JPH0727097A - 多翼送風機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 多翼送風機の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を防止し、ファン効率の向上
および騒音の低減をはかる。 【構成】 多翼送風機の遠心多翼ファン２０は、空気吸
入側端部に形成された環状のシュラウド２６、多数のメ
インブレード２５、底プレート２４を有する。シュラウ
ド２６は、空気取入口からメインブレード２５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る。ケ
ース２２のベルマウス３１近傍の内壁は、シュラウド２
６との間に微小隙間を介してシュラウド２６の断面形状
に沿うよう形成される。シュラウド２６の径内方向端に
はベルマウス３１の環状の半円弧凹部内に延びる環状突
起２６ｂが形成される。環状突起２６ｂの高さＨ₁ 、環
状突起２６ｂの上端とベルマウス３１間の隙間Ｈ₂ とす
ると、５≦Ｈ₁ ≦１０（mm）、３≦Ｈ₂ ≦５（mm）に規
定する。

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、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。

【０００３】この種の図７に示す従来の多翼送風機によ
ると、モータにより多翼ファンを駆動することによって
図７に示す矢印１０５、１０６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メインブレード
２５の間を通ってスクロール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７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１０
１、および保持リング４２の径外側部に矢印１０４で示
す渦流が発生することが判明した。この逆流１０１また
は渦流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、
メインブレード２５の出口の風速分布は、図７に示すよ
うに、メインブレード２５の下側に風速大になる風速分
布になっており、メインブレード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。さらには、メイン
ブレード２５より上側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。

【０００６】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、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。

【０００７】

【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、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、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、前記環状突起の高さＨ₁ 、前記環状
突起の上端と前記ベルマウス間の隙間Ｈ₂とすると、 ５≦Ｈ₁ ≦１０（mm）、 ３≦Ｈ₂ ≦５ （mm）、 であることを特徴とする。

【０００８】

【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。

【０００９】

【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
を適用した実施例を図１〜図３に示す。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は回転自
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
元吹出口１０に連通している。各吹出口１０、１２、１
３の入口側には該吹出口の開度を調節するダンパ１４、
１５、１６が回転自在に取り付けられている。

【００１０】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、ファン駆動用モータ３３とケ
ース２２と遠心多翼ファン２０とからなる。ファン駆動
用モータ３３の軸５０は、モータケース３８に支持固定
され、遠心多翼ファン２０のボス部２８に連結される。
ケース２２は、樹脂成形された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。図３に示すように、空気
取入口を形成するベルマウス３１は、環状の立上げ部６
１と、立上げ部６１の先端から半円弧状に径内側方向に
湾曲する円弧部６２と、この円弧部６２の内側下端から
垂れ下がる環状の突出部６３とからなる。ケース２２の
上面２３と下面２７は、径外方向にいくに従い下方に傾
斜している。このケース２２の上面２３と下面２７が径
外方向にいくに従い下方に傾斜しているのは、後述する
底プレート２４に沿ってメインブレード２５の出口から
径外方向に空気の流れを円滑に案内し渦流を抑制するた
めである。

【００１１】遠心多翼ファン２０は、底プレート２４と
多数のメインブレード２５とシュラウド２６とサブブレ
ード７０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２
４ａ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。

【００１２】メインブレード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、メインブレード２５の頂部に環状に形成
される環状傾斜部２６ｃと、この環状傾斜部２６ｃの内
径側上端部から上方へ立ち上がる環状突起２６ｂからな
り、補強リングの役目を兼ねる。このシュラウド２６
は、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。環状傾
斜部２６ｃは、ケース内壁との狭い隙間が半径方向にか
つ環状に延びている。この隙間のメインブレード２５の
出口側から入口側への距離を長くすることで図３に示す
流れ２０１ａの逆流を効果的に抑制するためである。

【００１３】次に、本実施例のサブブレードの特徴を図
３および図６に基づいて説明する。サブブレード７０
は、メインブレード２５と樹脂成形により一体成形され
るものである。このサブブレード７０は底プレート２４
の下方まで延びている。そしてサブブレード７０の下端
に上方に切り込まれる環状の切欠部７２が形成される。
この切欠部７２は、遠心多翼ファン保管時の積載性およ
び運搬性をよくする働きがある。すなわち、図６に示す
ように、遠心多翼ファン２０を保管するときなど複数の
ファン２０を上方向に積載する。このとき、下側のファ
ン２０の突起２６ｂが上側のファン２０の切欠部７２に
嵌合する。切欠部７２の切込長さは、突起２６ｂの立上
り長さよりも長い。これにより、メインブレード２５の
上端の突起２６ｂとサブブレード７０の下端の切欠部７
２とが環状に当接し合うことにより、ファン２０が上方
に積み上げ可能となり、しかも環状嵌合により積み上げ
られるため、ファン２０の荷崩れが防止されるので、保
管性、運搬性が良好となる。

【００１４】そして、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３ｍｍ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２６ｃの径外方向端２６ｄまで形成されている。

【００１５】一般に、シュラウド２６とベルマウス３１
との間の隙間は狭くするのが望ましい。これは、メイン
ブレード２５入口側の低圧側からメインブレード２５出
口側の高圧側との圧力差によりシュラウド２６とベルマ
ウス３１の間の隙間に逆流が発生しやすいため、この逆
流の防止をはかるためである。ブレード入口側からブレ
ード出口側へ流れる風の流れは、図３に示す流れ２０１
ａ、流れ２０１ｂ、流れ２０１ｃなどの方向のものに大
別される。流れ２０１ａは、ブレード入口側とブレード
出口側の圧力差によってベルマウス３１とシュラウド２
６との間から逆流しようとするもので、ファン固有の騒
音を発生する一因となる。この逆流を防止する点に本発
明の実施例の特徴がある。

【００１６】ここで、環状突起２６ｂの高さＨ₁ 、環状
突起２６ｂの上端とベルマウス３１の内壁との隙間Ｈ
₂ 、メインブレード２５と突出部６３との隙間Ｈ₃ は、
それぞれ次の関係を有するように設定する。 ５≦Ｈ₁ ≦１０（mm）、 ３≦Ｈ₂ ≦５ （mm）、 ３≦Ｈ₃ ≦Ｈ₁ （mm）、 ５≦Ｈ₁ ≦１０ ５≦Ｈ₁ としたのは、５＞Ｈ₁ にすると、シュラウド２
６の突起２６ｂとベルマウス３１の円弧部６２との隙間
が大きくなることにより流れ２０１ａの逆流の量が増え
騒音が過度に上昇するからである。Ｈ₁ ≦１０としたの
は、Ｈ₁ ＞１０とすると、図４に示すグラフから理解さ
れるようにＨ₁ が８mm以上であれば十分に騒音低減効果
があり、しかもＨ₁ を過度に大きくすると上方に延びて
搭載スペースをあまりに増大してしまうからである。

【００１７】なお、図４は、Ｈ₂ ＝３mm（一定）にした
ときの環状突起２６ｂの高さと比騒音上昇値の関係を示
した実験データである。実験条件は、ファン径：１５０
ｍｍ、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）とした。 ３≦Ｈ₂ ≦５ ３≦Ｈ₂ としたのは、Ｈ₂ の大きさが組付公差に伴う当
たり防止のため最低限３mm以上必要だからである。また
Ｈ₂ ≦５としたのは、図５に示すように、Ｈ₂が５mmを
超えると、流れ２０１ａの流量が過度に増大し騒音が著
しくなるからである。

【００１８】なお、図５は、Ｈ₁ ＝８mm（一定）にした
ときの環状突起２６ｂの上端とベルマウス内壁との隙間
Ｈ₂ と比騒音上昇値の関係を示した実験データである。
実験条件は、ファン径：１５０ｍｍ、ファン幅：８５ｍ
ｍ、スクロール広がり角：５．５°、ブロアモータ電
圧：１２Ｖ（一定）とした。 ３≦Ｈ₃ ≦Ｈ₁ ３≦Ｈ₃ としたのは、突出部６３とブレードとの接触を
さけるために組付公差の関係上少なくとも３mm以上確保
する必要があるからである。Ｈ₃ ≦Ｈ₁ としたのは、突
出部６３の長さが０以上であればよいことを示してい
る。本発明では突出部６３は形成されればよく、また形
成されなくても流れ２０１ａに示すような逆流防止効果
はある。

【００１９】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
げ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、メインブレード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。

【００２０】次に、本発明の前記実施例と従来の比較例
とを図３と図７に基づいて説明する。 逆流防止効果 図３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２００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、メインブレード２５の外端から矢印２０１
ｂ、２０１ｃ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２２の上面２３とシュラ
ウド２６とは長い領域にわたって狭い隙間δに保たれて
いるので、前述の範囲に示される隙間δを通って流れる
逆流はほとんど生じない。これに対し、図７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４
３ａ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。

【００２１】 ブレード間の渦流防止効果 メインブレード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７に示す
ように、メインブレード２５の下側に偏っており、メイ
ンブレード２５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７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に示す前記実施例では、シュラウド２６があ
るためにメインブレード２５間の上側で渦流や逆流がが
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。

【００２２】 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７に示す前記比較例では、メインブレード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に示す
前記実施例では、メインブレード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。

【００２３】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。

【００２４】

【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、このシュラウドの径内方向端に形成される環状
突起の高さＨ₁ と環状突起の上端とベルマウス内壁間の
隙間Ｈ₂ を一定の範囲に規定したので、この隙間を通る
逆流を抑制し、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
た実施例を示す概略構成図である。

【図３】本発明の実施例の多翼送風機の要部を示す概略
構成図である。

【図４】環状突起の高さと比騒音上昇値の関係を示した
特性図である。

【図５】環状突起とベルマウス内壁間の隙間と比騒音上
昇値との関係を示した特性図である。

【図６】組み付け前の本発明の実施例によるファンを積
み上げた状態を示す要部断面図である。

【図７】従来の多翼送風機を示す要部断面図である。

【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 ２２ｃ ケース内壁 ２４ 底プレート ２５ メインブレード ２６ シュラウド ２６ｂ 環状突起 ２６ｃ 頂面 ３１ ベルマウス ３６ 空気取入口

Claims (1)

【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、 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、 前記環状突起の高さＨ₁ 、前記環状突起の上端と前記ベ
   ルマウス間の隙間Ｈ₂とすると、 ５≦Ｈ₁ ≦１０（mm）、 ３≦Ｈ₂ ≦５ （mm）、 であることを特徴とする多翼送風機。