JP4508976B2

JP4508976B2 - プロペラファンのシュラウド及びプロペラファン

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Publication number: JP4508976B2
Application number: JP2005225856A
Authority: JP
Inventors: 敦鈴木; 哲雄冨永; 剛江口; 一行神谷; あす香征矢
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date: 2005-08-03
Filing date: 2005-08-03
Publication date: 2010-07-21
Anticipated expiration: 2025-08-03
Also published as: CN101387304B; CN101387304A; JP2007040199A; CN1908446A; CN100476215C; CN101387305A; CN101387305B

Description

本発明は、熱交換器の冷却に用いるプロペラファンに関するものである。

車両には、ラジエーターや空調装置の凝縮器等の熱交換器を冷却するためのプロペラファンが備えられる。特許文献１には、ファンのボスをシュラウドに支持するステーが開示されている。このステーは、低速走行時に高いファン効率と低騒音を達成するため、ステーを縦横比＞１とするとともに、断面の長手方向がファンの駆動にともなう空気流の方向に向けられ、かつ車両の高速走行時における空気流によって発生するステーの負圧側の側面にキャビティが設けられる。

特開２００２−４７９３７号公報

ところで、車両のエンジンルームは、車両の動力源であるエンジンの他、その補機類が搭載されるため、スペースの余裕が極めて小さい。このため、ラジエーターや凝縮器を冷却するプロペラファンは、空気の流れ方向における寸法が制限される。その結果、ファンとステーとの間隔が小さくなり、プロペラファンの運転時における騒音が大きくなる。また、ステーはファン及びファンの駆動手段（例えば電動モーター）を支持するための強度が要求されるが、プロペラファンの運転時における騒音を抑えようとしてステーを薄くすると、この強度が確保できない。特許文献１には、このような問題点は考慮されておらず、空気の流れ方向における寸法を制限しつつ騒音を低減し、さらにステーの支持強度を確保することに関して、改善の余地がある。

そこで、この発明は、上記に鑑みてなされたものであって、空気の流れ方向における寸法を制限しつつ騒音を低減し、さらに回転翼車や回転翼車駆動手段を支持する支持桁の強度を確保できるプロペラファンのシュラウド及びプロペラファンを提供することを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係るプロペラファンのシュラウドは、回転翼車駆動手段によって駆動される回転翼車を備えるプロペラファンのシュラウドであり、前記回転翼車駆動手段を取り付けて支持する取付台座と、前記取付台座から放射状に伸びて前記シュラウドの本体部に前記取付台座を取り付け、さらに、前記回転翼車が吐出する空気の流れ方向上流側から前記回転翼車が吐出する空気の流れ方向下流側に向かって、厚さが大きくなるとともに、前記回転翼車が吐出する空気の流れ方向下流側における縁部は、前記回転翼車の回転軸と平行な方向に向き、かつ前記回転翼車が吐出する空気の流れ方向上流側における縁部が、前記回転翼車の回転方向に対して反対方向に向くように傾斜する支持桁と、を含み、前記支持桁の断面形状は、前記支持桁の長手方向と直交する断面内における中心線を、仮想の中心点を中心とする円弧とし、この円弧の下流側から上流側に向かって半径を徐々に小さくした円を配置し、これらの円弧の２本の包絡線と、最下流側円弧と、最上流側の円弧と、で構成されることを特徴とする。

このプロペラファンのシュラウドは、回転翼車が吐出する空気が支持桁を通過する際には、回転翼車から吐出される空気の流れが、支持桁によって回転翼車の回転軸の方向に変更される。すなわち、支持桁は、回転翼車が吐出する空気の流れが持つ旋回成分を減少させるように整流する。また、支持桁の上流側は、回転翼車の回転方向に対して反対方向に向かって傾斜しているので、回転翼車が吐出する空気は、支持桁の上流側に沿って滑らかに流れて流れの方向が徐々に変更される。これらの作用によって、回転翼車と支持桁との圧力干渉を低減し、騒音源となる離散周波数成分の騒音発生を抑制できる。

また、支持桁は、上流側縁部から下流側縁部に向かって厚さが徐々に大きくなっており、かつ、下流側縁部が回転翼車の回転軸と平行な方向に向いている。この支持桁がこのような断面形状となっているため、支持桁の断面二次モーメントを大きくできる。また、支持桁の下流側においては断面積を十分に確保できる。これらの作用によって、特に、回転翼車の回転軸方向における強度を十分に確保することができる。その結果、空気の流れ方向における寸法を制限した場合であっても騒音を低減でき、また回転翼車や回転翼車駆動手段を支持する支持桁の強度も確保できる。

次の本発明に係るプロペラファンのシュラウドは、前記プロペラファンのシュラウドにおいて、前記支持桁は、取付台座側からシュラウドの本体部に向かうにしたがって、前記回転翼車が吐出する空気の流れ方向上流側における前記支持桁の縁部と、前記回転翼車の回転軸を含む平面との開きが大きくなることを特徴とする。

プロペラファンのシュラウドは、前記プロペラファンのシュラウドの構成を備えるので、前記プロペラファンのシュラウドと同様の作用、効果を奏する。さらに、このプロペラファンのシュラウドが備える支持桁は、取付台座側からシュラウドの本体部に向かって、すなわち、支持桁の長手方向外側に向かって、回転翼車の回転軸を含む平面に対する支持桁の上流側の傾きが大きくなる。これによって、支持桁の長手方向全域にわたって回転翼車と支持桁との圧力干渉を低減し、離散周波数成分の騒音発生をより効果的に抑制できる。

次の本発明に係るプロペラファンは、前記プロペラファンのシュラウドと、前記取付台座に取り付けられる回転翼車駆動手段と、前記回転翼車駆動手段により駆動される回転翼車と、を含んで構成されることを特徴とする。

このプロペラファンは、回転翼車が吐出する空気が支持桁を通過する際には、回転翼車から吐出される空気の流れが、シュラウドが備える支持桁によって回転翼車の回転軸の方向に変更される。すなわち、支持桁は、回転翼車が吐出する空気の流れが持つ旋回成分を減少させるように整流する。また、支持桁の上流側は、回転翼車の回転方向に対して反対方向に向かって傾斜しているので、回転翼車が吐出する空気は、支持桁の上流側に沿って滑らかに流れて流れの方向が徐々に変更される。これらの作用によって、回転翼車と支持桁との圧力干渉を低減し、騒音源となる離散周波数成分の騒音発生を抑制できる。

また、シュラウドが備える支持桁は、上流側縁部から下流側縁部に向かって厚さが徐々に大きくなっており、かつ、下流側縁部が回転翼車の回転軸と平行な方向に向いている。この支持桁がこのような断面形状となっているため、支持桁の断面二次モーメントを大きくできる。また、支持桁の下流側においては断面積を十分に確保できる。これらの作用によって、特に、回転翼車の回転軸方向における強度を十分に確保することができる。その結果、空気の流れ方向における寸法を制限した場合であっても騒音を低減でき、また回転翼車や回転翼車駆動手段を支持する支持桁の強度も確保できる。

この発明に係るプロペラファンのシュラウド及びプロペラファンは、空気の流れ方向における寸法を制限しつつ騒音を低減し、さらに回転翼車や回転翼車駆動手段を支持する支持桁の強度を確保できる。

以下、この発明につき図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、この発明を実施するための最良の形態（以下実施形態という）によりこの発明が限定されるものではない。また、下記実施形態における構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、あるいは実質的に同一のものが含まれる。本発明が適用できるプロペラファンは限定されるものではないが、本発明は、特に、プロペラファンが備える回転翼車の回転軸方向の寸法に制約があるプロペラファンに好適である。このようなプロペラファンとしては、例えば、乗用車やトラック等の車両に搭載される熱交換器の冷却に用いられるものがあげられる。

図１は、この実施形態に係るプロペラファンを車両用の熱交換器に取り付けた一例を示す平面図である。図１を用いて、この実施形態に係るプロペラファン１の搭載例を説明する。このプロペラファン１は、車両に搭載されるラジエーター２や凝縮器３等の熱交換器の冷却に用いられる。一般に、乗用車やトラック等の車両においては、エンジンの冷却水を冷却するラジエーター２や空調装置の凝縮器３を車両の進行方向前方（以下車両前方）Ｌに搭載し、走行風をこれらに導いて、冷却水を冷却したり冷媒を凝縮させたりする。

図１に示す例において、凝縮器３とラジエーター２とは締結器具４によって一体化されている。この実施形態に係るプロペラファン１は、ラジエーター２に取り付けられており、その取付位置は、車両の進行方向後方（以下車両後方）Ｔ側である。このように、この例では、凝縮器３とラジエーター２とプロペラファン１とが一体となって構成されて、車両のエンジンルームであって車両前方Ｌ側に搭載される。

図２は、この実施形態に係るプロペラファンを車両前方側から見た状態を示す正面図である。図３は、図２のＡ−Ａ矢視図である。図４は、この実施形態に係るプロペラファンが備える回転翼車を示す正面図である。なお、図２においては、回転翼車は省略してある。図３に示すように、この実施形態に係るプロペラファンは、図４に示す回転翼車８と、図２に示すシュラウド５と、図２、図３に示す電動モーター（回転翼車駆動手段）６とを含んで構成される。

図４に示す回転翼車８は、ハブ８Ｈと、この外周部に複数枚取り付けられる羽根８Ｗとで構成される。この回転翼車８は、７枚の羽根８Ｗを備えるが、羽根８Ｗの枚数はこれに限定されるものではない。図３に示すように、回転翼車８のハブ８Ｈは電動モーター６の回転軸６Ｓに取り付けられている。電動モーター６は、回転軸Ｚｆを中心として回転翼車８を回転させ、車両前方Ｌ側から車両後方Ｔに向かって空気Ｗを流す。その過程で、前記空気Ｗは、ラジエーター２や凝縮器３の内部を流れる冷却水や冷媒と熱交換する。ここで、回転翼車８の回転方向は、図２、図４中のＦｒ方向である。また、回転軸Ｚｆは、電動モーター６及び回転翼車８の回転軸となる。

シュラウド５は、回転翼車駆動手段である電動モーター６を取り付ける円板状の取付台座７を備える。図２に示すように、取付台座７は、回転軸Ｚｆから放射状に伸びる複数の支持桁１０によってシュラウド５の本体部５Ｂに支持される。取付台座７と本体部５Ｂとの間は、通風路９が形成される。なお、図２に示すように、通風路９は支持桁１０によって仕切られる。ここで、この実施形態において、支持桁１０の本数は１１本であるが、支持桁１０の本数はこれに限定されるものではない。

車両のエンジンルームは、車両の動力源であるエンジンの他、その補機類が搭載されるため、スペースの余裕が極めて小さい。特に、近年においては衝突安全性を向上させるため、車両の進行方向に対するクラッシャブルゾーンを確保する必要があり、エンジンルームに搭載される機器類は、車両の進行方向における寸法が制限される。このため、凝縮器３及びラジエーター２を冷却するプロペラファン１も、空気Ｗの流れ方向、すなわちプロペラファン１の回転翼車８の回転軸Ｚｆと平行な方向における寸法が制限される。

この寸法制限によって、支持桁１０と回転翼車８の羽根８Ｗとの間隔も制限を受け、十分な寸法を確保できない。ここで、プロペラファン１の運転中においては、回転翼車８が高速で回転することにより、静止側の支持桁１０と回転翼車８の羽根８Ｗとが高速で相対運動する。支持桁１０と回転翼車８の羽根８Ｗとの間隔が十分確保できない場合、支持桁１０と羽根８Ｗとの相対運動によって発生する圧力干渉を助長し、離散周波数騒音と呼ばれる耳障りな騒音を発生させる。そこで、この実施形態に係るプロペラファン１では、この問題に対処するため、シュラウド５が備える支持桁１０を、次のような構成とする。

図５は、この実施形態に係るプロペラファンのシュラウドが備える支持桁を示す平面図である。図５は、シュラウドが備える支持桁のうち１本を、車両前方側から見た状態を示す。図６、図７は、この実施形態に係るプロペラファンのシュラウドが備える支持桁の断面図である。図８−１は、図５のＢ−Ｂ断面図であり、図８−２は、図５のＣ−Ｃ断面図であり、また、図８−３は、図５のＤ−Ｄ断面図である。ここで、支持桁の断面というときには、支持桁の長手方向、すなわち回転翼車の径方向と直交する断面をいう。

この実施形態に係るプロペラファン１のシュラウド５が備える支持桁１０は、回転翼車８が吐出する空気の流れ方向上流側（図６のＩＮ側）から回転翼車８が吐出する空気の流れ方向下流側（図６のＯＵＴ側）に向かって、支持桁１０の厚さｈが大きくなるように構成される。そして、回転翼車８が吐出する空気の流れ方向上流側における支持桁１０の縁部（以下下流側縁部）１０ｔｏは、回転翼車８の回転軸Ｚｆと平行な方向に向き、かつ回転翼車８が吐出する空気の流れ方向上流側における支持桁１０の縁部（以下上流側縁部）１０ｔｉが、回転翼車８の回転方向Ｆｒに対して反対方向に向くように傾斜する。ここで、支持桁１０の厚さとは、支持桁１０の断面内における支持桁１０の中心線Ｓに直交する方向の寸法をいう。

このような構成により、回転翼車８が吐出する空気がこの支持桁１０を通過する際には、回転翼車８から吐出される空気の流れ（図６の矢印Ｗｉ）が、支持桁１０によって回転翼車８の回転軸Ｚｆの方向に変更される（図６の矢印Ｗｏ）。すなわち、支持桁１０は、回転翼車８が吐出する空気の流れが持つ旋回成分を減少させるように整流する。また、支持桁１０の上流側１０ｉは、回転翼車８の回転方向Ｆｒに対して反対方向に向かって傾斜しているので、回転翼車８が吐出する空気は、支持桁１０の上流側１０ｉに沿って滑らかに流れて、流れの方向が徐々に変更される。これらの作用によって、回転翼車８と支持桁１０との圧力干渉を低減し、騒音源となる離散周波数成分の騒音発生を抑制できる。

また、この支持桁１０は、上流側縁部１０ｔｉから下流側縁部１０ｔｏに向かって、支持桁１０の厚さｈが大きくなっており、かつ、下流側縁部１０ｔｏが回転翼車８の回転軸Ｚｆと平行な方向に向いている。すなわち、図６に示すように、支持桁１０の厚さは、上流側縁部１０ｔｉから下流側縁部１０ｔｏに向かって、ｈｉ、ｈｍ、ｈｏの順に大きくなっている。支持桁１０をこのような断面形状にすることで、断面二次モーメントを大きくし、また、支持桁１０の下流側１０ｏで断面積を確保して、回転翼車８の回転軸Ｚｆ方向の強度を十分に確保することができる。これによって、電動モーター６や回転翼車８の静荷重、振動荷重に加え、車載時における路面振動加速度に耐え得る十分な強度を確保できる。

ここで、支持桁１０の上流側１０ｉとは、回転翼車８の回転軸Ｚｆ方向における支持桁１０の長さＨのほぼ中心部Ｍよりも回転翼車８の羽根８Ｗ側の範囲をいう。また、支持桁１０の下流側１０ｏとは、回転翼車８の回転軸Ｚｆ方向における支持桁１０の長さＨのほぼ中心部Ｍよりも、回転翼車８が吐出する空気の流れ方向下流側（図６のＯＵＴ側）の範囲をいう。

上記支持桁１０の断面形状は、例えば図７に示すようにして構成することができる。支持桁１０の長手方向と直交する断面内における中心線をＳとする。この中心線Ｓを、仮想の中心点Ｐを中心とする１／４以下の円弧とし、下流側縁部１０ｔｏを構成する第１円Ｃ₁の中心を、中心線Ｓ上に配置する。そして、前記第１円Ｃ₁と同じく、前記中心線Ｓ上に中心を持ち、かつ前記下流側縁部１０ｔｏから上流側縁部１０ｔｉへの距離に応じて、上流側縁部１０ｔｉへ向かって半径を徐々に小さくした第２円Ｃ₂、第３円Ｃ₃・・・を配置する。そして、上流側縁部１０ｔｉを構成する第ｎ円Ｃ_nの中心を、中心線Ｓ上の最も上流側、すなわち回転翼車８と対向する位置に配置する。ここで、第１円Ｃ₁の半径をｒ₁、第２円の半径をｒ₂、・・・第ｎ円の半径をｒ_nとすると、ｒ₁＞ｒ₂＞ｒ_nとなる。

このように、下流側縁部１０ｔｏを構成する第１円Ｃ₁から順に上流側縁部１０ｔｉを構成する第ｎ円Ｃ_nを配置した後、第１円Ｃ₁から第２円Ｃ₂、第３円Ｃ₃、・・・、第ｎ円Ｃ_nの円周上の一部をそれぞれ含む包絡線で結ぶ。そして、２本の包絡線ＳＣ₁、ＳＣ₂と、空気の流れ方向下流側における第１円Ｃ₁の円弧と、空気の流れ方向上流側における第ｎ円Ｃ_nの円弧とで構成される輪郭が、この実施形態に係る支持桁１０の断面形状となる。なお、この実施形態に係る支持桁１０の断面形状を決定する手法は、これに限られるものではない。

この実施形態に係るシュラウド５が備える支持桁１０は、支持桁１０の長手方向外側（図５の矢印Ｄｏ方向）に向かって、すなわち、取付台座７側からシュラウド５の本体部５Ｂに向かうにしたがって、上流側縁部１０ｔｉの傾きが異なる。図７に示すように、円弧で構成される上流側縁部１０ｔｉと、支持桁１０の長手方向と直交する断面における支持桁１０の中心線Ｓとの交点ｊにおける上流側縁部１０ｔｉの接線をｌ１とする。そして、この接線ｌ１と直交する直線をｌ２としたとき、直線ｌ２と回転翼車８の回転軸Ｚｆを含む平面とがなす傾斜角度をθとする。すなわち、傾斜角度θは、上流側縁部１０ｔｉの傾き（回転翼車８の回転軸Ｚｆを含む平面に対する傾き）を示す。

図８−１〜図８−３に示すように、前記傾斜角度θは、支持桁１０の長手方向外側に向かうにしたがって大きくなる。すなわち、θ₃＞θ₂＞θ₁となる。すなわち、支持桁１０の長手方向内側（取付台座７側）から長手方向外側（シュラウド５の本体部５Ｂ）に向かうにしたがって、回転翼車８の回転軸Ｚｆを含む平面と上流側縁部１０ｔｉとの開きが大きくなっている。回転翼車８の周速度は、回転翼車８の内側から外側に向かって大きくなり、これにともなって回転翼車８が吐出する空気の流れは、旋回成分が強くなる。すなわち、回転翼車８が吐出する空気の流れは、回転翼車８の径方向外側に向かってそれぞれＷｉ、Ｗｍ、Ｗｏとなるが、回転翼車８の径方向外側に向かうにしたがって、回転翼車８が吐出する空気の流れは、回転翼車８の回転方向Ｆｒ方向の成分が大きくなる。

この実施形態に係るシュラウド５が備える支持桁１０は、回転翼車８の回転軸Ｚｆを含む平面と上流側縁部１０ｔｉとの開きを大きくする。これによって、支持桁１０の長手方向全域にわたって回転翼車８と支持桁１０との圧力干渉を低減し、離散周波数騒音の発生をより効果的に抑制できる。また、下流側縁部１０ｔｏは、回転翼車８の回転軸Ｚｆに向かっているため、断面二次モーメントを大きくして、十分な強度も確保できる。

図９は、この実施形態に係るプロペラファンを示す一部断面図である。図１０は、プロペラファンの通風範囲の説明図である。図１１は、回転翼車の羽根と熱交換器との距離に対する回転翼車の吐出流量、離散周波数ＢＰＦに基づく音響パワーに関する比騒音Ｋ_PWL-BPF、及び流量集中係数Ｒ値の関係を示す説明図である。ここで、図９に示す距離ｔは、回転翼車８の羽根８Ｗと熱交換器との距離を示す。

図１０を用いて図１１に示すＲ値を説明する。図１０の左側は、前記距離ｔが無限大、すなわち、回転翼車８の羽根８Ｗと熱交換器との距離が無限に離れた場合におけるプロペラファン１の通風範囲Ａ∞を示す。このときのＲ値は０であり、完全に均一に熱交換器からプロペラファンへ空気が流れる。図１０の右側は、前記距離ｔが０、すなわち、回転翼車８の羽根８Ｗと熱交換器との距離が存在しない場合におけるプロペラファン１の通風範囲Ａ₀を示す。このときのＲ値はおよそ２．５であり、回転翼車８の羽根８Ｗの部分を通って熱交換器から空気が流れる。ここでＲ値は、式（１）で表される。
Ｒ＝√（（１／Ａ）×∫_A（ｕ（ａ）−ｕ＿ａｖ）²ｄａ）・・・（１）
ここで、Ａは全領域の面積、ｕ（ａ）は微小領域ａにおける無次元速度である。また、ｕ＿ａｖは全領域における速度の平均値を無次元化したものであり、１となる。

図１１に示すように、前記距離ｔを大きくするにしたがって、すなわち、熱交換器と回転翼車８の羽根８Ｗとの距離を大きくするにしたがって、回転翼車８の吐出流量Ｑは大きくなる。また、Ｒ値をｔ₂よりも大きくすると、Ｒ値はほぼ一定の値に漸近する。したがって、回転翼車８の羽根８Ｗと熱交換器との距離ｔは、できるだけ大きく、少なくともｔ₂よりも大きくすることが好ましい。

しかし、前記ｔを大きくすると、回転翼車８の羽根８Ｗと支持桁１０との距離が接近する結果、離散周波数ＢＰＦ（Blade Passing Frequency）に基づく騒音成分（すなわち図１１のＢＰＦに基づく音響パワーに関する比騒音）が大きくなる。ここで、図１１中のＢＰＦ＿ＳＱは、支持桁の断面が矩形のＢＰＦに基づく騒音成分であり、ＢＰＦ＿Ｗは、この実施形態に係る支持桁１０のＢＰＦに基づく騒音成分である。回転翼車８の羽根８Ｗと熱交換器との距離ｔが同じ場合、この実施形態に係る支持桁１０は、矩形断面の支持桁と比較してＢＰＦに基づく騒音成分を小さくできる。すなわち、この実施形態に係る支持桁１０は、ＢＰＦに基づく騒音成分を抑制しつつ、回転翼車８の羽根８Ｗと熱交換器との距離ｔを大きくすることができる。その結果、ＢＰＦに基づく騒音成分を抑制しつつ、回転翼車８の吐出流量Ｑを大きくすることができる。次に、この実施形態に係るプロペラファンのシュラウドが備える支持桁の変形例を説明する。

図１２−１〜図１２−３は、この実施形態に係るプロペラファンのシュラウドが備える支持桁の変形例を示す説明図である。図１３は、この実施形態に係るプロペラファンのシュラウドが備える支持桁の変形例である。図１２−１に示す支持桁１０ａのように、２本の直線を組み合わせて中心線Ｓａを構成してもよい。また、図１２−２に示す支持桁１０ｂのように、３本の直線を組み合わせて中心線Ｓｂを構成してもよい。

図１２−３に示す支持桁１０ｃのように、上流側縁部１０ｃｔｉを円弧ではなく、シャープエッジ形状としてもよい。このようにすれば、回転翼車８が吐出する空気の抵抗をより低減できる。ここで、シャープエッジとは、上流側縁部１０ｃｔｉが円弧状である場合には、この円弧の半径が０．５ｍｍ以下である場合をいう。

さらに、図１３に示す支持桁１０ｄのように、下流側１０ｄｏに溝１０ｄｓを形成してもよい。このようにすれば、例えば、電動モーター６に電力を供給するための電線を溝１０ｄｓに格納できるので、スペースを有効活用できる。また、支持桁１０ｄの一部を除去することになるので、支持桁１０ｄを軽量化することができる。また、支持桁を中空構造としてもよい。この場合も、中空部に電線や信号線等を配置することができ、また、中空部を設けることにより軽量化を図ることができる。

以上、この実施形態及びその変形例では、支持桁の上流側を、回転翼車の回転方向に対して反対方向に向かって傾斜させているので、回転翼車が吐出する空気は、支持桁の上流側に沿って滑らかに流れて流れの方向が徐々に変更される。また、支持桁の下流側縁部は、回転翼車の回転軸と平行な方向に向いている。これによって、回転翼車が吐出する空気の流れが持つ旋回成分が減少するように整流されるので、回転翼車と支持桁との圧力干渉を低減し、騒音源となる離散周波数騒音の発生を抑制できる。

また、支持桁は、上流側縁部から下流側縁部に向かって厚さが徐々に大きくなっており、かつ、下流側縁部が回転翼車の回転軸と平行な方向に向いている。このような断面形状により、支持桁の断面二次モーメントを大きくできる。また、支持桁の下流側においては断面積を十分に確保できる。これらの作用によって、特に、回転翼車の回転軸方向における強度を十分に確保することができる。その結果、空気の流れ方向における寸法を制限した場合であっても騒音を低減でき、また回転翼車や回転翼車駆動手段を支持する支持桁の強度も確保できる。これによって、支持桁の本数を減らして、さらに空力抵抗及び騒音を低減することもできる。

以上のように、本発明に係るプロペラファンのシュラウド及びプロペラファンは、熱交換器の冷却に有用であり、特に、騒音の低減及び回転翼車や回転翼車駆動手段を支持する支持桁の強度を確保することに適している。

この実施形態に係るプロペラファンを車両用の熱交換器に取り付けた一例を示す平面図である。この実施形態に係るプロペラファンを車両前方側から見た状態を示す正面図である。図２のＡ−Ａ矢視図である。この実施形態に係るプロペラファンが備える回転翼車を示す正面図である。この実施形態に係るプロペラファンのシュラウドが備える支持桁を示す平面図である。この実施形態に係るプロペラファンのシュラウドが備える支持桁の断面図である。この実施形態に係るプロペラファンのシュラウドが備える支持桁の断面図である。図５のＢ−Ｂ断面図である。図５のＣ−Ｃ断面図である。図５のＤ−Ｄ断面図である。この実施形態に係るプロペラファンを示す一部断面図である。プロペラファンの通風範囲の説明図である。回転翼車の羽根と熱交換器との距離に対する回転翼車の吐出流量、離散周波数ＢＰＦに基づく音響パワーに関する比騒音Ｋ_PWL-BPF、及び流量集中係数Ｒ値の関係を示す説明図である。この実施形態に係るプロペラファンのシュラウドが備える支持桁の変形例を示す説明図である。この実施形態に係るプロペラファンのシュラウドが備える支持桁の変形例を示す説明図である。この実施形態に係るプロペラファンのシュラウドが備える支持桁の変形例を示す説明図である。この実施形態に係るプロペラファンのシュラウドが備える支持桁の変形例を示す説明図である。

符号の説明

１プロペラファン
２ラジエーター
３凝縮器
５シュラウド
５Ｂ本体部
６電動モーター
６Ｓ回転軸
７取付台座
８回転翼車
８Ｈハブ
８Ｗ羽根
９通風路
１０、１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄ支持桁
１０ｔｉ、１０ｃｔｉ上流側縁部
１０ｔｏ下流側縁部

Claims

回転翼車駆動手段によって駆動される回転翼車を備えるプロペラファンのシュラウドであり、
前記回転翼車駆動手段を取り付けて支持する取付台座と、
前記取付台座から放射状に伸びて前記シュラウドの本体部に前記取付台座を取り付け、さらに、前記回転翼車が吐出する空気の流れ方向上流側から前記回転翼車が吐出する空気の流れ方向下流側に向かって、厚さが大きくなるとともに、前記回転翼車が吐出する空気の流れ方向下流側における縁部は、前記回転翼車の回転軸と平行な方向に向き、かつ前記回転翼車が吐出する空気の流れ方向上流側における縁部が、前記回転翼車の回転方向に対して反対方向に向くように傾斜する支持桁と、
を含み、
前記支持桁の断面形状は、前記支持桁の長手方向と直交する断面内における中心線を、仮想の中心点を中心とする円弧とし、この円弧の下流側から上流側に向かって半径を徐々に小さくした円を配置し、これらの円弧の２本の包絡線と、最下流側円弧と、最上流側の円弧と、で構成されることを特徴とするプロペラファンのシュラウド。
前記支持桁は、取付台座側からシュラウドの本体部に向かうにしたがって、前記回転翼車が吐出する空気の流れ方向上流側における前記支持桁の縁部と、前記回転翼車の回転軸を含む平面との開きが大きくなることを特徴とする請求項１に記載のプロペラファンのシュラウド。
請求項１又は２に記載のプロペラファンのシュラウドと、
前記取付台座に取り付けられる回転翼車駆動手段と、
前記回転翼車駆動手段により駆動される回転翼車と、
を含んで構成されることを特徴とするプロペラファン。