(57)【要約】【課題】送風効率を維持したままファンの騒音を低減させる。【解決手段】モータユニットにより回転駆動されて冷却対象物を冷却するファン１５は、回転時に渦の発生部分となるブレード１９の後縁部（回転方向下流側の縁部）１９ｂに沿って、棒状部材２３を径方向の先端２３ａ側の所定域ｌが後縁部１９ｂと離間した状態で設ける。棒状部材２３のフィードバック機構を弱める作用により、ブレード１９の形状を変えなくても広帯域騒音を低減させることができるので、送風効率を維持したままファン１５の騒音を低減させることができる。【選択図】図３
2010024869.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
駆動源により一方向に回転駆動されて冷却対象物を冷却するファンであって、
回転中心に形成されるボスと、
前記ボスの外周に設けられ、径方向外側に延びる複数のブレードと、
前記複数のブレードの先端部を連結する前記ボスと同心状のリングと、
前記ボスと前記リングとの間に支持され、前記ブレードの回転方向下流側の縁部に沿うとともに径方向先端側の所定域で前記縁部と離間する棒状部材とを有することを特徴とするファン。
【請求項２】
駆動源により一方向に回転駆動されて冷却対象物を冷却するファンであって、
回転中心に形成されるボスと、
前記ボスの外周に設けられ、径方向外側に延びる複数のブレードと、
前記複数のブレードの先端部を連結する前記ボスと同心状のリングと、
前記ボスと前記リングとの間に支持され、前記ブレードの径方向先端側および径方向基端側の所定域で前記ブレードの回転方向下流側の縁部と離間し、前記径方向先端側と前記径方向基端側との間では前記縁部に沿って配置される棒状部材とを有することを特徴とするファン。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エンジン等の冷却対象物を冷却するファンに関する。
【背景技術】
【０００２】
車両のエンジンルーム内に設けられたエンジン等のラジエータを冷却風により冷却するファンとしては、ファンの薄型化および大径化に伴い、ファン外周を連結するリングを設けた構造のものが用いられてきている。
【０００３】
このリング付のファンの騒音を小さくして車室内の低騒音化を図るために、ブレードを不規則な間隔で配置したものが提案されている（例えば特許文献１参照）。つまり、ファンはブレードの枚数が多くなるに連れて各ブレードの回転音により騒音が増大しやすくなるが、ブレードを不規則な間隔で配列することで、各ブレードが形成する空気の流れを異ならせて騒音の増大を抑制しているのである。
【特許文献１】特開２００７−２８５１３５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、ファンから発生する騒音には、回転騒音や離散周波数騒音等の狭帯域騒音と、乱流騒音等の広帯域騒音とがあることが知られている。狭帯域騒音は、回転数とブレードの枚数とに基づいて発生する騒音であるので、上述のようにブレードの間隔を不規則にすることで改善を図り得る。
【０００５】
広帯域騒音は、ブレードの前縁部（回転方向上流側の縁部)の剥離、後縁部（回転方向下流側の縁部）で生じる渦、回転速度の変動等の要因により発生する騒音である。つまり、ファンを回転させるとブレードの後縁部で渦が発生し、この渦が流れて前縁部に当たり後縁部に戻ることを繰り返して騒音が増幅する、フィードバック機構と呼ばれる現象が一因と考えられている。
【０００６】
フィードバック機構を弱めて広帯域騒音を低減させるためには、ブレードの間隔を不規則にするのみでは足りず、ブレードの形状を変更してブレード周囲の風の流れを変化させる必要がある。しかし、ブレード形状を変更することは送風効率に影響するため容易ではない。
【０００７】
本発明の目的は、送風効率を維持したままファンの騒音を低減させることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明のファンは、駆動源により一方向に回転駆動されて冷却対象物を冷却するファンであって、回転中心に形成されるボスと、前記ボスの外周に設けられ、径方向外側に延びる複数のブレードと、前記複数のブレードの先端部を連結する前記ボスと同心状のリングと、前記ボスと前記リングとの間に支持され、前記ブレードの回転方向下流側の縁部に沿うとともに径方向先端側の所定域で前記縁部と離間する棒状部材とを有することを特徴とする。
【０００９】
本発明のファンは、駆動源により一方向に回転駆動されて冷却対象物を冷却するファンであって、回転中心に形成されるボスと、前記ボスの外周に設けられ、径方向外側に延びる複数のブレードと、前記複数のブレードの先端部を連結する前記ボスと同心状のリングと、前記ボスと前記リングとの間に支持され、前記ブレードの径方向先端側および径方向基端側の所定域で前記ブレードの回転方向下流側の縁部と離間し、前記径方向先端側と前記径方向基端側との間では前記縁部に沿って配置される棒状部材とを有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、ブレードの回転方向下流側の縁部に沿うとともに径方向先端側の所定域で当該縁部と離間する棒状部材を有するので、棒状部材のフィードバック機構を弱める作用により送風効率を維持したままファンの騒音を低減させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
図１は本発明の一実施の形態であるファンが搭載された車両の一部を示す概略図である。図１に示すように、車両１０の前方端には複数の通風口１１が形成されたグリル１２が装着されており、車両１０の外部とエンジンルーム１３内とを連通する通風口１１を介して、ラジエータ１４に冷却風ａが案内される。車両１０のエンジンルーム１３内には、ラジエータ１４と、ファン１５と、エンジン１６とが、前方端からこの順に設けられている。つまり、ファン１５は、冷却対象物としてのラジエータ１４を介して外部から冷却風ａを吸い込むように駆動され、この冷却風ａをエンジン１６に送風するようになっている。
【００１２】
ラジエータ１４は、図示は省略するが、冷却水を案内するチューブと、これに取り付けられる放熱フィンとを備えている。この放熱フィンの間に冷却風ａを流すことにより、冷却水からの熱を冷却風ａに放出することができ、冷却水の温度を下げることができる。また、ラジエータ１４の端面には、冷却風ａを整流する底付き円筒状のシュラウド１７が固定されており、シュラウド１７には、モータユニット１８（駆動源）を介してファン１５が一方向に回転自在に取り付けられるとともに、図示しない複数の通風口が形成されている。
【００１３】
エンジン１６は、内部にウォータジャケットが形成されており、このウォータジャケットはラジエータ１４を介して冷却水の循環流路を形成する。ウォータジャケット内でエンジン１６からの熱を吸収した冷却水は、ラジエータ１４内でその熱を外部に放出した後に再びウォータジャケットに送り込まれる。
【００１４】
図２は図１のファンを示す平面図、図３は図２のｂで示す部分の拡大図、図４は図２のｃ−ｃ線に沿う拡大断面図である。ファン１５は図２に示すように、７枚のブレード１９が、回転中心に形成されるボス２０の外周２０ａから、径方向外側に延びて周方向に不規則な間隔で並べて配置されている。ブレード１９の径方向先端１９ａには、ボス２０と同心状のリング２１が設けられており、このリング２１により各ブレード１９の先端部が連結されて一体となるように構成されている。ボス２０の中央には嵌合孔２２が形成されており、この嵌合孔２２に図１のモータユニット１８を介して駆動軸を嵌合することにより、ボス２０がモータユニット１８により回転駆動されるのに伴い、ファン１５は矢印ｄの方向に回転する。
【００１５】
図２〜図４に示すように、ブレード１９の後縁部（回転方向下流側の縁部）１９ｂには、棒状部材２３が後縁部１９ｂに沿ってそれぞれ配置されている。棒状部材２３は、特に図３に示すように、径方向の先端２３ａがリング２１に、基端２３ｂがボス２０の外周２０ａに、それぞれ支持されるように取り付けられている。そして、ブレード１９の後縁部１９ｂに対して、先端２３ａ側の所定域ｌと基端２３ｂ側の所定域とでは離間し、両所定域間の中間域では接している。なお、棒状部材２３の基端２３ｂ側の所定域は、図示の例ではブレード１９の後縁部１９ｂから離間しているが、後縁部１９ｂと接していてもよい。
【００１６】
棒状部材２３の先端２３ａ側の所定域ｌは、中心側から先端２３ａ側に次第にブレード１９の後縁部１９ｂとの離間距離が大きくなるように形成されている。所定域ｌの距離はファン１５の大きさに応じて適宜調整すればよいが、例えばファン１５の径が３４０ｍｍ、ボス２０の径が１２０ｍｍである場合には、先端２３ａから２０ｍｍ程度までの部分が、回転時の線速度が高く騒音の発生しやすい部分であるため、対応して所定域ｌも２０ｍｍ程度とすることが好ましい。所定域ｌにおける棒状部材２３のブレード後縁部１９ｂからの離間距離は所定域ｌの距離以下であり、例えば所定域ｌを２０ｍｍとした場合には２０ｍｍ以内であって、５〜８ｍｍ程度とすることが好ましい。
【００１７】
棒状部材２３は図４に示すように、断面２３ｃが円形つまり円柱状に形成された細長い部材であり、例えば銅線等、ファン１５の回転により発生する風によっても撓みにくい材料が好適に用いられる。棒状部材２３の直径は、ファン１５の大きさや先端２３ａ側の所定域ｌの距離等との関係で適宜調整すればよいが、例えば所定域ｌの距離やブレード１９の後縁部１９ａからの離間距離を、上述した好適範囲とした場合には、１．５ｍｍ程度とすることが好ましい。
【００１８】
このように、ファン１５は、ブレード１９の後縁部１９ｂに、棒状部材２３を先端２３ａ側の所定域ｌが離間した状態で設けたことにより、棒状部材２３が作用してファン１５の騒音を低減できる。つまり、ブレード１９の形状は変えないので、ファン１５の送風効率を維持したまま騒音を低減できる。
【００１９】
棒状部材２３の作用原理としては、先端２３ａ側の所定域ｌで、ブレード１９の後縁部１９ｂと棒状部材２３との隙間に風が流れるようにする。この隙間に流れる風で、ブレード１９の後縁部１９ｂより発生して前縁部（回転方向上流側の縁部）１９ｃと後縁部１９ｂとの間を往復する渦の流れを切ることにより、フィードバック機構を弱めて広帯域騒音を小さくしていると推測される。
【００２０】
ここで、フィードバック機構では、ブレード１９の後縁部１９ｂよりも前縁部１９ｃの音源の方が騒音レベルが高い傾向にあるが、棒状部材２３により渦の流れを切ることで特に前縁部１９ｃの騒音を低減できる。
【００２１】
また、ファン１５は棒状部材２３の先端２３ａ側の所定域ｌが、中心側から先端２３ａ側に次第にブレード１９の後縁部１９ｂとの離間距離が大きくなるように形成されているので、騒音の低減効果をより高めることができる。つまり、ファンは径方向先端側に近づく程に回転時の線速度が高くなり、騒音が発生しやすくなるが、線速度の高くなる部分に対応して棒状部材２３のブレード後縁部１９ｂとの隙間を拡げているので、線速度の高くなる先端２３ａ側へ近づく程に上述の渦の流れを切りやすくなり、フィードバック機構を弱めることができるのである。
【００２２】
本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることはいうまでもない。例えば、図示する形態では、棒状部材２３は銅線等によりファン１５とは別に形成されてブレード１９の後縁部１９ｂに取り付けているが、予め型を準備しておき、ファン１５の製造時に一体成形してもよい。
【００２３】
また、図示する形態では、ブレード１９は７枚であるが、この枚数はファン１５の送風効率に影響を与えない範囲で適宜増減してもよい。
【００２４】
さらに、図示する形態では、ブレード１９は周方向に不規則な間隔で配置されているが、この間隔は等間隔であってもよい。
【００２５】
さらに、図示する形態では、ファン１５の下流側にある冷却対象物はエンジン１６であるが、通常エンジンルーム１３内に設置されうる他の装置や部材を冷却対象物としてもよい。
【実施例】
【００２６】
以下、実施例に基づき、本発明をさらに詳細に説明する。
【００２７】
〔実験１〕騒音レベルの低減効果の確認
図２〜図４に示したブレード１９の後縁部１９ｂに棒状部材２３を備えた本発明のファン１５（実施例）と、棒状部材２３がないことのみが異なるファン（比較例）とで、回転数２０００ＲＰＭにおける騒音レベル（ｄＢ）を測定することにより、実施例のファンの騒音レベルの低減効果を確認した。結果を図５のグラフに示す。
【００２８】
図５に示すように、比較例のファンの騒音レベルは７４．３ｄＢであるのに対し、実施例のファンの騒音レベルは７３．７ｄＢであった。つまり、実施例のファンは比較例のファンに対して０．６ｄＢの騒音レベルの低減が認められた。
【００２９】
〔実験２〕周波数解析
上述の実施例のファンと比較例のファンとで、周波数０〜１００００Ｈｚにおける騒音レベル（ｄＢ）を解析した。結果を図６のグラフに示す。
【００３０】
図６の結果から、実施例のファンは、０〜３０００Ｈｚの帯域において比較例のファンに対する騒音レベルの低減が確認できる。なお、実施例のファンは、６０００Ｈｚ以上の帯域で比較例のファンに比べて騒音レベルが増大しているが、この帯域では騒音レベルの値自体が小さい。したがって、実施例のファンは比較例のファンに比べて、０〜１００００Ｈｚの広帯域騒音全体としては騒音レベルが下がることがわかった。
【００３１】
〔実験３〕多点マイクによる音源探査
上述の実施例のファンと比較例のファンとで、回転時にどの部分に音源があるかを調べるため、多点マイクにより音源探査を行い、騒音レベルをｄＢごとに濃淡（色）で分けて画像処理した。結果を図７に示す。なお、図７では、理解の便宜のためにファンの対応する部分を概略的に描いている。また、図７はファンの半分程度の部分の結果であるので、７枚のブレード中３枚を含んだ箇所だけが表されている。
【００３２】
図７の結果から、ブレードの前縁部付近および後縁部付近（それぞれ図中の破線による円で囲んだ部分）に音源があることがわかった。また、ブレードの後縁部付近の音源よりも前縁部付近の音源の方が、騒音レベルは高いことが確認できた。
【００３３】
そして、実施例のファンは、棒状部材を取り付けることで、特にブレード前縁部の騒音レベルの低減を図れていることが確認できた。棒状部材の作用によりブレードの前縁部で騒音を低減できたことは、ブレードの後縁部で発生した音がブレードの前縁部に到達し、前縁部と後縁部との間でフィードバックループを形成して騒音を増幅させる、フィードバック機構と呼ばれる現象を裏付けている。つまり、ブレードの後縁部に棒状部材を設けることでフィードバック機構を弱める効果をもたらし、結果的に騒音が小さくなったと考えられる。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明の一実施の形態であるファンが搭載された車両の一部を示す概略図である。
【図２】図１のファンを示す平面図である。
【図３】図２のｂで示す部分の拡大図である。
【図４】図２のｃ−ｃ線に沿う拡大断面図である。
【図５】実験１の騒音レベルの低減効果の確認結果を示すグラフである。
【図６】実験２の周波数解析結果を示すグラフである。
【図７】実験３の多点マイクによる音源探査結果を画像処理したデータである。
【符号の説明】
【００３５】
１０    車両
１１    通風口
１２    グリル
１３    エンジンルーム
１４    ラジエータ
１５    ファン
１６    エンジン
１７    シュラウド
１８    モータユニット（駆動源）
１９    ブレード
１９ａ    径方向先端
１９ｂ    後縁部（回転方向下流側の縁部）
１９ｃ    前縁部（回転方向上流側の縁部）
２０    ボス
２０ａ    外周
２１    リング
２２    嵌合孔
２３    棒状部材
２３ａ    先端
２３ｂ    基端
２３ｃ    断面
ａ      冷却風
【図１】
2010024869.tif 000003
【図２】
2010024869.tif 000004
【図３】
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【図４】
2010024869.tif 000006
【図５】
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【図６】
2010024869.tif 000008
【図７】
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