JP2020060161A - 軸流ファン - Google Patents

Abstract

【課題】 モータの回転軸を効果的に冷却する構造の軸流ファンを提供すること。【解決手段】 回転軸１が突設されたファンモータ２と、ファンモータ２の回転軸１側の端部が空間３を介して被嵌される椀状のボス部４を有し、ボス部４の外周に多数のファンブレード５が放射状に突設されたファン６と、を具備する軸流ファンであって、前記回転軸１に隣接し且つ、前記ボス部４の中心部に集中して複数の空気孔７を回転軸１の軸線方向に形成し、前記多数のファンブレード５により前記軸線方向の一方側にブレード気流８を起風し、軸線方向の他方側に前記空間３内を通る空気が前記空気孔７を介して放出されて、中心部気流９を形成する。そして、その中心部気流９により、前記回転軸１を冷却する。【選択図】図１

Description

本発明は、主として熱交換器を起風する軸流ファンに関する。

自動車のラジエータや冷房に用いられる熱交換器には、軸流ファンが用いられ、その軸流ファンの駆動原として、ファンモータが使用されている。このファンモータのケーシングはエンジンルーム内固定され、その回転軸にファンのボス部が接続される。このボス部の外周には、多数のファンブレードが固定され、ファンを回転することにより、ファンブレードによって熱交換器側に送風を行い、熱交換を行っている。
下記特許文献１に記載のファンモータは、ファンブレードとボス部との付根のコーナに複数のボス孔を開口して、ファンモータとファンのボス部との間を通る空気をブレードの平面に沿って放出し、モータを冷却している。

特開２００６−１２９６０１号公報

上記特許文献１に記載されたファンモータは、ボス部平面の周縁とファンブレードの付根との間に複数のボス孔を放射状に開口し、ファンモータの外周の空気をファンブレードの翼負圧面側の負圧を利用してブレードに平行に放出するものである。
しかしながら、本発明者の実験によれば、ファンモータにおいて最も高温となる部分は回転軸と、それにつながるベアリング、並びにモータ内部の通電用ブラシであることがわかった。そこで、モータの回転軸および、それに接触する部品を冷却することにより、モータから生じる熱を効果的に放出して、モータの寿命を改善できることが明らかとなった。
そこで、本発明はモータの回転軸を効果的に冷却する構造の軸流ファンを提供することを課題とする。

請求項１に記載の発明は、中心の一端に回転軸１が突設されたファンモータ２と、ファンモータ２の回転軸１側の端部外周が空間３を介して被嵌される椀状のボス部４を有し、ボス部４の外周に多数のファンブレード５が放射状に突設されたファン６と、を具備する軸流ファンにおいて、
前記回転軸１に隣接し且つ、前記ボス部４の中心部に集中して複数の空気孔７が回転軸１の軸線方向に形成されており、
前記多数のファンブレード５により前記軸線方向の一方側に起風されるブレード気流８と、
軸線方向の他方側に前記空間３内を通る空気が前記空気孔７を介して放出される中心部気流９と、を有し、
前記中心部気流９により、前記回転軸１が冷却されることを特徴とする軸流ファンである。

請求項２に記載の発明は、前記ファン６は、樹脂成形体からなり、そのボス部４の前記中心部に、金属製の座板１０が前記回転軸１に直交してインサート成形されており、
前記座板１０の中心部に複数の前記空気孔７が形成されると共に、前記回転軸１が前記座板１０の中心を貫通した請求項１に記載の軸流ファンである。

請求項３に記載の発明は、前記回転軸１の外周に筒状のスペーサ１１が被嵌され、そのスペーサ１１により前記ファンモータ２と前記ボス部４との間に前記空間３が形成されている請求項１または請求項２のいずれかに記載の軸流ファンである。

請求項１に記載の発明は、ファンのブレード気流８と逆向きに流通する中心部気流９が、複数の空気孔７を介して放出される。その複数の空気孔７は、回転軸１に隣接し且つ、ボス部４の中心部に集中するので、中心部気流９により回転軸１およびその近傍を効率よく冷却することができ、ファンモータの昇温を抑えることができる。

請求項２に記載の発明は、金属製の座板１０が前記回転軸１に直交して、樹脂製ファンにインサート成形され、その座板１０の中心部に複数の前記空気孔７を形成すると共に、その座板１０の中心を回転軸が貫通するものである。
それにより、強度が強く、放熱性の高い軸流ファンとなる。

請求項３に記載の発明は、スペーサ１１により前記ファンモータ２とボス部４との間に空間３を形成し、そこに中心部気流９を導くものである。
これにより、中心部気流９を円滑に導き、ファンモータ２の回転軸およびその近傍の放熱性を向上できる。

本発明の軸流ファンの要部縦断面図。 図１の右側面図。 同軸流ファンの中心部にインサート成形される座板１０の平面図（Ａ）、及び（Ａ）のＢ−Ｂ矢視断面図（Ｂ）。 同軸流ファンに用いられるファン６の正面図（Ａ）、及び（Ａ）のＢ−Ｂ矢視断面図（Ｂ）。 図２における座板１０に空気孔７が多数穿設されたファンの場合と、その空気孔７がないファンの場合の上昇温度比較実験を示す。 図５の比較実験において、駆動中のファンの温度の測定をした先端ベアリング１８及び後端ベアリング１９の平面図。 同比較実験においてファンモータ内部のブラシ１２の位置を示す平面図。

次に、図面に基づいて本発明の実施の形態につき説明する。
図１は、本発明の軸流ファンの要部縦断面図であり、図２は図１の右側面図、図３は同軸流ファンに用いられる座板１０の平面図及びＢ−Ｂ矢視断面図である。また、図４は、本軸流ファンに用いられるファン６の平面図及びＢ−Ｂ矢視断面図である。
この軸流ファンは、図１においてアーム２１が車両のボンネット内の固定部材に接続され、そのアーム２１の外周端にシュラウドが設けられる。そして、そのアーム２１にファンモータ２がボルトを介して取付けられている。

ファンモータ２は、その後端に後端ベアリング１９が設けられ、先端には図示しない先端ベアリングを介して回転軸１の先端部が突出されている。また、回転軸１の外周にはスペーサ１１が被嵌されている。さらに、回転軸１にはファン６が締結ボルト２２を介して固定されている。このファン６は、樹脂成形体からなり、椀状のボス部４と、その外周に放射状に突設された多数のファンブレード５とを有し、ボス部４の中心に座板１０が埋設されている。

この座板１０は、図３に示す如く、中心に回転軸１を挿通する軸孔１３が形成されるとともに、その中心周りにはこの例では８つの空気孔７が穿設されている。さらに、座板１０の外周には多数の凹凸部が放射状に形成されている。そして、その凹凸部は図２に示す如く、ボス部４の樹脂内にインサート成形され、その埋設縁１４よりも中心側が露出される。このような座板１０の中心には、図１に示す如く、回転軸１が貫通し、その回転軸１の先端が締結ボルト２２で固定される。
ファン６には、図４（Ａ）、（Ｂ）に示す如く、そのボス部４から多数のファンブレード５が放射状に突出し、その先端部の間がリング１５により一体に連結されている。この例では、リング１５は横断面が浅い溝状に形成され、そのリング１５の外側が図示しないシュラウドで被嵌される。

（作用）
ここにおいて、本発明の特徴とするところは、ファン６の中心に埋設された座板１０の作用であり、その座板１０には多数の空気孔７が穿設されている。
そして、ファンモータ２の回転軸１が回転すると、ボス部６の外周に設けられた多数のファンブレード５が駆動され、それに伴いブレード気流８が図１においてボス部４の右方から左方に流通する。それにより、図示しない熱交換器に送風が行われる。
この時、ファン６とファンモータ２との間の空間３に中心部気流９が生じる。すなわち、ファンモータ２とファン６との間に存在する空気は、座板１０の多数の空気孔７から放出される。これは、ファンブレード５によりブレード気流８が右方から左方に流通すると、ボス部４内に負圧が生じ、それにともなって、空気孔７から中心部気流９が左方から右方に流出する。

この中心部気流９が、回転軸１の回りに流通すると、その回転軸１が冷却されるとともに、回転軸１の両端を軸支する先端ベアリング１８及び後端ベアリング１９（図６）が冷却される。さらには、図７に示すファンモータ２の内部に設けられたブラシ１２自体が冷却される。

図５は、その冷却の程度を実験的に求めたものである。
これは、本発明のように、８つの空気孔７を有する座板１０と、空気孔７の無い孔なし座板１６とをファンモータに取り付けた場合、各部の上昇温度を比較実験したものである。
上段の表は、ファンモータ２の外周温度が８０℃の場合に、図７の４つのブラシ１２の温度及び、回転軸１に接触する図６の先端ベアリング１８及び後端ベアリング１９の各温度を測定したものである。
その結果、ファンモータ２の外周温度が８０℃において、孔なし座板１６の場合に比べて、空気孔７を有する本発明の座板１０の場合では、各ブラシ１２の温度は約１０℃程低下した。また、回転軸１を支持する先端ベアリング１８は１０．７℃低下し、後端ベアリング１９は８．１℃低下した。

次に、ファンモータ２の外周温度が９０℃の場合には、本発明の空気孔７を有する座板１０の場合、孔なし座板１６に比べて、ブラシ１２は６℃程度低下し、回転軸１においては、先端ベアリング１８が７℃、後端ベアリング１９が２．７℃低下していた。
これらの結果から、ファン６の中心部の座板１０に空気孔７を多数穿設した場合、回転軸１及びそれに接触する先端ベアリング１８、後端ベアリング１９、並びに各ブラシ１２が冷却されることが明らかとなった。

１ 回転軸
２ ファンモータ
３ 空間
４ ボス部
５ ファンブレード
６ ファン
７ 空気孔
８ ブレード気流
９ 中心部気流
１０ 座板
１１ スペーサ

１２ ブラシ
１３ 軸孔
１４ 埋設縁
１５ リング
１６ 孔なし座板
１８ 先端ベアリング
１９ 後端ベアリング
２０ サーモ出力線
２１ アーム
２２ 締結ボルト

Claims (3)

1. 中心の一端に回転軸（１）が突設されたファンモータ（２）と、ファンモータ（２）の回転軸（１）側の端部外周が空間（３）を介して被嵌される椀状のボス部（４）を有し、ボス部（４）の外周に多数のファンブレード（５）が放射状に突設されたファン（６）と、を具備する軸流ファンにおいて、
   前記回転軸（１）に隣接し且つ、前記ボス部（４）の中心部に集中して複数の空気孔（７）が回転軸（１）の軸線方向に形成されており、
   前記多数のファンブレード（５）により前記軸線方向の一方側に起風されるブレード気流（８）と、
   軸線方向の他方側に前記空間（３）内を通る空気が前記空気孔（７）を介して放出される中心部気流（９）と、を有し、
   前記中心部気流（９）により、前記回転軸（１）が冷却されることを特徴とする軸流ファン。
2. 前記ファン（６）は、樹脂成形体からなり、そのボス部（４）の前記中心部に、金属製の座板（１０）が前記回転軸（１）に直交してインサート成形されており、
   前記座板（１０）の中心部に複数の前記空気孔（７）が形成されると共に、前記回転軸（１）が前記座板（１０）の中心を貫通した請求項１に記載の軸流ファン。
3. 前記回転軸（１）の外周に筒状のスペーサ（１１）が被嵌され、そのスペーサ（１１）により前記ファンモータ（２）と前記ボス部（４）との間に前記空間（３）が形成されている請求項１または請求項２のいずれかに記載の軸流ファン。

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