JP4862809B2 - 遠心式送風機 - Google Patents

Description

本発明は、遠心式多翼ファンを用いた遠心式送風機に関するもので、車両用空調装置の送風機に用いて好適である。

従来、この種の遠心式送風機として、図７に示すものが製品化されている。この従来技術の遠心式多翼ファン１０は、回転軸方向の両端部に設けられた吸入口１０ａ、１０ｂから空気を吸入して径方向の外側に向けて空気を吹き出す両吸込式の送風ファンであり、この遠心式多翼ファン１０が回転軸方向一方側の第１ファン部５０と回転軸方向他方側の第２ファン部５１とに仕切られている。

より具体的には、回転軸方向両端部間に配置されたボスプレート５２をブレード１１のうちファン径方向における外側端部１１ｂまで形成することで、遠心式多翼ファン１０の内部空間を回転軸方向一方側の空間と回転軸方向他方側の空間とに仕切っている。

したがって、遠心式多翼ファン１０は、図７の矢印に示すように、回転軸方向一方側の吸入口１０ａから吸入された空気を第１ファン部５０のみにより径方向の外側に向けて吹き出し、回転軸方向他方側の吸入口１０ｂから吸入された空気を第２ファン部５１のみにより径方向の外側に向けて吹き出す。

なお、この従来技術では、遠心式多翼ファン１０がケーシング１５に収納され、このケーシング１５のうち遠心式多翼ファン１０の吸入口１０ａ、１０ｂと対向する部位に、空気を取り入れるための開口部１５ａ、１５ｂが形成されている。この開口部１５ａ、１５ｂはケース２によって覆われ、このケース２の内部には開口部１５ａ、１５ｂに向かって空気が流れる２つの空気通路１６、１７が形成されている。

図７からわかるように、この空気通路１６、１７の回転軸方向における通路幅の寸法は一定ではなく、部位によって異なっている。そして、当該通路幅の最小寸法（以下、吸い込み寸法という。）Ｇ１、Ｇ２は、搭載スペース上の制約により、遠心式多翼ファン１０の内径Ｄ１よりも小さくなっている。

一方、特許文献１には、回転軸方向一方側のみから空気を吸引して径方向に吹き出す片吸込式の遠心式ファンを有する遠心式送風機において、電磁振動を緩和するために、ボスプレートのうちブレードよりもファン径方向内側の部位に孔を形成したものが開示されている。
特開２００７−１１３４５１号公報

しかしながら、前者の従来技術では、第１ファン部５０への流入空気量と第２ファン部５１への流入空気量との比が吸い込み寸法Ｇ１、Ｇ２の比とほぼ同じになるので、吸い込み寸法Ｇ１、Ｇ２の比が第１、第２ファン部５０、５１のファン高さｈ１、ｈ２の比と異なっている場合には、流入空気量とファン高さｈ１、ｈ２とがアンバランスになる。このため、ブレード１１を有効に利用することができず、吹出風量が低下してしまうという問題がある。

この問題は、搭載スペース上の制約により吸い込み寸法Ｇ１、Ｇ２が小さくなるほど顕著になる。

この対策として、遠心式多翼ファン１０を大型化して吹出風量の低下を補うことが考えられるが、搭載スペース上の制約を受ける場合には、この対策を採用することはできない。

別の対策として、第１、第２ファン部５０、５１のファン高さｈ１、ｈ２を吸い込み寸法Ｇ１、Ｇ２の比に合わせることが考えられるが、この対策によると、吸い込み寸法Ｇ１、Ｇ２が異なる他種類の遠心式送風機に対して遠心式多翼ファン１０を設計し直さなければならないので、開発コストが増大してしまう。

そこで、本発明者は、このような問題を解決すべく、前者の従来技術に後者の従来技術を適用することを検討した。すなわち、ボスプレート５２のうちブレード１１よりもファン径方向内側の部位に孔を形成することによって、第１、第２ファン部５０、５１間で空気を流通させ、その結果、第１、第２ファン部５０、５１への流入空気量をファン高さｈ１、ｈ２とバランスさせることで、ブレード１１を有効に利用して吹出風量の低下を防止することを検討した。

しかしながら、本発明者の詳細な検討によると、この対策では、ブレード１１間の空間がボスプレート５２によって仕切られているために、第１、第２ファン部５０、５１間の空気の流通が僅かしか行われず、吹出風量の低下を十分に防止できないことがわかった。

本発明は、上記点に鑑み、吹出風量の低下を防止することを目的とする。

上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明では、回転軸周りに配置された多数枚のブレード（１１）を有し、回転軸方向の両端部に設けられた吸入口（１０ａ、１０ｂ）から空気を吸入して径方向の外側に向けて空気を吹き出す遠心式多翼ファン（１０）と、
遠心式多翼ファン（１０）を回転駆動する駆動モータ（１４）と、
遠心式多翼ファン（１０）を収納するケーシング（１５）とを備え、
遠心式多翼ファン（１０）は、駆動モータ（１４）が発生した回転駆動力をブレード（１１）に伝達するボスプレート（１２）を有し、
ボスプレート（１２）は、ブレード（１１）よりも前記径方向の内側のみに形成され、ブレード（１１）のうち前記径方向における内側端部（１１ａ）と連結していることを特徴とする。

これによると、ブレード（１１）間の空間がボスプレート（１２）によって仕切られることがないので、ブレード（１１）間の空間において空気がファン回転軸方向に自由に流通可能である（後述の図３を参照）。このため、ブレード（１１）全体を有効に利用することができるので、吹出風量（Ｖａ）の低下を防止することができる。

なお、本発明における「ボスプレート（１２）がブレード（１１）よりも前記径方向の内側のみに形成されている」とは、ボスプレート（１２）が厳密にブレード（１１）よりも前記径方向の内側のみに形成されていることのみを意味するものではなく、成形上、強度上等の理由によりボスプレート（１２）がブレード（１１）の内側端部（１１ａ）よりも若干前記径方向の外側まで形成されていることをも含む意味のものである。

請求項２に記載の発明では、請求項１に記載の遠心式送風機において、ボスプレート（１２）は、前記径方向の内側から外側に向かって放射状に突出するスポーク部（１２ｂ）を有し、
スポーク部（１２ｂ）の突出先端部がブレード（１１）の内側端部（１１ａ）と連結していることを特徴とする。

これによると、スポーク部（１２ｂ）間の空間においても空気がファン回転軸方向に自由に流通可能であるので、ブレード（１１）全体をより有効に利用することができ、ひいては、吹出風量（Ｖａ）の低下をより防止することができる。。

請求項３に記載の発明では、請求項１に記載の遠心式送風機において、ボスプレート（１２）は、回転軸と同軸状の円板形状を有しており、
ボスプレート（１２）の外周縁部がブレード（１１）の内側端部（１１ａ）と連結していることを特徴とする。

請求項４に記載の発明のように、請求項１ないし３のいずれか１つに記載の遠心式送風機において、ケーシング（１５）のうち遠心式多翼ファン（１０）の回転軸方向両端側には、空気を取り入れるための開口部（１５ａ、１５ｂ）が形成され、
開口部（１５ａ、１５ｂ）のうち少なくとも一方の開口部へ向かって空気が流れる空気通路（１６、１７）を形成するケース（２）が、前記少なくとも一方の開口部を覆うように配置され、
空気通路（１６、１７）のうち前記回転軸方向の通路幅が最も狭い部位における前記通路幅の寸法（Ｇ１、Ｇ２）が、遠心式多翼ファン（１０）の内径（Ｄ１）の１／４以下に設定されていれば、上記した請求項１の発明の作用効果をより発揮することができる（後述の図４を参照）。

請求項５に記載の発明のように、請求項１ないし３のいずれか１つに記載の遠心式送風機において、ケーシング（１５）のうち遠心式多翼ファン（１０）の回転軸方向両端側には、空気を取り入れるための開口部（１５ａ、１５ｂ）が形成され、
開口部（１５ａ、１５ｂ）のうち少なくとも一方の開口部へ向かって空気が流れる空気通路（１６、１７）を形成するケース（２）が、前記少なくとも一方の開口部を覆うように配置され、
駆動モータ（１４）は、少なくとも一部がケース（２）の内部に位置するように、ケーシング（１５）から距離（Ｇ３）を隔てて配置され、
空気通路（１６、１７）のうち前記回転軸方向の通路幅が最も狭い部位における前記通路幅の寸法（Ｇ１、Ｇ２）、および前記距離（Ｇ３）のうち少なくとも一つが、遠心式多翼ファン（１０）の内径（Ｄ１）の１／４以下に設定されていれば、上記した請求項１の発明の作用効果をより発揮することができる（後述の図４を参照）。

なお、この欄および特許請求の範囲で記載した各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものである。

（第１実施形態）
以下、本発明の第１実施形態について図１〜図３に基づいて説明する。本実施形態は、本発明に係る遠心式送風機（以下、送風機と呼ぶ。）を車両用空調装置の送風機に用いたものである。

図１は、本実施形態による車両用空調装置の要部を示す断面図である。送風機１は、内外気切替箱２に形成された図示しない内外気導入口および外気導入口から導入された内気と外気とを吸い込んで、図示しない空調ユニット内部に吹き出す。なお、内外気切替箱２は、本発明におけるケースに該当するものである。

空調ユニット内部には図示しない冷却用熱交換器および加熱用熱交換器が配置されており、送風機から吹き出された空気は冷却用熱交換器および加熱用熱交換器によって所望温度に調整された後に空調ユニットの吹出口から車室内に向けて吹き出される。

送風機１の遠心式多翼ファン（以下、ファンという。）１０は、回転軸方向の両端部に設けられた吸入口１０ａ、１０ｂから空気を吸入して径方向の外側に向けて空気を吹き出す両吸込式の送風ファンであり、多数枚のブレード１１の長手方向を回転軸方向に一致させた状態で回転軸周りに配置してなるものである。図２は、ファン１０を示す平面図であり、図３は図２のＡ−Ａ断面図である。

多数枚のブレード１１は、ファン１０の回転軸方向両端部間に配置されたボスプレート１２と回転軸方向両端側に配置されたリング１３とに連結固定されており、このボスプレート１２によって、駆動モータ１４が発生した回転駆動力がブレード１１に伝達される。本例では、これらブレード１１、ボスプレート１２およびリング１３を樹脂にて一体成形することでファン１０を形成している。

ボスプレート１２は、ファン径方向内側に位置する円板部１２ａと、円板部１２ａからファン径方向外側に向かって放射状に突出する多数本のスポーク部１２ｂとを有している。このスポーク部１２ｂの本数はブレード１１の枚数に対応しており、スポーク部１２ｂの突出先端部が、ブレード１１のうちファン径方向における内側端部（以下、ブレード前端部という。）１１ａと連結している。リング１３は、ブレード１１のうちファン径方向における外側端部１１ｂと連結している。

ファン１０および駆動モータ１４を収納保持するとともに、ファン１０から吹き出した空気が流れる空気流路を形成するケーシング１５は、ファン１０の回転軸周りに渦巻き状に形成されている。そして、ケーシング１５のうちファン１０の吸入口１０ａ、１０ｂと対向する部位には、空気を取り入れるための開口部１５ａ、１５ｂが形成されており、ケーシング１５の渦巻き巻き終わり側には、前述の空調ユニットに連なる図示されていない吹出口が形成されている。

内外気切替箱２の内部には除塵用のフィルタ１６が配置されており、フィルタ２ａの空気流れ上流側には、図示しない内外気切替ドアが配置されている。

内外気切替箱２の空気流れ最下流部は、ケーシング１５の開口部１５ａ、１５ｂを覆うように配置されているので、内外気切替箱２の内部には、開口部１５ａ、１５ｂに向かって空気が流れる２つの空気通路１６、１７が形成されることとなる。

図１の例では、一方の開口部１５ａ側の空気通路１６の回転軸方向における通路幅の寸法はほぼ一定になっているが、他方の開口部１５ｂ側の空気通路１７の回転軸方向における通路幅の寸法は一定ではなく、部位によって異なっている。

そして、当該通路幅の最小寸法（以下、吸い込み寸法という。）Ｇ１、Ｇ２は、搭載スペース上の制約により、遠心式多翼ファン１０の内径Ｄ１よりも小さくなっている。

駆動モータ１４は、ファン１０の回転軸方向一端側にケーシング１５と所定距離Ｇ３を隔てて配置され、ファン１０側の部位が内外気切替箱２内に位置し、残余の部位が内外気切替箱２から外部に突き出している。本例では、所定距離Ｇ３を、吸い込み寸法Ｇ２よりも小さく設定している。

図４は、本実施形態の送風機１における吸い込み寸法Ｇ２と吹出風量との関係を示すグラフである。図４では、吸い込み寸法Ｇ１を一定にしており、具体的には、ファン内径Ｄ１の１／４に設定している（Ｇ１＝Ｄ１／４）。図４の縦軸は、送風機１の吹出風量Ｖａと基準風量Ｖａ∞との比（Ｖａ／Ｖａ∞）を表している。

ここで、基準風量Ｖａ∞とは、吸い込み寸法Ｇ２がファン１０の内径Ｄ１の１／４に設定された場合（Ｇ２＝Ｄ１／４）における送風機１の吹出風量である。また、ファン１０の内径（以下、ファン内径という。）Ｄ１とは、ブレード前端部１１ａでの径寸法である（図３）。

図４中、破線は、図７の従来技術を示している。上述のように、図７の従来技術では、遠心式多翼ファン１０がボスプレート５２によって第１ファン部５０と第２ファン部５１とに仕切られているので、第１、第２ファン部５０、５１間で空気が流通しない。

このため、吸い込み寸法Ｇ２がファン内径Ｄ１の１／４よりも小さく設定された場合（Ｇ２＜Ｄ１／４）には、第２ファン部５１においてブレード１１が有効に使われず、吹出風量Ｖａが低下してしまう。

これに対して、本実施形態では、ボスプレート１２がブレード１１よりもファン径方向内側のみに形成されており、ブレード１１間の空間がボスプレート１２によって仕切られていない。このため、図３の矢印ａ、ｂのように、ブレード１１間の空間において空気がファン回転軸方向に自由に流通可能である。

しかも、ボスプレート１２に放射状のスポーク部１２ｂを形成しているので、スポーク部１２ｂ間の空間においても空気がファン回転軸方向に自由に流通可能である。

これらの結果、吸い込み寸法Ｇ２がファン内径Ｄ１の１／４よりも小さく設定された場合であっても、ブレード１１全体を有効に利用することができるので、吹出風量Ｖａの低下を防止することができる。

したがって、吸い込み寸法Ｇ２が小さい場合であっても、送風機１を大型化することなく所定の吹出風量Ｖａを確保できる。このため、送風機１を小型化でき、ひいては車両用空調装置の搭載スペースを縮小できるので、搭載スペースの制約が大きい車両用空調装置において実用上極めて有利である。

この作用効果は、吸い込み寸法Ｇ２と送風機１の吹出風量との関係についてのみならず、吸い込み寸法Ｇ１と送風機１の吹出風量との関係についても同様である。さらに、吸い込み寸法Ｇ１、Ｇ２のみならず、駆動モータ１４とケーシング１５との間の距離Ｇ３と送風機１の吹出風量との関係についても同様である。

（第２実施形態）
上記第１実施形態では、ボスプレート１２が、回転軸側に位置する円板部１２ａと、円板部からファン径方向外側に向かって放射状に延びるスポーク部１２ｂとを有しているが、本第２実施形態では、図５、図６に示すように、スポーク部１２ｂを廃止し、円板部１２ａをブレード前端部１１ａまで形成して、円板部１２ａの外周縁部をブレード前端部１１ａと連結させている。

本実施形態においても、ブレード１１がボスプレート１２によって仕切られていないので、ブレード１１同士の間を空気がファン回転軸方向に自由に流通可能である。このため、上記第１実施形態と同様の作用効果を得ることができる。

（他の実施形態）
なお、上記各実施形態は、ボスプレート１２の形状の一例を示したものであり、これに限定されることなく、ボスプレート１２の形状を種々変形可能である。

例えば、上記第１実施形態では、ボスプレート１２のスポーク部１２ｂの本数がブレード１１の枚数に対応しており、全てのブレード１１がスポーク部１２ｂと連結しているが、必ずしも全てのブレード１１がスポーク部１２ｂと連結している必要はなく、スポーク部１２ｂの本数をブレード１１の枚数の半分にして、ブレード１１が１枚おきにスポーク部１２ｂと連結するようにしてもよい。

また、上記第２実施形態の円板部１２ａに、上記特許文献１と同様の孔を形成してもよい。

また、上記各実施形態では、ボスプレート１２をブレード１１よりもファン径方向内側のみに形成しているが、成形上、強度上等の理由によりボスプレート１２をブレード前端部１１ａよりも若干ファン径方向外側まで形成し、ボスプレート１２をブレード前端部１１ａのみならずブレード前端部１１ａの近傍部位とも連結させてもよいのはもちろんである。

また、上記各実施形態では、内外気切替箱２の空気流れ最下流部がケーシング１５の両開口部１５ａ、１５ｂを覆うように配置されているが、内外気切替箱２の空気流れ最下流部がケーシング１５の両開口部１５ａ、１５ｂのうちいずれか一方の開口部のみを覆うように配置されていてもよい。

本発明の第１実施形態による車両用空調装置の要部断面図である。 図１のファンの平面図である。 図２のＡ−Ａ断面図である。 第１実施形態による送風機の吸い込み寸法と吹出風量との関係を示すグラフである。 第２実施形態によるファンの平面図である。 図５のＢ−Ｂ断面図である。 （ａ）は従来技術による車両用空調装置の要部断面図であり、（ｂ）は（ａ）のファンの平面図である。

符号の説明

１０…遠心式多翼ファン、１０ａ、１０ｂ…吸入口、１１…ブレード、
１１ａ…ブレード前端部（内側端部）、１２…ボスプレート、１２ｂ…スポーク部。

Claims (5)

1. 回転軸周りに配置された多数枚のブレード（１１）を有し、回転軸方向の両端部に設けられた吸入口（１０ａ、１０ｂ）から空気を吸入して径方向の外側に向けて空気を吹き出す遠心式多翼ファン（１０）と、
   前記遠心式多翼ファン（１０）を回転駆動する駆動モータ（１４）と、
   前記遠心式多翼ファン（１０）を収納するケーシング（１５）とを備え、
   前記遠心式多翼ファン（１０）は、前記駆動モータ（１４）が発生した回転駆動力を前記ブレード（１１）に伝達するボスプレート（１２）を有し、
   前記ボスプレート（１２）は、前記ブレード（１１）よりも前記径方向の内側のみに形成され、前記ブレード（１１）のうち前記径方向における内側端部（１１ａ）と連結していることを特徴とする遠心式送風機。
2. 前記ボスプレート（１２）は、前記径方向の内側から外側に向かって放射状に突出するスポーク部（１２ｂ）を有し、
   前記スポーク部（１２ｂ）の突出先端部が前記内側端部（１１ａ）と連結していることを特徴とする請求項１に記載の遠心式送風機。
3. 前記ボスプレート（１２）は、前記回転軸と同軸状の円板形状を有しており、
   前記ボスプレート（１２）の外周縁部が前記内側端部（１１ａ）と連結していることを特徴とする請求項１に記載の遠心式送風機。
4. 前記ケーシング（１５）のうち前記遠心式多翼ファン（１０）の回転軸方向両端側には、空気を取り入れるための開口部（１５ａ、１５ｂ）が形成され、
   前記開口部（１５ａ、１５ｂ）のうち少なくとも一方の開口部へ向かって空気が流れる空気通路（１６、１７）を形成するケース（２）が、前記少なくとも一方の開口部を覆うように配置され、
   前記空気通路（１６、１７）のうち前記回転軸方向の通路幅が最も狭い部位における前記通路幅の寸法（Ｇ１、Ｇ２）が、前記遠心式多翼ファン（１０）の内径（Ｄ１）の１／４以下に設定されていることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１つに記載の遠心式送風機。
5. 前記ケーシング（１５）のうち前記遠心式多翼ファン（１０）の回転軸方向両端側には、空気を取り入れるための開口部（１５ａ、１５ｂ）が形成され、
   前記開口部（１５ａ、１５ｂ）のうち少なくとも一方の開口部へ向かって空気が流れる空気通路（１６、１７）を形成するケース（２）が、前記少なくとも一方の開口部を覆うように配置され、
   前記駆動モータ（１４）は、少なくとも一部が前記ケース（２）の内部に位置するように、前記ケーシング（１５）から距離（Ｇ３）を隔てて配置され、
   前記空気通路（１６、１７）のうち前記回転軸方向の通路幅が最も狭い部位における前記通路幅の寸法（Ｇ１、Ｇ２）、および前記距離（Ｇ３）のうち少なくとも一つが、前記遠心式多翼ファン（１０）の内径（Ｄ１）の１／４以下に設定されていることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１つに記載の遠心式送風機。

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