JP4161015B2 - 軸流ファン - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、内燃機関の駆動軸によって直接駆動もしくはベルト駆動、油圧駆動、モーター駆動等によって間接的に駆動される軸流ファンに係り、特にファンブレードの先端部の流体の流れを改善した軸流ファンに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
この種の軸流ファンは、内燃機関、油圧モーター、電気モーター等の駆動軸によって直接的あるいは間接的に回転駆動されるボス部と、このボス部の円周上に取付けられたファンブレードとから構成され、ボス部が回転駆動されることにより、ファンブレードが流体にながれを生じさせる。そして、ファンブレードは、流体を効率よくかきだすために、一般的に翼形状に湾曲して設けられている。しかるに、このようなファンブレードを有する軸流ファンの場合、ファンを通過した流体がファンの上流側へと逆流し、ファンの効率を低下させるという問題があった。そこで、ファンを通過した流体がファンの上流側へと逆流する現象を防止するため、ファン先端部の流れを改善した軸流ファンが提案されている（特開平４−８６３９９号公報等参照）。
この軸流ファンは、ファンブレードの側面にファンの軸線を含む平面と概ね平行に向けられた略三角形状の遠心成分要素が一体的に取付けられたもので、この遠心成分要素により、ファンを通過する流体の一部が半径方向側へと放射され、この放射流が空気の隔壁を形成することになって、流体の流れがファンの前面側へと回り込むのを阻止できるようになっている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかるに、前記遠心成分要素を有する軸流ファンは、ファンブレードの先端部の一部または全体を風上側へ折曲げて略三角形状の遠心成分要素を形成しているのでブレード先端部後縁側の流体の流れは改善されるものの、すべての風量域で改善されているのではないという問題がある。さらに、近年は、内燃機関の高馬力化に伴い、軸流ファンには高風量が求められ、消費馬力が増大する傾向にあるが、消費馬力が増大すると必然的にファンドライブにかかる負荷も大きくなるため、高風量で低馬力となるファンが求められている。
【０００４】
本発明は、上記した実状に鑑みなされたもので、ブレード先端部前縁側の流体の流れを悪化させることなくブレード先端部後縁側の流体の流れを改善し、風量に大きな影響を与えず馬力損失を抑え、ファン効率の高い高性能の軸流ファンを提供しようとするものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る軸流ファンは、ブレード先端部後縁側の側面に反り部を有し、この反り部はブレード先端部後縁からブレード先端部前縁側にブレード先端部翼弦長Ａ〜１／５Ａの長さ位置と、ブレード先端部後縁からブレード径方向長さＢの１／２Ｂ〜１／１０Ｂの長さ位置をつなぐ線上にて当該ブレード先端部が風上側へ５〜３０度の反り角度で、かつ滑らかなフィレットＲで折曲げられて形成されていることを特徴とするものである。
【０００６】
【発明の実施の形態】
図１は本発明に係るボス部を有する一体成形タイプの軸流ファンの一実施例を示す正面概念図、図２は同上軸流ファンのブレードの一部を拡大して示す正面概念図、図３は図２III−III線上の断面図、図４は図２に示すファンブレードを後縁側から見た側面概念図、図５は同じく図２に示すファンブレードを前縁側から見た側面概念図であり、１はボス部、２はファンブレード、２ａは反り部、３はスチールインサート、４は取付孔、Ａはブレード先端部翼弦長、Ａ´はブレード先端部後縁側からブレード先端部前縁側にかけてＡ〜１／５Ａの長さの反り部長さ、Ｂはブレード径方向長さ、Ｂ´はブレード先端部後縁側からブレード径方向に１／２Ｂ〜１／１０Ｂの径方向長さの反り部長さ、イはＡ´の長さ位置、ロはＢ´の長さ位置、Ｃはイとロを結ぶ線、θはブレード反り部２ａの反り角度である。
【０００７】
すなわち、本発明に係る軸流ファンは、円周上に取付孔４を有する円形のスチールインサート３が埋込まれたプラスチック製のボス部１の外周面に一体成形された複数枚のプラスチック製のファンブレード２を配置してなる軸流ファンにおいて、ブレード先端部後縁側の側面に反り部２ａを形成する。この反り部２ａは、図２、図３に示すごとく、ファンブレード２の先端部後縁からファンブレード２の先端部前縁側にブレード先端部翼弦長ＡのＡ〜１／５Ａの長さＡ´の位置イと、ファンブレード２の先端部後縁からファンブレード２の径方向長さＢの１／２Ｂ〜１／１０Ｂの径方向長さＢ´の位置ロをつなぐ線Ｃ上で、当該ブレード先端部が反り角度θ＝５〜３０度で、かつ滑らかなフィレットＲで風上側へ折曲げられて形成されているものである。ここで、フィレットＲについては、ブレードの大きさや翼厚、キャンバー等により変わるが、その条件としては、折曲げ部における流体の流れが不連続にならないよう滑らかにつながれており、かつ応力集中を起こさない程度の大きさが望ましい。
【０００８】
本発明において、ブレード先端部後縁側の側面に形成する反り部２ａの条件として、ファンブレード２の先端部後縁からファンブレード２の先端部前縁側にブレード先端部翼弦長ＡのＡ〜１／５Ａの長さＡ´の位置イと、ファンブレード２の先端部後縁からファンブレード２の径方向長さＢの１／２Ｂ〜１／１０Ｂの径方向長さＢ´の位置ロをつなぐ線Ｃ上に反り部２を形成することとしたのは、以下に記載する理由による。
すなわち、Ａ´は１／５Ａ未満ではブレードを折曲げていない状態とあまり変わらないため効果が得られないためである。
Ｂ´は１／１０Ｂ未満ではブレードを折曲げていない状態とあまり変わらないため効果が得られず、他方、１／２Ｂを超えると風量低下が大きくなり効率が低下するためである。
【０００９】
また、ブレード先端部の反り角度θを５〜３０度に限定したのは、５度未満では、ブレードを折曲げていない状態とあまり変わらないため効果が得られず、他方、３０度を超えると風量低下が大きくなり効率が低下するためである。
【００１０】
なお、フィレットＲは特に限定するものではないが、５ｍｍ程度以上が好ましい。
【００１１】
図６〜図８は本発明におけるファンブレードの最大静圧効率の実験データを例示したもので、図６はＢ´＝１／３Ｂ、θ＝２０度の場合のＡ´／Ａと最大静圧効率Ｅの関係を示す図、図７はＡ´＝１／２Ａ、θ＝２０度の場合のＢ´／Ｂと最大静圧効率Ｅの関係を示す図、図８は１／２Ａ、１／３Ｂの場合のθと最大静圧効率Ｅの関係を示す図である。これらのデータからも明らかなごとく、本発明の反り部の限定条件が適正であることがわかる。
【００１２】
【実施例】
本発明の軸流ファンの、風量Ｑに対する静圧Ｐ、消費馬力Ｌ、静圧効率Ｅを反り部を有しない従来の軸流ファンと比較して図９に示す。本実施例で使用した軸流ファンは、ボス外径φ２３５ｍｍ、ブレード先端部翼弦長Ａ１４５ｍｍ、ブレードの径方向長さＢ１４５ｍｍ、ブレード枚数９枚の軸流ファンを選択し、本発明の軸流ファンにおける各パラメータは、Ａ´＝８０ｍｍ、Ｂ´＝３５ｍｍ、θ＝２０度、フィレットＲ＝１０ｍｍで、回転速度は２０００ｒ／ｍｉｎで比較した。
図９に示すデータより、風量Ｑに対する静圧Ｐ、消費馬力Ｌ、静圧効率Ｅのいずれも、本発明の軸流ファンの方が優れていることが明らかである。
なお、ここではブレード、ボス一体成形ファンを例にとり説明したが、例えば特願２０００−４０２７５０号に記載されている組立式ファン等にも適用できることはいうまでもない。
【００１３】
【発明の効果】
以上説明したごとく、本発明の軸流ファンによれば、ブレード先端部の後縁側に適正な反り部を形成することにより、ブレード先端部前縁側の流体の流れを悪化させることなくブレード先端部後縁側の流体の流れを改善できるので、風量に大きな影響を与えず馬力損失を抑えることができるという優れた効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る軸流ファンの一実施例を示す正面概念図である。
【図２】同上軸流ファンのブレードの一部を拡大して示す正面概念図である。
【図３】図２III−III線上の断面図である。
【図４】図２に示すファンブレードを後縁側から見た側面概念図である。
【図５】同じく図２に示すファンブレードを前縁側から見た側面概念図である。
【図６】本発明の軸流ファンにおけるＢ´＝１／３Ｂ、θ＝２０度の場合のＡ´／Ａと最大静圧効率Ｅの関係を示す図である。
【図７】本発明の軸流ファンにおけるＡ´＝１／２Ａ、θ＝２０度の場合のＢ´／Ｂと最大静圧効率Ｅの関係を示す図である。
【図８】本発明の軸流ファンにおける１／２Ａ、１／３Ｂの場合のθと最大静圧効率Ｅの関係を示す図である。
【図９】本発明の実施例における風量Ｑに対する静圧Ｐ、消費馬力Ｌ、静圧効率Ｅを示す図である。
【符号の説明】
１ ボス部
２ ファンブレード
２ａ 反り部
３ スチールインサート
４ 取付孔
Ａ ブレード先端部翼弦長
Ａ´ ブレード先端部後縁からの反り部の翼弦長さ
Ｂ ブレード径方向長さ
Ｂ´ ブレード先端部後縁からの反り部の径方向長さ
イ Ａ´の長さ位置
ロ Ｂ´の長さ位置
Ｃ イとロを結ぶ線
θ ブレード反り角度

Claims (1)

1. 複数枚のファンブレードを周方向に所望間隔で配置してなる軸流ファンにおいて、ブレード先端部後縁側の側面に反り部を有し、この反り部はブレード先端部後縁からブレード先端部前縁側にブレード先端部翼弦長Ａ〜１／５Ａの長さ位置と、ブレード先端部後縁からブレード径方向長さＢの１／２Ｂ〜１／１０Ｂの長さ位置をつなぐ線上にて当該ブレード先端部が風上側へ５〜３０度の反り角度で、かつ滑らかなフィレットＲで折曲げられて形成されていることを特徴とする軸流ファン。