(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ボス部（２１１）から放射状に延びる複数枚のブレード（２１２）を有し、車両に搭載された熱交換器（１００）に空気を送風する軸流ファン（２１０）であって、
前記ボス部（２１１）の軸方向端面のうち前記ブレード（２１２）の負圧面（２１２ａ）側に位置する軸端面（２１１ａ）は、この軸端面（２１１ａ）側から前記ブレード（２１２）の根元側に空気が流通するように構成され、前記ブレード（２１２）の根元側は前記軸端面（２１１ａ）に繋がっているとともに、前記ブレード（２１２）の根元側における進行方向前端側は前記軸端面（２１１ａ）の周縁部に至るまで繋がっていることを特徴とする車両用軸流ファン。
【請求項２】
前記ボス部（２１１）の軸方向と直交する方向から見て、前記ブレード（２１２）の前縁部（２１２ｂ）は、前記ボス部（２１１）の軸方向端部に位置する軸端面（２１１ａ）より空気流れ上流側にずれていることを特徴とする請求項１に記載の車両用軸流ファン。
【請求項３】
前記ブレード（２１２）の根元側から前記軸端面（２１１ａ）は、滑らかな曲面（２１３）にて繋がっていることを特徴とする請求項１又は２に記載の車両用軸流ファン。
【請求項４】
前記曲面（２１３）は、前記ボス部（２１１）の軸方向から見て、前記曲面（２１３）の輪郭線（２１３ａ）が流線形を描くように形成されていることを特徴とする請求項３に記載の車両用軸流ファン。
【請求項５】
前記曲面（２１３）から前記ブレード（２１２）の圧力面側に連なるように延びて外周側に拡がるスカート部（２１３ｂ）が、前記ブレード（２１２）の根元側において、前記ブレード（２１２）の前縁部から後縁部側に渡って形成されていることを特徴とする請求項３又は４に記載の車両用軸流ファン。
【請求項６】
前記ボス部（２１１）と前記ブレード（２１２）とは、樹脂にて一体成形されていることを特徴とする請求項１ないし５のいずれか１つに記載の車両用軸流ファン。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ボス部（ハブ）から放射状に延びる複数枚のブレードを有する車両用軸流ファンに関するものである。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】
ラジエータ及びラジエータに冷却風を送風する送風機は、通常、車両前端部等の空気を取り入れ易い部位に搭載されているため、送風機は、走行風圧の影響を強く受ける。
【０００３】
具体的には、送風機に用いられている軸流ファンは、空気が軸方向に通り抜けるため、軸方向の走行風圧を受けると、ブレードの翼面と空気との速度差が小さくなり、翼面と空気との抵抗が小さくなる。
【０００４】
一方、軸流ファン（送風機）を稼動させたまま車両が停止するアイドリング状態では、走行風圧が殆ど無い状態では、翼面と空気との抵抗が大きくなるので、周速が小さいブレード２１２の根元側では、空気がブレード２１２の翼面から剥離して失速してしまい、図７に示すように、送風空気が軸方向に流れず、外径方向に流れてしまう。
【０００５】
そして、送風空気が外径方向に流れてしまうと、空気が実質的に流通することができる空間寸法Ｗ１が、送風空気が軸方向に流れるときの空気が実質的に流通することができる空間寸法Ｗｏに比べて小さくなってしまうので、送風機の送風量及びファン効率が低下してしまう。
【０００６】
なお、この現象（問題）は、軸流ファンの後流側にエンジン等の空気抵抗が大きい壁面が存在する場合に、特に、顕著に発生する。
【０００７】
本発明は、上記点に鑑み、車両用軸流ファンにおいて、送風空気が軸方向に流れず、外径方向に流れてしまう際の風量低下を抑制することを目的とする。
【０００８】
【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、ボス部（２１１）から放射状に延びる複数枚のブレード（２１２）を有し、車両に搭載された熱交換器（１００）に空気を送風する軸流ファン（２１０）であって、ボス部（２１１）の軸方向端面のうちブレード（２１２）の負圧面（２１２ａ）側に位置する軸端面（２１１ａ）は、この軸端面（２１１ａ）側からブレード（２１２）の根元側に空気が流通するように構成され、ブレード（２１２）の根元側は軸端面（２１１ａ）に繋がっているとともに、前記ブレード（２１２）の根元側における進行方向前端側は前記軸端面（２１１ａ）の周縁部に至るまで繋がっていることを特徴とする。
【０００９】
これにより、軸端面（２１１ａ）側からブレード（２１２）の根元側に向かって流れる空気により、ブレード（２１２）の根元側における翼面と空気との抵抗が小さくなるので、ブレード（２１２）の根元側での失速を抑制できる。したがって、ボス部（２１１）前方側の空気を有効に外方向（ブレード（２１２））に流すことができるので、風量低下を抑制することができる。
【００１０】
請求項２に記載の発明では、ボス部（２１１）の軸方向と直交する方向から見て、ブレード（２１２）の前縁部（２１２ｂ）は、ボス部（２１１）の軸方向端部に位置する軸端面（２１１ａ）より空気流れ上流側にずれていることを特徴とする。
【００１１】
これにより、軸端面（２１１ａ）側からブレード（２１２）の根元側に空気を流通させることができるので、請求項１に記載の発明と同様に、軸端面（２１１ａ）側からブレード（２１２）の根元側に向かって流れる空気により、ブレード（２１２）の根元側における翼面と空気との抵抗が小さくなる。したがって、ボス部（２１１）前方側の空気を有効に外方向（ブレード（２１２））に導くことができるので、風量低下を抑制することができる。
【００１２】
請求項３に記載の発明では、ブレード（２１２）の根元側から軸端面（２１１ａ）は、滑らかな曲面（２１３）にて繋がっていることを特徴とする。
【００１３】
これにより、軸端面（２１１ａ）側からブレード（２１２）の根元側に向かって空気をスムーズに流通させることができるので、ブレード（２１２）の根元側における翼面と空気との抵抗がより小さくすることができ、ブレード（２１２）の根元側での失速を確実に抑制できる。
【００１４】
請求項４に記載の発明では、曲面（２１３）は、ボス部（２１１）の軸方向から見て、曲面（２１３）の輪郭線（２１３ａ）が流線形を描くように形成されていることを特徴とする。
【００１５】
これにより、軸端面（２１１ａ）側からブレード（２１２）の根元側に向かって空気をスムーズに流通させることができるので、ブレード（２１２）の根元側における翼面と空気との抵抗がより小さくすることができ、ブレード（２１２）の根元側での失速を確実に抑制できる。
【００１６】
請求項５に記載の発明では、曲面（２１３）からブレード（２１２）の圧力面側に連なるように延びて外周側に拡がるスカート部（２１３ｂ）が、ブレード（２１２）の根元側において、ブレード（２１２）の前縁部から後縁部側に渡って形成されていることを特徴とする。
【００１７】
これにより、上流側から下流側に空気を滑らかに流すことができる。
【００１８】
なお、請求項６に記載の発明のごとく、ボス部（２１１）とブレード（２１２）とは、樹脂にて一体成形してもよい。
【００１９】
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。
【００２０】
【発明の実施の形態】
（第１実施形態）
本実施形態は本発明に係る車両用軸流ファンを、車両用ラジエータに冷却風を送風する送風機に適用したものであって、図１は本実施形態に係る送風機１００の搭載状態を示す模式図であり、図２は図１（ａ）を抽象化した模式図である。
【００２１】
図１（ａ）中、ラジエータ１００はエンジンＥ／Ｇの冷却水と空気とを熱交換して冷却水を冷却する熱交換器であり、送風機２００はラジエータ１００に冷却風に送風する送風手段である。なお、ラジエータ１００及び送風機２００は、通常、車両前端部等の空気を取り入れ易い部位に搭載されている。
【００２２】
ここで、ラジエータ１００は、冷却水が流通する複数本の扁平状に形成されたチューブ１１１及びチューブ１１１間に配設されて空気との伝熱面積を増大させる波状のフィン（図示せず。）等からなるもので、このフィンとチューブ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ラジエータコアが構成されている。
【００２３】
なお、本実施形態では、チューブ１１１は、上下方向に延びており、その端部には、各チューブ１１１に連通するヘッダタンク１２０が配設されている。ここで、紙面上端側のヘッダタンク１２０は、各チューブ１１１に冷却水を分配するものであり、紙面下端側のヘッダタンク１２０は、熱交換を終えた冷却水を集合回収するものである。
【００２４】
また、送風機２００は、図１（ｂ）に示すように、ボス部２１１から放射状に延びる複数枚のブレード２１２からなる軸流ファン２１０、及び軸流ファン２１０を回転駆動するシャフト２２０（図１（ａ）参照）等からなるものであり、シャフト２２０はエンジンＥ／Ｇのクランクシャフト（図示せず。）から動力を得ている。
【００２５】
なお、ボス部２１１のうちシャフト２２０が挿入される部位には、金属製のスリーブ（図示せず。）が装着され、ボス部２１１とブレード２１２とは、樹脂（本実施形態では、ポリプロピレン）にて一体成形されている。
【００２６】
したがって、本明細書で言う「ボス部２１１とブレード２１２とは、樹脂にて一体成形されている」とは、必ずしもボス部２１２の全体が樹脂製であると言うことを意味するものではない。勿論、ボス部２１２の全体を樹脂製としてもよいことは言うまでもない。
【００２７】
因みに、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。
【００２８】
そして、本実施形態では、図２に示すように、ボス部２１１の軸方向と直交する方向（紙面垂直方向）から見て、ブレード２１２の負圧面２１２ａ（図３（ｂ）参照）の稜線であるブレード２１１の前縁部２１２ｂは、ボス部２１１の軸方向端部に位置する軸端面２１１ａより空気流れ上流側にずれるように構成されている。
【００２９】
具体的には、図３（ａ）、（ｂ）に示すように、ブレード２１２の根元側（ボス部２１１側）のうち前縁部２１２ｂ側の約半分の領域が、負圧面２１２ａ側に位置する軸端面２１１ａより空気流れ上流に突出したような形状となっている。
【００３０】
なお、ブレードの負圧面とは、例えば流体工学（東京大学出版会）に記載されているように、ブレードの翼面のうち空気の吹き出しの向きの面（圧力面）と反対の面を言い、ブレードの前縁部とは、上記書籍に記載されているように、ブレードのうち進行方向前端部を言う。
【００３１】
また、ブレード２１２の根元側のうち軸端面２１１ａより空気流れ上流に突出した部分は、図３（ａ）に示すように、ブレード２１２の根元側から軸端面２１１ａに掛けて滑らかな曲面２１３にて繋がっており、この曲面２１３は、ボス部２１１の軸方向から見ると、図１（ｂ）に示すように、曲面２１３の輪郭線２１３ａが流線形又は翼形を描くように形成されている。
【００３２】
ここで、流線形とは、上記書籍に記載されているように、空気流れと物体（この例では、曲面２１３）との間に剥離が発生し難い形状を言い、翼形とは、上記書籍に記載されているように、空気抵抗よりかなり大きな揚力が発生するような形状を言う。
【００３３】
ところで、図１（ａ）及び図２中、シュラウド２３０は、軸流ファン２３０とラジエータ１００との隙間を覆うことにより、軸流ファン２１０から吹き出した空気が軸流ファン２１０に吸引されて、軸流ファン２１０の前後のみで空気が再循環してしまうことを防止して、ラジエータ１００への送風量が減少することを防止するものである。
【００３４】
次に、本実施形態の作用効果を述べる。
【００３５】
本実施形態では、ボス部２１１の軸方向と直交する方向から見て、ブレード２１１の前縁部２１２ｂが軸端面２１１ａより空気流れ上流側にずれるように構成されているので、軸端面２１１ａ側からブレード２１２の根元側に空気が流通することができる。
【００３６】
したがって、軸端面２１１ａ側からブレード２１２の根元側に向かって流れる空気（図２、図１（ｂ）参照）により、ブレード２１２の根元側における翼面と空気との抵抗が小さくなるので、ブレード２１２の根元側での失速を抑制できる。
【００３７】
したがって、空気が外径方向に流れることを抑制できるので、空気が実質的に流通することができる空間寸法が小さくなってしまうことを抑制でき、送風機２００の送風量及びファン効率が低下してしまうことを抑制できる。
【００３８】
また、ブレード２１２の根元側から軸端面２１１ａは、滑らかな曲面２１３にて繋がっているので、軸端面２１１ａ側からブレード２１２の根元側に向かって空気をスムーズに流通させることができる。したがって、ブレード２１２の根元側における翼面と空気との抵抗がより小さくすることができるので、ブレード２１２の根元側での失速を確実に抑制できる。
【００３９】
また、曲面２１３は、ボス部２１１の軸方向から見て、曲面２１３の輪郭線２１３ａが流線形又は翼形を描くように形成されているので、軸端面２１１ａ側からブレード２１２の根元側に向かって空気をスムーズに流通させることができる。
【００４０】
また、曲面２１３はドーム状に湾曲した曲面であるので、ブレード２１の根元側の機械的強度を高めることができる。
【００４１】
因みに、図４は送風量に対する、ファン効率、静圧及びファンの駆動トルクを示す試験結果であり、このグラフから明らかなように、本実施形態に係る軸流ファンでは、従来の技術に係る軸流ファンと同等のトルクにて、静圧及びファン効率の両者が向上していることが判る。
【００４２】
因みに、ファン効率及び静圧の用語の定義は、ＪＩＳ  Ｂ  ０１３２によるものであり、試験方法はＪＩＳ  Ｂ  ８３４０に準拠したものである。
【００４３】
（第２実施形態）
本実施形態は、図５、６に示すように、曲面２１３からブレード２１２の圧力面側に連なるように延びて外周側に拡がるスカート部２１３ｂを、ブレード２１２の根元側において、ブレード２１２の前縁部から後縁部側に渡って形成したものである。
【００４４】
これにより、上流側から下流側に空気を滑らかに流すことができる。
【００４５】
（その他の実施形態）
上述の実施形態では、ラジエータ１００の冷却用に本発明に係る車両用軸流ファンを適用したが、本発明はこれに限定されるものではなく、コンデンサ等のその他の熱交換器用の送風機にも適用することができる。
【００４６】
なお、本発明は、上述の実施形態からも明らかなように、軸端面２１１ａ側からブレード２１２の根元側に空気が流通し易くすることで、ブレード２１２の根元側における失速を抑制するものであるので、軸流ファン２１０の外径Ｄに対してボス部２１１の直径が小さくなるほど、ボス部２１１の影響（軸端面２１１ａ側からブレード２１２の根元側に流れる空気量）が小さくなる。
【００４７】
したがって、本発明は、軸流ファン２１０の外径Ｄに対してボス部２１１の直径の比（ｄ／Ｄ）が大きい軸流ファンほど有効である。因みに、発明者等の検討によれば、ｄ／Ｄが０．３５以上の軸流ファンに対して、特に有効であることを確認している。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）は本発明の第１実施形態に係る軸流ファンの側面図であり、（ｂ）は本発明の実施形態に係る軸流ファンの正面図である。
【図２】本発明の第１実施形態に係る軸流ファンの側面模式図である。
【図３】（ａ）は本発明の第１実施形態に係る軸流ファンの斜視図であり、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ断面図である。
【図４】送風量に対する、ファン効率、静圧及びファンの駆動トルクを示すグラフである。
【図５】（ａ）は本発明の第２実施形態に係る軸流ファンの側面図であり、（ｂ）は本発明の実施形態に係る軸流ファンの正面図である。
【図６】本発明の第２実施形態に係る軸流ファンのブレード及びボス部の断面図である。
【図７】従来の技術に係る軸流ファンの側面図である。
【符号の説明】
２１０…軸流ファン、２１１…ボス部、２１１ａ…軸端面、
２１２…ブレード、２１３…曲面
【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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【図７】
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