离心送风机的制作方法

本发明涉及用于双层流式车辆用空调装置的离心送风机。

背景技术：

在车辆用空调装置的领域，已知双层流式车辆用空调装置。该形式的空调装置具备彼此分离的两个送风路即第一送风路和第二送风路、使空气在这两个送风路中流动的一个离心送风机。离心送风机具有蜗壳、用于将送入到蜗壳的空气取入的空气取入壳。

离心送风机具有插入到蜗壳的吸入口和叶轮叶栅的径向内侧空间的分离筒(例如，参照专利文献1、2)。叶轮叶栅的径向外侧与蜗壳之间的空间被分离壁上下分隔，由此形成与第一送风路连通的第一空气流路和与第二送风路连通的第二空气流路。分离筒设置为，在该分离筒的外侧的第一通路流通的第一空气流在被导入到叶栅的上半部分之后流入第一空气流路，在分离筒的内侧的第二通路流通的第二空气流在被导入到叶栅的下半部分之后流入第二空气流路。

在专利文献1、2的离心送风机中，分离筒仅在其入口端部分被空气取入壳束缚，其他部分不受任何束缚。车辆行驶时的振动或者空气以大流量在分离筒的周围流过会导致分离筒发生振动，其结果是，由于分离筒的出口端与叶轮的叶栅之间的相对位移而存在两者发生接触的可能。因此，难以减小分离筒的出口端与叶轮的叶栅之间的间隙(这会影响第一空气流与第二空气流的分离性能)。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：(日本)特开2004-132342号公报

专利文献2：国际公开wo2015/082436号公报

技术实现要素：

发明内容

发明所要解决的技术问题

本发明的目的在于，在车辆用单吸式离心送风机中提供一种能够不影响离心送风机的性能地抑制伴随着振动等的分离筒与其周围部件之间的相对位移的构成。

用于解决技术问题的技术方案

根据本发明的一个实施方式，能够提供一种车辆用单吸式离心送风机，具备：马达；叶轮，其具有形成周向叶栅的多个叶片，被马达驱动而绕旋转轴线旋转，将从轴向的一端侧吸入到叶栅的半径方向内侧的空间的空气朝向半径方向外侧吹出；蜗壳，其具有收纳叶轮的内部空间、在轴向的一端侧开口的吸入口、在周向开口的排出口；分隔壁，其将蜗壳的内部空间中的蜗壳的内周面与叶轮的外周面之间的区域以及排出口的内部空间在轴向上分隔而形成第一空气流路和第二空气流路；

分离筒，其通过吸入口的半径方向内侧和叶轮的叶栅的半径方向内侧而在轴向上延伸，将从吸入口吸入到蜗壳内的空气流分隔为在分离筒的外侧通过的第一空气流和在分离筒的内侧通过的第二空气流，并且具有使第一空气流向半径方向外方转向而引导到第一空气流路、使第二空气流向半径方向外方转向而引导到第二空气流路的出口侧端部；空气取入壳，其具有用于取入车辆的外部空气的至少一个外部空气导入口和用于取入车辆的内部空气的至少一个内部空气导入口，能够使从外部空气导入口取入的外部空气流向分离筒的外侧并且使从内部空气导入口取入的内部空气流向分离筒的内侧；多个肋部，其设置在吸入口内，将蜗壳与分离筒桥接。

各肋部具有内端、外端、前缘以及后缘，内端与分离筒连接，外端与蜗壳连接，后缘向分离筒与蜗壳之间的蜗壳的内部空间侧延伸，前缘与分离筒和蜗壳之间的后缘向相反侧延伸。各肋部以满足内端比外端处于在叶轮的旋转方向前进的角度位置、以及后缘比前缘处于在叶轮的旋转方向上前进的角度位置中的至少一方的方式相对于离心送风机的子午剖面倾斜。

发明的效果

根据上述本发明的实施方式，蜗壳与分离筒通过在吸入口内设置的多个肋部桥接，因此能够抑制分离筒振动时的分离筒与其周边部件之间的相对位移。并且，各肋部以满足内端比外端处于在叶轮的旋转方向上前进的角度位置以及后缘比前缘处于在叶轮的旋转方向上前进的角度位置中的至少一方的方式相对于离心送风机的子午剖面倾斜，因此能够在分离筒的外侧抑制肋部对通过蜗壳的吸入口的空气流的妨碍。

附图说明

图1是包含本发明一实施方式的离心送风机的子午剖面的纵剖视图。

图2a是沿着图1中的ii-ii线的概略剖视图，是表示肋部的第一形态的剖视图。

图2b是表示肋部的第二形态的与图2a同样的概略剖视图。

图2c是表示肋部的第三形态的与图2a相同的概略剖视图。

图2d是表示在分离筒的外侧从蜗壳的吸入口向蜗壳内流入的空气流的概略图。

图3a是表示从半径方向外侧看到的第一形态的肋部的概略侧视图。

图3b是表示从半径方向外侧看到的第二形态的肋部的概略侧视图。

图3c是表示从半径方向外侧看到的第三形态的肋部的概略侧视图。

图4a是表示将分离筒分割为两个以上的部分的情况下的构成的概略图。

图4b是表示将分离筒分割为两个以上的部分的情况下的另一构成的概略图。

具体实施方式

以下，参照所附附图对本发明的一个实施方式进行说明。

图1和图2是表示车辆用空调装置的空气取入部和离心送风机的附近的构造的剖视图。

离心送风机1是单吸式离心送风机。离心送风机1具有叶轮2。

叶轮2在其外周部分具有在周向上排列的形成叶栅3a的多个叶片3。叶轮2被马达13驱动而绕旋转轴线ax旋转，将从轴向上侧(轴向一端侧)吸入到叶轮2的叶栅半径方向内侧空间的空气朝向半径方向外侧吹出。

需要说明的是，在本说明书中，为了便于说明，将旋转轴线ax的方向称为轴向或上下方向，将图1和图2的上侧和下侧分别称为“轴向上侧”和“轴向下侧”。然而，并不是由此限定为在空调装置实际上组装于车辆的情况下旋转轴线ax的方向与铅直方向一致。并且，在本说明书中，只要没有特别的标注，将以旋转轴线ax上任意的点为中心在与旋转轴线ax正交的平面上描绘的圆的半径的方向称为半径方向，将该圆的圆周方向称为周向或圆周方向。另外，为了便于说明，图2所记载的“fr”表示车辆前方、“rr”表示车辆后方、“r”表示车辆右方、而“l”表示车辆左方。然而，并不是由此限定为从离心送风机的排出口170吹出的空气朝向车辆左右方向的右方。

叶轮2包含与该叶轮2一体成型的内侧偏向部件9。内侧偏向部件9也被称作锥筒部。该内侧偏向部件9是几何学意义上的旋转体，具有侧周部10和圆盘形的中央部11。在中央部11，马达13的旋转轴12与叶轮2连结。在该例子中，侧周部10以该侧周部10的外周面的子午剖面中的轮廓线随着靠近中央部11而变陡的方式弯曲。在未图示的其他例子中，也存在侧周部10的外周面的子午剖面中的轮廓线不从中央部11向叶栅3a弯曲(剖面为直线状)的情况。

叶轮2收纳于蜗壳17的大致圆柱形的内部空间。蜗壳17具有向轴向上侧开口的吸入口22、和排出口170(参照图2a～图2d)。在从轴向观察蜗壳17的情况下，排出口170在蜗壳17的外周面的大致切线方向上延伸。排出口170在图1中不可见。

蜗壳17具有从该蜗壳17的外周壁17a向半径方向内侧延伸的分隔壁20。该分隔壁20将蜗壳17的内部空间中蜗壳17的内周面与叶轮2的外周面之间的区域在轴向上(上下)分隔，形成沿着蜗壳17的外周壁17a在周向上延伸的上侧的第一空气流路18和下侧的第二空气流路19。

在蜗壳17内，经由吸入口22插入有分离筒14。分离筒14的上部的剖面为大致矩形。分离筒14的从中央部15到下部(出口侧端部)16的剖面为圆形或大致圆形。分离筒14的剖面形状随着从上部靠近中央部15而从矩形向圆形平滑过渡。分离筒14的下部16具有随着接近下端而扩径的扩口形状。

分离筒14穿过吸入口22的半径方向内侧的空间，在轴向上延伸到叶轮2的叶栅3a的半径方向内侧的空间4。分离筒14的上端开口位于蜗壳17的外侧(比吸入口22位于轴向上侧)。分离筒14的下端位于叶轮2的叶栅3a的半径方向内侧的空间4内。

分离筒14将吸入到蜗壳17内的空气流分隔为在分离筒14的外侧的第一通路14a通过的第一空气流和在分离筒14的内侧的第二通路14b通过的第二空气流。第一空气流穿过蜗壳17的吸入口22中比分离筒14的外周面位于外侧的环状区域而流入到叶轮2的叶栅的上半部分5(接近吸入口22的部分)。第二空气流从分离筒14的上端进入分离筒14的内侧，流入叶轮2的叶栅的下半部分6(离吸入口22远的部分)。因此，能够将蜗壳17的吸入口22中比分离筒14的外周面位于外侧的环状区域视为蜗壳17的第一吸入口，将分离筒14的上端开口视为蜗壳17的第二吸入口。

空调装置的空气取入部具有壳体21。为了与蜗壳17进行区分，将该壳体21称为“空气取入壳”。蜗壳17与空气取入壳21可以一体成型，也可以在分别制造后通过螺纹固定而接着通过嵌入等手法连结。蜗壳17和空气取入壳21称为空调装置外壳的一部分。

空气取入壳21具有第一开口25、第二开口26、第三开口27以及第四开口28。能够经由第一开口25和第三开口27从车室内空间29(细节未图示)向空气取入壳21的内部空间23导入内部空气(车室内空气)。并且，能够经由第二开口26和第四开口28从设置于车辆的外部空气导入路的出口30(细节未图示)向空气取入壳21的内部空间23导入外部空气(从车辆外部取入的空气)。

通过使风门31绕旋转轴31a旋转，能够容许或切断空气(内部空气)从第一开口25向空气取入壳21内的流入。通过使风门32绕旋转轴32a旋转，能够容许或切断空气(外部空气)从第二开口26向空气取入壳21内的流入。通过使切换风门33绕旋转轴33a旋转而切换位置，能够使空气(内部空气或外部空气)经由第三开口27和第四开口28中的任一方流入空气取入壳21内。

空气取入壳21和分离筒14形成为，使从第一开口25和/或第二开口26导入空气取入壳21内的空气的几乎全部通过第一通路14a，并且使从第三开口27和/或第四开口28导入空气取入壳21的空气的几乎全部通过第二通路14b。

在第一开口25、第二开口26、第三开口27以及第四开口28所配置的区域与分离筒14的上端之间，在空气取入壳21内设有用于除去空气中的灰尘、颗粒等污染物质的过滤器35。优选过滤器35由单个过滤单元构成。

在图1中没有明确地表示，但分离筒14的上端部在图1的纸面中的铅直方向上扩开，如前所述，俯视时为大致矩形。该矩形的两个短边和与它们相对的空气取入壳21的壁体连结(连结通过一体成型或接合实现)，由此分离筒14的上端部被空气取入壳21约束。对于分离筒14的上端部被空气取入壳21约束的这一点，与现有技术文献所记载的专利文献1、2相同。

在蜗壳17的吸入口22内、详细地说蜗壳17中具有喇叭口形状的轴向范围内，设有将蜗壳17与分离筒14桥接的多个(在图示例中为三个)肋部40a-1,40a-2,40a-3(参照图2)。需要说明的是，以下在不需要区分各个肋部的情况下，为了便于说明而称之为“肋部40a”。

通过设置这样的肋部40a，能够防止或大幅抑制从分离筒14的中央部15到下部16的区域和位于其周边的部件(蜗壳17、叶轮2等)之间的相对位移。由此，例如，即使减小分离筒14的下部16的前端与叶轮2的叶片3之间的间隙，也能够在离心送风机1整体或分离筒14发生振动时，防止分离筒14与叶片3碰撞。通过减小上述间隙，能够抑制在后述双层流模式下会引起故障的外部空气与内部空气的混合。并且，通过设置肋部40a，能够将分离筒14的外周面与蜗壳17的吸入口22的周缘之间的间隔维持在设计值，能够得到设计上所意图的离心送风机的性能。

在设有肋部40a的情况下，能够避免分离筒14的上端部附近的内部空气与外部空气的混合，也可以不通过空气取入壳21来约束分离筒14的上端部。

优选使用树脂注射成型技术对分离筒14的一部分(例如分离筒14的下侧部分)、肋部40a、蜗壳17的一部分(例如蜗壳17的上部)进行一体成型。在这种情况下，例如，能够与分离筒14的下侧部分另行地制造分离筒14的上侧部分，通过粘接或嵌入等方法与分离筒14的下部结合。由于分离筒14为轴向长的薄壁筒型部件，因此在树脂注射成型时容易产生变形。如上所述，能够分别制造分离筒14的上侧部分和下侧部分，能够使构成分离筒14的各部件小型化而抑制变形，能够如设计意图那样确保离心送风机的性能。

然而，在分别对分离筒14、肋部40a以及蜗壳17进行成型后，可以通过粘接或嵌入等结合手段彼此接合。

各肋部40a分别具有内端41、外端42、前缘43以及后缘44。内端41与分离筒14连接，外端42与蜗壳17连接。后缘44在分离筒14与蜗壳17之间延伸到蜗壳17的内部空间侧。前缘43在分离筒14与蜗壳17之间与后缘44向相反侧延伸。

术语“前缘”表示相对于在各肋部40a的附近通过的空气流的方向相对地处于上游侧的各肋部的边缘，术语“后缘”表示相对于在各肋部40a的附近通过的空气流的方向相对地处于下游侧的各肋部的边缘。需要说明的是，在分离筒14的外侧流入蜗壳17的吸入口22的空气流(参照图2d)的矢量具有与叶轮2的旋转方向相同方向的旋转成分和与图2d的纸面垂直的方向的成分。

在分离筒14的外侧的吸入口22内通过的空气的流速大(快)。因此，通过设置肋部40a，妨碍了在分离筒14的外侧的吸入口22通过的空气的流动，因此产生离心送风机的送风性能降低的问题。

为了抑制肋部40a对空气流的妨碍，在本实施方式中，如图2a和图3a所示，以使各肋部40a的内端41比外端42处于在叶轮2的旋转方向上前进的角度位置的方式使各肋部40a相对于离心送风机的子午剖面倾斜。这样，通过使各肋部40a倾斜，能够降低各肋部40a妨碍在分离筒14的外侧的吸入口22内通过的空气流的程度。

(第一)肋部40a-1处于与蜗壳17的舌部17t对应的位置。(第二)肋部40a-2位于从肋部40a-1向叶轮2的旋转方向前进角度θ1的位置。(第三、在本例中为最后的)肋部40a-3处于从肋部40a-2向叶轮2的旋转方向前进角度θ2的位置。在从肋部40a-3向叶轮2的旋转方向前进角度θ3的位置存在肋部40a-1。

离心送风机1的蜗壳17设置为使在分离筒14的外侧的吸入口22内通过的空气的流量在舌部17t的位置最小，在叶轮2的旋转方向上逐渐变大。因此，优选减小空气流量大的区间中的肋部40的配置密度。因此，在空气流量最小的舌部17t的位置设置第一肋部40a-1，并且对于上述角度θ1,θ2,θ3，以θ1＜θ2＜θ3的关系成立的方式配置肋部40a-1,40a-2,40a-3。

在从舌部17t的角度位置到与叶轮2的旋转方向向相反方向前进90度的角度位置的角度范围内，在分离筒14的外侧的吸入口22内通过的空气的流量特别大，因此优选不存在肋部40a。因此，在图示例中，以θ3＞90度的方式配置(第三、在本例中为最后的)肋部40a-3。

上述说明是针对设有三个肋部40a的情况进行的，在设有三个以上肋部40a的情况下肋部40a优选的配置能够如下所示地定义。

(1)第一肋部至第n肋部40a的n个(n为3以上的自然数)肋部40a在叶轮2的旋转方向上空出角度间隔地依次配置，第一肋部40a-1处于与蜗壳17的舌部17t对应的位置，n个肋部40a中的第i肋部40a-i(其中i为1以上且n以下的自然数)和与该第i肋部40a-i相邻且比该第i肋部40a处于在叶轮(2)的旋转方向上前进的位置的肋部40a-(i+1)之间的角度间隔随着i变大而变大。

(2)在从舌部17t的角度位置到与叶轮2的旋转方向向相反方向前进90度的角度位置的角度范围不设有肋部40a。

需要说明的是，肋部40a的数量是任意的，但肋部40a成为在分离筒14的外侧的吸入口22内通过的空气流的障碍物，因此并不希望更多。并且，如果肋部40a的数量增加，则离心送风机1的制造成本也增大。另一方面，如果肋部40a的数量过少，则肋部40a对分离筒14的约束能力下降。考虑到这些，优选肋部40a的数量为2～4个左右。

肋部的倾斜形态不限于上述情况。即，可以取代图2a和图3a所示的肋部40a而设置图2b和图3b所示的肋部40b(40b-1,40b-2,40b-3)。各肋部40b以各肋部40b的后缘44比前缘43位于在叶轮2的旋转方向上前进的角度位置的方式相对于离心送风机的子午剖面倾斜。在该情况下，能够降低各肋部40b妨碍在分离筒14的外侧的吸入口22内通过的空气流的程度。

并且，可以不设置图2c和图3c所示的肋部40c(40c-1,40c-2,40c-3)。各肋部40c以各肋部40c的内端41比外端42位于在叶轮2的旋转方向上前进的角度位置且各肋部40c的后缘44比前缘43位于在叶轮2的旋转方向上前进的角度位置的方式相对于离心送风机的子午剖面倾斜。在该情况下，能够降低各肋部40c妨碍在分离筒14的外侧的吸入口22内通过的空气流的程度。

在图2b和图3b所示的实施方式以及图2c和图3c所示的实施方式中，配置肋部的角度位置能够与图2a和图3a所示的实施方式相同。

需要说明的是，对图2a与图3a的实施方式、图2b与图3b的实施方式以及图2c与图3c的实施方式进行比较，从树脂注射成形技术上的观点出发，图2a和图3a的实施方式最容易制造，图2c和图3c的实施方式性能最佳。

各肋部(40a,40b,40c)不限于平坦的形状，也可以弯曲。

接着，对图1和图2所示的车辆用空调装置的动作进行说明。

在车辆用空调装置的第一间隙下，第二开口26和第四开口28打开，第一开口25和第三开口27关闭。该状态未图示。在这种情况下，从第二开口26导入的外部空气形成通过分离筒14的外侧的第一通路14a而流入到叶轮2的叶栅3a的上半部分5的第一空气流。并且，从第四开口28导入的外部空气形成通过分离筒14的内侧的第二通路14b而流入到叶轮2的叶栅的下半部分6的第二空气流。第一间隙也称作外部空气模式。

在第二间隙下，第二开口26和第三开口27打开，第一开口25和第四开口28关闭。该状态如图1和图2所示。在这种情况下，从第二开口26导入的外部空气ae形成通过分离筒14的外侧的第一通路14a而流入到叶轮2的叶栅3a的上半部分5的第一空气流。并且，从第三开口27导入的内部空气ar形成通过分离筒14的内侧的第二通路14b而流入到叶轮2的叶栅3a的下半部分6的第二空气流。第二间隙也称作内外部空气双层流模式。

在第三间隙下，第一开口25和第三开口27打开，第二开口26和第四开口28关闭。该状态未图示。在这种情况下，从第一开口25导入的内部空气形成通过分离筒14的外侧的第一通路14a而流入到叶轮2的叶栅3a的上半部分5的第一空气流。并且，从第三开口27导入的内部空气形成通过分离筒14的内侧的第二通路14b而流入到叶轮2的叶栅3a的下半部分6的第二空气流。第三间隙也称作内部空气模式。

第二间隙(内外部空气双层流模式)尤其是在冬季或温度较低时从车室内冰冷的状态下进行防止前挡玻璃起雾且使车室内升温的制暖运行时使用。在该制暖运行通过自动控制进行时，在开始制暖后不久，外部空气ae从车室的除霜吹出口(未图示)吹附到前挡玻璃(未图示)，内部空气ar从车室的脚部吹出口(未图示)朝向乘员的脚边吹出。

在执行第二间隙(内外部空气双层流模式)时，流入到叶轮2的叶栅3a的上半部分5的外部空气ae经由第一空气流路18供给到除霜吹出口，流入到叶轮2的叶栅3a的下半部分6的内部空气ar经由第二空气流路19供给到脚部吹出口。此时，如果高湿度的内部空气ar混入供给到除霜吹出口的外部空气ae，则会产生前挡玻璃起雾这样的安全问题。并且，如果低温的外部空气ae混入供给到脚部吹出口的内部空气ar，则成为使乘员不适的主要原因。因此，在执行第二间隙时，希望所有外部空气ae流入第一空气流路18，并且所有内部空气ar流入第二空气流路19。

需要说明的是，在第一和第三动作模式的执行时，仅使用内部空气或仅使用外部空气，因此与第二间隙的执行时相比，没有对避免内部空气与外部空气的混合严格要求。通过设置肋部40来减小分离筒14的下端与叶轮2的叶片3之间的间隙，尤其有助于第二间隙时的内外部空气分离性能的提高。

图4a和图4b概略性地表示使用树脂注射成型技术对分离筒14的下侧部分、肋部40a、蜗壳17的上部进行一体成型的情况下，将与分离筒14的下侧部分另行制造的分离筒14的上侧部分与分离筒14的下侧部分结合的结合构造。

在图4a中，分离筒14的上侧部分14d嵌入分离筒14的下侧部分14c之中。这样，通过结合部，虽然存在在分离筒14的外侧流动的外部空气混入在分离筒14的内侧流动的内部空气的可能，但在分离筒14的内侧流动的内部空气不会与在分离筒14的外侧流动的外部空气混合。

在图4b中，在分离筒14的上侧部分14e设有环状的收纳部14f，在收纳部14f插入有分离筒14的下侧部分14c的上端。这样，能够通过结合部防止在分离筒14的外侧流通的外部空气与在分离筒14的内侧流通的内部空气混合。

附图标记说明

1离心送风机；

2叶轮；

ax旋转轴线；

3叶片；

3a周向叶栅；

13马达；

14分离筒；

16分离筒的出口侧端部(下部)；

17蜗壳；

17t蜗壳的舌部；

18第一空气流路；

19第二空气流路；

20分隔壁；

21空气取入壳；

22蜗壳的吸入口；

26,28外部空气导入口(开口)；

25,27内部空气导入口(开口)；

40a,40b,40c肋部；

41肋部的内端；

42肋部的外端；

43肋部的前缘；

44肋部的后缘；

ae外部空气；

ar内部空气。