(57)【要約】【課題】スクロールケーシングの巻き終り部に至る領域での空気流の逆流による低周波騒音を低減するとともに、仮に開発の途中で騒音が発生する事態となっても、最小限の金型改修等で対応できる多翼遠心ファンおよび車両用空調装置を提供することを目的とする。【解決手段】スクロールケーシング２内に多数のブレード１８を備えている羽根車１５が回転自在に設けられている多翼遠心ファン１において、スクロールケーシング２は、その下側面１０の羽根車１５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２２Ａを形成する軸方向拡張部２３を備え、軸方向拡張部２３のスクロールケーシング２の巻き終り部位１３の上流側領域に、径内方側面から径外方向に突出された突起２４が設けられている。【選択図】図１
2010151047.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
スクロールケーシング内に多数のブレードを備えてい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、その下側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の上流側領域に、径内方側面から径外方向に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。
【請求項２】
前記突起は、前記羽根車の回転軸中心と前記スクロールケーシングのノーズ部中心とを結ぶ線を基準に前記羽根車の回転方向への巻き角度をΘとしたとき、２２５°＜Θ＜３０５°の範囲に設けら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。
【請求項３】
前記突起は、前記羽根車の回転軸中心と前記スクロールケーシングのノーズ部中心とを結ぶ線を基準に前記羽根車の回転方向への巻き角度をΘとしたとき、好ましくは２２５°＜Θ＜２９０°の範囲に設けら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。
【請求項４】
前記突起は、前記回転軸方向に拡張されている前記軸方向拡張部の空気流路幅の４５％ないし７５％の位置まで径外方向に突出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。
【請求項５】
前記突起は、円周方向幅寸法が８ｍｍないし１７ｍｍの範囲に設定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。
【請求項６】
前記突起は、前記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ないし５のいずれかに記載の多翼遠心ファン。
【請求項７】
前記突起は、前記スクロールケーシングの前記回転軸方向に拡張されている前記軸方向拡張部における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一体成形されていることを特徴とする請求項１ないし６のいずれかに記載の多翼遠心ファン。
【請求項８】
空気送風用のファンとして、ＨＶＡＣユニットの上流側に請求項１ないし７のいずれかに記載の多翼遠心ファンが設けられていることを特徴とする車両用空調装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、スクロールケーシング内に多数のブレードを備えた羽根車が回転自在に設けられている多翼遠心ファンおよびそれを用いた車両用空調装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
車両用空調装置に多用されている所謂シロッコファンと称する多翼遠心ファンは、スクロールケーシングと、該スクロールケーシング内に回転自在に設置され、モータを介して回転駆動される羽根車とを備えている。かかる多翼遠心ファンは、車両用空調装置（ＨＶＡＣユニット；Ｈｅａｔｉｎｇ  Ｖｅｎｔｉｌａｔｉｏｎ  ａｎｄ  Ａｉｒ  Ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）の上流側に設置され、外気または車室内から取り込んだ空気をＨＶＡＣユニットに送風する空気送風ファンとしての機能を担っている。
【０００３】
このような多翼遠心ファンにおいて、羽根車から吹出された空気の流路は、スクロールケーシングにおける巻き始め部位から巻き終り部位にかけて漸次断面積が拡大されるように形成されている。しかして、高静圧運転モードでは、スクロールケーシングの巻き終り部に向って徐々に上昇される静圧が、スクロールケーシングの巻き終り部に至る領域で羽根車出口の圧力よりも高くなることがあり、この場合、圧力差によって空気流路側から羽根車出口に向って空気流が逆流する現象が生じる。この逆流が羽根車の出口で羽根車から吹出される空気流と干渉して圧力変動を起こし、その圧力変動成分がケーシングを振動させることにより低周波騒音を発生する原因となる。
【０００４】
そこで、上記した低周波騒音を低減するため、特許文献１には、スクロールケーシングの空気吸込口の上流側に設けられる空気案内ダクトまたは空気案内板によって、ノーズ部からの巻き角が２９０°近傍の空気吸込口位置に導入空気の主流を導き、空気流の逆流を阻止するようにした技術が示されている。また、特許文献２には、スクロールケーシングの巻き終わり部位から吹出し口に向うほど、羽根車回転軸と直交する方向とのなす角度が大きくなる捩じれ面を形成することによって、空気流路のモータ側方向に拡大した部分を流れる流速の小さい副流が主流に巻き込まれるのを抑制し、この副流と主流および羽根車との干渉による低周波騒音を低減するようにした技術が示されている。
【０００５】
【特許文献１】特許第４０８１８０４号公報
【特許文献２】特許第３６２２３００号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、多翼遠心ファンのスクロールケーシングの形状やＨＶＡＣユニットの空気流路を形成するケーシングの形状は、搭載される車両側の寸法制約により決まることが多く、必ずしも最適な形状にできるわけではない。しかも、開発の途中で空気流路の圧損が変わることにより、突如として異音が生じるようになる場合もある。特に、開発の最終段階になってこのような問題が生じた場合、金型の改修等が大規模なものとなり、コスト面で大きなロスが生じることになる。特許文献１，２に示されている技術では、このような問題に対応することは困難であった。
【０００７】
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、スクロールケーシングの巻き終り部に至る領域での空気流の逆流による低周波騒音を低減するとともに、仮に開発の途中で騒音が発生する事態となっても、最小限の金型改修等で対応できる多翼遠心ファンおよび車両用空調装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するために、本発明の多翼遠心ファンおよび車両用空調装置は、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、スクロールケーシング内に多数のブレードを備えてい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、その下側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の上流側領域に、径内方側面から径外方向に突出された突起が設けられていることを特徴とする。
【０００９】
本発明によれば、スクロールケーシングの環状フランジ部の径外方側に回転軸方向に拡張されて形成されている空気流路の軸方向拡張部のスクロールケーシング巻き終り部位の上流側領域に、径内方側面から径外方向に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の上流側領域で、軸方向拡張部の径外方向に突出されている突起により空気流を乱し、突起の下流側領域に渦を発生させることによって静圧を低下させ、スクロールケーシングの巻き終り部位に至る領域での静圧上昇を抑制することができる。これによって、高静圧運転モード時、スクロールケーシングの巻き終り部位に至る領域で静圧が上昇し、空気流が羽根車の出口側に逆流することに起因して発生する低周波騒音を低減することができる。また、軸方向拡張部の空気流路の一部に突起を設けるのみで低周波騒音を低減できるため、仮に開発途中で流路圧損が変わることにより低周波騒音が発生する事態に至ったとしても、小規模な金型改修等で対応でき、従って、改修費のロスを抑制することができるとともに、突起による流路抵抗を小さくし風量低下等の送風性能への影響を最小限に止めることができる。
【００１０】
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、前記羽根車の回転軸中心と前記スクロールケーシングのノーズ部中心とを結ぶ線を基準に前記羽根車の回転方向への巻き角度をΘとしたとき、２２５°＜Θ＜３０５°の範囲に設けられていることを特徴とする。
【００１１】
本発明によれば、突起が、羽根車の回転軸中心とスクロールケーシングのノーズ部中心とを結ぶ線を基準に羽根車の回転方向への巻き角度をΘとしたとき、２２５°＜Θ＜３０５°の範囲に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に至る領域で静圧が徐々に上昇し、羽根車の出口側に逆流しようとする空気流に対して、スクロールケーシングの巻き終り部位の上流側領域の巻き角度Θが２２５°＜Θ＜３０５°の範囲に設けられている突起により空気流を乱し、その下流側に渦を発生させることにより静圧を低下させることができる。つまり、羽根車から吹出された空気流がスクロールケーシングに沿い吹出し口に向って流通される間に徐々に静圧が上昇され、空気流路の軸方向拡張部において静圧の上昇により逆流が生じ易い領域は、巻き角度Θが概ね２２５°＜Θ＜３０５°の範囲であることが発明者らの分析により確認されているので、この範囲に突起を設けることにより、スクロールケーシングの巻き終り部位に至る領域での静圧上昇を概ね逆流が生じない範囲に抑制することが可能となる。従って、スクロールケーシングの巻き終り部位に至る領域での静圧上昇による空気流の逆流に起因する低周波騒音を低減することができる。なお、突起を設ける最適位置は、突起の上流側において圧力が僅かに上昇されることを考慮すると、上記範囲の略中間である巻き角度Θが概ね２６０°前後の位置となる。
【００１２】
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、前記羽根車の回転軸中心と前記スクロールケーシングのノーズ部中心とを結ぶ線を基準に前記羽根車の回転方向への巻き角度をΘとしたとき、好ましくは２２５°＜Θ＜２９０°の範囲に設けられていることを特徴とする。
【００１３】
本発明によれば、突起が、羽根車の回転軸中心とスクロールケーシングのノーズ部中心とを結ぶ線を基準に羽根車の回転方向への巻き角度をΘとしたとき、好ましくは２２５°＜Θ＜２９０°の範囲に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に至る領域で静圧が徐々に上昇し、羽根車の出口側に逆流しようとする空気流に対して、スクロールケーシングの巻き終り部位の上流側領域の巻き角度Θが２２５°＜Θ＜２９０°の範囲に設けられている突起により空気流を乱し、その下流側領域に渦を発生させることにより静圧を低下させることができる。つまり、逆流が生じ易い巻き角度Θが概ね２２５°＜Θ＜３０５°の領域のうち、突起の下流側領域の約１５°は渦の発生効果によって静圧を十分低下できるので、巻き角度が３０５°より約１５°上流側の２９０°までの範囲に突起を設けることによって、スクロールケーシングの巻き終り部位に至る領域での静圧上昇を効果的に逆流が生じない範囲に抑制することができる。従って、スクロールケーシングの巻き終り部位に至る領域での静圧上昇による空気流の逆流に起因する低周波騒音を確実に低減することが可能となる。
【００１４】
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、前記回転軸方向に拡張されている前記軸方向拡張部の空気流路幅の４５％ないし７５％の位置まで径外方向に突出されていることを特徴とする。
【００１５】
本発明によれば、突起が、回転軸方向に拡張されている軸方向拡張部の空気流路幅の４５％ないし７５％の位置まで径外方向に突出されているため、回転軸方向に拡張されている軸方向拡張部の空気流路において、突起による風量低下率を抑制しながら、空気流の一部を適度に乱すことにより、スクロールケーシングの巻き終り部位に至る領域での静圧上昇を概ね逆流が生じない範囲に抑制することができる。これによって、スクロールケーシングの巻き終り部位に至る領域での静圧上昇による空気流の逆流に起因する低周波騒音を低減することができる。なお、突起の流路幅比は、５０％ないし６０％の範囲がより好ましいが、最良状態の騒音レベルに対して＋０．５ｄＢレベルまでを許容範囲とした。
【００１６】
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、円周方向幅寸法が８ｍｍないし１７ｍｍの範囲に設定されていることを特徴とする。
【００１７】
本発明によれば、突起の円周方向幅寸法が８ｍｍないし１７ｍｍの範囲に設定されているため、回転軸方向に拡張されている軸方向拡張部の空気流路において、突起による風量低下率を抑制しながら、空気流の一部を適度に乱すことにより、スクロールケーシングの巻き終り部位に至る領域での静圧上昇を概ね逆流が生じない範囲に抑制することができ、これによって、静圧上昇による空気流の逆流に起因して発生する低周波騒音を低減することができる。なお、突起の円周方向幅寸法は、１０ｍｍないし１３ｍｍの範囲がより好ましいが、最良状態の騒音レベルに対して＋０．５ｄＢレベルまでを許容範囲とした。
【００１８】
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。
【００１９】
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、回転軸方向に拡張されて形成されている軸方向拡張部の空気流路において、空気流の一部を適度に乱すことにより、スクロールケーシングの巻き終り部位に至る領域での静圧上昇を概ね逆流が生じない範囲に抑制することができる。これによって、スクロールケーシングの巻き終り部位に至る領域での静圧上昇による空気流の逆流に起因する低周波騒音を低減することができる。なお、突起の高さが環状フランジ部より低くなる程騒音低減効果が小さくなる傾向にあり、一方高くなる程流路抵抗が増大し風量低下等の送風性能への影響が大きくなるため、突起の高さと環状フランジ部との高さを略同一高さとすることが好ましいが、若干低くてもあるいは高くてもよい。
【００２０】
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前記回転軸方向に拡張されている前記軸方向拡張部における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一体成形されていることを特徴とする。
【００２１】
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における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一体成形されているため、回転軸方向に拡張されている軸方向拡張部の空気流路に突起を設けるに当って、その内周壁の一部を空気流路の内側に突出させることにより一体成形すればよく、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。
【００２２】
さらに、本発明にかかる車両用空調装置は、空気送風用のファンとして、ＨＶＡＣユニットの上流側に上述のいずれかの多翼遠心ファンが設けられていることを特徴とする。
【００２３】
本発明によれば、空気送風用のファンとして、ＨＶＡＣユニットの上流側に上述のいずれかの多翼遠心ファンが設けられているため、多翼遠心ファンの下流に設けられるＨＶＡＣユニット側で流路抵抗が変動することにより低周波騒音が発生する運転点が変わってしまうことを抑制することができる。従って、多翼遠心ファン側で発生する低周波騒音を低減した低騒音の車両用空調装置を提供することができる。
【発明の効果】
【００２４】
本発明の多翼遠心ファンによると、スクロールケーシングの巻き終り部位の上流側領域において、軸方向拡張部の径外方向に突出されている突起により空気流を乱し、突起の下流側領域に渦を発生させることによって静圧を下げ、スクロールケーシングの巻き終り部位に至る領域での静圧上昇を抑制することができるため、高静圧運転モード時、スクロールケーシングの巻き終り部位に至る領域で静圧が上昇し、空気流が羽根車の出口側に逆流することに起因して発生する低周波騒音を低減することができる。また、軸方向拡張部の空気流路の一部に突起を設けるのみで低周波騒音を低減できるため、仮に開発途中で流路圧損が変わることによって低周波騒音が発生する事態に至ったとしても、小規模な金型改修等で対応でき、従って、改修費のロスを抑制することができるとともに、突起による流路抵抗を小さくし風量低下等の送風性能への影響を最小限に止めることができる。
【００２５】
また、本発明の車両用空調装置によると、多翼遠心ファンの下流に設けられるＨＶＡＣユニット側で流路抵抗が変動することにより低周波騒音の発生する運転点が変わってしまうことを抑制することができるため、多翼遠心ファン側での低周波騒音を低減した低騒音の車両用空調装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
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７を用いて説明する。
図１ないし図３には、それぞれ本発明の第１実施形態に係る多翼遠心ファンのスクロールケーシングのアッパーケーシングを外した状態での平面図が示され、図４には、その多翼遠心ファンの羽根車の回転軸線を通る突起位置での子午面断面図（ａ）と突起から離れた位置での子午面断面図（ｂ）が示されている。
【００２７】
多翼遠心ファン１は、渦巻き状に形成された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、上側面４に吸込み口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、駆動モータ２０および羽根車１５を支持する環状フランジ部８の外周部にロワー外周ケーシング部９が結合された構成のロワーケーシング７とが一体に結合されることにより構成されており、上側面４、下側面（フランジ面）１０および外周面１１を有し、ノーズ部１２を基点として渦巻き状に形成されている。
【００２８】
スクロールケーシング２には、その巻き始め部位であるノーズ部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が設けられている。このスクロールケーシング２の内部には、シュラウド１６とハブ１７間に多数のブレード１８を設けて構成された羽根車１５が配設されている。羽根車１５は、ハブ１７の中心部に設けられているボス部１９がロワーケーシング７の環状フランジ部８の中心部に固定されている駆動モータ２０の回転軸２１に固定されることにより、駆動モータ２０を介して回転自在に支持されている。
【００２９】
なお、本例において、巻き終り部位１３は、羽根車１５の回転軸２１の中心Φ１とスクロールケーシング２のノーズ部１２の中心Φ２とを結ぶ線を基準に羽根車１５の回転方向への巻き角度をΘとしたとき、Θ≒３１０°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１５の吹出し側に形成される空気流路２２は、スクロールケーシング２のノーズ部（巻き始め部位）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ているが、回転軸方向にも空気流路２２の断面積を拡大するため、ロワーケーシング７の下側面（フランジ面）１０の羽根車１５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２２Ａを形成する軸方向拡張部２３がロワー外周ケーシング部９により形成されている。
【００３０】
上記多翼遠心ファン１において、羽根車１５により吸込み口５から軸方向に吸込まれた空気流は、羽根車１５内で遠心方向に向きを変えられながら昇圧され、各ブレード１８の外縁から羽根車１５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２２へと吹出される。この空気流は、スクロールケーシング２の内面に沿って徐々に昇圧されながら吹出し口１４側へと流通され、吹出し口１４から外部へと送風される。この間、スクロールケーシング２の巻き終り部位１３に向って徐々に静圧が上昇され、この静圧がスクロールケーシング２の巻き終り部位１３に至る領域で羽根車１５の出口圧力よりも高くなることがある。
【００３１】
静圧の上昇は、高静圧運転モード時ほど顕著であり、この場合、ロワーケーシング７の軸方向拡張部２３の内周面に沿い流通されている空気流が、羽根車１５の出口との圧力差により空気流路２２Ａ側から羽根車１５の出口側に向って逆流する。この逆流が生じ易い領域は、スクロールケーシング２内での気流の流れを詳しく分析した結果、運転状態により若干の違いはあるが、羽根車１５の回転軸中心Φ１とスクロールケーシング２のノーズ部中心Φ２とを結ぶ線を基準に羽根車１５の回転方向への巻き角度をΘとしたとき、巻き角度Θが概ね２２５°＜Θ＜３０５°までの領域であることが確認された。この逆流は羽根車１５の出口で羽根車１５から吹出される空気流と干渉して圧力変動を起こし、その圧力変動成分がスクロールケーシング２を振動させることにより低周波騒音を発生する原因となる。
【００３２】
そこで、本実施形態では、上記のように、静圧が上昇し、逆流が生じ易いノーズ部１２からの巻き角度Θが２２５°＜Θ＜３０５°の領域において、図１および図４（ａ）に示されるように、ロワーケーシング７の軸方向拡張部２３に、その径内方側面から径外方向に向け空気流路２２Ａ内に突出する突起２４を設けた構成を採用している。この突起２４は、図３に示されるように、ノーズ部１２からの巻き角度Θが２２５°＜Θ＜３０５°の範囲のいずれに設けてもよいが、突起２４の下流側領域の約１５°は渦の発生効果により静圧を十分に低下できるので、図２に示されるように、巻き角度が３０５°の約１５°上流側となる２９０°までの範囲、すなわち巻き角度Θが２２５°＜Θ＜２９０°の範囲に突起２４を設ければよい。
【００３３】
また、空気流路２２Ａ中に突出する突起２４を設けることにより、その流通抵抗によって突起２４の上流側領域では圧力が微増されるので、これらの点を考慮すると、突起２４を設ける最適位置は、図１に示されるように、巻き角度Θが上記した範囲の略中間位置である概ね２６０°前後の位置となる。この突起２４は、図４（ａ）に示されるように、軸方向拡張部２３を形成しているロワー外周ケーシング部９の内周壁面の一部を空気流路２２Ａ側に突出することによって、ロワーケーシング７に一体成形することができる。
【００３４】
さらに、上記突起２４は、流通抵抗による風量低下率と騒音低減効果との兼ね合いから軸方向拡張部２３の空気流路２２Ａの半径方向流路幅に対して、その流路幅比が概ね４５％ないし７５％の位置、より好ましくは５０％ないし６０％の位置まで径外方向に突出される構成とされている。すなわち、突起２４を設ける位置における空気流路２２Ａの半径方向流路幅を、例えば３０ｍｍとしたとき、突起２４の半径方向突出長さは、１３．５ｍｍないし２２．５ｍｍ、より好ましくは１５ｍｍないし１８ｍｍとされている。
【００３５】
また、突起２４の円周方向の幅寸法は、流通抵抗による風量低下率と騒音低減効果との兼ね合いから８ｍｍないし１７ｍｍ、より好ましくは１０ｍｍないし１３ｍｍとされている。さらに、突起２４の空気流路２２Ａの下側面からの軸方向高さは、環状フランジ部８のフランジ面高さと略同一高さとなるようにされている。この突起２４の高さは、必ずしもフランジ面と同一高さである必要はなく、１ｍｍないし２ｍｍ程度であれば、低くてもあるいは高くてもよい。
【００３６】
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１５の回転によりベルマウス６を介して吸込み口５から軸方向に吸い込まれた空気は、羽根車１５の複数枚のブレード１８間を通って内周側から外周側へと遠心方向に圧送される。この空気は、羽根車１５からスクロールケーシング２内の空気流路２２に吹出された後、その内面に沿って周方向へと送られ、吹出し口１４から外部へと送風される。
【００３７】
この空気流は、スクロールケーシング２の巻き終り部位１３を経て吹出し口１４に向って流通される間に徐々に静圧が上昇される。この静圧は、高静圧運転モード時ほど高くなる傾向にあり、スクロールケーシング２の巻き終り部位１３に至る領域で羽根車１５の出口圧力よりも高くなると、ロワーケーシング７の軸方向拡張部２３の内周面に沿って流通されている空気流が、羽根車１５の出口との圧力差により空気流路２２Ａ側から羽根車１５の出口側に向って逆流する。この逆流が生じ易い領域は、スクロールケーシング２のノーズ部１２から羽根車１５の回転方向への巻き角度をΘとしたとき、概ね２２５°＜Θ＜３０５°の領域であることが分析結果により確認されているので、この範囲に突起２４を設けることによって、逆流を抑制することができる。
【００３８】
つまり、軸方向拡張部２３の内周面に径外方向に突出するように設けられている突起２４により、空気流路２２Ａの内周面に沿う空気流を乱し、その下流側領域に渦を発生させることにより静圧を低下させることができ、これによって、スクロールケーシング２の巻き終り部位１３に至る上記領域での静圧の上昇を概ね上記逆流が生じない範囲に抑制することができる。このため、高静圧運転モード時、静圧の上昇による差圧で空気流路２２Ａ側から羽根車１５の出口に向って空気流が逆流し、それが羽根車１５の出口で羽根車１５から吹出される空気流と干渉して圧力変動を起こし、その圧力変動成分がスクロールケーシング２を振動させることにより発生する低周波騒音を低減することができる。
【００３９】
なお、突起２４は、逆流が生じ易いノーズ部１２からの巻き角度Θが概ね２２５°＜Θ＜３０５°の範囲に設ければよいが、突起２４の下流側領域の約１５°は渦の発生効果により静圧を十分低下できるので、突起２４を巻き角度が３０５°より約１５°上流側の２９０°までの範囲、すなわち巻き角度Θが２２５°＜Θ＜２９０°の範囲に設けることによって、スクロールケーシングの巻き終り部に至る領域での静圧上昇を効果的に逆流が生じない範囲に抑制することができ、これによって、スクロールケーシング１の巻き終り部１３に至る上記領域での静圧上昇による空気流の逆流に起因する低周波騒音を確実に低減することができる。
【００４０】
また、突起２４は、その上流側において圧力が僅かに上昇されることを考慮すると、上記範囲の略中間である巻き角度Θが概ね２６０°前後の位置が、上流側領域での静圧上昇を抑制しつつ下流側領域において静圧低下による逆流防止効果をバランスよく受ける上で最適な位置といえる。図５に、突起２４の有無による騒音を、ＬＰＡ騒音（Ａ特性音圧レベル；ｄＢ（Ａ））およびＳＰＬ騒音（音圧レベル；ｄＢ）の双方で比較した図が示されている。突起２４を設けることによって、ＬＰＡ騒音で２ｄＢ（Ａ）、ＳＰＬ騒音で８ｄＢの騒音低減効果が得られている。
【００４１】
さらに、突起２４は、回転軸方向に拡張されている軸方向拡張部２３の空気流路２２Ａの４５％ないし７５％の位置まで径外方向に突出されている。このため、回転軸方向に拡張されている軸方向拡張部２３の空気流路２２Ａにおいて、突起２４による風量低下率を抑制しながら、空気流の一部を適度に乱すことによりスクロールケーシング２の巻き終り部１３に至る領域での静圧上昇を概ね逆流が生じない範囲に抑制することができる。
【００４２】
これによって、スクロールケーシング２の巻き終り部位１３に至る領域での静圧上昇による空気流の逆流に起因する低周波騒音を低減することが可能となる。図７に、突起２４の流路幅比と騒音（ＬＰＡ騒音）との関係が示されている。この図から明らかな通り、騒音は突起２４の流路幅比が５０％ないし６０％の範囲で最も低くなるが、この最良状態の騒音レベルに対して＋０．５ｄＢ（Ａ）レベルまでを許容範囲とし、本発明では、流路幅比を４５％ないし７５％に設定している。
【００４３】
同様に、突起２４の円周方向幅寸法は、流通抵抗による風量低下率と騒音低減効果との兼ね合いから８ｍｍないし１７ｍｍ、より好ましくは１０ｍｍないし１３ｍｍに設定されている。これによって、突起２４による風量低下率を抑制しながら、空気流の一部を適度に乱すことによりスクロールケーシング２の巻き終り部位１３に至る領域での静圧上昇を概ね逆流が生じない範囲に抑制し、逆流に起因して発生する低周波騒音を低減できるようにしている。図６に、突起２４の円周方向幅寸法と騒音（ＬＰＡ騒音）との関係が示されている。この図から明らかな通り、騒音は突起２４の円周方向幅寸法が１０ｍｍないし１３ｍｍの範囲で最も低くなるが、この最良状態の騒音レベルに対して＋０．５ｄＢ（Ａ）レベルまでを許容範囲とし、本発明では、円周方向幅寸法を８ｍｍないし１７ｍｍに設定している。
【００４４】
また、突起２４の回転軸方向の高さは、環状フランジ部８とフランジ面１０の高さと略同一高さとされている。このため、回転軸方向に拡張されて形成されている軸方向拡張部２３の空気流路２２Ａにおいて、空気流の一部を適度に乱してスクロールケーシング２の巻き終り部位１３に至る領域での静圧上昇を概ね逆流が生じない範囲に抑制し、逆流が発生することに起因する低周波騒音を低減することができる。この突起２４の高さは、環状フランジ部８のフランジ面１０より低くなる程騒音低減効果が小さくなる傾向にあり、一方高くなる程流路抵抗が増大し風量低下等の送風性能への影響が大きくなるため、突起２４の高さとフランジ面１０の高さを略同一高さとすることが好ましいが、僅かに低くてもあるいは高くてもよい。
【００４５】
さらに、突起２４は、ロワー外周ケーシング部９の回転軸方向に拡張されている軸方向拡張部２３における空気流路２２Ａの内周壁の一部を、該空気流路２２Ａの内側に突出することにより一体成形されている。このため、回転軸方向に拡張されている軸方向拡張部２３の空気流路２２Ａに突起２４を設けるに当って、その内周壁の一部を空気流路２２Ａの内側に突出させることにより一体成形すればよく、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。
【００４６】
また、上記の多翼遠心ファン１は、車両用空調装置のＨＶＡＣユニット（Ｈｅａｔｉｎｇ  Ｖｅｎｔｉｌａｔｉｏｎ  ａｎｄ  Ａｉｒ  Ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）の上流側に接続される空気送風用のファンに適用して好適であり、かかる多翼遠心ファン１の適用によって、ＨＶＡＣユニット側において流路抵抗が変動することにより低周波騒音が発生する運転点が変化したとしても、突起２４を設けることによって容易に対応し低周波騒音の発生を抑制することができる。従って、多翼遠心ファン１側で発生する低周波騒音を低減した低騒音の車両用空調装置を提供することができる。
【００４７】
［第２実施形態］
次に、本発明の第２実施形態について、図８を用いて説明する。
本実施形態では、上記した第１実施形態に対して、突起２４Ａの構成が異なる。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。
本実施形態においては、図８に示されるように、突起２４Ａを回転軸方向に拡張されている軸方向拡張部２３の一部のみに設け、突起２４Ａの下面とロワー外周ケーシング部９の下側面との間に空気流路２２Ａが形成されるようにしている。
【００４８】
上記のような構成とすることにより、スクロールケーシング２の巻き終り部１３に至る領域での静圧上昇を概ね逆流が生じない範囲に抑制しつつ、突起２４Ａを設けることによる風量低下率を最小限に抑えることができる。従って、本実施形態によると、第１実施形態と同様の効果が得られるとともに、突起２４Ａによる送風性能への影響を最小限に止めることができる。
【００４９】
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、スクロールケーシング２の径外方側に回転軸方向に拡張された空気流路２２Ａを形成する軸方向拡張部２３の内周面は、鉛直面とされているが、空気流路２２Ａの流路幅が漸次狭くなるように傾斜面とされていてもよい。
【００５０】
また、突起２４，２４Ａは、スクロールケーシング２のロワーケーシング７に一体成形されているが、必ずしも一体成形する必要はなく、別体の突起を接着等によって接合するようにした構成としてもよい。さらに、突起２４，２４Ａの設置は、必ずしも１箇所に限定されるものではないが、改修の容易性や流路抵抗の増大による風量低下率を抑制するため、１箇所に設けることが望ましい。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】本発明の第１実施形態に係る多翼遠心ファンのスクロールケーシングのアッパーケーシングを外した状態での突起の最適設置位置を示す平面図である。
【図２】図１に示す多翼遠心ファンにおける突起のより好ましい設置範囲を示す平面図である。
【図３】図１に示す多翼遠心ファンにおける突起の設置範囲を示す平面図である。
【図４】図１に示す多翼遠心ファンの羽根車の回転軸線を通る突起位置での子午面断面図（ａ）と突起かに離れた位置での子午面断面図（ｂ）である。
【図５】図１に示す多翼遠心ファンの突起の有無による騒音の比較図である。
【図６】図１に示す多翼遠心ファンの突起の円周方向幅寸法と騒音との関係を示す図である。
【図７】図１に示す多翼遠心ファンの突起の空気流路幅比と騒音との関係を示す図である。
【図８】本発明の第２実施形態に係る多翼遠心ファンの突起形状を示すスクロールケーシングの部分断面図である。
【符号の説明】
【００５２】
１  多翼遠心ファン
２  スクロールケーシング
８  環状フランジ部
１０  下側面（フランジ面）
１２  ノーズ部
１３  巻き終り部位
１５  羽根車
１８  ブレード
２１  回転軸
２２  空気流路
２２Ａ  回転軸方向に拡張された空気流路
２３  軸方向拡張部
２４，２４Ａ  突起
Φ１  羽根車の回転軸中心
Φ２  ノーズ部中心
【図１】
2010151047.tif 000003
【図２】
2010151047.tif 000004
【図３】
2010151047.tif 000005
【図４】
2010151047.tif 000006
【図５】
2010151047.tif 000007
【図６】
2010151047.tif 000008
【図７】
2010151047.tif 000009
【図８】
2010151047.tif 000010
【手続補正書】
【提出日】平成21年9月1日(2009.9.1)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】請求項１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項１】
スクロールケーシング内に多数のブレードを備えてい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、その下側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の上流側領域に、径内方側面から径外方向に向けて円周方向の一部分が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。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００８】
上記課題を解決するために、本発明の多翼遠心ファンおよび車両用空調装置は、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、スクロールケーシング内に多数のブレードを備えてい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、その下側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の上流側領域に、径内方側面から径外方向に向けて円周方向の一部分が突出された突起が設けられていることを特徴とする。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００９】
本発明によれば、スクロールケーシングの環状フランジ部の径外方側に回転軸方向に拡張されて形成されている空気流路の軸方向拡張部のスクロールケーシング巻き終り部位の上流側領域に、径内方側面から径外方向に向けて円周方向の一部分が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の上流側領域で、軸方向拡張部の径外方向に突出されている突起により空気流を乱し、突起の下流側領域に渦を発生させることによって静圧を低下させ、スクロールケーシングの巻き終り部位に至る領域での静圧上昇を抑制することができる。これによって、高静圧運転モード時、スクロールケーシングの巻き終り部位に至る領域で静圧が上昇し、空気流が羽根車の出口側に逆流することに起因して発生する低周波騒音を低減することができる。また、軸方向拡張部の空気流路の一部に突起を設けるのみで低周波騒音を低減できるため、仮に開発途中で流路圧損が変わることにより低周波騒音が発生する事態に至ったとしても、小規模な金型改修等で対応でき、従って、改修費のロスを抑制することができるとともに、突起による流路抵抗を小さくし風量低下等の送風性能への影響を最小限に止めることができる。