冷却ファン
【課題】騒音発生を抑制できる冷却ファンを提供する。
【解決手段】回転駆動源に動力伝達可能に連結されるボス部１２と、ボス部１２と一体的に、且つこのボス部１２から径方向外側に向かって突出形成された複数のブレード１３と、複数のブレード１３の径方向外側の端部領域を環状に連結するリング部材１４と、リング部材１４のエア吐き出し側の軸方向の端部であって、且つリング部材１４のブレードの回転方向の後部領域には、リング部材１４のエア吐き出し側に、軸方向の端部の一般面より軸方向外側に向かって延出した壁部４２が設けられている。
【解決手段】回転駆動源に動力伝達可能に連結されるボス部１２と、ボス部１２と一体的に、且つこのボス部１２から径方向外側に向かって突出形成された複数のブレード１３と、複数のブレード１３の径方向外側の端部領域を環状に連結するリング部材１４と、リング部材１４のエア吐き出し側の軸方向の端部であって、且つリング部材１４のブレードの回転方向の後部領域には、リング部材１４のエア吐き出し側に、軸方向の端部の一般面より軸方向外側に向かって延出した壁部４２が設けられている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、例えば、自動車のラジエータ等に用いられる冷却ファンに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
この種の冷却ファンの多くは、エンジンや電動モータ等の回転駆動源に連結されるボス部に、径方向外側に突出する複数のブレードが設けられ、回転駆動源の動力によってブレードを旋回させて、冷却対象物にエアを送風する基本構造とされている。
ところで、このような冷却ファンにおいては、各ブレードがファンの回転方向に対して傾斜するように形成されている。そして、冷却ファンが回転すると、各ブレードの回転方向の前方に臨む側の面の近傍が正圧になる一方、後方に臨む側の面の近傍が負圧になる。
【０００３】
ところで、ブレードの肉厚を薄くすればファン効率を高めるうえで有利であることが知られているが、ブレードの肉厚を薄くすると、回転時にブレードが撓んでばたつきが生じ易くなる。
このため、ばたつきの抑制とブレードの肉薄化の両立を図った冷却ファンとして、複数のブレードの径方向外側の端部の近傍を円筒状のリング部材によって連結したものが案出されている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】国際公開第２００８／０７２５１６号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ここで、冷却ファンの回転時に各ブレード上の正圧になる面を正圧面と呼ぶ一方、負圧になる面を負圧面と呼ぶものとすると、正圧面側では、ブレード面及びリング部材内周面に沿って流れたエアの一部が、ブレードの回転方向の後端を通過した後、慣性力によりリング部材の外側へ流れる傾向がある。すると、このリング部材の外側へ流出したエアが負圧面側へと流れ込み、このときに発生する翼端渦により、冷却ファンの騒音が大きくなる原因となり易いという課題がある。
【０００６】
そこで、この発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであって、騒音発生を抑制できる冷却ファンを提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この発明に係る冷却ファンでは、上記課題を解決するために以下の手段を採用した。
請求項１に係る発明は、回転駆動源に動力伝達可能に連結されるボス部と、前記ボス部と一体的に、且つこのボス部から径方向外側に向かって突出形成された複数のブレードと、前記複数のブレードの径方向外側の端部領域を環状に連結するリング部材と、前記リング部材のエア吐き出し側の軸方向の端部には、前記ブレードの回転方向の後部領域対応する箇所に、エア吐き出し側の軸方向の端部の一般面より軸方向外側に向かって延出した壁部が設けられていることを特徴とするものである。
【０００８】
請求項２に係る発明は、前記壁部は、前記リング部材におけるエア吐き出し側の軸方向の端部の一般面を基点に屈曲延出されていることを特徴とするものである。
【０００９】
請求項３に係る発明は、前記リング部材と前記壁部との間の角度は、１５度〜３０度の範囲に設定されていることを特徴とするものである。
【００１０】
請求項４に係る発明は、前記壁部は、前記リング部材上の全ブレードの回転方向の前部領域と、隣接するブレードの回転方向の後部領域の間に配置されていることを特徴とするものである。
【００１１】
請求項５に係る発明は、前記リング部材のエア吸い込み側の軸方向の端部に、エア流入溝が設けられ、前記リング部材のエア吐き出し側の軸方向の端部には、前記エア流入溝と円周方向でずれるように、肉抜き溝が設けられていることを特徴とするものである。
【００１２】
請求項６に係る発明は、前記肉抜き溝から前記リング部材のエア吸い込み側の軸方向の端部の一般面に至る間の高さをｈとしたとき、前記エア流入溝から前記壁部の先端に至る間の高さは、１．２ｈ〜１．３ｈの範囲に設定されていることを特徴とするものである。
【００１３】
請求項７に係る発明は、前記壁部は、前記リング部材上の全ブレードの回転方向の後部領域と、各々の後部領域に対応する位置に形成されている前記肉抜き溝との間に設けられていることを特徴とするものである。
【００１４】
請求項８に係る発明は、前記複数のブレードとリング部材の連結位置は、前記ブレードの径方向外側の端部から径方向内側にオフセットした位置に設定されていることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１５】
請求項１に記載した発明によれば、リング部材におけるエア吐き出し側の軸方向の端部には、ブレードの回転方向の後部領域に対応する箇所に壁部が設けられているので、エアがブレードの回転方向の後方側の端部を通過した後でもリング部材の外側にエアが流れ出ることを抑制できる。このため、冷却ファンの騒音発生を抑制することができる。
【００１６】
請求項２に記載した発明によれば、壁部を、リング部材におけるエア吐き出し側の軸方向の端部の一般面を基点に屈曲延出することにより、ファン効率を下げることなく冷却ファンの騒音発生を確実に抑制できる。
【００１７】
請求項３に記載した発明によれば、壁部の角度を規制することにより、冷却ファンの騒音発生を効果的に抑制することができる。
【００１８】
請求項４に記載した発明によれば、冷却ファンの円周方向の重量バランスを良好にすることができる。
【００１９】
請求項５に記載した発明によれば、冷却ファンの円周方向の重量バランスをさらに高めることができる。
【００２０】
請求項６に記載した発明によれば、壁部の軸方向高さを規制することにより、冷却ファンの騒音発生を効果的に抑制することができる。
【００２１】
請求項７に記載した発明によれば、冷却ファンの円周方向の重量バランスを良好に保ちつつ、肉抜き溝が設定されているリング部材であっても、肉抜き溝と共存して壁部をレイアウトすることが可能になる。このため、設計自由度を向上させつつ、冷却ファンの騒音発生を抑制することができる。
【００２２】
請求項８に記載した発明によれば、冷却ファンの直径のサイズアップを抑制することができると共に、製造コストを低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の第１実施形態における冷却ファンの正面図である。
【図２】本発明の第１実施形態における冷却ファンのファン本体の斜視図である。
【図３】図１のＡ−Ａ線に沿う断面図である。
【図４】本発明の第１実施形態における冷却ファンのファン本体の模式的な側面図である。
【図５】本発明の第１実施形態における壁部の高さを変えてファン騒音を調べた結果を示すグラフである。
【図６】本発明の第２実施形態における冷却ファンのファン本体の斜視図である。
【図７】図６のＢ−Ｂ線に沿う断面図である。
【図８】本発明の第２実施形態におけるファン本体へのエアの流れを示す説明図である。
【図９】本発明の第２実施形態における壁部の角度を変化させてファン効率を調べた結果を示すグラフである。
【図１０】本発明の第３実施形態における冷却ファンのファン本体の斜視図である。
【図１１】本発明の第４実施形態における冷却ファンのファン本体の斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
（第１実施形態）
（冷却ファン）
以下、この発明の第１実施形態を図１〜図５に基づいて説明する。
図１は、この第１実施形態に係る冷却ファン１を正面から見た図であり、図２は、冷却ファン１のファン本体１０を示す斜視図、図３は、図１のＡ−Ａ線に沿う断面図である。
冷却ファン１は、自動車のラジエータに用いられる軸流ファンであり、図示しないエンジンや電動モータ等の回転駆動源によって回転駆動されるファン本体１０と、ファン本体１０の外周側を覆ってラジエータに対するエアの導入効率を高めるためのシュラウド１１と、を備えている。
【００２５】
シュラウド１１は、その前面のほぼ中央に、ファン本体１０の軸方向に沿った奥行き深さを持つ円形の導風孔３０が設けられ、その導風孔３０の周壁面の内側にファン本体１０が回転可能に配置されるようになっている。また、シュラウド１１の前面の導風孔３０を囲む領域は、図３に示すように、導風孔３０に向かって窪むテーパ面３１とされている。
【００２６】
ファン本体１０は、回転駆動源の出力軸に連結される有底円筒状のボス部１２と、このボス部１２の外周面と一体的に径方向外側に突出する複数のブレード１３（この第１実施形態の場合、ブレードは５枚であり、それぞれボス部１２の外周面と一体成形されている。）と、複数のブレード１３の径方向外側の端部領域を環状に連結する円筒状のリング部材１４と、を備えている。リング部材１４は、ブレード１３の径方向外側の端部より径方向内側にオフセットした位置を環状に連結した状態になっている。
【００２７】
ここで、ファン本体１０について、シュラウド１１の外側に露出する側の面（図１において正面に見える側の面）を前面と呼び、その裏側の面を後面と呼ぶものとすると、各ブレード１３は、図１、図２に矢印Ｒで示すファン本体１０の回転方向の前方側がファン本体１０の前面側に開くように傾斜している。したがって、ブレード１３の後面側は正圧面とされ、ブレード１３の前面側は負圧面とされている。
【００２８】
また、各ブレード１３は、付根部側では仰角が大きく、かつ、翼弦長が短く設定されており、延出端側に向かうにつれて仰角が次第に小さくなるとともに翼弦長が次第に長くなるように設定されている。そして、各ブレード１３の延出端は、正面視でボス部１２と同軸中心の円を描く円弧形状に形成され、シュラウド１１の導風孔３０の内周面に対してほぼ一定の微小隙間が維持されるようになっている。
【００２９】
また、この第１実施形態のブレード１３は、正面視で延出端側が回転方向の前方に向かって湾曲する前進翼型とされているが、特に、回転方向の前方側の縁部は延出端に近づくにつれて前方側への膨出量が大きくなっている。この膨出量の大きくなっている領域を、以下では「膨出領域１３ａ」と呼ぶものとする。
【００３０】
リング部材１４は、エア吸い込み側（ファン本体１０の前面側）の軸方向の端部に複数のエア流入溝１６が設けられるとともに、エア吐き出し側（ファン本体１０の後面側）の軸方向の端部に同様に複数の肉抜き溝１７が形成されている。
【００３１】
リング部材１４のエア吸い込み側の軸方向の端部の一般面１４ａは、ブレード１３の軸方向の一端（図３中の左側の端部）とほぼ同高さに形成されており、エア流入溝１６の底部は、この一般面１４ａに対して所定深さだけ窪んで形成されている。各エア流入溝１６は、リング部材１４の周域において、一のブレード１３の膨出領域１３ａと隣接する別のブレード１３の膨出領域１３ａの間に形成されている。各エア流入溝１６はリング部材１４の周域に等間隔に設けられている。
なお、この第１実施形態では、リング部材１４のエア吸い込み側の軸方向の端部の一般面１４ａがブレード１３の軸方向の一端とほぼ同高さに形成されているが、一般面１４ａはブレード１３の軸方向の一端と異なる高さであっても良い。
【００３２】
また、リング部材１４のエア吐き出し側の軸方向の端部の一般面１４ｂは、ブレード１３の軸方向の他端（図３中の右側の端部）とほぼ同高さに形成されており、肉抜き溝１７の底部は、この一般面１４ｂに対して所定深さだけ窪んで形成されている。各肉抜き溝１７は、各ブレード１３の正圧面に臨む位置で、かつ、少なくともその底部が、リング部材１４上でエア流入溝１６の底部と円周方向でオフセットする位置に形成されている。各肉抜き溝１７はリング部材１４の周域に等間隔に設けられている。
なお、この第１実施形態では、リング部材１４のエア吐き出し側の軸方向の端部の一般面１４ｂについてもブレード１３の軸方向の他端とほぼ同高さに形成されているが、一般面１４ｂはブレード１３の軸方向の他端と異なる高さであっても良い。
【００３３】
また、エア流入溝１６と肉抜き溝１７は、方形状の溝ではなく、傾斜面を持つ先開きの台形状に形成されている。これにより、ファン本体１０の成形時には、リング部材１４を容易に型成形することができる。
また、この第１実施形態の場合、エア流入溝１６と肉抜き溝１７は同深さに設定されている。ただし、エア流入溝１６と肉抜き溝１７の深さは必ずしも同じである必要はない。
【００３４】
さらに、リング部材１４のエア吐き出し側の軸方向の端部の一般面１４ｂには、軸方向に沿って延出する壁部４２が形成されている。壁部４２は、全ブレード１３の回転方向（図１、図２における矢印Ｒ方向）の後部領域と、各々の後部領域に対応する位置に形成されている肉抜き溝１７との間に配置されている。換言すれば、壁部４２は、リング部材１４のエア吐き出し側の端部であって、かつ、エア流入溝１６と軸方向でほぼ重なる位置に配置されている。
さらに、壁部４２は、円周方向の両側面が肉抜き溝１７の円周方向側面の延長線上に位置するように傾斜しており、全体として先細りの台形状に形成されている。
【００３５】
次に、冷却ファン１のファン本体１０の製造方法について説明する。
ファン本体１０は、ポリプロピレン等の樹脂材により成形された樹脂成形品であって、上下型内に樹脂材を充填することで形成されている。上型には、樹脂材を注入するためのゲート４１（図１における２点鎖線参照）が複数個所（例えば、本第１実施形態では７箇所）設けられている。ゲート４１の形成位置を、より詳述すると、図１に示すように、ボス部１２の筒底面部成形部位であって、複数のブレード１３が一体的に設けられる根元部に位置している。
【００３６】
そして、上下型を型合わせした後、各ゲート４１から高温状態で溶融した樹脂材が注入されて、ボス部１２を形成する空間内と複数のブレード１３を形成する空間内に樹脂材が順次充填される。続いて、最後にリング部材１４を形成する空間に樹脂材が充填されることになる。このとき、隣接するゲート４１から注入された樹脂材は、それぞれブレード１３を形成する空間を経由して隣接するブレード１３の間のリング部材１４の中央付近で結合される。
このように、冷却ファン１のファン本体１０は、各隣接するブレード１３の間のリング部材１４の中央付近に樹脂同志の結合部位（ウェルド）Ｗを有するものとして成形される（図２における２点鎖線参照）。
【００３７】
（作用）
次に、図３、図４に基づいて、冷却ファン１のファン本体１０を回転駆動した際のエアの挙動について説明する。図４は、冷却ファン１のファン本体１０の模式的な側面図である。
図３、図４に示すように、この冷却ファン１のファン本体１０が回転駆動されると、図３に矢印で示すように、シュラウド１１の導風孔３０の主に前方側からエアがブレード１３間のスペースに吸い込まれ、そのエアがファン本体１０の後方側に配置された図示しないラジエータに供給される。
【００３８】
このとき、シュラウド１１の導風孔３０には、前方側だけでなくシュラウド１１の外周側からもエアが流入する。このシュラウド１１の外周側から流入するエアは、シュラウド１１の前面のテーパ面３１に沿って導風孔３０方向に進み、ファン本体１０のリング部材１４に設けられたエア流入溝１６を通過してブレード１３間に吸い込まれ、軸方向に沿って吐き出される。
【００３９】
このシュラウド１１の外周側から流入するエアは、リング部材１４の端部の一般面１４ａよりも低いエア流入溝１６を通過してブレード１３間に吸い入れられるため、そのエアはリング部材１４部分で急激に旋回することなく、軸方向に緩やかに向きを変えることになる。このため、この冷却ファン１の場合、シュラウド１１の外周側から流入したエアの流速がリング部材１４部分で急激に増速されることがない。
【００４０】
一方、ファン本体１０のエア吐き出し側（ファン本体１０の後面側、図４における下側）へと抜けていくエアは、ブレード１３のリング部材１４よりも径方向内側で、かつ、正圧面内側では、ブレード１３に沿って流れる。そして、エアは、回転方向の後方側の縁部を過ぎると慣性力によりリング部材１４の外側へ流れようとする。
【００４１】
ここで、リング部材１４に壁部４２が形成されていない場合、エアは、リング部材１４の径方向外側に流れ、さらに、ファン本体１０の負圧面側へと流れ込んでしまう。このような場合、翼端渦が発生するので、冷却ファン１の騒音が大きくなってしまう。
しかしながら、リング部材１４の所定の位置に壁部４２が形成されているので、ブレード１３から吐き出されたエアが壁部４２に邪魔されてリング部材１４よりも径方向外側に流れにくくなる。
【００４２】
（効果）
したがって、この冷却ファン１においては、エアの流速がリング部材１４部分で急激に増速されることによる騒音の発生を未然に防止することができる。
また、この冷却ファン１の場合、シュラウド１１の外周側から流入したエアが、充分なエア通過面積を確保されたエア流入溝１６部分を通過して最短距離をもってブレード１３間に吸い入れられるため、エアの流通抵抗が少なく、その分ファン効率の充分な向上を望むことができる。
【００４３】
また、この冷却ファン１においては、エア流入溝１６が、リング部材１４上の全ブレード１３の回転方向の前部領域と、隣接するブレード１３の回転方向の前部領域の間に配置されているため、リング部材１４の外周側からファン本体１０部分にエアを効率良く均等に吸い込むことができ、しかも、ファン本体１０の円周方向の重量バランス（回転バランス）を良好にすることができる。
【００４４】
さらに、この冷却ファン１では、リング部材１４のエア吐き出し側の軸方向の端部にエア流入溝１６と円周方向でずれるように肉抜き溝１７が設けられているため、リング部材１４の円周方向の重量バランスがより良好となっている。
特に、この第１実施形態の場合、エア流入溝１６と肉抜き溝１７の深さが同じ深さに設定され、リング部材１４の軸方向の肉厚が円周方向のほぼ全域で均等になっているため、リング部材１４の円周方向の重量バランスはさらに良好となっている。
【００４５】
そして、この冷却ファン１においては、リング部材１４のエア吐き出し側の軸方向の端部の一般面１４ｂに、軸方向に沿って延出する壁部４２が形成されているので、ブレード１３から吐き出されたエアが壁部４２に邪魔されてリング部材１４よりも径方向外側に流れにくくなる。このため、さらに確実に冷却ファン１の騒音を低減することができる。
また、壁部４２は、全ブレード１３の回転方向（図１、図２における矢印Ｒ方向）の後部領域と、各々の後部領域に対応する位置に形成されている肉抜き溝１７との間に配置されている。このように、肉抜き溝１７が形成されているリング部材１４であっても、肉抜き溝１７と共存して壁部４２をレイアウトすることが可能になり、設計の自由度を高めることができる。
【００４６】
ここで、図４、図５に基づいて、リング部材１４に形成する壁部４２の高さＨと、ファン騒音の関係を調べた実験結果について説明する。
図４においては、ｈは、肉抜き溝１７からリング部材１４のエア吸い込み側の軸方向の端部の一般面１４ａに至る間の高さを示す。また、壁部４２の高さＨとは、エア流入溝１６から壁部４２の先端に至る間の軸方向の高さをいうものとする。そして、壁部４２の高さを１．２ｈの場合と１．３ｈの場合とで変化させ、そのときのファン騒音を壁部４２が無い場合（現行ｈ）の騒音と比較した。
【００４７】
図５は、このときの実験結果を示すグラフである。
同図から明らかなように、壁部４２の高さが１．２ｈ〜１．３ｈの範囲に設定されているとき、壁部４２が無い場合と比較してファン騒音が良好に低減されるという結果が得られた。
したがって、壁部４２の高さＨは、肉抜き溝１７からリング部材１４のエア吸い込み側の軸方向の端部の一般面１４ａに至る間の高さｈに対し、１．２ｈ〜１．３ｈの範囲に設定されていることが望ましい。
【００４８】
ここで、この冷却ファン１のファン本体１０が回転駆動すると、隣接するブレード１３間で次の事象が発生する。
図２、図４を用いて説明すると、ファン本体１０が矢印Ｒの方向に回転したとき、ブレード１３の回転方向の後方側は、通過するエアを正圧面側に向かって流すための応力（正圧面側へ吸引される力）によって、図中下方向（正圧面側）に応力を受けることになる。これに対し、ブレード１３の回転方向の前方側はエアを切ってブレード１３間に流入させることから図中上方向（負圧面側）に応力を受ける。
つまり、ブレード１３の回転方向の前方側と後方側とでは、受ける応力の向きが異なり、ブレード１３全体として、捻られる応力が発生することになる。そして、この応力は各ブレード１３の間を連結しているリング部材１４に対して、その中央付近に集中する。
【００４９】
ところで、先に説明したこのファン本体１０の製造の過程において、注入される樹脂材の温度は、ゲートに注入される時点よりも、リング部材１４に至った時点の方が若干温度が下がる。このため、ファン本体１０における樹脂同志の各結合部位Ｗ（この第１実施形態の場合は計５箇所）の強度がばらつくことがある。
このような事情に鑑みると、ファン本体１０の回転駆動時に、リング部材１４に加わる応力がリング部材１４の樹脂同志の結合部位Ｗに集中しないようにファン本体１０の強度を増す必要がある。このため、使用する樹脂材自体を結合強度の強い高品位のものとしたり、リング部材１４の厚みを増したり、軸方向長さを長くすることも考えられる。
【００５０】
しかしながら、このようにすると、樹脂材が高くなったり、樹脂の使用量が増えたりすることで、結果的にファン本体１０の製造コストが増大してしまう課題がある。
一般的に、物体に作用する応力は、その物体に形状の変化点（屈曲点）等がある場合、この変化点側に分散する傾向がある。ここで、本第１実施形態では、リング部材１４のエア吸い込み側にエア流入溝１６を設けると共に、エア吐き出し側に肉抜き溝１７を設けている。このため、上記課題に対して、作用する応力を各溝１６，１７の変化点Ｃ付近（図２参照）に分散させることができる。よって、製造コストを増大させることなく、ファン本体１０の強度を確保することができる。
【００５１】
（第２実施形態）
次に、この発明の第２実施形態を図６〜図９に基づいて説明する。尚、第１実施形態と同一態様には、同一符号を付して説明する（以下の実施形態についても同様）。
図６は、この第２実施形態の冷却ファン２０１のファン本体２１０を示す斜視図、図７は、図６のＢ−Ｂ線に沿う断面図である。
【００５２】
図６、図７に示すように、この第２実施形態において、冷却ファン２０１は、自動車のラジエータに用いられる軸流ファンであり、図示しないエンジンや電動モータ等の回転駆動源によって回転駆動されるファン本体２１０と、ファン本体２１０の外周側を覆ってラジエータに対するエアの導入効率を高めるためのシュラウド（図６においては不図示）とを備えている点、ファン本体２１０は、回転駆動源の出力軸に連結される有底円筒状のボス部１２と、このボス部１２の外周面と一体的に径方向外側に突出する複数のブレード１３と、複数のブレード１３の径方向外側の端部領域を環状に連結する円筒状のリング部材１４とを備えている点等の基本的構成は、前述した第１実施形態と同様である（以下の実施形態についても同様）。
【００５３】
ここで、この第２実施形態と第１実施形態との相違点は、第１実施形態の壁部４２は、リング部材１４のエア吐き出し側の軸方向の端部の一般面１４ｂから軸方向に沿って延出形成されているのに対し、第４実施形態の壁部４３は、リング部材１４の一般面１４ｂを基点として斜め外側に向かうように屈曲延出形成されている点にある。
すなわち、壁部４３は、リング部材１４に対して角度θだけ斜め外側に傾斜した状態で設けられている。このため、リング部材１４は、エア吐き出し側に向かって末広がり状に形成され、エア吸い込み側からエア吐き出し側に向かうに従い、徐々に開口面積が大きくなる。
【００５４】
図８は、冷却ファン２０１のファン本体２１０が回転駆動されたときのエアの流れを示す説明図である。
同図に示すように、上述のような構成において、冷却ファン２０１のファン本体２１０が回転駆動されると、冷却ファン２０１のエア吸い込み側（図８における紙面奥側）からエアがブレード１３間のスペースに吸い込まれ、そのエアがファン本体２１０のエア吐き出し側（図８における紙面手前側）へと抜けていく。このとき、リング部材１４の開口面積がエア吐き出し側に向かって徐々に大きくなるので、吐き出されるエアの流速がリング部材１４のエア吐き出し側で遅くなる。これにより、冷却ファン２０１によるエア圧力を増大させることができる。
【００５５】
したがって、冷却ファン２０１においては、前述の第１実施形態と同様の効果に加え、冷却ファン２０１によるエア圧力を増大させることができるので、ファン効率を向上させることができる。
ここで、リング部材１４と壁部４３との間の角度θは、１５度〜３０度の範囲に設定されていることが望ましい。より詳しく、図９に基づいて説明する。
図９は、壁部４３の角度θを変化させてファン効率を調べた実験結果のグラフである。
同図に示すように、角度θが１５度〜３０度の範囲に設定されている場合、従来や壁部４３が無い場合（波型リング）と比較してファン効率が向上していることが確認できる。
【００５６】
（第３実施形態）
次に、この発明の第３実施形態を図１０に基づいて説明する。
図１０は、この第３実施形態の冷却ファン３０１のファン本体３１０を示す斜視図である。
同図に示すように、この第３実施形態のファン本体３１０と、第１実施形態のファン本体１０との相違点は、第１実施形態のリング部材１４は、ブレード１３の径方向外側の端部より径方向内側にオフセットした位置を環状に連結した状態になっているのに対し、第３実施形態のリング部材１４は、ブレード１３の径方向外側の端部を環状に連結した状態になっている点にある。
【００５７】
リング部材１４のエア吐き出し側に延出形成されている壁部４４は、周方向に隣接する各ブレード１３間、つまり、全ブレード１３の回転方向（図１０における矢印Ｒ方向）の後部領域に配置されている。さらに、換言すると、全ブレード１３の回転方向の前部領域と、隣接するブレードの回転方向の後部領域の間に、壁部４４が配置されている。壁部４４は、前述の第１実施形態の壁部４２と同様に、平面視方形状の壁ではなく、傾斜面を持つ先細りの台形状に形成されている。これにより、ファン本体１０の成形時には、リング部材１４を容易に型成形することができる。
【００５８】
したがって、冷却ファン３０１においては、前述の第１実施形態と同様の効果に加え、ブレード１３全体を用いてエアの吸い込みや吐き出しを制御することができ、より効果的に冷却ファン１の騒音を防止できると共に、ファン効率を向上させることが可能になる。
また、冷却ファン３０１全体の直径のサイズアップを抑制することができると共に、製造コストを低減することができる。
【００５９】
（第４実施形態）
次に、この発明の第４実施形態を図１１に基づいて説明する。
図１１は、この第４実施形態の冷却ファン４０１のファン本体４１０を示す斜視図である。
同図に示すように、この第４実施形態のファン本体４１０と、第３実施形態のファン本体３１０との相違点は、第３実施形態のリング部材１４には、エア流入溝１６、及び肉抜き溝１７が形成されているのに対し、第４実施形態のリング部材４１４には、エア流入溝１６、及び肉抜き溝１７が形成されておらず、壁部４５のみが形成されている点にある。
【００６０】
壁部４５は、周方向に隣接する各ブレード１３間、つまり、全ブレード１３の回転方向（図１１における矢印Ｒ方向）の後部領域に配置されている。さらに、換言すると、全ブレード１３の回転方向の前部領域と、隣接するブレードの回転方向の後部領域の間に、壁部４４が配置されている。壁部４４は、前述の第１実施形態の壁部４２と同様に、平面視方形状の壁ではなく、傾斜面を持つ先細りの台形状に形成されている。これにより、ファン本体１０の成形時には、リング部材１４を容易に型成形することができる。
このように構成した場合であっても、ブレード１３から吐き出されたエアが壁部４５に邪魔されてリング部材１４よりも径方向外側に流れにくくなる。このため、確実に冷却ファン４０１の騒音を低減することができる。
【００６１】
なお、この発明は上記の実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々の設計変更が可能である。
例えば、上記の実施形態は、冷却ファンをラジエータの冷却に用いているが、本発明に係る冷却ファンは、ラジエータ冷却用に限定されるものではなく、その他の機器を冷却するものであってもよい。
【符号の説明】
【００６２】
１，２０１，３０１，４０１…冷却ファン
１２…ボス部
１３…ブレード
１４，４１４…リング部材
１４ａ，１４ｂ…一般面
１６…エア流入溝
１７…肉抜き溝
４２，４３，４４，４５…壁部
【技術分野】
【０００１】
この発明は、例えば、自動車のラジエータ等に用いられる冷却ファンに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
この種の冷却ファンの多くは、エンジンや電動モータ等の回転駆動源に連結されるボス部に、径方向外側に突出する複数のブレードが設けられ、回転駆動源の動力によってブレードを旋回させて、冷却対象物にエアを送風する基本構造とされている。
ところで、このような冷却ファンにおいては、各ブレードがファンの回転方向に対して傾斜するように形成されている。そして、冷却ファンが回転すると、各ブレードの回転方向の前方に臨む側の面の近傍が正圧になる一方、後方に臨む側の面の近傍が負圧になる。
【０００３】
ところで、ブレードの肉厚を薄くすればファン効率を高めるうえで有利であることが知られているが、ブレードの肉厚を薄くすると、回転時にブレードが撓んでばたつきが生じ易くなる。
このため、ばたつきの抑制とブレードの肉薄化の両立を図った冷却ファンとして、複数のブレードの径方向外側の端部の近傍を円筒状のリング部材によって連結したものが案出されている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】国際公開第２００８／０７２５１６号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ここで、冷却ファンの回転時に各ブレード上の正圧になる面を正圧面と呼ぶ一方、負圧になる面を負圧面と呼ぶものとすると、正圧面側では、ブレード面及びリング部材内周面に沿って流れたエアの一部が、ブレードの回転方向の後端を通過した後、慣性力によりリング部材の外側へ流れる傾向がある。すると、このリング部材の外側へ流出したエアが負圧面側へと流れ込み、このときに発生する翼端渦により、冷却ファンの騒音が大きくなる原因となり易いという課題がある。
【０００６】
そこで、この発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであって、騒音発生を抑制できる冷却ファンを提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この発明に係る冷却ファンでは、上記課題を解決するために以下の手段を採用した。
請求項１に係る発明は、回転駆動源に動力伝達可能に連結されるボス部と、前記ボス部と一体的に、且つこのボス部から径方向外側に向かって突出形成された複数のブレードと、前記複数のブレードの径方向外側の端部領域を環状に連結するリング部材と、前記リング部材のエア吐き出し側の軸方向の端部には、前記ブレードの回転方向の後部領域対応する箇所に、エア吐き出し側の軸方向の端部の一般面より軸方向外側に向かって延出した壁部が設けられていることを特徴とするものである。
【０００８】
請求項２に係る発明は、前記壁部は、前記リング部材におけるエア吐き出し側の軸方向の端部の一般面を基点に屈曲延出されていることを特徴とするものである。
【０００９】
請求項３に係る発明は、前記リング部材と前記壁部との間の角度は、１５度〜３０度の範囲に設定されていることを特徴とするものである。
【００１０】
請求項４に係る発明は、前記壁部は、前記リング部材上の全ブレードの回転方向の前部領域と、隣接するブレードの回転方向の後部領域の間に配置されていることを特徴とするものである。
【００１１】
請求項５に係る発明は、前記リング部材のエア吸い込み側の軸方向の端部に、エア流入溝が設けられ、前記リング部材のエア吐き出し側の軸方向の端部には、前記エア流入溝と円周方向でずれるように、肉抜き溝が設けられていることを特徴とするものである。
【００１２】
請求項６に係る発明は、前記肉抜き溝から前記リング部材のエア吸い込み側の軸方向の端部の一般面に至る間の高さをｈとしたとき、前記エア流入溝から前記壁部の先端に至る間の高さは、１．２ｈ〜１．３ｈの範囲に設定されていることを特徴とするものである。
【００１３】
請求項７に係る発明は、前記壁部は、前記リング部材上の全ブレードの回転方向の後部領域と、各々の後部領域に対応する位置に形成されている前記肉抜き溝との間に設けられていることを特徴とするものである。
【００１４】
請求項８に係る発明は、前記複数のブレードとリング部材の連結位置は、前記ブレードの径方向外側の端部から径方向内側にオフセットした位置に設定されていることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１５】
請求項１に記載した発明によれば、リング部材におけるエア吐き出し側の軸方向の端部には、ブレードの回転方向の後部領域に対応する箇所に壁部が設けられているので、エアがブレードの回転方向の後方側の端部を通過した後でもリング部材の外側にエアが流れ出ることを抑制できる。このため、冷却ファンの騒音発生を抑制することができる。
【００１６】
請求項２に記載した発明によれば、壁部を、リング部材におけるエア吐き出し側の軸方向の端部の一般面を基点に屈曲延出することにより、ファン効率を下げることなく冷却ファンの騒音発生を確実に抑制できる。
【００１７】
請求項３に記載した発明によれば、壁部の角度を規制することにより、冷却ファンの騒音発生を効果的に抑制することができる。
【００１８】
請求項４に記載した発明によれば、冷却ファンの円周方向の重量バランスを良好にすることができる。
【００１９】
請求項５に記載した発明によれば、冷却ファンの円周方向の重量バランスをさらに高めることができる。
【００２０】
請求項６に記載した発明によれば、壁部の軸方向高さを規制することにより、冷却ファンの騒音発生を効果的に抑制することができる。
【００２１】
請求項７に記載した発明によれば、冷却ファンの円周方向の重量バランスを良好に保ちつつ、肉抜き溝が設定されているリング部材であっても、肉抜き溝と共存して壁部をレイアウトすることが可能になる。このため、設計自由度を向上させつつ、冷却ファンの騒音発生を抑制することができる。
【００２２】
請求項８に記載した発明によれば、冷却ファンの直径のサイズアップを抑制することができると共に、製造コストを低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の第１実施形態における冷却ファンの正面図である。
【図２】本発明の第１実施形態における冷却ファンのファン本体の斜視図である。
【図３】図１のＡ−Ａ線に沿う断面図である。
【図４】本発明の第１実施形態における冷却ファンのファン本体の模式的な側面図である。
【図５】本発明の第１実施形態における壁部の高さを変えてファン騒音を調べた結果を示すグラフである。
【図６】本発明の第２実施形態における冷却ファンのファン本体の斜視図である。
【図７】図６のＢ−Ｂ線に沿う断面図である。
【図８】本発明の第２実施形態におけるファン本体へのエアの流れを示す説明図である。
【図９】本発明の第２実施形態における壁部の角度を変化させてファン効率を調べた結果を示すグラフである。
【図１０】本発明の第３実施形態における冷却ファンのファン本体の斜視図である。
【図１１】本発明の第４実施形態における冷却ファンのファン本体の斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
（第１実施形態）
（冷却ファン）
以下、この発明の第１実施形態を図１〜図５に基づいて説明する。
図１は、この第１実施形態に係る冷却ファン１を正面から見た図であり、図２は、冷却ファン１のファン本体１０を示す斜視図、図３は、図１のＡ−Ａ線に沿う断面図である。
冷却ファン１は、自動車のラジエータに用いられる軸流ファンであり、図示しないエンジンや電動モータ等の回転駆動源によって回転駆動されるファン本体１０と、ファン本体１０の外周側を覆ってラジエータに対するエアの導入効率を高めるためのシュラウド１１と、を備えている。
【００２５】
シュラウド１１は、その前面のほぼ中央に、ファン本体１０の軸方向に沿った奥行き深さを持つ円形の導風孔３０が設けられ、その導風孔３０の周壁面の内側にファン本体１０が回転可能に配置されるようになっている。また、シュラウド１１の前面の導風孔３０を囲む領域は、図３に示すように、導風孔３０に向かって窪むテーパ面３１とされている。
【００２６】
ファン本体１０は、回転駆動源の出力軸に連結される有底円筒状のボス部１２と、このボス部１２の外周面と一体的に径方向外側に突出する複数のブレード１３（この第１実施形態の場合、ブレードは５枚であり、それぞれボス部１２の外周面と一体成形されている。）と、複数のブレード１３の径方向外側の端部領域を環状に連結する円筒状のリング部材１４と、を備えている。リング部材１４は、ブレード１３の径方向外側の端部より径方向内側にオフセットした位置を環状に連結した状態になっている。
【００２７】
ここで、ファン本体１０について、シュラウド１１の外側に露出する側の面（図１において正面に見える側の面）を前面と呼び、その裏側の面を後面と呼ぶものとすると、各ブレード１３は、図１、図２に矢印Ｒで示すファン本体１０の回転方向の前方側がファン本体１０の前面側に開くように傾斜している。したがって、ブレード１３の後面側は正圧面とされ、ブレード１３の前面側は負圧面とされている。
【００２８】
また、各ブレード１３は、付根部側では仰角が大きく、かつ、翼弦長が短く設定されており、延出端側に向かうにつれて仰角が次第に小さくなるとともに翼弦長が次第に長くなるように設定されている。そして、各ブレード１３の延出端は、正面視でボス部１２と同軸中心の円を描く円弧形状に形成され、シュラウド１１の導風孔３０の内周面に対してほぼ一定の微小隙間が維持されるようになっている。
【００２９】
また、この第１実施形態のブレード１３は、正面視で延出端側が回転方向の前方に向かって湾曲する前進翼型とされているが、特に、回転方向の前方側の縁部は延出端に近づくにつれて前方側への膨出量が大きくなっている。この膨出量の大きくなっている領域を、以下では「膨出領域１３ａ」と呼ぶものとする。
【００３０】
リング部材１４は、エア吸い込み側（ファン本体１０の前面側）の軸方向の端部に複数のエア流入溝１６が設けられるとともに、エア吐き出し側（ファン本体１０の後面側）の軸方向の端部に同様に複数の肉抜き溝１７が形成されている。
【００３１】
リング部材１４のエア吸い込み側の軸方向の端部の一般面１４ａは、ブレード１３の軸方向の一端（図３中の左側の端部）とほぼ同高さに形成されており、エア流入溝１６の底部は、この一般面１４ａに対して所定深さだけ窪んで形成されている。各エア流入溝１６は、リング部材１４の周域において、一のブレード１３の膨出領域１３ａと隣接する別のブレード１３の膨出領域１３ａの間に形成されている。各エア流入溝１６はリング部材１４の周域に等間隔に設けられている。
なお、この第１実施形態では、リング部材１４のエア吸い込み側の軸方向の端部の一般面１４ａがブレード１３の軸方向の一端とほぼ同高さに形成されているが、一般面１４ａはブレード１３の軸方向の一端と異なる高さであっても良い。
【００３２】
また、リング部材１４のエア吐き出し側の軸方向の端部の一般面１４ｂは、ブレード１３の軸方向の他端（図３中の右側の端部）とほぼ同高さに形成されており、肉抜き溝１７の底部は、この一般面１４ｂに対して所定深さだけ窪んで形成されている。各肉抜き溝１７は、各ブレード１３の正圧面に臨む位置で、かつ、少なくともその底部が、リング部材１４上でエア流入溝１６の底部と円周方向でオフセットする位置に形成されている。各肉抜き溝１７はリング部材１４の周域に等間隔に設けられている。
なお、この第１実施形態では、リング部材１４のエア吐き出し側の軸方向の端部の一般面１４ｂについてもブレード１３の軸方向の他端とほぼ同高さに形成されているが、一般面１４ｂはブレード１３の軸方向の他端と異なる高さであっても良い。
【００３３】
また、エア流入溝１６と肉抜き溝１７は、方形状の溝ではなく、傾斜面を持つ先開きの台形状に形成されている。これにより、ファン本体１０の成形時には、リング部材１４を容易に型成形することができる。
また、この第１実施形態の場合、エア流入溝１６と肉抜き溝１７は同深さに設定されている。ただし、エア流入溝１６と肉抜き溝１７の深さは必ずしも同じである必要はない。
【００３４】
さらに、リング部材１４のエア吐き出し側の軸方向の端部の一般面１４ｂには、軸方向に沿って延出する壁部４２が形成されている。壁部４２は、全ブレード１３の回転方向（図１、図２における矢印Ｒ方向）の後部領域と、各々の後部領域に対応する位置に形成されている肉抜き溝１７との間に配置されている。換言すれば、壁部４２は、リング部材１４のエア吐き出し側の端部であって、かつ、エア流入溝１６と軸方向でほぼ重なる位置に配置されている。
さらに、壁部４２は、円周方向の両側面が肉抜き溝１７の円周方向側面の延長線上に位置するように傾斜しており、全体として先細りの台形状に形成されている。
【００３５】
次に、冷却ファン１のファン本体１０の製造方法について説明する。
ファン本体１０は、ポリプロピレン等の樹脂材により成形された樹脂成形品であって、上下型内に樹脂材を充填することで形成されている。上型には、樹脂材を注入するためのゲート４１（図１における２点鎖線参照）が複数個所（例えば、本第１実施形態では７箇所）設けられている。ゲート４１の形成位置を、より詳述すると、図１に示すように、ボス部１２の筒底面部成形部位であって、複数のブレード１３が一体的に設けられる根元部に位置している。
【００３６】
そして、上下型を型合わせした後、各ゲート４１から高温状態で溶融した樹脂材が注入されて、ボス部１２を形成する空間内と複数のブレード１３を形成する空間内に樹脂材が順次充填される。続いて、最後にリング部材１４を形成する空間に樹脂材が充填されることになる。このとき、隣接するゲート４１から注入された樹脂材は、それぞれブレード１３を形成する空間を経由して隣接するブレード１３の間のリング部材１４の中央付近で結合される。
このように、冷却ファン１のファン本体１０は、各隣接するブレード１３の間のリング部材１４の中央付近に樹脂同志の結合部位（ウェルド）Ｗを有するものとして成形される（図２における２点鎖線参照）。
【００３７】
（作用）
次に、図３、図４に基づいて、冷却ファン１のファン本体１０を回転駆動した際のエアの挙動について説明する。図４は、冷却ファン１のファン本体１０の模式的な側面図である。
図３、図４に示すように、この冷却ファン１のファン本体１０が回転駆動されると、図３に矢印で示すように、シュラウド１１の導風孔３０の主に前方側からエアがブレード１３間のスペースに吸い込まれ、そのエアがファン本体１０の後方側に配置された図示しないラジエータに供給される。
【００３８】
このとき、シュラウド１１の導風孔３０には、前方側だけでなくシュラウド１１の外周側からもエアが流入する。このシュラウド１１の外周側から流入するエアは、シュラウド１１の前面のテーパ面３１に沿って導風孔３０方向に進み、ファン本体１０のリング部材１４に設けられたエア流入溝１６を通過してブレード１３間に吸い込まれ、軸方向に沿って吐き出される。
【００３９】
このシュラウド１１の外周側から流入するエアは、リング部材１４の端部の一般面１４ａよりも低いエア流入溝１６を通過してブレード１３間に吸い入れられるため、そのエアはリング部材１４部分で急激に旋回することなく、軸方向に緩やかに向きを変えることになる。このため、この冷却ファン１の場合、シュラウド１１の外周側から流入したエアの流速がリング部材１４部分で急激に増速されることがない。
【００４０】
一方、ファン本体１０のエア吐き出し側（ファン本体１０の後面側、図４における下側）へと抜けていくエアは、ブレード１３のリング部材１４よりも径方向内側で、かつ、正圧面内側では、ブレード１３に沿って流れる。そして、エアは、回転方向の後方側の縁部を過ぎると慣性力によりリング部材１４の外側へ流れようとする。
【００４１】
ここで、リング部材１４に壁部４２が形成されていない場合、エアは、リング部材１４の径方向外側に流れ、さらに、ファン本体１０の負圧面側へと流れ込んでしまう。このような場合、翼端渦が発生するので、冷却ファン１の騒音が大きくなってしまう。
しかしながら、リング部材１４の所定の位置に壁部４２が形成されているので、ブレード１３から吐き出されたエアが壁部４２に邪魔されてリング部材１４よりも径方向外側に流れにくくなる。
【００４２】
（効果）
したがって、この冷却ファン１においては、エアの流速がリング部材１４部分で急激に増速されることによる騒音の発生を未然に防止することができる。
また、この冷却ファン１の場合、シュラウド１１の外周側から流入したエアが、充分なエア通過面積を確保されたエア流入溝１６部分を通過して最短距離をもってブレード１３間に吸い入れられるため、エアの流通抵抗が少なく、その分ファン効率の充分な向上を望むことができる。
【００４３】
また、この冷却ファン１においては、エア流入溝１６が、リング部材１４上の全ブレード１３の回転方向の前部領域と、隣接するブレード１３の回転方向の前部領域の間に配置されているため、リング部材１４の外周側からファン本体１０部分にエアを効率良く均等に吸い込むことができ、しかも、ファン本体１０の円周方向の重量バランス（回転バランス）を良好にすることができる。
【００４４】
さらに、この冷却ファン１では、リング部材１４のエア吐き出し側の軸方向の端部にエア流入溝１６と円周方向でずれるように肉抜き溝１７が設けられているため、リング部材１４の円周方向の重量バランスがより良好となっている。
特に、この第１実施形態の場合、エア流入溝１６と肉抜き溝１７の深さが同じ深さに設定され、リング部材１４の軸方向の肉厚が円周方向のほぼ全域で均等になっているため、リング部材１４の円周方向の重量バランスはさらに良好となっている。
【００４５】
そして、この冷却ファン１においては、リング部材１４のエア吐き出し側の軸方向の端部の一般面１４ｂに、軸方向に沿って延出する壁部４２が形成されているので、ブレード１３から吐き出されたエアが壁部４２に邪魔されてリング部材１４よりも径方向外側に流れにくくなる。このため、さらに確実に冷却ファン１の騒音を低減することができる。
また、壁部４２は、全ブレード１３の回転方向（図１、図２における矢印Ｒ方向）の後部領域と、各々の後部領域に対応する位置に形成されている肉抜き溝１７との間に配置されている。このように、肉抜き溝１７が形成されているリング部材１４であっても、肉抜き溝１７と共存して壁部４２をレイアウトすることが可能になり、設計の自由度を高めることができる。
【００４６】
ここで、図４、図５に基づいて、リング部材１４に形成する壁部４２の高さＨと、ファン騒音の関係を調べた実験結果について説明する。
図４においては、ｈは、肉抜き溝１７からリング部材１４のエア吸い込み側の軸方向の端部の一般面１４ａに至る間の高さを示す。また、壁部４２の高さＨとは、エア流入溝１６から壁部４２の先端に至る間の軸方向の高さをいうものとする。そして、壁部４２の高さを１．２ｈの場合と１．３ｈの場合とで変化させ、そのときのファン騒音を壁部４２が無い場合（現行ｈ）の騒音と比較した。
【００４７】
図５は、このときの実験結果を示すグラフである。
同図から明らかなように、壁部４２の高さが１．２ｈ〜１．３ｈの範囲に設定されているとき、壁部４２が無い場合と比較してファン騒音が良好に低減されるという結果が得られた。
したがって、壁部４２の高さＨは、肉抜き溝１７からリング部材１４のエア吸い込み側の軸方向の端部の一般面１４ａに至る間の高さｈに対し、１．２ｈ〜１．３ｈの範囲に設定されていることが望ましい。
【００４８】
ここで、この冷却ファン１のファン本体１０が回転駆動すると、隣接するブレード１３間で次の事象が発生する。
図２、図４を用いて説明すると、ファン本体１０が矢印Ｒの方向に回転したとき、ブレード１３の回転方向の後方側は、通過するエアを正圧面側に向かって流すための応力（正圧面側へ吸引される力）によって、図中下方向（正圧面側）に応力を受けることになる。これに対し、ブレード１３の回転方向の前方側はエアを切ってブレード１３間に流入させることから図中上方向（負圧面側）に応力を受ける。
つまり、ブレード１３の回転方向の前方側と後方側とでは、受ける応力の向きが異なり、ブレード１３全体として、捻られる応力が発生することになる。そして、この応力は各ブレード１３の間を連結しているリング部材１４に対して、その中央付近に集中する。
【００４９】
ところで、先に説明したこのファン本体１０の製造の過程において、注入される樹脂材の温度は、ゲートに注入される時点よりも、リング部材１４に至った時点の方が若干温度が下がる。このため、ファン本体１０における樹脂同志の各結合部位Ｗ（この第１実施形態の場合は計５箇所）の強度がばらつくことがある。
このような事情に鑑みると、ファン本体１０の回転駆動時に、リング部材１４に加わる応力がリング部材１４の樹脂同志の結合部位Ｗに集中しないようにファン本体１０の強度を増す必要がある。このため、使用する樹脂材自体を結合強度の強い高品位のものとしたり、リング部材１４の厚みを増したり、軸方向長さを長くすることも考えられる。
【００５０】
しかしながら、このようにすると、樹脂材が高くなったり、樹脂の使用量が増えたりすることで、結果的にファン本体１０の製造コストが増大してしまう課題がある。
一般的に、物体に作用する応力は、その物体に形状の変化点（屈曲点）等がある場合、この変化点側に分散する傾向がある。ここで、本第１実施形態では、リング部材１４のエア吸い込み側にエア流入溝１６を設けると共に、エア吐き出し側に肉抜き溝１７を設けている。このため、上記課題に対して、作用する応力を各溝１６，１７の変化点Ｃ付近（図２参照）に分散させることができる。よって、製造コストを増大させることなく、ファン本体１０の強度を確保することができる。
【００５１】
（第２実施形態）
次に、この発明の第２実施形態を図６〜図９に基づいて説明する。尚、第１実施形態と同一態様には、同一符号を付して説明する（以下の実施形態についても同様）。
図６は、この第２実施形態の冷却ファン２０１のファン本体２１０を示す斜視図、図７は、図６のＢ−Ｂ線に沿う断面図である。
【００５２】
図６、図７に示すように、この第２実施形態において、冷却ファン２０１は、自動車のラジエータに用いられる軸流ファンであり、図示しないエンジンや電動モータ等の回転駆動源によって回転駆動されるファン本体２１０と、ファン本体２１０の外周側を覆ってラジエータに対するエアの導入効率を高めるためのシュラウド（図６においては不図示）とを備えている点、ファン本体２１０は、回転駆動源の出力軸に連結される有底円筒状のボス部１２と、このボス部１２の外周面と一体的に径方向外側に突出する複数のブレード１３と、複数のブレード１３の径方向外側の端部領域を環状に連結する円筒状のリング部材１４とを備えている点等の基本的構成は、前述した第１実施形態と同様である（以下の実施形態についても同様）。
【００５３】
ここで、この第２実施形態と第１実施形態との相違点は、第１実施形態の壁部４２は、リング部材１４のエア吐き出し側の軸方向の端部の一般面１４ｂから軸方向に沿って延出形成されているのに対し、第４実施形態の壁部４３は、リング部材１４の一般面１４ｂを基点として斜め外側に向かうように屈曲延出形成されている点にある。
すなわち、壁部４３は、リング部材１４に対して角度θだけ斜め外側に傾斜した状態で設けられている。このため、リング部材１４は、エア吐き出し側に向かって末広がり状に形成され、エア吸い込み側からエア吐き出し側に向かうに従い、徐々に開口面積が大きくなる。
【００５４】
図８は、冷却ファン２０１のファン本体２１０が回転駆動されたときのエアの流れを示す説明図である。
同図に示すように、上述のような構成において、冷却ファン２０１のファン本体２１０が回転駆動されると、冷却ファン２０１のエア吸い込み側（図８における紙面奥側）からエアがブレード１３間のスペースに吸い込まれ、そのエアがファン本体２１０のエア吐き出し側（図８における紙面手前側）へと抜けていく。このとき、リング部材１４の開口面積がエア吐き出し側に向かって徐々に大きくなるので、吐き出されるエアの流速がリング部材１４のエア吐き出し側で遅くなる。これにより、冷却ファン２０１によるエア圧力を増大させることができる。
【００５５】
したがって、冷却ファン２０１においては、前述の第１実施形態と同様の効果に加え、冷却ファン２０１によるエア圧力を増大させることができるので、ファン効率を向上させることができる。
ここで、リング部材１４と壁部４３との間の角度θは、１５度〜３０度の範囲に設定されていることが望ましい。より詳しく、図９に基づいて説明する。
図９は、壁部４３の角度θを変化させてファン効率を調べた実験結果のグラフである。
同図に示すように、角度θが１５度〜３０度の範囲に設定されている場合、従来や壁部４３が無い場合（波型リング）と比較してファン効率が向上していることが確認できる。
【００５６】
（第３実施形態）
次に、この発明の第３実施形態を図１０に基づいて説明する。
図１０は、この第３実施形態の冷却ファン３０１のファン本体３１０を示す斜視図である。
同図に示すように、この第３実施形態のファン本体３１０と、第１実施形態のファン本体１０との相違点は、第１実施形態のリング部材１４は、ブレード１３の径方向外側の端部より径方向内側にオフセットした位置を環状に連結した状態になっているのに対し、第３実施形態のリング部材１４は、ブレード１３の径方向外側の端部を環状に連結した状態になっている点にある。
【００５７】
リング部材１４のエア吐き出し側に延出形成されている壁部４４は、周方向に隣接する各ブレード１３間、つまり、全ブレード１３の回転方向（図１０における矢印Ｒ方向）の後部領域に配置されている。さらに、換言すると、全ブレード１３の回転方向の前部領域と、隣接するブレードの回転方向の後部領域の間に、壁部４４が配置されている。壁部４４は、前述の第１実施形態の壁部４２と同様に、平面視方形状の壁ではなく、傾斜面を持つ先細りの台形状に形成されている。これにより、ファン本体１０の成形時には、リング部材１４を容易に型成形することができる。
【００５８】
したがって、冷却ファン３０１においては、前述の第１実施形態と同様の効果に加え、ブレード１３全体を用いてエアの吸い込みや吐き出しを制御することができ、より効果的に冷却ファン１の騒音を防止できると共に、ファン効率を向上させることが可能になる。
また、冷却ファン３０１全体の直径のサイズアップを抑制することができると共に、製造コストを低減することができる。
【００５９】
（第４実施形態）
次に、この発明の第４実施形態を図１１に基づいて説明する。
図１１は、この第４実施形態の冷却ファン４０１のファン本体４１０を示す斜視図である。
同図に示すように、この第４実施形態のファン本体４１０と、第３実施形態のファン本体３１０との相違点は、第３実施形態のリング部材１４には、エア流入溝１６、及び肉抜き溝１７が形成されているのに対し、第４実施形態のリング部材４１４には、エア流入溝１６、及び肉抜き溝１７が形成されておらず、壁部４５のみが形成されている点にある。
【００６０】
壁部４５は、周方向に隣接する各ブレード１３間、つまり、全ブレード１３の回転方向（図１１における矢印Ｒ方向）の後部領域に配置されている。さらに、換言すると、全ブレード１３の回転方向の前部領域と、隣接するブレードの回転方向の後部領域の間に、壁部４４が配置されている。壁部４４は、前述の第１実施形態の壁部４２と同様に、平面視方形状の壁ではなく、傾斜面を持つ先細りの台形状に形成されている。これにより、ファン本体１０の成形時には、リング部材１４を容易に型成形することができる。
このように構成した場合であっても、ブレード１３から吐き出されたエアが壁部４５に邪魔されてリング部材１４よりも径方向外側に流れにくくなる。このため、確実に冷却ファン４０１の騒音を低減することができる。
【００６１】
なお、この発明は上記の実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々の設計変更が可能である。
例えば、上記の実施形態は、冷却ファンをラジエータの冷却に用いているが、本発明に係る冷却ファンは、ラジエータ冷却用に限定されるものではなく、その他の機器を冷却するものであってもよい。
【符号の説明】
【００６２】
１，２０１，３０１，４０１…冷却ファン
１２…ボス部
１３…ブレード
１４，４１４…リング部材
１４ａ，１４ｂ…一般面
１６…エア流入溝
１７…肉抜き溝
４２，４３，４４，４５…壁部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転駆動源に動力伝達可能に連結されるボス部と、
前記ボス部と一体的に、且つこのボス部から径方向外側に向かって突出形成された複数のブレードと、
前記複数のブレードの径方向外側の端部領域を環状に連結するリング部材と、
前記リング部材のエア吐き出し側の軸方向の端部には、前記ブレードの回転方向の後部領域に対応する箇所に、エア吐き出し側の軸方向の端部の一般面より軸方向外側に向かって延出した壁部が設けられていることを特徴とする冷却ファン。
【請求項２】
前記壁部は、前記リング部材におけるエア吐き出し側の軸方向の端部の一般面を基点に屈曲延出されていることを特徴とする請求項１に記載の冷却ファン。
【請求項３】
前記リング部材と前記壁部との間の角度は、１５度〜３０度の範囲に設定されていることを特徴とする請求項２記載の冷却ファン。
【請求項４】
前記壁部は、前記リング部材上の全ブレードの回転方向の前部領域と、隣接するブレードの回転方向の後部領域の間に配置されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の冷却ファン。
【請求項５】
前記リング部材のエア吸い込み側の軸方向の端部に、エア流入溝が設けられ、
前記リング部材のエア吐き出し側の軸方向の端部には、前記エア流入溝と円周方向でずれるように、肉抜き溝が設けられていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の冷却ファン。
【請求項６】
前記肉抜き溝から前記リング部材のエア吸い込み側の軸方向の端部の一般面に至る間の高さをｈとしたとき、
前記エア流入溝から前記壁部の先端に至る間の高さは、１．２ｈ〜１．３ｈの範囲に設定されていることを特徴とする請求項５に記載の冷却ファン。
【請求項７】
前記壁部は、前記リング部材上の全ブレードの回転方向の後部領域と、各々の後部領域に対応する位置に形成されている前記肉抜き溝との間に設けられていることを特徴とする請求項５に記載の冷却ファン。
【請求項８】
前記複数のブレードとリング部材の連結位置は、前記ブレードの径方向外側の端部から径方向内側にオフセットした位置に設定されていることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の冷却ファン。
【請求項１】
回転駆動源に動力伝達可能に連結されるボス部と、
前記ボス部と一体的に、且つこのボス部から径方向外側に向かって突出形成された複数のブレードと、
前記複数のブレードの径方向外側の端部領域を環状に連結するリング部材と、
前記リング部材のエア吐き出し側の軸方向の端部には、前記ブレードの回転方向の後部領域に対応する箇所に、エア吐き出し側の軸方向の端部の一般面より軸方向外側に向かって延出した壁部が設けられていることを特徴とする冷却ファン。
【請求項２】
前記壁部は、前記リング部材におけるエア吐き出し側の軸方向の端部の一般面を基点に屈曲延出されていることを特徴とする請求項１に記載の冷却ファン。
【請求項３】
前記リング部材と前記壁部との間の角度は、１５度〜３０度の範囲に設定されていることを特徴とする請求項２記載の冷却ファン。
【請求項４】
前記壁部は、前記リング部材上の全ブレードの回転方向の前部領域と、隣接するブレードの回転方向の後部領域の間に配置されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の冷却ファン。
【請求項５】
前記リング部材のエア吸い込み側の軸方向の端部に、エア流入溝が設けられ、
前記リング部材のエア吐き出し側の軸方向の端部には、前記エア流入溝と円周方向でずれるように、肉抜き溝が設けられていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の冷却ファン。
【請求項６】
前記肉抜き溝から前記リング部材のエア吸い込み側の軸方向の端部の一般面に至る間の高さをｈとしたとき、
前記エア流入溝から前記壁部の先端に至る間の高さは、１．２ｈ〜１．３ｈの範囲に設定されていることを特徴とする請求項５に記載の冷却ファン。
【請求項７】
前記壁部は、前記リング部材上の全ブレードの回転方向の後部領域と、各々の後部領域に対応する位置に形成されている前記肉抜き溝との間に設けられていることを特徴とする請求項５に記載の冷却ファン。
【請求項８】
前記複数のブレードとリング部材の連結位置は、前記ブレードの径方向外側の端部から径方向内側にオフセットした位置に設定されていることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の冷却ファン。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【公開番号】特開２０１３−２９０４２（Ｐ２０１３−２９０４２Ａ）
【公開日】平成２５年２月７日（２０１３．２．７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１６４３０３（Ｐ２０１１−１６４３０３）
【出願日】平成２３年７月２７日（２０１１．７．２７）
【出願人】（０００１４４０２７）株式会社ミツバ (2,083)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年２月７日（２０１３．２．７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年７月２７日（２０１１．７．２７）
【出願人】（０００１４４０２７）株式会社ミツバ (2,083)
【Ｆターム（参考）】
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