JP2009041436A - ファン - Google Patents

Abstract

【課題】回転駆動の際に生じる応力の最大値を低減することができるファンを提供する。
【解決手段】ファン１は、回転駆動することで流体を圧送するものであって、周方向に沿って等角度間隔で並設されたストラット３と、ストラット３の径方向外側に連結され、リング形状を呈するハブリング４と、ハブリング４の径方向外側に連結され、周方向に沿って等角度間隔で並設された複数の翼５と、を備えている。ここで、ファン１においては、翼５は、ハブリング４のストラット間Ｓに連結されており、当該ストラット間Ｓには、翼部５が２枚以上連結されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、回転駆動することで流体を圧送するファンに関する。

従来のファンとしては、周方向に沿って等角度間隔で並設された複数のリブ部と、リブ部の径方向外側に連結され、リング形状を呈するリング部と、リング部の径方向外側に連結され、周方向に沿って等角度間隔で並設された複数の翼部と、を備えたものが知られている（例えば、特許文献１参照）。
特開平３−１６０１９７号公報

ここで、上述したようなファンでは、リング部において隣接するリブ部の中間位置に翼部が連結されていることから、リング部における翼部が連結される部分の剛性が、比較的高くなっている。そのため、上述したようなファンでは、回転駆動すると、例えば図２（ｂ）に示すように、遠心力Ｆの影響により翼部５が伸長変形（図中のλ）され、翼部５においてリング部側の部分７（以下、「翼根元部」という）に応力集中してしまう。その結果、応力の最大値が高くなるおそれがある。

そこで、本発明は、回転駆動の際に生じる応力の最大値を低減することができるファンを提供することを課題とする。

上記課題を解決するために、本発明に係るファンは、回転駆動することで流体を圧送するファンであって、周方向に沿って等角度間隔で並設された複数のリブと、リブの径方向外側に連結され、リング形状を呈するリングと、リングの径方向外側に連結され、周方向に沿って等角度間隔で並設された複数の翼と、を備え、翼は、リングにおいて隣接するリブが連結された位置間に連結されており、当該位置間には、翼が２枚以上連結されていること、を特徴とする。

このファンよれば、翼部が、リング部において隣接するリブ部が連結された位置間に連結され、そして、この位置間には、翼部が２枚以上連結されている。これにより、翼部は、リング部の剛性が高い部分以外の部分に連結されることになる。よって、ファンを回転駆動した際、リング部において翼部が連結された部分が遠心力の影響で径方向に変形するのを許容でき、翼部の伸張変形を低減することが可能となる。従って、翼根元部に生じる応力を分散させることができ、応力の最大値を低減することが可能となる。

ここで、リング部において隣接するリブ部が連結された位置間には、翼部が２枚連結されていることが好ましい。この場合、ファンを回転駆動した際、複数のリブ部のそれぞれが、当該リブ部に近接する２枚の翼部の遠心力を受け持つことになり、よって、各翼部の伸張変形量を互いに等しくすることができる。その結果、各翼部の翼根元部に生じる応力の均一化が可能となり、翼根元部に生じる応力を一層分散させることができる。

このとき、リング部において、リブ部のうち一のリブ部が連結された位置と翼部のうち当該一のリブ部に近接する一の翼部が連結された位置との周方向に沿う距離は、一定とされていることが好ましい。この場合、ファンを回転駆動した際、複数のリブ部のそれぞれが、当該リブ部に近接する２枚の翼部の遠心力を確実に受け持つことになり、よって、各翼部の伸張変形量を確実に一定にすることができる。

また、翼部の径方向外側に連結され、リング形状を呈する外周リング部をさらに備える場合がある。このように、外周リングを備える場合、ファンを回転駆動した際に、翼部において外周リング部側の部分（以下、「翼端」という）に応力集中してしまうことがあるが、本発明によれば、上記作用と同様な作用が発揮されて翼端に生じる応力をも分散させることができ、よって、応力の最大値を低減することが可能となる。

本発明によれば、回転駆動した際に生じる応力の最大値を低減することが可能となる。

以下、添付図面を参照して、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。なお、図面の説明において同一又は相当要素には同一符号を付し、重複する説明は省略する。

図１は本発明の一実施形態に係るファンを示す正面図である。本実施形態に係るファンは、回転駆動することで流体を圧送するものであり、図１に示すように、ここでのファン１は、回転駆動することで流体を前方（図中の手前側）から後方（図中の奥側）に流体を圧送する軸流ファンである。なお、この「流体」は、空気やガス等の気体、水等の液体、粉体及びこれらの組み合わせを含むものである。

ファン１は、所謂プレート型のものであって、前方視において外形が円形状を成し、ボス２、ストラット（リブ部）３、ハブリング（リング部）４、翼（翼部）５及び外周リング（外周リング部）６を備えている。

ボス２は、回転中心Ｃ部分に設けられ、回転シャフト（不図示）を挿入するための孔２ａを有している。ストラット３は、リブ形状を呈し、ボス２の径方向外側に連結され、回転中心Ｃに対し放射状に延在している。このストラット３は、周方向に沿って等角度間隔（等ピッチ）で並設されており、ここでは、１２本のストラットが並設されている。なお、この「等角度」とは、角度が略等しいものを含む広義の等角度を意味し、例えば寸法公差や製造上の誤差等によるばらつきを含むものである（以下、同じ）。

ハブリング４は、ストラット３の径方向外側に連結され、回転中心Ｃを中心としたリング形状を呈している。翼５は、ハブリング４の径方向外側に連結され、周方向に沿って等角度間隔で並設されている。ここでは、２４枚の翼５が並設されている。この翼５は、回転方向Ａに対して傾斜する部分を有し、ファン１の回転駆動時に回転の軸方向に流体を圧送する構造となっている。具体的には、翼５は、後方（図中の奥側）に行くに従って回転方向（矢印Ａ方向）前側に傾斜すると共に、かかる傾斜の度合が径方向外側に行くに従って大きくなっている。外周リング６は、翼５の径方向外側に連結され、回転中心Ｃを中心としたリング形状を呈している。

ここで、本実施形態のファン１では、翼５は、ハブリング４において、隣接するストラット３が連結された位置間Ｓ（以下、単に「ストラット間Ｓ」という）に連結されている。つまり、ハブリング４においてストラット３及び翼５が連結された周方向位置は、一致しないようになっている。

また、ハブリング４のストラット間Ｓには、翼５が２枚連結されている。そして、図２（ａ）に示すように、ハブリング４において、ストラット３が連結された位置と、このストラット３に近接する翼５が連結された位置との周方向に沿う距離Ｌは、一定とされている。

このように構成されたファン１によれば、上記のように、翼５がハブリング４のストラット間Ｓに連結され、そして、このストラット間Ｓには、翼５が２枚連結されていることから、翼５がハブリング４の剛性が高い部分以外の部分に連結されることになる。よって、ファン１を回転駆動した際、ハブリング４において翼５が連結された部分４ａが遠心力の影響で径方向に変形するのを許容でき、翼５の伸張変形を低減することが可能となる。従って、翼根元部７に生じる応力を分散させることができ、応力の最大値を低減することができ、ひいては、ファン１の高速回転駆動化が可能となる。

また、上述したように、ハブリング４のストラット間Ｓには翼５が２枚連結されているため、ファン１を回転駆動した際、複数のストラット３のそれぞれが、当該ストラット３に近接する２枚の翼５の遠心力Ｆを受け持つことになり、よって、各翼５の伸張変形量を互いに等しくすることができる。その結果、各翼５の翼根元部７に生じる応力の均一化が可能となり、翼根元部７に生じる応力を一層分散させることができる。

なお、ファン１のように軸回りに回転する回転体にあっては、その構成、作用及び機能等が軸に対し対称（均一）とすることが、不具合抑制等の観点から好ましいため、上記効果、すなわち翼根元部７に生じる応力を均一化するという効果は、顕著であるといえる。

さらに、このように、翼５がハブリング４のストラット間Ｓに２枚連結される、つまり、ストラット３の数が翼５の半分となっていることから、ファン１の軽量化が可能である。また、このようにファン１が軽量化されることで、遠心力Ｆ自体の大きさも低下され、応力の最大値を一層低減することができる。

また、ファン１では、上述したように、ハブリング４において、ストラット３のうち一のストラット３が連結された位置と翼５のうち当該一のストラット３に近接する一の翼５が連結された位置との周方向に沿う距離Ｌが、一定とされている。よって、ファン１を回転駆動した際、複数のストラット３のそれぞれが、当該ストラット３に近接する２枚の翼５の遠心力Ｆを確実に受け持つことになり、よって、各翼５の伸張変形量を確実に一定にすることができる。

ちなみに、本実施形態のように外周リング６を備えている場合、ファン１を回転駆動した際に、翼５において外周リング６側の部分８（以下、「翼端８」という）に応力集中してしまうことがある。この点、本実施形態では、上述したように、ハブリング４において翼５が連結された部分４ａが遠心力の影響で径方向に変形するのを許容し、翼５の伸張変形を低減することから、翼端８に生じる応力をも分散させることができ、応力の最大値を低減することが可能となる。

ところで、従来のファンとしては、図２（ｂ）に示すように、ハブリング４において隣接するストラット３の中間位置に翼５が連結されているものがある。この場合、ハブリング４の翼５が連結される部分４ｂの剛性が、比較的高くなるため、回転駆動すると、遠心力Ｆの影響により翼５が伸長変形（図中のλ）され、翼根元部７に応力集中してしまい、応力の最大値が高くなるおそれがある。

また、従来のファンとして、図２（ｃ）に示すように、ハブリング４において、隣接するストラット３の中間位置に翼５ａが連結されると共に、ストラット３と周方向同位置に翼５ｂが連結される場合がある。この場合、回転駆動すると、翼５ａが連結されストラット３が連結されていないハブリング４の部分４ａでは、その変形が許容され、翼５ａの翼根元部に生じる応力が分散される。しかし、ハブリング４の翼５ｂが連結される部分４ｂでは、その剛性がストラット３により高くなっているため、遠心力Ｆの影響により翼５ｂが伸長変形（図中のλ）されて翼根元部７ｂに応力集中してしまい、応力の最大値が高くなるおそれがある。すなわち、この場合、各翼５の翼根元部７には、応力が高い箇所と低い箇所とが存在し、応力が不均一となる。その結果、応力が高い箇所に合わせて強度設計する必要があり、ファン１の質量が増大してしまう。

これに対し、本実施形態のファン１は、上述したように、翼５がハブリング４のストラット間Ｓに連結され、このストラット間Ｓには翼５が２枚連結されていることにより、ファン１を回転駆動した際、翼根元部７及び翼端８の応力を分散させて応力集中を抑制し、応力の最大値を低減することができる。その結果、軽量且つ翼根元部７及び翼端８の応力を均等に分布させたファン設計が可能となる。

以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。例えば、上記実施形態では、外周リング６を備えたが、場合によっては、この外周リングは備えなくともよい。また、上記実施形態では、周方向に沿う距離Ｌを一定としたが、この周方向に沿う距離Ｌは一定でなくともよい。例えば、周方向に沿う距離Ｌを略一定とする場合がある。

また、上記実施形態では、ハブリング４のストラット間Ｓに２枚の翼５を連結したが、３枚以上でもよい。この場合、ストラット（リブ部）の本数が一層低減されるため、一層の軽量化が可能となる。また、上記実施形態は軸流ファンであるが、遠心ファン又は斜流ファン等であってもよい。

本発明の一実施形態に係るファンを示す正面図である。 回転駆動した際のファンにおける変形原理を説明するための説明図である。

符号の説明

１…ファン、３…ストラット（リブ部）、４…ハブリング（リング部）、５…翼（翼部）、６…外周リング（外周リング部）。

Claims (4)

1. 回転駆動することで流体を圧送するファンであって、
   周方向に沿って等角度間隔で並設された複数のリブ部と、
   前記リブ部の径方向外側に連結され、リング形状を呈するリング部と、
   前記リング部の径方向外側に連結され、周方向に沿って等角度間隔で並設された複数の翼部と、を備え、
   前記翼部は、前記リング部において隣接する前記リブ部が連結された位置間に連結されており、
   当該位置間には、前記翼部が２枚以上連結されていること、を特徴とするファン。
2. 前記リング部において隣接する前記リブ部が連結された前記位置間には、前記翼部が２枚連結されていること、を特徴とする請求項１記載のファン。
3. 前記リング部において、前記リブ部のうち一のリブ部が連結された位置と前記翼部のうち当該一のリブ部に近接する一の翼部が連結された位置との周方向に沿う距離は、一定とされていること、を特徴とする請求項２記載のファン。
4. 前記翼部の径方向外側に連結され、リング形状を呈する外周リング部をさらに備えること、を特徴とする請求項１〜３の何れか一項記載のファン。

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