JP3638962B2 - 車両用冷却ファン - Google Patents

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、ファン騒音を改善した車両用冷却ファンに関する。
【０００２】
【従来の技術】
ラジエータやコンデンサに風を送って冷却する車両用冷却ファンは、通常、羽根が５枚（図３の左側部分参照）で、その騒音は、１８０〜２００Ｈｚ近傍（ファン回転数で約２２００ｒｐｍ）に音圧レベルの最大ピークを有し、この最大ピークのグランドレベルからの突出量は約２５ｄＢである。
車両用冷却ファンの騒音を改善するために、従来、（ｉ）騒音レベルを下げたり、（ii）ファンの羽根を不等ピッチ化して、最大音圧レベルを低減させたり、または（iii ）特開平４−９１３９８号公報に開示されているように、各羽根の固有振動数を所定の比に設定し、耳に心地よく聞える音にする等の、種々の工夫がなされている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、騒音レベルを下げたり、不等ピッチ化によって最大音圧レベルを下げても、音圧レベルのピークが低周波数域にあると不快に感じ、音圧レベルの低減だけでは、騒音の官能評価の改善上十分でない。
また、各羽根の固有振動数を所定の比に設定する場合は、羽根の形状を１枚１枚変えなければならず、設計、製造に手間がかかり、容易でない。
本発明の目的は、ファン騒音の官能評価が向上された車両用冷却ファンを提供することにあり、また容易に官能評価を向上できる車両用冷却ファンを提供することにある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成する、本発明の車両用冷却ファンは、次の（１）のファンから成る。
（１） 羽根枚数を１１または１３枚に設定し、ファン発生音の最大音圧レベル音の周波数を３２０Ｈｚ以上に設定するとともに、その最大音圧レベルのグランドレベルからの突出量を１５ｄＢ以下に設定し、ファン回転数を約２２００ｒｐｍに設定したことを特徴とする車両用冷却ファン。
【０００５】
【作用】
上記（１）の冷却ファンでは、音色と音の大きさの両方からファン構造が規制される。音色は、最大音圧レベル音の周波数を３２０Ｈｚ以上の高周波数域に設定したので、耳に心地よく聞える音となる。また、最大ピーク音のグランドレベルからの突出量を１５ｄＢ以下に抑えたので、最大ピーク音は官能上小さな音となる。これらにより、ファン騒音の官能評価が向上する。
また、ファンの羽根を１１または１３枚に多枚化したので、羽根を１枚１枚異ならせて作製する必要がなく、多枚化するだけなので、設計、製造は容易である。
【０００６】
【実施例】
以下に、本発明の望ましい実施例を図面を参照して説明する。
車両のラジエータ、コンデンサ等の冷却用の、押し込み式電動冷却ファンの騒音の各要因の、５段階官能評価への影響の割合は、発明者による試験研究の結果によれば、図１、図２に示す通りであり、最大音圧レベル音の周波数（音色に関連する）が約２０％、最大ピークのグランドレベルからの突出量（ピーク音の大きさと関連する）が約２０％、ＯＡ値（オーバオール値のことで、周波数微小域△ｆとそのときの音圧レベルとの積を１ＫＨｚ以下の領域で総和したもの）が約３０％、その他の要因が約３０％である。
【０００７】
従来は、専らＯＡ値の低減によって冷却用ファンの騒音低減を対策してきたが、本発明では、最大ピーク音の周波数と最大ピークのグランドレベルからの突出量を規制することによって騒音対策するものである。具体的には、ファン回転数が約２２００ｒｐｍで、ファン騒音の最大ピーク音の周波数を３２０Ｈｚ以上に、さらに望ましくは４００Ｈｚ以上に設定し、最大ピークのグランドレベルからの突出量を１５ｄＢ以下に設定する。
その理由は、音圧の最大ピークが現われる周波数を高周波域にずらすことにより、その最大ピーク音が耳に心地よく聞えるようになるからであり、また、その最大ピークのグランドレベルからの突出量を小さくすることにより、その最大ピーク音の大きさが小さくなるからである。従来のファンは、これらの領域に設定されていない。
【０００８】
図３は、上記の領域に設定された冷却ファン１を示している。この冷却ファン１の羽根２の枚数は、従来の５枚から増加されており、具体的には１１または１３枚の枚数に設定される。図示例は羽根枚数が１１枚の場合を示している。
この羽根の多枚化によって、ファンが発生する騒音の周波数が高周波数側にずれる他、音圧レベルのグランドレベルからの突出量が低下することが判明した。ただし、羽根の多枚化によってファンからエアに与えられるエネルギは増加するので音圧レベルは若干増加する。
【０００９】
図４〜図６は、ファンの羽根の多枚化による最大ピーク音の高周波化と、官能評価点の向上の傾向を示す。図４に示すように、ファンの羽根枚数を増大させるとそれに比例してファン騒音の最大ピークの周波数が増す。従来の５枚羽根ファンで、ファン回転数が２２００ｒｐｍのとき最大ピークが１８０Ｈｚで表われるとすると、１１枚羽根とすることによりファン回転数が２２００ｒｐｍのときの最大ピークの現われる周波数は、１８０Ｈｚ×１１／５となり、約４００Ｈｚになる。同様に、１３枚羽根ファンでは約４７０Ｈｚとなる。羽根の枚数が多い程、最大ピークの周波数は高周波数域に移り、音色が軽くなって音色上はよいが、羽根からエアに与えられるエネルギが大となってＯＡ値が悪化するので、上限は１３枚とする。下限は、羽根枚数を少なくすると、従来に近づき、音色が悪化するので、上記の１１枚程度とする。図５は、羽根の枚数が増加されたときに、最大ピークが高周波化することを示し、図６は最大ピークの周波数が増大されると官能評価点が平方根の関数で上ることを示している。
【００１０】
図７〜図９は、ファンの羽根の多枚化による最大ピークのグランドレベルからの突出量の減少と、ピーク突出量の減少による官能評価点の向上の傾向を示す。図７に示すように、ファンの枚数が増加すると、音圧レベルの最大ピークのグランドレベルからの突出量が双曲線的に減少する。これを図で示せば図８のようになる。たとえば、従来の５枚羽根で最大ピークのグランドレベルからの突出量が約２５ｄＢであったものが、１１枚羽根にすることによって１２〜１３ｄＢに減少する。したがって、１５ｄＢ以下を満足する。２５ｄＢから１２〜１３ｄＢへの低減は、デシベルが対数関数で変化するので、１／２ではなく、桁が変わる減少で、耳に聞える音は大幅な騒音低下になる。
ただし、羽根枚数の増加によってＯＡ値が増加するので、羽根枚数の上限は１３枚とし、下限は上記の１１枚程度とする。図９は、ピーク突出量が低下すると官能評価点が上る（５に近づく）ことを示す。
【００１１】
本発明の、ファンの羽根の多枚化と、従来の羽根の不等ピッチ化を組み合わせれば、図１０に示すように、さらに騒音低減性能を向上できるが、市場の要求レベルを考慮した場合、多枚化のみで十分である。そのため、同じく図１０に示すように、不等ピッチ化のみよりも、多枚化のみの方が、コスト低減、開発期間短縮、製造のし易さにつながる。図１０からもわかるように、多枚化は、不等ピッチ化に比べて、容易に低コストに騒音対策を市場要求レベルで達成できる。
なお、上記は、押し込み式冷却ファンのみならず、ラジエータの後方に設けられるファンにも適用でき、全ての車両用ファンに一般的に適用できる。
【００１２】
【発明の効果】
請求項１の発明によれば、ファンの発生音の最大音圧レベルの周波数を３２０Ｈｚ以上、その最大音圧レベルの突出量を１５ｄＢ以下に設定したので、騒音の音色を改善できるとともに、大きさを低減でき、官能評価を向上できる。
また、ファンの羽根の枚数を１１または１３枚に設定したので、容易に騒音対策できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の一実施例に係る車両用冷却ファンの設定域を示す音圧レベル対周波数特性図である。
【図２】 各要因のファン騒音に与える影響の割合を示す図である。
【図３】 本発明の一実施例に係る車両用冷却ファン（右側）と従来品（左側）の正面図である。
【図４】 最大ピーク音周波数対ファン羽根枚数特性図である。
【図５】 音圧レベル対周波数特性図である。
【図６】 官能評価点対ピーク周波数特性図である。
【図７】 最大ピーク突出量対ファン羽根枚数特性図である。
【図８】 音圧レベル対周波数特性図である。
【図９】 官能評価点対ピーク突出量特性図である。
【図１０】 多枚化、不等ピッチ化と、騒音低減性能およびコストとの関係を示すグラフである。
【符号の説明】
１ 車両用冷却ファン
２ 羽根

Claims (1)

1. 羽根枚数を１１または１３枚に設定し、ファン発生音の最大音圧レベル音の周波数を３２０Ｈｚ以上に設定するとともに、その最大音圧レベルのグランドレベルからの突出量を１５ｄＢ以下に設定し、ファン回転数を約２２００ｒｐｍに設定したことを特徴とする車両用冷却ファン。

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