CN1261693C - 散热器风扇及使用该散热器风扇的发动机冷却装置 - Google Patents

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Abstract

一种散热器风扇，其中，将散热器风扇的在与各螺旋桨形叶片安装到轴毂上的安装面相平行的平面上投影时的螺旋桨形叶片的根部的安装角度θ1设定在35°～45°的范围内，将螺旋桨形叶片的顶端部的安装角θ2设定在15°～22°的范围内。将螺旋桨形叶片的片数7、螺旋桨形叶片顶端部的叶片弦长Ct与螺旋桨形叶片的外周长π×Df设定为满足0.65＜7Ct/(π×Df)＜0.85的关系。根据螺旋桨形叶片的顶端部的叶片弦长Ct和螺旋桨形叶片的根部的叶片弦长Cb将螺旋桨形叶片的前宽(先広)比设定在Ct/Cb＝1.5～2.1的范围内。将风扇的前进角θ3设定在15°～25°的范围内。

Description

散热器风扇及使用该散热器风扇的发动机冷却装置
技术领域
本发明涉及将多片螺旋桨状的叶片安装到轴毂上强制地使空气流动的散热器风扇及使用该散热器风扇的发动机冷却装置，详细地讲，是涉及使空气在气密性高的发动机室中更有效地流动，提高静压效率并降低噪音的对策。
背景技术
以前，这样的散热器风扇例如日本专利公报特开昭57-44799号公报所公开的那样，能够抑制旋转轴方向的长度同时确保其强度、使空气有效地流动。
但是，在将发动机安装到发动机室中用散热器风扇冷却散热器时，如图11所示那样，在以往的风扇的特性(图11中用细虚线表示)与以往的发动机室中空气流动阻力(图11中用粗虚线表示)相匹配的点①，发动机冷却风的流动状态是一定的。于是，在该状态(图11的匹配点①)，散热器风扇的比噪音由图10所示的以往风扇的特性决定。此时，图10的纵轴的比噪音(单位为dB)为以测量到的风扇的噪音SL为标准的值，在散热器风扇引起的空气流中，如果假设静压为P(Pa)、流量为Q(m3/s)，可以由SL-10×log(0.624×P2×Q)求出，当比较风扇的噪音时，为使流动状态(静压、流量)相同而进行比较的值。并且，图11所示的纵轴的压力系数(单位为无量纲)为使静压无量纲化的值，如果假设空气密度为ρ(kg/m3)、风扇转速为H(1/s)、风扇直径为Df，则可以用p/{0.5×π×ρ×(H×Df)2}求出。而且，图10及图11中的横轴的流量系数(单位为无量纲)为使流量无量纲化的值，可以用Q/(0.25×π2×H×Df3)求出。在以后的图中，比噪音、压力系数及流量系数的定义与上述相同，其说明省略。
在这样的情况下，如果为了使发动机的噪音不泄露到外部地提高发动机室的气密性，则发动机室的空气流动的阻力会像图11所示那样变化，与以往的风扇的特性匹配的点由点①移动到点②。伴随于此，如图10所示那样，如果还是原来风扇的特性，则比噪音变大了，虽然发动机的噪音难以向外部泄漏，但对于发动机室的外部来说，散热器风扇又成了新的噪音源。
发明内容
因此，本发明的课题就是提供一种即使用于气密性高的发动机室也能够抑制噪音的产生的散热器风扇及使用了该散热器风扇的发动机冷却装置。
为了达到上述目的，本发明第一技术方案所述的解决手段以将多片螺旋桨形叶片安装在轴毂上强制地使空气流动的散热器风扇为前提。并且，将在与上述各螺旋桨形叶片安装到轴毂上的安装面相平行的平面上投影时的螺旋桨形叶片的根部的安装角度θ1设定在35°～45°的范围内，另一方面，将螺旋桨形叶片的顶端部的安装角θ2设定在15°～22°的范围内。
通过这样特别设定，各螺旋桨形叶片设定在该螺旋桨形叶片的顶端部的最合适的安装角度θ2(15°～22°)内。即，如果螺旋桨形叶片的顶端部的安装角度θ2设定为比22°大的角度，则虽然增大了沿旋转中心轴的方向的空气的流量，但气流容易产生剥离。反之，如果安装角度θ2比15°小，则虽然难以产生气流的剥离，但沿旋转中心轴方向流动的空气流量变小。因此，通过将螺旋桨形叶片的顶端部的安装角度θ2设定在15°～22°的范围内，能够确保沿旋转中心轴方向流动的空气流量，而且气流难以产生剥离。
并且，通过将螺旋桨形叶片根部的安装角度θ1设定在35°～45°的范围内，能够使空气流产生离心方向的分量，将浆叶根部的空气顺畅地导向螺旋桨形叶片的顶部。因此，空气流能够不产生剥离而确保发动机冷却所必需的空气流量。
因此，即使用于气密性高的空间(发动机室)也能够提高静压效率，能够抑制风扇动力。而且，能够降低风扇产生的噪音。
特别是，本发明为了进一步提高空气的静压效率同时降低噪音，第二技术方案公开了以下的结构。
即，将螺旋桨形叶片的片数N、螺旋桨形叶片顶端部的叶片弦长Ct与螺旋桨形叶片的外周长π×Df设定为满足0.65＜N×Ct/(π×Df)＜0.85的关系，同时根据螺旋桨形叶片的顶端部的叶片弦长Ct和螺旋桨形叶片的根部的叶片弦长Cb将螺旋桨形叶片的前宽(先広)比设定在Ct/Cb＝1.5～2.1的范围内，并且将由通过风扇的旋转中心轴的各螺旋桨形叶片的根部的叶片弦长Cb的二等分线和通过风扇的旋转中心轴的螺旋桨形叶片的顶端部的叶片弦长Ct的二等分线构成的、相对于风扇的旋转中心轴方向的前进角θ3设定在15°～25°的范围内。
通过这样特别设定，将螺旋桨形叶片的片数N与螺旋桨形叶片的顶端部的叶片弦长Ct的乘积除以螺旋桨形叶片的外周长π×Df的值{N×Ct/(π×Df)}设定为最适当的值。即，当N×Ct/(π×Df)小于0.65时，由于螺旋桨形叶片的叶片面积太小，空气流量低下。而当N×Ct/(π×Df)大于0.85时，如果螺旋桨形叶片的叶片面积过大，则相邻的叶片产生的空气流互相干涉，静压效率低下。
因此，通过将N×Ct/(π×Df)的值设定为比0.65大且比0.85小，不仅能够确保螺旋桨形叶片的叶片面积足够，而且能够降低螺旋桨形叶片的叶片负荷，降低噪音。
并且，由于根据螺旋桨形叶片的顶端部的叶片弦长Ct除以螺旋桨形叶片的根部的叶片弦长Cb的值(Ct/Cb)将螺旋桨形叶片的前宽(先広)比设定在1.5～2.1的范围内，因此螺旋桨形叶片的顶端部的叶片面积比螺旋桨形叶片的根部的叶片面积增大，空气更加有效地进行流动。
而且，由于将对风扇的旋转方向的前进角θ3设定为15°～25°的范围，因此对降低噪音有利。
因此不仅能使空气更加有效地相对气密性高的空间流动，进一步提高静压效率，而且能够与减小螺旋桨形叶片的叶面负荷相对应，进一步降低风扇产生的噪音。
本发明为了防止风扇直径的变化引起性能低下，第三技术方案公开了以下的结构。
即，各螺旋桨形叶片的叶片前缘和叶片后缘中的至少叶片前缘从螺旋桨形叶片的根部到螺旋桨形叶片的顶端部以大致相同的曲率弯曲着。
通过这样，即使在通过从外周裁切风扇将直径改变到与用途相对应的大小，即将直径从大改变到小使用时，风扇的性能也不会因直径的改变而恶化，不仅能确保对于气密性高的空间的静压效率，而且能够实现降低风扇产生的噪音。
接下来，作为将这样的散热器风扇用于发动机冷却装置，公开了以下的结构。
即，本发明的第四技术方案将风扇收容在风扇护罩内，该风扇护罩在端面上开设有从半径方向的外方覆盖该风扇的开口孔；根据风扇的螺旋桨形叶片的顶端部在旋转中心轴方向上的中间位置与风扇护罩的端面之间在旋转中心轴方向上的基准距离RP和风扇的直径Df，将风扇的螺旋桨形叶片的顶端部在旋转中心轴方向上相对于风扇护罩的端面被盖住的位置设定在-0.02＜RP/Df＜0.08的范围内；同时风扇护罩的端面上的开口孔与风扇的螺旋桨形叶片的顶端部之间在半径方向上的间隙TC和风扇的直径Df设定为满足0＜TC/Df＜0.15的关系。
通过该特殊设定，根据风扇的螺旋桨形叶片的顶端部在旋转中心轴方向上的中间位置与风扇护罩的端面之间在旋转中心轴方向上的基准距离RP除以风扇的直径Df的值(RP/Df)，将风扇的螺旋桨形叶片的顶端部相对于风扇护罩的端面被罩住的位置设定在最合适的值。即，当螺旋桨形叶片的顶端部被罩住的位置(值RP/Df)比-0.02小时，由于风扇位于比风扇护罩更靠近空气流动方向下游侧的位置，因此难以使空气相对于风扇护罩流动，风量减少。而当螺旋桨形叶片的顶端部被罩住的位置(商值RP/Df)大于0.08时，由于风扇位于比风扇护罩更靠近空气流动方向的上游侧的位置，因此空气在风扇护罩内互相干涉，由于该干涉的效果，噪音变大。因此通过将罩住的位置(值RP/Df)设定在比-0.02大并且比0.08小，不仅能够使空气相对于风扇护罩容易流动，增加风量，而且能够防止空气在风扇护罩内的干扰效果，能够降低噪音。
并且，通过将开口孔与螺旋桨形叶片的顶端部之间的间隔TC除以风扇的直径Df的商设定为比0大且比0.15小的值，能够防止空气从叶片压力面一侧回流到负压面一侧，能够有效地提高空气流量。而且还能有效地避免相互不直接连接的风扇与风扇护罩的震动接触。
本发明的第五技术方案将风扇收容在风扇护罩内，该风扇护罩在端面上开设有从半径方向的外方覆盖该风扇的开口孔，上述开口孔从端面向空气流动方向的下游侧呈近似直角地突设。
并且使风扇的螺旋桨形叶片的顶端部在旋转中心轴方向上的中间部的位置大致与风扇护罩的端面在旋转中心轴上的位置相同；同时根据风扇的直径Df将开口孔从风扇护罩的端面突出的量LS设定为满足0＜LS/Df＜0.1的关系。
通过这样特殊地设定，根据风扇的直径Df将开口孔从风扇护罩的端面突出的量LS设定为最合适的值。即，如果开口孔的突出量LS过大，则不仅管内阻力增加不能有效地提高静压效率，而且存在风扇容易干涉开口孔的周围边缘、增大噪音的可能。因此，通过根据风扇的直径Df将开口孔的突出量LS设定为比0大且比0.1小，不仅能够使静压效率与单纯在风扇护罩的端面上开设开口孔(开口孔没有突出量LS)时相比有更加有效的提高，而且能够防止因风扇对开口孔周围边缘的干涉而增大噪音。
本发明的第六技术方案将风扇收容在风扇护罩内，该风扇护罩在端面上开设有从半径方向的外方覆盖该风扇的开口孔，上述开口孔存在从端面向空气流动方向的下游侧弯曲的弯曲部，呈近似直角地突设着。
并且，使风扇的螺旋桨形叶片的顶端部在旋转中心轴方向上的中间部的位置大致与风扇护罩的端面在旋转中心轴上的位置相同；同时根据风扇的直径Df将风扇护罩的端面的弯曲部的半径R设定为满足0＜R/Df＜0.1的关系。
通过这样特别设定，空气以被风扇护罩端面的弯曲部减低了流动阻力的状态，顺畅地从呈近似直角的状态突设在空气流动方向的下游侧的开口孔流入，能够增大风扇的风量。
而且，本发明的第七技术方案将风扇收容在风扇护罩内，该风扇护罩在端面上开设有从半径方向的外方覆盖该风扇的开口孔，上述开口孔存在从端面向空气流动方向的下游侧弯曲的弯曲部，呈扩径地突设着。
并且，使风扇的螺旋桨形叶片的顶端部在旋转中心轴方向上的中间部的位置大致与风扇护罩的端面在旋转中心轴上的位置相同；同时将通过弯曲部从风扇护罩的端面扩径的开口孔的倾斜面与风扇的旋转中心轴的夹角β设定在0＜β＜60°的范围内。
通过这样特别设定，即使因为在端面突设了向空气流动方向的下游侧突出的开口孔而增加了空气的流动阻力，但由于该流路存在弯曲部而扩径，因此受风扇的作用而向离心方向的空气流沿由于扩径而沿半径方向向外(离心方向)倾斜的倾斜面流动，所以能够减小空气流路的阻力，能够增加风扇的风量。
而且，由于以从端面扩径的方式突设开口孔，因此风扇难以干涉开口孔的周边，能够有效地防止由于风扇对开口孔周边的干涉而引起的噪音增大。
如上所述，本发明的散热器风扇特别对气密性高的发动机室有用，即使用于这样的发动机室也能够抑制发动机或风扇产生噪音，使用了该散热器风扇的发动机冷却装置能够有效地提高静压效率，不仅能够降低风扇产生的噪音，而且能够增大风扇的风量。
附图说明
图1使用了本发明的第一实施形态的散热器风扇的发动机冷却装置的模式图。
图2在第一实施形态的旋转中心轴附近剖开的吸入型散热器风扇及风扇护罩的剖视图。
图3第一实施形态的散热器风扇的正面图。
图4在第一实施形态的螺旋桨形叶片的根部剖开的表示安装角度θ1的剖视图。
图5在第一实施形态的螺旋桨形叶片的顶端部剖开的表示安装角度θ2的剖视图。
图6分别表示在第一实施形态的密闭型发动机室的情况下、在以往发动机室的情况下和在只有发动机安装在发动机单元中的情况下，各散热器风扇罩(かぶり)的位置变化时各静压效率的特性的图。
图7分别表示在第一实施形态的密闭型发动机室的情况下、在以往的发动机室的情况下和在只有发动机安装在发动机单元中的情况下，各散热器风扇罩(かぶり)的位置变化时比噪音的特性的图。
图8表示第一实施形态的散热器风扇与开口孔之间的间隙变化时静压效率的特性的图。
图9表示第一实施形态的散热器风扇与开口孔之间的间隙变化时比噪音的特性的图。
图10表示在本第一实施形态的散热器风扇及以往的散热器风扇中，散热器风扇的流量系数与比噪音的关系的图。
图11分别表示本第一实施形态的散热器风扇和以往的散热器风扇中的流动特性以及密闭型发动机室内的和以往的发动机室内的流路阻力的特性的图。
图12在第一实施形态的变型例的旋转中心轴附近剖开的喷出型散热器风扇及风扇护罩的剖视图。
图13在本发明的第二实施形态的旋转中心轴附近剖开的吸入型散热器风扇及风扇护罩的剖视图。
图14表示第二实施形态的风扇护罩的突出量变化时的静压效率的特性图。
图15表示第二实施形态的风扇护罩的突出量变化时的比噪音的特性图。
图16在第二实施形态的变型例的旋转中心轴附近剖开的喷出型散热器风扇及风扇护罩的剖视图。
图17在本发明的第三实施形态的旋转中心轴附近剖开的吸入型散热器风扇及风扇护罩的剖视图、
图18表示第三实施形态的风扇护罩的弯曲部的半径不同时的静压效率的特性的图。
图19表示第三实施形态的风扇护罩的弯曲部的半径不同时的比噪音的特性的图。
图20在第三实施形态的变型例的旋转中心轴附近剖开的喷出型散热器风扇及风扇护罩的剖视图。
图21在本发明的第四实施形态的旋转中心轴附近剖开的吸入型散热器风扇及风扇护罩的剖视图。
图22在第四实施形态的变型例的旋转中心轴附近剖开的喷出型散热器风扇及风扇护罩的剖视图。
具体实施方式
下面根据附图说明本发明的实施形态
(第一实施形态)
图1表示使用了本发明的第一实施形态的散热器风扇的发动机冷却装置的模式图，1为发动机，2为一体地连接在发动机1的曲柄轴1a上旋转的散热器风扇(风扇)，3为从发动机1的输出轴(图中没有示出)获得动力驱动的发电机或泵等作业机械。
上述发动机1搭载在发动机室11内。发动机室11为气密性高的空间，构成其前部的上游侧端面设置有空气导入口11a，而在构成其后部的下游侧端面设置有空气排出口11b。
并且，如图2所示，散热器风扇2收容在风扇护罩4内，该风扇护罩4在空气流动方向的下游侧端面42(在图中为右侧端)上开设有从半径方向的外方覆盖该散热器风扇2的开口孔41。并且，上述散热器风扇2在风扇护罩4的空气流动方向的上游侧(图中为+侧)备有散热器5，适用于通过散热器5吸入空气的吸入型散热器。
如图3所示，上述散热器风扇2为将7片螺旋桨形叶片21安装在轴毂22上强制地使空气在发动机室11内流动的构件。
下面就散热器风扇2及风扇护罩4的结构进行详细的说明。
—散热器风扇2的结构—
在与将上述各螺旋桨形叶片21列安装到轴毂22上的安装面相平行的平面上投影时的螺旋桨形叶片的根部的安装角度θ1，即如图4所示在螺旋桨形叶片的根部连接叶片的前缘与叶片的后缘的直线m和与旋转中心轴o相直交的轴毂22的端面22a之间的倾斜角θ1(安装角度θ1)设定在35°～45°的范围内。这是因为，如果将在螺旋桨形叶片的根部的安装角度θ1(倾斜角度θ1)设定为比45°大的角度，将使空气沿旋转中心轴o的方向流动的分量增加，不能使空气流产生离心方向的分量；而如果将安装角度θ1设定为比35°小的角度，则会减小空气沿旋转中心轴o的方向流动的分量，使空气流产生过大的离心分量。因此，通过将螺旋桨形叶片的根部的安装角度θ1设定在35°～45°的范围内，能够使空气流产生离心方向的分量，将叶根的空气顺畅地导向螺旋桨形叶片的顶部。
而如图5所示那样，螺旋桨形叶片顶端部的安装角度θ2，即螺旋桨形叶片的顶端部的连接叶片的前缘与叶片的后缘的直线n和与散热器风扇2的旋转中心轴o相直交的轴毂22的端面22a之间的倾斜角θ2设定在比螺旋桨形叶片的根部的安装角度θ1(35°～45°)小的15°～22°的范围内。总之，如果螺旋桨形叶片的顶端部的安装角度θ2设定为比22°大的角度，则虽然增大了沿旋转中心轴的方向流动的空气的流量，但气流容易产生剥离。反之，如果安装角度θ2比15°小，则虽然难以产生气流的剥离，但沿旋转中心轴的方向流动的空气流量变小。因此，通过将螺旋桨形叶片的顶端部的安装角度θ2设定在15°～22°的范围内，能够确保沿旋转中心轴的方向流动的空气流量，而且气流难以产生剥离。
并且，将7片螺旋桨形叶片21、螺旋桨形叶片顶端部的叶片弦长Ct与螺旋桨形叶片21的外周长π×Df设定为满足0.65＜7×Ct/(π×Df)＜0.85的关系。这是因为为了使螺旋桨形叶片21的片数7与螺旋桨形叶片的顶端部的叶片弦长Ct的乘积(7Ct)除以螺旋桨形叶片21的外周长π×Df的值{7Ct/(π×Df)}设定为最适当的值的缘故。即，当7Ct/(π×Df)小于0.65时，由于螺旋桨形叶片21的叶片面积太小，空气不能有效地流动，静压效率低下。而当7Ct/(π×Df)大于0.85时，由于螺旋桨形叶片21的叶片面积过大，因此增加了叶面负荷，使噪音变大。
并且，根据螺旋桨形叶片的顶端部的叶片弦长Ct除以螺旋桨形叶片的根部的叶片弦长Cb的值(Ct/Cb)，将各螺旋桨形叶片21的前宽(先広)比设定在Ct/Cb ＝1.5～2.1的范围内。这是因为通过使螺旋桨形叶片的顶端部的叶片面积比螺旋桨形叶片的根部的叶片面积增大，可使空气更加有效地进行流动的缘故。
而且，如图3所示，将由通过散热器风扇2的旋转中心轴o的各螺旋桨形叶片21的螺旋桨形叶片的根部的叶片弦长Cb的二等分线s与通过散热器风扇2的旋转中心轴o的各螺旋桨形叶片21的螺旋桨形叶片的顶端部的叶片弦长Ct的二等分线t构成的、相对于散热器风扇2的旋转方向的前进角θ3设定为15°～25°的范围。这是因为通过前进减低噪音，对降低噪音有利的缘故。
并且，各螺旋桨形叶片21的叶片的前缘从螺旋桨形叶片的根部到螺旋桨形叶片的顶端部以大致相同的曲率弯曲。而叶片的后缘也从螺旋桨形叶片的根部到螺旋桨形叶片的顶端以大致相同的曲率弯曲。
—风扇护罩4的结构—
如图2所示，以散热器风扇2的螺旋桨形叶片的顶端部在旋转中心轴o的方向上的中间位置与风扇护罩4的空气流动方向的上游侧端面42之间在旋转中心轴o的方向上的距离RP为基准，根据散热器风扇2的直径Df，将散热器风扇2的螺旋桨形叶片的顶端部在旋转中心轴o的方向上相对于风扇护罩4的空气流动方向的上游侧端面42(图中为右端)被盖住的位置设定在-0.02＜RP/Df＜0.08的范围内。
这是因为螺旋桨形叶片的顶端部相对于风扇护罩4的空气流动方向的上游侧端面42的被罩住的位置(RP/Df)如图6所示那样在比-0.02大并且比0.08小的范围内，当将图1所示的气密性高的发动机1、以往那样的在散热器风扇的上游侧开有大的空气导入口的发动机和散热器风扇的上游侧只备有散热器的发动机单元进行比较时，不仅静压效率几乎不改变，而且像图7所示那样产生比噪音差，因此从这些点出发，将罩住的位置(RP/Df)设定在比-0.02大并且比0.08小的范围内。此时，从比噪音的观点出发，将罩住的位置(RP/Df)设定在-0.02＜RP/Df＜0.08的范围内较理想。
此时，如果假设在散热器风扇产生的空气流中静压为P(Pa)、流量为Q(m3/s)、风扇的驱动动力为W(w)，则图6的纵轴静压效率可以用(p×Q)/W(单位无量纲)求出。即，是风扇驱动力能够产生怎样的气流(静压、流量)这样的尺度。因此，静压效率越高，相同的风扇驱动力就能够产生越高的静压，并且能够产生越大的流量的气流。反过来，产生相同的气流(相同的静压和流量)所需的风扇驱动力较小就可以了。在以后的图中，有关静压效率的定义相同，其说明省略。
并且，风扇护罩4的空气流动方向的上游侧端面42上的开口孔41与散热器风扇2的螺旋桨形叶片的顶端部之间在半径方向上的间隙TC根据散热器风扇2的直径Df设定为满足0＜TC/Df＜0.15的关系。
这是因为如图8所示那样，与间隔TC除以散热器风扇2的直径Df的值为0.013、0.026、0.053和0.079时相比，使商(TC/Df)为0.013时流动效率相对于空气的流量系数为最高，并且如图9所示比噪音相对于空气的流量系数为最低的缘故，因此考虑经验上的容许范围，将间隔TC规定在0＜TC/Df＜0.15的范围内。
因此，上述第一实施形态由于各螺旋桨形叶片21将其螺旋桨形叶片根部的安装角度θ1设定在35°～45°的范围内，因此能够使空气流产生离心方向的分量，能够将叶片根部受到的空气顺畅地导向螺旋桨形叶片的顶部。并且，由于将螺旋桨形叶片顶端部的安装角度θ2设定在比螺旋桨形叶片的根部的安装角度θ1(35°～45°)小的15°～22°的范围内，因此能够确保流向旋转中心轴方向的空气流量，并且空气流难以产生剥离。并且，由于将螺旋桨形叶片21的片数7与螺旋桨形叶片的顶端部的叶片弦长Ct的乘积(7Ct)除以螺旋桨形叶片21的外部周长π×Df的商{7Ct/(π×Df)}设定为比0.65大且比0.85小的值，因此不仅能够确保螺旋桨形叶片21的叶片面积足够，而且有利于减小螺旋桨形叶片21的叶片的负荷、降低噪音。而且，由于螺旋桨形叶片21的前宽(先広)比设定在1.5～2.1的范围内，因此螺旋桨形叶片的顶端部的叶片面积比螺旋桨形叶片的根部增大，能够更加有效地进行空气的流动。而且，由于对于散热器风扇2的旋转方向的前进角度θ3设定在15°～25°的范围内，因此对于降低噪音非常有利。总之，在为了使发动机噪音不泄漏到外部而提高了气密性的发动机室11中，即使该发动机室11的空气流动阻力(图11中用粗实线表示)像图11所示那样变化，与以往的风扇特性(图11中用细虚线表示)相匹配的点②移动到与本实施形态中的改进型风扇的特性(图11中用细实线表示)相匹配的点③，伴随于此，如图10所示，在匹配点③的比噪音大幅度地降低，能够同时降低发动机的噪音和风扇的噪音。
并且，由于各螺旋桨形叶片21的叶片前缘和叶片后缘从螺旋桨形叶片的根部到螺旋桨形叶片的顶部分别以大致相同的曲率弯曲，因此即使在将直径的大小而改变到与根据发动机的大小等用途相对应的大小而使用散热器风扇时，即使通过从外周裁切散热器风扇2改变其直径，风扇的性能也不会恶化，不仅能确保对于气密性高的发动机室11的静压效率，而且能够实现降低散热器风扇2产生的噪音。
而且，由于根据散热器风扇2的螺旋桨形叶片的顶端部在旋转中心轴o的方向上的中间位置与风扇护罩4的空气流动方向的上游侧端面之间在旋转中心轴o的方向上的基准距离RP除以散热器风扇2的直径Df的值(TC/Df)，将散热器风扇2的螺旋桨形叶片的顶端部相对于风扇护罩4的空气流动方向的上游侧端面被盖住的位置设定为比-0.02大并且比0.08的最适当的值，因此不仅使空气相对于风扇护罩4容易流动且能够增加风量，而且能够防止风扇护罩4内的空气干涉效果降低噪音。
而且，由于将开口孔42与螺旋桨形叶片的顶端部之间的间隔TC除以散热器风扇2的直径Df的商设定为比0大且比0.15小的非常小的值，因此不仅能够有效地提高静压效率而且能够降低散热器风扇2产生的噪音。而且能够有效地避免由于在发动机室11内通过防震橡胶等安装到机体上的发动机1相连接的散热器风扇2和直接安装到机体上的风扇护罩4相互之间的非直接连接而产生的振动接触。
另外，虽然在上述第一实施形态中使用了通过散热器5将空气吸入发动机室11内的吸入型风扇作为散热器风扇2，但也可以使用如图12所示那样的在风扇护罩4的空气流动方向的下游侧(图中为右侧)具备散热器5，通过散热器5将空气从发动机室11中喷出的喷出型风扇作为散热器风扇6。此时，散热器风扇6为将7片螺旋桨形叶片61安装在轴毂62上强制地使空气在发动机室11内流动的装置。
(第二实施形态)
下面根据图13至图16说明本发明的第二实施形态。
该实施形态改变了风扇护罩的开口孔的结构。另外，除开口孔以外的其他结构与上述第一实施形态时相同，添加相同的附图标记，省略详细的说明。
即，本例如图13所示那样，开口孔43从风扇护罩4的空气流动方向的上游侧端面42向空气流动方向的下游侧(图中为右侧)呈近似直角地突设着。并且，散热器风扇2的螺旋桨形叶片顶端部在旋转中心轴o方向上的中间部的位置大致与空气流动方向的上游侧端面42在旋转中心轴o上的位置相同。该散热器风扇2可以使用在风扇护罩4的空气流动方向的上游侧(图中为左侧)具备散热器5、通过散热器5吸入空气的吸入型风扇。
并且，开口孔43从风扇护罩4的空气流动方向的上游侧端面42突出的量LS根据散热器风扇2的直径Df设定为满足0＜LS/Df＜0.1的关系。
这是因为如图14所示那样，与开口孔43的突出量LS除以散热器风扇2的直径Df的值(LS/Df)为0.008、0.026、0.039、0.053和0.079时相比，使商(LS/Df)为0.053时流动效率相对于空气的流量系数显示变低的倾向，并且如图15所示比噪音相对于空气的流量系数显示变高的倾向的缘故，因此考虑经验上的容许范围，将开口孔43的突出量LS规定在0＜LS/Df＜0.1的范围内。
因此，本实施形态开口孔43从风扇护罩4的空气流动方向的上游侧端面42突出的量LS根据散热器风扇2的直径Df设定为最合适的值。即，如果开口孔43的突出量LS过大，则不仅管内阻力增加不能有效地提高静压效率，而且存在散热器风扇2容易与开口孔43的周围边缘干涉、增大噪音的可能。因此，通过根据散热器风扇2的直径Df将开口孔43的突出量LS设定为比0大且比0.1小，不仅能够使静压效率与在风扇护罩的空气流动方向的上游侧端面开设单纯的开口孔不存在开口孔的突出量LS的情况时相比有更加有效的提高，而且能够防止因散热器风扇2与开口孔43周围边缘的干涉而增大噪音。
另外，虽然在上述第二实施形态中使用了通过散热器5将空气吸入发动机室11内的吸入型风扇作为散热器风扇2，但也可以使用如图16所示那样的在比散热器风扇6更下游的风扇护罩4的空气流动方向的下游侧(图中为右侧)具备散热器5，通过散热器5将空气喷出到发动机室11内的喷出型风扇作为散热器风扇6。
(第三实施形态)
下面根据图17至图20说明本发明的第三实施形态。
该实施形态改变了风扇护罩的开口孔的结构。另外，除开口孔以外的其他结构与上述第一实施形态时相同，添加相同的附图标记，省略详细的说明。
即，本例如图17所示那样，开口孔44存在从风扇护罩4的空气流动方向的上游侧端面42向空气流动方向的下游侧弯曲的弯曲部45，呈近似直角地突设着。并且，散热器风扇2的螺旋桨形叶片顶端部在旋转中心轴o方向上的中间部的位置大致与空气流动方向的上游侧端面42在旋转中心轴o上的位置相同。该散热器风扇2使用在风扇护罩4的空气流动方向的上游侧(图中为左侧)具备散热器5、通过散热器5吸入空气的吸入型风扇。
并且，风扇护罩4的空气流动方向的上游侧端面的弯曲部45的半径R根据散热器风扇2的直径Df设定为满足0＜R/Df＜0.1的关系。
这是因为如图18所示那样，与弯曲部45的半径R除以散热器风扇2的直径Df的值(LS/Df)为0、0.034、0.047、和0.061时相比，使商(R/Df)为0.061时流动效率相对于空气的流量系数呈变差的倾向，并且如图19所示比噪音相对于空气的流量系数呈变高的倾向的缘故，因此考虑经验上的容许范围，将弯曲部45的半径R规定在0＜R/Df＜0.1的范围内。
因此，本实施形态的空气以被风扇护罩4的空气流动方向的上游侧端面42的弯曲部45减低了流动阻力的状态，顺畅地从呈近似直角的状态突设在空气流动方向的下游侧的开口孔44流入，能够增大散热器风扇2的风量。
另外，虽然在上述第3实施形态中使用了通过散热器5将空气吸入发动机室11内的吸入型风扇作为散热器风扇2，但也可以使用如图20所示那样的在比散热器风扇6更下游的风扇护罩4的空气流动方向的下游侧(图中为右侧)具备散热器5，通过散热器5将空气喷出到发动机室11内的喷出型风扇作为散热器风扇6。
(第四实施形态)
下面根据图21说明本发明的第四实施形态。
该实施形态改变了风扇护罩的开口孔的结构。另外，除开口孔以外的其他结构与上述第三实施形态时相同，添加相同的附图标记，省略详细的说明。
即，本例如图21所示那样，开口孔46存在从风扇护罩4的空气流动方向的上游侧端面向空气流动方向的下游侧弯曲的弯曲部45，呈扩径地突设着。并且，散热器风扇2的螺旋桨形叶片顶端部在旋转中心轴o方向上的中间部的位置大致与空气流动方向的上游侧端面42在旋转中心轴o上的位置相同。该散热器风扇2使用在风扇护罩4的空气流动方向的上游侧(图中为左侧)具备散热器5、通过散热器5吸入空气的吸入型风扇。
并且，将通过弯曲部45从风扇护罩4的空气流动方向的上游侧端面42扩径的开口孔46的倾斜面46a与散热器风扇2的旋转中心轴o的夹角β设定在0＜β＜60°的范围内。
因此，本实施形态即使由于在空气流动方向的上游侧端面突设了向空气流动方向的下游侧的开口孔46而增加了空气的流动阻力，但由于该流路存在弯曲部45而扩径，因此受散热器风扇2的作用而向离心方向的空气流沿由于扩径而沿半径方向向外(离心方向)倾斜的倾斜面46a流动，所以能够减小空气流路的阻力，能够增加散热器风扇2的风量。
而且，由于以从风扇护罩4的空气流动方向的上游侧端面42扩径的方式突设开口孔46，因此散热器风扇2难以与开口孔46的周边干涉，能够有效地防止由于散热器风扇2对开口孔46周边的干涉而引起的噪音增大。
另外，虽然在上述第4实施形态中使用了通过散热器5将空气吸入发动机室11内的吸入型风扇作为散热器风扇2，但也可以使用如图22所示那样的在比散热器风扇6更下游的风扇护罩4的空气流动方向的下游侧(图中为右侧)具备散热器5、通过散热器5将空气喷出到发动机室11内的喷出型风扇作为散热器风扇6。
(其他的实施形态)
另外，虽然上述各实施形态使各螺旋桨形叶片21的叶片前缘和叶片后缘从螺旋桨形叶片的根部到螺旋桨形叶片的顶部以大致相同的曲率弯曲着，但也可以只使各螺旋桨形叶片的叶片前缘从螺旋桨形叶片的根部到螺旋桨形叶片的顶部以大致相同的曲率弯曲。即使在这样的情况下，通过从外周裁切风扇改变散热器风扇的直径，风扇的性能也不会恶化，不仅能确保对于气密性高的发动机室的静压效率，而且能够实现降低散热器风扇产生的噪音。

Claims (7)

1.一种将多片螺旋桨形叶片安装在轴毂上强制地使空气流动的散热器风扇，其特征在于，将在与上述各螺旋桨形叶片安装到轴毂上的安装面相平行的平面上投影时的螺旋桨形叶片的根部的安装角度θ1设定在35°～45°的范围内，另一方面将螺旋桨形叶片的顶端部的安装角θ2设定在15°～22°的范围内。
2.如权利要求1所述的散热器风扇，其特征在于，将螺旋桨形叶片的片数N、螺旋桨形叶片顶端部的叶片弦长Ct、螺旋桨形叶片的外周长π×Df设定为满足0.65＜N×Ct/(π×Df)＜0.85的关系，
根据螺旋桨形叶片的顶端部的叶片弦长Ct和螺旋桨形叶片的根部的叶片弦长Cb将螺旋桨形叶片的前宽比设定在Ct/Cb＝1.5～2.1的范围内，
将由通过风扇的旋转中心轴的螺旋桨形叶片的根部的叶片弦长Cb的二等分线和通过风扇的旋转中心轴的螺旋桨形叶片的顶端部的叶片弦长Ct的二等分线构成的、相对于风扇的旋转方向的前进角θ3设定在15°～25°的范围内。
3.如权利要求1或2所述的散热器风扇，其特征在于，各螺旋桨形叶片的叶片前缘和叶片后缘中的至少叶片前缘从螺旋桨形叶片的根部到螺旋桨形叶片的顶端部以大致相同的曲率弯曲着。
4.一种使用了如权利要求1至3中的任一项所述的散热器风扇的发动机冷却装置，其特征在于，风扇收容在风扇护罩内，该风扇护罩在端面上开设有从半径方向的外方覆盖该风扇的开口孔；
根据风扇的螺旋桨形叶片的顶端部在旋转中心轴的方向上的中间位置与风扇护罩的端面之间在旋转中心轴的方向上的基准距离RP和风扇的直径Df，将风扇的螺旋桨形叶片的顶端部在旋转中心轴的方向上相对于风扇护罩的端面被盖住的位置设定在-0.02＜RP/Df＜0.08的范围内；
同时根据风扇的直径Df将风扇护罩的端面上的开口孔与风扇的螺旋桨形叶片的顶端部之间在半径方向上的间隙TC设定为满足0＜TC/Df＜0.15的关系。
5.一种使用了如权利要求1至3中的任一项所述的散热器风扇的发动机冷却装置，其特征在于，风扇收容在风扇护罩内，该风扇护罩在端面上开设有从半径方向的外方覆盖该风扇的开口孔，上述开口孔从端面向空气流动方向的下游侧呈近似直角地突设；
风扇的螺旋桨形叶片的顶端部在旋转中心轴方向上的中间部的位置大致与风扇护罩的端面在旋转中心轴上的位置相同；
并且根据风扇的直径Df将开口孔从风扇护罩的端面突出的量LS设定为满足0＜LS/Df＜0.1的关系。
6.一种使用了如权利要求1至3中的任一项所述的散热器风扇的发动机冷却装置，其特征在于，风扇收容在风扇护罩内，该风扇护罩在端面上开设有从半径方向的外方覆盖该风扇的开口孔，上述开口孔存在从端面向空气流动方向的下游侧弯曲的弯曲部，呈近似直角地突设着；
风扇的螺旋桨形叶片的顶端部在旋转中心轴方向上的中间部的位置大致与风扇护罩的端面在旋转中心轴上的位置相同；
同时根据风扇的直径Df将风扇护罩的端面的弯曲部的半径R设定为满足0＜R/Df＜0.1的关系。
7.一种使用了如权利要求1至3中的任一项所述的散热器风扇的发动机冷却装置，其特征在于，风扇收容在风扇护罩内，该风扇护罩在端面上开设有从半径方向的外方覆盖该风扇的开口孔，上述开口孔存在从端面向空气流动方向的下游侧弯曲的弯曲部，呈扩径地突设着；
风扇的螺旋桨形叶片的顶端部在旋转中心轴方向上的中间部的位置大致与风扇护罩的端面在旋转中心轴上的位置相同；
并且，将通过弯曲部从风扇护罩的端面扩径的开口孔的倾斜面与风扇的旋转中心轴的夹角β设定在0＜β＜60°的范围内。
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