JP2005201203A

JP2005201203A - 多翼ファン

Info

Publication number: JP2005201203A
Application number: JP2004010529A
Authority: JP
Inventors: Michio Kitatsume; 三智男北爪
Original assignee: Sanden Corp
Current assignee: Sanden Corp
Priority date: 2004-01-19
Filing date: 2004-01-19
Publication date: 2005-07-28

Abstract

【課題】補助ブレードの変形を防止し補助ブレードの機能を確保することにより確実に送風性能、騒音特性を向上できる多翼ファンを提供する。
【解決手段】回転軸周りに周方向に配置された複数のブレードを有する多翼ファン部を備え、該多翼ファン部の回転により各ブレード間における内径端部側から空気を吸入し外径端部側から空気を吐出する多翼ファンにおいて、径方向内側に複数の主ブレードを配置するとともに、径方向外側の前記各主ブレード間の空気流の内部に、少なくとも正圧面が平面に形成された補助ブレードを配置したことを特徴とする多翼ファン。
【選択図】図１

Description

本発明は、遠心式多翼ファンに関し、とくにブレード部を改良した、車両用空調装置等に好適な多翼ファンに関する。

従来、送風能力や騒音等に関する送風機の性能は、ファンの翼形状やケーシングのスクロール形状等によって大きく左右され、設計にあたっては、これらを十分に考慮する必要がある。

多翼ファンにおいては、各ブレードの空気流れ方向の長さは比較的短く形成されるので、ブレードに沿う空気流が形成されにくく、空気流の剥離により循環渦が生じやすい。この剥離による循環渦音が、多翼ファンにおける騒音の主原因になっている。このような騒音を低減する提案としては、たとえばブレードの断面積を翼形状にすることにより、空気流れのブレードからの剥離による循環渦音を少なくする翼形ファンの提案等がなされている（たとえば、特許文献１）。

しかし、上記特許文献１のような提案においては、低圧損の動作点において、ブレードの負圧面から隣接する他のブレードの正圧面側への空気流の偏りが発生し、ブレードの負圧面側の後流において剪断流が発生するおそれがある。なお、このような問題を解決するために、各ブレードの外径端部側の間隔を狭くして強制的に上記空気流の偏りを防止する方法も考えられるが、これではブレードの外径端部において相対速度が速くなる分、圧力回復が不十分となるので、高圧損の動作点において送風性能および静音特性が低下するおそれがある。

上記のような問題を解決するために、本出願人により未だ出願未公開の段階ではあるが、図５に示すような提案がなされている（特許文献２）。図５において、１００は主ブレードを示している。主ブレード１００は、回転軸周りに周方向に複数配置されている。また、主ブレード１００により構成される主ブレード群の径方向外側には補助ブレード１０１により構成される補助ブレード群が設けられている。また、補助ブレード１０１は、互いに隣接する主ブレード間に形成される空気流の内部に配設されている。

上記のような提案においては、ファンの回転により主ブレード１００の正圧面１０３および負圧面１０２に沿って空気が流れる。そして、この際、負圧面１０２に沿って流れる空気流は負圧面１０２から隣接するブレードの正圧面１０３側へ剥離する傾向があり、主ブレード１００の外端部１０４の後方においては剪断流が形成されるおそれがある。しかし、上記のような補助ブレード１０１を設ければ、主ブレード１００を通過した空気は補助ブレード１０１の正圧面１０５、負圧面１０６に沿って流れるので、主ブレード１００間における空気流の剥離、あるいは主ブレード１００の後方における剪断流の発生が確実に抑制されるので、送風性能および静音特性が向上されるようになっている。

しかし、上記特許文献２のような提案においては、樹脂等からなるブレード１００、１０１、とくに補助ブレード１０１の強度が不十分な場合ファン回転により変形するおそれがあり、場合によっては補助ブレード１０１が図５の点線で示すように変形し主ブレード１００の外径端部１０４に稀に当接するおそれがある。
実開昭６０−１５６９９７号公報

特願２００２−２１５４９０号

そこで、本発明の課題は、主ブレードの径方向外側に補助ブレードが配設される多翼ファンにおいて、簡単な構造で補助ブレードの変形を確実に防止でき補助ブレード本来の機能を確保し、より確実に送風性能および静音特性を向上できる多翼ファンを低コストで提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明に係る多翼ファンは、回転軸周りに周方向に配置された複数のブレードを有する多翼ファン部を備え、該多翼ファン部の回転により各ブレード間における内径端部側から空気を吸入し外径端部側から空気を吐出する多翼ファンにおいて、径方向内側に複数の主ブレードを配置するとともに、径方向外側の前記各主ブレード間の空気流の内部に、少なくとも正圧面が平面に形成された補助ブレードを配置したものからなる。このような構成においては、正圧面側を湾曲面に形成する場合に比べ補助ブレードのファン周方向における肉厚を厚く形成でき、補助ブレードの剛性、変形強度が向上される。このため、補助ブレードが隣接する主ブレードの正圧面側に変形するような不都合が確実に防止され、空気通路が常に一定間隔に保たれる。また、補助ブレードの正圧面側における空気流の剥離が抑制されるので、面圧力の変動に起因する騒音の発生を防止できる。この結果、断面翼形状に形成される主ブレードおよび補助ブレードの機能が十分に発揮され、高圧損から低圧損までの広範な動作点領域において、翼前半の負圧面に発生する剥離による循環渦に起因した翼間流れの乱れ領域を大幅に減少させることができる。つまり、低圧損の動作点では、主ブレードの負圧面の後半で隣接する他の主ブレードの正圧面に偏ろうとする空気流を、補助ブレードの正圧面に沿って流通させることができる。さらに、補助ブレードの翼断面形状により翼後半における空気流の偏りとその後流における剪断流が抑制される。したがって、高圧損の動作点における送風性能の低下を抑制しつつ、低圧損の動作点におけるファン性能を向上できる。

上記主ブレードと補助ブレードとは補強リブにより接合されることが好ましい。補強リブの配設位置はとくに限定されるものではないが、ファンの軸方向における両ブレードの略中央部に１つの補強リブを設ければ、簡素な金型構造で主ブレードと補助ブレードとを簡単に一体成形することができる。また、補強リブはファン軸方向に複数配設することも可能である。このような補強リブを設ければ、補助ブレードの変形がより確実に抑制され、送風性能の向上、騒音の低減等の効果を確実に奏することができる。

また、主ブレードの外径端部と補助ブレードの内径端部に補強リブを配設すれば、主ブレードを通過した空気の通風抵抗を抑制しつつ、補助ブレードへの好ましい指向性（補助ブレードへの指向性）を付与することができる。また、両ブレードを最短距離で接続できる。

また、補助ブレードの内径端部は主ブレードの外径端部よりもファン径方向内側に配置されることが好ましい。このような構成によれば、主ブレード通過後の負圧面における空気の剥離に伴う隣接する主ブレードの正圧面側への空気流の偏りを、より上流側で早期にしかも確実に抑制することができる。

また、補助ブレードは、該補助ブレードの内径端部と隣接する一方の主ブレードの正圧面との間隔よりも、該補助ブレードの内径端部と隣接する他方の主ブレードの負圧面との間隔の方が大きくなるように配置されていることが好ましい。このようにすれば、主ブレードの正圧面から剥離しようとする空気流は、補助ブレードの正圧面、負圧面に沿って流れることになるので、後流における剥離や剪断流を効果的に抑制できる。

本発明に係る多翼ファンにおいては、補助ブレードの正圧面は平面に形成されているので、ファン周方向における補助ブレードの肉厚を厚く形成でき、補助ブレードの変形を抑制できる。したがって、補助ブレード本来の機能が確保され、確実に送風特性および静音特性を向上できる。また、主ブレードとその径方向外側に設けられる補助ブレードとを補強リブにより互いに接続すれば、主ブレード、補助ブレードの双方、とくに補助ブレードの変形を効果的に防止できるので、より確実に送風特性および静音特性を向上できる。

以下に、本発明の望ましい実施の形態を、図面を参照して説明する。
図１ないし図４は、本発明の一実施態様に係る多翼ファンを示している。図１および図２において、１は多翼ファン全体を示しており、多翼ファン１は、多数の主ブレード２および補助ブレード９を有する多翼ファン部３を有している。多数のブレード２、９は、回転軸４周りに周方向に配置されている。ブレード２、９の反空気吸込側端部には円板状の駆動プレート５が設けられており、全ブレード２、９に接続されている。駆動プレート５の中心部にはボス部６が形成されており、ボス部６内に回転軸４が装着され、回転軸４の回転駆動によって、駆動プレート５および全ブレード２、９が所定方向（図１の矢印方向）に回転されるようになっている。ブレード２、９の空気吸込側端部には、環状の接続リング７が設けられており、接続リング７は、全ブレード２、９を互いに接続し補強の役目を果たしている。

図３、図４に示すように、主ブレード２、補助ブレード９は、周方向に複数設けられており、径方向内側には主に内外気を吸い込む主ブレード２が、また径方向外側、つまり、主ブレード２間の空気流の内部、換言すれば空気通路１７内部に補助ブレード９が設けられている。本実施態様においては、主ブレード２の外径端部１２よりも補助ブレード９の内径端部１３の方が内側になるように両ブレードが配置されている。なお、１１は、主ブレード２の内径端部を示しており、１４は補助ブレード９の外径端部を示している。

主ブレード２、補助ブレード９は共に、ブレード厚さが一旦徐々に増大しその後徐々に減少する翼形状に構成されている。本実施態様においては、主ブレード２の方が補助ブレード９よりも厚み、そり、弦長において大きく形成されており、主ブレード２の吸込能力が高くなるよう設計されている。

補助ブレード９の正圧面１９は平面に形成されている。つまり、図３、図４に示すように補助ブレード９の正圧面１９の断面形状は、空気流通方向に沿って延びる直線状に形成されている。

主ブレード２と補助ブレード９は図４に示すように補強リブ１０により接続されている。本実施態様においては図２に示すように補強リブ１０は両ブレード２、９の長手方向略中央部に１箇所設けられている。なお、補強リブ１０を上記のような位置関係に配置すれば、スライド構造を要しない簡素な構造の金型で主ブレード２、補助ブレード９を一体に成形することができる。したがって、実質的な部品点数や製造工数の増加を防止することができるので、コストアップを大幅に抑制できる。なお、補強リブ１０はブレード２、９とは別体に構成してもよい。

本実施態様においては、主ブレード２の外径端部１２と補助ブレード９の内径端部１３とが補強リブ１０を介して接続されている。

本実施態様に係る多翼ファン１においては、多翼ファン部３が回転されると、主ブレード２の正圧面１６および負圧面１５に沿って空気が流れる。この主ブレード２に空気が通る際、主ブレード２の負圧面１５に沿って流れる空気流が負圧面１５から剥離する傾向があり、また、主ブレード２の外径端部１２の後方では剪断流が形成されがちとなる。

しかし、本実施態様においては、補助ブレード９の正圧面１９側を湾曲面に形成する場合に比べ補助ブレード９のファン周方向における肉厚を厚く形成でき、補助ブレードの剛性、変形強度が向上される。このため、補助ブレード９が主ブレード２の正圧面１６側に変形するような不都合が確実に防止され、空気通路が常に一定間隔に保たれる。また、補助ブレード９の正圧面１９側における空気流の剥離が抑制されるので、面圧力の変動に起因する騒音の発生を防止できる。この結果、断面翼形状に形成される主ブレード２および補助ブレード９の機能が十分に発揮され、高圧損から低圧損までの広範な動作点領域において、翼前半の負圧面に発生する剥離による循環渦に起因した翼間流れの乱れ領域を大幅に減少させることができる。つまり、低圧損の動作点では、主ブレード２の負圧面１５の後半で隣接する他の主ブレード２の正圧面１６に偏ろうとする空気流を、補助ブレード９の正圧面１９に沿って流通させることができる。さらに、補助ブレード９の翼断面形状により翼後半における空気流の偏りとその後流における剪断流が抑制される。したがって、高圧損の動作点における送風性能の低下を抑制しつつ、低圧損の動作点におけるファン性能を向上できる。

また、主ブレード２と補助ブレード９とは補強リブ１０により接続されているので、両ブレード２、９、とくに補助ブレード９の変形強度が向上される。したがって、補助ブレード９がファン回転により主ブレード２の外径端部１２に当接するおそれを解消することができるので、上述のような補助ブレード９の本来の機能が確保され、より確実に送風性能および騒音特性を向上できる。

また、本実施態様においては、補強リブ１０により主ブレード２の外径端部１２と補助ブレード９の内径端部１３とが接続されているので、両ブレード２、９を最短距離で接続しつつ、主ブレード２を通過した空気の通風抵抗を増大させることなく、補助ブレード９へと流れる好ましい指向性を付与できる。

また、補助ブレード９の内径端部１３は、主ブレード２の外径端部１２よりもファン径方向内側に配置されているので、主ブレード２通過後の空気の剥離に伴う隣接する主ブレード２の正圧面１６側への空気流の偏りをより上流側で早期にしかも確実に抑制できる。

さらに、補助ブレード９は、該補助ブレード９の内径端部１３と隣接する一方の主ブレード２の正圧面１６との間隔よりも、該補助ブレード９の内径端部１３と隣接する他方の主ブレード２の負圧面１５との間隔の方が大きくなるように配置されているので、主ブレード２の正圧面１６から剥離しようとする空気流は、補助ブレード９の負圧面１８、正圧面１９に沿って流れることになり、後流における剥離や剪断流を効果的に抑制できる。

本発明は、遠心式多翼ファン、とくに自動車用空調装置に送風機として使用される多翼ファンに好適に用いることができる。

本発明の一実施態様に係る多翼ファンの正面図である。図１の多翼ファンの半断面表示側面図である。図２のブレード部におけるＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿う断面図である。図２のブレード部におけるＩＶ−ＩＶ線に沿う断面図である。本出願人の先の提案に係る多翼ファンのブレード部における空気流を示す模式図である。

符号の説明

１多翼ファン
２主ブレード
３多翼ファン部
４回転軸
５駆動プレート
６ボス部
７接続リング
９補助ブレード
１０補強リブ
１１主ブレードの内径端部
１２主ブレードの外径端部
１３補助ブレードの内径端部
１４補助ブレードの外径端部
１５主ブレードの負圧面
１６主ブレードの正圧面
１７空気通路
１８補助ブレードの負圧面
１９補助ブレードの正圧面

Claims

回転軸周りに周方向に配置された複数のブレードを有する多翼ファン部を備え、該多翼ファン部の回転により各ブレード間における内径端部側から空気を吸入し外径端部側から空気を吐出する多翼ファンにおいて、径方向内側に複数の主ブレードを配置するとともに、径方向外側の前記各主ブレード間の空気流の内部に、少なくとも正圧面が平面に形成された補助ブレードを配置したことを特徴とする多翼ファン。
前記主ブレードと補助ブレードとが補強リブにより接合されている、請求項１の多翼ファン。
前記補強リブが、ファンの軸方向における主ブレードと補助ブレードの略中央部に設けられている、請求項２の多翼ファン。
前記補強リブにより、主ブレードの外径端部と補助ブレードの内径端部とが接続されている、請求項２または３の多翼ファン。
前記主ブレードの外径端部よりも、補助ブレードの内径端部の方が径方向内側に配置されている、請求項１ないし４のいずれかに記載の多翼ファン。
前記補助ブレードが、該補助ブレードの内径端部と隣接する一方の主ブレードの正圧面との間隔よりも、該補助ブレードの内径端部と隣接する他方の主ブレードの負圧面との間隔の方が大きくなるように配置されている、請求項１ないし５のいずれかに記載の多翼ファン。
前記主ブレードと補助ブレードとが一体に形成されている、請求項１ないし６のいずれかに記載の多翼ファン。
前記主ブレードおよび補助ブレードが断面翼形状に形成されている、請求項１ないし７のいずれかに記載の多翼ファン。