JPH10122193A - 軸流送風機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 翼部間隔の不等化を極端にすることによる翼
列干渉を防止できる軸流送風機の提供。 【解決手段】 ファンブレード９ａ〜９ｃの翼間ピッチ
角Ｐ１、Ｐ２は異なり、翼間ピッチ角Ｐ１は翼間ピッチ
角Ｐ２より大きくなっている。この翼間ピッチ角が小さ
いほど、回転方向前方に位置するファンブレードによる
後流が、回転方向後方に位置するファンブレードにぶつ
かり易い。そこで、翼間ピッチ角が小さい方であるファ
ンブレード９ａとファンブレード９ｂとの駆動軸方向の
間隔を大きくし、翼間ピッチ角が大きい方であるファン
ブレード９ｂとファンブレード９ｃとの駆動軸方向の間
隔を小さくした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、軸流送風機であっ
て、特に翼部が不等間隔に配設されているものに関す
る。

【０００２】

【従来の技術】従来、自動車などの車両においては、例
えば、エンジン冷却水用のラジエータあるいは車両に搭
載される空気調和装置のコンデンサを冷却するための冷
却装置として、軸流送風機が知られている。この種の軸
流送風機は、一般的にボス部の周りに等間隔に同形状の
ファンブレードが同じ取付角度で取り付けられている。
そして、この軸流送風機の回転に伴い発生する騒音は、
数式（１）、（２）によって求められる周波数Ｆにおい
て、特定の周波数成分を多く含む耳障りなピーク騒音を
発生するという問題がある。

【０００３】ｆ＝Ｎ／ ６０ （１） Ｆ＝ｆ×Ｂ （２） なお、Ｈは翼次数成分を、ｆは回転次数周波数（Ｈｚ）
を、Ｎは回転数（ｒｐｍ）を、Ｆは翼次数周波数（Ｈ
ｚ）を、Ｂは翼枚数を示している。そこで、この回転次
数成分の各ピーク騒音を低減させるために、例えば実開
昭５７─１１２９９号公報に開示されているように、翼
部の間隔を不等間隔とし翼次数成分を回転次数成分に分
散させることでこの問題を解決するものがある。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、本発明
者が実験検討した結果、上記従来公報において翼次数成
分を回転次数成分に均等に分散させるためには、翼部の
間隔の不等化を極端にする必要があり、この極端な不等
化に伴い、隣合う翼部の翼列干渉によって特定の翼次数
成分が卓越しピーク騒音が耳障りであるという問題点が
分かった。

【０００５】そこで、さらに本発明者がこの問題点を検
討してみた結果、翼列干渉の原因として、回転方向前方
に位置するファンブレード（翼部）によって生じせしめ
られた後流が、この回転方向にて隣り合い後方に位置に
するファンブレードの後縁部分近傍にぶつかり、これに
よって渦が発生することにより、上記問題を引き起こす
ことが分かった。

【０００６】そこで、本発明は、上記の問題点に鑑みて
翼部間隔の不等化を極端にすることによる翼列干渉を防
止できる軸流送風機を提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は上記目的を達成
するために、請求項１ないし３記載の発明では、駆動軸
を回転駆動する駆動手段と、この駆動手段の駆動軸に連
結されたボス部と、このボス部にて前記駆動軸の回転方
向に沿って配設された複数の翼部とを備え、前記複数の
翼部は、前記回転方向において少なくとも第１の翼部
と、この第１の翼部と隣合う第２の翼部と、前記第１の
翼部と隣合う第３の翼部とからなり、前記第１の翼部と
前記第２の翼部との回転方向の間隔である第１ピッチお
よび前記第１の翼部と前記第３の翼部との回転方向の間
隔である第２ピッチは、いずれも回転方向前方の翼部に
よって発生する後流の影響が回転方向後方の翼部に及ぶ
程度小さくし、かつ第１ピッチは第２ピッチと比較して
大きく、さらに第１の翼部と第２の翼部との前記駆動軸
方向の間隔である第１ずれ量を第１の翼部と第３の翼部
との駆動軸方向の間隔である第２ずれ量に比較して小さ
くしたことを特徴としている。

【０００８】これにより、第１の翼部の周囲に発生する
空気流の相対的な流れ方向は、軸流送風機にて生じせし
められる空気流の上流側から下流側、かつ回転方向後方
に位置する第２の翼部または第３の翼部に向かって傾斜
した方向となる。したがって、この第１の翼部によって
発生する後流もほぼ同様な空気流れ方向と考えると、特
に回転方向の間隔が小さくなるほど、この第１の翼部の
回転方向後方に位置する第２または第３の翼部にぶつか
り易くなり、翼列干渉が発生し易くなる。そして、第１
のピッチは第２のピッチより大きいことから、第１の翼
部と第２の翼部とでの翼列干渉より、第１の翼部と第３
の翼部とでの翼列干渉の方がぶつかり度合いが大きくな
る。

【０００９】そこで、ぶつかり度合いが大きい方である
第１の翼部と第３の翼部との回転軸方向の間隔である第
１のずれ量を、ぶつかり度合いが小さい方である第１の
翼部と第２の翼部との回転軸方向の間隔である第２のず
れ量より小さくした。つまり、回転方向前方に位置する
翼部を基準とすると、回転方向の間隔が小さいほど回転
軸方向の間隔を大きくすることで、この翼部によって発
生する後流は、この翼部の回転方向後方に位置する翼部
を避けるようになる。このように、回転軸方向のずれ量
が大きいほど後流が回転方向後方に位置する翼部にぶつ
かりにくくなり、ずれ量が小さいほどぶつかりやすくな
るため、第１のピッチと第２のピッチの大きさ関係に反
比例して第１のずれ量と第２のずれ量を定めることによ
り、翼列干渉を防止できる。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施例における軸
流送風機を図１ないし図５に基づいて説明する。図４に
この軸流送風機の使用状態を示す。軸流送風機１は、車
両の水冷式内燃機関（以下、エンジン）の冷却水を冷却
する送風装置であり、車両のエンジンルーム２内に配設
されている。

【００１１】エンジンルーム２内には、車両進行方向の
前方から後方に向けて順に空気吸込口６と、コンデンサ
５と、ラジエータ４と、この軸流送風機１と、車両の駆
動力を発生するエンジン３とが配設されている。空気吸
込口６は、車両の最前方に配設されており、エンジンル
ーム２内外を貫通している。空気吸込口６は、後述する
軸流送風機１の空気吸込口をなすと共に、車両の走行時
に発生するラム圧によって生じる空気流をエンジンルー
ム２内に取り入れるために設けられている。

【００１２】コンデンサ５は、車両に搭載された空気調
和装置の冷凍サイクルの冷媒凝縮器をなすものである。
そして、コンデンサ５は、高温高圧の気相冷媒と、上述
のラム圧による空気流または軸流送風機１によって生じ
せしめられる空気流とを熱交換させ、気相冷媒を凝縮液
化するものである。ラジエータ４は、エンジン３内を循
環するエンジン冷却水を冷却するものである。ラジエー
タ４は、上述のラム圧による空気流、または軸流送風機
１によって生じせしめられる空気流と、内部のエンジン
冷却水とが熱交換することで、エンジン冷却水を冷却す
る。

【００１３】なお、本実施例においては、ラジエータ４
とコンデンサ５とはこれらの通風面が車両進行方向とな
るように配設されている。軸流送風機１は、上述したよ
うにコンデンサ５およびラジエータ４に向かって空気流
を発生するものであり、以下、この軸流送風機１につい
て詳しく説明する。

【００１４】図２に図４の軸流送風機１の拡大図を示
す。軸流送風機１は、この軸流送風機１を回転駆動する
駆動手段、具体的には電動モータ７と、この電動モータ
７の駆動軸（図示しない）に連結されたボス部８と、こ
のボス部８に駆動軸の回転方向に沿って配設された５つ
のファンブレード９ａ〜９ｅからなる。

【００１５】ボス部８は、例えば樹脂材などにより円筒
状に形成されており、電動モータ７の駆動軸へ同心状に
取り付けられている。そして、ボス部８が駆動軸に取付
られた状態では、図２に示すように駆動軸の先端部はボ
ス部８から突出しており、ボス部８と電動モータ７と
は、この駆動軸の先端部に固定手段としてロックナット
１０等により連結されている。

【００１６】ボス部８には、その外周面に沿って５つの
ファンブレード９ａ〜９ｅが取り付けられている。な
お、ボス部８とこれら５つのファンブレード９ａ〜９ｅ
は、一体的に形成されても良いし、別体で取り付けられ
てもよい。また、本実施例では５つのファンブレード９
ａ〜９ｅが配設されているが、２つ以上であれば幾つで
もよい。

【００１７】図３に図２中Ａ方向から見た正面図を示
す。図１に図３中断面Ｒ１で切断した断面展開図を示
す。なお、図１はファンブレード９ａを起点として時計
回りに展開したものである。ファンブレード９ａ〜９ｅ
は、図１に示すように同形状でボス部８の外周面に沿っ
て、同じ取付角度βにて取り付けられている。そして、
これらファンブレード９ａ〜９ｅは、回転軸の回転方向
における間隔、すなわち翼間ピッチ角Ｐ１〜Ｐ５がそれ
ぞれ異なっている。また、ファンブレード９ａ〜ファン
ブレード９ｄの回転方向は図１中矢印Ｘで示す方向であ
る。

【００１８】本実施例における翼間ピッチ角Ｐ１〜Ｐ５
は、Ｐ１＝５２度、Ｐ２＝８３度、Ｐ３＝７４度４３
分、Ｐ４＝５８度、Ｐ５＝９２度１７分としてある。さ
らに、ファンブレード９ａ〜９ｅは、隣合う他のファン
ブレードとの隙間が一定、すなわち各取付角度を平行線
とし、隣合うファンブレード９ａ〜９ｅの平行線の距離
ａが一定となるように配設されている。

【００１９】そして、本実施例においてはファンブレー
ド９ａを原点とし、駆動軸の軸方向で図中上方をＹ軸と
すると、ファンブレード９ｂは１４．４１ｍｍ、ファン
ブレード９ｃは６．４９ｍｍ、ファンブレード９ｄは
４．５４ｍｍ、ファンブレード９ｅは１４、５９ｍｍだ
けずらしてある。このようにファンブレード９ａ〜９ｅ
の翼間ピッチ角Ｐ１〜Ｐ５が不等なために、翼間ピッチ
角が極端に小さい部分、例えば、翼間ピッチ角Ｐ１があ
り、この軸流送風機１が回転することでファンブレード
９ａとファンブレード９ｂとが翼列干渉を引き起こして
しまう。また、この翼列干渉には、一般的な理論が存在
するのであるが、以下、この理論について簡単に説明す
る。

【００２０】この理論とは、ファンブレード９ａとファ
ンブレード９ｂとの翼先端間の距離をｔ、駆動軸の回転
方向におけるファンブレード９ａの前縁と後縁との距離
をｌ（ファンブレード９ｂも同じ）とすると、ファンブ
レード９ａとファンブレード９ｂとによる翼列干渉の起
こりやすさは、ソリゾリティーｌ／ｔで表せられ、ｔ
（翼間ピッチ角に相当する）が小さいほど翼列干渉が起
こりやすいことが分かっている。

【００２１】そこで、本発明者は、例えば翼列干渉が生
じる原因は回転方向前方に位置するファンブレード９ａ
によって生じせしめられた空気流のうち、図１中上方に
位置する翼上面によって発生した後流（図１中矢印ｂで
示す）が、ファンブレード９ｂの後縁部１００近傍にぶ
つかり干渉することで多数の渦を発生させることである
と考えた。

【００２２】すなわち、本発明者の考えを導入すると、
ファンブレード９ａによって発生する相対的な空気流方
向は、図１中上方から図２中下方、かつ回転方向後方に
向かって位置するファンブレード９ｂに向かって傾斜す
る方向である。そして、このファンブレード９ａの空気
流のうち後流もほぼ同方向と考えると、翼間ピッチ角が
小さくなるほど、ファンブレード９ｂにぶつかり易くな
り、上述の理論にも適合する。

【００２３】そこで、本発明者は、ファンブレード９ｂ
を図１中上方に移動させる、つまりファンブレード９ａ
とファンブレード９ｂとの駆動軸方向の取付位置をずら
すことで、ファンブレード９ｂがファンブレード９ａの
後流の通路上をはずれ、この後流とファンブレード９ｂ
の後縁部１００とがぶつかりにくくなるはずであると考
察した。

【００２４】実際にはファンブレード９ａとファンブレ
ード９ｂとは、回転軸方向における間隔、第１ずれ量
（図１中ｃで示す間隔）は１４．４１ｍｍとした。ま
た、ファンブレード９ｂとファンブレード９ｃとを考察
すると、翼間ピッチ角Ｐ２がＰ１より大きいため、ファ
ンブレード９ｂによる後流は、ファンブレード９ｃには
ぶつかりにくく、このぶつかり度合いはファンブレード
９ａとファンブレード９ｂとのぶつかり度合いより小さ
い。従って、ファンブレード９ａおよびファンブレード
９ｂのように回転軸方向のずれ量を大きくとる必要はな
く、本実施例においては、この第２ずれ量（図１中ｄで
示す間隔）を７．９２ｍｍとした。

【００２５】まとめると、ファンブレード９ａ〜ファン
ブレード９ｃにおいて、翼間ピッチ角が小さいＰ１であ
るファンブレード９ａおよびファンブレード９ｂは、翼
列干渉が起こり易いため、そのずれ量を大きくし、ファ
ンブレード９ｂをファンブレード９ａによる後流の通路
上を大きくはずれるようにし、この後流による干渉を小
さくした。

【００２６】一方、ファンブレード９ｂとファンブレー
ド９ｃは、上述の翼間ピッチＰ１より小さいため、後流
による干渉は起こりにくいため、そのずれ量を小さくし
た。つまり、翼間ピッチ角が小さいほど、反比例して回
転軸方向のずれ量を大きくすることで、ファンブレード
９ｂの後流による干渉を防ぐようにした。また、これま
で、ファンブレード９ａ〜ファンブレード９ｃについて
説明したが、ファンブレード９ｃ〜ファンブレード９ｅ
についても同様なことが言え、翼間ピッチ角が小さいフ
ァンブレード９ｄとファンブレード９ｅとでは、回転軸
方向の間隔であるずれ量（第１のずれ量）を大きくし、
翼間ピッチ角が大きいファンブレードｃとファンブレー
ド９ｄとでは、ずれ量を小さくした。

【００２７】なお、その他の翼間ピッチ角Ｐ２とＰ３で
は、上述した理論と、回転方向前方に位置するファンブ
レードの後流が次のファンブレードにぶつかりにくいと
考えられ、隣合うファンブレードとの隙間が一定となる
ようにオフセットされている。また、翼間ピッチ角Ｐ１
と翼間ピッチ角Ｐ２とは、ほぼ同様の間隔となっている
が、ずれ量では、０．１程度ファンブレード９ｅの方が
ファンブレード９ｂより大きくなっている。この例のよ
うに多少であればずれ量が変わっていても、後述の騒音
低減効果は達成することが可能である。

【００２８】次に、本発明者が、この軸流送風機１を用
いて実験検討した結果を図５に示す。なお、実験条件は
回転数２０００ｒｐｍ一定で行い、点線がファンブレー
ド９ａ〜９ｅが同一円周面上に配設されている場合であ
り、実線が本実施例におけるものである。これを見て分
かるように全周波数域にて、騒音レベル（オーバーオー
ル値）が低減していることが分かり、特に低周波数域で
見られる翼次数成分を格段に抑制されていることが分か
る。さらに約３００ヘルツ〜１０００ヘルツにいたって
約４ＤＢ騒音レベルが減少している。つまり、人間の聴
覚は１０００ヘルツ近傍の騒音レベルが最も大きく聞こ
えるので、人間にとって最も良い効果を得ることができ
る。

【００２９】以上のように不等間隔にファンブレードが
配設された軸流送風機において、翼間ピッチ角が小さい
場合、両ファンブレードの回転軸方向のずれ量を大きく
し、翼間ピッチ角が大きい場合、両ファンブレードの回
転軸方向のずれ量を小さくすることで、全周波数域にて
騒音レベルを低減させることができ、特に低周波数域で
見られる翼次数成分を格段に抑制させることができる。

【００３０】なお、上記実施例では、隣合うファンブレ
ード９ａ〜９ｅとの隙間を一定としたが、必ずしも一定
とすることは無い。また、ファンブレード９ｂおよびフ
ァンブレード９ｄにて本発明の第１の翼部を、ファンブ
レード９ａおよびファンブレード９ｅにて本発明の第３
の翼部を、ファンブレード９ｃにて本発明の第２の翼部
を構成する。そして、翼間ピッチ角Ｐ２およびＰ４にて
第１ピッチを、翼間ピッチ角Ｐ１およびＰ３にて第２ピ
ッチを構成する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例におけるファンブレードの断面
図である。

【図２】軸流送風機の拡大図である。

【図３】図２中矢印Ａ方向から見た軸流送風機である。

【図４】軸流送風機の使用状態を示す図である。

【図５】本実施形態の騒音特性を示す図である。

【符号の説明】

１ 軸流送風機 ７ 電動モータ（駆動手段） ８ ボス部 ９ａ〜９ｅ ファンブレード（第１〜第３の翼部）

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 駆動軸を回転駆動する駆動手段と、 この駆動手段の駆動軸に連結されたボス部と、 このボス部にて前記駆動軸の回転方向に沿って配設さ
   れ、このボス部に所定の取付角度にて取り付けられた複
   数の翼部とを備え、 前記複数の翼部は、前記回転方向において少なくとも第
   １の翼部と、この第１の翼部と隣合う第２の翼部と、前
   記第１の翼部とこの第２の翼部とは反対側で隣合う第３
   の翼部とからなり、前記第１の翼部と前記第２の翼部と
   の回転方向の間隔である第１ピッチおよび前記第１の翼
   部と前記第３の翼部との回転方向の間隔である第２ピッ
   チは、いずれも回転方向前方の翼部によって発生する後
   流の影響が回転方向後方の翼部に及ぶ程度小さくし、か
   つ第１ピッチは第２ピッチと比較して大きく、さらに前
   記第１の翼部と前記第２の翼部との前記駆動軸方向の間
   隔である第１ずれ量を前記第１の翼部と前記第３の翼部
   との駆動軸方向の間隔である第２ずれ量に比較して小さ
   くしたことを特徴とする軸流送風機。
2. 【請求項２】 前記複数の翼部は、前記ボス部に全て同
   じ取付角度で取り付けられていることを特徴とする請求
   項１記載の軸流送風機。
3. 【請求項３】 前記複数の翼部は、隣合う他の翼部との
   取付角を平行とした隙間を略一定としたことを特徴とす
   る請求項２記載の軸流送風機。
4. 【請求項４】 駆動軸を回転駆動する駆動手段と、 この駆動手段の駆動軸に連結されたボス部と、 このボス部にて前記駆動軸の回転方向に沿って配設さ
   れ、このボス部に所定の取付角度にて取り付けられた複
   数の翼部とを備え、 前記複数の翼部は、前記回転方向において少なくとも第
   １の翼部と、この第１の翼部と隣合う第２の翼部と、前
   記第１の翼部とこの第２の翼部とは反対側で隣合う第３
   の翼部とからなり、前記第１の翼部と前記第２の翼部と
   の回転方向の間隔である第１ピッチは、前記第１の翼部
   と前記第３の翼部との回転方向の間隔である第２ピッチ
   と比較して大きく、さらに前記第１の翼部と前記第２の
   翼部との前記駆動軸方向の間隔である第１ずれ量を前記
   第１の翼部と前記第３の翼部との駆動軸方向の間隔であ
   る第２ずれ量に比較して小さくしたことを特徴とする軸
   流送風機。