JP3977912B2 - Cooling device and shroud casing - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、熱交換器等を冷却する冷却装置に係わり、特に、冷却ファンの空力性能の向上および低騒音化に有効な技術に関する。
【0002】
【従来の技術および発明が解決しようとする課題】
この種の冷却装置として、例えば図6および図7に示すものが知られている。
これらの図において、符号1はシュラウドケーシング、2はラジエータ等に代表される熱交換器、3は冷却ファン、4はモータ等に代表される駆動装置、a,b,cは気流を示している。
【0003】
この冷却装置は、熱交換器2の下流側に設けられたシュラウドケーシング1内において、駆動装置4により冷却ファン3を回転させることで上流側の空気に気流aを生じさせ、冷却を行う。
しかしながら、冷却ファン3が回転すると、気流aはファン回転と同一方向に旋回して軸方向および斜流方向流れとなることから、この旋回流によってシュラウドケーシング1の出口部には、気流bの他に図7に示すような渦(気流)cによる気流の乱れが生じる。
この気流の乱れは、冷却システム系では損失エネルギーとなり、ファンの空力性能を低下させると共に騒音を高くするという不具合を招来する。
【0004】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、かかる気流の乱れを抑制し、冷却ファンの空力性能を向上させるとともに低騒音化を図ることのできるシュラウドケーシングおよび冷却装置の提供を目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】
本発明は、前記課題を解決するために以下の構成を採用した。
すなわち、請求項1記載の冷却装置は、冷却ファンと、該冷却ファンの周囲から上流側に延びるようにして配されるケーシング本体及び該ケーシング本体の下流端に該下流端から軸線方向下流側に突出するように設けられて前記冷却ファンの外径よりも大径かつ軸線方向下流側に向かい漸次拡径する内径を有し、その内周面の上流側が凸面をなすのに対し下流側は凹面をなしてアルファベットのS字状をなすディフューザを備えたシュラウドケーシングと、前記冷却ファンを回転駆動する駆動装置とを具備し、前記冷却ファンを前記ディフューザ内に一部オーバーラップさせていることを特徴とするものである。
【0006】
このような構成では、ケーシング本体内の気流が冷却ファンの回転により旋回流となっても、この旋回流はその吐出角度方向に傾斜するディフューザの内周面に沿って流れの方向を制御されつつ下流側へと案内されることになるため、シュラウドケーシング出口部における渦流の発生が効果的に抑制される。よって、冷却ファンの空力性能の向上および低騒音化が図られる。
【0007】
請求項2記載のシュラウドケーシングは、請求項1に記載の冷却装置に使用されるシュラウドケーシングであって、冷却ファンの周囲から上流側に延びるようにして配されるケーシング本体と、該ケーシング本体の下流端に該下流端から軸線方向下流側に突出するように設けられるディフューザとを備えてなり、前記ディフューザは、前記冷却ファンの外径よりも大径かつ軸線方向下流側に向かい漸次拡径する内径を有し、その内周面の上流側が凸面をなすのに対し下流側は凹面をなしてアルファベットのS字状をなすことを特徴とするものである。
【0008】
このような構成とした場合にも、上述と同様、シュラウドケーシング出口部における渦流の発生が効果的に抑制されるため、冷却ファンの空力性能の向上および低騒音化が図られる。
【0009】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係わる冷却装置の一実施形態について、図1から図5を参照しながら説明する。
これらの図において、符号10はシュラウドケーシング、20は熱交換器、30は冷却ファン、40は駆動装置、a,bは気流を示している。
【0010】
本冷却装置の基本構成は、従来のものと同様、ラジエータ等に代表される熱交換器20の下流側にシュラウドケーシング10が設けられ、このシュラウドケーシング10内においてモータ等に代表される駆動装置40により冷却ファン30を回転駆動させることによって生じさせた気流aが、熱交換器20を通過することで冷却が行われるものである(図1参照)。
【0011】
シュラウドケーシング10は、一端側(上流側)に熱交換器20を内包した状態あるいは一端(上流端)を熱交換器20に対向させた状態で配設されるケーシング本体11と、該ケーシング本体11の他端側(下流端)に設けられるディフューザ12とから構成されており、また、これらケーシング本体11およびディフューザ12の内径は、いずれも冷却ファン30の外径よりも大きく形成されている。
【0012】
ディフューザ12は、図3に示すように、出口側(下流側)に比して開口面積の狭い入口側(上流側)に取付フランジ13が設けられ、該取付フランジ13の周方向に複数個加工されたボルト穴14にねじ込まれる取付ボルト(図示略)によって、ケーシング本体11の下流端に取り付けられるようになっている。
【0013】
また、ディフューザ12の背面(外周面)には、補強部材として、取付フランジ13とディフューザ12との結合を図るための補強板15が周方向に適宜枚数設けられている。
【0014】
そして、本実施形態におけるディフューザ12は、上流側から下流側にむけて内径が漸次拡径する構成については通常のディフューザと同様であるが、その軸線方向に沿う断面において、ディフューザ壁16が緩やかなS字形をなすように湾曲して形成されている点を特徴としている。
【0015】
すなわち、ディフューザ壁16は、図2に示すように、上流部16aについてはその内周面が凸面をなすのに対して下流部16bについてはその内周面が凹面をなすように、互いに逆方向の円弧面となるように形成されていて、これらがスムーズな連続面となるように連なって、いわゆるアルファベットのS字状に製作されている。
【0016】
さらに別言すれば、ケーシング本体11の下流端に連なる上流部16aについては、ディフューザ12の外方に曲率中心O1を有し、また、上流部16aに連なり出口側に延びる下流部16bについては、逆にディフューザ12の内方に曲率中心O2を有するものである。
【0017】
これらの曲率半径は、熱交換器20の抵抗によって異なるが、ファン吐出流れの抵抗とならないような曲率半径に設定しておくことが好ましく、本願の発明者らは、実験結果としてR30〜R60の範囲が最適な曲率半径となることを確認している。
なお、本実施形態では、双方をR40に設定したものが図示されている。
【0018】
また、ディフューザ壁16を、その上流端と取付フランジ13との交差部17を通る下流部16bの外周面への接線Lが、ファン吐出流れ角度に合致する傾斜角(図4中のθ)となるように構成することで、ファン吐出流れをさらにスムーズなものにすることができる。
本実施形態では、この傾斜角θを45゜に設定したものが図示されている。
【0019】
なお、ディフューザ12は一体形としても、図5に示すように、分割線Pにおいて相互接合された2分割形のもの、さらには適宜個数の分割形としてもよい。
【0020】
しかして、このような構成からなる冷却装置においては、図1に示すように、冷却ファン30の回転駆動によって生じた気流aは、熱交換器20を通過して冷媒の冷却を行った後、ファン回転と同一方向に旋回して軸方向および斜流方向の流れとなってディフューザ12を通過する。
【0021】
このとき、旋回流は、その吐出角度方向に傾斜するディフューザ壁16の内周面に沿って流れの方向を制御されつつ下流側へと案内されるため、気流bのような流れとなってシュラウドケーシング10の出口から送出される。
これにより、シュラウドケーシング11の出口部における渦流の発生を効果的に抑制して、冷却ファン30の空力性能の向上および低騒音化を図ることができる。
【0022】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明によれば、次のような効果を奏することができる。
(a)請求項1記載の冷却装置においては、ケーシング本体内の気流が冷却ファンの回転により旋回流となっても、旋回流が、その吐出角度方向に傾斜するディフューザの内周面に沿って流れの方向を制御されつつ下流側へと案内されることになるため、シュラウドケーシング出口部における渦流の発生を効果的に抑制して、冷却ファンの空力性能の向上および低騒音化された冷却装置の提供が可能となる。
【0023】
(b)請求項2記載のシュラウドケーシングにおいても、上記(a)と同様、シュラウドケーシング出口部における渦流の発生を効果的に抑制することができるため、冷却ファンの空力性能が高められ、低騒音化を図ることができるシュラウドケーシングの提供が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明に係わる冷却装置の一実施形態を示す概略構成図である。
【図2】 図1のA−A線矢視図である。
【図3】 (a)は図1に示されるディフューザの正面図、(b)は同ディフューザの縦断面図である。
【図4】 図3(b)の要部拡大図である。
【図5】 本発明に係わるディフューザの他の実施形態の一例を示す斜視図である。
【図6】 従来の冷却装置の一例を示す概略構成図である。
【図7】 図6の要部拡大図である。
【符号の説明】
10 シュラウドケーシング
11 ケーシング本体
12 ディフューザ
30 冷却ファン
40 駆動装置[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a cooling device that cools a heat exchanger or the like, and more particularly to a technique that is effective for improving aerodynamic performance and reducing noise of a cooling fan.
[0002]
[Background Art and Problems to be Solved by the Invention]
As this type of cooling device, for example, those shown in FIGS. 6 and 7 are known.
In these drawings, reference numeral 1 is a shroud casing, 2 is a heat exchanger typified by a radiator or the like, 3 is a cooling fan, 4 is a driving device typified by a motor or the like, and a, b, and c are airflows. .
[0003]
This cooling device cools a shroud casing 1 provided on the downstream side of the
However, when the cooling
This turbulence of the airflow becomes lost energy in the cooling system, which causes a problem that the aerodynamic performance of the fan is lowered and the noise is increased.
[0004]
The present invention has been made in view of the above circumstances, and it is an object of the present invention to provide a shroud casing and a cooling device that can suppress the turbulence of the airflow, improve the aerodynamic performance of the cooling fan, and reduce noise. .
[0005]
[Means for Solving the Problems]
The present invention employs the following configuration in order to solve the above problems.
That is, the cooling device according to claim 1 includes a cooling fan, a casing main body arranged to extend upstream from the periphery of the cooling fan, and a downstream end of the casing main body from the downstream end to the downstream in the axial direction. It is provided so as to protrude and has an inner diameter that is larger than the outer diameter of the cooling fan and gradually increases in diameter toward the downstream side in the axial direction. The upstream side of the inner peripheral surface forms a convex surface, whereas the downstream side is a concave surface. And a shroud casing having a diffuser having an S-shaped alphabet, and a driving device for rotationally driving the cooling fan, wherein the cooling fan is partially overlapped in the diffuser. It is what.
[0006]
In such a configuration, even if the airflow in the casing body becomes a swirling flow due to the rotation of the cooling fan, the swirling flow is controlled in the flow direction along the inner peripheral surface of the diffuser inclined in the discharge angle direction. Since it will be guided to the downstream side, generation | occurrence | production of the vortex | eddy_current in a shroud casing exit part is suppressed effectively. Therefore, the aerodynamic performance and noise reduction of the cooling fan can be achieved.
[0007]
A shroud casing according to a second aspect is a shroud casing used in the cooling device according to the first aspect, wherein the casing main body is arranged so as to extend upstream from the periphery of the cooling fan, and the casing main body. A diffuser provided at the downstream end so as to protrude downstream in the axial direction from the downstream end, and the diffuser has a diameter larger than the outer diameter of the cooling fan and gradually increases in diameter toward the downstream side in the axial direction. It has an inner diameter, and the upstream side of the inner peripheral surface forms a convex surface, whereas the downstream side forms a concave surface and forms an S-shape of the alphabet .
[0008]
Even in such a configuration, the generation of vortex at the shroud casing outlet is effectively suppressed as described above, so that the aerodynamic performance and noise reduction of the cooling fan can be achieved.
[0009]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, an embodiment of a cooling device according to the present invention will be described with reference to FIGS.
In these drawings,
[0010]
The basic structure of the present cooling device is similar to the conventional one, in which a
[0011]
The
[0012]
As shown in FIG. 3, the
[0013]
In addition, on the back surface (outer peripheral surface) of the
[0014]
The
[0015]
That is, as shown in FIG. 2, the
[0016]
In other words, the
[0017]
These curvature radii differ depending on the resistance of the
In this embodiment, both are set to R40.
[0018]
Further, the tangent L to the outer peripheral surface of the downstream portion 16b passing through the intersecting
In the present embodiment, that the inclination angle θ set to 45 ° is Figure shown.
[0019]
Note that the
[0020]
Therefore, in the cooling device having such a configuration, as shown in FIG. 1, the airflow a generated by the rotational drive of the cooling
[0021]
At this time, the swirling flow is guided to the downstream side while controlling the flow direction along the inner peripheral surface of the
Thereby, generation | occurrence | production of the vortex | eddy_current in the exit part of the
[0022]
【The invention's effect】
As is clear from the above description, according to the present invention, the following effects can be obtained.
(A) In the cooling device according to claim 1, even if the airflow in the casing main body becomes a swirling flow by the rotation of the cooling fan, the swirling flow is along the inner peripheral surface of the diffuser inclined in the discharge angle direction. for being controlled in the direction of flow will be guided to the downstream side, to effectively suppress the generation of the vortex flow in the shroud casing outlet portion, improvement of the aerodynamic performance of the cooling fan and low noise cooling device Can be provided.
[0023]
(B) In the shroud casing according to
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing an embodiment of a cooling device according to the present invention.
FIG. 2 is a view taken along line AA in FIG.
3A is a front view of the diffuser shown in FIG. 1, and FIG. 3B is a longitudinal sectional view of the diffuser.
FIG. 4 is an enlarged view of a main part of FIG.
FIG. 5 is a perspective view showing an example of another embodiment of a diffuser according to the present invention.
FIG. 6 is a schematic configuration diagram showing an example of a conventional cooling device.
7 is an enlarged view of a main part of FIG.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF
Claims (2)
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JP00699098A JP3977912B2 (en) | 1998-01-16 | 1998-01-16 | Cooling device and shroud casing |
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1998
- 1998-01-16 JP JP00699098A patent/JP3977912B2/en not_active Expired - Fee Related
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