(57)【要約】【課題】低静圧状態の動作点においても、送風能力の低下を防止でき、広範な動作条件において騒音を低減可能な遠心式多翼ファンおよび遠心式多翼送風機を提供する。【解決手段】回転軸周りに周方向に配置された複数のブレードと、該ブレードの反空気吸込側端部に設けられ全ブレードに接続されるとともに中央部に前記回転軸が装着されるボス部を有する駆動プレートと、前記複数のブレードの空気吸込側端部を接続する環状の接続リングとを備え、各ブレード間における径方向内端側から空気を吸入し径方向外端側から空気を吐出する遠心式多翼ファンにおいて、前記駆動プレートに、開口部と、駆動プレートのボス側プレート部とブレード側プレート部を連結する段差部とを設けたことを特徴とする遠心式多翼ファンおよび遠心式多翼送風機。【選択図】図１
2005120901.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転軸周りに周方向に配置された複数のブレードと、該ブレードの反空気吸込側端部に設けられ全ブレードに接続されるとともに中央部に前記回転軸が装着されるボス部を有する駆動プレートと、前記複数のブレードの空気吸込側端部を接続する環状の接続リングとを備え、各ブレード間における径方向内端側から空気を吸入し径方向外端側から空気を吐出する遠心式多翼ファンにおいて、前記駆動プレートに、開口部と、駆動プレートのボス側プレート部とブレード側プレート部を連結する段差部とを設けたことを特徴とする遠心式多翼ファン。
【請求項２】
前記開口部が段差部またはその近傍に配置されている請求項１の遠心式多翼ファン。
【請求項３】
回転軸周りに周方向に配置された複数のブレードと、該ブレードの反空気吸込側端部に設けられ全ブレードに接続されるとともに中央部に前記回転軸が装着されるボス部を有する駆動プレートと、前記複数のブレードの空気吸込側端部を接続する環状の接続リングとを備え、各ブレード間における径方向内端側から空気を吸入し径方向外端側から空気を吐出する遠心式多翼ファンにおいて、前記駆動プレートに、開口部を設けるとともに前記駆動プレートの反空気吸込側端部に、駆動プレートの内側に流入した空気を吸引する吸引ブレードを設けたことを特徴とする遠心式多翼ファン。
【請求項４】
前記駆動プレートに駆動プレートのボス側プレート部とブレード側プレート部を連結する段差部が設けられており、前記開口部が段差部またはその近傍に設けられている、請求項３の遠心式多翼ファン。
【請求項５】
前記開口部が駆動プレートの周方向に延びている、請求項１ないし４のいずれかに記載の遠心式多翼ファン。
【請求項６】
前記開口部が駆動プレートの周方向に複数配置されている、請求項１ないし５のいずれかに記載の遠心式多翼ファン。
【請求項７】
前記開口部が駆動プレートの全表面積の５％以上の開口率を有している、請求項１ないし６のいずれかに記載の遠心式多翼ファン。
【請求項８】
回転軸周りに周方向に配置された複数のブレードと、該ブレードの反空気吸込側端部に設けられ全ブレードに接続されるとともに中央部に前記回転軸が装着されるボス部を有する駆動プレートと、前記複数のブレードの空気吸込側端部を接続する環状の接続リングとを備え、各ブレード間における径方向内端側から空気を吸入し径方向外端側から空気を吐出する遠心式多翼ファンと、該遠心式多翼ファンが収納されるケーシングとを備えた遠心式多翼送風機において、前記駆動プレートに、開口部を設けるとともに、前記ブレードからケーシング内に吹き出された空気を、モータが収納されるモータケース内に導入する空気通路を前記ケーシングの周方向に複数設けたことを特徴とする遠心式多翼送風機。
【請求項９】
回転軸周りに周方向に配置された複数のブレードと、該ブレードの反空気吸込側端部に設けられ全ブレードに接続されるとともに中央部に前記回転軸が装着されるボス部を有する駆動プレートと、前記複数のブレードの空気吸込側端部を接続する環状の接続リングとを備え、各ブレード間における径方向内端側から空気を吸入し径方向外端側から空気を吐出する遠心式多翼ファンと、該遠心式多翼ファンが収納されるケーシングとを備えた遠心式多翼送風機において、前記駆動プレートに、開口部を設けるとともに、前記駆動プレートの反空気吸込側端部とケーシングとの間にモータが収納されるモータケース内に空気を導入する導入通路を、ケーシングの周方向に延設したことを特徴とする遠心式多翼ファン。
【請求項１０】
前記駆動プレートに駆動プレートのボス側プレート部とブレード側プレート部を連結する段差部が設けられており、前記開口部が段差部またはその近傍に設けられている、請求項８または９の遠心式多翼送風機。
【請求項１１】
前記開口部が駆動プレートの周方向に延びている、請求項８ないし１０のいずれかに記載の遠心式多翼送風機。
【請求項１２】
前記開口部が駆動プレートの周方向に複数配置されている、請求項８ないし１１のいずれかに記載の遠心式多翼送風機。
【請求項１３】
前記開口部が駆動プレートの全表面積の５％以上の開口率を有している、請求項８ないし１２のいずれかに記載の遠心式多翼送風機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、遠心式多翼ファンおよび遠心式多翼送風機に関し、とくにブレードが固定される駆動プレートの形状を改良し、車両用空調装置等に好適な遠心式多翼ファンおよび遠心式多翼送風機に関する。
【背景技術】
【０００２】
遠心式多翼ファンおよび遠心式多翼送風機の送風能力や騒音等の特性は、ファンの形状、ブレードの形状、ケーシングの形状等によって大きく左右される。このため、設計等に際しては、上記の形状等を十分考慮する必要がある。
【０００３】
遠心式多翼送風機においては、遠心式多翼ファンが収容されるスクロール型ケーシング内で乱流が発生し易くこれが騒音源になるおそれがある。たとえば、従来の一般的な遠心式多翼送風機（特許文献１）においては、ベルマウスから吸い込む空気がケーシングの内壁に衝突することにより乱流が発生し騒音が生じるおそれがある。なお、スクロールケーシングのノーズ部の頂壁を吐出口に向かう方向に傾斜させ、空気流の衝突を緩和することにより騒音を低減するような提案もなされているが（特許文献２）、騒音効果は十分ではない。
【０００４】
また、本出願人は、駆動プレート（ファンコーン）を開口させた、いわゆるスポークタイプファンの流動性に関し、可視化手法を用いた実験により、スポークタイプファンを用いた送風機においては、ケーシング内の速度分布が安定することにより騒音が低減されることを見出した。
【特許文献１】特開平７−２２４７９６号公報
【特許文献２】特開昭６４−６３４１１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記いわゆるスポークタイプファンにおいては、低静圧側の動作条件の場合、駆動プレートに開口部をもたないファンに比べて送風能力が低下するという問題がある。
【０００６】
本発明は、低静圧状態においても、送風能力を低下させることなく、広い範囲の動作条件において、騒音を低減できる遠心式多翼ファンおよび遠心式多翼送風機を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために、本発明に係る遠心式多翼ファンは、回転軸周りに周方向に配置された複数のブレードと、該ブレードの反空気吸込側端部に設けられ全ブレードに接続されるとともに中央部に前記回転軸が装着されるボス部を有する駆動プレートと、前記複数のブレードの空気吸込側端部を接続する環状の接続リングとを備え、各ブレード間における径方向内端側から空気を吸込し径方向外端側から空気を吐出する遠心式多翼ファンにおいて、前記駆動プレートに、開口部と、駆動プレートのボス側プレート部とブレード側プレート部を連結する段差部とを設けたことを特徴とするものからなる（第１の形態）。
【０００８】
このような本発明に係る遠心式多翼ファンにおいては、駆動プレートに開口部が設けられているので、駆動プレートの内側の空気を駆動プレートの外側へと吸い出す流れが形成される。このためケーシング内のファンの径方向の圧力分布が変化し、ブレードから流出する空気の速度分布はファンの軸方向に広がる傾向を示す。その結果、ケーシング内の乱流状態が抑制されるので、乱流に起因する騒音が低減される。また、段差部を設けることにより、開口部付近における空気流れの干渉が抑制され、適正な状態でブレードに流入されるので、低静圧状態での動作点においても送風能力の低下が防止される。したがって、開口部は段差部またはその近傍に設けることが好ましい。
【０００９】
また、本発明に係る遠心式多翼ファンは、回転軸周りに周方向に配置された複数のブレードと、該ブレードの反空気吸込側端部に設けられ全ブレードに接続されるとともに中央部に前記回転軸が装着されるボス部を有する駆動プレートと、前記複数のブレードの空気吸込側端部を接続する環状の接続リングとを備え、各ブレード間における径方向内端側から空気を吸込し径方向外端側から空気を吐出する遠心式多翼ファンにおいて、前記駆動プレートに、開口部を設けるとともに前記駆動プレートの反空気吸込側端部に、駆動プレートの内側に流入した空気を吸引する吸引ブレードを設けたことを特徴とするものからなる（第２の形態）。この構成により、開口部から駆動プレートの反空気吸込側表面に沿った流れが形成されるので、開口部付近をブレード側へと流れる空気の干渉をより効果的に抑制することができ、適正な状態でブレードに流入させることができる。したがって、低静圧状態での動作点における送風能力の低下をより効果的に防止できる。また、開口部の断面を翼形状に形成すれば該断面付近での空気流れの剥離を抑制することもできる。
【００１０】
また、上記課題を解決するために、本発明に係る遠心式多翼送風機は、回転軸周りに周方向に配置された複数のブレードと、該ブレードの反空気吸込側端部に設けられ全ブレードに接続されるとともに中央部に前記回転軸が装着されるボス部を有する駆動プレートと、前記複数のブレードの空気吸込側端部を接続する環状の接続リングとを備え、各ブレード間における径方向内端側から空気を吸込し径方向外端側から空気を吐出する遠心式多翼ファンと、該遠心式多翼ファンが収納されるケーシングとを備えた遠心式多翼送風機において、前記駆動プレートに、開口部を設けるとともに、前記ブレードからケーシング内に吹き出された空気を、モータが収納されるモータケース内に導入する空気通路を前記ケーシングの周方向に複数設けたことを特徴とするものからなる（第３の形態）。この構成により、ブレードから吹き出された空気の一部は空気通路からモータケース内に流入しモータを冷却できる。なお、モータ冷却に供された空気は駆動プレートの開口部から空気吸込側に戻される。また、空気通路に流入される風量はブレードから吹き出されたうちのごく僅かで足りるので、送風能力の低下は実際上問題にならない。また、空気通路はケーシングの周方向に複数設けられているので、ケーシングの周方向から均一に空気が空気通路内へ流入する。したがって、ケーシングの周方向における圧力分布の発生を抑制できる。
【００１１】
また、本発明に係る遠心式多翼送風機は、回転軸周りに周方向に配置された複数のブレードと、該ブレードの反空気吸込側端部に設けられ全ブレードに接続されるとともに中央部に前記回転軸が装着されるボス部を有する駆動プレートと、前記複数のブレードの空気吸込側端部を接続する環状の接続リングとを備え、各ブレード間における径方向内端側から空気を吸込し径方向外端側から空気を吐出する遠心式多翼ファンと、該遠心式多翼ファンが収納されるケーシングとを備えた遠心式多翼送風機において、前記駆動プレートに、開口部を設けるとともに、前記駆動プレートの反空気吸込側端部とケーシングとの間にモータが収納されるモータケース内に空気を導入する導入通路を、ケーシングの周方向に延設したことを特徴とするものからなる（第４の形態）。この構成により、ケーシングの周方向の一部からではなく全周から均一にモータケース内へ空気を導入することができるので、ケーシング内の乱流を抑制でき、乱流発生に起因する騒音を低減できる。さらにモータの冷却効率を向上できる。
【００１２】
上記のような導入通路は、たとえば、駆動プレートの反空気吸込側端部とケーシングとの間に間隔を設けることおよび／またはケーシングに周方向に延びる凸部を設けることにより簡単に構成できる。
【００１３】
上記開口部を駆動プレートの周方向に延びる形状に形成し、このような開口部を駆動プレートの周方向に複数配置すれば、ケーシングの周方向に対する圧力分布を低減できる。
【００１４】
上記のような開口部は、装置の送風性能や駆動プレートに要求される強度等を阻害しない範囲においてできる限り広いことが好ましい。開口率は最低でも駆動プレートの全表面積の５％以上、好ましくは１０％以上である。
【発明の効果】
【００１５】
上記のような遠心式多翼ファンおよび遠心式多翼送風機によれば、駆動プレートに開口部と周方向に延びる段差部が設けられているので、低静圧状態の動作点においても、送風能力の低下を防止でき、広範な動作条件において騒音を低減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下に、本発明の望ましい実施の形態を図面を参照して説明する。
図１ないし図３は、本発明の第１実施態様に係る遠心式多翼ファンを示しており、前述の第１の形態に対応している。図において、１は遠心式多翼ファンを示している。遠心式多翼ファン１は、多数のブレード２を有する多翼ファン部３を有している。多数のブレード２は、回転軸４周りに周方向に配置されている。ブレード２の反空気吸込側端部２ａには円板状の駆動プレート５が設けられており、全ブレード２に接続されている。駆動プレート５の中心部にはボス部６が形成されており、ボス部６内に回転軸４が装着され、回転軸４の回転駆動によって、駆動プレート５および全ブレード２が所定方向（図１の矢印方向）に回転されるようになっている。ブレード２の空気吸込側端部２ｂには、環状の接続リング７が設けられており、接続リング７は、全ブレード２を互いに接続し補強の役目を果たしている。
【００１７】
なお、図示は省略してあるが、多翼ファン部３の周囲には、多翼ファン部３を収納するケーシングが設けられ、ケーシングには空気吸込口と空気吐出口が形成される。ケーシングの形状は、スクロール形や円筒形に形成できる。
【００１８】
駆動プレート５には、図１、図２に示すように開口部８が設けられている。開口部８は駆動プレート５の周方向に延びている。また、開口部８は駆動プレート５の周方向に複数（本実施態様においては７箇所）配置されている。開口部８の開口率は、ファン１の送風能力や駆動プレート５に要求される強度等を阻害しない範囲においてできる限り広いことが好ましい。開口率は、駆動プレート５の全表面積の５％以上、好ましくは１０％以上である。
【００１９】
また、駆動プレート５には段差部９が設けられている。段差部９は断面円弧状の駆動プレート５のボス側プレート部５ａと略断面円弧状のブレード側プレート部５ｂとの間に形成されている。段差部９は図１に示すように駆動プレート５の周方向に延びている。また、本実施態様においては、段差部９上に開口部８が開口されている。
【００２０】
各ブレード２は、図３に示すように形成されている。本実施態様においては、ブレード２のブレード前半部１０は翼形状に形成されており、ブレード前半部１０での渦の発生が抑制されるとともに空気がファン部３の径方向に効率よく加速されるようになっている。
【００２１】
本実施態様においては、駆動プレート５には開口部８が設けられているので、駆動プレート５の反空気吸込側１１ａの空気の一部は、開口部８を通って駆動プレート５の空気吸込側１１ｂに流入する。このため、ケーシング内におけるファン部３の軸方向の圧力分布が変化し、ブレード２から流出する空気の速度分布はファン部３の軸方向に広がる傾向を示す。その結果、ケーシング内における乱流の発生が抑制されるので、乱流に起因する騒音が低減される。また、開口部８は段差部９に設けられているので、開口部８付近おける空気流れの干渉が抑制され適正な状態でブレード２に流入させることができる。したがって、低静圧状態での動作点においても送風能力の低下を防止できる。
【００２２】
また、本実施態様においては、開口部８は、駆動プレート５の周方向に延びる形状に形成され、かつ駆動プレート５の周方向に複数配置されているので、ケーシングの周方向における圧力分布の発生をより効果的に抑制できる。
【００２３】
図４、図５は、本発明の第２実施態様に係る遠心式多翼ファンを示しており、前述の第２の形態に対応している。なお、上記第１実施態様と同一の部材には同一の部番を付しその説明を省略することとする。本実施態様においては、遠心式多翼ファン１３の駆動プレート５の反空気吸込側端部１４には駆動プレート５の内側、つまり反空気吸込側１１ａに流入した空気を吸引する吸引ブレード１５が設けられている。吸引ブレード１５はファン部の周方向に複数配置されている。
【００２４】
本実施態様においても、上記第１実施態様の作用に準じて騒音を低減できるとともに低静圧状態での動作点における送風性能の低下を防止できる。
【００２５】
また、本実施態様においては、駆動プレート５の反空気吸込側端部１４には、反空気吸込側１１ａに流入した空気を吸引する吸引ブレード１５が設けられているので、駆動プレート５の反空気吸込側１１ａの表面に沿った流れが形成され、開口部８付近を流れる空気の干渉をより効果的に抑制でき、適正な状態でブレード２へ流入させることができる。したがって、低静圧状態での動作点における送風能力の低下をより効果的に防止できる。
【００２６】
図６、図７は、本発明の第３実施態様に係る遠心式多翼送風機を示しており、前述の第３の形態に対応している。遠心式多翼送風機１６は、遠心式多翼ファン１７と該遠心式多翼ファン１７が収容されるケーシング１８とからなっている。本実施態様においては、ケーシング１８はスクロール型に形成されており、空気吸込口１９と空気吐出口２０とを有している。
【００２７】
遠心式多翼ファン１７は、上記第１実施態様と同一の構造に構成されている。遠心式多翼ファン１７は多数のブレード２１を有する多翼ファン部２２を有している。ブレード２１の反空気吸込側端部には駆動プレート２３が設けられている。駆動プレート２３には、開口部２４と段差部２５が設けられている。駆動プレート２３の中央にはボス部２６が設けられており、ボス部２６にはモータ２７からの動力を伝達する回転軸２８が装着されている。
【００２８】
モータ２７は、モータケース２９内に収納されている。また、ケーシング１８内とモータケース２９内は、空気通路３０を介して連通されている。空気通路３０は、ケーシング１８の周方向に複数（本実施態様においては３つ）設けられている。
【００２９】
本実施態様においては、遠心式多翼ファン１７は上記第１実施態様の遠心式多翼ファン１と同様に構成されているので、第１実施態様の作用に準じて騒音を低減できるとともに低静圧状態の動作点における送風能力の低下を防止できる。
【００３０】
また、本実施態様においては空気通路３０が設けられているので、ブレード２１からケーシング１８内に吹き出された空気の一部は空気通路３０からモータケース２９内へ流入し、モータ２６が冷却される。なお、反空気吸込側４８ａのモータ２６の冷却に供された空気は開口部２５から再び空気吸込側４８ｂに戻される。また、空気通路３０はケーシング１８の周方向に複数設けられているので、ケーシング１８の周方向の圧力分布は最小限に抑制される。また、通路３０が一つの従来タイプの遠心式多翼送風機よりもモータ２６の冷却効率を向上できる。
【００３１】
図８は本発明の第４実施態様に係る遠心式多翼送風機を示しており、前述の第４の形態に対応している。遠心式多翼送風機３１は、遠心式多翼ファン３２と遠心式多翼ファン３２が収容されるケーシング３３とからなっている。スクロール型のケーシング３３は空気吸込口３４と空気吐出口（図示略）とを有している。
【００３２】
遠心式多翼ファン３２は、上記第１実施態様と同一の構造に構成されている。遠心式多翼ファン３２は、多数のブレード３５を有する多翼ファン部３６を有している。ブレード３５の反空気吸込側端部には駆動プレート３７が設けられている。駆動プレート３７には、開口部３８と段差部３９とが設けられている。駆動プレート３７の中央にはボス部４０が設けられており、ボス部４０にはモータ４１からの動力を伝達する回転軸４２が装着されている。
【００３３】
モータ４１は、モータケース４３に収容されている。また、ケーシング３３内とモータケース４３内は空気通路４４を介して連通されている。空気通路４４はケーシング３３の周方向に複数設けられている。
【００３４】
また、駆動プレート３７の反空気吸込側端部４５とケーシング３３との間には、モータケース４３内へ空気を導入する導入通路４６が設けられている。導入通路４６は、ケーシング３３に周方向に延びる凸部４７を設けることにより形成されている。したがって、導入通路４６はケーシング３３の周方向に延設される。
【００３５】
本実施態様においても、上記第１実施態様の作用に準じて騒音を低減できるとともに、低静圧状態の動作点における送風能力の低下を防止できる。
【００３６】
また、本実施態様においては、導入通路４６が設けられているので、ブレード３５からケーシング３３内に吹き出された空気の一部は導入通路４６からモータケース４３内へ流入しモータ４１が冷却される。なお、反空気吸込側４９ａのモータ４１の冷却に供された空気は、開口部３８から再び空気吸込側４９ｂに戻される。また、導入通路４６はケーシング３３の周方向に延設されているので、ケーシング３３の周方向の圧力分布は最小限に抑制される。また、モータ４１の冷却用の空気がケーシング３３の周方向から均一に供給されることになるので、効率よくモータ４１を冷却できる。さらに、本実施態様においては、空気通路４４が設けられているので、一層効率よくモータ４１を冷却できる。
【００３７】
なお、本実施態様においては、モータ４１の冷却用の空気を空気通路４４および導入通路４６の双方から供給しているが、導入通路４６からの空気だけでもモータ４１を十分に冷却することができる。したがって、空気通路４４は省略することも可能である。
【産業上の利用可能性】
【００３８】
本発明は、駆動プレートを有する遠心式多翼ファンおよび該ファンを用いた遠心式多翼送風機に適用でき、とくに車両用空調装置に組み込まれる遠心式多翼送風機に好適なものである。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】本発明の第１実施態様に係る遠心式多翼ファンの正面図である。
【図２】図１の遠心式多翼ファンの半断面表示側面図である。
【図３】図１の遠心式多翼ファンのＩＩＩ部の拡大正面図である。
【図４】本発明の第２実施態様に係る遠心式多翼ファンの正面図である。
【図５】図４の遠心式多翼ファンの半断面表示側面図である。
【図６】本発明の第３実施態様に係る遠心式多翼送風機の背面図である。
【図７】図６の遠心式多翼送風機のＶＩＩ−ＶＩＩ線に沿う断面図である。
【図８】本発明の第４実施態様に係る遠心式多翼送風機の断面図である。
【符号の説明】
【００４０】
１、１３、１７、３２  遠心式多翼ファン
２、２１、３５  ブレード
２ａ  ブレードの反空気吸込側端部
２ｂ  ブレードの空気吸込側端部
３、２２、３６  多翼ファン部
４、２８、４２  回転軸
５、２３、３７  駆動プレート
５ａ  ボス側プレート部
５ｂ  ブレード側プレート部
６、２６、４０  ボス部
７  接続リング
８、２４、３８  開口部
９、２５、３９  段差部
１０  ブレード前半部
１１ａ、４８ａ、４９ａ  反空気吸込側
１１ｂ、４８ｂ、４９ｂ  空気吸込側
１４、４５  駆動プレートの反空気吸込側端部
１５  吸引ブレード
１６、３１  遠心式多翼送風機
１８、３３  ケーシング
１９、３４  空気吸込口
２０  空気吐出口
２７、４１  モータ
２９、４３  モータケース
３０、４４  空気通路
４６  導入通路
４７  凸部
【図１】
2005120901.tif 000003
【図２】
2005120901.tif 000004
【図３】
2005120901.tif 000005
【図４】
2005120901.tif 000006
【図５】
2005120901.tif 000007
【図６】
2005120901.tif 000008
【図７】
2005120901.tif 000009
【図８】
2005120901.tif 000010