JP2002106488A - ファンのシール装置 - Google Patents
ファンのシール装置Info
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Abstract
ル部の組み立て容易性と逆流抑制の両者を兼ね備えたシ
ール装置の提供。 【解決手段】 ファンの翼先端部を相互に連結するリン
グ5の外周に沿って設けた環状の絞り片Sと、シュラウ
ド6の筒状部7の内周に沿って設けた環状の逆絞り片R
とにより食い違い型のラビリンスシール部11を形成
し、それら絞り片Sと逆絞り片Rの相対位置関係は、C
2≦C1、C1≦L1、C1≦L2、 1.5≦L1/L2
の範囲に規定する。
Description
冷却用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、詳しくはボス部に放射状に設けた複数
の翼の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における筒状部の間に逆流
防止用のラビリンスシール部を設けたファンのシール装
置に関するものである。
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に放射状に設けた複数の翼を
備え、その翼の回転により軸方向に送風するようになっ
ている。一般に軸流型または斜流型のファンでは、下流
側への送風の一部が翼周囲から上流側に逆流する現象が
ある。このような逆流現象は送風効率を低下させ、騒音
も大きくなるので好ましくない。そこで従来から翼の半
径方向外側を取り囲むようにシュラウドを配置して逆流
を抑制している。
逆流を抑制することは難しいので、翼とシュラウド間に
シール装置を設けることが多い。図5は自動車に搭載さ
れるラジエータを冷却する従来の斜流型ファンの縦断面
図である。ファン1は図示しないエンジンのクランク軸
で回転される駆動軸2と、その駆動軸2に固定されたボ
ス部3に放射状に設けた複数の翼4を有しており、図5
(a)の左側から右側に送風する。各翼4の先端部はリ
ング5で相互に連結され、リング5の半径方向外側を取
り囲むように所定の間隙をもってシュラウド6の筒状部
7が配置される。そしてリング5の外周に沿って環状の
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5の軸方向両端部に空気流の乱れや
渦の発生を抑制する環状のベルマウスMを設けたもので
あり、そのベルマウスMが両端部の絞り片Sを兼用して
いる。
状の連結体8にボルトで結合され、連結体8はラジエー
タ9の周縁部に固定される。そして筒状部7の内周面が
リング5に所定の間隙を有して対向し、筒状部7の内周
面とリング5の複数の絞り片Sによって、いわゆる直通
型のラビリンスシール部10が形成される。このような
直通型のラビリンスシール部10においては、筒状部7
の内周面と絞り片Sの先端部の間隙により絞り口が形成
され、翼4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シー
ル効果を発揮するものである。
は構造が簡単であるが、筒状部7の内周面と絞り片Sの
先端部との間隙に吹き抜け通路が形成されて逆流しやす
いという問題がある。それを改善してより逆流抑制効果
を高めたものが食い違い型のラビリンスシール部であ
る。図6は図5のシール装置における直通型のラビリン
スシール部10の代わりに、食い違い型のラビリンスシ
ール部11を採用した場合の部分拡大断面図であり、図
5と同じ部分には同一符号が付されている。食い違い型
のラビリンスシール部11はリング部5の外周面に複数
の絞り片Sを設けると共に、絞り片Sの中間に位置する
ように、シュラウド6における筒状部7の内周面に逆絞
り片Rを設けたものである。
ビリンスシール部11は絞り片Sと逆絞り片Rが半径方
向に交互に配置されるので、逆流は矢印のように絞り片
Sと逆絞り片Rの間を迂回して流れながら減速するの
で、直通型のラビリンスシール部10より逆流抑制効果
が高いという特徴を有している。しかし、このように絞
り片Sと逆絞り片Rが半径方向に重複しないようにする
と、直通型ラビリンスシール部10よりは低いが、相応
の逆流は避けられない。
Rを長くして半径方向に相互に重複させると逆流はそれ
に応じて少なくなる。しかしながら、このように絞り片
Sと逆絞り片Rを重複させると、シュラウド6の筒状部
7にリング部5を矢印のように軸方向から装着してシー
ル装置を組み立てることが困難になるという別の問題を
生じる。そこで本発明は、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ける問題を解決す
ることを課題とし、そのための新しいファンのシール装
置を提供することを目的とするものである。
部に複数の翼を放射状に設けた軸流型または斜流型のフ
ァンのシール装置である。そしてこのシール装置は、各
翼の先端部を相互に連結するリングと、リングの半径方
向外側に間隙を有して配置されたシュラウドの筒状部を
備え、リングの外周に沿って突設された環状の絞り片
と、筒状部の内周に沿って突設された環状の逆絞り片に
より食い違い型のラビリンスシール部が形成される。さ
らに、前記筒状部の内周面から絞り片の先端までの距離
をC1、前記筒状部の内周面から逆絞り片の先端までの
距離をC2、逆絞り片とそれより逆流方向の下流側に位
置する絞り片との間隙をL1、逆絞り片とそれより逆流
方向の上流側に位置する絞り片との間隙をL2としたと
き、C2≦C1、C1≦L1、C1≦L2、 1.5≦L1
/L2の関係を満たすことを特徴とする。
により説明する。図1は本発明のシール装置の1例を図
6に準じて示す部分拡大断面図であり、図6と同じ部分
には同一符号が付されている。食い違い型のラビリンス
シール部11は、図5に示すファンのシール装置として
適用され、複数の翼4の各先端を相互に連結するリング
5の外周に沿って、複数(この例では2つのみ示す)の
環状の絞り片Sが突設される。また、リング5の半径方
向外側に間隙を有して配置されたシュラウド6の筒状部
7を備え、筒状部7の内周に沿って複数(この例では1
つのみ示す)の環状の逆絞り片Rが突設される。
Sの先端までの距離をC1、筒状部7の内周面7aから
逆絞り片Rの先端までの距離をC2、逆絞り片Rとそれ
より逆流方向の下流側に位置する絞り片Sとの間隙をL
1、逆絞り片Rとそれより逆流方向の上流側に位置する
絞り片Sとの間隙をL2としたとき、C2≦C1、C1
≦L1、C1≦L2、 1.5≦L1/L2の関係を満た
す。
径方向に重複させない(C2≦C1)ようにすると、シ
ュラウド6の筒状体7にリング5を軸方向から容易に装
着することができる。そしてこの条件下で絞り片Sと逆
絞り片Rの相対的位置関係を前記のような特定の範囲に
すると、図2に示すように逆流は矢印のように比較的狭
いL2の間隙を通過する際に大きく方向を変え、迂回し
ながら下流側の絞り片Sに向かって通過する。その際、
逆流の一部は分流し渦流となって矢印のように逆絞り片
Rの背部で旋回し、この渦流によって逆流の本流は下流
側の絞り片Sに押し付けられ、それを這い上がってさら
に下流側へ流出する。そのため本流の流通抵抗が増加し
て逆流量が大幅に抑制される。このことは以下の実験に
よっても確かめられている。
方向の下流側に位置する絞り片Sとの間隙L1と逆絞り
片Rとそれより逆流方向の上流側に位置する絞り片との
間隙をL2との比率、すなわち、L1/L2に対する逆
流量Qの変化を示すデータである。L1/L2の値が
1.5より小さくなると急激に逆流量Qが増加する。しか
し、その条件を満たしても、L1およびL2がシュラウ
ドの筒状部7とファンのリング5とのクリアランスC2
より小さくなると、ファンの駆動中にその振動や、製作
誤差等により絞り片Sと逆絞り片Rとが接触する虞があ
る。
差が存在してもファンとシュラウドとが接触しないよう
に定めたものであるから、その値は半径方向のみならず
軸線方向にも適用され、その軸線方向の絞り片Sと逆絞
り片Rとの距離にも適用されるべきものだからである。
したがって、絞り片Sと逆絞り片Rの相対的位置関係を
C2≦C1、C1≦L1、C1≦L2、 1.5≦L1/L
2の関係を満たすように規定することにより、逆流量を
大幅に抑制することが可能になる。
の一例を示すものである。この例では、図5(a)の場
合と同様に、翼4と一体をなすリング5の両縁部がベル
マウスMとなり、それ自体が絞り片Sを構成する。そし
てその端部の絞り片Sと中央部の絞り片Sとの間の端部
側寄りの位置で、シュラウド6の筒状部7に環状の逆絞
り片Rが一体に突設されたものである。そしてその絞り
片Sと逆絞り片Rの相対的位置関係がC2≦C1、C1
≦L1、C1≦L2、 1.5≦L1/L2関係を満たすよ
うに形成されている。
置によれば、複数の翼の先端部を連結するリングの外周
に沿って突設された環状の絞り片と、シュラウドにおけ
る筒状部の内周に沿って突設された環状の逆絞り片を有
する食い違い型のラビリンスシール部でシール装置を構
成する場合に、リングをシュラウドの筒状部に軸方向か
ら挿入できるシール装置の組立容易性と、ラビリンスシ
ール部における逆流量の大幅抑制という相反する2つの
特性を兼ね備えるという優れた効果を奏する。
図。
る図。
す断面図。
り逆流方向の下流側に位置する絞り片Sとの間隙L1と
逆絞り片Rとそれより逆流方向の上流側に位置する絞り
片との間隙をL2との比率、すなわちL1/L2に対す
る逆流量Qの変化を示す図。
する従来の斜流型ファンの縦断面図、(b)はそのA−
A矢視図。
部分拡大断面図。
部分拡大断面図。
Claims (1)
- 【請求項1】 ボス部3に複数の翼4を放射状に設けた
軸流型または斜流型のファンのシール装置において、 各翼4の先端部を相互に連結するリング5と、リング5
の半径方向外側に間隙を有して配置されたシュラウド6
の筒状部7とを備え、 リング5の外周に沿って突設された環状の絞り片Sと、
筒状部7の内周に沿って突設された環状の逆絞り片Rと
により食い違い型のラビリンスシール部11が形成さ
れ、 前記筒状部7の内周面7aから絞り片Sの先端までの距
離をC1、前記筒状部7の内周面7aから逆絞り片Rの
先端までの距離をC2、逆絞り片Rとそれより逆流方向
の下流側に位置する絞り片Sとの間隙をL1、逆絞り片
Rとそれより逆流方向の上流側に位置する絞り片Sとの
間隙をL2としたとき、 C2≦C1、C1≦L1、C1≦L2、 1.5≦L1/L
2の関係を満たすことを特徴とするファンのシール装
置。
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---|---|---|---|---|
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