(57)【要約】【課題】遠心式送風機において、ケースの大型化を抑制しつつ送風効率の向上を図ると共に、消費電力並びに騒音の低減を図る。【解決手段】遠心式送風機１０を構成するケーシング１８には、空気取入口３６に臨むように整流部４０が設けられ、該整流部４０には、前記空気取入口３６に向かって鉛直方向に流入する空気の流れをファン１４の回転方向と同一方向となるように導く複数の整流翼４４が設けられる。この整流翼４４は、その上部から下部に向かって緩やかに湾曲した断面円弧状に形成されている。そして、整流部４０を通して空気を空気取入口３６からファン１４側へと流入させることで、該空気をファン１４の回転方向に比較的近い流れ方向で流入させることができる。【選択図】図１
2016020658.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
空気取入口を有したケースと、前記ケースに収納され円周方向に沿って複数のブレードを有したファンと、前記ファンを回転させる駆動源とを有し、前記空気取入口が前記ファンの軸線方向に開口した遠心式送風機において、
前記ケースには、前記空気取入口に臨み、該空気取入口から前記ケース内に取り込まれる空気の流入方向を前記ファンの回転方向へと変化させる整流部を備えることを特徴とする遠心式送風機。
【請求項２】
請求項１記載の遠心式送風機において、
前記整流部は、前記空気取入口の中心に対して半径外方向に放射状に設けられた複数の整流翼からなり、前記複数の整流翼の中心側端部を互いに連結することを特徴とする遠心式送風機。
【請求項３】
請求項１又は２記載の遠心式送風機において、
前記整流翼は、前記空気の流入方向から徐々に前記ファンの回転方向へと該空気の流れの向きを変更する断面湾曲形状に形成されることを特徴とする遠心式送風機。
【請求項４】
請求項２又は３記載の遠心式送風機において、
前記整流翼は、半径外方向に向かって徐々に幅広状に形成されることを特徴とする遠心式送風機。
【請求項５】
請求項４記載の遠心式送風機において、
前記空気取入口へ取り込む空気の流れを基準として、前記整流翼の上流側の端部を同一平面上となるように形成し、前記整流翼の下流側の端部は中心から半径外方向に向かって徐々に軸方向寸法が大きくなるように形成し、前記上流側の端部においてフィルタを保持することを特徴とする遠心式送風機。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか１項に記載の遠心式送風機において、
前記整流部は、前記ケースと一体成形によって形成されることを特徴とする遠心式送風機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
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。
【背景技術】
【０００２】
従来から、車両用空調装置には、車室内空気又は車室外空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。
【０００３】
この遠心式送風機は、例えば、特許文献１に開示されるように、ケーシングの内部にファンが収納され、該ファンの外周側に沿って渦巻状の通路が形成されると共に、ファンの内側には複数の固定翼が設けられている。この固定翼は、ケーシングのベルマウスの背面側からファンの軸方向に沿って延在している。そして、モータが駆動することでファンが回転し、ケーシングにおけるベルマウスの開口部から内部へと空気が取り込まれた後、複数の固定翼によって旋回するように導かれファンの内側からブレードを通じて外周側へと導出されて通路に沿って流通する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第４１２３５５９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述した遠心式送風機では、複数の固定翼をケーシング内に設けているため、その収納スペースの分だけ前記ケーシングが大型化してしまうと共に、前記固定翼が軸方向に延在し上端部のみで支持された片持ち構造であるため、強度を確保しようとした場合には固定翼を厚くする必要が生じ、その結果として重量増加を招くこととなる。そのため、固定翼の下端部を補強リングによって連結することで強度を向上させているが、該補強リングによって固定翼の形状が複雑化し、前記固定翼の強度は確保できるものの補強リングの分だけ重量が増加してしまうという問題がある。
【０００６】
また、近年の省エネルギー化の観点から、遠心式送風機における送風効率を高めつつ消費電力を低減させることが望まれると同時に、静音化が要請されている。
【０００７】
本発明は、前記の課題を考慮してなされたものであり、ケースの大型化を抑制しつつ送風効率の向上を図ると共に、消費電力並びに騒音の低減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。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
前記の目的を達成するために、本発明は、空気取入口を有したケースと、ケースに収納され円周方向に沿って複数のブレードを有したファンと、ファンを回転させる駆動源とを有し、空気取入口がファンの軸線方向に開口した遠心式送風機において、
ケースには、空気取入口に臨み、空気取入口からケース内に取り込まれる空気の流入方向をファンの回転方向へと変化させる整流部を備えることを特徴とする。
【０００９】
本発明によれば、遠心式送風機を構成するケースにおいて、空気取入口に臨むように整流部を設け、空気取入口からケース内へと取り込まれる空気の流入方向を回転方向へと変化させている。
【００１０】
従って、整流部をケース内に設ける必要がないため、従来の遠心式送風機と比較して前記ケースの大型化を抑制できると共に、空気取入口からケース内へと空気が取り込まれる際、整流部によってファンの回転方向へと導くことで、ブレードの端部に対して緩やかな進入角度（接触角度）で接触させることができる。その結果、空気との接触によるブレードの端部への負荷がより低減され、ファンを駆動させるための駆動源の駆動負荷を低減することで、消費電力を低減させることができる。
【００１１】
また、空気がファンにおけるブレードの端部を通過した直後の剥離や、ブレードの背面側となる負圧面での負圧領域の増加が好適に抑制されるため、ブレード間において空気を円滑に流通させることができ送風効率の向上を図ることができる。
【００１２】
さらに、ブレードの端部近傍における空気の流速を抑制することができるため、ブレードと空気との接触音が抑制され、ファン稼働時における騒音の低減を図ることができる。
【００１３】
さらにまた、整流部は、空気取入口の中心に対して半径外方向に放射状に設けられた複数の整流翼からなり、複数の整流翼の中心側端部を互いに連結させることにより、従来の遠心式送風機で用いられていた補強リングのような長いリング状部材を設けることなく、整流翼の軸方向に沿った両端部をそれぞれ確実に支持することができ、しかも、中心側端部が近接配置されているため最低限の連結部材で十分に連結可能であり、整流翼を薄くすることで軽量化及び構造の簡素化を図ることが可能となり、それによって製造も容易となる。
【００１４】
さらに、整流翼は、空気の流入方向から徐々にファンの回転方向へと空気の流れの向きを変更する断面湾曲形状に形成することにより、空気の流れる方向を軸方向に沿った流入方向から周方向に沿ったファンの回転方向へと容易且つ円滑に偏向させることが可能となる。
【００１５】
またさらに、整流翼を、半径外方向に向かって徐々に幅広状に形成することにより、整流翼の端部が集中する中心側が外周側と比較して開口が小さくなり流量が低下するため、軸方向から見た整流翼の投影面積を中心側ほど小さくすることで、空気取入口全体における流量バランスの極端な偏りを好適に補正することができる。
【００１６】
また、空気取入口へ取り込む空気の流れを基準として、整流翼の上流側の端部を同一平面上となるように形成し、整流翼の下流側の端部は中心から半径外方向に向かって徐々に軸方向寸法が大きくなるように形成し、上流側の端部においてフィルタを保持させるとよい。これにより、整流翼を半径外方向に向かって徐々に幅広状に形成する際、下流側の端部でのみ軸方向寸法を調整することで、上流側の端部においてフィルタを支持する際に、整流翼の端部を中心から外縁部までの全域にわたってフィルタへ当接させることができるため、安定したフィルタの支持を行うことができる。
【００１７】
さらに、整流部を、ケースと一体成形によって形成するとよい。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、以下の効果が得られる。
【００１９】
すなわち、遠心式送風機のケースにおいて、空気取入口に臨むように整流部を設けることで、ケース内に整流部を設ける必要がないため、該ケースの大型化を抑制できると共に、空気取入口からケース内へと取り込まれる空気の流入方向を回転方向へと変化させることで、ファンのブレードの端部に対して緩やかな空気の進入角度（接触角度）で接触させて駆動源の駆動負荷を低減することにより、消費電力の低減を図ることができ、ブレードの端部近傍における空気の流速を抑制することで騒音を低減できると共に、しかも、空気をブレード間において円滑に流通させることができるため送風効率の向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の実施の形態に係る遠心式送風機の外観斜視図である。
【図２】図１に示す遠心式送風機の側面断面図である。
【図３】図３Ａは、図１に示す遠心式送風機の全体平面図であり、図３Ｂは、図３Ａにおけるブレード近傍を示す拡大断面図である。
【図４】図１の遠心式送風機で送出される空気の流量と送風効率及び消費電力との関係を示す特性曲線図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
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。
【００２２】
この遠心式送風機１０は、図１及び図２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吐出通路１６を有したケーシング（ケース）１８とを備える。
【００２３】
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が前記ケーシング１８内へ突出するように固定されている（図２参照）。そして、回転軸２０は、ファン１４の中心部に対して連結され、回転駆動源１２の駆動作用下に一体的に回転する。
【００２４】
ファン１４は、後述するケース本体２８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と、前記ブレード２２の上端部に設けられた環状のシュラウド２４と、前記ブレード２２の下端部に設けられたボス部２６とを備える。
【００２５】
ブレード２２は、断面湾曲状に形成され鉛直方向（矢印Ａ、Ｂ方向）に所定長さで延在すると共に、周方向に沿って互いに等間隔離間するように複数設けられている。そして、ブレード２２の上端部にはシュラウド２４が結合されると共に、下端部にはボス部２６が結合されることで、略円筒状のファン１４が構成される。なお、以下の説明では、図３Ｂに示されるように、ブレード２２における内周側の端部を入口側端部２２ａ、外周側の端部を出口側端部２２ｂとする。
【００２６】
このシュラウド２４は、後述するケーシング１８の空気取入口３６から流入する空気がファン１４の軸方向（矢印Ｂ方向）から半径外方向へと方向転換されるように緩やかな円弧状に形成されている。そして、ファン１４は、中心から外周側に向かって下方へ向かって傾斜したボス部２６の中心が回転駆動源１２の回転軸２０と連結され一体的に回転する。
【００２７】
ケーシング１８は、例えば、ファン１４の外周側を囲繞するケース本体２８と、該ケース本体２８の下部に装着される下部ケース３０と、前記ケース本体２８の上部に設けられる上部ケース３２と、前記下部ケース３０の略中央下部に設けられ回転駆動源１２の収納されるホルダ３４とを含む。
【００２８】
ケース本体２８は、その内部にファン１４の収納された状態で、上部に上部ケース３２が装着され、下部に下部ケース３０が装着されることで、前記ケース本体２８、上部ケース３２及び下部ケース３０から螺旋状の吐出通路１６が形成される。
【００２９】
また、ホルダ３４は、有底筒状に形成され、その内部に回転駆動源１２が収納された状態で下部ケース３０の略中央部に下方（矢印Ｂ方向）から装着されることで、前記回転駆動源１２の一部がケーシング１８内に露呈した状態で固定される。
【００３０】
上部ケース３２は、その外縁部がケース本体２８の上端部に係合されることで一体的に装着され、略中央部には空気をケーシング１８内へと取り込むための空気取入口３６が開口している。この空気取入口３６は、略円形状に開口し、ケーシング１８の内部と外部とを連通させると共に、外周部には前記シュラウド２４の上端部側に向かって折り返されたベルマウス３８が形成される。このベルマウス３８は、断面略半円状で空気取入口３６に沿って環状に形成される。
【００３１】
なお、空気取入口３６及びベルマウス３８は、ケーシング１８の内部に収納されたファン１４と同軸状に配置される。
【００３２】
また、ベルマウス３８には、図１〜図３Ａに示されるように、空気取入口３６に臨むように整流部４０が設けられ、該空気取入口３６を通じてケーシング１８内へと取り込まれる空気を整流している。この整流部４０は、例えば、空気取入口３６及びベルマウス３８の上方に設けられ、該空気取入口３６の中心と同軸上に設けられた支持部４２と、該支持部４２を中心として放射状に延在した複数の整流翼４４とからなる。
【００３３】
整流翼４４は、図３Ａに示されるように、例えば、支持部４２を中心として周方向（矢印Ｃ方向）に互いに等間隔離間するように複数（例えば、１２枚）設けられ、その内周側となる一端部が前記支持部４２へ接続され、外周側となる他端部がベルマウス３８の上部に接続されている。また、整流翼４４は、その上端部が略一定高さとなり、下端部が中心となる一端部から他端部側（半径外方向）に向かって徐々に拡幅するように幅広状に形成されると共に、ベルマウス３８の径方向から見た断面形状が円弧状に形成される（図１参照）。
【００３４】
この整流翼４４は、その上部側がベルマウス３８から離間する鉛直上方向（矢印Ａ方向）に向かい、ベルマウス３８側となる下方（矢印Ｂ方向）に向かって所定半径で徐々に湾曲するように形成されている。すなわち、整流翼４４は、空気取入口３６の軸方向（矢印Ａ、Ｂ方向）に沿って所定高さを有している。
【００３５】
そして、複数の整流翼４４は、その上端部が同一高さに形成され、且つ、該上端部と支持部４２の上端部とも同一高さで形成されるため、整流部４０の上部が略同一平面状となる（図２参照）。
【００３６】
また、整流翼４４は、その断面形状において上部から下部側に向かってファン１４の回転方向（矢印Ｃ方向）と同一方向に湾曲するように形成される。
【００３７】
なお、整流翼４４は、整流部４０を設けない場合の空気取入口３６の開口面積と略同等の開口面積が確保可能な数量並びに断面形状に設定される。換言すれば、整流部４０を設けない場合の空気取入口３６から取り込まれる空気の流路抵抗と略同等の流路抵抗となる整流翼４４の数量並びに断面形状に設定される。
【００３８】
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。
【００３９】
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が回転することで空気取入口３６から前記ファン１４の内側へと空気が吸い込まれる。なお、この場合、ファン１４は、図３Ａにおいて時計回り（矢印Ｃ１方向）に回転する。
【００４０】
この際、整流部４０における複数の整流翼４４の間を空気が通過することで、鉛直下方向（図２中、矢印Ｂ方向）に向かった空気が整流翼４４の上部から湾曲面に沿って緩やかに方向が変わり、ファン１４の回転方向（矢印Ｃ１方向）へと導かれることで空気取入口３６を通じて旋回しながら流入していく。これにより、流入した空気の流れ方向とファン１４の回転方向とが略同一方向となり、該ファン１４のブレード２２に対して斜め上方向から当たるようにして流入する。
【００４１】
そして、図３Ａに示されるように、ファン１４の回転作用下に旋回流となった空気は、ボス部２６に沿って流れた後、ブレード２２の間を通過して外周側の吐出通路１６へと送り込まれて図示しない空気出口部に導かれる。この際、図３Ｂに示されるように、ファン１４におけるブレード２２の入口側端部２２ａからブレード２２間への進入角度θが直角よりも緩やかな角度（θ＞９０°）となる。
【００４２】
以上のように、本実施の形態では、遠心式送風機１０のケーシング１８を構成する上部ケース３２において、空気取入口３６に臨むように整流部４０を前記上部ケース３２の外側に設け、該整流部４０には前記空気取入口３６と同軸上の支持部４２を中心として放射状に設けられた複数の整流翼４４を有している。そして、ファン１４の回転作用下に空気取入口３６からケーシング１８内へと空気を取り込む際、前記空気が複数の整流翼４４によって鉛直方向からファン１４の回転方向（矢印Ｃ１方向）と同一方向へと導くことで、旋回流として前記ファン１４側へと流すことができる。
【００４３】
そのため、整流部４０をケーシング１８の内部に設けた場合と比較し、該ケーシング１８の大型化を抑制することが可能となる。
【００４４】
また、ケーシング１８内に流入した空気がファン１４のブレード２２に対して直交するように当たることが回避され、前記ファン１４の回転方向に比較的近い流れ方向で流入させることができ、前記ブレード２２の入口側端部２２ａに対する空気の進入角度θ（接触角度）を緩やかにすることができるため、ブレード２２の入口側端部２２ａに対する負荷が低減され、前記ファン１４を駆動させるための回転駆動源１２の駆動トルクを低減することが可能となり、それに伴って、図４に示される送出される空気の流量と消費電力との関係を示す特性曲線図からも諒解されるように、従来の遠心式送風機における消費電力を示す特性曲線Ｄ１´（破線）と比較し、本実施の形態に係る遠心式送風機１０を示す特性曲線Ｄ１（実線）のように、全域にわたって消費電力の低減を図ることができる。
【００４５】
さらに、ブレード２２の入口側端部２２ａに対する空気の進入角度θ（接触角度）を緩やかにすることで、前記入口側端部２２ａを通過した直後の前記ブレード２２からの剥離や、ブレード２２の背面側となる負圧面での負圧領域（逆流領域）の増加が抑制される。その結果、隣接するブレード２２間において負圧面と対向し表面側となる正圧面での流路を確保することができるため、前記ブレード２２間において空気を円滑に外周側へと流通させることができる。
【００４６】
その結果、図４に示される送出される空気の流量と送風効率との関係を示す特性曲線図からも諒解されるように、従来の遠心式送風機における送風効率を示す特性曲線Ｄ２´（破線）と比較し、本実施の形態に係る遠心式送風機１０を示す特性曲線Ｄ２（実線）のように、全域にわたって送風効率の向上を図ることができる。
【００４７】
さらにまた、ブレード２２の入口側端部２２ａに対する空気の進入角度θ（接触角度）を緩やかにすることで、該入口側端部２２ａ近傍における空気の流速を抑制することができ、しかも、出口側端部２２ｂ近傍の流速も抑制することが可能となるため、前記ブレード２２と前記空気との接触音が緩和され、ファン１４の稼働時における騒音の低減を図ることができる。
【００４８】
またさらに、整流部４０を、空気取入口３６の中心から半径外方向に向かって放射状に延在した複数の整流翼４４から構成し、前記整流翼４４の中心側となる一端部同士を互いに連結することで、従来の遠心式送風機で用いられていた補強リングのような長いリング状部材を設けることなく、前記整流翼４４の軸方向に沿った両端部をそれぞれ確実に支持することができると共に、前記一端部同士は互いに近接しているため最低限の連結部材（支持部４２）で十分に連結可能であり、前記整流翼４４を薄くすることができるため軽量化及び構造の簡素化を図ることができる。さらには、遠心式送風機１０の製造が容易となる。
【００４９】
また、整流翼４４を、空気の流入方向から徐々にファン１４の回転方向（矢印Ｃ１方向）へと該空気の流れの向きを偏向させる断面湾曲形状に形成することで、前記空気の流れる方向を軸方向に沿った流入方向から周方向に沿って回転方向へと容易且つ円滑に偏向させることが可能となる。
【００５０】
さらに、整流翼４４を、半径外方向に向かって徐々に幅広状となるように形成することで、前記整流翼４４の一端部が集中する中心側が外周側と比較して空気取入口３６の開口が小さくなり流量が低下するため、軸方向から見た整流翼４４の投影面積を中心側において小さくすることで、空気取入口３６の全体における流量バランスの偏りを好適に補正することが可能となる。
【００５１】
さらにまた、整流部４０がケーシング１８の上部に設けられ、しかも、複数の整流翼４４の上端部及び支持部４２の上部が略同一平面状となるように同一高さで形成されているため、例えば、遠心式送風機１０に取り込まれる空気中に含まれる塵埃等を除去するためのフィルタＦ（図２中、二点鎖線形状参照）等を整流部４０の上部に設置する際、整流翼４４の一端部から他端部までの全域にわたってフィルタＦの下面へと当接させることができる。その結果、フィルタＦを設置するための設置部を別に設ける必要がなく、整流部４０を利用することで安定的に設置することができると共に、部品点数並びに組付工数の削減を図ることができ、しかも、遠心式送風機１０における周辺の省スペース化を図ることも可能となる。
【００５２】
またさらに、ベルマウス３８を含むケーシング１８と整流部４０とを一体成形で形成することで、部品点数を増加させることなく上述した効果が得られる。
【００５３】
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。
【符号の説明】
【００５４】
１０…遠心式送風機                  １２…回転駆動源
１４…ファン                        １８…ケーシング
２２…ブレード                      ２２ａ…入口側端部
２２ｂ…出口側端部                  ２４…シュラウド
２８…ケース本体                    ３２…上部ケース
３６…空気取入口                    ３８…ベルマウス
４０…整流部                        ４２…支持部
４４…整流翼
【図１】
2016020658.tif 000003
【図２】
2016020658.tif 000004
【図３】
2016020658.tif 000005
【図４】
2016020658.tif 000006