JP6156061B2 - 送風装置 - Google Patents

Description

本発明は、ラジエータ等の熱交換器に空気を送風する送風装置に関するものである。

従来、ラジエータに空気を供給する軸流ファンと、軸流ファンを保持するとともにラジエータから軸流ファンに至る空気通路を形成するシュラウドとを備える送風装置が知られている。

通常、このような送風装置では、矩形状のラジエータに合わせてシュラウドも平面視矩形状に形成されている。このため、軸流ファンの径方向外側端部とシュラウドの周縁との間の長さ（以下、導風部分長さという）が長い部分と短い部分とが生じる。導風部分長さが長い部分では、軸流ファンに流入する空気流量が多くなるため迎え角が小さくなり、導風部分長さが短い部分では、軸流ファンに流入する空気流量が少なくなるため迎え角が大きくなる。

これにより、軸流ファンのブレードの翼面に生じる負圧が、導風部分長さが長い部分と短い部分とで異なり、交互に変動することになる。この圧力の変動が空気を揺らし、音波となって伝搬する。そして、上述したような平面視矩形状のシュラウドでは、その音波に周期性を持つため、軸流ファンの回転に同期した次数成分音が増大し、騒音が増大するという問題があった。

これに対し、特許文献１に記載の送風装置では、軸流ファンより空気流れ上流側のシュラウドの空気通路に開口部を設けることで、圧力のアンバランスを解消して一次および三次の回転騒音を低減している。さらに、この送風装置では、軸流ファンより空気流れ上流側のシュラウドの内面に内側に向かって突出する整流板を設けることで、二次および四次の回転騒音も低減している。

特開平６−４２４９８号公報

しかしながら、上記特許文献１に記載の送風装置では、微妙な圧力バランスをとる必要があるため、車両に搭載した場合、車両側に起因する圧力変動によって圧力バランスが変化し、充分な騒音低減効果が得られない可能性がある。

ところで、シュラウドを送風ファンに合わせたリング状に形成することで、シュラウドの導風部分長さを全周で一定とし、騒音を低減する手法が考えられる。しかしながら、シュラウドをリング状とすると、平面視矩形状のラジエータから流出した空気を送風ファンに導くことが困難となる。このため、ラジエータの冷却性能（熱交換性能）が低下するという問題がある。

本発明は上記点に鑑みて、熱交換器の熱交換性能を確保しつつ、騒音を確実に低減することができる送風装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明では、熱交換器（１）の空気流れ下流側に配置されるとともに、熱交換器（１）に空気を供給する軸流式の送風ファン（３）と、送風ファン（３）を保持するとともに、熱交換器（１）から送風ファン（３）に至る空気通路を形成するシュラウド（２）とを備える送風装置において、熱交換器（１）の外形は、空気流れ方向から見て矩形状となっており、熱交換器（１）の周縁における少なくとも１つの辺は、空気流れ方向から見たときに送風ファン（３）の径方向最外周部と重合配置されており、シュラウド（２）は、環状に形成され、送風ファン（３）が環状内部に回転可能に配置されるとともに、送風ファン（３）の外周を覆うリング部（２１）と、熱交換器（１）の空気流れ下流側の空間をリング部（２１）まで滑らかな流路によって接続する平面部（２２）と、平面部（２２）の熱交換器（１）に対向する面におけるリング部（２１）との接続部に設けられるとともに、送風ファン（３）の回転軸を中心として同心円状に形成された導風部（２４）とを有しており、導風部（２４）は、送風ファン（３）の径方向の長さが全周で一定になっており、導風部（２４）の一部は、空気流れ方向から見たときに、平面部（２２）の周縁（２２０）よりも、送風ファン（３）の径方向の外側に突出しており、平面部（２２）における導風部（２４）と導風部（２４）以外の部位との境には、空気流れ上流側に向かって突出する突起部（２６）が設けられていることを特徴とする。

これによれば、シュラウド（２）の平面部（２２）の熱交換器（１）に対向する面におけるリング部（２１）との接続部に、送風ファン（３）の回転軸を中心として同心円状に形成された導風部（２４）を設け、導風部（２４）の送風ファン（３）の径方向の長さを全周で一定とすることで、送風ファン（３）への導風部分長さを全周で一定とすることができる。これにより、送風ファン（３）のブレードの翼面の圧力変動がなくなるので、騒音を確実に低減できる。

このとき、熱交換器（１）の外形を空気流れ方向から見て矩形状とするとともに、熱交換器（１）の周縁における少なくとも１つの辺を、空気流れ方向から見たときに送風ファン（３）の径方向最外周部と重合配置することで、熱交換器（１）における当該少なくとも１つの辺において、周縁まで空気を供給することができる。このため、熱交換器（１）の熱交換性能を向上させることができる。したがって、熱交換器（１）の熱交換性能を確保しつつ、騒音を確実に低減することが可能となる。

なお、本発明における「重合配置」とは、完全に重合配置されていることのみを意味するものではなく、製造誤差、組付誤差によって微小にずれて配置されているものも「重合配置」という用語の範囲内に含むものとする。

また、本発明における「導風部（２４）の送風ファン（３）の径方向の長さを全周で一定」とは、導風部（２４）の送風ファン（３）の径方向の長さが全周で完全に一定であることのみを意味するものではなく、製造誤差の都合で微小に変化している略一定のものも含む意味である。

なお、この欄および特許請求の範囲で記載した各手段の括弧内の符号は、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ものである。

第１実施形態に係る送風装置の断面構成を示す図である。 第１実施形態におけるシュラウドを示す平面図である。 図２のＩＩＩ−ＩＩＩ断面図である。 図２のＩＶ矢視図である。 周波数と音圧との関係を示す特性図である。 第２実施形態におけるシュラウドを示す平面図である。 図６のＶＩＩ矢視図である。

以下、本発明の実施形態について図に基づいて説明する。なお、以下の各実施形態相互において、互いに同一もしくは均等である部分には、図中、同一符号を付してある。

（第１実施形態）
以下、本発明の第１実施形態について図１〜図５に基づいて説明する。図１に示すように、本実施形態で示される送風装置は、自動車のラジエータ１の冷却に用いられる送風装置として構成されたものである。送風装置は、シュラウド２と、軸流ファン３と、モータ４とを備えて構成されている。

ラジエータ１は、エンジン冷却水と外気とを熱交換してエンジン冷却水を冷却する熱交換器である。ラジエータ１の外形は、平面視、すなわち空気流れ方向から見て矩形状（本実施形態では略正方形状）となっている。

シュラウド２は、樹脂製（例えば、ガラス繊維入りポリプロピレン）であって、モータ４を保持するとともに、軸流ファン３により誘起される空気流がラジエータ１に流れるように空気流をガイドする部品である。シュラウド２は、ラジエータ１の車両後方側すなわち空気流れ下流側に配置されている。

シュラウド２は、環状（円筒状）に形成されるとともに、軸流ファン３の外周を覆うように構成されたリング部２１と、ラジエータ１の空気流れ下流側の空間をリング部２１まで滑らかな流路によって接続する平面部２２とを有している。このシュラウド２の詳細な構成については後述する。

軸流ファン３は、空気を送風する軸流式の送風ファンであり、回転軸を中心に回転するように構成されている。軸流ファン３は、回転中心に設けられるボス部３１から放射状に延びるとともに、回転方向に相互に離間して配設された複数のブレード３２を有している。また、軸流ファン３は、シュラウド２のリング部２１の内部に回転可能に配置されている。

本実施形態では、軸流ファン３の直径は、平面視において略正方形状のラジエータ１の周縁における各辺の長さと等しくなっている。このため、ラジエータ１の周縁における各辺は、空気流れ方向から見たときに軸流ファン３の径方向最外周部と重合配置されている。

モータ４は、軸流ファン３に回転動力を与える電動機であり、モータシャフト（図示せず）を有している。モータ４は、シュラウド２のリング部２１に設けられた複数のモータステー２３によって支持されている。そして、モータ４はモータシャフト（図示せず）を回転させることにより軸流ファン３を回転させ、軸流ファン３の軸線方向すなわち回転軸の軸方向に空気流を発生させる。以上が、送風装置の全体構成である。

次に、シュラウド２の詳細な形状について説明する。

図２に示すように、シュラウド２の平面部２２は、平面視、すなわち空気流れ方向から見て、ラジエータ１とほぼ同じ形状になっている。つまり、本実施形態では、平面部２２は、平面視において略正方形状（矩形状）となっている。

シュラウド２は、軸流ファン３の回転軸を中心として同心円状に形成された導風部２４を有している。導風部２４は、シュラウド２の平面部２２のラジエータ１に対向する面（空気流れ上流側の面）におけるリング部２１との接続部に設けられている。導風部２４は、全周にわたって、軸流ファン３の径方向の長さＬが一定になっている。

導風部２４の一部は、空気流れ方向から見たときに、平面部２２の周縁２２０よりも、軸流ファン３の径方向の外側に突出している。すなわち、導風部２４は、空気流れ方向から見たときに、平面部２２の周縁２２０よりも軸流ファン３の径方向の外側に突出する突出部２５を有している。本実施形態では、平面視正方形状に形成された平面部２２の周縁２２０における各辺に、突出部２５が設けられている。

図２および図３に示すように、突出部２５を除いた平面部２２における導風部２４と導風部２４以外の部位との境には、空気流れ上流側に向かって突出する突起部２６が設けられている。本実施形態では、突起部２６は、平面視正方形状に形成された平面部２２の四隅に対応する部位にそれぞれ設けられている。

より詳細には、突起部２６は、突出部２５における軸流ファン３の径方向の外側端面２５０と連続して設けられている。すなわち、軸流ファン３の回転軸を中心とした同一の同心円の円上に、突出部２５の外側端面２５０と突起部２６とが配置されている。これにより、本実施形態では、平面部２２におけるリング部２１との接続部と、突出部２５の外側端面２５０又は突起部２６との間に、導風部２４が形成されている。

図４に示すように、突起部２６には、空気流れ下流側に向かって切り欠かれた切り欠き２７が形成されている。切り欠き２７は、等間隔（本実施形態では、１０°ピッチ）に複数設けられている。

ここで、図５は、送風装置における周波数と音圧との関係を示す特性図である。図５において、実線は本実施形態に係る送風装置の騒音を示しており、破線は比較例に係る送風装置（本実施形態に係る送風装置に対して導風部２４が設けられていないもの）の騒音を示している。図５から明らかなように、本実施形態に係る送風装置では、比較例に係る送風装置と比較して、回転次数成分音を低減することができる。

以上説明したように、本実施形態では、シュラウド２の平面部２２のラジエータ１に対向する面におけるリング部２１との接続部に、軸流ファン３の回転軸を中心として同心円状に形成された導風部２４を設けるとともに、導風部２４の軸流ファン３の径方向の長さを全周で一定としている。これによれば、軸流ファン３への導風部分長さを全周で一定とすることができるので、軸流ファン３のブレード３２の翼面の圧力変動をなくすことができる。このため、回転次数成分音を低減でき、騒音を確実に低減できる。

ところで、本実施形態では、ラジエータ１の周縁における各辺を、空気流れ方向から見たときに軸流ファン３の径方向最外周部と重合配置している。これにより、軸流ファン３によって誘起された空気流が、ラジエータ１の全面に供給され易くなるので、ラジエータ１の冷却性能を向上させることができる。したがって、ラジエータ１の冷却性能を確保しつつ、騒音を確実に低減することが可能となる。

このとき、空気流れ方向から見たときにラジエータ１の周縁と軸流ファン３の径方向最外周部とが重合配置されている部位では、シュラウド２の平面部２２の径方向長さが極端に短くなり、導風部２４を設けることが困難となる。

これに対し、本実施形態では、平面部２２に、空気流れ方向から見たときに、平面部２２の周縁２２０よりも軸流ファン３の径方向の外側に突出する突出部２５を設け、この突出部２５を導風部２４の一部としている。これにより、ラジエータ１の冷却性能向上と騒音の低減とを両立することが可能となる。

また、本実施形態では、突起部２６に、空気流れ下流側に向かって切り欠かれた切り欠き２７を形成している。これによれば、平面視矩形状のシュラウド２の平面部２２の四隅から、軸流ファン３に空気を導入しやすくなるので、当該四隅部分の風量低下を抑制できる。このため、騒音をより確実に低減することが可能となる。

（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態について図６および図７に基づいて説明する。図６および図７に示すように、本第２実施形態では、突起部２６に切り欠き２７が設けられていない。すなわち、突起部２６の空気流れ方向の長さが一定になっている。本実施形態によっても、軸流ファン３への導風部分長さを全周で一定とすることができるので、上記第１実施形態と同様の効果を得ることが可能となる。

（他の実施形態）
本発明は上述の実施形態に限定されることなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内で、以下のように種々変形可能である。

（１）上記第１実施形態では、突起部２６に、空気流れ下流側に向かって切り欠かれた切り欠き２７を等間隔に複数設けた例について説明したが、切り欠き２７の構成はこれに限定されない。例えば、突起部２６に切り欠き２７を１つ設けてもよいし、各突起部２６に複数の切り欠き２７を任意に設けてもよい。

（２）上記各実施形態では、ラジエータ１およびシュラウド２の平面部２２を平面視略正方形状に形成するとともに、ラジエータ１の周縁の全辺を、空気流れ方向から見たときに軸流ファン３の径方向最外周部と重合配置した例について説明したが、ラジエータ１、シュラウド２および軸流ファン３の構成はこれに限定されない。

すなわち、例えば、ラジエータ１およびシュラウド２の平面部２２を長方形状に形成するとともに、ラジエータ１の周縁のうち２つの長辺を、空気流れ方向から見たときに軸流ファン３の径方向最外周部と重合配置してもよい。また、ラジエータ１の周縁のうち１つの長辺を、空気流れ方向から見たときに軸流ファン３の径方向最外周部と重合配置してもよい。

（３）上記各実施形態では、軸流ファン３の空気流れ上流側に設ける熱交換器としてラジエータ１を採用した例について説明したが、これに限らず、熱交換器として、冷凍サイクル内を循環する冷媒と空気とを熱交換して冷媒を放熱させる放熱器を採用してもよい。また、ラジエータ１の空気流れ上流側に放熱器が設けられていてもよい。

１ ラジエータ（熱交換器）
２ シュラウド
３ 軸流ファン（送風ファン）
２１ リング部
２２ 平面部
２４ 導風部
２５ 突出部
２６ 突起部

Claims (3)

1. 熱交換器（１）の空気流れ下流側に配置されるとともに、前記熱交換器（１）に空気を供給する軸流式の送風ファン（３）と、
   前記送風ファン（３）を保持するとともに、前記熱交換器（１）から前記送風ファン（３）に至る空気通路を形成するシュラウド（２）とを備える送風装置であって、
   前記熱交換器（１）の外形は、空気流れ方向から見て矩形状となっており、
   前記熱交換器（１）の周縁における少なくとも１つの辺は、空気流れ方向から見たときに前記送風ファン（３）の径方向最外周部と重合配置されており、
   前記シュラウド（２）は、
   環状に形成され、前記送風ファン（３）が環状内部に回転可能に配置されるとともに、前記送風ファン（３）の外周を覆うリング部（２１）と、
   前記熱交換器（１）の空気流れ下流側の空間を前記リング部（２１）まで滑らかな流路によって接続する平面部（２２）と、
   前記平面部（２２）の前記熱交換器（１）に対向する面における前記リング部（２１）との接続部に設けられるとともに、前記送風ファン（３）の回転軸を中心として同心円状に形成された導風部（２４）とを有しており、
   前記導風部（２４）は、前記送風ファン（３）の径方向の長さが全周で一定になっており、
   前記導風部（２４）の一部は、空気流れ方向から見たときに、前記平面部（２２）の周縁（２２０）よりも、前記送風ファン（３）の径方向の外側に突出しており、
   前記平面部（２２）における前記導風部（２４）と前記導風部（２４）以外の部位との境には、空気流れ上流側に向かって突出する突起部（２６）が設けられていることを特徴とする送風装置。
2. 前記突起部（２６）には、空気流れ下流側に向かって切り欠かれた切り欠き（２７）が形成されていることを特徴とする請求項１に記載の送風装置。
3. 前記切り欠き（２７）は、等間隔に複数設けられていることを特徴とする請求項２に記載の送風装置。

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