JP6760376B2 - 遠心式送風機 - Google Patents

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本出願は、２０１６年７月１８日に出願された日本出願番号２０１６−１４０９６８号に基づくものであって、ここにその記載内容を援用する。

本開示は、空気を送風する遠心式送風機に関する。

従来、スクロールケースの内部に遠心ファンが収容された遠心式送風機が知られている（例えば、特許文献１参照）。この特許文献１には、騒音低減を図るために、スクロールケースのノーズ部を起点として、スクロールケースにおける遠心ファンに対向する壁面の高さを周方向で変化させる旨が開示されている。

特開２０１４−１３２１６４号公報

ところで、本発明者らは、遠心式送風機において、スクロールケースではなく全周にわたって開口して全周から空気を吹き出すタイプの送風ケース（すなわち、全周吹出型ケース）の採用を検討している。

本発明者らは、全周吹出型ケースを備える遠心式送風機において、騒音低減を図るために、特許文献１の如く遠心ファンに対向する壁面の高さを周方向で変化させたところ、却って騒音が大きくなってしまうことが判った。

本発明者らは、騒音の発生要因について詳細に検討した。この結果、遠心ファンに対向する壁面の高さを周方向で変化させると、送風ケースと遠心ファンとで形成される空気流路の流路形状に急拡大や急縮小が生ずることで、空気流路に騒音の発生要因となる不安定な渦が生じ易くなるとの知見を得た。

そこで、本出願人は、先に、特願２０１５−０９９３１１号（以下、先願例と呼ぶ。）にて、送風ケースにおける遠心ファンに近接する空気流路の軸方向の長さを、羽根の後縁部の羽根高さとファン高さとの間に設定した遠心式送風機を提案している。この先願例の遠心式送風機では、遠心ファンの羽根の後縁部付近における空気流路の流路形状が実質的に急拡大や急縮小のない流路形状となっている。

ここで、本発明者らは、先願例の遠心式送風機を試作して騒音を確認した。この結果、空気流路の急拡大や急縮小に起因する騒音の低減効果を確認できたが、その一方で遠心ファンのシュラウドと送風ケースとの間に生ずる逆流による騒音が顕著となってしまうことが判った。

本開示は、遠心ファンのシュラウドと送風ケースとの間に生ずる逆流による騒音を抑制可能な遠心式送風機を提供することを目的とする。

本開示の１つの観点によれば、遠心式送風機は、回転軸の軸方向の一方側から吸い込んだ空気を回転軸の径方向外側に向けて吐出する遠心ファンと、遠心ファンを収容すると共に、回転軸を中心とする全周にわたって開口する送風ケースと、を備える。

遠心ファンは、回転軸の周方向に並んで配置される複数枚の羽根、複数枚の羽根における軸方向の一方側を連結するシュラウド、複数枚の羽根における軸方向の他方側を連結すると共に、回転軸に連結される主板を有している。

送風ケースには、軸方向の一方側に空気を吸い込む空気吸込口が形成されている。送風ケースの内部には、複数枚の羽根の後縁部よりも空気流れ下流側に径方向外側に延びる吐出空気流路が形成されている。

また、シュラウドと送風ケースとの間には、空気吸込口と互いに隣り合う羽根の後縁部間に形成される空気流出部とを連通させる隙間流路が形成されている。シュラウドは、複数枚の羽根の後縁部側に位置する後縁側端部を有している。後縁側端部および送風ケースは、径方向において隙間を介して互いに対向配置されている。隙間流路は、後縁側端部および送風ケースにおける径方向に対向する部位で形成される近接隙間流路を含んでいる。そして、近接隙間流路は、空気吸込口側に比べて、空気流出部側の方が、径方向における面積が大きくなっている。送風ケースは、近接隙間流路を形成する部位の形状が円弧形状となっている。送風ケースにおける円弧形状となる部位と後縁側端部とが、近接隙間流路を介して径方向に対向している。円弧形状の半径（Ｒ）は、シュラウドにおける近接隙間流路を形成する後縁側端部の厚み（Ｔｈ）よりも小さくなっている。

本開示の遠心式送風機では、空気吸込口側に比べて空気流出部側の方が、近接隙間流路の面積が拡大されるので、近接隙間通路に流入する逆流の流速を抑えて、騒音の発生要因となる圧力変動を抑えることができる。

従って、本開示の遠心式送風機では、遠心ファンのシュラウドと送風ケースとの間に生ずる逆流による騒音を抑制可能となる。

第１実施形態の遠心式送風機の外観を示す模式的な斜視図である。 第１実施形態の遠心式送風機の軸方向における模式的な断面図である。 図２のＩＩＩ部の拡大図である。 比較例の遠心式送風機の要部における空気流れを示す模式的な断面図である。 第１実施形態の遠心式送風機の要部における空気流れを示す模式的な断面図である。 第１実施形態の遠心式送風機および比較例の遠心式送風機における流量係数に対する騒音特性を示す特性図である。 第１実施形態の変形例を示す遠心式送風機の要部の模式的な断面図である。 第２実施形態の遠心式送風機の軸方向における模式的な断面図である。 第３実施形態の遠心式送風機の軸方向における模式的な断面図である。 第４実施形態の遠心式送風機の軸方向における模式的な断面図である。 図１０のＸＩ部の拡大図である。

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。図２における矢印ＡＤは、後述する遠心ファン２０の回転軸２０ａの軸方向を示している。また、図２における矢印ＲＤは、後述する遠心ファン２０の回転軸２０ａの径方向を示している。このことは、図２以外の図面においても同様である。なお、図２では、図１に示すＩＩ−ＩＩ線に沿って遠心式送風機１を切断した際の断面形状の一部を図示している。

本実施形態では、図１および図２に示す遠心式送風機１を、移動体である車両の送風手段に適用している。本実施形態の遠心式送風機１は、例えば、車室内を空調する室内空調装置や、座席内に設けられるシート空調装置の送風手段として用いられる。

図２に示すように、本実施形態の遠心式送風機１は、車両への搭載性の向上を図るために、回転軸２０ａの軸方向ＡＤの寸法よりも回転軸２０ａの径方向ＲＤの寸法が大きい扁平型の送風機として構成されている。

本実施形態の遠心式送風機１は、主たる構成要素として、外殻を構成する送風ケース１０、送風ケース１０に収容される遠心ファン２０、および電動モータ３０を備える。

送風ケース１０は、遠心ファン２０および電動モータ３０を収容する収容ケースである。本実施形態の送風ケース１０は、ファンカバー１１およびモータカバー１２を有している。ファンカバー１１およびモータカバー１２は、回転軸２０ａの軸方向ＡＤに間隔をあけて対向配置される。本実施形態では、ファンカバー１１およびモータカバー１２が回転軸２０ａの軸方向ＡＤに対向する一対の壁部を構成している。

ファンカバー１１は、回転軸２０ａの軸方向ＡＤの一方側に配置されている。ファンカバー１１は、遠心ファン２０の一部を軸方向ＡＤの一方側から覆うカバーである。ファンカバー１１は、中央部が開口する円環状の部材で構成されている。ファンカバー１１は、ファン側内周部１１１、ファン側段部１１２、およびファン側外周部１１３に大別される。

ファン側内周部１１１は、ファンカバー１１における遠心ファン２０の羽根２１と軸方向ＡＤに重なり合う内側の部位である。ファン側内周部１１１は、遠心ファン２０の羽根２１を覆うように、径方向ＲＤに沿って延びる形状を有する。ファン側内周部１１１には、その中央部に軸方向ＡＤに貫通する円形状の空気吸込口１１１ａが形成されている。

ファン側外周部１１３は、ファンカバー１１におけるファン側内周部１１１よりも径方向ＲＤの外側の部位である。ファン側外周部１１３は、径方向ＲＤに沿って延びる形状を有する。ファン側外周部１１３には、径方向ＲＤの外側に複数の突起部１１３ｂが形成されている。本実施形態のファン側外周部１１３には、図１に示すように、その周方向に所定の間隔をあけて３つの突起部１１３ｂが形成されている。

複数の突起部１１３ｂは、軸方向ＡＤにおけるモータカバー１２側に突出している。複数の突起部１１３ｂは、モータカバー１２側の端部にファンカバー１１とモータカバー１２とを連結する図示しないビスを挿入するビス穴が形成されている。

図２に戻り、ファン側段部１１２は、ファン側内周部１１１とファン側外周部１１３とを繋ぐ部位である。ファン側段部１１２は、ファン側内周部１１１とファン側外周部１１３との間に段差が形成されるように、軸方向ＡＤに沿って延びる形状を有する。

モータカバー１２は、回転軸２０ａの軸方向ＡＤの他方側に配置されている。モータカバー１２は、電動モータ３０を軸方向ＡＤの他方側から覆うカバーである。モータカバー１２は、円盤状の部材で構成されている。モータカバー１２は、モータ側内周部１２１、モータ側段部１２２、およびモータ側外周部１２３に大別される。

モータ側内周部１２１は、モータカバー１２における電動モータ３０と軸方向ＡＤに重なり合う内側の部位である。モータ側内周部１２１には、その中央部に軸方向ＡＤに貫通する貫通穴１２１ａが形成されている。

モータ側外周部１２３は、モータカバー１２におけるモータ側内周部１２１よりも径方向ＲＤの外側の部位である。モータ側外周部１２３には、ファン側外周部１１３に形成された複数の突起部１１３ｂに対応する部位に、図示しないビスを挿入するビス穴が形成されている。

モータ側段部１２２は、モータ側内周部１２１とモータ側外周部１２３とを繋ぐ部位である。モータ側段部１２２は、モータ側内周部１２１とモータ側外周部１２３との間に段差が形成されるように、軸方向ＡＤに沿って延びる形状を有する。

本実施形態の送風ケース１０は、ファンカバー１１の複数の突起部１１３ｂがモータカバー１２に突き当てられた状態で、ファンカバー１１とモータカバー１２とが図示しないビスにより締結されている。

ここで、ファンカバー１１およびモータカバー１２は、ビス以外の部材により締結されていてもよい。また、ファンカバー１１およびモータカバー１２は、互いに連結される構成ではなく、例えば、遠心式送風機１を機器に取り付けるステー等に対して連結されていてもよい。

また、送風ケース１０には、ファン側外周部１１３およびモータ側外周部１２３の間に、遠心ファン２０から吐出された空気を流す吐出空気流路１３が形成される。吐出空気流路１３は、送風ケース１０の内部に形成されている。吐出空気流路１３は、遠心ファン２０の各羽根２１の後縁部２１ｂよりも空気流れ下流側において、径方向ＲＤ外側に延びている。吐出空気流路１３の詳細については後述する。

また、ファン側外周部１１３およびモータ側外周部１２３の外側端部１１３ａ、１２３ａの間には、外部へ空気を吹き出す空気吹出部１４が形成される。空気吹出部１４は、遠心式送風機１の側面において、回転軸２０ａを中心とする送風ケース１０の全周にわたって開口している。なお、突起部１１３ｂが設けられている箇所では、送風ケース１０からの空気の吹き出しが突起部１１３ｂにより妨げられる。このため、空気吹出部１４が送風ケース１０の全周にわたって開口していることとは、おおよそ全周にわたって開口している状態を含む意味である。

遠心ファン２０は、回転軸２０ａの軸方向ＡＤの一方側から吸い込んだ空気を回転軸２０ａの径方向ＲＤ外側に向けて吐出するファンである。本実施形態では、遠心ファン２０として、ファンの出口側がファンの回転方向に対して後ろを向いている後ろ向きファン（すなわち、ターボファン）を採用している。

遠心ファン２０は、回転軸２０ａの周方向に並んで配置される複数枚の羽根２１、各羽根２１の軸方向ＡＤの一方側を連結するシュラウド２２、各羽根２１の軸方向ＡＤの他方側を連結する主板２３を有している。

各羽根２１は、隣り合う羽根２１の間に空気が流通する空気流路が形成される。各羽根２１は、空気の流入部を構成する前縁部２１ａ、空気の流出部を構成する後縁部２１ｂを有する。本実施形態の遠心ファン２０では、互いに隣り合う羽根２１の後縁部２１ｂ間に形成される空気流路が、遠心ファン２０における空気流出部２１１を構成している。

シュラウド２２は、中央部が開口する円環状の部材で構成されている。シュラウド２２には、空気吸込口１１１ａから吸い込まれる空気を遠心ファン２０の内部に導入する空気導入口２２１が形成されている。また、シュラウド２２は、ファン側内周部１１１から離れた状態で、主板２３に対向する内面側に各羽根２１の軸方向ＡＤの一方側が連結されている。

シュラウド２２は、各羽根２１の後縁部２１ｂ側に下流側端部２２２を有している。シュラウド２２の下流側端部２２２は、所定の隙間をあけて送風ケース１０のファン側段部１１２と径方向ＲＤに対向している。なお、本実施形態では、シュラウド２２の下流側端部２２２が、シュラウド２２における近接隙間流路１５１を形成する後縁側端部を構成する。

本実施形態の遠心式送風機１は、シュラウド２２と送風ケース１０との間に、送風ケース１０の空気吸込口１１１ａおよび遠心ファン２０における空気流出部２１１とを連通させる隙間流路１５が形成されている。

遠心式送風機１では、吐出空気流路１３側（すなわち、空気流出部２１１側）の圧力が送風ケース１０の空気吸込口１１１ａ側よりも高くなる。このため、隙間流路１５には、吐出空気流路１３側（すなわち、空気流出部２１１側）から送風ケース１０の空気吸込口１１１ａ側に向かう空気流れ（すなわち、逆流）が生ずる。なお、隙間流路１５の詳細については後述する。

主板２３は、軸方向ＡＤにおける空気吸込口１１１ａ側に窪んだ円錐状の部材で構成されている。主板２３には、中央部に回転軸２０ａを連結するボス部２３１が形成されている。また、主板２３は、モータ側内周部１２１から離れた状態で、シュラウド２２に対向する表面側に各羽根２１の軸方向ＡＤの他方側が連結されている。

回転軸２０ａは、円柱形状の棒状部材で構成されている。回転軸２０ａは、モータカバー１２の貫通穴１２１ａに配置された軸受２０ｂを介してモータカバー１２に対して回転自在に支持されている。また、回転軸２０ａは、貫通穴１２１ａから主板２３側に向かって突き出ている。回転軸２０ａにおける主板２３側に突き出た部位は、回転軸２０ａと一体に主板２３が回転するように、主板２３に対して連結されている。

電動モータ３０は、遠心ファン２０を回転駆動する電動機である。本実施形態の電動モータ３０は、主板２３における羽根２１およびシュラウド２２に対向する表面の背面側に配置されている。具体的には、本実施形態の電動モータ３０は、主板２３とモータカバー１２のモータ側内周部１２１との間に形成される空間に配置されている。

本実施形態では、電動モータ３０として、アウターロータ型のブラシレスＤＣモータを採用している。電動モータ３０は、モータカバー１２に連結されたステータ３１、ステータ３１に巻回されたコイル３２、主板２３の背面に連結されたロータ３３、ロータ３３におけるコイル３２に対向する内周側に配置された永久磁石３４を有する。

本実施形態の電動モータ３０は、ステータ３１、コイル３２、ロータ３３、永久磁石３４それぞれが、軸受２０ｂと径方向ＲＤに重なり合うように、径方向ＲＤに並んで配置されている。これにより、電動モータ３０の軸方向ＡＤの体格が小さくなっている。

続いて、本実施形態の吐出空気流路１３について説明する。本実施形態の吐出空気流路１３は、軸方向ＡＤの長さが隙間流路１５よりも径方向ＲＤの外側における全域において殆ど一様となるように、径方向ＲＤに沿って延びている。より具体的には、本実施形態の吐出空気流路１３は、径方向ＲＤと略平行となるように、径方向ＲＤの外側に向けて延びている。

本実施形態の吐出空気流路１３は、隙間流路１５よりも径方向ＲＤの外側において、各羽根２１の後縁部２１ｂに近接する近接空気流路１３１を有する。具体的には、近接空気流路１３１は、後述する近接隙間流路１５１よりも径方向ＲＤの外側において、吐出空気流路１３における空気吹出部１４よりもファン側段部１１２およびモータ側段部１２２に近い空気流路である。

近接空気流路１３１は、遠心ファン２０と送風ケース１０とで形成される空気流路に急拡大や急縮小が生じないように、軸方向ＡＤの寸法が設定されている。

図３に示すように、近接空気流路１３１の軸方向ＡＤの寸法Ｌａは、各羽根２１の後縁部２１ｂの軸方向ＡＤの寸法（すなわち、羽根高さＬｂ）、および遠心ファン２０の後縁部２１ｂにおける軸方向ＡＤの寸法（すなわち、ファン高さＬｆ）を基準に設定している。なお、ファン高さＬｆは、羽根高さＬｂに対して、シュラウド２２および主板２３の軸方向ＡＤの厚み分を加味した高さである。また、近接空気流路１３１の軸方向ＡＤの寸法Ｌａは、吐出空気流路１３のうち、後述する近接隙間流路１５１よりも径方向ＲＤの外側において、遠心ファン２０の各羽根２１の後縁部２１ｂに最も近い位置における軸方向ＡＤの長さである。以下では、吐出空気流路１３のうち、後述する近接隙間流路１５１よりも径方向ＲＤの外側において、遠心ファン２０の各羽根２１の後縁部２１ｂに最も近い位置における軸方向ＡＤの長さを、単に空気流路高さＬａとして説明することがある。

本実施形態の吐出空気流路１３は、後述する近接隙間流路１５１よりも径方向ＲＤの外側において、各羽根２１の後縁部２１ｂに最も近い位置における軸方向ＡＤの長さＬａが、羽根高さＬｂ以上であって、ファン高さＬｆ以下に設定されている。換言すれば、吐出空気流路１３は、空気流路高さＬａが、羽根高さＬｂ以上、且つ、ファン高さＬｆ以下となっている。すなわち、吐出空気流路１３は、空気流路高さＬａが、以下の数式Ｆ１を満たす範囲に設定される。

Ｌｂ≦Ｌａ≦Ｌｆ・・・（Ｆ１）
近接空気流路１３１は、空気流路高さＬａがファン高さＬｆよりも羽根高さＬｂに近い寸法に設定することが好ましい。すなわち、近接空気流路１３１は、空気流路高さＬａが以下の数式Ｆ２を満たす範囲に設定することが好ましい。

Ｌａ−Ｌｂ＜Ｌｆ−Ｌａ・・（Ｆ２）
また、近接空気流路１３１は、空気流路高さＬａが羽根高さＬｂと実質的に同等になるように構成することがより一層好ましい（すなわち、Ｌａ≒Ｌｂ）。なお、本実施形態の吐出空気流路１３は、空気吹出部１４付近の軸方向ＡＤにおける長さが、遠心ファン２０における軸方向ＡＤの最大長さＬｆｍａｘ以下に設定されている。

続いて、本実施形態の隙間流路１５について説明する。図２に示すように、本実施形態の隙間流路１５は、近接隙間流路１５１と、近接隙間流路１５１の逆流流れ下流側の遠隔隙間流路１５２を含んで構成されている。

近接隙間流路１５１は、隙間流路１５において遠心ファン２０における空気流出部２１１から空気吸込口１１１ａに向かう逆流が流入する流路である。近接隙間流路１５１は、隙間流路１５のうち、シュラウド２２の下流側端部２２２および送風ケース１０における径方向ＲＤに対向する部位で形成される流路である。具体的には、近接隙間流路１５１は、隙間流路１５のうち、シュラウド２２の下流側端部２２２と送風ケース１０のファン側段部１１２とで形成される流路である。

また、遠隔隙間流路１５２は、近接隙間流路１５１から流入した逆流を空気吸込口１１１ａ側に導く流路である。遠隔隙間流路１５２は、隙間流路１５のうち、シュラウド２２および送風ケース１０における軸方向ＡＤに対向する部位で形成される流路である。具体的には、遠隔隙間流路１５２は、隙間流路１５のうち、シュラウド２２と送風ケース１０のファン側内周部１１１とで形成される流路である。

本実施形態の遠心式送風機１は、近接隙間流路１５１に流入する逆流の流速を抑えるために、近接隙間流路１５１の空気流出部２１１側の方が、空気吸込口１１１ａ側よりも径方向ＲＤの面積を大きくしている。すなわち、本実施形態の遠心式送風機１は、近接隙間流路１５１の流路幅が、空気流出部２１１側に近づくにつれて大きくなっている。

図３に示すように、近接隙間流路１５１は、空気流出部２１１から離れた位置の流路幅Ｃｗ１に比べて、空気流出部２１１に近い位置の流路幅Ｃｗ２が大きくなっている。すなわち、近接隙間流路１５１は、空気流出部２１１から離れた位置の流路幅Ｃｗ１と空気流出部２１１に近い位置の流路幅Ｃｗ２との大小関係が「Ｃｗ１＜Ｃｗ２」となるように構成されている。

ここで、流路幅は、空気流れに沿って延びる一対の壁面の間隔である。本実施形態の近接隙間流路１５１は、シュラウド２２の下流側端部２２２および送風ケース１０における径方向ＲＤに対向する部位で形成されている。このため、本実施形態の近接隙間流路１５１の流路幅Ｃｗ１、Ｃｗ２は、シュラウド２２の下流側端部２２２および送風ケース１０における径方向ＲＤに対向する部位の間隔となる。また、本実施形態の遠隔隙間流路１５２は、シュラウド２２および送風ケース１０における軸方向ＡＤに対向する部位で形成されている。このため、本実施形態の遠隔隙間流路１５２の流路幅Ｃｈは、シュラウド２２および送風ケース１０における軸方向ＡＤに対向する部位の間隔となる。

本実施形態の遠心式送風機１では、送風ケース１０のファン側段部１１２の径方向寸法を空気流出部２１１に近づくにつれて大きくすることで、近接隙間流路１５１の径方向ＲＤにおける面積を空気流出部２１１に近づくにつれて拡大させている。

具体的には、本実施形態のファン側段部１１２は、径方向寸法が空気流出部２１１に近づくにつれて大きくなるように、近接隙間流路１５１を形成する部位の形状が円弧形状となっている。

ここで、近接隙間流路１５１が過度に拡大していると、隙間流路１５を流れる逆流の流量が増加し、吐出空気流路１３を流れる空気の流量を充分に確保できなくなってしまうことが懸念される。

そこで、本実施形態では、近接隙間流路１５１の流路幅が過度に拡大しないように、ファン側段部１１２における円弧形状の半径Ｒを、シュラウド２２の下流側端部２２２の厚みＴｈよりも小さくしている。すなわち、本実施形態の遠心式送風機１は、ファン側段部１１２における円弧形状の半径Ｒとシュラウド２２の下流側端部２２２の厚みＴｈとの大小関係が「Ｒ＜Ｔｈ」となるように構成されている。

さらに、本実施形態では、近接隙間流路１５１の流路幅Ｃｗ１、Ｃｗ２を遠隔隙間流路１５２の流路幅Ｃｈよりも大きくしている。換言すれば、本実施形態の遠隔隙間流路１５２は、その流路幅Ｃｈが近接隙間流路１５１の流路幅Ｃｗ１、Ｃｗ２よりも小さくなっている。すなわち、本実施形態の遠心式送風機１は、近接隙間流路１５１の流路幅Ｃｗ１、Ｃｗ２と遠隔隙間流路１５２の流路幅Ｃｈとの大小関係が「Ｃｗ１＞Ｃｈ」、「Ｃｗ２＞Ｃｈ」となるように構成されている。

次に、本実施形態に係る遠心式送風機１の作動を説明する。電動モータ３０に対して電力が供給されると、電動モータ３０が遠心ファン２０を回転駆動する。これにより、遠心ファン２０は、回転軸２０ａまわりに回転して、図２の太線矢印に示すように、軸方向ＡＤの一方側から空気吸込口１１１ａを介して空気を吸い込む。そして、遠心ファン２０は、空気吸込口１１１ａから吸い込んだ空気を空気流出部２１１から径方向ＲＤ外側に向けて吹き出す。

ここで、図４は、本実施形態の比較例となる遠心式送風機ＣＥにおける要部を示す断面図である。比較例となる遠心式送風機ＣＥは、図４に示すように、近接隙間流路１５１を形成するファン側段部Ｓｐが軸方向ＡＤに沿って延びている点、すなわち、ファン側段部Ｓｐが円弧形状となっていない点が本実施形態の遠心式送風機１と異なっている。なお、説明の便宜上、図４では、比較例の遠心式送風機ＣＥにおける本実施形態の遠心式送風機１と同様の構成に対して同一の参照符号を付している。

比較例の遠心式送風機ＣＥでは、ファン側段部Ｓｐが軸方向ＡＤに沿って直線状に延びており、近接隙間流路１５１の流路幅が軸方向ＡＤに一様となっている。このため、比較例の遠心式送風機ＣＥでは、遠心ファン２０の空気流出部２１１から吐出された空気Ｆｍの一部が逆流Ｆｒｖとして近接隙間流路１５１に流入する際にファン側段部Ｓｐに衝突し易い。これにより、比較例の遠心式送風機ＣＥでは、近接隙間流路１５１における圧力変動が大きくなることで、騒音の発生要因となる不安定な渦が発生してしまう。

これに対して、本実施形態の遠心式送風機１では、図５に示すように、近接隙間流路１５１の面積が空気流出部２１１に近づくにつれて拡大している。このため、本実施形態の遠心式送風機１では、近接隙間流路１５１に流入する逆流Ｆｒｖの流速が比較例に比べて遅くなり、逆流Ｆｒｖのファン側段部Ｓｐへの衝突が抑制される。これにより、本実施形態の遠心式送風機１では、近接隙間流路１５１における圧力変動が抑制されることで、騒音の発生要因となる不安定な渦が生じ難くなっている。

ここで、図６は、本実施形態の遠心式送風機１および比較例の遠心式送風機ＣＥにおいて、流量係数を変化させた際の比騒音を比較した図である。なお、図６では、本実施形態の遠心式送風機１の比騒音を実線ＮＣ１で示し、比較例の遠心式送風機ＣＥの比騒音を破線ＮＣ２で示している。

図６によれば、本実施形態の遠心式送風機１は、比較例の遠心式送風機ＣＥに比較して、全流量係数域において騒音が低減できていることが確認できる。本発明者らの実験によれば、本実施形態の遠心式送風機１では、比較例の遠心式送風機ＣＥに比較して、比騒音が１．５ｄＢ程度低下する結果が得られた。

以上説明した本実施形態の遠心式送風機１では、全周にわたって開口する送風ケース１０の近接空気流路１３１の軸方向ＡＤの長さＬａを羽根２１の後縁部２１ｂにおける羽根高さＬｂとファン高さＬｆとの間に設定している。これによれば、遠心ファン２０に近接する近接空気流路１３１が実質的に急拡大や急縮小のない流路形状となる。これにより、遠心ファン２０の羽根２１の後縁部２１ｂ付近における空気流路の急拡大や急縮小に起因する騒音を抑えることができる。

さらに、本実施形態の遠心式送風機１は、遠心ファン２０の空気流出部２１１に近づくにつれて近接隙間流路１５１の面積を拡大しているので、近接隙間流路１５１に流入する逆流の流速を抑えて、騒音の発生要因となる圧力変動を抑えることができる。

従って、本実施形態の遠心式送風機１では、遠心ファン２０のシュラウド２２と送風ケース１０との間に生ずる逆流による騒音を抑制可能となる。

また、本実施形態の遠心式送風機１では、送風ケース１０のファン側段部１１２の径方向寸法を遠心ファン２０の空気流出部２１１に近づくにつれて大きくすることで、近接隙間流路１５１を拡大している。これによれば、近接隙間流路１５１に流入する逆流と送風ケース１０との衝突による圧力変動を抑えることができるので、遠心ファン２０のシュラウド２２と送風ケース１０との間に生ずる逆流による騒音を充分に抑制することができる。

具体的には、本実施形態では、ファン側段部１１２の形状を円弧形状としている。このように、送風ケース１０における近接隙間流路１５１を形成する部位の形状をエッジがない円弧形状とすれば、送風ケース１０における近接隙間流路１５１を形成する部位への気流の衝突による圧力変動を充分に抑えることができる。この結果、遠心ファン２０のシュラウド２２と送風ケース１０との間に生ずる逆流による騒音を充分に抑制可能となる。

また、本実施形態では、ファン側段部１１２における円弧形状の半径Ｒを、シュラウド２２の下流側端部２２２の厚みＴｈよりも小さくしている。これによれば、近接隙間流路１５１の流路幅が過度に拡大しないので、近接隙間流路１５１を介した逆流が増大してしまうことを抑えて、吐出空気流路１３を流れる空気の流量を充分に確保することができる。

さらに、本実施形態の遠心式送風機１では、近接隙間流路１５１の流路幅Ｃｗ１、Ｃｗ２を遠隔隙間流路１５２の流路幅Ｃｈに比べて大きくしている。このように、隙間流路１５の近接隙間流路１５１の流路幅Ｃｗ１、Ｃｗ２を遠隔隙間流路１５２の流路幅Ｃｈに比べて大きくすることで、近接隙間流路１５１に流入する逆流の流速を充分に抑えることができる。また、遠隔隙間流路１５２の流路幅Ｃｈが近接隙間流路１５１の流路幅Ｃｗ１、Ｃｗ２に比べて小さくなることで、隙間流路１５を流れる逆流が増大してしまうことを抑えることができるので、吐出空気流路１３を流れる空気の流量を充分に確保することができる。

（第１実施形態の変形例）
上述の第１実施形態では、ファン側段部１１２の径方向寸法が遠心ファン２０の空気流出部２１１に近づくにつれて大きくなるように、ファン側段部１１２の形状を円弧形状とする例について説明したが、これに限定されない。

遠心式送風機１は、例えば、図７に示すように、ファン側段部１１２Ａの径方向寸法が遠心ファン２０の空気流出部２１１に近づくにつれて大きくなるように、ファン側段部１１２の形状がテーパ形状で構成されていてもよい。この場合、近接隙間流路１５１の流路幅が過度に拡大しないように、ファン側段部１１２Ａのテーパ部分の軸方向ＡＤの寸法Ｃをシュラウド２２の下流側端部２２２の厚みＴｈより小さくすることが望ましい。

なお、遠心式送風機１は、ファン側段部１１２の径方向寸法が遠心ファン２０の空気流出部２１１に近づくにつれて大きくなっていれば、ファン側段部１１２の形状が円弧以外の曲線形状で構成されていてもよい。

（第２実施形態）
次に、第２実施形態について、図８を参照して説明する。本実施形態では、近接空気流路１３１Ａが遠心ファン２０Ａの主板２３と送風ケース１０Ａのファンカバー１１で構成されている点が上述の第１実施形態と相違している。

図８に示すように、本実施形態の送風ケース１０Ａには、第１実施形態におけるモータ側段部１２２が省略されている。つまり、本実施形態の送風ケース１０Ａは、モータ側内周部１２１とモータ側外周部１２３とが連続して形成されている。

また、本実施形態の遠心ファン２０Ａは、主板２３が、各羽根２１の後縁部２１ｂよりも径方向ＲＤ外側に向かって延出している。具体的には、本実施形態の主板２３には、各羽根２１の後縁部２１ｂよりも径方向ＲＤ外側に向かって延出する主板側延出部２３２が設けられている。本実施形態では、主板側延出部２３２が、各羽根２１の後縁部２１ｂよりも回転軸２０ａの径方向ＲＤ外側に延出する延出部を構成する。また、本実施形態では、ファンカバー１１が、主板２３よりもシュラウド２２に近い壁部を構成する。

そして、本実施形態の吐出空気流路１３は、近接空気流路１３１Ａを含む全域が、ファン側外周部１１３および主板側延出部２３２との間に形成される空気流路で構成されている。本実施形態の近接空気流路１３１Ａは、吐出空気流路１３における近接隙間流路１５１よりも径方向ＲＤの外側において、空気吹出部１４よりもファン側段部１１２に近い空気流路である。

本実施形態の近接空気流路１３１Ａは、軸方向ＡＤの寸法Ｌａが、羽根高さＬｂ以上であって、ファン高さＬｆ以下に設定されている。換言すれば、近接空気流路１３１Ａは、空気流路高さＬａが、羽根高さＬｂ以上、且つ、ファン高さＬｆ以下となっている。なお、本実施形態においても、近接空気流路１３１Ａの軸方向ＡＤの寸法Ｌａをファン高さＬｆよりも羽根高さＬｂに近い寸法に設定することが好ましい。

その他の構成は、上述の第１実施形態と同様である。本実施形態の遠心式送風機１は、吐出空気流路１３における近接隙間流路１５１よりも径方向ＲＤの外側において、送風ケース１０Ａのファン側外周部１１３および主板２３の主板側延出部２３２によって近接空気流路１３１Ａが形成されている。

これによれば、近接空気流路１３１Ａにおける主板２３側が切れ目のない連続した流路形状となる。このため、送風ケース１０Ａと遠心ファン２０Ａとで形成される空気の流路形状に起因して発生する騒音をより一層抑制することが可能となる。

また、本実施形態の構成によれば、主板２３と送風ケース１０Ａのモータカバー１２との間に形成される隙間を介して、水等の異物が電動モータ３０側に浸入してしまうことを抑えることができる。

（第３実施形態）
次に、第３実施形態について、図９を参照して説明する。本実施形態では、吐出空気流路１３の流路形状を変更している点が上述の第１実施形態と相違している。

本実施形態の送風ケース１０Ｂは、ファン側外周部１１３およびモータ側外周部１２３が、径方向ＲＤ外側に向かって徐々に離れる形状となっている。すなわち、ファン側外周部１１３は、軸方向ＡＤの位置が径方向ＲＤ外側に向かって徐々にモータカバー１２から離れる形状となっている。同様に、モータ側外周部１２３は、軸方向ＡＤの位置が径方向ＲＤ外側に向かって徐々にファンカバー１１から離れる形状となっている。

本実施形態の吐出空気流路１３は、軸方向ＡＤの長さが空気流れ下流側に向かって大きくなっている。本実施形態の吐出空気流路１３は、軸方向ＡＤにおける長さが、各羽根２１の後縁部２１ｂ付近で最も小さくなっている。また、本実施形態の吐出空気流路１３は、隙間流路１５よりも径方向ＲＤの外側における軸方向ＡＤの長さが、空気吹出部１４付近で最も大きくなっている。さらに、本実施形態の吐出空気流路１３は、空気吹出部１４付近の軸方向ＡＤにおける長さＬｃが、遠心ファン２０における軸方向ＡＤの最大長さＬｆｍａｘ以下に設定されている。

その他の構成は、第１実施形態と同様である。本実施形態の遠心式送風機１では、吐出空気流路１３の軸方向ＡＤの長さが空気流れ下流側に向かって大きくなっている。これによれば、吐出空気流路１３の出口側と、空気を吐出する吐出対象空間側との間における急拡大を抑えることができる。この結果、吐出空気流路１３の出口側と、空気を吐出する吐出対象空間側との間での騒音の発生を抑えることが可能となる。

また、本実施形態では、吐出空気流路１３における軸方向ＡＤにおける長さを、遠心ファン２０における軸方向ＡＤの最大長さ以下に設定している。これによれば、遠心式送風機１の体格を抑えつつ、騒音の発生を抑制することが可能となる。このような構成は、例えば、車両のシート内部の如く、設置スペースが制限される位置に遠心式送風機１を配置する場合に好適である。

（第４実施形態）
次に、第４実施形態について、図１０、図１１を参照して説明する。本実施形態では、吐出空気流路１３の流路形状を変更している点が上述の第１実施形態と相違している。

図１０に示すように、本実施形態の送風ケース１０Ｃは、ファン側外周部１１３Ｃおよびモータ側外周部１２３Ｃの双方が、軸方向ＡＤの他方側に傾いた状態で径方向ＲＤの外側に延びている。

具体的には、本実施形態のファン側外周部１１３Ｃおよびモータ側外周部１２３Ｃそれぞれは、空気吹出部１４側の外側端部１１３ａ、１２３ａが、遠心ファン２０の空気流出部２１１側に比べて、軸方向ＡＤの他方側に位置している。

本実施形態のファン側外周部１１３Ｃは、空気吹出部１４側の外側端部１１３ａが、径方向ＲＤにおいて各羽根２１の後縁部２１ｂと重なり合うように傾斜した状態で、径方向ＲＤの外側に向かって延びている。

一方、本実施形態のモータ側外周部１２３Ｃは、空気吹出部１４側の外側端部１２３ａが、径方向ＲＤにおいて各羽根２１の後縁部２１ｂと重なり合わないように傾斜した状態で、径方向ＲＤの外側に向かって延びている。

本実施形態の吐出空気流路１３は、軸方向ＡＤの他方側に傾いた状態で径方向ＲＤの外側に向かって延びている。本実施形態の吐出空気流路１３は、軸方向ＡＤの長さが隙間流路１５よりも径方向ＲＤの外側における全域において殆ど一様となっている。

その他の構成は、第１実施形態と同様である。本実施形態の遠心式送風機１は、第１実施形態と共通の構成から奏される作用効果を第１実施形態と同様に得ることができる。

ここで、遠心ファン２０は、軸方向ＡＤの一方側から吸い込んだ空気を径方向ＲＤの外側に吐出するものである。遠心ファン２０から吐出する気流には、軸方向ＡＤの速度成分が含まれている。このため、遠心ファン２０から吐出する気流は、空気流出部２１１において軸方向ＡＤの一方側より他方側に流れ易くなる。そして、遠心ファン２０の空気流出部２１１における気流の流速は、図１１に示すように、軸方向ＡＤの一方側よりも他方側の方が大きくなる傾向がある。

このような遠心ファン２０の特性を鑑みて、本実施形態の遠心式送風機１では、吐出空気流路１３を、軸方向ＡＤの他方側に傾いた状態で径方向ＲＤの外側に向かって延びる流路形状としている。

このように、遠心ファン２０から吐出された気流の流速分布に合わせて吐出空気流路１３の流路形状を設定すれば、吐出空気流路１３を形成する壁面における気流の剥離を低減することができる。この結果、吐出空気流路１３を空気が流れる際の騒音を抑制することが可能となる。

（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。

上述の各実施形態では、遠心式送風機１を車両における送風手段に適用する例について説明したが、これに限定されない。遠心式送風機１は、例えば、家庭や工場等で使用される据置型の空調装置の送風手段に適用してもよい。

上述の各実施形態では、遠心ファン２０として、後ろ向きファンを採用する例を説明したが、これに限定されない。遠心ファン２０は、例えば、ファンの出口側が径方向ＲＤに向いているラジアルファンを採用してもよい。

上述の各実施形態では、電動モータ３０として、アウターロータ型のブラシレスＤＣモータを採用する例について説明したがこれに限定されない。電動モータ３０は、インナーロータ型を採用してもよい。また、電動モータ３０は、ＡＣモータを採用してもよい。

上述の各実施形態の如く、電動モータ３０を主板２３の背面側に配置することが望ましいが、これに限定されず、例えば、主板２３の表面側に電動モータ３０が配置されていてもよい。また、電動モータ３０は、送風ケース１０の内部ではなく、少なくとも一部が外部に配置されていてもよい。

上述の各実施形態の如く、近接隙間流路１５１が過度に拡大させないためには、ファン側段部１１２における円弧形状の半径Ｒを、シュラウド２２の下流側端部２２２の厚みＴｈよりも小さくすることが望ましいが、これに限定されない。遠心式送風機１は、例えば、ファン側段部１１２における円弧形状の半径Ｒが、シュラウド２２の下流側端部２２２の厚みＴｈと同等の大きさとなっていてもよい。

上述の各実施形態では、隙間流路１５を流れる逆流の流量を抑えるために、遠隔隙間流路１５２の流路幅Ｃｈを近接隙間流路１５１の流路幅Ｃｗ１、Ｃｗ２よりも小さくした構成について説明したが、これに限定されない。遠心式送風機１は、例えば、遠隔隙間流路１５２の流路形状をラビリンス構造とすることで、隙間流路１５を流れる逆流の流量を抑える構成となっていてもよい。

上述の各実施形態では、送風ケース１０のファン側段部１１２の径方向寸法を空気流出部２１１に近づくにつれて大きくすることで、近接隙間流路１５１の面積を空気流出部２１１に近づくにつれて拡大させた例について説明したが、これに限定されない。例えば、シュラウド２２の下流側端部２２２の径方向寸法を空気流出部２１１に近づくにつれて小さくすることで、近接隙間流路１５１の面積を空気流出部２１１に近づくにつれて拡大させてもよい。

上述の各実施形態の如く、吐出空気流路１３は、近接隙間流路１５１よりも径方向ＲＤの外側における空気流路高さＬａが、羽根高さＬｂ以上であって、ファン高さＬｆ以下に設定されていることが望ましいが、これに限定されない。吐出空気流路１３は、例えば、近接隙間流路１５１よりも径方向ＲＤの外側における空気流路高さＬａが、羽根高さＬｂ未満となっていたり、ファン高さＬｆよりも大きくなっていたりしてもよい。

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、遠心式送風機は、シュラウドの後縁側端部と送風ケースとの間に近接隙間流路が形成されている。そして、近接隙間流路は、送風ケースの空気吸込口側に比べて、遠心ファンの空気流出部側の方が、径方向における面積が大きくなっている。

また、第２の観点によれば、遠心式送風機の送風ケースは、近接隙間流路を形成する部位の径方向寸法が空気流出部に近づくにつれて大きくなっている。これによれば、近接隙間流路に流入する逆流と送風ケースとの衝突による圧力変動を抑えることができるので、遠心ファンのシュラウドと送風ケースとの間に生ずる逆流による騒音を充分に抑制可能となる。

また、第３の観点によれば、遠心式送風機の送風ケースは、近接隙間流路を形成する部位の形状が円弧形状となっている。このように、送風ケースにおける近接隙間流路を形成する部位の形状をエッジがない円弧形状とすれば、送風ケースにおける近接隙間流路を形成する部位への気流の衝突による圧力変動を充分に抑えることができる。この結果、遠心ファンのシュラウドと送風ケースとの間に生ずる逆流による騒音を充分に抑制可能となる。

また、第４の観点によれば、遠心式送風機は、円弧形状の半径が、シュラウドにおける近接隙間流路を形成する部位の厚みよりも小さくなっている。これによれば、近接隙間流路の流路幅が過度に拡大しないので、近接隙間流路を介した逆流が増大してしまうことを抑えて、吐出空気流路を流れる空気の流量を充分に確保することができる。

また、第５の観点によれば、遠心式送風機は、近接隙間流路の流路幅が、隙間流路における近接隙間流路の逆流流れ下流側の遠隔隙間流路の流路幅に比べて大きくなっている。このように、隙間流路の近接隙間流路の流路幅を遠隔隙間流路の流路幅に比べて大きくすることで、近接隙間通路に流入する逆流の流速を充分に抑えることができる。また、遠隔隙間流路の流路幅が近接隙間流路の流路幅に比べて小さくなることで、隙間流路を流れる逆流が増大してしまうことを抑えることができるので、吐出空気流路を流れる空気の流量を充分に確保することができる。

また、第６の観点によれば、遠心式送風機の吐出空気通路は、近接隙間流路よりも径方向外側において、複数枚の羽根の後縁部に最も近い位置における軸方向の長さが、羽根高さ以上、且つ、ファン高さ以下となっている。なお、羽根高さは、複数枚の羽根の後縁部における軸方向の長さである。また、ファン高さは、遠心ファンにおける前記後縁部における軸方向の長さである。

これによると、遠心ファンから吐出された空気を外部に導く空気流路を実質的に急拡大や急縮小のない流路形状とすることができる。このため、遠心ファンの羽根の後縁部付近における空気流路の急拡大や急縮小に起因する騒音を抑えることができる。

また、第７の観点によれば、遠心式送風機の吐出空気流路は、近接隙間流路よりも径方向外側において、軸方向の他方側に傾いた状態で径方向の外側に延びている。このように、遠心ファンから吐出された気流の流速分布に合わせて吐出空気流路の流路形状を設定すれば、吐出空気流路を形成する壁面における気流の剥離を低減することができる。この結果、吐出空気流路を空気が流れる際の騒音を抑制することが可能となる。

Claims (5)

1. 空気を送風する遠心式送風機であって、
   回転軸（２０ａ）の軸方向の一方側から吸い込んだ空気を前記回転軸の径方向外側に向けて吐出する遠心ファン（２０、２０Ａ）と、
   前記遠心ファンを収容すると共に、前記回転軸を中心とする全周にわたって開口する送風ケース（１０、１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃ）と、を備え、
   前記遠心ファンは、前記回転軸の周方向に並んで配置される複数枚の羽根（２１）、前記複数枚の羽根における前記軸方向の一方側を連結するシュラウド（２２）、前記複数枚の羽根における前記軸方向の他方側を連結すると共に、前記回転軸に連結される主板（２３）を有しており、
   前記送風ケースには、前記軸方向の一方側に空気を吸い込む空気吸込口（１１１ａ）が形成されており、
   前記送風ケースの内部には、前記複数枚の羽根の後縁部（２１ｂ）よりも空気流れ下流側に前記径方向外側に延びる吐出空気流路（１３）が形成されており、
   前記シュラウドと前記送風ケースとの間には、前記空気吸込口と互いに隣り合う前記羽根の後縁部間に形成される空気流出部（２１１）とを連通させる隙間流路（１５）が形成されており、
   前記シュラウドは、前記複数枚の羽根の後縁部側に位置する後縁側端部（２２２）を有しており、
   前記後縁側端部および前記送風ケースは、前記径方向において隙間を介して互いに対向配置されており、
   前記隙間流路は、前記後縁側端部および前記送風ケースにおける前記径方向に対向する部位で形成される近接隙間流路（１５１）を含んでおり、
   前記近接隙間流路は、前記空気吸込口側に比べて、前記空気流出部側の方が、前記径方向における面積が大きくなっており、
   前記送風ケースは、前記近接隙間流路を形成する部位の形状が円弧形状となっており、
   前記送風ケースにおける前記円弧形状となる部位と前記後縁側端部とが、前記近接隙間流路を介して前記径方向に対向しており、
   前記円弧形状の半径（Ｒ）は、前記シュラウドにおける前記近接隙間流路を形成する前記後縁側端部の厚み（Ｔｈ）よりも小さくなっている遠心式送風機。
2. 前記送風ケースは、前記近接隙間流路を形成する部位（１１２）の径方向寸法が前記空気流出部側に近づくにつれて大きくなっている請求項１に記載の遠心式送風機。
3. 前記近接隙間流路の流路幅（Ｃｗ１、Ｃｗ２）は、前記隙間流路における前記近接隙間流路の逆流流れ下流側の遠隔隙間流路（１５２）の流路幅（Ｃｈ）に比べて大きくなっている請求項１または２に記載の遠心式送風機。
4. 前記複数枚の羽根の後縁部における前記軸方向の長さを羽根高さ（Ｌｂ）とし、前記遠心ファンにおける前記後縁部における前記軸方向の長さをファン高さ（Ｌｆ）としたとき、
   前記吐出空気通路は、前記近接隙間流路よりも前記径方向外側において、前記複数枚の羽根の後縁部に最も近い位置における前記軸方向の長さ（Ｌａ）が、前記羽根高さ以上、且つ、前記ファン高さ以下となっている請求項１ないし３のいずれか１つに記載の遠心式送風機。
5. 前記吐出空気通路は、前記近接隙間流路よりも前記径方向外側において、前記軸方向の他方側に傾いた状態で前記径方向外側に延びている請求項１ないし４のいずれか１つに記載の遠心式送風機。

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