JP2006522263A

JP2006522263A - 通風装置

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Publication number: JP2006522263A
Application number: JP2006504939A
Authority: JP
Inventors: モローステファン; アンヌールマニュエル; ドゥモリイブリューノ
Original assignee: Valeo Systemes dEssuyage SAS
Current assignee: Valeo Systemes dEssuyage SAS
Priority date: 2003-04-02
Filing date: 2004-04-01
Publication date: 2006-09-28
Also published as: US20060280625A1; FR2853365B1; FR2853365A1; WO2004088142A1; PL1611357T3; CN1788166A; US8784075B2; ES2432356T3; EP1611357A1; EP1611357B1

Abstract

本発明は、開放型電動モータ（120）によって回転するインペラ（110）を備える通風装置に関する。開放型モータは、通風装置（100）を固定するためのサポート（130）に取り付けられている。インペラ（110）は、内部リブ（113）が付いているボウル（112）の周りに、等間隔に配列された複数のブレード（111）を備えている。内部リブ（113）は、開放型モータ（120）を換気するようになっている。本発明は、前記サポート（130）が、開放型電動モータ（120）の外周の少なくとも一面と、実質上密着して取り付けられたセンタ部材を備えていることを特徴としている。

Description

本発明は、電動モータで駆動されるファンによって供給される機械的エネルギを、空気の流れに変換するようになっている通風装置に関する。

本発明は、自動車の分野、特にエンジンの冷却用に用いると、利点が大であるが、この用途に限定されるものではない。

通常、通風装置は、ファンを回転させるための電動モータを支持する固定用サポートを備えている。具体的に言えば、ファンは、電動モータの伝達軸に固定されているボウル体の周りに、等間隔に配列された複数のブレードを備え、前記モータ自身は、サポートに固定されている。通常、サポートは、フレームを形成している周辺部材の中央に、サポートアームによって支えられたセンタ部材を備えている。センタ部材は、電動モータを固定保持する支持体となっている。

従来技術による通風装置では、サポートのセンタ部材は、円筒形をしており、その中央の孔には、電動モータを軸方向に嵌入しうるようになっている。電動モータをサポートに固定するには、等間隔で設けた突起、例えば、120度ごとに設けた3個の突起が用いられる。各固定用突起は、それぞれ、電動モータに確実に取り付けられ、サポートのセンタ部材に固定される

実際には、この組立て方法は、中央リングと電動モータの間に大きな隙間がある場合にだけ適用されるものである。その理由は、工業的な視点で見れば、通風装置の取り付けは、できる限り素早く行わなければならないからである。したがって、組立て作業者は、中央リングの中にモータをセットするために、力を注がなければならならないことに疑問の余地はない。このことは、サポートが、中央リングと電動モータとの間に、常に3〜10mm程度の、比較的大きな隙間を有するように設計されている理由である。

さらに、この特性のため、計画された用途に応じて、製造者は、種類の異なる電動モータを、同一のサポートに組み付けることができるのである。

従来の技術による通風装置の、別の特別な点は、電動モータが、一般的に開放型であることにある。このことは、モータを構成する様々な部材、特にアーマチャとフィールドコイルの間を通って、空気が循環することを意味している。
勿論、モータの内部には、さまざまな通路があり、直接外部に通じているか、或いは、通路の端部がハウジングで終わっている場合には、開口部を経由して外部に通じている。

しかし、開放型電動モータの分野では、最良の効率は、温度が低い時に得られる。温度が上昇するに連れて、電磁的な損失、及びジュール熱による損失が増加する。また、低い温度で動作すると、モータの寿命は著しく高められる。

開放型電動モータの動作温度を下げるために、リブつきボウルを備えるファンを用いることが公知となっている。一連のリブは、遠心ポンプとして働き、電動モータの内部に、後部から前部への流れを発生させ、その流れを、ボウルの外に排出している。

しかし、実際には、この種の通風装置は、電動モータに対して充分な冷却効果が得られず、効率の面ばかりでなく、信頼性の面でも問題がある。

これは、ボウルの内部に配置されているリブは、電動モータを通る空気の流れを、確実につくり出してはいるが、モータを最適な温度まで冷却するには、その流量が不足しているからである。その理由は、内部リブの回転によって生じる吸気が、電動モータの中だけではなく、別の流れを発生させているからである。リブの回転による吸気は、サポートのセンタ部材と電動モータの間にある、比較的大きな隙間を通る流れも発生させる。したがって、吸気が２系統となり、モータの内部を通る流量は、かなり減少することになる。

本発明の目的は、開放型電動モータによって回転方向に駆動されるファンを備える通風装置を提供することである。開放型電動モータは、前記通風装置を固定するためのサポートに保持されている。ファンは、内部にリブを備えるボウルの周りに、等間隔に配列された、複数のブレードを備えており、内部リブは、開放型電動モータを換気する能力を有している。この通風装置は、電動モータの冷却を著しく改善し、従来技術の有する問題を回避することができる。

上述した技術的な問題を解決する本発明は、サポートが、開放型モータの少なくとも１つの周囲部分に、実質的に密着して取り付けられているセンタ部材を備えていることを特徴としている。言い換えれば、このことは、サポートのセンタ部材は、開放型電動モータにおける少なくとも１つの周囲部分と、切れ目無く接触している状態にあることを意味している。

このような特徴を有する本発明は、サポートのセンタ部材と電動モータの間に、いかなる隙間も存在しないという利点を有している。

従来技術による相当品と比較すると、センタ部材は、できる限り空気の吸い込みを制限するように、電動モータまで拡張されている。回転する内部リブの働きは、専ら電動モータだけに作用し、その結果、モータを通る空気流量は著しく増加し、モータの冷却に関して有利となる。

本発明は、以下の説明の中で明らかにする特徴を有するが、さらに、個々に考慮すべき特徴、或いは技術的に可能な、これらの組み合わせに係る特徴をも有している。

図1及び図2は、ファン10、並びに内部リブ13を備えるボウル12の回転による空気の流れを、視覚的に示し、同時に、電動モータを、前記ファン10に取り付けた際に、開放型モータの冷却がどのように行われるかをも示している。これらの模式図では、ファン10に対する電動モータ20の相対位置、特にリブを備えるボウル12との軸方向の位置関係が明らかに示されている。

ファン10が、電動モータのよって回転駆動されると、内部リブ13は、ボウル12の中にある空気をかきまわす。空気に遠心力を与える内部リブ13によって発生する空気力学的な力によって、この空気は、外側に（矢印ｆ1）動かされる。その結果、この同じ空気力学的な力は、電動モータ20内部の空気を吸引し、前記電動モータ20の、さまざまな部材を通る、複数の流れ（矢印ｆ2）を発生させる。

流れが、モータ20の前部24、すなわちボウル12の内部に達すると、この流れは、遠心方向に向きを変えて、外に排出される。これと同時に、ファン10のブレード11は、その機能を発揮して、大量の空気を後方に（矢印ｆ3）送り出す。

図3及び図4は、従来技術による送風装置1と、本発明による送風装置200を、比較して示している。両図において、電動モータ20、220は、開放型であり、通路21、221は、前記モータ内の空気流（矢印ｆ2、ｆ5）を示すために模式的に描かれている。さらに、各モータ20、220は、センタ部材31,231によって支持されている。

図3に示すように、センタ部材31と電動モータ20との隙間は、副空気流（矢印ｆ4）が循環する副通路50を形成している。内部リブ13の回転によって生じる遠心力は、モータ内の空気を吸引するだけでなく、副通路50を通る空気にも、力を及ぼしていることは明らかである。

この二重吸気（矢印ｆ2、ｆ4）は、モータ内の空気流量（ｆ2）を減少させ、モータを通る流量（矢印ｆ2）と、副通路を通る流量（矢印ｆ4）の和に相当する排出量ｆ1を減少させている。モータ20から来る流れに比較して、副通路を通る流れの方が優勢であることが示されている。

図4でわかるように、センタ部材231と電動モータ220を、近接させて取り付けることによって、副空気流を取り除くことが可能となる。この場合、空気力学的力は、電動モータ220だけに働くことになる。したがって、対応する流れ（矢印ｆ5）は、著しく増加し、それ以後、排出量（矢印ｆ6）に相当する流量となる。実際に、50％を超える増加が認められている。

図5は、通風装置に固定されたサポート130に取り付けられた、開放型電動モータ120によって駆動されるファン110を備える通風装置100を示している。ファン110は、ボウル112の周囲に等間隔に配列された、複数のブレード111から構成され、ボウルは、通路121が模式的に描かれている開放型電動モータ120の換気を可能とする内部リブ113を備えている。

本発明の目的達成のために、サポート130は、開放型電動モータ120の周辺部と実質的に密着した状態で取り付けられているセンタ部材131を備えている。

この第1の実施例では、サポート130のセンタ部材131は、開放型電動モータ120を受入れるための通し孔132を備えている。この通し孔の断面は、前記開放型電動モータ120の断面と相補的な関係となっている。断面同士が相補的であるという意味は、センタ部材131と電動モータ120の接触面は、必ずしも、切れ目無く近接して接触している必要は無いということである。

言い換えれば、隙間、或いはいくつかのギャップが、センタ部材と電動モータ120の間にあっても差し支えないのである。しかし、この隙間の寸法は、接触している部分に比べて小さいので、接触面に隙間の無い完璧な例に比べて、隙間の存在は無視しうるものとなる。

しかし、通し孔132は、開放型電動モータ120の外面と切れ目無く接触している内側エッジ133によって限定されている。これは、通し孔132が、電動モータの周囲面を、できる限り近接して抱え込んでいることを意味している。内側エッジ133と電動モータ120との間には、隙間やギャップは存在しない。

図6及び図7に、それぞれ示されている第2及び第3の実施例も、これらの特徴を有している。しかし、図5及び図6の実施例は、通し孔132、232を限定している内側エッジ133、233が、開放型電動モータ120、220の側面に接触しているということによって区別されている。

図7に示されている第3の実施例では、通し孔332を限定している内側エッジ333が、電動モータ320の後部面323と切れ目無く接触している点で異なっている。

図8は、第4の実施例による通風装置400を示している。サポート430は、少なくとも部分的に開放型電動モータ420を受け入れることが可能なめくら穴432を設けたセンタ部材431を備えている。組立てると、めくら穴432の底部438は、開放型電動モータの後部と対向する。このように、底面438は、電動モータ420の後に拡張されているので、電動モータ420に対して、センタ部材431のシールを確実にする遮蔽板を、自然に形成することになる。これは、本発明の目的に合致している。

この第4の実施例の特徴によれば、めくら穴432の底部438は、電動モータの後部に、しっかりと取り付けられている。これを取り付けるには、公知のいかなる方法によってもよい。例えば、電動モータの後部プレートを、めくら穴432の底部438に、モールド成形してもよい。

図8の実施例では、電動モータ420の後部プレートとセンタ部材431は、一体に成型することができる。このように、第4の実施例の別の特徴によれば、めくら穴432の底部438は、開放型電動モータの後部プレートを兼ねることができる。

内側エッジ133、233、333が開放型電動モータ120、220、320の外周面と、いずれかの部分で接触していると仮定すれば、サポート130、230、320のセンタ部材131、231、331は、クリップによって、前記電動モータ120、220、320を保持していると好都合である。そのために、相対する接触面は、相互に変形して、一方が他方の中に入り込むように形成しておかなければならない。

本発明を示すために選択された、最初の3つの実施例における有利な特徴によれば、サポート130、230、320のセンタ部材131、231、331は、締まりばめによって、開放型電動モータ120、220、320を保持しうるようになっている。通し孔132、232、332の断面は、開放型電動モータ120、220、320の断面より、わずかに小さくなっており、強制的に押し込んだ後、前記電動モータ120、220、320は、センタ部材131、231、331によって発生する保持力によって固定されることとなる。

電動モータ120、220、320を、センタ部材131、231、331へ組み付けるには、クリップ、締まりばめ、或いは他の手段によって可能であり、通常の金具を用いて、補助的に固定することも、常に可能である。前述した第4の実施例では、モールド成型することも考えられる。

図5に示す第1の実施例の特徴として、センタ部材131は、いわゆるアクティブ面134を備えている。このアクティブ134面は、ボウル112の底114と対面する位置にあり、ボウルの内側から外側への空気流を促すように、凹面形状を有している。

センタ部材131は、サポート130における空気力学的な乱れ、及び再循環現象或いは渦を、できる限り減少させるような形状となっている。ボウル112内部から来る空気流の排出は、このようにして、最適な形で行われることになる。

この実施例では、センタ部材131は、四分円の形の断面を有している。この断面の２つの端部の片方は、軸方向に、センタ部材131の内側エッジ133まで、同じく他方は、半径方向に、前記センタ部材の外側エッジ135まで、それぞれ伸びている。アクティブ面134は、いわば、断面が四分円の回転円筒体の一部分であるような形状を有している。この例では、電動モータ120の組み付けは、サポート130の後部から行ってもよい。

図6に示す第2の実施例の特徴によれば、センタ部材231は、ボウル212の底214に対面する位置にあり、直線的に伸びた平坦な形状を有する、いわゆるアクティブ面234を備えている。この例では、アクティブ面234は、ボウル212の底214と平行となっている。電動モータ220の組み付けは、サポート230の後部、或いは前部から行ってもよい。

図7、図8に見られる第3及び第4の実施例の特徴によれば、センタ部材331、431は、ボウル312、412の底314、412と対面する位置にあり、不連続に伸びる、いわゆるアクティブ面334、434を備えている。この例では、アクティブ面334、434は、ボウル312、412の底314、414と平行となっている。電動モータ320、420の組み付けは、サポート330、430の前部から行うのがよい。

本発明の好ましい実施例によれば、センタ部材131、231、331、431は、環状であり、その外側エッジ135、235、335、435は、ボウル112、212、312、412に対面して伸び、その内側エッジ133、233、333、433は、円形断面の孔132、232、332、432を定めている。このことは、組み合わされる電動モータ120、220、320、420が円筒形であることを意味するが、実際上は、常に円筒形であるといってよい。

本発明の別の特徴によれば、サポート130、230、330、430は、フレームを形づくっている周辺部材136、236、336、436を備えており、周辺部材は、少なくとも１本のサポートアーム137、237、337、437によって、センタ部材131、231、331、431と連結されている。

現実的には、センタ部材131、231、331、431は、全体の剛性が均一になるように、等間隔に配置されたサポートアーム137、237、337、437によって、周辺部材136、236、336、436の中央に保持されている。しかし、サポートアーム137、237、337、437の数は、ファン110、210、310、410のブレード111、211、311、411によって発生する空気流を阻害しないように、できるだけ少なくしなくてはならない。

本発明は、開放型モータ120、220、320、420によって駆動されるファン110、210、310、410を備える、少なくとも１つの通風装置100、200、300、400を使用するいかなる用途にも適している。

したがって、本発明は、前述の、少なくとも１つの通風装置100、200、300、400を備えているいかなるエンジン冷却システムにも関連している。ここでは、少なくとも１つの通風装置100、200、300、400と組み合わされている、少なくとも１つの熱交換器を備える自動車用冷却システムが、一例として想定されている。

同様に、本発明は、少なくとも１つの、前述の通風装置100、200、300、400を備えるいかなる自動車にも適している。ここでいう自動車とは、エンジンを装備した全ての車両、すなわち、エンジンの種類を問わず、また、車両の重量、或いは大きさにかかわらず、エンジンによって自力で推進するいかなる機械をも含んでいる。したがって、自動車とは、乗用車、商用車、或いはバスを等しく意味している。

本発明は、ここに挙げた例に限定されるものではなく、次の図面を参照して行う説明によって、本発明を良く理解することができると思う。

分かりやすいように、同じ部材には、同じ符号をつけてある。本発明を理解するための主要な部材には、異なる縮尺をもって、かつ模式的に示してある。

通風装置によって発生する空気の流れを模式的に示す図である。図1の通風装置を後から見た部分図である。従来技術による通風装置の軸方向の断面を模式的に示す図である。図3と同様の図であり、本発明による通風装置と比較するための図である。本発明の第1の実施例による通風装置を、軸方向断面として部分的に示す図である。図5と同様の図であり、本発明の第2の実施例による通風装置を示している。図5及び図6と同様の図であり、本発明による第3の実施例を表わしている。図5〜図7と同様の図であり、本発明の第4の実施例による通風装置を示している。

符号の説明

1 従来技術による送風装置
10、110、210、310、410 ファン
11、111、211、311、411 ブレード
12、112、212、312、412 ボウル
13、113、213、313、413 内部リブ
20、120、220、320、420 電動モータ
21、121、221 通路
24 電動モータの前部
30、130、230、330、430 サポート
31、131、231、331、431 センタ部材
50 副通路
100、200、300、400 通風装置
114、214、314、414 ボウルの底
122、222 電動モータの側面
132、232、332 通し孔
133、233、333、433 内側エッジ
134、234、334、434 アクティブ面
135 235、335、435 外側エッジ
136、236、336、436 周辺部材
137、237、337、437 サポートアーム
323 電動モータの後面
432 めくら穴
438 めくら孔の底部

Claims

開放型電動モータ（110、210、310、410）によって回転方向に駆動されるファン（110、210、310、410）を備え、開放型電動モータ（110、210、310、410）は、通風装置（100、200、300、400）を固定するためのサポート（130、230、330、430）に取り付けられ、ファン（110、210、310、410）は、ボウル（112、212、312、412）の周囲に、等間隔に配列された複数のブレード（111、211、311、411）から構成され、ボウル（112、212、312、412）には、前記開放型電動モータ（110、210、310、410）を換気することのできる内部リブ（113、213、313、413）が設けられている通風装置（100、200、300、400）であって、
前記サポート（130、230、330、430）は、開放型電動モータ（110、210、310、410）の、少なくとも１つの外周部分に対し、実質的に密着状態で取り付けられているセンタ部材（131、231、331、431）を備えていることを特徴とする通風装置。
サポート（130、230、330、430）のセンタ部材（131、231、331、431）は、開放型電動モータ（110、210、310、410）の断面と相補関係にある断面を有する通し孔（132、232、332）を備えており、この通し孔（132、232、332）は、前記開放型電動モータ（110、210、310、410）を受け入れることができるようになっていることを特徴とする、請求項1記載の通風装置（100、200、300、400）。
通し孔（132、232、332）は、開放型電動モータ（110、210、310、410）の外周面の一部と連続的に接触している内側エッジ（133、233、333）によって限定されていることを特徴とする、請求項2記載の通風装置（100、200、300、400）。
内側エッジ（133、233）は、開放型電動モータ（110、210）の側面と連続的に接触していることを特徴とする、請求項3記載の通風装置（100、200）。
内側エッジ（333）は、開放型電動モータ（320）の後部（323）の外周面と連続的に接触していることを特徴とする、請求項3記載の通風装置（300）。
サポート（430）のセンタ部材（431）は、開放型電動モータ（420）を、少なくとも部分的に受け入れる能力を有するめくら穴（432）を備えており、このめくら穴（432）の底部（438）は、前記開放型電動モータ（420）の後面に対向して延びていることを特徴とする、請求項1記載の通風装置（400）。
めくら穴（432）の底部（438）は、前記開放型電動モータ（420）の後面に固定されていることを特徴とする、請求項6記載の通風装置（400）。
めくら穴（432）の底部（438）は、プレートとなっていて、前記開放型電動モータ（420）の後部を形成していることを特徴とする、請求項6または7に記載の通風装置（400）。
サポート（130、230、330）のセンタ部材（131、231、331）は、クリップによって電動モータ（120、220、320）を保持することができるようになっていることを特徴とする、請求項1〜8のいずれかに記載の通風装置（100、200、300）。
サポート（130、230、330）のセンタ部材（131、231、331）は、強い嵌合によって電動モータ（120、220、320）を保持しうるようになっていることを特徴とする、請求項1〜9のいずれかに記載の通風装置（100、200、300）。
センタ部材（131）は、ボウル（112）の底（114）と対向する位置にあって、前記ボウル（112）の内部から外部へ向かう空気の流れを生じることができる凹面形状を有する、アクティブ面（134）を備えていることを特徴とする、請求項1から10のいずれかに記載の通風装置（100）。
センタ部材（131）のアクティブ面（134）の一端は、軸方向にセンタ部材（131）の内側エッジ（133）まで伸び、同じく他端は、半径方向にセンタ部材（131）の外側エッジ（135）まで延びる、四分円形状の断面を有することを特徴とする、請求項11記載の通風装置（100）。
センタ部材（231）は、ボウル（212）の底（214）と対向する位置にあって、直線的に伸びている平坦な形状を有するアクティブ面（234）を備えていることを特徴とする、請求項1〜10のいずれかに記載の通風装置（200）。
センタ部材（331、431）は、ボウル（312、412）の底（314、414）と対向する位置にあって、不連続に伸びている平坦な形状を有するアクティブ面（334、434）を備えていることを特徴とする、請求項1〜10のいずれかに記載の通風装置（300、400）。
センタ部材（131、231、331、431）の外側エッジ（135、235、335、435）は、ボウル（112、212、312、412）に対向して伸び、同じく内側エッジ（133、233、333、433）は、円形断面の孔（132、232、332、432）を限定している円環状をなしていることを特徴とする、請求項1〜14のいずれかに記載の通風装置（100、200、300、400）。
サポート（130、230、330、430）は、少なくとも1本のサポートアーム（137、237、337、437）により、センタ部材（136、236、336、436）に連結されて、一つのフレームを形成している周辺部材（136、236、336、436）を備えていることを特徴とする、請求項1〜15のいずれかに記載の通風装置（100、200、300、400）。
請求項1〜16のいずれかに記載の通風装置（100、200、300、400）を、少なくとも一つ備えていることを特徴とするエンジン冷却装置。
請求項1〜16のいずれかに記載の通風装置（100、200、300、400）を備えていることを特徴とする自動車。