JP5965296B2 - 車両用冷却ファン装置 - Google Patents
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Description
しかし、渋滞によって走行による空気流が不足する場合等を考慮して、一般的には、ラジエータやコンデンサの背面には、走行による空気流と同一方向の空気流を発生可能な冷却ファンが設けられている。そして、当該冷却ファンの空気流を効率よく利用するために箱状のファンシュラウドが構成され、当該ファンシュラウドにラジエータ、コンデンサ、冷却ファン等が収容されている。
近年では、ファンシュラウドと冷却ファンを備えた、種々の車両用冷却ファン装置が提案されている。
また特許文献2に記載された従来技術には、空気流の流量をより多くするために、より大径の2個の冷却ファンを、一部が重なるようにファンシュラウドに配置している。しかし、冷却ファンが重なっている個所では空気流の速度が速く、冷却ファンを駆動した場合に不快な騒音が発生する可能性があるので、ファンブレードの形状を特殊な形状にする等して騒音を抑制している。なお当該従来技術では、冷却ファンが重なっているので、各冷却ファンの作動空間を仕切る隔壁は設けられていない。
また特許文献2に記載された従来技術では、冷却ファンの駆動に伴う騒音を低減するために、ファンブレードの形状を特殊な形状にしたり、一方の冷却ファンの径に対する他方の冷却ファンの径の比を限定したり、冷却ファンの重なる範囲を限定したりしており、構造が複雑であるとともに、設計の自由度が大きく限定される。なお、騒音の発生源が冷却ファンではなく空気流が通過するラジエータ側の形状等である場合は適切に騒音を低減することができない。
なお、冷却ファンによる空気流が均一でなく部分的に流速の速い部分が存在すると、冷却ファンの駆動に伴う騒音が発生し易い。また一般的に、冷却ファンの回転数が比較的高い場合も、冷却ファンの駆動に伴う騒音が発生し易い。これより、騒音を抑制する方法として、以下の(1)〜(3)の方法が考えられる。
(1)冷却ファンの回転数を低下させる。
(2)ファンコントローラを用いて冷却ファンの回転数を可変制御し、騒音が発生し易い回転数を避けて冷却ファンを制御する。
(3)冷却ファンによる空気流の流速が速い部分に障害物(遮蔽板等)を配置して、流速の速い部分をなくし、流速をより均一化する。
しかし、上記の(1)〜(3)の方法は、どれも冷却性能の低下が懸念されるので、好ましくない。
また、冷却ファンの羽枚数を増加して流速をより均一化する方法や、冷却ファンの周囲のスペースを拡大して流速をより均一化する方法も考えられるが、羽枚数を増加する方法では、騒音の発生源が冷却ファンではなく空気流が通過するラジエータ側の形状等である場合、適切に騒音を低減することができない。また周囲のスペースを拡大する方法は、車両という限られたスペース内では、実施が非常に困難である。
本発明は、このような点に鑑みて創案されたものであり、車両内の限られたスペースにおいて、よりシンプルな構造にて、冷却性能を低下させることなく、冷却ファンの駆動に伴う騒音をより低減することが可能な車両用冷却ファン装置を提供することを課題とする。
まず、本発明の第1の発明は、車両の進行方向が開口してラジエータまたはコンデンサの少なくとも一方を収容した箱状形状のファンシュラウドと、前記ファンシュラウドにおける車両の進行方向とは反対の側に設けられた冷却ファンと、を備えた車両用冷却ファン装置において、前記冷却ファンは2つ以上が、互いの中心軸が上下方向に所定距離だけ離れるように、前記ファンシュラウドにおけるファン取付面に配置されており、隣り合う前記冷却ファンの間には、前記ファン取付面に、上方から下方へと向かうとともに前記ラジエータまたは前記コンデンサに向かう方向に突出した遮蔽リブであって、それぞれの前記冷却ファンの外周を囲むように前記ファンシュラウドから円筒状に突出するように形成されたそれぞれの円筒部とは異なるものでありかつ前記円筒部とは異なる位置に配置された前記遮蔽リブ、が設けられており、前記遮蔽リブにおける上端近傍部または下端近傍部の少なくとも一方には、前記冷却ファンの駆動によって発生する騒音を低減するための切欠き部が設けられている、車両用冷却ファン装置である。
これにより、切欠き部が無い場合と比較して、遮蔽リブの切欠き部の近傍では、冷却ファンの駆動時に、冷却ファンに流れ込んでくる空気が多くなるので、空気流の流速が低減される。そして空気流の流速が低減されることで、冷却ファンの駆動に伴う騒音をより低減することができる。
なお、空気流の流速を低減するので、騒音源が冷却ファンであっても、ラジエータ等の側であっても、騒音の低減に有効である。また、ファンシュラウド内の遮蔽リブの一部に切欠き部を設けるだけであるので、冷却性能も低下せず、非常にシンプルな構造で騒音の低減を実現することができる。
車両のデザイン上の都合、または空気抵抗低減の為、ラジエータグリルが縮小又は廃止され、車両の前部に設けられる空気取り入れ口が、車両下方の、主にはバンパーに設定される傾向がある。この為、車両用冷却ファン装置における下方に走行風が多く流入するので、下方で流速が早くなりやすい傾向がある。
しかし、遮蔽リブの下端近傍部に切欠き部を設けることで、空気流の流速が低減され、冷却ファンの駆動に伴う騒音をより低減することができる。また、ファンシュラウド内の遮蔽リブの一部に切欠き部を設けるだけであるので、冷却性能も低下せず、非常にシンプルな構造で騒音の低減を実現することができる。
以下、図1〜図3を用いて、第1の実施の形態の車両用冷却ファン装置1について説明する。
車両用冷却ファン装置1は、コンデンサ41またはラジエータ42の少なくとも一方を収容した箱状のファンシュラウド30と、当該ファンシュラウド30における車両の進行方向とは反対の側に設けられた冷却ファン10、20を備えている。なお本実施の形態の説明では、ファンシュラウド30にコンデンサ41及びラジエータ42の双方を収容している例を説明するが、コンデンサ41とラジエータ42の、どちらが車両の進行方向の側であってもよい。
ファンシュラウド30は、上面パネル30A、底面パネル30B、右側面パネル30C、左側面パネル30D、背面パネル30E(ファン取付面に相当)を有して車両の進行方向の側にはパネルが無く開口している箱状形状であり、背面パネル30Eには、冷却ファン10、20の径に対応する径の取付孔H1、H2が設けられている。そして取付孔H1、H2には冷却ファン10、20が取り付けられている。
車両が走行している場合、あるいは冷却ファン10、20が駆動されている場合では、当該開口している側から冷却ファンの取付孔へと空気が流れ、開口している側から流入した空気がファンシュラウド30に収容されているコンデンサ41及びラジエータ42を冷却する。
また各冷却ファン10、20の径は、冷却ファンによる空気流の流量をより多くするために、背面パネル30Eに取付可能な径であって可能な限り大きな径に設定されている。そのため、図2に示すように、冷却ファン10と冷却ファン20は、水平方向に並ぶように背面パネル30Eに配置することが困難であり、互いの中心軸Z10、Z20が、上下方向に所定距離(図2の例では距離D1)だけ離れるように配置されている。
また、車両の搭載スペースも限られているので、冷却ファン10、20は、X軸方向に重ならないように配置されている。
ファンシュラウド30内の上端から下端へと遮蔽リブ30Fが設けられていることで、冷却ファン10による空気流の有効範囲と、冷却ファン20による空気流の有効範囲とが仕切られている。
車両用冷却ファン装置1は、車両の限られたスペース内(エンジンルーム内)に配置されており、周囲には種々の機器や部材が配置されている。
車両用冷却ファン装置1がエンジンルーム内に搭載された状態では、一般的に、エンジンの前方に配置される。車両用冷却ファン装置1の上方はボンネットで覆われると共に、下方は路面に開放されており、車両用冷却ファン装置1の前方は、図3の例に示すように、バンパー50で覆われている。そしてバンパー50の下方には、車両用冷却ファン装置1の為の、空気取り入れ用の開口部51が形成されている。
なお高流速領域A1は、より下方に配置された冷却ファン(図2の場合、冷却ファン10)の側における下方の領域であり、他の領域よりも空気の流れが速い高流速領域A1では、ラジエータ、コンデンサ、ファンブレード等を通過する速い空気流によって騒音が発生し易い。
なお冷却ファン10、20の領域内(取付孔H1、H2の内側であって前記空気排出領域)における各位置の流速を測定するには、例えば、冷却ファンの径よりも小さな径の流量センサを近づけて領域内の各位置の空気の流量を計測することで、所望する部分の流速を測定することができる(流量から流速に換算する)。
そこで図3に示すように、冷却ファンの有効範囲を仕切っている遮蔽リブ30Fの下端近傍部に切欠き部K1を設ける。
この切欠き部K1により、冷却ファン10が駆動された際、切欠き部K1を通って冷却ファン20の側からも空気が流入し、切欠き部K1が無い状態と比較してより多くの空気が流入するので、高流速領域A1における空気の流速をより低減させることができる。
これにより、空気の流れが速い領域がなくなり、空気の流れの速度が均一化され、冷却ファンの駆動に伴う騒音を低減することができる。
次に図4及び図5を用いて、第2の実施の形態の車両用冷却ファン装置1Aについて説明する。
第2の実施の形態は、第1の実施の形態に対して、冷却ファン10の下方の高流速領域A1だけでなく冷却ファン20の上方の高流速領域A2にも、空気の流れが速い領域が存在する場合の例を示している。車両用冷却ファン装置1Aの搭載位置や車両の走行状態によって、高流速領域A1及び高流速領域A2において空気の流れが速くなる場合がある。
この場合、図5に示すように、遮蔽リブ30Fにおける下端近傍部に切欠き部K1を設けるとともに、上端近傍部にも切欠き部K2を設ける。
この切欠き部K1、K2により、冷却ファン10、20が駆動された際、高流速領域A1に対しては切欠き部K1を通って冷却ファン20の側からも空気が流入し、高流速領域A2に対しては切欠き部K2を通って冷却ファン10の側からも空気が流入し、高流速領域A1、A2における空気の流速をより低減させることができる。
これにより、空気の流れが速い領域がなくなり、空気の流れの速度が均一化され、冷却ファンの駆動に伴う騒音を低減することができる。
なお、遮蔽リブ30Fは、隣り合う冷却ファンの互いの干渉を回避するために設けているので、切欠き部を設けることは好ましくない可能性が考えられる。しかし、図4及び図5に示すように、冷却ファン10の高流速領域A1の流速を低減する切欠き部K1は下端近傍部に設けられており、干渉の可能性が考えられる冷却ファン20は上方に配置されているので、切欠き部K1と冷却ファン20とが離れており、問題となるような干渉はほとんど発生しない。同様に、冷却ファン20の高流速領域A2の流速を低減する切欠き部K2は上端近傍部に設けられており、干渉の可能性が考えられる冷却ファン10は下方に配置されているので、切欠き部K2と冷却ファン10とが離れており、問題となるような干渉はほとんど発生しない。
以上に説明したように、遮蔽リブ30Fの上端近傍部、下端近傍部の少なくとも一方に切欠き部を設ける、という非常にシンプルな構造にて、切欠き部の近傍において空気の流速をより低減し、冷却ファンの駆動に伴う騒音をより低減することが可能となる。なお本実施の形態にて説明した車両用冷却ファン装置は、ファンシュラウド内の遮蔽リブに切欠き部を設けるだけの非常にシンプルな構造であるので、冷却性能を低下させることもなく、新たなスペースも必要とせず、車両内の限られたスペースに従来どおり収めることができる。
例えば、本実施の形態の説明では、ファンシュラウド30内に、ラジエータ42またはコンデンサ41を収容しているが、ファンシュラウドは、ラジエータまたはコンデンサに空気流を誘導できればよい。具体的には、ファンシュラウド内にラジエータを収容せず、ラジエータの上下左右の外枠に、ファンシュラウドの前端縁が近接して配置されている構造においても、本発明を実施することはできる。
また、本実施の形態の説明では、ファンシュラウド30の形状を直方体の箱状形状とした例を説明したが、ファンシュラウド30の形状は、箱状形状であればよく、直方体に限定されるものではない。
また、本実施の形態の説明では、2個の冷却ファン10、20を有する例を説明したが、冷却ファンは2個以上であれば何個でもよい。
また、冷却ファン10、20は、電動ファンに限定されず、エンジンの回転動力が伝達されたベルト等にて駆動されるように構成されていてもよい。
10、20 冷却ファン
30 ファンシュラウド
30E 背面パネル(ファン取付面)
30F 遮蔽リブ
41 コンデンサ
42 ラジエータ
A1、A2 高流速領域
H1、H2 取付孔
K1、K2 切欠き部
Claims (3)
- 車両の進行方向が開口してラジエータまたはコンデンサの少なくとも一方を収容した箱状形状のファンシュラウドと、
前記ファンシュラウドにおける車両の進行方向とは反対の側に設けられた冷却ファンと、を備えた車両用冷却ファン装置において、
前記冷却ファンは2つ以上が、互いの中心軸が上下方向に所定距離だけ離れるように、前記ファンシュラウドにおけるファン取付面に配置されており、
隣り合う前記冷却ファンの間には、前記ファン取付面に、上方から下方へと向かうとともに前記ラジエータまたは前記コンデンサに向かう方向に突出した遮蔽リブであって、それぞれの前記冷却ファンの外周を囲むように前記ファンシュラウドから円筒状に突出するように形成されたそれぞれの円筒部とは異なるものでありかつ前記円筒部とは異なる位置に配置された前記遮蔽リブ、が設けられており、
前記遮蔽リブにおける上端近傍部または下端近傍部の少なくとも一方には、前記冷却ファンの駆動によって発生する騒音を低減するための切欠き部が設けられている、
車両用冷却ファン装置。 - 車両の進行方向に開口して、ラジエータまたはコンデンサの少なくとも一方に空気流を誘導するファンシュラウドと、
前記ファンシュラウド内に収容された複数の冷却ファンと、を備えた車両用冷却ファン装置において、
前記複数の冷却ファンの内、少なくとも隣り合う2つの冷却ファンが並列に配置され、かつ、互いの中心軸が上下方向に所定距離だけ離れるように、配置されており、
前記冷却ファンの間には、前記ファンシュラウド内に、上方から下方へと向かうとともに前記冷却ファンの間を仕切る遮蔽リブであって、それぞれの前記冷却ファンの外周を囲むように前記ファンシュラウドから円筒状に突出するように形成されたそれぞれの円筒部とは異なるものでありかつ前記円筒部とは異なる位置に配置された前記遮蔽リブ、が設けられており、
前記遮蔽リブにおける上端近傍部または下端近傍部の少なくとも一方には、前記冷却ファンの駆動によって発生する騒音を低減するための切欠き部が設けられている、
車両用冷却ファン装置。 - 請求項1または2に記載の車両用冷却ファン装置であって、
前記切欠き部は、前記遮蔽リブにおける下端近傍部に設けられている、
車両用冷却ファン装置。
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