(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転軸に連結されるボス部(1) の外周に複数の翼(2) が放射状に形成され、夫々の翼(2) の先端縁が短い円筒のリング(3) の内周に固定されたリング付きの低負荷熱交換器用ファンにおいて、
前記リング(3)は空気流の入口側にベルマウス部(3c)を有し、その空気流の出口側はファンの軸線に平行に形成され、
そのファン直径が100ｍｍ〜180ｍｍ、回転数3000ｒｐｍ〜4000ｒｐｍ、流量係数Φが0.0922〜0.1688で、ファン出口の空気流の流れ角度αが30度〜55度の範囲で、
リング(3) の後縁とそこから後方に突出する前記翼(2) の後縁との距離をｔとし、翼の回転軸方向の長さをｌとしたときの、リングの被せ率（ｌ−ｔ）・ 100（％）／ｌが75％〜100 ％であることを特徴とする低負荷熱交換器用ファン。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動二輪車用熱交換器に用いられるファンの如く、比較的低負荷のモータ駆動のリング付きファンに関し、そのリングが翼に被さる被せ率を最適にしたものに関する。
【背景技術】
【０００２】
リング付き熱交換器用ファンは、ボス部の外周に複数の翼が放射状に形成され、夫々の翼の先端縁が短い円筒のリングの内周に固定されたものである。従来、リング直径として、 400〜 500mm程度のリング付きファンで、比較的高負荷となるトラック用の熱交換器に使用されたファンがあり、その流量係数Φ＝（Ｑ／Ａ・ＵT ）は0.17〜0.25であった。ここに、Ａは流路面積（ｍ2 ）、Ｑは風量ｍ3 ／ｓ、ＵT はファン翼端周速度（ｍ／ｓ）である。このファンは、風量が 1.6〜 2.5ｍ／ｓ程度の大容量であり、ファン出口の空気の流れ角度αが36度〜63度の範囲にある。
【０００３】
このような高負荷熱交換器用ファンであって、リングの後端縁より後方に翼の後縁が突出されたものも知られている。この突出量の最適値、即ちリングの翼に対する被せ率の最適範囲は、本発明者の実験によれば、被せ率＝（ｌ−ｔ）・100 ％／ｌが50％〜70％であることをつき止めた。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明者のさらなる実験によれば、翼部分の直径が100mm 〜180mm 程度の小径のファンで、流量係数が0.12前後の低負荷熱交換器用ファンにおいては、上記高負荷熱交換器用ファンの諸条件をそのまま利用することができないことが分かった。
即ち、リングの被せ率を高負荷熱交換器用ファンと同様に50％〜70％の範囲では、低負荷熱交換器用ファンは風量および効率が最大にならないことが分かった。
そこで、本発明者らは特に低負荷熱交換器用ファンにおいて、各種実験により、流量係数と空気の流れ角度とリングの被せ率との関係を実験により確かめ、その最適値を得ることを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、回転軸に連結されるボス部(1) の外周に複数の翼(2) が放射状に形成され、夫々の翼(2) の先端縁が短い円筒のリング(3) の内周に固定されたリング付きの低負荷熱交換器用ファンにおいて、
前記リング(3)はその空気流の入口側にベルマウス部(3c)を有し、その空気流の出口側はファンの軸線に平行に形成され、
そのファン直径が100ｍｍ〜180ｍｍ、回転数3000ｒｐｍ〜4000ｒｐｍ、流量係数Φが0.0922〜0.1688で、ファン出口の空気流の流れ角度αが30度〜55度の範囲で、
リング(3) の後縁とそこから後方に突出する前記翼(2) の後縁との距離をｔとし、翼の回転軸方向の長さをｌとしたときの、リングの被せ率（ｌ−ｔ）・ 100（％）／ｌが75％〜100 ％であることを特徴とする低負荷熱交換器用ファンである。
【発明の効果】
【０００６】
本発明のリング付きの低負荷熱交換器用ファンは、特に二輪車等の用途のコンパクトな低負荷用ファンの効率をよくするため、前記リング(3)はその空気流の入口側にベルマウス部(3c)を有し、その空気流の出口側はファンの軸線に平行に形成され、そのファン直径が100ｍｍ〜180ｍｍ、回転数3000ｒｐｍ〜4000ｒｐｍ、である特殊な条件を設定し、実験に基づき、その流量係数Φが0.0922〜0.1688で且つ、ファン出口の空気流の流れ角度αが30度〜55度の範囲で、リングの被せ率が75％〜100 ％の範囲としたので、この種のファンにおいて最も風量および効率の良いものを提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
次に、図面に基づき本発明の実施の形態を説明する。
図１は本発明の低負荷熱交換器用ファンの軸断面略図であって、自動二輪車等に最適なものである。
このファンは、熱交換器７の背面に設けられた吸い込み型のリング付きモータ駆動のファンである。即ち、ファンモータ５の先端に突出された回転軸４がファンの翼２の中心に固定されている。ボス部１の外周には放射状に翼２が突設され、翼２の半径方向先端縁がリング３の内周に一体に固定されている。リング３の熱交換器７側の開口縁は、ベルマウフ３ｃが形成されている。リング３の後端縁は、翼２の後端から長さｔだけ熱交換器７側に寄っている。
なお、この例では翼２の半径方向先端における軸方向長さはｌである（図１（Ｃ）参照）。
【０００８】
このファンの翼直径は100mm 〜180mm である。そしてファンモータ５により、3000〜4000ｒｐｍ程度で回転駆動される。また、熱交換器７および翼２を通過した空気流８は、図１の矢印の如く、半径方向外方へ斜めに流通する。このときのファンの出口における、回転軸に対する風の流出角度は30度〜55度である。なお、風の向きは図１（Ｃ）に示すＰ点を通る翼２の後方ｌ／３の位置を測定した。即ち、この空気流８の向きは、翼２の下流縁で最も軸線方向下方に位置するＰ点を通るものを、各部を通る空気流の代表として採用する。また、このときの流量係数Φ＝（Ｑ／Ａ・ＵT ）は0.0922〜0.1688である。ここに、Ａは流路面積（ｍ2 ）（リング３内の軸直角断面積）であり、Ｑは風量ｍ3 ／ｓ、ＵT は翼２端の周速度（ｍ／ｓ）である。
【０００９】
このような条件のもと、リング３の翼２に対する被せ率（ｌ−ｔ）・100 ％／ｌがファンの風量および効率にどのような影響を与えるか、実験により確かめる。
即ち、各種直径（直径100mm 〜180mm ）のリング付きファンを製作し、被せ率が50％〜110 ％の範囲のものを各種用意する。
なお、被せ率を変えるため、実験ではリング３をその先端側に固定した前側リングと、後端側に着脱できる後側リングとに分割し、後側リングの長さを各種用意し、それらを順次取り替えることにより、被せ率を変化させた。
また、前側リングの空気流の入口側にはベルマウス部３ｃを設けた。しかしながら、後側リングの後端にはそれを設けていない。
このように、後側にベルマウスを設けない一体型のリング付きファンは、成形が容易で量産性に優れたものとなる。即ち、樹脂材で作る場合には、軸方向への金型の抜きが容易である。
【００１０】
なお、このファンのボス部１の後方には図示しない逆流防止コーンが設けられることがある。その場合の逆流防止コーンの曲面は、翼２が回転したときの回転軌跡面に僅かの隙間を介して整合するように形成され、その離間距離は２mm程度が好ましい。
このような条件のもと、先ず、第１のファン直径（127mm ）で、被せ率が50％〜110 ％の範囲で、図１の如く、熱交換器７の背面にそれを配置し、回転数を一定の3760ｒｐｍとして回転駆動させた。そのときの各被せ率に対する効率曲線η、風量曲線Ｑが図３の如く得られた。この図３の曲線から明らかなことは、被せ率80％のとき風量Ｑおよびファン効率ηが夫々最も高い。
【００１１】
次に、風量では被せ率が70％〜110 ％の範囲で高く、効率では被せ率が75〜100 ％の範囲で高いものとなっている。そこで、風量および効率ともに最適範囲は、被せ率が75〜100 ％であることが分かる。
なお、ここにファン効率は次の式で表される。
ファン効率η＝制圧空気動力ＬＳ（ＬＷ）／軸動力ｌ（ＬＷ）×100 ％
さらにファンの直径を100mm 〜180mm の範囲で各種のものを実験したが、やはり図３と略同様の結果が得られた。
因みに、従来の高負荷熱交換器用ファンの最適値は、図３の範囲とは全く異なり、その被せ率は50％〜70％範囲で最適であった。
また、上記実験では回転数を3760ｒｐｍとしたが、それを3000〜4000の範囲で行っても略同様な結果が得られた。
【００１２】
なお、翼２の形状は図２に示す如く、その孔縁部が滑らかな曲線状に形成されたものであってもよい。この場合、被せ率におけるｔは次のようにして求める。翼２の最も後端に位置するｐ点と、リング３との半径方向の中間点であるｒ点に接線Ｎを引き、そのＮとリング３の内周の延長線との交点をＡとしたとき、そのＡ点とリング３の後端縁との距離をｔとして求める。
【００１３】
また、本発明のファンは樹脂成形により一体に形成することができるが、それに限らず金属板からプレス加工により、リング３と翼２とボス部１とを一体加工することもできる。例えば、金属板を先ず浅い鍋型に形成し、次いでその底部を加工してボス部１と翼２とを形成することにより、金属板による一体型ファンを製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の低負荷熱交換器用ファンであって、（Ａ）はその一部破断側面図、（Ｂ）はその正面図、（Ｃ）は翼２とリング３との関係を示す説明図。
【図２】同他のファンにおける翼２とリング３との関係を示す説明図。
【図３】リングの被せ率と風量Ｑおよび、リングの被せ率とファン効率ηとの関係を実験的に求めた図。
【符号の説明】
【００１５】
１  ボス部
２  翼
３  リング
３ｃ  ベルマウス部
４  回転軸
５  ファンモータ
７  熱交換器
８  空気流
【図１】
0004766830.tif 000002
【図２】
0004766830.tif 000003
【図３】
0004766830.tif 000004