋回流の旋回径の変化によって予旋回流の回転速度を高めることが可能である。
【００４６】
（他の実施形態）
（１）上述の各実施形態において、送風機１０は車両上下方向ＤＲ１での上方から空気を吸い込むが、その送風機１０の天地方向には特に制限はない。
【００４７】
（２）上述の各実施形態において、送風機１０は遠心式の送風装置であるが、羽根車１４の回転によって送風する送風装置であれば特にその形式に限定は無く、例えば、軸流式または斜流式の送風装置であっても差し支えない。
【００４８】
（３）上述の第１、第２、及び第３実施形態において、旋回流発生部２０３はモータ軸心ＣＬｍまわりに羽根車１４と同一の回転速度で回転するが、羽根車１４と同一回転方向に旋回する空気の予旋回流を発生させれば、旋回流発生部２０３の回転速度が羽根車１４と異なっていても差し支えない。
【００４９】
（４）上述の各実施形態において、送風機１０が流す流体は空気であるが、他の気体、液体、または気液二相の流体であっても差し支えない。
【００５０】
なお、本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載した範囲内において適宜変更が可能である。また、上記各実施形態において、実施形態を構成する要素は、特に必須であると明示した場合および原理的に明らかに必須であると考えられる場合等を除き、必ずしも必須のものではないことは言うまでもない。また、上記各実施形態において、実施形態の構成要素の個数、数値、量、範囲等の数値が言及されている場合、特に必須であると明示した場合および原理的に明らかに特定の数に限定される場合等を除き、その特定の数に限定されるものではない。また、上記各実施形態において、構成要素等の材質、形状、位置関係等に言及するときは、特に明示した場合および原理的に特定の材質、形状、位置関係等に限定される場合等を除き、その材質、形状、位置関係等に限定されるものではない。
【符号の説明】
【００５１】
１０        送風機（流体流通装置）
１４        羽根車
２０３      旋回流発生部（旋回部）
ＣＬｍ      モータ軸心（一軸心）
【図１】
2015132174.tif 000003
【図２】
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【図３】
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