(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
環状配置された複数枚の主ブレードと、これら主ブレードの端縁が接合する主板とを備えたインペラを有し、該インペラの内部に取り入れた流体を、該インペラの回転遠心力により送風する遠心送風機において、
前記主板の外周縁部は、この外周縁部を周囲より側面視した場合に、前記各主ブレード側に向かって凹むように形成された副ブレード側流路と、該副ブレード側流路とは反対側に向かって凹むように形成された主ブレード側流路とが交互に連続配置された概略波形状をなし、
前記各主ブレードは、前記主ブレード側流路を両側より挟む位置に配置されているとともに、
前記主ブレード側流路は、前記主板の中心から外周縁部側に向かって一方向に捻れを伴いながら徐々に流路深さが大きくなる流路とされていることを特徴とする遠心送風機。
【請求項２】
環状配置された複数枚の主ブレードと、これら主ブレードの端縁が接合する主板とを備えたインペラを有し、該インペラの内部に取り入れた流体を、該インペラの回転遠心力により送風する遠心送風機において、
前記主板の外周縁部は、この外周縁部を周囲より側面視した場合に、前記各主ブレード側に向かって凹むように形成された副ブレード側流路と、該副ブレード側流路とは反対側に向かって凹むように形成された主ブレード側流路とが交互に連続配置された概略波形状をなし、
前記各主ブレードは、前記主ブレード側流路を両側より挟む位置に配置されているとともに、
前記主ブレード側流路は、前記主板の中心から外周縁部側に向かって一方向に捻れを伴いながら徐々に流路幅が大きくなる流路とされていることを特徴とする遠心送風機。
【請求項３】
前記主ブレード側流路は、前記主板の中心から外周縁部側に向かって一方向に捻れを伴いながら徐々に流路深さが大きくなる流路とされていることを特徴とする請求項２に記載の遠心送風機。
【請求項４】
前記インペラ、及び前記インペラを回転駆動するモータを収容するケーシングと、このケーシングのノーズ側の流れの一部を前記モータに導くバイパス配管とを備えていることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の遠心送風機。
【請求項５】
請求項１から４のいずれかに記載の遠心送風機が備えられていることを特徴とする車両用空調装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、インペラ内部に取り入れた流体を、インペラの回転遠心力により送風する遠心送風機と、この遠心送風機を備えた車両用空調装置とに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
この種の従来の遠心送風機の一例を図６及び図７に示す。なお、図６は図７のＡ−Ａ断面図であり、図７は図６のＢ−Ｂ断面図である。
遠心送風機１は、インペラ２と、該インペラ２を回転駆動するモータ３と、これらインペラ２及びモータ３を収容するケーシング４と、該ケーシング４内のインペラ２に向かって空気を導入するベルマウス５とを備えた概略構成を有している。
【０００３】
インペラ２は、その軸線２ａに平行かつその周囲に環状配置された複数枚の主ブレード２ｂと、これら主ブレード２ｂの各下端縁及び前記モータ３のシャフト３ａが固定された主板２ｃと、該主板２ｃの前記各主ブレード２ｂが固定された側の裏面側に固定された複数枚の副ブレード２ｄと、各主ブレード２ｂの上端部を周囲より固定する補強リング２ｅとを備えている。なお、主板２ｃの形状は、モータ３が収納される中央部で盛り上がり、この盛り上がった中央部周囲の環状部分では平坦な円板形状をなすものとなっている。そして、この主板２ｃは、各主ブレード２ｂ及び各副ブレード２ｄをその裏表に固定する役目のみを有していた。
ケーシング４は、図７の視線で見た場合の外形状が概略カタツムリ状の外形状をなしており、その一側壁４ａ（図６参照）に前記ベルマウス５が一体に設けられている。このベルマウス５は、前記一側壁４ａからインペラ２に向かって先細りなリング状をなしており、インペラ２と同軸に配置されている。
【０００４】
そして、この遠心送風機１によれば、モータ３を起動させると、インペラ２が軸線２ａ回りに回転し、ベルマウス５を介してインペラ２内に取り込んだ吸い込み流れＳＡが、遠心力によってインペラ２の外周囲に送り出されていく。このようにして送り出された吸い込み流れＳＡは、ケーシング４の内壁面に沿って吐出口６へと導かれ、この吐出口６を介してケーシング４外に吐出されていく。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記説明の従来の遠心送風機１では、各主ブレード２ｂの有効羽根幅を極力長く確保することによって、そのファン特性を向上させることが望まれている。
これについて詳説すると、例えば、インペラ２の外径をＤ２、前記軸線２ａ方向の長さをＢとした場合、この縦横比であるＢ／Ｄ２を横軸、送風量Ｑを縦軸に取ると、そのファン特性は図８に示す傾向となる。すなわち、縦横比Ｂ／Ｄ２が徐々に大きくなるにつれて送風量Ｑが増加し、ピークポイントＰを迎えた後、徐々に送風量Ｑが低下していく。ピークポイントＰの縦横比Ｂ／Ｄ２はおよそ０．８近傍であるため、高いファン特性を得るためには縦横比Ｂ／Ｄ２を０．８近傍まで大きく取ることが望ましい。しかしながら、この種の装置は一般的にコンパクト化の要求があるため、インペラ２の長さＢを現実的な長さに抑える必要もあった。
【０００６】
このような背景により、ファン特性の向上を得るために各主ブレード２ｂを長くして縦横比Ｂ／Ｄ２を高めたい要望があるものの、実際には、装置コンパクト化の要求による制限があるために０．４〜０．７程度の縦横比Ｂ／Ｄ２を選択せざるを得ないという問題が生じていた。すなわち、装置コンパクト化がファン特性向上の妨げになっていた。
【０００７】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、装置の大型化を招くことなく更なるファン特性の向上を達成し得る遠心送風機及びこれを備えた車両用空調装置の提供を目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記課題を解決するために以下の手段を採用した。
すなわち、本発明の請求項１記載の遠心送風機は、環状配置された複数枚の主ブレードと、これら主ブレードの端縁が接合する主板とを備えたインペラを有し、該インペラの内部に取り入れた流体を、該インペラの回転遠心力により送風する遠心送風機において、前記主板の外周縁部は、この外周縁部を周囲より側面視した場合に、前記各主ブレード側に向かって凹むように形成された副ブレード側流路と、該副ブレード側流路とは反対側に向かって凹むように形成された主ブレード側流路とが交互に連続配置された概略波形状をなし、前記各主ブレードは、前記主ブレード側流路を両側より挟む位置に配置されているとともに、前記主ブレード側流路は、前記主板の中心から外周縁部側に向かって一方向に捻れを伴いながら徐々に流路深さが大きくなる流路とされている。
【０００９】
本発明の請求項２記載の遠心送風機は、環状配置された複数枚の主ブレードと、これら主ブレードの端縁が接合する主板とを備えたインペラを有し、該インペラの内部に取り入れた流体を、該インペラの回転遠心力により送風する遠心送風機において、前記主板の外周縁部は、この外周縁部を周囲より側面視した場合に、前記各主ブレード側に向かって凹むように形成された副ブレード側流路と、該副ブレード側流路とは反対側に向かって凹むように形成された主ブレード側流路とが交互に連続配置された概略波形状をなし、前記各主ブレードは、前記主ブレード側流路を両側より挟む位置に配置されているとともに、前記主ブレード側流路は、前記主板の中心から外周縁部側に向かって一方向に捻れを伴いながら徐々に流路幅が大きくなる流路とされている。
【００１０】
本発明の請求項３記載の遠心送風機は、前記主ブレード側流路は、前記主板の中心から外周縁部側に向かって一方向に捻れを伴いながら徐々に流路深さが大きくなる流路とされている。
【００１１】
上記請求項１から３記載の遠心送風機によれば、インペラを回転させると、その遠心力によって各主ブレード間の隙間流路を通るようにして流体がインペラ外に送り出されていく。この時の、流体を送り出すのに有効な隙間流路は、従来では各主ブレードの全長と同じ長さであったのに対して、本発明では、この各主ブレードの全長に主ブレード側流路の深さ寸法が加わって長くなるので、あたかも各主ブレードの全長が前記深さ寸法分だけ長くなったようになり、その送風量を増大させることができるようになる。しかも、各主ブレードそのものは実際には従来よりも長くならないので、インペラが大型化することもない。
【００１２】
本発明の請求項４記載の遠心送風機は、前記インペラ、及び前記インペラを回転駆動するモータを収容するケーシングと、このケーシングのノーズ側の流れの一部を前記モータに導くバイパス配管とを備えている。
【００１３】
上記請求項４記載の遠心送風機によれば、ケーシングのノーズ側の流れの一部が、バイパス配管を介してモータに吐出され、モータが冷却されることになる。
【００１４】
請求項５記載の車両用空調装置は、請求項１から４のいずれかに記載の遠心送風機が備えられている。
上記請求項５記載の車両用空調装置によれば、コンパクトでありながら高いファン特性を備えた遠心送風機を装備するので、空調装置そのものが大型化することなく更なる空調性能の向上を達成することができるようになる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
本発明の遠心送風機は、インペラ内部に取り入れた流体を、該インペラの回転遠心力により送風する装置であり、その一実施形態を図１〜図５を参照しながら以下に説明するが、本発明がこれのみに限定解釈されるものでないことは、もちろんである。以下の説明においては、本発明の遠心送風機を車両用空調装置に適用した場合の例として説明を行う。
なお、図１は、本実施形態の遠心送風機を示す図であって、図２のＣ−Ｃ断面図である。また、図２は、図１のＤ−Ｄ断面図である。また、図３は、主板の要部を示す図であって、図２のＥ−Ｅ線より見た部分側面図である。また、図４は、主板の斜視図である。また、図５は、図１のＦ部拡大図である。
【００１６】
図１，２に示すように、本実施形態の遠心送風機１０は、インペラ１１と、該インペラ１１を回転駆動するモータ１２と、これらインペラ１１及びモータ１２を収容するケーシング１３と、該ケーシング１３内のインペラ１１に向かって空気を導入するベルマウス１４と、ケーシング１３のノーズＮの吸入ポート１５及び吐出ポート１６間を接続するバイパス配管１７とを備えた概略構成を有している。
【００１７】
ケーシング１３は、図２の視線より見た場合の外形状が概略カタツムリ状をなす箱体であり、前記ベルマウス１４が一体に形成された側壁１３ａ（図１）と、該側壁１３ａに平行かつ対抗配置された側壁１３ｂと、これら側壁１３ａ，１３ｂ間の周縁を、送風口１８を除いて接合する周壁１３ｃとを備えて構成されている。
側壁１３ａには、前記モータ１２のシャフト１２ａと同軸となるようにベルマウス１４が一体成形で形成されている。このベルマウス１４は、側壁１３ａからインペラ１１に向かって先細りとなり、かつその軸線を含む断面より見た場合（すなわち図１の視線より見た場合）の切断面が、内周側に向かって凸型の曲線形状をなしている。したがって、ベルマウス１４の内周面は、その入口１４ａから出口１４ｂにかけての流路面積が徐々に狭くなる円形の流路を形成している。
側壁１３ｂには、前記吸入ポート１５及び吐出ポート１６を通すための貫通孔がそれぞれ形成されている。そして、ノーズＮ側の流れの一部を吸入ポート１５から吸い込み、バイパス配管１７を介して吐出ポート１６よりモータ１２に吐出することにより、モータ１２を冷却することが可能となっている。
【００１８】
インペラ１１は、その軸線１１ａ（モータ１２のシャフト１２ａと同一の軸線）に平行かつ該軸線１１ａの周囲に環状配置された複数枚の主ブレード１１ｂと、これら主ブレード１１ｂの各下端縁及びモータ１２のシャフト１２ａが固定された主板１１ｃと、各主ブレード１１ｂの主板１１ｃとは反対側の端部を固定する補強リング１１ｄとを備えて構成されている。
各主ブレード１１ｂは、前記軸線１１ａ方向に長い羽であり、図２に示すように、軸線１１ａの半径方向に対して所定角度をなすように傾斜配置されている。また、これら主ブレード１１ｂは、互いに等ピッチ間隔で配置されており、各主ブレード１１ｂ間に形成される各隙間が、インペラ１１の中心（前記軸線１１ａ）から外部に向かって捻れを伴いながら広がる隙間流路１１ｆを形成している。
【００１９】
主板１１ｃは、図１に示すように、モータ１２が収容される中央部分が盛り上がった形状の円盤であり、その上面側に各主ブレード１１ｂが固定されている。また、この主板１１ｃの中心には、モータ１２のシャフト１２ａが接続されている。一方、モータ１２は、ケーシング１３の側壁１３ｂに固定されている。
図３及び図４に示すように、この主板１１ｃの外周縁部は、該外周縁部を周囲より側面視した場合に、各主ブレード１１ｂが固定される側に向かって凹むように形成された副ブレード側流路２１と、該副ブレード側流路２１とは反対側に向かって凹むように形成された主ブレード側流路２２とが交互に連続配置された概略波形状をなしている。そして、図２及び図３に示すように、各主ブレード１１ｂは、主ブレード側流路２２を両側より挟む位置に配置されている。
【００２０】
主ブレード側流路２２は、図２に示すように平面視した場合に、主板１１ｃの中心（前記軸線１１ａ）から外周縁部側に向かって一方向に捻れを伴いながら徐々に流路深さ及び流路幅が大きくなる流路であり、主板１１ｃの中心回りに複数が環状配置されている。そして、これら主ブレード側流路２２の捻れ形状は、同図に示すように前記各隙間流路１１ｆと同じであり、実質的にこれら主ブレード側流路２２及び隙間流路１１ｆが一体となってひとつの流路を形成している。
【００２１】
副ブレード側流路２１は、主ブレード側流路２２が形成された側の裏面側（図２の裏面側）から見た場合に、主板１１ｃの中心（前記軸線１１ａ）から外周縁部側に向かって一方向に捻れを伴いながら徐々に流路深さ及び流路幅が大きくなる流路であり、主板１１ｃの中心回りに複数が環状配置されている。そして、これら副ブレード側流路２１は、主板１１ｃを透過して見た場合に、主ブレード側流路２２と同一方向の捻れを有する同一形状となっている。
したがって、本実施形態の主板１１ｃは、その副ブレード側流路２１を形成する突出壁面部分が実質的に副ブレード（従来の技術で説明した副ブレード２ｄ）の役目をなしている。
【００２２】
なお、インペラ１１を射出成形で製造する場合には、主板１１ｃと各主ブレード１１ｂとを別部品として成形した後に両者を接合させるものとしても良いし、もしくは、はじめから両者が一体となった状態に成形するものとしても良い。しかしながら、最初から両者を一体に成形する方が、部品点数を減らしたり製作工数を減らすことができるので、製造コストの観点からより好ましいのは、もちろんである。
【００２３】
以上説明の構成を有する遠心送風機１０の動作について、図１及び図５を参照しながら以下に説明を行う。
まず、モータ１２を起動させると、インペラ１１が軸線１１ａ回りに回転し、ベルマウス１４を介してインペラ１１内に吸い込み流れＳＡを取り込み、遠心力によってインペラ１１の外周囲に送り出していく。このようにして送り出された吸い込み流れＳＡは、ケーシング１３の内壁面に沿って吐出口１８へと導かれ、この吐出口１８を介してケーシング１３外に吐出されていく。
一方、主板１１ｃの回転により、モータ１２が配置された側のインペラ１１空間内の流れが遠心力によってインペラ１１の外周囲に送り出されていく。すると、このインペラ１１空間内が負圧となってノーズＮ側の流れの一部を吸い込む流れを形成する。そして、この流れによってモータ１２が冷却される。
【００２４】
この時、主板１１ｃの主ブレード１１ｂ側においてインペラ１１外に吸い込み流れＳＡを送り出す際の流路は、従来では各主ブレード２ｂの全長と同じ長さの隙間流路しか確保できなかったのに対して、本実施形態では、図５に示すように、主ブレード１１ｂの全長Ｌに、主ブレード側流路２２の深さ寸法ｄが加わって長くなるので、あたかも主ブレード１１ｂの全長が深さ寸法ｄ分だけ長くなったようになり、その送風量を増大させることができるようになる。これは、有効羽根幅の延長による遠心力の増大（主板側流路２２がなす分の遠心力の付加）と、主板側流路２２の追加による流路面積の増大とによるものである。
しかも、各主ブレード１１ｂそのものは従来よりも長くならないので、インペラ１１が大型化することもない。
【００２５】
以上説明の本実施形態の遠心送風機１０によれば、（１）ファン特性の向上と（２）騒音低減という、２つの効果を奏することを可能としている。
すなわち、
（１）本実施形態の遠心送風機１０によれば、各主ブレード１１ｂの全長Ｌに対して主板側流路２２の凹み深さｄを加えた長さを、インペラ１１の実質的な有効羽根幅とすることができるので、各主ブレード１１ｂの全長を長くすることなく有効羽根幅を長く確保することができるようになる。したがって、インペラ１１の軸線方向長さは従来と同様に維持しながらも、有効羽根幅を増やして送風量の増大を得られるので、装置の大型化を招くことなく更なるファン特性の向上を達成することが可能となる。
【００２６】
（２）また、図５において、軸線１１ａ方向の前記ベルマウス１４側に近い流れを符号Ｖ１、主板１１ｃ側に近い流れを符号Ｖ２で表した場合、主板１１ｃが従来のような単純な平円盤形状であると、Ｖ２＞Ｖ１の関係となる。これに対し、本実施形態の主板１１ｃでは、吸い込み流れＳＡが主板側流路２２の付加によって該主板側流路２２内まで流れが行くようになり、ここでの流速が低下するようになる。一般に、音のエネルギーは流速の５〜６乗に比例するので、流速の低下は音のエネルギーを低下させることとなり、これによって騒音の低減も達成可能となっている。
【００２７】
以上説明の遠心送風機１０を装備することにより、本実施形態の車両用空調装置によれば、空調装置そのものが大型化することなく更なる空調性能の向上を達成することが可能となる。
【００２８】
なお、上記実施形態においては、遠心送風機１０を車両用空調装置に設ける場合を例に説明したが、これに限らず、その他の用途に本発明の遠心送風機を適用しても良いことは勿論である。
【００２９】
【発明の効果】
本発明に係る遠心送風機は、主板の外周縁部が、副ブレード側流路と主ブレード側流路とを交互に連続配置した概略波形状をなし、各主ブレード側流路を両側より挟む位置に各主ブレードを配置する構成を採用した。この構成によれば、各主ブレードの全長に対して主板側流路の凹み深さを加えた長さを、インペラの実質的な有効羽根幅とすることができるので、各主ブレードの全長を長くすることなく有効羽根幅を長く確保することができるようになる。したがって、インペラの軸線方向長さは従来と同様に維持しながらも、有効羽根幅を増やして送風量の増大を得られるので、装置の大型化を招くことなく更なるファン特性の向上を達成することが可能となる。
【００３０】
また、本発明に係る車両用空調装置によれば、コンパクトでありながら高いファン特性を備えた遠心送風機を装備するので、空調装置そのものが大型化することなく更なる空調性能の向上を達成することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の遠心送風機の一実施形態を示す図であって、図２のＣ−Ｃ断面図である。
【図２】  同遠心送風機を示す図であって、図１のＤ−Ｄ断面図である。
【図３】  同遠心送風機の主板の要部を示す図であって、図２のＥ−Ｅ線より見た部分側面図である。
【図４】  同遠心送風機の主板を示す斜視図である。
【図５】  同遠心送風機の要部を示す図であって、図１のＦ部の拡大図である。
【図６】  従来の遠心送風機を示す図であって、図７のＡ−Ａ断面図である。
【図７】  同遠心送風機を図６のＢ−Ｂ断面図である。
【図８】  同遠心送風機の形状とファン特性との関係を示す図であって、横軸に縦横比Ｂ／Ｄ２、縦軸に送風量Ｑをとった場合のグラフである。
【符号の説明】
１０    遠心送風機
１１    インペラ
１１ｂ  主ブレード
１１ｃ  主板
２１    副ブレード側流路
２２    主ブレード側流路
ＳＡ    吸い込み流れ（流体）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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