JP4046164B2

JP4046164B2 - 軸流フアン

Info

Publication number: JP4046164B2
Application number: JP2005079024A
Authority: JP
Inventors: セヨンパク; キョンソクチョ
Original assignee: Halla Visteon Climate Control Corp; Hanon Systems Corp
Current assignee: Hanon Systems Corp
Priority date: 2004-03-19
Filing date: 2005-03-18
Publication date: 2008-02-13
Anticipated expiration: 2025-03-18
Also published as: KR101018925B1; KR20050093343A; EP1577562A3; JP2005264944A; EP1577562A2; CN1333174C; EP1577562B1; US20050207894A1; US7585155B2; CN1670382A

Description

本発明は軸流フアンに関するものであって，特に高速回転時，翼の変形を小さくすることができる構造的な安定性を図ると共に，高効率および低回転数を達成することができる軸流フアンに関するものである。

図１に示すように，例えば，自動車のラジエター，コンデンサー等の熱交換器内部を通る熱交換媒体の冷却のために使用される軸流フアン１０は，モーターのような駆動源５０の軸５２と結合されるハブ（Ｈｕｂ）２０と，ハブ２０の外周に放射状に配置される多数の翼３０と，そして翼３０等の変形を防止するために翼３０等の端を連結するフアンバンド（ＦａｎＢａｎｄ）４０を備える。従って，駆動源５０からハブ２０に伝達される回転力によって軸流フアン１０が回転しながら、翼３０等によって空気が軸方向に送風される。
軸流フアン１０は通常合成樹脂材料で一体的に成形され，このような軸流フアン１０によって送風される空気を熱交換器側に効果的に案内するために，熱交換器に固定されるシュラウド（Ｓｈｒｏｕｄ）６０が使用される．シュラウド６０は，送風空気を案内するために軸流フアン１０が回転可能に挿入され得るサイズの送風口を有し、かつ駆動源であるモーター５０を支持するように形成される。

通常、軸流フアン１０の翼３０において，図２に示すように，回転方向側の縁である前縁（ＬｅａｄｉｎｇＥｄｇｅ）ＬＥと回転反対方向側縁である後縁（ＴｒａｉｌｉｎｇＥｄｇｅ）ＴＥが，ハブ２０との連結部である翼根（ＢｌａｄｅＲｏｏｔ）３２から翼３０等の中央部側には回転反対方向側に傾く後向曲げ角（ＢａｃｋｗａｒｄＳｗｅｅｐｉｎｇＡｎｇｌｅ）を有するが，フアンバンド４０との連結部である翼端（ＢｌａｄｅＴｉｐ）３４側には回転方向側に傾く前向曲角（ＦｏｒｗａｒｄＳｗｅｅｐｉｎｇＡｎｇｌｅ）を有する。このような曲角の変化は軸流フアンの性能において重要な要因になっているが，満足すべき送風効率と騒音低減効果を得るのは難しいことと知られている。

このような点を考慮して，本出願人は韓国公開特許第２００２−９４１８３号および同第２００２−９４１８４号の軸流フアンを提案した。
図３および図４に示したように，前者の軸流フアン１０ａは，前縁ＬＥおよび後縁ＴＥの曲角が翼根３２から翼端３４ａに行くほど後向から前向に，そして前向から後向に交互に行なわれる波形構造の翼３０ａを有する。さらに，同一半径上の翼３０ａの前縁ＬＥと後縁ＴＥとを結ぶ線であるコード長さ（ＣｈｏｒｄＬｅｎｇｔｈ）ＣＬは，翼根３２ａから翼端３４ａに行くほど漸増する。参照符号αは水平線Ｈに対する翼３０ａの設置角を示す。参照符号２０ａはハブ，４０ａはフアンバンドをそれぞれ示す。

図５および図６に示すように，後者の軸流フアン１０ｂは，前者と同様に波形構造の翼３０ｂを有しており，コード長さＣＬ（図４参照）が翼根３２ｂから翼端３４ｂに行くほど漸増する。さらに，翼３０ｂの翼根３２ｂ側が最大後向曲角を有し，翼端３４ｂ側は最大前向曲角を有している。参照符号２０ｂはハブ，４０ｂはフアンバンドをそれぞれ示す。
前記の波形構造の翼を有する軸流フアン等においては，曲角が変わる変曲点等の間の領域が空気の流動を分散させるように作用するため，空気の流動が集中するのが防止でき，送風効率が上昇するのは勿論，騒音も低減する。

しかし，先行技術等においては，コード長さＣＬが翼根３２ａ，３２ｂから翼端３４ａ，３４ｂに行くほど漸増するので，翼根３２ａ，３２ｂ側が構造的に不安定である。このため，軸流フアンが高速に回転する場合，翼３０ａ，３０ｂの変形が起こり，特に，翼端３４ａ，３４ｂ側の変形量が大きくなるに従って，より大きい騒音低減効果を得るのが困難であった。

さらに，後者の軸流フアン１０ｂの場合，前縁ＬＥと後縁ＴＥの中央とを結ぶ線である中央線（Ｍｉｄ−ＣｈｏｒｄＬｉｎｅ）ＭＬにおいて，ハブ中心Ｏと翼根３２ｂとを結ぶＬ０に対し，翼端３４ｂを結ぶ線Ｌ１が形成する角度α１より，ハブ中心Ｏから１番目および２番目の谷部分の変曲点Ｐ１，Ｐ２を結ぶ線Ｌ２，Ｌ３が形成する角度α２，α３が大きい（α１＜α２， α３）。即ち，中央線ＭＬに対し山と谷の高さの差が大きく，翼端３４ｂ側の前向曲角が度を過ぎて大きいため，満足するほどの風量を得るためには，回転数をあげる必要があり，騒音低減を効果的に達成するのが困難であった。
韓国公開特許第２００２−９４１８３号韓国公開特許第２００２−９４１８４号特開２００２−２２１１９５号公報

本発明は，高速回転時，翼の変形を少なくして構造的な安定性を図ると共に，高効率で低回転数の軸流フアンの提供を目的とする。

本発明による軸流ファンは、ハブ（Ｈｕｂ１２０）と，前記ハブ（１２０）の円周上に放射状に配置され，翼根（１３２）と翼端（１３４）との間で翼（１３０）の前縁（ＬＥ）及び後縁（ＴＥ）の形状を構成する曲角が回転方向に対して、後向から前向に、さらに前向から後向にと交互に変わる多翼の翼（１３０）を備え、同一半径上の翼（１３０）の前縁（ＬＥ）と後縁（ＴＥ）とを結ぶ直線であるコード長さ（ＣｈｏｒｄＬｅｎｇｔｈＣＬ）コード長さ（ＣｈｏｒｄＬｅｎｇｔｈＣＬ）は，翼根から翼（１３０）の中央側に行くほど漸減して所定の地点で最少値を有し，該最少値地点から翼端に行くほど漸増し、同一半径上の翼（１３０）の前縁（ＬＥ）と後縁（ＴＥ）とを結んだ任意の線の中央点を翼根（１３２）から翼端（１３４）側に結んだ線である中央線に対して，ハブの中心（Ｏ）と翼根（１３２）の前縁（ＬＥ）側と後縁（ＴＥ）側との中央の点とを結ぶ線（ＬＯ）を基準として、同一半径上の翼（１３０）の前縁（ＬＥ）と後縁（ＴＥ）とを結んだ任意の線の中央点を翼根（１３２）から翼端（１３４）側に結んだ線である中央線（ＭＬ）の変曲点（Ｐ１）、（Ｐ２）のうち、翼根（１３２）から２番目の谷部分の変曲点（Ｐ２）は１番目の谷部分の変曲点（Ｐ１）より回転方向の前側に位置することを特徴とする。

本発明によれば，前記ハブの外径をＲｈ，ハブの中心（Ｏ）から翼端までの距離をＲｔ、およびハブの中心から前記中央線（ＭＬ）に対する任意地点の距離をｒとする時，上記コード長さ（ＣＬ）は，
（ｒ−Ｒｈ）／（Ｒｔ−Ｒｈ）＝０．２〜０．６の間の地点で最少値を有することを特徴とする。

前記中央線（ＭＬ）において，ハブの中心（Ｏ）と、翼根（１３２）の前縁（ＬＥ）側と後縁（ＴＥ）側との中央の点とを継ぐ線（Ｌ０）に対し、ハブ中心（Ｏ）と、翼端（１３４）の前縁（ＬＥ）側と後縁（ＴＥ）側との中央の点とを結ぶ線（Ｌ１）が形成する角度（α１）は，同一半径上の翼（１３０）の前縁（ＬＥ）と後縁（ＴＥ）とを結んだ任意の線の中央点を翼根（１３２）から翼端（１３４）側に結んだ線である中央線（ＭＬ）の変曲点（Ｐ１）（Ｐ２）の内、ハブ中心（Ｏ）と１番目の谷部分の変曲点（Ｐ１）および２番目の谷部分の変曲点（Ｐ２）とを結ぶ線（Ｌ２），（Ｌ３）が形成する角度（α２，α３）より大きいことを特徴とする。

また、前記中央線（ＭＬ）において，ハブの中心（Ｏ）と、翼根（１３２）の前縁（ＬＥ）側と後縁（ＴＥ）側との中央の点とを結ぶ線（Ｌ０）に対し，ハブ中心と、同一半径上の翼（１３０）の前縁（ＬＥ）と後縁（ＴＥ）とを結んだ任意の線の中央点を翼根（１３２）から翼端（１３４）側に結んだ線である中央線（ＭＬ）の変曲点（Ｐ１）（Ｐ２）の内、１番目の谷部分の変曲点（Ｐ１）とを結ぶ線（Ｌ２）が形成する角度（α２）は，ハブ中心（Ｏ）と、翼端（１３４）の前縁（ＬＥ）側と後縁（ＴＥ）側との中央の点とを結ぶ線（Ｌ１）が形成する角度（α１）の１／２より小さいことを特徴とする。

さらに、前記各翼（１３０）の翼端（１３４）がフアンバンド（ＦａｎＢａｎｄ１４０）によって一体的に連結されていることを特徴とする。

本発明による軸流フアンによれば，翼根１３２側で翼１３０のコード長さＣＬが中央部より大きいため構造的に安定しており，回転時，翼端１３４側における変形量が少ないため、耐久性が向上する。
また、翼１３０の波形形状が緩慢に形成されており，中央線ＭＬが変化する２番目の谷部分の変曲点Ｐ２が１番目の谷部分の変曲点Ｐ１より回転方向の前側に位置しているため，低い回転数で十分な風量を得ることができ，騒音とともに，電力消費量も減らすことができる。従って、送風効率が向上し、騒音発生による不快感を減らすことができる。

以下、添付図面により本発明を詳細に説明する。

図８に示したように，本発明において，前縁ＬＥは翼１３０の回転方向側の縁，後縁ＴＥは翼１３０の回転反対方向側の縁，コード長さＣＬ（図４参照）は同一半径上の翼１３０の前縁ＬＥと後縁ＴＥとを結ぶ直線の長さ，中央線ＭＬは前縁ＬＥと後縁ＴＥの中央を結ぶ線，翼根１３２は翼１３０をハブ１２０と結合する部分，翼端１３４は翼１３０の外側の終端，前向曲角は翼１３０が回転方向側に傾く角度，後向曲角は翼１３０が回転反対方向側に傾く角度，を示す。なお，谷部分の変曲点Ｐ１，Ｐ２は曲角が後向から前向に変わる地点とそれぞれ定義する。

本発明による軸流フアン１００は，図７に示すように，ハブ１２０と，ハブ１２０の円周上に放射状に配置され，翼根１３２と翼端１３４との間の領域で曲角方向が交互に変わる多数の翼１３０を備える。即ち，翼１３０は，翼根１３２から翼端１３４までの領域で曲角方向が後向から前向に，さらに前向から後向に交互に変わる波形構造に形成され。
図８は，前縁ＬＥと後縁ＴＥが，それぞれ３つの変曲点によって曲角が交互に変わる波形構造の翼１３０を示している。本発明によれば，コード長さＣＬは，翼根１３２から翼１３０の中央側に行くほど低減する。さらに，コード長さＣＬは，ハブ１２０の外径をＲｈ，ハブ１２０の中心から翼端１３４までの距離をＲｔおよびハブ１２０の中心から前縁ＬＥと後縁ＴＥの中央を結ぶ中央線ＭＬに対する任意地点の距離をｒとする時，（ｒ−Ｒｈ）／（Ｒｔ−Ｒｈ）＝０．２〜０．６の間の地点で最少値を有する。さらに，コード長さＣＬは上記最少値地点から翼端１３４に行くほど漸増する。

このようなコード長さＣＬに関して，本発明による軸流フアンと従来の波形構造の翼を有する軸流フアンを比較したグラフを図９に示す。図９に示すように，本発明の軸流フアンにおける翼１３０のコード長さＣＬは，従来の軸流フアンにおける翼１３０のコード長さＣＬより翼根１３２側で大きく形成され構造的に安定化していることが分かる。
さらに，中央線ＭＬに関して，ハブ１２０の中心Ｏと翼根１３２とを結ぶ線ＬＯに対して，ハブ中心Ｏと翼端１３４とを結ぶ線Ｌ１が形成する角度α１は，ハブ中心Ｏと１番目の谷部分の変曲点Ｐ１および２番目の谷部分の変曲点Ｐ２とを結ぶ線Ｌ２，Ｌ３が形成する角度α２，α３より大きいことが好ましい。

さらに，中央線ＭＬに関して，ハブ中心Ｏと翼根１３２とを継なぐ線ＬＯに対し，ハブ中心Ｏと１番目の谷部分の変曲点Ｐ１とを継なぐ線Ｌ２が形成する角度α２は，ハブ中心Ｏと翼端１３４とを継なぐ線Ｌ１が形成する角度α１の１／２より小さいのが好ましい。
なお，中央線ＭＬに関し，ハブ中心Ｏと２番目の谷部分の変曲点Ｐ２とを結ぶ線Ｌ３と線ＬＯが形成する角度α３は，角度α２より回転方向の前側に位置するのが好ましい。即ち，２番目の谷部分の変曲点Ｐ２は，ハブ中心Ｏと翼根１３２とを結ぶ線ＬＯを基準として１番目の谷部分の変曲点Ｐ１より回転方向の前側に位置することを言う。

上記の変曲点Ｐ１，Ｐ２の位置（即ち，中央線（ＭＬ）の変化）に対して，本発明による軸流フアンと，従来の波形構造の翼を有する軸流フアンを比較したグラフを図１０に示す。即ち，図１０に示すように，ハブ１２０の中心０と翼根１３２とを結ぶ線ＬＯを基準として，フアン回転方向前側を“＋”，フアン回転方向の後側を“−”とする時，本発明軸流フアンの翼１３０では２番目の谷部分の変曲点Ｐ２が１番目の谷部分の変曲点Ｐ１よりフアン回転方向の前側に形成されているのが分かる。従来の軸流フアンの翼１３０では２番目の谷部分の変曲点Ｐ２が１番目の谷部分の変曲点Ｐ１よりフアン回転方向の後側に形成されているのが分かる。さらに，図１０に示すように，本発明による軸流フアンの翼１３０では後向から前向，前向から後向に交互に変わる曲角の方向変化の幅が従来の軸流フアンの翼１３０より小さいことが分かる。
また，本発明の軸流フアンでは，翼１３０の構造的な安定性のために，各翼１３０翼端１３４はフアンバンド１４０によって一体的に連結されるのが好ましい。

次に，上記のように，構成された本発明による軸流フアンの作用について説明する。
本発明による軸流フアンでは，翼根１３２側で翼１３０のコード長さＣＬが中央部より大きいため，構造的に安定化しており，ハブ１２０に結合されるモーターによって軸流フアンが回転する時，翼端１３４側における変形量が従来の波形構造の翼を有する軸流フアンより顕著に少ない。さらに，本発明の軸流フアンでは翼１３０の波形形状が従来の軸流フアンにおけるより緩慢になっており，２番目の谷部分の変曲点Ｐ２が１番目の谷部分の変曲点Ｐ１より回転方向の前側に位置しているため，回転数が低くても満足できるほどの風量を得ることができ，騒音が効果的に減少する。

図１１には，本発明の軸流フアンと従来の軸流フアンで同一風量を得る場合の回転数を比較したグラフを示す。即ち，１，６０２ｍ^３／Ｈの同一風量を得る場合，本発明の軸流フアンの回転数は１，９８３ｒｐｍである一方，従来の軸流フアンの回転数は２，２３７ｒｐｍであった。従って，本発明の軸流フアンが従来の軸流フアンに比べて回転数が１２％程度減少することが分かった。
さらに，図１２には，本発明の軸流フアンと従来の軸流フアンについて，同一風量を得る場合の電力消費量（Ｐｏｗｅｒ）を比較したグラフを示す。即ち，１，６０２ｍ^３／Ｈの同一風量を得る場合，本発明の軸流フアンの電力消費量は１６７．６Ｗである一方，従来の軸流フアンの電力消費量は１６９．１Ｗであった。従って，本発明の軸流フアンが従来の軸流フアンに比べて電力消費量が０．９％程度減少することが分った。

さらに，図１３には，本発明の軸流フアンと従来の軸流フアンについて，同一風量を得る場合の騒音を比較したグラフを示す。即ち，１，６０２ｍ^３／Ｈの同一風量を得る場合，本発明の軸流フアンの騒音は６５．０ｄＢ（Ａ）であるのに対し，従来の軸流フアンの騒音は６５．５ｄＢ（Ａ）であった。従って，本発明の軸流フアンが従来の軸流フアンに比べて騒音が０．５ｄＢ（Ａ）低減することが分った。

本発明では，翼根１３２と翼端１３４との間の領域において２個の谷部分の変曲点Ｐ１，Ｐ２によって曲角方向が交互に変わる軸流フアンを例に挙げて説明したが，３個以上の谷部分の変曲点によって曲角方向が交互に変わる軸流フアンに対しても，コード長さＣＬおよび谷部分の変曲点Ｐ１，Ｐ２の位置関係がそのまま適用され得るし，このようなものも本発明の範囲に含まれる。

従来の軸流フアンおよびシュラウド組立体の一例を示す分解斜視図である。従来の軸流フアンの一部正面図である。従来の軸流フアンの他の例を示す正面図である。コード（Ｃｈｏｒｄ）を定義するための翼の断面図である。従来の軸流フアンの他の例を示す斜視図である。図５に示した軸流フアンの一部正面図である。本発明による軸流フアンの例を示す正面図である。本発明による軸流フアンの一部拡大正面図である。本発明による軸流フアンと従来の軸流フアンにおけるコード長さ（ＣｈｏｒｄＬｅｎｇｔｈ）の変化を比較したグラフである。本発明による軸流フアンと従来の軸流フアンにおける中央線の変化を比較したグラフである。本発明による軸流フアンと従来の軸流フアンについて，同一風量を得る場合の回転数を比較したグラフである。本発明による軸流フアンと従来の軸流フアンについて，同一風量を得る場合の電力消耗量を比較したグラフである。本発明による軸流フアンと従来の軸流フアンについて，同一風量を得る場合の騒音を比較したグラフである。

符号の説明

１２０：ハブ（Ｈｕｂ）
１３０：翼
１３２：翼根
１３４：翼端
１４０：フアンバンド（ＦａｎＢａｎｄ）
ＣＬ：コード（Ｃｈｏｒｄ），
ＬＥ：前縁
ＭＬ：中央線，
Ｏ：ハブの中心
Ｐ１，Ｐ２：変曲点，
ｒ：ハブの中心から中央線上の任意地点までの距離，
Ｒｈ：ハブの外径，
Ｒｔ：ハブの中心から翼端までの距離，
ＴＥ：後縁。

Claims

ハブ（Ｈｕｂ１２０）と，前記ハブ（１２０）の円周上に放射状に配置され，翼根（１３２）と翼端（１３４）との間で翼（１３０）の前縁（ＬＥ）及び後縁（ＴＥ）の形状を構成する曲角が回転方向に対して、後向から前向に、さらに前向から後向にと交互に変わる多翼の翼（１３０）を備え、
同一半径上の翼（１３０）の前縁（ＬＥ）と後縁（ＴＥ）とを結ぶ直線であるコード長さ（ＣｈｏｒｄＬｅｎｇｔｈＣＬ）コード長さ（ＣｈｏｒｄＬｅｎｇｔｈＣＬ）は，翼根から翼（１３０）の中央側に行くほど漸減して所定の地点で最少値を有し，該最少値地点から翼端に行くほど漸増し、
同一半径上の翼（１３０）の前縁（ＬＥ）と後縁（ＴＥ）とを結んだ任意の線の中央点を翼根（１３２）から翼端（１３４）側に結んだ線である中央線に対して，ハブの中心（Ｏ）と翼根（１３２）の前縁（ＬＥ）側と後縁（ＴＥ）側との中央の点とを結ぶ線（ＬＯ）を基準として、同一半径上の翼（１３０）の前縁（ＬＥ）と後縁（ＴＥ）とを結んだ任意の線の中央点を翼根（１３２）から翼端（１３４）側に結んだ線である中央線（ＭＬ）の変曲点（Ｐ１）、（Ｐ２）のうち、翼根（１３２）から２番目の谷部分の変曲点（Ｐ２）は１番目の谷部分の変曲点（Ｐ１）より回転方向の前側に位置することを特徴とする軸流フアン。
前記ハブの外径をＲｈ，ハブの中心（Ｏ）から翼端までの距離をＲｔ、およびハブの中心から前記中央線（ＭＬ）に対する任意地点の距離をｒとする時，
上記コード長さ（ＣＬ）は，
（ｒ−Ｒｈ）／（Ｒｔ−Ｒｈ）＝０．２〜０．６の間の地点で最少値を有することを特徴とする請求項１に記載の軸流フアン．
前記中央線（ＭＬ）において，ハブの中心（Ｏ）と、翼根（１３２）の前縁（ＬＥ）側と後縁（ＴＥ）側との中央の点とを継ぐ線（Ｌ０）に対し、ハブ中心（Ｏ）と、翼端（１３４）の前縁（ＬＥ）側と後縁（ＴＥ）側との中央の点とを結ぶ線（Ｌ１）が形成する角度（α１）は，
同一半径上の翼（１３０）の前縁（ＬＥ）と後縁（ＴＥ）とを結んだ任意の線の中央点を翼根（１３２）から翼端（１３４）側に結んだ線である中央線（ＭＬ）の変曲点（Ｐ１）（Ｐ２）の内、ハブ中心（Ｏ）と１番目の谷部分の変曲点（Ｐ１）および２番目の谷部分の変曲点（Ｐ２）とを結ぶ線（Ｌ２），（Ｌ３）が形成する角度（α２，α３）より大きいことを特徴とする請求項２に記載の軸流フアン。
前記中央線（ＭＬ）において，ハブの中心（Ｏ）と、翼根（１３２）の前縁（ＬＥ）側と後縁（ＴＥ）側との中央の点とを結ぶ線（Ｌ０）に対し，ハブ中心と、同一半径上の翼（１３０）の前縁（ＬＥ）と後縁（ＴＥ）とを結んだ任意の線の中央点を翼根（１３２）から翼端（１３４）側に結んだ線である中央線（ＭＬ）の変曲点（Ｐ１）（Ｐ２）の内、１番目の谷部分の変曲点（Ｐ１）とを結ぶ線（Ｌ２）が形成する角度（α２）は，ハブ中心（Ｏ）と、翼端（１３４）の前縁（ＬＥ）側と後縁（ＴＥ）側との中央の点とを結ぶ線（Ｌ１）が形成する角度（α１）の１／２より小さいことを特徴とする請求項３に記載の軸流フアン。
前記各翼（１３０）の翼端（１３４）がフアンバンド（ＦａｎＢａｎｄ１４０）によって一体的に連結されていることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の軸流フアン。