JP2017110563A - 送風装置 - Google Patents

Abstract

【課題】騒音を低減することのできる送風装置を提供する。【解決手段】送風装置は、軸流式のファン１０と、モータと、筒状のシュラウドと、複数のステー１３とを備えている。ファン１０は、回転により空気流を生成する。モータは、ファン１０を回転させる。シュラウドは、ファン１０の外周を囲むように配置されている。複数のステー１３は、空気流れ方向の下流側においてファン１０に対向するように配置されるとともに、モータからシュラウドに向かって延びるように形成され、モータ及びシュラウドを連結している。ステー１３には、ファン１０から送風される空気の流れ方向に貫通する通風孔１３４が形成されている。【選択図】図３

Description

本発明は、送風装置に関する。

従来、特許文献１に記載の送風装置がある。特許文献１に記載の送風装置は、軸流式のファンと、ファンを回転駆動するモータと、ファンの周囲を覆う筒状のシュラウドとを備えている。モータは、ファンの回転中心に設けられるボスに組み付けられている。また、モータは、シュラウドから延びるステーにより支持されている。ステーは、ファンに対して空気流れ方向の下流側に配置されている。また、ステーは、モータを中心として放射状に複数設けられている。

特開２０１５−１５５６８１号公報

近年、ハイブリッドエンジンやターボエンジンを搭載した車両の普及が進んでいる。このような車両は、従来のエンジンのみを搭載した車両と比較すると、エンジンルーム内に多数の補機部品が搭載されているため、エンジンルーム内の部品搭載スペースが縮小している。そのため、エンジンルーム内に配置される熱交換器に空気を送風する送風装置として、特許文献１に記載されるような送風装置を用いる場合、その配置スペースの縮小化が要求されている。このような要求に応えるために、例えば送風装置の空気流れ方向の寸法を狭くするという方法がある。

送風装置の空気流れ方向の寸法を狭くする方法としては、例えばファンとステーとの間の隙間を狭くするという方法が考えられる。しかしながら、ファンとステーとの間の隙間を狭くすると、ファンから送風される空気がステーに干渉し易くなる。このような空気の干渉はファンの空気流れ方向の下流側の圧力を上昇させる要因となり、ファン回りの空気流れに乱れが生じ易くなる。

具体的には、ファンが回転すると、翼理論に基づいて、ファンの空気流れ方向の上流側のブレード面に負圧が生じるとともに、ファンの空気流れ方向の下流側のブレード面に正圧が生じる。この翼面に発生する圧力が、ブレードの回転ピッチに同期して断続的に変動することにより、ファンの回転速度とブレードの枚数とに基づく周波数の音、いわゆる回転次数音（ＮＺ音）が発生する。ファン回りの空気の流れに乱れが生じると、この回転次数音にも乱れが生じる。これが騒音を生じさせる要因となっている。

本発明は、こうした実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、騒音を低減することのできる送風装置を提供することにある。

上記課題を解決するために、送風装置（１）は、軸流式のファン（１０）と、モータ（１１）と、筒状のシュラウド（１４）と、複数のステー（１３）とを備えている。ファンは、回転により空気流を生成する。モータは、ファンを回転させる。シュラウドは、ファンの外周を囲むように配置されている。複数のステーは、空気流れ方向の下流側においてファンに対向するように配置されるとともに、モータからシュラウドに向かって延びるように形成され、モータ及びシュラウドを連結している。ステーには、ファンから送風される空気の流れ方向に貫通する通風孔（１３４，１３７）が形成されている。

この構成によれば、ファンの回転により生成される空気流のうち、ステーに干渉する空気流がステーの通風孔を通過する。これにより、ステー周辺の局所的な圧力上昇、換言すればファンの空気流れ方向の下流側における局所的な圧力上昇が発生し難くなる。結果的に、ファン周辺の空気流に乱れが生じ難くなるため、送風装置の騒音を低減することができる。

なお、上記手段、及び特許請求の範囲に記載の括弧内の符号は、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。

本発明によれば、騒音を低減することができる。

送風装置の一実施形態の断面構造を示す断面図である。 実施形態の送風装置の正面構造を示す正面図である。 図１のＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿った断面構造を示す断面図である。 送風装置の他の実施形態の断面構造を示す断面図である。 送風装置の他の実施形態の断面構造を示す断面図である。 送風装置の他の実施形態の断面構造を示す断面図である。 送風装置の他の実施形態の断面構造を示す断面図である。 送風装置の他の実施形態の正面構造を示す正面図である。

以下、送風装置の一実施形態について説明する。はじめに、図１及び図２を参照して、本実施形態の送風装置の概略構成について説明する。

図１に示されるように、本実施形態の送風装置１は、車両に搭載されるラジエータ２に空気を送風するための装置である。送風装置１は、ラジエータ２よりも車両後方側に配置されている。車両が走行している際、車両の走行風はラジエータ２から送風装置１に向かう方向、すなわち図中の矢印Ａで示される方向に流れる。以下では、矢印Ａで示される方向を「空気流れ方向」とも称する。送風装置１よりも空気流れ方向Ａの下流側には、エンジン等が配置されている。

ラジエータ２の内部には冷却水が流れている。冷却水は、図示しないエンジン等の車両の熱源とラジエータ２との間を循環することにより車両の熱源を冷却する。ラジエータ２は、その周囲を流れる空気と、内部を冷却する冷却水との間で熱交換を行うことにより、冷却水の有する熱を空気へと放熱する熱交換器である。

送風装置１は、ファン１０と、モータ１１と、マウント１２と、ステー１３と、シュラウド１４とを備えている。

シュラウド１４は、例えば樹脂材料により成形されている。図２に示されるように、シュラウド１４は、ファン１０の径方向に所定の隙間を有してファン１０の外周を囲むように配置される筒状の部材である。図１に示されるように、シュラウド１４におけるラジエータ２に対向する壁面１４０の外縁には、ラジエータ２に向かって突出する環状のガイド部１４１が形成されている。ガイド部１４１の先端部がラジエータ２に固定されることにより、シュラウド１４とラジエータ２とが連結されている。ガイド部１４１の内壁面及びシュラウド１４の壁面１４０は、ファン１０の回転により生成される強制風をラジエータ２に案内する機能を有している。

ファン１０は軸流式のファンである。ファン１０は、ボス１０１と、複数のブレード１０２とを有している。ボス１０１は、ファン１０の回転中心に設けられた扁平有底筒状の部材である。図２に示されるように、複数のブレード１０２は、ボス１０１の周方向において相互に離間しつつボス１０１を中心に放射状に延びるように形成されている。ファン１０は、ボス１０１を中心に矢印Ｂで示される方向に回転する。以下、矢印Ｂで示される方向を「ファン回転方向」とも称する。また、図１に示されるように、ボス１０１を中心とするファン１０の径方向をファン径方向Ｃとも称する。送風装置１は、ファン１０の回転によりラジエータ２からシュラウド１４に向かう空気流、すなわち空気流れ方向Ａに沿った空気流を生成する、いわゆる吸込式の送風装置である。

モータ１１は、ファン１０のボス１０１に一体的に組み付けられている。モータ１１は、電力供給に基づきボス１０１にトルクを付与することにより、ファン１０を回転させる。

マウント１２は、モータ１１の周囲に固定される筒状の部材である。マウント１２の外面は、ステー１３を介してシュラウド１４に連結されている。

ステー１３は、マウント１２の外面からファン径方向Ｃに延びてシュラウド１４の内面に連結される棒状の部材である。ステー１３は、空気流れ方向Ａの下流側においてファン１０のブレード１０２に対向するように配置されている。図２に示されるように、ステー１３は、マウント１２を中心として、換言すればモータ１１を中心として放射状に延びるように複数形成されている。このステー１３及びマウント１２によってモータ１１とシュラウド１４とが互いに連結されることで、モータ１１及びファン１０が支持されている。

この送風装置１では、例えば車両停車時等、走行風がラジエータ２に供給され難い状況でも、ファン１０の回転によりラジエータ２に強制的に空気を供給することができる。よって、ラジエータ２の冷却性能を確保することができる。

次に、図３を参照して、ステー１３の構造について詳しく説明する。図３は、図１のＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿った断面構造、すなわちファン径方向Ｃに直交するファン１０及びステー１３の断面形状を示したものである。

図３に示されるように、ステー１３は、ファン径方向Ｃに直交する断面がＵ字状の溝形状に形成された部材である。すなわち、ステー１３は、第１直線部１３０と、第２直線部１３１と、湾曲部１３２とを有している。第１直線部１３０及び第２直線部１３１は、ファン回転方向Ｂに対向する直線状の部分である。湾曲部１３２は、第１直線部１３０の空気流れ方向Ａの上流側の一端部から、第２直線部１３１の空気流れ方向Ａの上流側の一端部に向けて曲線状に延びる部分である。ステー１３は、湾曲部１３２とは反対側の部分に開口部１３３を有している。よって、ステー１３は、開口部１３３が空気流れ方向Ａの下流側に位置するように配置されている。

ファン１０が回転した際、ファン１０から送風される空気は、ステー１３に対して矢印Ｄで示される方向に干渉する。以下、矢印Ｄで示される方向を、「ファン１０の空気送風方向」とも称する。ファン１０の空気送風方向Ｄにおいてファン１０に対向するステー１３の湾曲部１３２の部位には、通風孔１３４が形成されている。通風孔１３４は、ステー１３の外面から内面に貫通するように形成されている。

以上説明した本実施形態の送風装置１によれば、以下の（１）及び（２）に示される作用及び効果を得ることができる。

（１）図３に矢印Ｅで示されるように、ファン１０の回転により生成される空気流のうち、ステー１３に干渉する空気流は、ステー１３の通風孔１３４を通過して開口部１３３へと抜ける。これにより、ステー１３周辺の空気の局所的な圧力上昇、換言すればファン１０の空気流れ方向Ａの下流側における空気の局所的な圧力上昇が発生し難くなる。結果的に、ファン１０周辺の空気流に乱れが生じ難くなるため、送風装置１の騒音を低減することができる。

（２）本実施形態の送風装置１のように、ステー１３が空気流れ方向Ａの下流側に開口部１３３を有する断面Ｕ字状の部材からなる場合には、ファン１０の回転により生成される空気流がステー１３の湾曲部１３２に干渉し易いことが、発明者の実験やシミュレーション解析等で分かっている。したがって、湾曲部１３２に通風孔１３４を形成すれば、ファン１０の空気流れ方向Ａの下流側における空気の局所的な圧力上昇をより的確に抑制することができるため、騒音の低減効果が得られ易くなる。

なお、上記実施形態は、以下の形態にて実施することもできる。
・通風孔１３４の形状は適宜変更可能である。例えば通風孔１３４は、ステー１３の湾曲部１３２から第２直線部１３１にわたって形成されていてもよい。なお、上述のように、ファン１０の回転により生成される空気流はステー１３の湾曲部１３２に干渉し易いため、少なくとも湾曲部１３２に通風孔１３４を形成することが有効である。

・図４に示されるように、通風孔１３４の内壁面１３４ａ，１３４ｂは、ファン１０の空気送風方向Ｄに平行に形成されていてもよい。また、図５に示されるように、通風孔１３４の内壁面１３４ａ，１３４ｂは、曲面状に形成されていてもよい。いずれの構成であっても、ファン１０の回転により生成される空気流が通風孔１３４を通過する際に、その空気流が通風孔１３４により阻害され難くなるため、ファン１０周辺の空気流の乱れを更に抑制することができる。よって、送風装置１の騒音を更に低減することができる。

・ステー１３の形状は適宜変更可能である。例えば図６に示されるように、ステー１３は、ファン径方向Ｃに直交する断面形状が変形Ｕ字状をなすものであってもよい。また、図７に示されるように、ステー１３は、ファン径方向Ｃに直交する断面形状がＶ字状をなすものであってもよい。具体的には、図７に示されるステー１３は、Ｖ字の各辺をなす第１直線部１３５と第２直線部１３６とを有している。ファン１０の空気送風方向Ｄにおいてファン１０に対向する第２直線部１３６には、通風孔１３７が形成されている。ステー１３の構造として、図６に示される構造及び図７に示される構造のいずれを用いた場合でも、上記実施形態に準じた作用及び効果を得ることが可能である。

・ステー１３は、モータ１１を中心として放射状に延びるような形状を有するものに限らず、例えば図８に示されるように、モータ１１からファン径方向と所定角度をなす方向に延びるような形状を有するものであってもよい。要は、ステー１３は、モータ１１からシュラウド１４に向かって延びるように形成されているものであればよい。

・通風孔１３４の大きさや形状は適宜変更可能である。要は、通風孔１３４は、ファン１０の空気送風方向Ｄにステー１３を貫通するように形成されていればよい。

・実施形態の送風装置１の構造は、ラジエータ２に空気を送風する送風装置に限らず、任意の用途で用いられる送風装置に適用することができる。

・本発明は上記の具体例に限定されるものではない。すなわち、上記の具体例に、当業者が適宜設計変更を加えたものも、本発明の特徴を備えている限り、本発明の範囲に包含される。例えば、前述した各具体例が備える各要素及びその配置、材料、条件、形状、サイズ等は、例示したものに限定されるわけではなく適宜変更することができる。また、前述した実施形態が備える各要素は、技術的に可能な限りにおいて組み合わせることができ、これらを組み合わせたものも本発明の特徴を含む限り本発明の範囲に包含される。

１：送風装置
１０：ファン
１１：モータ
１４：シュラウド
１３：ステー
１３０：第１直線部
１３１：第２直線部
１３２：湾曲部
１３４，１３７：通風孔

Claims (5)

1. 回転により空気流を生成する軸流式のファン（１０）と、
   前記ファンを回転させるモータ（１１）と、
   前記ファンの外周を囲むように配置される筒状のシュラウド（１４）と、
   空気流れ方向の下流側において前記ファンに対向するように配置されるとともに、前記モータから前記シュラウドに向かって延びるように形成され、前記モータ及び前記シュラウドを連結する複数のステー（１３）と、を備え、
   前記ステーには、前記ファンから送風される空気の流れ方向に貫通する通風孔（１３４，１３７）が形成されている送風装置。
2. 前記ステーは、空気流れ方向の下流側に開口部を有する断面溝形状の部材からなり、
   前記通風孔は、前記ファンから送風される空気の流れ方向において前記ファンに対向する前記ステーの部位において外面から内面に貫通するように形成されている
   請求項１に記載の送風装置。
3. 前記ステーは、空気流れ方向の下流側に開口部を有する断面Ｕ字状の部材からなり、
   前記ステーの断面Ｕ字状における対向する直線状の部分を第１直線部（１３０）及び第２直線部（１３１）とし、前記第１直線部の一端部から前記第２直線部の一端部に向けて曲線状に延びる部分を湾曲部（１３２）とするとき、
   前記通風孔は、少なくとも前記湾曲部に形成されている
   請求項２に記載の送風装置。
4. 前記通風孔の内壁面は、前記ファンから送風される空気の流れ方向に平行に形成されている
   請求項１〜３のいずれか一項に記載の送風装置。
5. 前記通風孔の内壁面は、曲面状に形成されている
   請求項１〜３のいずれか一項に記載の送風装置。

Images