(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ボス部２ａに複数の翼３を放射状に設けた軸流型または斜流型のファン１のシール装置において、
各翼３の先端縁間を互に連結するリング４と、リング４の半径方向外側に間隙を有して配置されたシュラウドの筒状部５を備え、
リング４の外周に複数の環状の絞り片Ｓが突設され、シュラウドの筒状部５の内周が平に形成されて、そのリング４とシュラウドの筒状部５との間に逆流を防止するラビリンスシール部８が形成され、
前記絞り片Ｓの外周直径が、シュラウドの筒状部５の内周直径より小さく形成されて、  リング４がシュラウドの筒状部５内に軸方向から挿脱自在に構成され、
そのラビリンスシール部８がリング４の軸方向両端部または該両端部と中間部に設けた絞り片Ｓにより直通型に形成され、
リング４の軸方向の少なくとも一端部が、端に向かってその直径が次第に大きくなる円環状のベルマウスＭに形成されると共に、そのベルマウスＭの半径方向の高さが他の絞り片Ｓのそれと同一高さに形成され、
そのベルマウスＭはリング４の端部の空気流の乱れや渦の発生を防止すると共に、絞り片Ｓを兼ねていることを特徴とするファンのシール装置。
【請求項２】
ボス部２ａに複数の翼３を放射状に設けた軸流型または斜流型のファン１のシール装置において、
各翼３の先端縁間を互に連結するリング４と、リング４の半径方向外側に間隙を有して配置されたシュラウドの筒状部５を備え、
リング４の外周に複数の環状の絞り片Ｓが突設されるとともに、シュラウドの筒状部５の内周に複数の環状の逆絞り片Ｒが突設されて、そのリング４とシュラウドの筒状部５との間に逆流を防止するラビリンスシール部８が形成され、
前記絞り片Ｓの外周直径が、シュラウドの逆絞り片Ｒの内周直径より小さく形成されて、
リング４がシュラウドの筒状部５内に軸方向から挿脱自在に構成され、
前記ラビリンスシール部８が、リング４の軸方向両端部または該両端部と中間部に設けた絞り片Ｓと、夫々の絞り片Ｓの間に位置し、シュラウドの筒状部５の内面に突設された逆絞り片Ｒとで形成された食い違い型に形成され、
リング４の軸方向の少なくとも一端部が、端に向かってその直径が次第に大きくなる円環状のベルマウスＭに形成されると共に、そのベルマウスＭの半径方向の高さが他の絞り片Ｓのそれと同一高さに形成され、
そのベルマウスＭはリング４の端部の空気流の乱れや渦の発生を防止すると共に、絞り片Ｓを兼ねていることを特徴とするファンのシール装置。
【請求項３】
請求項２において、
逆流方向の上流側に位置する絞り片Ｓ１から逆絞り片Ｒを経て下流側の絞り片Ｓ２を通過する逆流ｆが、逆絞り片Ｒで分流されその一部が下流側の絞り片Ｓ２で反転するように、リング４の外周面４ａからの絞り片Ｓ１，Ｓ２の高さＨ１，Ｈ２と逆絞り片Ｒの高さＨ３、および前記絞り片Ｓ１とＳ２間の軸方向の距離Ｌを選定するファンのシール装置。
【請求項４】
請求項３において、
上流側の絞り片Ｓ１と逆絞り片Ｒとの間隔Ｃが、０≦Ｃ≦０．７５（ｍｍ）の範囲（ただしＨ１，Ｈ２，Ｌの間は、０．２≦Ｈ１／Ｌ≦１．５、および０．８Ｈ１≦Ｈ２の関係にある）にあるファンのシール装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は自動車用ラジエータ等に使用される軸流型または斜流型のファンのシール装置に関し、詳しくは翼先端部を相互に連結するリングとその半径方向外側に配置されるシュラウドの筒状部間に逆流防止用のラビリンスシールを設けた前記ファンのシール装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、自動車用ラジエータ等に使用されている軸流型または斜流型のファンは、エンジンやモータ等の駆動源により回転するボス部と、ボス部に放射状に連結された複数の翼を備え、翼の回転により軸方向に送風するようになっている。
自動車用ラジエータ等のファンには、その翼部外周にシュラウドの筒状部が被嵌され、翼部先端付近の逆流を可能な限り防止している。
【０００３】
一方、特殊な形状のために翼の強度を補強するため、その先端縁間をリングで相互に連結する方法が採用される。このような翼については、リングの遮蔽効果により逆流がある程度減少するのでシュラウドの筒状部は一般に省略される。
しかし上記いずれの逆流防止方法も近年の厳しい性能要求からは満足できるものとは言い難い。そこでさらに効果的な逆流防止の方法として、シュラウドの筒状部とリングの両者を組み合わせて使用し、それらの間にラビリンスシール効果を発揮する部分を形成したものが知られている。（例えば特公昭４０ー４９５３号公報、実開昭５３ー１２８９０６号公報等）
【０００４】
一般にラビリンスシールは回転機器の軸受部のシールを目的として使用され、回転側である軸と固定側である軸受部の間に絞り片と空間部を交互に設けて構成される。そしてシール部の流れは絞り片によって形成される絞り口を通過する際に等エントロピー膨張し、そこで減速し膨張室（空間部）内で等圧のもとで静温度に回復し、さらに次の絞り口に流入するという工程を繰り返すことによりシール効果を奏するようになっている。
前記公報に記載された方法は回転側をリング、固定側をシュラウドの筒状部とし、シュラウドの筒状部の内周面に設けた凹部に翼の外周部を連結するリングを受け入れ、その凹部にシール部を形成している。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、このようにシュラウドの筒状部の凹部にリングを挿入した構造では、シュラウドの筒状部の軸方向からファンを挿入して組み立てることが難かしい。それを解決するには例えばシュラウドの筒状部を分割型とし、各分割部分をファンの外側から組み付ける必要があり、それだけ構造が複雑となりコストアップになるという別の問題が発生する。そこで本発明はこのような問題を解決した新しいファンのシール装置を提供することを課題とするものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
すなわち請求項１に記載の発明は、ボス部２ａに複数の翼３を放射状に設けた軸流型または斜流型のファン１のシール装置において、
各翼３の先端縁間を互に連結するリング４と、リング４の半径方向外側に間隙を有して配置されたシュラウドの筒状部５を備え、
リング４の外周に複数の環状の絞り片Ｓが突設され、シュラウドの筒状部５の内周が平坦に形成されて、そのリング４とシュラウドの筒状部５との間に逆流を防止するラビリンスシール部８が形成され、
前記絞り片Ｓの外周直径が、シュラウドの筒状部５の内周直径より小さく形成されて、リング４がシュラウドの筒状部５内に軸方向から挿脱自在に構成され、
そのラビリンスシール部８がリング４の軸方向両端部または該両端部と中間部に設けた絞り片Ｓにより直通型に形成され、
リング４の軸方向の少なくとも一端部が、端に向かってその直径が次第に大きくなる円環状のベルマウスＭに形成されると共に、そのベルマウスＭの半径方向の高さが他の絞り片Ｓのそれと同一高さに形成され、
そのベルマウスＭはリング４の端部の空気流の乱れや渦の発生を防止すると共に、絞り片Ｓを兼ねていることを特徴とするファンのシール装置である。
【０００７】
請求項２に記載の本発明は、ボス部２ａに複数の翼３を放射状に設けた軸流型または斜流型のファン１のシール装置において、
各翼３の先端縁間を互に連結するリング４と、リング４の半径方向外側に間隙を有して配置されたシュラウドの筒状部５を備え、
リング４の外周に複数の環状の絞り片Ｓが突設されるとともに、シュラウドの筒状部５の内周に複数の環状の逆絞り片Ｒが突設されて、そのリング４とシュラウドの筒状部５との間に逆流を防止するラビリンスシール部８が形成され、
前記絞り片Ｓの外周直径が、シュラウドの逆絞り片Ｒの内周直径より小さく形成されて、
リング４がシュラウドの筒状部５内に軸方向から挿脱自在に構成され、
前記ラビリンスシール部８が、リング４の軸方向両端部または該両端部と中間部に設けた絞り片Ｓと、夫々の絞り片Ｓの間に位置し、シュラウドの筒状部５の内面に突設された逆絞り片Ｒとで形成された食い違い型に形成され、
リング４の軸方向の少なくとも一端部が、端に向かってその直径が次第に大きくなる円環状のベルマウスＭに形成されると共に、そのベルマウスＭの半径方向の高さが他の絞り片Ｓのそれと同一高さに形成され、
そのベルマウスＭはリング４の端部の空気流の乱れや渦の発生を防止すると共に、絞り片Ｓを兼ねていることを特徴とするファンのシール装置である。
【０００８】
請求項３に記載の発明は、請求項２において、
逆流方向の上流側に位置する絞り片Ｓ１から逆絞り片Ｒを経て下流側の絞り片Ｓ２を通過する逆流ｆが、逆絞り片Ｒで分流されその一部が下流側の絞り片Ｓ２で反転するように、リング４の外周面４ａからの絞り片Ｓ１，Ｓ２の高さＨ１，Ｈ２と逆絞り片Ｒの高さＨ３、および前記絞り片Ｓ１とＳ２間の軸方向の距離Ｌを選定するファンのシール装置である。
請求項４に記載の発明は、請求項３において、
上流側の絞り片Ｓ１と逆絞り片Ｒとの間隔Ｃが、０≦Ｃ≦０．７５（ｍｍ）の範囲（ただしＨ１，Ｈ２，Ｌの間は、０．２≦Ｈ１／Ｌ≦１．５、および０．８Ｈ１≦Ｈ２の関係にある）にあるファンのシール装置である。
【０００９】
【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（ａ）は本発明のシール装置を自動車用ラジエータ等の熱交換器の冷却ファンに適用した例で、その縦断面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ矢視図である。軸流型または斜流型のファン１は図示しないエンジンのクランク軸により回転される駆動軸２と、その駆動軸２が連結されるボス部２ａと、そのボス部２ａに放射状に取り付けられた複数の翼３を有している。各翼３の先端縁間は相互にリング４により連結され、リング４の半径方向外側には所定の間隙をもってシュラウドの筒状部５が配置される。
リング４には半径方向に延長する環状の仕切り片等の絞り片Ｓが所定間隔で複数設けられる。なおこの例はリング４の両端部に空気流の乱れや渦の発生を防止するための円環状のベルマウスＭを設けたものであり、それらベルマウスＭが両端部の絞り片Ｓを兼用している。
【００１０】
一方、シュラウドの筒状部５は、浅い漏斗状のシュラウド本体６を介してラジエータ等の熱交換器７に連結され、この例ではシュラウドの筒状部５とシュラウド本体６とは別体に成形され、締結具等により両者が固定されている。なお、シュラウド本体６とシュラウドの筒状部５を一体に形成してもよい。
シュラウドの筒状部５の内周面はリング４の絞り片Ｓの外周縁と僅かな間隙を有して対向している。そしてシュラウドの筒状部５の内周面と複数の絞り片Ｓによって、いわゆる直通型のラビリンスシール部８が形成される。このようなラビリンスシール部８においては、シュラウドの筒状部５の内周面と絞り片Ｓの先端の間隙により絞り口が形成され、翼３の下流側からの逆流がその絞り口を通過する際に等エントロピー膨張し、減速した逆流は隣接する絞り片Ｓの中間にある空間部（膨張室）において等圧で静温度に回復するという、作用を繰り返すことによりラビリンスシール効果を有効に発揮させている。
【００１１】
このように各絞り片Ｓの先端とリング４の外周面の間には極わずかな間隙を有しているが、リング４とシュラウドの筒状部５との間には半径方向に重複する部分が存在しない。即ち、各絞り片Ｓの外周直径がシュラウドの筒状部５の内周直径よりも小さい。そのためシュラウドの筒状部５内にファン１を軸方向から挿入することにより、容易に図１の状態に組み立てることができる。
【００１２】
図２は図１の変形例を示す部分断面図である。この例ではリング４の一方の端部にのみベルマウスＭが形成され、ベルマウスＭのない他端および中間部に仕切り片からなる絞り片Ｓが設けられる点が図１の例と異なり、そのほかは同様に構成されている。仕切り片からなる絞り片Ｓは一体的にリング４に成形してもよいが、接着や溶着などによってリング４に取り付けてもよい。
なおベルマウスＭは一方の端部における絞り片Ｓを兼用し、シュラウドの筒状部５の内周面とリング４の複数の絞り片Ｓによって、直通型のラビリンスシール部８が形成され、その作用は図１と同様である。
【００１３】
図３は本発明のシール装置の他の例を示す部分断面図である。この例も図２と同様にリング４の一方の端部にのみベルマウスＭが形成され、ベルマウスＭのない他端および中間部には仕切り片からなる絞り片Ｓが設けられるが、さらにシュラウドの筒状部５の内周面に複数の逆絞り片Ｒが設けられる。このように絞り片Ｓと逆絞り片Ｒを所定間隔で交互に設けることにより、いわゆる食い違い型のラビリンスシール部８が形成される。そして絞り片Ｓと逆絞り片Ｒの先端は半径方向に重複しないように構成される。即ち、絞り片Ｓの外直径は逆絞り片Ｒの内直径よりも小さい。
【００１４】
図４は上記のように構成された食い違い型のラビリンスシール部８の作用を説明するために図３の一部を拡大して示した図である。シュラウドの筒状部５の内周面に形成された逆絞り片Ｒを挟んで逆流方向の上流側に位置する絞り片をＳ１、下流側に位置する絞り片をＳ２とすると、逆絞り片Ｒを経て下流側の絞り片Ｓ２を通過する逆流ｆが逆絞り片Ｒで分流され、その一部が下流側の絞り片Ｓ２で反転するように構成すると有効にラビリンスシール効果を発揮させることが、実験により確かめられた。
このような逆流ｆの反転作用を生じさせるためには、リング４の外周面４ａからの絞り片Ｓ１，Ｓ２の高さと逆絞り片Ｒの高さ、絞り片Ｓ１とＳ２間の距離の関係を実験等によって所定の範囲に選定すればよい。
【００１５】
図５は上記各部の関係をより具体的に説明する図で、リング４の外周面４ａからの絞り片Ｓ１，Ｓ２の先端までの高さを夫々Ｈ１，Ｈ２、逆絞り片Ｒの高さをＨ３、前記絞り片Ｓ１とＳ２間の軸方向の距離をＬ、絞り片Ｓ１の先端と逆絞り片Ｒの先端との距離をＣとしたとき、実験によれば、Ｃの値が０≦Ｃ≦０．７５（ｍｍ）の範囲（ただしＨ１，Ｈ２，Ｌの間は、０．２≦Ｈ１／Ｌ≦１．５および０．８Ｈ１≦Ｈ２の関係にあるものとする）にあるとき、絞り片と逆絞り片の先端が半径方向に重複しないように構成された食い違い型のラビリンスシール部８の場合であっても、ラビリンスシール効果を有効に奏することが判明した。
参考までに、図６に上流側の絞り片Ｓ１と逆絞り片Ｒとの間隔Ｃと逆流量の実験結果を示す。
これまで説明したシール装置は、軸流型のファンに適用した例であるが、本発明は斜流型のファンについても同様に適用できることは言うまでもない。
【００１６】
【発明の効果】
以上のように本発明のファンのシール装置によれば、リングとシュラウドの筒状部の間に有効なラビリンスシール部が形成されると共に、リングで連結された各翼をシュラウドの筒状部内に軸方向から容易に挿入することができる。
さらに、ラビリンスシール部をリングの軸方向両端部または該両端部と中間部に設けた絞り片Ｓにより直通型に形成すると共に、リング４の軸方向の少なくとも一端部にベルマウスＭに形成し、そのベルマウスＭの半径方向の高さを他の絞り片Ｓのそれ高さと同一高さに形成し、そのベルマウスＭがリング４の端部の空気流の乱れや渦の発生を防止すると共に、絞り片Ｓを兼ねさせたので、効率よく、より簡単な構造で本発明の上記効果を発揮させることができる。
【００１７】
ラビリンスシール部をリング側の軸方向両端部または該両端部と中間部に設けた絞り片Ｓとシュラウドの筒状部側に設けた逆絞り片Ｒにより形成される食い違い型とし、且つ絞り片Ｓと逆絞り片Ｒの先端が半径方向に重複しないように構成する場合には、それによってより高いシール効果を有しながら本発明の上記効果を発揮させることができる。
さらに上記食い違い型のラビリンスシール部を有するファンのシール装置において、逆流方向の上流側に位置する絞り片Ｓ１から逆絞り片Ｒを経て下流側の絞り片Ｓ２を通過する逆流を、逆絞り片Ｒで分流させその一部が下流側の絞り片Ｓ２で反転するように構成する場合には、それによってより高いシール効果を有しながら本発明の上記効果を安定して発揮させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のシール装置を自動車用熱交換器の冷却ファンに適用した例で、その縦断面図およびＡ−Ａ矢視図。
【図２】図１の変形例を示す部分断面図。
【図３】本発明のシール装置の他の例を示す部分断面図。
【図４】食い違い型のラビリンスシール部８の作用を説明するために図３の一部を拡大して示した図。
【図５】図４の各部の関係をより具体的に説明する図。
【図６】上流側の絞り片Ｓ１と逆絞り片Ｒとの間隔Ｃと逆流量の実験結果を示す図。
【符号の説明】
１  ファン
２  駆動軸
２ａ  ボス部
３  翼
４  リング
４ａ  外周面
５  シュラウドの筒状部
６  シュラウド本体
７  熱交換器
８  ラビリンスシール部
Ｓ  絞り片
Ｓ１  上流側の絞り片
Ｓ２  下流側の絞り片
Ｒ  逆絞り片
Ｍ  ベルマウス
ｆ  逆流
【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】
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