JP6375821B2 - 遠心送風機及びこれを備えた空気清浄機 - Google Patents

Description

本発明は、遠心送風機及びこれを備えた空気清浄機に関するものである。

従来、羽根車と、羽根車の径方向外側に対向する渦巻き状の内周面を有するケーシング（渦巻形ケーシング）とを備えた遠心送風機が知られている。この遠心送風機では、ケーシングの内周面は、ケーシング内の空気の平均流速がケーシング内の各断面で一様になるようにするとの考えに基づいて、巻き始め部から巻き終わり部まで周方向において所定の拡大率（一定の拡大率）となるように設計されていた。

しかしながら、実際には羽根車の羽根同士の隙間から流出する流体の流量は羽根車の周方向の位置によって変化するので、周方向において一定の拡大率となる設計は実際の流れに対して最適であるとは言えない。このように羽根車から流出する流体の流量とケーシングの形状とが合っていない場合には騒音が大きくなることがある。したがって、遠心送風機をより低騒音化するためにはケーシング形状の改善が必要になる。

特許文献１は、ケーシングのノーズ部の近傍（巻き始め部の近傍）において外方へ突出する膨出部を設けた遠心送風機を開示している。特許文献２は、ケーシングの巻始点でのケーシング拡大角をαとし、巻終点に近い側のケーシング拡大角をβとし、α＜βとなるように設計された遠心送風機を開示している。

実開平２−７４５９９号公報 特開昭６１−１３８９００号公報

特許文献１の遠心送風機では、巻き始め部の近傍に膨出部を設けているが、この場合、膨出部において渦流が発生するので、送風音（騒音）を改善する効果を十分に得ることはできない。

また、特許文献２の遠心送風機では、巻終点に近い側において拡大率βで拡大しつづけているので、ケーシングの吹出口が広くなりすぎる。この場合、遠心送風機の負荷が大きくなると風量が不安定になるので、騒音（バサバサ音）が発生するサージング状態に陥りやすくなるという課題がある。なお、遠心送風機の負荷が大きくなる状態の一例として、例えば遠心送風機を空気清浄機に用いた場合においてフィルタの目詰まりが進行した状態を挙げることができる。

本発明の目的は、騒音の低減効果に優れた遠心送風機及びこれを備えた空気清浄機を提供することである。

本発明の遠心送風機は、回転軸（Ａ）を中心に回転する羽根車（５）と、前記羽根車（５）の径方向外側に対向する渦巻き状の内周面（７）を有するケーシング（６）と、を備える。前記内周面（７）は、所定の拡大率で定義される渦巻状の基準面（Ｓ１）に沿った第１部分（７１）と、前記第１部分（７１）よりも空気の流れの下流側の部分であって前記基準面（Ｓ１）よりも径方向外側に膨らんだ第２部分（７２）とを有する。前記基準面（Ｓ１）と前記回転軸（Ａ）との距離を基準半径（Ｒａ）とし、前記内周面（７）と前記回転軸（Ａ）との距離をケーシング半径（Ｒｂ）とするとき、前記ケーシング半径（Ｒｂ）と前記基準半径（Ｒａ）との差（Ｒｂ−Ｒａ）が前記第２部分（７２）において最大となる最大部位（７２Ｍ）が、前記ケーシング（６）における巻き始め部（６Ｓ）からの周方向の巻き角が１８０度よりも大きい位置にあり、且つ、前記最大部位（７２Ｍ）から前記ケーシング（６）の前記内周面（７）を構成する湾曲面の下流側の端部である巻き終わり部（６Ｅ）までにおける前記差（Ｒｂ−Ｒａ）が、前記巻き終わり部（６Ｅ）に向かうにつれて次第に小さくなるように、前記内周面（７）が構成されている。

本発明では、ケーシング半径（Ｒｂ）と基準半径（Ｒａ）との差（Ｒｂ−Ｒａ）が最大となる最大部位（７２Ｍ）は巻き角が１８０度よりも大きい位置にあり、最大部位（７２Ｍ）からケーシング（６）の巻き終わり部（６Ｅ）までにおける前記差（Ｒｂ−Ｒａ）は、巻き終わり部（６Ｅ）に向かうにつれて次第に小さくなっている。すなわち、本発明では、羽根車（５）の羽根同士の隙間からの空気の吹出流速が大きいために騒音の原因になりやすい空気の流れの下流側（回転方向下流側）の領域（巻き角が１８０よりも大きい領域）に、前記差（Ｒｂ−Ｒａ）の最大部位（７２Ｍ）が設けられているので、この領域における吹出流速を低下させることができる。その結果、送風音を効果的に低減することができる。

しかも、本発明では、最大部位（７２Ｍ）からケーシング（６）の巻き終わり部（６Ｅ）までにおける前記差（Ｒｂ−Ｒａ）が巻き終わり部（６Ｅ）に向かうにつれて次第に小さくなっているので、ケーシング（６）の吹出口（４２）の大きさが広くなりすぎない。これにより、遠心送風機の負荷が大きくなったとしても、風量が不安定になるのを抑制できるので、サージング状態になるのを抑制できる。その結果、サージングに起因する騒音（バサバサ音）が発生するのを抑制できる。

ここで、渦巻き状の内周面（７）を有するケーシング（６）において、巻き始め部（６Ｓ）を基準としたときに、巻き始め部（６Ｓ）からの巻き角９０度までの領域を第１象限、巻き角９０度から１８０度までの領域を第２象限、巻き角１８０度から２７０度までの領域を第３象限、巻き角２７０度よりも空気の流れの下流側の領域を第４象限とする。通常、遠心送風機の吹出口は第４象限に設けられるので、特に、第４象限（すなわち、巻き角２７０度よりも下流側の領域）における空気の吹出流速が騒音の原因になりやすい。

したがって、前記遠心送風機において、前記第１部分（７１）は、前記巻き始め部（６Ｓ）又はその近傍から少なくとも前記巻き角が１８０度の位置まで設けられており、前記第２部分（７２）は、前記基準面（Ｓ１）よりも径方向外側に膨らみ始める部位（７２Ｓ）が、前記巻き角が１８０度より大きく２７０度よりも小さい位置にあり、且つ、前記膨らみ始める部位（７２Ｓ）から前記最大部位（７２Ｍ）まで前記差（Ｒｂ−Ｒａ）が次第に大きくなるように構成されている。

この構成では、第２部分（７２）の膨らみ始める部位（７２Ｓ）を、第４象限に隣接する第３象限に設け、膨らみ始める部位（７２Ｓ）から最大部位（７２Ｍ）まで前記差（Ｒｂ−Ｒａ）が次第に大きくなるようにしている。これにより、第４象限における吹出流速を効果的に低減することができる。その一方で、第１象限及び第２象限には、第１部分（７１）、すなわち基準面（Ｓ１）に沿った部分を設けている。すなわち、第４象限における吹出流速の低減にはあまり寄与しない第１象限及び第２象限においては、内周面（７）を径方向外側に膨らませていない。これにより、ケーシング（６）が不必要に大きくなるのを抑制できるので、ケーシング（６）が大きくなるのを抑制できる。
また、本発明では、前記巻き終わり部（６Ｅ）は、前記ケーシング（６）の前記内周面（７）が前記巻き始め部（６Ｓ）から前記巻き終わり部（６Ｅ）まで前記基準面（Ｓ１）に沿っていると仮定した場合における当該基準面（Ｓ１）の下流側端部（Ｅ１）よりも径方向外側に位置している。

前記遠心送風機において、前記最大部位（７２Ｍ）は、前記巻き角が２７０度±１０度の範囲にあるのが好ましい。

この構成のように巻き角が２７０度±１０度の範囲に最大部位（７２Ｍ）を設けることにより、この範囲において羽根車（５）からの吹出流速を重点的に高めることができる。これにより、後述する図４に示す数値解析結果に示されているように、この範囲よりもさらに下流側の領域であって騒音の原因になりやすい第４象限において、羽根車（５）からの吹出流速を効果的に低減することができる。

前記遠心送風機において、前記ケーシング（６）は、前記巻き終わり部（６Ｅ）からさらに下流側に延びる吹出ディフューザ部（６２）を有し、前記吹出ディフューザ部（６２）の内面は、前記巻き終わり部（６Ｅ）における前記内周面（７）の接線方向に延びる平面であり、前記吹出ディフューザ部（６２）の吹出口（４２）は、前記ケーシング（６）の前記内周面（７）が前記巻き始め部（６Ｓ）から前記巻き終わり部（６Ｅ）まで前記基準面（Ｓ１）に沿っていると仮定した場合における吹出ディフューザ部の吹出口と同じ大きさであるのが好ましい。

この構成では、吹出ディフューザ部（６２）の吹出口（４２）は、ケーシング（６）の内周面（７）が巻き始め部（６Ｓ）から巻き終わり部（６Ｅ）まで基準面（Ｓ１）に沿っていると仮定した場合における吹出ディフューザ部の吹出口と同じ大きさである。したがって、この構成では、渦巻状の内周面（７）において基準面（Ｓ１）よりも径方向外側に膨らんだ第２部分（７２）を設けても、吹出ディフューザ部（６２）の吹出口（４２）の大きさを、第２部分（７２）を設けていない場合の吹出口の大きさと同じにすることができる。これにより、遠心送風機の負荷が大きくなったとしても、風量が不安定になるのを効果的に抑制できる。

本発明の空気清浄機は、空気流入口及び空気流出口を有するケースと、前記ケース内において前記空気流入口から前記空気流出口に至る空気の流れを形成する上述の遠心送風機と、前記ケース内を流れる空気を清浄化する清浄化部と、を備える。

この構成では、空気清浄機が上述したような遠心送風機を備えているので、送風音を効果的に低減することができる。また、空気清浄機において例えばフィルタの目詰まりなどに起因して遠心送風機の負荷が大きくなったとしても、風量が不安定になるのを抑制できる。これにより、騒音（バサバサ音）が発生するサージング状態になるのを抑制できる。

以上のように、本発明によれば、遠心送風機における騒音を効果的に低減することができる。

本発明の一実施形態に係る遠心送風機を備えた空気清浄機を示す断面図である。 実施形態に係る遠心送風機を示す斜視図である。 実施形態に係る遠心送風機を示す正面図である。 実施形態に係る遠心送風機において、羽根車から吹き出される空気の流速分布を数値解析によって求めた結果を示す図である。 実施形態に係る遠心送風機のケーシングを示す断面図である。 実施形態に係る遠心送風機のケーシングの内周面における巻き角とケーシング半径との関係を示すグラフである。 図５における破線で囲んだ部分を拡大した図である。 参考例に係る遠心送風機において、羽根車から吹き出される空気の流速分布を数値解析によって求めた結果を示す図である。 実施形態に係る遠心送風機と参考例に係る遠心送風機において、送風音のスペクトルを比較した結果を示す図である。 実施形態の変形例に係る遠心送風機のケーシングを示す断面図である。

以下、本発明の一実施形態に係る遠心送風機４及びこれを備えた空気清浄機１について図面を参照しながら詳細に説明する。

［空気清浄機の全体構造］
図１は、本発明の一実施形態に係る遠心送風機４を備えた空気清浄機１を示す断面図である。空気清浄機１は、室内空間の空気を吸い込んで塵埃などを除去することにより空気を清浄化し、清浄化された空気を室内空間に吹き出すことにより、室内の空気を清浄化する機能を有する。空気清浄機１は、例えば室内の床、室内の壁などに取り付けられる。図１に示すように、空気清浄機１は、空気流入口２１及び空気流出口２２を有するケース２と、ケース２において空気流入口２１から空気流出口２２に至る空気の流れを形成する遠心送風機４と、ケース２内を流れる空気を清浄化する清浄化部３とを備える。

空気清浄機１のケース２は、遠心送風機４及び清浄化部３を収容することができる箱体である。本実施形態では、空気流入口２１はケース２の側面に形成され、空気流出口２２はケース２の上面に形成されているが、空気流入口２１及び空気流出口２２の位置は図１に示す位置に限られない。

清浄化部３は、例えばフィルタユニット、電気集塵ユニット、脱臭ユニットなどの１つ又は複数のユニットを備えている。図１に示す具体例では、清浄化部３は、フィルタユニット３１及び電気集塵ユニット３２が空気の流れに沿って配置されている。

フィルタユニット３１は、空気中の比較的大きな塵埃を捕捉する。フィルタユニット３１のフィルタ部材は、例えば帯状、シート状などの形状に形成されている。電気集塵ユニット３２は、空気中の比較的小さな塵埃を電気的に捕集する。電気集塵ユニット３２は、例えば、図略のイオン化部と集塵部とによって構成されている。イオン化部は、プラズマ放電などによって空気中の塵埃を帯電させる荷電部を有している。集塵部は、イオン化部において帯電した塵埃を電気的に誘引して捕捉する。脱臭ユニットは、例えば活性炭などを含む脱臭エレメントを備えているものを例示できるが、これに限られない。

遠心送風機４が駆動すると、室内空気が空気流入口２１からケース２内に吸い込まれる。ケース２内に吸い込まれた空気は、清浄化部３において塵埃、臭い成分などが取り除かれて清浄化される。清浄化された空気は、空気流出口２２から室内空間に吹き出される。

［遠心送風機］
図１、図２及び図３に示すように、遠心送風機４は、多翼ファン（シロッコファン）である。遠心送風機４は、吸込口４１及び吹出口４２を有するケーシング６と、ケーシング６の内部に収容された羽根車５とを備える。羽根車５は、回転軸Ａを中心に回転する（図２及び図４参照）。羽根車５が回転することにより、空気は、吸込口４１からケーシング６の内部に取り込まれ、羽根車５の羽根５１同士の隙間から羽根車５の径方向外側に放射状に流出する。流出した空気は、羽根車とケーシング６との間の渦巻状の流路を通って下流側に流れ、吹出口４２からケーシング６の外部に吹き出される。

羽根車５は、周方向に沿って配列された複数の羽根５１と、複数の羽根５１を保持する保持リング５２とを備える。保持リング５２は、例えば、複数の羽根５１における軸方向の両端部にそれぞれ設けられている。図４に示すように、複数の羽根５１は、羽根出口が回転方向Ｄに傾いている前向き羽根である。

遠心送風機４のケーシング６は、羽根車５から径方向外側に放射状に流出した空気を集めながら、ケーシング６の吹出口４２に導く渦巻形ケーシング（ボリュートケーシング）である。図２及び図３に示すように、ケーシング６は、例えば帯状の板材を用いて羽根車５の周りを囲むような形状に湾曲して形成された周板６４と、例えば平板状の板材を用いて形成され、周板６４の両側開口を塞ぐ一対の側板６５とを互いに接合することによって構成されている。各側板６５には、ベルマウス状の吸込口４１が形成されている。

図２、図４及び図５に示すように、ケーシング６は、羽根車５を囲むように設けられたスクロール部６１（スクロールディフューザ部６１）と、吹出口４２が形成された吹出ディフューザ部６２とを有する。

図４及び図５に示すように、スクロール部６１は、羽根車５に対して径方向外側に対向する内周面７を有する。スクロール部６１の内周面７は、巻き始め部６Ｓから巻き終わり部６Ｅまで羽根車５の周方向に沿って滑らかに湾曲する湾曲面である。巻き始め部６Ｓは、湾曲面である内周面７における上流側の端縁であり、巻き終わり部６Ｅは、湾曲面である内周面７の下流側の端縁である。

図４及び図５に示すように、スクロール部６１の内周面７は、渦巻状の基準面Ｓ１に沿った第１部分７１と、第１部分７１よりも空気の流れの下流側の部分であって基準面Ｓ１よりも径方向外側に膨らんだ第２部分７２（膨出部７２）とを有する。第１部分７１及び第２部分７２は、滑らかに湾曲する内周面７を構成している。本実施形態では、第２部分７２（膨出部７２）は、巻き終わり部６Ｅの近傍に設けられている。

基準面Ｓ１は、所定の拡大率（一定の拡大率）で定義される渦巻状の湾曲面である。所定の拡大率で定義される渦巻状の基準面Ｓ１としては、例えばアルキメデス螺旋による基準面Ｓ１、対数螺旋による基準面Ｓ１などを挙げることができる。図６に示す具体例では、基準面Ｓ１は、アルキメデス螺旋によって定義されるものである。アルキメデス螺旋の場合、基準面Ｓ１を定義する拡大率α（拡大角α）は、図６に示すように、横軸に巻き角（θ）をとり、縦軸に半径をとったグラフの傾きの角度αである。図６のグラフにおいて、「Ｒ０」は、巻き始め部６Ｓにおける基準面Ｓ１の基準半径Ｒａである。図６において、実線はスクロール部６１の内周面７（第１部分７１及び第２部分７２）を示しており、破線は基準面Ｓ１を示している。

図５に示すように、基準半径Ｒａは、ケーシング６における回転軸Ａに直交する断面において、基準面Ｓ１と回転軸Ａとの距離である。また、ケーシング半径Ｒｂは、ケーシング６における回転軸Ａに直交する断面において、内周面７と回転軸Ａとの距離である。

図５に示すように、ケーシング６の巻き始め部６Ｓは、ケーシング６の舌部６６又はその近傍の部位である。舌部６６は、スクロール部６１と吹出ディフューザ部６２との境界部分に設けられた凸部である。舌部６６は、ケーシング６において、回転軸Ａに平行な方向に延びている。

図５に示すように、舌部６６の内面（羽根車５に対向する表面）が円弧状の湾曲面である場合には、巻き始め部６Ｓは、図７に示すような位置とすることができる。図７において一点鎖線で示す円Ｃは、舌部６６の内面に接する円（例えば、舌部６６の内面の先端部（頂部）における曲率半径と同じ半径を有する円）である。巻き始め部６Ｓは、この円Ｃの中心と回転軸Ａとを結ぶ直線Ｌ１が舌部６６の内面に交わる部位とすることができる。なお、舌部６６の内面が円弧状の湾曲面ではなく、例えば舌部６６の内面が尖った形状である場合には、尖った先端部を巻き始め部６Ｓとすることができる。

図５に示すように、ケーシング６の巻き終わり部６Ｅは、スクロール部６１の内周面７における空気の流れの下流側（吹出口４２側）の端部である。すなわち、巻き終わり部６Ｅは、スクロール部６１の内周面７と、後述する吹出ディフューザ部６２の第１内面６２１との境界部分である。具体的には、本実施形態では、スクロール部６１の内周面７は湾曲面であり、吹出ディフューザ部６２の第１内面６２１は平面であるので、巻き終わり部６Ｅは、湾曲面７の下流側端部であり、湾曲面７と平面６２１との境界部分である。

本実施形態において、巻き角θ（ケーシング６における巻き始め部６Ｓからの周方向の角度）は次のような角度である。すなわち、図５に示す断面図において、ケーシング６の内周面７（スクロール部６１の内周面７）の任意の位置における巻き角θは、回転軸Ａと巻き始め部６Ｓを通る直線Ｌ１と、回転軸Ａと前記任意の位置を通る直線とがなす角度である。

図５に示すケーシング６の断面おいて巻き始め部６Ｓを基準としたときに、ケーシング６の内部を４つの領域（第１象限〜第４象限）に分けることができる。第１象限は、巻き始め部６Ｓから巻き角が９０度までの領域であり、二点鎖線の直線Ｌ１と直線Ｌ２との間の領域である。第２象限は、巻き角が９０度から１８０度までの領域であり、二点鎖線の直線Ｌ２と直線Ｌ３との間の領域である。第３象限は、巻き角が１８０度から２７０度までの領域であり、二点鎖線の直線Ｌ３と直線Ｌ４との間の領域である。第４象限は、巻き角が２７０度よりも大きい領域であり、二点鎖線の直線Ｌ４よりも吹出口４２側の領域である。

図５に示すように、本実施形態では、スクロール部６１は、第１象限、第２象限及び第３象限に設けられ、さらに、第４象限の一部にも設けられている。吹出ディフューザ部６２は、第４象限においてスクロール部６１の下流側に設けられている。

図４に示すように、スクロール部６１は、羽根車５よりも径方向外側に空気の流路６１Ｆを有する。スクロール部６１の流路６１Ｆは、巻き始め部６Ｓ又はその近傍から巻き終わり部６Ｅ又はその近傍まで、空気の流れの下流側（吹出口４２側）に向かうにつれて断面積が次第に増加している。本実施形態では、流路６１Ｆは、巻き始め部６Ｓから後述する最大部位７２Ｍまで、下流側に向かうにつれて断面積が次第に増加しているが、これに限られない。例えば、本実施形態のように膨出部７２が設けられていても、巻き始め部６Ｓから巻き終わり部６Ｅまで流路６１Ｆの断面積が次第に増加するように構成されていてもよい。

吹出ディフューザ部６２は、スクロール部６１の流路６１Ｆの下流側においてこの流路６１Ｆにつながる流路６２Ｆを有する。

図２及び図３に示すように、吹出ディフューザ部６２は、スクロール部６１の内周面７（具体的には、内周面７の第２部分７２）に接続された第１内面６２１と、第１内面６２１と間隔をあけて第１内面６２１に対向する第２内面６２２と、これらの内面６２１，６２２の両サイドを接続する内面６２３，６２４とを有する。吹出ディフューザ部６２の４つの内面６２１，６２２，６２３，６２４は、吹出ディフューザ部６２の流路６２Ｆ（図４参照）を形成している。内面６２１，６２２，６２３，６２４の下流側端部は、ケーシング６の吹出口４２（吹出ディフューザ部６２の吹出口４２）を形成している。

吹出ディフューザ部６２の第１内面６２１は、スクロール部６１の内周面７における巻き終わり部６Ｅからさらに空気の流れの下流側に延びている。吹出ディフューザ部６２の第１内面６２１は、図５に示す断面（回転軸Ａに直交する断面）において、巻き終わり部６Ｅにおける内周面７の接線方向に延びる平面である。

吹出ディフューザ部６２の第２内面６２２は、舌部６６に隣接する平面である。第２内面６２２は、吹出口４２に向かうにつれて第１内面６２１との距離が次第に大きくなるように第１内面６２１に対して傾斜している。したがって、吹出ディフューザ部６２の流路６２Ｆは、吹出口４２付近において吹出口４２に向かうにつれて断面積が次第に増加している。

本実施形態では、吹出ディフューザ部６２の吹出口４２は、ケーシング６の内周面７が巻き始め部６Ｓから巻き終わり部６Ｅまで図５において破線で示す基準面Ｓ１に沿っていると仮定した場合における吹出ディフューザ部の吹出口（仮想の吹出口）と同じ位置にある。

具体的には、図５に示すように、湾曲面である基準面Ｓ１の下流側端部Ｅ１がケーシング６の内周面７における巻き終わり部６Ｅに対応する位置にあり、基準面Ｓ１（第１の基準面Ｓ１）の下流側端部Ｅ１からさらに下流側には第２の基準面Ｓ２が延びている。第２の基準面Ｓ２は、図５に示す断面において基準面Ｓ１の下流側端部Ｅ１における基準面Ｓ１の接線方向に延びる平面である。本実施形態では、吹出ディフューザ部６２の第１内面６２１の下流側端部６２１Ｅは、第２の基準面Ｓ２における下流側端部Ｅ２に一致している。

したがって、吹出ディフューザ部６２の吹出口４２は、上述した仮想の吹出口と同じ大きさであり、後述する図８に示す参考例における吹出口１４２と同じ大きさである。これにより、本実施形態では、渦巻状の内周面７において基準面Ｓ１よりも径方向外側に膨らんだ第２部分７２を設けても、吹出ディフューザ部６２の吹出口４２の大きさを、第２部分７２を設けていない場合の吹出口（仮想の吹出口）の大きさと同じにすることができる。これにより、遠心送風機４の負荷が大きくなったとしても、風量が不安定になるのを効果的に抑制できる。

スクロール部６１の内周面７のうち、基準面Ｓ１に沿った第１部分７１は、巻き始め部６Ｓ又はその近傍から少なくとも巻き角θが１８０度の位置まで設けられている。本実施形態では、第１部分７１は、図５に示すように巻き始め部６Ｓから巻き角２００度の位置まで設けられているが、これに限られない。

第２部分７２（膨出部７２）において、基準面Ｓ１よりも径方向外側に膨らみ始める部位７２Ｓ（膨出部の始点７２Ｓ）は、図５及び図６に示す巻き角θ１の位置にある。巻き角θ１は、１８０度より大きく２７０度よりも小さい値であるのが好ましく、１８０度以上２２０度以下であるのがより好ましい。図６に示すグラフでは、膨らみ始める部位７２Ｓは、巻き角θ１が２００度の位置にある場合を例示しているが、これに限られない。

第２部分７２（膨出部７２）において、ケーシング半径Ｒｂと基準半径Ｒａとの差（Ｒｂ−Ｒａ）が最大となる最大部位７２Ｍは、図５に示す巻き角θ２の位置にある。巻き角θ２は１８０度よりも大きい。最大部位７２Ｍの巻き角θは２７０度±１０度の範囲にあるのが好ましい。図６に示すグラフでは、最大部位７２Ｍは、巻き角θ１が２７０度の位置にある場合を例示しているが、これに限られない。

最大部位７２Ｍにおけるケーシング半径Ｒｂと基準半径Ｒａと拡大比（Ｒｂ／Ｒａ）は、特に限定されるものではないが、例えば１．０２以上１．１５以下の範囲に設定することができる。図６に示すグラフでは、拡大比（Ｒｂ／Ｒａ）は約１．０５としているが、これに限られない。

本実施形態では、第２部分７２において、ケーシング半径Ｒｂと基準半径Ｒａとの差（Ｒｂ−Ｒａ）は、膨らみ始める部位７２Ｓから最大部位７２Ｍに向かうにつれて次第に大きくなり、最大部位７２Ｍからケーシング６の巻き終わり部６Ｅに向かうにつれて次第に小さくなる。ただし、最大部位７２Ｍは、周方向にある程度の幅を持った領域であってもよい。

図８は、参考例に係る遠心送風機１０４において、羽根車１０５から吹き出される空気の流速分布を数値解析によって求めた結果を示す図である。図８に示す参考例の遠心送風機１０４は、ケーシング１０６の形状が図４に示す本実施形態の遠心送風機４と異なる以外は同じ構造を有している。参考例におけるケーシング１０６は、スクロール部１６１と、吹出ディフューザ部１６２とを有する。スクロール部１６１は、羽根車１０５の径方向外側に対向する渦巻状の内周面１０７を有する。この内周面１０７は、巻き始め部１０６Ｓから巻き終わり部１０６Ｅまでが、図４に示す本実施形態における内周面７の第１部分７１と同じ拡大率で定義される渦巻状の湾曲面である。すなわち、参考例における内周面１０７の全体は一定の拡大率で形成されたものである。

図４及び図８に示す数値解析による流速分布では、空気の流速をベクトルで表しており、矢印が長く、色が濃いほど流速が大きいことを示している。

参考例の遠心送風機１０４では、図８に示すように、吹出口１４２に近い領域（第４象限）において羽根車１０５から流出する空気の流速が他の領域（例えば第１象限〜第３象限）における流速に比べて非常に大きいことがわかる。

これに対し、本実施形態の遠心送風機４では、スクロール部６１の内周面７に膨出部７２（第２部分７２）を設けているので、図４に示すように、吹出口４２に近い領域（第４象限）において羽根車５から流出する空気の流速が図８に示す参考例における対応する領域に比べて低下していることがわかる。すなわち、本実施形態では、吹出口４２に近い領域において羽根車５から吹き出される空気の最大流速が、参考例における吹出口１４２に近い領域において羽根車１０５から吹き出される空気の最大流速に比べて低下している。

本実施形態において最大流速が低下した理由は次の通りである。すなわち、本実施形態では、巻き終わり部６Ｅの上流側であって巻き終わり部６Ｅの近傍（巻き角２７０度±１０度の範囲）に膨出部７２を設けることにより、羽根５１同士の隙間からの吹出流速が大きく騒音の原因になりやすい巻き角２７０°付近から回転方向下流側の領域において吹出流速が低下して送風音を低減できる。これは、膨出部７２があることにより、ケーシング６内の圧力分布が変化し、最大流速の領域よりもやや上流側（すなわち、膨出部７２の最大部位７２Ｍの付近）からの空気の吹出量が増加して、相対的に最大流速が下がったためである。

本実施形態のように吹出口４２に近い領域において羽根車５から吹き出される空気の最大流速が下がることにより、図９に示すように１０００Ｈｚ以上の領域の騒音が低下する。図９に示すスペクトル分析結果では、本実施形態の送風音は、参考例の送風音に比べて０．６ｄＢＡ低下している。１０００Ｈｚ以上の領域の騒音は、流速の大きい細かい渦によって発生する騒音である。

［実施形態のまとめ］
以上のように、本実施形態では、ケーシング半径Ｒｂと基準半径Ｒａとの差（Ｒｂ−Ｒａ）が最大となる最大部位７２Ｍは巻き角が１８０度よりも大きい位置にあり、最大部位７２Ｍからケーシング６の巻き終わり部６Ｅまでにおける差（Ｒｂ−Ｒａ）は、巻き終わり部６Ｅに向かうにつれて次第に小さくなっている。すなわち、本実施形態では、羽根車５の羽根同士の隙間からの空気の吹出流速が大きいために騒音の原因になりやすい空気の流れの下流側（回転方向下流側）の領域（巻き角が１８０よりも大きい領域）に、差（Ｒｂ−Ｒａ）の最大部位７２Ｍが設けられているので、この領域における吹出流速を低下させることができる。その結果、送風音を効果的に低減することができる。

しかも、本実施形態では、最大部位７２Ｍからケーシング６の巻き終わり部６Ｅまでにおける差（Ｒｂ−Ｒａ）が巻き終わり部６Ｅに向かうにつれて次第に小さくなっているので、ケーシング６の吹出口４２の大きさが広くなりすぎない。これにより、遠心送風機４の負荷が大きくなったとしても、風量が不安定になるのを抑制できるので、サージング状態になるのを抑制できる。その結果、サージングに起因する騒音（バサバサ音）が発生するのを抑制できる。

また、遠心送風機４において、第１部分７１は、巻き始め部６Ｓ又はその近傍から少なくとも巻き角が１８０度の位置まで設けられており、第２部分７２は、基準面Ｓ１よりも径方向外側に膨らみ始める部位７２Ｓが、巻き角が１８０度より大きく２７０度よりも小さい位置にあり、且つ、膨らみ始める部位７２Ｓから最大部位７２Ｍまで差（Ｒｂ−Ｒａ）が次第に大きくなるように構成されている。

これにより、第４象限における吹出流速を効果的に低減することができる。その一方で、第１象限及び第２象限には、第１部分７１、すなわち基準面Ｓ１に沿った部分を設けている。すなわち、第４象限における吹出流速の低減にはあまり寄与しない第１象限及び第２象限においては、内周面７を径方向外側に膨らませていない。これにより、ケーシング６が不必要に大きくなるのを抑制できるので、ケーシング６が大きくなるのを抑制できる。

遠心送風機４において、最大部位７２Ｍは、巻き角が２７０度±１０度の範囲にあるのが好ましい。この構成のように巻き角が２７０度±１０度の範囲に最大部位７２Ｍを設けることにより、この範囲において羽根車５からの吹出流速を重点的に高めることができる。これにより、図４に示す後述の数値解析結果に示されているように、この範囲よりもさらに下流側の領域であって騒音の原因になりやすい第４象限において、羽根車５からの吹出流速を効果的に低減することができる。

遠心送風機４において、ケーシング６は、巻き終わり部６Ｅからさらに下流側に延びる吹出ディフューザ部６２を有し、吹出ディフューザ部６２の内面６２１は、巻き終わり部６Ｅにおける内周面７の接線方向に延びる平面であり、吹出ディフューザ部６２の吹出口４２は、ケーシング６の内周面７が巻き始め部６Ｓから巻き終わり部６Ｅまで基準面Ｓ１に沿っていると仮定した場合における吹出ディフューザ部の吹出口と同じ大きさである。したがって、渦巻状の内周面７において基準面Ｓ１よりも径方向外側に膨らんだ第２部分７２を設けても、吹出ディフューザ部６２の吹出口４２の大きさを、第２部分７２を設けていない場合の吹出口の大きさと同じにすることができる。これにより、遠心送風機４の負荷が大きくなったとしても、風量が不安定になるのを効果的に抑制できる。

［変形例］
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明はこれらの実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で種々変更、改良等が可能である。

図１０は、実施形態の変形例に係る遠心送風機４のケーシング６を示す断面図である。図１０に示す変形例では、ケーシング６の内周面７のうちの巻き始め部６Ｓの近傍部分の形状が図５に示す実施形態と異なっており、それ以外の構成は図５に示す実施形態と同じである。

図１０に示す変形例では、ケーシング６は、舌部６６に隣接して短い平面部Ｐ（図１０では直線部）を有している。この平面部Ｐにおいてはケーシング半径Ｒｂはほとんど変化せず、平面部Ｐよりも下流側の第１部分７１においてケーシング半径Ｒｂが次第に大きくなる。この第１部分７１は、図５に示す実施形態と同様に、所定の拡大率で定義される渦巻状の基準面Ｓ１に沿った湾曲面である。平面部Ｐは羽根車５とケーシング６の最近接部となる。このような構成にすることで、舌部６６と羽根５１との干渉により生じる異音をより低減させることができるので、膨出部７２の効果と相まってより静かな遠心送風機４を作製することができる。なお、図１０に示す変形例のように舌部６６に隣接して平面部Ｐが設けられている場合であっても、巻き始め部６Ｓは上述した図７に示す位置と同じ位置とする。平面部Ｐは、例えば特開２００３−０３５２９８号公報に記載されているような構成を採用することができる。

前記実施形態では、遠心送風機を空気清浄機１に適用する場合を例示したが、これに限られない。前記実施形態の遠心送風機は、例えば、冷房運転、暖房運転、除湿運転及び加湿運転の少なくとも一つを行う空気調和機に適用することもできる。

前記実施形態では、遠心送風機として、その軸方向の両側から空気をケーシング内に吸い込む両吸い込みタイプを例示したが、これに限られず、軸方向の片側のみから空気をケーシング内に吸い込む片吸い込みタイプであってもよい。

前記実施形態では、吹出ディフューザ部６２の吹出口４２は、ケーシング６の内周面７が巻き始め部６Ｓから巻き終わり部６Ｅまで基準面Ｓ１に沿っていると仮定した場合における吹出ディフューザ部の吹出口（仮想の吹出口）と同じ大きさである場合を例示したが、これに限られず、吹出口４２の大きさは、仮想の吹出口よりも小さくてもよく、仮想の吹出口よりも大きくてもよい。すなわち、吹出ディフューザ部６２の第１内面６２１の下流側端部６２１Ｅは、第２の基準面Ｓ２における下流側端部Ｅ２に一致していなくてもよい。

１ 空気清浄機
２ 空気清浄機のケース
２１ 空気清浄機のケースの空気流入口
２２ 空気清浄機のケースの空気流出口
３ 清浄化部
４ 遠心送風機
４１ 遠心送風機の吸込口
４２ 遠心送風機の吹出口
５ 羽根車
５１ 羽根
６ 遠心送風機のケーシング
６Ｓ 巻き始め部
６Ｅ 巻き終わり部
６１ ケーシングのスクロール部
６１Ｆ スクロール部の流路
６２ ケーシングの吹出ディフューザ部
６２Ｆ 吹出ディフューザ部の流路
６２１ 吹出ディフューザ部の内面（第１内面）
６６ 舌部
７ ケーシングの内周面
７１ 内周面の第１部分
７２ 内周面の第２部分（膨出部）
７２Ｓ 第２部分（膨出部）の膨らみ始める部位
７２Ｍ 第２部分（膨出部）の最大部位
Ａ 回転軸
Ｒａ 基準半径
Ｒｂ ケーシング半径
Ｓ１ 第１基準面
Ｓ２ 第２基準面
α ケーシングの内周面の拡大率
θ 巻き角
θ１ 第２部分の膨らみ始める部位における巻き角
θ２ 第２部分の最大部位における巻き角
θ３ ケーシングの巻き終わり部における巻き角

Claims (4)

1. 回転軸（Ａ）を中心に回転する羽根車（５）と、
   前記羽根車（５）の径方向外側に対向する渦巻き状の内周面（７）を有するケーシング（６）と、を備え、
   前記内周面（７）は、所定の拡大率で定義される渦巻状の基準面（Ｓ１）に沿った第１部分（７１）と、前記第１部分（７１）よりも空気の流れの下流側の部分であって前記基準面（Ｓ１）よりも径方向外側に膨らんだ第２部分（７２）とを有し、
   前記基準面（Ｓ１）と前記回転軸（Ａ）との距離を基準半径（Ｒａ）とし、前記内周面（７）と前記回転軸（Ａ）との距離をケーシング半径（Ｒｂ）とするとき、前記ケーシング半径（Ｒｂ）と前記基準半径（Ｒａ）との差（Ｒｂ−Ｒａ）が前記第２部分（７２）において最大となる最大部位（７２Ｍ）が、前記ケーシング（６）における巻き始め部（６Ｓ）からの周方向の巻き角が１８０度よりも大きい位置にあり、且つ、前記最大部位（７２Ｍ）から前記ケーシング（６）の前記内周面（７）を構成する湾曲面の下流側の端部である巻き終わり部（６Ｅ）までにおける前記差（Ｒｂ−Ｒａ）が、前記巻き終わり部（６Ｅ）に向かうにつれて次第に小さくなるように、前記内周面（７）が構成されており、
   前記第１部分（７１）は、前記巻き始め部（６Ｓ）又はその近傍から少なくとも前記巻き角が１８０度の位置まで設けられており、
   前記第２部分（７２）は、前記基準面（Ｓ１）よりも径方向外側に膨らみ始める部位（７２Ｓ）が、前記巻き角が１８０度より大きく２７０度よりも小さい位置にあり、且つ、前記膨らみ始める部位（７２Ｓ）から前記最大部位（７２Ｍ）まで前記差（Ｒｂ−Ｒａ）が次第に大きくなるように構成されており、
   前記巻き終わり部（６Ｅ）は、前記ケーシング（６）の前記内周面（７）が前記巻き始め部（６Ｓ）から前記巻き終わり部（６Ｅ）まで前記基準面（Ｓ１）に沿っていると仮定した場合における当該基準面（Ｓ１）の下流側端部（Ｅ１）よりも径方向外側に位置している、遠心送風機。
2. 前記最大部位（７２Ｍ）は、前記巻き角が２７０度±１０度の範囲にある、請求項１に記載の遠心送風機。
3. 前記ケーシング（６）は、前記巻き終わり部（６Ｅ）からさらに下流側に延びる吹出ディフューザ部（６２）を有し、
   前記吹出ディフューザ部（６２）の内面は、前記巻き終わり部（６Ｅ）における前記内周面（７）の接線方向に延びる平面であり、
   前記吹出ディフューザ部（６２）の吹出口（４２）は、前記ケーシング（６）の前記内周面（７）が前記巻き始め部（６Ｓ）から前記巻き終わり部（６Ｅ）まで前記基準面（Ｓ１）に沿っていると仮定した場合における吹出ディフューザ部の吹出口と同じ大きさである、請求項１又は２に記載の遠心送風機。
4. 空気流入口（２１）及び空気流出口（２２）を有するケース（２）と、
   前記ケース（２）内において前記空気流入口（２１）から前記空気流出口（２２）に至る空気の流れを形成する請求項１〜３の何れか１項に記載の遠心送風機（４）と、
   前記ケース（２）内を流れる空気を清浄化する清浄化部（３）と、を備えた空気清浄機。