JP6564130B2

JP6564130B2 - 冷却ファン装置

Info

Publication number: JP6564130B2
Application number: JP2018509118A
Authority: JP
Inventors: 秀岳太田; 智成藤井; 広紀長瀬
Original assignee: Mitsuba Corp
Current assignee: Mitsuba Corp
Priority date: 2016-03-30
Filing date: 2017-03-22
Publication date: 2019-09-04
Anticipated expiration: 2037-03-22
Also published as: US11125249B2; JPWO2017170029A1; US20190085866A1; WO2017170029A1

Description

本発明は、ラジエータ等の冷却ファン装置に関するものである。
本願は、２０１６年３月３０日に、日本に出願された特願２０１６−０６７２８８号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。

一般的な車両では、車室前方にエンジンルームが設けられている。そして、エンジンルーム内にエンジンが搭載され、エンジンの前端部に、ラジエータやコンデンサ等の車載熱交換器が配置されている。さらに、これら車載熱交換器の通風面に対向させて、車載熱交換器に強制的に冷却風を流通させる冷却ファン装置が設けられている。

冷却ファン装置は、ファンの回転により、ラジエータ等の熱交換器を通過する強制冷却風を発生するものである。冷却ファン装置は、ファンの他に、ファンを駆動するモータと、ファンシュラウドと、を備えている。ファンシュラウドは、ラジエータ等の熱交換器を覆うような構造であり、中央にファン及びモータが配置される円形開口部を有している。また、円形開口部の周囲は、熱交換器の通風面の大半を覆う覆い壁とされており、この覆い壁で、ファンの周囲とラジエータとの間を塞いでいる。

従来のファンシュラウドでは、車両の円形開口部に対応するラジエータ部分のほとんどを覆い壁で覆っている（例えば、特許文献１参照）。

特開２００８−１０６８０２号公報

そのため、冷却ファン装置がＯＮの時（以下「ファンＯＮ時」という）には問題ないが、冷却ファン装置がＯＦＦの時（以下「ファンＯＦＦ時」という）に、走行風の通りが悪くなる部分が生じる可能性があった。

すなわち、中高速走行中にはファンＯＦＦとし、走行風だけでラジエータ等の熱交換器の冷却が行われるが、そのときに、ファンシュラウドが壁となり、走行風の抜けが悪くなって、冷やしたい箇所（インタークーラー等）を有効に冷やすことができず、冷却効果が悪くなる可能性があった。

そこで、本発明は、走行時の風抜けを阻害せずに、風抜けによる必要箇所の冷却効果を高めることのできる冷却ファン装置のファンシュラウドを提供することを目的とする。

上記の課題を解決するために、本発明の第１の態様によれば、冷却ファン装置のファンシュラウドは、車両に取り付けられ、ファンの回転により、車両の前部に配された熱交換器を通過する強制冷却風を発生する冷却ファン装置のファンシュラウドにおいて、中央に前記ファンが配置される円形開口部を有すると共に、前記熱交換器の通風面の大半を覆うことで、前記ファンの周囲と前記熱交換器との間を塞ぐ覆い壁と、前記覆い壁の外側に設けられ、該覆い壁を前記車両に固定するための取付部と、前記ファンと前記取付部との間に位置し、前記車両の走行に伴って前方から後方へ流れる走行風の自由な通過を許容する素通しフレーム部と、を備え、前記素通しフレーム部に、前記走行風を所定の方向に誘導する偏向ルーバーが設けられている。

この構成によれば、覆い壁の外側に、走行風の自由な流通を許容する素通しフレーム部を設けているので、ファンＯＦＦ時にも、走行風の吹き抜けにより、必要箇所へ十分な量の風を送ることができ、冷却効果を高めることができる。しかも、素通しフレーム部に偏向ルーバーを設けているので、偏向ルーバーの位置や向きの設定により、走行風の流れ方向をコントロールすることができる。
本発明の第２の態様によれば、本発明の第１の態様に係る冷却ファン装置のファンシュラウドにおいて、前記偏向ルーバーが、走行風を誘導する向きを変更可能に設けられている。

本発明の第３の態様によれば、本発明の第１の態様に係る冷却ファン装置のファンシュラウドにおいて、前記偏向ルーバーは、板状に形成されており、且つ前記車両の進行方向に沿う断面形状が、前記進行方向前方で前記進行方向に沿うように延出されると共に、前記進行方向途中から前記進行方向と交差する方向に沿うように屈曲延出されるように形成されている。

この構成によれば、走行風が素通しフレーム部を通り抜ける際、素通しフレーム部の進行方向前方において、素通しフレーム部内に走行風をスムーズに取り込むことができる。
ここで、偏向ルーバーを単なる平坦な板状とし、進行方向に対して交差する方向に沿って配置したとする。このような場合、素通しフレーム部の進行方向前方において、偏向ルーバーに走行風が衝突し、乱流（渦流）が発生してしまう。乱流が発生すると、素通しフレーム部内での走行風の通り抜け性が悪化してしまう。

しかしながら、上記のように偏向ルーバーを屈曲形成することにより、素通しフレーム部の進行方向前方での乱流の発生を抑制できる。このため、素通しフレーム部内での走行風の通り抜け性が向上され、素通しフレーム部を通りぬける走行風の風量も増大させることができる。この結果、冷却ファン装置の冷却効果を高めることができる。

本発明の第４の態様によれば、本発明の第１の態様に係る冷却ファン装置のファンシュラウドにおいて、前記偏向ルーバーは、板状に形成されており、且つ前記車両の進行方向に沿う断面形状において、最大肉厚が前記進行方向中央よりも前記進行方向前方に設定されており、前記最大肉厚から前記進行方向前方と後方とに向かうにしたがって漸次肉厚が薄くなるように形成されている。

ここで、偏向ルーバーを、肉厚が均一な単に平坦な板状とした場合、走行風が偏向ルーバーを通り抜ける際、偏向ルーバーの進行方向後方において、乱流が発生し易くなってしまう。
しかしながら、上記のように偏向ルーバーに肉厚を変化させることにより、偏向ルーバーの進行方向後方において、走行風の通り抜けによる乱流の発生を抑制できる。このため、素通しフレーム部内での走行風の通り抜け性が向上され、素通しフレーム部を通りぬける走行風の風量も増大させることができる。

本発明の第５の態様によれば、本発明の第１の態様から第４の態様の何れか一の態様に係る冷却ファン装置のファンシュラウドにおいて、前記素通しフレーム部が、前記熱交換器の通風面と対向する箇所に設けられている。

この構成によれば、素通しフレーム部が熱交換器の通風面に対向する箇所に設けられているので、ファンＯＦＦ時の風抜けにより、熱交換器の冷却性能の向上が図れる。

本発明の第６の態様によれば、本発明の第１の態様から第５の態様の何れか一の態様に係る冷却ファン装置のファンシュラウドにおいて、前記素通しフレーム部が、内側に前記走行風の通過を許す開口を備える枠形に形成され、前記開口に、該開口を横断するように補強用リブが配設され、前記補強用リブの少なくとも一部が、前記開口を通過する前記走行風を所定の方向に誘導する前記偏向ルーバーとして構成されている。

この構成によれば、枠形に形成された素通しフレーム部の強度アップを図りながら、ファンＯＦＦ時の風抜けの向上が図れる。

本発明の第７の態様によれば、本発明の第６の態様に係る冷却ファン装置のファンシュラウドにおいて、複数の前記補強用リブに囲まれた部分の一部及び、前記素通しフレームの外周フレーム部と複数の前記補強用リブとに囲まれた部分の一部に、強度補強用板部が設けられている。

この構成によれば、強度補強用板部によって、ファンシュラウドの剛性を高めることができる。

上記の冷却ファン装置のファンシュラウドによれば、ファンＯＦＦ時にも、走行風の吹き抜けにより、必要箇所へ十分な量の風を送ることができ、冷却効果を高めることができる。しかも、偏向ルーバーの位置や向きの設定により、走行風の流れ方向をコントロールすることができる。

本発明の実施形態におけるファンシュラウドを備えた冷却ファン装置の正面図である。本発明の実施形態における冷却ファン装置の風抜け作用の説明図である。本発明の実施形態における冷却ファン装置の偏向ルーバーの構成及び作用説明図である。本発明の実施形態における冷却ファン装置のファンシュラウドの内側から見た斜視図である。本発明の実施形態における冷却ファン装置を備える車両のエンジンルームの構造を例示する斜視図である。従来のルーバーを示す図である。本発明の実施形態の変形例における偏向ルーバーを示す進行方向及び鉛直方向に沿う断面図である。

次に、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。

図１は、本発明に係るファンシュラウド１０を備えた冷却ファン装置１１０の正面図、図２は、冷却ファン装置１１０における風抜け作用の説明図、図３は、冷却ファン装置１１０における偏向ルーバー２０の構成及び作用説明図、図４は、ファンシュラウド１０の内側から見た斜視図、図５は、冷却ファン装置１１０を備える車両１００のエンジンルーム１０１の構造を例示する斜視図である。
ここで、冷却ファン装置１１０は、車両のラジエータやコンデンサ等の車載熱交換器１０２を冷却するために用いられる。

（車両における冷却ファン装置の配置）
まず、図５を用いて、冷却ファン装置１Ａ、１Ｂが搭載された車両１００について述べる。
この車両１００では、車室前方のエンジンルーム１０１内にエンジン１０５が搭載され、エンジン１０５の前方に、車載熱交換器１０２が搭載されている。そして、車載熱交換器１０２の通風面に対向して、車載熱交換器１０２に対し強制冷却風を流通させる冷却ファン装置１１０（１Ａ、１Ｂ）が設けられている。

なお、以下の説明において、車両１００の進行方向前方を単に進行方向前方、車両１００の進行方向後方を単に進行方向後方、と称して説明する場合がある。また、以下の説明において、走行風Ｆ（図５も併せて参照）とは、車両１００が進行方向前方に向かって走行する際に発生する風をいい、走行風Ｆの風向きは進行方向前方から進行方向後方に向かう方向になる。

（冷却ファン装置）
図１に示す例では、ラジエータやコンデンサ等の熱交換器（不図示）が２つ横に並んでいる場合に対応して、２つの冷却ファン装置１Ａ、１Ｂが横並びで配置されている。これら２つの冷却ファン装置１Ａ、１Ｂは、一部を除いて構成がほぼ同じものである。これら冷却ファン装置１Ａ、１Ｂは、ファン３０の回転により、ラジエータ等の熱交換器を通過する強制冷却風を発生するものである。冷却ファン装置１Ａ、１Ｂは、ファン３０の他に、ファン３０を駆動するモータ４０と、ファンシュラウド１０と、を備えている。

（ファンシュラウド）
ファンシュラウド１０は、ラジエータ等の熱交換器を覆うような構造の樹脂成形品であり、中央にファン３０及びモータ４０が配置される円形開口部１３を有している。また、円形開口部１３の周囲は、熱交換器の通風面の大半を覆う大きさの覆い壁１２とされており、この覆い壁１２で、ファン３０の周囲と熱交換器との間を塞ぐ。

図３を主に参照してファンシュラウド１０の構成について詳しく述べる。
このファンシュラウド１０は、外周輪郭に沿った帯板状の外枠部１１を有している。外枠部１１は、軸線方向から見た形状が略四角形状をなしており、下辺だけが下側に凸の円弧状に形成されている。その外枠部１１の内側に、中央に円形開口部１３を有した覆い壁１２が設けられている。つまり、覆い壁１２の外周縁に軸線方向への帯板状の折り曲げ片を連設することで、下辺だけが円弧状になった略四角形状の外枠部１１が構成されている。詳細には、上辺部１１ａと、左右側辺部１１ｂ、１１ｃと、円弧状に下方に凸に湾曲した下辺部１１ｄとにより、外枠部１１が構成されている。

また、覆い壁１２の円形開口部１３の中央には、環状のモータ取付枠１４が設けられている。この環状のモータ取付枠１４は、複数のステー１４ａを介して、覆い壁１２の円形開口部１３の中央に支持されている。複数のステー１４ａは、モータ取付枠１４の外周から放射状に延び、覆い壁１２の円形開口部１３の周縁部に先端が結合されている。このようなモータ取付枠１４に、モータ４０が取り付けられる。

（覆い壁及び素通しフレーム部）
覆い壁１２は、熱交換器の通風面の大半を覆うことで、ファン３０の周囲と熱交換器との間を塞ぐ壁板に相当する部分である。覆い壁１２は、その覆い壁１２の下側に、車両の走行に伴って前方から後方へ流れる走行風Ｆの自由な通過を許容する素通しフレーム部１５が設けられている。素通しフレーム部１５は、覆い壁１２の外周縁に位置する外枠部１１の外側に配置されている。

素通しフレーム部１５は、走行風Ｆの通過を許容する開口１７を内側に画成する矩形枠形の外周フレーム１６と、外周フレーム１６の開口１７に該開口１７を横断するように設けられた縦横桟状の補強用リブ１９と、を備えている。外枠部１１の上端部と外周フレーム１６の下端部には、ファンシュラウド１０を車両に固定するための複数の取付部１８ａ、１８ｂが設けられている。これにより、素通しフレーム部１５は、ファン３０と、取付部１８ｂとの間に位置した状態になる。また、この素通しフレーム部１５は、車両前部の開口に対応する位置、特に熱交換器の通風面と対向する位置に設けられている。

また、補強用リブ１９の少なくとも一部には、図４に示すように、素通しフレーム部１５の開口１７を通過する走行風Ｆを所定の方向に誘導する偏向ルーバー２０として構成されている。

偏向ルーバー２０は、板状に形成されている。また、偏向ルーバー２０は、進行方向及び鉛直方向に沿う断面において、以下のように形成されている。すなわち、偏向ルーバー２０は、進行方向略中央よりも前方側が、進行方向に沿うように延出された第１ルーバー部２０ａとされている。また、偏向ルーバー２０は、進行方向略中央よりも後方が、進行方向と交差する方向に沿うように屈曲延出された第２ルーバー部２０ｂとされている。そして、偏向ルーバー２０は、第１ルーバー部２０ａと第２ルーバー部２０ｂとが一体成形されてなる。

また、図１に示すように、素通しフレーム部１５には、補強用リブ１９に囲まれた部分のうち、鉛直方向下部に位置する箇所に、強度補強用板部２１が一体成形されている。さらに、素通しフレーム部１５には、外周フレーム１６と補強用リブ１９とに囲まれた部分の任意の箇所に、強度補強用板部２２が一体成形されている。より具体的には、強度補強用板部２２は、外周フレーム１６と補強用リブ１９とに囲まれた部分のうち、鉛直方向下部と、この下部よりもやや上側と、に配置されている。

このように、上述の実施形態におけるファンシュラウド１０は、覆い壁１２の外側に、走行風Ｆの自由な流通を許す素通しフレーム部１５を設けている。このため、ファンＯＦＦ時にも、走行風Ｆの吹き抜けにより、必要箇所（例えば、インタークーラー等）へ多量の風を送ることができる。そのため、冷却効果を高めることができる。しかも、素通しフレーム部１５に偏向ルーバー２０の機能を持たせた補強用リブ１９を設けているので、偏向ルーバー２０として機能する補強用リブ１９の位置や向きを変えることにより、走行風Ｆの流れ方向をコントロールすることができ、冷やしたい箇所（例えば、バッテリー周辺やモータ周辺等）を効果的に冷却することができる。

また、偏向ルーバー２０は、板状に形成されている。さらに、偏向ルーバー２０は、進行方向及び鉛直方向に沿う断面において、進行方向略中央よりも前方側が、進行方向に沿うように延出された第１ルーバー部２０ａとされている。また、偏向ルーバー２０は、進行方向略中央よりも後方が、進行方向と交差する方向に沿うように屈曲延出された第２ルーバー部２０ｂとされている。
このため、走行風Ｆが素通しフレーム部１５を通り抜ける際、素通しフレーム部１５の進行方向前方において、素通しフレーム部１５内に走行風Ｆをスムーズに取り込むことができる。このことについて、以下、詳述する。

図６は、偏向ルーバー２０の効果を説明するための従来の一例のルーバー２００を示す図であって、前述の図４に対応している。
同図に示すように、従来のように単なる平坦な板状のルーバー２００を進行方向に対して交差する方向に沿って配置したとする。このような場合、ルーバー２００の進行方向前方において、このルーバー２００に走行風Ｆが衝突し、さらに、走行風Ｆのルーバー２００からの剥離も促進されてしまう。この結果、乱流（渦流）Ｗが発生してしまう。乱流Ｗが発生すると、素通しフレーム部１５内での走行風Ｆの通り抜け性が悪化してしまう。

これに対し、図４に示すように、上述の実施形態の偏向ルーバー２０は、第１ルーバー部２０ａと第２ルーバー部２０ｂとにより屈曲形成されている。しかも、第１ルーバー部２０ａは、進行方向に沿うように延出されているので、第１ルーバー部２０ａに走行風Ｆが衝突することがない。このため、第１ルーバー部２０ａの進行方向前方での乱流Ｗの発生を抑制できる。この結果、素通しフレーム部１５内に走行風Ｆをスムーズに取り込むことができ、素通しフレーム部１５内での走行風Ｆの通り抜け性を向上できる。また、素通しフレーム部１５を通りぬける走行風Ｆの風量も増大させることができる。よって、冷やしたい箇所（例えば、バッテリー周辺やモータ周辺等）を効果的に冷却することができる。

また、上述の実施形態のように、素通しフレーム部１５が、ラジエータ等の熱交換器の通風面と対向する箇所に設けられている場合には、ファンＯＦＦ時の風抜けにより、熱交換器自体の冷却性能の向上も図れる。

さらに、補強用リブ１９を素通しフレーム部１５の開口１７に設けていることにより、素通しフレーム部１５の強度アップを図りながら、ファンＯＦＦ時の開口１７を通した風抜けの向上が図れる。

また、素通しフレーム部１５には、補強用リブ１９に囲まれた部分のうち、鉛直方向下部に位置する箇所に、強度補強用板部２１が一体成形されている。さらに、素通しフレーム部１５には、外周フレーム１６と補強用リブ１９とに囲まれた部分の任意の箇所に、強度補強用板部２２が一体成形されている。このため、強度補強用板部２１，２２によって、ファンシュラウド１０の剛性を高めることができる。また、強度補強用板部２１，２２には、モータ４０への給電及び制御用の配線（不図示）を配策するための配策部としての機能を持たせてもよい。

（変形例）
なお、本発明は上述の実施形態に限られるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において、上述の実施形態に種々の変更を加えたものを含む。
例えば、偏向ルーバー２０の向きを軸線方向にストレートに設定することも可能である。

また、上述の実施形態の偏向ルーバー２０を、補強用リブ１９とは別に設けてもよいし、偏向ルーバー２０の向きを変更できるように設けてもよい。偏向ルーバー２０の向きを変えられるようにした場合は、偏向ルーバー２０の向きの調整により、素通しフレーム部１５を通り抜ける走行風を例えば、エンジンルーム内の温度を下げるために車両下部へ誘導する等、必要な方向へ効率よく誘導することができる。

さらに、上述の実施形態では、素通しフレーム部１５には、補強用リブ１９に囲まれた部分のうち、鉛直方向下部に位置する箇所に、強度補強用板部２１が一体成形されている。また、素通しフレーム部１５には、外周フレーム１６と補強用リブ１９とに囲まれた部分のうち、鉛直方向下部と、この下部よりもやや上側と、に強度補強用板部２２が形成されている場合について説明した。しかしながら、２つの強度補強用板部２１，２２のうち、少なくとも一方が形成されていればよい。また、補強用リブ１９に囲まれた部分の任意の箇所に、強度補強用板部２１を形成することが可能である。さらに、外周フレーム１６と補強用リブ１９とに囲まれた部分の任意の箇所に、強度補強用板部２２を形成することが可能である。また、２つの強度補強用板部２１，２２には、モータ４０への給電及び制御用の配線（不図示）を配策するための配策部としての機能を持たせてもよい。

また、上述の実施形態では、偏向ルーバー２０は板状に形成されており、第１ルーバー部２０ａと第２ルーバー部２０ｂとにより屈曲形成されている場合について説明した。しかしながら、これに限られるものではなく、偏向ルーバー２０を以下のように構成してもよい。

図７は、偏向ルーバー２０の変形例を示す、進行方向及び鉛直方向に沿う断面図である。
同図に示すように、偏向ルーバー２０の肉厚を変化させてもよい。すなわち、偏向ルーバー２０を、進行方向に沿う断面形状において、最大肉厚Ｔｍａｘが進行方向中央よりも進行方向前方に設定してもよい。この場合、偏向ルーバー２０は、進行方向に沿う断面形状において、最大肉厚Ｔｍａｘから進行方向前方と後方とに向かうにしたがって漸次肉厚が薄くなるように形成される。

このように構成した場合、走行風Ｆが偏向ルーバー２０を通過する際、翼上面２０ｃや翼下面２０ｄ上を走行風Ｆが滑らかに通過する。そして、翼上面２０ｃや翼下面２０ｄの進行方向の途中で走行風Ｆが剥離して乱流が発生してしまうことが抑制される。つまり、偏向ルーバー２０の進行方向後方での乱流の発生を抑制できる。この結果、素通しフレーム部１５内での走行風Ｆの通り抜け性を向上でき、素通しフレーム部１５を通りぬける走行風Ｆの風量も増大させることができる。

１Ａ，１Ｂ…冷却ファン装置
１０…ファンシュラウド
１２…覆い壁
１３…円形開口部
１５…素通しフレーム部
１７…開口
１８ａ，１８ｂ…取付部
１９…補強用リブ（偏向ルーバー）
２０…偏向ルーバー
２０ａ…第１ルーバー部
２０ｂ…第２ルーバー部
２１，２２…強度補強用板部
１００…車両
１０２…熱交換器
１１０…冷却ファン装置

Claims

車両に取り付けられ、ファンの回転により、車両の前部に配された熱交換器を通過する強制冷却風を発生する冷却ファン装置において、
中央に前記ファンが配置される円形開口部を有すると共に、前記熱交換器の通風面の大平を覆うことで、前記ファンの周囲と前記熱交換器との間を塞ぐ覆い壁と、
前記覆い壁の外側に設けられ、該覆い壁を前記車両に固定するための取付部と、
前記ファンと前記取付部との間に位置し、前記車両の走行に伴って前方から後方へ流れる走行風の自由な通過を許容する素通しフレーム部と、
を有するファンシュラウドと、
前記ファンシュラウドの前記円形開口部の中央で、且つ前記覆い壁よりも前記車両の進行方向後方に、複数のステーを介して支持されているモータと、
を備え、
前記素通しフレーム部に、前記走行風を所定の方向に誘導する偏向ルーバーが設けられ、
前記偏向ルーバーが、走行風を誘導する向きを任意に変更可能に設けられ、
前記偏向ルーバーによって誘導された前記走行風の流れの向きは、少なくとも前記モータの周辺を含む前記ファンシュラウドの前記円形開口部の中央方向である冷却ファン装置。
前記偏向ルーバーは、
板状に形成されており、
且つ前記車両の進行方向に沿う断面形状が、前記進行方向前方で前記進行方向に沿うように延出されると共に、前記進行方向途中から前記進行方向と交差する方向に沿うように屈曲延出されるように形成されている請求項１に記載の冷却ファン装置。
前記偏向ルーバーは、
板状に形成されており、
且つ前記車両の進行方向に沿う断面形状において、最大肉厚が前記進行方向中央よりも前記進行方向前方に設定されており、前記最大肉厚から前記進行方向前方と後方とに向かうにしたがって漸次肉厚が薄くなるように形成されている請求項１に記載の冷却ファン装置。
前記素通しフレーム部が、前記熱交換器の通風面と対向する箇所に設けられている請求項１，３，４のいずれか１項に記載の冷却ファン装置。
前記素通しフレーム部が、内側に前記走行風の通過を許す開口を備える枠形に形成され、
前記開口に、該開口を横断するように補強用リブが配設され、
前記補強用リブの少なくとも一部が、前記開口を通過する前記走行風を所定の方向に誘導する前記偏向ルーバーとして構成されている請求項１，３〜５のいずれか１項に記載の冷却ファン装置。
複数の前記補強用リブに囲まれた部分の一部及び、前記素通しフレームの外周フレーム部と複数の前記補強用リブとに囲まれた部分の一部に、強度補強用板部が設けられている請求項６に記載の冷却ファン装置。