JP2020186692A - 遠心送風機 - Google Patents

Abstract

【課題】体格の大型化を抑えつつ、送風効率の向上を図ることが可能な遠心送風機を提供する。【解決手段】遠心送風機１は、羽根車３０、スクロールケーシング５０、羽根車３０への空気の吸込口６１を形成するベルマウス部６０、吸込口６１を通過する空気を内側空気と外側空気とに分離する分離筒７０を備える。スクロールケーシング５０は、スクロール径が最小となるノーズ部Ｐｓおよびスクロール径が最大となる巻き終り部Ｐｅを有する。スクロールケーシング５０のうち、第１通風路５３１を形成する第１外周壁部５１１は、ノーズ部Ｐｓからノーズ部Ｐｓと巻き終り部Ｐｅとの間に設定される中間部Ｐｍまでの拡がり角α１が、中間部Ｐｍから巻き終り部Ｐｅまでの拡がり角α２よりも大きくなっている。【選択図】図４

Description

本開示は、車室内空気および車室外空気を区別して同時に吸入することが可能な遠心送風機に関する。

従来、車室内空気（以下、内気とも呼ぶ。）および車室外空気（以下、外気とも呼ぶ。）を区別して同時に吸入することが可能な片側吸込式の遠心送風機が知られている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１記載の遠心送風機は、外部から取り入れられた空気が、フィルタを経由して羽根車の内側に吸い込まれ、羽根車の径方向の外側の通風路に吹き出されるように構成されている。羽根車の径方向の外側の通風路は、仕切壁により、羽根車の軸方向の一方の上通風路と軸方向の他方の下通風路とに仕切られている。羽根車の径方向の内側には、外部から取り入れられた空気を上通風路と下通風路に分離して流すための分離筒が設けられている。分離筒は、羽根車とフィルタとの間に設けられる空気導入部、および空気導入部に形成される空気入口から羽根車の径方向の内側を通って径方向の外側に拡がる形状の筒状部を有する。この構成により、外部から取り入れられた空気の一部は、空気導入部の空気入口から筒状部の内側を通り、羽根車を介して下通風路に流れる。また、外部から取り入れられた空気の残りは、空気導入部の空気入口を通らずに筒状部の外側を通り、羽根車を介して上通風路に流れる。このように、特許文献１記載の遠心送風機は、羽根車の軸方向の一方から吸い込んだ空気を上下の通風路に分けて吹き出す構成になっている。

国際公開第２０１８／０７４３３９号

ところで、特許文献１記載の遠心送風機は、羽根車を収容するスクロールケーシングに形成された空気の吸込口の一部が、分離筒の空気導入部によって覆われている。具体的には、吸込口のうち、空気を通風路の上流に導く前半領域の大部分が分離筒の空気導入部によって覆われている。

このように、吸込口の前半領域の大部分が空気導入部によって覆われている場合、分離筒の筒状部の外側を通る空気の一部が分離筒の裏側の流路に回り込んだ後、羽根車を介して通風路の上流に流れることになる。分離筒の裏側の流路は、空気導入部と吸込口周囲のベルマウス部との間に形成される狭い流路である。このため、分離筒の裏側の流路から通風路の上流に流れる空気の流量が大幅に減少してしまう。このような空気の流量減少は、遠心送風機の送風効率の低下を招く要因となることから好ましくない。

これに対し、例えば、分離筒の裏側の流路を拡大することで、遠心送風機の送風効率の低下を回避することが考えられるが、この場合、遠心送風機の体格が大型化してしまうといった背反がある。

本開示は、体格の大型化を抑えつつ、送風効率の向上を図ることが可能な遠心送風機を提供することを目的とする。

請求項１に記載の発明は、
車室内空気および車室外空気を区別して同時に吸入することが可能な遠心送風機であって、
車室外空気が導入される外気導入口（１１）および車室内空気が導入される内気導入口（１２、１３）が形成された内外気箱（１０）と、
回転軸（ＣＬ）を中心に回転することで、内外気箱に導入される空気を回転軸の軸方向の一方側から吸い込み、回転軸から遠ざかる方向に向けて吹き出す羽根車（３０）と、
羽根車の径方向の外側を囲む渦巻き状の外周壁（５１）を有し、羽根車の回転方向に沿って流路面積が拡大する通風路（５３）を形成するスクロールケーシング（５０）と、
スクロールケーシングのうち軸方向の一方側に設けられ、羽根車への空気の吸込口（６１）を形成するベルマウス部（６０）と、
軸方向において吸込口と重なり合うようにベルマウス部と内外気箱との間に配置される空気導入部（７１）、空気導入部（７１）に連なるととともに少なくとも一部が羽根車の内側に配置される筒状部（７２）を含み、吸込口を通過する空気を筒状部の内側を通る内側空気と筒状部の外側を通る外側空気とに分離する分離筒（７０）と、
スクロールケーシングの内側に配置され、通風路（５３）を外側空気が通過する第１通風路（５３１）と内側空気が通過する第２通風路（５３２）とに仕切る仕切部（５７）と、を備え、
スクロールケーシングは、回転軸から外周壁までの距離であるスクロール径が最小となるノーズ部（Ｐｓ）およびスクロール径が最大となる巻き終り部（Ｐｅ）を有し、
吸込口を回転軸およびノーズ部を通る基準線（Ｌｂ）によって空気を通風路の上流に導く前半領域（６２）と空気を通風路の下流に導く後半領域（６３）とに分けたとき、
空気導入部は、軸方向において前半領域と重なり合う面積が後半領域と重なり合う面積よりも大きくなるように配置されており、
外周壁の少なくとも一部は、ノーズ部からノーズ部と巻き終り部との間に設定される中間部（Ｐｍ）までの拡がり角（α１）が、中間部から巻き終り部までの拡がり角（α２）よりも大きくなっている、遠心送風機。

スクロールケーシングは、外周壁の拡がり角が大きい場合、拡がり角が小さい場合に比べて、通風路の流路面積が大きくなる。このため、外周壁の拡がり角が大きい場合、拡がり角が小さい場合に比べて、空気の圧力損失が低減される。

本開示の遠心送風機は、外周壁におけるノーズ部から中間部までの拡がり角が、中間部から巻き終り部までの拡がり角よりも大きくなっている。このため、通風路の上流を流れる空気の圧力損失が低減される。これによると、分離筒の裏側の流路から通風路の上流にも空気が流れ易くなるので、通風路を流れる空気の流量を充分に確保することが可能となる。

加えて、本開示の遠心送風機は、外周壁における中間部から巻き終り部までの拡がり角が、ノーズ部から中間部までの外周壁の拡がり角よりも小さくなっているので、スクロールケーシングの体格の大型化が抑制される。

したがって、本開示の遠心送風機によれば、体格の大型化を抑えつつ、送風効率の向上を図ることができる。

なお、各構成要素等に付された括弧付きの参照符号は、その構成要素等と後述する実施形態に記載の具体的な構成要素等との対応関係の一例を示すものである。

第１実施形態に係る遠心送風機の模式的な軸方向断面図である。 図１のＩＩ−ＩＩ断面図である。 図１のＩＩＩ−ＩＩＩ断面図である。 第１実施形態に係る遠心送風機のスクロールケーシングの拡がり角を説明するための説明図である。 図１のＶ−Ｖ断面図である。 第１実施形態に係る遠心送風機における空気の流れ方を説明するための説明図である。 第２実施形態に係る遠心送風機の模式的な軸方向断面図である。 図７のＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ断面図である。 第２実施形態に係る遠心送風機のスクロールケーシングの拡がり角を説明するための説明図である。 第２実施形態に係る遠心送風機における空気の流れ方を説明するための説明図である。

以下、本開示の実施形態について図面を参照して説明する。なお、以下の実施形態において、先行する実施形態で説明した事項と同一もしくは均等である部分には、同一の参照符号を付し、その説明を省略する場合がある。また、実施形態において、構成要素の一部だけを説明している場合、構成要素の他の部分に関しては、先行する実施形態において説明した構成要素を適用することができる。以下の実施形態は、特に組み合わせに支障が生じない範囲であれば、特に明示していない場合であっても、各実施形態同士を部分的に組み合わせることができる。

（第１実施形態）
本実施形態について、図１〜図６を参照して説明する。本実施形態では、本開示の遠心送風機１を、外気および内気を区分して車室内へ吹き出すことが可能な内外気二層式の車両用空調装置に適用した例について説明する。

遠心送風機１は、車室内の前部のインストルメントパネルの内側に配置される。図１に示すように、遠心送風機１は、内外気箱１０、フィルタ２０、羽根車３０、電動モータ４０、スクロールケーシング５０、ベルマウス部６０、仕切部５７、分離筒７０を含んで構成されている。各図面における上下、前後、左右を示す矢印は、遠心送風機１を車両に搭載した状態での上下方向ＤＲ１、前後方向ＤＲ２、左右方向ＤＲ３を示している。

内外気箱１０は、遠心送風機１において上方側に配置されている。内外気箱１０の上面には、前後方向ＤＲ２の前方側から順に、外気が導入される外気導入口１１、内気が導入される第１内気導入口１２、内気が導入される第２内気導入口１３が形成されている。このような構成では、車室外から外気を内外気箱１０に導入し易くなるとともに、車室内から内気を内外気箱１０に導入し易くなる。

内外気箱１０の内側には、外気導入口１１からの外気または第１内気導入口１２からの内気が導入される第１導入空間１０１、第２内気導入口１３からの内気が導入される第２導入空間１０２が形成されている。第１導入空間１０１および第２導入空間１０２は、連通路１０３を介して連通する。

内外気箱１０の内側には、第１内外気ドア１４および第２内外気ドア１５が設けられている。第１内外気ドア１４は、外気導入口１１および第１内気導入口１２を選択的に開閉するドアである。第２内外気ドア１５は、第２内気導入口１３および連通路１０３を選択的に開閉するドアである。第１内外気ドア１４および第２内外気ドア１５はロータリドアで構成されている。なお、第１内外気ドア１４および第２内外気ドア１５はロータリドア以外のドアで構成されていてもよい。遠心送風機１は、内外気箱１０を備えることで、内気と外気とを区別して同時に吸入することが可能になっている。

フィルタ２０は、内外気箱１０の下方に配置されている。フィルタ２０は、内外気箱１０に導入された空気に含まれる異物を捕集するものである。なお、内外気箱１０およびフィルタ２０は、上方側から見た形状が矩形形状になっている。

羽根車３０は、ファン軸心ＣＬの軸方向の一方側から吸い込み、吸い込んだ空気を回転軸であるファン軸心ＣＬから遠ざかる方向に向けて吹き出す遠心ファンである。羽根車３０は、シロッコファンで構成されている。なお、羽根車３０は、シロッコファンに限らず、ラジアルファン、ターボファン等で構成されていてもよい。

ここで、羽根車３０の軸方向は、ファン軸心ＣＬに沿って延びる方向である。また、羽根車３０の径方向は、ファン軸心ＣＬに直交するとともに、ファン軸心ＣＬを中心として放射状に延びる方向である。

羽根車３０は、複数の第１ブレード３１、複数の第２ブレード３２、主板３３、側板３４、および分離板３５を有している。複数の第１ブレード３１は、ファン軸心ＣＬの周りに並んで配置されている。複数の第１ブレード３１の相互間には、空気が流れる第１翼通路３１０が形成される。

複数の第２ブレード３２は、ファン軸心ＣＬの周りに並んで配置されている。複数の第２ブレード３２は、複数の第１ブレード３１に対して軸方向の他方側に位置付けられている。複数の第２ブレード３２の相互間には、空気が流れる第２翼通路３２０が形成される。

主板３３は、ファン軸心ＣＬを中心とする円盤状の部材で構成されている。主板３３は、その中心部に電動モータ４０のシャフト４２が相対回転不能に連結されるボス部３３１が設けられている。主板３３は、羽根車３０の径方向の外側の部位に複数の第２ブレード３２の下端部が固定されている。

側板３４は、羽根車３０を補強する部材である。側板３４は、ファン軸心ＣＬを中心とするリング状に形成されている。側板３４は、複数の第１ブレード３１における軸方向の一方側に位置する部位を支持している。

分離板３５は、複数の第１ブレード３１と複数の第２ブレード３２とを接続する部材である。分離板３５は、複数の第１ブレード３１の相互間に形成される第１翼通路３１０を流れる空気と、複数の第２ブレード３２の相互間に形成される第２翼通路３２０を流れる空気との混合を抑える部材でもある。分離板３５は、ファン軸心ＣＬを中心とするリング状であって、その板面がファン軸心ＣＬと交差するように拡がる板状部材で構成されている。分離板３５には、羽根車３０の軸方向の一方側の板面に複数の第１ブレード３１の下端部が固定され、軸方向の他方側の板面に複数の第２ブレード３２の上端部が固定されている。

このように構成される羽根車３０は、複数の第１ブレード３１、複数の第２ブレード３２、主板３３、側板３４、および分離板３５が、射出成形等の成形技術によって、一体に成形された一体成形物として構成されている。

電動モータ４０は、羽根車３０を回転させる電動機である。電動モータ４０は、羽根車３０を回転させるための動力を発生させる本体部４１、本体部４１の動力によって回転するシャフト４２を有している。

シャフト４２は、本体部４１から羽根車３０の軸方向の一方側に向かって延伸している。シャフト４２は、モータキャップ４３によって羽根車３０の主板３３に固定されている。これにより、シャフト４２が回転すると、羽根車３０が回転する。

スクロールケーシング５０は、内部に羽根車３０を収容する筐体である。スクロールケーシング５０は、羽根車３０から放射状に吹き出される気流を羽根車３０の周方向への流れに整流する働きをする。

図２に示すように、スクロールケーシング５０は、羽根車３０の径方向を囲む渦巻き状の外周壁５１および外周壁５１に連なる吐出壁５２を有している。スクロールケーシング５０は、羽根車３０の回転方向Ｒに沿って流路面積が拡大する通風路５３および吐出路５４を形成する。

スクロールケーシング５０は、ファン軸心ＣＬから外周壁５１までの距離であるスクロール径ｒｓが最小となるノーズ部Ｐｓ、スクロール径ｒｓが最大となる巻き終り部Ｐｅを有する。

ノーズ部Ｐｓは、通風路５３の起点となる部位であって、通風路５３において流路面積が最小となる部位である。本実施形態では、ファン軸心ＣＬおよびノーズ部Ｐｓを通る半径線を基準線Ｌｂとする。また、本実施形態では、基準線Ｌｂを巻き角θの基準角度（すなわち、０°）とする。なお、巻き角θは、ファン軸心ＣＬを中心とする周方向の角度である。

巻き終り部Ｐｅは、通風路５３の終点となる部位であって、通風路５３において流路面積が最大となる部位である。巻き終り部Ｐｅには、吐出壁５２が連なっている。吐出壁５２は、外周壁５１と異なり、左右方向ＤＲ３に沿って直線状に延びている。吐出壁５２は、図示しない車両用空調装置の空調ユニットに向けて空気を吹き出す吐出路５４を形成する。これにより、スクロールケーシング５０の内側を流れる空気は、空調ユニットに導入される。

図示しないが、空調ユニットは、遠心送風機１から導入された空気を所望の温度に調整して車室内へ吹き出すものである。空調ユニットは、蒸発器、ヒータコア等の熱交換器によって遠心送風機１から導入された空気を所望の温度に調整する構成になっている。

スクロールケーシング５０は、羽根車３０の軸方向の一方側の上端面部５５に、羽根車３０への空気の吸込口６１を形成するベルマウス部６０が設けられている。ベルマウス部６０は、吸込口６１の周縁部を構成する。ベルマウス部６０は、吸込口６１に空気が円滑に流れるように、断面形状が円弧状に湾曲している。これにより、フィルタ２０を通過した空気は、ベルマウス部６０から羽根車３０に吸い込まれる。

ここで、本実施形態では、吸込口６１のうち、空気を通風路５３の上流に導く領域を前半領域６２とし、空気を通風路５３の下流に導く領域を後半領域６３とする。前半領域６２は、吸込口６１を基準線Ｌｂによって２つの領域に分けた際に、通風路５３の下流よりも上流に近い領域である。後半領域６３は、吸込口６１を基準線Ｌｂによって２つの領域に分けた際に、通風路５３の上流よりも下流に近い領域である。

図１に戻り、スクロールケーシング５０の上端面部５５には、前述の内外気箱１０およびフィルタ２０を取り付けるための取付枠５６が設けられている。取付枠５６に対して内外気箱１０およびフィルタ２０が取り付けられている。

スクロールケーシング５０の内側には、通風路５３および吐出路５４を第１通風路５３１と第２通風路５３２に仕切る仕切部５７が設けられている。仕切部５７は、羽根車３０の分離板３５に対応する位置に設けられている。仕切部５７は、例えば、羽根車３０の径方向において分離板３５と重なり合うように設けられている。これにより、羽根車３０の第１翼通路３１０を通過する空気が第１通風路５３１に流れる。また、羽根車３０の第２翼通路３２０を通過する空気が第２通風路５３２に流れる。

第１通風路５３１は、外周壁５１における第１外周壁部５１１により形成される。第１外周壁部５１１は、外周壁５１のうち、径方向において第１ブレード３１と重なり合う上方側部位である。第２通風路５３２は、外周壁５１における第２外周壁部５１２により形成される。第２外周壁部５１２は、外周壁５１のうち、径方向において第２ブレード３２と重なり合う下方側部位である。なお、第１外周壁部５１１および第２外周壁部５１２の詳細については後述する。

分離筒７０は、羽根車３０の軸方向に延伸する筒状の部材である。分離筒７０は、軸方向の両端に位置する部位が開口している。吸込口６１を通過する空気は、分離筒７０によって、分離筒７０の内側を通る内側空気と分離筒７０の外側を通る外側空気とに分離される。

分離筒７０は、ベルマウス部６０と内外気箱１０との間に配置される空気導入部７１、空気導入部７１に連なるととともに少なくとも一部が羽根車３０の内側に配置される筒状部７２を有している。

空気導入部７１には、筒状部７２の内側に空気を導入するための空気入口７１０が形成されている。空気入口７１０は、内外気箱１０の第２導入空間１０２に導入された空気が流れ込むように、内外気箱１０の第２導入空間１０２の下方に開口している。

空気導入部７１は、軸方向の一方側から見た際の外形が略矩形状に形成されている。空気導入部７１は、吸込口６１およびベルマウス部６０の略半分を覆っている。

空気導入部７１は、軸方向において吸込口６１の前半領域６２と重なり合う面積が吸込口６１の後半領域６３と重なり合う面積よりも大きくなるように配置されている。具体的には、空気導入部７１は、吸込口６１およびベルマウス部６０のうち上下方向ＤＲ１において第２導入空間１０２と重なり合う部位を覆っている。

空気導入部７１は、スクロールケーシング５０の取付枠５６に接する３つの縁部７１１、７１２、７１３、および軸方向において吸込口６１と重なり合う外縁部７１４を有する。なお、外縁部７１４は、スクロールケーシング５０の取付枠５６に接していない。

空気導入部７１には、筒状部７２が接続されている。筒状部７２は、空気導入部７１に連なる上方部位７２１が軸方向に傾斜し、スクロールケーシング５０の内側に位置する下方部位７２２がファン軸心ＣＬに沿って上下に延びている。

筒状部７２は、空気導入部７１に連なる上方部位７２１の下端部での中心がファン軸心ＣＬと交差するように軸方向に対して傾斜している。また、筒状部７２の下方部位７２２は、軸方向の他方側ほど径方向へ拡がった形状になっている。

下方部位７２２の下端部は、羽根車３０の分離板３５に対応する位置に設けられている。下方部位７２２の下端部は、例えば、羽根車３０の径方向において分離板３５と重なり合うように設けられている。これにより、分離筒７０の内側を通る内側空気は、羽根車３０の第２翼通路３２０に流れる。また、分離筒７０の外側を通る内側空気は、羽根車３０の第１翼通路３１０に流れる。

続いて、第１外周壁部５１１および第２外周壁部５１２について図３、図４、図５を参照して説明する。第１外周壁部５１１および第２外周壁部５１２は、ノーズ部Ｐｓを起点として、所定の拡がり角を有するスクロール曲線によって形成されている。なお、拡がり角αは、羽根車３０から吹き出される空気の流出速度の径方向成分Ｃｏｍと周方向成分Ｃｏｕとから求められる（例えば、α＝ａｒｃｔａｎ［Ｃｏｍ／Ｃｏｕ］）。

第１外周壁部５１１は、ノーズ部Ｐｓからノーズ部Ｐｓと巻き終り部Ｐｅとの間に設定される中間部Ｐｍまでの拡がり角α１が、中間部Ｐｍから巻き終り部Ｐｅまでの拡がり角α２よりも大きくなっている。

図３に示すように、第１外周壁部５１１は、ノーズ部Ｐｓから中間部Ｐｍまでの範囲Ｒα１が一定の拡がり角α１で形成されるスクロール曲線で構成されている。また、第１外周壁部５１１は、中間部Ｐｍから巻き終り部Ｐｅまでの範囲Ｒα２が一定の拡がり角α２で形成されるスクロール曲線で構成されている。なお、拡がり角α１は、拡がり角α２よりも大きい。

第１外周壁部５１１のスクロール径ｒｓは、巻き角θが大きくなるに伴って大きくなる。例えば、第１外周壁部５１１のスクロール径ｒｓは、ノーズ部Ｐｓから中間部Ｐｍまでの範囲Ｒα１で以下の数式Ｆ１で示すように対数螺旋状に変化し、中間部Ｐｍから巻き終り部Ｐｅまでの範囲Ｒα２で以下の数式Ｆ２で示すように対数螺旋状に変化する。

ｒｃ＝ｒ０×ｅｘｐ［θ×ｔａｎα１］ ・・・（Ｆ１）
ｒｃ＝ｒ０×ｅｘｐ［θ×ｔａｎα２］ ・・・（Ｆ２）
上述の数式Ｆ１、Ｆ２に示すｒ０は、ノーズ部Ｐｓにおけるスクロール径ｒｓである。

ここで、第１外周壁部５１１において拡がり角を変化させる変化点である中間部Ｐｍの設定範囲について図４を参照して説明する。図４では、空気導入部７１の外縁部７１４に沿って延びる仮想線を第１仮想線Ｌ１として示し、ファン軸心ＣＬを通るとともに外縁部７１４に直交する方向に延びる仮想線を第２仮想線Ｌ２として示している。

図４に示すように、第１外周壁部５１１は、最も後側の位置で、第２仮想線Ｌ２と交差している。以下、第１外周壁部５１１における第２仮想線Ｌ２と交差する位置を交差位置Ｐｃとする。

交差位置Ｐｃは、第１通風路５３１のうち、空気導入部７１とベルマウス部６０との間の流路から空気が流れ込む領域を上流域および下流域に等分する位置となる。このため、中間部Ｐｍを第１外周壁部５１１における交差位置Ｐｃまたは交差位置Ｐｃよりも羽根車３０の回転方向Ｒに進んだ位置に設定すれば、ノーズ部Ｐｓから中間部Ｐｍまでの広範囲で第１外周壁部５１１の拡がり角α１が大きくなる。この結果、第１通風路５３１の上流に流れる空気の流量が増加する。

また、第１外周壁部５１１は、最も右側の位置および最も左側の位置で第１仮想線Ｌ１と交差している。以下、第１外周壁部５１１における第１仮想線Ｌ１と交差する位置のうち交差位置Ｐｃよりも羽根車３０の回転方向Ｒに進んだ位置を延長位置Ｐｘとする。

延長位置Ｐｘは、第１通風路５３１のうち、空気導入部７１とベルマウス部６０との間の流路から空気が流れ込む領域の最も下流の位置となる。このため、中間部Ｐｍを延長位置Ｐｘよりも羽根車３０の回転方向Ｒに進んだ位置に設定しても、空気導入部７１とベルマウス部６０との間に空気の流れに殆ど影響しないと考えられる。

これらを加味して本実施形態の第１外周壁部５１１では、中間部Ｐｍを交差位置Ｐｃから延長位置Ｐｘまでの範囲ＳＴに設定している。具体的には、中間部Ｐｍは、第１外周壁部５１１における交差位置Ｐｃと延長位置Ｐｘとの略中間となる位置に設定されている。

一方、第２外周壁部５１２は、ノーズ部Ｐｓから巻き終り部Ｐｅまでの拡がり角α３が一定になっている。なお、拡がり角が一定とは、厳密な意味で拡がり角が変化しない状態を意味するものではなく、製造誤差等によって拡がり角が僅かに変化している状態も含まれる。

図５に示すように、第２外周壁部５１２は、ノーズ部Ｐｓから巻き終り部Ｐｅまでの範囲Ｒα３が一定の拡がり角α３で形成されるスクロール曲線で構成されている。第２外周壁部５１２のスクロール径ｒｓは、巻き角θが大きくなるに伴って大きくなる。例えば、第２外周壁部５１２のスクロール径ｒｓは、ノーズ部Ｐｓから巻き終り部Ｐｅまでの範囲Ｒα３で以下の数式Ｆ３で示すように対数螺旋状に変化する。

ｒｃ＝ｒ０×ｅｘｐ［θ×ｔａｎα３］ ・・・（Ｆ３）
ここで、第１外周壁部５１１の拡がり角α１、α２および第２外周壁部５１２の拡がり角α３は、以下の数式Ｆ４で示すように設定されている。

α２＜α３＜α１ ・・・（Ｆ４）
例えば、第１外周壁部５１１の拡がり角α１は、第２外周壁部５１２の拡がり角α３に対して所定角度Δαを加算した値に設定される。また、第１外周壁部５１１の拡がり角α２は、第２外周壁部５１２の拡がり角α３に対して所定角度Δαを減算した値に設定される。本実施形態では、第１外周壁部５１１の拡がり角α１を４．５［ｄｅｇ］、第１外周壁部５１１の拡がり角α２を２．５［ｄｅｇ］、第２外周壁部５１２の拡がり角α３を３．５［ｄｅｇ］としている。

次に、遠心送風機１の作動を説明する。遠心送風機１は、空気の吸込モードとして、外気を吸い込む外気モード、内気を吸い込む内気モード、および外気と内気とを区分して同時に吸い込む内外気モードに設定可能になっている。

外気モードは、内外気箱１０の内側に外気だけを導入するモードである。遠心送風機１は、外気モード時に、外気導入口１１を開放する位置に第１内外気ドア１４が変位し、連通路１０３を開放する位置に第２内外気ドア１５が変位するように構成されている。

内気モードは、内外気箱１０の内側に内気だけを導入するモードである。遠心送風機１は、内気モード時に、第１内気導入口１２を開放する位置に第１内外気ドア１４が変位し、第２内気導入口１３を開放する位置に第２内外気ドア１５が変位するように構成されている。

内外気モードは、内外気箱１０の内側に外気および内気を導入するモードである。遠心送風機１は、内外気モード時に、外気導入口１１を開放する位置に第１内外気ドア１４が変位し、第２内気導入口１３を開放する位置に第２内外気ドア１５が変位するように構成されている。

遠心送風機１は、内外気モード時に電動モータ４０によって羽根車３０が回転すると、図６に示すように、外気導入口１１から第１導入空間１０１に外気が導入され、第２内気導入口１３から第２導入空間１０２に内気が導入される。

第１導入空間１０１に導入された外気は、図６の実線矢印Ｆａｏで示すように、分離筒７０の外側を介して羽根車３０の第１翼通路３１０に吸い込まれる。第１翼通路３１０に吸い込まれた外気は、第１通風路５３１に吹き出される。

ここで、本実施形態の遠心送風機１は、第１外周壁部５１１におけるノーズ部Ｐｓから中間部Ｐｍまでの拡がり角α１が、中間部Ｐｍから巻き終り部Ｐｅまでの拡がり角α２よりも大きくなっている。このため、第１通風路５３１の上流における通風抵抗が小さくなり、第１通風路５３１の上流を流れる空気の圧力損失が低減される。これによると、分離筒７０の裏側の流路から第１通風路５３１の上流にも空気が流れ易くなるので、第１通風路５３１を流れる空気の流量を充分に確保することが可能となる。

一方、第２導入空間１０２に導入された内気は、図６の一点鎖線矢印Ｆａｉで示すように、分離筒７０の内側を介して羽根車３０の第２翼通路３２０に吸い込まれる。第２翼通路３２０に吸い込まれた内気は、第２通風路５３２に吹き出される。

図示しないが、第１通風路５３１を流れる外気および第２通風路５３２を流れる内気は、スクロールケーシング５０から空調ユニットに導入され、空調ユニットの内部で所望の温度に調整された後、異なる吹出口から車室内へ吹出される。

以上説明した遠心送風機１は、スクロールケーシング５０の第１外周壁部５１１におけるノーズ部Ｐｓから中間部Ｐｍまでの拡がり角α１が、中間部Ｐｍから巻き終り部Ｐｅまでの拡がり角α２よりも大きくなっている。

これによると、第１通風路５３１の上流を流れる空気の圧力損失が低減される。このため、分離筒７０の裏側の流路から第１通風路５３１の上流にも空気が流れ易くなり、第１通風路５３１を流れる空気の流量を充分に確保することが可能となる。

また、第１外周壁部５１１における中間部Ｐｍから巻き終り部Ｐｅまでの拡がり角α２が、ノーズ部Ｐｓから中間部Ｐｍまでの第１外周壁部５１１の拡がり角α１よりも小さくなっているので、スクロールケーシング５０の体格の大型化が抑制される。

このように、本実施形態の遠心送風機１によれば、体格の大型化を抑えつつ、送風効率の向上を図ることができる。

ここで、第２通風路５３２は、第１通風路５３１とは異なり、分離筒７０の内側を通過した空気が流れる。このため、第２通風路５３２の上流での空気の圧力損失が生じ難い。これにも関わらず、第２外周壁部５１２を第１外周壁部５１１と同様に拡がり角を変化させると、第２通風路５３２の下流での空気の流れが不必要に制限されてしまう虞がある。

これらを加味して、第２外周壁部５１２は、ノーズ部Ｐｓから中間部Ｐｍまでの拡がり角α３が一定になっている。これによれば、第２通風路５３２の下流での空気の流れが不必要に制限されてしまうことがないので、第２通風路５３２を流れる空気の流量を充分に確保することが可能となる。

具体的には、遠心送風機１は、中間部Ｐｍが第１外周壁部５１１における交差位置Ｐｃまたは交差位置Ｐｃよりも羽根車３０の回転方向Ｒに進んだ位置に設定されている。これによると、ノーズ部Ｐｓから中間部Ｐｍまでの広範囲で拡がり角が大きくなり、第１通風路５３１の上流を流れる空気の圧力損失が充分に低減される。この結果、分離筒７０の裏側の流路から第１通風路５３１の上流にも空気が流れ易くなる。

また、遠心送風機１は、中間部Ｐｍが交差位置Ｐｃから延長位置Ｐｘまでの範囲に設定されている。このように、中間部Ｐｍを延長位置Ｐｘまでの範囲に制限すれば、第１通風路５３１を流れる空気の流量を確保しつつ、スクロールケーシング５０の体格の大型化を抑制することができる。

（第２実施形態）
次に、第２実施形態について、図７〜図１０を参照して説明する。本実施形態では、第１実施形態と異なる部分について主に説明し、第１実施形態と同様の部分について説明を省略することがある。

本実施形態の遠心送風機１は、吸込口６１付近において分離筒７０の筒状部７２の大部分が軸方向において空気導入部７１と重なり合うように構成されている。図７に示すように、本実施形態の分離筒７０は、筒状部７２の下方部位７２２の下端部での中心がファン軸心ＣＬと交差するように上方部位７２１および下方部位７２２それぞれが軸方向に傾斜している。具体的には、図８に示すように、筒状部７２における吸込口６１付近での中心ＣＬｍが、ファン軸心ＣＬよりも後方側に位置している。

このような構成では、吸込口６１における筒状部７２の外側の領域のうち、空気導入部７１で覆われる領域の面積が空気導入部７１で覆われない領域の面積よりも小さくなる。このため、空気導入部７１で覆われる領域を流れる空気の圧力損失が大きくなり、分離筒７０の裏側の流路から第１通風路５３１の上流に流れる空気の流量減少が懸念される。

続いて、本実施形態の第１外周壁部５１１における中間部Ｐｍの設定範囲について図９を参照して説明する。図９では、第１外周壁部５１１のうち、空気導入部７１の外縁部７１４に平行、かつ、吸込口６１における筒状部７２の外側の領域を等分するように延びる仮想線を第３仮想線Ｌ３として示している。

図９に示すように、第１外周壁部５１１は、最も左側の交差位置Ｐｃで第２仮想線Ｌ２と交差し、交差位置Ｐｃよりも若干前方となる位置で第３仮想線Ｌ３と交差している。以下、第１外周壁部５１１における第３仮想線Ｌ３と交差する位置を等分位置Ｐｙとする。

等分位置Ｐｙは、交差位置Ｐｃおよび延長位置Ｐｘよりも羽根車３０の回転方向Ｒに進んだ位置となる。このため、等分位置Ｐｙを中間部Ｐｍの設定位置の上限とすれば、空気導入部７１で覆われる領域を流れる空気の圧力損失が大きくなる場合でも、分離筒７０の裏側の流路から第１通風路５３１の上流に空気を流し易くすることができる。

このように構成される本実施形態の遠心送風機１は、内外気モード時に、図１０に示すように、外気導入口１１から第１導入空間１０１に外気が導入され、第２内気導入口１３から第２導入空間１０２に内気が導入される。

第１導入空間１０１に導入された外気は、図１０の実線矢印Ｆａｏで示すように、分離筒７０の外側を介して羽根車３０の第１翼通路３１０に吸い込まれる。第１翼通路３１０に吸い込まれた外気は、第１通風路５３１に吹き出される。

ここで、本実施形態の遠心送風機１は、第１外周壁部５１１におけるノーズ部Ｐｓから中間部Ｐｍまでの拡がり角α１が、中間部Ｐｍから巻き終り部Ｐｅまでの拡がり角α２よりも大きくなっている。このため、第１通風路５３１の上流における通風抵抗が小さくなり、第１通風路５３１の上流を流れる空気の圧力損失が低減される。これによると、分離筒７０の裏側の流路から第１通風路５３１の上流にも空気が流れ易くなるので、第１通風路５３１を流れる空気の流量を充分に確保することが可能となる。

特に、本実施形態の遠心送風機１は、中間部Ｐｍの設定位置の上限が延長位置Ｐｘではなく等分位置Ｐｙになっている。すなわち、本実施形態の第１外周壁部５１１では、中間部Ｐｍを交差位置Ｐｃから等分位置Ｐｙまでの範囲ＳＴに設定している。これによると、吸込口６１側での圧力損失を考慮して、中間部Ｐｍを適切な位置に設定することが可能となる。

一方、第２導入空間１０２に導入された内気は、図１０の一点鎖線矢印Ｆａｉで示すように、分離筒７０の内側を介して羽根車３０の第２翼通路３２０に吸い込まれる。第２翼通路３２０に吸い込まれた内気は、第２通風路５３２に吹き出される。

以上説明した遠心送風機１は、第１実施形態と共通の構成を備えている。このため、本実施形態の遠心送風機１は、第１実施形態と共通の構成から奏される効果を第１実施形態と同様に得ることができる。

特に、遠心送風機１は、等分位置Ｐｙが中間部Ｐｍの設定位置の上限になっているので、吸込口６１側での圧力損失を加味して中間部Ｐｍを適切な位置に設定することが可能となる。例えば、吸込口６１において空気導入部７１で覆われる領域を流れる空気の圧力損失が大きくなる場合、中間部Ｐｍを延長位置Ｐｘよりも等分位置Ｐｙに近づけることで、分離筒７０の裏側の流路から第１通風路５３１の上流に空気を流し易くすることができる。

（他の実施形態）
以上、本開示の代表的な実施形態について説明したが、本開示は、上述の実施形態に限定されることなく、例えば、以下のように種々変形可能である。

上述の実施形態の如く、中間部Ｐｍの設定範囲の下限を交差位置Ｐｃにすることが望ましいが、これに限定されない。中間部Ｐｍは、ノーズ部Ｐｓから交差位置Ｐｃまでの間の位置に設定されていてもよい。

上述の実施形態の如く、中間部Ｐｍの設定範囲の上限を延長位置Ｐｘまたは等分位置Ｐｙにすることが望ましいが、これに限定されない。中間部Ｐｍは、等分位置Ｐｙから巻き終り部Ｐｅまでの間の位置に設定されていてもよい。

上述の実施形態の如く、中間部Ｐｍの設定範囲の上限を延長位置Ｐｘまたは等分位置Ｐｙにすることが望ましいが、これに限定されない。中間部Ｐｍは、等分位置Ｐｙから巻き終り部Ｐｅまでの間の位置に設定されていてもよい。

上述の実施形態の如く、第２外周壁部５１２は、ノーズ部Ｐｓから巻き終り部Ｐｅまでの拡がり角α３が一定になっていることが望ましいが、これに限定されない。第２外周壁部５１２は、例えば、第１外周壁部５１１と同様に、ノーズ部Ｐｓから中間部Ｐｍまでの拡がり角が、中間部Ｐｍから巻き終り部Ｐｅまでの拡がり角よりも大きくなっていてもよい。

上述の実施形態において、実施形態を構成する要素は、特に必須であると明示した場合および原理的に明らかに必須であると考えられる場合等を除き、必ずしも必須のものではないことは言うまでもない。

上述の実施形態において、実施形態の構成要素の個数、数値、量、範囲等の数値が言及されている場合、特に必須であると明示した場合および原理的に明らかに特定の数に限定される場合等を除き、その特定の数に限定されない。

上述の実施形態において、構成要素等の形状、位置関係等に言及するときは、特に明示した場合および原理的に特定の形状、位置関係等に限定される場合等を除き、その形状、位置関係等に限定されない。

（まとめ）
上述の実施形態の一部または全部で示された第１の観点によれば、遠心送風機は、内外気箱と、羽根車と、スクロールケーシングと、ベルマウス部と、分離筒と、仕切部と、を備える。スクロールケーシングの外周壁は、ノーズ部からノーズ部と巻き終り部との間に設定される中間部までの拡がり角が、中間部から巻き終り部までの拡がり角よりも大きくなっている。

第２の観点によれば、空気導入部は、軸方向において吸込口と重なり合う外縁部を有する。中間部は、交差位置または交差位置よりも羽根車の回転方向に進んだ位置に設定されている。但し、外周壁のうち、回転軸を通るとともに外縁部に直交する方向に延びる仮想線と交差する位置である。

外周壁における交差位置は、通風路のうち、空気導入部とベルマウスとの間の流路から空気が流れ込む領域を上流域および下流域に等分する位置となる。このため、中間部を外周壁における交差位置または交差位置よりも羽根車の回転方向に進んだ位置に設定すれば、ノーズ部から中間部までの広範囲で拡がり角が大きくなる。これによると、通風路の上流を流れる空気の圧力損失が充分に低減される。この結果、分離筒の裏側の流路から通風路の上流にも空気が流れ易くなる。

第３の観点によれば、中間部は、交差位置から延長位置までの範囲に設定されている。但し、外周壁のうち、外縁部に沿って延びる仮想線と交差する位置のうち、交差位置よりも羽根車の回転方向に進んだ位置である。

外周壁における延長位置は、通風路のうち、空気導入部とベルマウスとの間の流路から空気が流れ込む領域の最も下流の位置となる。このため、中間部を交差位置から延長位置までの範囲に設定すれば、ノーズ部から中間部までの広範囲で外周壁の拡がり角が大きくなる。これによると、通風路の上流を流れる空気の圧力損失が充分に低減されるので、分離筒の裏側の流路から通風路の上流にも空気が流れ易くなる。特に、中間部を延長位置までの範囲に制限しているため、通風路を流れる空気の流量を確保しつつ、スクロールケーシングの体格の大型化を抑制することができる。

第４の観点によれば、中間部は、交差位置から等分位置までの範囲に設定されている。但し、等分位置は、外周壁のうち、外縁部に平行、かつ、吸込口における筒状部の外側の領域を等分するように延びる仮想線と交差する位置のうち、交差位置よりも羽根車の回転方向に進んだ位置である。

ところで、吸込口付近において分離筒の筒状部の大部分が軸方向において空気導入部と重なり合うように構成されている場合、吸込口における筒状部の外側の領域のうち、空気導入部で覆われる領域の面積が空気導入部で覆われない領域の面積よりも小さくなる。この場合、空気導入部で覆われる領域を流れる空気の圧力損失が大きくなり、分離筒の裏側の流路から通風路の上流に流れる空気の流量減少が懸念される。

これに対して、吸込口における筒状部の外側の領域を等分するように延びる仮想線と交差する位置を等分位置とし、当該等分位置を中間部の設定位置の上限とすれば、分離筒の裏側の流路から通風路の上流に空気を流し易くすることができる。

第５の観点によれば、外周壁は、第１通風路を形成する第１外周壁部および第２通風路を形成する第２外周壁部を有する。第１外周壁部は、ノーズ部から中間部までの拡がり角が、中間部から巻き終り部までの拡がり角よりも大きくなっている。第２外周壁部は、ノーズ部から巻き終り部までの拡がり角が一定になっている。

これによると、第１外周壁部におけるノーズ部から中間部までの拡がり角が、中間部から巻き終り部までの拡がり角よりも大きくなっているので、第１通風路の上流を流れる空気の圧力損失が低減される。これにより、分離筒の裏側の流路から第１通風路の上流にも空気が流れ易くなるので、第１通風路を流れる空気の流量を充分に確保することが可能となる。

ところで、第２通風路は、第１通風路とは異なり、分離筒の内側を通過した空気が流れるので、第２通風路の上流での空気の圧力損失が生じ難い。これにも関わらず、第２外周壁を第１外周壁と同様に拡がり角を変化させると、第２通風路の下流での空気の流れが不必要に制限されてしまう虞がある。

これらを加味して、第２外周壁部は、ノーズ部から中間部までの拡がり角が一定になっている。これによれば、第２通風路の下流での空気の流れが不必要に制限されてしまうことがないので、第２通風路を流れる空気の流量を充分に確保することが可能となる。

１ 遠心送風機
１０ 内外気箱
３０ 羽根車
５０ スクロールケーシング
５１ 外周壁
５３ 通風路
６０ ベルマウス部
６１ 吸込口
７０ 分離筒

Claims (5)

1. 車室内空気および車室外空気を区別して同時に吸入することが可能な遠心送風機であって、
   前記車室外空気が導入される外気導入口（１１）および前記車室内空気が導入される内気導入口（１２、１３）が形成された内外気箱（１０）と、
   回転軸（ＣＬ）を中心に回転することで、前記内外気箱に導入される空気を前記回転軸の軸方向の一方側から吸い込み、前記回転軸から遠ざかる方向に向けて吹き出す羽根車（３０）と、
   前記羽根車の径方向の外側を囲む渦巻き状の外周壁（５１）を有し、前記羽根車の回転方向に沿って流路面積が拡大する通風路（５３）を形成するスクロールケーシング（５０）と、
   前記スクロールケーシングのうち前記軸方向の一方側に設けられ、前記羽根車への空気の吸込口（６１）を形成するベルマウス部（６０）と、
   前記軸方向において前記吸込口と重なり合うように前記ベルマウス部と前記内外気箱との間に配置される空気導入部（７１）、前記空気導入部（７１）に連なるととともに少なくとも一部が前記羽根車の内側に配置される筒状部（７２）を含み、前記吸込口を通過する空気を前記筒状部の内側を通る内側空気と前記筒状部の外側を通る外側空気とに分離する分離筒（７０）と、
   前記スクロールケーシングの内側に配置され、前記通風路（５３）を前記外側空気が通過する第１通風路（５３１）と前記内側空気が通過する第２通風路（５３２）とに仕切る仕切部（５７）と、を備え、
   前記スクロールケーシングは、前記回転軸から前記外周壁までの距離であるスクロール径が最小となるノーズ部（Ｐｓ）および前記スクロール径が最大となる巻き終り部（Ｐｅ）を有し、
   前記吸込口を前記回転軸および前記ノーズ部を通る基準線（Ｌｂ）によって空気を前記通風路の上流に導く前半領域（６２）と空気を前記通風路の下流に導く後半領域（６３）とに分けたとき、
   前記空気導入部は、前記軸方向において前記前半領域と重なり合う面積が前記後半領域と重なり合う面積よりも大きくなるように配置されており、
   前記外周壁の少なくとも一部は、前記ノーズ部から前記ノーズ部と前記巻き終り部との間に設定される中間部（Ｐｍ）までの拡がり角（α１）が、前記中間部から前記巻き終り部までの拡がり角（α２）よりも大きくなっている、遠心送風機。
2. 前記空気導入部は、前記軸方向において前記吸込口と重なり合う外縁部（７１４）を有し、
   前記外周壁のうち、前記回転軸を通るとともに前記外縁部に直交する方向に延びる仮想線（Ｌ２）と交差する位置を交差位置（Ｐｃ）としたとき、
   前記中間部は、前記交差位置または前記交差位置よりも前記羽根車の回転方向に進んだ位置に設定されている、請求項１に記載の遠心送風機。
3. 前記外周壁のうち、前記外縁部に沿って延びる仮想線（Ｌ１）と交差する位置のうち、前記交差位置よりも前記羽根車の回転方向に進んだ位置を延長位置（Ｐｘ）としたとき、
   前記中間部は、前記交差位置から前記延長位置までの範囲に設定されている、請求項２に記載の遠心送風機。
4. 前記外周壁のうち、前記外縁部に平行、かつ、前記吸込口における前記筒状部の外側の領域を等分するように延びる仮想線（Ｌ３）と交差する位置のうち、前記交差位置よりも前記羽根車の回転方向に進んだ位置を等分位置（Ｐｙ）としたとき、
   前記中間部は、前記交差位置から前記等分位置までの範囲に設定されている、請求項２に記載の遠心送風機。
5. 前記外周壁は、前記第１通風路を形成する第１外周壁部（５１１）および前記第２通風路を形成する第２外周壁部（５１２）を有し、
   前記第１外周壁部は、前記ノーズ部から前記中間部までの拡がり角が、前記中間部から前記巻き終り部までの拡がり角よりも大きくなっており、
   前記第２外周壁部は、前記ノーズ部から前記巻き終り部までの拡がり角が一定になっている、請求項１ないし４のいずれか１つに記載の遠心送風機。

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