JP2020037926A - 送風機 - Google Patents

Abstract

【課題】空気の流入損失を改善することの可能な送風機を提供する。【解決手段】送風機７は、ファン７０と、シュラウド７３とを備える。ファン７０は、複数のブレード７００と、複数のブレードのそれぞれの先端部を連結する円環状のファンリングとを有する。シュラウド７３は、円筒部７３０と、ガイド部７３１と、突出部７３２とを有する。シュラウド７３のガイド部７３１は、外縁からファンリングまでの距離が所定距離に設定された長手部７３４と、外縁からファンリングまでの距離が所定距離よりも短い短手部７３５とを有する。突出部７３２において長手部７３４に対応する位置に設けられる部位を第１部位とし、突出部において短手部７３５に対応する位置に設けられる部位を第２部位とするとき、突出部７３２は、第１部位の長さよりも第２部位の長さの方が長くなるように形成されている。【選択図】図２

Description

本開示は、送風機に関する。

車両のエンジンルーム内には、グリル開口部から導入される空気と熱交換を行うコンデンサやラジエータ等の熱交換器と、熱交換器に空気を送風するための送風機とが設けられている。このような送風機は、回転することにより空気流を生成するファンと、ファンを回転させるためのモータと、ファンの外周を覆うように設けられるシュラウドとを備えている。ファンは、放射状に配置される複数のブレードと、各ブレードの先端部を連結する円環状のファンリングとを備えている。シュラウドは、ファンの外周を覆うように設けられる円筒部と、円筒部の空気流れ方向上流側の一端部に設けられるガイド部とを有している。ガイド部は、ファンにより生成される空気流をガイドする部分である。ファンリングとシュラウドの内周面との間には隙間が形成されている。これにより、ファンリングとシュラウドとが干渉しないようになっている。

このような送風機では、ファンが回転した際に、ファンリングとシュラウドとの間に形成される隙間に、ファンの回転により生成される空気の主流の流れ方向とは逆方向の流れ方向を有する空気流が発生する。この逆方向の空気流が、ファンの回転により生成される空気の主流と衝突すると、空気流に乱れが生じる。このようにして空気流に乱れが生じると、送風機から騒音が発せられる可能性がある。

そこで、下記の特許文献１に記載の送風機では、シュラウドの円筒部における空気流れ方向上流側の一端部の内壁面に、内側に向かって突出するように円環状の突出部が設けられている。この突出部が上記の逆方向の空気流を遮断することにより、騒音の発生が抑制されている。

米国特許第９３３４８７７号明細書

近年、ハイブリッド車両やターボエンジン車両では、従来のエンジンのみの車両に対して、補機部品が増大している。その一方で、居住性の向上のために車室内のスペースは維持又は拡大の傾向である。また、衝突安全性の確保のために、車両前方に余剰スペースを設けることも行われている。これらの複合的な要因により、エンジンルームにおける部品の搭載スペースは縮小傾向であるため、エンジンルーム内への部品の搭載が非常に困難になってきている。そのため、エンジンルームに搭載される送風機に関しても、その厚さを薄くしたり、アスペクト比を大きくしたりする等、シュラウドの形状に関する制限が厳しくなってきている。このような要求を満たすために、近年、上記の送風機のシュラウドとして、アスペクト比が大きく、且つ薄い形状からなる扁平状のシュラウドが用いられることがある。

ところで、扁平状のシュラウドを用いた場合、ガイド部の長さが一様でなくなる。具体的には、シュラウドの長手方向ではガイド部の長さが長くなる一方、その短手方向ではガイド部の長さが短くなる。ガイド部の長さが長い部分では、ガイド部に沿って空気が流れることにより、突出部に沿って滑らかに流れるような空気流を形成することが可能である。しかしながら、ガイド部の長さが短い部分では、突出部に沿って滑らかに流れるような空気流を形成することが難しくなる。このような部分では、空気の主流に対して突出部が障害物になることにより、空気の主流とは逆方向に流れる空気流が突出部に沿って形成され、空気の滞留が発生することが発明者により確認されている。このような空気の滞留は流入損失の要因となるため、結果的に送風機の風量の減少等の悪影響を招くおそれがある。

本開示は、こうした実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、空気の流入損失を改善することの可能な送風機を提供することにある。

上記課題を解決する送風機（７）は、ファン（７０）と、シュラウド（７３）と、を備える。ファンは、所定の軸線を中心に放射状に設けられる複数のブレード（７００）と、複数のブレードのそれぞれの先端部を連結する円環状のファンリング（７０１）とを有し、軸線を中心に回転することにより空気流を生成する。シュラウドは、ファンリングとの間に所定の隙間を有してファンの外周を覆うように配置される円筒部（７３０）と、円筒部の一端部の外周から軸線を中心とする径方向外側に広がるように形成されてファンの回転により生成される空気流をガイドするガイド部（７３１）と、円筒部の一端部の内周面から突出するように形成される円環状の突出部（７３２）とを有する。ガイド部は、軸線を中心とする径方向外側の外縁からファンリングまでの距離が所定距離に設定された長手部（７３４）と、軸線を中心とする径方向外側の外縁からファンリングまでの距離が所定距離よりも短い短手部（７３５）と、を有する。突出部において長手部に対応する位置に設けられる部位を第１部位（７３２ａ）とし、突出部において短手部に対応する位置に設けられる部位を第２部位（７３２ｂ）とするとき、突出部は、空気流の流れ方向に沿った第１部位の長さよりも、空気流の流れ方向に沿った第２部位の長さの方が長くなるように形成されている。

この構成によれば、ガイド部の短手部に対応する位置に設けられる突出部の第２部位が、ガイド部の長手部に対応する位置に設けられる突出部の第１部位よりも長いため、突出部の第２部位では、突出部に沿って流れるような空気流が生成され易くなる。これにより、ファン７０により生成される空気の主流に対して突出部が障害物になり難くなるため、空気の主流の流れ方向とは逆方向に流れる空気流が生成され難くなる。結果的に、空気の滞留が発生し難くなるため、流入損失を改善することができる。

なお、上記手段、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。

本開示によれば、空気の流入損失を改善することの可能な送風機を提供できる。

図１は、車両の概略構成を模式的に示す図である。 図２は、実施形態の送風機の正面構造を示す正面図である。 図３は、実施形態のファンの正面構造を示す正面図である。 図４は、実施形態のシュラウドを２分割した場合の一方の斜視構造を示す斜視図である。 図５は、実施形態の送風機の概略構成を模式的に示す正面図である。 図６は、図５のＶＩ−ＶＩ線に沿った断面構造、並びにその周辺の空気の流れを示す断面図である。 図７は、参考例のシュラウドの短手部周辺の断面構造、並びにその周辺の空気の流れを示す断面図である。 図８は、図５のＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ線に沿った断面構造を模式的に示す図である。 図９は、図５に示される回転位置θとシュラウドの突出部の長さＬとの関係を示すグラフである。

以下、送風機の一実施形態について図面を参照しながら説明する。説明の理解を容易にするため、各図面において同一の構成要素に対しては可能な限り同一の符号を付して、重複する説明は省略する。
はじめに、本実施形態の送風機が搭載される車両の概略構成について説明する。

図１に示される車両Ｃのボディ１の前方には、グリル開口部２が設けられている。グリル開口部２は、車両ボディ１の前方の空気をエンジンルーム３内に導入する部分である。グリル開口部２からエンジンルーム３内に導入される空気は、図中の矢印Ｙで示される方向に流れる。エンジンルーム３には、エンジン４の他、コンデンサ５、ラジエータ６、及び送風機７が配置されている。コンデンサ５、ラジエータ６、及び送風機７は、この順で、グリル開口部２からエンジン４に向かう方向に並べて配置されている。

コンデンサ５は、車両Ｃに搭載される空調装置の冷凍サイクルを構成する一要素であって、冷凍サイクル内を循環する冷媒と、グリル開口部２から導入される空気とを熱交換させることにより、冷媒の放熱を行う。ラジエータ６は、エンジン４を冷却する冷却水と、グリル開口部２から導入される空気とを熱交換させることにより、冷却水の放熱を行う。送風機７は、グリル開口部２から導入される空気をコンデンサ５及びラジエータ６に送風する。

次に、送風機７の具体的な構造について説明する。
図２に示されるように、送風機７は、ファン７０と、モータ７１と、ステー７２と、シュラウド７３とを備えている。
なお、以下では、互いに直交する３軸方向を、矢印Ｘで示される方向、矢印Ｙで示される方向、及び矢印Ｚで示される方向によりそれぞれ表す。本実施形態では、矢印Ｙで示される方向は、上述の通り、グリル開口部２から導入される空気流の流れ方向である。また、矢印Ｚで示される方向は鉛直方向である。矢印Ｘで示される方向は、矢印Ｙで示される方向、及び矢印Ｚで示される方向の両方に直交する方向である。

図３に示されるように、ファン７０は、軸線ｍ１を中心に回転する軸流式のファンである。ファン７０は、複数のブレード７００と、ファンリング７０１とを有している。複数のブレード７００は、ファン７０の中央部から放射状に延びるように設けられている。ファンリング７０１は、各ブレード７００の先端部を互いに連結する円環状の部材からなる。

図２に示されるように、ファン７０の中央部には、モータ７１が組み付けられている。モータ７１は、電力の供給に基づきファン７０にトルクを付与することにより、軸線ｍ１を中心にファン７０を回転させる。送風機７は、ファン７０の回転により、矢印Ｙで示される方向の空気流、すなわちコンデンサ５及びラジエータ６から送風機７に向かう方向の空気流を形成する、いわゆる吸い込み式の送風機である。

モータ７１の外周部分には、軸線ｍ１を中心に放射状に延びる複数のステー７２が組み付けられている。ステー７２は、ファン７０に対して空気流の流れ方向Ｙの上流側に配置されている。各ステー７２の先端部は、シュラウド７３に固定されている。各ステー７２はファン７０及びモータ７１を支持している。

シュラウド７３は、ファン７０の外周に配置されている。シュラウド７３は、樹脂材料等により形成されている。図４に示されるように、シュラウド７３は、円筒部７３０と、ガイド部７３１と、突出部７３２とを有している。
円筒部７３０は、軸線ｍ１を中心に円筒状に形成されている。円筒部７３０は、ファンリング７０１との間に所定の隙間を有してファン７０の周囲を覆うように配置されている。

ガイド部７３１は、空気流の流れ方向Ｙの上流側における円筒部７３０の一端部の外周から軸線ｍ１を中心とする径方向外側に広がるように形成されている。ガイド部７３１は、ファン７０の回転により生成される空気流をガイドする機能を有している。図２に示されるように、ガイド部７３１は、空気流の流れ方向Ｙに直交する断面形状が長方形をなし、且つ空気流の流れ方向Ｙの厚さが薄くなるように形成されている。すなわち、シュラウド７３は扁平状に形成されている。図４に示されるように、ガイド部７３１の外縁７３１ａには、空気流の流れ方向Ｙの上流側に向かって折り曲げられるように屈曲部７３３が形成されている。この屈曲部７３３の先端部が、図１に示されるラジエータ６に取り付けられることにより、シュラウド７３がラジエータ６に対して固定されている。

この送風機７では、ファン７０が回転した際に、ファンリング７０１と円筒部７３０との間に形成される隙間に、矢印Ｙで示される方向とは逆方向の流れ方向を有する空気流が形成される。この逆方向の空気流を遮断するために、図４に示されるように、空気流の流れ方向Ｙの上流側における円筒部７３０の一端部の内周面には、内側に向かって突出するように突出部７３２が形成されている。突出部７３２は、円筒部７３０の一端部の内周面に沿って円環状に形成されている。

なお、以下では、ファン７０の回転により生成される矢印Ｙで示される方向に流れる空気流と、ファンリング７０１と円筒部７３０との間の隙間に形成される逆方向の空気流とを区別するために、前者の空気流を空気の主流と称する。
ところで、シュラウド７３が扁平状に形成されている場合、図５に示されるように、ガイド部７３１には、外縁７３１ａからファンリング７０１までの距離が第１の所定距離Ｌ１１に設定された長手部７３４と、外縁７３１ａからファンリング７０１までの距離が第１の所定距離Ｌ１１よりも短い第２の所定距離Ｌ１２に設定された短手部７３５とが存在する。なお、図５では、ファン７０及びシュライド７３のみが模式的に図示され、且つシュラウド７３の突出部７３２の図示が省略されている。このような構造からなるシュラウド７３では、短手部７３５においてガイド部７３１の長さを十分に確保することができない。そのため、この部分では、矢印Ｙで示される方向に流れる空気の主流に対して突出部７３２が障害物となることにより、空気の主流とは逆方向に流れる空気流が突出部７３２に沿って形成されることが発明者により確認されている。

具体的には、図６に示されるように、長手部７３４では、ガイド部７３１の長さが十分に確保されているため、空気の主流が長手部７３４に沿って矢印Ａ１で示されるように滑らかに流れる。この長手部７３４に沿って流れる空気の主流がそのまま突出部７３２に沿って流れるため、空気の主流に対して突出部７３２が障害物になり難い。

これに対し、図７に示されるように、短手部７３５では、ガイド部７３１の長さを確保することができない。なお、図７に示される参考例では、短手部７３５においてガイド部７３１の長さを確保できておらず、円筒部７３０と屈曲部７３３とが連続している構造について例示している。このようにガイド部７３１の長さを確保できていない短手部７３５では、ガイド部７３１に沿うような空気の流れを形成することができない。そのため、この部分では、矢印Ｙで示される方向に流れる空気の主流に対して突出部７３２が障害物になることにより、図７に矢印Ａ２で示されるように、矢印Ｙで示される方向とは逆方向の空気流が形成され、空気の滞留が発生することが発明者により確認されている。このような空気の滞留は流入損失の要因となるため、結果的に送風機７の風量の減少等を招くおそれがある。

そこで、本実施形態の送風機７では、突出部７３２においてシュラウド７３の長手部７３４に対応する位置に設けられる第１部位と、突出部７３２においてシュラウド７３の短手部７３５に対応する位置に設けられる第２部位とで、突出部７３２の長さを変化させるようにしている。

具体的には、図６に示されるように、突出部７３２においてシュラウド７３の長手部７３４に対応する位置に設けられる第１部位７３２ａでは、その空気流の流れ方向Ｙに沿った長さが「Ｌ２１」に設定されている。長さＬ２１は、空気流の流れ方向Ｙにおける第１部位７３２ａの基端部Ｂ１１から先端部Ｔ１１までの長さである。なお、図６では、空気流の流れ方向Ｙにおける第１部位７３２ａの基端部Ｂ１１の位置を「Ｙ１１」で示し、その先端部Ｔ１１の位置を「Ｙ１２」で示している。

これに対し、図８に示されるように、突出部７３２においてシュラウド７３の短手部７３５に対応する位置に設けられる第２部位７３２ｂでは、その基端部Ｂ１２の位置Ｙ２１が第１部位７３２ａの基端部Ｂ１１の位置Ｙ１１よりも空気流の流れ方向Ｙの上流側にずれている。第２部位７３２ｂの先端部Ｔ１２の位置は「Ｙ１２」に、すなわち第１部位７３２ａの先端部Ｔ１１と同一の位置に設定されている。これにより、空気流の流れ方向Ｙに沿った第２部位７３２ｂの長さＬ２２は、第１部位７３２ａの長さＬ２１よりも長くなっている。

また、突出部７３２は、その空気流の流れ方向Ｙに沿った長さが第１部位７３２ａから第２部位７３２ｂに向かって徐々に長くなるように形成されている。具体的には、図５に示されるように、軸線ｍ１を中心とする回転方向の位置を「θ」で表したとき、長手部７３４が回転位置θ１に位置し、短手部７３５が回転位置θ２に位置しているとする。このとき、突出部７３２の第１部位７３２ａは回転位置θ１に位置し、突出部７３２の第２部位７３２ｂは回転位置θ２に位置することになる。このように突出部７３２の第１部位７３２ａ及び第２部位７３２ｂのそれぞれの位置を定義したとき、突出部７３２の長さは図９に示されるように設定されている。すなわち、回転位置θ１と回転位置θ２との間の中間の位置を「θ３」とすると、突出部７３２の長さＬは、回転位置θ１から回転位置θ３までの区間では一定値Ｌ２１に設定されている。また、突出部７３２の長さＬは、回転位置θ３から回転位置θ２までの区間では、「Ｌ２１」から「Ｌ２２」に向かって徐々に長くな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機７によれば、以下の（１）〜（４）に示される作用及び効果を得ることができる。
（１）ガイド部７３１の短手部７３５に対応する位置に設けられる突出部７３２の第２部位７３２ｂが、ガイド部７３１の長手部７３４に対応する位置に設けられる突出部７３２の第１部位７３２ａよりも長くなっているため、図８に矢印Ａ３で示されるように、突出部７３２の第２部位７３２ｂでは、突出部７３２に沿って矢印Ｙで示される方向に流れるような空気流が生成され易くなる。これにより、矢印Ｙで示される方向に流れる空気の主流に対して突出部７３２が障害物になり難くなるため、図７に示されるような矢印Ｙで示される方向とは逆方向に流れるような空気流が生成され難くなる。結果的に、空気の滞留が発生し難くなるため、流入損失を改善することができる。また、空気流の乱れを抑制することも可能となるため、騒音を低減することもできる。

（２）図９に示されるように、突出部７３２は、その空気流の流れ方向Ｙに沿った方向の長さが第１部位７３２ａと第２部位７３２ｂの途中部分から第２部位７３２ｂに向かって徐々に長くなるように形成されている。これにより、突出部７３２の形状を滑らかに変化させることができるため、突出部７３２の長さを変化させつつも、ファン７０により生成される空気の流れが突出部７３２により阻害され難くなる。結果的に、空気流の乱れが生じ難くなるため、騒音を低減することができる。

（３）ステー７２がファン７０に対して空気流の流れ方向Ｙの上流側に配置されている。このような構成によれば、金型によりシュラウド７３及びステー７２を一体成型することができるため、送風機７の製造が容易になる。
（４）シュラウド７３は、空気流の流れ方向Ｙに直交する断面形状が長方形をなすとともに、扁平状に形成されている。このような扁平状のシュラウド７３にあっては、ガイド部７３１に長手部７３４及び短手部７３５が設けられることになるため、本実施形態の突出部７３２のような構造を採用することは特に有効である。

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。
・上記実施形態のシュラウド７３は、短手部７３５にガイド部７３１が実質的に存在しない形状を有するものであったが、長手部７３４よりも短いガイド部７３１が短手部７３５に設けられるような形状を有するものであってもよい。

・突出部７３２は、その空気流の流れ方向Ｙに沿った方向の長さが第１部位７３２ａから第２部位７３２ｂに向かって徐々に長くなるように形成されていてもよい。
・上記実施形態の送風機７では、ステー７２がファン７０に対して空気流の流れ方向Ｙの下流側に配置されていてもよい。

・本開示は上記の具体例に限定されるものではない。上記の具体例に、当業者が適宜設計変更を加えたものも、本開示の特徴を備えている限り、本開示の範囲に包含される。前述した各具体例が備える各要素、及びその配置、条件、形状等は、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。前述した各具体例が備える各要素は、技術的な矛盾が生じない限り、適宜組み合わせを変えることができる。

７：送風機
７０：ファン
７１：モータ
７２：ステー
７３：シュラウド
７００：ブレード
７０１：ファンリング
７３０：円筒部
７３１：ガイド部
７３２：突出部
７３２ａ：第１部位
７３２ｂ：第２部位
７３４：長手部
７３５：短手部

Claims (5)

1. 所定の軸線を中心に放射状に設けられる複数のブレード（７００）と、複数の前記ブレードのそれぞれの先端部を連結する円環状のファンリング（７０１）とを有し、前記軸線を中心に回転することにより空気流を生成するファン（７０）と、
   前記ファンリングとの間に所定の隙間を有して前記ファンの外周を覆うように配置される円筒部（７３０）と、前記円筒部の一端部の外周から前記軸線を中心とする径方向外側に広がるように形成されて前記ファンの回転により生成される空気流をガイドするガイド部（７３１）と、前記円筒部の一端部の内周面から突出するように形成される円環状の突出部（７３２）とを有するシュラウド（７３）と、を備え、
   前記ガイド部は、
   前記軸線を中心とする径方向外側の外縁から前記ファンリングまでの距離が所定距離に設定された長手部（７３４）と、
   前記軸線を中心とする径方向外側の外縁から前記ファンリングまでの距離が前記所定距離よりも短い短手部（７３５）と、を有し、
   前記突出部において前記長手部に対応する位置に設けられる部位を第１部位（７３２ａ）とし、前記突出部において前記短手部に対応する位置に設けられる部位を第２部位（７３２ｂ）とするとき、
   前記突出部は、前記空気流の流れ方向に沿った前記第１部位の長さよりも、前記空気流の流れ方向に沿った前記第２部位の長さの方が長くなるように形成されている
   送風機。
2. 前記突出部は、前記空気流の流れ方向に沿った長さが前記第１部位から前記第２部位に向かって徐々に長くなるように形成されている
   請求項１に記載の送風機。
3. 前記突出部は、前記空気流の流れ方向に沿った長さが前記第１部位と前記第２部位との途中部分から前記第２部位に向かって徐々に長くなるように形成されている
   請求項１に記載の送風機。
4. 前記ファンの中央部に設けられ、前記ファンにトルクを付与するモータ（７１）と、
   前記モータから前記軸線を中心とする径方向外側に放射状に延びるように形成されるとともに、先端部が前記シュラウドに固定され、前記ファン及び前記モータを支持するステー（７２）と、を備え、
   前記ステーは、前記ファンに対して前記空気流の流れ方向の上流側に配置されている
   請求項１〜３のいずれか一項に記載の送風機。
5. 前記シュラウドは、前記空気流の流れ方向に直交する断面形状が長方形をなすとともに、扁平状に形成されている
   請求項１〜４のいずれか一項に記載の送風機。

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