JPS6021518Y2 - 内燃機関の冷却装置用フアン - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 液冷式内燃機関においては、内燃機関のシリンダブロッ
クおよびシリンダヘッド内のジャケットの冷却液によっ
て冷却し、冷却液は、内燃機関から外部に導出さされ、
ラジェータ内を通過する間にラジェータに関連して設け
られたファンにより形ｔされた空気流とラジェータのパ
イプおよびフィン等を介して熱交換され、再び内燃機関
の前記ジャケットに戻されるように構成されており、前
記ファンは内燃機関の回転軸によって回転駆動されるの
が通例である。

またファンとラジェータとの関連につついて考察すると
、ファンは通常軸流式のものであって、その回転面をラ
ジェータに近接せしめて設置され、ラジェータの通風方
向にほぼ平行の回転軸によって駆動される。

従って前記ファンはラジェータと内燃機関の間に配置さ
れる場合が極めて普通であり、しかも軸流ファンにより
形成される空気流によるラジェータの冷却効率を考慮す
ると、ラジェータはファンの吸込側（上流側）に配置さ
れるのが普通である。

このような配置においては、ファンの吐出側（下流側）
に内燃機関が近接して配置され、ファンにより生成され
た空気流が内燃機関に衝突して背圧を高めるため、ファ
ンにより生成される空気流量が減少する。

この空気流量の減少を防止するためにラジェータの背後
にファンの直径より若干内径が大なるシュラウドを形成
し、ファンを該シュラウド後縁部において回転させるこ
とにより、ファン吸込側（上流側）の流れを整流するこ
とが行われているが、ファンの吐出側（下流側）の流れ
は抵抗体である内燃機関に衝突して直径方向外方に拡が
る流れとなるために、ファンの翼端部において、第１図
一点鎖線の矢印Ａで示すような反転流を生じ、これがシ
ュラウド内において翼端部をめぐる渦を形成して空気流
量をさらに低下させる原因となっていた。

本考案は上記の事情に鑑み、ファンの回転によりファン
の回転軸方向に吸い込まれる空気流を、第１図実線の矢
印Ｂで示すように、ファンの吐出側において回転軸から
拡散する流れとすることにより、ファンの下流側の抵抗
体の存在に拘らず前記矢印Ａで示す反転流を消滅させ、
内燃機関の冷却装置を流れる空気流量を増大させること
を目的とするものであって、ボス部からほぼ直径方向に
突設せしめた複数個の翼素（ブレード）の先端部をファ
ンの回転中心軸と同軸の円筒形部分を有するリングで連
結しし、前記翼素は、その断面翼型の基準点（断面翼型
の弦に沿って前縁から弦長の４０％の点）を結ぶ基準線
が、前記翼素の回転面内に関しては翼端部に至るに従い
滑らかな曲線状をなして翼素の回転方向前方に傾斜し、
翼素の回転中心軸を含む面に関しては翼端部に至るに従
い直線または滑らかな曲線状をなしてファンの吸込側に
傾斜しているように構成するとともに、前記リングの吸
入側端縁は直径方向外方に拡開され、かつファンの吐出
側へ向くように彎曲せしめられているものである。

また前記リングは、翼端部において翼素の前縁（リーデ
ィングエツジ）側に固着されるのが良く、翼端部におけ
る後縁（トレーリングエツジ）は、翼端部の幅をファン
の回転中心軸に直角に投影した長さのｌ／３をリングの
端縁部から突出せしめた場合に、ファンの空気流量は最
大となる。

さらに前記リングの拡開部の最大直径をシュラウドの最
小内径より大にすると、前記矢印Ａの反転流を完全に消
滅させることができる。

第１図ないし第３図は本考案の一実施例を示すものであ
って、ファン１は内燃機関１０に支持されて駆動し、か
つラジェータ（図示せず）の背後に設けたシュラウド２
０の後縁開口部内に配設されている。

ファン１にはその中心部に筒状のフランジ２に囲まれる
ボス部３が形成され、該ボス部３の外周には複数個の翼
素４，４・・が一体に形成されている。

ファン１は、通常内燃機関１０のシリンダブロックに固
定された軸１１に回転自在に支承させた接手１２にフラ
ンジ２を介して連結され、該接手１２は内燃機関の出力
軸（図示せず）と回転的に連結されているプーリ１３に
連結されている。

ファン１の翼素４の翼端部には前記ボス部３の回転中心
軸と同軸の円筒状部５を有するリング６が固着され、各
翼素４，４・・を一体に連結している。

上記のファン１において、各翼素４は、その回転中心か
ら任意の半径の部分における断面が第２図に示すように
翼型をしており、該断面翼型の前縁（リーディングエツ
ジ）１０１および後縁（トレーリングエツジ）１０２を
結ぶ弦１０３の前縁１０１から弦１０３の長さく弦長）
の４０％の点１０４を基準点とし、翼素４の基部の基準
点Ｏから翼端部７の基準点Ｘを結ぶ基準線１０５を画い
たとき、該基準線１０５は、翼素４の回転面内において
基部の基準点Ｏから翼端部７の基準点Ｘに至るに従い、
滑らかな曲線状をなして翼素４の基部の基準点Ｏを通る
半径に関して回転方向前方に傾斜し、かつ、翼素４（フ
ァン１）の回転中心軸を含む面内においては翼素４の基
部の基準点Ｏを通る回転面に関してファンの吸込側に傾
斜せしめたものである。

上記のように形成したファン１を回転せしめるときは、
翼素４の基準線１０５の傾斜により翼素４の後流の空気
の流れは、第１図実線で示す矢印Ｂのようにファン１の
回転軸に関し直径方向の流速分力を有する流れとなって
、その流れは中心軸から拡散する斜めの流れとなり、後
流に抵抗の大なる内燃機関が存在しても、背圧を高める
ことなく、空気流量も十分に得られ、ラジェータの冷却
効果を害するおそれはない。

また、前記リング６の吸込側端縁を弧状に半径方向外方
に拡開し、さらにその端縁を該リング６の吐出側に反転
せしめるように弧状鍔縁部８を形成したことにより、前
記した翼端部７に生ずる一点鎖線の矢印Ａで示す反転流
を該鍔縁部８で阻止し、翼端部７に矢印Ａ方向の渦の発
生を阻止することにより、ファン１の効率悪化を阻止す
ることができる。

なお上記鍔縁部８は、シュラウド２０の吐出側端縁に段
部２１を形成せしめてその開口を小径に絞った開口縁２
２とした場合に、前記鍔縁部８の外径を前記開口縁２２
の径より大にして組み合せるときは、前記矢印Ａで示す
反転流を完全に阻止せしめることができ、ファン１の送
風効率を一層向上せしめることができる。

第４図は本考案の他の実施例を示すものであって、翼素
４の翼端部７は、該翼端部７の翼幅をフ８１アン１の回
転中心軸に投影した長さＭのほぼ１／３ないし３／４の
長さにわたる翼素４の前縁（リーディングエツジ）の側
をリング６の吐出側端縁より吸入側に固着され、翼端部
７の残部の長さＮはリング６の吐出側端縁から突出せし
められている。

翼端部７の後縁側を１７４ないし２／３の長さＮにわた
ってリング６の端縁から突出せしめて自由端とすると、
ファン１の吐出側の流れ（下流）の矢印Ｂに示す拡散が
良好となり空気流量が増大する。

実験の結果によればＮが１７３Ｍのとき最も空気流量が
多いことがわかった。

第５図は本考案の他の実施例におけるリング６の展開図
であって、リング６の吐出側端縁を、翼素４の腹面側に
おいてファン１の回転中心軸方向に辺の長さＳｌ リン
グ６の周方向の辺の長さｖ１残りの辺は翼素４の断面翼
型の腹面側に沿う切り欠き９を形成したものである。

このような切り欠き９を形成すると、翼素４の後縁の突
出度が少くても該切り穴き９による断面翼型の下面が突
出せしめられた翼端部と同様の作用をすることになり、
矢印Ｂで示される拡散流を増大し空気流量を増すととも
に、重量の軽減に役立つ。

第５図に示すようにファン１の中心軸に投影した翼端部
７の長さをＭ１翼端部７の前縁からリング６の吐出側端
縁までの長さをＲ、リングの周方向に投影した翼端部７
の長さをＴ、前記切り穴き９の回転中心軸方向の辺から
翼端部７の後縁までの長さをＵとするとき、前記辺の長
さＳ、■を含めて、次表のような寸法にすることが好ま
しい。

本考案は、内燃機関のラジェータに関連して設けられ、
該ラジェータに冷却用空気を送るための、複数個の翼素
をボス部からほぼ直径方向に突設せしめたファンにおい
て、該翼素の翼端部をファンの回転中心軸と同軸の円筒
形部分を有するリングで連結し、前記翼素は、その同一
半径位置における断面翼型の回転方向の前縁と後縁とを
結ぶ弦の前記前縁から前記弦の長さの４０％の点を結ぶ
基準線が、前記翼素の回転面内において翼素のボス部へ
の取付部から翼端部に至るに従い滑らかな曲線状をなし
て半径方向に関し翼素の回転方向前方に傾斜せしめであ
るから、翼素の取付部から翼端部まで失速現象をなくす
とともに、特に対気速度の大なる翼端部に向けて次第に
前方への傾斜を大としたことによって該翼端部における
失速をなくすから、吐出側の空気流量を大にして通風効
率を改善し、前記基準線はさらに、前記翼素の回転中心
軸を含む面内において翼素の前記取付部から翼端部に至
るに従い滑らかな曲線状をなして翼素の回転面に関し吸
込側に傾斜せしめであるから、ファンの吐出側の空気流
に回転中心軸に関し半径方向に拡散する速度分力を付与
し、特に翼端部に至るに従って吸込側への傾斜を次第に
大としたことにより、前記空気流に付与する半径方向へ
の速度分力を取付部から翼端部へ向けて次第に大とする
から、翼素の回転面を通過する空気流は、取付部付近を
通過する空気流より翼端部に至るに従って次第に大きな
角度で回転中心軸より遠去かる拡散流に形成され、ファ
ンの吐出側の空気流を安定した拡散流にするとともに、
ファンの吐出側にエンジンのように抵抗の大なるものが
存在していてもファンの背圧を高めることがなく、さら
に、前記基準線の回転方向前方の傾斜と吸込側への傾斜
とを同一翼素に有せしめたことにより、両者の特長の相
乗効果により、ファンの吐出側の空気流を流量の大なる
安定した拡散流とし、従来の軸流ファンに比してファン
の送風効率を著るしく向上せしめる特長を有するもので
ある。

その上水考案においては、前記翼素の翼端部をファンの
回転中心軸と同軸の円筒形部分を有するリングで連結し
たから、ファンの翼素の翼端部付近の空気の流れをリン
グにより整流し、リングを設けない場合に生じ易い翼端
渦の発生を防止するとともに、翼素の翼端部における基
準線の回転方向前方へのより強い傾斜による失速防止効
果とともに、リングを設けた場合に発生し易い、リング
の内周面からリングの吐出側端縁を回ってリングの外周
面を通り、ファンの吸込側に向う反転流の生成を阻止す
る。

そして前記リングの吸込側端縁は直径方向外方に拡開さ
れ、かつファンの吐出側へ向くように彎曲せしめられ、
その外径はシュラウドの開口縁の径より大としたことに
より、内燃機関の回転速度や自動車の対気速度が変化し
て前記反転流が生成されることがあっても、該反転流を
前記リングの吸込側端縁の彎曲部に衝突せしめてシュラ
ウドに向う方向に偏向せしめ、その結果数偏向部で圧力
上昇を生じさせて消滅させることができるから、反転流
が仮に生成してもこれを消滅させることができる。

そして上記の反転流の消滅は反転流を偏向させることに
より圧力上昇を生じさせることに基くものであるから、
リングの吸込側端縁とシュラウドとの間隔はかなり大き
く寸法をとることができるので、捩振動の多い内燃機関
に取付けてラジェータに設けたシュラウドの端縁開口縁
内に配設するファンとして、シュラウドとの間に形成す
る隙間を余裕のある寸法に形成できる特長を有する。

ものである。以上説明したように、本考案はシュラウド
はラジェータ側に固定され、ファンは内燃機関側に支承
される内燃機関の冷却装置用ファンとして、ファンの翼
素の基準点（同一半径位置における翼素の断面翼型の回
転方向の前縁と後縁とを結ぶ弦の前縁から弦長の４０％
の点）を結ぶ基準線を、翼素の回転面内においては回転
方向前方に、翼素の回転中心軸を含む面内においては吸
込側に、それぞれ取付部から翼端部に至るに従い滑らか
な曲線状をなして傾斜せしめたこと、および翼素の翼端
部を連結するリングの吸込側端縁を直径方向外方に拡開
し、かつファンの吐出側に向くように彎曲させ、その外
径を前記シュラウドの開口縁の径より大としたことの相
乗効果により、ファンの吐出側の空気流を安定した拡散
流とし、かつ空気流量を大とし、送風効率を向上せしめ
たものであって、従来技術に比して送風効率に優れ、従
ってラジェータを通過する空気流量の多いファンを提供
するものである。

′

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の一実施例の断面図、第２図はその翼素
の説明図、第３図はその正面図、第４図は本考案の他の
実施例の断面図、第５図は本考案の他の実施例における
リングの展開図を夫々示すものである。 なお図中、１はファン、３はボス部、４は翼素（ブレー
ド）、７はその翼端部、６はリング、１０は内燃機関、
２０はシュラウドを夫々示すものである。

Claims (3)

【実用新案登録請求の範囲】
1. （１）内燃機関のラジェータに関連して、かつ該ラジェ
   ータに設けたシュラウドの端縁開口縁内に配設され、前
   記ラジェータに冷却用空気を流通せしめるための、複数
   個の翼素をボス部からほぼ直径方向に突設せしめたファ
   ンにおいて、該翼素の翼端部をファンの回転中心軸と同
   軸の円筒形部分を有するリングで連結し、 前記翼素は、その同一半径位置における断面翼型の回転
   方向の前縁と後縁とを結ぶ弦の前記前縁から前記弦の長
   さの４０％の点を結ぶ基準線が、前記翼素の回転面内に
   おいて翼素の前記ボス部への取付部から翼端部に至るに
   従い滑らかな曲線状をなして半径方向に関し翼素の回転
   方向前方に傾斜し、 かつ前記基準線が前記翼素の回転中心軸を含む面内にお
   いて翼素の前記取付部から翼端部に至るに従い滑らかな
   曲線状をなして翼素の回転面に関し吸込側に傾斜してお
   り、 前記リングの吸込側端縁は直径方向外方に拡開され、か
   つファンの吐出側へ向くように彎曲せしめられ、前記吸
   込側端縁の外径は前記シュラウドの開口縁の径より大と
   したことを特徴とする内燃機関の冷却装置用ファン。
2. （２）前記翼素は、その翼端部が、前縁からその幅をフ
   ァンの回転中心軸に直角に投影した長さの２／３の長さ
   にわたって前記リングに固着され、前記幅の残部１／３
   の長さの翼端部は、前記リングの吐出側端縁から突出せ
   しめられた自由端に形成されていることを特徴とする実
   用新案登録請求の範囲第１項に記載の内燃機関の冷却装
   置用ファン。
3. （３）前記リングは、前記翼端部との固定部に隣接して
   、前記翼素の後繰下側に沿って切り欠きが形成され、か
   つ前記翼素の後縁は前記リングの吐出側端縁より突出さ
   れていることを特徴とする実用新案登録請求の範囲第１
   項に記載の内燃機関の冷却装置用ファン。