JPH05296194A - 多翼送風機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 多翼送風機のブレード頂部とケース内壁との
隙間を通る逆流を防止し、かつブレードの間を流れる空
気の逆流や渦流の発生を防止し、ファン効率の向上およ
び騒音の低減を図る。 【構成】 多翼送風機６の遠心多翼ファン２０は、底プ
レート２４の外周端近傍の円周方向に複数のブレード２
５が環状に形成され、このブレード２５の頂部に環状の
シュラウド２６が形成される。シュラウド２６は、空気
取入口３６からの空気をファン軸方向から径外方向に空
気流れが方向転換されるようにほぼ円弧状に形成され
る。ケース２２のベルマウス内壁３１ａおよびケース内
壁２２ｃは、シュラウド２６の形状に沿ってシュラウド
２６との隙間が狭くなるように形成される。この狭い隙
間は内径側から外径側までの比較的長い距離にわたって
形成される。このブレード２５間を出た空気が前記隙間
を通って外径側から内径側に逆流しようとするのが抑制
される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、多翼送風機に関するも
ので、詳細には、車両に搭載される空調装置に使用して
好適な多翼送風機に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来より、空調装置などに用いられる多
翼送風機は、例えば特開平２−１４６２９８号公報およ
び特開平２−１５１５１９号公報に示されるように、多
数のブレードをもつ多翼ファンがベルマウスをもつケー
スの中に収納される構成になっている。多翼ファンは、
底プレートと保持リングの間に多数のブレードを配設し
た構造になっている。これらの従来の技術には、多翼送
風機においてブレードの入口から流入する流れの逆流を
防止する技術が開示されている。

【０００３】この種の多翼送風機によると、モータによ
り多翼ファンを駆動することによって例えば図３（Ｂ）
に示す矢印方向に空気の流れが生じ、空気取入口３６か
ら取入れた空気がブレード２５の間を通って吐出口から
流出する。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来の多翼送風機においては、本発明者の実験検討
によると、例えば図３（Ｂ）に示すように、保持リング
４２の先端４２ｂとケース内壁４３ａとの隙間を通る逆
流１０１、およびブレード２５間の上部や保持リング４
２の径外側部に矢印１０２、１０３、１０４で示す渦流
や逆流が発生することが判明した。この渦流または逆流
１０２、１０３、１０４の発生領域は送風機の風量とは
無関係に生ずるもので、多翼ファンの仕事を無駄に消費
する不安定な領域であり、吐出流や吸込流を乱す影響が
大きく、送風機の騒音を高める原因ともなっている。

【０００５】また、このような従来の送風機によると、
ブレード２５の出口の風速分布は、図３（Ｂ）に示すよ
うに、ブレード２５の下側に風速大になる風速分布にな
っており、ブレード２５の上側にほとんど空気が流れて
いないことが判明した。

【０００６】さらには、ブレード２５より上方のケース
内部に余分な空間３８があると、この空間３８で渦流や
逆流が生じ、騒音性能およびファン効率の低下が発生す
ることも判明した。

【０００７】本発明が解決しようとする課題は、ブレ
ードの頂部とケース内壁との隙間を通って流れる逆流の
防止、ブレード間上部の渦流、逆流の防止、スクロ
ール上部の渦流の防止をすることにより、ファン効率の
向上および騒音の低減をはかるようにした多翼送風機を
提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
の本発明第１発明の多翼送風機は、空気取入口を形成す
るベルマウスを有するケースと、記ケースに収納され、
円周方向に配設された多数のブレード、前記多数のブレ
ードの空気吸入側端部に形成された環状のシュラウドお
よび前記多数のブレードの反空気吸込側端部に形成され
た底プレートを有する遠心多翼ファンとを備え、前記シ
ュラウドは、前記空気取入口から前記ブレード間にファ
ン軸方向よりファン径外方向へ方向転換しつつ流入する
空気流れに沿った略円弧状の断面形状に形成され、前記
ケースの前記ベルマウス近傍の内壁断面形状が前記シュ
ラウドとの間に微小隙間を介して、前記シュラウドの断
面形状に沿うよう形成されていることを特徴とする。

【０００９】本発明第２発明の多翼送風機は、第１発明
の構成に加えて、前記ケースのベルマウスには前記ブレ
ード側から見て環状の凹部が形成されており、前記シュ
ラウドの径内方向端には前記環状の凹部内に延びる環状
突起が形成されていることを特徴とする。

【００１０】本発明第３発明の多翼送風機は、第１発明
または第２発明の構成に加えて、前記シュラウドと前記
ケースの間の隙間と、前記ファンの外径との比が０．０
５以下であることを特徴とする。

【００１１】

【作用】本発明の遠心多翼ファンによると、シュラウド
は、空気取入口から取り入れた空気流れをファン軸方向
よりファン径外方向へ方向転換するようにほぼ円弧状の
断面形状に形成され、ケースは、ベルマウス近傍の内壁
断面形状が前記シュラウドとの間に微小隙間を介して前
記シュラウドの断面形状に沿うよう形成されていること
から、ブレード出口から前記微小隙間を通る内径側への
逆流の発生を防止し、騒音性能ならびにファン効率の向
上をはかる。

【００１２】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。車両用空調装置の空気を取り込む送風機に本発明
を適用した第１実施例を図１〜図３（Ａ）に示す。

【００１３】通風系統は、図２に示すように、車室外の
空気を取り入れる外気取入口２、または車室内の空気を
取り入れる内気取入口３から取り入れられた空気を送風
機６の空気取入口３６からケース１内に取り込み、遠心
多翼ファン２０によりエバポレータ７に導く。外気取入
口２と内気取入口３は回動自在なダンパ５により開閉さ
れる。エバポレータ７の出口側にはエアミックスダンパ
８が設けられ、このエアミックスダンパ８によって仕切
られる第１流路１８と第２流路１９のうちの片側の第２
流路１９にヒータコア１７が取り付けられている。エア
ミックスダンパ８とヒータコア１７の出口側に形成され
るエアミックスチャンバ９は、デフロスタ吹出口１３、
胸元吹出口１２ならびに足下吹出口１０に連通してい
る。各吹出口１０、１２、１３の入口側には該吹出口の
開度を調節するダンパ１４、１５、１６が回動自在に取
り付けられている。

【００１４】前記送風機６は、その具体的な構造が図１
に示される。送風機６は、遠心多翼ファン２０とケース
２２とからなる。ここで、ケース２２は、樹脂成形され
た上ケース２２ａと下ケース２２ｂとをクランプ、ビス
等により一体に組み付けたものであって、周知のスクロ
ール形状に形成されており、径外方向に延びる図２に示
す空気出口部３７を有し、この空気出口部３７はエバポ
レータ７の空気入口側に接続されている。

【００１５】ケース２２の下ケース２２ｂには図２に示
すファン駆動用モータ３３が支持固定されている。遠心
多翼ファン２０は、底プレート２４と、多数のブレード
２５と、ブレード２５の頂部に環状に形成され補強リン
グの役目を兼ねるシュラウド２６とから構成される。底
プレート２４は、図２に示すファン駆動用のモータ３３
からの駆動力が伝達されるボス部２８を有している。ま
た底プレート２４の頂面２４ａは中央部から外周方向に
滑らかに湾曲するような曲面に形成されている。ブレー
ド２５は、底プレート２４の外周端２４ｂの近傍から立
ち上がるように形成されるもので、底プレート２４の外
周端２４ｂの近傍に円周方向に沿って所定の円弧間隔を
おいて多数配置される。シュラウド２６は、ブレード２
５の頂部と接合され、シュラウド内周端２６ａと底プレ
ート外周端２４ｂとを結ぶ線が型割りライン３０に一致
している。そしてこのシュラウド内周端２６ａから上方
に環状の突起２６ｂが形成される。

【００１６】前記遠心多翼ファン２０を収納するケース
２２は、前記シュラウド２６の突起２６ｂを包み込むよ
うに断面半円弧状に形成されるベルマウス３１が形成さ
れ、このベルマウス内壁３１ａと突起２６ｂの間には微
小な一定間隔δ例えば約３ｍｍ程度を有する。ベルマウ
ス３１の付け根部近傍のケース内壁２２ｃはシュラウド
２６の頂面２６ｃとほぼ一定の微小間隔δ例えば約３ｍ
ｍ程度をあけて形成されている。このようなほぼ一定の
微小間隔δは、シュラウド２６の突起２６ｂの外周壁か
ら径外方向に向けて滑らかに湾曲して形成される頂面２
６ｃの径外方向端２６ｄまで形成されている。

【００１７】前記実施例によると、空気取入口３６から
取り入れた空気流れをファン軸方向よりファン径外方向
へ方向転換するようにシュラウド２６をほぼ円弧状の断
面形状に形成し、ベルマウス内壁３１ａおよびケース内
壁２２ｃとシュラウド２６との隙間が微小間隔δによっ
て狭くしかも内径側から外径側までの長い距離にわたり
形成されるため、ブレード２５の出口からこの隙間を通
って内径側に逆流しようとする風量が低減される。従っ
て、ファン効率の向上ならびに騒音の低減が図れる。

【００１８】本発明者の実験データによると、前記実施
例の構成をとると、ファン効率が従来より約３％向上
し、騒音は従来よりも約１．５ｄＢＡ低減することが判
明した。

【００１９】次に、本発明の前記実施例と従来の比較例
とを図３（Ａ）、（Ｂ）に基づいて説明する。 逆流防止効果 図３（Ａ）に示す前記実施例は、ベルマウス３１の空気
取入口３６から矢印方向に空気の流れが形成され、ファ
ン軸方向からファン径外方向に空気流れ方向が次第に方
向転換され、ブレード２５の外端から矢印方向に流れが
形成される。このとき、ベルマウス内壁３１ａおよびケ
ース内壁２２ｃとシュラウド２６とは長い領域にわたっ
て狭い隙間に保たれているので、この隙間を通って流れ
る逆流はほとんど生じない。これに対し、図３（Ｂ）に
示す従来の比較例では、補強リング４２の先端４２ｂと
ケース４３ａとの狭い隙間の領域が非常に短く、この隙
間を通って流れる逆流１０１を完全になくすことはでき
ない。この逆流がファン効率の低減ならびに騒音の増大
の原因となる。

【００２０】 ブレード間の渦流防止効果 ブレード２５の出口の風速分布は、本発明者による火花
追跡法による可視化実験の結果より、図３（Ｂ）に示す
ように、ブレード２５の下側に偏っており、ブレード２
５の上側はほとんど空気が流れていない。このことか
ら、通風抵抗が少し大きくなると、図３（Ｂ）の前記比
較例では渦流１０２や逆流１０３が生じる。これに対
し、図３（Ａ）に示す前記実施例では、シュラウド２６
があるためにブレード２５間の上側で渦流や逆流が生じ
ず、ファン効率の向上ならびに騒音の低減が効果的に図
れる。

【００２１】 スクロール上部の渦流防止効果 前記実施例および前記比較例の多翼送風機は、車両用空
調装置の通風系に適用した送風機であるが、このような
送風機は静圧に比べて風量が相対的に大きい。そのた
め、図３（Ｂ）に示す前記比較例では、ブレード２５の
位置よりも上方のスクロール内部に余分な空間３８があ
ることで、渦流１０４が生じ、ファン効率の低下ならび
に騒音の増大が発生しやすい。これに対し、図３（Ａ）
に示す前記実施例では、ブレード２５の径外方向側の上
部の余分な空間が狭く形成されているので、渦流や逆流
が発生しにくく、ファン効率の向上ならびに騒音の低減
が効果的に図れる。

【００２２】本発明は、多翼送風機全般に適用した場合
に前記効果が得られるものであるが、特に空調装置の通
風系のように比較的通風抵抗の大きな通風系に適用する
と前記効果が顕著である。

【００２３】次に実験データを示す。実験条件は、ファ
ン径：１５０ｍｍ、ファン幅：８５ｍｍ、スクロール広
がり角：５．５°、ブロアモータ電圧：１２Ｖ（一
定）、シュラウドとケースとの隙間／ファン外径：０．
０２とした。その結果、流量係数Φと比騒音Ｋ_S および
圧力係数ψとの関係は図４に示すとおりであった。比較
例に比べ前記実施例では、比騒音Ｋ_S が相対的に低くか
つ圧力係数ψが相対的に大きいことが判る。

【００２４】次に、シュラウドとケースとの隙間／ファ
ン外径との比を変化させることで最低比騒音Ｋ_S および
ファン効率がどのように変化するかを実験した。ここに
最低比騒音Ｋ_S とは、流量係数を変化させたときの比騒
音が最低になる値をいう。その結果を図５に示す。図５
に示す結果より、隙間／ファン外径の比が０．０５以下
において最低比騒音Ｋ_S の値が著しく低減されることが
判明した。

【００２５】また、ベルマウス３１の先端位置を変化さ
せたときの流量係数φと比騒音Ｋｓおよび圧力係数ψと
の関係を図１０に示す。図１０内のベルマウス３１の形
状に示すように、位置Ａ０，Ａ１はそれぞれベルマウス
３１の先端とファンブレードとの隙間ｌ／ファン外径Ｄ
との比が０．０２および０．０４となる位置であり、具
体的には、位置Ａ０の時の隙間ｌが３mm、位置Ａ１の時
の隙間ｌが６mmである。位置Ａ２はシュラウド内周端２
６ａの延長線２６１上に位置し、位置Ａ３はシュラウド
２６の突起部２６ｂ（Ｂ０）と同じ高さとする。このよ
うに、突起３１に対してベルマウス３１の先端位置を変
化させた実験の結果、位置Ａ０の時が最も騒音が低いこ
とが分かった。この実験結果から、ベルマウス３１の先
端をシュラウド２６の円弧の略延長線上に設けることに
より空気の流れが円滑化し、騒音が低減すると推測され
る。

【００２６】次に、シュラウド２６の突起部２６ｂの高
さの検討を行った。この結果を図１１に示す。図１１の
突起部２６ｂの形状に示すように、高さＢ０，Ｂ１，Ｂ
２はそれぞれ突起部２６ｂの高さ（＝ｈ）／ファン外径
Ｄとの比が０．０６，０．０３，０の時であり、具体的
には高さＢ０の時の高さｈが９mm、高さＢ１の時の高さ
ｈが４．５mmである。この実験の結果、高さＢ０の時が
最も騒音が低いことが分かった。この実験結果から、突
起部２６ｂとベルマウス内壁３１ａとの間隔を微少間隔
とすれば、逆流を防止することができるので騒音を低減
することができる。なお、図４および図５に実験結果を
示した上記実験は、ベルマウスＡ０とシュラウドＢ０の
組合せを用いたものである。

【００２７】次に本発明の他の実施例の多翼送風機の例
を図６〜図９に示す。図６に示す第２実施例は、前記第
１実施例に示される突起２６ｂが形成されない例であ
る。シュラウド２６の頂面２６ｃとケース内壁２２ｃと
の隙間の間隔がほぼ一定になる空間が径方向に延長して
形成されている。

【００２８】図７に示す第３実施例は、底プレート３３
の外周端３３ａが径外方向に延長される例である。底プ
レート３３の外周端３３ａがシュラウド２６の外端まで
延びている。この場合、底プレート３３とブレード２５
は一体に成形されるが、シュラウド２６はブレード２５
に後付けにより形成される。

【００２９】図８に示す第４実施例は、ベルマウス３１
がその内径側で切れている例である。この第４実施例で
は、ベルマウス内端３１ｂが途中で切れていることから
空気取入口３６を大きく形成できるので空気取込量を増
大することができるという効果がある。

【００３０】図９に示す第５実施例は、シュラウドの形
状を直線形状に円錐状に形成した例である。シュラウド
３５は円錐斜面状に延びる。このシュラウド３５の形状
に対応して狭い隙間を介してケース内壁２２ｃがほぼ平
行に直線状に斜め方向に延びる。

【００３１】図１２に示す第６実施例は、底プレート２
４が径外方向にいくに従い、シュラウド２６側と反対側
方向に傾斜している例である。空気はファン２０の軸方
向から流入し、径外方向へ流出するので、この空気の流
れ方向に底プレートを傾けると底プレート２４の傾斜に
沿って空気が流れるため、空気流の乱れが減少する。従
って、この底プレート２４を本発明のシュラウドおよび
ベルマウスと共に形成することで騒音低減効果をより大
きくすることが可能となる。

【００３２】次に第７実施例について説明する。図１３
に示す第７実施例は、ケース２２に設けられた空気取入
口３６と反対側の側壁５２が、ファン２０に対応する円
環状の平面部５２１と、吐出流路を形成する流路壁部５
０とからなる。この流路壁部５０は、傾斜平板部５３と
傾斜連結部５４とからなる。傾斜平板部５３は、外周壁
側において外周壁に対して略直交して設けられ、吐出流
路の出口側に向かって吐出流路の流路面積を徐々に拡大
させる渦巻き状に形成すると共に、吐出流路の出口側に
向かって吐出流路を拡大する方向に傾斜して形成する。
また、傾斜連結部５４は、ファン２０の径外方向に対し
て傾斜して設けられ、平面部５２１の外周端と傾斜平板
部５３の内周端とを連結する。

【００３３】ここで、この傾斜連結部５４の角度θ
_s と、ファン２０から流出する空気流の吹出角度θｆと
の関係について説明する。図１４には、ファン２０から
流出する空気流がファンの軸方向に直交する水平面に対
して角度θｆにて流出するファン２０に用いるケース２
２において、傾斜連結部５４の最適な角度θ_s を示す。

【００３４】この最適傾斜角は、最低比騒音ｋｓが最も
低くなる角度である。なお、ファン効率ηｆは、最低比
騒音ｋｓが低減すれば効率は向上する関係があるため、
このファン効率ηｆにて最適傾斜角θ_s を決定しても良
い。

【００３５】本実験では、ファン２０の直径やブレード
２５の高さを変化させることにより吹出角度θｆが異な
るファン２０を形成し、この吹出角度θｆが異なるファ
ン２０を用いて実験を行なったものであるが、互々のフ
ァン２０に対する最適な傾斜角度θ_s は、図１４に斜線
にて示すように、ファン２０から流出する空気流の角度
θｆに対して、θ_s ＝（θｆ−５）°〜θｆ°となる範
囲にある。

【００３６】上記の如く、傾斜した側壁５２の形状を、
本発明のシュラウドおよびベルマウスの形状と共に形成
することで騒音低減効果をより大きなものとすることが
できる。

【００３７】また第６実施例の底プレート２４の形状
と、第７実施例のケース２２の側壁５２とを組合せる
と、より一層騒音を低減することができる。

【００３８】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の多翼送風
機によれば、多数のブレードの頂部にシュラウドを形成
し、空気取入口から前記ブレード間にファン軸方向より
ファン径外方向へ空気流れを方向転換するように流入す
る空気流れに沿った略円弧状の断面形状にシュラウドを
形成し、このシュラウドの頂面に対し一定の隙間を介し
てこのシュラウド形状に沿うケース内壁およびベルマウ
ス形状に構成したので、この隙間を通る逆流の防止およ
びブレード間の上部での渦流や逆流の発生を防止し、フ
ァン効率の向上ならびに騒音の低減をはかることができ
るという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例による多翼送風機の右側半分を
示す断面図である。

【図２】本発明の多翼送風機を車両用空調装置に適用し
た第１実施例を示す概略構成図である。

【図３】（Ａ）は本発明の前記第１実施例の多翼送風機
の要部を示す概略構成図である。（Ｂ）は比較例の多翼
送風機の要部を示す概略構成図である。

【図４】流量係数と比騒音ならびに圧力係数について本
発明の第１実施例と比較例を対比した特性図である。

【図５】シュラウドとケースとの間の隙間とファン外径
との比がファン効率ならびに最低比騒音に与える影響を
示す特性図である。

【図６】本発明の第２実施例を示す要部断面図である。

【図７】本発明の第３実施例を示す要部断面図である。

【図８】本発明の第４実施例を示す要部断面図である。

【図９】本発明の第５実施例を示す要部断面図である。

【図１０】ベルマウス形状による特性を示す図である。

【図１１】突起部高さによる特性を示す図である。

【図１２】本発明の第６実施例を示す図である。

【図１３】本発明の第７実施例を示す図である。

【図１４】最適傾斜角度θ_s とファンからの吹出角度θ
ｆとの関係を示す図である。

【符号の説明】

６ 多翼送風機 ２０ 遠心多翼ファン（ファン） ２２ ケース ２２ａ 上ケース（ケース） ２２ｂ 下ケース（ケース） ２２ｃ ケース内壁 ２４ 底プレート ２５ ブレード ２６ シュラウド ２６ｂ 突起（環状突起） ２６ｃ 頂面 ３１ ベルマウス ３６ 空気取入口

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 徳永 孝宏 愛知県刈谷市昭和町１丁目１番地 日本電 装株式会社内 (72)発明者 浅野 秀夫 愛知県刈谷市昭和町１丁目１番地 日本電 装株式会社内 (72)発明者 杉 光 愛知県刈谷市昭和町１丁目１番地 日本電 装株式会社内

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 空気取入口を形成するベルマウスを有す
   るケースと、 前記ケースに収納され、円周方向に配設された多数のブ
   レード、前記多数のブレードの空気吸入側端部に形成さ
   れた環状のシュラウドおよび前記多数のブレードの反空
   気吸込側端部に形成された底プレートを有する遠心多翼
   ファンとを備え、 前記シュラウドは、前記空気取入口から前記ブレード間
   にファン軸方向よりファン径外方向へ方向転換しつつ流
   入する空気流れに沿った略円弧状の断面形状に形成さ
   れ、 前記ケースの前記ベルマウス近傍の内壁断面形状が前記
   シュラウドとの間に微小隙間を介して前記シュラウドの
   断面形状に沿うよう形成されていることを特徴とする多
   翼送風機。
2. 【請求項２】 前記ケースのベルマウスには前記ブレー
   ド側からみて環状の凹部が形成されており、前記シュラ
   ウドの径内方向端には前記環状の凹部内に延びる環状突
   起が形成されていることを特徴とする請求項１記載の多
   翼送風機。
3. 【請求項３】 前記シュラウドと前記ケースの間の隙間
   と、前記ファンの外径との比が０．０５以下であること
   を特徴とする請求項１または２に記載の多翼送風機。