JP4910809B2 - 遠心式送風機 - Google Patents

Description

本発明は、回転軸周りに多数枚のブレードが配置された遠心式多翼ファンを有する遠心式送風機に関する。

従来、特許文献１に、回転軸周りに多数枚のブレードが配置された遠心式多翼ファンと、この遠心式多翼ファンを収容するとともに、回転軸方向の一端側に吸入口が形成されたスクロールケーシングとを有し、吸入口の開口径寸法を遠心式多翼ファンの最小内径寸法よりも大きく形成した遠心式送風機が開示されている。

さらに、特許文献１の遠心式送風機では、ブレードに遠心式多翼ファンの内径寸法を一定寸法とする一定部と、一定部に対して遠心式多翼ファンの内径寸法が拡大するように形成された傾斜部とを設けることで、吸入口側のブレード端部から吸入される副流空気による不安定な渦の発生を抑制して、遠心式多翼ファンの内径側から吸入される主流空気と副流空気との干渉による騒音を低減している。
特開２０００−２９１５９０号公報

しかしながら、本発明者らの検討によれば、特許文献１（以下、従来技術という。）の遠心式送風機では、ブレードに傾斜部を設けることで主流空気と副流空気との干渉による騒音を低減できるものの、傾斜部における風切り音の発生、および、傾斜部から各ブレード間へ流入する吸入空気の圧力損失の増加を抑制できないことが判った。

ここで、本発明者らの検討内容について詳述する。まず、本発明者らは、従来技術の遠心式送風機において、送風機へ吸入される吸入空気の流れ解析を行った。図１１は、流れ解析結果を示す遠心式送風機の模式的な断面図であり、具体的には、後述する実施形態の図２のＺ−Ｚ断面に相当する。なお、図１１では、後述する第１実施形態と同一もしくは均等部分には同一の符号を付している。これは他の図面においても同様である。

図１１に示す各矢印は、吸入空気の流れ方向を示し、矢印が太いほど流速が速いことを示している。図１１によれば、相対的に流速が速い吸入空気の流れは、吸入口の開口外縁部を形成するベルマウス２１の近傍から、ブレード１３の傾斜部１３ｂへ流入する吸入空気の流れであることが判った。

次に、従来技術の遠心式送風機のブレード１３の形状について図１２により説明する。図１２（ａ）は、ブレード１３の側面図であり、図１２（ｂ）は、図１２（ａ）のＡ矢視図およびＢ−Ｂ〜Ｆ−Ｆの各断面図である。

図１２に示すように、従来技術のブレード１３では、回転軸１２に垂直な断面において所定の２次元形状となっている一定部１３ａを、単に、回転軸方向に対して所定の傾斜角度を有するように切り落とすことで傾斜部１３ｂを形成している。このため、傾斜部１３ｂの内周側端部１３ｃの形状は、一定部１３ａを斜めに切り落とした際の成り行きの形状になっている。

このことから、本発明者らは、相対的に流速の速い吸入空気が、傾斜部１３ｂへ流入する際に、内周側端部１３ｃに衝突することによって、傾斜部１３ｂにおいて風切り音を発生させ、傾斜部１３ｂからブレード１３へ流入する空気の圧力損失を増加させていることを見い出した。

つまり、従来技術のように、内周側端部１３ｃの形状が、上述した成り行きの形状になっていると、図１３に示すように、吸入空気Ｘが傾斜部１３ｂの内周側端部１３ｃに衝突して、吸入空気がブレード１３から剥離する剥離域（図１３（ａ）の領域Ｗ）を拡大させてしまう。このため、各ブレード１３間の有効吸い込み面積が縮小してしまい、各ブレード１３間へ吸入空気が流入しにくくなってしまう。

なお、図１３（ａ）は傾斜部１３ｂを略流線に平行な断面における吸入空気Ｘの流れを示す説明図であり、具体的には、図１３（ｂ）に示す遠心式送風機１０の断面図におけるＹ−Ｙ断面図である。

その結果、傾斜部１３ｂにおいて風切り音が発生し、傾斜部１３ｂからブレード１３へ流入する空気の圧力損失が増加してしまう。さらに、このような風切り音の発生は遠心式送風機全体としての騒音増加の招き、圧力損失はファン効率低下を招いてしまう。

本発明は、上記点に鑑み、遠心式送風機の騒音の低減およびファン効率の向上を図ることを目的とする。

上記の目的を達成するため、請求項１に記載の発明では、回転軸（１２）周りに環状に配置された複数枚のブレード（１３、２３、３３）を有する遠心式多翼ファン（１１）と、遠心式多翼ファン（１１）を収容するとともに、回転軸（１２）方向の一端側に空気を吸入する吸入口（１９）が形成された渦巻き状のスクロールケーシング（１６）とを備え、吸入口（１９）の開口径寸法（φＤ）は、遠心式多翼ファン（１１）の最小内径寸法（φｄ）よりも大きく形成され、ブレード（１３、２３、３３）は、遠心式多翼ファン（１１）の内径寸法を略一定とする一定部（１３ａ、２３ａ、３３ａ）、および、一定部（１３ａ、２３ａ、３３ａ）よりも吸入口（１９）側に形成されて、吸入口（１９）側に向かうほど遠心式多翼ファン（１１）の内径寸法を拡大させる傾斜部（１３ｂ、２３ｂ、３３ｂ）を有する遠心式送風機であって、
回転軸（１２）に垂直な断面における傾斜部（１３ｂ、２３ｂ、３３ｂ）の回転軸（１２）周方向の厚み寸法のうち、傾斜部（１３ｂ、２３ｂ、３３ｂ）の内周側端部（１３ｃ、２３ｃ、３３ｃ）の厚み寸法を第１厚み寸法（Ｔ１）とし、回転軸（１２）に垂直な断面における一定部（１３ａ、２３ａ、３３ａ）の回転軸（１２）周方向の厚み寸法のうち、回転軸（１２）からの距離が傾斜部（１３ｂ、２３ｂ、３３ｂ）の内周側端部（１３ｃ、２３ｃ、３３ｃ）までの距離と同一となる部位の厚み寸法を第２厚み寸法（Ｔ２）としたときに、第１厚み寸法（Ｔ１）が、第２厚み寸法（Ｔ２）よりも小さく形成されており、
さらに、遠心式多翼ファン（１１）は、複数枚のブレード（１３）の吸入口（１９）側端部に設けられた環状のシュラウド（１５）を有し、シュラウド（１５）には、吸入口（１９）側へ向かって突出した突出部（１５ａ）が設けられ、
吸入口（１９）の開口外縁部には、環状のベルマウス（２１）が形成され、
回転軸（１２）に平行な断面における環状のベルマウス（２１）の内壁側断面形状は、突出部（１５ａ）との間に微小隙間を介して、突出部（１５ａ）の断面形状に沿うよう形成されており、
吸入口（１９）へ吸入される空気をガイドする環状のガイド部（２２）が、環状のベルマウス（２１）の内周側部位から空気流れ上流側へ延出するように環状のベルマウス（２１）と連続して形成され、
環状のガイド部（２２）は環状のシュラウド（１５）の内周側に位置するとともに、環状のガイド部（２２）のうち遠心式多翼ファン（１１）側端部が、突出部（１５ａ）の先端部よりも遠心式多翼ファン（１１）に向かう空気流れの下流側に位置するようになっており、
環状のガイド部（２２）の回転軸（１２）に平行な断面における吸入口（１９）側断面形状は、回転軸（１２）に向かって凸状の略円弧状に形成されており、
環状のガイド部（２２）の回転軸（１２）側壁面のうち回転軸（１２）側へ最も突出した部位によって形成される吸入口（１９）の最小開口径寸法（φＤ−ｍｉｎ）と環状のガイド部（２２）の回転軸（１２）側壁面のうち遠心式多翼ファン（１１）側端部によって形成される吸入口（１９）の開口径寸法（φＤ−ｔｉｐ）との関係が、
φＤ−ｍｉｎ＜φＤ−ｔｉｐとなっていることを特徴とする。

これによれば、第１厚み寸法（Ｔ１）が、第２厚み寸法（Ｔ２）よりも小さく形成されているので、後述する第１実施形態の図６で説明するように、吸入口（１９）から傾斜部（１３ｂ、２３ｂ、３３ｂ）へ流入する吸入空気が内周側端部（１３ｃ、２３ｃ、３３ｃ）に衝突しにくくなりスムーズに流れる。

従って、従来技術に対して、傾斜部（１３ｂ、２３ｂ、３３ｂ）における風切り音の発生を抑制できるとともに、吸入空気がブレード（１３、２３、３３）から剥離する剥離域（Ｗ）の拡大を抑制して、傾斜部（１３ｂ）からブレード（１３、２３、３３）へ流入する吸入空気の圧力損失を低減させることができる。その結果、遠心式送風機の騒音の低減およびファン効率の向上を図ることができる。
これに加え、請求項１に記載の発明では、吸入口（１９）へ吸入される空気をガイドする環状のガイド部（２２）を、環状のベルマウス（２１）の内周側部位から空気流れ上流側へ延出するように環状のベルマウス（２１）と連続して形成し、この環状のガイド部（２２）の回転軸（１２）に平行な断面における吸入口（１９）側断面形状は、回転軸（１２）に向かって凸状の略円弧状に形成し、突出部（１５ａ）を有する環状のシュラウド（１５）に上記断面略円弧状のガイド部（２２）を組み合わせ、かつ、ガイド部（２２）の回転軸（１２）側壁面のうち回転軸（１２）側へ最も突出した部位によって形成される最小開口径寸法（φＤ−ｍｉｎ）よりも、ガイド部（２２）の回転軸（１２）側壁面のうち遠心式多翼ファン（１１）側端部によって形成される開口径寸法（φＤ−ｔｉｐ）を大きくしているから、空気が物体に沿って流れようとする性質（コアンダ効果）によって、吸入空気が図１０の太実線矢印に示すようにガイド部（２２）及びシュラウド（１５）に沿って流れることで、吸入空気がブレード（１３）の傾斜部（１３ｂ）へ流入しやすくなる。
この結果、上述した「第１厚み寸法Ｔ１＜第２厚み寸法Ｔ２」という寸法規定に基づく送風騒音の低減及びファン効率ηｆの向上という効果をより一層効果的に発揮できる。

なお、本発明における「内径寸法を略一定とする」とは、内径寸法を必ずしも完全に一定とすることを意味するものではなく、製造誤差、組付誤差などによって完全な一定に対して微小にずれるものも含む意味である。

さらに、請求項２に記載の発明のように、請求項１に記載の遠心式送風機において、回転軸（１２）に垂直な断面における一定部（１３ａ、２３ａ）の回転軸（１２）周方向の厚み寸法のうち、一定部（１３ａ、２３ａ）の内周側端部の厚み寸法を第３厚み寸法（Ｔ３）としたときに、第３厚み寸法（Ｔ３）は、第２厚み寸法（Ｔ２）よりも小さく形成されていてもよい。

これによれば、第３厚み寸法（Ｔ３）が、第２厚み寸法（Ｔ２）よりも小さく形成されているので、一定部（１３ａ、２３ａ）の内周側端部を薄肉化でき、各ブレード（１３）間の吸い込み面積を拡大できる。その結果、より一層、ファン効率を向上させることができる。

また、請求項３に記載の発明では、請求項１または２に記載の遠心式送風機において、吸入口（１９）から傾斜部（１３ｂ）へ流入する空気の流れ方向に平行な断面（Ｙ−Ｙ）における傾斜部（１３ｂ、２３ｂ、３３ｂ）の内周側の断面形状は、傾斜部（１３ｂ、２３ｂ、３３ｂ）の内周側端部（１３ｃ、２３ｃ、３３ｃ）から外周側へ向かって徐々に広がる形状になっていることを特徴とする。

これによれば、吸入口（１９）から傾斜部（１３ｂ、２３ｂ、３３ｂ）へ流入する空気の流れ方向に平行な断面（Ｙ−Ｙ）における傾斜部（１３ｂ、２３ｂ、３３ｂ）の内周側の断面形状が、傾斜部（１３ｂ、２３ｂ、３３ｂ）の内周側端部（１３ｃ、２３ｃ、３３ｃ）から外周側へ向かって徐々に広がる形状になっているので、吸入口（１９）から傾斜部（１３ｂ、２３ｂ、３３ｂ）へ流入する吸入空気が内周側端部（１３ｃ、２３ｃ、３３ｃ）に衝突しにくくなりスムーズに流れる。

従って、請求項１に記載の発明による遠心式送風機の騒音低減およびファン効率向上の効果をより一層高めることができる。

また、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、回転軸（１２）に垂直な断面における傾斜部（２３ｂ）の内周側端部（２３ｃ）の形状は、回転軸（１２）に向かって凸状の略円弧形状になっていてもよい。

これによれば、傾斜部（２３ｂ）の内周側端部（２３ｃ）の形状が、回転軸（１２）の内周側に向かって凸状の略円弧形状、すなわち、Ｒ面取りされた形状となるので、吸入口（１９）から傾斜部（２３ｂ）へ流入する吸入空気が内周側端部（２３ｃ）に衝突してしまうことを、より一層、防止できる。

なお、請求項１に記載の発明では、前述したようにベルマウス（２１）の内壁側断面形状が、突出部（１５ａ）との間に微小隙間を介して、突出部（１５ａ）の断面形状に沿うよう形成されているので、この微小隙間によってラビリンスシール構造を構成できる。その結果、送風空気がブレード（１３）の外周側から微小隙間を介して吸入口（１９）側へ逆流してしまうことを防止できるので、より一層、ファン効率を向上させることができる。

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。

以下説明する第１〜第５実施形態のうち、特許請求の範囲に記載した発明に対応する実施形態は図１０に示す第５実施形態である。そして、第１〜第４実施形態は特許請求の範囲に記載した発明の前提となる参考例を示す。
（第１実施形態）
図１〜図６により、本発明の第１実施形態について説明する。図１は、本実施形態の遠心式送風機１０の断面図であり、図２は図１の概略上面図である。なお、本実施形態の遠心式送風機１０は、車両用空調装置に適用されており、車室内へ向けて空気を送風する機能を果たす。また、遠心式送風機１０の送風空気は、図示しない蒸発器、ヒータコア等の熱交換手段により温度調整されて車室内へ吹き出される。

図１に示すように、遠心式送風機１０は、遠心式多翼ファン１１、スクロールケーシング１６、電動モータ２０等から構成される。まず、遠心式多翼ファン１１は、回転駆動されることによって径内周側に吸入した空気を径外周側へ吹き出すものである。

この遠心式多翼ファン１１は、図１、２に示すように、遠心式多翼ファン１１の回転軸１２回りに一定間隔で環状に配置された複数枚のブレード１３、回転軸１２方向一端側から複数枚のブレード１３を保持する保持プレート１４、保持プレート１４に対して回転軸１２方向反対側に配置されたシュラウド１５等を有して構成される。

なお、本実施形態では、ブレード１３として、回転軸１２に垂直な断面において、遠心式多翼ファン１１の回転方向Ｖに対して逆向きに凸となるように湾曲し、さらに、外周側端部の方向が遠心式多翼ファン１１の回転方向Ｖに向かって傾いた前向き羽根（ＪＩＳ Ｂ ０１３２ ５２３４）を採用している。

このブレート１３の詳細については図３により説明する。図３（ａ）は、ブレード１３の側面図であり、図３（ｂ）は、図３（ａ）のＡ矢視図およびＢ−Ｂ〜Ｆ−Ｆの各断面図である。つまり、図３は、前述した従来技術のブレードを示す図１２と同様の図示方法で本実施形態のブレード１３を示したものである。

図３に示すように、本実施形態のブレード１３は、従来技術のブレードと同様に、回転軸１２方向から見て略円弧状の形状で、遠心式多翼ファン１１の内径寸法を略一定とする一定部１３ａおよび一定部１３ａに対して遠心式多翼ファン１１の内径寸法が拡大する方向に内周側を回転軸１２方向に対して傾斜させた傾斜部１３ｂを有している。

さらに、本実施形態のブレード１３では、図３（ｂ）のＣ−Ｃ断面図に示すように、回転軸１２に垂直な断面における傾斜部１３ｂの内周側端部１３ｃの周方向厚み寸法Ｔ１（以下、第１厚み寸法Ｔ１という。）が、一定部１３ａの周方向厚み寸法のうち、回転軸１２からの距離（半径）が傾斜部１３ｂの内周側端部１３ｃと同一となる部位の周方向厚み寸法Ｔ２（以下、第２厚み寸法Ｔ２という。）よりも小さく形成されている。

なお、図３（ｂ）では、図示の都合上、Ｃ−Ｃ断面のみに第１厚み寸法Ｔ１および第２厚み寸法Ｔ２の符号を付しているが、Ｔ１とＴ２との寸法関係はＢ−Ｂ断面およびＤ−Ｄ断面においても同様である。

さらに、本実施形態のブレード１３では、図３（ｂ）のＥ−Ｅ断面図に示すように、回転軸１２に垂直な断面における一定部１３ａの内周側端部の周方向厚み寸法Ｔ３（以下、Ｔ３という）が、第２厚み寸法Ｔ２よりも小さく形成されている。つまり、回転軸１２に垂直な断面におけるブレード１３の一定部１３の内周側の断面形状は、内周側から外周側へ向かって徐々に広がる形状になっている。

なお、図３（ｂ）では、図示の都合上、Ｅ−Ｅ断面のみに第２厚み寸法Ｔ２および第３厚み寸法Ｔ３の符号を付しているが、Ｔ２とＴ３との寸法関係はＦ−Ｆ断面においても同様である。

保持プレート１４は、図１に示すように、中央側が複数枚のブレード１３の内周側へ窪んだ略円錐形状に形成され、ブレード１３のうち一定部１３ａが形成された回転軸１２方向一端側から複数枚のブレード１３を保持している。

さらに、保持プレート１４の中央部には、後述する電動モータ２０の回転軸が嵌合されるボス部１４ａが設けられている。なお、電動モータ２０の回転軸とボス部１４ａとは、Ｄ穴嵌合などによって回り止めされており、電動モータ２０の回転軸が回転すると、保持プレート１４（遠心式多翼ファン１１）が連動して回転する。

シュラウド１５は、その断面が回転軸１２方向から回転軸１２径外周側に湾曲する略円弧状に形成された環状部材である。従って、回転軸１２に対して外周側に向かうほどブレード１３の回転軸１２方向長さｈが縮小している。また、シュラウド１５は、ブレード１３のうち傾斜部１３ｂが形成された回転軸１２方向一端側、すなわち保持プレート１４に対して回転軸１２方向反対側に配置されている。

さらに、シュラウド１５は、ブレード１３の傾斜部１３ｂ側の端部を連結して、保持プレート１４とともに複数枚のブレード１３を保持する機能を果たすだけでなく、遠心式多翼ファン１１の内周側から外周側へブレード１３内を流れる空気の流れ方向をガイドする機能も果たす。また、シュラウド１５の回転軸１２方向端部には、ブレード１３よりも回転軸方向に突出した円筒状の突出部１５ａが設けられている。

なお、本実施形態では、ブレード１３、保持プレート１４およびシュラウド１５を、樹脂（例えば、ポリプロピレン樹脂）にて一体に成形している。もちろん、ブレード１３、保持プレート１４およびシュラウド１５を別体で構成して、接着などで一体に構成してもよい。さらに、ブレード１３、保持プレート１４およびシュラウド１５を金属にて形成してもよい。

次に、スクロールケーシング１６は、遠心式多翼ファン１１と同じ樹脂で形成され、遠心式多翼ファン１１を回転可能に収容するとともに、遠心式送風機１０の外殻を形成するものである。

このスクロールケーシング１６には、遠心式多翼ファン１１から外周側に吹き出された空気が通過する渦巻き状の送風空気通路１７、送風空気通路１７の巻き終わり側に設けられて空気を吹き出す吹出口１８、遠心式多翼ファン１１の内周側に空気を吸入させる吸入口１９が形成されている。

なお、図２に示すように、遠心式多翼ファン１１はスクロールケーシング１６の中心部に位置するように配置されている。また、スクロールケーシング１６の外形壁１６ａは、回転軸１２からの距離（スクロール半径）Ｒｓが遠心式多翼ファン１１の回転方向Ｖに向かって徐々に拡大する形状になっており、これにより渦巻き状の送風空気通路１７が形成されている。

従って、送風空気通路１７の通路断面積は、スクロールの巻き始め側から巻き終わり側へ向かうほど拡大し、遠心式多翼ファン１１から吹き出された空気を効率良く集合させて、送風空気通路１７の最下流側に配置された吹出口１８から吹き出すことができる。

吸入口１９は、スクロールケーシング１６の回転軸１２に垂直な端面のうち、ブレード１３の傾斜部１３ｂが設けられた側（シュラウド１５が配置された側）に開口している。従って、ブレード１３の傾斜部１３ｂは、一定部１３ａに対して吸入口１９側に形成され、吸入口１９側に向かうほど遠心式多翼ファン１１ の内径寸法を拡大させている。

さらに、吸入口１９の開口径寸法φＤは、遠心式多翼ファン１１の最小内径寸法φｄよりも大きく形成されている。また、吸入口１９の開口外縁部には、遠心式多翼ファン１１の内周側に空気を導く導入通路を形成する環状（図２参照）のベルマウス２１がスクロールケーシング１６に一体成形されている。

このベルマウス２１の回転軸１２に平行な断面の内壁側断面形状は、図１に示すように、上述したシュラウド１５の突出部１５ａとの間に微小隙間を保ちながら、突出部１５ａの断面形状に沿うよう形成されている。

次に、電動モータ２０は、遠心式多翼ファン１１を回転駆動する駆動手段であって、直流モータで構成されている。なお、電動モータ２０は、図示しない制御装置から出力される制御電圧によって回転数制御される。

この電動モータ２０の回転軸は、前述の如く、遠心式多翼ファン１１の保持プレート１４に連結されており、さらに、電動モータ２０の本体部は、スクロールケーシング１６の回転軸１２に垂直な端面のうち、ブレート１３に一定部１３ａが設けられた側（保持プレート１４が配置された側）に取り付けられている。

次に、上記構成における本実施形態の作動について説明する。まず、制御装置から電動モータ２０に制御電圧が供給されると、遠心式多翼ファン１１が図２の矢印Ｖ方向に回転駆動する。

遠心式多翼ファン１１は回転軸１２方向一端側の吸入口１９から径内周側に吸入された空気を径外周側へ吹き出す。遠心式多翼ファン１１から吹き出された空気は送風空気通路１７内を吹出口１８側へ向かって流れ、吹出口１８から遠心式送風機１０の外部へ吹き出される。

次に、図４、５により、上記構成における本実施形態の効果について説明する。図４は、本実施形態の遠心式送風機１０と従来技術の遠心式送風機の仕様を比較した図表である。すなわち、従来技術の遠心式送風機の寸法諸元に対する本実施形態の遠心式送風機１０の寸法諸元を比で表したものである。

図４に示すように、本実施形態では、第１厚み寸法Ｔ１を従来技術に対して小さく形成（具体的には、３分の２程度）としているので、従来技術に対して、傾斜部１３ｂの内周側端部を薄肉化でき、各ブレード１３間の吸い込み面積を約２％拡大することができる。

さらに、図５のグラフでは、作動時におけるファン効率ηｆ、比騒音Ｋｓ、圧力係数ψについて、本実施形態の遠心式送風機１０と従来技術の遠心式送風機とを比較した結果を示す。なお、図５では、本実施形態の遠心式送風機１０の性能を実線（□プロットを滑らかに繋いだ線）で示し、従来技術の遠心式送風機の性能を破線（○プロットを滑らかに繋いだ線）で示している。

図５における横軸は、流量係数φであり、遠心式送風機１０の特性上の流量を表す無次元数である（ＪＩＳ Ｂ ０１３２ ２１０１）。流量係数φは、以下式Ｆ１によって求められる。
φ＝Ｑ／（Ａ×ｕ）…（Ｆ１）
ここで、Ｑは空気流量、Ａは代表面積であり、ｕは遠心式多翼ファン１１の最外径の周速度である。

ファン効率ηｆは、遠心式多翼ファン１１へ入力したエネルギーに対する遠心式多翼ファン１１が出力したエネルギーの割合、すなわちエネルギー変換効率である。ファン効率ηｆは、以下式Ｆ２によって求められる。
ηｆ＝Ｑ×Ｐｔ／（Ｌ×Ｎ）…（Ｆ２）
ここで、Ｐｔはファン全圧、Ｌは軸動力、Ｎは回転速度である。

比騒音Ｋｓは、遠心式多翼ファン１１の単位風量および単位全圧当たりに発生する機種固有の騒音レベルである（ＪＩＳ Ｂ ０１３２ ４０６１）。比騒音Ｋｓは、以下式Ｆ３によって求められる。
Ｋｓ＝Ｋ−１０×ｌｏｇ（Ｑ×Ｐｔ²）＋２０…（Ｆ３）
ここで、Ｋは送風機騒音である。

圧力係数ψは、遠心式送風機１０特性状の圧力を表す無次元数であり、以下式Ｆ４によって求められる。
ψ＝Ｈａｄ／（ｕ²／２ｇ）…（Ｆ４）
ここで、Ｈａｄは等エントロピ（断熱）ヘッドであり、ｇは重力加速度である。

図５によれば、本実施形態の遠心式送風機１０は、従来技術の遠心式送風機に対して、流量係数φの実用領域の全域に亘って、ファン効率ηｆが向上し、比騒音Ｋｓが低減し、さらに、圧力係数ψを向上させることができる。

特に、本実施形態の如く、車両用空調装置では、乗員の顔に向かって空調風を送風するモード（以下、ＦＡＣＥモードという。）、乗員の足下に向かって空調風を送風するモード（以下、ＦＯＯＴモードという。）等が存在し、それぞれのモード毎に流量係数φが異なる。このため、車両用空調装置に適用される遠心送風機１０では流量係数φの実用領域が広い。

例えば、本実施形態の車両用空調装置では、ＦＡＣＥモードにおいては、流量係数φが０．３前後となり、ＦＯＯＴモードにおいては、流量係数φが０．２前後となる。これに対して、本実施形態の遠心式送風機１０によれば、いずれのモードにおいても、従来技術の遠心式送風機に対して、ファン効率ηｆ向上効果、比騒音Ｋｓ低減効果、さらに、圧力係数ψ向上効果を得ることができる。

ここで、この効果を得ることができる理由の詳細を図６により説明する。なお、図６（ａ）は傾斜部１３ａを略流線に平行な断面で切った断面における吸入空気の流れを示す説明図であり、具体的には、図６（ｂ）のＹ−Ｙ断面図である。つまり、図６は、前述した従来技術のブレードを示す図１３と同様の図示方法で本実施形態のブレード１３を示したものである。

前述の如く、本実施形態のブレード１３の傾斜部１３ｂでは、第１厚み寸法Ｔ１が第２厚み寸法Ｔ２よりも小さく形成されているので、図６（ａ）に示すように、吸入空気が傾斜部１３ｂの内周側端部に衝突することなくスムーズに流れる。これにより、従来技術に対して、吸入空気がブレード１３から剥離する剥離域（図６（ａ）の領域Ｗ）を拡大させてしまうことを抑制して、各ブレード１３間の有効吸い込み面積を拡大できる。

その結果、吸入空気が各ブレード１３間へ流入しやすくなり、同一送風量を送風する際に、従来技術の遠心式送風機に対して、ブレード１３内部の空気流速を下げることができる。従って、流速の６乗に比例する流体騒音を低減でき、さらに、流速の２乗に比例する圧力損失を低減できる。これにより、本実施形態の遠心式送風機１０では、傾斜部１３ｂにおける風切り音の発生を抑制でき、さらに、ファン効率ηｆを向上させることができる。

換言すると、本実施形態では、吸入口１９から傾斜部１３ｂへ流入する空気の流れ方向に平行な断面（図６（ｂ）のＹ−Ｙ断面）における傾斜部１３ｂの内周側の断面形状が、内周側端部１３ｃから外周側へ向かって徐々に広がる形状になっていることによって、遠心式送風機１０の騒音の低減およびファン効率の向上を図ることができる。

さらに、Ｙ−Ｙ断面は、傾斜部１３ｂの中心軸１２に対する傾斜角θに対して、略垂直であることから、Ｙ−Ｙ断面における傾斜部１３ｂの内周側の断面形状は、傾斜部１３ｂの傾斜角θに垂直な断面における傾斜部１３ｂの断面形状と表現することもできる。

また、本実施形態では前述の如く、従来技術に対して第１厚み寸法Ｔ１を小さく形成したことによる各ブレード１３間の吸い込み面積の拡大によって、より一層、各ブレード１３間へ吸入空気を流入しやすくできる。

また、本実施形態では、ベルマウス２１の回転軸１２に平行な断面の内壁側断面形状が、シュラウド１５の突出部１５ａとの間に微小隙間を保ちながら、突出部１５ａの断面形状に沿うよう形成されているので、この微小隙間によってラビリンスシール構造を構成できる。これにより、送風空気がブレード１３の外周側から微小隙間を介して吸入口１９側へ逆流してしまうこと防止できるので、より一層、ファン効率ηｆを向上できる。

さらに、本実施形態の遠心式多翼ファン１１では、従来形状の遠心式多翼ファンに対して、第１厚み寸法Ｔ１を小さくしているだけなので、遠心式多翼ファン１１を樹脂の射出成形によって成形する際に下の型抜きだけで容易に一体成形できる。従って、従来技術に対して製造費の増加を招くことがない。

しかも、第１厚み寸法Ｔ１を小さくしているので、遠心式多翼ファン１１全体としての重量を低減させ、回転時のアンバランス（偏心回転）を少なくできるとともに、材料費も低減できる。

もちろん、本実施形態の遠心式多翼ファン１１においても、ブレード１３の吸入口１９側の端部から吸入される副流空気による不安定な渦の発生を抑制して、ブレード１３の内周側から吸入される主流空気と副流空気との干渉による騒音も低減できる。

（第２実施形態）
本実施形態では、上述の第１実施形態のブレード１３に対して、図７に示す、ブレード２３を採用している。図７（ａ）は、ブレード２３の側面図であり、図７（ｂ）は、図７（ａ）のＡ矢視図およびＢ−Ｂ〜Ｆ−Ｆの各断面図である。つまり、図７は、図３と同様に本実施形態のブレード２３を示したものである。

本実施形態のブレード２３も第１実施形態のブレード１３と同様の一定部２３ａおよび傾斜部２３ｂを有している。さらに、このブレード２３は、傾斜部２３ｂの内周側端部２３ｃの形状が、内周側に向かって凸状の略円弧形状になっている。すなわち、図７（ｂ）のＤ−Ｄ断面に例示するように、傾斜部２３ｂの内周側端部２３ｃにＲ面取りが施されている。

なお、図７（ｂ）では、図示の都合上、Ｄ−Ｄ断面のみにＲ面取りを示しているが、内周側端部２３ｃの形状は、Ｂ−Ｂ断面、Ｃ−Ｃ断面においても同様にＲ面取りされている。その他の構成は、第１実施形態と同様である。

従って、本実施形態の遠心式送風機１０を作動させても、第１実施形態と同様に、傾斜部２３ｂにおける風切り音の発生および傾斜部２３ｂからブレード２３へ流入する吸入空気の圧力損失を抑制して、遠心式送風機１０の騒音の低減およびファン効率の向上を図ることができる。

さらに、内周側端部２３ｃがＲ面取りされているので、吸入口１９から傾斜部１３ｂへ流入する吸入空気が傾斜部１３ｂの内周側端部１３ｃに衝突してしまうことを効果的に防止できる。その結果、より一層、ファン効率ηｆを向上できる。

（第３実施形態）
本実施形態では、上述の第１実施形態のブレード１３に対して、図８に示す、ブレード３３を採用している。図８（ａ）は、ブレード３３の側面図であり、図８（ｂ）は、図８（ａ）のＡ矢視図およびＢ−Ｂ〜Ｆ−Ｆの各断面図である。つまり、図８は、図３と同様に本実施形態のブレード３３を示したものである。

本実施形態のブレード３３も第１実施形態のブレード３３と同様の一定部３３ａおよび傾斜部３３ｂを有している。さらに、このブレード３３は、回転軸１２に垂直な断面における一定部３３ａの周方向厚み寸法が内周側から外周側へ至るまで変化しない形状になっている。すなわち、第２厚み寸法Ｔ２と第３厚み寸法Ｔ３が同一になっている。その他の構成は、第１実施形態と同様である。

従って、本実施形態の遠心式送風機１０を作動させても、第１厚み寸法Ｔ１が第２厚み寸法Ｔ２よりも小さく形成されていることの効果によって、遠心式送風機１０の騒音の低減およびファン効率の向上を図ることができる。

（第４実施形態）
上述の第１〜第３実施形態では、断面略円弧状の環状のシュラウド１５を採用しているが、本実施形態では、断面略直線状の筒状のシュラウド２５を採用している。なお、本実施形態では、図９に示すように、第１実施形態の遠心式多翼ファン１１にシュラウド２５を適用している。その他の構成は第１実施形態と同様である。

このシュラウド２５を採用しても、第１厚み寸法Ｔ１が第２厚み寸法Ｔ２よりも小さく形成されていることの効果によって、遠心式送風機１０の騒音の低減およびファン効率の向上を図ることができる。

さらに、シュラウド２５の形状が、第１実施形態のシュラウド１５に対して簡略化されたことにより、より一層、容易に遠心式多翼ファン１１を成形できる。もちろん、シュラウド２５を第２、第３実施形態の遠心式多翼ファン１１に適用してもよい。

（第５実施形態）
本実施形態では、第１実施形態の遠心式送風機１０に対して、図１０に示すように、スクロールケーシング１６のベルマウス２１に吸入口１９へ吸入される空気をガイドするガイド部２２が形成されている。なお、図１０は、本実施形態の遠心式送風機１０の軸方向断面図である。その他の構成は第１実施形態と同様である。

このガイド部２２は、吸入口１９の開口外縁部を形成するベルマウス２１に沿って、環状に形成されている。さらに、ガイド部２２の回転軸１２に平行な断面における吸入口１９側断面形状は、回転軸１２に向かって凸状の略円弧状に形成されている。これにより、吸入口１９の開口径寸法φＤは、回転軸１２方向において空気流れ下流側に向かって、徐々に縮小して再び拡大する形状となる。

より具体的には、ガイド部２２の回転軸１２側壁面うち回転軸１２側へ最も突出した部位によって形成される吸入口１９の最小開口径寸法φＤ−ｍｉｎとガイド部２２の回転軸１２側壁面うち遠心式多翼ファン１１側端部によって形成される吸入口１９の開口径寸法φＤ−ｔｉｐとの関係が、以下式Ｆ５の関係になっている。
φＤ−ｍｉｎ＜φＤ−ｔｉｐ…（Ｆ５）
本実施形態の遠心色送風機１０を作動させると、第１実施形態と全く同様の効果を得ることができるだけなく、空気が物体に沿って流れようとする性質（コアンダ効果）によって、吸入空気が吸入口１９から傾斜部１３ｂへ流入しやすくなるので、より一層、第１厚み寸法Ｔ１が第２厚み寸法Ｔ２よりも小さく形成されていることの効果を得やすい。

（他の実施形態）
上述の実施形態では、シュラウド１５の突出部１５ａとベルマウス２１の内周側壁面によってラビリンスシール構造を構成しているが、このラビリンスシール構造は、構成されていなくてもよい。また、上述の実施形態では、本発明の遠心式送風機１０を車両用空調装置に適用しているが、本発明の適用はこれに限定されない。

第１実施形態の遠心式送風機の軸方向断面図である。 第１実施形態の遠心式送風機の上面図である。 （ａ）は、第１実施形態のブレードの側面図であり、（ｂ）は、（ａ）のＡ矢視図およびＢ−Ｂ〜Ｆ−Ｆ断面図である。 第１実施形態の遠心式送風機と従来技術の遠心式送風機の仕様を比較した図表である。 流量係数とファン効率、比騒音および圧力係数との関係を示すグラフである。 （ａ）は、（ｂ）のＹ−Ｙ断面図であり、（ｂ）は、第１実施形態の遠心式送風機の軸方向断面図である。 （ａ）は、第２実施形態のブレードの側面図であり、（ｂ）は、（ａ）のＡ矢視図およびＢ−Ｂ〜Ｆ−Ｆ断面図である。 （ａ）は、第３実施形態のブレードの側面図であり、（ｂ）は、（ａ）のＡ矢視図およびＢ−Ｂ〜Ｆ−Ｆ断面図である。 （ａ）は、第４実施形態のブレードの側面図であり、（ｂ）は、（ａ）のＡ矢視図およびＢ−Ｂ〜Ｆ−Ｆ断面図である。 第５実施形態の遠心式送風機の軸方向断面図である。 従来技術の遠心式送風機における流れ解析結果を示す軸方向断面図である。 （ａ）は、従来技術のブレードの側面図であり、（ｂ）は、（ａ）のＡ矢視図およびＢ−Ｂ〜Ｆ−Ｆ断面図である。 （ａ）は、（ｂ）のＹ−Ｙ断面図であり、（ｂ）は、従来技術の遠心式送風機の軸方向断面図である。

符号の説明

１１…遠心式多翼ファン、１２…回転軸、
１３、２３、３３…ブレード、１３ａ、２３ａ、３３ａ…一定部、
１３ｂ、２３ｂ、３３ｂ…傾斜部、１３ｃ、２３ｃ、３３ｃ…内周側端部、
１５…シュラウド、１５ａ…突出部、１６…スクロールケーシング、
１９…吸入口、２１…ベルマウス、２２…ガイド部、
Ｔ１…第１厚み寸法、Ｔ２…第２厚み寸法、Ｔ３…第３厚み寸法。

Claims (4)

1. 回転軸（１２）周りに環状に配置された複数枚のブレード（１３、２３、３３）を有する遠心式多翼ファン（１１）と、
   前記遠心式多翼ファン（１１）を収容するとともに、前記回転軸（１２）方向の一端側に空気を吸入する吸入口（１９）が形成された渦巻き状のスクロールケーシング（１６）とを備え、
   前記吸入口（１９）の開口径寸法（φＤ）は、前記遠心式多翼ファン（１１）の最小内径寸法（φｄ）よりも大きく形成され、
   前記ブレード（１３、２３、３３）は、前記遠心式多翼ファン（１１）の内径寸法を略一定とする一定部（１３ａ、２３ａ、３３ａ）、および、前記一定部（１３ａ、２３ａ、３３ａ）よりも前記吸入口（１９）側に形成されて、前記吸入口（１９）側に向かうほど前記遠心式多翼ファン（１１）の内径寸法を拡大させる傾斜部（１３ｂ、２３ｂ、３３ｂ）を有する遠心式送風機であって、
   前記回転軸（１２）に垂直な断面における前記傾斜部（１３ｂ、２３ｂ、３３ｂ）の前記回転軸（１２）周方向の厚み寸法のうち、前記傾斜部（１３ｂ、２３ｂ、３３ｂ）の内周側端部（１３ｃ、２３ｃ、３３ｃ）の厚み寸法を第１厚み寸法（Ｔ１）とし、
   前記回転軸（１２）に垂直な断面における前記一定部（１３ａ、２３ａ、３３ａ）の前記回転軸（１２）周方向の厚み寸法のうち、前記回転軸（１２）からの距離が前記傾斜部（１３ｂ、２３ｂ、３３ｂ）の内周側端部（１３ｃ、２３ｃ、３３ｃ）までの距離と同一となる部位の厚み寸法を第２厚み寸法（Ｔ２）としたときに、
   前記第１厚み寸法（Ｔ１）が、前記第２厚み寸法（Ｔ２）よりも小さく形成されており、
   さらに、前記遠心式多翼ファン（１１）は、前記複数枚のブレード（１３）の前記吸入口（１９）側端部に設けられた環状のシュラウド（１５）を有し、
   前記シュラウド（１５）には、前記吸入口（１９）側へ向かって突出した突出部（１５ａ）が設けられ、
   前記吸入口（１９）の開口外縁部には、環状のベルマウス（２１）が形成され、
   前記回転軸（１２）に平行な断面における前記環状のベルマウス（２１）の内壁側断面形状は、前記突出部（１５ａ）との間に微小隙間を介して、前記突出部（１５ａ）の断面形状に沿うよう形成されており、
   前記吸入口（１９）へ吸入される空気をガイドする環状のガイド部（２２）が、前記環状のベルマウス（２１）の内周側部位から空気流れ上流側へ延出するように前記環状のベルマウス（２１）と連続して形成され、
   前記環状のガイド部（２２）は前記環状のシュラウド（１５）の内周側に位置するとともに、前記環状のガイド部（２２）のうち前記遠心式多翼ファン（１１）側端部が、前記突出部（１５ａ）の先端部よりも前記遠心式多翼ファン（１１）に向かう空気流れの下流側に位置するようになっており、
   前記環状のガイド部（２２）の前記回転軸（１２）に平行な断面における前記吸入口（１９）側断面形状は、前記回転軸（１２）に向かって凸状の略円弧状に形成されており、
   前記環状のガイド部（２２）の前記回転軸（１２）側壁面のうち前記回転軸（１２）側へ最も突出した部位によって形成される前記吸入口（１９）の最小開口径寸法（φＤ−ｍｉｎ）と前記環状のガイド部（２２）の前記回転軸（１２）側壁面のうち前記遠心式多翼ファン（１１）側端部によって形成される前記吸入口（１９）の開口径寸法（φＤ−ｔｉｐ）との関係が、
   φＤ−ｍｉｎ＜φＤ−ｔｉｐとなっていることを特徴とする遠心式送風機。
2. さらに、前記回転軸（１２）に垂直な断面における前記一定部（１３ａ、２３ａ）の前記回転軸（１２）周方向の厚み寸法のうち、前記一定部（１３ａ、２３ａ）の内周側端部の厚み寸法を第３厚み寸法（Ｔ３）としたときに、
   前記第３厚み寸法（Ｔ３）は、前記第２厚み寸法（Ｔ２）よりも小さく形成され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. 前記吸入口（１９）から前記傾斜部（１３ｂ、２３ｂ、３３ｂ）へ流入する空気の流れ方向に平行な断面（Ｙ−Ｙ）における前記傾斜部（１３ｂ、２３ｂ、３３ｂ）の内周側の断面形状は、前記傾斜部（１３ｂ、２３ｂ、３３ｂ）の内周側端部（１３ｃ、２３ｃ、３３ｃ）から外周側へ向かって徐々に広がる形状になっていることを特徴とする請求項１または２に記載の遠心式送風機。
4. 前記回転軸（１２）に垂直な断面における傾斜部（２３ｂ）の内周側端部（２３ｃ）の形状は、前記回転軸（１２）に向かって凸状の略円弧形状になっ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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