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JP2002201944A - 軸流ファン - Google Patents

軸流ファン

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Publication number
JP2002201944A
JP2002201944A JP2000402852A JP2000402852A JP2002201944A JP 2002201944 A JP2002201944 A JP 2002201944A JP 2000402852 A JP2000402852 A JP 2000402852A JP 2000402852 A JP2000402852 A JP 2000402852A JP 2002201944 A JP2002201944 A JP 2002201944A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
bell mouth
backflow
axial fan
shroud
fan
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2000402852A
Other languages
English (en)
Inventor
Kota Shimada
行太 島田
Koichi Oyama
耕一 大山
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.)
T Rad Co Ltd
Original Assignee
Toyo Radiator Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toyo Radiator Co Ltd filed Critical Toyo Radiator Co Ltd
Priority to JP2000402852A priority Critical patent/JP2002201944A/ja
Publication of JP2002201944A publication Critical patent/JP2002201944A/ja
Pending legal-status Critical Current

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  • Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 軸流ファンにおける逆流の吸込気流への影響
をなくして騒音およびファン効率低下を抑制する。 【解決手段】 軸流ファンは翼4の先端部を互いに連結
するリング5、そのリング5の吸気側端部に形成された
ベルマウス7およびシュラウド6を備え、翼径をDf、
ベルマウス7の先端部径をDr、ベルマウス7の内側に
おけるシュラウドの内径をDsr、逆流の流出角をαと
したとき1.07≦Dr/Df≦1.09、Dr≧Ds
r、α>0の関係を有する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は自動車のラジエータ
冷却用などに使用される軸流ファンに関し、詳しくはフ
ァン逆流が吸気に吸い込まれることを抑制して騒音増加
およびファン効率低下を防止した軸流ファンに関する。
【0002】
【従来の技術】自動車のラジエータ冷却用として使用さ
れる軸流ファンは、エンジンやモータ等の駆動源により
回転するボス部に複数の翼を放射状に設け、その翼の回
転により軸方向に送風するようになっている。一般に軸
流ファンは下流側から噴出する送風の一部が翼周囲から
上流側(吸気側)に逆流する現象があり、このような逆
流が多いと送風効率が低下すると共に騒音も多くなるの
で好ましくない。
【0003】そこで従来から翼先端部を互いにリングで
連結し、そのリングの半径方向外側に筒状のシュラウド
を対向配置して逆流を抑制する方法が採用されている。
さらにその逆流の抑制効果を高めるため、リング外面と
シュラウド内面の間にラビリンスシール部を形成する方
法も採用されている。一方、軸流ファンにおける騒音の
発生やファン効率の低下の主な原因になる吸気の乱れ
(乱流)を抑制することを目的として、リングの吸気側
に断面が円弧状に形成されたベルマウスを設けることが
多い。
【0004】図3は自動車に搭載されるラジエータ冷却
用の軸流ファンおよびそのファンシュラウドの一例であ
り、(a)は断面図,(b)はそのA−A方向の正面図
である。軸流ファン1は図示しないエンジンのクランク
軸やファンモータで回転される駆動軸2と、駆動軸2に
固定されたボス部3に放射状に設けた複数の翼4を有し
ており、翼4の回転により図3(a)左側から右側に送
風する。各翼4の先端部は互いにリング5で連結され、
そのリング5の半径方向外側に環状のシュラウド6が対
向配置される。
【0005】リング5の吸気側における端部には断面が
円弧状に形成されて半径方向に湾曲したベルマウス7が
設けられる。一方シュラウド6はそのフランジ部12で
筒状の連結体8に結合され、連結体8はラジエータ9に
固定される。そしてリング5の外周面とシュラウド6に
おける筒状体11の内周面は互いに接触しないように僅
かな間隙をもって対向し、送風の一部がその間隙に形成
された通路10を通って下流側から吸気側に逆流する。
軸流ファン1の吸気側にこのようなベルマウス7を設け
ると、逆流を含む吸気側の空気は乱流がある程度抑制さ
れて軸流ファン1に吸気される。しかし乱流自体が完全
になくなるわけではないので、ベルマウス7は騒音発生
やファン効率低下等をある程度回避できる手段に過ぎな
いと理解すべきである。
【0006】逆流は吸込気流に乱流を発生させる大きな
原因となるので、前述のように、通路10にラビリンス
シール部を形成して逆流の絶対量を減少させる方法が推
奨されている。しかし、ラビリンスシール部を形成して
も逆流を完全になくすことはできないので、ラビリンス
シール部とベルマウス7の組み合わせだけでは実用的な
レベルまで騒音やファン効率低下等を抑制するのは困難
な場合が多い。
【0007】一方、他の手段により逆流の影響を抑制し
て騒音発生やファン効率低下を改善しようとする試みが
提案されている。特表平7−501593号公報には、軸流フ
ァンのリングとシュラウド間に形成される逆流の通路
内、またはその入口部や出口部に多数のステータを所定
間隔で並べる方法が開示されている。一般に逆流は翼が
回転する方向の成分を有しており、その回転方向成分を
有する逆流が吸気側から軸流ファンに吸い込まれると乱
流発生を助長することが分かっている。そこで上記公報
の技術は多数のステーで逆流を整流し、それによって回
転方向成分を減少して乱流発生を抑制しようとするもの
である。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、特表平
7−501593号公報で提案されている方法は構造が複雑に
なりコストも高くなる。またそれだけ重量も増加するの
で自動車などに搭載する場合には不利である。そこで本
発明は、逆流による騒音やファン効率低下を回避するこ
とを課題とし、そのための新しい軸流ファンを提供する
ことを目的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】すなわち、本発明の軸流
ファンは、ボス部に複数の翼を放射状に設けた軸流ファ
ンにおいて、各翼の先端部を互いに連結するリングと、
そのリングの半径方向外側に対向配置されたシュラウド
と、リングの吸気側端部に形成されたベルマウスを備
え、翼径をDf、ベルマウスの先端部径をDr、ベルマ
ウスの内側におけるシュラウドの内径をDsr、逆流の
流出角をαとしたとき、1.07≦Dr/Df≦1.0
9、Dr≧Dsr、α>0の関係を有することを特徴と
する。
【0010】ここで各径はすべてボス部の回転軸を中心
とした直径であり、αはその回転軸と平行な基準線に対
する逆流Rの流出角である。本発明の軸流ファンは特表
平7−501593号公報で提案されている逆流の整流とは異
なり、上記のように構成することにより吸入側に噴出す
る逆流を送風の吸入領域から遠ざけ、それによって乱流
の発生を効果的に抑制することに特徴がある。このよう
に乱れた逆流を極力吸気として吸い込ませないようにす
ることで、騒音やファン効率の低下減少を抑制するとい
う技術思想は過去に全く例がないものである。
【0011】
【発明の実施の形態】次に本発明の実施の形態を図面に
より説明する。図1は本発明の軸流ファンにおける翼の
部分拡大図であり、図示しない軸流ファンの主要部は図
3と同様に構成される。矢印Fは軸流ファンの送風方向
であり、翼4の先端部が短い筒状のリング5で互いに連
結され、そのリング5の吸気側端部に断面円弧状のベル
マウス7が設けられる。なおリング5とベルマウス7は
例えば樹脂製とされ、成形加工により一体的に作ること
ができる。
【0012】シュラウド6は筒状体11とフランジ部1
2を有し、それらも樹脂を成形して一体的に作ることが
できる。この例では筒状体11の吸気側がクランク状と
され、それによって斜め方向に形成される空間13とベ
ルマウス7の内側を通って逆流Rが通過するようになっ
ている。図中、Dfは翼径、Drはベルマウスの先端部
径、Dsrはベルマウス内側におけるシュラウド内径、
αは逆流の流出角であり、それらの径の測定基準等は前
記の通りである。
【0013】本発明の軸流ファンは前記のように逆流を
送風の吸入部分から遠ざけ放出し、それによって乱流を
効果的に抑制するものであるが、それを達成するポイン
トは吸気側における逆流Rの噴出位置と方向である。逆
流Rの噴出位置を半径方向との関係から考えるとベルマ
ウス7の先端部位置、すなわちベルマウスの先端部径D
rによって影響され、翼4との相対関係から考えるとD
rと翼径Dfの比率によって影響を受ける。また逆流の
噴出方向、すなわち逆流の流出角αはベルマウスの先端
部径をDrとベルマウスの内側におけるシュラウドの内
径Dsrの比率が大きく影響することが分かった。
【0014】特に後者の流出角αは、下流側から通路1
0に水平に入った逆流Rがベルマウス内側おけるシュラ
ウド内径(すなわち筒状体11のベルマウス7に一番近
い水平部分の内径)Dsrにより規制されて空間13に
入り、ベルマウス7の内側斜面に案内されて方向を変
え、その遠心力によって吹き飛ばされるように噴出する
ので、DrとDsrの相対関係が大きく影響する。
【0015】この逆流の噴出位置が翼径Dfより半径方
向外側になるほど、および流出角αが大きくなるほど逆
流は送風の吸い込み部分から遠ざかるので好ましく、後
者の流出角αは少なくとも0より大きいことが必要であ
る。しかし噴出位置を過大に遠ざけようとすると軸流フ
ァンの外形寸法が大きくなるので、実用的には限界があ
る。
【0016】図2は翼径Dfが340mmの軸流ファン
について実験したベルマウスの先端部径Drの変化に対
する騒音レベルSPL(dB)のデータである。なお実
験ではベルマウスの先端部径Drとベルマウス内側にお
けるシュラウド内径Dsrの関係をDr≦Dsrに維持
し、Drを徐々に大きくしていった。図2から分かるよ
うに、Dr/Df<1.05の範囲では騒音が大きく、
Dr/Df=1.05〜1.07の範囲ではそれほど騒
音レベルが低下せず、Dr/Df≧1.07から急激に
騒音レベルが低下している。
【0017】さらにDr/Df>1.09の範囲では騒
音レベルの低下効果が飽和する傾向にあり、逆に寸法制
約の面から不利になる。そして実験によれば、騒音レベ
ルの低下とファン効率低下に対する抑制効果は比例する
傾向にあることも確かめられた。なおDr≦Dsrの条
件でDr/Dfを大きくしていくと、逆流Rの流出角α
は大きくなっていく。これら実験結果および前記理由等
から、1.07≦Dr/Df≦1.09、Dr≧Ds
r、α>0の範囲が騒音の抑制、ファン効率低下の抑制
および寸法抑制の点から好ましい範囲であることが理解
される。
【0018】以上の実施形態では、リング4とシュラウ
ド6の間にラビリンスシール部が形成されていない場合
であるが、本発明はシュラウド内面に、環状のリブをそ
の軸線に直交して設ける等のラビリンスシール部を設け
る場合にも適用できることは明らかである。
【0019】
【発明の効果】以上のように本発明の軸流ファンは、翼
径Df、ベルマウスの先端部径Dr、ベルマウスの内側
におけるシュラウド内径Dsr、逆流の流出角αを請求
項に記載した特定の範囲とすることにより、逆流を送風
の吸入部分から遠ざけて放出させ、吸い込みの乱流を効
果的に抑制し、それによって簡単な構成にもかかわらず
低い騒音レベルと高いファン効率を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の軸流ファンにおける翼先端部分の部分
拡大図。
【図2】軸流ファンについて、ベルマウスの先端部径D
rを変化させたときの騒音レベルSPL(dB)の実験
データを表す図。
【図3】自動車に搭載されるラジエータ冷却用の軸流フ
ァンを示す図。
【符号の説明】
1 軸流ファン 2 駆動軸 3 ボス部 4 翼 5 リング 6 シュラウド 7 ベルマウス 8 連結体 9 ラジエータ 10 通路 11 筒状体 12 フランジ部 13 空間
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 3H033 AA02 AA15 BB02 BB08 CC01 CC04 DD10 DD27 EE06 EE08 3H034 AA02 AA15 BB02 BB08 CC01 CC04 DD05 DD25 EE06 EE08

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ボス部3に複数の翼4を放射状に設けた
    軸流ファン1において、各翼4の先端部を互いに連結す
    るリング5と、そのリング5の半径方向外側に対向配置
    されたシュラウド6と、リング5の吸気側端部に形成さ
    れたベルマウス7を備え、翼径をDf、ベルマウス7の
    先端部径をDr、ベルマウス7の内側におけるシュラウ
    ドの内径をDsr、逆流の流出角をαとしたとき、1.
    07≦Dr/Df≦1.09、Dr≧Dsr、α>0の
    関係を有することを特徴とする軸流ファン。
JP2000402852A 2000-12-28 2000-12-28 軸流ファン Pending JP2002201944A (ja)

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