JPH02233899A - 軸流ファン - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業」−の利用分野］ 本発明は、流体に流れを生じさせる軸流ファンに関する
． ［従来の技術］ 軸流ファンは、電動モータ、内燃機関等の駆動源によっ
て回転駆動されるボス部と、このボス部の円周上に取り
付けられた翼とから構成され、ボス部が回転駆動される
ことにより、翼が流体に流れを生じさせる． そして、翼は、流体を効率よくかきだすために、一般的
に円弧、または放物線状に反って設けられている。この
翼の反り形状（キャンバ形状）は、送風能力以外に、回
転騒音に大きく関連している．そして、従来のキャンバ
形状は、トライアンドエラーを繰り返し、決定していた
． この従釆の翼の断面形状を、自動車のラジエー夕内を流
れる冷却水を強制冷却するラジエータ冷却用の軸流ファ
ンを用いて説明する．この軸流ファンの翼の断面を第８
図に示す． この翼１０１は薄肉翼で、最大キャンバａ（翼弦Ｃから
キャンバ線ｄまでの高さの最大値）は、翼弦長ｅ（前縁
Ｃ１と後縁Ｃ２とを結ぶ直線の長さ）の４％前後に設け
られていた．また、最大キャンバ位置ｂ（前縁Ｃ１から
最大キャンバａまでの長さ）は、翼弦長ｅの４０％前後
に設けられていた．［発明が解決しようとする課題］ ラジエー夕用冷却ファンを、シュラウドと伴にラジエー
タコアに装着した状態で、冷却ファンを作動させた冷却
ファンの後流部における空気の軸流速度分布の一例を第
９図に示す．ラジエータコアは一般に矩形を呈し、翼の
軌跡は円形を呈する．このため、シュラウド内を通過し
た空気の軸流速度分布は、冷却ファンの軌跡に対して一
様では無く、シュラウドの上下、左右で軸流速度が速く
なる． そして、冷却ファンを通過する空気の軸流速度が変化す
ると、迎え角（翼入り口における流れの翼弦に対する角
度、第８図の角度α）が変化する．ラジエータコアをシ
ュラウドと件にラジエータコアに装着した状態で、冷却
ファンを作動させ、翼の回転位置と、翼端部における空
気の軸流速度と、迎え角との関係を第１０図に示す．こ
のグラフに示すように、迎え角は、冷却ファンを通過す
る空気の軸流速度変化に応じて、８゜〜１０゜の間で変
化する。

一方、ボス部が回転すると、翼が前方の空気を後方へか
きだし、流体に流れを生じさせる。この時、翼の上面（
翼負圧面）に負圧が発生する。

従来の翼を備えた軸流ファンを作動させ、迎え角が８゜
の時（迎え角が最小の時）の圧力係数分布と、迎え角が
１０”の時（迎え角が最大の時）の圧力係数分布を第１
１図に示す。なお、迎え角が８゜の時の圧力係数分布を
破線に示し、迎え角が１０゜の時の圧力係数分布を実線
に示す． ここで、翼各部における、迎え角が最小の時の圧力係数
と迎え角が最大の時の圧力係数との差の絶対値を、黄弦
方向へ積分する．この積分値は、圧力変動を示す．この
圧力変動が大きいと回転騒音が大きく、逆に圧力変動が
小さいと回転騒音が小さい．そして、従来の翼を備えた
軸流ファンの、迎え角が８゜と１０゜とで変化した際の
圧力変動は、第４図の点βに示すような値を示す．つま
り、従来の翼を用いた軸流ファンは、迎え角が変化する
と、圧力変動により、回転騒音を発生する問題点を備え
ていた． 従来の翼をボス部の周囲に４枚取り付けたラジエー夕用
冷却軸流ファンの騒音特性を第７図の破線に示す．この
グラフに示すように、従来の翼を使用した軸流ファンは
、回転騒音力偽十分に低減されていなかった． 本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、その目的
は、回転騒音の小さな軸流ファンの提供にある． ［課題を解決するための手段］ 上記の目的を達成するために、本発明の軸流ファンは、
次の技術的手段を採用する． 軸流ファンは、駆動力を受けて回転するボス部と、この
ボス部の周囲に連結された翼とを具備する．そして、本
発明のｇは、薄肉翼で、かつ反りを備える．この反りは
、最大キャンバが、翼弦長の５〜８％の範囲内に設けら
れるとともに、最大キャンバ位置が、翼弦長の２０〜４
０％の範囲内に設けられる． ［作用］ 軸流ファンの翼の最大キャンバを翼弦長の５〜８％の範
囲内に設け、かつ最大キャンバ位置を翼弦長の２０〜４
０％の範囲に設けると、翼の回転中に迎え角が変化して
も、翼負圧面の圧力係数分布があまり変化しない． 逆に、最大キャンバを翼弦長の５〜８％の範囲外とに設
ける、あるいは最大キャンバ位置を翼弦長の２０〜４０
％の範囲外に設けると、翼の回転中に迎え角が変化した
際、翼負圧面の圧力係数分布が大きく変化する． この結果、本発明の範囲内で翼を形成することにより、
迎え角が変化しても圧力変動を小さく押さえることがで
きる． ［発明の効果］ 本発明は、以上の作用で説明したように、迎え角が変化
しても圧力変動を小さく押さえることができるため、迎
え角の変化に起因する軸流ファンの回転騒音を低減する
ことができる． ［実施例コ 次に、本発明の軸流ファンを自動車用ラジエータの冷却
ファンとして用いた実施例に基づき説明する。

第３図は自動車用ラジエー夕の概略構造を示す．自動車
に装着されるラジエータコア１は、車両走行用のエンジ
ン２の冷却水を空気と熱交換して冷却するもので、空気
と冷却水とを強制的に熱交換させる冷却ファン３を備え
る．本実施例の冷却ファン３は、冷却ファン３の吸引す
る空気がラジエータコア１を通過する引き込みタイプで
ある。

そして、本実施例の冷却ファン３は、電動モータ４によ
って回転される．なお、冷却ファン３の駆動源は、エン
ジン２の出力を用いても良い．ラジエータコア１には、
シュラウド５が装着されている．このシュラウド５は、
冷却ファン３の吸引する空気をむらなくラジエータコア
１を通過させ、ラジエータコア１内を流れる冷却水の冷
却効率を向上させるものである． 第２図は冷却ファン３の正面図を示す．この冷却ファン
３は、図示矢印方向く左回転》へ回転駆動されるもので
、電動モータ４の発生する回転出力によって回転駆動さ
れる。冷却ファン３は、電動モータ４によって回転駆動
されるボス部６と、このボス部６の周囲に放射状に配設
された５枚の×７とからなる．なお、翼７の枚数は本実
施例に限定されるものではなく、何枚でも良い．そして
、ボス部６と各翼７とは、ボリプロビレン樹脂等の樹脂
材料によって一体的に、あるいはアルミニウム等の金属
材料によって設けられている．次に、本実施例における
冷却ファン３の各寸法値を示す。

ボス部６の外径は、１０４ｍｍである。冷却ファン３の
外径は、３００ｕである。翼７の厚みは、翼根元（ボス
部６に近いｌＩＩ！Ｉ）で約４１１１１１、翼先端で約
２ｍｍで、その間は連続的に変化する．翼７は、薄肉翼
である．そして、Ｘ７の取り付け角度は、ファン回転面
から２１゜〜３２″傾けて設けられている．次に本実施
例の翼７の翼形について第１図を用いて説明する．第１
図は第２図のＩ−Ｉ線に沿う断面図で、翼７は上面へ凸
形に反って設けられている．翼７の形状は回転騒音に大
きく関連する．特にＫ７の外周側は、回転騒音に大きく
関連する．翼７の最大キャンバａ、および最大キャンバ
位置ｂは、迎え角αが変化した際、翼負圧面７ａにおけ
る圧力係数分布に大きな影響を与える．そして、迎え角
αが変化した際の圧力係数分布の変化が小さい｛圧力変
動（迎え角αが最小の時の圧力係数と迎え角αが最大の
時の圧力係数との差の絶対値を、翼弦Ｃ方向に積分した
値）が小さい｝と、冷却ファン３の回転騒音は低減する
。

第４図および第５図に最大キャンバａ、最大キャンバ位
置ｂ、および圧力変動ΔＣｐの関係のグラフを示す．な
お、第４図の２点鎖線は最大キャンバ位置２０％、実線
は最大キャンバ位置３０％、破線は最大キャンバ位置４
０％、１点鎖線は最大キャンバ位置５０％を示す．また
、第５図の実線は最大キャンバ６％、破線は最大キャン
バ７％、１点鎖線は最大キャンバ８％を示す． この第４図および第５図のグラフから判るように、最大
キャンバａを黄弦長の５〜８％の範囲内で、かつ最大キ
ャンバ位置ｂを翼弦長の２０〜４０％の範囲内に設ける
ことにより、圧力変動ΔＣｐを従来の半分ほどに抑える
ことができる。逆に、最大キャンバａの範囲、および最
大キャンバ位ｆｆｂの範囲の少なくとも一方が、上記の
範囲を外れると、圧力変動ΔＣＯが大きくなる． そこで、本実施例の翼７の少なくとも外周側は、圧力変
動ΔＣＤがほぼ最小値となるように、最大キャンバａが
翼弦長ｅの６％に設けられるとともに、最大キャンバ位
置ｂが翼弦長ｅの３０％の位置に設けられている．なお
、本実施例の示す外周側とは、′Ｒ７の半径寸法Ｒ（第
２図参照）の８０〜１００％位置を示し、本発明の最大
キャンバａ、最大キャンバ位置ｂは、少なくともこの範
囲を満足す次に、シュラウド５とともに、ラジエータコ
ア１に装着された本実施例の冷却ファン３を、電動モー
タ４により２０５Ｏｒｐｍの回転数で駆動させた作動を
説明する．冷却ファン３の性能は、エンジン２のアイド
ル時でファン静圧が９５　ｐａ、送風量が１７１０ｍ’
／ｈ、ファン静圧効率が６０％である．ラジエータコア
１は矩形を呈し、翼７の軌跡は円形を呈する．このため
、シュラウド５内を通過した空気の軸流速度分布は、シ
ュラウド５の上下、左右で軸流速度が速くなる。そして
、冷却ファン３を通過する空気の軸流速度が変化すると
、迎え角αが８゜〜１０゜の間で変化する． 第６図に、迎え角αが８゜の時の翼負圧面７ａにおける
圧力係数分布（翼弦位置における圧力係数Ｃｐの分布）
と、迎え角αが１０”の時の翼負圧面７ａにおける圧力
係数分布を示す。なお、迎え角αが８゜の時の圧力係数
分布を破線に示し、迎え角αが１０゜の時の圧力係数分
布を実線に示す。

この第６図に示すように、本実施例の′ｒ＆７は、迎え
角αが変化しても、迎え角αが最小の時の圧力係数分布
と、迎え角αが最大の時の圧力係数分布との変化が小さ
い． つまり、迎え角αが変化した際の圧力変動ΔＣｐは、従
来のものく第４図の点β》に比較して、６０％ほど低減
する．この結果、本実施例の冷却ファン３は、回転騒音
を小さく抑えることができる。

また、本実施例の冷却ファン３の騒音特性を第７図の実
線に示す．このグラフが示すように、従来の翼７を使用
した軸流ファン（４枚翼）の騒音特性（破線に示される
）に比較して、本実施例の冷却ファン３は、回転騒音が
大幅に低減されている．なお、翼枚数による騒音低減の
効果は、半分ほどと推定される． なお、車両の状態（車速や、風速）に応じて冷却ファン
３を通過する空気の軸流速度が変化する。

これにより迎え角αが変化するが、本発明を適用するこ
とにより、圧力変動ΔＣｐが小さく抑えられ、回転騒音
を低く保つことができる。

（変形例） 本実施例ではシュラウドを備えた自動車用ラジエータの
冷却ファンに本発明を適用したが、シュラウドを装着し
ない冷却ファンに本発明を適用しても良い． 車両走行用のエンジン冷却水を冷却する冷却ファンに本
発明を適用したが、バス車両などに用いられ．る冷凍装
置駆動用のサブエンジンの冷却水を冷却する冷却ファン
に適用しても良い．ラジエータの冷却ファンに適用した
例をポしたが、扇風機、換気扇、電気機器放熱用の冷却
ファンなど、空気に流れを生じさせるすべての軸流ファ
ンに本発明を適用することができる．また、水、オイル
等の液体に流れを生じさせる軸流ファンにも、本発明を
適用できる． 図、第４図は最大キャンバ位置ｂが翼弦の２０、３０、
４０、５０％における最大キャンバと圧力変動との関係
を示すグラフ、第５図は最大キャンバが６、７、８％に
おける最大キャンバ位置と圧力変動との関係を示すグラ
フ、第６図は圧力係数分布を示すグラフ、第７図は騒音
特性を示すグラフである．第８図ないし第１１図は従来
の技術を説明するためのもので、第８図は従来の翼形を
示す断面図、第９図は冷却ファンの後滝部の軸流速度分
布図、第１０図は冷却ファンの軸流速度と迎え角との関
係を示すグラフ、第１１図は従来の翼における圧力係数
分布を示すグラフである． 図中　６・・・ボス部　７・・・翼　ａ・・・最大キャ
ンバｂ・・・最大キャンバ位置　ｅ・・・翼弦長

【図面の簡単な説明】

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 　１）駆動力を受けて回転するボス部と、このボス部の
   周囲に連結された翼とを具備する軸流ファンにおいて、 前記翼は、薄肉翼で、かつ反りを備え、 この反りは、最大キャンバが、翼弦長の５〜８％の範囲
   内に設けられるとともに、 最大キャンバ位置が、翼弦長の２０〜４０％の範囲内に
   設けられた ことを特徴とする軸流ファン。