JP6579127B2 - ファンシュラウド - Google Patents

Description

本発明は、吸込み口から吹出し口に空気を流すファンシュラウドに関する。

吸込み口から吹出し口に空気を流すファンシュラウドとして、下記特許文献１に記載のものが知られている。下記特許文献１に記載のファンシュラウドは、車両用冷却システムに適用されるものであって、プロペラファンがベルマウス部に収められている。プロペラファンを回転させることによってファンシュラウド内に空気流が発生し、コンデンサやラジエータを冷却している。

コンデンサやラジエータは外周が矩形形状をなしており、プロペラファンは外周が円形形状をなしているため、コンデンサやラジエータが収められている部分の外周壁とプロペラファンが収められている部分の外周壁とでは、互いに近接する部分と離隔する部分とが発生する。このような形態的特性により、プロペラファンが回転すると、空気流入が十分確保される部分と空気流入が十分に確保されない部分とが発生し、耳障りな周期騒音が発生する。

下記特許文献１では、この課題を解決するため、コンデンサやラジエータが収められている部分の外周壁とプロペラファンが収められている部分の外周壁とが近接する部分に開口を設けるものとしている。

特開２０１１−５２５５６号公報

本発明者らが上記特許文献１に記載されているような開口を設けたファンシュラウドを用いて、プロペラファンの回転による騒音の発生について確認を行ったところ、耳障りな騒音の発生について改善の余地があることを見出した。より具体的には、１次周波数音の低減効果は確認できたものの、２次周波数音の低減効果は確認されず、むしろ２次周波数音については増大傾向にあることを見出した。１次周波数音とは、周波数がＮ・Ｚ／６０で表される第１ピーク音である。尚、Ｎはプロペラファンの翼枚数、Ｚは回転数（ｒｐｍ）である。２次周波数音とは、１次周波数音の波長の略倍の波長で出現する第２ピーク音である。２次周波数音は、１次周波数音に対して周波数が高いものであるため、音圧は１次周波数音に対して低くなることが聴覚的に好ましい。しかしながら、増大する２次周波数音が低下する１次周波数音と同等以上となってしまうため、聴覚的には不自然なものとなり、不快な音として認識される。

本発明はこのような課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、吸込み口から吹出し口に空気を流すファンシュラウドであって、プロペラファンの回転による１次周波数音を低減し、２次周波数音の悪化を抑制することができるファンシュラウドを提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明に係るファンシュラウドは、吸込み口から吹出し口に空気を流すファンシュラウドであって、前記吹出し口を形成し、プロペラファンが収められるように円形壁（２２１）を有するベルマウス部（２２）と、前記吸込み口を形成し、前記円形壁に近接する近接壁（２１１，２１２）と、前記近接壁よりも前記円形壁から離隔してなる離隔壁（２１３，２１４）とを有する矩形部（２１）と、を備えている。前記近接壁は、前記円形壁に最も近接する最近接領域（２１１ａ，２１２ａ）と、前記最近接領域を挟み前記離隔壁に繋がる一対の接続領域（２１１ｂ，２１１ｃ，２１２ｂ，２１２ｃ）とを有している。前記一対の接続領域の少なくとも一方に内外を連通する開口部（４１，４２，５１〜５４，４１Ａ〜４３Ａ，５１Ａ〜５３Ａ，４１Ｂ〜４３Ｂ，５１Ｂ〜５３Ｂ，４１Ｃ〜４３Ｃ，５１Ｃ〜５３Ｃ）が設けられ、前記最近接領域には前記開口部が設けられていない。

このように、最近接領域に開口部を設けずに、接続領域に開口部を設けているので、１次周波数音のみならず２次周波数音も低減することができる。

尚、「課題を解決するための手段」及び「特許請求の範囲」に記載した括弧内の符号は、後述する「発明を実施するための形態」との対応関係を示すものであって、「課題を解決するための手段」及び「特許請求の範囲」に記載の発明が、後述する「発明を実施するための形態」に限定されることを示すものではない。

本発明によれば、吸込み口から吹出し口に空気を流すファンシュラウドであって、プロペラファンの回転による１次周波数音を低減し、２次周波数音の悪化を抑制することができるファンシュラウドを提供することができる。

図１は、本発明の第１実施形態であるファンシュラウドの正面図である。 図２は、図１のII-II断面を示す断面図である。 図３は、図１のＡ矢視図である。 図４は、図１のＢ矢視図である。 図５は、本実施形態の効果を説明するための図である。 図６は、本発明の第２実施形態であるファンシュラウドの平面図である。 図７は、本発明の第３実施形態であるファンシュラウドの平面図である。 図８は、本発明の第４実施形態であるファンシュラウドの平面図である。

以下、添付図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。説明の理解を容易にするため、各図面において同一の構成要素に対しては可能な限り同一の符号を付して、重複する説明は省略する。

図１及び図２に示されるように、本発明の第１実施形態に係るファンシュラウド２は、車両用冷却システム１０に適用されるものである。車両用冷却システム１０は、ファンシュラウド２と、熱交換器３１と、プロペラファン３２と、図示しない駆動モータとを備えている。

熱交換器３１は、空調装置に用いられるコンデンサや、走行エンジンの冷却用に用いられるラジエータとして機能する。熱交換器３１は、コンデンサ又はラジエータとして機能するものを１つ配置しても、それぞれとして機能するもの２つを配置してもよい。

コンデンサは、空調装置の冷凍サイクルを構成する機器である。コンデンサには、圧縮機から循環される高温高圧の冷媒ガスを外気と熱交換させるように、空気流路が設けられている。空気と熱交換して凝縮液化した冷媒は、冷凍サイクルを構成する下流側機器へと流出する。

ラジエータは、走行エンジンの冷却水を冷却する機器である。ラジエータには、エンジンの燃焼室回りを冷却して高温となった冷却水が、ポンプによって循環されて送り込まれてくる。ラジエータには、高温の冷却水を外気と熱交換させるように、空気流路が設けられている。空気と熱交換して冷却された冷却水は、エンジンへと還流し再びエンジンを冷却する。

ファンシュラウド２は、吸込み口から吹出し口に空気を流すために設けられるものであって、熱交換器３１の空気流路に空気を流すためのものである。ファンシュラウド２は、矩形部２１と、ベルマウス部２２とを有している。

矩形部２１は、熱交換器３１の外周に沿うように矩形枠を形成する近接壁２１１，２１２と、離隔壁２１３，２１４とを有している。矩形部２１は、近接壁２１１，２１２と離隔壁２１３，２１４とを繋ぐ接続板部２１５を有している。ベルマウス部２２は、円筒状をなす円形壁２２１を有している。円形壁２２１は、接続板部２１５に設けられた円形開口周縁から立設するように設けられている。円形壁２２１は、プロペラファン３２の外周に沿うように円筒形状をなしている。

プロペラファン３２は、駆動モータによって回転され、熱交換器３１に導風する機能を有している。プロペラファン３２は、ベルマウス部２２内に収められている。プロペラファン３２が回転することで熱交換器３１を通過する空気流が形成される。ファンシュラウド２の熱交換器３１側が空気の吸込み口であり、ベルマウス部２２側が空気の吹出し口である。本実施形態では、プロペラファン３２の回転方向を回転方向Ｒとして示している。

近接壁２１１，２１２は、円形壁２２１に近接するように設けられている壁部材である。離隔壁２１３，２１４は、近接壁２１１，２１２よりも円形壁２２１から離隔して設けられている壁部材である。

近接壁２１１は、最近接領域２１１ａと、一対の接続領域２１１ｂ，２１１ｃとを有している。最近接領域２１１ａは、円形壁２２１に近接する領域である。一対の接続領域２１１ｂ，２１１ｃは、最近接領域２１１ａを挟んで設けられている。接続領域２１１ｂは離隔壁２１３に繋がっており、接続領域２１１ｃは、離隔壁２１４に繋がっている。プロペラファン３２の回転方向Ｒからみて、接続領域２１１ｂは上流側に配置されているので、本発明の上流側接続領域に相当する。プロペラファン３２の回転方向Ｒからみて、接続領域２１１ｃは下流側に配置されているので、本発明の下流側接続領域に相当する。

近接壁２１２は、最近接領域２１２ａと、一対の接続領域２１２ｂ，２１２ｃとを有している。最近接領域２１２ａは、円形壁２２１に近接する領域である。一対の接続領域２１２ｂ，２１２ｃは、最近接領域２１２ａを挟んで設けられている。接続領域２１２ｂは離隔壁２１４に繋がっており、接続領域２１２ｃは、離隔壁２１３に繋がっている。プロペラファン３２の回転方向Ｒからみて、接続領域２１２ｂは上流側に配置されているので、本発明の上流側接続領域に相当する。プロペラファン３２の回転方向Ｒからみて、接続領域２１２ｃは下流側に配置されているので、本発明の下流側接続領域に相当する。

図３に示されるように、本実施形態では最近接領域２１１ａには開口部が設けられていない。最近接領域２１１ａは、プロペラファン３２の回転中心を通る中心線ＣＬを含む近傍の領域である。また、最近接領域２１１ａであっても、中心線ＣＬは開口していない。上流側接続領域である接続領域２１１ｂには、上流側分割開口部４１，４２が設けられている。上流側分割開口部４１，４２全体としては、本発明の上流側開口部に相当する。下流側接続領域である接続領域２１１ｃには、下流側分割開口部５１，５２，５３，５４が設けられている。下流側分割開口部５１，５２，５３，５４全体としては、本発明の下流側開口部に相当する。

上流側分割開口部４１，４２及び下流側分割開口部５１，５２，５３，５４は、それぞれ同じ開口面積の開口部である。従って、２つの上流側分割開口部４１，４２が設けられている接続領域２１１ｂの開口面積よりも、４つの下流側分割開口部５１，５２，５３，５４が設けられている接続領域２１１ｃの開口面積が広い。

図４に示されるように、本実施形態では最近接領域２１２ａには開口部が設けられていない。上流側接続領域である接続領域２１２ｂには、上流側分割開口部４１，４２が設けられている。上流側分割開口部４１，４２全体としては、本発明の上流側開口部に相当する。下流側接続領域である接続領域２１２ｃには、下流側分割開口部５１，５２，５３，５４が設けられている。下流側分割開口部５１，５２，５３，５４全体としては、本発明の下流側開口部に相当する。

上流側分割開口部４１，４２及び下流側分割開口部５１，５２，５３，５４は、それぞれ同じ開口面積の開口部である。従って、２つの上流側分割開口部４１，４２が設けられている接続領域２１２ｂの総開口面積よりも、４つの下流側分割開口部５１，５２，５３，５４が設けられている接続領域２１２ｃの総開口面積が広い。

上記したように本実施形態に係るファンシュラウド２は、吸込み口から吹出し口に空気を流すものであって、吹出し口を形成し、プロペラファン３２が収められるように円形壁２２１を有するベルマウス部２２と、吸込み口を形成し、円形壁２２１に近接する近接壁２１１，２１２と、近接壁２１１，２１２よりも円形壁２２１から離隔してなる離隔壁２１３，２１４とを有する矩形部２１と、を備えている。

近接壁２１１，２１２は、円形壁２２１に最も近接する最近接領域２１１ａ，２１２ａと、最近接領域２１１ａ，２１２ａを挟み離隔壁２１３，２１４に繋がる一対の接続領域２１１ｂ，２１１ｃ，２１２ｂ，２１２ｃとを有している。一対の接続領域２１１ｂ，２１１ｃの少なくとも一方又は一対の接続領域２１２ｂ，２１２ｃの少なくとも一方に内外を連通する開口部である上流側分割開口部４１，４２又は下流側分割開口部５１，５２，５３，５４が設けられ、最近接領域２１１ａ，２１２ａには開口部が設けられていない。

このように、最近接領域２１１ａ，２１２ａに開口部を設けずに、接続領域２１１ｂ，２１１ｃ，２１２ｂ，２１２ｃに上流側分割開口部４１，４２及び下流側分割開口部５１，５２，５３，５４を設けているので、１次周波数音を低減し、２次周波数音の悪化を抑制することができる。図５に示されるように、１次周波数音は、何も対策しなければ図中破線部分まで増大するところ、上記したような開口部を形成することで、図中実線部分まで低減することができる。２次周波数音は、最近接領域に開口部を設けてしまうと図中破線部分まで増大するところ、最近接領域２１１ａ，２１２ａに開口部を設けないことで、図中実線部分に抑制することができる。従って、１次周波数音に対して２次周波数音を低く抑えることができるので、不快音の発生を抑制することができる。１次周波数音とは、周波数がＮ・Ｚ／６０で表される第１ピーク音である。Ｎはプロペラファンの翼枚数、Ｚは回転数（ｒｐｍ）である。２次周波数音とは、１次周波数音の波長の略倍の波長で出現する第２ピーク音である。尚、本実施形態では、矩形部２１の中心とベルマウス部２２の中心とが重なるように設けられている例について説明したが、ベルマウス部２２の中心が離隔壁２１３又は離隔壁２１４に近接するように配置されてもよい。

また本実施形態では、一対の接続領域は、プロペラファン３２の回転方向Ｒ上流側に設けられている上流側接続領域としての接続領域２１１ｂ，２１２ｂと、プロペラファン３２の回転方向Ｒ下流側に設けられている下流側接続領域としての接続領域２１１ｃ，２１２ｃとからなっている。開口部としては、上流側接続領域としての接続領域２１１ｂ，２１２ｂに設けられている上流側開口部である上流側分割開口部４１，４２と、下流側接続領域としての接続領域２１１ｃ，２１２ｃに設けられている下流側開口部である下流側分割開口部５１，５２，５３，５４とを有し、下流側開口部の開口面積が、上流側開口部の開口面積よりも広い。

プロペラファン３２は回転によって送風するため、最近接領域２１１ａ，２１２ａからプロペラファン３２の回転進行方向である回転方向Ｒ下流側においては、最近接領域２１１ａ，２１２ａに向かう空気とプロペラファン３２とが対抗してしまい、相対速度の上昇によって偏った負圧分布を生じるものと思われる。そこで、プロペラファン３２の回転進行方向である回転方向Ｒ下流側の開口面積を回転方向上流側の開口面積よりも広くすることで、偏った負圧分布を平滑化している。このため、図５に示されるような２次周波数音の悪化抑制に資することができる。

また本実施形態では、上流側開口部は、複数の上流側分割開口部４１，４２を有し、下流側開口部は、複数の下流側分割開口部５１，５２，５３，５４を有している。更に、下流側分割開口部５１，５２，５３，５４の個数が、上流側分割開口部４１，４２の個数よりも多くなるように構成している。

上流側開口部及び下流側開口部の設け方は、上記したものに限られない。最近接領域２１１ａ，２１２ａに開口部を設けないのであれば、上流側開口部の開口面積と下流側開口部の開口面積とを等しくするため、上流側分割開口部と下流側分割開口部とを同面積且つ同数としてもよい。また、最近接領域２１１ａ，２１２ａに開口部を設けないのであれば、上流側開口部及び下流側開口部のいずれか一方のみを設けてもよい。

第２実施形態としてのファンシュラウド２Ａについて図６を参照しながら説明する。図６に示されるように、ファンシュラウド２Ａは、矩形部２１Ａを備えている。矩形部２１Ａには、それぞれ同数の上流側分割開口部４１Ａ，４２Ａ，４３Ａと下流側分割開口部５１Ａ，５２Ａ，５３Ａとが設けられている。

上流側分割開口部４１Ａ，４２Ａ，４３Ａの総開口面積よりも、下流側分割開口部５１Ａ，５２Ａ，５３Ａの総開口面積を広げるため、下流側分割開口部５１Ａ，５２Ａ，５３Ａそれぞれの開口面積を広げている。具体的には、上流側分割開口部４１Ａ，４２Ａ，４３Ａの幅と下流側分割開口部５１Ａ，５２Ａ，５３Ａの幅は同一なものとしつつ、下流側分割開口部５１Ａ，５２Ａ，５３Ａの長さを上流側分割開口部４１Ａ，４２Ａ，４３Ａの長さの倍になるようにしている。尚、「幅」とは、プロペラファン３２の回転方向Ｒに沿った寸法であり、「長さ」とは、回転方向Ｒに交わる方向の寸法である。

続いて、第３実施形態のファンシュラウド２Ｂについて図７を参照しながら説明する。図７に示されるように、ファンシュラウド２Ｂは、矩形部２１Ｂを備えている。矩形部２１Ｂには、それぞれ同数の上流側分割開口部４１Ｂ，４２Ｂ，４３Ｂと下流側分割開口部５１Ｂ，５２Ｂ，５３Ｂとが設けられている。

上流側分割開口部４１Ｂ，４２Ｂ，４３Ｂの総開口面積よりも、下流側分割開口部５１Ｂ，５２Ｂ，５３Ｂの総開口面積を広げるため、下流側分割開口部５１Ｂ，５２Ｂ，５３Ｂそれぞれの開口面積を広げている。具体的には、上流側分割開口部４１Ｂ，４２Ｂ，４３Ｂの長さと下流側分割開口部５１Ｂ，５２Ｂ，５３Ｂの長さは同一なものとしつつ、下流側分割開口部５１Ｂ，５２Ｂ，５３Ｂの幅を上流側分割開口部４１Ｂ，４２Ｂ，４３Ｂの幅の倍になるようにしている。

続いて、第４実施形態のファンシュラウド２Ｃについて図８を参照しながら説明する。図８に示されるように、ファンシュラウド２Ｃは、矩形部２１Ｃを備えている。矩形部２１Ｃには、３つの上流側分割開口部４１Ｃ，４２Ｃ，４３Ｃと３つの下流側分割開口部５１Ｃ，５２Ｃ，５３Ｃとが設けられている。

上流側分割開口部４１Ｃ，４２Ｃ，４３Ｃは、円形開口として形成されている。下流側分割開口部５１Ｃ，５２Ｃ，５３Ｃそれぞれは、上流側分割開口部４１Ｃ，４２Ｃ，４３Ｃと同径の円形開口が一対形成されている。従って、上流側分割開口部４１Ｃ，４２Ｃ，４３Ｃの総開口面積よりも、下流側分割開口部５１Ｃ，５２Ｃ，５３Ｃの総開口面積が広くなっている。

上記第２実施形態から第４実施形態に係るファンシュラウド２Ａ，２Ｂ，２Ｃのように、下流側分割開口部５１Ａ〜５３Ａ，５１Ｂ〜５３Ｂ，５１Ｃ〜５３Ｃ１つ当たりの開口面積が、上流側分割開口部４１Ａ〜４３Ａ，４１Ｂ〜４３Ｂ，４１Ｃ〜４３Ｃの１つ当たりの開口面積よりも広くなるように構成することができる。

以上、具体例を参照しつつ本発明の実施の形態について説明した。しかし、本発明はこれらの具体例に限定されるものではない。これら具体例に、当業者が適宜設計変更を加えたものも、本発明の特徴を備えている限り、本発明の範囲に包含される。前述した各具体例が備える各要素およびその配置、条件、形状などは、例示したものに限定されるわけではなく適宜変更することができる。前述した各具体例が備える各要素は、技術的な矛盾が生じない限り、適宜組み合わせを変えることができる。

２１：矩形部
２１１，２１２：近接壁
２１１ａ，２１２ａ：最近接領域
２１１ｂ，２１１ｃ，２１２ｂ，２１２ｃ：接続領域
２１３，２１４：離隔壁
２２：ベルマウス部
２２１：円形壁
４１，４２，４１Ａ〜４３Ａ，４１Ｂ〜４３Ｂ，４１Ｃ〜４３Ｃ：上流側分割開口部
５１〜５４，５１Ａ〜５３Ａ，５１Ｂ〜５３Ｂ，５１Ｃ〜５３Ｃ：下流側分割開口部

Claims (5)

1. 吸込み口から吹出し口に空気を流すファンシュラウドであって、
   前記吹出し口を形成し、プロペラファンが収められるように円形壁（２２１）を有するベルマウス部（２２）と、
   前記吸込み口を形成し、前記円形壁に近接する近接壁（２１１，２１２）と、前記近接壁よりも前記円形壁から離隔してなる離隔壁（２１３，２１４）とを有する矩形部（２１）と、を備え、
   前記近接壁は、前記円形壁に最も近接する最近接領域（２１１ａ，２１２ａ）と、前記最近接領域を挟み前記離隔壁に繋がる一対の接続領域（２１１ｂ，２１１ｃ，２１２ｂ，２１２ｃ）とを有し、
   前記一対の接続領域の少なくとも一方に内外を連通する開口部（４１，４２，５１〜５４，４１Ａ〜４３Ａ，５１Ａ〜５３Ａ，４１Ｂ〜４３Ｂ，５１Ｂ〜５３Ｂ，４１Ｃ〜４３Ｃ，５１Ｃ〜５３Ｃ）が設けられ、前記最近接領域には前記開口部が設けられていない、ファンシュラウド。
2. 請求項１に記載のファンシュラウドであって、
   前記一対の接続領域は、前記プロペラファンの回転方向上流側に設けられている上流側接続領域（２１１ｂ，２１２ｂ）と、前記プロペラファンの回転方向下流側に設けられている下流側接続領域（２１１ｃ，２１２ｃ）とからなり、
   前記開口部は、前記上流側接続領域に設けられている上流側開口部（４１，４２，４１Ａ〜４３Ａ，４１Ｂ〜４３Ｂ，４１Ｃ〜４３Ｃ）と、前記下流側接続領域に設けられている下流側開口部（５１〜５４，５１Ａ〜５３Ａ，５１Ｂ〜５３Ｂ，５１Ｃ〜５３Ｃ）とを有し、
   前記下流側開口部の総開口面積が、前記上流側開口部の総開口面積よりも広い、ファンシュラウド。
3. 請求項２に記載のファンシュラウドであって、
   前記上流側開口部は、複数の上流側分割開口部（４１，４２，４１Ａ〜４３Ａ，４１Ｂ〜４３Ｂ，４１Ｃ〜４３Ｃ）を有し、前記下流側開口部は、複数の下流側分割開口部（５１〜５４，５１Ａ〜５３Ａ，５１Ｂ〜５３Ｂ，５１Ｃ〜５３Ｃ）を有している、ファンシュラウド。
4. 請求項３に記載のファンシュラウドであって、
   前記下流側分割開口部（５１Ａ〜５３Ａ，５１Ｂ〜５３Ｂ，５１Ｃ〜５３Ｃ）１つ当たりの開口面積が、前記上流側分割開口部（４１Ａ〜４３Ａ，４１Ｂ〜４３Ｂ，４１Ｃ〜４３Ｃ）の１つ当たりの開口面積よりも広い、ファンシュラウド。
5. 請求項３に記載のファンシュラウドであって、
   前記下流側分割開口部（５１〜５４）の個数が、前記上流側分割開口部（４１，４２）の個数よりも多い、ファンシュラウド。

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