JP4618077B2 - 冷却ファンおよび送風機 - Google Patents

Description

本発明は、ファンブレードの外周端部にラッパ状に拡がるリング部が設けられた冷却ファン、およびその冷却ファンを用いた送風機に関するものである。

従来の冷却ファンとして、例えば特許文献１に示されるように、冷却ファンのブレードの外周端部に、リング部が設けられたものが知られている。図８に示すように、リング部１３０は、その幅寸法がブレード１２０の翼幅寸法よりも小さく設定されて、風上側に向けてラッパ状に拡がる拡がり部１３１を有しており、ここでは、送風性能向上のために、拡がり部１３１の起点が、ブレード１２０の風上側端部１２２から翼幅寸法の２５〜８５％の位置に設けられている。即ち、ブレード１２０の風上側端部１２２は、リング部１３０よりも突出した形となっている。

そして、上記突出した部位となるブレード１２０の外周端部１２１には、回転軸方向に延びてリング部１３０に接合される接合壁１３３が設けられており、ブレード１２０の外周端部１２１において正圧側から負圧側に空気が漏れるのを防止して、更なる送風性能の向上を図っている。
特開２００５−１０６００３号公報

しかしながら、上記接合壁１３３の端部１３３ａが冷却ファン１００の回転方向に対して、垂直方向に交差するように形成されているので、冷却ファン１００が回転作動する際に、ブレード１２０の外周側から流入する空気流れに対して、接合壁端部１３３ａが一気によぎるように移動していくので、空気流れの乱れが生じやすくなり、騒音悪化の要因となっていたことが解った。

本発明の目的は、上記問題に鑑み、ブレードのリング部から突出する部位に接合壁が形成されるものにおいて、空気流れの乱れ発生を抑制可能とする冷却ファンおよび送風機を提供することにある。

本発明は上記目的を達成するために、以下の技術的手段を採用する。

請求項１に記載の発明では、回転軸の周方向に複数配設されるブレード（１２０）の外周端部（１２１）にリング部（１３０）が設けられ、外周端部（１２１）での風上側端部（１２２）がリング部（１３０）から突出すると共に、その突出部において外周端部（１２１）から回転軸方向に延びてリング部（１３０）に接合される接合壁（１３３）が設けられた冷却ファンにおいて、接合壁（１３３）から連続して、ブレード（１２０）の回転進行方向に延設されて、リング部（１３０）に接合されながら略三角形状を成す延設壁（１３４）が設けられたことを特徴としている。

これにより、延設壁（１３４）の端部（１３４ａ）は、略三角形状の斜辺に相当する部位となり、回転軸に対して傾斜するように形成されるので、冷却ファン（１００）が回転作動する際に、端部（１３４ａ）がブレード（１２０）の外周側から流入する空気流れに対して、順次よぎるように移動していくので、空気流れの乱れ発生を抑制でき、この乱れによる騒音悪化を抑制することができる。

請求項２に記載の発明のように、請求項１に記載の冷却ファン（１００）を、リング部（１３０）の半径方向の外側に配設されるシュラウドリング部（２１０）から風上側に向けて拡がる導風部（２２０）が形成されるシュラウド（２００）に用いることで、騒音特性に優れる送風機（１０）とすることができる。

請求項３に記載の発明では、請求項２に記載の発明に対して、冷却ファン（１００）の中心がシュラウド（２００）の中心からずらされて、ブレード（１２０）の外周端部（１２１）がシュラウド（２００）のアウトラインからはみ出していることを特徴としている。

これにより、シュラウド（２００）からブレード（１２０）がはみ出す送風機（１０）においては、はみ出し部での空気流れの乱れが生じやすく、本冷却ファン（１００）の騒音低減効果を有効に引き出すことができる。

尚、上記各手段の括弧内の符号は、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ものである。

（第１実施形態）
本発明の第１実施形態を図１〜図６に示し、まず、具体的な構成について説明する。第１実施形態は、本発明の冷却ファン１００がシュラウド２００内に配設されて、モータ３００によって回転作動される送風機（電動ファン）１０に適用したものとしている。

この送風機１０は、シュラウド２００の四隅に設けられた取付け部２５０によって、図示しない自動車用ラジエータのエンジン側に固定され、ラジエータのコア部１ａ（図２）に冷却用の空気を送風するものである。ここでは、車両のグリル側からエンジン側に向けて、即ちラジエータのコア部１ａから冷却ファン１００側に送風空気を吸引するいわゆる吸込み式の送風機１０としている。

冷却ファン１００は、ガラス繊維を略２０％含有するポリプロピレン材より成るいわゆる軸流ファンであり、図３、図４に示すように、ボス部１１０、ブレード１２０、リング部１３０が射出成形により一体で形成されている。冷却ファン２００作動時の回転方向は、図３中で示す右方向としている。

ボス部１１０は、一方側が閉塞された円筒状を成しており、その軸心が回転作動時の回転軸となっている。ボス部１１０の閉塞された側の壁部の中心部には、アルミニウム製の金属インサート１１１がインサート成形されている。そして、金属インサート１１１の中心部には、後述するモータ３００のシャフトが嵌入されるシャフト穴１１１ａが設けられている。

ボス部１１０の外周には、その周方向に複数（本実施形態では５枚）配設されて、それぞれが放射状に延びるブレード１２０が設けられており、ここでは、外径は３４０ｍｍの設定としている。尚、冷却ファン１００の外径寸法については、車両への搭載性や必要とされる送風性能に応じて、一般的には、２５０ｍｍ〜４００ｍｍ程度の範囲で設定される。

そして、ブレード１２０の外周端部１２１にはリング部１３０が設けられている。リング部１３０の幅寸法（以下、リング幅寸法）Ｒｗは、ブレード１２０の外周端部１２１におけるボス部１１０の回転軸方向の翼幅寸法Ｂｗより小さく成るように設定されている。具体的には、翼幅寸法Ｂｗに対するリング幅寸法Ｒｗの比が２０〜８０％と成るようにしている。

リング部１３０には、ブレード１２０の風上側に向けてラッパ状に拡がる拡がり部１３１が設けられている。ここでは、拡がり部１３１は、リング部１３０の本体部に対して半径方向外方に延びる壁をＲ形状で結んで形成されるようにしている。そして、この拡がり部１３１の起点（ここではＲ部の起点）１３２は、ブレード１２０の外周端部１２１での風上側端部１２２から翼幅寸法Ｂｗの２５〜８５％の位置（望ましくは３５〜７５％の位置、本実施形態では略５０％の位置）となっている。よって、風上側端部１２２は、リング部１３０から突出した形となっている。

リング部１３０の風上側および風下側におけるブレード１２０の外周端部１２１の全領域には、図５に示すように、回転軸方向に延びてリング部１３０に接合される三角状の接合壁１３３が設けられている。そして、本発明の特徴として、ブレード１２０の風上側において、上記接合壁１３３から連続して、ブレード１２０の回転進行方向に三角状に延設される延設壁１３４を設けるようにしている。即ち、延設壁１３４は、接合壁１３３とリング部１３０との間に設けられて、その形状が直角三角形を成しており、直角を挟む二辺のうち、一方の辺が接合壁１３３と接合され、他方の辺がリング部１３０に接合されている。そして、残りの斜辺に相当する部位が、延設壁１３４の端部１３４ａとして、回転軸方向に対して傾斜するように設けられている。

シュラウド２００（図１）は、ガラス繊維を２５〜３０％程度含有するポリプロピレン材より成り、上記した図示しないラジエータへの取付け部２５０を含め、以下説明する各部位２１０〜２４０が射出成形により一体で形成されている。シュラウド２００の外形は、ラジエータのコア部１ａ（図２）に相当する矩形状を成しており、その略中央には上記冷却ファン１００を内包するシュラウドリング部２１０が形成されている。即ち、シュラウドリング部２１０は、冷却ファン１００が後述するモータ３００と共にシュラウド２０に取付けされた時に、リング部１３０の半径方向の外側に位置するようにしている。

シュラウドリング部２１０とシュラウド２００の矩形状外周部との間には冷却ファン１００の風上側に向けて拡がる導風部２２０が形成されており、図２に示すように、シュラウドリング部２１０における導風部２２０の起点２２１は、リング部１３０の拡がり部１３１の起点１３２近傍に設定されるようにしている。

そして、シュラウドリング部２１０の中心には円形のモータ保持部２３０が形成され、このモータ保持部２３０は、放射状に延びてシュラウドリング部２１０に接続される複数のモータステー部２４０によって支持されている。

モータ保持部２３０には、モータ３００が固定され、更にモータ３００のシャフト（図示せず）は、冷却ファン１００のシャフト穴１１１ａに嵌入され、モータのシャフトと冷却ファン１００とが固定されている。因みに、モータ３００は、周知の直流フェライトモータであり、図示しないコントローラに接続されている。コントローラは、モータ３００に流す電流のＯＮ−ＯＦＦ時間の比率を変化させて平均電流値を可変するものであり、ラジエータの必要冷却能力に応じて、直結される冷却ファン１００の回転数を可変して送風量を調整する。

このように形成される送風機１０においては、モータ３００の作動によって、冷却ファン１００が回転作動され、ラジエータのコア部１ａに冷却用の空気を送風し、ラジエータにおける冷却水からの放熱を促進する。

本発明においては、リング部１３０の風上側において、接合壁１３３から延設される三角状の延接壁１３４を設けるようにしているので、図６に示すように、冷却ファン１００が回転作動する際に、延設壁１３４の端部１３４ａがブレード１２０の外周側から流入する空気流れに対して、図中の１、２、３のように、順次よぎるように移動していくので、空気流れの乱れ発生を抑制でき、この乱れによる騒音悪化を抑制することができる。

１／３オクターブバンド周波数に対する音圧レベルの測定結果を図７に示す。本発明品は、広い周波数領域において、音圧の低減がなされており、オーバーオール値で５．４ｄＢの低減を得ることができた。尚、送風性能については、従来技術品、本発明品共に同等の値が得られ、従来技術で得られた送風性能向上に対する悪影響はなかった。

（その他の実施形態）
上記実施形態においては、延設壁１３４は直角三角形として形成したが、端部１３４ａが回転軸方向に対して傾斜するように設けられて、ブレード１２０の外周側から流入する空気流れに対して、順次よぎるようにできれば良く、端部１３４ａは、凹状、凸状となるように曲線で形成しても良い。

また、送風機１０として、冷却ファン１００の外周端部１２１がシュラウド２００の矩形状外周部内に納まるものとして説明したが、冷却ファン１００の中心がシュラウド２００の中心からずらされて、外周端部１２１がシュラウド２００の矩形状外周部（アウトライン）からはみ出す場合に適用しても良い。この場合は、はみ出し部での空気流れの乱れが生じやすく、本冷却ファン１００の騒音低減効果を有効に引き出すことができる。

また、送風機１０としては、吸込み式に限らず、押し込み式に適用しても良い。即ち、シュラウド２００の導風部２２０、およびラジエータのコア部１ａが冷却ファン１００の風下側に配設される場合である。

また、冷却ファン１００は、モータ３００によって回転作動される電動式の送風機１０としたが、これに限らず、例えば、車両エンジンの駆動力によって回転作動されるエンジンファンとしても良い。

また、冷却ファン１００によってラジエータに送風空気を供給するものとして説明したが、これに限らず空調装置の冷媒凝縮用の凝縮器や、オイル冷却用のオイルクーラや、吸入空気冷却用のインタークーラ等他の熱交換器を対象とするものとしても良い。

第１実施形態における送風機を示す正面部である。 図１におけるＡ−Ａ部を示す断面図である。 冷却ファンを示す正面図である。 図３におけるＢ−Ｂ部を示す断面図である。 図４におけるＣ方向から見た矢視図である。 延設壁近傍における送風空気の流れ状態を示す斜視図である。 従来技術に対する本発明の音圧レベルを示すグラフである。 従来技術における送風空気の流れ状態を示す斜視図である。

符号の説明

１０ 送風機
１００ 冷却ファン
１２０ ブレード
１２１ 外周端部
１２２ 風上側端部
１３０ リング部
１３３ 接合壁
１３４ 延設壁
２００ シュラウド
２１０ シュラウドリング部
２２０ 導風部

Claims (3)

1. 回転軸の周方向に複数配設されるブレード（１２０）の外周端部（１２１）にリング部（１３０）が設けられ、前記外周端部（１２１）での風上側端部（１２２）が前記リング部（１３０）から突出すると共に、その突出部において前記外周端部（１２１）から前記回転軸方向に延びて前記リング部（１３０）に接合される接合壁（１３３）が設けられた冷却ファンにおいて、
   前記接合壁（１３３）から連続して、前記ブレード（１２０）の回転進行方向に延設されて、前記リング部（１３０）に接合されながら略三角形状を成す延設壁（１３４）が設けられたことを特徴とする冷却ファン。
2. 前記請求項１に記載の冷却ファン（１００）と、
   前記リング部（１３０）の半径方向の外側に配設されるシュラウドリング部（２１０）から風上側に向けて拡がる導風部（２２０）が形成されるシュラウド（２００）とを有することを特徴とする送風機。
3. 前記冷却ファン（１００）の中心が前記シュラウド（２００）の中心からずらされて、前記ブレード（１２０）の外周端部（１２１）が前記シュラウド（２００）のアウトラインからはみ出していることを特徴とする請求項２に記載の送風機。

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