JPH1193893A - 遠心多翼ファン - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 遠心多翼ファン単体で、送風能力の向上を図
る。 【解決手段】 翼長さＬ、Ｌ_S の異なる第１ブレード７
１ａおよび第２ブレード７１ｂを互いに交互に配置する
とともに、ファン出口角βａ、βｂを７０°〜１２０°
とする。これにより、遠心多翼ファン単体で静圧を発生
させることができるとともに、サイレン音を低減するこ
とができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、回転軸方向から空
気を吸入して径外方に向けて空気を吹き出す遠心多翼フ
ァンに関するもので、車両用空調装置の遠心送風機に適
用して有効である。

【０００２】

【従来の技術】従来、車両用空調装置の遠心送風機に
は、小型化を図りつつ、高い風量（吐出圧力）を実現す
べく、ファン出口角βが６０°未満の、いわゆるシロッ
コファンが使用されていた（図１２参照）。なお、遠心
多翼ファンにおいてファン出口角βとは、翼（ブレー
ド）７１による外径縁Ｓと翼との交差角度であって、遠
心多翼ファンの回転方前進側から計測した角度のことを
言う（図１２参照）。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、シロッコフ
ァンは、シロッコファン単体では静圧が殆ど発生しない
ので、シロッコファンを収納する渦巻き状のスクロール
ケーシングにより、シロッコファンから吹き出す空気の
動圧を静圧に変換する必要がある。このため、シロッコ
ファンを使用した遠心送風機では、送風能力向上を図る
上でスクロールケーシングの最適化を図ることが重要な
課題となる。

【０００４】しかし、車両用空調装置においては、車両
に搭載するあたって幾多の寸法上の制約条件があるた
め、必ずしも、スクロールケーシングの最適化を図るこ
とができず、送風能力低下を招いていた。本発明は、上
記点に鑑み、遠心多翼ファン単体で、送風能力向上を図
ることを目的とする。

【０００５】

【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、以下の技術的手段を用いる。請求項１〜
４に記載の発明では、第１翼（７１ａ）による第１内径
縁（Ｓ１_IN）の第１内半径（Ｒ１_IN）は、前記第２翼
（７１ｂ）による第２内径縁（Ｓ２_IN）の第２内半径
（Ｒ２_IN）に比べて小さく、かつ、各翼（７１ａ、７１
ｂ）のファン出口角（βａ、βｂ）は、７０°〜１２０
°であることを特徴とする。

【０００６】第１に、ファン出口角（βａ、βｂ）は、
７０°〜１２０°であるので、空気に与えられる遠心力
の一部が各翼（７１ａ、７１ｂ）により静圧に変換され
る。したがって、各翼（７１ａ、７１ｂ）の間を通過す
る間に遠心多翼ファンから吹き出す空気の静圧が大きく
なり、遠心多翼ファン単体で、送風能力の向上を図るこ
とができる。

【０００７】第２に、第１内半径（Ｒ１_IN）が第２内半
径（Ｒ２_IN）に比べて小さくなっているので、遠心多翼
ファンの内径側から外径側に向けて空気流れに沿って見
ると、遠心多翼ファンの内径側では翼枚数が少なくな
り、一方、外径側では翼枚数が増大する形状となる。し
たがって、第１内径縁（Ｓ１_IN）側における吸入抵抗、
および各第１、２翼（７１ａ、７１ｂ）間の流通する空
気の摩擦損失を低減しつつ、風速分布曲線を滑らかにす
ることができるので、後述するサイレン音を低減するこ
とができる。

【０００８】また、本発明では、第１内半径（Ｒ１_IN）
が第２内半径（Ｒ２_IN）に比べて小さくなっていること
により、第２翼（７１ｂ）は遠心多翼ファンの外径側に
位置することとなるので、各翼（７１ａ、７１ｂ）間寸
法の変化を小さくすることができる。したがって、各翼
（７１ａ、７１ｂ）間を空気が流通する際の動圧の損失
を小さくすることができるので、送風能力向上および騒
音低減を図ることができる。

【０００９】以上に述べたように、本発明によれば、遠
心多翼ファンの送風能力を向上させつつ、サイレン音の
低減を図ることができる。なお、上記各手段の括弧内の
符号は、後述する実施形態記載の具体的手段との対応関
係を示すものである。

【００１０】

【発明の実施の形態】

（第１実施形態）図１は、本実施形態に係る遠心多翼フ
ァンを使用した遠心送風機（以下、送風機と略す。）を
水冷エンジン搭載車両の車両用空調装置１に適用した場
合の模式図である。

【００１１】空調ケーシング２の空気上流側部位には、
車室内気を吸入するための内気吸入口３と外気を吸入す
るための外気吸入口４とが形成されるとともに、これら
の吸入口３、４を選択的に開閉する吸入口切換ドア５が
設けられている。また、この吸入口切換ドア５は、サー
ボモータ等の駆動手段または手動操作によって開閉され
る。

【００１２】この吸入口切換ドア５の下流側部位には、
本実施形態に係る送風機７が配設されており、この送風
機７により両吸入口３、４から吸入された空気が、後述
する各吹出口１４、１５、１７に向けて送風されてい
る。送風機７の空気下流側には、空気冷却手段をなす蒸
発器９が配設されており、送風機７により送風された空
気は全てこの蒸発器９を通過する。蒸発器９の空気下流
側には、空気加熱手段をなすヒータコア１０が配設され
ており、このヒータコア１０は、エンジン１１の冷却水
を熱源として空気を加熱している。

【００１３】空調ケーシング２には、ヒータコア１０を
バイパスするバイパス通路１２が形成されており、ヒー
タコア１０の空気上流側には、ヒータコア１０を通る風
量とバイパス通路１２を通る風量との風量割合を調節す
るエアミックスドア１３が配設されている。この風量割
合の調節は、このエアミックスドア１３の開度を調節す
ることにより調節される。

【００１４】また、空調ケーシング２の最下流側部位に
は、車室内乗員の上半身に空調空気を吹き出すためのフ
ェイス吹出口１４と、車室内乗員の足元に空気を吹き出
すためのフット吹出口１５と、フロントガラス１６の内
面に向かって空気を吹き出すためのデフロスタ吹出口１
７とが形成されている。そして、上記各吹出口１４、１
５、１７の空気上流側部位には、それぞれ吹出モード切
換ドア（吹出調節手段）１８、１９、２０が配設されて
いる。なお、これらの吹出モード切換ドア１８、１９、
２０は、サーボモータ等の駆動手段または手動操作によ
って開閉される。

【００１５】次に、送風機７について詳述する。この送
風機７は、前述のごとく、回転軸７３ａ方向から吸入し
た空気を径外方に向けて吹き出す遠心多翼ファン（以
下、ファンと略す。）７２を有する送風機である（図２
参照）。そして、ファン７２は、図３に示すように、回
転軸７３ａ周りに円周状に配設された多数枚の第１ブレ
ード（第１翼）７１ａ、第１ブレード７１ａ間に配設さ
れた第２ブレード（第２翼）７１ｂ、および両ブレード
７１ａ、７１ｂを保持する、円周状の外径縁を有するよ
うに凹面状に形成されたフランジ部７１ｃ（図２参照）
から構成されている。

【００１６】因みに、ファン７２は、フランジ部（ボス
部）７１ｃを介してモータ等の駆動手段（以下、モータ
と呼ぶ。）７３によって回転駆動され、その送風量の制
御は、このモータ７３の回転数を制御することによって
行われている。また、両ブレード７１ａ、７１ｂおよび
フランジ部７１ｃは樹脂にて一体成形されている。とこ
ろで、両ブレード７１ａ、７１ｂは、図３、４に示すよ
うに、第１ブレード７１ａによる第１内径縁Ｓ１_INの第
１内半径Ｒ１_INが、第２ブレード７１ｂによる第２内径
縁Ｓ２_INの第２内半径Ｒ２_INに比べて小さくなり（Ｒ１
_IN＜Ｒ２_IN）、かつ、各ブレード７１ａ、７１ｂのファ
ン出口角βａ、βｂが７０°〜１２０°（本実施形態で
は、略９０°）となるように設定されている（図６参
照）。

【００１７】ここで、ファン出口角βａとは、図４に示
すように、第１ブレード７１ａと第１ブレード７１ａに
よる第１外径縁Ｓ１_OUT との交差角度であって、ファン
７２の回転方向前進側から計測した角度である。同様
に、ファン出口角βｂとは、第２ブレード７１ｂと第２
ブレード７１ｂによる第２外径縁Ｓ２_OUT との交差角度
であって、ファン７２の回転方向前進側から計測した角
度である。なお、本実施形態では、２つの外径縁Ｓ１
_OUT 、Ｓ２_OUT は互いに一致して（重なって）いる。

【００１８】また、第２ブレード７１ｂによる外径縁Ｓ
２_OUT の第２外半径Ｒ２_OUT と第２内半径Ｒ２_INとの差
（以下、この差を第２ブレード７１ｂの翼長さＬ_S と呼
ぶ。）は、第１ブレード７１ａによる外径縁Ｓ１_OUT の
第１外半径Ｒ１_OUT と第１内半径Ｒ１_INとの差（以下、
この差を第１ブレード７１ａの翼長さＬと呼ぶ。）の３
０％〜７０％（本実施形態では、略○○％）となるよう
に設定され（図８参照）、かつ、第１ブレード７１ａの
翼長さＬは、第１ブレード７１ａによる外径縁Ｓ１_OUT
の直径Ｄの１０％〜３０％（本実施形態では、略○○
％）となるように設定されている（図９参照）。

【００１９】さらに、両ブレード７１ａ、７１ｂの枚数
は、単位をミリメートルとする直径Ｄの２０％〜４０％
内に含まれる整数値となるように設定さている（図８参
照）。因みに、本実施形態では、第１ブレード７１ａは
○○枚、第２ブレード７１ｂは○○枚であり、直径Ｄは
○○○ｍｍである。ところで、図２中、７４はファン７
２を収納するとともに、ファン７２から吹き出した空気
が流れる空気流路７４ａを構成する、ファン７２の回転
軸７３ａ周りに渦巻き状に形成されたポリプロピレン等
の樹脂製のケーシングで、このケーシング７４の巻き終
わり部位７４ｂの空気下流側には、空調ケーシング２に
連通する吹出口７５が形成されている（図３参照）。

【００２０】そして、このケーシング７４のうち回転軸
７３ａ方向であって、モータ７３の反対側には、ケーシ
ング７４内に空気を導く吸入口７６が開口している。こ
の吸入口７６の外縁部のケーシング７４には、ベルマウ
ス７７が形成されており、このベルマウス７７により、
吸入空気は吸入口７６から翼７１に向けて滑らかに導か
れる。

【００２１】また、ファン７２のうち吸入口７６側に
は、ファン７２の外径側に向かうほど、翼７１間を流通
する空気の通路断面積をモータ７３側に向けて小さくす
る、環状のシュラウド７８が形成されている。一方、ケ
ーシング７４のうちシュラウド７８と対向する部位に
は、シュラウド７８と所定隙間δを隔ててシュラウド７
８に沿うように対向壁７９が、ベルマウス７７から連な
って環状に形成されている。

【００２２】また、ケーシング７４の吸入口７６側に
は、対向壁７９からファン７２の径外方に向けて連なっ
て、回転軸７３ａ方向に対して傾斜した傾斜面８０ａを
有する傾斜壁８０が形成されており、この傾斜壁８０の
傾斜面８０ａは、ケーシング７４の巻き角θ全周に渡っ
て滑らかに連続している。次に、本実施形態の特徴を述
べる。

【００２３】本実施形態によれば、各ブレード７１ａ、
７１ｂのファン出口角βａ、βｂが７０°〜１２０°に
設定されているので、空気に与えられる遠心力の一部が
各ブレード７１ａ、７１ｂにより静圧に変換される（図
５参照）。したがって、ファン７２から吹き出す空気の
静圧が大きくなるので、ファン７２単体で、送風能力の
向上を図ることができる。

【００２４】ところで、本実施形態に係るファン７２に
限らず、通常の遠心ファンはブレードを回転させること
によりブレード間に存在する空気に遠心力を与えて、ブ
レード間に存在する空気を遠心ファンの径外方に向けて
吹き出すものであるため、その風速は、図６に示すよう
に、隣合うブレード７１の略中央が最大風速となり、か
つ、ブレード７１の翼面（空気と接触する面）７１ｄ近
傍で風速が最小とるように分布する。このため、遠心フ
ァン全周の風速分布曲線は、歯車のような形状になる。

【００２５】このため、隣合うブレード７１の略中央か
ら吹き出した最大風速を有する空気（歯車状の風速分布
曲線のうち歯先に相当する部分）が、ケーシング７４の
ノーズ部７４ｃ（図３参照）に衝突するため、遠心ファ
ンの回転数およびブレード７１の枚数（ブレード７１間
の数）に比例する騒音（以下、この騒音をサイレン音と
呼ぶ。）が発生する。

【００２６】したがって、サイレン音を低減するには、
前述したサイレン音の発生原因からも明らかなように、
風速分布を均一にする、すなわち歯車状の風速分布曲線
を滑らかな円周状にすればよい。具体的には、歯車が噛
み合うときに発生する騒音を低減するために歯数を増大
させるがごとく、ブレード７１の枚数を増大させて、遠
心ファンの外径側におけるブレード７１間の寸法を小さ
くすればよい。

【００２７】しかし、ブレード７１の枚数を増大させて
ブレード７１間の寸法を小さくすると、遠心ファンの内
径側において、空気がブレード７１間に吸入される際の
吸入抵抗、およびブレード７１間を流通する空気の摩擦
損失が大きくなる。また、遠心ファンを樹脂にて成形し
た際には、ブレード７１間の寸法が小さくなると、型抜
き作業の作業性（離型性）が低下するため、遠心ファン
の歩留りが低下し、遠心ファンの製造原価上昇を招いて
しまう。

【００２８】これに対して、本実施形態に係るファン７
２では、第１内半径Ｒ１_INが第２内半径Ｒ２_INに比べて
小さくなっているので、ファン７２内径側から外径側に
向けて空気流れに沿って見ると、遠心多翼ファンの内径
側では翼枚数が少なくなり、一方、外径側では翼枚数が
増大する形状となる（図４参照）。したがって、第１内
径縁Ｓ１_IN側における隣合うブレード（第１ブレード７
１ａ）間の寸法が小さくなることを防止しつつ、第１外
径縁Ｓ１_OUT （第２外径縁Ｓ２_OUT ）側における隣合う
ブレード（第１、２ブレード７１ａ、７１ｂ）間の寸法
を小さくすることができる。

【００２９】したがって、第１内径縁Ｓ１_IN側における
吸入抵抗、および各第１、２ブレード７１ａ、７１ｂ間
の流通する空気の摩擦損失を低減しつつ、風速分布曲線
を滑らかにして（図７参照）サイレン音を低減すること
ができる。また、各第１、２ブレード７１ａ、７１ｂ間
の寸法が小さくなることを防止できるので、ファン７２
の離型性を向上させることができる。

【００３０】ところで、通常の遠心ファン（ラジアルフ
ァン）のブレード７１間の寸法は、図６に示すように、
遠心ファンの内径側から外径側に向かうほど拡大するの
で、空気が遠心ファンの内径側から外径側に向かうほど
空気の流れが不安定になる。このため、図６に示すよう
な遠心ファンでは、送風能力低下および騒音増大等の問
題が発生する。

【００３１】しかし、本実施形態では、ファン７２の外
径側に、第２ブレード７１ｂを有しているので、図６に
示すような遠心ファンに比べて、各ブレード７１ａ、７
１ｂ間の寸法が内径側から外径側に向かうほど拡大しな
い。したがって、送風能力向上および騒音低減を図るこ
とができる。以上に述べたように、本実施形態によれ
ば、ファン７２の送風能力向上および騒音（サイレン
音）低減を図りつつ、ファン７２の製造原価低減を図る
ことができる。

【００３２】また、第１内半径Ｒ１_INが第２内半径Ｒ２
_INに比べて小さくなっているので、図６に示すような翼
長さが全て等しい遠心ファンに比べて、実質的な空気の
吸入面積が大きくなる。したがって、フランジ部（ボス
部）７１ｃの高さ寸法Ｈ（図２参照）が大きくなっても
所定以上の吸入面積を確保することができるので、高さ
寸法Ｈによって風量が大きく低下することを防止できる
（図１０参照）。

【００３３】なお、高さ寸法Ｈとは、図２に示すよう
に、フランジ部（ボス部）７１ｃのうち吸入口７６側端
部からモータ７３側端部までの距離を言う。また、図１
０中、実線は本実施形態に係るファン７２であり、破線
は図６に示すような翼長さが全て等しい遠心ファンであ
る。ところで、第１、２ブレード７１ａ、７１ｂの形状
および配置関係は、図４、７に示すものに限定されるも
のではなく、図１１の（ａ）〜（ｇ）に示すような形状
および配置関係としてもよい。

【００３４】なお、図１１の（ｃ）は第１ブレード７１
ａと第２ブレード７１ｂとの形状が異なる例であり、
（ｂ）は第２ブレード７１ｂを隣り合う第１ブレード７
１ａの略中央からずらした位置に配置した例であり、
（ｇ）は（ａ）〜（ｆ）を組み合わせた例である。因み
に、図１１の（ｂ）から明らかなように、第２ブレード
７１ｂの配置位置は、第１ブレード７１ａの略中央に限
定されるものではない。

【００３５】因みに、風量Ｖａおよび比騒音Ｋｓの用語
の定義は、ＪＩＳ Ｂ ０１３２によるものであり、試
験方法はＪＩＳ Ｂ ８３４０に準拠したものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る遠心送風機を車両用空調装置に適
用した場合の全体模式図である。

【図２】本発明の実施形態に係る遠心送風機の断面図で
ある。

【図３】図２のＡ矢視図である。

【図４】本発明に係るファンの拡大図である。

【図５】ファン出口角と静圧との関係を示すグラフであ
る。

【図６】翼長さが等しいファンの拡大図である。

【図７】本発明に係るファンの拡大図である。

【図８】比騒音および風量と翼長さおよびフレード枚数
との関係の試験結果を示すグラフである。

【図９】比騒音および風量と翼長さのファン直径Ｄとの
関係の試験結果を示すグラフである。

【図１０】フランジ部（ボス部）の高さ寸法と風量との
関係の試験結果を示すグラフである。

【図１１】第１、２ブレードの形状および配置関係の変
形例を示す模式図である。

【図１２】シロッコファンの拡大図である。

【符号の説明】

７１ａ…第１ブレード（第１翼）、７１ｂ…第２ブレー
ド（第２翼）。

フロントページの続き (72)発明者 田中 亨 愛知県刈谷市昭和町１丁目１番地 株式会 社デンソー内 (72)発明者 伊藤 功治 愛知県刈谷市昭和町１丁目１番地 株式会 社デンソー内 (72)発明者 杉 光 愛知県刈谷市昭和町１丁目１番地 株式会 社デンソー内

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 回転軸方向から空気を吸入して径外方に
   向けて空気を吹き出す遠心多翼ファンであって、 前記回転軸回りに円周状に配設された多数枚の第１翼
   （７１ａ）と、 前記第１翼（）間に配設された第２翼（７１ｂ）とを有
   し、 前記第１翼（７１ａ）による第１内径縁（Ｓ１_IN）の第
   １内半径（Ｒ１_IN）は、前記第２翼（７１ｂ）による第
   ２内径縁（Ｓ２_IN）の第２内半径（Ｒ２_IN）に比べて小
   さく、 さらに、各翼（７１ａ、７１ｂ）のファン出口角（β
   ａ、βｂ）は、７０°〜１２０°であることを特徴とす
   る遠心多翼ファン。
2. 【請求項２】 前記第２翼（７１ｂ）による第２外径縁
   （Ｓ２_OUT ）の第２外半径（Ｒ２_OUT ）と前記第２内半
   径（Ｒ２_IN）との差（Ｌ_S ）は、前記第１翼（７１ａ）
   による第１外径縁（Ｓ１_OUT ）の第１外半径（Ｒ
   １_OUT ）と前記第１内半径（Ｒ１_IN）との差（Ｌ）の３
   ０％〜７０％であることを特徴とする請求項１に記載の
   遠心多翼ファン。
3. 【請求項３】 前記両翼（７１ａ、７１ｂ）の枚数は、
   単位をミリメートルとする前記第１外径縁（Ｓ１_OUT ）
   の直径（Ｄ）の２０％〜４０％内に含まれる整数値であ
   ることを特徴とする請求項１または２に記載の遠心多翼
   ファン。
4. 【請求項４】 前記第１外半径（Ｒ１_OUT ）と前記第１
   内半径（Ｒ１_IN）との差（Ｌ）は、前記第１外径縁（Ｓ
   １_OUT ）の直径（Ｄ）の１０％〜３０％であることを特
   徴とする請求項１ないし３のいずれか１つに記載の遠心
   多翼ファン。