JP2009185663A - 熱交換器のファンの取付構造 - Google Patents

Abstract

【課題】冷却風の通過方向の寸法を小さくしつつ熱交換率の低下の抑制を目的とする。
【解決手段】ファン４のファンブレード４２よりも熱交換器本体２側に配置された取付ステー５のステー本体部５１を、熱交換器本体２側が開放する略断面コ字状のダクト形状に形成するとともに、その底壁５５の長手方向の途中に通気口５２を設け、ファン４のファンモータ４１の熱交換器本体２側の端部を、熱交換器本体２側に略円錐状に突出形成した。
【選択図】図４

Description

本発明は、熱交換器のファンの取付構造に関する。

特許文献１に開示される熱交換器は、自動車のエンジンルームに搭載されエンジン冷却水を冷却するラジエータであって、熱交換器本体と、熱交換器本体の通風後面を覆うように取り付けられたファンシュラウドと、ファンシュラウドの略中央の通風口に配置されて熱交換器本体に強制的に風を通風させるファンと、を備えて構成されている。ファンのファンモータはファンシュラウドに対して取付ステーを介して取り付けられており、この取付ステーがファンのファンブレードよりも熱交換器本体側に配置されている。そのため、取付ステーがファンシュラウドの内方に収納され、取付ステーがファンブレードよりも熱交換器本体とは離れる側に場合に比べて、ラジエータの冷却風通過方向の寸法が小さくなり、小型化を図ることができる。
特開２００５−１４７０１８号公報（第５頁、図１）

しかしながら、この種の熱交換器では、取付ステーがファンブレードより熱交換器本体側に配置されてファンシュラウド内に収容されているため、取付ステーが冷却風の通過抵抗となって、熱交換器本体を通過する風が減少し、熱交換率が低下してしまう虞がある。

そこで本発明は、冷却風の通過方向の寸法を小さくしつつ熱交換率の低下を抑制できる熱交換器のファンの取付構造および熱交換器の提供を目的とする。

本発明は、ファンモータを支持する取付ステーを、ファンモータを保持する環状連結部と、環状連結部からファンシュラウドへ放射状に延びる複数のステー本体部と、を備えた構成とし、取付ステーのステー本体部をファンブレードよりも熱交換器本体側に配置し、ステー本体部を熱交換器本体側に開放する略断面コ字状のダクト形状とし、ステー本体部の底壁の長手方向の途中に通気口を設け、ファンモータの熱交換器本体側の端部を、熱交換器本体側に略円錐状に突出形成したことを要旨とする。

本発明によれば、取付ステーのステー本体部をファンブレードより熱交換器本体側に配置したので、取付ステーがファンシュラウドの内方に収納され、熱交換器全体の冷却風の通風方向に沿う寸法が小さくなり、熱交換器全体の小型化を図ることができる。

また、取付ステーのステー本体部を熱交換器本体側が開放する略断面コ字状のダクト形状にするとともに、ステー本体部の底壁の長手方向の途中に通気口を設けたので、ステー本体部に衝突した冷却風をダクト形状の内方を伝って通気口へと案内し、その通気口から下流側に放出することができる。このため、取付ステーが冷却風の通過抵抗となるのを低減して、熱交換器本体を通過する冷却風量が減少するのを抑制し、熱交換率の低下を抑制できる。

また、ファンモータの熱交換器本体側の端部を、熱交換器本体側に略円錐状に突出形成したため、ファンモータに衝突した風を、ファンモータの円錐形状によって外周側に案内して、ステー本体部の通気口からスムーズに流通させることができる。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。

第１〜３実施形態の熱交換器のファンの取付構造はいずれも、熱交換器を図１、２に示すように車両前端に配置されエンジン冷却水を冷却するラジエータとした例である。

まず、ラジエータ１が配置される車体前部の構造を簡単に説明する。図１、２に示すように、本実施形態の熱交換器としてのラジエータ１は、車両前端部のエンジンルーム内において、その上端部がラジェータコアサポートアッパ１０５ａに固定され、その下端部がラジエータコアサポートロア１０５ｂに固定されている。ラジェータコアサポートアッパ１０５ａは、車幅方向に延在し且つエンジンルームの左右上部のフードレッジ（図示せぬ）の前端部の間に架設されており、一方、ラジエータコアサポートロア１０５ｂは、同じく車幅方向に延在し且つエンジンルームの左右下部のフロントサイドメンバ（図示せぬ）の前端部の間に架設されている。

ラジエータコアサポート１０５に取り付けられたラジエータ１の後方には、エンジン（図示せぬ）が配置され、当該エンジンは左右のフロントサイドメンバに、エンジンマウント（図示せぬ）を介して取り付けられている。

一方、ラジエータ１を取り付けたラジエータコアサポート１０５の前方には、車両１００の前端を構成するフロントバンパー１０１が設けられ、このフロントバンパー１０１の中央部に形成された車幅方向に延びる外気取入口（フロントグリル）１０３からエンジンルーム内に導入される走行風がラジエータ１に通風されるようになっている。なお、フロントバンパー１０１は、左右の支持ステー（図示せぬ）を介して左右のフロントサイドメンバ（図示せぬ）に固定されている。

ここで、本実施形態のラジエータ１は後述するように熱交換器本体２に対して強制的に風を送風するファンを備えて構成されている。以下、ラジエータ１の構造を各実施形態ごとにより詳しく説明する。

（第１実施形態）
次に、第１実施形態のラジエータの構造を図３〜８を参照しつつ詳しく説明する。

図３は熱交換器本体を透過して見たラジエータの正面図、図４は図３中ＶＩ−ＶＩ線に沿った断面図、図５はファンモータと取付ステーとの結合部分を示す斜視図である。また、図６は図３中ＶＩ−ＶＩ線に沿った拡大断面図、図７は図３中ＶＩＩ−ＶＩＩ線に沿った拡大断面図、図８は図３中ＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ線に沿った拡大断面図である。

図３および図４に示すように、本実施形態の熱交換器としてのラジエータ１は、熱交換器本体２と、この熱交換器本体２の通風後面（図４中右側）を覆いほぼ中央部に通風口３１を有するファンシュラウド３と、ファンシュラウド３の通風口３１内にファンモータ４１が配置されたファン４と、を備えて構成されている。

尚、本実施形態では、便宜上、熱交換器本体２を通過する冷却風の流れ方向の上流側（図４中左方）を車両の前方、下流側（図４中右方）を後方として以下説明するものとする。

熱交換器本体２は、図３に示すように、両端部に上部・下部ヘッダタンク２１、２２を備え、それら上部・下部ヘッダタンク２１、２２間に、チューブ２３ａおよびフィン２３ｂからなるコア部２３が配設されて概ね構成されている。

ファンシュラウド３は、上述のように熱交換器本体２の通風後面の全体を覆う形状をしており、その上端部および下端部が、上部ヘッダタンク２１の上面および下部ヘッダタンク２２の下面からそれぞれ突設した取付部２４、２４ａにボルト７を介して締付け固定されている。

このファンシュラウド３は、図４に示すように、コア部２３に対応する部分がコア部２３から離れる方向に所定量膨出して、そのほぼ中央部に通風口３１となる筒状の環状壁３２が前後方向、つまり、通風方向に突設している。

ファン４は、ファンモータ４１およびファンブレード４２を備えて構成され、ファンモータ４１が取付ステー５を介してファンシュラウド３に支持されている。ファンモータ４１は、略円柱状に形成され、前記通風口３１の中心に位置決めされている。ファンモータ４１の後側から突出する当該ファンモータ４１の駆動軸４１ａには、ブレードベース部４２ａが固定されており、これによりブレードベース部４２ａが駆動軸４１ａと一体的に回転するようになっている。このブレードベース部４２ａは、ファンモータ４１の外周に相対回転自在に配置された有底筒状に形成されており、ブレードベース部４２ａの外周面に複数枚のファンブレード４２が放射状に固定されている。そのため、ファンモータ４１の駆動軸４１ａが回転すると、ファンブレード４２が回転して、図４中矢印で示すように、前方から後方に流れる冷却風ｗを発生する。

なお、ファンモータ４１の熱交換器本体２側の端部、つまり、ファンモータ４１の前端部は、図７に示すように、頂点Ｔが熱交換器本体２側に突出する円錐状に形成されている。

取付ステー５は、図３に示すように、ファンモータ４１の外周に沿って形成され当該ファンモータ４１を保持する環状の環状連結部６と、環状連結部６からファンモータ４１を中心として放射状に延在する複数（この例では４本）のステー本体部５１と、を備えて構成されている。環状連結部６は、ファンモータ４１の外周に嵌合されるとともに、ファンモータ４１の外周から突設されたフランジ部４３にボルト７２によって連結固定されている。また、ステー本体部５１の外周端５１ｂは、ファンシュラウド３の通風口３１の周縁部にボルト７１によって締結固定されている。

ここで本実施形態では、図４に示すように取付ステー５がファンブレード４２よりも熱交換器本体２側に配置されており、これにより、取付ステー５がファンブレード４２よりも熱交換器本体２とは離れる側に場合に比べて、ラジエータ１全体の冷却風通過方向の寸法を小さくできる利点があるものの、取付ステー５が冷却風の通過抵抗となって熱交換器本体２を通過する冷却風を減少させてしまう虞がある。

そこで、本実施形態では、取付ステー５のステー本体部５１が熱交換器本体２側が開放する略断面コ字状のダクト形状に形成され（図３、５参照）、さらに、各ステー本体部５１の長手方向の途中に通気口５２（図３、４参照）が設けられている。より具体的にステー本体部５１の構造を説明すると、ステー本体部５１は、図５および図６に示すように、前後方向に沿って配置した両側壁５３、５４と、これら側壁５３、５４の後端部を連結した底壁５５と、によって略断面コ字状に形成されており、前方側（熱交換器本体側）に開放部が形成されている。そして、ステー本体部５１の底壁５５に矩形状の通気口５２を所定開口面積をもって形成されている。

これにより、ステー本体部５１に衝突した冷却風ｗはダクト形状の内方を伝って通気口５２へと案内され、その通気口５２から下流側（後方）に放出することができる。このため、取付ステー５が冷却風ｗの通過抵抗となるのを低減して、熱交換器本体２を通過する冷却風量が減少するのを抑制し、ラジエータ１による熱交換率を確保することができる。

特に、本実施形態では、通気口５２が、ファンブレード４２の回転外周縁部に対向する位置、つまり、ファンシュラウド３の通風口３１の外周縁の近傍に設けられている。そのため、通気口５２の形成部分は、ファン４で最も大量の空気が吸引される部位となり、その通気口５２を通過する冷却風ｗの流速を大きくできる。このため、通気口５２を冷却風ｗが通過する際の負圧をより大きくして、ステー本体部５１内に取り込まれた冷却風ｗを通気口５２内へと効率良く引き寄せることができる。これにより、ステー本体部５１内で冷却風ｗが滞留することなく円滑な空気の流れを促進して、冷却風ｗの通過抵抗の抑制効果を更に向上することができる。

また、ステー本体部５１には、その略断面コ字状となった底面、つまり、底壁５５の内面に、ステー本体部５１の長手方向に延在する第１のリブ５７が形成されている。この第１のリブ５７は、ステー本体部５１の内周端５１ａから通気口５２に亘って設けられており、本実施形態では、各ステー本体部５１にそれぞれ２本づつ所定間隔をもって平行に配置されている。

上述した環状連結部６は、図５に示すように、円板状の底壁６３と、底壁６３の外周端に沿って突設された筒状の外周壁６２と、を備えて構成されている。環状連結部６の底壁５５は、ステー本体部５１の底壁５５と面一に形成されており、環状連結部６の外周壁６２は、ステー本体部５１の両側壁５３、５４とほぼ同一高さに形成されている。そして、環状連結部６の外周壁６２にはステー本体部５１の内周端に切欠き６４が形成され、ステー本体部５１の内方と環状連結部６の内方とが相互に連通している。

環状連結部６には、隣り合うステー本体部５１のほぼ中間位置に、図７に示すように、ファンモータ４１への取付部６５（つまり上述のボルト７２の締結部）が設けられており、これにより、ステー本体部５１はファンモータ４１に結合されることになる。

そして、この環状連結部６には、当該環状連結部６の強度を高めるべく、放射状に延びる第２のリブ６６が複数設けられている。この第２のリブ６６は、前記取付部６５（つまりボルト７２の締結部）を避けるように各取付部６５の周方向両側に設けられている。

以上の構成により本実施形態によれば、以下の効果が得られる。

本実施形態によれば、ファンシュラウド３から延びファンモータ４１を支持する取付ステー５を、ファンモータ４１を保持する環状連結部６と、環状連結部６からファンシュラウド３へ放射状に延びる複数のステー本体部５１と、を備えた構成とし、ステー本体部５１を、ファンブレード４２より熱交換器本体２側に配置したので、取付ステー５をファンシュラウド３の内方に収納して冷却風ｗの通過方向の寸法を小さくし、熱交換器１の小型化を図ることができる。なお、本実施形態では、熱交換器１が車両前端に設けたラジエータ１であるため、熱交換器１は車両前後方向の寸法が縮小されることとなる。

また本実施形態によれば、取付ステー５のステー本体部５１を熱交換器本体２側が開放する略断面コ字状のダクト形状に形成し、そのステー本体部５１の底壁５５の長手方向の途中に通気口５２を設けたので、ステー本体部５１に衝突した冷却風ｗはダクト形状の内方を伝って通気口５２へと案内され、その通気口５２から下流側（後方）に放出することができる。このため、取付ステー５が冷却風ｗの通過抵抗となるのを低減して、熱交換器本体２を通過する風量の減少を抑制し、ラジエータ１の熱交換率を確保できる。

また本実施形態によれば、ファンモータ４１の熱交換器本体２に対向する端部を、頂点Ｔが熱交換器本体２側に突出する円錐状に形成したので、ファンモータ４１に衝突した冷却風ｗは円錐面に沿って滑らかに後方に流すことができる。このため、ファンモータ４１によって冷却風ｗの通過抵抗が増大するのを抑制し、ラジエータ１による熱交換率を向上することができる。

なお、ファンモータ４１の前端部の円錐形状は、母線が湾曲している場合や頂点Ｔが中心からずれている場合などにあってもよく、要するにほぼ円錐状であればよい。

また、本実施形態によれば、ダクト形状のステー本体部５１に設けた通気口５２を、ファンブレード４２の回転外周縁部に対向する位置に設けたので、通気口５２はファン４の最も送風量の多い部位に対応した位置に設けられることになる。従って、通気口５２の形成部分は、ファン４で最も大量の空気が吸引される部位となり、その通気口５２を通過する冷却風ｗの流速を大きくできる。このため、通気口５２を冷却風ｗが通過する際の負圧をより大きくして、ステー本体部５１内に取り込まれた冷却風ｗを通気口５２内へと効率良く引き寄せることができる。これにより、ステー本体部５１内で冷却風ｗが滞留することなく円滑な空気の流れを促進して、冷却風ｗの通過抵抗の抑制効果を更に向上することができる。

また本実施形態によれば、断面コ字状のステー本体部５１の底面にステー本体部５１の長手方向に延在する第１のリブ５７を設けたので、その第１のリブ５７によりステー本体部５１の強度や剛性を高めることができるとともに、第１のリブ５７をガイドとしてステー本体部５１内に取り込まれた冷却風ｗを通気口５２へとより円滑に流通させることができる。

また本実施形態によれば、環状連結部６を、ステー本体部５１の底壁５５と面一に形成された円板状の底壁６３と、底壁６３の外周端に沿って突設された且つステー本体部５１の両側壁５３、５４とほぼ同一高さに形成された筒状の外周壁６２と、を備える構成としたため、取付ステー５の剛性を高くできる。

また本実施形態によれば、環状連結部６の外周壁６２に、ステー本体部５１に連通する切欠き６４を形成したため、ファンモータ４１に衝突した風および当該環状連結部６に衝突した風をファンモータ４１の周縁部を流れる冷却風ｗを積極的にステー本体部５１の内に導入して、ステー本体部５１内に滞留する冷却風ｗを通気口５２方向に押し出すことができる。従って、ステー本体部５１内の空気の流れをより円滑にして、ステー本体部５１内での冷却風ｗの滞留抑制効果を更に高めることができる。

また本実施形態によれば、環状連結部６に、ファンモータ４１を中心にして放射状に延びる複数の第２のリブ６６を設けたため、当該環状連結部６の剛性がさらに高めることができるとともに、ファンモータ４１に衝突して外周側に放射状に流れていく風を、当該第２のリブ６６によってさらにスムーズにガイドすることができる。

このため、ファンモータ４１の周縁部を流れる冷却風ｗを積極的にステー本体部５１の内方に導入して、ステー本体部５１内に滞留する冷却風ｗを通気口５２方向に押し出すことができる。従って、ステー本体部５１内の空気の流れをより円滑にして、ステー本体部５１内での冷却風ｗの滞留抑制効果を更に高めることができる。

また本実施形態によれば、環状連結部６の取付部６５（ボルト７２の締結部）の両側に、前記第２のリブ６６を設けたので、当該取付部６５（ボルト７２の締結部）の近傍の剛性を特に高めることができ、取付ステー５の取付安定性を高めることができる。

（第２実施形態）
図９〜図１１は本発明の第２実施形態を示し、前記第１実施形態と同一構成部分に同一符号を付して重複する説明を省略して述べるものとし、図９は図３中ＶＩ−ＶＩ線に対応した位置での断面図、図１０は図９中ＩＸ−ＩＸ線に沿った拡大断面図、図１１は図９中Ｘ−Ｘ線に沿った拡大断面図である。

図９に示すように、本実施形態のラジエータ１Ａは、基本的に第１実施形態のラジエータ１とほぼ同様の構成であり、取付ステー５のステー本体部５１が、略断面コ字状のダクト形状に形成され、その長手方向の途中に通気口５２が設けられている。

ここで、本実施形態のラジエータ１Ａが第１実施形態と主に異なる点は、ステー本体部５１の底面である底壁５５を、ファンモータ４１側から通気口５２に向かって（つまりステー本体部５１の内周端５１ａ側から外周端５１ｂ側に向かって）熱交換器本体２から遠ざかる方向に滑らかに傾斜させた点である。即ちステー本体部５１の底壁５５は、図１０に示すように、ステー本体部５１の内周端５１ａ側）が浅底でステー本体部５１の外周端５１ｂ側）が深底となっている。

従って、本実施形態のラジエータ１Ａによれば、ステー本体部５１の底壁５５が、ファンモータ４１側から通気口５２に向かって熱交換器本体２から遠ざかる方向に滑らかに傾斜しているので、ステー本体部５１内に取り込まれた冷却風ｗを通気口５２へとより円滑に案内できる。従って、ステー本体部５１内での冷却風ｗの滞留をより効果的に抑制し、冷却風ｗの通過抵抗の抑制効果の更なる向上を図ることができる。

（第３実施形態）
図１２は本発明の第３実施形態を示し、前記第１実施形態と同一構成部分に同一符号を付して重複する説明を省略して述べるものとし、図１２は熱交換器本体を透過してファン部分を見たラジエータの正面図である。

図１２に示すように、本実施形態のラジエータ１Ｂは、基本的に第１実施形態のラジエータ１とほぼ同様の構成であり、取付ステー５のステー本体部５１が略断面コ字状のダクト形状に形成され、その長手方向の途中に通気口５２が設けられている。

ここで本実施形態のラジエータ１Ｂが第１実施形態と主に異なる点は、ステー本体部５１を通気口５２の形成部分でファンブレード４２の回転方向に向けて拡幅したことにある。

即ち、拡幅部分５８は、ステー本体部５１の底壁５５の幅Ｗ１を一般部分の幅Ｗ２よりも大きく形成し、その拡幅した底壁５５の外側形状に沿って両側壁５３、５４を膨出形成してある。そして、拡幅した底壁５５のほぼ全体に亘って通気口５２を形成し、その通気口５２の開口面積を第１・第２実施形態に比較して大きく形成してある。なおこの実施形態では、通気口５２の外周縁はステー本体部５１の一般部の両側壁５３、５４の延長線上からはみ出している。

従って、本実施形態のラジエータ１Ｂによれば、ステー本体部５１を通気口５２の形成部分で拡幅したため、その拡幅部分５８に沿って通気口５２の開口面積を増大できる。これにより、ステー本体部５１内に取り込まれた冷却風ｗを、開口面積を大きくした通気口５２から大量に排出することができる。

ところで、本発明の熱交換器は前記第１〜第３実施形態に例をとって説明したが、これら実施形態に限ることなく本発明の要旨を逸脱しない範囲で他の実施形態を各種採用することができる。例えば、熱交換器としては、ラジエータに限られず、コンデンサ、エバポレータなどのその他の熱交換器であってもよい。また例えば、ステー本体部５１の本数や形状および通気口５２の形状は前記各実施形態に限定されるものではない。また、上記実施形態では取付ステー５はファンシュラウド３と別体であったが取付ステー５がファンシュラウド３と一体形成されて当該ファンシュラウド５から突設される構造であってもよい。

本発明の熱交換器としてのラジエータを搭載する車両の側面図。 図１の車両の前端部に対するラジエータを取付構造を説明するための車両前端部の断面図。 第１実施形態の熱交換器としてのラジエータであって、熱交換器本体を透過して見たラジエータの正面図。 図３中ＩＶ−ＩＶ線に沿った断面図。 ファンモータと取付ステーとの結合部分を示す斜視図。 図３中ＶＩ−ＶＩ線に沿った拡大断面図。 図３中ＶＩＩ−ＶＩＩ線に沿った拡大断面図。 図３中ＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ線に沿った拡大断面図。 第２実施形態の熱交換器としてのラジエータであって、図３中ＩＸ−ＩＸ線に対応した位置での断面図。 図９中Ｘ−Ｘ線に沿った拡大断面図。 図９中ＸＩ−ＸＩ線に沿った拡大断面図。 第３実施形態の熱交換器としてのラジエータであって、熱交換器本体を透過して見たラジエータの正面図。

符号の説明

１ ラジエータ（熱交換器）
１Ａ ラジエータ（熱交換器）
１Ｂ ラジエータ（熱交換器）
２ 熱交換器本体
３ ファンシュラウド
３１ 通風口
４ ファン
４１ ファンモータ
４２ ファンブレード
５ 取付ステー
５１ ステー本体部
５２ 通気口
５５ 底壁（取付ステーの底面）
５７ 第１のリブ（リブ）
５８ 拡幅部分
６ 環状連結部
６２ 外周壁
６３ 底壁
６５ 取付部
６６ 第２のリブ

Claims (5)

1. 熱交換器本体の通風後面を覆いほぼ中央部に通風口を有するファンシュラウドに、前記ファンシュラウドの通風口内に配置されたファンモータが、前記ファンシュラウドから延び前記ファンモータを支持する取付ステーを介して取り付けられ、前記ファンモータにファンブレードが取り付けられる熱交換器のファンの取付構造において、
   前記取付ステーは、前記ファンモータを保持する環状連結部と、前記ファンブレードより前記熱交換器本体側に配置され且つ前記環状連結部から前記ファンシュラウドへ放射状に延びる複数のステー本体部と、を備えて構成され、当該ステー本体部は、前記熱交換器本体側が開放するように、底壁を有する略断面コ字状のダクト形状に形成されるとともに、当該底壁長手方向の途中に通気口が形成され、
   前記ファンモータは、前記熱交換器本体側の端部が前記熱交換器本体側に略円錐状に突出形成されていることを特徴とする熱交換器のファンの取付構造。
2. 請求項１に記載の熱交換器のファンの取付構造であって、
   前記ステー本体部の通気口は、前記ファンのファンブレードの回転外周縁部に対向する位置に設けられていることを特徴とする熱交換器のファンの取付構造。
3. 請求項１または２に記載の熱交換器のファンの取付構造であって、
   前記ステー本体部の底壁は、当該ステー本体部の長手方向に沿って前記通気口に向かって前記熱交換器本体から遠ざかる方向に傾斜していることを特徴とする熱交換器のファンの取付構造。
4. 請求項１〜３のいずれか１つに記載の熱交換器のファンの取付構造であって、
   前記取付ステーは、前記ステー本体部の底面から当該ステー本体部内に突設され且つ当該ステー本体部の長手方向に延在するリブを備えることを特徴とする熱交換器のファンの取付構造。
5. 請求項１〜４のいずれか１つに記載の熱交換器のファンの取付構造であって、
   前記ステー本体部は、前記通気口の形成部分で前記ファンブレードの回転方向に拡幅されていることを特徴とする熱交換器のファンの取付構造。

Images