JP2009127422A - 送風ファン - Google Patents

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Shigenori Takeuchi
茂徳 竹内
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Abstract

【課題】ブレードの重量増加を抑止しつつファン剛性を向上し、熱交換器のコア部に干渉してコア部にダメージを与えることを防止することが可能な送風ファンを提供すること。
【解決手段】複数のブレード52の外周端部521同士を周状に接続するリング部53を、2つの円筒部531、533からなる二重円筒構造とし、さらに、円筒部531、533間を拡がり部532および接続リブ534で接続することで、リング部53の剛性を向上している。
【選択図】図3

Description

本発明は、複数のブレードの外周端部同士を周状に接続するリング部を有する軸流式の送風ファンに関する。
従来技術として、下記特許文献1に開示された送風ファンがある。この送風ファンは、熱交換器に並設されて熱交換器のコア部に冷却風を送風するためのファンであり、円筒状のボス部から放射状に延びる複数のブレードと複数のブレードの外周端部に一体的に成形されたリング部とを有する軸流ファン(所謂リングファン)としている。
特開2005−106003号公報
近年、車両の大型化を抑制しつつ車室内の拡充を図るべく、車両エンジンルーム内に搭載される各機器同士が近接してきており、上記従来技術の送風ファンを車両に搭載する場合には、熱交換器のコア部との間隔が小さくなってきている。そのため、車両が冠水路等を走行した際には、回転作動する送風ファンは下方側から水に浸かって回転軸よりも下方側の部位が熱交換器のコア部側に変位し、送風ファンの外周側の部分がコア部に干渉してコア部にダメージを与える場合があるという問題がある。
送風ファンのブレードの肉厚を厚くしてブレードの剛性を向上し、送風ファンの周方向の一部が熱交換器コア部側へ変位することを抑制することも可能であるが、ブレードを厚くするとブレードの重量が大幅に上昇してしまうという不具合を発生する。
本発明は、上記点に鑑みてなされたものであり、ブレードの重量増加を抑止しつつファン剛性を向上し、熱交換器のコア部に干渉してコア部にダメージを与えることを防止することが可能な送風ファンを提供することを目的とする。
上記目的を達成するため、請求項1に記載の発明では、
回転中心に設けられるボス部(51)と、
ボス部(51)から放射状に延び、回転方向に相互に離間して配設された複数のブレード(52)と、
複数のブレード(52)の外周端部(521)同士を周状に接続するリング部(53)とを有し、
熱交換器(10)のコア部(11)に並設されて、コア部(11)の外部を流通してコア部内を流通する熱交換媒体を冷却するための冷却風を送風する軸流式の送風ファン(50)であって、
リング部(53)は、
回転軸(51A)を軸とする円筒状をなし、複数のブレード(52)の外周端部(521)に接続するリング第1円筒部(531)と、
回転軸(51A)を軸とする円筒状をなし、リング第1円筒部(531)の外周側にリング第1円筒部(531)から離間して設けられたリング第2円筒部(533)と、
リング第1円筒部(531)およびリング第2円筒部(533)の冷却風流れ上流側端部同士を全周にわたって接続するリング周状接続部(532a)とを備えることを特徴としている。
これによると、複数のブレード(52)の外周端部(521)同士を周状に接続するリング部(53)を、2つの円筒部(531、533)からなる二重円筒構造とし、リング部(53)の剛性を向上することができる。したがって、送風ファン(50)の周方向の一部が変位し熱交換器(10)のコア部(11)に干渉してコア部(11)にダメージを与えることを防止することが可能である。
また、請求項2に記載の発明では、リング部(53)は、リング第1円筒部(531)とリング第2円筒部(533)と間において径方向かつ回転軸方向に延びる板状をなし、リング第1円筒部(531)とリング第2円筒部(533)とを接続するリング接続リブ部(534)を備えることを特徴としている。
これによると、リング部(53)の剛性を一層向上することができる。したがって、送風ファン(50)の周方向の一部が変位し熱交換器(10)のコア部(11)に干渉してコア部(11)にダメージを与えることを確実に防止することが可能である。
また、請求項3に記載の発明では、請求項1または請求項2に記載の送風ファンにおいて、
ボス部(51)は、
回転軸(51A)を軸とする円筒状をなし、複数のブレード(52)の内周端部(522)に接続するボス第1円筒部(511)と、
回転軸(51A)を軸とする円筒状をなし、ボス第1円筒部(511)の内周側にボス第1円筒部(511)から離間して設けられたボス第2円筒部(513)と、
ボス第1円筒部(511)およびボス第2円筒部(513)の冷却風流れ上流側端部同士を全周にわたって接続するボス周状接続部(512a)とを備えることを特徴としている。
これによると、複数のブレード(52)の内周端部(522)が接続するボス部(51)を、2つの円筒部(511、513)からなる二重円筒構造とし、ボス部(51)の剛性を向上することができる。したがって、送風ファン(50)の周方向の一部が変位し熱交換器(10)のコア部(11)に干渉してコア部(11)にダメージを与えることを一層確実に防止することが可能である。
また、請求項4に記載の発明では、請求項3に記載の送風ファンにおいて、ボス部(51)は、ボス第1円筒部(511)とボス第2円筒部(513)と間において径方向かつ回転軸方向に延びる板状をなし、ボス第1円筒部(511)とボス第2円筒部(513)とを接続するボス接続リブ部(514)を備えることを特徴としている。
これによると、ボス部(51)の剛性を一層向上することができる。したがって、送風ファン(50)の周方向の一部が変位し熱交換器(10)のコア部(11)に干渉してコア部(11)にダメージを与えることをより一層確実に防止することが可能である。
また、請求項5に記載の発明では、
回転中心に設けられるボス部(51)と、
ボス部(51)から放射状に延び、回転方向に相互に離間して配設された複数のブレード(52)と、
複数のブレード(52)の外周端部(521)同士を周状に接続するリング部(53)とを有し、
熱交換器(10)のコア部(11)に並設されて、コア部(11)の外部を流通してコア部内を流通する熱交換媒体を冷却するための冷却風を送風する軸流式の送風ファン(50)であって、
ボス部(51)は、
回転軸(51A)を軸とする円筒状をなし、複数のブレード(52)の内周端部(522)に接続するボス第1円筒部(511)と、
回転軸(51A)を軸とする円筒状をなし、ボス第1円筒部(511)の内周側にボス第1円筒部(511)から離間して設けられたボス第2円筒部(513)と、
ボス第1円筒部(511)およびボス第2円筒部(513)の冷却風流れ上流側端部同士を全周にわたって接続するボス周状接続部(512a)とを備えることを特徴としている。
これによると、複数のブレード(52)の内周端部(522)が接続するボス部(51)を、2つの円筒部(511、513)からなる二重円筒構造とし、ボス部(51)の剛性を向上することができる。したがって、送風ファン(50)の周方向の一部が変位し熱交換器(10)のコア部(11)に干渉してコア部(11)にダメージを与えることを防止することが可能である。
また、請求項6に記載の発明では、請求項5に記載の送風ファンにおいて、ボス部(51)は、ボス第1円筒部(511)とボス第2円筒部(513)と間において径方向かつ回転軸方向に延びる板状をなし、ボス第1円筒部(511)とボス第2円筒部(513)とを接続するボス接続リブ部(514)を備えることを特徴としている。
これによると、ボス部(51)の剛性を一層向上することができる。したがって、送風ファン(50)の周方向の一部が変位し熱交換器(10)のコア部(11)に干渉してコア部(11)にダメージを与えることを確実に防止することが可能である。
なお、上記各手段に付した括弧内の符号は、後述する実施形態記載の具体的手段との対応関係を示す一例である。
以下、本発明の実施の形態を図に基づいて説明する。
(第1の実施形態)
本発明を適用した第1の実施形態について図1〜図3を用いて説明する。本実施形態の送風ファンである冷却ファン50を採用した熱交換モジュール(熱交換装置)1は、ラジエータ10と電動送風機20とからなり、自動車用エンジンの冷却水を冷却するものとしている。
図1は、熱交換モジュール1の側面図であり要部のみ縦断面を示している。図2は、冷却ファン50の構成を示す斜視図であり、図3は、冷却ファン50の要部断面図である。
図1に示すように、ラジエータ(熱交換器に相当)10は、チューブの長手方向が上下方向を向くようにして複数配列されることで形成されるコア部11を有し、このチューブの長手方向両端部が一対のタンク、即ち上タンク12および下タンク13に接続される、所謂バーチカルフロータイプのラジエータである。
ラジエータ10は、図示しない車両エンジンルーム内のエンジンの前側に搭載され、ここではエンジンからの冷却水(熱交換媒体に相当)は、上タンク12から流入し、コア部11のチューブ内を図1中の上側から下側に向けて流れ、下タンク13から流出してエンジンに戻るようになっている。
電動送風機20は、主にファンシュラウド30、電動モータ40、冷却ファン50からなり、ファンシュラウド30の外周部に設けられた複数の取付け部35によって、冷却用ファン50の回転軸51Aが水平方向を向くように、ラジエータ10のエンジン側(車両後方側)に固定され、ラジエータ10のコア部11に冷却用の空気を送風するようになっている。この電動送風機20は、車両のグリル側からエンジン側に向けて、即ちラジエータ10のコア部11からファンシュラウド30側に送風空気を吸引する、所謂吸込み式の電動送風機である。
ファンシュラウド30は、概略外形がラジエータ10のコア部11に対応した横長の矩形状であり、例えばガラス繊維を含有するポリプロピレン樹脂材からなり、取付け部35を含め、以下説明する各部位31〜36が射出成形により一体で形成されている。
ファンシュラウド30は、冷却ファン50の外周となる部位に段付き円筒形状のシュラウドリング部31を備えている。シュラウドリング部31の中心には、円筒形状のモータ保持部が形成されており、このモータ保持部は、放射状に延びてシュラウドリング部31に接続される複数のモータステー部34によって支持されている。
シュラウドリング部31とラジエータコア部11側のシュラウド30外周縁部との間には、滑らかに傾斜するダクト状のシュラウド導風部32が形成されており、冷却ファン50によって吸引される空気流をラジエータ10のコア部11の全域にわたって効率的に導くようになっている。
電動モータ40は、例えばフェライト式の直流モータであり、本体部をなす筒状のハウジングの内周面に固定子としてのフェライト磁石が固定され、さらにその内側に回転子としてのアーマチャ(コイル)が回転可能に装着されている。電動モータ40は、ファンシュラウド30のモータ保持部に固定されている。
図2にも示すように、送風ファンである冷却ファン50は、扁平有底筒状をなすボス部51の周方向(回転軸51Aを中心とする回転方向)に、相互に離間しつつ放射状に延びる複数のブレード52が形成された軸流式のファンであり、複数のブレード52の外周端部(外方側先端部)521は、周状に形成されたリング部53により相互に連結されて、所謂リングファンとなっている。
ボス部51、ブレード52、リング部53が例えばガラス繊維を含有するポリプロピレン樹脂材で一体成形されてなる冷却ファン50は、図1に示すように、ファンシュラウド30のシュラウドリング部31の内側に収容されて(内包されて)電動モータ40の回転シャフトに固定され、電動モータ40によって回転作動されるようになっている。
図3に冷却ファン50の要部径方向断面図を示すように、冷却ファン50のリング部53は、回転軸51A(図1参照)を軸として回転軸51Aと平行に延びる円筒形状をなし内周側面が各ブレード52の外周端部521にそれぞれ接続する円筒部(リング第1円筒部に相当、内側円筒部)531と、回転軸51A(図1参照)を軸として(すなわち円筒部531と同軸であり)回転軸51Aと平行に延びる円筒形状をなし円筒部531の外周側に円筒部531から離れて設けられた円筒部(リング第2円筒部に相当、外側円筒部)533とを備える二重リング構造(二重円筒構造)となっている。
リング部53は、円筒部531の冷却風流れ上流側の端部(円筒部531のラジエータ10側部)から全周にわたって径外方向に拡がるように延びる拡がり部532を有しており、拡がり部532の内側部分(リング周状接続部に相当)532aにより円筒部531と円筒部533の冷却風流れ上流側端部同士が全周にわたって接続されている。
また、円筒部531と円筒部533と間には、回転軸方向の全域にわたって、冷却ファン50の径方向かつ回転軸方向(図示上下左右方向)に延びる板状の接続リブ(リング接続リブ部)534が設けられており、円筒部531の外周面と円筒部533の内周面とを接続している。
本実施形態では、リング部53の回転軸方向長さ(冷却風流れ方向長さ)は約10mmとしており、両円筒部531、533を含む各部の肉厚はそれぞれ約2mmとしている。そして、円筒部531の外周面と円筒部533の内周面との間隔、すなわち接続リブ534の径方向高さは、両円筒部531、533の肉厚と同等の約2mmとしている。これらの寸法関係を設定することにより、リング部53一体成形時の成形性および離型性を良好なものとしている。
また、図2に示すように、接続リブ534は、冷却ファン50の回転方向において15°〜30°の範囲で所定等間隔に形成されており(すなわち12〜24個設けられており)、全周にわたって両円筒部531、533間の径方向間隔が変動し難くなっている。
上述の構成によれば、複数のブレード52の外周端部521同士を周状に接続するリング部53を、2つの円筒部531、533からなる二重円筒構造とし、さらに、円筒部531、533間を拡がり部532および接続リブ534で接続することで、リング部53の剛性を向上している。したがって、ブレード52を厚肉化して剛性を向上しなくても、冷却ファン50の周方向の一部が変位しラジエータ10のコア部11に干渉して(衝突して)コア部11にダメージを与えることを防止することができる。
特に車両が冠水路を走行した場合には、図1に水位面を二点鎖線で示すように水が浸入し、回転作動する冷却ファン50は下方側から水に浸かって回転軸51Aよりも下方側となる一部が揚力により車両前方側に大きく変位しようとする。本実施形態の冷却ファン50は、リング部53の剛性を全周にわたって高くしているので、車両が冠水路を走行した際に、冷却ファン50がラジエータ10のコア部11に干渉してコア部11にダメージを与えることを確実に防止することができる。
また、2つの円筒部531、533の冷却風流れ上流側の端部同士が拡がり部532の内側部分532aにより全周にわたって接続されて、両円筒部531、533間の上流端が閉塞されているので、二重円筒構造を採用しても通風抵抗となり難い。
また、リング部53は、両円筒部531、533が回転軸方向に延びるとともに、接続リブ534が回転軸方向に延びる平板状をなしているので、リング部53を備える冷却ファン50を回転軸方向に型開きする金型により容易に成形することができる。
また、冷却ファン50を成形する際にはボス部51にゲートを設けるが、リング部53を二重円筒構造とすることで成形品のウェルド面積を大きく確保することが可能であり、冷却ファン50の回転作動時の耐力を向上することができる。
(第2の実施形態)
次に、第2の実施形態について図4および図5に基づいて説明する。
本第2の実施形態は、前述の第1の実施形態と比較して、リング部53ではなくボス部51に剛性を向上する構成を採用した点が異なる。なお、第1の実施形態と同様の部分については、同一の符号をつけ、その説明を省略する。
図4に示すように、本実施形態の冷却ファン50のリング部53は、第1の実施形態で説明した円筒部533および接続リブ534を有しておらず、単円筒構造となっている。そして、本実施形態のボス部51に二重円筒構造を採用している。
図5に冷却ファン50の要部径方向断面図を示すように、冷却ファン50のボス部51は、回転軸51Aを軸として回転軸51Aと平行に延びる円筒形状をなし外周側面が各ブレード52の内周端部(内方側基端部)522にそれぞれ接続する円筒部(ボス第1円筒部に相当、外側円筒部)511と、回転軸51Aを軸として(すなわち円筒部511と同軸であり)回転軸51Aと平行に延びる円筒形状をなし円筒部511の内周側に円筒部511から離れて設けられた円筒部(ボス第2円筒部に相当、内側円筒部)513とを備える二重円筒構造となっている。
ボス部51は、円筒部511の冷却風流れ上流側の端部(円筒部511のラジエータ10側部)から全周にわたって径内方向に延びる先頭面部(先端面部)512を有しており、先頭面部512の外側部分(ボス周状接続部に相当)512aにより円筒部511と円筒部513の冷却風流れ上流側端部同士が全周にわたって接続されている。
また、円筒部511と円筒部513と間には、回転軸方向の全域にわたって、冷却ファン50の径方向かつ回転軸方向(図示上下左右方向)に延びる板状の接続リブ(ボス接続リブ部)514が設けられており、円筒部511の内周面と円筒部513の外周面とを接続している。
本実施形態では、ボス部51の回転軸方向長さ(冷却風流れ方向長さ)は約50mmとしており、両円筒部511、513を含む各部の肉厚はそれぞれ約2mmとしている。そして、円筒部511の内周面と円筒部513の外周面との間隔、すなわち接続リブ514の径方向高さは、両円筒部511、513の肉厚より大きく設定している(本例では約3mmとしている)。これらの寸法関係を設定することにより、ボス部51一体成形時の成形性および離型性を良好なものとしている。
また、接続リブ514は、冷却ファン50の回転方向において30°〜60°の範囲で所定等間隔に形成されており(すなわち6〜12個設けられており)、全周にわたって両円筒部511、513間の径方向間隔が変動し難くなっている。
上述の構成によれば、複数のブレード52の内周端部522が接続するボス部51を、2つの円筒部511、513からなる二重円筒構造とし、さらに、円筒部511、513間を先頭面部512および接続リブ514で接続することで、ボス部51の剛性を向上している。したがって、ブレード52を厚肉化して剛性を向上しなくても、車両の冠水路走行等により冷却ファン50の周方向の一部が変位しラジエータ10のコア部11に干渉して(衝突して)コア部11にダメージを与えることを防止することができる。
また、2つの円筒部511、513の冷却風流れ上流側の端部同士が先頭面部512の外側部分512aにより全周にわたって接続されて、両円筒部511、513間の上流端が閉塞されているので、二重円筒構造を採用しても通風抵抗となり難い。
また、ボス部51は、両円筒部511、513が回転軸方向に延びるとともに、接続リブ514が回転軸方向に延びる平板状をなしているので、ボス部51を備える冷却ファン50を回転軸方向に型開きする金型により容易に成形することができる。
(他の実施形態)
上記各実施形態では、接続リブ534、514を、2つの円筒部の間において回転軸方向の全域に設けていたが、一部に設けるものであってもよい。また、リング部53、ボス部51の剛性が充分に確保できるのであれば、接続リブ534、514を省略することも可能である。
また、上記第1の実施形態ではリング部53を二重円筒構造とし、上記第2の実施形態ではボス部51を二重円筒構造としていたが、両者とも二重円筒構造とするものであってもよい。
また、上記各実施形態では、熱交換モジュール1の熱交換器としてラジエータ10を対象としたが、これに限らず、冷凍サイクル用の凝縮器や、エンジン吸気冷却用のインタークーラ等を対象としても良い。また、熱交換器内を流通する熱交換媒体の流れ方向は、上下方向に限らず、水平方向となるようにしても良い。
また、電動送風機20は、吸込み式電動送風機として説明したが、冷却ファン50が熱交換器コア部の車両前方側に搭載される押込み式電動送風機としてもよい。
また、車両用の送風ファン以外、例えば定置式の熱交換器に冷却風を送る送風ファンに、本発明を適用するものであってもよい。
本発明を適用した第1の実施形態における送風ファンを採用した熱交換モジュール1の要部のみ縦断面を示した側面図である。 第1の実施形態の送風ファンの構成を示す斜視図である。 第1の実施形態の送風ファンの要部断面図である。 第2の実施形態の送風ファンの構成を示す斜視図である。 第2の実施形態の送風ファンの要部断面図である。
符号の説明
10 ラジエータ(熱交換器)
11 コア部
50 冷却ファン(送風ファン)
51 ボス部
51A 冷却ファンの回転軸
52 ブレード
53 リング部
511 円筒部(ボス第1円筒部)
512a 先頭面部の外側部分(ボス周状接続部)
513 円筒部(ボス第2円筒部)
514 接続リブ(ボス接続リブ部)
521 ブレードの外周端部
522 ブレードの内周端部
531 円筒部(リング第1円筒部)
532a 拡がり部の内側部分(リング周状接続部)
533 円筒部(リング第2円筒部)
534 接続リブ(リング接続リブ部)

Claims (6)

  1. 回転中心に設けられるボス部(51)と、
    前記ボス部(51)から放射状に延び、回転方向に相互に離間して配設された複数のブレード(52)と、
    前記複数のブレード(52)の外周端部(521)同士を周状に接続するリング部(53)とを有し、
    熱交換器(10)のコア部(11)に並設されて、前記コア部(11)の外部を流通して前記コア部内を流通する熱交換媒体を冷却するための冷却風を送風する軸流式の送風ファン(50)であって、
    前記リング部(53)は、
    回転軸(51A)を軸とする円筒状をなし、前記複数のブレード(52)の外周端部(521)に接続するリング第1円筒部(531)と、
    前記回転軸(51A)を軸とする円筒状をなし、前記リング第1円筒部(531)の外周側に前記リング第1円筒部(531)から離間して設けられたリング第2円筒部(533)と、
    前記リング第1円筒部(531)および前記リング第2円筒部(533)の冷却風流れ上流側端部同士を全周にわたって接続するリング周状接続部(532a)とを備えることを特徴とする送風ファン。
  2. 前記リング部(53)は、前記リング第1円筒部(531)と前記リング第2円筒部(533)と間において径方向かつ回転軸方向に延びる板状をなし、前記リング第1円筒部(531)と前記リング第2円筒部(533)とを接続するリング接続リブ部(534)を備えることを特徴とする請求項1に記載の送風ファン。
  3. 前記ボス部(51)は、
    前記回転軸(51A)を軸とする円筒状をなし、前記複数のブレード(52)の内周端部(522)に接続するボス第1円筒部(511)と、
    前記回転軸(51A)を軸とする円筒状をなし、前記ボス第1円筒部(511)の内周側に前記ボス第1円筒部(511)から離間して設けられたボス第2円筒部(513)と、
    前記ボス第1円筒部(511)および前記ボス第2円筒部(513)の冷却風流れ上流側端部同士を全周にわたって接続するボス周状接続部(512a)とを備えることを特徴とする請求項1または請求項2に記載の送風ファン。
  4. 前記ボス部(51)は、前記ボス第1円筒部(511)と前記ボス第2円筒部(513)と間において径方向かつ回転軸方向に延びる板状をなし、前記ボス第1円筒部(511)と前記ボス第2円筒部(513)とを接続するボス接続リブ部(514)を備えることを特徴とする請求項3に記載の送風ファン。
  5. 回転中心に設けられるボス部(51)と、
    前記ボス部(51)から放射状に延び、回転方向に相互に離間して配設された複数のブレード(52)と、
    前記複数のブレード(52)の外周端部(521)同士を周状に接続するリング部(53)とを有し、
    熱交換器(10)のコア部(11)に並設されて、前記コア部(11)の外部を流通して前記コア部内を流通する熱交換媒体を冷却するための冷却風を送風する軸流式の送風ファン(50)であって、
    前記ボス部(51)は、
    回転軸(51A)を軸とする円筒状をなし、前記複数のブレード(52)の内周端部(522)に接続するボス第1円筒部(511)と、
    前記回転軸(51A)を軸とする円筒状をなし、前記ボス第1円筒部(511)の内周側に前記ボス第1円筒部(511)から離間して設けられたボス第2円筒部(513)と、
    前記ボス第1円筒部(511)および前記ボス第2円筒部(513)の冷却風流れ上流側端部同士を全周にわたって接続するボス周状接続部(512a)とを備えることを特徴とする送風ファン。
  6. 前記ボス部(51)は、前記ボス第1円筒部(511)と前記ボス第2円筒部(513)と間において径方向かつ回転軸方向に延びる板状をなし、前記ボス第1円筒部(511)と前記ボス第2円筒部(513)とを接続するボス接続リブ部(514)を備えることを特徴とする請求項5に記載の送風ファン。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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