JP2009013854A - 軸流ファン - Google Patents

Abstract

【課題】 ファン前方の気流の流れを改善し、消費馬力を抑えつつ高風量を得ることができると共に、ボス部の強度も高く、かつ生産性も良好な軸流ファンの提供。
【解決手段】 ボス部の外周面に放射状に延びる複数枚のファンブレードを有する軸流ファンにおいて、前記ボス部前面に放射状に設けるガイドベーンがファンブレードの付け根部付近の前縁まで延長され、かつ該延長部はさらに前記ボス部外周面に沿って風下側に向って軸方向に直角に形成された構造となしていることを特徴とする。
【選択図】 図１

Description

本発明は、一般に自動車機関等の冷却用として回転駆動する軸流型のエンジン冷却用ファンに係り、より詳しくはボス部（ハブ）の外周面に放射状に延びる複数枚のファンブレードを有する軸流ファンに関するものである。

この種の従来の軸流ファンとしては、例えば図８（ａ）、（ｂ）に示すように、断面形状が略Ｔ字形の円筒状のボス部（ハブ）１１の外周面に放射状に延びる複数枚のファンブレード１２が突設された構造によって構成されたものが知られている。この軸流ファンの場合は、前記ボス部１１の内周面側のほぼ中央部に軸芯に対しほぼ直角に突出した取付け壁１１ａに相手部材への取付け部材（インサート）１３の一部が埋設されて取付けられている。

また、図９（ａ）、（ｂ）に示すように、円筒環状のボス部（ハブ）２１の外周面に放射状からなる複数枚のファンブレード１２が突設され、かつ前記ボス部２１の内周面側に、軸芯方向に直角な相手部材への取付け部材２３が設けられた軸流ファンであって、前記ボス部２１のファンブレード間の壁部に切欠き送気溝２２が設けられたエンジン冷却用ファン（特許文献１参照）や、図１０（ａ）、（ｂ）に示すように、ボス部３１から放射状に延びる複数枚のファンブレード３２を有する軸流ファンであって、前記ボス部の軸方向端面のうち前記ファンブレード３２の前縁側に位置する曲面３２ａが、この軸端面側からファンブレードの付け根側に設けて構成された射出成型による軸流ファン（特許文献２参照）等が知られている。
実公昭６３−２５３５９号公報 特開２００２−３１００９７号公報

しかしながら、前記図８に示す軸流ファンは、図中に矢印で示すように円筒状のボス部（ハブ）１１の内部へ空気あるいは風が流れ込むことにより渦流が発生し、ボス部１１の前面付近の風や空気の流れが悪化するという欠点がある。また、図９に示すエンジン冷却用ファンの場合は、ボス部２１内側と該ボス部２１の内周面側に設けられた取付け部材２３との間へ空気あるいは風が流れ込むことにより渦流が発生し、前記の軸流フンと同様、ボス部２１の前面付近の風や空気の流れが悪化するという欠点に加え、ボス部を切欠いているため該ボス部の強度が低いという欠点がある。さらに、図１０に示す軸流ファンの場合は、ファンブレード３２の付け根部の曲面３２ａに沿ってプレード３２の根元を空気が周方向に流れ易いという欠点がある。

本発明は上記した従来の軸流ファンの欠点を解消するためになされたもので、ボス部前面からファンブレードの前縁にかけてガイドベーンを設けることによりファン前方の気流の流れを改善でき、消費馬力を抑えつつ高風量を得ることができると共に、ボス部の強度も高い軸流ファンを提供しようとするものである。

本発明に係る軸流ファンは、ボス部の外周面に放射状に延びる複数枚のファンブレードと前記ボス部前面に放射状に設けるガイドベーンを有する軸流ファンにおいて、前記ガイドベーンがファンブレードの付け根部付近の前縁まで延長され、かつ該延長部はさらに前記ボス部外周面に沿って風下側に向って軸方向に形成された構造となしていることを特徴とするものである。
この軸流ファンにおいて、前記ガイドベーンは、そのボス部外周面に沿って形成される部分が前記ファンブレード間に位置するように設けることが好ましく、また、前記ボス部と一体または別体のどちらでもよく、さらに、前記ファンブレードの前縁部からボス部中心部に向ってガイド面が凸状の湾曲した形状に形成してもよい。

本発明に係る軸流ファンは、ボス部前面に放射状に設けるガイドベーンをファンブレードの前縁まで延長し、かつ該延長部をさらに前記ボス部外周面に沿って風下側に向って軸方向に形成した構造としたことにより、ファン前方のボス部前面に放射状流れを生起し、かつボス部外周部付近の流れに斜流成分を持つよう空気の流れを著しく改善できると共に、ボス部前面に沿って流れる空気をボス部外周面側へ向って放射状にスムーズにガイドすることができるので、ボス部背面での回り込みも改善されて、消費馬力を抑えつつ高風量を得ることができる。また、ボス部に設ける前記ガイドベーンにより当該ボス部が補強されるので、ボス部の強度の向上にも有効である。

図１は本発明に係る軸流ファンの第１実施例を示す三面図で、（ａ）は要部正面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線上の縦断側面図、（ｃ）は（ａ）のＢ−Ｂ線上の横断平面図、図２は同じく本発明の第２実施例を示す三面図で、（ａ）は要部正面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線上の縦断側面図、（ｃ）は（ａ）のＢ−Ｂ線上の横断平面図、図３は同じく本発明の第３実施例を示す三面図で、（ａ）は要部正面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線上の縦断側面図、（ｃ）は（ａ）のＢ−Ｂ線上の横断平面図、図４は同じく本発明の第４実施例を示す三面図で、（ａ）は要部正面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線上の縦断側面図、（ｃ）は（ａ）のＢ−Ｂ線上の横断平面図、図５は同じく本発明の第５実施例を示す三面図で、（ａ）は要部正面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線上の縦断側面図、（ｃ）は（ａ）のＢ−Ｂ線上の横断平面図、図６は同じく本発明の第６実施例を示す三面図で、（ａ）は要部正面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線上の縦断側面図、（ｃ）は（ａ）のＢ−Ｂ線上の横断平面図、図７は同じく本発明の第７実施例を示す三面図で、（ａ）は要部正面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線上の縦断側面図、（ｃ）は（ａ）のＢ−Ｂ線上の横断平面図であり、１はボス部、１−１はボス部前面、２はファンブレード、２−１はブレードの前縁、２−２はブレードの後縁、２ａ〜２ｇはブレード付け根部、３ａ〜３ｇはガイドベーン、４はボス部の補強部材を兼ねた相手部材への取付け部材（インサート）である。

図１に示す第１実施例の軸流ファンは、断面形状が略コ字形のボス部（ハブ）１の外周面に当該ボス部より放射状に延びる複数枚のファンブレード２を有し、該ファンブレード２のボス部付け根部２ａの前縁２−１および後縁２−２はボス部１の外周面とほぼ面一であって、前記ボス部の前面１−１に複数個の板状のガイドベーン３ａが設けられている。このガイドベーン３ａは、前記ボス部の前面１−１からファンブレード２の付け根部付近の前縁２−１まで延びるボス部前面側延長部３ａ−１と、該延長部３ａ−１からさらに前記ボス部外周面に沿って風下側に向って軸方向に直角に延びるボス部外周面側延長部３ａ−２を有し、かつ前記ボス部前面側延長部３ａ−１はファンが回転した際に気流が前記ボス部１の中心から外周部に向って流れるように、ファンブレード２の付け根部付近の前縁２−１からボス部中心部へ向ってガイド面が凸状の滑らかに湾曲した形状となしており、該ガイドベーン３ａのボス部前面１−１側端部は当該ボス部の内周面近傍に位置し、ボス部外周面側端部は当該ボス部外周面の風下側端部に位置している。そして、各ガイドベーン３ａはボス部外周面側延長部３ａ−２の部分が前記ファンブレード２間に位置するように設けられる。また、各ガイドベーン３ａのボス部前面側延長部３ａ−１は、ボス部前面１−１にほぼ垂直に形成されている。４ａは相手部材への取付け部材（インサート）４に設けられた締結用ボルト孔である。
すなわち、かかる構成の軸流ファンは、前記ボス部前面１−１に放射状に設けるガイドベーン３ａをファンブレード２の付け根部付近の前縁まで延長して形成したボス部前面側延長部３ａ−１と、該延長部をさらに前記ボス部外周面に沿って風下側に向って軸方向に直角に延長して形成したボス部外周面側延長部３ａ−２とで形成することにより、ファンが回転した際にボス部前面１−１に添って流れる空気が矢印イで示すように前記ガイドベーン３ａの存在によりボス部外周面側へ放射状にガイドされ、かつボス部外周を軸方向に流れるように構成したものである。

図２に示す第２実施例の軸流ファンは、ファンブレード２の前縁２−１側のブレード付け根部２ｂがボス部前面１−１より風上側に突出し、かつガイドベーン３ｂのボス部前面側延長部３ｂ−１を前記ボス部前面１−１より風上側に突出したブレード付け根部２ｂの前縁２−１とほぼ面一になるように形成した以外は、前記図１に示すものと実質的に同じ構造となした軸流ファンを例示したものである。２ａ−１はそのブレード付け根部の突出部である。
したがって、この第２実施例の軸流ファンにおいても、前記ボス部前面１−１に放射状に設けるガイドベーン３ｂをファンブレード２の付け根部付近の前縁まで延長して形成したボス部前面側延長部３ｂ−１と、該延長部をさらに前記ボス部外周面に沿って風下側に向って軸方向に直角に延長して形成したボス部外周面側延長部３ｂ−２とで形成することにより、ファンが回転した際にボス部前面１−１に添って流れる空気が矢印ロで示すように前記ガイドベーン３ｂの存在によりボス部外周面側へ放射状にガイドされ、かつボス部外周を軸方向に流れる。

図３に示す第３実施例の軸流ファンは、ガイドベーン３ｃのボス部前面側延長部３ｃ−１を前記ボス部前面１−１より風上側に突出したブレード付け根部２ｃの前記突出部２ａ−１よりさらに前方へ突出するように形成した以外は、前記図２に示すものと実質的に同じ構造となした軸流ファンを例示したものである。
したがって、この第３実施例の軸流ファンにおいても、前記ボス部前面１−１に放射状に設けるガイドベーン３ｃをファンブレード２の付け根部付近の前縁まで延長して形成したボス部前面側延長部３ｃ−１と、該延長部をさらに前記ボス部外周面に沿って風下側に向って軸方向に直角に延長して形成したボス部外周面側延長部３ｃ−２とで形成することにより、前記第２実施例の軸流ファンと同様、ファンが回転した際にボス部前面１−１に添って流れる空気が矢印ハで示すように前記ガイドベーン３ｃの存在によりボス部外周面側へ放射状にガイドされ、かつボス部外周を軸方向に流れる。

図４に示す第４実施例の軸流ファンは、ガイドベーンのボス部前面１−１側の湾曲形状を変えた以外は、前記図１に示す第１実施例のものと実質的に同じ構造となした軸流ファンを例示したものである。すなわち、この第４実施例の軸流ファンのガイドベーン３ｄは、前記ボス部の前面１−１からファンブレード２の付け根部付近の前縁２−１まで延びるボス部前面側延長部３ｄ−１の形状を前記ボス部の内周側から外周面側に向ってガイド面を滑らかに凹状から凸状に途中から変えて湾曲した形状となしたものである。２ｄはブレード付け根部である。
したがって、この第４実施例の軸流ファンにおいても、前記ボス部前面１−１に放射状に設けるガイドベーン３ｄをファンブレード２の付け根部付近の前縁まで延長して形成したボス部前面側延長部３ｄ−１と、該延長部をさらに前記ボス部外周面に沿って風下側に向って軸方向に直角に延長して形成したボス部外周面側延長部３ｄ−２とで形成することにより、前記第１実施例の軸流ファンと同様、ファンが回転した際にボス部前面１−１に添って流れる空気が矢印ニで示すように前記ガイドベーン３ｄの存在によりボス部外周面側へ放射状にガイドされ、かつボス部外周を軸方向に流れる。

図５に示す第５実施例の軸流ファンは、ガイドベーンのボス部前面１−１側の湾曲形状を前記図４に示す軸流ファンのガイドベーン３ｄとほぼ同じ形状にガイド面の湾曲形状を変えた以外は、前記図２に示す第２実施例のものと実質的に同じ構造となした軸流ファンを例示したものである。すなわち、この第５実施例の軸流ファンのガイドベーン３ｅも、前記図４に示す軸流ファンのガイドベーン３ｄと同様に、前記ボス部の前面１−１からファンブレード２の付け根部付近の前縁２−１まで延びるボス部前面側延長部３ｅ−１のボス部内周面側端部を周方向に向って回転方向前方へ曲率中心位置を変えて湾曲した形状となしたものである。２ｅはブレート付け根部である。
したがって、この第５実施例の軸流ファンにおいても、前記ボス部前面１−１に放射状に設けるガイドベーン３ｅをファンブレード２の付け根部付近の前縁まで延長して形成したボス部前面側延長部３ｅ−１と、該延長部をさらに前記ボス部外周面に沿って風下側に向って軸方向に直角に延長して形成したボス部外周面側延長部３ｅ−２とで形成することにより、前記第１実施例の軸流ファンと同様、ファンが回転した際にボス部前面１−１に添って流れる空気が矢印ホで示すように前記ガイドベーン３ｅの存在によりボス部外周面側へ放射状にガイドされ、かつボス部外周を軸方向に流れる。

図６に示す第６実施例の軸流ファンは、ガイドベーンのボス部前面１−１側の湾曲形状を前記図４、図５に示す軸流ファンのガイドベーン３ｄ、３ｅとほぼ同じ形状に変えた以外は、前記図３に示す第３実施例のものと実質的に同じ構造となした軸流ファンを例示したものである。すなわち、この第５実施例の軸流ファンのガイドベーン３ｆも、前記図４、図５に示す軸流ファンのガイドベーン３ｄ、３ｅと同様に、前記ボス部の前面１−１からファンブレード２の付け根部付近の前縁２−１まで延びるボス部前面側延長部３ｆ−１の形状を前記ボス部の内周側から外周面側に向ってガイド面を滑らかに凹状から凸状に途中から変えて湾曲した形状となしたものである。２ｆはブレート付け根部である。
したがって、この第６実施例の軸流ファンにおいても、前記ボス部前面１−１に放射状に設けるガイドベーン３ｆをファンブレード２の付け根部付近の前縁まで延長して形成したボス部前面側延長部３ｆ−１と、該延長部をさらに前記ボス部外周面に沿って風下側に向って軸方向に直角に延長して形成したボス部外周面側延長部３ｆ−２とで形成することにより、前記第３実施例の軸流ファンと同様、ファンが回転した際にボス部前面１−１に添って流れる空気が矢印ヘで示すように前記ガイドベーン３ｆの存在によりボス部外周面側へ放射状にガイドされ、かつボス部外周を軸方向に流れる。

なお、上記図１〜図６に示す軸流ファンでは、ガイドベーン３ａ〜３ｆのボス部外周面側延長部３ａ−２〜３ｆ−２を当該ボス部外周面の風下側端縁まで形成しているが、このガイドベーン３ａ〜３ｆのボス部外周面側延長部３ａ−２〜３ｆ−２の長さは、必ずしも当該ボス部外周面の風下側端縁までとする必要はなく、軸流ファンの大きさ、ボス部外周面の幅、ブレード付け根部の翼弦長さ等に応じて、ボス部外周面の幅より短く形成してもよいことはいうまでもない。

図７に示す第７実施例の軸流ファンは、そのボス部外周面側延長部の長さを当該ボス部外周面の幅より短く形成したガイドベーンを有する軸流ファンを例示したもので、図１に示す第１実施例の軸流ファンに適用した例を示す。すなわち、この第７実施例の軸流ファンは、ガイドベーン３ｇを前記ボス部の前面１−１からファンブレード２の付け根部付近の前縁２−１まで延びるボス部前面側延長部３ｇ−１と、該延長部３ｇ−１からさらに前記ボス部外周面に沿って風下側に向って軸方向に直角に延びて当該ボス部外周面の幅より短く形成したボス部外周面側延長部３ｇ−２とで構成したものである。
したがって、かかる構成の軸流ファンの場合でも、前記ボス部前面１−１に放射状に設けるガイドベーン３ｇをファンブレード２の付け根部付近の前縁まで延長して形成したボス部前面側延長部３ｇ−１と、ボス部外周面の幅より短く形成したボス部外周面側延長部３ｇ−２の存在により、ファンが回転した際にボス部前面１−１に添って流れる空気が矢印トで示すようにボス部外周面側へ放射状にガイドされ、かつボス部外周を軸方向に流れるため、その作用効果は前記した実施例１のものとほとんど変わらないことはいうまでもない。
なお、ここでは一例として実施例１の軸流ファンに適用した場合を示したが、他の実施例に適用しても同様の作用効果が得られることはいうまでもない。また、ここでは断面コ字状のボスに適用した例を示したが、断面台形状でコーン状のボスに適用してガイドベーンを非直角に設けてもよいことはいうまでもない。

なお、本発明にかかる前記軸流ファンは、樹脂材による射出成型あるいはアルミニウムまたはアルミニウム合金材による鋳造成型等によってファンブレード２およびガイドベーン３ａ〜３ｇをボス部１と一体に設けるか、あるいはガイドベーン３ａ〜３ｇをボス部と別体のものを取着して設ける。

本発明者らの実験によれば、例えば、本発明の軸流ファンと従来の軸流ファンを使用して、１３００ｒｐｍで回転させ同じ車輌抵抗で送風した場合の風量を比較すると、送風風量は１．２〜３．５％程度以上向上する結果が得られた。

本発明は、ボス部前面に放射状に設けるガイドベーンをファンブレードの前縁まで延長し、かつ該延長部をさらに前記ボス部外周面に沿って風下側に向って軸方向に直角に形成した構造としたことにより、ファン前方のボス部前面に放射状流れを生起し、かつボス部外周部付近の流れに斜流成分を持つよう空気の流れを著しく改善できると共に、ボス部前面に沿って流れる空気をボス部外周面側へ放射状にスムーズにガイドすることができるので、ボス部背面での回り込みも改善されて、消費馬力を抑えつつ高風量を得ることができると共に、ボス部に設ける前記ガイドベーンにより当該ボス部が補強されるので、ボス部の強度の向上にも有効である等、品質的に優れた軸流ファンを実現でき、また、自動車機関等の冷却用として回転駆動する軸流型のエンジン冷却用ファンのみならず、各種動力機関の冷却用ファン等にも適用可能である。

本発明に係る軸流ファンの第１実施例を示す三面図で、（ａ）は要部正面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線上の縦断側面図、（ｃ）は（ａ）のＢ−Ｂ線上の横断平面図である。 同じく本発明の第２実施例を示す三面図で、（ａ）は要部正面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線上の縦断側面図、（ｃ）は（ａ）のＢ−Ｂ線上の横断平面図である。 同じく本発明の第３実施例を示す三面図で、（ａ）は要部正面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線上の縦断側面図、（ｃ）は（ａ）のＢ−Ｂ線上の横断平面図である。 同じく本発明の第４実施例を示す三面図で、（ａ）は要部正面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線上の縦断側面図、（ｃ）は（ａ）のＢ−Ｂ線上の横断平面図である。 同じく本発明の第５実施例を示す三面図で、（ａ）は要部正面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線上の縦断側面図、（ｃ）は（ａ）のＢ−Ｂ線上の横断平面図である。 同じく本発明の第６実施例を示す三面図で、（ａ）は要部正面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線上の縦断側面図、（ｃ）は（ａ）のＢ−Ｂ線上の横断平面図である。 同じく本発明の第７実施例を示す三面図で、（ａ）は要部正面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線上の縦断側面図、（ｃ）は（ａ）のＢ−Ｂ線上の横断平面図である。 従来の軸流ファンの一例を示し、（ａ）は一部正面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線上の縦断側面図である。 従来の軸流ファンの他の例を示し、（ａ）は一部正面図、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ線上の縦断側面図である。 従来の軸流ファンの別の例を示し、（ａ）は一部正面図、（ｂ）は（ａ）のＣ−Ｃ線上の縦断側面図である。

符号の説明

１ ボス部
１−１ ボス部前面
２ ファンブレード
２−１ ブレードの前縁
２−２ ブレードの後縁
２ａ〜２ｇ ブレード付け根部
３ａ〜３ｇ ガイドベーン
４ 相手部材への取付け部材（インサート）

Claims (4)

1. ボス部の外周面に放射状に延びる複数枚のファンブレードと前記ボス部前面に放射状に設けるガイドベーンを有する軸流ファンにおいて、前記ガイドベーンがファンブレードの付け根部付近の前縁まで延長され、かつ該延長部はさらに前記ボス部外周面に沿って風下側に向って軸方向に形成された構造となしていることを特徴とする軸流ファン。
2. 前記ガイドベーンは、そのボス部外周面に沿って形成される部分が前記ファンブレード間に位置するように設けられていることを特徴とする請求項１に記載の軸流ファン。
3. 前記ガイドベーンは、前記ボス部と一体または別体であることを特徴とする請求項１または２に記載の軸流ファン。
4. 前記ガイドベーンは、前記ファンブレードの前縁部からボス部中心部に向ってガイド面が凸状の湾曲形状をしてなることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載の軸流ファン。