WO2012018042A1

WO2012018042A1 - 冷却ファン

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Publication number: WO2012018042A1
Application number: PCT/JP2011/067764
Authority: WO
Inventors: 秀岳太田; 大志横山; 幸雄大沢
Original assignee: 株式会社ミツバ
Priority date: 2010-08-05
Filing date: 2011-08-03
Publication date: 2012-02-09
Also published as: US20130209242A1; JP2012052528A; US9803645B2; DE112011102626T5; CN103097740B; JP5901908B2; CN103097740A

Abstract

　この冷却ファンは、回転駆動源に連結されるボス部（１２）と、このボス部から径方向外側に突出する複数のブレード（１３）と、この複数のブレードの径方向外側の端部の近傍を環状に連結する筒状のリング部材（１４）とを備える。ボス部（１２）から径方向外側に突出する複数のブレード（１３）を、径方向外側の端部の近傍において、円筒状のリング部材（１４）で連結する。リング部材（１４）のエア吸い込み側の軸方向の端部にエア流入溝（１６）を設ける。エア流入溝（１６）は、リング部材（１４）上の全ブレード（１３）の回転方向の前部領域と隣接するブレード（１３）の回転方向の前部領域の間に配置する。外周側から流入したエアは、リング部材（１４）のエア流入溝（１６）を通過し、緩やかに向きを変えてブレード（１３）間に吸い込まれる。

Description

冷却ファン

　この発明は、自動車のラジエータ等に用いられる冷却ファンに関するものである。
　本願は、２０１０年８月５日に、日本に出願された特願２０１０－１７６４３０号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。

　この種の冷却ファンの多くは、エンジンや電動モータ等の回転駆動源に連結されるボス部に、径方向外側に突出する複数のブレードが設けられ、回転駆動源の動力によってブレードを旋回させて、冷却対象物にエアを送風する基本構造とされている。

　ところで、このような冷却ファンにおいては、ブレードの肉厚を薄くすればファン効率を高めるうえで有利であることが知られているが、ブレードの肉厚を薄くすると、回転時にブレードが撓んでばたつきが生じ易くなる。
　このため、ばたつきの抑制とブレードの肉薄化の両立を図った冷却ファンとして、複数のブレードの径方向外側の端部の近傍を円筒状のリング部材によって連結したものが案出されている（例えば、特許文献１参照）。

国際公開第２００８／０７２５１６号明細書

　この従来の冷却ファンでは、複数のブレードの端部の近傍がリング部材によって相互に連結されているため、外周側から流入するエアはリング部材を乗り越えてブレード間のスペースに吸い込まれる。
　しかし、この従来の冷却ファンの場合、複数のブレードを連結するリング部材がブレードとほぼ同高さの円筒形状とされているため、外周側からブレード間のスペースに吸い込まれるエアは、リング部材のエア吸い込み側の端部を迂回してからファンの軸方向に急旋回することになる。そして、外周側から流入するエアがリング部材の端部で急旋回すると、エアの流速がその部分で局部的に高まり、そのことが騒音発生の原因となり易い。
　また、従来の冷却ファンにおいては、外周側から流れ込むエアが上述のようにリング部材のエア吸い込み側の端部を迂回してブレード間のスペースに吸い込まれるため、エアが端部を迂回する分流路が長くなり、その分ファン効率が低下し易くなる。

　そこでこの発明は、外周側からブレード間にエアをスムーズに導入できるようにして、騒音発生の抑制とファン効率の向上を図ることのできる冷却ファンを提供しようとするものである。

　この発明に係る冷却ファンでは、上記課題を解決するために以下の手段を採用した。
　本発明の第１の態様によれば、回転駆動源に連結されるボス部と、このボス部から径方向外側に突出する複数のブレードと、この複数のブレードの径方向外側の端部の近傍を環状に連結する筒状のリング部材と、を備えた冷却ファンにおいて、前記リング部材のエア吸い込み側の軸方向の端部にエア流入溝が設けられている。
　これにより、外周側から流れ込んだエアは、リング部材のエア流入溝を通ってブレード間のスペースに吸い込まれるようになる。エア流入溝は、リング部材のエア吸い込み側の軸方向の端部の一般面に対して窪んでいるため、外周側からブレード間のスペースに吸い込まれるエアは、急旋回せずにファンの軸方向に緩やかに向きを変えることになる。

　本発明の第２の態様によれば、本発明の第１の態様に係る冷却ファンにおいて、前記エア流入溝は、前記リング部材上の全ブレードの回転方向の前部領域と、隣接するブレードの回転方向の前部領域の間に配置されている。

　本発明の第３の態様によれば、本発明の第２の態様に係る冷却ファンにおいて、前記リング部材のエア吐き出し側の軸方向の端部には、前記エア流入溝と円周方向でずれるように、肉抜き溝が設けられている。

　本発明の第４の態様によれば、本発明の第３の態様に係る冷却ファンにおいて、前記エア流入溝と前記肉抜き溝の深さが同じ深さに設定されている。

　本発明の第５の態様によれば、本発明の第１の態様から第４の態様のいずれかに記載の冷却ファンにおいて、前記エア流入溝の深さと前記リング部材の軸方向の肉厚の比率が、０．１０～０．４０の範囲に設定されている。

　本発明の第６の態様によれば、前記リング部材におけるエア吐き出し側の軸方向の端部には、前記ブレードの回転方向の後部領域に対応する箇所に、前記リング部材におけるエア吐き出し側の軸方向の端部の一般面より軸方向外側に向かって延出した壁部が設けられている。

　本発明の第７の態様によれば、前記肉抜き溝から前記リング部材のエア吸い込み側の軸方向の端部の一般面に至る間の高さをｈとしたとき、前記エア流入溝から前記壁部の先端に至る間の高さは、１．２ｈ～１．３ｈの範囲に設定されている。

　本発明の第８の態様によれば、前記壁部は、前記リング部材におけるエア吐き出し側の軸方向の端部の一般面を基点に屈曲延出されている。

　本発明の第９の態様によれば、前記リング部材と前記壁部との間の角度は、１５度～３０度の範囲に設定されている。

　本発明の第１０の態様によれば、前記壁部は、前記リング部材上の全ブレードの回転方向の後部領域と、各々の後部領域に対応する位置に形成されている前記肉抜き溝との間に設けられている。

　本発明の第１１の態様によれば、回転駆動源に連結されるボス部と、このボス部に一体的に、且つ径方向外側に向かって形成された複数のブレードと、これら複数のブレードの径方向外側の端部を環状に連結する筒状のリング部材とを備え、前記リング部材のエア吸い込み側の軸方向の端部にエア流入溝が設けられている。

　この発明によれば、リング部材のエア吸い込み側の軸方向の端部にエア流入溝が設けられ、外周側から流入するエアが、リング部材のエア流入溝を通って急旋回せずに軸方向に向きを変えてブレード間のスペースに吸い込まれるようになっているため、エアが急旋回することによるエアの流速の増大を抑制して、騒音の発生を未然に防止することができる。また、この発明によれば、外周側から流入するエアが、リング部材の軸方向の端部で大きく迂回せずに、エア流入溝を通ってブレード間に吸い込まれるため、ファン効率を確実に向上させることができる。

　本発明の第２の態様によれば、エア流入溝が、リング部材上の全ブレードの回転方向の前部領域と、隣接するブレードの回転方向の前部領域の間に配置されているため、リング部材の外周側からエアを効率良く均等に吸い込むことができるとともに、円周方向の重量バランスを良好にすることができる。

　本発明の第３の態様によれば、リング部材のエア吐き出し側の軸方向の端部に、エア流入溝と円周方向でずれるように、肉抜き溝が設けられていることから、円周方向の重量バランスをより高めることができる。

　本発明の第４の態様によれば、エア流入溝と肉抜き溝の深さが同じ深さに設定されていることから、円周方向の重量バランスをさらに一層高めることができる。

　本発明の第５の態様によれば、騒音の発生を確実に防止することができると共に、ファン効率の低下を防止することができる。

　本発明の第６の態様によれば、リング部材におけるエア吐き出し側の軸方向の端部には、ブレードの回転方向の後部領域に対応する箇所に壁部が設けられているので、エアがブレードの回転方向の後方側の端部を通過した後でもリング部材の外側にエアが流れ出ることを抑制できる。このため、さらに確実にファンの騒音を低減することができる。

　本発明の第７の態様によれば、壁部の軸方向高さを規制することにより、ファンの騒音を効果的に低減することができる。

　本発明の第８の態様によれば、壁部を、リング部材におけるエア吐き出し側の軸方向の端部の一般面を基点に屈曲延出することにより、ファン効率を下げることなくファンの騒音を確実に低減できる。

　本発明の第９の態様によれば、壁部の角度を規制することにより、ファンの騒音を効果的に低減することができる。

　本発明の第１０の態様によれば、リング部材上の全ブレードの回転方向の後部領域と、各々の後部領域に対応する位置に形成されている肉抜き溝との間に壁部を設けているので、肉抜き溝が設定されているリング部材であっても、共存して壁部をレイアウトすることが可能になる。このため、設計自由度を向上させつつ、ファンの騒音を低減することができる。

　本発明の第１１の態様によれば、エアが急旋回することによるエアの流速の増大を抑制して、騒音の発生を未然に防止することができる。また、ファン効率を確実に向上させることができる。

この発明の第１実施形態における冷却ファンの正面図である。この発明の第１実施形態における冷却ファンのファン本体の斜視図である。この発明の第１実施形態における冷却ファンの図１のＡ－Ａ断面に対応する断面図である。この発明の第１実施形態における冷却ファンのファン本体の模式的な側面図である。この発明の第１実施形態における冷却ファンのエア流入溝の深さを変えてファン効率とファン騒音を調べた結果を示すグラフである。この発明の第２実施形態における冷却ファンのファン本体の斜視図である。この発明の第３実施形態における冷却ファンのファン本体の斜視図である。この発明の第３実施形態における冷却ファンのファン本体の模式的な側面図である。この発明の第３実施形態における壁部の高さを変えてファン騒音を調べた結果を示すグラフである。この発明の第４実施形態における冷却ファンのファン本体の斜視図である。図１０のＢ－Ｂ線に沿う断面図である。この発明の第４実施形態におけるファン本体へのエアの流れを示す説明図である。この発明の第４実施形態における壁部の角度を変化させてファン効率を調べた結果を示すグラフである。

（第１実施形態）
　以下、この発明の第１実施形態を図１～図５に基づいて説明する。
　図１は、この第１実施形態に係る冷却ファン１を正面から見た図であり、図２は、冷却ファン１のファン本体１０を示す斜視図、図３は、冷却ファン１の断面を示す図である。
　この第１実施形態の冷却ファン１は、自動車のラジエータに用いられる軸流ファンであり、図示しないエンジンや電動モータ等の回転駆動源によって回転駆動されるファン本体１０と、ファン本体１０の外周側を覆ってラジエータに対するエアの導入効率を高めるためのシュラウド１１と、を備えている。

　シュラウド１１は、その前面のほぼ中央に、ファン本体１０の軸方向に沿った奥行き深さを持つ円形の導風孔３０が設けられ、その導風孔３０の周壁面の内側にファン本体１０が回転可能に配置されるようになっている。また、シュラウド１１の前面の導風孔３０を囲む領域は、図３に示すように、導風孔３０に向かって窪むテーパ面３１とされている。

　ファン本体１０は、回転駆動源の出力軸に連結される有底円筒状のボス部１２と、このボス部１２の外周面と一体的に径方向外側に突出する複数のブレード１３（この第１実施形態の場合、ブレードは５枚であり、それぞれボス部１２の外周面と一体成形されている。）と、複数のブレード１３の径方向外側の端部領域を環状に連結する円筒状のリング部材１４と、を備えている。（この第１実施形態の場合、リング部材１４は、ブレード１３の径方向外側の端部より径方向内側にオフセットした位置を環状に連結した状態になっている。）

　ここで、ファン本体１０について、シュラウド１１の外側に露出する側の面（図１において正面に見える側の面）を前面と呼び、その裏側の面を後面と呼ぶものとすると、各ブレード１３は、図１に矢印Ｒで示すファン本体１０の回転方向の前方側がファン本体１０の前面側に開くように傾斜している。したがって、ブレード１３の後面側は正圧面とされ、ブレード１３の前面側は負圧面とされている。また、各ブレード１３は、付根部側では仰角が大きく、かつ、翼弦長が短く設定されており、延出端側に向かうにつれて仰角が次第に小さくなるとともに翼弦長が次第に長くなるように設定されている。そして、各ブレード１３の延出端は、正面視でボス部１２と同軸中心の円を描く円弧形状に形成され、シュラウド１１の導風孔３０の内周面に対してほぼ一定の微小隙間が維持されるようになっている。
　また、この第１実施形態のブレード１３は、正面視で延出端側が回転方向の前方に向かって湾曲する前進翼型とされているが、特に、回転方向の前方側の縁部は延出端に近づくにつれて前方側への膨出量が大きくなっている。この膨出量の大きくなっている領域を、以下では「膨出領域１３ａ」と呼ぶものとする。

　リング部材１４は、エア吸い込み側（ファン本体１０の前面側）の軸方向の端部に複数のエア流入溝１６が設けられるとともに、エア吐き出し側（ファン本体１０の後面側）の軸方向の端部に同様に複数の肉抜き溝１７が形成されている。
　リング部材１４のエア吸い込み側の軸方向の端部の一般面１４ａは、ブレード１３の軸方向の一端（図３中の左側の端部）とほぼ同高さに形成されており、エア流入溝１６の底部は、この一般面１４ａに対して所定深さだけ窪んで形成されている。各エア流入溝１６は、リング部材１４の周域において、一のブレード１３の膨出領域１３ａと隣接する別のブレード１３の膨出領域１３ａの間に形成されている。各エア流入溝１６はリング部材１４の周域に等間隔に設けられている。なお、この第１実施形態では、リング部材１４のエア吸い込み側の軸方向の端部の一般面１４ａがブレード１３の軸方向の一端とほぼ同高さに形成されているが、一般面１４ａはブレード１３の軸方向の一端と異なる高さであっても良い。

　また、リング部材１４のエア吐き出し側の軸方向の端部の一般面１４ｂは、ブレード１３の軸方向の他端（図３中の右側の端部）とほぼ同高さに形成されており、肉抜き溝１７の底部は、この一般面１４ｂに対して所定深さだけ窪んで形成されている。各肉抜き溝１７は、各ブレード１３の正圧面に臨む位置で、かつ、少なくともその底部が、リング部材１４上でエア流入溝１６の底部と円周方向でオフセットする位置に形成されている。各肉抜き溝１７はリング部材１４の周域に等間隔に設けられている。なお、この第１実施形態では、リング部材１４のエア吐き出し側の軸方向の端部の一般面１４ｂについてもブレード１３の軸方向の他端とほぼ同高さに形成されているが、一般面１４ｂはブレード１３の軸方向の他端と異なる高さであっても良い。

　また、エア流入溝１６と肉抜き溝１７は、方形状の溝ではなく、傾斜面を持つ先開きの台形状に形成されている。これにより、ファン本体１０の成形時には、リング部材１４を容易に型成形することができる。
　また、この第１実施形態の場合、エア流入溝１６と肉抜き溝１７は同深さに設定されている。ただし、エア流入溝１６と肉抜き溝１７の深さは必ずしも同じである必要はない。

　次に、冷却ファン１のファン本体１０の製造方法について説明する。
　ファン本体１０は、ポリプロピレン等の樹脂材により成形された樹脂成形品であって、上下型内に樹脂材を充填することで形成されている。上型には、樹脂材を注入するためのゲート４１（図１における２点鎖線参照）が複数個所（例えば、本第１実施形態では５箇所）設けられている。ゲート４１の形成位置を、より詳述すると、図１に示すように、ボス部１２の筒底面部成形部位であって、複数のブレード１３が一体的に設けられる根元部に位置している。

　そして、上下型を型合わせした後、各ゲート４１から高温状態で溶融した樹脂材が注入されて、ボス部１２を形成する空間内と複数のブレード１３を形成する空間内に樹脂材が順次充填される。続いて、最後にリング部材１４を形成する空間に樹脂材が充填されることになる。このとき、隣接するゲート４１から注入された樹脂材は、それぞれブレード１３を形成する空間を経由して隣接するブレード１３の間のリング部材１４の中央付近で結合される。
　このように、冷却ファン１のファン本体１０は、各隣接するブレード１３の間のリング部材１４の中央付近に樹脂同志の結合部位（ウェルド）Ｗを有するものとして成形される（図２における２点鎖線参照）。

　以上の構成において、この冷却ファン１のファン本体１０が回転駆動されると、図３に矢印で示すように、シュラウド１１の導風孔３０の主に前方側からエアがブレード１３間のスペースに吸い込まれ、そのエアがファン本体１０の後方側に配置された図示しないラジエータに供給される。

　このとき、シュラウド１１の導風孔３０には、前方側だけでなくシュラウド１１の外周側からもエアが流入する。このシュラウド１１の外周側から流入するエアは、シュラウド１１の前面のテーパ面３１に沿って導風孔３０方向に進み、ファン本体１０のリング部材１４に設けられたエア流入溝１６を通過してブレード１３間に吸い込まれ、軸方向に沿って吐き出される。
　このシュラウド１１の外周側から流入するエアは、リング部材１４の端部の一般面１４ａよりも低いエア流入溝１６を通過してブレード１３間に吸い入れられるため、そのエアはリング部材１４部分で急激に旋回することなく、軸方向に緩やかに向きを変えることになる。このため、この冷却ファン１の場合、シュラウド１１の外周側から流入したエアの流速がリング部材１４部分で急激に増速されることがない。

　したがって、この冷却ファン１においては、エアの流速がリング部材１４部分で急激に増速されることによる騒音の発生を未然に防止することができる。
　また、この冷却ファン１の場合、シュラウド１１の外周側から流入したエアが、充分なエア通過面積を確保されたエア流入溝１６部分を通過して最短距離をもってブレード１３間に吸い入れられるため、エアの流通抵抗が少なく、その分ファン効率の充分な向上を望むことができる。

　また、この冷却ファン１においては、エア流入溝１６が、リング部材１４上の全ブレード１３の回転方向の前部領域と、隣接するブレード１３の回転方向の前部領域の間に配置されているため、リング部材１４の外周側からファン本体１０部分にエアを効率良く均等に吸い込むことができ、しかも、ファン本体１０の円周方向の重量バランス（回転バランス）を良好にすることができる。

　さらに、この冷却ファン１では、リング部材１４のエア吐き出し側の軸方向の端部にエア流入溝１６と円周方向でずれるように肉抜き溝１７が設けられているため、リング部材１４の円周方向の重量バランスがより良好となっている。
　特に、この第１実施形態の場合、エア流入溝１６と肉抜き溝１７の深さが同じ深さに設定され、リング部材１４の軸方向の肉厚が円周方向のほぼ全域で均等になっているため、リング部材１４の円周方向の重量バランスはさらに良好となっている。

　ここで、リング部材１４に形成するエア流入溝１６の深さと、ファン効率及びファン騒音の関係を調べた実験結果について説明する。
　図４は、この実験で用いた冷却ファンの各部の寸法関係を示す図である。
　同図においては、Ｌ１は、リング部材１４の軸方向の厚みを示し、Ｌ２は、エア流入溝１６の深さ、Ｌ３は、肉抜き溝１７の深さをそれぞれ示している。
　ここでは、Ｌ２／Ｌ１をリング除去比とし、そのリング除去比を０から１の間で変化させ、そのときのファン効率とファン騒音を測定した。なお、Ｌ３／Ｌ１はＬ２／Ｌ１と等しくした。

　図５は、このときの実験結果を示すグラフである。
　図５のグラフから明らかなように、除去比Ｌ２／Ｌ１が０．１０～０．４０の範囲でファン効率とファン騒音のいずれについても良好な結果が得られ、とりわけ、０．１５～０．２５の範囲では特に優れた結果が得られた。

　一方、この冷却ファン１のファン本体１０が回転駆動すると、隣接するブレード１３間で次の事象が発生する。
　図２、図４を用いて説明すると、ファン本体１０が矢印Ｒの方向に回転したとき、ブレード１３の回転方向の後方側は、通過するエアを正圧面側に向かって流すための応力（正圧面側へ吸引される力）によって、図中下方向（正圧面側）に応力を受けることになる。これに対し、ブレード１３の回転方向の前方側はエアを切ってブレード１３間に流入させることから図中上方向（負圧面側）に応力を受ける。
　つまり、ブレード１３の回転方向の前方側と後方側とでは、受ける応力の向きが異なり、ブレード１３全体として、捻られる応力が発生することになる。そして、この応力は各ブレード１３の間を連結しているリング部材１４に対して、その中央付近に集中する。

　ところで、先に説明したこのファン本体１０の製造の過程において、注入される樹脂材の温度は、ゲートに注入される時点よりも、リング部材１４に至った時点の方が若干温度が下がる。このため、ファン本体１０における樹脂同志の各結合部位Ｗ（この第１実施形態の場合は計５箇所）の強度がばらつくことがある。
　このような事情に鑑みると、ファン本体１０の回転駆動時に、リング部材１４に加わる応力がリング部材１４の樹脂同志の結合部位Ｗに集中しないようにファン本体１０の強度を増す必要がある。このため、使用する樹脂材自体を結合強度の強い高品位のものとしたり、リング部材１４の厚みを増したり、軸方向長さを長くすることも考えられる。

　しかしながら、このようにすると、樹脂材が高くなったり、樹脂の使用量が増えたりすることで、結果的にファン本体１０のコストが増大してしまう課題がある。
　一般的に、物体に作用する応力は、その物体に形状の変化点（屈曲点）等がある場合、この変化点側に分散する傾向がある。ここで、本第１実施形態では、リング部材１４のエア吸い込み側にエア流入溝１６を設けると共に、エア吐き出し側に肉抜き溝１７を設けている。このため、上記課題に対して、作用する応力を各溝１６，１７の変化点Ｃ付近（図２参照）に分散させることができる。よって、コストを増大させることなく、ファン本体１０の強度を確保することができる。

（第２実施形態）
　次に、この発明の第２実施形態を図６に基づいて説明する。尚、第１実施形態と同一態様には、同一符号を付して説明する（以下の実施形態についても同様）。
　図６は、この第２実施形態の冷却ファン２０１のファン本体２１０を示す斜視図である。
　同図に示すように、この第２実施形態において、冷却ファン２０１は、自動車のラジエータに用いられる軸流ファンであり、図示しないエンジンや電動モータ等の回転駆動源によって回転駆動されるファン本体２１０と、ファン本体２１０の外周側を覆ってラジエータに対するエアの導入効率を高めるためのシュラウド（図６においては不図示）とを備えている点、ファン本体２１０は、回転駆動源の出力軸に連結される有底円筒状のボス部１２と、このボス部１２の外周面と一体的に径方向外側に突出する複数のブレード１３と、複数のブレード１３の径方向外側の端部領域を環状に連結する円筒状のリング部材１４とを備えている点等の基本的構成は、前述した第１実施形態と同様である（以下の実施形態についても同様）。

　ここで、この第２実施形態のファン本体２１０と、第１実施形態のファン本体１０との相違点は、第１実施形態のリング部材１４は、ブレード１３の径方向外側の端部より径方向内側にオフセットした位置を環状に連結した状態になっているのに対し、第２実施形態のリング部材１４は、ブレード１３の径方向外側の端部を環状に連結した状態になっている点にある。
　したがって、冷却ファン２０１においては、前述の第１実施形態と同様の効果に加え、ブレード１３全体を用いてエアの吸い込みや吐き出しを制御することができ、より効果的に冷却ファン１の騒音を防止できると共に、ファン効率を向上させることが可能になる。

（第３実施形態）
　次に、この発明の第３実施形態を図７～図９に基づいて説明する。
　図７は、この第３実施形態の冷却ファン３０１のファン本体３１０を示す斜視図、図８は、冷却ファン３０１の各部の寸法関係を示す図である。
　図７、図８に示すように、この第３実施形態と第１実施形態との相違点は、第３実施形態における冷却ファン３０１のファン本体３１０には、リング部材１４のエア吐き出し側の軸方向の端部に壁部４２が形成されているが、第１実施形態には壁部４２が形成されていない点にある。

　壁部４２についてより詳述する。
　この壁部４２は、リング部材１４のエア吐き出し側の軸方向の端部の一般面１４ｂから軸方向に沿って延出形成されている。そして、壁部４２は、全ブレード１３の回転方向（図８における矢印Ｒ方向）の後部領域と、各々の後部領域に対応する位置に形成されている肉抜き溝１７との間に配置されている。換言すれば、壁部４２は、リング部材１４のエア吐き出し側の端部であって、かつ、エア流入溝１６と軸方向でほぼ重なる位置に配置されている。
　さらに、壁部４２は、円周方向の両側面が肉抜き溝１７の円周方向側面の延長線上に位置するように傾斜しており、全体として先細りの台形状に形成されている。

　以上の構成において、冷却ファン３０１のファン本体３１０が回転駆動されると、冷却ファン３０１のエア吸い込み側（ファン本体３１０の前面側、図８における上側）からエアがブレード１３間のスペースに吸い込まれ、そのエアがファン本体３１０のエア吐き出し側（ファン本体３１０の後面側、図８における下側）へと抜けていく。このとき、ブレード１３のリング部材１４よりも径方向内側で、かつ、正圧面内側では、ブレード１３に沿ってエアが流れる。そして、エアは、回転方向の後方側の縁部を過ぎると慣性力によりリング部材１４の外側へ流れようとする。

　ここで、リング部材１４に壁部４２が形成されていない場合、エアは、リング部材１４の径方向外側に流れ、さらに、ファン本体３１０の負圧面側へと流れ込んでしまう。このような場合、翼端渦が発生するので、冷却ファン３０１の騒音が大きくなってしまう。
　しかしながら、この第３実施形態では、リング部材１４の所定の位置に壁部４２が形成されているので、ブレード１３から吐き出されたエアが壁部４２に邪魔されてリング部材１４よりも径方向外側に流れにくくなる。

　したがって、冷却ファン３０１においては、前述の第１実施形態と同様の効果に加え、ブレード１３から吐き出されたエアが壁部４２に邪魔されてリング部材１４よりも径方向外側に流れにくくなるので、さらに確実に冷却ファン３０１の騒音を低減することができる。
　また、壁部４２は、全ブレード１３の回転方向（図８における矢印Ｒ方向）の後部領域と、各々の後部領域に対応する位置に形成されている肉抜き溝１７との間に配置されている。このように、肉抜き溝１７が形成されているリング部材１４であっても、肉抜き溝１７と共存して壁部４２をレイアウトすることが可能になり、設計の自由度を高めることができる。

　ここで、図８、図９に基づいて、リング部材１４に形成する壁部４２の高さＨと、ファン騒音の関係を調べた実験結果について説明する。
　図８においては、ｈは、肉抜き溝１７からリング部材１４のエア吸い込み側の軸方向の端部の一般面１４ａに至る間の高さを示す。また、壁部４２の高さＨとは、エア流入溝１６から壁部４２の先端に至る間の軸方向の高さをいうものとする。そして、壁部４２の高さを１．２ｈの場合と１．３ｈの場合とで変化させ、そのときのファン騒音を壁部４２が無い場合（現行ｈ）の騒音と比較した。

　図９は、このときの実験結果を示すグラフである。
　同図から明らかなように、壁部４２の高さが１．２ｈ～１．３ｈの範囲に設定されているとき、壁部４２が無い場合と比較してファン騒音が良好に低減されるという結果が得られた。
　したがって、壁部４２の高さＨは、肉抜き溝１７からリング部材１４のエア吸い込み側の軸方向の端部の一般面１４ａに至る間の高さｈに対し、１．２ｈ～１．３ｈの範囲に設定されていることが望ましい。

（第４実施形態）
　次に、この発明の第４実施形態を図１０～図１３に基づいて説明する。
　図１０は、この第４実施形態の冷却ファン４０１のファン本体４１０を示す斜視図、図１１は、図１０のＢ－Ｂ線に沿う断面図である。
　図１０、図１１に示すように、この第４実施形態と第３実施形態との相違点は、第３実施形態の壁部４２は、リング部材１４のエア吐き出し側の軸方向の端部の一般面１４ｂから軸方向に沿って延出形成されているのに対し、第４実施形態の壁部４３は、リング部材１４の一般面１４ｂを基点として斜め外側に向かうように屈曲延出形成されている点にある。
　すなわち、壁部４３は、リング部材１４に対して角度θだけ斜め外側に傾斜した状態で設けられている。このため、リング部材１４は、エア吐き出し側に向かって末広がり状に形成され、エア吸い込み側からエア吐き出し側に向かうに従い、徐々に開口面積が大きくなる。

　図１２は、冷却ファン４０１のファン本体４１０が回転駆動されたときのエアの流れを示す説明図である。
　同図に示すように、上述のような構成において、冷却ファン４０１のファン本体４１０が回転駆動されると、冷却ファン４０１のエア吸い込み側（図１２における紙面奥側）からエアがブレード１３間のスペースに吸い込まれ、そのエアがファン本体４１０のエア吐き出し側（図１２における紙面手前側）へと抜けていく。このとき、リング部材１４の開口面積がエア吐き出し側に向かって徐々に大きくなるので、吐き出されるエアの流速がリング部材１４のエア吐き出し側で遅くなる。これにより、冷却ファン４０１によるエア圧力を増大させることができる。

　したがって、冷却ファン４０１においては、前述の第３実施形態と同様の効果に加え、冷却ファン４０１によるエア圧力を増大させることができるので、ファン効率を向上させることができる。
　ここで、リング部材１４と壁部４３との間の角度θは、１５度～３０度の範囲に設定されていることが望ましい。より詳しく、図１３に基づいて説明する。
　図１３は、壁部４３の角度θを変化させてファン効率を調べた実験結果のグラフである。
　同図に示すように、角度θが１５度～３０度の範囲に設定されている場合、従来や壁部４３が無い場合（波型リング）と比較してファン効率が向上していることが確認できる。

　なお、この発明は上記の実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々の設計変更が可能である。例えば、上記の実施形態は、冷却ファンをラジエータの冷却に用いているが、本発明に係る冷却ファンは、ラジエータ冷却用に限定されるものではなく、その他の機器を冷却するものであっても良い。

　１，２０１，３０１，４０１　　冷却ファン
　１２　　ボス部
　１３　　ブレード
　１４　　リング部材
　１６　　エア流入溝
　１７　　肉抜き溝
　３０　　導風孔
　４２，４３　　壁部

Claims

　回転駆動源に連結されるボス部と、
　このボス部から径方向外側に突出する複数のブレードと、
　この複数のブレードの径方向外側の端部の近傍を環状に連結する筒状のリング部材と、を備えた冷却ファンにおいて、
　前記リング部材のエア吸い込み側の軸方向の端部にエア流入溝が設けられている冷却ファン。
　前記エア流入溝は、前記リング部材上の全ブレードの回転方向の前部領域と、隣接するブレードの回転方向の前部領域の間に配置されている請求項１に記載の冷却ファン。
　前記リング部材のエア吐き出し側の軸方向の端部には、前記エア流入溝と円周方向でずれるように、肉抜き溝が設けられている請求項２に記載の冷却ファン。
　前記エア流入溝と前記肉抜き溝の深さが同じ深さに設定されている請求項３に記載の冷却ファン。
　前記エア流入溝の深さと前記リング部材の軸方向の肉厚の比率が、０．１０～０．４０の範囲に設定されている請求項１～４のいずれか１項に記載の冷却ファン。
　前記リング部材におけるエア吐き出し側の軸方向の端部には、前記ブレードの回転方向の後部領域に対応する箇所に、前記リング部材におけるエア吐き出し側の軸方向の端部の一般面より軸方向外側に向かって延出した壁部が設けられている請求項１～５のいずれか１項に記載の冷却ファン。
　前記肉抜き溝から前記リング部材のエア吸い込み側の軸方向の端部の一般面に至る間の高さをｈとしたとき、
　前記エア流入溝から前記壁部の先端に至る間の高さは、１．２ｈ～１．３ｈの範囲に設定されている請求項６に記載の冷却ファン。
　前記壁部は、前記リング部材におけるエア吐き出し側の軸方向の端部の一般面を基点に屈曲延出されている請求項６又は７に記載の冷却ファン。
　前記リング部材と前記壁部との間の角度は、１５度～３０度の範囲に設定されている請求項８に記載の冷却ファン。
　前記壁部は、前記リング部材上の全ブレードの回転方向の後部領域と、各々の後部領域に対応する位置に形成されている前記肉抜き溝との間に設けられている請求項６～９のいずれか１項に記載の冷却ファン。
　回転駆動源に連結されるボス部と、
　このボス部に一体的に、且つ径方向外側に向かって形成された複数のブレードと、
　これら複数のブレードの径方向外側の端部を環状に連結する筒状のリング部材とを備え、
　前記リング部材のエア吸い込み側の軸方向の端部にエア流入溝が設けられている冷却ファン。