JP7353840B2 - 送風装置及び送風装置の取り付け構造 - Google Patents

Description

本発明は、送風装置及び送風装置の取り付け構造に関するものである。

従来、自動車に搭載され、ファンが回転することによりエンジン等の内燃機関やラジエータに冷却風を送風する送風装置の構成が知られている。送風装置では、寒冷地や冬季において、ファンに付着した雨水や洗車時の水等が凍ってファンとシュラウドとが接合される現象（ファンロック）を防ぐための水抜き構造を設ける場合がある。

例えば特許文献１には、ファン及びシュラウドを有し、シュラウドの下方には、凹部と、シュラウドの厚み方向の両端面に設けられた縦溝と、が形成されたファンの水抜き構造が開示されている。特許文献１に記載の技術によれば、凹部の近傍においてファンとシュラウドとの間隙に滞留しようとする水滴を縦溝に導くことにより、間隙から水滴を排出することができるとされている。

特開２００２－１０６５００号公報

ところで、ファンとシュラウドとの間隙に下方へ凹む凹部（ドレイン）を設けて水滴を排出する構成は一般に知られている。
図９は、従来技術に係るドレイン１３７の近傍を示す拡大斜視図である。
図９に示すように、シュラウド３の径方向外側に向かってドレイン１３７を設ける場合、モータが作動して羽２３が回転した際、送風装置１０１の前方から後方へ送風される空気Ｗの一部がドレイン１３７を通過する。これにより、モータの作動時にドレイン１３７からの風漏れにより騒音が発生するおそれがある。

そこで、本発明は、ファンロックを抑制するとともに、風漏れによる騒音の発生を抑制した送風装置及びこの送風装置の取り付け構造を提供するものである。

上記の課題を解決するために、本発明に係る送風装置は、回転軸から放射状に突出する複数の羽を有するファンと、前記ファンが収容される開口部を有し、前記ファンの外周部に間隙を介して配置されるシュラウドと、を備え、前記ファンは、複数の前記羽同士を前記回転軸の周方向に連結するリング部材を有し、前記リング部材は、複数の前記羽の前記回転軸の径方向の先端部同士を連結しており、前記シュラウドは、前記回転軸と同軸な筒状に形成され、前記径方向から見て少なくとも一部が前記羽と重なる筒部と、前記筒部における前記ファンによる風の上流側の一端部に接続され、前記筒部から前記回転軸の軸方向に沿って離間するにつれて内径が拡大する縮流部と、前記筒部にのみ設けられ、前記開口部と連通するドレインと、を有し、前記ドレインは、前記筒部への前記リング部材の前記径方向の投影領域における前記軸方向に沿う投影幅と一致するように形成されていることを特徴としている。

本発明に係る送風装置において、前記シュラウドは補強部を有し、前記補強部は、前記回転軸の周方向において前記ドレインの両端に配置され、前記筒部及び前記縮流部から前記シュラウドにおける前記径方向の外側に向かって延びるとともに前記シュラウドの覆い面から立ち上がる２つの側壁部と、各前記側壁部の前記筒部とは反対側の端部に跨り、前記覆い面から立ち上がる底壁部と、を有することを特徴としている。

本発明に係る送風装置において、前記補強部は、前記軸方向から見て、前記開口部側に開口するＵ字状に形成されていることを特徴としている。

本発明に係る送風装置において、前記ドレインは、前記筒部と前記縮流部との境界部から、前記筒部への前記羽の前記径方向の投影領域における前記羽の前記一端部とは反対側の他端部に至る間に形成されていることを特徴としている。

本発明に係る送風装置において、前記シュラウドは、前記回転軸を中心として対向する一対の前記ドレインを有することを特徴としている。

本発明に係る送風装置の取り付け構造は、上述の送風装置を、車体に取り付ける送風装置の取り付け構造において、鉛直方向の下方に前記ドレインを向けて前記送風装置を固定することを特徴としている。

本発明によれば、ファンロックを抑制するとともに、風漏れによる騒音の発生を抑制した送風装置及びこの送風装置の取り付け構造を提供できる。

参考例に係る送風装置を搭載した車体の前方を示す斜視図。 参考例に係る送風装置の正面図。 参考例に係る送風装置の背面図。 図２のＩＶ部を示す拡大斜視図。 参考例に係るファンとドレインとを径方向から見た説明図。 図３のＶ部拡大図。 参考例に係るドレインの長さ寸法と騒音との関係を示すグラフ。 実施形態に係る送風装置の正面図。 従来技術に係るドレイン近傍を示す拡大斜視図。

次に、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。

（参考例）
（送風装置）
図１は、参考例に係る送風装置１を搭載した車体１０の前方を示す斜視図である。以下の説明において、前後方向は車体１０の前後方向と一致し、上下方向（請求項の鉛直方向）は車体１０の上下方向と一致している。
車体１０は、例えばエンジン車やハイブリッド車等の内燃機関（エンジン１１）を備えたものである。送風装置１は、車体１０の前方に設けられたエンジンルーム内に配置されている。送風装置１よりも後方には、エンジン１１等の熱源が配置されている。送風装置１は、車体１０の前方から取り入れた空気Ｗを後方へ向かって送風することにより、エンジン１１を空冷している。

送風装置１は、回転軸２１（図２参照）回りに回転して前方から後方へ向かう空気Ｗの流れを発生させる２個のファン２，２と、各ファン２の周りを覆うように囲む矩形状のシュラウド３と、を備える。２個のファン２，２は、車幅方向に並んでいる。

（ファン）
図２は、参考例に係る送風装置１を前方から見た正面図である。図３は、参考例に係る送風装置１を後方から見た背面図である。
２個のファンは同等の構成であるため、図２及び図３では１個のファン２のみ図示し、もう１個のファン２の図示を省略している。また、以下の説明において、１個のファン２の回転軸２１の軸線Ｃに沿う方向を軸方向といい、軸線Ｃに直交する方向を径方向といい、軸線Ｃ回りの方向を周方向ということがある。
ファン２は、樹脂材料により形成されている。ファン２は、モータ１５（図３参照）の回転軸２１に固定されるボス部２２と、ボス部２２から径方向の外側に突出する複数の羽２３と、複数の羽２３同士を周方向に連結するリング部材２５と、を有する。ファン２は、モータ１５の回転軸２１回りに回転することにより、軸線Ｃの軸方向に沿って空気Ｗを送風する軸流ファンである。図３に示すように、モータ１５は、ボス部２２の後方に配置されている。モータ１５は、詳しくは後述するシュラウド３に固定され、シュラウド３に対してファン２が回転するようにファン２とシュラウド３とを接続している。モータ１５の回転軸２１は、軸方向が水平方向と平行かつ車体１０の前後方向と一致するように配置されている。

ボス部２２は、モータ１５よりも前方に設けられている。ボス部２２は、回転軸２１と同軸な有底円筒状に形成されている。
羽２３は、ボス部２２の外周面から放射状に突出している。羽２３は、ボス部２２と一体に形成されている。羽２３は、周方向において等間隔に複数（本参考例では７枚）設けられている。軸方向から見て、羽２３は、径方向の内側から外側へ向かうにつれて周方向の幅寸法が増加するとともに、周方向の一方に凸となるように湾曲した形状に形成されている。
複数の羽２３同士を周方向に連結するリング部材２５は、軸線Ｃと同軸な環状に形成されている。リング部材２５は、羽２３の径方向の最も外側に位置する先端部２６より径方向の内側にオフセットした位置を環状に連結している。

（シュラウド）
このように形成されたファン２の周りを覆うように囲むシュラウド３は、軸方向と交差する平面を有する覆い面３２と、覆い面３２の中央の大部分に設けられた開口部３１と、覆い面３２と開口部３１との間に設けられた筒部３３及び縮流部３４と、を有する。シュラウド３は、ファン２から吹き出された空気Ｗが再度ファン２に吸引されるのを抑制している。シュラウド３は、樹脂材料により形成されている。

覆い面３２は、軸方向を厚み方向とする矩形板状に形成されている。
開口部３１は、覆い面３２を軸方向に貫通する孔である。開口部３１には、ファン２が収容されている。開口部３１は、軸方向から見て、ファン２の回転軸２１の軸線Ｃと同軸な円形状に形成されている。シュラウド３は、ファン２の外周部に間隙Ｓを介して配置されている。

図４は、図２のＩＶ部を斜め方向から見た拡大斜視図である。図５は、参考例に係るファン２とドレイン３７とを径方向から見た説明図である。
シュラウド３のうち開口部３１の外周部に対応する位置には、筒部３３と、縮流部３４と、が設けられている。
筒部３３は、開口部３１の外周部を形成している。具体的に、筒部３３は、回転軸２１の軸線Ｃと同軸な筒状に形成されている。図５に示すように、筒部３３は、径方向から見て少なくとも一部が羽２３と軸方向に重なる。

筒部３３における空気Ｗの上流側（前方）に位置する前端部には、縮流部３４が接続されている。筒部３３と縮流部３４との接続部分は境界部３５となっている。縮流部３４は、軸方向に沿って筒部３３から離間するにつれて内径が拡大するテーパ状に形成されている。縮流部３４の前端部には、覆い面３２が接続されている。

シュラウド３のうち筒部３３には、軸方向に沿うドレイン３７が形成されている。ドレイン３７は、開口部３１と連通している。ドレイン３７は、開口部３１の外周部から径方向の外側に向かって凹んでいる。ドレイン３７は、シュラウド３とファン２との間隙Ｓに入り込んだ水滴を間隙Ｓの外へ排出している。

ここで、ドレイン３７は、筒部３３と縮流部３４との間に位置する境界部３５から、筒部３３への羽２３の径方向の投影領域における羽２３の後端部２７（請求項の他端部。図５参照）に至る間に形成されている。換言すれば、ドレイン３７は、筒部３３にのみ形成され、縮流部３４には形成されていない。

図６は、図３のＶ部拡大図である。
シュラウド３のうち後方を向く背面には、ドレイン３７の外周を囲うように補強部３９が設けられている。補強部３９は、軸方向から見て、開口部３１側に開口するＵ字状に形成されている。具体的に、補強部３９は、周方向においてドレイン３７の両端に配置される２個の側壁部４１と、各側壁部４１のうち開口部３１とは反対側の端部に跨るように配置される底壁部４２と、を有する。
側壁部４１は、径方向に沿う板状に形成されている。側壁部４１は、筒部３３及び縮流部３４からシュラウド３における径方向の外側及び後方に向かって突出するとともに、シュラウド３の覆い面３２から起立している。
底壁部４２は、２個の側壁部４１における径方向の外側端部同士を接続している。底壁部４２は、周方向に沿う板状に形成されている。底壁部４２は、ドレイン３７より径方向の外側に配置されている。底壁部４２は、覆い面３２から後方へ向かって起立している。

図３に示すように、このように形成されたドレイン３７及び補強部３９は、回転軸２１を中心として上下方向で対向して一対設けられている。

（送風装置の取り付け構造）
上述した送風装置１は、ファン２の軸方向と車体１０の前後方向とが一致するとともに、車体１０の前方から後方へ向かって空気Ｗを送風するように車体１０に取り付けられる。このとき、送風装置１は、上下方向の下方にドレイン３７を向けて車体１０に固定される。すなわち、一対のドレイン３７のうち一方は、開口部３１の下端部に配置され、一対のドレイン３７のうち他方は、開口部３１の上端部に配置されている。

（作用、効果）
次に、上述した送風装置１及び送風装置１の取り付け構造の作用、効果について説明する。
送風装置１のシュラウド３は、モータ１５の回転軸２１における軸線Ｃと同軸な筒状に形成され、径方向から見て少なくとも一部がファン２の羽２３と重なる筒部３３と、筒部３３から軸方向に沿って離間するにつれて内径が拡大する縮流部３４と、を有し、筒部３３にのみドレイン３７が設けられている。ドレイン３７は開口部３１と連通するとともに径方向の外側に凹んでいるので、ファン２とシュラウド３との間隙Ｓに入り込んだ水滴が筒部３３とファン２との間に溜まることなく、水滴をドレイン３７から速やかに排出することができる。これにより、例えば寒冷地や冬季であっても、水滴が凍結することによるファンロックの発生を抑制できる。

ここで、図９に示すように、シュラウド３の筒部３３から縮流部３４までに亘ってドレイン１３７が形成された従来技術にあっては、モータ１５の作動時にドレイン３７内を空気Ｗが通過することにより、ドレイン３７からの風漏れにより騒音が発生するおそれがあった。
図７は、参考例に係るドレイン３７の長さ寸法Ｌと騒音の大きさＰとの関係を示すグラフである。図７の横軸はシュラウド３の後端部からドレイン３７の前端部までの長さＬを表し、縦軸はドレイン３７の長さＬに応じた風切り音の大きさＰを表す。また、グラフの下方の図は、上から順にシュラウド３に形成されたドレイン３７の上面図及び側面図である。
図７の領域Ａに示すように、ドレイン３７の前端部が境界部３５よりも筒部３３側に位置している場合、風切り音の大きさＰは、ドレイン３７を設けない場合と比較して同等またはそれ以下の大きさとなる。一方、領域Ｂに示すように、ドレイン３７の前端部が境界部３５よりも縮流部３４側に位置している場合、ドレイン３７が軸方向に長くなるにしたがい風切り音の大きさが大きくなる。よって、風切り音の発生を抑制するためには、ドレイン３７の前端は、境界部３５よりも筒部３３側に位置するのが望ましい。

本発明の送風装置１によれば、ドレイン３７は筒部３３にのみ設けられているので、軸方向から見たドレイン３７の断面形状を小さくすることができる。これにより、モータ１５の作動時に軸方向に沿って送風される空気Ｗがドレイン３７を通過するのを抑制し、ドレイン３７からの風漏れ音の発生を抑制できる。ここで、ファン２とシュラウド３の筒部３３との間隙Ｓは、ファン２とシュラウド３の縮流部３４との間隙Ｓよりも狭いため、縮流部３４と比較して筒部３３には水滴が溜まりやすい。このため、水滴が溜まりやすい筒部３３にドレイン３７を設けることにより、間隙Ｓに入り込んだ水滴を効率的に排出できる。また、縮流部３４は、筒部３３から離間するにつれてファン２との距離が離間するので、縮流部３４に入り込んだ水滴は、表面張力により筒部３３へ移動し、筒部３３に設けられたドレイン３７から排出される。よって、筒部３３にのみドレインを設けた場合であっても、水滴の排出効率を低下させることなく、モータ１５の作動時における騒音を抑制することができる。
したがって、ファンロックを抑制するとともに、風漏れによる騒音の発生を抑制した送風装置１を提供できる。

縮流部３４は、軸方向に沿って筒部３３から離間するにつれて内径が拡大するテーパ状に形成されている。このため、縮流部３４とファン２との間の距離を、筒部３３とファン２との間の距離よりも大きく確保できる。このため、縮流部３４にドレイン３７が形成されていなくても水滴が溜まってしまうことが防止できる。

シュラウド３は補強部３９を有し、補強部３９は、ドレイン３７の周方向の両端に設けられる側壁部４１と、側壁部４１の筒部３３とは反対側の端部に跨って設けられる底壁部４２と、を有する。このように補強部３９は、ドレイン３７の周囲を囲うようにシュラウド３と一体に設けられるので、補強部３９によりドレイン３７近傍の部分を補強できる。また、ドレイン３７から径方向の外側に排出された水滴が飛散するのを抑制できる。

補強部３９は、軸方向から見て、開口部３１側に開口するＵ字状に形成されているので、ドレイン３７の周囲を囲うことができる。これにより、補強部３９によりドレイン３７近傍の部分を補強し、かつドレイン３７から排出された水滴が飛散するのを抑制できる。

ドレイン３７は、径方向から見て、筒部３３と縮流部３４との境界部３５から、筒部３３への羽２３の投影領域における羽２３の後端部２７に至る間に形成されている。このようにドレイン３７は、筒部３３のうち、ファン２の投影領域と対応する位置にのみ形成されるので、ドレイン３７の軸方向に沿う長さ寸法Ｌが短縮される。これにより、ドレイン３７を通過する空気Ｗ量を低減し、風漏れ音の発生をより抑制できる。また、筒部３３のうちファン２の投影領域と対応する部分は、他の筒部３３と比較して水滴が溜まりやすい。よって、この水滴が溜まりやすい部分にドレイン３７を設けることにより、水滴の排出効率を低下させることなく風漏れ音の発生を抑制できる。

ファン２は、複数の羽２３同士を周方向に接続するリング部材２５を有する。これにより、羽２３の強度を高めることができる。リング部材２５は、径方向において羽２３の中間部に設けられているので、羽２３の径方向の外側に位置する先端部２６にリング部材２５が設けられる場合と比較して、リング部材２５とシュラウド３との間隙Ｓに水滴が溜まるのを抑制できる。よって、ファンロックを抑制した送風装置１とすることができる。

ドレイン３７は、回転軸２１の軸線Ｃを点中心として一対設けられるので、各ドレイン３７から水滴を排出することができる。特に、シュラウド３が車体１０に設置された状態において鉛直方向の下方及び上方のそれぞれにドレイン３７が設けられた場合は、重力により間隙Ｓに最も水滴が溜まりやすい下端部と、２番目に水滴が溜まりやすい上端部と、にドレイン３７を配置することができる。よって、ドレイン３７の個数を最小限に抑えつつドレイン３７による水滴の排出効率を高めることができる。

送風装置１の取り付け構造において、送風装置１は、鉛直方向の下方にドレイン３７を向けた状態で車体１０に固定される。これにより、重力により最も水滴が溜まりやすい下端部にドレイン３７を配置することができるので、ドレイン３７による水滴の排出効率を高めることができる。
したがって、上述の送風装置１を用いることにより、ファンロックを抑制するとともに、風漏れによる騒音の発生を抑制した送風装置１の取り付け構造を提供できる。

（実施形態）
次に、図８に基づいて、本発明に係る実施形態について説明する。
図８は、実施形態に係る送風装置１の正面図である。以下の説明において、上述した参考例と同様の構成については、同一の符号を付して適宜説明を省略する。また、図８に記載のない符号については、適宜図１から図７を参照されたい。
本実施形態と前述の参考例との相違点は、本実施形態では、リング部材２２５が羽２３の先端部２６に設けられている点で上述した参考例と相違している。

本実施形態において、複数の羽２３同士を周方向に連結するリング部材２２５は、羽２３の径方向の最も外側に位置する先端部２６同士を環状に連結している。これにより、シュラウド３は、リング部材２２５の外周部に間隙Ｓを介して配置されている。
ドレイン２３７の幅寸法は、筒部３３へのリング部材２２５の投影領域における軸方向に沿う投影幅の寸法と一致するように形成されている。

本実施形態によれば、リング部材２２５は、羽２３の径方向の外側に位置する先端部２６同士を周方向に接続するので、羽２３の強度を高めることができる。また、リング部材２２５によりファン２が回転した際の騒音を低減できる。
また、筒部３３のうち水滴が溜まりやすいリング部材２２５の投影領域に対応する部分にドレイン２３７が設けられるので、水滴の排出効率を低下させることなくドレイン２３７の軸方向に沿う寸法を縮小し、風漏れ音の発生を抑制できる。

以上、本発明の好ましい実施例を説明したが、本発明はこれら実施例に限定されることはない。本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、構成の付加、省略、置換、およびその他の変更が可能である。本発明は前述した説明によって限定されることはなく、添付のクレームの範囲によってのみ限定される。
例えば、上述した実施形態では、ドレイン３７が開口部３１の上端部及び下端部に設けられる構成について説明したが、これに限らない。開口部３１の下端部にのみドレイン３７が設けられてもよい。また、上端部と下端部の他に周方向に複数のドレイン３７を設ける構成としてもよい。但し、間隙Ｓに最も水滴が溜まりやすい下端部及び２番目に水滴が溜まりやすい上端部にそれぞれドレイン３７を設ける本実施形態の構成は、最小限のドレイン３７で効率的に水滴を排出できる点で優位性がある。

送風装置１は車体１０の前方に設けられたエンジンルーム内に配置される構成について説明したが、送風装置１の配置は上述の実施形態に限定されない。また、ファン２の軸方向は、車体１０の前後方向と交差していてもよい。

軸方向から見た補強部３９の形状は、三角形状や矩形状等、Ｕ字状以外の形状に形成されてもよい。また、補強部３９はなくてもよい。

その他、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、上述した実施形態における構成要素を周知の構成要素に置き換えることは適宜可能であり、また、上述した実施形態を適宜組み合わせてもよい。

１…送風装置
２…ファン
３…シュラウド
１０…車体
２１…回転軸
２３…羽
２５，２２５…リング部材
２６…先端部
２７…後端部（他端部）
３１…開口部
３２…覆い面
３３…筒部
３４…縮流部
３５…境界部
３７，２３７…ドレイン
３９…補強部
４１…側壁部
４２…底壁部
Ｓ…間隙

Claims (6)

1. 回転軸から放射状に突出する複数の羽を有するファンと、
   前記ファンが収容される開口部を有し、前記ファンの外周部に間隙を介して配置されるシュラウドと、
   を備え、
   前記ファンは、複数の前記羽同士を前記回転軸の周方向に連結するリング部材を有し、
   前記リング部材は、複数の前記羽の前記回転軸の径方向の先端部同士を連結しており、
   前記シュラウドは、
   前記回転軸と同軸な筒状に形成され、前記径方向から見て少なくとも一部が前記羽と重なる筒部と、
   前記筒部における前記ファンによる風の上流側の一端部に接続され、前記筒部から前記回転軸の軸方向に沿って離間するにつれて内径が拡大する縮流部と、
   前記筒部にのみ設けられ、前記開口部と連通するドレインと、
   を有し、
   前記ドレインは、前記筒部への前記リング部材の前記径方向の投影領域における前記軸方向に沿う投影幅と一致するように形成されていることを特徴とする送風装置。
2. 前記シュラウドは補強部を有し、
   前記補強部は、
   前記回転軸の周方向において前記ドレインの両端に配置され、前記筒部及び前記縮流部から前記シュラウドにおける前記径方向の外側に向かって延びるとともに前記シュラウドの覆い面から立ち上がる２つの側壁部と、
   各前記側壁部の前記筒部とは反対側の端部に跨り、前記覆い面から立ち上がる底壁部と、
   を有することを特徴とする請求項１に記載の送風装置。
3. 前記補強部は、前記軸方向から見て、前記開口部側に開口するＵ字状に形成されていることを特徴とする請求項２に記載の送風装置。
4. 前記ドレインは、前記筒部と前記縮流部との境界部から、前記筒部への前記羽の前記径方向の投影領域における前記羽の前記一端部とは反対側の他端部に至る間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３のいずれか１項に記載の送風装置。
5. 前記シュラウドは、前記回転軸を中心として対向する一対の前記ドレインを有することを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の送風装置。
6. 請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の送風装置を、車体に取り付ける送風装置の取り付け構造において、
   鉛直方向の下方に前記ドレインを向けて前記送風装置を固定することを特徴とする送風装置の取り付け構造。

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