車輛用熱交換模塊的製作方法
2023-05-30 05:13:06
專利名稱：車輛用熱交換模塊的製作方法
技術領域：
本發明涉及把安裝在車輛的發動機冷卻用散熱器和/或空調裝置用冷凝器和風扇單元形成一體地模塊化的車輛用熱交換模塊。
背景技術：
作為車輛用熱交換模塊知道有在發動機艙內的前方部從前方側開始順次地配設空調裝置用冷凝器和/或發動機冷卻用散熱器、螺旋槳式風扇、風扇電動機等，並把它們形成一體地模塊化(也被叫做CRFM)。該CRFM設置有流路截面面積急劇縮小的風扇護罩，其朝向正對冷凝器和/或散熱器的下遊側設置的螺旋槳式風扇，把通過冷凝器和/或散熱器吸入的外部大氣向螺旋槳式風扇引導。該車輛用熱交換模塊中，風扇電動機一般經由在螺旋槳式風扇的下遊側呈放射狀配設多個的電動機支承構架(電動機支承定子)而被支承在風扇護罩(例如專利文獻1)。 為了減少風扇電動機的輸入，例如專利文獻2提示有對在螺旋槳式風扇的下遊側呈放射狀配設的電動機支承構架進行靜葉片化的車輛用熱交換模塊。現有技術文獻專利文獻專利文獻1 (日本)專利第4(^9035號公報(參照圖1、圖6)專利文獻2 (日本)專利第3385336號公報(參照圖1 圖5)
發明內容
發明要解決的技術問題如上所述，通過把在螺旋槳式風扇的下遊側呈放射狀配設的電動機支承構架進行靜葉片化而能夠減少風扇電動機的輸入，高效率化。但若在螺旋槳式風扇的下遊側設置靜葉片，則風扇旋轉時在靜葉片的前邊緣產生由停滯壓引起的靜壓高的區域。由於該靜葉片呈放射狀配設，且在周向配置多個，所以按照周向的靜葉片個數而產生周期性的高靜壓區域。因此，在風扇旋轉時，螺旋槳式風扇的動葉片與高靜壓區域出現周期性幹涉，有產生依賴於風扇轉速和動葉片個數的異音(Nz音)的問題。另一方面，若為了緩和螺旋槳式風扇的動葉片與高靜壓區域(靜葉片)的幹涉而增大動葉片與靜葉片之間的距離，則熱交換模塊(CRFM)的縱深尺寸就變大，必須增加向車輛安裝時的空間，有安裝性惡化的問題。本發明是鑑於這種情況而開發的，目的在於提供一種車輛用熱交換模塊，在螺旋槳式風扇的下遊側設置靜葉片，能夠一邊減少風扇電動機的輸入，一邊減少由螺旋槳式風扇的動葉片與在靜葉片前邊緣產生的高靜壓區域出現幹涉而產生的異音。解決技術問題的技術方案為了解決上述課題，本發明的車輛用熱交換模塊採用以下機構。即本發明一形態的車輛用熱交換模塊包括矩形形狀的熱交換器、設置在熱交換器下遊側的風扇單元，該風扇單元具備具有環狀開口部的風扇護罩、配設在該風扇護罩的所述環狀開口部內的螺旋槳式風扇和驅動該螺旋槳式風扇的風扇電動機，其中，所述風扇電動機在所述螺旋槳式風扇的下遊側經由被靜葉片化的放射狀電動機支承構架而被所述風扇護罩支承，在由所述電動機支承構架構成的靜葉片與所述螺旋槳式風扇的動葉片之間在同一半徑方向位置看時最狹窄部分的距離是Li，把所述動葉片的直徑設定為是D時，至少要設定成0. 018D < Li。根據上述形態，由於風扇電動機在螺旋槳式風扇的下遊側經由被靜葉片化的放射狀電動機支承構架而被風扇護罩支承，在由該電動機支承構架構成的靜葉片與螺旋槳式風扇的動葉片之間在同一半徑方向位置看時最狹窄部分的距離是Li，把動葉片的直徑設定為是D時，至少要設定成0.018D < Li，所以通過在螺旋槳式風扇的下遊側設置靜葉片來減少風扇電動機的輸入，且通過把靜葉片與螺旋槳式風扇動葉片之間的距離Ll作為至少 0. 018D < Ll來恰當設定，則能夠減少在靜葉片的前邊緣由停滯壓引起的產生的高靜壓區域，由該高靜壓區域與動葉片幹涉產生的依賴於風扇轉速和動葉片個數的異音(Nz音)。 因此，能夠通過減少風扇電動機的輸入來兼顧高效率化和風扇噪音的降低化。通過實驗被確認得到了 通過把上述距離Ll至少設定成0. 018D < Ll則能夠把阪音的突出量抑制在 20dB以下。在上述車輛用熱交換模塊中，也可以把所述距離Ll設定在0. 018D < Ll < 0. 033D 的範圍。根據上述形態，由於把靜葉片與動葉片之間的距離Ll設定在0.018D < Ll
<0. 033D的範圍，所以不擴大靜葉片與動葉片之間的距離Ll即熱交換模塊自身的縱深尺寸，能夠一邊被收容在合適的範圍一邊謀求減少風扇電動機的輸入和減少風扇噪音。因此，相對車輛能夠維持良好的安裝性和布局性。通過把上述距離Ll設定在0. 018D < Ll
<0. 033D的範圍，能夠使靜葉片的靜壓恢復量(Pa)最大化，因此，能夠使靜葉片的流動壓力損失最小化，提高風扇性能。且在上述任一車輛用熱交換模塊中，所述螺旋槳式風扇的動葉片個數至少在9片以上，由所述電動機支承構架構成的靜葉片個數至少在13片以上，也可以設定為互為素數的片數。根據上述形態，由於把螺旋槳式風扇的動葉片個數至少設定在9片以上，把由電動機支承構架構成的靜葉片個數至少設定在13片以上，設定為互為素數的片數，所以螺旋槳式風扇的動葉片個數和由電動機支承構架構成的靜葉片個數分別是在9片以上、13片以上，通過多葉片化而能夠把風扇單元，進而把熱交換模塊的縱深尺寸(軸向尺寸)設定得充分薄。因此，不擴大熱交換模塊的縱深尺寸就能夠確保動葉片與靜葉片之間的距離Li，相對車輛維持安裝性和布局性不變地進行低噪音化。由於把動葉片個數和靜葉片個數設定為互為素數的片數，所以能夠避免在動葉片周圍產生的壓力變動成為同相位，能夠防止在特定的頻率區域由壓力幹涉而引起離散頻率噪音增大，可靠地抑制風扇噪音。根據本發明，通過在螺旋槳式風扇的下遊設置靜葉片，能夠一邊減少風扇電動機的輸入，一邊通過把靜葉片與螺旋槳式風扇的動葉片之間的距離Ll作為至少0. 018D < Ll 地恰當設定，而能夠減少在靜葉片的前邊緣產生由停滯壓引起的靜壓高的區域，由該高靜壓區域與動葉片幹涉產生的依賴於風扇轉速和動葉片個數的異音(Nz音)，所以能夠兼顧由降低風扇電動機的輸入而引起的高效率化和減少風扇噪音。通過把上述距離Ll至少設定成0.018D < Li，能夠把阪音的突出量抑制在20dB以下，這是通過實驗被確認的。
圖1是本發明一實施例車輛用熱交換模塊上半部的縱剖視圖；圖2是圖1所示車輛用熱交換模塊的動葉片-靜葉片之間的無量綱距離]與由動葉片和靜葉片的幹涉為起因的Nz音突出量[dB]的關係圖；圖3是圖1所示車輛用熱交換模塊的動葉片-靜葉片之間的無量綱距離]與靜葉片的靜壓恢復量[Pa]的關係圖。
具體實施例方式以下參照圖1到圖3來說明本發明的一實施例。圖1表示本發明一實施例車輛用熱交換模塊上半部的縱剖視圖。車輛用熱交換模塊1是把沿空氣流動方向順次配置的空調裝置用冷凝器2、冷卻發動機冷卻水的散熱器3、風扇單元4經由託架等而被一體模塊化的。以下也有時把該熱交換模塊 1 僅叫做 CRFM(Condenser Radiator Fan Module) 1。把CRFMl在車輛的發動機艙內的前方側並面向前格柵地配設的情況多，根據向車輛的安裝性或在發動機艙內的布局性等而希望使縱深尺寸極力變薄，且重量輕。因此，作為整體而設定成橫向長的矩形形狀的模塊情況多，作為冷凝器2和散熱器3是使用橫向長的矩形形狀且前面面積比較大的薄型熱交換器。以下也有總稱該冷凝器2和散熱器3而單叫做熱交換器的情況。在冷凝器2和散熱器3的下遊側一體組裝有風扇單元4。該風扇單元4具備有用於把通過冷凝器2和散熱器3的冷卻空氣(外部大氣)向螺旋槳式風扇8引導的風扇護罩 5、與該風扇護罩5—體成形的電動機支承構架6、被該電動機支承構架6固定支承的風扇電動機7、安裝在該風扇電動機7的旋轉軸(圖示省略)而被驅動旋轉的螺旋槳式風扇8。螺旋槳式風扇8是動葉片9的片數(葉片數)至少是9片以上的多葉片形螺旋槳式風扇8。風扇護罩5是使用樹脂材料的一體成形品，前面開口具有與散熱器3的外形形狀大致相同形狀的外周邊緣，且在其大致中央部設置有喇叭口 10和環狀開口部11，從前面開口朝向喇叭口 10和環狀開口部11而流路截面急劇縮小。該風扇護罩5與用於固定支承風扇電動機7的電動機支承構架6 —體成形。電動機支承構架6包括固定支承風扇電動機7的電動機固定部12、從該電動機固定部12放射狀地向風扇護罩5的環狀開口部11外周延長的多個支承撐架部13，該多個支承杆部13為了減少風扇電動機7的輸入而被靜葉片化。由該支承撐架部13構成的靜葉片14被設定成相對螺旋槳式風扇8的旋轉方向而具有斜向傾斜的規定寬度的葉片形狀。由電動機支承構架6的支承撐架部13構成的靜葉片14至少是13片以上，在周向呈放射狀配置。螺旋槳式風扇8的動葉片9和由電動機支承構架6的支承撐架部13構成的靜葉片14為了減少把靜葉片14設置在動葉片9下遊側的由動葉片9與靜葉片14的幹涉為起因產生的異音(Nz音)，而且為了抑制CRFMl的縱深尺寸增大，當把動葉片9和靜葉片14之
5間的在同一半徑方向位置看時最狹窄部分的距離作為Li、把動葉片9的直徑作為D時，距離 Ll至少要是0. 018D < Li，被設定在0. 018D < Ll < 0. 033D的範圍。該靜葉片14和螺旋槳式風扇8的動葉片9被設定成靜葉片個數至少13片以上、動葉片個數至少9片以上，相互成為要素的片數。由於以上說明的結構而本實施例有以下的作用效果。上述的CRFMl中，當利用風扇電動機7的驅動而螺旋槳式風扇8旋轉時，則從冷凝器2的前面通過冷凝器2和散熱器3而把外部大氣吸入。該外部大氣在流通了冷凝器2和散熱器3後則通過風扇護罩5被向在與喇叭口 10相連的環狀開口部11內旋轉的螺旋槳式風扇8引導，經由動葉片9向環狀開口部11的下遊側吹出。由此，在冷凝器2和散熱器3 中，製冷劑和發動機冷卻水通過與外部大氣進行熱交換而被冷卻。從螺旋槳式風扇8吹出的空氣具有迴轉方向成分，把它經由設置在下遊側的靜葉片14而轉換成軸向，通過回收回轉方向成分的流動能量來提高螺旋槳式風扇8的送風效率。即靜葉片14的作用是通過把從螺旋槳式風扇8的動葉片9送風來的空氣速度能量變換成壓力能量而使靜壓上升來提高軸向的送風效率。因此，能夠減少風扇電動機7的輸入。另一方面如上所述，當把靜葉片14設置在動葉片9的下遊側，則風扇旋轉時在靜葉片14的前邊緣產生由停滯壓引起的靜壓高的區域。由於該靜葉片14呈放射狀配設，且在周向配置多片，所以按照周向的靜葉片個數而產生周期性的高靜壓區域，該高靜壓區域與動葉片9出現周期性幹涉，產生依賴於風扇轉速和動葉片個數的異音(Nz音)。但本實施例由於當把動葉片9和靜葉片14之間的在同一半徑方向位置看時最狹窄部分的距離作為Li、把動葉片9的直徑作為D時，把距離Ll設定為至少是0. 018D < Li， 以確保動葉片9與靜葉片14之間合適的距離，因此如圖2所示，能夠把依賴於風扇轉速和動葉片個數的上述異音(Nz音)的突出量抑制在20dB以下。因此，能夠通過減少風扇電動機7的輸入來兼顧高效率化和風扇噪音的降低化。由於把靜葉片14與動葉片9之間的距離Ll設定在0. 018D < Ll < 0. 033D的範圍，所以不擴大靜葉片14與動葉片9之間的距離Ll即熱交換模塊1自身的縱深尺寸，就能夠一邊被收容在合適的範圍一邊謀求減少風扇電動機7的輸入和減少風扇噪音。因此，相對車輛能夠維持良好的安裝性和布局性。通過把靜葉片14與動葉片9之間的距離Ll設定在0. 018D < Ll < 0. 033D的範圍，如圖3所示，能夠使靜葉片14的靜壓恢復量[Pa]最大化，因此，能夠使靜葉片14的流動壓力損失最小化，提高風扇性能。即如圖3所示那樣，靜葉片14的靜壓恢復量[Pa]按照靜葉片14與動葉片9之間的距離Ll而成為上方凸狀的曲線。其理由如下。靜葉片14通過回收動葉片9出口流動的迴轉成分(迴轉動壓)而使靜壓上升(恢復)。由於該流動的迴轉成分越在動葉片9的下遊側越少，所以動壓的能夠回收量朝向動葉片9下遊側地單純減少。另一方面，靜葉片14的壓力損失減少到動葉片9下遊側的某距離，然後增加。由於靜壓恢復量被定義為[動壓回收量]-[靜葉片壓力損失]，所以如圖3 所示，成為在動葉片9的下遊某距離具有峰值的傾向。靜葉片14的壓力損失由於在動葉片9的剛剛出口後流動處存在有局部流速大的部位，所以壓力損失增加。由於該局部的高流速越去往下遊側越緩和，所以高流速的影響在動葉片9的出口近旁最大。且由於迴轉成分越在下遊側越少，所以流動的角度也變化。由於該流動的角度變化在截面內並不一樣，所以周向的流動角度偏差大。因此，成為相對流動而不能恰當地設定靜葉片14的角度，靜葉片14的壓力損失朝向動葉片9的下遊側而變大。流動的壓力損失由於這樣地被動葉片9剛剛出口後局部的高流速和迴轉成分的周向流動角度的影響重疊，所以成為在動葉片9的下遊側某距離具有峰值的傾向。因此，通過把靜葉片14與動葉片9之間的距離Ll設定在0. 018D < Ll < 0. 033D的範圍，如圖3所示，能夠使靜葉片14的靜壓恢復量[Pa]最大化，能夠使靜葉片14的流動壓力損失最小化， 提高風扇性能。由於本實施例把動葉片9的片數至少設定在9片以上，把由電動機支承構架6的支承撐架部13構成的靜葉片14片數至少設定在13片以上，把各自的片數設定為互為素數的片數，所以動葉片9的片數和靜葉片14的片數分別是在9片以上、13片以上，通過把螺旋槳式風扇8和靜葉片14多葉片化而能夠把風扇單元4，進而把熱交換模塊(CRFM) 1的縱深尺寸(軸向尺寸)設定得充分薄。因此，不擴大CRFMl的縱深尺寸就能夠確保動葉片9與靜葉片14之間的距離Li， 相對車輛維持安裝性和布局性不變地降低異音(Nz音)，能夠使風扇單元4低噪音化。由於把動葉片9的片數和靜葉片14的片數設定為互為素數的片數，所以能夠避免在動葉片9周圍產生的壓力變動成為同相位，能夠防止在特定的頻率區域由壓力幹涉而引起離散頻率噪音增大，可靠地抑制風扇噪音。本發明並不限定於上述實施例的發明，在不脫離其要旨的範圍能夠適當變形。例如上述實施例對於靜葉片14的形狀沒有特別地限定，靜葉片14也可以是板狀、圓弧狀、葉片型形狀等任何形狀的靜葉片。為了能夠確保強度，也可以把靜葉片14彼此之間在半徑方向的適當位置利用環來結合。符號說明1車輛用熱交換模塊(CRFMl) 2冷凝器(熱交換器)3散熱器(熱交換器) 4風扇單元 5風扇護罩6電動機支承構架 7風扇電動機8螺旋槳式風扇9動葉片(葉片) 11環狀開口部13支承撐架部 14靜葉片
權利要求
1.一種車輛用熱交換模塊，包括矩形形狀的熱交換器、設置在熱交換器下遊側的風扇單元，該風扇單元具備具有環狀開口部的風扇護罩、配設在該風扇護罩的所述環狀開口部內的螺旋槳式風扇和驅動該螺旋槳式風扇的風扇電動機，其中，所述風扇電動機在所述螺旋槳式風扇的下遊側經由被靜葉片化的放射狀電動機支承構架而被所述風扇護罩支承，在由所述電動機支承構架構成的靜葉片與所述螺旋槳式風扇的動葉片之間在同一半徑方向位置看時最狹窄部分的距離是Li，把所述動葉片的直徑設定為D時，至少要設定成 0. 018D < Li。
2.如權利要求1所述的車輛用熱交換模塊，其中，把所述距離Ll設定在0.018D < Ll < 0. 033D的範圍。
3.如權利要求1或2所述的車輛用熱交換模塊，其中，所述螺旋槳式風扇的動葉片個數至少在9片以上，由所述電動機支承構架構成的靜葉片個數至少在13片以上，設定為互為素數的片數。
全文摘要
本發明的目的在於提供一種車輛用熱交換模塊，在螺旋槳式風扇的下遊側設置靜葉片，能夠一邊減少風扇電動機的輸入，一邊減少由螺旋槳式風扇的動葉片與在靜葉片前邊緣產生的高靜壓區域出現幹涉而產生的異音。在具備驅動螺旋槳式風扇(8)的風扇電動機(7)的車輛用熱交換模塊(1)中，風扇電動機(7)在螺旋槳式風扇(8)的下遊側經由被靜葉片化的放射狀電動機支承構架(6)而被風扇護罩(5)支承，在由該電動機支承構架(6)構成的靜葉片(14)與螺旋槳式風扇(8)的動葉片(9)之間在同一半徑方向位置看時最狹窄部分的距離是(L1)，把動葉片(9)的直徑設定為是D時，至少要設定成0.018D＜L1。
文檔編號F01P5/02GK102472148SQ20108003301
公開日2012年5月23日 申請日期2010年12月1日 優先權日2009年12月15日
發明者小松由尚, 江口剛, 鈴木敦 申請人:三菱重工業株式會社