JP2002138840A - ファンのシール構造 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ファンの逆流防止用ラビリンスシール部にお
ける逆絞り片Ｒの不連続部からの空気漏洩を抑制する。 【解決手段】 シュラウド６における筒状部７に設けら
れる逆絞り片Ｒは、ステー１１と重複する部分が不連続
になる。その不連続部分の端部に折れ曲がり部１２，１
３を設けることにより、その部分から漏洩する空気流量
が少なくなる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は自動車のラジエータ
冷却用等に使用される軸流型または斜流型のファンと、
その外周に小隙を介して被嵌されるシュラウドとのエア
ーシール構造に関し、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短い筒状のリング
と、そのリングの半径方向外側に配置されるシュラウド
における筒状部と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構造に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】自動車のラジエータなどに使用される軸
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、それ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起風するよ
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筒状のシュラウド
を配置して逆流を抑制している。しかしシュラウドを設
けるだけでは十分に逆流を抑制することは難しいので、
翼とシュラウド間にさらにシール部を設けることが多
い。

【０００３】図６は自動車に搭載されるラジエータを冷
却する従来の軸流型ファンの縦断面図である。この例で
はファンモータ１４の駆動軸２が、ファン１のボス部３
に固定されている。なお、ファンモータ１４は、モータ
支持部１５、複数のステー１１を介してファンシュラウ
ドの後部内面に支持されている。ファンのボス部３には
放射状に複数の翼４が設けられ、その翼４の回転により
図６（ａ）の左側から右側に送風する。各翼４の先端部
は短い筒状のリング５で互に連結され、そのリング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。

【０００４】また、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。一方、この例ではシュラウド６のフランジ部には浅
い漏斗状の連結体８がボルトで結合され、連結体８はラ
ジエータ９に固定される。なお、浅い漏斗状の連結体８
とシュラウド６とはしばしば合成樹脂で一体に成形され
る。

【０００５】次に、シュラウド６の筒状部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。

【０００６】しかし、直通型のラビリンスシール部１０
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７は図６のシール構造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１６を採用した場合の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１６はリング５の外周面に複数の
絞り片Ｓを設けると共に、各絞り片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。

【０００７】一般に、電動モータで駆動されるファン
は、前述の如くその外周を被嵌する樹脂製のシュラウド
の中心にモータ支持部が配置され、そのモータ支持部と
シュラウドの後端部内面との間が複数のステーにより一
体に連結成形されている。そのシュラウド５は、合成樹
脂をシュラウド成形用金型内に射出成形して造られ、そ
の金型は一対の雄型と雌型とを有し、シュラウドの軸線
方向にその一対の雄型と雌型とが型開きされる。その場
合、筒状部７の逆絞り片Ｒも一体的に作ろうとすると、
環状の逆絞り片Ｒとステーの根元部分が軸線方向に重複
するので、その重複部分には逆絞り片Ｒを形成すること
ができず、その部分で逆絞り片Ｒは不連続状態（部分的
に切断された状態）となることは避けられない（図１参
照）。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかし逆絞り片Ｒにこ
のような不連続部分が存在すると、その部分では逆絞り
片Ｒがない直通型のラビリンスシール部１０と同じ状態
になり、それだけシール性が下がりファン性能も低下す
る。このような不連続部分を回避するために一体成形を
せず、複数の部品を組み立てる方法も可能であるが、組
立工数の増加やコストアップは避けられない。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
ンのシール構造におけるこのような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構造を提
供することを目的とするものである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】すなわち本発明は、ボス
部(3) に複数の翼(4) が放射状に設けられると共に、各
翼(4) の先端間が短い筒状のリング(5) で一体に連結さ
れた軸流型または斜流型のファンと、そのファンの前記
リング(5) の外周に小隙を有して被嵌される筒状部(7)
を有する合成樹脂製のシュラウド(6) とのシール構造に
おいて、前記リング(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(16)が形成され、前記シュラウド(6) には、
その内周面から半径方向中心にファンモータ支持用のス
テー(11)が一体に成形され、そのステー(11)部分におい
て、前記逆絞り片(R) は長手方向に不連続部を有し、そ
の不連続部における逆絞り片(R) の端部の少なくとも一
方に折れ曲がり部が設けられていることを特徴とするフ
ァンのシール構造である。

【００１０】

【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は本発明のシール構造における特
徴部分、すなわちシュラウド６の筒状部７に設けた逆絞
り片Ｒの不連続部分を示す斜視図であり、図２はそのII
−II断面とそれに対向するリング５と翼４部分の断面を
示す図である。これらの図面において、シュラウド６、
筒状部７、複数の逆絞り片Ｒおよび複数のステー１１は
樹脂成形などにより一体的に作られる。複数のステー１
１は筒状部７の周方向に所定間隔で設けられ、シュラウ
ド６の中心部のモータ支持部１５（図６参照）に延長す
る。そして各ステー１１の根元部分で逆絞り片Ｒが不連
続になっている。これは、軸線方向に一対の金型が型開
きするとき、そのアンダーカットを防止するものであ
る。

【００１１】逆絞り片Ｒの不連続部分において、その逆
絞り片Ｒの両端は互いに逆向きでかつ、シュラウドの軸
線方向に折れ曲がり、そこに折れ曲がり部１２、１３が
設けられる。このような折れ曲がり部１２，１３を設け
ると、逆絞り片Ｒの不連続部分における実質的な漏洩空
気流量を減少することができる。その理由を図３および
図４により説明する。図３は端部に折れ曲がり部を設け
ない従来の逆絞り片Ｒの不連続部分における漏洩空気の
流れを模式的に示すもので、図４は端部に折れ曲がり部
１２，１３を設けた本発明の逆絞り片Ｒの同様な図面で
ある。

【００１２】図３、図４のいずれも不連続部分は同じＬ
の幅を有する。ファンによる起風方向を各図において左
から右とすると、ファンのリングとシュラウドの筒状部
との漏洩空気の流れは、起風方向と逆向きに、右から左
に流通する。ところが矢印で示すファンのリングの回転
方向に影響され、漏洩空気はリングの回転につれファン
の回転方向に速度成分をもつ。その周方向の速度成分の
影響で、漏洩空気の流れは幅Ｌに垂直なものではなく、
リング回転方向に速度成分を有する斜流となる。このよ
うな斜流の流れ方向は、不連続部分の物理的な幅Ｌが一
定の場合、縁部に折れ曲がり部１２，１３を設けること
により通過しずらくなる。その理由は、実質的な隙間が
短くなるからである。

【００１３】図３のような従来の逆絞り片Ｒの場合は、
不連続部分の縁部には垂直方向の障壁が存在しないの
で、実質的な漏洩空気の流路幅は物理的な幅Ｌに近い値
のＷ１となる。しかし図４のように縁部に障壁となる折
り曲げ部１２，１３を設けた本発明における逆絞り片Ｒ
の場合には、実質的な漏洩空気の流路幅は物理的な幅Ｌ
よりかなり小さい値のＷ２となる。したがって、漏洩空
気流量もそれに応じて少なくなる。なお、逆絞り片Ｒの
不連続部分の端部における折れ曲がり部１２，１３はい
ずれか一方にのみ設けてもよい。

【００１４】

【変形例】次に図８は本発明のシール構造の他の実施例
を示すシュラウドの展開図であり、この例ではシュラウ
ド６の内面の夫々の逆絞り片Ｒが、シュラウドの周方向
に平行なの中心線Ｏに対して僅かに、同一方向へ傾斜し
て配置され、夫々の逆絞り片Ｒの両端に折れ曲がり部１
２，１３が形成されたものである。そして夫々の折れ曲
がり部１２，１３の先端部間が占める幅より僅かに広い
位置に、一対の絞り片Ｓが、ファンのリング外面に配置
されている。このときファンは矢印Ａ方向に移動するの
で、このように構成することによりシール効果をより向
上できる。

【００１５】図５は図３のように逆絞り片Ｒの不連続部
分における端部に折れ曲がり部を設けない場合（実線）
と図４のように折れ曲がり部１２，１３を設けた場合
（点線）のファン性能試験の結果を示す図である。静圧
Ｐｓは両者に実質的な差はないが、静圧効率は実用域で
本発明のほうが１〜２％改善している。そのためファン
動力も実用域、例えば風量が２８ｍ³ ／分のときに約４
％小さく抑えられる。なお実用域で静圧効率を１〜２％
向上するようにファン構造を改良するには相当な努力を
要す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構
造は、逆絞り片Ｒに不連続部が形成される場合におい
て、その不連続部における少なくとも一方の端部に折れ
曲がり部を設けたので、逆絞り片Ｒの不連続部分からの
漏洩空気流量を減少することができ、ファン効率も向上
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のシール構造におけるシュラウドの逆絞
り片Ｒの不連続部分を示す斜視図。

【図２】図１のII−II断面とそれに対向するリング５と
翼４部分の断面を示す。

【図３】従来の逆絞り片Ｒの不連続部分における漏洩空
気の流れを模式的に示す図。

【図４】本発明の逆絞り片Ｒの不連続部分における漏洩
空気の流れを模式的に示す図。

【図５】図３のように逆絞り片Ｒの不連続部分における
端部に折れ曲がり部を設けない場合（実線）と図４のよ
うに折れ曲がり部１２，１３を設けた場合（点線）のフ
ァン性能試験の結果を示す図。

【図６】自動車に搭載されるラジエータを冷却する従来
の軸流型ファンの縦断面図。

【図７】図６のシール構造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１６を採用した場合の部分拡大断面図。

【図８】本発明の他のシール構造におけるシュラウドの
逆絞り片Ｒの不連続部分を示す展開説明図。

【符号の説明】

１ ファン ２ 駆動軸 ３ ボス部 ４ 翼 ５ リング ６ シュラウド ７ 筒状部 ８ 連結体 ９ ラジエータ １０ 直通型のラビリンスシール部 １１ ステー １２ 折れ曲がり部 １３ 折れ曲がり部 １４ ファンモータ １５ モータ支持部 １６ 食い違い型のラビリンスシール部 Ｓ 絞り片 Ｒ 逆絞り片 Ｍ ベルマウス

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ボス部(3) に複数の翼(4) が放射状に設
   けられると共に、各翼(4) の先端間が短い筒状のリング
   (5) で一体に連結された軸流型または斜流型のファン
   と、そのファンの前記リング(5) の外周に小隙を有して
   被嵌される筒状部(7) を有する合成樹脂製のシュラウド
   (6) とのシール構造において、 前記リング(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(16)が形成され、 前記シュラウド(6) には、その内周面から半径方向中心
   にファンモータ支持用のステー(11)が一体に成形され、 そのステー(11)部分において、前記逆絞り片(R) は長手
   方向に不連続部を有し、その不連続部における逆絞り片
   (R) の端部の少なくとも一方に折れ曲がり部が設けられ
   ていることを特徴とするファンのシール構造。