JPH0533797A - 押し込み式軸流フアン - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 押し込み式軸流ファンの騒音レベルを低下さ
せること。 【構成】 ファンボス１３の周囲に半径方向に取り付け
られ回転駆動されることによって風下側に配置されたも
のに向かって空気を圧送する複数のファンブレード１４
と、前記ファンブレード１４の外周側の先端に取り付け
られることによって全ての前記ファンブレード１４を橋
絡する形で前記ファンブレード１４と一体化される共通
のリング１５とからなると共に、前記リング１５の風上
側の一部１７が実質的に４５°よりも大きい角度をもっ
て拡開して流入部を形成していることを特徴とする押し
込み式軸流ファン。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、押し込み式軸流ファン
に関し、例えば自動車に搭載されるラジエータや冷凍サ
イクルの冷媒凝縮器の風上側に配設されて使用されるも
のに係る。

【０００２】

【従来の技術】従来の自動車に用いられてきた機関冷却
水用のラジエータは、その風下側に置かれて機関により
直接に駆動される吸い込み式の軸流ファンによって冷却
されるのが普通であった。しかしながら、自動車の車室
内スペースを拡大するためにエンジンルームの大きさを
縮小する必要から、機関を横置きに配置することが多く
なってきたこともあり、機関によって直接に駆動される
吸い込み式のファンを設けることが難しい場合には、機
関冷却水用のラジエータを、電動機によって駆動される
吸い込み式のファンによって冷却する場合が多くなって
きた。このため吸い込み式ファンの低騒音化の研究例も
多く、その成果が着実にあがっている。

【０００３】これに反し、押し込み式軸流ファンはカー
エアコン用の冷媒凝縮器を冷却するのに用いられること
が主で、カーエアコンは一般に、車両がユーザーに納入
された後に、後付け的に装着される場合が多いために騒
音面に重点がおかれていなかったこともあり、低騒音化
の研究もあまり行われていなかった。しかし、車両の高
級化に伴う静粛性の要求によって、押し込み式の軸流フ
ァンの騒音が問題になってきている。

【０００４】図６及び図７には、現状の押し込み式軸流
ファン１と、それによって冷却されるラジエータ或いは
凝縮器のような熱交換器のコア２、及びファン１のシュ
ラウド３等が、実際の寸法（ｍｍ）や角度（度）と共に
例示されている。シュラウド３は、軸方向の中間にある
円筒状部分４と、その風上側に若干開いたベルマウス状
の流入部分５と、円筒状部４の風下側に若干開いたディ
ヒューザ部分６からなっている。このような従来の押し
込み式ファン１は、一般に同程度の大きさの吸い込み式
のファンに比べて発生する騒音のレベルが高いといわれ
ている。その理由の主たるものとして、従来の押し込み
式軸流ファンにおいては、ファンの風上側に流れの乱れ
が生じやすいことを挙げることができる。これに対して
吸い込み式の場合は、熱交換器のコアが風上側にあって
それが整流作用をするので比較的に騒音が低いというこ
とができる。

【０００５】本発明者等は、先に、図６及び図７のよう
な従来の押し込み式軸流ファンのファンシュラウドを改
良して図８及び図９に示したような構造となし、それに
よって騒音を大幅に低減させることに成功した。先に改
良した押し込み式軸流ファンの特徴はシュラウド７の流
入部分８の開き角度にあり、図９に示すように、流入部
分８の軸方向の寸法ａよりも半径方向の寸法ｂの方を大
きくとって、流入部分８の開き角度を風上に向かって著
しく大きくしたものである。なお、図８において、９は
電動機１０を支持するステーを示す。

【０００６】このようにすることによって、図８及び図
９に示す先に改良した押し込み式軸流ファンにおいて
は、図７に示すような従来のシュラウド３の流入部分５
のエッジを、外側から内側に向かって回り込む気流の発
生を抑制すると共に、押し込み式軸流ファンにおいて強
く発生するファンの半径方向外側から内側に向かう気流
を、流入部分８の内壁にあまり接触させないで円滑にフ
ァン１のブレード先端部１１へ流入させ得るので、気流
の乱れの発生を少なくして騒音を低レベルに抑えること
ができたものと考えられる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】図８及び図９に示す先
に改良した押し込み式軸流ファンによれば、図６及び図
７に示す従来の普通の押し込み式軸流ファンに比して大
幅に騒音レベルを下げることができるが、この場合にお
いても、ファンブレードの先端部１１とシュラウド７の
内面との間にはチップクリアランスがあるため翼端渦は
発生しており、それに起因する騒音は防止することがで
きない。本発明はこれらの従来技術を更に改良すること
によって、より一層騒音レベルの低い押し込み式軸流フ
ァンを提供することを、発明が解決しようとする課題と
するものである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は、前記の課題を
解決するために、ファンボスの周囲に半径方向に取り付
けられ回転駆動されることによって風下側に配置された
ものに向かって空気を圧送する複数のファンブレード
と、前記ファンブレードの外周側の先端に取り付けられ
ることによって全ての前記ファンブレードを橋絡する形
で前記ファンブレードと一体化される共通のリングとか
らなると共に、前記リングの風上側の一部が実質的に４
５°よりも大きい角度をもって拡開して流入部を形成し
ていることを特徴とする押し込み式軸流ファンを提供す
る。

【０００９】

【作用】ファンブレードの先端にリングが取り付けられ
ているので、従来の押し込み式軸流ファンにおいてファ
ンブレードの先端と静止体として別に設けられたシュラ
ウドとの隙間に発生したような翼端渦が発生しなくなる
のに加えて、リングの風上側の一部が実質的に４５°よ
りも大きい角度をもって拡開して前方に向かって大きく
開く流入部を形成しているので、押し込み式軸流ファン
の流入部において外側から内側に向かって生じる求心的
な強い気流が、邪魔をされずに円滑にファンブレードの
先端部の間に流入することができるため、本発明による
押し込み式軸流ファンの流入部付近においては流れの乱
れが起こり難く、気流の乱れに伴なう騒音が低レベルに
抑えられる。また、ファンブレードの先端がリングによ
って橋絡されてファンブレードの剛性が増すため、ブレ
ードの共振周波数が著しく高くなり、通常の回転数の範
囲では共振が起こり難くなるので、これも騒音の低減の
一因となる。

【００１０】

【実施例】図１に本発明の基本的な第１実施例を示す。
図１の（ａ）は側断面図、（ｂ）は正面図である。第１
実施例の押し込み式軸流ファン１２は、図示しない駆動
軸と一体化されたファンボス１３の周囲に半径方向に所
定の捩じり角をもって植えられた多数のファンブレード
１４の先端に、それらを相互に連結するように取り付け
られてファンブレード１４と共に一体として回転する特
殊な形状のリング１５が設けられている。

【００１１】ファンブレードの先端にそれらを相互に橋
絡するリングを取り付けることによって構成される所謂
リングファンは従来から知られているが、従来のリング
ファンは、そのリングによってファンブレードの相互の
間隔を維持し、軸流ファンとしての強度を高めたもので
あって、リングを設けることによって騒音レベルを下げ
ることを目的としていたものではない。このリングを取
り付けることによって、ファン翼間の流れを最適に保つ
ことは難しく、かえってファン騒音の面では不利である
場合も多い。

【００１２】第１実施例において使用されているリング
１５は、図１の（ａ）に見られる如く、ファンブレード
１４の先端における軸方向の長さのおよそ半分を覆う形
でファンブレード１４の先端に接合されている円筒形部
分１６と、その風上側に続く実質的に円錐形の部分１７
とからなっており、この円錐形部分１７は４５°よりも
大きい急角度で前方に向かって開いている。これはあた
かも、本発明者等が先に開発した図８及び図９に示すよ
うな押し込み式軸流ファンにおける特殊な形状の固定の
シュラウド７を、リングファンにおけるリングのよう
に、ファンブレードの先端部１１を橋絡するように取り
付けて一体に回転するようにしたようなものであると言
ってもよい。このような構造を有する押し込み式軸流フ
ァンにおいては、先に改良した図８及び図９に示すよう
なものに比べても、更に騒音レベルが低くなることが判
った。

【００１３】本発明者等は、その効果を実験によって確
認するために、図２に示すような押し込み式軸流ファン
（第２実施例・タイプＡ）と、図３に示すような押し込
み式軸流ファン（第３実施例・タイプＢ）を試作して、
図６及び図７に示した従来の押し込み式軸流ファン（現
状品）と共に性能評価を行った。

【００１４】タイプＡはファンブレード１４の軸Ｘとリ
ング１５の円筒形部分１６の前端とを一致させたもの
で、図９に示した固定のシュラウド７を、そのままの形
と位置関係を保ってファンブレード１４に取り付けて、
ファンブレード１４と一体のリング１５としたものであ
る。タイプＡにおけるファンブレード１４の先端には、
リング１５によって覆われていない部分があるため、角
部が多くて騒音対策としては不利とも考えられるので、
ファンブレード１４とリング１５の軸方向の相対的位置
を変えたものがタイプＢであって、この場合は、ファン
ブレード１４の軸Ｘとリング１５の円筒形部分１６の後
端とを一致させている。いずれの場合も、リング１５の
形状は同じで、６０°の開き角をもっている。

【００１５】リング１５はファンブレード１４と共に回
転するため、静止体である熱交換器２に対して若干の隙
間をとる必要があるので、まず、ファンブレード１４の
下流端と熱交換器２との隙間を３ｍｍに設定して騒音レ
ベルを測定した。その結果が表１に示されている。この
騒音測定結果では、タイプＡ及びタイプＢとも図６及び
図７のような現状品と比較して明らかに騒音が減少する
ことが認められたが、先の改良による図８及び図９のよ
うなものと比べると改善の程度は顕著とは言えなかっ
た。

【００１６】

【表１】

【００１７】次に、ファンブレード１４と熱交換器２と
の隙間を徐々に変化させて同様な測定を行った結果、タ
イプＡ及びタイプＢとも、隙間の大きさが風量及び騒音
に及ぼす影響は予想以上に大きいことが判った。この測
定結果が図４の線図に示されている。隙間が小さいとき
には、現状品に対して騒音が少ない代わりに風量も少な
くなるが、隙間を大きくしたときは、騒音は減少したま
まで、風量も増加するという好ましい結果が得られた。
そして、一般的にタイプＡよりもタイプＢの方が優れて
いることが認められ、特に隙間が１３〜１５ｍｍ程度の
ときに、タイプＢが著しく優れた性能を発揮することも
判った。

【００１８】最も好ましい隙間１５ｍｍの場合の実測結
果を風量で換算し、騒音の比較を行ったものが表２であ
る。表２におけるタイプＡ（図２、第２実施例）とタイ
プＢ（図３、第３実施例）の比較対象は図６及び図７に
示す現状品であるが、先に改良した図８及び図９に示す
ものと比べても、タイプＡで騒音レベルが１．２ｄＢ減
少し、タイプＢでは４．７ｄＢも減少することが判っ
た。

【００１９】

【表２】

【００２０】図５は、前記隙間が１５ｍｍで図３に示す
本発明のタイプＢのリング付ファン（白ぬき）と、図６
及び図７に示す現状品（黒ぬり）とを比較し、送風量Ｖ
ａの変化に対するファン効率ηｆ、ファン静圧ΔＰｓ、
及びトルクＴの変化の特性を調べて示したものである。
本発明による押し込み式軸流ファンにおいては騒音が減
少する代わりに効率が若干低下して駆動トルクも増大す
るが、動作点を適当に選ぶことにより、効率の低下を少
なくすることが可能である。

【００２１】

【発明の効果】本発明を実施した押し込み式軸流ファン
においては、騒音レベルを従来のものに比して大幅に低
減させることができる。また、騒音の低減に伴って風量
が減少するようなこともなく、駆動トルクが大きく増加
することもない。更に、リングによってファンブレード
を橋絡しているので、機械的な強度が大きくなる利点も
ある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例を示し、（ａ）は側断面
図、（ｂ）は正面図である。

【図２】本発明による押し込み式軸流ファンの第２実施
例を示す側断面図である。

【図３】本発明による押し込み式軸流ファンの第３実施
例を示す側断面図である。

【図４】本発明による押し込み式軸流ファンと従来のも
のについての騒音レベル等の試験結果を比較して示す線
図である。

【図５】本発明による押し込み式軸流ファンと従来のも
のについての諸特性の試験結果を比較して示す線図であ
る。

【図６】一般的な押し込み式軸流ファンのファンブレー
ドを示したもので、（ａ）は正面図、（ｂ）はその一部
の側面図である。

【図７】従来の一般的な押し込み式軸流ファンを示す側
断面図である。

【図８】本発明者等が先に開発した押し込み式軸流ファ
ンを示す正面図である。

【図９】本発明者等が先に開発した押し込み式軸流ファ
ンを示す側断面図である。

【符号の説明】

１５…リング １６…円筒形部分 １７…円錐形部分

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 【請求項１】 ファンボスの周囲に半径方向に取り付け
   られ回転駆動されることによって風下側に配置されたも
   のに向かって空気を圧送する複数のファンブレードと、
   前記ファンブレードの外周側の先端に取り付けられるこ
   とによって全ての前記ファンブレードを橋絡する形で前
   記ファンブレードと一体化される共通のリングとからな
   ると共に、前記リングの風上側の一部が実質的に４５°
   よりも大きい角度をもって拡開して流入部を形成してい
   ることを特徴とする押し込み式軸流ファン。