(57)【要約】【課題】  モータ駆動時の騒音（ファンモータ磁気音など）を効果的に低減できる新規なファン装置の提供。【解決手段】トルク発生器16の回転軸16aに、当該トルク発生器16を囲繞するように配置される筒状のハブ部材19を介して回転翼20を備えたファン装置10において、前記ハブ部材19の内側に環状の中空部23を区画形成すべく筒状の区画部材21を設けると共に、当該区画部材21に開口部22を形成する。これによってトルク発生器16の近傍にレゾネータに相当する消音機構18が形成されるため、トルク発生器16のモータ駆動時の騒音を効果的に低減できる。【選択図】        図３
2006307666.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
トルク発生器の回転軸に、当該トルク発生器を囲繞するように配置される筒状のハブ部材を介して回転翼を備えたファン装置において、
前記ハブ部材の内側に環状の中空部を区画形成すべく筒状の区画部材を設けると共に、当該区画部材に開口部を形成したことを特徴とするファン装置。
【請求項２】
請求項１に記載のファン装置において、
前記ハブ部材と区画部材間に仕切り壁を設けて前記環状の中空部内を周方向に沿って大きさの異なる複数のセルに分割すると共に、当該セルごとに前記開口部を形成したことを特徴とするファン装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載のファン装置において、
前記開口部は、円形または任意形状の孔形状であることを特徴するファン装置。
【請求項４】
請求項３に記載のファン装置において、
前記孔形状の開口部に前記中空部側に延びる連通管を設けると共に、当該連通管を前記ハブ部材の回転方向後方側に傾斜させて設けたことを特徴とするファン装置。
【請求項５】
請求項１または２に記載のファン装置において、
前記開口部は、前記区画部材の周方向に沿って延びる溝形状であることを特徴とするファン装置。
【請求項６】
トルク発生器の回転軸に、当該トルク発生器を囲繞するように配置される筒状のハブ部材を介して回転翼を備えたファン装置において、
前記ハブ部材の内側に、前記トルク発生器から発せられる騒音低減用の空洞共鳴器を設けたことを特徴とするファン装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば、燃料電池車などのように運転騒音が小さい車両のラジエータ冷却用のファン装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ガソリン車などのラジエータ冷却用ファンは、その駆動に際してファンモータ磁気音などと称される騒音が発生するが、その殆どはエンジン音にかき消されてしまうため、それが問題になることは少なかった。しかし、今後増大する燃料電池車などのように運転騒音が格段に小さい車両にあっては、その冷却ファンの騒音が目立つようになるため、その騒音対策が必要となってくる。
【０００３】
このようにモータの騒音に対する対策としては、従来から様々な分野で様々な方法が提案されており、その一つとして例えば以下の特許文献１に示すような回転体の騒音防止装置などがある。
すなわち、この特許文献１では、回転モータが備えられた遮音ケースの開口部に鏡筒を設けてヘルムホルツレゾネータ（Ｈｅｌｍｈｏｌｔｚ  ｒｅｓｏｎａｔｅｒ：空洞共鳴器）を形成し、このヘルムホルツレゾネータが、前記回転モータから発生する騒音の特異なスペクトルを吸音することでモータ駆動騒音レベルを低減するようにしている。
【特許文献１】特開２００１−１００３０９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、本発明の対象となる車両のラジエータ冷却用ファン装置と、前記特許文献１の回転体の騒音防止装置などでは、その構造や取り付けの自由度、スペースなどの点で大きく異なることから、前記の構成を車両のラジエータ冷却用ファン装置にそのまま適用することはできない。
また、ヘルムホルツレゾネータが回転モータから離れた位置に設けられているため、回転モータ本体から発生する、いわゆるモータ本体放射音などと称されるファンモータ磁気音のある種の音に対するヘルムホルツレゾネータの消音効率が低い。
【０００５】
さらに、ヘルムホルツレゾネータは、回転モータが固定される部分に配置されているため、モータ固定部の振動モードが増えて、モータ固定部が回転モータの振動により共振して、いわゆるモータ固定部放射音などと称されるファンモータ磁気音の他の種の音が発生する場合がある。
そこで、本発明はこのような課題を有効に解決するために案出されたものであり、その目的は、燃料電池車両のラジエータ冷却用などのファン装置において、モータ駆動時の騒音（ファンモータ磁気音など）を効果的に低減することができる新規なファン装置を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
前記課題を解決するために、本発明は、トルク発生器の回転軸に、当該トルク発生器を囲繞するように配置される筒状のハブ部材を介して回転翼を備えたファン装置において、
前記ハブ部材の内側に環状の中空部を区画形成すべく筒状の区画部材を設けると共に、当該区画部材に開口部を形成したことを特徴とするものである。
【発明の効果】
【０００７】
本発明のファン装置によれば、ハブ部材の内側に環状の中空部を備え、その区画部材に環状の中空部を内外に連通する開口部を形成したため、この中空部と開口部とによってトルク発生器とハブ部材との間に前述したようなヘルムホルツレゾネータに相当する消音（吸音）機構を構築することができる。
これによって、モータなどのようなトルク発生器から発生する騒音の特異なスペクトルを吸音することでモータ駆動騒音レベルを低減することができる。
【０００８】
また、この消音機構は、ハブ部材とトルク発生器の間の隙間というべく、いわゆる従来構造のデッドスペースに相当する部分に形成可能であるため、従来のファン装置の構造を殆ど変更することなく実現することができる。
また、この消音機構はトルク発生器の直近（周囲）に設けられているため、より優れた消音効果を発揮することができる。すなわち、この消音機構は、トルク発生器を囲繞するように位置するハブ部材側に形成されることになるため、トルク発生器から発生するモータ固定部放射音などを増幅させるようなこともない。
しかも、この消音機構をハブ部材側に形成することにより、トルク発生器の固定部の振動モードを増やすこともないから、いわゆるモータ固定部放射音などの騒音を発生させることもない。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、本発明を実施するための最良の形態を添付図面を参照しながら詳述する。
図１は、本発明のファン装置１０を備えた燃料電池車の車両前部を車両前方から示した部分斜視図、図２はこのファン装置１０を後方から示す斜視図である。
図示するように、このファン装置１０は、車両フロントグリル部のファーストクロスメンバ１１の上に備え付けられるラジエータ本体１２の後方側（車室側）に、取付け治具１３や取付けボルト１４などによって着脱自在に備え付けられている。
【００１０】
そして、このファン装置１０は、このラジエータ本体１２内の冷却水温度が所定温度を上回った際などに、そのラジエータ本体１２内に周囲の冷却空気を吸い込んでそのラジエータ１２内を強制的に冷却するようになっている。
図３〜図６は、このファン装置１０に係る第１の実施の形態を示したものであり、図３は図２に示すファン装置１０のＡ−Ａ線断面図である。
【００１１】
図示するように、このファン装置１０は、前記ラジエータ本体１２の後方を覆うように取り付けられるファンケース１５と、このファンケース１５内に固定されるファンモータ（トルク発生器）１６と、このファンモータ１６の回転軸１６ａに取り付けられる回転ファン１７と、この回転ファン１７とファンモータ１６との間に設けられる消音機構（レゾネータ）１８とから主に構成されている。
【００１２】
先ず、このファンケース１５は、ラジエータ本体１２の後方を覆うケース枠体１５ａと筒状の収容室１５ｂとから構成されており、この収容室１５ｂ内にファンモータ１６と回転ファン１７とが収容されるように取り付けられている。
ファンモータ１６は、図示しないロータやステータなどが収容された円筒状をしたモータ本体１６ｂと、その一端面より突出する回転軸１６ａとから構成されており、このモータ本体１６ｂの底面側が筒状をした前記収容室１５ｂの内側中央部分に取付けボルト１５ｃなどによって同軸に位置するように固定されている。
【００１３】
回転ファン１７は、このファンモータ１６の回転軸１６ａにこのファンモータ１６を囲繞するように取り付けられる有底円筒状のハブ部材１９と、このハブ部材１９の外周面に放射状に取り付けられる複数の回転翼２０、２０…とから構成されている。すなわち、このハブ部材１９は、端面部分１９ａと筒状部分１９ｂとから構成されており、端面部分１９ａの中心部に前記ファンモータ１６の回転軸１６ａが供回り状態に取り付けられると共に、筒状部分１９ｂの外周面に前記複数の回転翼２０、２０…が放射状に取り付けられた構成となっている。
そして、前記ファンモータ１６の回転軸１６ａの回転に伴ってこのハブ部材１９と回転翼２０、２０…とが回転軸１６ａを中心として共に回転することで主に回転翼２０、２０…が回転する部分にラジエータ本体１２の前後方向への強制的な空気の流れが発生するようになっている。
【００１４】
次に、消音機構１８は、前記ハブ部材１９の内側（内周面）に形成されており、前記ハブ部材１９と、このハブ部材１９の内側であってこれより直径が一回り小さい筒状の区画部材２１と、この区画部材２１に形成された円形状の開口部２２とから構成されており、さらに図４および図５に示すように、このハブ部材１９と区画部材２１とによって当該ハブ部材１９の内側に環状の中空部２３を区画形成すると共に、その開口部２２によってその環状中空部２３内外を前記ファンモータ１６側に向かって連通するようになっている。なお、この環状中空部２３の反対側は、リング状の部材２１ａによって閉じられた構造となっている。すなわち、この消音機構１８は、従来のヘルムホルツレゾネータに相当するものであり、環状の中空部２３がヘルムホルツレゾネータの共鳴空洞部に相当し、開口部２２がその共鳴空洞部に形成される開口部に相当するものである。
【００１５】
次に、このような構成をした本発明のファン装置１０の作用および効果を説明する。
図３に示すように、トルク発生器であるファンモータ１６を駆動してその回転軸１６ａが回転すると、その回転軸１６ａに連結された回転ファン１７が回転し、ラジエータ本体１２の前後方向（通常はラジエータ本体１２側からファン装置１０方向）に空気の流れが発生してラジエータ本体１２内を強制的に空冷することになる。
【００１６】
このとき、ファンモータ１６には、その回転駆動に伴って騒音の原因となる２種類のファンモータ磁気音が発生する。すなわち、１つは、ファンモータ１６本体から発生してその周囲の空気を伝搬して周囲に放射される放射音である「モータ本体放射音」であり、もう１つは、ファンモータ１６本体から発生した振動がモータ固定部に伝達されて発音する放射音である「モータ固定部放射音」である。
【００１７】
そして、本発明のファン装置１０にあっては、このファンモータ磁気音の発生源となるファンモータ１６の近傍に環状中空部２３および開口部２２からなる、従来のヘルムホルツレゾネータに相当する消音機構１８が形成されることから、この消音機構１８によってそのファンモータ磁気音を効果的に消音することが可能となっている。
すなわち、この消音機構１８を構成する環状中空部２３および開口部２２は、ファンモータ１６の直近であってこれを囲繞するように形成されていることから、ファンモータ１６から発生したモータ本体放射音が周囲に放射される前にこの消音機構１８によって効果的に消音されることになる。この結果、そのまま周囲に放射されるモータ本体放射音の量が激減して優れた消音効果を発揮することができる。
【００１８】
また、この消音機構１８はハブ部材１９側に形成されるようになっているため、モータ固定部側に発生する、いわゆるモータ固定部放射音などの騒音を増幅させることもない。
しかも、この消音機構１８は、ハブ部材１９とファンモータ１６との間の隙間というべく、いわゆる従来構造のデッドスペースに相当する部分に形成されているため、従来のファン装置の構造を殆ど変更することなく実現することができる。
【００１９】
すなわち、従来のファン装置は図７に示すような構造であって、基本的にはハブ部材１９とファンモータ１６との間は何も存在しないデッドスペースとなっており、本発明はこのようなデッドスペース内に消音機構１８を備えることで、従来のファン装置の構造を殆ど変更することなく優れた消音効果を発揮することが可能となる。
そして、図６は、図７に示すような構成をした従来のファン装置（従来例）と、本発明のファン装置１０のそれぞれの騒音レベルの測定結果を示したものである。
【００２０】
図示するように、従来例および本発明のいずれにおいても、ある周波数帯（図の例では、約１００Ｈｚ近傍）で騒音レベルが一気に上昇することになるが、本発明のファン装置１０は、従来例に比べてその騒音レベルのピークが約１０ｄＢ程度小さくなるのが実証された。
次に、図８は、本発明に係るファン装置１０の第２の実施の形態を示したものである。なお、前記第１の実施の形態と同様な構成部分などについては同一の符号を付してその説明は割愛する。
【００２１】
図示するように、本実施の形態では、前記ハブ部材１９と区画部材２１間に複数の仕切り壁２４（本実施の形態では４つ）を設けて前記環状の中空部２３内を周方向に沿って大きさの異なる複数のセル２５ａ、２５ｂ、２５ｃ、２５ｄに分割すると共に、各セル２５ａ、２５ｂ、２５ｃ、２５ｄごとに前記のような開口部２２をそれぞれ１つずつ形成したものである。
このように構成することで、対応する周波数が異なる複数の消音機構１８をそのファンモータ１６の周囲に連続して形成することが可能となり、広い周波数領域のモータ本体放射音を同時に低減することが可能となる。
【００２２】
図１０は、このような構成をした本実施の形態に係るファン装置１０と、図７に示すような構成をした従来のファン装置（従来例）のそれぞれの騒音レベルの測定結果を示したものである。
図示するように、従来例および本発明のいずれにおいても、２つ（以上）のある周波数帯（図の例では、約１００Ｈｚ近傍および約６００近傍Ｈｚ）で騒音レベルが一気に上昇することになるが、本実施の形態に係るファン装置１０では、いずれの周波数帯においても従来例に比べてその騒音レベルのピークが大幅に小さくなるのが実証された。
【００２３】
次に、図９は、本発明に係るファン装置１０の第３の実施の形態を示したものである。なお、同じく前記第１および第２の実施の形態と同様な構成部分などについては同一の符号を付してその説明は割愛する。
図示するように、本実施の形態は、前記第２の実施の形態の構成に加え、それら各開口部２２にそれぞれ各セル２５内に延びる連通管２６を設けると共に、この連通管２６を前記ハブ部材１９の回転方向後方側に傾斜させて設けたものである。
そして、このように両端が開口した連通管２６を各開口部２２に設けることで回転ファン１７の回転に伴って連通管２６内に空気が流入し易くなるため、前記第２の実施の形態に加えて、各消音機構（レゾネータ）１８によるモータ本体放射音の消音効果をさらに向上させることが可能となる。
【００２４】
図１１は、このような構成をした本実施の形態に係るファン装置１０と、図７に示すような構成をした従来のファン装置（従来例）のそれぞれの騒音レベルの測定結果を示したものである。
図示するように、従来例および本発明のいずれにおいても、ある周波数帯（図の例では、約１００Ｈｚ近傍）で騒音レベルが一気に上昇することになるが、本実施の形態に係るファン装置１０では、従来例に比べてその騒音レベルのピークを前記第１および第２の実施の形態よりもさらに大幅に小さくできることが実証された（１０ｄＢ以上）。
【００２５】
次に、図１２〜図１４は、本発明に係るファン装置１０の第４の実施の形態を示したものである。なお、同じく前記第１〜第３の実施の形態と同様な構成部分などについては同一の符号を付してその説明は割愛する。
図示するように、本実施の形態は、前記第２の実施の形態における各開口部２２の形状を前記区画部材２１の周方向に沿って連続して延びる１つの溝形状としたものである。
【００２６】
すなわち、ファンモータ１６のモータ本体放射音の音圧レベルは、モータ周囲の空間で常に一定ではなく高い場所と低い場所といった音圧レベル分布が存在することがある。そのため、前記第１〜第３の実施の形態のように、区画部材２１側に形成される開口部２２の形状として円形または任意形状の孔形状とした場合、ファンモータ１６の回転に伴い開口部２２の位置も回転するため、ファンモータ１６のモータ本体放射音の音圧レベルの高い場所と、開口部２２の位置が大きくずれてしまうと、その開口部２２と中空部２３で構成される消音機構１８の消音効果が小さくなってしまう。
【００２７】
これに対し、本実施の形態では、この開口部２２の形状をその区画部材２１の周方向に沿って連続して延びる溝形状としたため、モータ本体放射音の音圧レベル分布によらず、必ず音圧レベルの高い場所が開口部２２に接することになるため、常に優れた消音効果を発揮することができる。
なお、各図中２７，２７は、さらなる消音効果の向上およびその溝形状の開口部２２を補強すべく中空部側に突出した鍔部である。
【００２８】
また、前記各実施の形態において、区画部材２１に開口部２２を形成したり、中空部に仕切り壁２４を形成することにより、重量バランスが崩れて偏心してしまうような場合には、所定の位置に適宜、バランサーなどを設けて重量バランスの崩れを修正することは勿論である。例えば、図８のように、前記環状の中空部２３内を周方向に沿って大きさの異なる複数のセル２５ａ、２５ｂ、２５ｃ、２５ｄに分割した場合、その仕切り壁２４は等間隔に設けられていないため、その仕切り壁２４によって重量バランスが崩れることから、それを修正すべく、環状の中空部２３の内外に鉛などの比重の大きいバランサーを設けたり、それら各仕切り壁２４の板厚（重量）を変えることなどによって重量バランスの崩れを修正するようにしても良い。
また、前記各実施の形態では、燃料電池車などのラジエータ冷却用のファン装置として説明したが、本発明のファン装置は、これに限定されるものでなく、同様な構成をしたファン装置であれば、例えば、車両用エアコンや扇風機などの家電製品などにもそのまま適用可能であることは勿論である。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明に係るファン装置の車両搭載状態を示す斜視図である。
【図２】本発明に係るファン装置をラジエータ本体に取り付けた状態を示す斜視図である。
【図３】本発明に係るファン装置の第１の実施の形態を示す縦断面図（図２中Ａ−Ａ線断面図）である。
【図４】図３中Ｂ−Ｂ線断面図である。
【図５】第１実施の形態に係るファン装置の消音機構を示す斜視図である。
【図６】第１実施の形態に係るファン装置と従来のファン装置との騒音レベル測定結果を示すグラフ図である。
【図７】従来のファン装置の一例を示す縦断面図である。
【図８】第２実施の形態に係るファン装置の消音機構を示す断面図である。
【図９】第３実施の形態に係るファン装置の消音機構を示す断面図である。
【図１０】第２実施の形態に係るファン装置と従来のファン装置との騒音レベル測定結果を示すグラフ図である。
【図１１】第３実施の形態に係るファン装置と従来のファン装置との騒音レベル測定結果を示すグラフ図である。
【図１２】第４実施の形態に係るファン装置を示す縦断面図である。
【図１３】第４実施の形態に係るファン装置の消音機構を示す断面図である。
【図１４】第４実施の形態に係るファン装置の消音機構を示す斜視図である。
【符号の説明】
【００３０】
１０    ファン装置
１６    ファンモータ（トルク発生器）
１６ａ  回転軸
１７    回転ファン
１８    消音機構（レゾネータ）
１９    ハブ部材
２０    回転翼
２１    区画部材
２２    開口部
２３    環状中空部
２４    仕切り壁
２５    セル
２６    連通管
２７    鍔部
【図１】
2006307666.tif 000003
【図２】
2006307666.tif 000004
【図３】
2006307666.tif 000005
【図４】
2006307666.tif 000006
【図５】
2006307666.tif 000007
【図６】
2006307666.tif 000008
【図７】
2006307666.tif 000009
【図８】
2006307666.tif 000010
【図９】
2006307666.tif 000011
【図１０】
2006307666.tif 000012
【図１１】
2006307666.tif 000013
【図１２】
2006307666.tif 000014
【図１３】
2006307666.tif 000015
【図１４】
2006307666.tif 000016