JPH02185700A

JPH02185700A - 送風機

Info

Publication number: JPH02185700A
Application number: JP552089A
Authority: JP
Inventors: Shigeru Akaike; 赤池　茂; Shinya Kuroki; 黒木　伸也
Original assignee: NipponDenso Co Ltd
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 1989-01-12
Filing date: 1989-01-12
Publication date: 1990-07-20
Anticipated expiration: 2013-07-16
Also published as: JP2775796B2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は送風機に関し、特にシュラウドを備えた送風機
に用いて有効である。

〔発明の背景〕

従来より、第６図に示す様に自動車用エンジン冷却系に
用いられている送風機１００は、空気流れに対してラジ
ェータ２００の下流側に設けられ、駆動源であるモータ
１０１と、このモータ１０１によって回転する軸流ファ
ン１１０（取付スペース等によりラジェータ２００の略
中心より左側あるいは右側に取付けられている。）と、
効率よくラジェータ２００に風を通過させるための、シ
ュラウド１２０より構成される。軸流ファン１１０は、
径方向に複数のｉｔ　ｔ　ｔを有し、ファンシュラウド
１２０は縦断面が円弧状をなし、シュラウド！２０の空
気導通部１２３と開放部１２４とを連続的に接続する接
続部（ベルマウス部）１２１を有する。図中、矢印は空
気の流れを示す。

このようなファンシュラウド１２０を有する自動車用送
風機１００では、車室外に放散される騒音の方が問題と
なっており、特に高圧１７１時であるアイドリング時に
発止する騒音が問題となっている。また、車両の高級化
に伴い、軸流ファンによる騒音を低減させようとする動
きが強い。

軸流ファン１１０によって発生する騒音の特徴は、軸流
ファン１１０の回転、ずなわら翼ｔ　ｔ　ｔの回転によ
って発生ずる音の影響が大きい、そして、この回転音は
、単一周波数で発止し、遠心ファン等によって発生ずる
ホワイトノイズ的な騒音とは異なるため、非常に耳ぎわ
すな音となっている。

以下、回転音の発生機構について述べる。

回転音には次の２つがある。

０）翼の回転によって、空気流れに対して翼の上流側に
は正圧、翼の下流側には負圧が発生し、正圧領域と負圧
領域とが翼によって仕切られている。

この圧力差によって圧力脈動が生じ、この圧力脈動が空
気中を伝わることによって回転音が発生したり、圧力脈
動が障害物（モータステー）等と干渉することによって
、回転音が発生したりする。

（２）列周りでは、航空機工学において周知のように、
揚力・を発生させる循環が存在し、この循環に伴い、翼
端では翼端渦が発生する。この翼端渦は久毎に発生ずる
ため、周期性を有しており、回転音の原因となる。

上記（１）に示した正圧と負圧との圧力差によって生じ
る圧力脈動は、軸流ファンを構成する上で必ず発生し、
これを低減するのは難しい、しかし、実際は圧力脈動に
より生じる回転音の影響によって、耳ざわすな音となる
場合は少ない。

従って、騒音となる回転音を低減させるためには（２）
によって発生する回転音を低減させる必要がある。

ここで、航空機翼と違い、−殻内に自動車用のエンジン
冷却系に用いられる送風機１００にはシュラウド１２０
が存在している。このシュラウド１２０が設けられてい
ることにより、効率よくラジェータ２００に空気を通過
させることができる。

シュラウド１２０内壁面に沿って流れる空気は比較的速
度が遅く、また、ｉ流となっている。そして、この層流
によって形成される層流境界層は乱流境界層に比べ壁面
から剥離しやすく、シュラウド１２０のベルマウス部１
２１を通過する時の遠心力により、境界層１７さが厚く
なる。

本発明者等の実験・検討によると、シェラウド１２０の
ベルマウス部１２１の径は、特に第６図中、シュラウド
１２０の一端１２２からベルマウス部１２１までの距離
が比較的短い所では、ベルマウス部１２１の曲率半径（
Ｒ）が比較的小さくとられているため、層流はベルマウ
ス部１２１に沿って流れず、大きく弧を描くように軸流
ファン１１０に向かって流れる。このため、翼１１１の
薦端１１１ａ付近では、層流境界層から乱流境界層Ｗ（
負の速度を有する逆流域が存在する。）となり、！Ｐｌ
端１１１ａにおいて、渦が発生するということが分かっ
た。

尚、空気流れに対し、上流側から下流側に向かう空気の
速度を正の速度とし、逆を負の速度とする。

つ：）す、シュラウド１２０を設けることによっζ、ラ
ジェータ２００を通過する空気の流れは良好になるが、
反面、ベルマウス部１２１の曲率半径に起因する遠心力
により、シュラウド１２０から空気が剥離するという現
象が生しる。そのため、厚い躬流埴界層は１ｖ−い乱流
境界層Ｗとなり、さらに久との干渉により翼端渦を発生
させているという面で、悪影響を及ぼしているというこ
とが分かった。層流境界層から乱流境界Ｊｌ　（正の速
度を有する）に遷移させることにより、空気の剥離現象
は小さくなり、境界層１￥さも薄くなるということは知
られている。

（発明が解決しようとするｉ１題〕本発明は、Ｌ起点に着目し、接続部（ベルマウス部）に
おいて、層流境界層を乱流境界層（正の速度を有する）
に遷移させることによって、回転音をＩＬｃ　減するこ
とを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

空気の案内をなすシュラウドの接続部の内壁面に、空気
の流れを乱流にする突部、もしくは窪み部を設けるとい
う構成を採用する。

〔作用〕

軸流ファンによって吸い込まれ、開放部内壁面に沿って
流れてきたＷＩ流空気は、接続部に形成された突部もし
くは窪み部によって乱流空気となり、Ｊｉ！ｌ流境界層
から乱流巨［層（正の速度を有する）となる。そして、
シュラウド内壁面に沿っ“ζ、下流側へと放出される。

（発明の効果）以上により、接続部の層流境界層を乱流境界層（正の速
度を有する）とすることによって境界層厚さを低減し、
境界層剥離を低減することができる。

従って、軸流ファンと乱流（負の速度を有する）によっ
て発生する渦及び境界層との干渉を低減することが・で
きるため、軸流ファンの回転音を低減することができる
。

〔実施例〕

以下、本発明送風機の一実施例を図面に基づき説明する
。

第１．２図に示すように、ラジェータｌの後側面側には
その全体を覆うようにしてシェラウド２が設けられてい
る。このシェラウド２は管状の空気導通部２ａ；ｌ：ｒ
）ｉＪえ、その前側には前方の広範囲の空気、即ちラジ
ェータｌの後側全面からの空気を導入するために開放さ
れる開放部２ｂがベルマウス部２ｃ（接続部）によって
空気導通部２ａに連続して形成されている。又、シェラ
ウド２の開放部２ｂは空気導通部２Ｂｚ＼収束するよう
に斜杖に形成され、ベルマウス部２Ｃの内側は緩やかな
斜面になっている。そして、このベルマウス部２Ｃの内
壁に沿って、後述するリブ（突部）２ｄが環状に設けら
れている。

又、駆動源としてのモータ３により回転される軸流ファ
ン４は、空気導通部２ａに内包されるように配設されて
いる。この軸流ファン４はボス部４ａを６１存え、その
外周には複数枚（この実施例では合計４枚）のブレード
４ｂが設けられている。

ブレード４ｂと空気導通部２ａとのクリアランスは３Ｉ
ＩＩ１１程度である。

次に、リブ２ｄについて詳述する。

まず、リブ２ｄの大きさについては第３図に示す様に、
幅すと高さｈによって決定される０幅すについては、あ
まり大きくするとベルマウス部２ｄのＲ（径）の寸法を
変化させたことと同じになるため、高さ量１との兼ね合
いで決定される。ここで、シャープエツジを有する平板
上で発生ずる層流境界厚さは、平板の流れ方向長さで１
ｍにつきｌ　ｃｍ程度である。

従って、上記寸法及びＲ寸法による遠心力の影響を考慮
し、高さｈは１ＩＩＩＩｌ程度が望ましい、また、幅す
については１〜２ａ１１程度が望ましい。

高さｈ＝ｌａｍ、幅ｂ＝２ｍｍのリブについて、オイル
フローによる免振表面の流れの可視化実験によると、層
流境界層剥離が低減された。

形状については第４図に示す様に、シュラウド２が樹Ｊ
ＩＢによって成形されているごとにより、−体型抜き可
能な断面が三角形状で、上流側に鋭角を有するものが望
ましい（図中、矢印は空気の流れを示す）。

取付位置については、基本的にはブレード４ｂ、１−り
上流側である必要があり、ベルマウス部２ｄの寸法Ｒの
影響（遠心力）及び層流境界層の境界層ｊゾさを考慮し
、ベルマウス部２ｄの上流部が望ましい。

本発明では、環状にリブを設けたが、環状溝（窪み部）
、複数の突起、あるいはデインプル（ｆｆみ部）等を環
状に設けても良い。

次に、上記構成による送風機の作用について説明する。

モータ３によって、軸流ファン４が回転し、ラジェータ
１の図（第４図）中、左方向から空気が吸い込まれ、ラ
ジェータｌを通過する。シュラウド２の開放部２ｂに位
置するラジェータｌの外周部１ａを通過した空気は、開
放部２ｂに沿ってべルマウス部２Ｃに導かれる。　１ｊ
ＦＩ放部２ｂに沿って流れる空気は比較的乱れが少なく
層流であるが、ベルマウス部２ｃに形成されたリプ２（
１によって空気は乱され、リプ２ｄを通過した空気は乱
流（正の速度を有する）となる、そして、乱流となった
空気はベルマウス部２ｃを通過する際、ベルマウス部２
Ｃに沿って流れる。そして、ブレード４ｂの先端部を流
れる空気は、乱流境界層Ｘ（正の速度を有する）となる
、この乱流境界Ｒｘの乱れは比較的小さく、負の速度を
有する逆流域は存在せず、また、境界層厚さも薄くなっ
ている。これは、層流から乱流になることによって空気
の乱れは発生するが、この乱れは比較的小さく正の速度
を有し”ζおり、壁面からの剥ｉ！ｌｔも小さいからで
ある。

従って、ブレード４ｂの先端部において発生する渦が減
少し、また、境界層厚さも減少するため、ブレード４ｂ
々渦あるいは境界層との干渉が減少されるため、回転音
を防止することができる０本発明では、直進翼の軸流フ
ァンを用い、ラジェータからの距ｈ１を約６０ｒｔｍと
している。

尚、前進翼の軸流ファンを用いてもよく、さらに回転音
は小さくなる。

第５図に実験データを示す。

回転音が騒音となる周波数域は約０．１５〜ｌＫ１１ｚ
の間であり、この間で従来（図中、符号Ａで示す）の回
転騒音の一次成分Ａ、二次成分Ａ！、三次成分Ａ、が発
生しているが、それぞれについて騒音は減少している。

ピーク値は三次成分Ａ、であり、約０．８　Ｋ　ｌｌｚ
の時、約６２ｄＢ（Ａ）であったものが、本発明（図中
、符号Ｂで示す）では約５９ｄＢ（Ａ）で、３ｄｆ３（
Ａ）も低下している。

また、オーバーオール値についても従来Ａでは６８．３
ｄＢ（Ａ）であったものが、本発明Ｂでは約６６．５ｄ
Ｂ（Ａ）となり、約１．ｌ１ｌｄＢ（Ａ）も低下してい
る。

尚、軸流ファンの回転数は約２２００ｒｐａ＋、風量は
約１０００　ｎｆ　／　ｈである。

【図面の簡単な説明】

第１図乃至第４図は本発明送風機の一実施例を示す図で
、第１図は正面図、第２図は側断面図、第３図は要部模
式図、第４図は要部拡大断面図、第５図はｌ／３オクタ
一ブバンド中心周波数と騒音との関係を示す特性図、第
６図は従来の一例を示ず側断面図である。２・・・シュラウド、２ａ・・・空気導通部、２ｂ・・
・開放部、２Ｃ・・・接続部、２ｄ・・・リプ（突起部
）、４・・・軸流ファン、４ｂ・・・ブレード。代理人弁理士　　岡　部　　　隆（はか１名）第　４　因３１會ｄＥｌ（Ａ）第図

Claims

【特許請求の範囲】　複数のブレードを有し、駆動力を受けて回転すると共
に、空気を送る軸流ファンと、空気の案内をなすためのものであって、前記軸流ファン
の外周囲に設けられ、空気の流れ軸方向に沿って径が漸
次減少する開放部と、空気を前記軸流ファンの下流側に導く空気導通部、及び
前記開放部と前記空気導通部とを連続的に接続する接続
部とを有するシュラウドと、前記接続部の内壁面に設け
られ、この接続部を通過する空気を乱流とする突部ある
いは窪み部とを備えることを特徴とする送風機。