WO2018168238A1

WO2018168238A1 - 遠心送風機

Info

Publication number: WO2018168238A1
Application number: PCT/JP2018/003351
Authority: WO
Inventors: 宇佐美　宏行
Original assignee: 株式会社デンソー
Priority date: 2017-03-13
Filing date: 2018-02-01
Publication date: 2018-09-20
Also published as: US10995766B2; US20190390685A1; JP6635077B2; JP2018150867A

Abstract

遠心送風機は、羽根車（３０）と、空気吸入部（５６）が形成されたケーシング（５０）と、を備える。空気吸入部は、空気流れ下流側の端部を構成するベルマウス側下端部（５６２）、および径方向の内側の表面を構成するベルマウス側内面部（５６３）を有している。シュラウドは、空気流れ上流側の端部を構成するシュラウド側上端部（３４１）、および径方向の内側の表面を構成するシュラウド側内面部（３４３）を有している。空気吸入部およびシュラウドは、ベルマウス側下端部とシュラウド側上端部とが軸方向に隔間をあけた状態で軸方向に対向配置されている。また、ベルマウス側内面部における最小径となる部位の径（Ｄｂ）とシュラウド側内面部における最小径となる部位の径（Ｄｓ）との差がシュラウドの厚み（Ｔｓ）以下に設定されている。そして、ベルマウス側内面部には、縦渦を発生させる縦渦発生機構（６０）が設けられている。

Description

遠心送風機

関連出願への相互参照

　本出願は、２０１７年３月１３日に出願された日本出願番号２０１７－４７４７８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、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の外側に向けて吹き出す遠心送風機に関する。

　従来、遠心ファンにおけるシュラウドとベルマウスとの隙間からの漏れ流れを低減して、主流との干渉による羽根の負圧面側の剥離騒音を下げる遠心送風機が提案されている（例えば、特許文献１参照）。この特許文献１には、シュラウドの羽根の負圧面領域における空気吸込側端部のベルマウスに対向する部位に、回転方向に沿うラビリンスシール部を設けた構成が開示されている。

特開２００１－１１５９９１号公報

　ところで、特許文献１に開示された遠心送風機は、ベルマウスの外面側にシュラウドが位置しており、ベルマウスとシュラウドとの間に段差が形成される。このため、ベルマウスの内面に沿う気流が、ベルマウスの空気流れ下流側の端部で剥離してシュラウドの内面に沿った流れにならない。すなわち、ベルマウスとシュラウドとの間に段差が形成される遠心送風機では、ベルマウスの内面から羽根車のシュラウド付近に流入する気流に乱れが生ずる。このような気流の乱れは、羽根車の空気流れ下流側に進むにつれて成長するので、騒音増加や送風効率の低下を招く要因となる。

　そこで、本発明者らは、ベルマウスとシュラウドとの間に段差が形成されない構成について検討した。具体的には、本発明者らは、ベルマウスの空気流れ下流側の端部とシュラウドの空気流れ上流側の端部とを回転軸の軸方向に対向させると共に、ベルマウスの内面側の内径と、シュラウドの内面側の内径とを同等の大きさにすることを検討した。

　しかしながら、本発明者らの検討によれば、上述の構成では、羽根のシュラウド側における剥離抑制効果を充分に得ることができないことが判った。理由としては、羽根のシュラウド側を流れる気流が、ベルマウスとシュラウドとの隙間から羽根車の内側に向かう逆流の影響によって乱れてしまうことが挙げられる。

　本開示は、羽根のシュラウド側における剥離抑制効果を充分に得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。

　本開示は、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の外側に向けて吐出する遠心送風機を対象としている。

　本開示の１つの観点によれば、遠心送風機は、
　回転軸の軸線に対して放射状に配置された複数枚の羽根、および複数枚の羽根における軸方向の一方側の端部同士を連結する環状のシュラウドを有し、回転軸の軸線を中心として回転する羽根車と、
　羽根車を収容すると共に、シュラウドに近接する部位に羽根車の内側に空気を導くベルマウス状の空気吸入部が形成されたケーシングと、を備える。

　空気吸入部は、空気流れ下流側の端部を構成するベルマウス側下端部、および径方向の内側の表面を構成するベルマウス側内面部を有している。シュラウドは、空気流れ上流側の端部を構成するシュラウド側上端部、および径方向の内側の表面を構成するシュラウド側内面部を有している。

　空気吸入部およびシュラウドは、ベルマウス側下端部とシュラウド側上端部とが軸方向に隔間をあけた状態で軸方向に対向配置されている。さらに、空気吸入部およびシュラウドは、ベルマウス側内面部における最小径となる部位の径とシュラウド側内面部における最小径となる部位の径との差がシュラウドの厚み以下に設定されている。そして、ベルマウス側内面部には、空気の主流に沿う方向に回転の中心軸を持つ縦渦を発生させる縦渦発生機構が設けられている。

　これによると、ベルマウス側内面部とシュラウド側内面部との間に実質的に段差がない形状となるので、ベルマウス側内面部に沿う気流がシュラウド側内面部に沿って流れ易くなる。

　加えて、ベルマウス側内面部には、縦渦を発生させる縦渦発生機構が設けられている。これによると、仮に、ベルマウス側下端部とシュラウド側上端部との隙間から羽根車の内側に向かう逆流が生じたとしても、ベルマウス側内面部からシュラウド側内面部に向かう気流が、縦渦発生機構で生じた縦渦によってシュラウド側内面部側に押し付けられる。

　従って、本開示の遠心送風機によれば、空気吸入部に沿う気流がシュラウド側へ滑らかに流れ易くなるので、羽根のシュラウド側における気流の剥離を充分に抑制することができる。この結果、羽根車のシュラウド付近における気流の乱れに起因する騒音を低減し、送風効率の向上を図ることが可能な遠心送風機を実現することができる。なお、ベルマウス状の空気吸入部とは、径方向の内側の表面が上流側に向かってラッパ状に滑らかに拡大した形状を有する空気吸入部を意味する。

実施形態に係る遠心送風機の模式的な斜視図である。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２のＩＩＩ部分の拡大図である。実施形態に係る遠心送風機の空気吸入部の模式的な断面図である。図４のＶ部分の拡大図である。実施形態に係る縦渦発生機構の歯部の正面図である。実施形態に係る空気吸入部および縦渦発生機構の製造方法を説明するための説明図である。実施形態の比較例となる遠心送風機における空気吸入部付近の気流を示す要部断面図である。実施形態に係る遠心送風機の縦渦発生機構で生ずる縦渦を説明するための説明図である。実施形態に係る遠心送風機の縦渦発生機構で生ずる縦渦を説明するための説明図である。実施形態に係る遠心送風機における空気吸入部付近の気流の流れを示す要部断面図である。縦渦発生機構の歯部のアスペクト比を変化させた際のダウンフロー速度の変化を示す特性図である。縦渦発生機構の歯部のスキュー角度を変化させた際のダウンフロー速度の変化を示す特性図である。実施形態の変形例となる遠心送風機の空気吸入部付近を示す模式的な斜視図である。

　本開示の一実施形態について図１～図１３を参照して説明する。図１に示す遠心送風機１０は、例えば、車両用空調装置の室内ユニットに空気を送風する送風ユニットに適用される。

　図２に示すように、遠心送風機１０は、回転軸２００を有する電動モータ２０と、電動モータ２０によって回転駆動されて空気を吹き出す羽根車３０と、羽根車３０を収容するケーシング５０と、を備える。なお、図２に示す矢印ＡＤは、回転軸２００の軸線ＣＬに沿って延びる軸方向を示している。また、図２に示す矢印ＲＤは、回転軸２００の軸方向ＡＤに直交する径方向を示している。

　羽根車３０は、回転軸２００の軸線ＣＬを中心として回転する部材である。羽根車３０は、回転軸２００に対して放射状に配置された複数枚の羽根３２、各羽根３２における軸方向ＡＤの一方側の端部同士を連結する環状のシュラウド３４、および各羽根３２における軸方向ＡＤの他方側の端部同士を連結する主板３６を有する。

　本実施形態の羽根車３０を構成する複数の羽根３２、シュラウド３４、および主板３６は、一体成形物として構成されている。具体的には、複数の羽根３２、シュラウド３４、および主板３６それぞれは、樹脂で構成されると共に、射出成形によって一体成形されている。

　羽根車３０は、各羽根３２が回転方向の前方側を向いたシロッコファンで構成されている。各羽根３２のうち、隣り合う羽根３２の間には、空気が流通する空気流路が形成されている。各羽根３２は、空気の流入部を構成する前縁部３２１、空気の流出部を構成する後縁部３２２を有する。

　続いて、羽根車３０のシュラウド３４は、中央部分が開口する円環状の板部材で構成されている。シュラウド３４は、各羽根３２それぞれの軸方向ＡＤの一方側の部位に連結されている。

　具体的には、図３に示すように、シュラウド３４は、空気流れ上流側の端部を構成するシュラウド側上端部３４１、および空気流れ下流側の端部を構成するシュラウド側下端部３４２を有している。

　また、シュラウド３４は、回転軸２００の径方向ＲＤの内側の表面を構成するシュラウド側内面部３４３、および回転軸２００の径方向ＲＤの外側の表面を構成するシュラウド側外面部３４４を有している。

　シュラウド側内面部３４３は、後述するケーシング５０の空気吸入部５６から吸い込まれた空気を羽根車３０の内側に導入する導入口を形成している。シュラウド側内面部３４３は、回転軸２００の軸方向ＡＤから流入した空気が、回転軸２００の径方向ＲＤの外側に導かれるように、羽根車３０の内側に向けて膨らんだ形状となっている。

　具体的には、シュラウド側内面部３４３は、シュラウド側上端部３４１からシュラウド側下端部３４２に向かって、その径が徐々に大きくなっている。本実施形態のシュラウド側内面部３４３は、シュラウド側上端部３４１側の部位が最小径Ｄｓとなっている。

　また、シュラウド３４は、羽根車３０の軽量化を図るために、シュラウド側上端部３４１に近接する部位、すなわち、最小径Ｄｓとなる部位における厚みＴｓが、例えば、１～３ｍｍ程度に設定されている。

　図２に戻り、羽根車３０の主板３６は、中央部分に設けられた筒状の連結部３６１が設けられ、当該連結部３６１を介して回転軸２００が連結されている。また、主板３６には、回転軸２００の軸方向ＡＤにおいてシュラウド３４に対向する部位に、各羽根３２における回転軸２００の軸方向ＡＤの他方側の部位が連結されている。

　具体的には、主板３６は、回転軸２００の軸方向ＡＤから流入した空気が回転軸２００の径方向ＲＤの外側に導かれるように、その中央部分が軸方向ＡＤの一方側に突き出た円錐状の形状となっている。なお、主板３６は、回転軸２００の径方向ＲＤに沿って延びる平坦な形状となっていてもよい。

　このように構成される羽根車３０は、ケーシング５０の内部に収容されている。図１に示すように、ケーシング５０は、羽根車３０を収容するスクロール部５２、スクロール部５２を図示しない室内ユニットに接続する送風部５４、および空気吸入部５６を有している。

　スクロール部５２は、羽根車３０の外側に渦巻き状の空気流路を形成する部材である。スクロール部５２は、羽根車３０の回転方向に沿って徐々に径が大きくなっている。スクロール部５２は、羽根車３０の回転方向において最も小径となる巻き始め部５２ａ、および羽根車３０の回転方向において最も大径となる巻き終り部５２ｂを有している。

　送風部５４は、スクロール部５２における巻き始め部５２ａと巻き終わり部５２ｂとの間に接続されている。送風部５４は、スクロール部５２の巻き終わり部５２ｂの接線に沿って延びている。送風部５４の空気流れ下流側には、空気の吐出部５４ａが開口している。

　スクロール部５２には、回転軸２００の軸方向ＡＤの一方側であって、羽根車３０のシュラウド３４に近接する部位に、空気吸入部５６を取り付けるための円環状の筒状部５２２が設けられている。この筒状部５２２は、回転軸２００の軸方向ＡＤの一方側に向けて突出している。筒状部５２２は、その一部が、回転軸２００の軸方向ＡＤにおいて、シュラウド側外面部３４４に対して対向している。

　空気吸入部５６は、羽根車３０の内側に空気を導く円環状の部材である。空気吸入部５６は、ベルマウス状に構成されている。空気吸入部５６は、スクロール部５２の筒状部５２２に対して接着剤や、溶着等の接合技術によって接合されている。なお、空気吸入部５６は、スクロール部５２の筒状部５２２に対して、ビス等の連結要素によって連結されていてもよい。

　図３に示すように、空気吸入部５６は、空気流れ上流側の端部を構成するベルマウス側上端部５６１、および空気流れ下流側の端部を構成するベルマウス側下端部５６２を有している。

　また、空気吸入部５６は、回転軸２００の径方向ＲＤの内側の表面を構成するベルマウス側内面部５６３、および回転軸２００の径方向ＲＤの外側の表面を構成するベルマウス側外面部５６４を有している。

　空気吸入部５６は、ベルマウス側下端部５６２とシュラウド側上端部３４１とが回転軸２００の軸方向ＡＤに隔間をあけた状態で、回転軸２００の軸方向ＡＤに対向するようにスクロール部５２に設けられている。そして、空気吸入部５６は、スクロール部５２のうち、回転軸２００の径方向ＲＤにおいて、シュラウド３４と重なり合わない部位に設けられている。

　ベルマウス側内面部５６３は、空気を羽根車３０の内側に吸入する吸入口を形成している。ベルマウス側内面部５６３は、羽根車３０の内側に空気を導くために、内側に向けて膨らんだ形状を有している。

　具体的には、ベルマウス側内面部５６３は、ベルマウス側上端部５６１からベルマウス側下端部５６２に向かって、その径が徐々に小さくなっている。本実施形態のベルマウス側内面部５６３は、ベルマウス側下端部５６２側の部位が最小径Ｄｂとなっている。

　ベルマウス側外面部５６４は、回転軸２００の軸方向ＡＤに沿って延びている。ベルマウス側外面部５６４には、スクロール部５２の筒状部５２２と嵌合する嵌合溝部５６４ａが形成されている。

　ここで、ベルマウス側内面部５６３とシュラウド側内面部３４３との間に段差が形成されていると、ベルマウス側内面部５６３に沿う気流が、ベルマウス側下端部５６２で剥離して、シュラウド側内面部３４３に沿った流れとならない。

　これに対して、本実施形態のベルマウス側内面部５６３およびシュラウド側内面部３４３は、ベルマウス側内面部５６３とシュラウド側内面部３４３との間に実質に段差がない形状となっている。つまり、本実施形態の各内面部５６３、３４３は、ベルマウス側内面部５６３側の最小径Ｄｂとシュラウド側内面部３４３側の最小径Ｄｓとの差が、シュラウド３４の厚みＴｓ以下となるように設定されている（すなわち、｜Ｄｓ－Ｄｂ｜≦Ｔｓ）。

　特に、本実施形態の各内面部５６３、３４３は、ベルマウス側内面部５６３側の最小径Ｄｂがシュラウド側内面部３４３側の最小径Ｄｓ以下となるように設定されている（すなわち、Ｄｂ≦Ｄｓ）。具体的には、本実施形態の各内面部５６３、３４３は、ベルマウス側内面部５６３側の最小径Ｄｂとシュラウド側内面部３４３側の最小径Ｄｓとが実質的に一致するように設定されている（すなわち、Ｄｂ≒Ｄｓ）。

　また、本実施形態の遠心送風機１０は、ベルマウス側内面部５６３のベルマウス側下端部５６２側、およびシュラウド側内面部３４３のシュラウド側上端部３４１側の双方が、回転軸２００の軸方向ＡＤに並行に延びている。

　ここで、羽根車３０は、空気吸入側と空気吐出側とが、スクロール部５２の筒状部５２２およびベルマウス側下端部５６２とシュラウド側外面部３４４との間に形成される隙間流路３８を介して連通している。このため、図３の矢印Ｆｏに示す羽根車３０から吐出された空気の一部が、図３の矢印Ｆｒに示すように、隙間流路３８を介して羽根車３０の空気吸入側に逆流することがある。この逆流は、ベルマウス側内面部５６３に沿う気流をシュラウド側内面部３４３から離間させる向きに流れる。すなわち、逆流は、ベルマウス側内面部５６３に沿う気流がシュラウド側内面部３４３に沿って流れることを阻害する要因となる。

　そこで、本実施形態の空気吸入部５６には、ベルマウス側内面部５６３に対して、縦渦発生機構６０が設置されている。縦渦発生機構６０は、空気吸入部５６に流入する空気の主流に沿う方向に回転の中心軸を持つ螺旋状の縦渦を発生させる機構である。

　図４に示すように、縦渦発生機構６０は、回転軸２００の周方向における幅が先端側に向かって縮小された三角形状の複数の歯部６２を有している。縦渦発生機構６０を構成する複数の歯部６２は、ベルマウス側内面部５６３の全周に渡って設置されている。

　縦渦発生機構６０を構成する各歯部６２は、交差する二辺６２２、６２３を結ぶ歯先部６２１が、ベルマウス側内面部５６３に接する根元部６２４よりも空気流れ上流側に位置するように設置されている。具体的には、各歯部６２は、歯先部６２１に向かうほど先鋭化された形状を有している。各歯部６２は、空気流れ上流側に向かって突出している。なお、各歯部６２の歯先部６２１は、直線状に延びる二辺６２２、６２３が交差した先鋭形状に限らず、Ｃ面取りやＲ面取りが成された形状となっていてもよい。

　また、各歯部６２は、図５に示すように、歯先部６２１が根元部６２４よりも回転軸２００の径方向ＲＤの内側に位置するように傾斜した状態でベルマウス側内面部５６３に設置されている。具体的には、各歯部６２は、歯先部６２１に向かう程、ベルマウス側内面部５６３の最小径Ｄｂとなる部位における接線ＴＬとの距離が大きくなるように設置されている。なお、接線ＴＬは、ベルマウス側内面部５６３の最小径Ｄｂとなる部位が延びる方向である。

　そして、各歯部６２は、根元部６２４から歯先部６２１に向かって延びる方向と、ベルマウス側内面部５６３の接線ＴＬとのなすスキュー角度θｖが鋭角となるように傾斜した状態でベルマウス側内面部５６３に設置されている。具体的には、本実施形態の各歯部６２は、スキュー角度θｖが略３０°となるように傾斜した状態でベルマウス側内面部５６３に設置されている。

　さらに、本実施形態の各歯部６２は、図６に示すように、歯先部６２１で交差する二辺６２２、６２３の長さが等しい二等辺三角形状に形成されている。各歯部６２を二等辺三角形状とすることで、気流が二辺６２２、６２３を通過する際に生ずる一対の縦渦が合体し易くなり、より強い縦渦に成長させることが期待できるためである。

　具体的には、本実施形態の各歯部６２は、二辺６２２、６２３の間隔が最大となる根元部６２４の幅寸法Ｗｖが、根元部６２４と歯先部６２１との長さが最小となる位置での高さ寸法Ｈｖに比べて小さくなっている。なお、幅寸法Ｗｖおよび高さ寸法Ｈｖは、各歯部６２の負圧面６２ｂ側の寸法である。

　本実施形態の各歯部６２は、前述の幅寸法Ｗｖに対する高さ寸法Ｈｖの比をアスペクト比ＡＲとしたとき、アスペクト比ＡＲが「２．０」となる形状となっている。すなわち、本実施形態の各歯部６２は、高さ寸法Ｈｖが幅寸法Ｗｖの略二倍となる形状となっている。

　ここで、図５に示す各歯部６２の板厚Ｔｖが大きいと、各歯部６２の板厚Ｔｖが小さい場合に比べて、各歯部６２における正圧面６２ａ側の二辺６２２、６２３の長さが、負圧面６２ｂ側に比べて短くなってしまう。各歯部６２における正圧面６２ａ側の二辺６２２、６２３の長さが短くなることは、各歯部６２の二辺６２２、６２３にて適切に縦渦の発生に悪影響となってしまう可能性がある。

　このことを考慮して、本実施形態では、各歯部６２の板厚Ｔｖがシュラウド３４の厚みＴｓ以下となっている（すなわち、Ｔｖ≦Ｔｓ）。なお、各歯部６２における正圧面６２ａは、ベルマウス側内面部５６３に対向する対向面である。また、各歯部６２における負圧面６２ｂは、正圧面６２ａの背面である。

　このように構成される本実施形態の空気吸入部５６および縦渦発生機構６０は、一体成形物として構成されている。具体的には、空気吸入部５６および縦渦発生機構６０は、樹脂で構成されると共に、射出成形によって一体成形されている。

　ここで、本実施形態の各歯部６２は、回転軸２００の軸方向ＡＤにおいて、歯先部６２１側とベルマウス側内面部５６３とが重複しないように、ベルマウス側内面部５６３における最小径Ｄｂとなる部位に設置されている。

　これによれば、例えば、図７に示すように、第１～第４成形用金型９１～９４を用いた射出成形によって、空気吸入部５６および縦渦発生機構６０を一体に成形することができる。なお、第１成形用金型９１は、回転軸２００の軸方向ＡＤの一方側に配置され、空気吸入部５６および縦渦発生機構６０における回転軸２００の軸方向ＡＤの一方側に露出する部位に対応する形状を有している。第２成形用金型９２は、回転軸２００の軸方向ＡＤの他方側に配置され、空気吸入部５６のベルマウス側下端部５６２に対応する形状を有している。第３成形用金型９３は、回転軸２００の軸方向ＡＤの他方側に配置され、空気吸入部５６のベルマウス側外面部５６４に対応する形状を有している。さらに、第４成形用金型９４は、第１成形用金型９１と第２成形用金型９２との間に配置され、縦渦発生機構６０における回転軸２００の軸方向ＡＤの他方側に露出する部位に対応する形状を有している。

　特に、本実施形態の空気吸入部５６および縦渦発生機構６０は、回転軸２００の軸方向ＡＤにおいてベルマウス側内面部５６３と各歯部６２の歯先部６２１側とが重複しない構成となっている。このため、図７の紙面右側に示すように、アンダーカット処理を施すことなく、回転軸２００の軸方向ＡＤを型抜き方向とする成形処理によって縦渦発生機構６０および空気吸入部５６を一体に成形することが可能となっている。このことは、縦渦発生機構６０の追加に伴う遠心送風機１０の製造コストの増加を抑制することができるといった利点がある。

　次に、本実施形態の遠心送風機１０の作動を説明する。遠心送風機１０は、電動モータ２０の回転軸２００の回転に伴って羽根車３０が回転する。これにより、空気吸入部５６から羽根車３０に吸い込まれた空気が、遠心力によって回転軸２００の径方向ＲＤの外側に向けて吹き出される。

　ここで、図８は、本実施形態の比較例となる遠心送風機ＣＥのシュラウド３４付近の気流を示す図面である。比較例の遠心送風機ＣＥは、空気吸入部ＡＳの外面側にシュラウド３４が位置する点、および空気吸入部ＡＳに、縦渦発生機構６０が設けられていない点が、本実施形態の遠心送風機１０と異なっている。なお、説明の便宜上、図８では、比較例の遠心送風機ＣＥにおける本実施形態の遠心送風機１０と同様の構成について同一の参照符号を付している。

　比較例の遠心送風機ＣＥでは、図８の矢印Ｆｓに示すように、羽根車３０の回転により、空気吸入部ＡＳの内面ＡＳｉに沿う気流が羽根車３０に吸い込まれる。比較例の遠心送風機ＣＥでは、空気吸入部ＡＳとシュラウド３４との間に大きな段差が形成されるので、空気吸入部ＡＳの内面ＡＳｉに沿う気流が、空気吸入部ＡＳの空気流れ下流側の下端部ＡＳｅで剥離する。

　これにより、図８の矢印Ｆｔに示すように、空気吸入部ＡＳの内面ＡＳｉから羽根車３０のシュラウド３４付近に流入する気流に横渦を伴う乱れが生ずる。この気流の乱れは、羽根車３０における空気流れ下流側に進むにつれて成長する。このため、比較例の遠心送風機ＣＥでは、騒音が増加すると共に、送風効率が低下してしまう。なお、横渦は、空気の主流の流れ方向に対して交差する回転の中心軸を持つ渦である。

　これに対して、本実施形態の遠心送風機１０は、空気吸入部５６のベルマウス側内面部５６３における最小径Ｄｂと、シュラウド側内面部３４３における最小径Ｄｓとの差がシュラウド３４の厚みＴｓ以下に設定されている。

　このため、本実施形態の遠心送風機１０では、空気吸入部５６のベルマウス側内面部５６３に沿う気流が、ベルマウス側下端部５６２から離れた後にシュラウド側内面部３４３に再付着し易い。すなわち、本実施形態の遠心送風機１０では、シュラウド側内面部３４３付近の気流が、シュラウド側内面部３４３に沿って流れ易くなる。

　ここで、遠心送風機１０では、図３の矢印Ｆｏに示す羽根車３０から吐出された空気の一部が、図３の矢印Ｆｒに示すように、隙間流路３８を介して羽根車３０の空気吸入側に逆流することがある。この逆流は、ベルマウス側内面部５６３に沿う気流をシュラウド側内面部３４３から離間させる向きに流れる。

　これに対して、本実施形態の遠心送風機１０では、ベルマウス側内面部５６３に縦渦発生機構６０が設置されている。このため、本実施形態の遠心送風機１０では、ベルマウス側内面部５６３に沿う気流が縦渦発生機構６０の各歯部６２の二辺６２２、６２３を乗り越える際に、図９および図１０の矢印Ｆｖに示すように、縦渦が発生する。そして、縦渦によって、ベルマウス側内面部５６３に近接する気流にベルマウス側内面部５６３から離れた気流の運動エネルギが付加される。これにより、ベルマウス側内面部５６３からシュラウド側内面部３４３に向かう気流が、図１０の矢印Ｆｄに示すように、シュラウド側内面部３４３に向かって押し付けられる。なお、図１０の矢印Ｆｄは、気流をシュラウド側内面部３４３に押し付ける押付力を発揮するダウンフローの向きを示している。

　このように、本実施形態の遠心送風機１０では、図１１の矢印Ｆｓに示す空気吸入部５６のベルマウス側内面部５６３に沿う気流がシュラウド側内面部３４３側に流れる際に、図１１の矢印Ｆｖに示す縦渦によってシュラウド側内面部３４３側に押し付けられる。このため、仮に、隙間流路３８に図１１の矢印Ｆｒに示す逆流が生じたとしても、ベルマウス側内面部５６３からシュラウド側内面部３４３付近に流入した気流が、シュラウド３４付近から剥離することなくシュラウド３４に沿って流れ易くなる。

　以上説明した本実施形態の遠心送風機１０は、ベルマウス側内面部５６３とシュラウド側内面部３４３との間に実質的に段差がない形状となっているので、ベルマウス側内面部５６３に沿う気流がシュラウド側内面部３４３に沿って流れ易くなる。

　加えて、ベルマウス側内面部５６３には、縦渦を発生させる縦渦発生機構６０が設けられている。これによると、仮に、隙間流路３８に逆流が生じたとしても、ベルマウス側内面部５６３からシュラウド側内面部３４３に向かう気流が、シュラウド３４付近から剥離することなくシュラウド３４に沿って流れ易くなる。

　従って、本実施形態の遠心送風機１０によれば、空気吸入部５６に沿う気流がシュラウド３４側へ滑らかに流れ易くなるので、羽根３２のシュラウド３４側における気流の剥離を充分に抑制することができる。この結果、遠心送風機１０における羽根車３０のシュラウド３４付近における気流の乱れに起因する騒音を低減し、送風効率の向上を図ることが可能となる。

　具体的には、本実施形態の遠心送風機１０は、縦渦発生機構６０が三角形状に形成された複数の歯部６２を含んで構成されている。これによると、ベルマウス側内面部５６３に沿う気流が複数の歯部６２を交差して流れる際に、各歯部６２の二辺６２２、６２３において縦渦が発生する。これにより、ベルマウス側内面部５６３に近接する気流にベルマウス側内面部５６３から離れた気流の運動エネルギが付加されることで、ベルマウス側内面部５６３からシュラウド側内面部３４３に向かう気流が、シュラウド側内面部３４３側に押し付けられる。

　特に、本実施形態の遠心送風機１０は、ベルマウス側内面部５６３側の最小径Ｄｂがシュラウド側内面部３４３側の最小径Ｄｓ以下となるように設定されている（すなわち、Ｄｂ≦Ｄｓ）。これによると、ベルマウス側内面部５６３に沿う気流がシュラウド３４との衝突によって乱れてしまうことを抑制することができる。

　ここで、図１２は、縦渦発生機構６０の各歯部６２のアスペクト比ＡＲｖを変化させた際のダウンフロー速度Ｖｄｆの変化を示す特性図である。この図１２は、各歯部６２を３Ｄモデル化し、各歯部６２の下流側におけるダウンフロー速度ＶｄｆをＣＦＤ解析によって数値化した際の結果を示している。なお、ダウンフロー速度Ｖｄｆは、ダウンフローＦｄの速度である。

　図１２に示すように、ダウンフロー速度Ｖｄｆは、アスペクト比ＡＲｖが「１．０」または「３．０」となる場合に比べて、アスペクト比ＡＲｖが「２．０」付近で顕著に大きくなることが判った。このような傾向は、スキュー角度θｖを変化させた際も同様であった。

　ダウンフロー速度Ｖｄｆが大きい程、気流をシュラウド側内面部３４３に押し付ける押付力が大きくなる。このため、各歯部６２のアスペクト比ＡＲｖを１．０よりも大きく、３．０よりも小さくすることが、羽根のシュラウド側における剥離抑制効果にとって有効となる。

　従って、各歯部６２は、アスペクト比ＡＲｖが１．０より大きく３．０より小さい形状となっていることが望ましい（すなわち、１．０＜ＡＲｖ＜３．０）。特に、各歯部６２は、アスペクト比ＡＲｖが略２．０となる形状となっていることが望ましい。

　また、図１３は、縦渦発生機構６０の各歯部６２のスキュー角度θｖを変化させた際のダウンフロー速度Ｖｄｆの変化を示す特性図である。この図１３は、各歯部６２を３Ｄモデル化し、各歯部６２の下流側におけるダウンフロー速度ＶｄｆをＣＦＤ解析によって数値化した際の結果を示している。

　図１３に示すように、ダウンフロー速度Ｖｄｆは、スキュー角度θｖが「１５°」または「６０°」となる場合に比べて、θｖが「３０°」付近で顕著に大きくなることが判った。このような傾向は、アスペクト比ＡＲｖを変化させた際も同様であった。

　ダウンフロー速度Ｖｄｆが大きい程、気流をシュラウド側内面部３４３に押し付ける押付力が大きくなる。このため、各歯部６２のスキュー角度θｖを１５°よりも大きく、６０°よりも小さい範囲とすることが、羽根のシュラウド側における剥離抑制効果にとって有効となる。

　従って、各歯部６２は、スキュー角度θｖが、１５°より大きく６０°より小さい範囲（すなわち、１５°＜θｖ＜６０°）となるように、ベルマウス側内面部５６３に設置されていることが望ましい。特に、各歯部６２は、スキュー角度θｖが、略３０°となるように、ベルマウス側内面部５６３に設置されていることが望ましい。

　（変形例）
　上述の実施形態では、ベルマウス側内面部５６３の全周に渡って、縦渦発生機構６０を構成する複数の歯部６２が設置される例について説明したが、これに限定されない。遠心送風機１０は、例えば、図１４に示すように、縦渦発生機構６０を構成する複数の歯部６２がベルマウス側内面部５６３の一部に設置された構成となっていてもよい。

　ここで、ケーシング５０のうち、スクロール部５２における巻き始め部５２ａと巻き終わり部５２ｂとが連通する部位は、巻き終わり部５２ｂ側を流れる空気と巻き始め部５２ａ側を流れる空気が合流するため、最も気流が乱れ易い部位となっている。このため、縦渦発生機構６０は、少なくともスクロール部５２における巻き始め部５２ａと巻き終わり部５２ｂとが連通する部位に設けられていることが望ましい。

　（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、各歯部６２は、アスペクト比ＡＲｖが１．０より大きく３．０より小さい形状となっていることが望ましいが、これに限定されない。各歯部６２は、少なくとも一部のアスペクト比ＡＲｖが１．０以下、または、３．０以上となる形状となっていてもよい。

　上述の実施形態の如く、各歯部６２は、スキュー角度θｖが、１５°より大きく６０°より小さい範囲となるように、ベルマウス側内面部５６３に設置されていることが望ましいが、これに限定されない。各歯部６２は、少なくとも一部のスキュー角度θｖが、１５°以下、または、６０°以上となるように、ベルマウス側内面部５６３に設置されていてもよい。

　上述の実施形態の如く、各歯部６２の板厚Ｔｖをシュラウド３４の厚みＴｓ以下とすることが望ましいが、これに限定されない。各歯部６２の板厚Ｔｖは、例えば、各歯部６２の強度を確保可能な範囲の下限値に設定されていてもよい。

　上述の実施形態の如く、空気吸入部５６および縦渦発生機構６０を一体成形物として構成することが望ましいが、これに限定されない。空気吸入部５６および縦渦発生機構６０は、例えば、別体で構成された各部材が接着剤等によって接合された構成となっていてもよい。

　上述の実施形態では、縦渦発生機構６０が三角形状の複数の歯部６２で構成される例について説明したが、これに限定されない。縦渦発生機構６０は、縦渦を発生させることが可能であれば、例えば、三角錘状の複数の凸部で構成されていてもよい。

　上述の実施形態では、本開示の遠心送風機１０を車両用空調装置の送風ユニットに適用した例について説明したが、これに限定されない。本開示の遠心送風機１０は、例えば、据え置き型の空調装置の送風装置等の他の装置に対して広く適用可能である。

　上述の実施形態では、羽根車３０を各羽根３２が前向きとなるシロッコファンで構成する例について説明したが、これに限定されない。羽根車３０は、例えば、各羽根３２が後ろ向きとなるターボファンで構成されていてもよい。

　上述の各実施形態では、スクロール部５２を有するケーシング５０を例示したが、これに限定されず、例えば、スクロール部５２を持たない全周吹き出し型のケーシング５０が採用されていてもよい。

　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、ベルマウス側内面部とシュラウド側内面部との間に実質的に段差がない形状となっている。さらに、ベルマウス側内面部には、縦渦を発生させる縦渦発生機構が設けられている。

　第２の観点によれば、遠心送風機は、縦渦発生機構が、三角形状に形成された複数の歯部を含んで構成されている。そして、歯部は、交差する二辺を結ぶ歯先部がベルマウス側内面部に接する根元部よりも空気流れ上流側に位置すると共に、歯先部が根元部よりも径方向の内側に位置するように傾斜した状態でベルマウス側内面部に設置されている。

　これによると、ベルマウス側内面部に沿う気流が複数の歯部を交差して流れる際に、各歯部の二辺において縦渦が発生する。この縦渦によって、ベルマウス側内面部に近接する気流にベルマウス側内面部から離れた気流の運動エネルギが付加されることで、ベルマウス側内面部からシュラウド側内面部に向かう気流が、シュラウド側内面部側に押し付けられる。

　第３の観点によれば、遠心送風機は、歯部が、アスペクト比が１．０より大きく３．０より小さい形状となっている。これは、本発明者らが行ったシミュレーションによる気流解析結果、歯部のアスペクト比を１．０より大きく３．０よりも小さくすることが、羽根のシュラウド側における剥離抑制効果にとって有効であったことによる。なお、幅寸法は、歯部における二辺の間の間隔が最大となる位置での間隔である。また、高さ寸法は、根元部と歯先部との長さが最小となる位置での長さである。さらに、アスペクト比は、幅寸法に対する高さ寸法の比である。

　第４の観点によれば、遠心送風機は、スキュー角度が、１５°より大きく６０°よりも小さい範囲となるように、歯部がベルマウス側内面部に設置されている。これは、本発明者らが行ったシミュレーションによる気流解析結果、歯部のスキュー角度を１５°より大きく６０°よりも小さい範囲とすることが、シュラウドにおける剥離抑制効果にとって有効であったことによる。なお、スキュー角度は、歯部における根元部から歯先部に向かって延びる方向とベルマウス側内面部の延びる方向とのなす角度である。

　第５の観点によれば、遠心送風機は、歯部の板厚がシュラウドの厚み以下となっている。このように、歯部の板厚を薄くすれば、複数の歯部の二辺にて適切に縦渦を発生させることが可能となる。

　第６の観点によれば、遠心送風機は、縦渦発生機構および空気吸入部が一体成形物として構成されている。そして、複数の歯部は、ベルマウス側内面部における最小径となる部位に設置されている。

　これによれば、回転軸の軸方向においてベルマウス側内面部と複数の歯部の歯先部側とが重複しないので、アンダーカット処理を施すことなく、回転軸の軸方向を型抜き方向とする成形処理によって縦渦発生機構と空気吸入部とを一体に成形することが可能となる。この結果、縦渦発生機構の追加に伴う遠心送風機の製造コストの増加を抑制することが可能となる。

　第７の観点によれば、遠心送風機の空気吸入部およびシュラウドは、ベルマウス側内面部における最小径となる部位の径がシュラウド側内面部における最小径となる部位の径以下に設定されている。これによると、ベルマウス側内面部に沿う気流がシュラウドとの衝突によって乱れてしまうことを抑制することができる。

Claims

　回転軸（２００）の軸方向（ＡＤ）の一方側から吸い込んだ空気を前記回転軸の径方向（ＲＤ）の外側に向けて吐出する遠心送風機であって、
　前記回転軸の軸線（ＣＬ）に対して放射状に配置された複数枚の羽根（３２）、および前記複数枚の羽根における前記軸方向の一方側の端部同士を連結する環状のシュラウド（３４）を有し、前記回転軸の軸線を中心として回転する羽根車（３０）と、
　前記羽根車を収容すると共に、前記シュラウドに近接する部位に前記羽根車の内側に空気を導くベルマウス状の空気吸入部（５６）が形成されたケーシング（５０）と、を備え、
　前記空気吸入部は、空気流れ下流側の端部を構成するベルマウス側下端部（５６２）、および前記径方向の内側の表面を構成するベルマウス側内面部（５６３）を有しており、
　前記シュラウドは、空気流れ上流側の端部を構成するシュラウド側上端部（３４１）、および前記径方向の内側の表面を構成するシュラウド側内面部（３４３）を有しており、
　前記空気吸入部および前記シュラウドは、前記ベルマウス側下端部と前記シュラウド側上端部とが前記軸方向に隔間をあけた状態で前記軸方向に対向配置されると共に、前記ベルマウス側内面部における最小径となる部位の径（Ｄｂ）と前記シュラウド側内面部における最小径となる部位の径（Ｄｓ）との差が前記シュラウドの厚み（Ｔｓ）以下に設定されており、
　前記ベルマウス側内面部には、空気の主流に沿う方向に回転の中心軸を持つ縦渦を発生させる縦渦発生機構（６０）が設けられている遠心送風機。
　前記縦渦発生機構は、三角形状に形成された複数の歯部（６２）を含んで構成されており、
　前記歯部は、交差する二辺（６２２、６２３）を結ぶ歯先部（６２１）が前記ベルマウス側内面部に接する根元部（６２４）よりも空気流れ上流側に位置すると共に、前記歯先部が前記根元部よりも前記径方向の内側に位置するように傾斜した状態で前記ベルマウス側内面部に設置されている請求項１に記載の遠心送風機。
　前記歯部における前記二辺の間の間隔が最大となる位置での前記間隔を幅寸法（Ｗｖ）とし、前記根元部と前記歯先部との長さが最小となる位置での前記長さを高さ寸法（Ｈｖ）とし、さらに、前記幅寸法に対する前記高さ寸法の比をアスペクト比（ＡＲｖ）としたとき、
　前記歯部は、前記アスペクト比が１．０より大きく３．０より小さい形状となっている請求項２に記載の遠心送風機。
　前記歯部における前記根元部から前記歯先部に向かって延びる方向と前記ベルマウス側内面部の延びる方向とのなす角度をスキュー角度（θｖ）としたとき、
　前記歯部は、前記スキュー角度が、１５°より大きく６０°よりも小さい範囲となるように前記ベルマウス側内面部に設置されている請求項２または３に記載の遠心送風機。
　前記歯部は、その板厚（Ｔｖ）が前記シュラウドの厚み（Ｔｓ）以下となるように形成されている請求項２ないし４のいずれか１つに記載の遠心送風機。
　前記縦渦発生機構および前記空気吸入部は、一体成形物として構成されており、
　前記複数の歯部は、前記ベルマウス側内面部における最小径となる部位に設置されている請求項２ないし５のいずれか１つに記載の遠心送風機。
　前記空気吸入部および前記シュラウドは、前記ベルマウス側内面部における最小径となる部位の径（Ｄｂ）が前記シュラウド側内面部における最小径となる部位の径（Ｄｓ）以下に設定されている請求項１ないし６のいずれか１つに記載の遠心送風機。