JP2022140271A - 送風機 - Google Patents

Abstract

【課題】送風効率を向上し、かつ、騒音を低減することの可能な送風機を提供する【解決手段】ケース１０は、空気を吸い込む吸込口２を形成するベルマウス１１を有する。ファン２０は、ケース１０の内側で軸心周りに回転可能に設けられる主板２１、軸心周りに配置されて主板２１に接続される複数の翼２２、および、複数の翼２２のうち反主板側の部位２３に接続されるシュラウド３０を有する。ノズル６０は、筒状に形成され、ベルマウス１１の径方向内側の領域に設けられる。流路仕切部材７０は、ベルマウス１１とノズル６０との間に周方向に断続的に設けられ、ノズル６０とベルマウス１１との間の空間を空気が流れる複数の仕切流路７３に仕切る。【選択図】図２

Description

本発明は、送風機に関するものである。

特許文献１に記載の送風機は、空気の吸込口を形成するベルマウスが設けられたケースの内側に遠心ファンを配置したものである。この送風機は、ファンが回転すると、ベルマウスの内側から吸い込まれる空気が、翼の前縁側から翼同士の間の流路を流れて翼の後縁側の空気出口から吹き出される。この送風機は、ファンのシュラウドの内周面とベルマウスの内周面とを実質的に段差のない形状とすることで、ベルマウスからファンに空気が滑らかに吸い込まれるようにしたものである。

特許６６３４９２９号公報

しかしながら、特許文献１に記載の構成では、ファンの空気出口側の圧力がファンの吸込口側の圧力よりも大きくなると、ファンの空気出口から吹き出された空気が、再びシュラウドとケースとの隙間を経由してファンの吸込口側に逆流する流れが生じる。この逆流空気の風量が増加すると、送風機の送風効率が低下することが懸念される。

また、ファンの空気出口側からファンの吸込口側に逆流する空気は、ファンの回転方向の速度成分を含んでいるので、その逆流空気がその速度成分を含んだ状態で吸込口から流入する主流と交わりファンの前縁側に吸い込まれると、騒音を発生するおそれがある。

本発明は上記点に鑑みて、ファンの空気出口側から吸込口側へ逆流する空気の風量を低減することで送風効率を向上し、かつ、騒音を低減することの可能な送風機を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、請求項１に係る発明によると、送風機は、ケース（１０）、ファン（２０）、ノズル（６０）および流路仕切部材（７０）を備える。ケースは、空気を吸い込む吸込口（２）を形成するベルマウス（１１）を有する。ファンは、ケースの内側で軸心（ＣＬ）周りに回転可能に設けられる主板（２１）、軸心周りに配置されて主板に接続される複数の翼（２２）、および、複数の翼のうち反主板側の部位（２３）に接続されるシュラウド（３０）を有する。ノズルは、筒状に形成され、ベルマウスの径方向内側の領域に設けられる。流路仕切部材は、ベルマウスとノズルとの間に周方向に断続的に設けられ、ノズルとベルマウスとの間の空間を空気が流れる複数の仕切流路（７３）に仕切る。

これによれば、ファンが回転すると、ノズルの内側から吸い込まれる空気は、翼の前縁側から翼同士の間の流路を流れて翼の後縁側の空気出口から吹き出される。このとき、送風機より下流側の流路の圧力損失が大きく、且つ、ファンの回転数の増加に伴いファンの出口側の圧力と吸込口側の圧力との差が大きくなると、ファンの空気出口側からシュラウドおよびケースの隙間を経由して吸込口側に逆流する空気（以下、「逆流空気」という）の風量が増加する。仮に、送風機が流路仕切部材を備えていない場合、その逆流空気は、ノズルのうち反主板側の端部を跨いでノズルの内側に流れる風速および風量が増加することがある。それに対し、請求項１に係る発明では、ベルマウスとノズルとの間に周方向に断続的に設けた流路仕切部材により、ノズルとベルマウスとの間の空間を複数の仕切流路に仕切ることで、その複数の仕切流路を通過する逆流空気の圧力損失を大きくすることが可能である。したがって、請求項１に係る発明によれば、ノズルのうち反主板側の端部を跨いでノズルの内側に流れる逆流空気の風速および風量を低減し、送風機の送風効率を向上することができる。

また、発明者による研究の結果、ノズルのうち反主板側の端部を跨いでノズルの内側に流れる逆流空気は周方向の風速分布が大きいため、その逆流空気がその状態のまま吸込口から流入する主流と交わり翼の前縁側へ流れ込むことで騒音が増大することがわかった。それに対しても、請求項１に係る発明では、流路仕切部材により、複数の仕切流路を通過する逆流空気の圧力損失を大きくすることで、逆流空気の周方向の風速分布を低減することが可能である。したがって、請求項１に係る発明によれば、送風機の騒音を低減することができる。

請求項７に係る発明によると、送風機は、ケース（１０）、ファン（２０）、ノズル（６０）および複数の流路仕切部材（７０）を備える。ケースは、空気を吸い込む吸込口（２）を形成するベルマウス（１１）を有する。ファンは、ケースの内側で軸心（ＣＬ）周りに回転可能に設けられる主板（２１）、軸心周りに配置されて主板に接続される複数の翼（２２）、および、複数の翼のうち反主板側の部位（２３）に接続されるシュラウド（３０）を有する。ノズルは、筒状に形成され、ベルマウスの径方向内側の領域に設けられる。複数の流路仕切部材は、ベルマウスとノズルとの間に設けられ、ノズルとベルマウスとの間の空間を空気が流れる複数の仕切流路（７３）に仕切る。そして、この送風機は、ベルマウスとノズルとの間に形成される空間をファンの空気出口側から複数の仕切流路を通りノズルの内側の吸込口側へ逆流する空気の風速が均一化されるように、複数の流路仕切部材同士の間隔が狭い箇所と、複数の流路仕切部材同士の間隔が広い箇所を有している。

これによれば、複数の流路仕切部材同士の間隔が狭い箇所を逆流空気の風速の速い箇所に配置することで、ノズルとベルマウスとの間で周方向に亘り逆流空気の風速を均一化することが可能である。したがって、請求項７に係る発明によれば、複数の流路仕切部材により、ノズルを跨ぐ逆流空気の周方向の風速分布を低減し、送風機の騒音を低減することができる。

また、請求項７に係る発明でも、複数の流路仕切部材同士の間隔が狭い箇所を逆流空気の風速の速い箇所に配置し、その箇所を流れる逆流空気の圧力損失を大きくすることで、逆流空気の風量を低減し、送風機の送風効率を向上することができる。

なお、各構成要素等に付された括弧付きの参照符号は、その構成要素等と後述する実施形態に記載の具体的な構成要素等との対応関係の一例を示すものである。

第１実施形態に係る送風機を軸心を含む仮想面で切断した断面図である。 図１のＩＩ－ＩＩ線の断面図である。 図１のＩＩＩ部分の拡大図であり、フェイスモードにおける空気の流れを示した図である。 図１のＩＩＩ部分の拡大図であり、フットモードまたはデフロスタモードにおける空気の流れを示した図である。 第２実施形態に係る送風機において、図２に対応する箇所の図である。 第３実施形態に係る送風機において、図２に対応する箇所の図である。 第４実施形態に係る送風機において、図２に対応する箇所の図である。 第５実施形態に係る送風機において、図２に対応する箇所の図である。 比較例の送風機において、図２に対応する箇所の図であり、フットモードまたはデフロスタモードにおける空気の流れを示した図である。 比較例の送風機において、図３に対応する箇所の図であり、フェイスモードにおける空気の流れを示した図である。 比較例の送風機において、図３に対応する箇所の図であり、フットモードまたはデフロスタモードにおける空気の流れを示した図である。 第６実施形態に係る送風機を軸心を含む仮想面で切断した断面図である。 図１２のＸＩＩＩ－ＸＩＩＩ線の断面図である。 図１２のＸＶＩ部分の拡大図であり、フェイスモードにおける空気の流れを示した図である。 図１２のＸＶＩ部分の拡大図であり、フットモードまたはデフロスタモードにおける空気の流れを示した図である。

以下、本発明の実施形態について図面を参照しつつ説明する。なお、以下の各実施形態相互において、互いに同一もしくは均等である部分には、同一符号を付し、その説明を省略する。また、各図面に記載した送風機１の各構成の形状などは、説明を分かりやすくするために模式的に記載したものであり、本発明を限定するものではない。

（第１実施形態）
第１実施形態について図面を参照しつつ説明する。第１実施形態の送風機１は、例えば車両用空調装置などに用いられる遠心送風機である。

＜送風機１の構成＞
図１および図２に示すように、送風機１は、ケース１０、ファン２０、駆動部５０、ノズル６０および流路仕切部材７０などを備えている。なお、図２では、図を見やすくするため、ファン２０および駆動部５０などを省略してある。このことは、後述する実施形態および比較例で参照する図５～図９、図１３でも同様である。

なお、以下の説明では、ファン２０の軸心ＣＬを単に「軸心ＣＬ」ということがある。その軸心ＣＬは、ファン２０の回転中心と一致している。また、送風機１の空気吸込口２側を「軸心方向の一方」とし、送風機１の空気吸込口２とは反対側を「軸心方向の他方」として説明する。以下、空気吸込口２を単に吸込口２という。

ケース１０は、車両用空調装置の空気通路の少なくとも一部を形成する部材である。なお、図示は省略するが、一般に、車両用空調装置の空気通路には、エバポレータ等の空気冷却機器、ヒータコアまたは電気ヒータ等の空気加熱機器、および、複数の流路切替ドアなどが設けられている。そのため、車両用空調装置は、空調モードに応じて、空気通路を流れる空気の圧力損失が変化することがある。

ケース１０は、ファン２０の上流側に、空気を吸い込む吸込口２を形成するベルマウス１１を有している。ベルマウス１１は、軸心方向の一方から他方に向けて内径が次第に小さくなる曲面形状となっている。また、ベルマウス１１は、ファン２０の軸心ＣＬを含む平面で切断して得られる断面視（以下、「縦断面視」という）において、径方向内側の面が略円弧状に形成されている。

ケース１０は、ベルマウス１１の軸心方向一方側の部位から径方向外側に形成される正面壁１２を有している。正面壁１２は、ファン２０の軸心ＣＬに対して略垂直な平面状に形成されている。なお、正面壁１２は、ファン２０の軸心ＣＬに対して傾斜するように形成されていてもよい。ケース１０は、正面壁１２のうち径方向外側の部位から軸心方向の一方側に延びる上流側ケース１３を有している。

また、ケース１０は、ベルマウス１１の軸心方向他方側の部位からさらに軸心方向他方側に筒状に延びるケース筒部１４と、そのケース筒部１４のうち軸心方向他方側の部位から径方向外側に拡がるケース環状部１５とを有している。また、ケース１０は、ケース環状部１５のうち径方向外側の部位から軸心方向の他方側に延びる下流側ケース１６を有している。ケース１０の各部位は、複数の部材により構成されていてもよく、または、一体に成形されていてもよい。

ケース筒部１４は、後述するファン２０の有するシュラウド筒部３２の径方向外側の領域において、シュラウド筒部３２から所定の隙間をあけて設けられている。また、ケース環状部１５は、後述するファン２０の有するシュラウド環状部３１の軸心方向の一方側の領域において、シュラウド環状部３１から所定の隙間をあけて設けられている。ケース筒部１４とシュラウド筒部３２とは略平行に設けられ、ケース環状部１５とシュラウド環状部３１も略平行に設けられている。

ファン２０は、遠心ファン（具体的には、ターボファン）であり、ケース１０の内側に回転可能に設けられている。ファン２０は、主板２１、複数の翼２２、シュラウド環状部３１およびシュラウド筒部３２を有している。なお、第１実施形態における説明では、シュラウド環状部３１とシュラウド筒部３２とを纏めてシュラウド３０と呼ぶことがある。ファン２０は、主板２１と複数の翼２２とシュラウド３０とが一体に形成されたクローズドファンである。このファン２０は、例えば、樹脂射出成形により一体に形成されるものである。

主板２１は、略円盤状に形成され、ケース１０の内側に配置されている。主板２１は、中央部から径方向外側に向かい軸心方向他方側に傾斜している。言い換えれば、主板２１は、外縁部から中央部に向かい吸込口２側に凸となる形状となっている。主板２１の中央部に、駆動部５０から延びるシャフト５１が固定されている。これにより、主板２１は、ケース１０の内側で軸心周りに回転可能に設けられる。

複数の翼２２は、主板２１とシュラウド３０との間で、軸心周りに所定の間隔で配置されている。複数の翼２２は、軸心方向の一方側の部位２３（すなわち反主板側の部位２３）がシュラウド３０に接続され、軸心方向の他方側の部位２４が主板２１に接続されている。これにより、シュラウド３０と主板２１の間において隣り合う翼２２同士の間に流路が形成される。以下の説明では、その流路を翼間流路２５と呼ぶ。ファン２０が回転すると、吸込口２から吸いこまれた空気は、翼２２の前縁２６側から翼間流路２５を通り、翼２２の後縁２７側に形成される空気出口２８から吹き出される。
図示は省略するが、複数の翼２２は、前縁２６から後縁２７に向かいファン２０の回転方向後ろ向きに延びている。すなわち、第１実施形態のファン２０は、ターボファンである。

翼２２の前縁２６は、軸心方向の一方側の端部２９がシュラウド筒部３２に接続している。そして、翼２２の前縁２６は、軸心方向の一方側の端部２９から軸心方向の他方側の端部２９１に向けて径方向内側に傾斜し、軸心方向の他方側の端部２９１がノズル６０の最内径よりも径方向内側で主板２１に接続している。なお、以下の説明では、翼２２の前縁２６を、翼前縁２６ということがある。

第１実施形態においてシュラウド３０は、吸込口２側に形成される筒状のシュラウド筒部３２と、そのシュラウド筒部３２のうち軸心方向の他方側の部位から径方向外側に拡がる環状のシュラウド環状部３１とを有している。シュラウド環状部３１は、複数の翼２２のうち軸心方向の一方の部位２３（すなわち、複数の翼２２のうち反主板側の部位２３）に接続される環状の部位である。シュラウド筒部３２は、シュラウド環状部３１のうち径方向内側の部位から反主板側に筒状に延びる部位である。シュラウド環状部３１とシュラウド筒部３２とは連続して形成されている。そして、シュラウド環状部３１は、縦断面視が翼間流路２５側に凸となる滑らかな曲面形状となっている。これにより、翼間流路２５を流れる空気は、シュラウド３０の翼間流路２５側の面から剥離することが抑制され、そのシュラウド３０の翼間流路２５側の面に沿って流れる。

駆動部５０は、通電によりトルクを出力する電動モータである。駆動部５０から突出するシャフト５１は、ファン２０の主板２１に固定されている。駆動部５０としての電動モータに通電されると、その駆動部５０の出力するトルクにより、シャフト５１とファン２０が軸心周りに回転する。

ノズル６０は、筒状に形成され、ベルマウス１１の径方向内側の領域からシュラウド筒部３２の径方向内側の領域に亘り設けられている。ノズル６０は、後述する流路仕切部材７０によってケース１０に固定され、静翼として機能する。

ノズル６０のうち反主板側の端部６１（すなわち、ノズル６０のうち軸心方向の一方の端部）は、ケース１０の正面壁１２よりも反主板側（すなわち、軸心方向の一方側）に突出している。ノズル６０は中央部から反主板側の端部６１に向かい径方向外側に拡がる形状となっている。また、ノズル６０は、反主板側の端部６１から主板２１側の端部６２（すなわち、軸心方向の一方から他方）に向かい外径が次第に小さくなる形状である。

また、ノズル６０は、縦断面視において、反主板側の端部６１（すなわち、軸心方向の一方の端部）から中央部に亘る部位の板厚に対し、中央部から主板２１側の端部６２（すなわち、軸心方向の他方の端部）に向かい板厚が次第に薄くなっている。そして、ノズル６０は、径方向内側の面に沿った軸心方向の長さが、径方向外側の面に沿った軸心方向の長さよりも長い、いわゆる翼形状となっている。

図１および図２に示すように、ベルマウス１１とノズル６０との間には、流路仕切部材７０が設けられている。流路仕切部材７０は、径方向内側の部位がベルマウス１１に接続され、径方向外側の部位がノズル６０に接続されている。流路仕切部材７０は、ベルマウス１１とノズル６０との間で周方向に断続的に設けられ、ノズル６０とベルマウス１１との間の空間を空気が流れる複数の仕切流路７３に仕切っている。

流路仕切部材７０は、複数の仕切流路７３を通過する空気の圧力損失が増加するように、ノズル６０を支持するために必要な本数（例えば２～４本）に対して２倍以上の本数（例えば８本以上）で構成することが好ましい。また、流路仕切部材７０は、ノズル６０を支持するために必要な本数（例えば２～４本）としたときの各仕切流路７３の空気流れに比べて軸心方向および周方向の空気流れを低減可能な本数（例えば８本以上）で構成することが好ましい。

図２に例示した第１実施形態の送風機１は、流路仕切部材７０の本数を２０本としている。このように、流路仕切部材７０の本数を多くすることで、各仕切流路７３を通過する空気の圧力損失を増加することが可能である。また、各仕切流路７３において軸心方向および周方向の空気流れを低減し、各仕切流路７３の空気流れを整流することが可能である。ただし、流路仕切部材７０の本数は、図２に示した本数に限るものでなく、送風機1に要求される性能、仕様等に応じて適宜設定可能である。

また、各流路仕切部材７０は、複数の仕切流路７３を通過する空気の圧力損失を増加するため、軸心方向から視た厚みを太くすることが好ましい。ただし、樹脂射出成形時の歪防止の観点も考慮すると、各流路仕切部材７０の厚みは、１．５～３．０ｍｍ程度とすれば好ましく、さらに２．０～２．５ｍｍとするのがより好ましい。

流路仕切部材７０の本数を増やし、流路仕切部材７０の軸心方向から視た厚みを太くすることで、隣り合う流路仕切部材７０同士の間隔（すなわち、各仕切流路７３を軸心方向から視た流路断面積）が狭くなる。これにより、仕切流路７３を通過する空気の圧力損失を大きくすることが可能である。また、流路仕切部材７０の本数を増やし、流路仕切部材７０の軸心方向の長さを長くすることで、各仕切流路７３の軸心方向の距離が長くなる。これにより、各仕切流路７３を通過する空気の圧力損失を大きくすると共に、各仕切流路７３を軸心方向および周方向に流れる空気の整流効果を高めることが可能である。

第１実施形態では、流路仕切部材７０は、ノズル６０とベルマウス１１との間に放射状に設けられている。また、流路仕切部材７０は、ベルマウス１１とノズル６０との間において全周に亘り設けられている。また、流路仕切部材７０は、ベルマウス１１とノズル６０との間において周方向に均一の間隔で設けられている。なお、周方向に均一の間隔とは、製造公差を含む範囲で均一であり、本明細書では、例えば、流路仕切部材７０により形成される複数の仕切流路７３同士の断面積の違いが例えば５％以内であれば、均一の範囲に含まれるものとする。

流路仕切部材７０のうち反主板側の端部７１は、ノズル６０のうち反主板側の端部６１よりも主板２１側に位置している。一方、流路仕切部材７０のうち主板２１側の端部７２は、ノズル６０のうち主板２１側の端部６２よりも反主板側に位置している。そのため、流路仕切部材７０は、ノズル６０より上流側の流路からノズル６０の径方向内側の吸込口２を通ってファン２０に吸い込まれる主流の流れを阻害することが無い。

なお、図３および図４に示すように、以下の第１実施形態の説明では、ノズル６０とベルマウス１１との間において、仕切流路７３に対して軸心方向の一方側の空間を第１流路８１と呼ぶ。また、ノズル６０とケース筒部１４との間において、仕切流路７３より軸心方向の他方側の空間を第２流路８２と呼ぶ。また、ノズル６０とシュラウド筒部３２との間の空間を第３流路８３と呼ぶ。また、シュラウド３０（具体的には、シュラウド筒部３２およびシュラウド環状部３１）と、ケース１０の内壁（具体的には、ケース筒部１４およびケース環状部１５）との間の空間を隙間流路８４と呼ぶ。

＜送風機１の作動＞
続いて、本実施形態の送風機１を作動させたときの空気の流れについて説明する。

＜フェイスモード＞
まず、空調装置をフェイスモードにして送風機１を作動させたときの空気の流れについて、図３を参照して説明する。なお、一般に、空調装置をフェイスモードにした場合、送風機１より下流側の流路の圧力損失は、フットモードまたはデフロスタモードに比べて小さいものとなる。

ファン２０が回転すると、図３の矢印Ｆ１に示すように、ノズル６０の径方向内側の領域からファン２０の翼間流路２５に空気が吸い込まれる。この矢印Ｆ１に示す空気の流れを主流と呼ぶ。その主流の一部は、ノズル６０の径方向内側の面に沿って流れる。

それと共に、矢印Ｆ２、Ｆ３に示すように、ケース１０の正面壁１２に沿ってファン２０に吸い込まれる空気は、ノズル６０の径方向外側の面に衝突し、その面に沿って第１流路８１→仕切流路７３→第２流路８２→第３流路８３を流れ、翼前縁２６側から翼間流路２５に吸い込まれる。

また、ファン２０が回転すると、ファン２０の空気出口２８の圧力がファン２０の吸込口２側の圧力より高くなる。そのため、矢印Ｆ４、Ｆ５に示すように、隙間流路８４には、空気出口２８側から吸込口２側へ逆流する空気が流れる。なお、隙間流路８４を逆流する空気には、ファン２０の回転方向の速度成分が含まれている。そして、矢印Ｆ４、Ｆ５に示す隙間流路８４を流れる空気と、矢印Ｆ２に示す第１流路８１から流入する空気とは、第２流路８２で合流した後、矢印Ｆ３に示すように第３流路８３を流れ、翼前縁２６側から主流と共に翼間流路２５に吸い込まれる。

ここで、ノズル６０の径方向外側の面に沿って流れる空気の圧力は、ノズル６０の径方向内側の面に沿ってファン２０に流入する主流の圧力より高いものとなる。したがって、第１流路８１、仕切流路７３および第２流路８２の圧力と、ファン２０の空気出口２８側の圧力との差圧が小さくなり、ファン２０の空気出口２８側から隙間流路８４を逆流する空気風量を低減することができる。

また、第１流路８１を流れる空気と隙間流路８４を逆流した空気とが第２流路８２で合流することで、その合流した空気はファン２０の回転方向の速度成分が小さくなる。したがって、第３流路８３から翼前縁２６側に吹き出される空気と、主流との交差角度が小さくなり、騒音を低減することができる。

＜フットモードまたはデフロスタモード＞
次に、空調装置をフットモードまたはデフロスタモードにして送風機１を作動させたときの空気の流れについて、図４を参照して説明する。

ファン２０が回転すると、図４の矢印Ｆ１に示すように、主流は、ノズル６０の径方向内側の面に沿ってファン２０の前縁２６側から翼間流路２５に吸い込まれる。ここで、一般に、空調装置をフットモードまたはデフロスタモードにした場合、送風機１より下流側の流路の圧力損失は、フェイスモードに比べて大きいものとなる。そのため、ファン２０の回転数の増加に伴い、ファン２０の空気出口２８側の圧力と吸込口２側の圧力との差は、フェイスモードのときの圧力差よりも大きくなる。それにより、隙間流路８４を逆流する空気の風速及び風量が大きくなると、図４の破線矢印Ｆ６のように、逆流空気は、第２流路８２から仕切流路７３および第１流路８１を経由し、ノズル６０のうち反主板側の端部６１を跨いでノズル６０の内側に流れようとする。それに対し、第１実施形態では、ノズル６０とベルマウス１１との間が流路仕切部材７０により複数の仕切流路７３に仕切られているので、その仕切流路７３を通過する逆流空気の圧力損失が大きくなり、逆流空気の風速および風量が低減される。

また、ノズル６０のうち反主板側の端部６１を跨いでノズル６０の内側に流れようとする逆流空気は周方向の風速分布が大きいことが発明者の研究によりわかった。それに対し、第１実施形態では、ノズル６０とベルマウス１１との間が流路仕切部材７０により複数の仕切流路７３に仕切られているので、その仕切流路７３を通過する逆流空気の圧力損失が大きくなり、逆流空気の周方向の風速分布が低減される。

＜比較例＞
ここで、上述した第１実施形態の送風機１と比較するため、比較例の送風機１００について、図９～図１１を参照して説明する。なお、この比較例の送風機１００は出願人が創作したものであり、従来技術ではない。

図９に示すように、比較例の送風機１００は、ベルマウス１１とノズル６０との間に、ノズル６０を支持するために必要な本数（例えば４本）のリブ７００が設けられている。このリブ７００は、逆流空気の流路抵抗としての作用効果は無視できるほどに小さいものである。

＜比較例におけるフェイスモード＞
比較例の送風機１００において、空調装置をフェイスモードにしたときの空気の流れを図１０に示す。図１０の矢印Ｆ１～Ｆ５に示すように、比較例の送風機１００においても、空調装置をフェイスモードにして送風機１を作動させたときの空気の流れは、第１実施形態の送風機１と同じである。そのため、比較例の送風機１００においても、空調装置がフェイスモードのときには、逆流空気の風量を低減して送風効率を向上し、かつ、騒音を低減することが可能である。

＜比較例におけるフットモードまたはデフロスタモード＞
次に、比較例の送風機１００において、空調装置をフットモードまたはデフロスタモードにしたときの空気の流れを図１１に示す。ファン２０が回転すると、図１１の矢印Ｆ１に示すように、主流は、ノズル６０の径方向内側の面に沿ってファン２０の前縁２６側から翼間流路２５に吸い込まれる。上述したように、空調装置をフットモードまたはデフロスタモードにした場合、送風機１００より下流側の流路の圧力損失は、フェイスモードに比べて大きいものとなる。そのため、ファン２０の回転数の増加に伴い、ファン２０の空気出口２８側の圧力と吸込口２側の圧力との差は、フェイスモードのときの圧力差よりも大きくなる。それにより、隙間流路８４を逆流する空気の風速および風量が大きくなると、図１１の矢印Ｆ７で示すように、その逆流空気は、ノズル６０のうち反主板側の端部６１を跨いでノズル６０の内側に流れるようになる。

ここで、図９の矢印Ｆ８～Ｆ１３に示したように、発明者による研究の結果、ノズル６０のうち反主板側の端部６１を跨いでノズル６０の内側に流れる逆流空気（以下、「ノズル６０を跨ぐ逆流空気」という）は、周方向の風速分布が大きいことがわかった。すなわち、図９に示した複数の矢印Ｆ８～Ｆ１３は、ノズル６０を跨ぐ逆流空気の風速が大きい箇所を示している。一方、図９に示した各矢印Ｆ８～Ｆ１３の間の領域は、ノズル６０を跨ぐ逆流空気の風速が小さくなっている。このように、比較例の送風機１００は、空調装置がフットモードまたはデフロスタモードの状態において、ノズル６０を跨ぐ逆流空気の周方向の風速分布が大きい状態のまま主流と合わさり翼２２の前縁２６側に流れ込むことで騒音が増大するおそれがある。

＜第１実施形態の送風機１の作用効果＞
このような比較例の送風機１００に対し、第１実施形態の送風機１は、次の作用効果を奏するものである。
（１）第１実施形態の送風機１は、ベルマウス１１とノズル６０との間に周方向に断続的に設けられる流路仕切部材７０を備えている。この流路仕切部材７０は、ノズル６０とベルマウス１１との間の空間を空気が流れる複数の仕切流路７３に仕切るものである。これによれば、ノズル６０とベルマウス１１との間を流路仕切部材７０により複数の仕切流路７３に仕切ることで、その複数の仕切流路７３を通過する逆流空気の圧力損失を大きくすることが可能である。したがって、この送風機１は、逆流空気の風速および風量を低減し、送風効率を向上することができる。

また、上述したように発明者による研究の結果、ノズル６０を跨ぐ逆流空気は周方向の風速分布が大きく、その逆流空気が風速分布を有した状態で主流と交わり翼２２の前縁２６側へ流れ込むことで騒音が増大することがわかった。それに対し、第１実施形態の送風機１は、流路仕切部材７０により、仕切流路７３を通過する逆流空気の圧力損失を大きくすることで、ノズル６０を跨ぐ逆流空気の周方向の風速分布を低減することが可能である。したがって、この送風機１は、逆流空気が翼の前縁２６側に流れ込むときに発生する騒音を低減することができる。

（２）第１実施形態では、流路仕切部材７０は、複数の仕切流路７３を流れる空気の圧力損失が増加するように、ノズル６０とベルマウス１１との間に放射状に設けられている。
これによれば、複数の流路仕切部材７０の具体的な配置が例示される。

（３）第１実施形態では、流路仕切部材７０のうち反主板側の端部７１は、ノズル６０のうち反主板側の端部６１よりも主板２１側に位置している。また、流路仕切部材７０のうち主板２１側の端部７２は、ノズル６０のうち主板２１側の端部６２よりも反主板側に位置している。
これによれば、流路仕切部材７０は、ノズル６０より上流側の流路からノズル６０の径方向内側を通りファン２０に吸い込まれる主流の流れを阻害することが無い。

（４）第１実施形態では、流路仕切部材７０は、ベルマウス１１とノズル６０との間において周方向に均一の間隔で設けられる。
これによれば、仕切流路７３を通過する逆流空気の圧力損失を周方向に亘り均一に大きくすることで、その仕切流路７３を流れる逆流空気の風速および風量を低減し、その結果、風速分布を低減することが可能である。また、仮に、送風機１の使用条件などによりノズル６０を跨ぐ逆流空気の周方向の風速分布の位置が変化する場合にも、その風速分布を低減することが可能である。

（５）第１実施形態では、流路仕切部材７０は、ベルマウス１１とノズル６０との間において全周に亘り設けられる。
これによれば、仕切流路７３を通過する逆流空気の圧力損失を全周に亘り大きくすることで、その仕切流路７３を流れる逆流空気の風速および風量を低減し、その結果、風速分布を低減することが可能である。また、仮に、送風機１の使用条件などによりノズル６０を跨ぐ逆流空気の周方向の風速分布の位置が変化する場合にも、その風速分布を低減することが可能である。

（６）第１実施形態では、ファン２０は、翼２２が前縁２６から後縁２７に向かい回転方向後向きに延びるターボファンである
これによれば、遠心ファンのうちターボファンは、吸込口２と空気出口２８との圧力差が大きいため、逆流空気の風量が増大しやすい特性を有する。このような特性を有するターボファンを備えた送風機１においても、送風効率を向上し、騒音を低減できるといった効果を発揮することができる。

（７）第１実施形態では、流路仕切部材７０は、ノズル６０を支持するために必要な本数の２倍以上の本数で構成されている。
これによれば、流路仕切部材７０の本数を増加することで、各仕切流路７３の流路断面積が小さくなるので、仕切流路７３を通過する逆流空気の圧力損失を大きくすることが可能である。したがって、逆流空気の風量を低減し、且つ、逆流空気の周方向の風速分布を低減することができる。

（第２～第５実施形態）
第２～第５実施形態は、第１実施形態に対して流路仕切部材７０の構成を変更したものであり、その他については第１実施形態と同様であるため、第１実施形態と異なる部分についてのみ説明する。

（第２実施形態）
図５に示すように、第２実施形態では、ベルマウス１１とノズル６０との間に設けられる流路仕切部材７０は、網状に構成されている。網状の流路形成部材の有する網目が複数の仕切流路７３となる。網状の流路仕切部材７０は、複数の仕切流路７３を通過する空気の圧力損失が増加するように、ベルマウス１１とノズル６０との間において全周に設けられている。

なお、網状の流路形成部材の太さや、複数の仕切流路７３の流路断面積、複数の仕切流路７３の軸芯方向の流路長さは任意に設定できる。具体的に、図５では、複数の仕切流路７３の形状を四角形としているが、これに限らず、複数の仕切流路７３の形状は、例えば円形、楕円形、多角形またはそれらの組み合わせなど、任意に設定できる。

以上説明した第２実施形態の送風機１が備える網状の流路仕切部材７０も、複数の仕切流路７３を通過する逆流空気の圧力損失を大きくするので、逆流空気の風速および風量を低減し、ノズル６０を跨ぐ逆流空気の周方向の風速分布を低減することが可能である。したがって、第２実施形態の送風機１においても、送風効率を向上し、騒音を低減することができる。

（第３実施形態）
図６に示すように、第３実施形態では、流路仕切部材７０は、ベルマウス１１とノズル６０との間において周方向の複数箇所に設定される所定角度範囲のみに設けられている。図６では、流路仕切部材７０が設けられる所定角度範囲を矢印Ｒ１～Ｒ３で示している。第３実施形態では、その所定角度範囲は３カ所設定されている。流路仕切部材７０が設けられる所定角度範囲は、仮に流路仕切部材７０を設け無い場合にノズル６０を跨ぐ逆流空気の風速が大きくなる場所に設定される。その場所は、実験またはシミュレーションなどにより設定することが可能である。このように、第３実施形態の送風機１は、ノズル６０を跨ぐ逆流空気の風速が均一化されるように、複数の流路仕切部材７０同士の間隔が狭い箇所と、複数の流路仕切部材７０同士の間隔が広い箇所を有している。

以上説明した第３実施形態の送風機１は、複数の流路仕切部材７０同士の間隔が狭い箇所を逆流空気の風速の速い箇所に配置することで、ノズル６０とベルマウス１１との間で周方向に亘り逆流空気の風速を均一化することが可能である。したがって、ノズル６０を跨ぐ逆流空気の周方向の風速分布を低減し、逆流空気の風速および風量を低減することができる。また、第３実施形態では、流路仕切部材７０を必要以上に設けない構成とすることができる。

（第４実施形態）
図７に示すように、第４実施形態では、流路仕切部材７０は、ベルマウス１１とノズル６０との間において、周方向に亘り不均一の間隔で設けられている。なお、周方向に亘り不均一の間隔とは、仮に周方向に均一配置とした場合に製造公差を含まない程度に不均一であることを言い、例えば、複数の流路仕切部材７０により形成される複数の仕切流路７３同士の断面積の違いが５％より大きければ不均一と言える。

第４実施形態の送風機１は、複数の仕切流路７３を通過する逆流空気の圧力損失を大きくし、その逆流空気の風速を均一化することが可能である。すなわち、ノズル６０を跨ぐ逆流空気の周方向の風速分布を低減し、逆流空気の風速および風量を低減することが可能である。

（第５実施形態）
第５実施形態は、第３実施形態の変形例である。図８に示すように、第５実施形態では、流路仕切部材７０は、ベルマウス１１とノズル６０との間において周方向の６箇所に設定された所定角度範囲のみに設けられている。図８では、流路仕切部材７０が設けられる所定角度範囲を矢印Ｒ１～Ｒ６で示している。流路仕切部材７０が設けられる所定角度範囲は、仮に流路仕切部材７０を設け無い場合にノズル６０を跨ぐ逆流空気の風速が大きくなる場所に設定される。その場所は、実験またはシミュレーションなどにより設定することが可能である。すなわち、流路仕切部材７０が設けられる所定角度範囲は、図８に示した６カ所に限らず、任意に設定できる。

このように、第５実施形態の送風機１も、ノズル６０を跨ぐ逆流空気の風速が均一化されるように、複数の流路仕切部材７０同士の間隔が狭い箇所と、複数の流路仕切部材７０同士の間隔が広い箇所を有している。第５実施形態の送風機１も、第３実施形態等と同様の作用効果を奏することができる。

（第６実施形態）
第６実施形態について図面を参照しつつ説明する。第６実施形態は、第１実施形態に対してシュラウド筒部３２を廃した構成であり、その他については第１実施形態と同様であるため、第１実施形態と異なる部分について説明する。

＜送風機１の構成＞
図１２に示すように、第６実施形態の送風機１も、ケース１０、ファン２０、駆動部５０、ノズル６０および流路仕切部材７０などを備えている。
ファン２０は、主板２１、複数の翼２２およびシュラウド３０を有している。第６実施形態では、シュラウド３０は、複数の翼２２のうち反主板側の部位２３に接続されるシュラウド環状部３１を有している。しかし、第６実施形態では、シュラウド３０は、シュラウド環状部３１のうち径方向内側の部位から反主板側に筒状に延びる部位（すなわち、第１実施形態で説明したシュラウド筒部３２）を有していない。ノズル６０は、筒状に形成され、ベルマウス１１の径方向内側の領域からケース筒部１４の径方向内側の領域に亘り設けられている。第６実施形態の送風機１において、その他の構成は、第１実施形態で説明したものと略同一である。

図１２および図１３に示すように、ベルマウス１１とノズル６０との間には、複数の流路仕切部材７０が設けられている。複数の流路仕切部材７０は、ベルマウス１１とノズル６０との間で周方向に断続的に設けられ、ノズル６０とベルマウス１１との間の空間を空気が流れる複数の仕切流路７３に仕切っている。複数の流路仕切部材７０の本数、厚み等は、第１実施形態で説明したものと同様である。すなわち、複数の流路仕切部材７０は、各仕切流路７３を通過する空気の圧力損失を増加して、各仕切流路７３において軸心方向および周方向の空気流れを低減し、各仕切流路７３の空気流れを整流することを目的として、その本数、厚み等が設定される。

第６実施形態では、図１３に例示したように、複数の流路仕切部材７０は、ノズル６０とベルマウス１１との間に放射状に設けられている。また、複数の流路仕切部材７０は、ベルマウス１１とノズル６０との間において全周に亘り設けられている。また、複数の流路仕切部材７０は、ベルマウス１１とノズル６０との間において周方向に均一の間隔で設けられている。
ただし、流路仕切部材７０の本数、形状および配置などは、図１３に示したものに限らず、第２～第５実施形態で説明した構成を適用することができる。

＜送風機１の作動＞
続いて、本実施形態の送風機１を作動させたときの空気の流れについて、図１４および図１５を参照して説明する。

なお、以下の第６実施形態の説明では、図１４および図１５に示したように、ノズル６０とベルマウス１１との間において、仕切流路７３に対して軸心方向の一方側の空間を第１流路８１と呼ぶ。また、ノズル６０とケース筒部１４との間において、仕切流路７３より軸心方向の他方側の空間を第２流路８２と呼ぶ。また、シュラウド３０と、ケース１０の内壁との間の空間を隙間流路８４と呼ぶ。

＜フェイスモード＞
まず、空調装置をフェイスモードにして送風機１を作動させたときの空気の流れについて、図１４を参照して説明する。なお、一般に、空調装置をフェイスモードにした場合、送風機１より下流側の流路の圧力損失は、フットモードまたはデフロスタモードに比べて小さいものとなる。

ファン２０が回転すると、図１４の矢印Ｆ１に示すように、ノズル６０の径方向内側の領域からファン２０の翼間流路２５に空気が吸い込まれる。この矢印Ｆ１に示す空気の流れを主流と呼ぶ。その主流の一部は、ノズル６０の径方向内側の面に沿って流れる。

それと共に、矢印Ｆ２、Ｆ３に示すように、ケース１０の正面壁１２に沿ってファン２０に吸い込まれる空気は、ノズル６０の径方向外側の面に衝突し、その面に沿って第１流路８１→仕切流路７３→第２流路８２を流れ、翼前縁２６側から翼間流路２５に吸い込まれる。

また、ファン２０が回転すると、ファン２０の空気出口２８の圧力がファン２０の吸込口２側の圧力より高くなる。そのため、矢印Ｆ４、Ｆ５に示すように、隙間流路８４には、空気出口２８側から吸込口２側へ逆流する空気が流れる。なお、隙間流路８４を逆流する空気には、ファン２０の回転方向の速度成分が含まれている。そして、矢印Ｆ４、Ｆ５に示す隙間流路８４を流れる空気と、矢印Ｆ２に示す第１流路８１から流入する空気とは、第２流路８２で合流した後、矢印Ｆ３に示すように翼前縁２６側から主流と共に翼間流路２５に吸い込まれる。

ここで、ノズル６０の径方向外側の面に沿って流れる空気の圧力は、ノズル６０の径方向内側の面に沿ってファン２０に流入する主流の圧力より高いものとなる。したがって、第１流路８１、仕切流路７３および第２流路８２の圧力と、ファン２０の空気出口２８側の圧力との差圧が小さくなり、ファン２０の空気出口２８側から隙間流路８４を逆流する空気風量を低減することができる。

また、第１流路８１を流れる空気と隙間流路８４を逆流した空気とが第２流路８２で合流することで、その合流した空気はファン２０の回転方向の速度成分が小さくなる。したがって、第２流路８２から翼前縁２６側に吹き出される空気と、主流との交差角度が小さくなり、騒音を低減することができる。

＜フットモードまたはデフロスタモード＞
次に、空調装置をフットモードまたはデフロスタモードにして送風機１を作動させたときの空気の流れについて、図１５を参照して説明する。

ファン２０が回転すると、図１５の矢印Ｆ１に示すように、主流は、ノズル６０の径方向内側の面に沿ってファン２０の前縁２６側から翼間流路２５に吸い込まれる。ここで、一般に、空調装置をフットモードまたはデフロスタモードにした場合、送風機１より下流側の流路の圧力損失は、フェイスモードに比べて大きいものとなる。そのため、ファン２０の回転数の増加に伴い、ファン２０の空気出口２８側の圧力と吸込口２側の圧力との差は、フェイスモードのときの圧力差よりも大きくなる。それにより、隙間流路８４を逆流する空気の風速及び風量が大きくなると、図１５の破線矢印Ｆ６のように、逆流空気は、第２流路８２から仕切流路７３および第１流路８１を経由し、ノズル６０のうち反主板側の端部６１を跨いでノズル６０の内側に流れようとする。それに対し、第６実施形態では、ノズル６０とベルマウス１１との間が複数の流路仕切部材７０により複数の仕切流路７３に仕切られているので、その仕切流路７３を通過する逆流空気の圧力損失が大きくなり、逆流空気の風速および風量が低減される。

また、ノズル６０のうち反主板側の端部６１を跨いでノズル６０の内側に流れようとする逆流空気は周方向の風速分布が大きいことが発明者の研究によりわかった。それに対し、第１実施形態では、ノズル６０とベルマウス１１との間が複数の流路仕切部材７０により複数の仕切流路７３に仕切られているので、その仕切流路７３を通過する逆流空気の圧力損失が大きくなり、逆流空気の周方向の風速分布が低減される。

以上説明した第６実施形態の送風機１も、第１実施形態等で説明した送風機１と同様に、複数の仕切流路７３を通過する逆流空気の風速および風量を低減し、ノズル６０を跨ぐ逆流空気の周方向の風速分布を低減することが可能である。したがって、第６実施形態の送風機１においても、送風効率を向上し、騒音を低減することができる。

（他の実施形態）
（１）上記各実施形態では、送風機１は、車両用空調装置に用いられるものとして説明したが、これに限らず、送風機１は、例えば換気装置または送風装置など、種々の用途に用いることができる。

（２）上記各実施形態では、送風機１が備えるファン２０をターボファンとして説明したが、これに限らず、例えば、シロッコファンまたはラジアルファンなどの遠心ファンとしてもよい。

（３）上記各実施形態では、送風機１が備えるノズル６０を、軸心方向の一方から他方に向かい縮径する翼形状であり、ケース１０の正面壁１２よりも反主板側に突出するように設けられるものとして説明したが、これに限らない。ノズル６０は、例えば、単純な筒形状などとしてもよく、また、ケース１０の正面壁１２よりも反主板側に突出していなくてもよい。

（４）上記各実施形態では、各図において、流路仕切部材７０の本数を１４本、２０本、２１本、２４本と例示したが、これに限らず、流路仕切部材７０の本数および形状は任意に設定できる。

本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載した範囲内において適宜変更が可能である。また、上記各実施形態は、互いに無関係なものではなく、組み合わせが明らかに不可な場合を除き、適宜組み合わせが可能である。また、上記各実施形態において、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。また、上記各実施形態において、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るものではない。また、上記各実施形態において、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るものではない。

１ 送風機
２ 吸込口
１１ ベルマウス
２０ ファン
２１ 主板
２２ 翼
３０ シュラウド
６０ ノズル
７０ 流路仕切部材
７３ 仕切流路

Claims (13)

1. 送風機において、
   空気を吸い込む吸込口（２）を形成するベルマウス（１１）を有するケース（１０）と、
   前記ケースの内側で軸心（ＣＬ）周りに回転可能に設けられる主板（２１）、軸心周りに配置されて前記主板に接続される複数の翼（２２）、および、複数の前記翼のうち反主板側の部位（２３）に接続されるシュラウド（３０）を有するファン（２０）と、
   前記ベルマウスの径方向内側の領域に設けられる筒状のノズル（６０）と、
   前記ノズルと前記ベルマウスとの間に周方向に断続的に設けられ、前記ノズルと前記ベルマウスとの間の空間を空気が流れる複数の仕切流路（７３）に仕切る流路仕切部材（７０）と、を備える送風機。
2. 前記流路仕切部材は、複数の前記仕切流路を流れる空気の圧力損失が増加するように、前記ノズルと前記ベルマウスとの間に放射状に設けられている、請求項１に記載の送風機。
3. 前記流路仕切部材は、前記ノズルと前記ベルマウスとの間において周方向に均一の間隔で設けられている、請求項１または２に記載の送風機。
4. 前記流路仕切部材は、前記ノズルと前記ベルマウスとの間を流れる空気の圧力損失が増加するように、前記ノズルと前記ベルマウスとの間に網状に設けられている、請求項１に記載の送風機。
5. 前記流路仕切部材は、前記ノズルと前記ベルマウスとの間において全周に亘り設けられている、請求項１ないし４のいずれか１つに記載の送風機。
6. 前記流路仕切部材のうち反主板側の端部（７１）は、前記ノズルのうち反主板側の端部（６１）よりも前記主板側に位置しており、
   前記流路仕切部材のうち前記主板側の端部（７２）は、前記ノズルのうち前記主板側の端部（６２）よりも反主板側に位置している、請求項１ないし５のいずれか１つに記載の送風機。
7. 送風機において、
   空気を吸い込む吸込口（２）を形成するベルマウス（１１）を有するケース（１０）と、
   前記ケースの内側で軸心（ＣＬ）周りに回転可能に設けられる主板（２１）、軸心周りに配置されて前記主板に接続される複数の翼（２２）、および、複数の前記翼のうち反主板側の部位（２３）に接続されるシュラウド（３０）を有するファン（２０）と、
   前記ベルマウスの径方向内側の領域に設けられる筒状のノズル（６０）と、
   前記ノズルと前記ベルマウスとの間に設けられ、前記ノズルと前記ベルマウスとの間の空間を空気が流れる複数の仕切流路（７３）に仕切る複数の流路仕切部材（７０）と、を備え、
   前記ノズルと前記ベルマウスとの間に形成される空間を前記ファンの空気出口側から複数の前記仕切流路を通り前記ノズルの内側の前記吸込口側へ逆流する空気の風速が均一化されるように、複数の前記流路仕切部材同士の間隔が狭い箇所と、複数の前記流路仕切部材同士の間隔が広い箇所を有している、送風機。
8. 複数の前記流路仕切部材は、前記ノズルと前記ベルマウスとの間において周方向の複数箇所に設定される所定角度範囲のみに設けられている、請求項７に記載の送風機。
9. 前記複数の流路仕切部材は、前記ノズルと前記ベルマウスとの間に周方向に亘り不均一の間隔で設けられている、請求項７に記載の送風機。
10. 前記ファンは、前記翼が前縁から後縁に向かい回転方向後向きに延びるターボファンである、請求項１ないし９のいずれか１つに記載の送風機。
11. 前記流路仕切部材は、前記ノズルを支持するために必要な本数の２倍以上の本数で構成されている、請求項１ないし１０のいずれか１つに記載の送風機。
12. 前記シュラウドは、複数の前記翼のうち反主板側の部位（２３）に接続されるシュラウド環状部（３１）を有し、前記シュラウド環状部のうち径方向内側の部位から反主板側に筒状に延びる部位を有していない、請求項１ないし１１のいずれか１つに記載の送風機。
13. 前記シュラウドは、複数の前記翼のうち反主板側の部位（２３）に接続されるシュラウド環状部（３１）と、前記シュラウド環状部のうち径方向内側の部位から反主板側に筒状に延びるシュラウド筒部（３２）とを有している、請求項１ないし１１のいずれか１つに記載の送風機。
    

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