JP6406068B2 - 送風装置 - Google Patents

Description

本発明は、軸流型ファンの外側を囲むように配されるファンシュラウドを備える送風装置に関する。

特許文献１には、自動車のラジエータの冷却に用いられる送風装置として軸流型ファンを備えるものが記載されている。

この特許文献１のような送風装置においては、ファンシュラウド全体の形状に起因する、ファン外周における吸い込み風量の分布が、騒音発生の一要因になることがわかっている。

特許第５５４９６８６号公報

近年、車両における静音性に係る要求の高さにより、ファンの回転騒音に関するピーク音、例えば１次成分等のピーク音を低減することが求められている。なお、回転騒音は、回転体とその周辺から引き込まれる空気との干渉現象により著しく増大し、単一周波数成分で特に高い音圧となることが知られている。例えば、ファンシュラウドを備える送風装置についてバンドパスフィルタ（band pass filter）をかけて騒音測定した場合でも、回転騒音に関わるピーク音が発生するという問題がある。

特許文献１のように、ファンシュラウドの導風部に広い部分と狭い部分ができる場合には、当該広い部分に沿って流れる空気と狭い部分に沿って流れる空気との風量に差が生じ、ファン外周における吸入風量が不均一になる。このため、ファン全周域における空気の流れに不均衡が生じ、ファンの回転に伴う騒音、いわゆる回転騒音が発生するという問題がある。

以上のように、ファンシュラウドに沿って流れる空気は、ファン外周の周辺の導風部の形状によって特有の流れを形成する。このようにファンシュラウドを有する送風装置においては、装置特有の空気流れに起因するファンの回転騒音を低減することが重要な課題となっている。

そこで、本発明は上記問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、回転騒音に関わるピーク騒音レベルを低減可能なファンシュラウドを有する送風装置を提供することである。

上記目的を達成するために以下の技術的手段を採用する。また、特許請求の範囲及びこの項に記載した括弧内の符号は、ひとつの態様として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って、本発明の技術的範囲を限定するものではない。

開示する送風装置に係る発明のひとつは、空気を送風する複数個のブレード（３０）を有する軸流型のファン（３）と、ファンを支持するファンシュラウド（２）と、を備え、
ファンシュラウドは、ブレードの先端との間に隙間をあけてファンの外周を取り囲むリング部（２１）と、ファンシュラウドの外周縁（２２）とリング部を連絡する部分であってファンにより吸入される空気をリング部の内側に誘導する導風部（２３）と、を有し、
ファンシュラウドの外周縁（２２）には、外周縁における隣り合う角部（２２ａ）と角部（２２ｄ）の間に、リング部までの距離が当該角部間で最も短い特定縁部（２２ａｄ）が設けられ、
特定縁部に対応する位置のリング部においてブレードよりも送風空気の下流に設けられて、リング部から、ファンの外周よりもファンの中心寄りに位置するように延びる遮蔽部（２４）を有し、
遮蔽部が設けられる位置に対応する特定縁部は、ファンシュラウドの外周縁において、リング部までの距離が最も短い部位であることを特徴とする。

発明者らの鋭意研究により、以下のことがわかっている。従来のファンシュラウドの導風部において、ファンシュラウドの外周縁における隣り合う角部の間に設けられた特定縁部からリング部に至る狭い部分とそれ以外の広い部分とでは、流れる空気の風量に差が生じる。このため、ファン外周における吸入風量が不均一になることにより、ファン全周域における空気の流れに不均衡が生じて、ファンの回転騒音が発生する。

そこで本発明によれば、リング部において特定縁部に対応する部位に、ブレードよりも送風空気の下流を遮る遮蔽部を備えることにより、導風部から遮蔽部に向けて流れる空気の量を抑制することができる。この遮蔽部による空気量の抑制によって、ファン外周における吸入風量の不均一状態を改善でき、ファン全周域における圧力変動も抑制することができる。したがって、ファンの回転騒音に関わるピーク騒音レベルの低減を図る送風装置を提供することができる。
開示する送風装置に係る発明のひとつは、空気を送風する複数個のブレード（３０）を有する軸流型のファン（３）と、ファンを支持するファンシュラウド（２）と、を備え、
ファンシュラウドは、ブレードの先端との間に隙間をあけてファンの外周を取り囲むリング部（２１）と、ファンシュラウドの外周縁（２２）とリング部を連絡する部分であってファンにより吸入される空気をリング部の内側に誘導する導風部（２３）と、を有し、
ファンシュラウドの外周縁（２２）には、外周縁における隣り合う角部（２２ａ）と角部（２２ｄ）の間に、リング部までの距離が当該角部間で最も短い特定縁部（２２ａｄ）が設けられ、
特定縁部に対応する位置のリング部においてブレードよりも送風空気の下流に設けられて、リング部から、ファンの外周よりもファンの中心寄りに位置するように延びる遮蔽部（２４）を有し、
遮蔽部は、その先端がファンの回転方向に進むにつれてファンの中心に近くなるように形成され、
ブレードにおける回転方向の前縁部（３０ａ）は、前縁部のうち、ファンの中心から最も離れた位置の外側端（３０ａｔ）が最も回転方向に進んだ位置となるように構成されており、
前縁部について外側端から回転方向とは反対方向に所定の周方向長さ（Ｃ）変位した点における接線（ｔ１）と、ブレードの外周上を、外側端から回転方向とは反対方向に所定の周方向長さ（Ｃ）変位した点における接線（ｔ２）と、がなす角度をブレード先端角度（Ａ）と定義し、
遮蔽部の先端上を、回転方向の反対側に位置する遮蔽部の後縁部（２４ａ）から回転方向に所定の周方向長さ（Ｃ）変位した点における接線（ｔ３）と、遮蔽部の基端（２４ｃ）上を、後縁部から回転方向に所定の周方向長さ（Ｃ）変位した点における接線（ｔ４）と、がなす角度を遮蔽部角度（Ｂ）と定義した場合、
遮蔽部角度（Ｂ）は、ブレード先端角度（Ａ）を２倍した値よりも小さいことを特徴とする。

本発明の第１実施形態に係る送風装置を説明するための背面図である。 第１実施形態のファンシュラウドを示す背面図である。 ファンシュラウドの導風部における、第１の領域（狭小部）を除く第２の領域（広大部）での空気流れを説明するための部分断面図である。 ファンシュラウドの導風部における、第１の領域（狭小部）での空気流れを説明するための部分断面図である。 比較例１の送風装置について、騒音測定した実験結果である。 第１実施形態の送風装置について、騒音測定した実験結果である。 第１実施形態の遮蔽部の形状を説明するための部分拡大図である。 第１実施形態の遮蔽部とブレードとの位置関係を説明するための部分拡大図である。 ブレードの前縁部と遮蔽部の先端との重なり箇所が同じ位置である送風装置の一例について説明する図面である。 第２実施形態において、ブレードの前縁部と遮蔽部の先端との重なり箇所が移動することを説明するための図面である。 第２実施形態において、ブレード先端角度と遮蔽部角度との間に成り立つ関係について説明するための図面である。 ブレード先端角度と遮蔽部角度との最適な関係について説明するための図面である。

以下に、図面を参照しながら本発明を実施するための複数の形態を説明する。各形態において先行する形態で説明した事項に対応する部分には同一の参照符号を付して重複する説明を省略する場合がある。各形態において構成の一部のみを説明している場合は、構成の他の部分については先行して説明した他の形態を適用することができる。各実施形態で具体的に組み合わせが可能であることを明示している部分同士の組み合わせばかりではなく、特に組み合わせに支障が生じなければ、明示してなくとも実施形態同士を部分的に組み合わせることも可能である。

（第１実施形態）
本発明の一実施形態である第１実施形態の送風装置１について図１〜図８にしたがって説明する。第１実施形態では、送風装置の一例として、車両にエンジン等を冷却するために搭載されるラジエータに対して送風を提供する装置について説明する。

図１に示すように、送風装置１は、１個の軸流型のファン３と、ファン３を回転駆動するモータ３２を支持し、ファン３が吸入する空気を導くファンシュラウド２と、を備える。ファン３は、回転の中心となるボス部と、ボス部から放射状に延びる複数個のブレード３０と、を備える。複数個のブレード３０は、その一端はボス部と一体であり、他端は円形のリング部３１と一体になるように構成されている。ファン３は、回転動力を与えるモータ３２を備えている。モータ３２は、回転軸であるモータシャフトを有する。モータシャフトとボス部とは固定部材により連結されている。モータ３２は、電動式であり、例えばフェライト式の直流モータで構成する。モータ３２には、アーマチャへ電力を供給するためのハーネス部が接続され、このハーネス部はコネクタ等を介して車両のバッテリに接続されている。

ファン３は、熱交換器の一例であるラジエータ４よりも吸入空気の下流側に配置されている。これにより、ファン３は、モータ３２が回転駆動されることにより、車両前面のグリル側からエンジン側に向けて外気を吸引する。

ファンシュラウド２は、エンジンの冷却水の熱を放熱させるためのラジエータ４に冷却風を提供するファン３を覆うように支持する部材である。ファンシュラウド２は、ファン３のモータ３２を支持固定するとともに、ラジエータ４に一体に取り付けられる。例えば、ファンシュラウド２は、その鉛直方向下部及び鉛直方向上部にねじ等が挿通可能な貫通孔を備えた下側取付部及び上側取付部を有する。ファンシュラウド２は、この下側取付部及び上側取付部のそれぞれを、ラジエータ４に設けられた各雌ねじ部にねじで螺合することにより、ラジエータ４に一体に取り付けられる。ラジエータ４は、上側端部、下側端部、側端部等のそれぞれにパッキン４３を介して車両側の部材、例えばフレームに取り付けられる。

ファンシュラウド２は、矩形状であり、ラジエータ４において熱交換が行われる熱交換部に対して冷却風を通過させるファン３を１個配置できる構成を有している。ラジエータ４の熱交換部は、例えば、それぞれの内部を冷却水が流通する複数本のチューブと、チューブ間にチューブと一体に設けられるアウターフィンと、を備えて構成される。

エンジンからの冷却水は、ウォータポンプが駆動されることによってラジエータ回路を通って流入配管４１ａからラジエータ４の入口側タンク４１に流入した後、熱交換部４０のチューブ内を流れる。そして、冷却水は、ファン３により提供される車室外空気との間で熱交換されて冷却された後、出口側タンク４２から流出配管４２ａを介して流出してエンジンに戻る。

ファンシュラウド２は、ファン３の先端との間に間隔を開けてファン３の外周を取り囲むリング部２１と、ファン３により吸入される空気を誘導する導風部２３と、を備える。導風部２３は、ファンシュラウド２の外周縁２２とリング部２１を連絡する部分であってファン３により吸入される空気をリング部２１の内側に誘導するガイド機能がある。また、ファンシュラウド２は、ファン３のモータ３２が取り付けられるモータ取付部２５と、モータ取付部２５から放射状に複数本延設されるステー２５ａと、を備える。リング部２１は、ファン３の５枚のブレード３０の外周（ファンの外周）を囲む円形状の筒部であり、ステー２５ａの放射方向端部と一体に形成され、ステー２５ａを介してモータ取付部を支持する。

ファンシュラウド２は、その外周縁２２とリング部２１との間を接続する部分であって滑らかに傾斜、または湾曲する形状をなる導風部２３を備えている。導風部２３は、ラジエータ４の熱交換部の全面に外気を効率的に吸い込む機能を果たす。ファンシュラウド２の外周縁２２におけるラジエータ４側に位置する端部からリング部２１の内周縁に至る導風部２３によって形成される部分は、風洞部を構成し、外気の効率的な吸込み気流の形成に寄与する。ファンシュラウド２は、例えば樹脂成形部材であり、所定の金型を用いた射出成形等によって成形される。この樹脂成形部材は、例えばガラス繊維やタルク材によって強度が高められたポリプロピレン樹脂等によってできている。

図１及び図２に図示するように、ファンシュラウド２は、矩形状の外周縁２２を有する。この外周縁２２には、４個の角部２２ａ、２２ｂ、２２ｃ、２２ｄが設けられている。隣り合う角部の間には、リング部２１までの距離が当該角部間で最も短い特定縁部が形成されている。特定縁部２２ａｂは、隣り合う角部２２ａと角部２２ｂの間において、リング部２１までの距離が最も短い外周縁２２の一部である。特定縁部２２ｂｃは、隣り合う角部２２ｂと角部２２ｃの間において、リング部２１までの距離が最も短い外周縁２２の一部である。特定縁部２２ｃｄは、隣り合う角部２２ｃと角部２２ｄの間において、リング部２１までの距離が最も短い外周縁２２の一部である。特定縁部２２ａｄは、隣り合う角部２２ａと角部２２ｄの間において、リング部２１までの距離が最も短い外周縁２２の一部である。

また、角部２２ａや角部２２ｂは、角部２２ａと角部２２ｂを結ぶ外周縁２２の一部において、リング部２１までの距離が最も長く、特定縁部２２ａｂよりも長い部分である。したがって、特定縁部２２ａｂとリング部２１とを連絡する導風部２３の一部には、隣り合う角部２２ａと角部２２ｂの間において最も表面積の小さい第１の領域の一つである狭小部２３ａｂが形成されている。角部２２ａとリング部２１とを連絡する導風部２３の部分には、狭小部２３ａｂに対して表面積が広大な第２の領域の一つである広大部２３ａが形成されている。また、角部２２ｂとリング部２１とを連絡する導風部２３の部分には、狭小部２３ａｂに対して表面積が広大な第２の領域の一つである広大部２３ｂが形成されている。広大部２３ａと狭小部２３ａｂとは、空気流れ上流側の面が滑らかな表面形状によって連絡されて一体に形成されている。狭小部２３ａｂと広大部２３ｂとは、空気流れ上流側の面が滑らかな表面形状によって連絡されて一体に形成されている。

また、角部２２ｂや角部２２ｃは、角部２２ｂと角部２２ｃを結ぶ外周縁２２の一部において、リング部２１までの距離が最も長く、特定縁部２２ｂｃよりも長い部分である。したがって、特定縁部２２ｂｃとリング部２１とを連絡する導風部２３の一部には、隣り合う角部２２ｂと角部２２ｃの間において最も表面積の小さい第１の領域の一つである狭小部２３ｂｃが形成されている。角部２２ｃとリング部２１とを連絡する導風部２３の部分には、狭小部２３ｂｃに対して表面積が広大な第２の領域の一つである広大部２３ｃが形成されている。広大部２３ｂと狭小部２３ｂｃとは、空気流れ上流側の面が滑らかな表面形状によって連絡されて一体に形成されている。狭小部２３ｂｃと広大部２３ｃとは、空気流れ上流側の面が滑らかな表面形状によって連絡されて一体に形成されている。

また、特定縁部２２ｂｃは、リング部２１の内周面形状に沿う形状であり、角部２２ｂや角部２２ｃよりも横方向に突出する位置にある。このような特定縁部２２ｂｃの形状に伴い、狭小部２３ｂｃは、リング部２１の内周面形状に沿うように、角部２２ｂ及び角部２２ｃに向けて同じような幅で延びる滑らかな表面形状を有する。

また、角部２２ｃや角部２２ｄは、角部２２ｃと角部２２ｄを結ぶ外周縁２２の一部において、リング部２１までの距離が最も長く、特定縁部２２ｃｄよりも長い部分である。したがって、特定縁部２２ｃｄとリング部２１とを連絡する導風部２３の一部には、隣り合う角部２２ｃと角部２２ｄの間において最も表面積の小さい第１の領域の一つである狭小部２３ｃｄが形成されている。角部２２ｄとリング部２１とを連絡する導風部２３の部分には、狭小部２３ｃｄに対して表面積が広大な第２の領域の一つである広大部２３ｄが形成されている。広大部２３ｃと狭小部２３ｃｄとは、空気流れ上流側の面が滑らかな表面形状によって連絡されて一体に形成されている。狭小部２３ｃｄと広大部２３ｄとは、空気流れ上流側の面が滑らかな表面形状によって連絡されて一体に形成されている。

また、角部２２ａや角部２２ｄは、角部２２ａと角部２２ｄを結ぶ外周縁２２の一部において、リング部２１までの距離が最も長く、特定縁部２２ａｄよりも長い部分である。したがって、特定縁部２２ａｄとリング部２１とを連絡する導風部２３の一部には、隣り合う角部２２ａと角部２２ｄの間において最も表面積の小さい第１の領域の一つである狭小部２３ａｄが形成されている。広大部２３ａや広大部２３ｄは、狭小部２３ａｄに対して表面積が広大な第２の領域の一つである。広大部２３ａと狭小部２３ａｄとは、空気流れ上流側の面が滑らかな表面形状によって連絡されて一体に形成されている。狭小部２３ａｄと広大部２３ｄとは、空気流れ上流側の面が滑らかな表面形状によって連絡されて一体に形成されている。

また、特定縁部２２ａｄは、リング部２１の内周面形状に沿う形状であり、角部２２ａや角部２２ｄよりも横方向に突出する位置にある。このような特定縁部２２ａｄの形状に伴い、狭小部２３ａｄは、リング部２１の内周面形状に沿うように、角部２２ａ及び角部２２ｄに向けて同じような幅で延びる滑らかな表面形状を有する。

ファンシュラウド２は、特定縁部に対応する位置のリング部２１においてブレード３０よりも送風空気の下流に設けられて、リング部２１から、ファン３の外周よりもファン３の中心寄りに位置するように延びる遮蔽部２４を有する。遮蔽部２４は、特定縁部２２ａｂ、特定縁部２２ｂｃ、特定縁部２２ｃｄ、特定縁部２２ａｄのうちのいずれに対応する部位においても設けることができる。したがって、遮蔽部２４は、特定縁部２２ａｂ、特定縁部２２ｂｃ、特定縁部２２ｃｄ及び特定縁部２２ａｄの少なくとも一つに対応する部位に設けられる。

この実施形態では、図１、図２等に図示するように、複数箇所の特定縁部を代表して特定縁部２２ａｄに対応する部位に設けられた遮蔽部２４について説明する。遮蔽部２４は、リング部２１の下流端部からファン３の中心側に突出する板状部である。遮蔽部２４は、ファン３の外周に重なる位置までリング部２１から突出する。したがって、ファン３の外周付近から流れ出る空気、換言すれば、リング部２１の内周縁に沿って流れ出る空気は、遮蔽部２４に衝突する。遮蔽部２４は、周方向にも所定の寸法長さを有する。

図３に図示するように、この送風装置１によれば、角部２２ａ、角部２２ｄ等の内側では、ラジエータ４の熱交換部４０を通過した空気は、導風部２３の広大部２３ａ、広大部２３ｄ等に衝突して減速してから、広大部２３ａ、広大部２３ｄ等に沿って流れる。広大部２３ａや広大部２３ｄに沿って流れる空気は、このように失速してから、リング部２１の内周縁に沿うような向きでリング部２１の内側に流入し、リング部２１の下流側端部から回転軸方向にスムーズに流出するようになる。

一方、図４に図示するように、特定縁部２２ａｄ等の内側では、ラジエータ４の熱交換部４０を通過した空気は、導風部２３における狭小部２３ａｄ等に沿って流れる。狭小部２３ａｄ等に沿って流れる空気は、リング部２１の内周縁に沿うような向きでリング部２１の内側に流入し、リング部２１の下流側端部で遮蔽部２４によって流れが妨げられる。すなわち、狭小部２３ａｄ等からリング部２１の内側に吸い込まれる空気は、遮蔽部２４によって阻止されるため、流れにくくなる。

鋭意研究により、リング部２１の全周においてスムーズな流れが形成されている状態では、ファン３の外周における吸入風量は不均一になることがわかっている。特に、狭小部２３ａｄ等に沿ってリング部２１の内側に吸い込まれる空気の風量は、狭小部２３ａｄ等を除く広大部２３ａ等に沿ってリング部２１の内側に吸い込まれる空気よりも多くなることを確認している。これは、広大部２３ａ等を経由してリング部２１の内側に吸い込まれる空気は、面積の大きい第２の領域（広大部２３ａ等）にぶつかることで失速するため、風量が抑制される傾向になるからである。逆に狭小部２３ａｄ等を経由してリング部２１の内側に吸い込まれる空気は、面積の小さい第１の領域（狭小部２３ａｄ等）では衝突の度合いが小さいため、あまり失速することがないからである。

このようなファン３の外周における不均一な風量分布は、ファンの回転騒音を引き起こすことになる。送風装置１によれば、リング部２１の全周において、遮蔽部２４が設置される部位での吸い込み風量を抑制できるので、ファン３の外周における吸入風量の不均一な状態を改善することに寄与する。

図５は、発明者らが、比較例の送風装置について騒音レベルを測定し、これらを比較した実験結果を示している。図６は、発明者らが、遮蔽部２４を有する第１実施形態の送風装置１について騒音レベルを測定し、これらを比較した実験結果を示している。比較例に係る送風装置は、遮蔽部２４のような風量調整機能を持たないファンシュラウドを備える従来の装置である。

その他の実験条件は、各送風装置について、ラジエータを一体に取り付けた状態で、モータに同一の電圧を印加し、ファンシュラウドの外周縁の位置から１ｍ空気流れ下流へ離れ、ファンの中心と同じ高さに設置したマイクで騒音を測定した。図５及び図６に示す音圧レベルは、Ａ特性周波数重み付けを用いて測定したものである。

図５及び図６の比較からわかるように、周波数１５０Ｈｚ付近、３００Ｈｚ付近において、ともにピーク値が測定され、図６の送風装置１の方が、図５の比較例の方よりもピーク値が低下するという効果が確認できる。このように送風装置１によれば、人の聴覚に対して、不快な騒音であると感じられやすい低周波域でのピーク音のレベルを低減することができるので、人に不快感を与えうる回転騒音を低下することができる。

さらに、図７に図示するように、遮蔽部２４は、回転方向Ｒの端部２４ｂ（前縁部）が反対側の端部２４ａ（後縁部）よりもファン３の中心側に近い位置まで延びるような形状で形成されている。すなわち、遮蔽部２４は、当該回転方向の端部２４ｂの方が反対側の端部２４ａよりもリング部２１から突出する幅寸法が大きくなるように構成されている。この構成により、ブレード３０が回転方向Ｒにより進んだ位置で、ブレード３０と遮蔽部２４は、大きな面積で重なるようになる。

さらに遮蔽部２４は、ファン３の回転方向Ｒに進むにつれて表面積が大きくなるように形成されていることが好ましい。この構成により、ブレード３０は、回転方向Ｒに進むほど、より大きな面積で遮蔽部２４に重なるようになる。図７に図示するように、実線で示すブレード３０は、遮蔽部２４の逆回転方向に位置する端部２４ａ（後縁部）と重なる位置にあるとき、ブレード３０における回転方向の前縁部３０ａと小さな面積で重なる。実線で示す位置よりも回転方向Ｒに進んだ二点鎖線で示すブレード３０は、遮蔽部２４の回転方向Ｒに位置する端部２４ｂ（前縁部）と重なる位置にあり、実線のブレード３０よりも大きな面積で遮蔽部２４と重なるようになる。前縁部３０ａは、各ブレード３０において、回転方向Ｒに位置する端部のことであり、ブレード３０のファン中心寄りの基端からファン中心から最も離れた外側端３０ａｔまでにかけて延びる部分である。

また、図８に図示するように、ブレード３０の前縁部３０ａが遮蔽部２４における端部２４ａ（後縁部）に重なるとき、回転方向Ｒに先行する一つ前に位置するブレード３０における後縁部３０ｂが遮蔽部２４に重ならない。遮蔽部２４の周方向長さは、このような関係となる長さに設定されている。すなわち、回転方向Ｒに先行する一つ前に位置するブレード３０の後縁部３０ｂが遮蔽部２４に重なっている間は、ブレード３０の前縁部３０ａが遮蔽部２４の端部２４ａ（後縁部）に重ならないように、遮蔽部２４の周方向長さは設定されている。

以下に、本実施形態の送風装置がもたらす作用効果について述べる。送風装置１は、複数個のブレード３０を有する軸流型のファン３と、ファン３を支持するファンシュラウド２と、を備える。ファンシュラウド２は、ブレード３０の先端との間に隙間をあけてファン３の外周を取り囲むリング部２１と、ファンシュラウド２の外周縁２２とリング部２１を連絡しファン３により吸入される空気をリング部２１の内側に誘導する導風部２３と、を有する。ファンシュラウド２の外周縁２２には、外周縁２２における隣り合う角部の間に、リング部２１までの距離が当該角部間で最も短い特定縁部が設けられる。ファンシュラウド２は、特定縁部に対応する位置のリング部２１においてブレード３０よりも送風空気の下流に設けられて、リング部２１から、ファン３の外周よりもファン３の中心寄りに位置するように延びる遮蔽部２４を有する。

これによれば、特定縁部に対応する部位に、ブレード３０よりも送風空気の下流を遮る遮蔽部２４を備えることにより、導風部２３から遮蔽部２４に向けて流れる空気の量を抑制することができる。この遮蔽部２４によってもたらされる空気量の抑制によって、ファン周りにおいて吸入風量の不均一な状態を改善でき、さらに吸入空気の周方向のバランスを改善することができる。また、ファン３周りの全周域における圧力変動も抑制することができる。したがって、ファン３の回転騒音に関わるピーク騒音レベルの低減を図る送風装置１が得られる。

また、遮蔽部２４は、ファン３の回転方向Ｒに進むにつれて表面積が大きくなる形状に形成されている。換言すれば、遮蔽部２４は、ファン３の回転方向Ｒに進むにつれて表面積が徐々に増加する形状となるようにファン３の中心側に向けて突出している。これによれば、各ブレード３０が回転方向Ｒに進むにつれて、遮蔽部２４と重なる面積が少しずつ大きくなるようにできる。これにより、ファン３の回転に伴い、遮蔽部２４に衝突して失速する空気の風量を徐々に変化させることができるので、急激な風量抑制となることを防止できる。

ブレード３０における回転方向Ｒの前縁部３０ａが遮蔽部２４における回転方向Ｒの反対側に位置する端部２４ａ（後縁部）に重なるとき、回転方向Ｒに先行する一つ前のブレード３０における回転方向Ｒの反対側にある後縁部３０ｂは遮蔽部２４に重ならない。遮蔽部２４の周方向長さはこのような関係となる長さに設定されている。

この構成によれば、一つの遮蔽部２４に対して一つのブレード３０が重なるように構成できる。このため、ファン３の回転に伴って一つの遮蔽部２４とブレード３０とが重なっていく面積の変化を常に一定の状態に保つことができる。これにより、ファン全体として、遮蔽部２４との重なり度合いを一定にして、調節することができる。

また、遮蔽部２４が設けられる位置に対応する特定縁部は、ファンシュラウド２の外周縁２２において、リング部２１までの距離が最も短い部位である。これによれば、最も回転騒音の要因となりうる、特定縁部に対応する位置に遮蔽部２４を設けることにより、当該位置に吸い込まれる空気量を効果的に減少することができる。このため、ファンシュラウド２に形成する遮蔽部２４の個数を少なくしたり大きさを小さくしたりしても、効果的に回転騒音を低減することが可能になる。また、回転騒音を低減できる限りにおいて、遮蔽部２４の個数や大きさを抑制できるので、ファン３の下流側での通風抵抗を抑制することができる。

（第２実施形態）
第２実施形態について図９から図１２を参照して説明する。第２実施形態において、第１実施形態に係る図面と同一符号を付した構成部品及び説明しない構成は、第１実施形態と同様であり、同様の作用効果を奏するものである。第２実施形態では、第１実施形態と異なる部分のみ説明する。

第２実施形態では、ブレードの形状と遮蔽部の形状との関係についてさらに詳細に説明する。図９に図示する遮蔽部２４０は、第１実施形態の遮蔽部２４に対する他の形態であり、開示発明の一実施形態でもある。遮蔽部２４０は、特定縁部に対応する位置のリング部２１においてブレード３００よりも送風空気の下流に設けられて、リング部２１０から、ファンの外周よりもファンの中心寄りに位置するように延びる形状である。さらに遮蔽部２４０は、リング部２１０に対する突出高さが回転方向Ｒの全体についてほぼ同等に設定されている。

また、ブレード３００は、回転方向Ｒの前縁部３００ａがファンの中心側と外周側とで回転方向Ｒに変位しない形状に形成されている。換言すれば、前縁部３００ａは、ファンの中心にもっと近い位置の基端と中心から最も離れた位置の外側端とが回転方向Ｒについてどちらも先行しない関係にある。このブレード３００と遮蔽部２４０の場合でも、特定縁部に対応する部位に遮蔽部２４０を備えるため、導風部２３から遮蔽部２４０に向けて流れる空気の量を抑制することができる。この遮蔽部２４０によってもたらされる空気量の抑制によって、ファン周りにおいて吸入風量の不均一な状態を改善可能であり、さらに吸入空気の周方向のバランスを改善することができる。

このような遮蔽部２４０の形状とブレード３００の形状とによれば、ファンの回転に伴ってブレード３００は、遮蔽部２４０の突出高さの長さ寸法でもって遮蔽部２４０の後縁部２４０ａに重なり始める。つまり、ブレード３００が遮蔽部２４０に重なり始める際に、図９に図示するように、ブレード３００の前縁部３００ａには、当該長さ寸法分にわたって渦が発生する。さらにブレード３００が回転方向Ｒに変位していくと、例えば図９の破線で示す位置に変位し、さらに回転方向に移動して図９の二点鎖線で示す位置に変位する。したがって、ブレード３００は、遮蔽部２４０と重なっている間は、遮蔽部２４０の突出高さの長さ寸法でもって遮蔽部２４０に重なり続ける。さらにブレード３００と遮蔽部２４０とが重なっている間は、ブレード３００の前縁部３００ａが遮蔽部２４０の先端と重なる箇所は同じ位置となる。すなわち、ブレード３００と遮蔽部２４０とが重なっている間は、ブレード３００の前縁部３００ａにおいて渦が発生する箇所は、変化しない。

図１０に図示する遮蔽部２４は、遮蔽部２４０の他の形態である。遮蔽部２４は、その先端が回転方向Ｒに進むにつれてファン３の中心に近くなるように形成されている。したがって、遮蔽部２４は、リング部２１からの突出高さ寸法が回転方向Ｒに進むにつれて徐々に大きくなる形状となっている。

また、図１０に図示するように、ブレード３０は、回転方向Ｒの前縁部３００ａがファンの外周側とで回転方向Ｒに突出する形状に形成されている。前縁部３００ａは、ファン３の中心にもっと近い位置の基端に対して中心から最も離れた位置の外側端３０ａｔが回転方向Ｒに先行する形状である。したがって、ブレード３０における回転方向Ｒの前縁部３０ａは、前縁部３０ａのうち、外側端３０ａｔが最も回転方向Ｒに進んだ位置となるように構成される。

このような遮蔽部２４の形状とブレード３０の形状とによれば、ファン３の回転に伴ってブレード３０は、外側端３０ａｔから遮蔽部２４に重なり始める。つまり、重なりの開始時は、前縁部３００ａの外側端３０ａｔにおいて渦が発生する。すなわち、重なり始めは、ファン３の中心から最も離れたブレード３０の外側端３０ａｔでのみ、遮蔽部２４との重なりに伴う渦が発生する。

さらにブレード３０が回転方向Ｒに変位していくと、例えば図１０の破線で示す位置に変位し、さらに回転方向に移動して図１０の二点鎖線で示す位置に変位する。遮蔽部２４の先端は回転方向Ｒに進むにつれてファン３の中心に近くなるように形成されるため、破線で示すブレード３０は、前縁部３０ａにおいて、重なり開始時よりもファン３の中心に近い位置で遮蔽部２４０の先端と重なる。また、二点鎖線で示すブレード３０は、前縁部３０ａにおいて、破線で示すブレード３０よりもさらにファン３の中心に近い位置で遮蔽部２４の先端と重なる。このように、ブレード３０と遮蔽部２４とが重なっている間は、ブレード３０の前縁部３０ａが遮蔽部２４の先端と重なる箇所は徐々にファン３の中心側へ移動する。すなわち、ブレード３０と遮蔽部２４とが重なっている間は、ブレード３０の前縁部３０ａにおいて渦が発生する箇所は、ファン３の中心寄りに移動して行くことになる。

このような遮蔽部２４とブレード３０との関係によれば、ブレード３０において渦が発生するポイントが、回転変位とともに、または時間経過とともに、ずれていくことになる。このため、ブレード３０における渦の発生を分散させることができるので、騒音を抑制する効果を奏する。図１０に示す送風装置によれば、前述の遮蔽部２４によってもたらされる空気量の抑制効果と、この渦分散の効果とが相乗的に作用するため、ファン３の回転騒音に関わるピーク騒音レベルのさらなる低減が図れる送風装置１を提供できる。

次に、図１１を参照して、ブレード先端角度Ａと遮蔽部角度Ｂとの間に成り立つ関係について説明する。ブレード先端角度Ａと遮蔽部角度Ｂとは、後述する数式（１）の関係が成立する場合には騒音抑制の効果をさらに向上することができる。

図１１に図示するように、ブレード３０の前縁部３０ａが遮蔽部２４に対して重なり始める際の、前縁部３０ａと遮蔽部２４の先端との交差角度を決定する重要なパラメータとしてブレード先端角度Ａと遮蔽部角度Ｂを定義する。

ブレード先端角度Ａは、ブレード３０の外側端３０ａｔから延びる前縁部３０ａの角度を構成する。具体的には、回転方向Ｒとは反対方向に外側端３０ａｔから所定の周方向長さＣ分変位した前縁部３０ａの点において接線ｔ１を引く。また、回転方向Ｒとは反対方向に外側端３０ａｔから所定の周方向長さＣ分変位したブレード３０の外周上の点について接線ｔ２を引く。周方向長さＣは、外側端３０ａｔの近傍におけるブレード３０の先端角を規定するためにあらかじめ定めることができる仮定の数値である。この接線ｔ１と接線ｔ２とがなす図１１に図示する角度Ａがブレード先端角度として定義することができる。

遮蔽部角度Ｂは、遮蔽部２４の後縁部である端部２４ａから延びる遮蔽部２４の先端がなす角度を構成する。具体的には、遮蔽部２４の先端上を、回転方向Ｒの反対側に位置する端部２４ａ（後縁部）から回転方向Ｒに周方向長さＣ分変位させた点において接線ｔ３を引く。また、後縁部から回転方向Ｒに所定の周方向長さＣ分変位した遮蔽部２４の基端２４ｃ上の点について接線ｔ４を引く。この接線ｔ３と接線ｔ４とがなす図１１に図示する角度Ｂが遮蔽部角度として定義することができる。

このようにブレード先端角度Ａと遮蔽部角度Ｂとを定義すると、遮蔽部角度Ｂはブレード先端角度Ａを２倍した値よりも小さくなるように設定することが好ましい。すなわち下記の数式（１）が成り立つ。
Ｂ ＜ ２×Ａ …数式（１）

この数式（１）を満たすブレード先端角度Ａと遮蔽部角度Ｂを備える送風装置１によれば、ファン３の回転に伴い、ブレード３０の先端形状と遮蔽部２４の突出形状とが対称に近い形となるようにブレード３０と遮蔽部２４とを交差させることができる。これによれば、ブレード３０が遮蔽部２４を通過する際の風速を徐々に低下させることに貢献できるので、ファン３の回転騒音に関わるピーク騒音レベルの低減に関して望ましい送風装置１を提供できる。

さらに、数式（１）は、遮蔽部角度Ｂとブレード先端角度Ａが等しい関係にある数式（２）に置き換わることが好ましい。この構成によれば、ファン３の回転騒音に関わるピーク騒音レベルの低減に関して最適な送風装置１を提供できる。
Ａ＝Ｂ …数式（２）

これは、図１２に図示するようにブレード３０が遮蔽部２４と重なる直前の状態において、ブレード３０の先端と遮蔽部２４の後縁部とが一点鎖線に対して左右対称な関係となることでもある。

（他の実施形態）
以上、開示された発明の好ましい実施形態について説明したが、開示された発明は上述した実施形態に何ら制限されることなく、種々変形して実施することが可能である。上記実施形態の構造は、あくまで例示であって、開示された発明の技術的範囲はこれらの記載の範囲に限定されるものではない。開示された発明の技術的範囲は、特許請求の範囲の記載によって示され、さらに特許請求の範囲の記載と均等の意味及び範囲内での全ての変更を含むものである。

前述の実施形態では、一例として、特定縁部２２ａｄに対応する部位に、遮蔽部２４を設けた例を説明している。前述したように、遮蔽部２４は、特定縁部２２ａｂ、特定縁部２２ｂｃ、特定縁部２２ｃｄに対応する位置にそれぞれ設けた場合にも、前述したような同様の作用効果を奏するものである。

前述の実施形態の送風装置１における遮蔽部２４は、実施形態で説明した個数や設置位置に限定されるものではない。

前述の実施形態の送風装置１は、車両のエンジン冷却水を冷却するためのラジエータ４に対して冷却風を提供する装置であるが、本発明はこの実施形態に限定して適用されるものではない。例えば、空調装置、給湯装置等の室外機に搭載されて冷却風を提供する装置、コンピュータ、電子部品等を冷却する冷却風を提供する装置等に適用することが可能である。

前述の実施形態の送風装置１は、ラジエータ４よりも空気流れの下流に配置されているが、この形態に限定するものではない。例えば、送風装置１が吹き出した空気を熱交換器等に供給するように配置されるものであってもよい。

１…送風装置
２…ファンシュラウド
３…ファン
２１…リング部
２２…外周縁
２２ａ、２２ｂ、２２ｃ、２２ｄ…角部
２２ａｂ、２２ｂｃ、２２ｃｄ、２２ａｄ…特定縁部
２３…導風部
２４…遮蔽部
３０…ブレード

Claims (7)

1. 空気を送風する複数個のブレード（３０）を有する軸流型のファン（３）と、
   前記ファンを支持するファンシュラウド（２）と、
   を備え、
   前記ファンシュラウドは、前記ブレードの先端との間に隙間をあけて前記ファンの外周を取り囲むリング部（２１）と、前記ファンシュラウドの外周縁（２２）と前記リング部を連絡する部分であって前記ファンにより吸入される空気を前記リング部の内側に誘導する導風部（２３）と、を有し、
   前記ファンシュラウドの外周縁（２２）には、前記外周縁における隣り合う角部（２２ａ）と角部（２２ｄ）の間に、前記リング部までの距離が当該角部間で最も短い特定縁部（２２ａｄ）が設けられ、
   前記特定縁部に対応する位置の前記リング部において前記ブレードよりも送風空気の下流に設けられて、前記リング部から、前記ファンの外周よりも前記ファンの中心寄りに位置するように延びる遮蔽部（２４）を有し、
   前記遮蔽部が設けられる位置に対応する前記特定縁部は、前記ファンシュラウドの外周縁において、前記リング部までの距離が最も短い部位であることを特徴とする送風装置。
2. 前記遮蔽部は、その先端が前記ファンの回転方向に進むにつれて前記ファンの中心に近くなるように形成され、
   前記ブレードにおける前記回転方向の前縁部（３０ａ）は、前記前縁部のうち、前記ファンの中心から最も離れた位置の外側端（３０ａｔ）が最も前記回転方向に進んだ位置となるように構成されることを特徴とする請求項１に記載の送風装置。
3. 前記前縁部について前記外側端から前記回転方向とは反対方向に所定の周方向長さ（Ｃ）変位した点における接線（ｔ１）と、前記ブレードの外周上を、前記外側端から前記回転方向とは反対方向に所定の周方向長さ（Ｃ）変位した点における接線（ｔ２）と、がなす角度をブレード先端角度（Ａ）と定義し、
   前記遮蔽部の先端上を、前記回転方向の反対側に位置する前記遮蔽部の後縁部（２４ａ）から前記回転方向に所定の周方向長さ（Ｃ）変位した点における接線（ｔ３）と、前記遮蔽部の基端（２４ｃ）上を、前記後縁部から前記回転方向に所定の周方向長さ（Ｃ）変位した点における接線（ｔ４）と、がなす角度を遮蔽部角度（Ｂ）と定義した場合、
   前記遮蔽部角度（Ｂ）は、前記ブレード先端角度（Ａ）を２倍した値よりも小さいことを特徴とする請求項２に記載の送風装置。
4. 空気を送風する複数個のブレード（３０）を有する軸流型のファン（３）と、
   前記ファンを支持するファンシュラウド（２）と、
   を備え、
   前記ファンシュラウドは、前記ブレードの先端との間に隙間をあけて前記ファンの外周を取り囲むリング部（２１）と、前記ファンシュラウドの外周縁（２２）と前記リング部を連絡する部分であって前記ファンにより吸入される空気を前記リング部の内側に誘導する導風部（２３）と、を有し、
   前記ファンシュラウドの外周縁（２２）には、前記外周縁における隣り合う角部（２２ａ）と角部（２２ｄ）の間に、前記リング部までの距離が当該角部間で最も短い特定縁部（２２ａｄ）が設けられ、
   前記特定縁部に対応する位置の前記リング部において前記ブレードよりも送風空気の下流に設けられて、前記リング部から、前記ファンの外周よりも前記ファンの中心寄りに位置するように延びる遮蔽部（２４）を有し、
   前記遮蔽部は、その先端が前記ファンの回転方向に進むにつれて前記ファンの中心に近くなるように形成され、
   前記ブレードにおける前記回転方向の前縁部（３０ａ）は、前記前縁部のうち、前記ファンの中心から最も離れた位置の外側端（３０ａｔ）が最も前記回転方向に進んだ位置となるように構成されており、
   前記前縁部について前記外側端から前記回転方向とは反対方向に所定の周方向長さ（Ｃ）変位した点における接線（ｔ１）と、前記ブレードの外周上を、前記外側端から前記回転方向とは反対方向に所定の周方向長さ（Ｃ）変位した点における接線（ｔ２）と、がなす角度をブレード先端角度（Ａ）と定義し、
   前記遮蔽部の先端上を、前記回転方向の反対側に位置する前記遮蔽部の後縁部（２４ａ）から前記回転方向に所定の周方向長さ（Ｃ）変位した点における接線（ｔ３）と、前記遮蔽部の基端（２４ｃ）上を、前記後縁部から前記回転方向に所定の周方向長さ（Ｃ）変位した点における接線（ｔ４）と、がなす角度を遮蔽部角度（Ｂ）と定義した場合、
   前記遮蔽部角度（Ｂ）は、前記ブレード先端角度（Ａ）を２倍した値よりも小さいことを特徴とする送風装置。
5. 前記遮蔽部角度（Ｂ）と前記ブレード先端角度（Ａ）は等しいことを特徴とする請求項３または請求項４に記載の送風装置。
6. 前記遮蔽部は、前記ファンの回転方向に進むにつれて表面積が大きくなるように形成されていることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の送風装置。
7. 前記遮蔽部の周方向長さは、前記ブレードにおける前記ファンの回転方向の前縁部（３０ａ）が前記遮蔽部における前記回転方向の反対側に位置する後縁部（２４ａ）に重なるとき、前記回転方向に先行する一つ前の前記ブレードにおける前記回転方向の反対側に位置する後縁部（３０ｂ）が前記遮蔽部に重ならない関係となる長さに設定されていることを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか一項に記載の送風装置。

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