JP4994974B2

JP4994974B2 - 軸流ファン

Info

Publication number: JP4994974B2
Application number: JP2007175677A
Authority: JP
Inventors: 正佳臼井
Original assignee: Usui Co Ltd
Current assignee: Usui Co Ltd
Priority date: 2007-07-03
Filing date: 2007-07-03
Publication date: 2012-08-08
Anticipated expiration: 2027-07-03
Also published as: JP2009013853A

Description

本発明は、一般に自動車機関等の冷却用として回転駆動する軸流型のエンジン冷却用ファンに係り、より詳しくはボス部（ハブ）の外周面に放射状に延びる複数枚のファンブレードを有する軸流ファンに関するものである。

この種の従来の軸流ファンとしては、例えば図９（ａ）、（ｂ）に示すように、断面形状が略Ｔ字形の円筒状のボス部（ハブ）１１の外周面に放射状に延びる複数枚のファンブレード１２が突設された構造によって構成されたものが知られている。この軸流ファンの場合は、前記ボス部１１の内周面側のほぼ中央部に軸芯に対しほぼ直角に突出した取付け壁１１ａに相手部材への取付け部材（インサート）１３の一部が埋設されて取付けられている。

また、図１０（ａ）、（ｂ）に示すように、円筒環状のボス部（ハブ）２１の外周面に放射状からなる複数枚のファンブレード１２が突設され、かつ前記ボス部２１の内周面側に、軸芯方向に直角な相手部材への取付け部材２３が設けられた軸流ファンであって、前記ボス部２１のファンブレード間の壁部に切欠き送気溝２２が設けられたエンジン冷却用ファン（特許文献１参照）や、図１１（ａ）、（ｂ）に示すように、ボス部３１から放射状に延びる複数枚のファンブレード３２を有する軸流ファンであって、前記ボス部の軸方向端面のうち前記ファンブレード３２の前縁側に位置する曲面３２ａが、この軸端面側からファンブレードの付け根側に設けて構成された射出成型による軸流ファン（特許文献２参照）等が知られている。
実公昭６３−２５３５９号公報特開２００２−３１００９７号公報

しかしながら、前記図９に示す軸流ファンは、図中に矢印で示すように円筒状のボス部（ハブ）１１の内部へ空気あるいは風が流れ込むことにより渦流が発生し、ボス部１１の前面付近の風や空気の流れが悪化するという欠点がある。また、図１０に示すエンジン冷却用ファンの場合は、ボス部２１内側と該ボス部２１の内周面側に設けられた取付け部材２３との間へ空気あるいは風が流れ込むことにより渦流が発生し、前記の軸流フンと同様、ボス部１１の前面付近の風や空気の流れが悪化するという欠点に加え、ボス部を切欠いているため該ボス部の強度が低いという欠点がある。さらに、図１１に示す軸流ファンの場合は、ファンブレード３２の付け根部の曲面３２ａに沿ってブレード３２の根元を空気が周方向に流れ易いという欠点がある。

本発明は上記した従来の軸流ファンの欠点を解消するためになされたもので、ファンブレードの前縁側をボス部前面より風上側に突出させ、かつ該ファンブレード前縁側のブレード付け根部をボス部内径側へ延長せしめ、ファンブレード付け根部の前縁側とボス部前面との間に空間を設けたり、あるいはファンブレード付け根部にリブを設けることにより、ファン前方の気流の流れを改善でき、消費馬力を抑えつつ高風量を得ることができると共に、ボス部の強度も高く、かつ生産性も良好な軸流ファンを提供しようとするものである。

本発明に係る軸流ファンは、ボス部の外周面に放射状に延びる複数枚のファンブレードを有する軸流ファンにおいて、前記ファンブレードの前縁側がボス部前面より風上側に突出し、かつ該ファンブレード前縁側のブレード付け根部が該ボス部内径側へ延長され、さらに該ファンブレード付け根部の前縁側とボス部前面との間に空間が設けられ、前記空間部分における前記ファンブレードの付け根部と前記ボス部前面との間に、リブが設けられた構成となしたことを特徴とするものである。

また、この軸流ファンの前記空間に面する側の前記ファンブレードの翼断面輪郭形状は、前記ボス部外周位置における前記ファンブレードの翼断面輪郭形状とほぼ同一であることを好ましい態様とするものである。

さらに、本発明は、前記ファンブレードの付け根部の前縁が、前記ボス部外周位置よりほぼ該ボス部肉厚またはボス部肉厚程度まで延長されて設けられ、かつ前記ファンブレードの付け根部に前記リブが設けられていることを好ましい態様とするものである。

本発明はまた、前記リブを、前記ファンブレードの前縁部に設けたり、前記ボス部内径と外径の略中間位置まで延長して設けたり、前記ファンブレードの背面側の前縁部に設けたりすることを好ましい態様とするものである。

さらに、本発明の軸流ファンは、前記ファンブレードの付け根部の前縁が、前記ボス部内径近くまで延長され、かつ前記ファンブレードの付け根部の前縁側の風上側に、放射状のガイドベーンを兼ねるリブを設けることを好ましい態様とするものである。

本発明に係る軸流ファンは、ファンブレードの前縁側をボス部前面より風上側に突出させ、かつ該ファンブレード前縁側のブレード付け根部を該ボス部内径側へ延長せしめ、さらに該ファンブレード付け根部の前縁側とボス部前面との間に空間を設けたことにより、ボス部前面に沿って流れる空気をボス部外周面側へ放射状にガイドすることができるので、消費馬力を抑えつつ高風量を得ることができる。また、前記空間部分におけるファンブレードの付け根部とボス部前面との間に設けるリブ、およびファンブレードの付け根部の前縁側の風上側に設けるガイドベーンを兼ねるリブにより、ファンブレードおよびボス部が補強されるので、ボス部の強度の向上にも有効である。

図１は本発明に係る軸流ファンの第１実施例を示す三面図で、（ａ）は要部正面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線上の縦断側面図、（ｃ）は（ａ）のＢ−Ｂ線上の横断平面図、図２は同じく本発明の第２実施例を示す三面図で、（ａ）は要部正面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線上の縦断側面図、（ｃ）は（ａ）のＢ−Ｂ線上の横断平面図、図３は同じく本発明の第３実施例を示す三面図で、（ａ）は要部正面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線上の縦断側面図、（ｃ）は（ａ）のＢ−Ｂ線上の横断平面図、図４は同じく本発明の第４実施例を示す三面図で、（ａ）は要部正面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線上の縦断側面図、（ｃ）は（ａ）のＢ−Ｂ線上の横断平面図、図５は同じく本発明の第５実施例を示す三面図で、（ａ）は要部正面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線上の縦断側面図、（ｃ）は（ａ）のＢ−Ｂ線上の横断平面図、図６は同じく本発明の第６実施例を示す三面図で、（ａ）は要部正面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線上の縦断側面図、（ｃ）は（ａ）のＢ−Ｂ線上の横断平面図、図７は同じく本発明の第７実施例を示す三面図で、（ａ）は要部正面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線上の縦断側面図、（ｃ）は（ａ）のＢ−Ｂ線上の横断平面図、図８は同じく本発明の第８実施例を示す三面図で、（ａ）は要部正面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線上の縦断側面図、（ｃ）は（ａ）のＢ−Ｂ線上の横断平面図であり、１はボス部、１−１はボス部前面、２はファンブレード、２−１はブレードの前縁、２−２はブレードの後縁、２ａ〜２ｈはブレード付け根部、３ａ〜３ｈは空間部、４はボス部の補強部材を兼ねた相手部材への取付け部材（インサート）、５ａ〜５ｈはリブである。

図１に示す第１実施例の軸流ファンは、断面形状が略コ字形のボス部（ハブ）１の外周面に当該ボス部より放射状に延びる複数枚のファンブレード２を有し、該ファンブレード２の前縁２−１側がボス部前面１−１より風上側に突出し、かつ前記ファンブレード２の前縁２−１側の比較的広幅のブレード付け根部２ａがボス部１の当該ボス部肉厚の約半分程度まで延長され、該ブレード付け根部２ａの前縁２−１側とボス部前面１−１との間に空間部３ａが形成された構成となし、かつ前記空間部３ａに縦長のリブ５ａが設けられた構成となしたものである。かかる構成において、前記空間部３ａに面した前記ファンブレード２の翼断面輪郭形状は、前記ボス部外周位置における前記ファンブレードの翼断面輪郭形状とほぼ同一である。４ａは相手部材への取付け部材（インサート）４に設けられた締結用ボルト孔である。

すなわち、この軸流ファンは、ファンブレード２の前縁２−１側のブレード付け根部２ａの一部をボス部１の内径方向に当該ボス部の肉厚のほぼ半分程度まで延長するとともに、該ブレード付け根部２ａとボス部前面１−１との間に空間部３ａを形成することにより、ファンが回転した際にボス部前面１−１に添って流れる空気が矢印イで示すように前記空間部３ａよりボス部外周面側へ放射状にガイドされ、かつボス部外周を軸方向に流れるように構成すると共に、前記空間部３ａに設けたリブ５ａにより当該ファンブレード２の付け根部を補強したものである。

かかる構成の軸流ファンは、樹脂材による射出成型あるいはアルミニウムまたはアルミニウム合金材による鋳造成型等によってボス部１の外周面に前記ファンブレード２が、ボス部前面１−１にブレード付け根部２ａがそれぞれ当該ボス部と空間３ａを有して一体に設けられている。

図２に示す第２実施例の軸流ファンは、空間部に設けるリブ５ｂの厚さをボス部１のほぼ肉厚とした以外は、前記図１に示すものと実質的に同じ構造となした軸流ファンを例示したものである。すなわち、この第２実施例の軸流ファンは、ファンブレード２の前縁２−１側のブレード付け根部２ｂをボス部１の肉厚程度まで延長し、該ブレード付け根部２ｂの前縁２−１側とボス部前面１−１との間に空間部３ｂを形成し、該空間部３ｂにボス部の肉厚とほぼ同程度のリブ５ｂを設けることにより、ファンが回転した際にボス部前面１−１に添って流れる空気が矢印ロで示すように前記空間部３ｂよりボス部外周面側へ放射状にガイドされ、かつボス部外周を軸方向に流れるように構成すると共に、前記空間部３ｂに設けたリブ５ｂにより当該ファンブレード２の付け根部を補強したものである。なお、本実施例においても、前記空間部３ｂに面した前記ファンブレード２の翼断面輪郭形状は、前記ボス部外周位置における前記ファンブレードの翼断面輪郭形状とほぼ同一であることはいうまでもない。

図３に示す第３実施例の軸流ファンは、前記ファンブレード２のブレード付け根部２ｃとボス部前面１−１との間の該ボス部前面側に補強用のリブ５ｃを設けた以外は、前記図２に示すものと実質的に同じ構造となした軸流ファンを例示したものである。すなわち、この第３実施例の軸流ファンは、ファンブレード２の前縁２−１側のブレード付け根部２ｃをボス部１の肉厚の約２／３程度まで延長し、該ブレード付け根部２ｃの前縁２−１側とボス部前面１−１との間に形成された空間部３ｃに、リブ５ｃを当該ボス部前面１−１の外周部近くに設けた構成とすると共に、前記空間部３ｃに設けたリブ５ｃにより当該ファンブレード２の付け根部を補強したものである。かかる構成の軸流ファンの場合は、ファンが回転した際にボス部前面１−１に添って流れる空気は、矢印ハで示すようにリブ５ｃで囲まれた空間部３ｃよりボス部外周面側へ放射状にガイドされ、かつボス部外周面を軸方向に流れると共にリブ５ｃの存在によりファン高速回転時の変形に伴う応力集中を防止する。なお、本実施例においても、前記空間部３ｃに面した前記ファンブレード２の翼断面輪郭形状は、前記ボス部外周位置における前記ファンブレードの翼断面輪郭形状とほぼ同一であることはいうまでもない。

図４に示す第４実施例の軸流ファンは、前記ファンブレード２のブレード付け根部２ｄとボス部前面１−１との間に前縁２−１側に突出するリブ５ｄを設けた以外は、前記図３に示すものと実質的に同じ構造となした軸流ファンを例示したものである。すなわち、この第４実施例の軸流ファンは、ファンブレード２の前縁２−１側のブレード付け根部２ｄをボス部１の肉厚程度まで延長し、該ブレード付け根部２ｄの前縁２−１側とボス部前面１−１との間に形成された空間部３ｄに、当該ブレード付け根部２ｄの前縁２−１側に一部が突出するリブ５ｄを設けた構成とすると共に、該リブ５ｄにより当該ファンブレード２の付け根部を補強したものである。すなわち、かかる構成の軸流ファンの場合は、ファンが回転した際にボス部前面１−１に添って流れる空気は、矢印ニで示すようにリブ５ｄで囲まれた空間部３ｄよりボス部外周面側へ放射状にガイドされ、かつボス部外周面を軸方向に流れると共にリブ５ｄの存在によりファン高速回転時の変形に伴う応力集中を防止する。なお、本実施例においても、前記空間部３ｄに面した前記ファンブレード２の翼断面輪郭形状は、前記ボス部外周位置における前記ファンブレードの翼断面輪郭形状とほぼ同一であることはいうまでもない。

図５に示す第５実施例の軸流ファンは、前記ファンブレード２のブレード付け根部２ｅとボス部前面１−１との間の該ボス部前面側にリブ５ｅを設けた以外は、前記図３に示すものと実質的に同じ構造となした軸流ファンを例示したものである。すなわち、この第５実施例の軸流ファンは、ファンブレード２の前縁２−１側のブレード付け根部２ｅをボス部１の肉厚の約半分程度まで延長し、該ブレード付け根部２ｅの前縁２−１側とボス部前面１−１との間に形成された空間部３ｅに、リブ５ｅを当該ボス部前面１−１の外周部近くに設けた構成とすると共に、前記空間部３ｅに設けたリブ５ｅにより当該ファンブレード２の付け根部を補強したものである。かかる構成の軸流ファンの場合は、ファンが回転した際にボス部前面１−１に添って流れる空気は、矢印ホで示すようにリブ５ｅで囲まれた空間部３ｅよりボス部外周面側へ放射状にガイドされ、かつボス部外周面を軸方向に流れると共にリブ５ｅの存在によりファン高速回転時の変形に伴う応力集中を防止する。なお、本実施例においても、前記空間部３ｅに面した前記ファンブレード２の翼断面輪郭形状は、前記ボス部外周位置における前記ファンブレードの翼断面輪郭形状とほぼ同一であることはいうまでもない。

図６に示す第６実施例の軸流ファンは、ファンブレード２の前縁２−１側の比較的広幅のブレード付け根部２ｆのほぼ中間部分に、ボス部前面１−１の内径方向に延びる矩形のリブ５ｆを設けた以外は前記図２に示すものと実質的に同じ構造となした軸流ファンを例示したものである。すなわち、この第６実施例の軸流ファンは、ファンブレード２の前縁２−１側のブレード付け根部２ｆをボス部１の肉厚程度まで延長するとともに、そのほぼ中間部にボス部前面１−１の内径方向に延びる矩形のリブ５ｆを形成し、前記ブレード付け根部２ｆの前縁２−１側とボス部前面１−１との間に空間部３ｆを形成することにより、ファンが回転した際にボス部前面１−１に添って流れる空気が矢印ヘで示すように前記空間部３ｆよりボス部外周面側へ放射状にガイドされ、かつボス部外周面を軸方向に流れるように構成すると共に、前記リブ５ｆにより当該ファンブレード２の付け根部を補強したものである。なお、本実施例においても、前記空間部３ｆに面した前記ファンブレード２の翼断面輪郭形状は、前記ボス部外周位置における前記ファンブレードの翼断面輪郭形状とほぼ同一であることはいうまでもない。また、前記リブ５ｆは、図８（ｂ）に鎖線ｆ´で示すように矩形に替えて略三角形とすると軽量化によい。

図７に示す第７実施例の軸流ファンは、ファンブレード２のブレード付け根部を当該ブレードの後縁２−２側近くまで位置するブレード付け根部２ｇとし、かつ該ブレード付け根部２ｇのブレード前縁２−１側からブレード曲面に沿って略台形状の補強リブ５ｇを設けた以外は、前記図３に示すものと実質的に同じ構造となした軸流ファンを例示したものである。すなわち、この第７実施例の軸流ファンは、ファンブレード２の後縁２−２側近くまで位置する広幅のブレード付け根部２ｇをボス部１の肉厚ほぼ同程度まで延長し、該ブレード付け根部２ｇとボス部前面１−１との間に形成された空間部３ｇの当該ブレード前縁２−１側からブレード曲面に沿って略台形状のリブ５ｇを設けた構成とすると共に、該リブ５ｇにより当該ファンブレード２の付け根部を補強したものである。かかる構成の軸流ファンの場合は、ファンが回転した際にボス部前面１−１に添って流れる空気は、矢印トで示すように当該ブレード前縁２−１に形成された空間部３ｇよりボス部外周面側へ放射状にガイドされ、かつボス部外周面を軸方向に流れる。なお、本実施例においても、前記空間部３ｇに面した前記ファンブレード２の翼断面輪郭形状は、前記ボス部外周位置における前記ファンブレードの翼断面輪郭形状とほぼ同一であることはいうまでもない。

図８に示す第８実施例の軸流ファンは、ファンブレードの付け根部の前縁が、前記ボス部内径近くまで延長され、かつ前記ファンブレードの付け根部の前縁側の風上側に、ガイドベーンを兼ねるリブを設けたもので、ファンブレード２の前縁２−１側のブレード付け根部２ｈをボス部１の肉厚程度まで延長し、前記ブレード付け根部２ｈとボス部前面１−１との間に空間部３ｈを形成するとともに、当該ブレード付け根部の前縁側の風上側に放射状のガイドベーンを兼ねるリブ５ｈを形成し、該リブ５ｈにより当該ファンブレード２の付け根部を補強したものである。かかる構成の軸流ファンの場合は、ファンが回転した際にボス部前面１−１に添って流れる空気が矢印チで示すように前記空間部３ｈよりボス部外周面側へ放射状にガイドされ、かつボス部外周面を軸方向に流れると同時に、前記放射状のガイドベーンを兼ねるリブ５ｈの作用により、ファン前方のボス部前面に矢印リで示す放射状流れを生起し、かつボス部外周面付近の流れに斜流成分を生じることによりボス部前面の気流の流れが滑らかになり改善される。なお、本実施例においても、前記空間部３ｈに面した前記ファンブレード２の翼断面輪郭形状は、前記ボス部外周位置における前記ファンブレードの翼断面輪郭形状とほぼ同一であることはいうまでもない。また、前記リブ５ｈは、図８（ｂ）に鎖線ｈ´で示すように矩形に替えて略三角形とすると軽量化によい。

本発明者らの実験によれば、例えば、本発明の軸流ファンと従来の軸流ファンを使用して、１３００ｒｐｍで回転させ同じ車輌抵抗で送風した場合の風量を比較すると、送風風量は０．５〜３．２％程度以上向上する結果が得られた。

本発明は、ファンブレードの前縁側をボス部前面より風上側に突出させ、かつ該ファンブレード前縁側のブレード付け根部を該ボス部内径側へ延長せしめ、さらに該ファンブレード付け根部の前縁側とボス部前面との間に空間を設けるという構成を採用することにより、ボス部前面に沿って流れる空気をボス部外周面側へ放射状にガイドして当該ボス部外周面を軸方向に流すことができるので、消費馬力を抑えつつ高風量を得ることができる。また、前記空間部分におけるファンブレードの付け根部とボス部前面との間に設けるリブ、およびファンブレードの付け根部の前縁側の風上側に設けるガイドベーンを兼ねるリブにより、ファンブレードおよびボス部が補強されるので、ボス部の強度の向上にも有効であり、自動車機関等の冷却用として回転駆動する軸流型のエンジン冷却用ファンのみならず、各種動力機関の冷却用ファン等にも適用可能である。

本発明に係る軸流ファンの第１実施例を示す三面図で、（ａ）は要部正面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線上の縦断側面図、（ｃ）は（ａ）のＢ−Ｂ線上の横断平面図である。同じく本発明の第２実施例を示す三面図で、（ａ）は要部正面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線上の縦断側面図、（ｃ）は（ａ）のＢ−Ｂ線上の横断平面図である。同じく本発明の第３実施例を示す三面図で、（ａ）は要部正面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線上の縦断側面図、（ｃ）は（ａ）のＢ−Ｂ線上の横断平面図である。同じく本発明の第４実施例を示す三面図で、（ａ）は要部正面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線上の縦断側面図、（ｃ）は（ａ）のＢ−Ｂ線上の横断平面図である。同じく本発明の第５実施例を示す三面図で、（ａ）は要部正面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線上の縦断側面図、（ｃ）は（ａ）のＢ−Ｂ線上の横断平面図である。同じく本発明の第６実施例を示す三面図で、（ａ）は要部正面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線上の縦断側面図、（ｃ）は（ａ）のＢ−Ｂ線上の横断平面図である。同じく本発明の第７実施例を示す三面図で、（ａ）は要部正面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線上の縦断側面図、（ｃ）は（ａ）のＢ−Ｂ線上の横断平面図である。同じく本発明の第８実施例を示す三面図で、（ａ）は要部正面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線上の縦断側面図、（ｃ）は（ａ）のＢ−Ｂ線上の横断平面図である。従来の軸流ファンの一例を示し、（ａ）は一部正面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線上の縦断側面図である。従来の軸流ファンの他の例を示し、（ａ）は一部正面図、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ線上の縦断側面図である。従来の軸流ファンの別の例を示し、（ａ）は一部正面図、（ｂ）は（ａ）のＣ−Ｃ線上の横断平面図である。

符号の説明

１ボス部
１−１ボス部前面
２ファンブレード
２−１ブレードの前縁
２−２ブレードの後縁
２ａ〜２ｈブレード付け根部
３ａ〜３ｈ空間部
４相手部材への取付け部材（インサート）
５ａ〜５ｈリブ

Claims

ボス部の外周面に放射状に延びる複数枚のファンブレードを有する軸流ファンにおいて、前記ファンブレードの前縁側がボス部前面より風上側に突出し、かつ該ファンブレード前縁側のブレード付け根部が該ボス部内径側へ延長され、さらに該ファンブレード付け根部の前縁側とボス部前面との間に空間が設けられ、前記空間部分における前記ファンブレードの付け根部と前記ボス部前面との間に、リブが設けられた構成となすとともに、前記ファンブレードの付け根部の前縁が、前記ボス部外周位置よりほぼ該ボス部肉厚またはボス部肉厚程度まで延長されて設けられ、さらに前記ファンブレードの付け根部に前記リブが設けられていることを特徴とする軸流ファン。
前記リブが、前記ファンブレードの背面側の前縁部に設けられていることを特徴とする請求項１に記載の軸流ファン。