(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
多数のブレードが周方向に並んで配置され、吸引した空気を径方向外方へ吹き出す遠心式羽根車と、
内部に上記遠心式羽根車を収容し、該遠心式羽根車の回転軸の軸線方向の一端側にベルマウスによって空気吸込口が形成されるとともに、上記遠心式羽根車の周囲に渦巻き状の空気吐出通路が形成されたケーシングとを備えた遠心式送風機において、
上記遠心式羽根車の内周側のケーシングに、上記空気吸込口から遠心式羽根車に吸い込まれる空気流に対し各ブレードの迎え角が小さくなる向きの予旋回流を与える複数の固定翼が設けられ、
上記複数の固定翼は、それぞれ、上記空気流が該固定翼に沿って径方向外方に流れて、上記遠心式羽根車のブレード間に流入するように、該ブレードの内周側に隣接して配置されていることを特徴とする遠心式送風機。
【請求項２】
請求項１において、
複数の固定翼は、羽根車の回転軸線方向に延びるようにケーシングのベルマウスに設けられていることを特徴とする遠心式送風機。
【請求項３】
請求項２において、
複数の固定翼はベルマウスと一体に成形されていることを特徴とする遠心式送風機。
【請求項４】
多数のブレードが周方向に並んで配置され、吸引した空気を径方向外方へ吹き出す遠心式羽根車と、
内部に上記遠心式羽根車を収容し、該遠心式羽根車の回転軸の軸線方向の一端側にベルマウスによって空気吸込口が形成されるとともに、上記遠心式羽根車の周囲に渦巻き状の空気吐出通路が形成されたケーシングとを備えた遠心式送風機において、
上記遠心式羽根車の内周側のケーシングに、上記空気吸込口から遠心式羽根車に吸い込まれる空気流に対し各ブレードの迎え角が小さくなる向きの予旋回流を与える複数の固定翼が設けられ、
上記複数の固定翼は、羽根車の回転軸線方向に延びるようにケーシングのベルマウスに設けられているとともに、それらの固定翼を上記ベルマウスと反対側の端部で互いに連結する補強リング部材が設けられていることを特徴とする遠心式送風機。
【請求項５】
請求項４において、
補強リング部材は複数の固定翼と一体に成形されていることを特徴とする遠心式送風機。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、自動車用空調装置等に用いられる遠心式送風機に関し、特に、遠心式羽根車の振動騒音を低減させる技術分野に属する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、この種の遠心式送風機として、例えば、特開平９−１２６１９３号公報に開示されるように、スクロールケーシングの遠心式羽根車との間隙における空気の逆流を防止するようにしたものは知られている。このものでは、上記スクロールケーシングのノーズ部を起点として遠心式羽根車の回転方向に−６０°〜＋６０°までの逆流現象の生じやすい領域において、スクロールケーシング上部の空気吸込口周縁に設けたベルマウスの内径をそれ以外の部分よりも小さくして、上記の逆流現象の生じやすい領域でのみ遠心式羽根車のブレード上面全体を覆うことにより、送風機全体としての送風性能を低下させることなく、ノーズ部付近での吸込空気流と逆流との衝突に起因する送風騒音を低減するようにしている。
【０００３】
また、上記従来のものの変形例として、ベルマウスの裏面に複数の固定翼を設け、その部分に小型かつ安定した渦を強制的に発生させて圧力を上昇させることで、空気の逆流を防止するようにしたものもある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、上記従来の遠心式送風機においては、遠心式羽根車に吸い込まれる空気流に対する各ブレードの迎え角が極めて大きくなり、遠心式羽根車内での振動騒音が発生しやすいという不具合がある。
【０００５】
すなわち、図５に示すように、遠心式羽根車１に吸い込まれる空気流の速度ベクトルは、固定座標系において同図にベクトルｖ0として示されるが、遠心式羽根車１が高速回転しているので、そのブレード１ｂ，１ｂ，…の速度ベクトルは固定座標系において同図にベクトルｖbとして示されるようになり、各ブレード１ｂを基準とする運動座標系においては、空気流の相対的な速度ベクトルは同図にベクトルｖrとして示されるようになる。つまり、空気流は各ブレード１ｂに対して斜め前方から突入することになり、各ブレード１ｂの背後には連続する微小な渦が多数発生して、該各ブレード１ｂから与えられたエネルギーのかなりの部分が振動や騒音に変わってしまうのである。
【０００６】
また、このような送風効率の低下に対応して遠心式羽根車をさらに高回転で運転せねばならず、その結果、振動騒音が余計に大きくなってしまうという悪循環に陥る虞れもある。
【０００７】
さらに、上記従来の遠心式送風機では、ケーシングのベルマウスの形状が羽根車の回転軸心に対して対称でないので、寸法形状を極めて精密に設計しかつ加工しないと、使用条件によってはかえって騒音増大を招く虞れがある。
【０００８】
本発明は斯かる諸点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、ベルマウスから遠心式羽根車に吸い込まれる空気流に着目し、その流れに補正を加えることで遠心式羽根車における振動を低減して、送風効率の向上及び低騒音化を図ることにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明の解決手段では、ベルマウスから遠心式羽根車に吸い込まれる空気流に予旋回流を与えて、その空気流に対する遠心式羽根車の各ブレードの迎え角を従来と比べて小さくさせるようにした。
【００１０】
具体的には、請求項１記載の発明では、多数のブレードが周方向に並んで配置され、吸引した空気を径方向外方へ吹き出す遠心式羽根車と、内部に上記遠心式羽根車を収容し、該遠心式羽根車の回転軸の軸線方向の一端側にベルマウスによって空気吸込口が形成されるとともに、上記遠心式羽根車の周囲に渦巻き状の空気吐出通路が形成されたケーシングとを備えた遠心式送風機を前提とする。そして、上記遠心式羽根車の内周側のケーシングに、上記空気吸込口から遠心式羽根車に吸い込まれる空気流に対し各ブレードの迎え角が小さくなる向きの予旋回流を与える複数の固定翼を設け、これら複数の固定翼をそれぞれ、上記空気流が固定翼に沿って径方向外方に流れて、上記遠心式羽根車のブレード間に流入するように、該ブレードの内周側に隣接させて配置する構成とする。
【００１１】
この構成によれば、遠心式羽根車の回転軸の軸線方向の一端側に設けられたベルマウスを介してケーシング内に吸引された空気は、複数の固定翼に沿って径方向外方に流れて、予旋回流を与えられた後に遠心式羽根車に吸い込まれるので、高速回転する遠心式羽根車の各ブレードの上記空気流に対する迎え角が従来よりも小さくなる。このことで、各ブレードの背後での空気流の剥離を抑制して渦の発生を従来よりも少なくすることができ、よって、遠心式羽根車内での振動騒音の低減が図られる。
【００１２】
また、ブレードの背後での渦の発生が少なくなることで送風効率が向上するので、遠心式羽根車を従来よりも低い回転数で運転することができるようになり、このことで、振動騒音の一層の低減が図られる上、省エネ化も図られる。
【００１３】
さらに、上記複数の固定翼は遠心式羽根車に吸い込まれる空気に予旋回流を与えることができればよく、遠心式羽根車のように高速回転するものではないので、寸法形状の設計及び製作は余り精密にしなくてもよい。
【００１４】
請求項２記載の発明では、請求項１記載の発明における複数の固定翼は、羽根車の回転軸線方向に延びるようにケーシングのベルマウスに設けられているものとする。このことで、複数の固定翼をケーシング側に固定するための新たな部材を別途設けることなく簡単な構造で、該複数の固定翼を遠心式羽根車の径方向内側に配設することができる。
【００１５】
請求項３記載の発明では、請求項２記載の発明における複数の固定翼はベルマウスと一体に成形されている。このことで、構造をよりシンプル化して、部品点数及び組立工数の増大を防止することができ、よって、装置の小型化及び低コスト化が図られる。このことは、本発明を例えば自動車用空調装置に適用した場合に特に有効なメリットになる。
【００１６】
請求項４記載の発明では、請求項１記載の発明と同じ前提において、ケーシングのベルマウスに設けた複数の固定翼を、ベルマウスと反対側の端部で互いに連結する補強リング部材を設けるものとする。このことで、補強リング部材により複数の固定翼を互いに所定間隔に確実に保持することができる。また、上記補強リング部材が複数の固定翼の端部に設けられているので、空気流への影響を最小限に抑えることができる。
【００１７】
請求項５記載の発明では、請求項４記載の発明における補強リング部材は、複数の固定翼と一体に成形されている。このことで、補強リング部材による部品点数及び組立工数の増大を防止することができる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面に基いて説明する。
【００１９】
図１及び図２は、本発明を自動車用空調装置の送風機に適用した実施形態に係る遠心式送風機Ａを示し、この送風機Ａは、図示しないが車両用空調装置の送風ダクトの上流側に一体的に設けられたものであり、内外気切替機構を備えている。
【００２０】
上記両図において、１はシロッコ型の遠心式羽根車であって、円板状の主板１ａの外周部に、図２の上下方向（以下、上下方向という）に延びる多数のブレード１ｂ，１ｂ，…が周方向に一定のピッチで配置されたものであり、それらのブレード１ｂ，１ｂ，…の上端部は外周側で補強リング部材１ｃにより互いに連結されて、等間隔に保持されている。尚、上記主板１ａ、ブレード１ｂ，１ｂ，…及び補強リング部材１ｃは、例えばポリプロピレン等の樹脂により一体成形されたものである。また、２は遠心式羽根車１を収容するスクロールケーシングであって、その上面に空気吸込口２ａを形成するベルマウス３を有するとともに、上記遠心式羽根車１の周りのケーシング２内には、ノーズ部２ｂを基点として開口断面積が漸増する渦巻き状の空気吐出通路４が遠心式羽根車１を囲むように形成されている。
【００２１】
上記スクロールケーシング２は上下に２分割されており、上側のケーシング部材６の平面視で略中央部分には真円状の空気吸込口２ａが開口し、その開口縁が全周に亘ってテーパ状に形成されてベルマウス３とされている。そして、該ベルマウス３の裏面（下側の面）には、上下方向に延びる多数の固定翼５ａ，５ａ，…が周方向に一定のピッチで全周に亘って配置され、さらに、該固定翼５ａ，５ａ，…の下端部が内周側で補強リング部材５ｂにより互いに連結されて等間隔に保持されていて、シロッコ型の固定羽根車５が構成されている。上記補強リング部材５ｂが固定翼５ａ，５ａ，…の下端部に配設されていることで、この補強リング部材５ｂによる空気流の乱れが最小限に抑えられる。また、上記固定羽根車５は、ベルマウス３及びケーシング部材６と共に例えばポリプロピレン等の樹脂により一体成形されたものである。
【００２２】
一方、下側のケーシング部材７の下面には電動モータ８が固定されていて、該電動モータ８の出力軸８ａがケーシング部材７に設けられた貫通孔７ａに挿通されて上方に突出し、遠心式羽根車１の主板１ａに回転一体に締結されている。そして、遠心式羽根車１が電動モータ８により図１の時計回り方向に回転駆動されることで、スクロールケーシング２の上方からベルマウス３を介して吸い込まれた空気は、固定羽根車５により予旋回流を与えられて遠心式羽根車１に吸い込まれ、該遠心式羽根車１で運動エネルギを与えられて径方向外方へ吹き出された後、外周側の渦巻き状の空気吐出通路４で速度水頭を圧力水頭に変換されて、図示しない送風ダクトに向けて送り出される。
【００２３】
ここで、本発明の特徴部分として、固定羽根車５により予旋回流を与えられて遠心式羽根車１に吸い込まれる空気の流れを図３に基づいて説明すると、上方からスクロールケーシング４内に吸い込まれた空気は、固定羽根車５の固定翼５ａ，５ａ，…に沿って径方向外方に流れるので、その速度ベクトルは同図にベクトルｖpとして示すように各固定翼５ａに沿って変化し、遠心式羽根車１に吸い込まれるときには、固定座標系では同図にベクトルｖ0として示されるように遠心式羽根車１のブレード１ｂ，１ｂ，…を背後から押すような向きになっている。
【００２４】
しかし、実際には、遠心式羽根車１が高速回転していて、各ブレード１ｂの速度ベクトルが同図に固定座標系でベクトルｖbとして示されるようになっているので、該各ブレード１ｂを基準とする運動座標系における空気流の相対的な速度ベクトルは、同図にベクトルｖrとして示すように各ブレード１ｂに沿ったものになり、このことで、各ブレード１ｂの背後での空気流の剥離が抑制されて、従来よりも渦の発生が少なくなる。
【００２５】
また、スクロールケーシング２のノーズ部２ｂ付近で、図４に点線で示すように、空気吐出通路４を流れる空気が遠心式羽根車１とベルマウス３の裏面との間隙を逆流しようとしても、その空気は固定翼５ａ，５ａ，…の外周面で押し戻されて、逆流が防止される。
【００２６】
したがって、この実施形態では、遠心式羽根車１に吸い込まれる空気に固定羽根車５の複数の固定翼５ａ，５ａ，…によって予旋回流を与え、空気流に対する遠心式羽根車１のブレード１ｂ，１ｂ，…の迎え角を極めて小さくさせることにより、各ブレード１ｂの背後での渦の発生を抑制して、遠心式羽根車１における振動騒音を低減させることができる。また、ブレード１ｂ，１ｂ，…の背後での渦の発生が少なくなることで送風効率が向上するので、遠心式羽根車１を従来よりも低い回転数で運転することができ、このことで、振動騒音の一層の低減が図られる上、省エネ化も図られる。
【００２７】
さらに、遠心式羽根車１の上方のスクロールケーシング２との間隙を逆流しようとする空気を、固定羽根車５の固定翼５ａ，５ａ，…により塞ぎ止めるという単純な原理により、従来までのように空気流の変化にあまり左右されず、すなわちあまり精密な設計を必要とせずに広い使用条件下で空気の逆流を防止することができ、このことによっても振動騒音を低減することができる。
【００２８】
加えて、固定羽根車５の固定翼５ａ，５ａ，…は空気に予旋回流を与える単なる案内板であるから、高速回転する遠心式羽根車１のような高度な動バランスを要求されず、成形時の寸法公差やショット条件等はあまり厳しくならない。このため、ベルマウス３と共に上側のケーシング部材６と一体成形することができ、従って、部品点数や組立工数の増大による装置の大型化やコスト増大を防止することができる。このことは、一般にケーシングを樹脂により一体成形している自動車用空調装置の送風機として用いた場合には、特に大きなメリットになる。
【００２９】
尚、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、その他種々の実施形態を包含するものである。例えば、上記実施形態では、固定羽根車５をベルマウス３に設けられた複数の固定翼と５ａ，５ａ，…及び補強リング部材５ｂにより構成しているが、補強リング部材５ｂは必ずしも設けなくてよい。また、上記実施形態では、固定羽根車５をベルマウス３と共にケーシング部材６と一体成形しているが、これに限らず、それぞれ個別に成形して組み立てるようにしてもよい。さらに、本発明の遠心式送風機Ａを自動車用空調装置以外に適用することも可能である。
【００３０】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１記載の発明における遠心式送風機によれば、遠心式羽根車に吸い込まれる空気に複数の固定翼によって予旋回流を与え、空気流に対する遠心式羽根車のブレードの迎え角を従来よりも小さくさせるようにしたので、寸法形状の設計及び製作をあまり精密にせずに、上記各ブレードの背後での渦の発生を減らして、遠心式羽根車における振動騒音を低減させることができる。これに伴い遠心式羽根車をより低回転で運転して、振動騒音の一層の低減及び省エネ化が図られる。
【００３１】
請求項２記載の発明によれば、複数の固定翼をケーシングのベルマウスに設けることで、新たな部材を別途設けることなく簡単な構造とすることができる。
【００３２】
請求項３記載の発明によれば、複数の固定翼をベルマウスと一体に成形することで、装置の小型化及び低コスト化が図られ、例えば自動車用空調装置に適用した場合に特に有効なメリットが得られる。
【００３３】
請求項４記載の発明によれば、空気流への影響を最小限に抑えつつ、補強リング部材により複数の固定翼を確実に保持することができる。
【００３４】
請求項５記載の発明によれば、補強リング部材による部品点数及び組立工数の増大を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の実施形態に係る遠心式送風機Ａを示す平面図である。
【図２】  図１のII−II断面図である。
【図３】  固定翼の間を通って遠心式羽根車に吸い込まれる空気の流れを平面視で示す説明図である。
【図４】  空気流の逆流が固定翼により阻止される状態を示す断面図である。
【図５】  従来の遠心式送風機における空気流を示す図３相当図である。
【符号の説明】
Ａ            遠心式送風機
Ｘ            遠心式羽根車の回転軸線
１            遠心式羽根車
１ａ          ブレード
２            スクロールケーシング
２ａ          空気吸込口
３            ベルマウス
４            空気吐出通路
５ａ          固定羽根車の複数の固定翼
５ｂ          補強リング部材
【図１】
0004123559.tif 000002
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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