WO2016116996A1 - 送風装置 - Google Patents
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Definitions
- the present disclosure relates to a blower device including a fan shroud disposed so as to surround the outside of an axial fan.
- Patent Document 1 describes a fan shroud that supports an axial fan for cooling a radiator of an automobile.
- the fan shroud is formed so that the distance between the ring portion surrounding the outer side in the outer radial direction of the axial fan and the outer peripheral edge of the fan shroud has a long portion and a short portion in the radial direction.
- the air guide portion is formed between the outer peripheral edge of the fan shroud and the ring portion.
- the air guide part has a small area in the upper and lower parts of the fan shroud and a large area in the left and right.
- the ring of the fan blade passes through the narrow part when passing through the wide part in the rotational motion.
- the speed of the mainstream air flowing into the inside of the section varies greatly in the rotational axis direction.
- the mainstream air flows in a direction having a large angle with respect to the rotation axis in a wide portion of the air guide portion, and flows in a direction in which it is not inclined with respect to the rotation axis in a narrow portion. For this reason, the speed of the mainstream air in the direction of the rotation axis, that is, the velocity vector in the direction along the rotation axis is larger in the narrow portion.
- the inventor also developed a negative pressure field in the narrow part rather than the wide part as described above, and was very uneven in the circumferential direction around the ring part. It has been confirmed that a proper pressure distribution may be formed.
- the air flowing inside the ring portion along the air guide portion of the fan shroud forms a specific flow depending on the size of the air guide portion provided around the ring portion and the positional relationship between the fan blades.
- the present disclosure has been made in view of the above points, and an object thereof is to provide a blower device including a fan shroud that can reduce a peak noise level related to rotational noise.
- the blower device includes an axial flow type fan that has a plurality of blades and allows air to flow through the heat exchanger, and a fan shroud that rotatably supports the fan.
- the fan shroud is a portion that surrounds the outer periphery of the fan with a gap between the outer periphery of the fan and extends in a cylindrical shape in the direction of the rotation axis of the fan, and a portion that connects the outer peripheral edge of the fan shroud and the inner peripheral edge of the ring portion And an air guide portion that guides the intake air sucked by the fan to the inside of the ring portion.
- the fan shroud has a specific edge portion whose distance from the outer periphery of the fan shroud to the inner periphery of the ring portion is shorter than that of other portions.
- the fan shroud is a passage located downstream from the upstream end at the tip of the fan, and has a backflow introduction passage extending in the rotation direction of the fan from a portion inside the specific edge of the air guide portion.
- the reverse flow introduction passage is a passage through which air flows in the direction opposite to the intake air flow direction when the fan rotates.
- the blower device includes an axial flow type fan having a plurality of blades and a fan shroud that rotatably supports the fan.
- the fan shroud is a portion that surrounds the outer periphery of the fan with a gap between the outer periphery of the fan and extends in a cylindrical shape in the direction of the rotation axis of the fan, and a portion that connects the outer peripheral edge of the fan shroud and the inner peripheral edge of the ring portion And an air guide portion that guides the intake air sucked by the fan to the inside of the ring portion.
- the fan shroud has a specific edge portion whose distance from the outer periphery of the fan shroud to the inner periphery of the ring portion is shorter than that of other portions.
- the fan shroud is a passage located downstream from the upstream end at the tip of the fan, and has a backflow introduction passage extending in the rotation direction of the fan from a portion inside the specific edge of the air guide portion.
- the reverse flow introduction passage is a passage through which air flows in the direction opposite to the intake air flow direction when the fan rotates.
- the distance from the outer peripheral edge of the fan shroud to the inner peripheral edge of the ring portion is shorter than the other portions, that is, the inner portion of the specific edge portion, that is, the narrow portion in the air guide portion.
- the negative pressure field tends to develop on the surface of the shroud due to the vortex interference.
- the development of this negative pressure field may increase the peak sound each time the blade passes, and the generation of rotational noise may become significant.
- the blower according to the present disclosure since the backflow air flowing to the front side of the shroud is added through the backflow introduction passage extending in the rotation direction of the fan from the inner portion of the specific edge, the backflow air and the mainstream air are promoted by the promotion of the backflow air. Can collide further upstream. Thereby, since it can reduce that the vortex which arises by the said collision interferes with a shroud, development of the negative pressure field of the shroud surface in the narrow part of a wind guide part can be suppressed. According to this operation, since the peak sound can be reduced, it is possible to provide a blower that can reduce the rotational noise of the fan.
- FIG. 3 is a view when a cross section taken along the line III-III in FIG. 1 is viewed in an arrow direction. It is a figure which shows the backflow introduction channel
- a blower device 1 according to a first embodiment which is an embodiment of the present disclosure will be described with reference to FIGS. 1 to 6.
- 1st Embodiment demonstrates the apparatus which provides ventilation with respect to the radiator mounted in order to cool an engine etc. in a vehicle as an example of an air blower.
- the blower 1 includes a single axial flow type fan 3 and a fan shroud 2 that supports a motor that rotationally drives the fan 3 and guides the air sucked by the fan 3.
- the fan 3 includes a boss portion serving as a center of rotation and a plurality of blades 30 extending radially from the boss portion. The plurality of blades 30 are configured such that one end thereof is integral with the boss portion and the other end is integral with the circular ring portion 31 of the fan 3.
- the fan 3 includes a motor that gives rotational power.
- the motor has a motor shaft that is a rotating shaft.
- the motor shaft and the boss portion are connected by a fixing member.
- the motor is an electric motor, for example, a ferrite type DC motor.
- a harness part for supplying electric power to the armature is connected to the motor, and the harness part is connected to a vehicle battery via a connector or the like.
- the fan 3 is arranged on the downstream side of the air flow with respect to the radiator 4 which is an example of the heat exchanger.
- the fan 3 sucks outside air from the grill side on the front surface of the vehicle toward the engine side when the motor is driven to rotate.
- the fan shroud 2 is a member that rotatably supports the fan 3 so as to cover the outer periphery of the fan 3 that provides cooling air to the radiator 4 for radiating the heat of the engine cooling water.
- the fan shroud 2 supports and fixes the motor of the fan 3 and is integrally attached to the radiator 4.
- the fan shroud 2 has a lower attachment portion and an upper attachment portion having through holes through which screws or the like can be inserted in the vertical lower portion and the vertical upper portion.
- the fan shroud 2 is integrated with the radiator 4 by screwing a screw inserted into the through hole of the lower mounting portion and a screw inserted into the through hole of the upper mounting portion into each female screw portion provided in the radiator 4. It is attached.
- the fan shroud 2 has a rectangular shape, and has a configuration in which at least one fan 3 that allows cooling air to pass through a heat exchanging portion that performs heat exchange in the radiator 4 can be disposed.
- the heat exchanging part of the radiator 4 includes, for example, a plurality of tubes through which cooling water circulates, and outer fins provided integrally with the tubes between the tubes. Cooling water from the engine flows into the inlet tank of the radiator 4 through the radiator circuit when the water pump is driven, and then flows through the tube of the heat exchange unit. Then, the cooling water is cooled by heat exchange with the outside air provided by the fan 3 and then flows out of the outlet side tank and returns to the engine.
- the fan shroud 2 has an outline shape that is rectangular in a front view as a whole.
- the fan shroud 2 includes a ring part 21 that surrounds the outer periphery of the fan 3 with a space between the fan 3 and the front end of the fan 3, and an air guide part 23 that guides air sucked by the fan 3.
- the fan shroud 2 has a rectangular shape in which the length in the vertical direction is shorter than the length in the horizontal direction, and the surface area of the air guide portion 23 provided around the ring portion 21 is such that the upper portion and the lower portion of the ring portion 21 are the left portion and It is set smaller than the right part.
- the wind guide portion 23 is a portion that connects the outer peripheral edge 22 of the fan shroud 2 and the inner peripheral edge of the ring portion 21, and has a function of guiding the air sucked by the fan 3 to the inside of the ring portion 21. Therefore, the air guide portion 23 functions as a wind tunnel that smoothly collects mainstream air (intake air) sucked from the front of the fan 3 from the outer peripheral edge 22 of the fan shroud 2 toward the inside of the ring portion 21.
- the fan shroud 2 includes a motor mounting portion to which the motor of the fan 3 is mounted, and a motor stay that is radially extended from the motor mounting portion.
- the ring portion 21 is a circular cylindrical body that surrounds the outer periphery of the five blades 30 of the fan 3 (the outer periphery of the fan 3).
- the ring portion 21 is formed integrally with the radial end of the motor stay, and the motor stay is interposed therebetween. To support the motor mounting part.
- the wind guide portion 23 is a portion connecting the outer peripheral edge 22 of the fan shroud 2 and the ring portion 21 and has a shape that is smoothly inclined or curved.
- the air guide portion 23 functions to efficiently suck outside air into the entire surface of the heat exchange portion of the radiator 4.
- the portion formed by the air guide portion 23 extending from the end portion located on the radiator side in the outer peripheral edge 22 to the inner peripheral edge 21a of the ring portion 21 constitutes a wind tunnel portion and contributes to the formation of an efficient intake airflow of the outside air.
- the fan shroud 2 is, for example, a resin molded member, and is molded by injection molding using a predetermined mold. The strength of the molded resin member is increased by containing glass fiber or talc material in, for example, polypropylene resin.
- the outer peripheral edge 22 of the fan shroud 2 has a rectangular shape having four corner portions 22a, a corner portion 22b, a corner portion 22c, and a corner portion 22d.
- a specific edge 22ab having the shortest distance to the ring 21 between the corners is provided.
- the specific edge portion 22ab is a part of the outer peripheral edge 22 having the shortest distance to the ring portion 21 between the corner portion 22a and the corner portion 22b.
- a specific edge 22cd having the shortest distance to the ring 21 between the corners is provided.
- the specific edge portion 22cd is a part of the outer peripheral edge 22 having the shortest distance to the ring portion 21 between the corner portion 22c and the corner portion 22d.
- the specific edge 22ab has a shape that follows the shape of the inner peripheral surface of the ring portion 21, and is located at a position protruding upward from the corner 22a and the corner 22b.
- specific edge part 22cd is a shape which follows the internal peripheral surface shape of the ring part 21, and exists in the position which protrudes below the corner
- corner portion 22a and the corner portion 22b are portions having the longest distance to the ring portion 21 and longer than the specific edge portion 22ab in a part of the outer peripheral edge 22 connecting the corner portion 22a and the corner portion 22b. Therefore, in a part of the air guide portion 23 that connects the specific edge portion 22ab and the ring portion 21, there is a narrow portion 23ab that is one of the regions with the smallest surface area between the adjacent corner portions 22a and 22b. Is provided.
- the narrow portion 23ab corresponds to an inner portion of the specific edge portion 22ab in the air guide portion 23.
- a portion of the air guide portion 23 that connects the corner portion 22a and the ring portion 21 is provided with a wide portion 23a that is one of regions having a large surface area with respect to the narrow portion 23ab.
- a portion of the air guide portion 23 that connects the corner portion 22b and the ring portion 21 is provided with a wide portion 23b that is one of regions having a large surface area with respect to the narrow portion 23ab.
- the wide portion 23a and the narrow portion 23ab are integrally formed by connecting the surfaces on the upstream side of the air flow with a smooth surface shape.
- the narrow portion 23ab and the wide portion 23b are integrally formed by connecting the surfaces on the upstream side of the air flow with a smooth surface shape.
- corner portion 22b and the corner portion 22c are portions having the longest distance to the ring portion 21 in a part of the outer peripheral edge 22 connecting the corner portion 22b and the corner portion 22c.
- a part of the air guide part 23 that connects the intermediate edge part 22bc located between the corner part 22b and the corner part 22c and the ring part 21 has the smallest surface area between the adjacent corner part 22b and the corner part 22c.
- a narrow portion 23bc is formed.
- a wide portion 23c that is a region having a larger surface area than the narrow portion 23bc is formed.
- the wide portion 23b and the narrow portion 23bc are integrally formed by connecting the surfaces on the upstream side of the air flow with a smooth surface shape.
- the narrow portion 23bc and the wide portion 23c are integrally formed by connecting the surfaces on the upstream side of the air flow with a smooth surface shape.
- corner portion 22c and the corner portion 22d are portions having the longest distance to the ring portion 21 and longer than the specific edge portion 22cd in a part of the outer peripheral edge 22 connecting the corner portion 22c and the corner portion 22d. Therefore, in a part of the air guide portion 23 that connects the specific edge portion 22cd and the ring portion 21, a narrow portion 23cd that is one of the regions with the smallest surface area between the adjacent corner portions 22c and 22d is provided. Is provided.
- the narrow portion 23cd corresponds to an inner portion of the specific edge portion 22cd in the air guide portion 23.
- a wide portion 23d that is one of regions having a large surface area with respect to the narrow portion 23cd is formed.
- the wide portion 23c and the narrow portion 23cd are integrally formed by connecting the surfaces on the upstream side of the air flow with a smooth surface shape.
- the narrow portion 23cd and the wide portion 23d are integrally formed by connecting the surfaces on the upstream side of the air flow with a smooth surface shape.
- corner portion 22d and the corner portion 22a are portions having the longest distance to the ring portion 21 in a part of the outer peripheral edge 22 connecting the corner portion 22d and the corner portion 22a.
- a part of the air guide portion 23 that connects the intermediate edge portion 22ad located between the corner portion 22d and the corner portion 22a and the ring portion 21 has the smallest surface area between the adjacent corner portion 22d and the corner portion 22a.
- a narrow portion 23ad is formed.
- the large portion 23d and the large portion 23a are regions having a larger surface area than the narrow portion 23ad.
- the wide portion 23d and the narrow portion 23ad are integrally formed by connecting the surfaces on the upstream side of the air flow with a smooth surface shape.
- the narrow portion 23ad and the wide portion 23a are integrally formed by connecting the surfaces on the upstream side of the air flow with a smooth surface shape.
- the fan shroud 2 has a backflow introduction passage 24 through which air flows back from the back side to the front side of the fan shroud 2 located on the downstream side.
- the backflow introduction passage 24 is a passage for drawing air in the direction opposite to the mainstream air generated when the fan 3 rotates from the rear side of the fan shroud 2 toward the front side.
- the backflow introduction passage 24 is a passage that is provided in the fan shroud 2 and is located on the downstream side of the fan leading edge 31 a that is the upstream end of the outer periphery of the fan 3. . Further, as illustrated in FIGS.
- the backflow introduction passage 24 is provided at least in a narrow portion 23ab that is an inner portion of the specific edge portion 22ab and a narrow portion 23cd that is an inner portion of the specific edge portion 22cd.
- FIG. 4 is a partially broken perspective view showing the backflow introduction passage 24.
- the backflow introduction passage 24 may be set to a circumferential length as shown in FIG. That is, when the blade leading edge 30a in the rotation direction R of the blade 30 overlaps the rear edge 24b on the opposite side of the rotation direction R in the backflow introduction passage 24, the blade 30 positioned immediately before the rotation direction R is located. The blade trailing edge 30 b does not overlap the backflow introduction passage 24.
- the distance in the rotation direction R between two adjacent blades 30 may be longer than the length of the backflow introduction passage 24 in the rotation direction R.
- the distance in the rotational direction R between the blades 30 may be the distance between the outermost portions in the radial direction of the blade 30.
- the circumferential interval between the blade leading edge 30a of an arbitrary blade 30 and the blade trailing edge 30b of the blade 30 preceding one in the rotation direction R in the circumferential direction is the distance between the leading edge 24a of the backflow introduction passage 24 and the trailing edge. It is equal to or more than the distance in the circumferential direction from the edge 24b.
- the circumferential length of the backflow introduction passage 24 may be set to a length that satisfies such a relationship. In this way, while the blade trailing edge 30b of the blade 30 positioned immediately preceding the rotation direction R overlaps the inside of the backflow introduction passage 24, the blade leading edge 30a of the next blade 30 is backflowed. It does not overlap the inside of the introduction passage 24.
- the inner peripheral surface of the outer peripheral edge 22 is inclined from the rear edge 24b to the front edge 24a of the backflow introduction passage 24 so that the inclination angle with respect to the rotation axis gradually increases. That is, as the inner peripheral surface of the outer peripheral edge 22 moves in the rotational direction from the specific edge 22ab or the specific edge 22cd, the inflow angle of the mainstream air is greatly inclined with respect to the rotation axis, and the rotation axis of the mainstream air Directional speed is reduced. Further, the inner peripheral surface of the outer peripheral edge 22 is smoothly connected to the surface of the large portion as it moves in the rotational direction from the specific edge 22ab or the specific edge 22cd.
- the reverse flow introduction passage 24 is a passage formed by a slit-like through hole 240 that penetrates the fan shroud 2 so as to have a predetermined length in the circumferential direction (rotation direction R). As shown in FIGS. 3 and 4, the through hole 240 can be provided so as to penetrate a portion that communicates between the ring portion 21 and the outer peripheral edge 22. Further, when the portion where the through hole 240 is provided constitutes a surface along the direction orthogonal to the rotation axis of the fan 3, the backflow air introduced through the through hole 240 is directed in the direction opposite to the mainstream air as shown in FIG. It becomes possible to flow, and the backflow air and the mainstream air can collide efficiently.
- FIG. 3 When the air blower 1 is operated and the fan 3 rotates, the outside air is drawn into the heat exchange part of the radiator 4. The air drawn into the heat exchange part flows around the tube and the outer fin and passes through the heat exchange part in a direction along the rotation axis.
- the air flowing toward the ring portion 21 along the surface of the air guide portion 23 passes through the narrow portion 23ab and the narrow portion 23cd, and the wide portion 23a, the wide portion 23b, the wide portion 23c, and the wide portion 23d.
- a very different flow is formed by passing through.
- the air passing through each large portion flows along each large portion of the surface that forms an angle that is largely inclined with respect to the rotation axis, so that the inflow angle of the mainstream air is greatly inclined with respect to the rotation axis. It becomes like this.
- the air passing through each narrow portion flows along the narrow portion of the surface that is not inclined with respect to the rotation axis, so that the inflow angle of the mainstream air follows the rotation axis. become.
- the inflow angle of the mainstream air passing through each vast part is greatly inclined with respect to the rotation axis, the speed of the mainstream air in the direction of the rotation axis indicated by a broken line in FIG.
- the backflow air caused by the pressure difference between the upstream side and the downstream side flows from the downstream side of the blade 30 to the upstream side along the rotation axis.
- the counterflow air flows along the inner peripheral surface of the ring portion 21 along the rotation axis, and collides with the main flow air.
- the collision position at this time is considered to be close to the fan front edge 31a of the fan 3 as indicated by a two-dot chain line in FIG. 5 because the velocity in the rotation axis direction of the mainstream air passing through the wide portion is small.
- the negative pressure field develops in the inner portion of the specific edge, and the negative pressure field hardly develops in the wide portion, so that it is very uneven in the circumferential direction around the ring portion. A pressure distribution will be formed.
- the development of the negative pressure field resulting in this non-uniform pressure distribution causes the generation of rotational noise due to the air flow unique to the blower.
- the air blower 1 of the first embodiment includes the backflow introduction passage 24 that actively introduces the backflow air to the fan leading edge 31a side of the fan 3, so that the location of the vortex is generated in the fan shroud 2. It can be moved to a location where the degree of interference is small. That is, as shown in FIG. 3, since the backflow air flows from the back side of the fan shroud 2 through the through hole 240 toward the fan leading edge 31a, the backflow air amount is increased as compared with the fan shroud of the comparative example. be able to. Thereby, the collision between the mainstream air and the backflow air occurs at a place away from the surface of the narrow portion 23ab or the narrow portion 23cd. Therefore, the vortex caused by the air collision can be generated near the front of the fan, that is, in a place where the degree of interference with the fan shroud 2 is smaller than when the backflow introduction passage 24 is not provided.
- the fan shroud 2 forms a gap with the outer periphery of the fan 3 so as to surround the outer periphery of the fan 3 and extend in the rotational axis direction, and communicates the outer peripheral edge 22 and the ring portion 21 with the air. And a wind guide portion 23 that leads to the inside of 21.
- the fan shroud 2 has a specific edge 22ab and a specific edge 22cd that are shorter in distance from the outer peripheral edge 22 to the inner peripheral edge 21a of the ring portion 21 than in other parts.
- the fan shroud 2 is a passage located downstream of the upstream end of the tip of the fan 3, and is provided so as to extend in the rotational direction from the inner part of the specific edge 22ab and the inner part of the specific edge 22cd.
- the backflow introduction passage 24 is provided.
- the backflow air flowing to the front side of the fan shroud 2 can be increased through the backflow introduction passage 24 extending in the rotation direction of the fan 3 from the inner part of the specific edge 22ab or the inner part of the specific edge 22cd. .
- the momentum of the backflow air is increased, and the backflow air and the mainstream air can collide further upstream.
- the inventor has confirmed the experimental results of measuring the noise level of the air blower 1 of the first embodiment and the air blower not provided with the backflow introduction passage 24.
- the inventor applied the same voltage to the motor for each of these air blowers with the radiator attached integrally, moved 1 m downstream from the position of the outer periphery of the fan shroud, and the same height as the center of the fan.
- the noise was measured with a microphone installed. Note that the noise value is measured using A-weighted frequency weighting.
- the blower device 1 of the first embodiment has an effect that the peak value is reduced by 3 dB or more in the frequency range corresponding to each order, compared to the case of the blower not including the backflow introduction passage 24. did it.
- the air blower 1 of 1st Embodiment since the level of the peak sound in the low frequency range which is easy to be felt that it is unpleasant noise with respect to human hearing can be reduced, Rotational noise that can cause discomfort can be reduced.
- the fan shroud 2 includes a plurality of specific edges on the outer peripheral edge 22.
- the backflow introduction passage 24 is provided so as to extend in the rotational direction of the fan 3 from the inner portion of all the specific edges in the air guide portion 23.
- the backflow introduction passage 24 is provided in all of a plurality of specific edge portions existing around the ring portion 21.
- the trailing edge of the preceding blade 30 preceding the rotational direction does not overlap the backflow introduction passage 24.
- the length in the circumferential direction of the backflow introduction passage 24 is set to a length having such a relationship.
- one blade 30 can be configured to overlap with one backflow introduction passage 24 in the radial direction. For this reason, it is possible to always keep a change in length in which one backflow introduction passage 24 and the blade 30 overlap with each other as the fan 3 rotates. Thereby, the overlapping degree with the backflow introduction channel
- the backflow introduction passage 24 is a passage formed by a slit-like through hole 240 that penetrates the fan shroud 2. According to this configuration, it is possible to provide the backflow introduction passage 24 in which the strength reduction of the fan shroud 2 is suppressed.
- FIG. 8 is a partial perspective view, partly broken away, showing the backflow introduction passage 24.
- the backflow introduction passage 24 of the second embodiment is formed by a notch-shaped opening 241 formed at the downstream end of the ring portion 21.
- the backflow introduction passage 24 may extend from the downstream end portion of the ring portion 21 to the outer peripheral edge 22.
- backflow air can be taken in a wide range from the downstream end of the ring portion 21 toward the upstream. Therefore, since the backflow air flows over a wide range, the degree of collision with the mainstream air can be reduced, and the blower 1 that can suppress the remarkable generation of vortices can be obtained.
- the fan shroud 2 has a horizontally long rectangular shape whose vertical length is shorter than the horizontal length, but is not limited to such a shape.
- the fan shroud 2 may have a vertically long rectangular shape, a square shape or a polygonal shape.
- the backflow introduction passage 24 may be provided in either the narrow portion 23ab or the narrow portion 23cd.
- the backflow introduction passage 24 is provided at least in either the narrow portion 23ab or the narrow portion 23cd, and is further provided so as to extend from either the narrow portion 23ab or the narrow portion 23cd in the rotation direction of the fan 3.
- the blower device 1 of the above-described embodiment is a device that provides cooling air to the radiator 4 for cooling the engine coolant of the vehicle, but the present disclosure is not limited to this embodiment. Absent.
- the present invention can be applied to a device that is mounted on an outdoor unit such as an air conditioner or a hot water supply device to provide cooling air, a computer, a device that provides cooling air to cool electronic components, or the like.
- the air blower 1 of the above-mentioned embodiment is arrange
- the air blower 1 may be arranged so as to supply air blown out to a heat exchanger or the like.
- the backflow introduction passage 24 in the blower device 1 of the above-described embodiment is not limited to the shape, the number, and the installation position described in the embodiment.
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Abstract
送風装置は、複数のブレード(30)を有して空気を通風させる軸流型のファン(3)と、ファンを回転可能に支持するファンシュラウド(2)とを備える。ファンシュラウドは、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)とリング部の内周縁とを連絡する部分である導風部(23)とを有する。ファンシュラウドは、ファンシュラウドの外周縁のうち、リング部の内周縁(21a)までの距離が他の部分に比べて短い特定縁部(22ab,22cd)と、ファンの先端における上流側の端部(31a)よりも下流側に位置する通路であって導風部における特定縁部の内側部位(23ab,23cd)からファンの回転方向に延びる逆流導入通路(24)を有する。逆流導入通路は、ファンの回転時に、吸入空気流れ方向と逆向きに空気が流れる通路である。送風装置は、ファンの回転騒音を低減することができる。
Description
本出願は、当該開示内容が参照によって本出願に組み込まれた、2015年1月19日に出願された日本特許出願2015-007769を基にしている。
本開示は、軸流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を冷却するための軸流ファンを支持するファンシュラウドが記載されている。このファンシュラウドは、軸流ファンの外径方向外側を取り囲むリング部とファンシュラウドの外周縁との間隔が、径方向について長い部分と短い部分とを有するように形成されている。導風部は、ファンシュラウドの外周縁とリング部の間に形成される。例えば、導風部は、ファンシュラウドの上部及び下部における面積が小さく、左右における面積が大きい。
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次成分やn次成分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、回転体とその周辺の空気との干渉現象により著しく増大し、単一周波数成分において特に高い音圧となることが知られている。
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とが形成されている場合には、ファンのブレードが回転運動において広い部分を通るとき狭い部分を通るときとで、リング部の内側に流入する主流空気の回転軸方向速度が大きく異なる。この主流空気は、導風部の広い部分では回転軸に対して大きな角度をもった向きに流入し、狭い部分では回転軸に対してあまり傾かない向きに流入する。このため、主流空気の回転軸方向速度、すなわち回転軸に沿う方向の速度ベクトルは、狭い部分の方が大きくなる。
また、ファンのブレードに対して上流側と下流側とで圧力差が生じることから、ブレードの下流側には、回転軸に沿って上流側に流れる逆流空気が発生する。この逆流空気と主流空気との衝突によって渦が発生する。この渦は、導風部の狭い部分では主流空気の回転軸方向速度が大きいため、ブレードよりも下流側で発生しやすく、広い部分では回転軸方向速度が小さいため、ブレードよりも上流側で発生しやすい。これにより、広い部分ではファンシュラウドに対する渦の干渉の影響は小さいが、狭い部分ではファンシュラウドに対する渦の干渉の影響が大きくなる。したがって、狭い部分では、渦の干渉によってシュラウド表面における負圧場が発達するため、ブレードが通過する毎にn次成分のピーク音が増加し、回転騒音が発生するという場合がある。
発明者は、シュラウド表面における圧力分布を求めた数値解析の実施によっても、前述したように狭い部分の方が広い部分よりも負圧場が発達し、リング部周囲の周方向において非常に不均一な圧力分布が形成される場合があることを確認している。
以上のように、ファンシュラウドの導風部に沿ってリング部の内側へ流れる空気は、リング部周囲に設けられる導風部の大きさとファンのブレードとの位置関係によって特有の流れを形成する。ファンシュラウドを有する送風装置においては、リング部の内側への主流空気と逆流空気との関係に起因する騒音を低減することが重要な課題となっている。
そこで本開示は、前述の点に鑑みてなされたものであり、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備えた送風装置を提供することを目的とする。
本開示の第一態様による送風装置は、複数のブレードを有して熱交換器に空気を通風させる軸流型のファンと、ファンを回転可能に支持するファンシュラウドとを備える。ファンシュラウドは、ファンの外周との間に隙間をあけてファンの外周を取り囲みファンの回転軸方向に筒状に延びるリング部と、ファンシュラウドの外周縁とリング部の内周縁とを連絡する部分であってファンにより吸入される吸入空気をリング部の内側に導く導風部とを有する。ファンシュラウドは、ファンシュラウドの外周縁のうち、リング部の内周縁までの距離が他の部分に比べて短い特定縁部を有する。ファンシュラウドは、ファンの先端における上流側の端部よりも下流側に位置する通路であって導風部における特定縁部の内側部位からファンの回転方向に延びる逆流導入通路を有する。逆流導入通路は、ファンの回転時に、吸入空気流れ方向と逆向きに空気が流れる通路である。
本開示の第二態様による送風装置は、複数のブレードを有する軸流型のファンと、ファンを回転可能に支持するファンシュラウドとを備える。ファンシュラウドは、ファンの外周との間に隙間をあけてファンの外周を取り囲みファンの回転軸方向に筒状に延びるリング部と、ファンシュラウドの外周縁とリング部の内周縁とを連絡する部分であってファンにより吸入される吸入空気をリング部の内側に導く導風部とを有する。ファンシュラウドは、ファンシュラウドの外周縁のうち、リング部の内周縁までの距離が他の部分に比べて短い特定縁部を有する。ファンシュラウドは、ファンの先端における上流側の端部よりも下流側に位置する通路であって導風部における特定縁部の内側部位からファンの回転方向に延びる逆流導入通路を有する。逆流導入通路は、ファンの回転時に、吸入空気流れ方向と逆向きに空気が流れる通路である。
前述したように、この開示に係る送風装置においては、ファンシュラウドの外周縁のうちリング部の内周縁までの距離が他の部分に比べて短い特定縁部の内側部位、つまり導風部における狭い部分では、渦の干渉によってシュラウド表面に負圧場が発達しやすい。導風部における狭い部分では、この負圧場の発達によってブレードが通過する毎にピーク音が増加し、回転騒音の発生が顕著になる場合がある。これは、ブレードの上流側と下流側との圧力差に起因するファンの下流側からの逆流空気とリング部の内側に流入する主流空気とが衝突して渦が発生し、シュラウドに干渉することで引き起こされる。
この開示に係る送風装置によれば、シュラウドの表側へ流れる逆流空気が、特定縁部の内側部位からファンの回転方向に延びる逆流導入通路を通して加わるため、逆流空気の促進により逆流空気と主流空気とをさらに上流側で衝突させることが可能になる。これにより、当該衝突により生じる渦がシュラウドに干渉することを軽減できるので、導風部の狭い部分におけるシュラウド表面の負圧場の発達を抑制することができる。この作用によれば、ピーク音を低減できるので、ファンの回転騒音を低減できる送風装置を提供することができる。
以下に、図面を参照しながら本開示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合せが可能であることを明示している部分同士の組合せばかりではなく、特に組合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せることも可能である。
(第1実施形態)
本開示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6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。
本開示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6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を支持してファン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のブレード30と、を備える。複数のブレード30は、その一端はボス部と一体であり、他端はファン3の円形のリング部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を備えている。モータは、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される。モータには、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よりも空気流れ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の外周を覆うようにファン3を回転可能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、この下側取付部の貫通孔に挿通したねじ及び上側取付部の貫通孔に挿通したねじをラジエータ4に設けられた各雌ねじ部に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。
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を少なくとも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ラジエータ4の入口側タンクに流入した後、熱交換部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、出口側タンクから流出してエンジンに戻る。
ファンシュラウド2は、全体として正面視で矩形状を呈する輪郭形状である。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。ファンシュラウド2は、上下方向の長さが左右方向の長さよりも短い矩形状であり、リング部21の周囲に設けられる導風部23の表面積は、リング部21の上部及び下部が左部及び右部よりも小さく設定されている。
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の内周縁とを連絡する部分であり、ファン3により吸入される空気をリング部21の内側に誘導する機能がある。したがって、導風部23は、ファン3の前方から吸い込まれる主流空気(吸入空気)をファンシュラウド2の外周縁22からリング部21の内側に向けてスムーズに集める風洞の機能を果たす。また、ファンシュラウド2は、ファン3のモータが取り付けられるモータ取付部と、モータ取付部から放射状に複数本延設されるモータステーと、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3の外周)を囲む円形状の筒状体であり、モータステーの放射方向の端部と一体に形成され、モータステーを介してモータ取付部を支持する。
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している。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。外周縁22におけるラジエータ側に位置する端部からリング部21の内周縁21a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、ポリプロピレン樹脂等にガラス繊維やタルク材を含有することによって強度が高められている。
図1に図示するように、ファンシュラウド2の外周縁22は、4個の角部22a、角部22b、角部22c、角部22dを有する矩形状である。ファンシュラウド2の上部で隣り合う角部22aと角部22b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22abが設けられる。特定縁部22abは、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。ファンシュラウド2の下部で隣り合う角部22cと角部22d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22cdが設けられる。特定縁部22cdは、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。また、特定縁部22ab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22bよりも上方向に突出する位置にある。また、特定縁部22cdは、リング部21の内周面形状に沿う形状であり、角部22cや角部22dよりも下方向に突出する位置にある。
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領域の一つである狭小部23abが設けられている。狭小部23abは、導風部23における特定縁部22abの内側部位に相当する。
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領域の一つである広大部23aが設けられている。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領域の一つである広大部23bが設けられている。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い部分である。角部22bと角部22cの中間に位置する中間縁部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領域である広大部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、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領域の一つである狭小部23cdが設けられている。狭小部23cdは、導風部23における特定縁部22cdの内側部位に相当する。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22dや角部22aは、角部22dと角部22a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い部分である。角部22dと角部22aの中間に位置する中間縁部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22dと角部22aの間において最も表面積の小さい狭小部23adが形成されている。広大部23dや広大部23aは狭小部23adに対して表面積が広大な領域である。広大部23d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23a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。
ファンシュラウド2は、下流側に位置するファンシュラウド2の裏側から表側に向けて空気が逆流する逆流導入通路24を有する。逆流導入通路24は、ファン3の回転時に生じる主流空気とは逆向きの空気をファンシュラウド2の後方から前方に向けて引き込むための通路である。逆流導入通路24は、図2及び図3に図示するように、ファンシュラウド2に設けられ、ファン3の外周における上流側の端部であるファン前縁31aよりも下流側に位置する通路である。さらに逆流導入通路24は、図1及び図4に図示するように、特定縁部22abの内側部位である狭小部23abや、特定縁部22cdの内側部位である狭小部23cdに少なくとも設けられる。図4は、逆流導入通路24を示す一部破断した斜視図である。
逆流導入通路24の周方向長さ、換言すれば回転方向長さは、送風装置1の風量、狭小部と広大部の大小関係、回転騒音の許容レベル等に応じて設定される。逆流導入通路24は、図1に図示するような周方向長さに設定されてもよい。すなわち、ブレード30における回転方向Rのブレード前縁30aが、逆流導入通路24における回転方向Rとは反対側の後縁部24b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のブレード後縁30bが逆流導入通路24に重ならない。2つの隣り合うブレード30間の回転方向Rにおける距離は、逆流導入通路24の、回転方向Rにおける長さよりも長くてもよい。ブレード30間の回転方向Rにおける距離は、ブレード30の径方向について最も外側の部位間の距離であってもよい。
つまり、任意のブレード30のブレード前縁30aと、回転方向Rに一つ前に先行するブレード30のブレード後縁30bとの周方向についての間隔は、逆流導入通路24の前縁部24aと後縁部24bとの周方向についての間隔と同等またはそれ以上である。逆流導入通路24の周方向長さは、このような関係を満たす長さに設定されてもよい。このように、回転方向Rに先行する一つ前に位置するブレード30のブレード後縁30bが逆流導入通路24の内側に重なっている間は、一つ後ろのブレード30のブレード前縁30aが逆流導入通路24の内側に重ならないようになっている。
また、図4に図示するように、外周縁22の内周面は、逆流導入通路24の後縁部24bから前縁部24aにかけて、回転軸に対する傾き角度が徐々に大きくなるように傾斜する。つまり、外周縁22の内周面は、特定縁部22abや特定縁部22cdから回転方向に移動するにつれて、主流空気の流入角度が回転軸に対して大きく傾くようになり、主流空気の回転軸方向速度は小さくなる。また、外周縁22の内周面は、特定縁部22abや特定縁部22cdから回転方向に移動するにつれて、広大部の表面になめらかにつながるようになる。
逆流導入通路24は、周方向(回転方向R)に所定の長さを有するようにファンシュラウド2を貫通するスリット状の貫通穴240によって形成される通路である。貫通穴240は、図3及び図4に図示するように、リング部21と外周縁22との間を連絡する部分を貫通するように設けることができる。さらに貫通穴240を設ける部位がファン3の回転軸に対して直交する方向に沿う面を構成する場合には、図3のように、貫通穴240を通して導入する逆流空気を主流空気の逆向きに流すことが可能になり、逆流空気と主流空気を効率的に衝突させることができる。これにより、両方の空気の衝突によって起こる渦を、より前方、すなわち空気流れの上流で発生させることができるので、ファンシュラウド2に対する渦の干渉度合いを小さくできる。したがって、狭小部23abや狭小部23cdにおいて発生しやすい負圧場の発達を抑えることが可能な空気流れを形成できる。
次に発明者らの鋭意研究によって判明した現象について、図3、図5、図6を参照しながら以下に説明する。送風装置1が運転されてファン3が回転すると、外気はラジエータ4の熱交換部に引き込まれる。熱交換部に引き込まれる空気は、チューブやアウターフィンの周囲を流れて、熱交換部を回転軸に沿う方向に通過する。
このとき、導風部23の表面に沿ってリング部21に向かって流れる空気は、狭小部23abや狭小部23cdを通るものと、広大部23a、広大部23b、広大部23c、及び広大部23dを通るものとで、大きく異なる流れを形成する。各広大部を通る空気は、図5に図示するように、回転軸に対して大きく傾く角度をなす表面の各広大部に沿って流れるため、主流空気の流入角度が回転軸に対して大きく傾くようになる。一方、各狭小部を通る空気は、図3や図6に図示するように、回転軸に対してあまり傾かない表面の狭小部に沿って流れるため、主流空気の流入角度が回転軸に沿うようになる。
各広大部を通ってくる主流空気は、流入角度が回転軸に対して大きく傾くため、図5において破線で示す主流空気の回転軸方向速度は小さくなる。また、ファン3のブレード30においては上流側と下流側とで圧力差が生じることによる逆流空気は、回転軸に沿うようにブレード30の下流側から上流側に流れる。この逆流空気は、リング部21の内周面に沿って回転軸に沿うように流れ、主流空気と衝突する。このときの衝突位置は、広大部を通ってくる主流空気の回転軸方向速度が小さいので、図5において二点鎖線で示すように、ファン3のファン前縁31a寄りであると考えられる。したがって、空気の衝突に起因する渦は、ファンシュラウド2に対する干渉度合いが小さい場所で発生するものと想定できる。このため、各広大部において、渦に起因するシュラウド表面の負圧場は発達しにくいと考えられる。
図6に図示する比較例の導風部における主流空気と逆流空気との衝突について説明する。前述したように、比較例のファンシュラウド(逆流導入通路24を備えないファンシュラウド)の場合は、主流空気が特定縁部121abや特定縁部121cdに沿って回転軸に沿うように流入する。このため、回転軸方向速度が大きく、主流空気と逆流空気との衝突が狭小部123abや狭小部123cdの表面に近い場所で発生すると考えられる。したがって、空気の衝突による渦は、ファンシュラウド2に対する干渉度合いが大きい場所で発生するものと想定でき、比較例のファンシュラウドにおいては、特定縁部の内側部位でシュラウド表面の負圧場が発達しやすいと考えられる。
このように、比較例のファンシュラウドにおいては、特定縁部の内側部位で負圧場が発達し、広大部で負圧場が発達しにくいため、リング部周囲の周方向において非常に不均一な圧力分布が形成されることになる。この不均一な圧力分布をもたらす負圧場の発達は、送風装置に特有の空気流れに起因する回転騒音の発生を引き起こしている。
そこで、第1実施形態の送風装置1は、逆流空気をファン3のファン前縁31a側に積極的に導入する逆流導入通路24を備えることにより、渦の発生場所をファンシュラウド2への渦の干渉度合いが小さくなる箇所に移動させることができる。すなわち、図3に図示するように、逆流空気がファンシュラウド2の裏側から貫通穴240を通過してファン前縁31a側に向かって流れるため、比較例のファンシュラウドよりも逆流空気量を増加させることができる。これにより、主流空気と逆流空気との衝突が狭小部23abや狭小部23cdの表面から離れた場所で発生するようになる。したがって、空気の衝突による渦は、逆流導入通路24を有しない場合よりもファンの前方寄り、つまりファンシュラウド2に対する干渉度合いが小さい場所で発生させることができる。
次に、第1実施形態の送風装置1がもたらす作用効果について述べる。ファンシュラウド2は、ファン3の外周との間に隙間をあけてファン3の外周を取り囲み回転軸方向に延びるリング部21と、外周縁22とリング部21とを連絡して、空気をリング部21の内側に導く導風部23と、を有する。ファンシュラウド2は、外周縁22のうち、リング部21の内周縁21aまでの距離が他の部分に比べて短い特定縁部22ab、特定縁部22cdを有する。ファンシュラウド2は、ファン3の先端における上流側の端部よりも下流側に位置する通路であり、かつ特定縁部22abの内側部位や特定縁部22cdの内側部位から回転方向に延びるように設けられる逆流導入通路24を有する。
この構成によれば、ファンシュラウド2の表側へ流れる逆流空気を、特定縁部22abの内側部位や特定縁部22cdの内側部位からファン3の回転方向に延びる逆流導入通路24を通して増量することができる。このため、比較例のファンシュラウドに比較して、逆流空気の勢いが増し、逆流空気と主流空気とをさらに上流側で衝突させることが可能になる。これにより、衝突により生じる渦がファンシュラウド2に干渉することを軽減できるので、狭小部23abや狭小部23cdにおける負圧場の発達を抑制することができる。したがって、ブレード30が通過する毎に発生するn次成分のピーク音を低減できるので、ファン3の回転騒音を低減可能な送風装置1が得られる。
発明者は、第1実施形態の送風装置1と逆流導入通路24を備えない送風装置とについて騒音レベルを測定した実験結果を確認している。発明者は、これらの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。なお、騒音値はA特性周波数重み付けを用いて測定したものである。
この実験結果によると、第1実施形態の送風装置1の方が、逆流導入通路24を備えない送風機の場合よりも、各次数に対応する周波数域においてピーク値が3dB以上低下するという効果を確認できた。このように第1実施形態の送風装置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。
また、ファンシュラウド2は、外周縁22において複数箇所の特定縁部を備える。逆流導入通路24は、導風部23におけるすべての特定縁部の内側部位からファン3の回転方向に延びるように設けられる。この構成によれば、リング部21の周囲に存在する複数箇所の特定縁部のすべてにおいて逆流導入通路24が設けられる。これにより、リング部21の周囲において発生する可能性の高い複数箇所の負圧場を改善して、リング部21の周囲の圧力分布を均一な状態な近づけることができる。したがって、リング部21の周囲で想定しうる回転騒音を確実に防止できる送風装置1が得られる。
また、ブレード30における回転方向の前縁部(ブレード前縁30a)が逆流導入通路24の後縁部24bに重なる位置にあるとき、回転方向に先行する一つ前のブレード30の後縁部(ブレード後縁30b)が逆流導入通路24に重ならない。逆流導入通路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る。
この構成によれば、一つの逆流導入通路24に対して一つのブレード30が半径方向に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逆流導入通路24とブレード30とが重なっていく長さ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3の全体として回転時における逆流導入通路24との重なり度合いを一定に調節することができる。したがって、ブレード30が逆流導入通路24を通過するごとに、主流空気と逆流空気との衝突状態を安定的に維持可能であり、回転騒音抑制の効果を安定的に提供することができる。
また、逆流導入通路24は、ファンシュラウド2を貫通するスリット状の貫通穴240によって形成される通路である。この構成によれば、ファンシュラウド2の強度低下を抑えた逆流導入通路24を提供できる。
(第2実施形態)
第2実施形態では、第1実施形態の他の形態である逆流導入通路24について図7及び図8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。図8は、逆流導入通路24を示す一部破断した部分斜視図である。
第2実施形態では、第1実施形態の他の形態である逆流導入通路24について図7及び図8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。図8は、逆流導入通路24を示す一部破断した部分斜視図である。
図7及び図8に示すように、第2実施形態の逆流導入通路24は、リング部21の下流端部に形成された切り欠き状の開口部241によって形成される。逆流導入通路24は、リング部21の下流端部から、外周縁22まで伸びてもよい。
第2実施形態の逆流導入通路24によれば、リング部21の下流端部から上流に向かった広範囲において逆流空気を取り込むことができる。したがって、広範囲にわたって逆流空気が流れるので、主流空気との衝突度合いの緩和が図れ、渦の顕著な発生を抑制できる送風装置1が得られる。
以上、本開示の実施形態について説明したが、本開示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、本開示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。
前述の実施形態において、ファンシュラウド2は、上下方向の長さが左右方向の長さよりも短い横長の矩形状であるが、このような形状に限定されない。ファンシュラウド2は、縦長の矩形状でもよいし、正方形状や多角形状であってもよい。
前述の実施形態において逆流導入通路24は、狭小部23ab、狭小部23cdのいずれかに設けるようにしてもよい。この場合、逆流導入通路24は、狭小部23ab、狭小部23cdのいずれかに少なくとも設けられ、さらに狭小部23ab、狭小部23cdのいずれかからファン3の回転方向に延びるように設けられる。
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、本開示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。
前述の実施形態の送風装置1における逆流導入通路24は、実施形態で説明した形状、個数や設置位置に限定されるものではない。
本開示は、実施例に準拠して記述されたが、本開示は当該実施例や構造に限定されるものではないと理解される。本開示は、様々な変形例や均等範囲内の変形をも包含する。加えて、様々な組み合わせや形態、さらには、それらに一要素のみ、それ以上、あるいはそれ以下、を含む他の組み合わせや形態をも、本開示の範疇や思想範囲に入るものである。
Claims (8)
- 複数のブレード(30)を有して熱交換器(4)に空気を通風させる軸流型のファン(3)と、前記ファンを回転可能に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、前記ファンの外周との間に隙間をあけて前記ファンの外周を取り囲み前記ファンの回転軸方向に筒状に延びるリング部(21)と、前記ファンシュラウドの外周縁(22)と前記リング部の内周縁とを連絡する部分であって前記ファンにより吸入される吸入空気を前記リング部の内側に導く導風部(23)と、を有し、
前記ファンシュラウドは、前記ファンシュラウドの前記外周縁のうち、前記リング部の内周縁(21a)までの距離が他の部分に比べて短い特定縁部(22ab,22cd)を有し、
前記ファンシュラウドは、前記ファンの先端における上流側の端部(31a)よりも下流側に位置する通路であって前記導風部における前記特定縁部の内側部位(23ab,23cd)から前記ファンの回転方向に延びる逆流導入通路(24)を有し、前記逆流導入通路は、前記ファンの回転時に、前記吸入空気流れ方向と逆向きに空気が流れる通路である送風装置。 - 複数のブレード(30)を有する軸流型のファン(3)と、前記ファンを回転可能に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、前記ファンの外周との間に隙間をあけて前記ファンの外周を取り囲み前記ファンの回転軸方向に筒状に延びるリング部(21)と、前記ファンシュラウドの外周縁(22)と前記リング部の内周縁とを連絡する部分であって前記ファンにより吸入される吸入空気を前記リング部の内側に導く導風部(23)と、を有し、
前記ファンシュラウドは、前記ファンシュラウドの前記外周縁のうち、前記リング部の内周縁(21a)までの距離が他の部分に比べて短い特定縁部(22ab,22cd)を有し、
前記ファンシュラウドは、前記ファンの先端における上流側の端部(31a)よりも下流側に位置する通路であって前記導風部における前記特定縁部の内側部位(23ab,23cd)から前記ファンの回転方向に延びるように設けられる逆流導入通路(24)を有し、前記逆流導入通路は、前記ファンの回転時に、前記吸入空気流れ方向と逆向きに空気が流れる通路である送風装置。 - 前記特定縁部は、前記ファンシュラウドの前記外周縁において前記リング部の内周縁(21a)までの距離が他の部分に比べて短い複数の特定縁部の1つであり、
前記逆流導入通路は、前記導風部におけるすべての前記特定縁部の内側部位から前記ファンの回転方向に延びるように設けられる請求項1または請求項2に記載の送風装置。 - 前記逆流導入通路の周方向長さは、前記ブレードにおける前記回転方向の前縁部(30a)が前記逆流導入通路における前記回転方向の反対側に位置する後縁部(24b)に重なる位置にあるとき、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)が前記逆流導入通路に重ならない関係となる長さに設定される請求項1から請求項3のいずれか一項に記載の送風装置。
- 前記逆流導入通路は、前記ファンシュラウドを貫通するスリット状の貫通穴(240)を含む請求項1から請求項4のいずれか一項に記載の送風装置。
- 前記逆流導入通路は、前記リング部の下流端部に形成された切り欠き状の開口部(241)を含む請求項1から請求項4のいずれか一項に記載の送風装置。
- 2つの隣り合う前記ブレード間の回転方向における距離は、前記逆流導入通路の回転方向における長さよりも長い請求項1から請求項3のいずれか一項に記載の送風装置。
- 前記ブレード間の回転方向における前記距離は、前記ブレードの径方向について最も外側の部位間の距離である請求項7に記載の送風装置。
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