JP2001248589A - ファンのシール装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 軸流型または斜流型のファンにおける逆流を
有効に防止すると共に、その組み立てを容易に行う。 【解決手段】 ファン１の各翼３の先端縁間を相互に連
結するリング４と、その半径方向外側に配置される筒状
のシュラウド５との間に逆流を防止するラビリンスシー
ル部８が形成される。そしてリング４と筒状のシュラウ
ド５との間には半径方向の重複部分が存在せず、各翼３
とリング４を筒状のシュラウド５内に軸方向から挿入し
て容易に組み立てることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は自動車用ラジエータ
等に使用される軸流型または斜流型のファンのシール装
置に関し、詳しくは翼先端部を相互に連結するリングと
その半径方向外側に配置されるシュラウドの筒状部間に
逆流防止用のラビリンスシールを設けた前記ファンのシ
ール装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来から、自動車用ラジエータ等に使用
されている軸流型または斜流型のファンは、エンジンや
モータ等の駆動源により回転するボス部と、ボス部に放
射状に連結された複数の翼を備え、翼の回転により軸方
向に送風するようになっている。自動車用ラジエータ等
のファンには、その翼部外周にシュラウドの筒状部が被
嵌され、翼部先端付近の逆流を可能な限り防止してい
る。

【０００３】一方、特殊な形状のために翼の強度を補強
するため、その先端縁間をリングで相互に連結する方法
が採用される。このような翼については、リングの遮蔽
効果により逆流がある程度減少するのでシュラウドの筒
状部は一般に省略される。しかし上記いずれの逆流防止
方法も近年の厳しい性能要求からは満足できるものとは
言い難い。そこでさらに効果的な逆流防止の方法とし
て、シュラウドの筒状部とリングの両者を組み合わせて
使用し、それらの間にラビリンスシール効果を発揮する
部分を形成したものが知られている。（例えば特公昭４
０ー４９５３号公報、実開昭５３ー１２８９０６号公報
等）

【０００４】一般にラビリンスシールは回転機器の軸受
部のシールを目的として使用され、回転側である軸と固
定側である軸受部の間に絞り片と空間部を交互に設けて
構成される。そしてシール部の流れは絞り片によって形
成される絞り口を通過する際に等エントロピー膨張し、
そこで減速し膨張室（空間部）内で等圧のもとで静温度
に回復し、さらに次の絞り口に流入するという工程を繰
り返すことによりシール効果を奏するようになってい
る。前記公報に記載された方法は回転側をリング、固定
側をシュラウドの筒状部とし、シュラウドの筒状部の内
周面に設けた凹部に翼の外周部を連結するリングを受け
入れ、その凹部にシール部を形成している。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかし、このようにシ
ュラウドの筒状部の凹部にリングを挿入した構造では、
シュラウドの筒状部の軸方向からファンを挿入して組み
立てることが難かしい。それを解決するには例えばシュ
ラウドの筒状部を分割型とし、各分割部分をファンの外
側から組み付ける必要があり、それだけ構造が複雑とな
りコストアップになるという別の問題が発生する。そこ
で本発明はこのような問題を解決した新しいファンのシ
ール装置を提供することを課題とするものである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】すなわち請求項１に記載
の発明は、ボス部２ａに複数の翼３を放射状に設けた軸
流型または斜流型のファン１のシール装置において、各
翼３の先端縁間を互に連結するリング４と、リング４の
半径方向外側に間隙を有して配置されたシュラウドの筒
状部５を備え、リング４の外周に複数の環状の絞り片Ｓ
が突設され、シュラウドの筒状部５の内周が平坦に形成
されて、そのリング４とシュラウドの筒状部５との間に
逆流を防止するラビリンスシール部８が形成され、前記
絞り片Ｓの外周直径が、シュラウドの筒状部５の内周直
径より小さく形成されて、リング４がシュラウドの筒状
部５内に軸方向から挿脱自在に構成されたことを特徴と
するファンのシール装置である。

【０００７】請求項２に記載の発明は、請求項１におい
て、ラビリンスシール部８がリング４の軸方向両端部ま
たは該両端部と中間部に設けた絞り片Ｓにより直通型に
形成されているファンのシール装置である。請求項３に
記載の発明は、請求項２において、リング４の軸方向の
少なくとも一端部が、端に向かってその直径が次第に大
きくなるベルマウス状に形成されたファンのシール装置
である。請求項４に記載の発明は、請求項１において、
ラビリンスシール部８は、リング４の軸方向両端部また
は該両端部と中間部に設けた絞り片Ｓと、夫々の絞り片
Ｓの間に位置し、シュラウドの筒状部５の内面に突設さ
れた逆絞り片Ｒとで形成された食い違い型であり、その
絞り片Ｓの外直径が、前記逆絞り片Ｒの内直径より小さ
く形成されたファンのシール装置である。

【０００８】請求項５に記載の発明は、請求項４におい
て、逆流方向の上流側に位置する絞り片Ｓ１から逆絞り
片Ｒを経て下流側の絞り片Ｓ２を通過する逆流ｆが、逆
絞り片Ｒで分流されその一部が下流側の絞り片Ｓ２で反
転するように、リング４の外周面４ａからの絞り片Ｓ
１，Ｓ２の高さＨ１，Ｈ２と逆絞り片Ｒの高さＨ３、お
よび前記絞り片Ｓ１とＳ２間の軸方向の距離Ｌを選定す
るファンのシール装置。請求項６に記載の発明は、請求
項５において、上流側の絞り片Ｓ１と逆絞り片Ｒとの間
隔Ｃが、０≦Ｃ≦０．７５（ｍｍ）の範囲（ただしＨ
１，Ｈ２，Ｌの間は、０．２≦Ｈ１／Ｌ≦１．５、およ
び０．８Ｈ１≦Ｈ２の関係にある）にあるファンのシー
ル装置である。

【０００９】

【発明の実施の形態】次に、本発明の実施の形態を図面
により説明する。図１（ａ）は本発明のシール装置を自
動車用ラジエータ等の熱交換器の冷却ファンに適用した
例で、その縦断面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ矢視図で
ある。軸流型または斜流型のファン１は図示しないエン
ジンのクランク軸により回転される駆動軸２と、その駆
動軸２が連結されるボス部２ａと、そのボス部２ａに放
射状に取り付けられた複数の翼３を有している。各翼３
の先端縁間は相互にリング４により連結され、リング４
の半径方向外側には所定の間隙をもってシュラウドの筒
状部５が配置される。リング４には半径方向に延長する
環状の仕切り片等の絞り片Ｓが所定間隔で複数設けられ
る。なおこの例はリング４の両端部に空気流の乱れや渦
の発生を防止するための円環状のベルマウスＭを設けた
ものであり、それらベルマウスＭが両端部の絞り片Ｓを
兼用している。

【００１０】一方、シュラウドの筒状部５は、浅い漏斗
状のシュラウド本体６を介してラジエータ等の熱交換器
７に連結され、この例ではシュラウドの筒状部５とシュ
ラウド本体６とは別体に成形され、締結具等により両者
が固定されている。なお、シュラウド本体６とシュラウ
ドの筒状部５を一体に形成してもよい。シュラウドの筒
状部５の内周面はリング４の絞り片Ｓの外周縁と僅かな
間隙を有して対向している。そしてシュラウドの筒状部
５の内周面と複数の絞り片Ｓによって、いわゆる直通型
のラビリンスシール部８が形成される。このようなラビ
リンスシール部８においては、シュラウドの筒状部５の
内周面と絞り片Ｓの先端の間隙により絞り口が形成さ
れ、翼３の下流側からの逆流がその絞り口を通過する際
に等エントロピー膨張し、減速した逆流は隣接する絞り
片Ｓの中間にある空間部（膨張室）において等圧で静温
度に回復するという、作用を繰り返すことによりラビリ
ンスシール効果を有効に発揮させている。

【００１１】このように各絞り片Ｓの先端とリング４の
外周面の間には極わずかな間隙を有しているが、リング
４とシュラウドの筒状部５との間には半径方向に重複す
る部分が存在しない。即ち、各絞り片Ｓの外周直径がシ
ュラウドの筒状部５の内周直径よりも小さい。そのため
シュラウドの筒状部５内にファン１を軸方向から挿入す
ることにより、容易に図１の状態に組み立てることがで
きる。

【００１２】図２は図１の変形例を示す部分断面図であ
る。この例ではリング４の一方の端部にのみベルマウス
Ｍが形成され、ベルマウスＭのない他端および中間部に
仕切り片からなる絞り片Ｓが設けられる点が図１の例と
異なり、そのほかは同様に構成されている。仕切り片か
らなる絞り片Ｓは一体的にリング４に成形してもよい
が、接着や溶着などによってリング４に取り付けてもよ
い。なおベルマウスＭは一方の端部における絞り片Ｓを
兼用し、シュラウドの筒状部５の内周面とリング４の複
数の絞り片Ｓによって、直通型のラビリンスシール部８
が形成され、その作用は図１と同様である。

【００１３】図３は本発明のシール装置の他の例を示す
部分断面図である。この例も図２と同様にリング４の一
方の端部にのみベルマウスＭが形成され、ベルマウスＭ
のない他端および中間部には仕切り片からなる絞り片Ｓ
が設けられるが、さらにシュラウドの筒状部５の内周面
に複数の逆絞り片Ｒが設けられる。このように絞り片Ｓ
と逆絞り片Ｒを所定間隔で交互に設けることにより、い
わゆる食い違い型のラビリンスシール部８が形成され
る。そして絞り片Ｓと逆絞り片Ｒの先端は半径方向に重
複しないように構成される。即ち、絞り片Ｓの外直径は
逆絞り片Ｒの内直径よりも小さい。

【００１４】図４は上記のように構成された食い違い型
のラビリンスシール部８の作用を説明するために図３の
一部を拡大して示した図である。シュラウドの筒状部５
の内周面に形成された逆絞り片Ｒを挟んで逆流方向の上
流側に位置する絞り片をＳ１、下流側に位置する絞り片
をＳ２とすると、逆絞り片Ｒを経て下流側の絞り片Ｓ２
を通過する逆流ｆが逆絞り片Ｒで分流され、その一部が
下流側の絞り片Ｓ２で反転するように構成すると有効に
ラビリンスシール効果を発揮させることが、実験により
確かめられた。このような逆流ｆの反転作用を生じさせ
るためには、リング４の外周面４ａからの絞り片Ｓ１，
Ｓ２の高さと逆絞り片Ｒの高さ、絞り片Ｓ１とＳ２間の
距離の関係を実験等によって所定の範囲に選定すればよ
い。

【００１５】図５は上記各部の関係をより具体的に説明
する図で、リング４の外周面４ａからの絞り片Ｓ１，Ｓ
２の先端までの高さを夫々Ｈ１，Ｈ２、逆絞り片Ｒの高
さをＨ３、前記絞り片Ｓ１とＳ２間の軸方向の距離を
Ｌ、絞り片Ｓ１の先端と逆絞り片Ｒの先端との距離をＣ
としたとき、実験によれば、Ｃの値が０≦Ｃ≦０．７５
（ｍｍ）の範囲（ただしＨ１，Ｈ２，Ｌの間は、０．２
≦Ｈ１／Ｌ≦１．５および０．８Ｈ１≦Ｈ２の関係にあ
るものとする）にあるとき、絞り片と逆絞り片の先端が
半径方向に重複しないように構成された食い違い型のラ
ビリンスシール部８の場合であっても、ラビリンスシー
ル効果を有効に奏することが判明した。参考までに、図
６に上流側の絞り片Ｓ１と逆絞り片Ｒとの間隔Ｃと逆流
量の実験結果を示す。これまで説明したシール装置は、
軸流型のファンに適用した例であるが、本発明は斜流型
のファンについても同様に適用できることは言うまでも
ない。

【００１６】

【発明の効果】以上のように本発明のファンのシール装
置によれば、リングとシュラウドの筒状部の間に有効な
ラビリンスシール部が形成されると共に、リングで連結
された各翼をシュラウドの筒状部内に軸方向から容易に
挿入することができる。上記装置において、ラビリンス
シール部をリングの軸方向両端部または該両端部と中間
部に設けた絞り片Ｓにより直通型に形成すると共に、リ
ング４の軸方向の少なくとも一端部にベルマウス状に形
成することができ、より簡単な構造で本発明の上記効果
を発揮させることができる。

【００１７】上記装置において、ラビリンスシール部を
リング側の軸方向両端部または該両端部と中間部に設け
た絞り片Ｓとシュラウドの筒状部側に設けた逆絞り片Ｒ
により形成される食い違い型とし、且つ絞り片Ｓと逆絞
り片Ｒの先端が半径方向に重複しないように構成するこ
とができ、それによってより高いシール効果を有しなが
ら本発明の上記効果を発揮させることができる。さらに
上記食い違い型のラビリンスシール部を有するファンの
シール装置において、逆流方向の上流側に位置する絞り
片Ｓ１から逆絞り片Ｒを経て下流側の絞り片Ｓ２を通過
する逆流を、逆絞り片Ｒで分流させその一部が下流側の
絞り片Ｓ２で反転するように構成することができ、それ
によってより高いシール効果を有しながら本発明の上記
効果を安定して発揮させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のシール装置を自動車用熱交換器の冷却
ファンに適用した例で、その縦断面図およびＡ−Ａ矢視
図。

【図２】図１の変形例を示す部分断面図。

【図３】本発明のシール装置の他の例を示す部分断面
図。

【図４】食い違い型のラビリンスシール部８の作用を説
明するために図３の一部を拡大して示した図。

【図５】図４の各部の関係をより具体的に説明する図。

【図６】上流側の絞り片Ｓ１と逆絞り片Ｒとの間隔Ｃと
逆流量の実験結果を示す図。

【符号の説明】

１ ファン ２ 駆動軸 ２ａ ボス部 ３ 翼 ４ リング ４ａ 外周面 ５ シュラウドの筒状部 ６ シュラウド本体 ７ 熱交換器 ８ ラビリンスシール部 Ｓ 絞り片 Ｓ１ 上流側の絞り片 Ｓ２ 下流側の絞り片 Ｒ 逆絞り片 Ｍ ベルマウス ｆ 逆流

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 3H022 AA03 BA02 CA33 DA07 3H033 AA02 AA15 BB02 BB07 BB08 CC01 CC04 DD29 EE05 EE13 3H034 AA02 AA15 BB02 BB08 CC01 CC04 DD01 EE05 EE13

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ボス部２ａに複数の翼３を放射状に設け
   た軸流型または斜流型のファン１のシール装置におい
   て、 各翼３の先端縁間を互に連結するリング４と、リング４
   の半径方向外側に間隙を有して配置されたシュラウドの
   筒状部５を備え、 リング４の外周に複数の環状の絞り片Ｓが突設され、シ
   ュラウドの筒状部５の内周が平坦に形成されて、そのリ
   ング４とシュラウドの筒状部５との間に逆流を防止する
   ラビリンスシール部８が形成され、 前記絞り片Ｓの外周直径が、シュラウドの筒状部５の内
   周直径より小さく形成されて、リング４がシュラウドの
   筒状部５内に軸方向から挿脱自在に構成されたことを特
   徴とするファンのシール装置。
2. 【請求項２】 請求項１において、 ラビリンスシール部８がリング４の軸方向両端部または
   該両端部と中間部に設けた絞り片Ｓにより直通型に形成
   されているファンのシール装置。
3. 【請求項３】 請求項２において、 リング４の軸方向の少なくとも一端部が、端に向かって
   その直径が次第に大きくなるベルマウス状に形成された
   ファンのシール装置。
4. 【請求項４】 請求項１において、 ラビリンスシール部８は、リング４の軸方向両端部また
   は該両端部と中間部に設けた絞り片Ｓと、夫々の絞り片
   Ｓの間に位置し、シュラウドの筒状部５の内面に突設さ
   れた逆絞り片Ｒとで形成された食い違い型であり、 その絞り片Ｓの外直径が、前記逆絞り片Ｒの内直径より
   小さく形成されたファンのシール装置。
5. 【請求項５】 請求項４において、 逆流方向の上流側に位置する絞り片Ｓ１から逆絞り片Ｒ
   を経て下流側の絞り片Ｓ２を通過する逆流ｆが、逆絞り
   片Ｒで分流されその一部が下流側の絞り片Ｓ２で反転す
   るように、リング４の外周面４ａからの絞り片Ｓ１，Ｓ
   ２の高さＨ１，Ｈ２と逆絞り片Ｒの高さＨ３、および前
   記絞り片Ｓ１とＳ２間の軸方向の距離Ｌを選定するファ
   ンのシール装置。
6. 【請求項６】 請求項５において、 上流側の絞り片Ｓ１と逆絞り片Ｒとの間隔Ｃが、０≦Ｃ
   ≦０．７５（ｍｍ）の範囲（ただしＨ１，Ｈ２，Ｌの間
   は、０．２≦Ｈ１／Ｌ≦１．５、および０．８Ｈ１≦Ｈ
   ２の関係にある）にあるファンのシール装置。