JPH08284887A - ファン - Google Patents

ファン

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JPH08284887A
JPH08284887A JP11113195A JP11113195A JPH08284887A JP H08284887 A JPH08284887 A JP H08284887A JP 11113195 A JP11113195 A JP 11113195A JP 11113195 A JP11113195 A JP 11113195A JP H08284887 A JPH08284887 A JP H08284887A
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JP
Japan
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fan
blade
root
boss
tip
Prior art date
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Pending
Application number
JP11113195A
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English (en)
Inventor
Koichi Oyama
耕一 大山
Yukihiro Shimada
行太 島田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toyo Radiator Co Ltd
Original Assignee
Toyo Radiator Co Ltd
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Publication date
Application filed by Toyo Radiator Co Ltd filed Critical Toyo Radiator Co Ltd
Priority to JP11113195A priority Critical patent/JPH08284887A/ja
Publication of JPH08284887A publication Critical patent/JPH08284887A/ja
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 構造が簡単な軸流ファンにおいて、起風力が
大きく且つ効率の良いファンを提供すること。 【構成】 翼の付根部及び先端部の取付角を中間部の取
付角よりも小さくする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、起風力の大きな新規の
軸流ファンに関する。
【0002】
【従来の技術】自動車用熱交換器等に用いられるファン
の多くは軸流ファンと言われ、ボスの外周に複数の翼が
放射状に突設されたものである。このファンの翼は、僅
かに湾曲した平板状又は翼形状のものでその断面と回転
方向のなす角β(図2)、即ち取付角が翼の先端から付
根に向かって漸次大きくなるように設けられていた。こ
れは翼の先端部の周速に比べてその付根部程周速が小さ
くなるので、取付角を大きくすることにより、翼の付根
部においても起風力を増大させようとするものである。
なお、取付角は翼断面の先端と後端とが結ばれる直線
と、回転方向のなす角を用いる。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】ところが本発明者によ
る各種ファンの実験および可視化研究の結果、上記のよ
うな従来型軸流ファンは次のような欠点があることが判
った。即ち、図12に示す如く従来の軸流ファンは送風
量が比較的小さな小流域および中流域において、翼の付
根部の下流部側に比較的大きな渦ができ、流れの剥離お
よび渦流が生じていた。それと共に、翼の先端部の入口
側においても流れの剥離および渦流が生じていた。これ
は周速の遅い翼付根部において、十分な風量を得るため
に取付角を大きくしたことが、かえって障害となってい
ることが判った。
【0004】一般に、送風量が大きく比較的低圧である
軸流ファンは、その送風量が少なくなると、ボスの軸線
に対して斜めの空気流が生じる斜流となることが知られ
ている。このことはファン回転数を一定とした条件にお
いて、ファン吸込み側に位置する熱交換器等の前面側に
重ねられる他の熱交換器(図3参照)の通風抵抗が大き
く、ファンの前面側と後面側との圧力差が大きくなるこ
とを意味する。このとき、従来の翼の付根部においては
取付角β(図2参照)がその中間部及び翼先端部よりも
大きくなっているにもかかわらず、翼付根部における送
風量は小さくなる。しかも、ファンの前面側の負圧が大
きく後面側は大気圧以上であるため、軸方向後方から前
面側に空気の逆流現象が生じる。この逆流を防ぎ押し戻
す軸方向後方への力Vuが小さいため、逆流を防ぐこと
ができず、図1の翼2の付根部2a下流側に大きな渦G
(図12の(a))が生じる。この渦Gが生じると、そ
の影響でファンを通過する空気流はより大きく放射方向
に曲げられて、それがファン外周を覆うシュラウドに衝
突する。その結果、翼先端部入口側にも渦Hが発生する
と共に騒音が生じ、性能も悪化する。
【0005】また、風量の中流領域においても図12
(b)の如く、翼2の付根部出口側に中程度の渦が発生
すると共に、先端部入口側に比較的小さな渦が発生して
いた。なお、流量が大な領域においては性能上の問題は
全くなかった。従来のファン設計法では、使用時の設計
条件として一つの風量及び圧力を想定し、その翼の取付
角その他を決定していた。しかしながら、特に自動車用
熱交換器に用いられるファンは、走行条件の変化やエン
ジンルーム内の状況その他の条件に従って、比較的風量
の少ない範囲から大きな範囲まで使用範囲が広い。従来
のファンは、そのような使用範囲の広いものに対応でき
ない場合があった。そこで本発明者は各種実験研究の結
果、比較的構造が簡単な軸流ファンにおいて、風量およ
び圧力の広い範囲で有効なファンを提供することも目的
とし、その目的達成のために次の構成をとる。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明のファンは、回転
駆動されるボス1と、そのボス1の外周に放射状に突設
された複数の翼2と、を具備するものにおいて、前記翼
2の付根部2aおよび先端部2cの夫々から中間部2b
にその取付角が夫々漸次大となるように形成されたこと
を特徴とする。また本発明の好ましい実施態様は、前記
ボス1の外周直径がその軸方向に略同一で且つ、前記中
間部2bの取付角が、前記付根部2aおよび先端部2c
の取付角の 1.4倍以内である。さらには、前記翼2の外
周が小隙を介してシュラウド6で被嵌されたものであ
る。
【0007】
【作用】本発明のファンによれば、特に小流量域及び中
流量域において図11(a)と同(b)に示す如く、翼
2の付根部の下流側で生じる渦流の大きさが小さくな
り、その分だけ効率が良く且つ起風力が大きなものとな
る。つまり図11(b)においては、渦流が小さくなる
結果、主流の流れ角度が小さくなり、翼先端側の軸方向
流れを主流が著しくさえぎることがないため、翼先端部
に渦流が発生しずらい。図11(a)においては、主流
の流れ角度はさほど変わらないものの、主流の吐き出し
位置が翼先端部ではなく翼の中間部となるので、主流は
シュラウドと衝突しない。よって、翼先端部側に大きな
渦Hができることはない。なお、翼先端部は周速が最も
速く、又、円周も最大である。よって、同じ渦でも付根
部の渦に比べて翼先端部にできる渦の弊害は非常に大き
い。本発明では、翼付根部の取付角が中間部よりも小さ
いこと及び翼先端部のそれが中間部よりも小さいことに
より起風力が大きくなる。
【0008】
【実施例】次に、図面に基づいて本発明の実施例につき
説明する。図1は本発明のファンの正面図であり、図2
はその翼2とボス1との取付角の関係を示す説明図であ
り、図3はファンの使用状態の一例を示す説明図であ
る。この一実施例は軸流ファンであり、そのボス1外周
の直径は軸方向に略同一に形成されている。そして、ボ
ス1外周面に翼2が放射状に取付けられている。ボス1
は、その中心からの半径が55mmであり、翼2の先端部
とボス1の中心との半径は 150mmである。また、翼2
の軸方向長さW(図3)は40mmである。そして翼2
は、その取付角の平均β0 が21.5°とされている。そし
て、その取付角の最大値は翼2の中間部2bにあり24°
である。また、付根部2a,先端部2cは中間部2bか
ら漸次その取付角が小となり、夫々の端部における取付
角の最小は19°である。
【0009】このようにしてなる実施例のファンは所謂
吸い込み型のファンであり、図3のの矢印の如くボス1
の軸線の回りに回転する。そして、その駆動力としてモ
ータ3がシュラウド6にステーを介して取付けられ、そ
の回転軸がボス1に連結されている。さらにシュラウド
6の先端縁がエンジン冷却用ラジエータ4背面に固定さ
れる。また、エンジン冷却用ラジエータ4の前方にはコ
ンデンサやインタークーラ等の他の熱交換器5が配置さ
れている場合もある。そして他の熱交換器5の前方から
通風7が進入し、翼2を通過してそれが後方に排出され
る。
【0010】そこでこの実施例の風量に対する静圧特性
および風量に対する効率を、従来型各種軸流ファンと比
較する。図4において、本発明のファンの取付角は曲線
Aで示され、曲線B〜Fが比較のための他のファンであ
る。ここにおいて、夫々のファンの取付角の平均値また
は主要値をβ0 =21.5°とした。そして、このβ0 に対
して最大となる取付角βmaxを 2.5°プラスし、最小
となる取付角βminをマイナス2.5 °とした。そして
本発明の翼の取付角の変化は、図4の如く翼の付根部か
ら中間部にかけて、最小取付角から最大取付角になるよ
うにβmin−βmaxと漸次増大させ、ついで中間部
から先端部にかけて、βmax−βminと漸次減少さ
せた。
【0011】次に、比較例のファンとしてその翼の付根
部,中間部,先端部が夫々全く同一の取付角β0 となる
Bのサンプル、それらの取付角が本発明と全く逆のカー
ブを描くβmax−β0 −βmaxとなるCのサンプ
ル、さらには取付角がβ0 −β0 −βmaxとなるDの
サンプル、また取付角がβmin−β0 −βmaxとな
るサンプルE、取付角がβmax−β0 −βminとな
るFのサンプルを準備し、夫々の取付角以外の諸元を全
く同一とし且つ、回転数を夫々 2,000rpmとした。そ
して風量Vに対する静圧Ps、風量Vに対する効率ηと
の関係を夫々測定した結果が図5及び図6である。
【0012】この実験結果から本発明のファンAは、何
れのファンよりもVがV1 〜V 2の範囲において静圧、
効率ともに向上していることが明らかとなった。なおV
1 は自動車用熱交換器において通常考えられる低風量領
域であり、V 2は高風量領域である。一般のファンでは
1 とV 2の中間点が設計点とされる。この実施例で
は、取付角の最小値に対する最大値の比率が 1.3であ
る。そこで次に取付角の最小値に対する最大値の比率が
1.1の場合を実験により確かめた。(図7,図8)この
場合は、本発明の静圧特性曲線AはサンプルDの特性曲
線に対して中間値で略同一となっている以外は、低風量
領域および中風量領域において夫々いずれの取付角のフ
ァンよりも優っている。また、サンプルDの効率ηは高
風量領域のみが僅かに本発明のファンよりも優ってい
た。しかしながら、総合して本発明のファンは何れのサ
ンプルのファンよりも良いものであることが判る。
【0013】次に、取付角の最小値に対する最大値の比
率を 1.6とした場合の静圧特性曲線および効率特性曲線
を図9及び図10で示す。この場合には、本発明のファ
ンAは静圧特性曲線においてサンプルB,D,Eのファ
ンよりも悪いことが判る。また、本発明のファンの効率
ηは特に低風量領域においてサンプルB,D,Eのファ
ンよりも劣ることが判る。これらの結果から、本発明の
ファンは、取付角の最小値と最大値の比が 1.1〜1.4 の
範囲で有効であることが判る。次に、取付角β0 (代表
値)の値を15°〜25°の間に変化させて前記同様の
実験を行ったが、結果は前記同様であった。さらには、
前進翼の場合、後退翼の場合、あるいはボスと翼が別部
品からなるものを接続した金属性のファンについても実
験を行ったが、結果は前記同様であった。
【0014】
【発明の効果】本発明のファンは、付根部2aおよび先
端部2cから夫々中間部2bに向かって夫々の取付角が
漸次大となるように形成されたから、ファン使用の実用
範囲においてそのファンの起風力が高く且つ、効率の良
いものとなる。これはその翼2の付根部2aの取付角が
中間部2bのそれよりも小とされているため、その部分
の周速が小さくなり、付根部2aの下流端における渦流
の発生を可及的に小さくし得る。そして中間部2bにお
ける取付角を大きくしたため、その部分における送風能
力を増大させると共に、それを斜流方向に効率良く送出
することができる。また、先端部2cにおいてはその取
付角を中間部2bより小としたため、特にその部分の入
口側における渦の発生を防止し送風量を増大できる。こ
れらの結果本発明のファンは、送風の中流量域及び小流
量域において風量が多く効率が高いと共に低雑音な軸流
ファンとなり得る。しかも大流量域でも殆ど従来型軸流
ファンと略同等の性能を有する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のファンの正面図。
【図2】同ファンの翼2とボス1との関係を示す説明
図。
【図3】本発明のファンの使用状態を示す説明図。
【図4】本発明のファンA並びにそれに比較されるファ
ンB〜Fの各翼半径に対する取付角の説明図。
【図5】取付角の最小値に対する最大値の比率が 1.3で
ある場合の各ファンの風量に対する静圧特性曲線。
【図6】同効率特性曲線。
【図7】βmax/βmin= 1.1である場合の風量に
対する静圧特性曲線。
【図8】同効率特性曲線。
【図9】βmax/βmin= 1.6である場合の風量に
対する静圧特性曲線。
【図10】同効率特性曲線。
【図11】本発明のファンの空気流れの説明図であっ
て、(a)(b)(c)が夫々風量小,風量中,風量大
を示す。
【図12】従来型ファンにおける空気流れの説明図であ
って、(a)(b)(c)が夫々風量小,風量中,風量
大を示す。
【符号の説明】
1 ボス 2 翼 2a 付根部 2b 中間部 2c 先端部 3 モータ 4 エンジン冷却用ラジエータ 5 他の熱交換器 6 シュラウド 7 通風

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 回転駆動されるボス1と、そのボス1の
    外周に放射状に突設された複数の翼2と、を具備するフ
    ァンにおいて、 前記翼2の付根部2aおよび先端部2cの夫々から中間
    部2bにその取付角が夫々漸次大となるように形成され
    たことを特徴とするファン。
  2. 【請求項2】 請求項1において、前記ボス1の外周直
    径がその軸方向に略同一で且つ、前記中間部2bの取付
    角が、前記付根部2aおよび先端部2cの取付角の 1.4
    倍以内であるファン。
  3. 【請求項3】 請求項1または請求項2において、前記
    翼2の外周が小隙を介してシュラウド6で被嵌されたフ
    ァン。
JP11113195A 1995-04-11 1995-04-11 ファン Pending JPH08284887A (ja)

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