JPS6313040B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、送風機のフアンに関するもので、例
えば、自動車用ラジエータに冷却風を導く電動送
風機として用いることができる。

〔従来の技術〕

従来、フアンの送風騒音を低減させるために、
例えば、特開昭53−77320号公報，実開昭55−
35358号公報、実開昭52−63703号公報、特公昭45
−4467号公報に示されるものが提案されている。

これらの公報に示されるものでは、送風騒音を
低減させるために、基本翼形状は周知形状のまま
で、フアンの翼に補助ブレードを形成したり、翼
先端部を内方に折り曲げたり、あるいは、フアン
の外周に配されるハウジングを末広がり形状にし
たりして、翼面上で２次的に派生する流れを改良
している。

そして、フアンの中心から広がるように流れる
斜流を強制的に生じせしめ、フアンの先端部で発
生している逆流を相殺したり、翼先端縁で生じる
チツプボルテツクス（空気の渦）を減少せしめて
いる。

〔発明が解決しようとする問題点〕 しかしながら、このような従来のフアンでは確
かに送風騒音を低減させてはいるものの、根本的
な騒音原因を絶つものではない。

すなわち、翼先端部での逆流を防止するフアン
を示す従来技術では、逆流を生じせしめる根本原
因を明確にしたものはなく、以前として騒音原因
を内在している。

そこで、本願発明者等はその根本原因を追求す
べく、翼先端縁を有するフアンの特有の現象を明
らかにした。すなわち、従来のフアンでは、翼先
端部において失速状態となつており、フアンの軸
方向前後の圧力差を逆流のエネルギーとしてい
る。この逆流が空気の乱れを発生させ、騒音悪化
の原因となつていることをつきとめたのである。

本願発明では、翼先端部での失速領域を軽減
し、もつて送風効率を低減することなく騒音の発
生を少なくすることを目的とする。

以下、本願発明者等の検討内容について説明す
る。

まず、スチレン粒子法によつてフアンの回転時
の流れを観察したところ、従来のフアンではフア
ン翼先端部では、かなりの範囲に渡つて主流が全
く流れていない事が見出された。ここで主流とは
フアン回転時に軸方向へ向う流れをいう。（第４
図中Ｕで示す。）また、油膜法によつてフアンの
裏面上の流れを観察した所、従来のフアンのフア
ン翼先端部の流れは主に径方向（第５図中Ｒで示
す。）となつていることが確かめられた。これら
の実験より本発明者等は従来のフアンはフアン翼
先端部で空気流が乱れ、これが騒音の主原因とな
つていたことではないかと着目した。この着目事
項を確認する為、本発明者等は、更に熱線風速計
によつてフアン回転時の空気流の乱れを測定し、
かつ３孔ピート管によつて主流の速度分布を測定
したが、その結果やはりフアン翼先端部では空気
流の乱れが大きくなつており、かつフアン翼先端
部で失速していることが測定され、上述の着目事
項は正しいという事が確認された。

このフアン翼先端１ｅにおける空気流の乱れは
次のような理由によるものと思われる。即ち、フ
アン翼先端では第１図に示す如く表面より裏面へ
回り込む流れイが発生すると思われ、また第２図
に示す如く翼部１ａの根元１ｇ側より先端部１ｅ
側に向かう流れロが発生すると思われ、またフア
ン１をシユラウド３と共に用いた場合には第３図
に示すように、シユラウド３壁面で生じている境
界層内をフアン翼先端部１ｅがよぎることになつ
て、この際にフアン翼先端部１ｅで乱れが生ずる
ものと思われる。

本発明は以上の実験、研究結果に基づいて案出
されたもので、フアンをその翼先端部で特に大き
な主流が発生する形状として、フアン翼先端部で
の失速領域を軽減し、失速による空気流の乱れの
影響を受けにくくし、以てフアン翼先端部の空気
流れの改良を図り、発生する騒音の低減を計るも
のである。

〔問題点を解決するための手段〕

そこで本発明では、翼部を翼部の根元部から先
端部に向けて取付角が連続的に減少する第１領域
と、この第１領域に連接され増加する第２領域と
から構成する。そして、翼先端部の取付角及び翼
根元部の取付角が翼平均径位置の取付角より大と
なるように設定した。

〔作 用〕

このような構成においては、フアン回転時にフ
アンの軸方向に流れる主流がフアンの翼先端部に
おいても大きくなり、翼先端部における失速領域
が従来のものに比べ低減される。そして、失速領
域が低減されることにより特に翼先端部における
空気の乱れが抑えられる。

〔実施例〕

以下本発明の一実施例を図に基づいて説明す
る。第４図中１は樹脂若しくはアルミニウム、鉄
等の金属よりなるフアン、２はこのフアン１を回
転駆動するモータ、３はフアン１によつて強制的
に発生された風をラジエータ４へ効率的に導くシ
ユラウドである。そしてモータ２は図示しないス
テーを介してシユラウド３に取付け固定されてお
り、また、シユラウド３はラジエータ４の図示し
ない取付ブラケツトに取付けられている。ラジエ
ータ４は自動車走行用エンジン５の冷却水を上部
タンク４ａより導入し、コア部４ｂで冷却水を放
熱させた後、下部タンク４ｃより再びエンジン５
側へ導出するようになつている。また、第４図中
６は自動車のエンジンルームのボンネツト、７は
バンパー、８は空気吸込みグリル、９はアンダー
プレートを示し、更にＶは自動車走行時に受ける
走行風を示す。

第５図はフアン１を示す正面図で、図中１ａは
翼部、１ｂはボス部であり、この翼部１ａとボス
部とは第６図に示すように一体成形してある。ま
た翼部１ａの第５図中ｂ―ｂ線に沿う断面形状は
第７図のようになつており、翼前縁１ｃと翼後端
１ｄを結ぶ直線とフアン１（ボス部１ｂ）の回転
方向Ｑとの間には所定の取付角βがもたせてあ
る。取付角βは上記の如く翼部１ａの中心線に直
角をなす任意断面における翼前縁１ｃと翼後端１
ｄを結ぶ直線と回転方向Ｑとの角度であるため、
翼前縁１ｃと後端１ｄとが同一点となるフアン翼
先端１ｅではこの取付角βが定められないことに
なるが、本発明では翼先端１ｅの取付角βtは任意
の位置での取付角βを第８図の如く径方向Ｒにプ
ロツトしそれを外挿して求めるものとする。

ここで取付角βと主流風速との間には、取付角
βを過大としない範囲内では、取付角βの増加に
従つて主流風速が高まることが知られており、ま
た、本発明では前述の如くフアン翼１ａの先端部
１ｅでの主流風速を高めるようにしたものである
ため、第８図に実線Ｂで示すように翼部１ａの平
均径位置１ｆより先端１ｅの取付角βの方が大き
くしてある。図中Dt，Dm，Dhは第５図に示す
如く、それぞれ先端１ｅ間の直径、翼部１ａの平
均径、及び翼部１ａの根元１ｇ間の直径（ボス部
径）である。

また、第８図中実線Ａは従来一般に用いられて
きたフアンの取付角βを表わしたもので、この実
線Ａに示す通り従来のフアンは翼部の先端に向う
につれて取付角βが小さくなつてきていた。そし
て、この従来形状のフアン１と本発明に係るフア
ンＢの音圧レベルを測定したところ、第９図に示
すように全ての周波数域に於いて本発明に係るフ
アンＢでは騒音が低下していることが確かめられ
た。特に乗員に最も耳障りである1KHzのあたり
では音圧レベルが大幅に低下しており、フアン１
の運転がかなり静かになつている。この第９図に
結果の示される実験に用いたフアン１の緒元は翼
部１ａ枚数が４枚で、先端直径Dtが300mm，根元
直径Dhが90mmであり、またモータ２は入力
45Watt，回転数1850r.p.mのものを用いており、
この送風システムの風通抵抗としては風量1000
m³／ｈ，圧力5.4mmAg程度としてある。

ただ、本発明のフアン１はこの緒元値に限定さ
れるべきものではない。またフアン１形状も第８
図図示形状以外に種々の形状がある。第１０図中
Ｃ，Ｄ，Ｅ，Ｆ，Ｇは翼部１ａの平均径位置１ｆ
より先端１ｅの取付角βを大きくするという条件
で製作したフアン１を示すが、これらのフアン
Ｃ，Ｄ，Ｅ，Ｆ，Ｇは、いずれも従来形状のフア
ンＡ及び従来形状フアンＡより更に先端部１ｅの
取付角βtを小さくしたフアンＨよりは騒音レベル
が低くなつていることが確かめられた。

第１１図は第１０図図示形状のフアンＡ，Ｂ，
Ｃ，Ｄ，Ｅ，Ｆ，Ｇ，Ｈを平均径位置１ｆの取付
角βmと先端１ｅの取付角βtとの比βt／βmに置き
換えて、各フアンの騒音レベルを表わしたもので
あるが、この図よりβt／βmを１以上としたフア
ンＢ，Ｃ，Ｄ，Ｅ，Ｆ，Ｇでは騒音が低減してい
ることが明らかである。ただ、βt／βmをあまり
大きくしては、換言すれば先端１ｅの取付角βtを
過大としたのでは、かえつてフアン翼部先端１ｅ
で空気流に剥離が生じ、その結果先端部１ｅの空
気流に乱れが生じて騒音レベルが逆に高くなつて
しまう。そのため、βt／βmは５以下であるのが
望ましい。

本発明者等は上記第１１図図示実験結果を確認
する為、各フアンＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅ，Ｆ，Ｇ，
Ｈについて熱線風速計で空気流の乱れを測定し、
３孔ピート管で主流の風速分布を測定したが、そ
の結果フアンＢ，Ｄ，Ｅ，Ｆ、即ちβt／βmが1.5
〜3.5の範囲ではフアン翼先端１ｅで乱れが最小
となり、かつ主流風速は最大となるが、βt／βm
をそれ以上としたフアンＣでは一度減少したフア
ン翼先端１ｅの乱れが再び増えていることが確か
められた。

上記各フアンＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅ，Ｆ，Ｇ，Ｈ
は根元部１ｇの取付角βhと平均径位置１ｆにお
ける取付角βmとの関係も異なえているが、熱線
風速計で空気流の乱れを測定した結果ではβh／
βmの比は乱れに特に大きな影響を与えていなか
つた。ただ、除々にではあるが根元部１ｇの取付
角βhを増す程、換言すればβh／βmを大きくする
程空気流れの乱れが減少することが認められてお
り、逆に根元部取付角βhをあまり小さくすれば
根元部１ｇでフアン翼１ａが有効な仕事をしなく
なつて、かえつて空気流が乱れて音圧レベルが上
昇することが認められている。従つて、βh／βm
は1.4以上とした方が望ましい。

ここでいくら騒音レベルが低下しても送風量も
同時に減少するようでは送風機として不適格であ
る為、本発明者等は次にβt／βmが送風量に及ぼ
す影響を調べた。第１２図はこの測定結果を示す
図であるが、この図より明らかなようにβt／βm
を１以上としたフアンＢ，Ｃ，Ｄ，Ｅ，Ｆ，Ｇは
いずれも従来形状のフアンＡに比べて送風量が増
加していることが確かめられた。これは従来のフ
アンＡではフアン翼先端１ｅで良好な主流が発生
しなかつたのに対し、先端取付角βtを大きくした
フアンＢ，Ｃ，Ｄ，Ｅ，Ｆ，Ｇではフアン翼先端
１ｅまで主流が良好に発生するようになつている
為、及びβt／βmを１以上としたフアン１では先
端部１ｅでの仕事量を増した分平均径位置１ｆで
の仕事量を減らしているが、この平均径位置１ｆ
では空気流が安定しているので、先端部１ｅで主
流が増した程は平均径位置１ｆでの主流に減少は
ない為と思われる。この第１２図図示の実験、及
び前述の第１１図図示の実験ではいずれもフアン
１の大きさ・モータ２の出力は同一にして測定し
たものである。

そして上記構造のフアン１は、以下に述べるよ
うに特に自動車用ラジエータ４の冷却に用いて有
効である。即ち自動車用ラジエータ４ではフアン
１による冷却風の他に自動車の走行風Ｖを受ける
ようになつており、またラジエータ４は自動車が
低速で高負荷運転をしている時最も冷却が必要と
なる為、第１３図中Ｘで示すようにある程度走行
風Ｖを受ける点でフアン１が最も効率よく運転さ
れるよう設定されている。その為、車速風Ｖを受
けない状態（第１３図中Ｙで示す）、即ち自動車
が停止している状態ではフアン１の運転が高効率
で行なわれず、騒音レベルも上昇しがちであつ
た。それに対し上記構造のフアンＢは比較的広範
囲に渡つて騒音レベルが低くなつているので、フ
アン１の高効率運転時は勿論、車速風Ｖを受けな
い状態においても騒音レベルが低く静かな運転が
行なわれるようになつている。そしてその為に上
記構造のフアンＢは、騒音が特に問題となる自動
車停止時での騒音が小さく、特にラジエータ４冷
却用に適するのである。

上述したのは本発明の望ましい態様であるが、
本発明は上記例以外にも種々の態様がある。

即ち本発明ではフアン翼先端１ｅでの取付角βt
が平均径位置１ｆでの取付角βmより大きければ
よく従つてその間の取付角βは第１４図で示す
様に直線状に変化してもよく、また、Ｊで示す様
に多次曲線状に変化してもよい。また、取付角β
は平均径１ｆで最小となるのではなく、第１５
図中Ｋ，Ｌで示すように平均径１ｆより先端１
ｅ側、若しくは根元１ｇ側で最小となるようにし
てもよい。

また上述の例では翼部１ａとボス部１ｂとを一
体に形成したが、翼部１ａを鉄板製とした場合等
には第１６図，第１７図に示すように、翼部１ａ
とボス部１ｂとを別体で成形してもよい。この場
合には翼部１ａとボス部１ｂとはリベツトやスポ
ツト溶接等で結合する。そしてこれらの場合、フ
アン翼部根元部１ｇ間の直径（ボス径）Dhは図
示の如く定めるものとする。

更に、上述の如く構成したフアン１にフアン翼
先端１ｅでの廻り込み風イ（第１図図示）を防止
する為の部材を形成してもよい。第１８図はその
為、フアン翼先端１ｅにリング１ｈを取り付けた
例であり、第１９図は同じくフアン翼先端１ｅに
廻り込み防止壁１ｉを取り付けた例であり、また
第２０図は廻り込み防止壁１ｊをフアン翼１ａ面
上に取付けた例である。

また上述の例では第６図に示した様に翼部１ａ
をボス部１ｂより垂直に突出させたが、第２１図
に示すように翼部１ａを前傾翼としてもよく、逆
に後傾翼としてもよい。特にこのように翼部１ａ
を傾斜させた場合には、第２図で示したようなフ
アン翼先端１ｅ側へ向う流れが改善されることに
なる。同じくフアン翼先端１ｅ側へ向う流れを改
善する為に、翼部１ａを回転方向前方に傾斜させ
た前進翼（第２２図図示）や、逆に回転方向後方
に傾斜させた後退翼としてもよい。また本発明は
静翼付き送風機に用いる場合には静翼の形状にも
適用することができる。

また上述の例では第４図に示した様にフアン１
をラジエータ４より後方に配設して、フアン１は
ラジエータ４を通過した風を吸い込むようにして
いたが、逆にフアン１をラジエータ４の前方に配
設して風をラジエータ４に吹き込むようにしても
よい。更に、本発明のフアン１の用途はラジエー
タ４冷却用に限られるべきではなく送風機一般に
広く適用できる。

〔発明の効果〕

以上説明した如く本発明フアンは、平均径位置
での取付角よりフアン翼先端での取付角を大きく
したため、フアン翼先端で大きな主流を発生させ
ることができ、その結果、フアン翼先端における
空気流の失速領域を小さくすることができて、失
速による空気流の乱れが原因となる騒音の発生量
を大幅に低減することができるという優れた効果
が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第３図はそれぞれフアン翼先端におけ
る空気流れを示す説明図、第４図は本発明フアン
の一実施例を示す構成図、第５図は第４図図示フ
アンを示す正面図、第６図は第５図のａ―ａ矢視
断面図、第７図は第５図のｂ―ｂ矢視断面図、第
８図は第４図図示フアンの取付角βを示す説明
図、第９図は第４図図示フアンの騒音低減効果を
示す説明図、第１０図は本発明に係るフアンの取
付角βを示す説明図、第１１図は第１０図図示フ
アンの騒音低減効果を示す説明図、第１２図は第
１０図図示フアンの送風量増加効果を示す説明
図、第１３図は第４図図示フアンを自動車用ラジ
エータに用いた場合の効果を示す説明図、第１４
図及び第１５図は本発明フアンの取付角βの他の
例を示す説明図、第１６図及び第１７図は本発明
フアンの他の例を示す正面図、第１８図は本発明
フアンの他の例を示す断面図、第１９図及び第２
０図は本発明フアンの他の例を示す斜視図、第２
１図は本発明フアンの他の例を示す断面図、第２
２図は本発明フアンの更に他の例を示す正面図で
ある。 １…フアン、１ａ…翼部、１ｂ…ボス部、１ｅ
…先端部、１ｆ…平均径位置、１ｇ…根元部。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 空気流の整流を行い円筒状内壁を有するシユ
   ラウドの内周部に配され、先端部が前記円筒状内
   壁に所定間隔を介して対向するフアンであつて、 駆動力を受けて回転するボス部と、 このボス部に連結する翼部とを備え、 前記翼部は、前記翼部の根元部から先端部に向
   けて取付角が連続的に減少する第１領域と、この
   第１領域に連接され、この第１領域より前記翼部
   の先端部側に位置し、取付角が連続的に増加する
   第２領域とから構成され、 前記翼部の先端部における取付角が、前記翼部
   の平均径位置における取付角より大であり、前記
   翼部の根元部における取付角が、前記翼部の平均
   径位置における取付角より大であることを特徴と
   するフアン。 ２ 前記翼部の先端部における取付角は、前記翼
   部の平均径位置における取付角の1.5倍以上で、
   かつ3.5倍以下であり、前記翼部の根元部におけ
   る取付角は、前記翼部の平均径位置における取付
   角の1.4倍以上であることを特徴とする特許請求
   の範囲第１項記載のフアン。