(57)【要約】      （修正有）【課題】ファンの回転による騒音を低減した送風装置を提供する。【解決手段】複数のブレード３ｂを持つ軸流ファン３と、ファンシュラウド５とを備えた送風装置において、軸流ファン３中心からファンシュラウド５の端部までの距離をＬとし、距離Ｌの最大値をＬ１としたときに、距離Ｌが下記（数１）を満たすファンシュラウド５の端部と軸流ファン３の中心とを結ぶ直線と交差する筒状部５ａに、筒状部の中心部より外側方向に向かって陥没した凹みである圧力変動抑制空間を備えることを特徴とする。（数１）2010222974.tif 000009【選択図】図２
2010222974.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
空気を送風する複数のブレード（３ｂ）を持つ軸流ファン（３）と、
前記軸流ファン（３）の外周に所定の間隔を介して同軸上に配置される筒状部（５ａ）及び一端側の縁が前記筒状部（５ａ）に接続されて前記軸流ファン（３）による空気流を誘導するガイド部（５ｃ）とから成るファンシュラウド（５）とを備えた送風装置（１）において、
前記軸流ファン（３）の中心から前記ガイド部（５ｃ）の他端側の縁までの有限直線の長さが取り得る値をＬとし、
前記Ｌの最大値をＬ１としたときに、
下記数１を満たす前記Ｌを有する前記有限直線と前記筒状部（５ａ）の交点のうち少なくとも１箇所を含む、前記軸流ファン（３）の中心より前記筒状部（５ａ）の内壁面が外側方向に向かって陥没した圧力変動抑制空間（５ｅ）を備えることを特徴とする送風装置。
【数１】
2010222974.tif 000007
【請求項２】
前記軸流ファン（３）の回転軸（４ａ）を中心とした前記ブレード（３ｂ）の径方向端部の前記軸流ファン（３）の回転方向先端側と後端側との成す角度をＡ１、
前記回転軸（４ａ）を中心とした、前記圧力変動抑制空間（５ｅ）の円周方向の縁が成す角度をＡ２とすると、
前記圧力変動抑制空間（５ｅ）は、前記筒状部（５ａ）のうち、下記数２を満たす範囲に設けられていることを特徴とする請求項１に記載の送風装置。
【数２】
2010222974.tif 000008
【請求項３】
前記ガイド部（５ｃ）の外縁は複数の直線により形成される多角形形状であり、
前記回転軸（４ａ）を中心とした、前記圧力変動抑制空間（５ｅ）の円周方向の縁を結ぶ有限直線の垂直二等分線が、前記ガイド部（５ｃ）の外縁を構成する辺と直交または、前記ブレード（３ｂ）の回転方向に所定角度だけずれていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の送風装置。
【請求項４】
前記圧力変動抑制空間（５ｅ）は複数設けられていることを特徴とする請求項１ないし請求項３の少なくとも一項に記載の送風装置。
【請求項５】
前記圧力変動抑制空間（５ｅ）は、
前記軸流ファン（３）の送風流れ方向からみたとき、
前記筒状部（５ａ）の内壁面であって、前記圧力変動空間（５ｅ）が形成される範囲のうち、前記回転方向最先端部に位置する点と前記中心とを通過する直線に対して、平行または前記筒状部（５ａ）外径方向に向かうにつれて前記回転方向に傾斜する平面（５ｇ）を有することを特徴とする請求項１ないし請求項４の少なくとも一項に記載の送風装置。
【請求項６】
前記圧力変動抑制空間（５ｅ）は、
前記軸流ファン（３）の中心を中心とした扇状に形成されていることを特徴とする請求項１ないし請求項５の少なくとも一項に記載の送風装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は自動車のラジエータの冷却に用いて好適な送風装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、自動車のラジエータ冷却用として軸流型のファンが多く使用されている。また、軸流型ファンでは、ファン下流側への送風空気の一部がファンブレード周囲から、ファン上流側へと逆流する現象が知られている。そこで、ファンブレード外側を覆い囲むようにファンシュラウドが配置されている。そして、ファンが回転することによる騒音を低減させる技術として、ファンシュラウドのファンを取り囲む部位に複数の突起を設けるものが知られている。（例えば特許文献１）
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００５−１４７０１８
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記特許文献１に記載の発明は、ファンを取り囲む部位における空気流れに着目して成されたものであるが、本発明の発明者らは、鋭意研究の末、送風装置の騒音は、ファンシュラウド全体の形状に起因する圧力変動によって生じるという問題を見出した。
【０００５】
本発明は上記のような問題点に鑑みてなされたもので、ファンシュラウドの形状に起因する圧力変動を低減させて、発生する騒音を小さくすることのできる送風装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を解決するために請求項１に記載の発明は、空気を送風する複数のブレード（３ｂ）を持つ軸流ファン（３）と、軸流ファン（３）の外周に所定の間隔を介して同軸上に配置される筒状部（５ａ）及び一端側の縁が筒状部（５ａ）に接続されて軸流ファン（３）による空気流を誘導するガイド部（５ｃ）とから成るファンシュラウド（５）とを備えた送風装置（１）において、軸流ファン（３）の中心からガイド部（５ｃ）の他端側の縁までの有限直線の長さが取り得る値をＬとし、Ｌの最大値をＬ１としたときに、下記数１を満たすＬを有する有限直線と筒状部（５ａ）の交点のうち少なくとも１箇所を含む、軸流ファン（３）の筒状部（５ａ）の中心より筒状部（５ａ）の内壁面が外側方向に向かって陥没した圧力変動抑制空間（５ｅ）を備えることを特徴とする。
【０００７】
【数１】
2010222974.tif 000003
【０００８】
ファンシュラウド（５）が圧力変動抑制空間（５ｅ）を備えることにより、ファンシュラウド（５）の形状に起因する圧力変動が緩和されて、発生する騒音を小さくすることができる。
【０００９】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、軸流ファン（３）の回転軸（４ａ）を中心としたブレード（３ｂ）の径方向端部のファン回転方向先端側と後端側との成す角度をＡ１、回転軸（４ａ）を中心とした、圧力変動抑制空間（５ｅ）の円周方向の縁が成す角度をＡ２とすると、圧力変動抑制空間（５ｅ）は、筒状部（５ａ）のうち、下記数２を満たす範囲に設けられていることを特徴とする。
【００１０】
【数２】
2010222974.tif 000004
【００１１】
圧力変動抑制空間（５ｅ）を請求項２に記載の数２を満たす角度Ａ２の範囲に設けることにより、より効果的にファンシュラウド（５）の形状に起因する圧力変動を緩和させて、発生する騒音を小さくすることができる。
【００１２】
請求項３に記載の発明は、請求項１または請求項２に記載の発明において、ガイド部（５ｃ）の外縁は複数の直線により形成される多角形形状であり、回転軸（４ａ）を中心とした、圧力変動抑制空間（５ｅ）の円周方向の縁を結ぶ有限直線の垂直二等分線が、ガイド部（５ｃ）の外縁を構成する辺と直交または、ブレード（３ｂ）の回転方向に所定角度だけずれていることを特徴とする。
【００１３】
これにより、ファンシュラウド（５）の外縁と接近する部位から、ブレード（３ｂ）の回転方向にかけて発生する圧力変動を抑制することができるため、発生する騒音を低減することができる。
【００１４】
請求項４に記載の発明は、請求項１ないし請求項３の少なくとも一項に記載の発明において、圧力変動抑制空間（５ｅ）は複数設けられていることを特徴とする。
【００１５】
圧力変動抑制空間（５ｅ）を複数箇所に設けることにより、複数の部位において圧力変動を抑制することができるため、ファンシュラウド（５）の外縁と筒状部（５ａ）との間の空間が、他の部位と比較して狭い領域が複数箇所ある場合において、発生する騒音をより低減することができる。
【００１６】
請求項５に記載の発明は、請求項１ないし請求項４の少なくとも一項に記載の発明において、圧力変動抑制空間（５ｅ）は、軸流ファン（３）の送風流れ方向からみたとき、筒状部（５ａ）の内壁面であって、圧力変動空間（５ｅ）が形成される範囲のうち、回転方向最先端部に位置する点と中心とを通過する直線に対して、平行または筒状部（５ａ）外径方向に向かうにつれて回転方向に傾斜する平面（５ｇ）を有することを特徴とする。
【００１７】
圧力変動抑制空間（５ｅ）が軸流ファン（３）の回転方向に向かって発生する圧力変動に対向する平面（５ｇ）を持つことにより、ファンシュラウド（５）の外縁と接近する部位からブレード（３ｂ）の回転方向にかけて発生する圧力変動を抑制することができる。よって、発生する騒音を低減することができる。
【００１８】
また、請求項６に記載の発明のように、請求項１ないし請求項５の少なくとも一項に記載の発明において、圧力変動抑制空間（５ｅ）は、軸流ファン（３）の中心を中心とした扇状に形成してもよい。
【００１９】
尚、上記各手段に付した括弧内の符号は、後述する実施形態記載の具体的手段との対応関係を示す一例である。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の第１実施形態におけるファンシュラウドを示す正面図である。
【図２】第１実施形態におけるラジエータファンおよびラジエータの断面図である。
【図３】図１におけるラジエータファンのＡ−Ａ断面図である。
【図４】第１実施形態における圧力変動抑制空間の位置関係を示す図である。
【図５】本発明の特徴を有さない比較検討用のファンシュラウドの内部にて発生する圧力変動を示す図である。
【図６】第１実施形態におけるファンシュラウドを用いた騒音の減少具合を測定した際の圧力変動抑制空間を設ける範囲を示す図である。
【図７】第１実施形態におけるファンシュラウドを用いた騒音の減少具合を表すグラフである。
【図８】本発明の第２実施形態における圧力変動抑制空間の位置関係を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
（第１実施形態）
以下、本発明を車両用ラジエータの冷却用ファンに適用した一実施形態について図１、図２、図３を用いて説明する。図１は本実施形態におけるラジエータファン１の正面図である。図２は本実施形態におけるラジエータファン１及びラジエータ２の断面図である。また、図３は図１におけるラジエータファン１のＡ−Ａ断面図である。
【００２２】
ラジエータ２は、エンジンなどの車両走行用駆動源を冷却する冷却水と、ラジエータが設置される周囲の空気とを熱交換し、冷却水によりエンジンなどの熱源より回収された廃熱を大気中へと放熱する熱交換器である。
【００２３】
ラジエータ２は、冷却水が流れる図示しない複数本の扁平状チューブを備えている。そして、扁平状チューブの外表面に接続されて空気と冷却水との熱交換を促進するフィン等からなる図示しないラジエータコアと、扁平状チューブの長手方向端部にて扁平状チューブの長手方向と直交する方向に延びて複数本の扁平状チューブと連通する図示しないヘッダタンクとを有している。
【００２４】
ラジエータファン１は、軸流ファン３を備えている。軸流ファン３は、回転の中心となるボス部３ａを備えている。軸流ファン３は、回転することによって軸流ファン３の軸方向に空気流を発生させるファンブレード３ｂを、ボス部３ａより放射状に備えている。また、複数のファンブレード３ｂは、その一端はボス部３ａと接続され、他端は円形のリング部３ｃにて接続されている。
【００２５】
ラジエータファン１は、軸流ファン３に回転動力を与える電動機であるモーター４を備えている。モーター４は、回転軸であるモーターシャフト４ａを有している。また、モーターシャフト４ａと、軸流ファン３のボス部３ａとは図示しない固定部材により連結されている。よって、モーター４がモーターシャフト４ａを回転させることにより、軸流ファン３が回転し、軸流ファン３の軸線方向に空気流を発生させる。
【００２６】
ラジエータファン１は、ファンシュラウド５を備えている。ファンシュラウド５は、軸流ファン３の外周に所定の間隔を介して配置される筒状部５ａを備えている。また、筒状部５ａのファン側には、ラジエータファン１外部との空気流の連通を確保する開口部５ｂが設けられている。そして、筒状部５ａのラジエータ２側には、軸流ファン３による空気流を誘導するガイド部５ｃが構成されている。また、開口部５ｂ中心には、複数のモーターステー５ｄによってモーター４が支持されている。
【００２７】
次に、本発明の本実施形態における圧力変動抑制空間について図１と図３を用いて説明する。
【００２８】
筒状部５ａには、筒状部５ａの中心より外側方向へと広がる窪みである圧力変動抑制空間５ｅが設けられている。また、圧力変動抑制空間５ｅの、筒状部５ａの円周方向の縁を結ぶ有限直線の垂直二等分線は、ガイド部５ｃの外縁を構成する辺と直交または、ブレードの回転方向に所定角度だけずれている。そして、圧力変動抑制空間５ｅは、軸流ファン３の中心点を中心とした、扇状に、筒状部５ａを窪ませることによって形成されている。また、本実施形態におけるファンシュラウド５は、ラジエータ２側より開口部５ｂへと向かって広がるベルマウス形状を形成するリップ部５ｆを備えている。よって、本実施形態においては、圧力変動抑制空間５ｅは、リップ部５ｆのラジエータ２対向面と、筒状部５ａの端面５ｇ、５ｈにて囲われた空間である。
【００２９】
尚、圧力変動抑制空間５ｅを構成する端面５ｇは、圧力変動抑制空間５ｅが形成される範囲のうち、軸流ファン3の回転方向最先端部に位置する点と中心とを通過する直線に対して、平行または筒状部５ａ外径方向に向かうにつれて回転方向に傾斜する平面となっている。
【００３０】
次に、本実施形態における圧力変動抑制空間を設ける場所の決定方法について図４と下記数１、数２を用いて説明する。
【００３１】
【数１】
2010222974.tif 000005
【００３２】
【数２】
2010222974.tif 000006
【００３３】
まず、軸流ファン３の中心より、ファンシュラウド５の外縁までの距離をＬと表すことにする。また、軸流ファン３の中心を図４に示すポイントＯとする。そして、ファンシュラウド５外縁上において、ポイントＯからの距離が最も長い点を図４に示すポイントＬｎとする。本実施形態においては、ファンシュラウド５は長方形であるため、ファンシュラウド５の対角線上にＬｎは存在する。そしてポイントＯからポイントＬｎまでの距離をＬ１とする。つまりＬ１は、軸流ファン３の中心からファンシュラウド５の外縁までの距離の最大値である。また、ファンシュラウド５外縁上において、ポイントＯからの距離が最も短い点を図４に示すポイントＬｓする。そしてポイントＯからポイントＬｓまでの距離をＬ２とする。次に、本発明の数１に本実施形態におけるＬ１＝４００を代入する。そして、Ｌ１を代入した数１を変形すると、Ｌ≦（４００）／（√２）となる。よって、２４０≦（４００）／（√２）であるため、Ｌ２は前記Ｌの条件を満たしている。そこで、本実施形態では、ポイントＯとポイントＬｓを結んだ直線Ｏ−Ｌｓより、軸流ファン３の回転方向に向かって広がる圧力変動抑制空間５ｅを設けることとする。尚、ポイントＬｓの対となるファンシュラウド５の上底も前記条件を同様に満たすため、本実施形態においてはファンシュラウド５の上部にも同様に圧力変動抑制空間を設けている。
【００３４】
次に、本実施形態における圧力変動抑制空間５ｅを設ける範囲の決定方法について図４を用いて説明する。
【００３５】
まず、ポイントＯを中心とした、ファンブレード３ｂの先端幅の角度を図４に示すＡ１とする。そして、ポイントＯを中心とした、圧力変動抑制空間５ｅを設ける範囲の角度をＡ２と置く。このＡ１とＡ２を数２に代入する。この数２を満たす角度Ａ２の範囲にて、ポイントＬｓより、軸流ファン３の回転方向に向かって広がる圧力変動抑制空間５ｅを設けることとする。
【００３６】
次に、本発明における圧力変動抑制空間５ｅを設ける位置と範囲の決定理由について、図５を用いて説明する。図５は本実施形態のファンシュラウド５より圧力変動抑制空間５ｅを取除いた、比較検討用シュラウド５０１における軸流ファン３の回転に伴う音圧変動発生域を示す図である。
【００３７】
図５に示す比較検討用シュラウドは、本実施形態における圧力変動抑制空間を備えていない。また、図５において、ファンシュラウド５０１の外縁と、筒状部５０１ｂとの距離が最も短くなる点を上底最近部５０１ａとする。このとき図５では、ブレード５０２の先端部５０２ａから後端部５０２ｂが上底最近部５０１ａへと差し掛かっている。すると、ブレード５０２によって押される空気により、上底最近部５０１ａ周辺に、他の部位に比べて圧力変動の高い高圧域５０３が発生する。また、筒状部５０１ｂの中心とファンシュラウド５０１の外縁との距離が最も長くなる地点、例えば図５に示す最遠部５０１ｃの周辺域５０４の圧力変動は高圧部５０３と比較して非常に低い。この圧力変動は、空気の振動でもあるため、軸流ファンの回転に伴う圧力変動により、騒音が発生することになる。
【００３８】
そして、本発明の発明者らは鋭意研究の末、図５に示す高圧域５０３と、最遠部５０１ｃの周辺域５０４との圧力変動の差は、その領域の容積の差によって生じることを突き止めた。よって、圧力変動が特に高くなる範囲である、数１、数２を満たす範囲に圧力変動抑制空間５ｅを設けることによって、領域ごとの容積の差を少なくし、発生する圧力変動の差を緩和している。
【００３９】
次に、本実施形態におけるファンシュラウド５を用いて、騒音の減少具合を計測した結果に基づいて、数２について説明する。図６は、後述する図７に示す計測を行った際の圧力変動抑制空間５ｅを設ける範囲の角度を表す図である。また図７は、ファンシュラウド５を用いて、圧力変動抑制空間５ｅを設ける範囲の角度Ａ２を変えることによって発生する騒音の音圧レベルがどのように変化するかを計測し、グラフに表したものである。尚、図７に示す計測においては、ファンブレード３ｂの先端幅の角度Ａ１が３０度である５枚のブレードを有する軸流ファンを用いて行った。
【００４０】
まず、図６によると、軸流ファン３の中心より、ファンシュラウド５の外縁までの距離であるＬが最短となっている部位である、上底部および下底部を始点に、軸流ファン３の回転方向に５、１０、１５、２０、２５、３０度の６段階の範囲にて圧力変動抑制空間５ｅを設けたことを示している。
【００４１】
図７に示すグラフによると、Ａ２が５度のときに音圧レベルは２．５ｄＢ減少している。また、Ａ２が１０度のときに４．８ｄＢ減少している。そしてＡ２が１５のときには、１５．２ｄＢもの音圧レベルの減少が認められる。
【００４２】
よって、図７に示す計測結果より、圧力変動抑制空間５ｅを設ける範囲が５度から３０度の範囲において、騒音の減少効果が認められる。また、圧力変動抑制空間５ｅがファンシュラウド５の外縁までの距離であるＬが最短となっている部位を中心とした扇状に設けられている場合には、上記騒音低減効果が認められたＡ２の倍に当たる角度にて、同様の騒音低減効果が確認された。つまり、Ａ１が３０度であるときに、Ａ２が５度から６０度において騒音低減効果が認められた。この結果より、以下の関係式が導き出される。
【００４３】
５／３０≦Ａ２／Ａ１≦６０／３０  （単位：度）
そして、上記関係式は上記数２と等しい。よって、上記数２の範囲にて圧力変動抑制空間５ｅを設けることによって騒音を低減することができる。
【００４４】
以上のように、圧力変動抑制空間５ｅを設けることにより、ファンシュラウド５の形状に起因する、軸流ファン３の周囲にて発生する圧力変動の偏りを緩和することができる。よって、軸流ファン３の回転による圧力変動にて生じる騒音を低減することができる。
【００４５】
（第２実施形態）
次に本発明の第２実施形態の特徴を図８を用いて説明する。
【００４６】
上記第１実施形態では、圧力変動抑制空間を軸流ファン３の中心よりファンシュラウド５の外縁部までの距離が本発明の数１を満たす線分から軸流ファン３の回転方向に向かって広がる圧力変動抑制空間を設けるようにしたが、本実施形態は圧力変動抑制空間を軸流ファン３の中心よりファンシュラウド５の外縁部までの距離が数１を満たす線分を中心に、軸流ファン３の回転方向および逆回転方向、それぞれ均等な範囲にて設けることを特徴とする。
【００４７】
図８は、本実施形態におけるファンシュラウド５の正面図である。尚、本発明の第１実施形態を示す図１と共通の部位に関しては同一の符号を付した。
【００４８】
まず、軸流ファン３の中心より、ファンシュラウド５の外縁までの距離をＬと表すことにする。また、軸流ファン３の中心を図８に示すポイントＯとする。そして、ファンシュラウド５外縁上において、ポイントＯからの距離が最も長い点を図８に示すポイントＬｎとする。本実施形態においては、ファンシュラウド５は長方形であるため、ファンシュラウド５の対角線上にＬｎは存在する。そしてポイントＯからポイントＬｎまでの距離をＬ１とする。つまりＬ１は、軸流ファン３の中心からファンシュラウド５の外縁までの距離の最大値である。また、ファンシュラウド５外縁上において、ポイントＯからの距離が最も短い点を図４に示すポイントＬｓする。そしてポイントＯからポイントＬｓまでの距離をＬ２とする。次に、数１に本実施形態におけるＬ１＝４００を代入する。そして、Ｌ１を代入した数１を変形すると、Ｌ≦（４００）／（√２）となる。よって、２４０≦（４００）／（√２）であるため、Ｌ２は前記Ｌの条件を満たしている。そこで、本実施形態では、ポイントＯとポイントＬｓを結んだ直線Ｏ−Ｌｓを中心に、軸流ファン３の回転方向および逆回転方向、それぞれ均等な範囲にて圧力変動抑制空間５ｅを設けている。
【００４９】
上記のように、ポイントＯとポイントＬｓを結んだ直線Ｏ−Ｌｓを中心に、軸流ファン３の回転方向および逆回転方向、それぞれ均等な範囲にて圧力変動抑制空間５ｅを設けることにより、設計要件などによって直線Ｏ−Ｌｓよりも逆回転方向に発生してしまう圧力変動をも抑制することができ、騒音の発生を低減することができる。
【００５０】
（他の実施形態）
上記実施形態では、ファンシュラウド５は長方形であるとしたが、本発明はこれに限定されるものではなく、正方形や多角形、一部に曲面を含む形状としてもよい。
【００５１】
また、上記第１実施形態では、圧力変動抑制空間５ｅは、軸流ファン３の中心点を中心とした、扇状に、筒状部５ａを窪ませることによって形成されているとしたが、本発明はこれに限定されるものではなく、筒状部とは異なる曲率を持つ曲面や、平面のみで形成するようにしてもよい。
【００５２】
また、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、請求項に記載した発明を逸脱しない範囲であれば、どのような形で実施するようにしてもよい。
【符号の説明】
【００５３】
１  ラジエータファン
２  ラジエータ
３  軸流ファン
３ａ  ボス部
３ｂ  ファンブレード
３ｃ  リング部
３ｄ  ファンブレード先端部
５  ファンシュラウド
５ａ  筒状部
５ｂ  開口部
５ｃ  ガイド部
５ｄ  モーターステー
５ｅ  圧力変動抑制空間
５ｆ  リップ部
【図１】
2010222974.tif 000010
【図２】
2010222974.tif 000011
【図３】
2010222974.tif 000012
【図４】
2010222974.tif 000013
【図５】
2010222974.tif 000014
【図６】
2010222974.tif 000015
【図７】
2010222974.tif 000016
【図８】
2010222974.tif 000017