JP3832009B2

JP3832009B2 - 遠心送風機

Info

Publication number: JP3832009B2
Application number: JP06323997A
Authority: JP
Inventors: 正幸中西
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 1997-03-17
Filing date: 1997-03-17
Publication date: 2006-10-11
Anticipated expiration: 2017-03-17
Also published as: JPH10252682A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、遠心送風機に関するもので、車両用空調装置の送風機に適用して有効である。
【０００２】
【従来の技術】
遠心送風機（以下、送風機と略す。）は、周知のように、回転軸周りに多数枚の翼（ブレード）を配置した遠心式多翼ファン（以下、ファンと略す。）と、空気の吸入口と吐出口とを有する渦巻き状に形成されたスクロールケーシング（以下、ケーシングと略す。）と、ファンを回転駆動するモータ等の駆動手段とから構成されている。そして、送風能力や騒音等の送風機の性能は、ファンの翼形状やケーシングの形状等によって大きく左右され、送風機の設計にあたっては、これらを十分に考慮する必要がある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、発明者の多年に渡る試験研究によれば、送風機の騒音のうち、いわゆる低周波騒音（１５０〜１９０Ｈ_Z）は、ファンからケーシング内に吹き出した空気の一部がファンとケーシングとの隙間から吸入口側に逆流し、この逆流空気と吸入空気とが干渉すること（逆流空気と吸入空気との摩擦）により発生することが明らかになっている。
【０００４】
そこで、発明者は、逆流空気と吸入空気との摩擦を防止すべく、図６に示すように、ファン２１の回転軸２１ａに対して略直交するように、ベルマウス２６近傍から吸入口２３の中心部に向かって延びるガイド壁２５’を有する送風機を試作した。なお。２２はケーシングであり、２４はモータである
しかし、上記試作品は、図７に示すように、低周波騒音を低減することができたが、ガイド壁２５’が吸入抵抗となってしまい、送風量の低下という新たな問題が発生した。因みに、図７中、実線は試作品を示しており、破線はガイド壁２５’を有していない送風機を示している。
【０００５】
本発明は、上記点に鑑み、送風量の低下を抑制しつつ、低周波騒音の低減を図ることを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記目的を達成するために、以下の技術的手段を用いる。請求項１〜３に記載の発明では、ベルマウス（２６）の軸方向一端側から立ち上がり回転軸（２１ａ）と同心状に延びる円筒状のダクト壁（２７）の軸方向一端部の開口外縁部（２３ａ）から翼（２１ｂ）を吸入口（２３）側から覆うとともに、回転軸（２１ａ）に対して傾斜した状態で、開口外縁部（２３ａ）から駆動手段（２４）側に向けて延びるガイド壁（２５）が形成されていることを特徴とする。
【０００７】
これにより、ガイド壁（２５）により、逆流空気と吸入空気とが離隔されるので、両空気が直接干渉することを防止することができる。
また、ガイド壁（２５）が回転軸（２１ａ）に対して傾斜しているので、上記試作品のごとく、回転軸（２１ａ）に対して略直交するように形成されたガイド壁２５’に比べて、吸入空気の進行方向を大きく転向させることなく、滑らかに転向させて逆流空気と吸入空気とを離隔させることができる。
【０００８】
ところで、ノーズ部（２２ｂ）は、一般的に後述のごとく、空気上流側と空気下流との流路（２２ａ）が連通しており、かつ、流路（２２ａ）のうち巻き終わり側は、巻き始め側に比べて（送風）圧力が大きい。このため、ノーズ部（２２ｂ）は、他の部位に比べて空気が逆流し易いので、ノーズ部（２２ｂ）近傍にて特に騒音が発生し易い。
【０００９】
これに対して、本発明では、回転軸（２１ａ）方向から見たときに、ガイド壁（２５）は、ノーズ部（２２ｂ）に最も近接した開口外縁部（２３ａ）の部位から遠心式ファン（２２）の回転方向とは逆向きに開口外縁部（２３ａ）に沿って延びて形成されているので、効果的に騒音低減を図ることができる。以上に述べたように、本発明によれば、送風量の低下を抑制しつつ、低周波騒音の低減を図ることができる。
【００１０】
なお、ガイド壁（２５）と回転軸（２１ａ）とのなす角は、請求項２に記載の発明のように、１０°〜３５°とすることが望ましい。また、請求項３に記載の発明のように、ベルマウス（２６）の内縁部（２６ａ）からガイド壁（２５）の端部までの距離が最大となる最大部位の寸法（Ｌ 1 ）を１０〜２０ｍｍとし、最大部位のうちガイド壁（２５）の壁面に平行な寸法（Ｌ 2 ）を３５ｍｍ以上とするが望ましい。
【００１１】
なお、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態記載の具体的手段との対応関係を示すものである。
【００１２】
【発明の実施の形態】
本実施形態に係る送風機を車両用空調装置（以下、空調装置と略す。）の送風機に適用したもので、図１は空調装置の通風系の全体構成を示す模式図である。１は空調装置の空気流路を構成する空調ケーシングであり、この空調ケーシング１は、通常、車室内前部の計器盤（図示せず）内に設置される。そして、この空調ケーシング１によって構成される空気流路の上流側（車両前方側の上部）には、本実施形態に係る送風機２が配設されている。なお、送風機２の詳細構造についは、後述する。
【００１３】
また、送風機２の空気上流側（送風機２の吸入口２３側、つまり紙面奥側）には、送風機２に送風される送風空気を冷却するエバポレータ（図示せず）が配設されており、このエバポレータ（空気冷却手段）の空気上流側には、内気取入口及び外気取入口（図示せず）が設けられているとともに、それら取入口のいずれかを開口させる内外気切替ドア（図示せず）が設けられている。なお、エバポレータは、車両エンジンにより駆動される圧縮機により駆動される周知の冷凍サイクル中に設けられ、冷媒の蒸発潜熱により送風空気を冷却するものである。
【００１４】
また、空調ケーシング１のうち送風機２の空気下流側（車両前方側の下部）には、送風空気を加熱するヒータコア（空気加熱手段）３が略水平方向に配設されており、このヒータコア３は車両エンジンの冷却水（温水）を熱源として送風空気を加熱するものである。
空調ケーシング１のうちヒータコア３の空気上流側部位には、車室内に吹き出す送風空気の温度調節を行う周知のエアミックスドア４が設けられている。そして、このエアミックスドア４は、その回転軸４ａを中心として回動することにより、送風機２より矢印Ａ方向に送風された空気のうち、ヒータコア３を通って温風通路１００を矢印Ｂ方向に流れる温風と、ヒータコア３をバイパスして冷風通路１０１を矢印Ｃ方向に流れる冷風の風量割合を調節して送風空気の温度を調節している。なお、本例では、この冷風通路１０１と温風通路１００は、ヒータコア３を中間にして図１の上下方向に並ぶように設けられている。
【００１５】
因みに、エアミックスドア４は、乗員の手動操作もしくは空調制御装置の自動温度制御信号により、その開度が調節されるものである。
そして、これら両通路１００、１０１を流れる冷風および温風の多くは、半円筒状のロータリードア９内に流入して混合され、このロータリードア９の円筒面に形成された吹出空気開口部５、６、７のいずれかより車室内に向けて吹き出される。なお、ロータリードア９は、その円筒面が薄膜状のフィルム（図示せず）にて構成された周知のもので（特開平８−２５９４５号公報等）、各吹出空気開口部５、６、７はフィルムに形成されている。
【００１６】
因みに、吹出空気開口部５は、フェイス吹出ダクト１０を介して、乗員の上半身に向かって空気を吹き出すフェイス吹出口（図示せず）に連通しており、吹出空気開口部６は、フット吹出ダクト１１を介して、乗員の下半身に向けて空気を吹き出すフット吹出口（図示せず）に連通しており、さらに吹出空気開口部７は、デフロスタダクト１２を介して、フロントガラスやサイドガラスの内面に向かって空気を吹き出すデフロスタ吹出口（図示せず）に連通している。
【００１７】
次に、送風機２について述べる。
図２は送風機２の拡大図であり、２１は回転軸２１ａ周りに多数枚の翼（ブレード）２１ｂを有して、回転軸２１ａ方向（図２の（ｂ）の紙面上方）から吸入した空気を径外方に向けて吹き出す遠心式ファン（以下、ファンと略す。）であり、このファン２１は、ファン２１から吹き出される空気の流路２２ａを構成するスクロールケーシング（以下、ケーシングと略す。）２２内に収納されている。
【００１８】
そして、このケーシング２２は、ファン２１からその周速で吹き出された空気を転向させて送風空気に圧力を発生させるべく、回転軸２１ａ周りに渦巻き状に形成されている。なお、本実施形態では、ケーシング２２は、空調ケーシング１とともに樹脂（ポリプロピレン等）にて一体成形されている。また、ケーシング２２のうち回転軸２１ａ方向一端側には、吸入口２３が開口しており、他端側には、ファン２１を回転駆動する電動モータ（駆動手段）２４が配設されている。
【００１９】
そして、吸入口２３の開口外縁部２３ａのうち、ケーシング２２のノーズ部２２ｂに対応する部位には、ブレード２１ｂを吸入口２３側から覆うとともに、回転軸２１ａに対して傾斜した状態で、開口外縁部２３ａから電動モータ２４側に向けて延びるガイド壁２５が形成されており（図２の（ａ）参照）、このガイド壁２５は、開口外縁部２３ａに沿って、ノーズ部２２ｂに対応する部位から流路２２ａ内の空気流れ上流側に向かう向き（図１の矢印Ａと反対向き）に延びている（図２の（ｂ）参照）。
【００２０】
因みに、ノーズ部２２ｂとは、周知のごとく、ケーシング２２の巻き始め側と巻き終わり側との重なる部分を言い、このノーズ部２２ｂでは、空気上流側と空気下流との流路２２ａが、僅かな隙間（図示せず）を介して連通している。なお、ガイド壁２５は、図２の（ｂ）に示すように、ブレード２１ｂの近傍に形成された、ベルマウス２６から回転軸２１ａ方向一端側に向けて回転軸２１ａと同心状に延びる円筒状のダクト壁２７の先端部を開口外縁部２３ａとして、ケーシング２２と一体成形されている。
【００２１】
次に、本実施形態の特徴を述べる。
本実施形態によれば、ガイド壁２５は、ブレード２１ｂを吸入口２３側から覆うとともに、回転軸２１ａに対して傾斜して開口外縁部２３ａから電動モータ２４側に向けて延びるように形成されているので、このガイド壁２５により、逆流空気と吸入空気とが離隔されて両空気が直接干渉することを防止することができる。
【００２２】
また、ガイド壁２５が回転軸２１ａに対して傾斜しているので、上記試作品のごとく、回転軸２１ａに対して略直交するように形成されたガイド壁２５’に比べて、吸入空気の進行方向を大きく転向させることなく、滑らかに転向させて（案内して）逆流空気と吸入空気とを離隔させることができる。
ところで、ノーズ部２２ｂは、前述のごとく、空気上流側と空気下流との流路２２ａが連通しており、かつ、流路２２ａのうち巻き終わり側は、巻き始め側に比べて（送風）圧力が大きいので、ノーズ部２２ｂは、他の部位に比べて空気が逆流し易く、騒音が発生し易い。
【００２３】
これに対して、本実施形態では、ガイド壁２５は、ノーズ部２２ｂに対応する開口外縁部２３ａの部位に形成されているので、より効果的に騒音低減を図ることができる。
以上に述べたように、本実施形態によれば、送風量の低下を抑制しつつ、低周波騒音の低減を図ることができる。
【００２４】
ところで、発明者は、ガイド壁２５と回転軸２１ａとのなす角である傾斜角θについて、引き続き試験検討を続けたところ、回転軸２１ａに対して垂直な面に投影した（回転軸２１ａ方向から見た）ガイド壁２５のうち、ベルマウス内縁部２６ａからガイド壁２５の端部までの距離が最大となる最大部位の寸法Ｌ₁（図２、３参照）を約１０〜約２０ｍｍとし、また、最大部位のうちガイド壁２５の壁面に平行な寸法Ｌ₂（図３参照）を約３５ｍｍ以上とすることが望ましいとの結論を得ている。そして、ベルマウス２６の曲率半径（本実施形態では約４ｍｍ）を考慮して、この寸法関係を傾斜角θに換算すれば、約１０°〜約３５°となる。
【００２５】
なお、寸法Ｌ₂は、約３５ｍｍ以上であるので、傾斜角θの下限値は０°に近づいていくが、ファン２１等との干渉を考慮すると、実用的には、下限値は約１０°となる。また、本実施形態では、回転軸２１ａとダクト壁２７の壁面とは平行であるので、ガイド壁２５とダクト壁２７とのなす角θ₀から傾斜角θを算出した。
【００２６】
因みに、図４は、本実施形態に係る送風機２（以下、単に送風機２と呼ぶ。）と試作品とについて、騒音の周波数特性を試験調査した結果をしており、実線は送風機２を示し、破線は試作品を示している。因みに、試作品のガイド壁２５’の寸法Ｌ₁は２２ｍｍである。そして、図４から明らかなように、低周波騒音（１５０〜１９０Ｈ_Z）の低減が図られていることが判る。
【００２７】
また、図５は、騒音が最も大きい周波数（約１８０Ｈ_z）において、送風機２と試作品とについて、騒音レベルＳＰＬ〔ｄＢ（Ａ）〕、風量ＶＡ〔ｍ³／ｈ〕、電動モータ２４の回転数ＮＦ〔ｒｐｍ〕および電動モータ２４の消費電力〔Ｗ〕を試験調査した結果である。そして、図５から明らかなように、低周波騒音の発生し易い（通風系の圧力損失の大きい）フットモード（乗員の下半身に向けて空気を吹き出すモード）およデフモード（フロントガラス等向かって空気を吹き出すモード）時において、騒音が低減され、かつ、風量が増加していることが判る。
【００２８】
なお、フェイスモードでは、本実施形態に係る送風機２は、試作品に比べて騒音が僅かながら大きいが、その騒音レベルは、他のモードに比べて十分に小さいので大きな問題とはならない。むしろ、風量が増大しているので、空調装置の能力を向上させることができる。
因みに、騒音レベルは、内気取入口より１５０ｍｍ離れた位置で音圧を測定し、この測定した値に基づいてＪＩＳＢ０１３２に従って算出した値である。
【図面の簡単な説明】
【図１】車両用空調装置の通風系の全体構成を示す模式図である。
【図２】（ａ）は、遠心送風機を電動モータ側から見た拡大図であり、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ断面図である。
【図３】図２の一部拡大図である。
【図４】実施形態に係る遠心送風機における、騒音の周波数特性を示すグラフである。
【図５】騒音レベル、風量、電動モータの回転数および電動モータの消費電力を示すグラフである。
【図６】（ａ）は、試作品を電動モータ側から見た拡大図であり、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ断面図である。
【図７】試作品における、騒音の周波数特性を示すグラフである。
【符号の説明】
２１…遠心式ファン、２２…スクロールケーシング、２３…吸入口、
２４…電動モータ（駆動手段）、２５…ガイド壁、２６…ベルマウス。

Claims

回転軸（２１ａ）周りに多数枚の翼（２１ｂ）を有し、回転軸（２１ａ）方向から吸入した空気を径外方に向けて吹き出す遠心式ファン（２１）と、
前記遠心式ファン（２１）を収納して前記遠心式ファン（２１）から吹き出される空気の流路（２２ａ）を構成するとともに、前記回転軸（２１ａ）周りに渦巻き状に形成され、巻き始め側と巻き終わり側との重なる部分にノーズ部（２２ｂ）を有するスクロールケーシング（２２）と、
前記回転軸（２１ａ）の軸方向他端側に配設され、前記遠心式ファン（２２）を駆動する駆動手段（２４）とを備え、
前記スクロールケーシング（２２）のうち前記回転軸（２１ａ）方向一端側には、吸入口（２３）が開口しており、
前記スクロールケーシング（２２）は、
前記遠心式ファン（２２）のうち前記吸入口（２３）側の軸方向一端部を所定の曲率半径で覆うベルマウス（２６）と、
前記ベルマウス（２６）の軸方向一端側から立ち上がり前記回転軸（２１ａ）と同心状に延びる円筒状のダクト壁（２７）と、
前記ダクト壁（２７）の軸方向一端部の開口外縁部（２３ａ）から前記翼（２１ｂ）を前記吸入口（２３）側から覆うとともに、前記回転軸（２１ａ）に対して傾斜した状態で、前記開口外縁部（２３ａ）から前記駆動手段（２４）側に向けて延びるガイド壁（２５）とを一体に有し、
前記回転軸（２１ａ）方向から見たときに、前記ガイド壁（２５）は、前記ノーズ部（２２ｂ）に最も近接した前記開口外縁部（２３ａ）の部位から前記遠心式ファン（２２）の回転方向とは逆向きに前記開口外縁部（２３ａ）に沿って延びて形成されていることを特徴とする遠心送風機。
前記ガイド壁（２５）の前記駆動手段（２４）側に向けて延びる方向と、前記回転軸（２１ａ）の軸方向とのなす角（θ）は、１０°〜３５°であることを特徴とする請求項１に記載の遠心送風機。
前記回転軸（２１ａ）と前記ダクト壁（２７）の壁面とは平行であり、前記回転軸（２１ａ）方向から見た前記ガイド壁（２５）のうち、前記ベルマウス（２６）の内縁部（２６ａ）から前記ガイド壁（２５）の端部までの距離が最大となる最大部位の寸法（Ｌ 1 ）を１０〜２０ｍｍとし、前記最大部位のうち前記ガイド壁（２５）の壁面に平行な寸法（Ｌ 2 ）を３５ｍｍ以上とすることを特徴とする請求項１または２に記載の遠心送風機。