JP2007170362A - 渦流式ブロワ装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 ブロワハウジング22の吐出側に、温度上昇により溶損して、内部と外部と連通させる薄肉樹脂製の熱ヒューズ33を設ける。これにより、電動エアポンプの吐出側が閉管状態で、電動エアポンプが長時間作動して、内部温度が上昇すると、薄肉樹脂製の熱ヒューズ33が溶損する。この結果、渦流室28の吐出側と外部とが溶損した熱ヒューズ33(穴)によって連通し、渦流室28内における吐出負荷が下がる。これによって、内部温度が下がり、インペラの熱膨張が防がれ、インペラのロックが回避される。
【選択図】 図1
Description
渦流式ブロワ装置の一例として、2次空気供給システム等に用いられる電動エアポンプが知られている(例えば、特許文献1参照)。
2次空気供給システムは、エンジンの始動時で三元触媒コンバータの温度が低い時に、電動エアポンプを作動させることにより発生する2次空気を、排気ガスの浄化を行う三元触媒コンバータに導いて、三元触媒を活性化させるシステムである。
この電動エアポンプは、運転のための駆動リレーがONすると、電動モータがインペラ101を回転駆動する。インペラ101が回転すると、多数のフィン101aの移動によって、渦流室102の空気は始端側から終端側に圧縮される。渦流室102の始端側には負圧が生じるため、空気が吸入口に導かれるとともに、渦流室102の終端側には高圧が生じるため、加圧された2次空気が吐出口から排出され、排出された2次空気は三元触媒コンバータの上流の排気管内に導かれる。
電動エアポンプの吐出側が閉管状態であると、ブロワハウジング104内の圧力が高まり、ブロワハウジング104内の温度が上昇する。このような状態であっても、所定の制御時間内であれば、昇温温度は正常温度範囲内に抑えられるため、なんら問題は生じない。
しかし、2次空気供給システムの故障として、予期せぬ何らかの要因により、電動エアポンプの駆動リレーのON固着や、駆動リレーをバイパスするハーネスのショート等を想定した場合、電動エアポンプの吐出側が閉管状態で、電動エアポンプが所定の制御時間より長時間に亘って作動すると、ブロワハウジング104の内部温度が正常温度範囲以上に上昇する。その結果、インペラ101が高温空気により熱膨張し、インペラ101がブロワハウジング104の仕切り部103に接触する。すると、仕切り部103において溶融した樹脂がインペラ101側に巻き込み、インペラ101がロックする。このインペラ101のロックにより、インペラ101がバーストする。
この際、ブロワハウジング104が樹脂製であると、インペラ101のバーストによってブロワハウジング104も破損する可能性がある。ブロワハウジング104が破損した場合は、破損したブロワハウジング104にインペラ101の回転力が与えられるため、破損したブロワハウジング104が周囲に飛散してしまう。
請求項1の渦流式ブロワ装置は、ブロワハウジングに、温度上昇により溶損して、吐出口側の流体を外部に放出させる薄肉樹脂製の熱ヒューズが設けられている。
このように設けられることにより、吐出負荷の高い状態が長時間続いてブロワハウジングの内部温度が上昇すると、ブロワハウジングに設けられた薄肉樹脂製の熱ヒューズが溶損して、吐出口側の流体を外部に放出させるため、吐出負荷が下がる。
これによって、ブロワハウジング内の温度上昇が抑えられることになり、インペラの熱膨張を防ぎ、インペラのロックを回避することができる。このようにインペラのロックが回避されるため、インペラのバーストを防ぐことができる。
また、ブロワハウジングが樹脂製であっても、インペラのバーストが発生しないため、ブロワハウジングの破損が回避される。また、ブロワハウジングの破損が回避されるため、ブロワハウジングの破片が飛散することもない。
請求項2の手段を採用する渦流式ブロワ装置の熱ヒューズは、仕切り部の吐出口側に設けられ、温度上昇により溶損して、吐出口側の流体を外部に放出するものである。
請求項3の渦流式ブロワ装置は、ブロワハウジングに、温度上昇により溶損して、吐出口側と吸入口側を連通する薄肉樹脂製の熱ヒューズが設けられている。
このように設けられることにより、吐出負荷の高い状態が長時間続いてブロワハウジングの内部温度が上昇すると、ブロワハウジングに設けられた薄肉樹脂製の熱ヒューズが溶損して、吐出口側と吸入口側を連通するため、吐出負荷が下がる。
これによって、ブロワハウジング内の温度上昇が抑えられることになり、インペラの熱膨張を防ぎ、インペラのロックを回避することができる。このようにインペラのロックが回避されるため、インペラのバーストを防ぐことができる。
また、ブロワハウジングが樹脂製であっても、インペラのバーストが発生しないため、ブロワハウジングの破損が回避される。また、ブロワハウジングの破損が回避されるため、ブロワハウジングの破片が飛散することもない。
請求項4の手段を採用する渦流式ブロワ装置の熱ヒューズは、仕切り部の吐出口と吸入口の間に設けられ、温度上昇により溶損して、吐出口側と吸入口側を連通するものである。
上記請求項1〜4の手段では、渦流式ブロワ装置の環境温度(外気温度等)が低い場合は、ブロワハウジングの内部温度が上昇していたとしても、外部温度によって熱ヒューズの軟化が阻害され、熱ヒューズが溶損しない事態が考えられる。
そこで、この請求項5の渦流式ブロワ装置は、次の手段を採用する。
インペラは樹脂製であり、ブロワハウジング内の温度上昇により軟化することで回転に伴う作動により変形してブロワハウジングと接触するように設けられる。
ブロワハウジングにおけるインペラの接触部位あるいはこの接触部位の近傍には、温度上昇により溶損して、吐出口側の流体を外部に放出させる、あるいは吐出口側と吸入口側を連通する薄肉樹脂製の熱ヒューズが設けられている。
これにより、外部温度によって熱ヒューズの軟化が阻害されても、インペラがブロワハウジング内の温度上昇により変形してブロワハウジングと接触し、摩擦熱により熱ヒューズの温度上昇を促進して、熱ヒューズを溶損させる。
この結果、吐出負荷の高い状態が長時間続いてブロワハウジングの内部温度が上昇した際に、例え環境温度(外気温度等)が低い場合であっても、熱ヒューズを溶損させることができるため、上記請求項1で示したように、インペラのバーストを防ぐことができる。 また、例え環境温度(外気温度等)が低い場合であっても、熱ヒューズを溶損させて、インペラのバーストを回避するため、ブロワハウジングが樹脂製であっても、ブロワハウジングの破損を回避できる。
請求項6の手段を採用する渦流式ブロワ装置の熱ヒューズは、樹脂製よりなるブロワハウジングに一体成形された厚さの薄い部分である。
これにより、熱ヒューズを設けても、部品増加は発生しないため、熱ヒューズを設けることによるコスト上昇が抑えられる。
そして、最良の形態1の渦流式ブロワ装置は、ブロワハウジングに、温度上昇により溶損して、吐出口側の流体を外部に放出させる、あるいは吐出口側と吸入口側を連通する薄肉樹脂製の熱ヒューズが設けられている。
インペラは樹脂製であり、ブロワハウジング内の温度上昇により変形してブロワハウジングと接触するように設けられ、ブロワハウジングにおけるインペラの接触部位あるいはこの接触部位の近傍には、温度上昇により溶損して、吐出口側の流体を外部に放出させる、あるいは吐出口側と吸入口側を連通する薄肉樹脂製の熱ヒューズが設けられている。
先ず、図2を参照して本発明が適用される電動エアポンプを説明する。
電動エアポンプは、通電を受けると空気を圧縮して吐出するものであり、自動車に搭載される排気ガス浄化用の触媒の上流に、加圧された2次空気を供給する過給機である。
実施例1の電動エアポンプは、図2に示されるように、電動モータ1、渦流式のブロワ2、フィルタ3を組み込んだ空気ダクト4より構成される。
この実施例1に示す電動モータ1は、直流モータ(DCモータ)であり、筒状のヨーク5の内周に複数の磁石6を配置して構成される界磁7(固定子)、この界磁7の内周に配置されるアーマチャ8(回転子)、このアーマチャ8に具備されるコンミテータ9に当接する複数のブラシ10をモータハウジング11内に配置するブラシアセンブリ12等より構成される。
ブラシアセンブリ12は、コンミテータ9に押し付けられるブラシ10、このブラシ10をコンミテータ9に向けて摺動可能に保持するブラシ保持部材15、ブラシ10をコンミテータ9に向けて付勢するスプリング16、ブラシ保持部材15をモータハウジング11内において支持するスペーサ17等より構成される。
この実施例1に示すブロワ2は、両羽タイプの渦流式であり、樹脂製のインペラ21、および樹脂製のブロワハウジング22よりなる。
インペラ21は、略円盤形状を呈し、その外周の両面にそれぞれ多数のフィン21aが設けられたものであり、円盤部の中心が電動モータ1の回転軸13の端部に結合手段23を介して結合されて、回転軸13と一体に回転する。
また、ブロワハウジング22の内部には、インペラ21の回転による多数のフィン21aの移動によって空気を圧縮する渦流室28と、図1に示すように、この渦流室28の連通を回転方向の一部で遮断する仕切り部29とが設けられている。
渦流室28の始端(フィン21aが渦流室28に侵入を開始する部分)には、外部の空気を渦流室28内に導入する吸入口31が設けられている。この吸入口31は、図2に示すように、空気ダクト4の下流端部と連通するものである。
渦流室28の終端(フィン21aが渦流室28から出る部分)には、渦流室28内において圧縮された空気を外部に排出する吐出口32が設けられている。
図示しないエンジン制御装置(ECU)により駆動リレーがONして、上記構成よりなる電動エアポンプの電動モータ1が車載バッテリに接続されると、回転軸13とともにインペラ21が回転する。
インペラ21が回転すると、多数のフィン21aの移動によって、渦流室28の空気は始端側から終端側に圧縮される。吸入口31には負圧が生じるため、フィルタ3で濾過された空気が吸入口31に導かれるとともに、吐出口32には高圧が生じるため、渦流室28の内部で加圧された空気が吐出口32から排出される。
ここで、電動エアポンプの運転中に吐出側が閉管状態であると、ブロワハウジング22内の圧力が高まり、ブロワハウジング22内の温度が上昇する。このような状態であっても、所定の制御時間内であれば昇温温度は正常温度範囲内に抑えられるため、なんら問題は生じない。
しかし、予期せぬ何らかの要因により、上記駆動リレーがON固着し、電動エアポンプの吐出側が閉管状態で、電動エアポンプが所定の制御時間より長時間に亘って作動すると、ブロワハウジング22の内部温度が正常温度範囲以上に上昇する。その結果、インペラ21が高温空気により熱膨張し、インペラ21がブロワハウジング22の仕切り部29に接触する。すると、仕切り部29において溶融した樹脂がインペラ21側に巻き込み、インペラ21がロックする。このインペラ21のロックにより、樹脂製のインペラ21がバーストする。
この際、この実施例1のように、ブロワハウジング22が樹脂製であると、インペラ21のバーストによってブロワハウジング22も破損する可能性がある。ブロワハウジング22が破損した場合は、破損したブロワハウジング22にインペラ21の回転力が与えられるため、破損したブロワハウジング22が周囲に飛散してしまう。
具体的に、ブロワハウジング22内で温度上昇する部位は、渦流室28の吐出口32に近い側(加圧により昇温する部位)で、且つフィン21aが仕切り部29に進入する部位(フィン21aが仕切り部29に進入する際に生じる空気摩擦により昇温する部位であり、且つインペラ21の熱膨張によりフィン21aが仕切り部29に接触することにより昇温する部位)である。
そこで、この実施例では、熱ヒューズ33を、図1に示すように、吐出口32に近い仕切り部29の側面に設けている。
なお、図1では、第1ケース25(主ブロワハウジング22)に熱ヒューズ33を設ける例を示しているが、脱着や交換等のメンテナンスが容易な第2ケース27(カバー)に熱ヒューズ33を設けても良いし、第1、第2ケース25、27の両方に熱ヒューズ33を設けても良い。第1、第2ケース25、27の両方に熱ヒューズ33を設ける場合は、温度上昇による熱ヒューズ33の溶損をより確実にできる。
また、ブロワハウジング22が樹脂製であるが、上述したように、インペラ21のバーストが発生しないため、ブロワハウジング22の破損が回避され、ブロワハウジング22の破片が飛散することもない。
なお、ブロワハウジング22(第1ケース25または第2ケース27)に穴を形成し、その穴を薄い樹脂部材で塞ぐことで熱ヒューズ33を設けても良い。このように、熱ヒューズ33を別部材で構成することにより、熱ヒューズ33の溶損温度を容易に設定変更することが可能になる。
上記の実施例1では、吐出口32に近い仕切り部29の側面に熱ヒューズ33を設ける例を示した。
これに対し、この実施例2は、熱ヒューズ33を、仕切り部29の吐出口32と吸入口の間に設けたものであり、温度上昇により溶損することで、渦流室28の吐出口32側と渦流室28の吸入口31側とを連通するものである。
仕切り部29の径方向外側の従来技術を図3(a)に示す。従来技術の仕切り部29の径方向外側は、フィン21aの外周縁に対向する部位の板厚αが厚く、且つその板厚αの外径方向に補強リブβが設けられた強固なものであった。
これに対し、実施例2の仕切り部29の径方向外側は、図3(b)に示すように、フィン21aの外周縁に対向する部位の板厚αを薄く設け、且つその板厚αの外径方向の補強リブβを廃止し、薄く設けた板厚αによって熱ヒューズ33を形成したものである。
これによって、吐出負荷が下がるため、ブロワハウジング22内の温度が低下し、上記実施例1と同様の効果を得ることができる。
上記の実施例1、2の電動エアポンプの構成では、冬期など外気温度が低い場合、ブロワハウジング22の内部温度が上昇していたとしても、外気温度によって熱ヒューズ33の軟化が阻害され、熱ヒューズ33が溶損しない場合が想定される。
そこで、この実施例3では、次の技術を採用している。
○インペラ21をブロワハウジング22内の温度上昇により変形させてブロワハウジング22と積極的に接触するように設けている。○ブロワハウジング22におけるインペラ21の接触部位あるいはこの接触部位の近傍に、温度上昇により溶損して、吐出口32側の流体を外部に放出させる、あるいは吐出口32側と吸入口31側を連通する薄肉樹脂製の熱ヒューズ33を備える。具体的にこの実施例3では、実施例1で示した部位(図1参照)に熱ヒューズ33を設けたものである。
これにより、渦流室28の温度が正常範囲の時はブロワハウジング22とは接触せず、渦流室28の温度が正常範囲を超えると熱ヒューズ33が設けられた部分にフィン21aが接触して、熱ヒューズ33に接触による摩擦熱を与え、熱ヒューズ33の溶損を促進するようになる。
なお、図4に示すインペラ21の変形手段は、一例であり、他の手段を用いてインペラ21を変形させても良い。具体的に例えば、インペラ21の表裏のバランスを崩すために、片側を厚肉に形成したり、表裏のフィン21aの枚数を異なる枚数にしたり、表裏のフィン21aの形状(傾斜角等)を異なる形状に設けたり、表裏のフィン21aのフィン幅を異なる幅に設けるなどの手段を採用しても良い。
これにより、外部温度によって熱ヒューズ33の軟化が阻害されても、インペラ21が遠心力により変形してブロワハウジング22と接触し、摩擦熱により熱ヒューズ33の温度上昇を促進して、熱ヒューズ33を溶損させることができる。
この結果、吐出負荷の高い状態が長時間続いてブロワハウジング22の内部温度が上昇した際に、外気温度が低い場合であっても、熱ヒューズ33を溶損させることができるため、上記実施例1と同様の効果を得ることができる。
このように設けることにより、駆動リレーがON固着し、電動エアポンプが所定の制御時間より長時間に亘って作動することで、インペラ21の回転数に関わらず、インペラ21とブロワハウジング22の接触による発熱により熱ヒューズ33を積極的に溶損させることができる。
上記の各実施例では、空気を加圧して吐出する電動エアポンプに本発明を適用する例を示したが、空気以外の気体(ガス等)を加圧して吐出する渦流式ブロワ装置に本発明を適用しても良い。また、気体と液体(例えば霧状液体等)とが混合する気液混合流体を加圧して吐出する渦流式ブロワ装置に本発明を適用しても良い。
上記の各実施例では両羽タイプのインペラ21を用いた渦流式ブロワ装置(実施例では電動エアポンプ)を例に示したが、片羽タイプ(即ち、表裏の区別のないフィン21aを用いたタイプ)のインペラ21を用いた渦流式ブロワ装置に本発明を適用しても良い。
21a フィン
22 ブロワハウジング
28 渦流室
29 仕切り部
31 吸入口
32 吐出口
33 熱ヒューズ
Claims (6)
- 複数のフィンを有するインペラと、
このインペラを覆い、前記複数のフィンに沿って、流体の吸入口から流体の吐出口に向かう渦流室を備えるとともに、前記渦流室における前記吐出口側の終端から前記吸入口側の始端の間において前記渦流室の連通を遮断する仕切り部を備えるブロワハウジングとを具備する渦流式ブロワ装置において、
前記ブロワハウジングには、温度上昇により溶損して、前記吐出口側の流体を外部に放出させる薄肉樹脂製の熱ヒューズが設けられていることを特徴とする渦流式ブロワ装置。 - 請求項1に記載の渦流式ブロワ装置において、
前記熱ヒューズは、前記仕切り部の前記吐出口側に設けられ、温度上昇により溶損して、前記吐出口側の流体を外部に放出することを特徴とする渦流式ブロワ装置。 - 複数のフィンを有するインペラと、
このインペラを覆い、前記複数のフィンに沿って、流体の吸入口から流体の吐出口に向かう渦流室を備えるとともに、前記渦流室における前記吐出口側の終端から前記吸入口側の始端の間において前記渦流室の連通を遮断する仕切り部を備えるブロワハウジングとを具備する渦流式ブロワ装置において、
前記ブロワハウジングには、温度上昇により溶損して、前記吐出口側と前記吸入口側を連通する薄肉樹脂製の熱ヒューズが設けられていることを特徴とする渦流式ブロワ装置。 - 請求項3に記載の渦流式ブロワ装置において、
前記熱ヒューズは、前記仕切り部の前記吐出口と前記吸入口の間に設けられ、温度上昇により溶損して、前記吐出口側と前記吸入口側を連通することを特徴とする渦流式ブロワ装置。 - 請求項1ないし請求項4のいずれかに記載の渦流式ブロワ装置において、
前記インペラは樹脂製であり、前記ブロワハウジング内の温度上昇により軟化することで回転に伴う作動により変形して前記ブロワハウジングと接触するように設けられ、
前記ブロワハウジングにおける前記インペラの接触部位あるいはこの接触部位の近傍には、温度上昇により溶損して、前記吐出口側の流体を外部に放出させる、あるいは前記吐出口側と前記吸入口側を連通する薄肉樹脂製の熱ヒューズが設けられていることを特徴とする渦流式ブロワ装置。 - 請求項1ないし請求項5のいずれかに記載の渦流式ブロワ装置において、
前記熱ヒューズは、樹脂製よりなる前記ブロワハウジングに一体成形された厚さの薄い部分であることを特徴とする渦流式ブロワ装置。
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