JP5566663B2 - 多翼遠心ファンおよびそれを用いた空気調和機 - Google Patents

Description

本発明は、車両用空調装置等の空気調和機に広く適用されている多翼遠心ファンおよびそれを用いた空気調和機に関するものである。

舌部を基点とするスクロールケーシング内に、複数枚のブレードを有する羽根車がモータを介して回転自在に設置されている多翼遠心ファンは、冷凍、空調、あるいは換気装置等（以下、単に空気調和機という。）の送風用ファンに広く適用されている。かかる多翼遠心ファンにおいて、羽根車の回転によりスクロールケーシングの上面側に設けられている吸い込み口から軸方向に吸い込まれた空気は、羽根車の複数枚のブレード間を通り内周側から外周側へと遠心方向（半径方向）に向きを変えて圧送され、羽根車からスクロールケーシング内の空気流路へと流出された後、その内周面に沿って周方向へと送られ、吹出し口を経て外部へと送風されるようになっている。

このような多翼遠心ファンでは、スクロールケーシングの舌部付近で羽根車側への逆流が発生し、その逆流域と羽根車との干渉、逆流域での流れの乱れや渦による振動、更には主流の乱れや渦とスクロールケーシングとの干渉等により異音（耳障りな音）が発生することが知られている。その対策として、スクロールケーシングの空気流路下面を、羽根車の外周端下方位置から径外方向に向け下向きに傾斜させ、渦流の発生を抑制するようにしたものが特許文献１により提示されている。

また、スクロールケーシングの巻き終り部位から吹出し口領域に向うほど、傾斜面の角度が大きくなる捩れ面を形成し、二次流れを捩れ面に沿って径内方に拡大するように流すことにより、主流との干渉を抑制するようにしたものが特許文献２に示されている。さらに、スクロールケーシングの空気流路の出口側領域の下面に、空気流れ方向に沿ってリブまたは二次流れ抑制ベーンを設け、羽根車に向う二次流れを抑制することにより騒音を低減するようにしたものが特許文献３，４等に示されている。

特許第３４７６０８５号公報（図４−５参照） 特許第３６２２３００号公報（図１−３参照） 特許第３７８５７５８号公報（図１−４参照） 特開２００６−３０７８３０号公報（図２−３，５参照）

多翼遠心ファンでは、上記のように、羽根車内で空気流れが軸方向流れから遠心方向流れに向きが変えられるが、大部分は慣性力によって曲がり切れずに、羽根車内ではスクロールケーシングの下面側（モータ側）に偏った流れとなっている。この偏った流れは、スクロールケーシングの下部側流路に流出され、スクロールケーシングの内周面に沿う主流とそれに直交する方向の二次流れとにより複雑な流れを形成している。更に、舌部付近では舌部との干渉、スクロールケーシングの吹出し口領域ではディフューザ部（流路の急拡大部）による減速の影響もあり、舌部前後からディフューザ部にかけては、流れが不安定になり易く、運転状態によって異音（低周波音）が発生することがあった。

特に、昨今では、空気調和機のコンパクト化に関連して、多翼遠心ファンの外径を小さくしながら風量を確保できるように、アスペクト比（羽根車の外径Ｄとその出口側のブレード軸方向長さＢとの比；Ｂ／Ｄ）を大きくする傾向にある。このため、羽根車内での流れの偏りがより顕著となり、風量が増大するモータ側では羽根車から流出される空気の流出方向が、アスペクト比が小さい羽根車と比較して相対的に半径方向外向きとなる。その結果、舌部において剥離が生じ易くなり、舌部付近では羽根車側への逆流と剥離による渦流とが同時に発生し、渦が下から上へと巻き上がる現象が生じることがあり、舌部前後から吹出し口領域のディフューザ部にかけての流れの乱れに対して、上記した従来の対応策では制御仕切れなくなっている。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、舌部前後から吹出し口領域のディフューザ部にかけての流れの不安定化、乱れ、偏りに起因して発生する低周波音を抑制することができる多翼遠心ファンおよびそれを用いた空気調和機を提供することを目的とする。

上記した課題を解決するために、本発明の多翼遠心ファンおよびそれを用いた空気調和機は、以下の手段を採用する。
すなわち、本発明にかかる多翼遠心ファンは、舌部を基点として渦巻き状に形成されたスクロールケーシング内に、多数のブレードを有する羽根車が回転自在に設けられている多翼遠心ファンにおいて、前記スクロールケーシングは、その下面の前記羽根車を支持する環状フランジ部の径外方側に回転軸方向に拡張された空気流路を形成する軸方向拡張部を備え、前記軸方向拡張部の前記スクロールケーシングの巻き終り部位と舌部との中間の吹出し口領域に、径内方側面から径外方向に向けて周方向の空気流れと正対するように半径方向に所定寸法突出された突起が設けられていることを特徴とする。

本発明によれば、スクロールケーシング下面の回転軸方向に拡張された空気流路を形成する軸方向拡張部の巻き終り部位と舌部との中間の吹出し口領域に、径内方側面から径外方向に向けて周方向の空気流れと正対するように半径方向に所定寸法突出された突起が設けられているため、スクロールケーシングの巻き終り部位と舌部との中間に設けられている半径方向に突出する突起により局所的に流れを剥離させ、その局所的剥離で流れを安定化させることにより、舌部付近において発生していた主流の乱れや渦の変動を安定化することができる。その結果、舌部より下流域での空気流れを安定化させることができ、舌部付近での流れの乱れがディフューザ部（流路の急拡大部）に至ることにより発生する、特に５００Ｈｚ付近の周波数成分を有する低周波音（異音）を低減することができる。

さらに、本発明の多翼遠心ファンは、上記の多翼遠心ファンにおいて、前記突起は、その回転軸方向の高さが前記環状フランジ部と略同一高さとされていることを特徴とする。

本発明によれば、突起の回転軸方向の高さが、環状フランジ部と略同一高さとされているため、突起が羽根車から空気流路に流出される空気流を阻害することはなく、軸方向拡張部の空気流路を流れる主流に対してのみ正対し、その流れに対して適度な剥離を局所的に生じさせることができる。これによって、舌部付近から吹出し口領域のディフューザ部出口にかけての空気流れを安定化させ、低周波音の発生を抑制することができる。

さらに、本発明の多翼遠心ファンは、上述のいずれかの多翼遠心ファンにおいて、前記突起は、前記スクロールケーシングの回転軸方向に拡張されている前記軸方向拡張部内の空気流路の内周壁の一部を該空気流路の内側に突出することにより、該スクロールケーシングのロワーケーシングと一体に成形されていることを特徴とする。

本発明によれば、突起が、スクロールケーシングの回転軸方向に拡張されている軸方向拡張部内の空気流路の内周壁の一部を内側に突出することにより、該スクロールケーシングのロワーケーシングと一体に成形されているため、軸方向拡張部の空気流路に突起を設けるに当り、その内周壁の一部を空気流路の内側に突出させてロワーケーシングと一体に成形すればよく、従って、突起を設けることによる工数増大やコスト上昇を抑制することができる。

さらに、本発明の多翼遠心ファンは、上述のいずれかの多翼遠心ファンにおいて、前記スクロールケーシングには、前記吹出し口領域の前記舌部近傍からディフューザ部出口にかけて、該ディフューザ部壁面上に空気流れ方向に沿う複数条のリブ状突起が突設されていることを特徴とする。

本発明によれば、スクロールケーシングの吹出し口領域の舌部近傍からディフューザ部（流路の急拡大部）出口にかけて、該ディフューザ部壁面上に空気流れ方向に沿う複数条のリブ状突起が突設されているため、スクロールケーシングの軸方向拡張部内を流れる周方向の主流に対して直交する方向に流れる二次流れの不安定な挙動を、空気流れ方向に沿って突設されているリブ状突起によって抑えることができる。従って、主流の流れを妨げることなく、吹出し口領域の舌部近傍からディフューザ部出口にかけての二次流れを安定化し、２５０Ｈｚ付近および５００Ｈｚ付近の低周波音（異音）の発生を低減することができる。

さらに、本発明の多翼遠心ファンは、上記の多翼遠心ファンにおいて、前記リブ状突起は、前記スクロールケーシングの前記ディフューザ部壁面に一体に成形されていることを特徴とする。

本発明によれば、リブ状突起が、スクロールケーシングのディフューザ部壁面に一体に成形されているため、ディフューザ部壁面にリブ状突起を設けるに当り、その壁面の一部を内面側に突出させて一体に成形すればよく、従って、リブ状突起を設けることによる工数増大やコスト上昇を抑制することができる。

さらに、本発明にかかる多翼遠心ファンは、舌部を基点として渦巻き状に形成されたスクロールケーシング内に、多数のブレードを有する羽根車が回転自在に設けられている多翼遠心ファンにおいて、前記スクロールケーシングは、その下面の前記羽根車を支持する環状フランジ部の径外方側に回転軸方向に拡張された空気流路を形成する軸方向拡張部を備え、前記軸方向拡張部の前記スクロールケーシングの巻き終り部位より下流側の吹出し口領域の舌部近傍に、該舌部の上流側からその吹出し口領域の内周側面にかけて回転軸方向高さが漸次高くされた渦制御板が設けられていることを特徴とする。

本発明によれば、スクロールケーシングの回転軸方向に拡張された空気流路を形成する軸方向拡張部の巻き終り部位より下流側の吹出し口領域の舌部近傍に、舌部の上流側からその吹出し口領域の内周側面にかけて回転軸方向高さが漸次高くされた渦制御板が設けられているため、この渦制御板によって、舌部付近において流れの逆流と剥離による渦流とが同時に発生し、軸方向拡張部の下方から上方に向って巻き上がる不安定な渦流の変動を抑えることができる。従って、舌部前後での流れの乱れがディフューザ部（流路の急拡大部）に至ることにより発生する５００Ｈｚ付近の周波数成分を有する低周波音（異音）を低減することができる。

さらに、本発明の多翼遠心ファンは、上記の多翼遠心ファンにおいて、前記渦制御板は、前記スクロールケーシング下面の前記環状フランジ部よりも上方部位まで延設されていることを特徴とする。

本発明によれば、渦制御板が、スクロールケーシング下面の環状フランジ部よりも上方部位まで延設されているため、舌部付近の軸方向拡張部の下方から環状フランジ部の上方に向けて巻き上がる不安定な渦流の変動を、環状フランジ部よりも上方部位まで延設されている渦制御板により抑えることができる。従って、舌部前後での流れの乱れがディフューザ部（流路の急拡大部）に至ることにより発生する低周波音を低減することができる。

さらに、本発明の多翼遠心ファンは、上述のいずれかの多翼遠心ファンにおいて、前記渦制御板が設けられている前記吹出し口領域の内周側面と対向する外周側面に、前記舌部近傍からディフューザ部の出口にかけて、該ディフューザ部での二次流れを制御する二次流れ制御板が設けられていることを特徴とする。

本発明によれば、渦制御板が設けられている吹出し口領域の内周側面と対向する外周側面側に、舌部近傍からディフューザ部の出口にかけて、該ディフューザ部での二次流れを制御する二次流れ制御板が設けられているため、スクロールケーシングの軸方向拡張部内を流れる周方向の空気流に対して直交する方向に流れる二次流れの不安定な挙動を、吹出し口領域の外周側面に設けられている二次流れ制御板によって抑えることができる。従って、吹出し口領域の舌部近傍からディフューザ部出口にかけての二次流れを安定化させることができ、２５０Ｈｚ付近および５００Ｈｚ付近の低周波音（異音）の発生を低減することができる。

さらに、本発明の多翼遠心ファンは、上記の多翼遠心ファンにおいて、前記二次流れ制御板は、その上端の高さが上流端側から下流端側まで略同一高さとされていることを特徴とする。

本発明によれば、二次流れ制御板の上端の高さが上流端側から下流端側まで略同一高さとされているため、舌部近傍からディフューザ部出口にかけての二次流れの不安定な挙動を確実に抑制し、安定化することができる。その結果、舌部近傍からディフューザ部出口にかけての空気流れの乱れを安定化させ、低周波音の発生を抑制することができる。

さらに、本発明の多翼遠心ファンは、上述のいずれかの多翼遠心ファンにおいて、前記渦制御板および前記二次流れ制御板は、前記スクロールケーシングのロワーケーシングに一体に成形されていることを特徴とする。

本発明によれば、渦制御板および二次流れ制御板が、スクロールケーシングのロワーケーシングに一体に成形されているため、舌部近傍の内周側面および舌部近傍からディフューザ部の出口にかけての外周側面に、それぞれ渦制御板および二次流れ制御板を設けるに当り、ロワーケーシングの壁面の一部を空気流路の内方側に突出させて一体に成形すればよく、従って、渦制御板および二次流れ制御板を設けることによる工数増大やコスト上昇を抑制することができる。

さらに、本発明にかかる空気調和機は、空気送風用のファンとして、上述のいずれかに記載の多翼遠心ファンが搭載されていることを特徴とする。

本発明によれば、空気調和機に搭載される空気送風用のファンが、上述のいずれかの多翼遠心ファンとされているため、低周波音の発生が低減された高性能の多翼遠心ファンを搭載することができ、従って、空気調和機を一段と低騒音化および高性能化することができる。

本発明の多翼遠心ファンによると、舌部付近での流れの逆流および剥離を抑制し、舌部付近において発生していた主流の乱れや渦の変動を安定化することができるため、舌部より下流域での空気流れを安定化させ、その偏りを抑制することができ、舌部付近での流れの乱れがディフューザ部（流路の急拡大部）に至ることによって発生する、特に５００Ｈｚ付近の周波数成分を有する低周波音（異音）を低減することができる。

また、本発明の多翼遠心ファンによると、渦制御板によって、舌部付近において流れの逆流と剥離による渦流とが同時に発生し、軸方向拡張部の下方から上方に向って巻き上がる不安定な渦流の変動を抑えることができるため、舌部前後での流れの乱れがディフューザ部（流路の急拡大部）に至ることにより発生する５００Ｈｚ付近の周波数成分を有する低周波音（異音）を低減することができる。

また、本発明の空気調和機によると、低周波音の発生が低減された高性能の多翼遠心ファンを搭載することができるため、空気調和機を一段と低騒音化および高性能化することができる。

本発明の第１実施形態に係る多翼遠心ファンの縦断面図である。 図１に示す多翼遠心ファンを横断してロワーケーシング側を見た横断面図である。 図２に示す多翼遠心ファンのａ−ａ断面図である。 図２に示す多翼遠心ファンのｂ−ｂ断面図である。 本発明の参考例に係る多翼遠心ファンのロワーケーシング側を見た横断面図である。 図５に示す多翼遠心ファンのｃ−ｃ断面図である。 本発明の第２実施形態に係る多翼遠心ファンのロワーケーシング側を見た横断面図である。 図７に示す多翼遠心ファンのｄ−ｄ断面図である。 図２に示す多翼遠心ファンの突起のみを設けた場合の騒音低減効果を表す図である。 図２に示す多翼遠心ファンの突起および柱状突起を設けた場合の騒音低減効果を表す図である。 図５に示す多翼遠心ファンの騒音低減効果を表す図である。 図７に示す多翼遠心ファンの渦制御板のみを設けた場合の騒音低減効果を表す図である。 図７に示す多翼遠心ファンの渦制御板および二次流れ制御板を設けた場合の騒音低減効果を表す図である。

以下に、本発明にかかる実施形態について、図面を参照して説明する。
［第１実施形態］
以下、本発明の第１実施形態について、図１ないし図４および図９，１０を用いて説明する。図１には、本発明の第１実施形態に係る多翼遠心ファンの縦断面図、図２には、そのロワーケーシング側を見た横断面図が示されている。
多翼遠心ファン１は、渦巻き状（スクロール状）に形成されている樹脂材製のスクロールケーシング２を備えている。

スクロールケーシング２は、上面４に吸い込み口５を形成するベルマウス６が設けられているアッパーケーシング３と、モータ２２および羽根車１７を支持する環状フランジ部８の外周に空気流路９が形成されているロワーケーシング７とから構成されている。このアッパーケーシング３およびロワーケーシング７は、上下方向（回転軸方向）の適宜位置で上下に２分割されており、それぞれが樹脂材で成形され、それを一体に結合することによってスクロールケーシング２を構成している。スクロールケーシング２は、上面４、下面（フランジ面）１０および外周面１１を有し、舌部１２を基点として渦巻き状に形成されている。

スクロールケーシング２には、その巻き始め部位である舌部１２の上流側の巻き終り部位１３から接線方向に延長された吹出し口１４が設けられており、この吹出し口１４の舌部１２から下流側の領域は、空気流路９が上下方向に急拡大されたディフューザ部（流路の急拡大部）１５（図６，８参照）とされており、ディフューザ部１５は下流側の空調ユニット（図示省略）に接続されている。

上記スクロールケーシング２の内部には、シュラウド１８とハブ１９間に多数のブレード２０を設けて構成された羽根車１７が配設されている。羽根車１７は、ハブ１９の中心に設けられているボス２１がロワーケーシング７の環状フランジ部８の中心に設置されているモータ２２の回転軸２３に固定されることにより、モータ２２を介して回転自在に支持されている。なお、本例では、スクロールケーシング２の巻き終り部位１３は、羽根車１７の回転軸２３の中心Φ１とスクロールケーシング２の舌部１２の中心Φ２とを結ぶ線を基準に、羽根車１７の回転方向への巻き角度をΘとしたとき、例えば、Θ≒３１０°の位置とされている。

また、スクロールケーシング２により羽根車１７の空気流出側に形成されている空気流路９は、スクロールケーシング２の舌部１２から巻き終り部位１３にかけて渦巻き方向に断面積が漸次拡大されるようになっているが、回転軸方向にも空気流路９の断面積を拡大するため、ロワーケーシング７の下面（フランジ面）１０側の羽根車１７および駆動モータ２２を支持する環状フランジ部８の径外方側に、回転軸方向に拡張された空気流路９Ａを形成する軸方向拡張部７Ａがロワーケーシング７と一体に成形されている。

上記多翼遠心ファン１において、羽根車１７を介して吸い込み口５から軸方向に吸い込まれた空気は、羽根車１７内で遠心方向に向きを変えられながら昇圧され、図１に示されるように、各ブレード２０の外縁から羽根車１７の接線方向に向けてスクロールケーシング２内の空気流路９へと流出される。この空気流は、スクロールケーシング２の内周面に沿って徐々に昇圧されながら吹出し口１４側へと圧送され、この吹出し口１４から下流側のディフューザ部（流路の急拡大部）１５を経て下流側の空調ユニットへ送風されるようになっている。

この過程で、空気流は、羽根車１７内で軸方向から遠心方向（半径方向）に向きが変化するが、流れの多くは慣性力によって曲がり切れずに、羽根車１７の内部ではスクロールケーシング２の下面１０側（モータ２２側）に偏った流れとなっている。特に、アスペクト比（羽根車１７の外径Ｄとその出口側のブレード軸方向長さＢとの比；Ｂ／Ｄ）の大きい多翼遠心ファン１ほど、その偏りが顕著になる傾向がある。このため、スクロールケーシング下面１０側（モータ２２側）での風量割合が増加し、羽根車１７からの空気の流出方向が接線方向から相対的に半径方向外向きとなり、舌部１２において剥離が生じ易くなる。

そこで、本実施形態では、舌部１２付近での上記剥離を抑制するとともに、舌部１２付近での羽根車１７側への流れの逆流を抑えるため、スクロールケーシング２の巻き終り部位１３と舌部１２との中間の吹出し口１４領域において、図３に示されるように、軸方向拡張部７Ａの内周壁にその壁面の一部を空気流路９Ａ側へ突出させてロワーケーシング７と一体に成形した突起２４を設けた構成としている。この突起２４は、径内方側面から径外方向に向けて周方向の空気流れと正対するように半径方向に所定寸法突出されたものであり、例えば周方向の幅寸法は約５ｍｍ、半径方向への突出量は約１０ｍｍとされ、その回転軸方向の高さは環状フランジ部８の下面１０の高さと略同一高さとされている。

また、多翼遠心ファン１では、スクロールケーシング２内の空気流路９の内周面に沿う周方向の空気流れの主流に対して、軸方向拡張部７Ａの空気流路９Ａにおいては主流に直交する方向の二次流れ（図１参照）が発生している。該二次流れの不安定な挙動が吹出し口１４領域での流れを乱し、運転状態によりディフューザ部１５で異音（低周波音）を発生する要因となっている。そこで、この二次流れの不安定な挙動を抑制するため、図２に示されるように、吹出し口１４領域の舌部１２の近傍からディフューザ部１５の出口にかけて、ディフューザ部１５の壁面上に空気流れ方向に沿う複数条のリブ状突起２５を突設した構成としている。

このリブ状突起２５は、その断面形状が、図４（Ａ），（Ｂ）に示されるように、半円形のリブ状突起２５Ａ、四角形のリブ状突起２５Ｂ、あるいは三角形のリブ状突起等とされており、スクロールケーシング２のディフューザ部１５の壁面に流路内方へと突出するように一体に成形され、二次流れに対しては直交するように設けられている。

以上に説明の構成により、本実施形態によれば、以下の作用効果を奏する。
羽根車１７の回転によりベルマウス６を介して吸い込み口５から軸方向に吸い込まれた空気は、羽根車１７の複数枚のブレード２０間を通って内周側から外周側へと遠心方向に向きを変えて圧送され、空気流路９内へと流出される。該空気流は、スクロールケーシング２内の空気流路９の内周面に沿って周方向へと静圧が上昇されつつ圧送され、吹出し口１４から流路が上下に急拡大されているディフューザ部１５を経て外部へと送風される。

この空気流は、スクロールケーシング２の舌部１２付近において羽根車１７側に向って逆流し、該逆流域と羽根車１７との干渉等により異音が発生することがある。また、羽根車１７内での空気流は、スクロールケーシング２の下面１０側（モータ２２側）に偏った流れとなっており、アスペクト比（羽根車１７の外径Ｄとその出口側のブレード軸方向長さＢとの比；Ｂ／Ｄ）の大きい多翼遠心ファン１ほどその傾向が強く（図１参照）、羽根車１７からの空気の流出方向が相対的に半径方向外向きとなる傾向がある。このため、舌部１２付近において流れが剥離し易い状態となる。

しかるに、本実施形態では、スクロールケーシング２の下面の回転軸方向に拡張された空気流路９Ａを形成する軸方向拡張部７Ａの巻き終り部位１３と舌部１２との中間の吹出し口１４領域に、径内方側面から径外方向に向けて周方向の空気流れと正対するように半径方向に所定寸法突出された突起２４を設け、該突起２４によって空気流路９Ａ内で局所的に流れを剥離させるようにしている。この局所的剥離で流れを安定化させることによって、舌部１２付近において発生していた主流の乱れや渦の変動を安定化させることができる。

その結果、舌部１２より下流域での空気流れを安定化させることができ、舌部１２付近での流れの乱れがディフューザ部１５に至ることにより発生する、特に５００Ｈｚ付近の周波数成分を有する低周波音（異音）を低減することができる。図９は、突起２４を設けたことによる騒音低減効果を表した図であり、突起２４無しの場合の曲線Ｂに対し、突起２４有りの場合の曲線Ａでは、５００Ｈｚ付近の周波数成分を有する低周波音が低減されており、オーバーオールでも約１．４ｄＢＡの騒音低減効果が得られることが実験により確認されている。なお、１２５Ｈｚ以下の周波数成分を有する低周波音が若干増加しているが、１２５Ｈｚ以下の低周波音は可聴域から外れており、聞こえないため問題になることはない。

また、突起２４の回転軸方向の高さが、環状フランジ部８の下面１０の高さと略同一高さとされている。このため、突起２４が羽根車１７から空気流路９に流出される空気流を妨げることはなく、軸方向拡張部７Ａの空気流路９Ａを流れる空気流の主流に対してのみ正対し、その流れに対して適度な剥離を局所的に発生させることができる。従って、舌部１２付近から吹出し口１４領域のディフューザ部１５の出口にかけての空気流れを安定化させ、低周波音の発生を抑制することができる。

また、上記突起２４を、スクロールケーシング２の回転軸方向に拡張されている軸方向拡張部７Ａ内の空気流路９Ａの内周壁の一部を内側に突出することにより、スクロールケーシング２のロワーケーシング７と一体に成形している。このため、軸方向拡張部７Ａに突起２４を設けるに当り、その内周壁の一部を空気流路９Ａの内側に突出させてロワーケーシング７と一体に成形すればよく、従って、突起２４を設けることによる工数増大やコスト上昇を抑制することができる。

さらに、本実施形態では、突起２４に加えて、スクロールケーシング２の吹出し口１４領域の舌部１２近傍からディフューザ部１５の出口にかけて、ディフューザ部１５の壁面上に空気流れ方向に沿う複数条のリブ状突起２５（半円形のリブ状突起２５Ａ、四角形のリブ状突起２５Ｂ等）を突設した構成としている。このため、軸方向拡張部７Ａの空気流路９Ａ内を流れる周方向の主流に対して直交する方向に流れる二次流れ（図１参照）の不安定な挙動を、空気流れ方向に沿って突設されているリブ状突起２５によって抑えることができる。従って、主流の流れを妨げることなく、吹出し口１４領域の舌部１２近傍からディフューザ部１５の出口にかけての二次流れを安定化し、２５０Ｈｚ付近および５００Ｈｚ付近の低周波音（異音）の発生を共に低減することができる。

図１０は、突起２４およびリブ状突起２５を設けたことによる騒音低減効果を表した図であり、突起２４およびリブ状突起２５無しの場合の曲線Ｂに対し、突起２４およびリブ状突起２５有りの場合の曲線Ａでは、２５０Ｈｚ付近および５００Ｈｚ付近の周波数成分を有する低周波音が共に低減されており、オーバーオールでも約２ｄＢＡの騒音低減効果が得られることが実験により確認されている。

また、上記のリブ状突起２５を、スクロールケーシング２のディフューザ部１５の壁面に一体に成形している。このため、ディフューザ部１５の壁面にリブ状突起２５を設けるに当り、その壁面の一部を内面側に突出させて一体に成形すればよく、従って、リブ状突起２５を設けることによる工数増大やコスト上昇を抑制することができる。

［参考例］
次に、本発明の参考例について、図５，図６および図１１を用いて説明する。
本参考例は、上記第１実施形態に対して、突起２４およびリブ状突起２５に代え、サブブレード２６を設けた構成としている点が異なる。その他の点については、第１実施形態と同様であるので説明は省略する。
本参考例では、図５および図６に示されるように、ロワーケーシング７に設けられている軸方向拡張部７Ａのスクロールケーシング２の巻き終り部位１３より下流側の吹出し口１４領域のディフューザ部１５の壁面上の中央部よりも内周側位置に、空気流の乱れや渦の発生および二次流れを同時に制御する空気流れ方向に沿うサブブレード２６が設けられた構成とされている。

このサブブレード２６は、吹出し口１４領域のディフューザ部１５の壁面上の流路幅の中央部を５０％位置としたとき、中央部より内周側に寄った５０ないし３０％の範囲内に設けるのが望ましい。また、サブブレード２６は、ロワーケーシング７の吹出し口１４領域のディフューザ部１５の壁面上にロワーケーシング７と一体に成形されており、その厚さは、数ｍｍ程度から１０ｍｍ程度とされている。さらに、このサブブレード２６の上端２６Ａの高さ、すなわち回転軸方向の高さは、スクロールケーシング２の環状フランジ部８の下面１０と略同一高さとされており、その上流端側から下流端側までが略同じ高さにキープされた構成とされている。

上記のように、回転軸方向に拡張された空気流路９Ａを形成する軸方向拡張部７Ａの巻き終り部位１３より下流の吹出し口１４領域のディフューザ部１５の壁面上の中央部よりも内周側位置に、空気流の乱れや渦の発生および二次流れを同時に制御する空気流れ方向に沿うサブブレード２６を設けることにより、このサブブレード２６を介してスクロールケーシング２の巻き終り部位１３より下流の吹出し口１４領域での空気流れを整流し、舌部１２前後での主流の逆流や乱れ、渦の発生を抑制することができるとともに、主流に直交する方向の二次流れの不安定な挙動を抑えることができる。

このため、舌部１２前後での流れの乱れがディフューザ部１５に至ることにより発生する２５０Ｈｚ付近および５００Ｈｚ付近の周波数成分を有する低周波音（異音）を共に低減することができる。図１１は、サブブレード２６を設けたことによる騒音低減効果を表した図であり、サブブレード２６無しの場合の曲線Ｂに対し、サブブレード２６有りの場合の曲線Ａでは、２５０Ｈｚ付近および５００Ｈｚ付近の周波数成分を有する低周波音が共に低減されており、オーバーオールでも約１．４ｄＢＡの騒音低減効果が得られることが実験により確認されている。

また、サブブレード２６の上端２６Ａは、スクロールケーシング２の環状フランジ部８の下面１０と略同一高さとされ、その上流端側から下流端側までが略同じ高さにキープされているため、サブブレード２６が羽根車１７から流出される空気流を阻害することはなく、軸方向拡張部７Ａ内を流れる空気流の主流を整流し、その乱れや渦の発生および二次流れの不安定な挙動を抑えることができる。従って、舌部１２前後から吹出し口１４領域のディフューザ部１５の出口にかけての空気流れを安定化させ、２５０Ｈｚ付近および５００Ｈｚ付近の低周波音の発生を共に抑制することができる。

さらに、サブブレード２６は、スクロールケーシング２の巻き終り部位１３より下流側の吹出し口１５領域におけるディフューザ部１５の壁面上に一体に成形されている。このため、ディフューザ部１５の壁面上にサブブレード２６を設けるに当り、その壁面の一部を吹出し口１５領域の空気流路９Ａ内に突出させて一体に成形すればよく、従って、サブブレード２６を設けることによる工数増大やコスト上昇を抑制することができる。

［第２実施形態］
次に、本発明の第２実施形態について、図７，図８および図１２，図１３を用いて説明する。
本実施形態は、上記第１実施形態に対して、突起２４およびリブ状突起２５に代え、渦制御板２７および二次流れ制御板２９を設けた構成としている点が異なる。その他の点については、第１実施形態と同様であるので説明は省略する。
本実施形態では、図７および図８に示されるように、ロワーケーシング７に設けられている軸方向拡張部７Ａのスクロールケーシング２の巻き終り部１３より下流側の吹出し口１４領域の舌部１２近傍に、該舌部１２の上流側からその吹出し口１４領域の内周側面２８にかけて回転軸方向高さが漸次高くされた渦制御板２７を設けている。この渦制御板２７は、スクロールケーシング２の下面の環状フランジ部８よりも上方部位まで延設されている。

また、渦制御板２７が設けられている吹出し口１４領域の内周側面２８と対向する外周側面３０に、舌部１２近傍からディフューザ部１５の出口にかけて、該ディフューザ部１５での二次流れを制御する二次流れ制御板２９を設けた構成とされている。この二次流れ制御板２９は、その上端２９Ａの回転軸方向高さが、上流端側から下流端側まで略同一高さとされている。さらに、上記渦制御板２７および二次流れ制御板２９は、スクロールケーシング２を構成するロワーケーシング７の内周側面２８および外周側面３０に、それぞれ一体に成形されている。

上記のように、スクロールケーシング２の下面１０の回転軸方向に拡張された空気流路９Ａを形成する軸方向拡張部７Ａの巻き終り部位１３より下流の吹出し口１４領域の舌部１２近傍に、舌部１２の上流側からその吹出し口１４領域の内周側面２８にかけて回転軸方向高さが漸次高くされている渦制御板２７を設けた構成とすることにより、この渦制御板２７によって、舌部１２付近において流れの逆流と剥離による渦流とが同時に発生し、軸方向拡張部７Ａの下方から上方に向って巻き上がる不安定な渦流の変動を抑えることができる。このため、舌部１２前後での空気流の乱れがディフューザ部１５に至ることによって発生する５００Ｈｚ付近の周波数成分を有する低周波音（異音）を低減することができる。

図１２は、渦制御板２７を設けたことによる騒音低減効果を表した図であり、渦制御板２７無しの場合の曲線Ｂに対し、渦制御板２７有りの場合の曲線Ａでは、５００Ｈｚ付近の周波数成分を有する低周波音が低減されており、オーバーオールでも約１．１ｄＢＡの騒音低減効果が得られることが実験により確認されている。

また、渦制御板２７は、スクロールケーシング２の下面１０の環状フランジ部８よりも上方部位まで延設されている。このため、舌部１２付近の軸方向拡張部７Ａの下方から環状フランジ部８の上方に向けて巻き上がる不安定な渦流の変動を、環状フランジ部８よりも上方部位まで延設されている渦制御板１２によって抑えることができる。従って、舌部１２前後での流れの乱れがディフューザ部１５に至ることにより発生する低周波音を低減することができる。

さらに、本実施形態では、渦制御板２７に加え、吹出し口１４領域の内周側面２８と対向する外周側面３０側に、舌部１２近傍からディフューザ部１５の出口にかけて、ディフューザ部１５での二次流れを制御する二次流れ制御板２９を設けた構成としている。このため、スクロールケーシング２の軸方向拡張部７Ａ内を流れる周方向の主流に対して直交する方向に流れる二次流れの不安定な挙動を、吹出し口１４領域の外周側面３０に設けられている二次流れ制御板２９によって抑えることができる。従って、吹出し口１４領域の舌部１２の近傍からディフューザ部１５の出口にかけての二次流れを安定化させることができ、２５０Ｈｚ付近および５００Ｈｚ付近の低周波音（異音）の発生を共に低減することができる。

図１３は、渦制御板２７および二次流れ制御板２９を設けたことによる騒音低減効果を表した図であり、渦制御板２７および二次流れ制御板２９無しの場合の曲線Ｂに対し、渦制御板２７および二次流れ制御板２９有りの場合の曲線Ａでは、２５０Ｈｚ付近および５００Ｈｚ付近の周波数成分を有する低周波音が共に低減されており、オーバーオールでも約１．４ｄＢＡの騒音低減効果が得られることが実験により確認されている。

また、二次流れ制御板２９は、その上端２９Ａの高さ、すなわち回転軸方向の高さが上流端側から下流端側まで略同一高さとされているため、舌部１２の近傍からディフューザ部１５の出口にかけての二次流れの不安定な挙動を確実に抑制し、安定化することができる。その結果、舌部１２の近傍からディフューザ部１５の出口にかけての空気流れの乱れを安定化させ、低周波音の発生を抑制することができる。

また、上記渦制御板２７および二次流れ制御板２９は、スクロールケーシング２を構成するロワーケーシング７の内周側面２８および外周側面３０に、それぞれ一体成形された構成とされている。このため、舌部１２近傍の内周側面２８および舌部１２近傍からディフューザ部１５の出口にかけての外周側面３０に、それぞれ渦制御板２７および二次流れ制御板２９を設けるに当り、ロワーケーシング７の壁面の一部を空気流路９の内方側に突出させて一体に成形すればよく、従って、渦制御板２７および二次流れ制御板２９を設けることによる工数増大やコスト上昇を抑制することができる。

なお、本発明は、上記実施形態にかかる発明に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において、適宜変形が可能である。例えば、上記実施形態では、羽根車１７の回転軸２３が鉛直に配設された多翼遠心ファン１の例について説明したが、回転軸２３が水平に配設されていてもよいことはもちろんである。また、各実施形態の多翼遠心ファン１は、車両用空調装置等の空気調和機の送風用ファンとして広く適用可能であり、低周波音の発生を低減できることから、該多翼遠心ファン１を用いた空気調和機を一段と低騒音化および高性能化することが可能となる。

１ 多翼遠心ファン
２ スクロールケーシング
７ ロワーケーシング
７Ａ 軸方向拡張部
８ 環状フランジ部
９，９Ａ 空気流路
１０ 下面
１２ 舌部
１３ 巻き終り部位
１４ 吹出し口
１５ ディフューザ部
１７ 羽根車
２０ ブレード
２４ 突起
２５，２５Ａ，２５Ｂ リブ状突起
２７ 渦制御板
２８ 吹出し口領域の内周側面
２９ 二次流れ制御板
２９Ａ 二次流れ制御板の上端
３０ 吹出し口領域の外周側面

Claims (11)

1. 舌部を基点として渦巻き状に形成されたスクロールケーシング内に、多数のブレードを有する羽根車が回転自在に設けられている多翼遠心ファンにおいて、
   前記スクロールケーシングは、その下面の前記羽根車を支持する環状フランジ部の径外方側に回転軸方向に拡張された空気流路を形成する軸方向拡張部を備え、
   前記軸方向拡張部の前記スクロールケーシングの巻き終り部位と舌部との中間の吹出し口領域に、径内方側面から径外方向に向けて周方向の空気流れと正対するように半径方向に所定寸法突出された突起が設けられていることを特徴とする多翼遠心ファン。
2. 前記突起は、その回転軸方向の高さが前記環状フランジ部と略同一高さとされていることを特徴とする請求項１に記載の多翼遠心ファン。
3. 前記突起は、前記スクロールケーシングの回転軸方向に拡張されている前記軸方向拡張部内の空気流路の内周壁の一部を該空気流路の内側に突出することにより、該スクロールケーシングのロワーケーシングと一体に成形されていることを特徴とする請求項１または２に記載の多翼遠心ファン。
4. 前記スクロールケーシングには、前記吹出し口領域の前記舌部近傍からディフューザ部出口にかけて、該ディフューザ部壁面上に空気流れ方向に沿う複数条のリブ状突起が突設されていることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の多翼遠心ファン。
5. 前記リブ状突起は、前記スクロールケーシングの前記ディフューザ部壁面に一体に成形されていることを特徴とする請求項４に記載の多翼遠心ファン。
6. 舌部を基点として渦巻き状に形成されたスクロールケーシング内に、多数のブレードを有する羽根車が回転自在に設けられている多翼遠心ファンにおいて、
   前記スクロールケーシングは、その下面の前記羽根車を支持する環状フランジ部の径外方側に回転軸方向に拡張された空気流路を形成する軸方向拡張部を備え、
   前記軸方向拡張部の前記スクロールケーシングの巻き終り部位より下流側の吹出し口領域の舌部近傍に、該舌部の上流側からその吹出し口領域の内周側面にかけて回転軸方向高さが漸次高くされた渦制御板が設けられていることを特徴とする多翼遠心ファン。
7. 前記渦制御板は、前記スクロールケーシング下面の前記環状フランジ部よりも上方部位まで延設されていることを特徴とする請求項６に記載の多翼遠心ファン。
8. 前記渦制御板が設けられている前記吹出し口領域の内周側面と対向する外周側面に、前記舌部近傍からディフューザ部の出口にかけて、該ディフューザ部での二次流れを制御する二次流れ制御板が設けられていることを特徴とする請求項６または７に記載の多翼遠心ファン。
9. 前記二次流れ制御板は、その上端の高さが上流端側から下流端側まで略同一高さとされていることを特徴とする請求項８に記載の多翼遠心ファン。
10. 前記渦制御板および前記二次流れ制御板は、前記スクロールケーシングのロワーケーシングに一体に成形されていることを特徴とする請求項６ないし９のいずれかに記載の多翼遠心ファン。
11. 空気送風用のファンとして、請求項１ないし１０のいずれかに記載の多翼遠心ファンが搭載されていることを特徴とする空気調和機。

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