(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱交換器（１００）の空気流れ下流側であって、開放された空間の上流側に配設され、前記熱交換器（１００）に空気を通過させ、前記熱交換器（１００）を通過した空気を前記開放された空間へと送風する軸流ファンであって、
複数枚のブレード（３１２）及び前記ブレード（３１２）の先端側を繋ぐ環状のリング（３１３）を有し、
前記リング（３１３）の内径側の壁面には、吸入側からファン軸方向略中央部に至る範囲を起点として空気流れ下流側に向かうほど内径寸法が拡大するテーパ部（３１３ｂ）が設けられており、
さらに、前記テーパ部（３１３ｂ）のテーパ角度（θ２）は、３．５°以上、１５°以下であることを特徴とする軸流ファン。
【請求項２】
熱交換器（１００）の空気流れ下流側に配設され、前記熱交換器（１００）に空気を送風する軸流ファンであって、
複数枚のブレード（３１２）及び前記ブレード（３１２）の先端側を繋ぐ環状のリング（３１３）を有し、
前記リング（３１３）の内径側の壁面には、吸入側からファン軸方向略中央部に至る範囲を起点として、空気流れ下流側に向かうほど内径寸法が拡大するテーパ部（３１３ｂ）が設けられており、
さらに、前記テーパ部（３１３ｂ）のテーパ角度（θ２）は、６°以上、１１°以下であることを特徴とする軸流ファン。
【請求項３】
熱交換器（１００）の空気流れ下流側に配設され、前記熱交換器（１００）に空気を送風する軸流ファンであって、
複数枚のブレード（３１２）及び前記ブレード（３１２）の先端側を繋ぐ環状のリング（３１３）を有し、
前記リング（３１３）の内径側の壁面には、吸入側からファン軸方向略中央部に至る範囲を起点として、空気流れ下流側に向かうほど内径寸法が拡大するテーパ部（３１３ｂ）が設けられており、
さらに、前記テーパ部（３１３ｂ）のテーパ角度（θ２）は、７°以上、９°以下であることを特徴とする軸流ファン。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ラジエータ等の熱交換器に空気を送風するための軸流ファン（送風機）に関するもので、モータサイクル（二輪車）のごとく、エンジン（内燃機関）が開放空間内に搭載された車両に適用して有効である。
【０００２】
【従来の技術】
ラジエータ等の熱交換器に空気を送風するための軸流ファン（以下、ファンと略す。）として、例えば特開平１１−１０５５５２号公報に記載の発明では、送風量が大幅に低下することなく騒音を低減すべく、ブレードの先端側を繋ぐ環状のリングを設けている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、モータサイクルでは、ラジエータ、ファン及びエンジンが、空気流れ上流側から順に、ラジエータ、ファン及びエンジンの順に車両に搭載されているとともに、エンジンがファンの後流側に近接配置されているので、冷却風（ファンにより誘起され空気流れ）の通風抵抗が大きい（冷却風の抜けが悪い）。
【０００４】
このため、モータサイクル用のファンにおいては、ファンの後流側において、冷却風とエンジンと干渉を抑制するために、ファンを通り抜ける空気が、下流側に向かうほど回転軸から離れていくような流れ（以下、このような流れを斜流と呼ぶ。）が発生することが望ましい。
【０００５】
そこで、出願人には、ファンの吸い込み側に斜流を誘発するガイド手段を設ける等したファンを試作検討したが、リングの端部において空気流れに乱れが発生してしまい、送風量の低下及び騒音発生等の新たな問題が発生した。
【０００６】
本発明は、上記点に鑑み、リングの端部において空気流れに乱れが発生することを抑制し、斜流を滑らかに流すことにより、送風量及び騒音を改善することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記目的を達成するために、請求項１に記載の発明では、熱交換器（１００）の空気流れ下流側であって、開放された空間の上流側に配設され、熱交換器（１００）に空気を通過させ、熱交換器（１００）を通過した空気を開放された空間へと送風する軸流ファンであって、複数枚のブレード（３１２）及びブレード（３１２）の先端側を繋ぐ環状のリング（３１３）を有し、リング（３１３）の内径側の壁面には、吸入側からファン軸方向略中央部に至る範囲を起点として、空気流れ下流側に向かうほど内径寸法が拡大するテーパ部（３１３ｂ）が設けられており、さらに、テーパ部（３１３ｂ）のテーパ角度（θ２）は、３．５°以上、１５°以下であることを特徴とする。
【０００８】
これにより、後述する図４、５から明らかなように、テーパ部（３１３ｂ）を設けると、斜流（気流）が流通し得る通路断面積が大きくなり、リング（３１３）の端部で乱れが発生することを抑制して斜流を滑らかに後流側に流すことができるとともに、騒音を低く抑えつつ、送風量を増大させることができる。
【０００９】
請求項２に記載の発明では、熱交換器（１００）の空気流れ下流側に配設され、熱交換器（１００）に空気を送風する軸流ファンであって、複数枚のブレード（３１２）及びブレード（３１２）の先端側を繋ぐ環状のリング（３１３）を有し、リング（３１３）の内径側の壁面には、吸入側からファン軸方向略中央部に至る範囲を起点として、空気流れ下流側に向かうほど内径寸法が拡大するテーパ部（３１３ｂ）が設けられており、さらに、テーパ部（３１３ｂ）のテーパ角度（θ２）は、６°以上、１１°以下であることを特徴とする。
【００１０】
これにより、後述する図４、５から明らかなように、テーパ部（３１３ｂ）を設けると、斜流（気流）が流通し得る通路断面積が大きくなり、リング（３１３）の端部で乱れが発生することを抑制して斜流を滑らかに後流側に流すことができるとともに、騒音を低く抑えつつ、送風量を増大させることができる。
【００１１】
請求項３に記載の発明では、熱交換器（１００）の空気流れ下流側に配設され、熱交換器（１００）に空気を送風する軸流ファンであって、複数枚のブレード（３１２）及びブレード（３１２）の先端側を繋ぐ環状のリング（３１３）を有し、リング（３１３）の内径側の壁面には、吸入側からファン軸方向略中央部に至る範囲を起点として、空気流れ下流側に向かうほど内径寸法が拡大するテーパ部（３１３ｂ）が設けられており、さらに、テーパ部（３１３ｂ）のテーパ角度（θ２）は、７°以上、９°以下であることを特徴とする。
【００１２】
これにより、後述する図４、５から明らかなように、テーパ部（３１３ｂ）を設けると、斜流（気流）が流通し得る通路断面積が大きくなり、リング（３１３）の端部で乱れが発生することを抑制して斜流を滑らかに後流側に流すことができるとともに、騒音を低く抑えつつ、送風量を増大させることができる。
【００１３】
因みに、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示す一例である。
【００１４】
【発明の実施の形態】
本実施形態は、本発明に係る軸流ファンを自動二輪車用の冷却装置に適用したものであって、図１は本実施形態に係る冷却装置のシステム図である。
【００１５】
２００は走行用の水冷式内燃機関（エンジン）であり、１００はエンジン冷却水（冷却水と略す。）と空気とを熱交換して冷却水を冷却するラジエータ（熱交換器）であり、３００はラジエータ１００に冷却風を送付する軸流ファン式の送風機である。
【００１６】
２１０はラジエータ１００を迂回させて冷却水を循環させるバイパス回路であり、２２０はラジエータ１００に流通させる冷却水量を調節することにより冷却水温度（エンジン温度）を所定範囲内に保つサーモスタットである。
【００１７】
なお、図２はラジエータ１００の正面図であり、図２中、１１１は冷却水（流体）が流通する扁平状のチューブであり、これら複数本のチューブ１１１は、互いに平行に配設されているとともに、各チューブ１１１間には、空気と冷却水との熱交換を促進する波状のフィン１１２が配設されている。そして、このフィン１１２とチューブ１１１とをろう付けすることにより、冷却水と空気とを熱交換する略矩形状のラジエータコア部（以下、コア部と略す。）１１０が構成されている。
【００１８】
また、チューブ１１１の長手方向両端部には、チューブ１１１の長手方向と直交する方向（本実施形態では、水平方向）に延びて複数本のチューブ１１１と連通するヘッダタンク１２０が配設されており、本実施形態では、紙面右側のヘッダタンク１２０により各チューブ１１１に冷却水が分配供給され、紙面左側のヘッダタンク１２０により熱交換を終えた冷却水が集合回収される。
【００１９】
また、コア部１１０の端部には、チューブ１１１と略平行に延びてコア部１１０を補強するサイドプレート１３０が設けられおり、このサイドプレート１３０は、コア部１１０と反対が開口するように断面が略コの字状に形成されているとともに、その長手方向端部がヘッダタンク１２０（コアプレート１２１）に接合され、コア部１１０側がコア部１１０（フィン１１２）にろう付けされている。
【００２０】
また、図３（ａ）は送風機３００をラジエータ１００に組み付けた状態を示す模式図であり、送風機３００は、ボス３１１周りに放射状に延びる複数枚のブレード３１２、及びブレード３１２の先端側を繋ぐ環状のリング３１３を有する軸流ファン３１０と、軸流ファン３１０を回転駆動する電動モータ３２０とを有して構成されたものでる。
【００２１】
なお、軸流ファンとは、ＪＩＳ  Ｂ  ０１３２  番号１０１２に規定されているように、気体（空気）が軸方向に通り抜けるファンを言う。
【００２２】
因みに、電動モータ３２０（送風機３００）は、複数本（本実施形態では、４本）の梁状のステー３３０を介してラジエータ１００（のヘッダタンク１２０）に組み付け固定されている。
【００２３】
ここで、リング３１３のうち内径側の壁面には、図３（ｂ）に示すように、ファン軸方向において空気流れ上流（吸入側）から順に、ブレード３１２から離れるほど（コア面１１０に近づくほど）内径寸法が拡大する第１テーパ部３１３ａ（内径寸法Ｄ４とＤ５との間）、空気流れ下流側に向かうほど内径寸法が拡大する第２テーパ部３１３ｂ（内径寸法Ｄ１とＤ２の間）、及び第２テーパ部３１３ｂと連なって空気流れ下流側に向かうほど内径寸法が拡大する第３テーパ部３１３ｃ（内径寸法Ｄ２とＤ３との間）が設けられている。
【００２４】
そしてさらに、第１テーパ部３１３ａのコア部１１０側には、第１テーパ部３１３ａと連なってコア部１１０のコア面１１０ａに対して略平行な平面部３１３ｄが設けられている。なお、本実施形態では、リング３１３、ブレード３１２及びボス部３１１は樹脂にて一体成形されている。
【００２５】
ところで、本実施形態では、図３（ｂ）から明らかなように、コア面１１０ａ側におけるリング３１３の断面形状とコア面１１０と反対側におけるリング３１３の断面形状とは異なっており、本実施形態では、コア面１０ａ側のみに平面部３１３ｄを設けとともに、コア面１１０ａ側に位置するテーパ部３１３ａのテーパ角度θをコア面１１０ａと反対側に位置するテーパ部３１３ｂのテーパ角度より大きくしている。
【００２６】
具体的には、第１テーパ部３１３ａのテーパ角度θ１を３０°とし、第２テーパ部３１３ｂのテーパ角度θ２を７．５°とし、第３テーパ部３１３ｃのテーパ角度θ３を４５°とするとともに、平面部３１３ｄとコア面１１０ａとの隙間寸法δを約３ｍｍとして、軸流ファン３１０によって誘起された空気流がコア部１１０を迂回して流れる（ブレード３１２前後でショートサーキットしてしまう）ことを抑制している。
【００２７】
なお、本明細書で言うテーパ角度θとは、ＪＩＳ  Ｂ  ０６１２（円すいテーパ）とは異なっており、図３（ｂ）から明らかなように、ＪＩＳ  Ｂ  ０６１２（円すいテーパ）で定義されるテーパ角度αの１／２である。
【００２８】
また、コア面１１０ａとは、チューブ１１１の長径方法端部を連ねた仮想の平面であって、通常、ラジエータコア１１０にを流通する空気の流通方向に対して略直交する仮想の面である。
【００２９】
次に、本実施形態の特徴（作用効果）を述べる。
【００３０】
図４（ａ）は本実施形態に係る軸流ファン３１０を示し、図４（ｂ）は第２テーパ部３１３ｂが設けられていない例であり、図４から明らかなように、ブレード３１２の長さが同じであるとき、第２テーパ部３１３ｂを設けた方が第２テーパ部３１３ｂを設けないものに比べて、斜流（気流）が流通し得る通路断面積が大きくなり、リング３１３の端部で乱れが発生することを抑制して斜流を滑らかに後流側に流すことができる。
【００３１】
そして、図５に示すように、第２テーパ部３１３ｂのテーパ角度θ２を３．５°以上、１５°以下とすると、騒音を低く抑えつつ、送風量を増大させることができる。なお、望ましくは、第２テーパ部３１３ｂのテーパ角度θ２を６°以上、１１°以下とし、さらに望ましくは第２テーパ部３１３ｂのテーパ角度θ２を７°以上、９°以下とすることがよい。
【００３２】
因みに、図５に示す試験結果は、第２テーパ部３１３ｂのテーパ角度θ２を０°とした軸流ファン（図４（ｂ）に示すファン）を基準としたときの送風量及び騒音を示すものである。
【００３３】
なお、本実施形態では、ファン軸方向略中央部を起点として第２テーパ部３１３ｂが設けられていたが、これはファン成形時の型抜き性を考慮したものであるので、製造上可能であれば、第２テーパ部３１３ｂの起点は、ファン軸方向略中央部に限定されるものではなく、吸入側（空気流れ上流）からファン軸方向略中央部に至る範囲のいずれの位置を起点としてもよい。
【００３４】
また、本実施形態によれば、軸流ファン３１０のうち最もコア面１１０ａに近接する部位であるリング３１３に平面部３１３ｄを設けているので、仮にブレード３１２が湾曲してリング３１３（軸流ファン３１０）がコア部１１０に衝突したときの衝突面積を大きくすることができる。
【００３５】
したがって、コア部１１０に作用する衝突圧力を小さくする（緩和する）ことができるので、多大な損傷がコア部１１０に発生することを未然に防止できる。
【００３６】
なお、上記公報に記載の発明においては、ベルマウスリングのコア部側端部がエッジ状となっているので、ベルマウスリング（軸流ファン）がコア部に衝突したときの衝突面積が本実施形態より小さくなる。このため、上記公報に記載の発明では、コア部に作用する衝突圧力が大きくなるので、多大な損傷がコア部に発生する可能性が高い。
【００３７】
また、本実施形態では、軸流ファン３１０の吸い込み側であるコア面１１０ａ側に位置するテーパ部３１３ａのテーパ角度を、コア面１１０ａと反対側に位置するテーパ部３１３ｂのテーパ角度より大きくしているので、より多くの空気を吸い込むことが可能となる。したがって、ラジエータ１００を通過する風量を増大させることができるので、ラジエータ１００の冷却能力を増大させることができる。
【００３８】
（その他の実施形態）
上述の実施形態では、自動二輪車用の冷却装置に本発明を適用したが、本発明はこれに限定されるものではなく、四輪車等のその他車両にも適用することができる。
【００３９】
また、上述の実施形態では、リング３１３とブレード３１２とを樹脂にて一体成形したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えばリング３１３とブレード３１２と別体に製造した後、両者３１２、３１３を組み付けてもよい。
【００４０】
また、上述の実施形態では、第３テーパ部３１３ｃを設けたが、本発明はこれに限定されるものではなく、図６に示すように、第３テーパ部３１３ｃを廃止してもよい。勿論、平面部３１３ｄを廃止してもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態に係るラジエータ装置（冷却装置）の模式図である。
【図２】本発明の実施形態に係るラジエータの正面図である。
【図３】（ａ）は本発明の実施形態に係る送風機をラジエータ１００に組み付けた状態を示す模式図であり、（ｂ）は（ａ）のＡ部拡大図である。
【図４】本発明の実施形態に係る軸流ファンの効果を説明するための説明図である。
【図５】テーパ角度と送風量比及び騒音との関係を示すグラフである。
【図６】本発明のその他の実施形態を示す模式図である。
【符号の説明】
１００…ラジエータ、３１０…軸流ファン、３１１…ボス部、
３１２…ブレード、３１３…リング、３１３ａ…第１テーパ部、
３１３ｂ…第２テーパ部、３１３ｃ…第３テーパ部、３１３ｄ…平面部。
【図１】
0004000794.tif 000002
【図２】
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【図３】
0004000794.tif 000004
【図４】
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【図５】
0004000794.tif 000006
【図６】
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