(57)【要約】【課題】成形時における変形を抑制することのできるファンを提供する。【解決手段】ファン１０は、回転方向に沿って並ぶように形成された複数のブレード１２と、それぞれのブレード１２の根元部分が接続されており、ブレード１２と共に回転するハブ１１と、を備える。ハブ１１の回転中心軸ＡＸを中心軸とする円筒状の面により、ブレード１２を切断した場合における断面、を周方向断面としたときに、ブレード１２の根元部分から先端部分までの一部における周方向断面の形状が、当該周方向断面の長手方向において中央となる位置（ＤＬ１）、を挟んで線対称な形状となっている。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
樹脂によって形成されたファン（１０）であって、
回転方向に沿って並ぶように形成された複数のブレード（１２）と、
それぞれの前記ブレードの根元部分が接続されており、前記ブレードと共に回転するハブ（１１）と、を備え、
前記ハブの回転中心軸（ＡＸ）を中心軸とする円筒状の面により、前記ブレードを切断した場合における断面、を周方向断面としたときに、
前記ブレードの根元部分から先端部分までの一部における前記周方向断面の形状が、
当該周方向断面の長手方向において中央となる位置（ＤＬ１）、を挟んで対称な形状となっているファン。
【請求項２】
前記一部における前記周方向断面では、
前記ブレードの一方側の面に対応する第１線（Ｌ２１，Ｌ４１）のうち少なくとも一部、及び、前記ブレードの他方側の面に対応する第２線（Ｌ２２，Ｌ４２）のうち少なくとも一部、のいずれもが直線となっている、請求項１に記載のファン。
【請求項３】
前記一部における前記周方向断面では、
前記ブレードの一方側の面に対応する第１線（Ｌ３１）、及び、前記ブレードの他方側の面に対応する第２線（Ｌ３２）、のそれぞれが、互いに同一の方向に向かって突出する曲線となっている、請求項１に記載のファン。
【請求項４】
前記一部における前記周方向断面では、
前記ブレードの一方側の面に対応する第１線（Ｌ１１）、及び、前記ブレードの他方側の面に対応する第２線（Ｌ１２）、のそれぞれが、互いに反対の外側方向に向かって突出する曲線となっている、請求項１に記載のファン。
【請求項５】
前記一部とは前記ブレードの根元部分である、請求項１乃至４のいずれか１項に記載のファン。
【請求項６】
前記一部における前記周方向断面は、その長手方向が、前記回転中心軸に対して垂直な面に沿った方向となっている、請求項５に記載のファン。
【請求項７】
それぞれの前記ブレードの先端部分を繋ぐ円環状のリング部（１３）、を更に備える、請求項１乃至６のいずれか１項に記載のファン。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、樹脂によって形成されたファンに関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば車両のうちラジエータの前方側となる位置には、ラジエータに向けて空気を送り出すためのファンが設けられる。下記特許文献１に記載されているように、ファンは、空気を送り出すための翼である複数のブレードと、それぞれのブレードの根元が接続されている部分であるハブと、を備えている。このようなファンは、その全体が樹脂によって一体に成形されることが多い。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００８−５１０３６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ファンの成形時においては、樹脂が収縮しながら硬化することに起因して、ブレード等の一部が変形してしまうことがある。このような変形は、ファンが比較的小型である場合には殆ど問題とならない。しかしながら、例えば車両に搭載されるファンのように比較的大型のファンにおいては、上記の変形が大きくなり問題となることが多い。
【０００５】
特に、各ブレードの先端部分が円環状のリング部によって繋がっている構成のファンにおいては、各ブレードの先端部分が回転中心軸に沿った方向に大きく変位することにより、上記のリング部材が波打つように変形してしまう場合がある。このようにファンが変形すると、ファンの動作時における振動が大きくなったり、ファンの一部が周囲の構造物（例えばシュラウド等）に当たったりする等の問題が生じてしまう。
【０００６】
本開示は、成形時における変形を抑制することのできるファン、を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本開示に係るファンは、樹脂によって形成されたファン（１０）であって、回転方向に沿って並ぶように形成された複数のブレード（１２）と、それぞれのブレードの根元部分が接続されており、ブレードと共に回転するハブ（１１）と、を備える。ハブの回転中心軸（ＡＸ）を中心軸とする円筒状の面により、ブレードを切断した場合における断面、を周方向断面としたときに、このファンにおいては、ブレードの根元部分から先端部分までの一部における周方向断面の形状が、当該周方向断面の長手方向において中央となる位置（ＤＬ１）、を挟んで対称な形状となっている。
【０００８】
発明者らが行った実験等によれば、成形時においては、ブレード全体で樹脂の収縮が生じて変形しており、そのうち根元部分、すなわちハブに接続されている部分の変形が、翼の先端部分の変形に対して寄与が多く、それに起因して各ブレードの先端部分が大きく変位しているという知見が得られている。つまり、成形時におけるファンの変形については、ブレードの根元部分における収縮がその支配的な要因となっている。
【０００９】
これは、比較的厚い根元部分における断面の形状が所謂「翼形状」（つまり非対称な形状）となっており、その前端側における樹脂の収縮量と、後端側における樹脂の収縮量との間に差が生じてしまうためと考えられる。
【００１０】
そこで、上記構成のファンでは、ブレードの根元部分から先端部分までの一部における周方向断面の形状を、当該周方向断面の長手方向において中央となる位置、を挟んで対称な形状としている。このような形状においては、上記のような収縮量の差をほぼ０とすることができるので、ブレードの根元部分の収縮に起因したファンの変形、特に、各ブレードの先端部分における変位を抑制することができる。
【発明の効果】
【００１１】
本開示によれば、成形時における変形を抑制することのできるファンが提供される。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】図１は、第１実施形態に係るファンの全体構成を示す図である。
【図２】図２は、ブレードの根元部分の形状を示す図である。
【図３】図３は、図１のＩＩＩ−ＩＩＩ断面におけるブレードの断面形状を示す図である。
【図４】図４は、図１のＩＶ−ＩＶ断面におけるブレードの断面形状を示す図である。
【図５】図５は、第２実施形態に係るファンにおける、ブレードの断面形状を示す図である。
【図６】図６は、第３実施形態に係るファンにおける、ブレードの断面形状を示す図である。
【図７】図７は、第４実施形態に係るファンにおける、ブレードの根元部分の形状を示す図である。
【図８】図８は、第４実施形態に係るファンにおける、ブレードの断面形状を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、添付図面を参照しながら本実施形態について説明する。説明の理解を容易にするため、各図面において同一の構成要素に対しては可能な限り同一の符号を付して、重複する説明は省略する。
【００１４】
図１を参照しながら、第１実施形態に係るファン１０の構成について説明する。ファン１０は、車両に搭載されたラジエータ等の熱交換器（不図示）に対して空気を送り込むためのものである。ファン１０は、車両の前方側部分のうち、熱交換器よりも前方側となる位置に配置される。不図示の回転電機によってファン１０が回転すると、フロントグリルから車両内部に導入された空気が熱交換器に向けて送り出される。当該回転の方向は、図１における時計回り方向である。図１は、ファン１０を車両の前方側から見て描いた図である。空気が送り出される方向は車両の前方側から後方側に向かう方向、すなわち、図１においては紙面手前側から奥側に向かう方向である。
【００１５】
図１に示されるように、ファン１０は、ハブ１１と、ブレード１２と、リング部１３と、を有している。ファン１０では、ハブ１１、ブレード１２、及びリング部１３の全体が樹脂により一体に形成されている。
【００１６】
ハブ１１は、回転電機の駆動軸（不図示）が取り付けられる部分である。当該駆動軸の中心軸、すなわちハブ１１の回転中心軸のことを、以下では「回転中心軸ＡＸ」とも称する。ハブ１１の形状は概ね円柱形状となっており、その中心軸は回転中心軸ＡＸと一致している。回転中心軸ＡＸは、図１においては紙面奥行方向に沿って伸びている。ハブ１１には、次に述べる各ブレード１２の根元部分が接続されている。このため、回転電機によってファン１０が駆動されると、ハブ１１は各ブレード１２と共に回転中心軸ＡＸの周りに回転することとなる。
【００１７】
ブレード１２は、空気を送り出すための翼として機能する部分である。ブレード１２は、ファン１０において複数枚設けられている。それぞれのブレード１２は、その根元がハブ１１の側面に接続されており、回転方向に沿って並ぶように形成されている。尚、互いに隣り合うブレード１２同士の間隔は等間隔であってもよいが、本実施形態では一部の間隔が他の間隔と異なっている。ブレード１２のうち最も内周側の部分、すなわちハブ１１側の部分のことを、以下では「根元部分」とも称する。また、ブレード１２のうち最も外周側の部分、すなわちハブ１１とは反対側の部分のことを、以下では「先端部分」とも称する。
【００１８】
リング部１３は、それぞれのブレード１２の先端部分を繋ぐように形成された円環状の部分である。このようなリング部１３が形成されていることにより、ファン１０の全体における剛性が高められている。
【００１９】
ブレード１２の具体的な形状について説明する。図２には、ブレード１２のうちハブ１１に接続されている根元部分の形状が斜視図として示されている。尚、同図においては複数のブレード１２のうち一枚だけが図示されており、それ以外のブレード１２については図示が省略されている。
【００２０】
回転中心軸ＡＸを中心軸とする円筒状の面により、ブレード１２を切断した場合における断面のことを、以下では「周方向断面」とも称する。図２に示されるように、ブレード１２周方向断面の形状は、根元部分から先端部分に向かって連続的に変化しているのではなく、符号ＢＤが付された部分において不連続に変化している。符号ＢＤが付された部分のことを、以下では「境界部ＢＤ」とも称する。境界部ＢＤの位置は、ブレード１２のうち根元部分寄りの位置となっている。回転中心軸ＡＸから境界部ＢＤまでの距離は、全てのブレード１２について同じである。
【００２１】
図３（Ａ）に示されるのは、図１に示されるＩＩＩ−ＩＩＩ断面の形状、すなわち、ブレード１２のうち境界部ＢＤよりも先端寄りの部分における周方向断面の形状である。図３（Ａ）では、上記周方向断面の長手方向が矢印ＡＲで示されている。
【００２２】
図３（Ｂ）に示されるのは、当該周方向断面における、ブレード１２の板厚の分布を示すグラフである。図３（Ｂ）の横軸は上記の長手方向に沿った位置を示しており、縦軸は、各位置におけるブレード１２の板厚を示している。図３では、ブレード１２が回転する際における前縁側（進行方向側）が左側となっており、後縁が右側となっている。図３（Ａ）では、周方向断面のうち長手方向（矢印ＡＲ）に沿って中央となる位置が点線ＤＬ１で示されている。また、図３（Ｂ）では、周方向断面のうち長手方向（矢印ＡＲ）に沿って中央となる位置が点線ＤＬ２で示されている。
【００２３】
図３に示されるように、ブレード１２のうち境界部ＢＤよりも先端寄りの部分における周方向断面は、所謂「翼形状」となっており、前縁側の方が後縁側よりも厚くなっている。また、この部分における周方向断面は、前縁部分から後縁部分に行くに従って空気の送り出し方向側（図３では下方側）に向かうよう、全体が傾斜している。
【００２４】
このような断面形状は、ファン１０による空気の送り出しが効率的に行われること、を考慮して決定されている。周方向断面が翼形状となっていることにより、図３（Ａ）に示される周方向断面形状は、点線ＤＬ１を挟んで対称とはなっていない。図３（Ｂ）に示されるように、ブレード１２は、中央の点線ＤＬ２よりも前縁側寄りとなる位置において最も厚くなっている。
【００２５】
ファン１０による空気の送り出しが効率的に行われること、だけを考慮すれば、ブレード１２の周方向断面の形状は、全体に亘って図３（Ａ）に示されるような翼形状とした方が好ましい。しかしながら、根元部分における周方向断面の形状をも翼形状とした場合には、ファン１０の成形時において、ブレード１２の先端部分が回転中心軸に沿った方向に大きく変位し、更にその変位量がブレード１２毎に異なっている状態となることがある。このような変形は、ブレード１２の根元部分であり肉厚となっている部分(図３（Ａ）において点線ＤＬ１よりも左側の部分）の樹脂が、他の部分よりも高温となり大きく収縮してしまうことに起因して生じると考えられる。
【００２６】
特に、本実施形態のように各ブレード１２の先端部分が円環状のリング部１３によって繋がっている構成においては、上記のような各ブレード１２の変形に伴って、リング部１３が大きく波打つように変形してしまうことがある。その結果、ファン１０の動作時における振動が大きくなったり、ファン１０の一部が周囲の構造物（例えばシュラウド等）に当たったりする等の問題が生じてしまう。
【００２７】
そこで、本実施形態に係るファン１０では、ブレード１２のうち境界部ＢＤよりも根元側（ハブ１１側）の部分における周方向断面の形状を、上記のような翼形状とは異なる形状としている。当該形状について、図４を参照しながら説明する。
【００２８】
図４（Ａ）に示されるのは、図１に示されるＩＶ−ＩＶ断面の形状、すなわち、ブレード１２のうち境界部ＢＤよりも根元寄りの部分における周方向断面の形状である。図４（Ａ）でも図３（Ａ）と同様に、上記周方向断面の長手方向が矢印ＡＲで示されている。
【００２９】
図４（Ｂ）に示されるのは、当該周方向断面における、ブレード１２の板厚の分布を示すグラフである。図４（Ｂ）の横軸は上記の長手方向に沿った位置を示しており、縦軸は、各位置におけるブレード１２の板厚を示している。図４でも図３と同様に、ブレード１２が回転する際における前縁側（進行方向側）が左側となっており、後縁が右側となっている。図４（Ａ）では、周方向断面のうち長手方向（矢印ＡＲ）に沿って中央となる位置が点線ＤＬ１で示されている。また、図４（Ｂ）では、周方向断面のうち長手方向（矢印ＡＲ）に沿って中央となる位置が点線ＤＬ２で示されている。
【００３０】
図４に示されるように、ブレード１２のうち境界部ＢＤよりも根元寄りの部分における周方向断面の形状は、中央の点線ＤＬ１を挟んで対称な形状となっている。すなわち、当該周方向断面の長手方向において中央となる位置、を挟んで対称（具体的には線対称）な形状となっている。
【００３１】
上記部分における周方向断面では、ブレード１２の一方側（車両前方側）の面に対応する第１線Ｌ１１、及び、ブレード１２の他方側（車両後方側）の面に対応する第２線Ｌ１２、のそれぞれが、互いに反対の外側方向に向かって突出する曲線となっている。つまり、周方向断面の形状が概ね楕円状となっている。その結果、図４（Ｂ）に示されるように、ブレード１２は、中央の点線ＤＬ２の位置において最も厚くなっている。尚、前縁部分から後縁部分に行くに従って空気の送り出し方向側（図４では下方側）に向かうよう、周方向断面の全体が傾斜している点については図３と同様である。
【００３２】
ブレード１２の根元部分における周方向断面の形状が線対称となっていることにより、当該部分では、成形時の収縮量が点線ＤＬ１の両側において互いに等しくなる。このため、ブレード１２の先端部分が回転中心軸に沿った方向に大きく変位するような変形が生じにくく、リング部１３が大きく波打つような変形も生じにくくなっている。これにより、ブレード１２の全体において周方向断面が翼形状となっているような場合に比べて、ファン１０の動作時における振動等が防止される。
【００３３】
第２実施形態について説明する。本実施形態では、ブレード１２のうち境界部ＢＤよりも根元寄りの部分における周方向断面の形状について、第１実施形態と異なっており、他については第１実施形態と同じである。
【００３４】
図５は、本実施形態における上記周方向断面の形状を、図４と同様の方法で示したものである。本実施形態でも第１実施形態と同様に、ブレード１２のうち境界部ＢＤよりも根元寄りの部分における周方向断面の形状が、中央の点線ＤＬ１を挟んで線対称な形状となっている。また、前縁部分から後縁部分に行くに従って空気の送り出し方向側（図５では下方側）に向かうよう、周方向断面の全体が傾斜している点についても第１実施形態と同様である。
【００３５】
ただし本実施形態では、上記のように線対称となっている周方向断面において、ブレード１２の一方側（車両前方側）の面に対応する第１線Ｌ２１と、ブレード１２の他方側（車両後方側）の面に対応する第２線Ｌ２２とが、それぞれの一部を除いていずれも直線となっている。すなわち、ブレード１２の形状が概ね平板状となっている。尚、第１線Ｌ２１、第２線Ｌ２２のうち直線状となっている部分は、本実施形態のように第１線Ｌ２１等の一部（その両端の円弧状となっている部分を除いた部分）であってもよいが、第１線Ｌ２１等の全部であってもよい。このような態様であっても、第１実施形態について説明したものと同様の効果を奏する。
【００３６】
第３実施形態について説明する。本実施形態でも、ブレード１２のうち境界部ＢＤよりも根元寄りの部分における周方向断面の形状について、第１実施形態と異なっており、他については第１実施形態と同じである。
【００３７】
図６は、本実施形態における上記周方向断面の形状を、図４と同様の方法で示したものである。本実施形態でも第１実施形態と同様に、ブレード１２のうち境界部ＢＤよりも根元寄りの部分における周方向断面の形状が、中央の点線ＤＬ１を挟んで線対称な形状となっている。また、前縁部分から後縁部分に行くに従って空気の送り出し方向側（図６では下方側）に向かうよう、周方向断面の全体が傾斜している点についても第１実施形態と同様である。
【００３８】
ただし本実施形態では、上記のように線対称となっている周方向断面において、ブレード１２の一方側（車両前方側）の面に対応する第１線Ｌ３１、及び、ブレード１２の他方側（車両後方側）の面に対応する第２線Ｌ３２、のそれぞれが、互いに同一の方向（具体的には、車両の前方側）に向かって突出する曲線となっている。すなわち、ブレード１２の形状が、その厚さを全体で均等とした上で、一方に向かって突出するように湾曲させた板状となっている。このような態様であっても、第１実施形態について説明したものと同様の効果を奏する。
【００３９】
第４実施形態について説明する。本実施形態では、ブレード１２の形状について第１実施形態と異なっており、他については第１実施形態と同じである。
【００４０】
図７には、本実施形態におけるブレード１２とハブ１１との接続部分が斜視図で示されている。本実施形態における境界部ＢＤは、図７において点線で示されるように、ブレード１２の根元部分から先端部分に至るまでの範囲において一定の幅を持った領域となっている。
【００４１】
境界部ＢＤよりも先端側の部分における周方向断面の形状は、図３に示される形状と同一である。すなわち、前縁側の方が後縁側よりも厚い翼形状となっている。また、前縁部分から後縁部分に行くに従って空気の送り出し方向側に向かうよう、周方向断面の全体が傾斜している。
【００４２】
図８は、境界部ＢＤよりも根元側の部分における周方向断面の形状を、図４と同様の方法で示したものである。本実施形態では、図５に示される第２実施形態と同様に、当該部分におけるブレード１２の形状が概ね平板状となっている。このため、ブレード１２のうち境界部ＢＤよりも根元寄りの部分における周方向断面の形状が、中央の点線ＤＬ１を挟んで線対称な形状となっている。また、ブレード１２の一方側（車両前方側）の面に対応する第１線Ｌ４１と、ブレード１２の他方側（車両後方側）の面に対応する第２線Ｌ４２とが、それぞれの一部を除いていずれも直線となっている。
【００４３】
ただし本実施形態では、境界部ＢＤよりも根元側の部分における周方向断面が、図５（Ａ）に示される第２実施形態のように傾斜していない。具体的には、当該周方向断面の長手方向（矢印ＡＲ）が、回転中心軸ＡＸに対して垂直な面に沿った方向となっている。本実施形態における境界部ＢＤは、周方向断面の長手方向が傾斜している部分と傾斜していない部分との間を、滑らかに繋ぐような形状となっている。
【００４４】
このように、本実施形態では、境界部ＢＤよりも根元側の部分における周方向断面の形状が、空気の送り出しを考慮した形状とはなっておらず、成形時における変形を抑制することのみを考慮した形状となっている。このような態様であっても、第１実施形態について説明したものと同様の効果を奏する。
【００４５】
以上の説明においては、周方向断面の形状が線対称となっている部分が、ブレード１２の根元部分である場合の例について説明した。このような態様に替えて、周方向断面の形状が線対称となっている部分が、ブレード１２の根元部分以外の部分であるような態様としてもよい。
【００４６】
以上、具体例を参照しつつ本実施形態について説明した。しかし、本開示はこれらの具体例に限定されるものではない。これら具体例に、当業者が適宜設計変更を加えたものも、本開示の特徴を備えている限り、本開示の範囲に包含される。前述した各具体例が備える各要素およびその配置、条件、形状などは、例示したものに限定されるわけではなく適宜変更することができる。前述した各具体例が備える各要素は、技術的な矛盾が生じない限り、適宜組み合わせを変えることができる。
【符号の説明】
【００４７】
１０：ファン
１１：ハブ
１２：ブレード
ＡＸ：回転中心軸
ＤＬ１：点線
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
2019124148.tif 000008
【図７】
2019124148.tif 000009
【図８】
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