JP6442216B2

JP6442216B2 - 通気アセンブリ

Info

Publication number: JP6442216B2
Application number: JP2014204418A
Authority: JP
Inventors: インノチェンティピエルジョルジオ
Original assignee: ジョンソンエレクトリックソシエテアノニム
Priority date: 2013-10-04
Filing date: 2014-10-03
Publication date: 2018-12-19
Anticipated expiration: 2034-10-03
Also published as: ITTO20130806A1; BR102014024689A2; CN104514737A; US9890791B2; CN104514737B; US20150098817A1; JP2015075109A

Description

本発明は、特に自動車の熱交換器用の通気アセンブリに関し、具体的には、再循環防止機能を有する通気アセンブリに関する。

より具体的には、本発明は、中間結合部によって相互に接続された、それぞれ大きな断面と小さな断面を有する少なくとも第１及び第２の軸方向部分を有する導管が内部に定められた支持構造又はカウルと、この導管内に回転自在に取り付けられて、中心ハブと外周リングの間に延びる複数のブレードを備えたインペラを含むモータ駆動式ファンとを備えたタイプの通気アセンブリに関する。外周リングは、ブレードの半径方向外端部が接続されるとともに、外向きに広がる端部リップ部が結合される基本的に円筒状の主要部分を有する。この構成は、インペラの外周リングと支持構造又はカウルの導管の壁との間に環状通路が定められるようになっている。環状通路は、インペラの外周リングのリップ部と上記導管の結合部との間に定められて動径成分を有する方向に延びる第１の部分と、インペラの外周リングの円筒状部分と上記導管の第２の部分との間に定められた、基本的に軸方向の第２の部分とを有する。

添付図面の図１ａ〜図１ｄに、先行技術によるこの種の通気アセンブリを部分的かつ概略的に断面で示す。これらの図では、熱交換器に固定されるように意図された支持構造又はカウルを１で示し、付随するモータ駆動式ファンのインペラを全体的に２で示している。カウル１内に形成される導管３は、中間結合部３ｃによって相互に接続された、それぞれ大きな断面と小さな断面を有する２つの部分３ａ及び３ｂを有する（例えば、図１ａ及び図１ｂを参照）。

インペラ２は、複数のブレード５が延びる中心ハブ４を備え、ブレード５の半径方向外端部は、６で示す外周リングに接続される。このリングは、ブレード５が接続されるとともに、半径方向外向きに広がる端部リップ部６ｂが結合された、基本的に円筒状の主要部分６ａを有する。導管３とリング６の間に定められる環状通路を７で示す。

図１ａによる変形例では、インペラのリング６のリップ部６ｂが、カウル１とほぼ同じ一般平面内で延びるのに対し、図１ｂによる実施形態では、リップ部６ｂが、この一般平面に対して後退して設定され、導管３の第１の部分３ａの内部で延びる。

図１ｃによる変形例では、インペラのリング６のリップ部６ｂが、カウル１の一般平面から所定の距離で導管３を越えて延びる。

最後に、図１ｄによる変形例では、インペラ２は、カウル１及び導管３に対してほぼ図１ｂのように位置するが、カウル１は、音響リングとしても知られている、インペラの軸に向かって半径方向に延び、部分的にインペラ２に面し、場合によってはインペラ２向かって湾曲する再循環防止リング９を伴う。

通常、カウル１及びインペラは、成形によって熱可塑性ポリマで作成され、これらの設計には、重量を減少させる必要性と、受け入れ可能な剛性の必要性とを両立させることを目的とする特定の注意が必要である。インペラは、動作中に動的高応力を受ける部品であり、固定部品との接触を避けるために、その変形及び動きを適切に考慮しなければならない。これらの理由により、様々な部品間の間隙のサイズは適切なものでなければならない。安全面の理由からこれらの間隙を大きめにすると、ノイズの増加、電力消費量の増加、及び動作効率の低下により、発生する空気流の流量及び圧力の面でマイナスに補償される。

従って、先行技術による解決策の性能特性を、特に、再循環流及びノイズの低減、電力消費量の低減及び全体的な効率の向上に関して改善することができる、最初に定義したタイプの通気アセンブリが望まれている。

本発明によれば、インペラの外周リングのリップ部が、１１５°〜１４５°の傾斜角度の実質的に円錐台形状を有し、上記導管の結合部分も、インペラのリップ部の傾斜角度にほぼ対応する傾斜角度の実質的に円錐台形状を有することを主に特徴とする、最初に定義したタイプの通気アセンブリによってこの要望が満たされる。

さらなる特徴によれば、インペラの外周リングのリップ部が、線形プロファイルを有する円錐台の外面と、凸状プロファイル、特に放物線状プロファイルを有する内面とを有する。

１つの実施形態では、支持構造又はカウルが、上記導管の第２の部分に対向する上記導管の第１の部分の端部において延びる再循環防止リングを伴う。この再循環防止リングは、インペラの外周リングのリップ部に面し、インペラのリップ部の傾斜角度と少なくとも同様の傾斜角度でインペラに向かって収束する。

インペラの外周リングとカウルの導管の間に定められる環状通路には、再循環防止リングと上記導管の第１の部分との間の結合域からインペラの外周リングのリップ部に向かって延びる、環状通路内に局所的狭部を定める環状突出部を設けることが好都合である。

以下、添付図面の図を参照しながら本発明の好ましい実施形態をほんの一例として説明する。図では、複数の図に現れる同じ構造、要素又は部品については、これらが現れる全ての図において一般に同じ参照番号で表記する。一般に、図に示す構成要素及び特徴の寸法は、図を明確にするために便宜的に選択したものであり、必ずしも縮尺通りではない。これらの図は以下の通りである。

既に説明した、先行技術による解決策を図式的に示す部分的断面図である。既に説明した、先行技術による解決策を図式的に示す部分的断面図である。既に説明した、先行技術による解決策を図式的に示す部分的断面図である。既に説明した、先行技術による解決策を図式的に示す部分的断面図である。本発明による通気アセンブリの部分的断面図である。図２の一部の拡大図である。

本発明の好ましい実施形態を示す図２及び図３では、既に説明した部品及び要素には上記で用いたものと同じ参照番号及び参照文字を付している。

図２及び図３に示す通気アセンブリも、成型プラスチックで作成された支持構造又はカウル１を備え、この支持構造又はカウル１は、ブラシ付き又はブラシ無しＤＣモータなどの電気モータによってそれ自体が周知の説明しない方法で駆動されるインペラ２が内部に回転自在に取り付けられた導管３を定める。

インペラ２は、複数のブレード５が延びる中心ハブ４を有し、ブレード５の半径方向外端部は、外向きに広がるリップ部６ｂを形成する外周リング６の円筒状の主要部分６ａに接続される。リップ部６ｂは、１１５°〜１４５°の傾斜角度（軸からの発散角）αの実質的に円錐台形状を有する。

カウル１によって定められる導管３は、基本的に円筒状の、それぞれが大きな断面と小さな断面を有する第１及び第２の軸方向部分３ａ及び３ｂを有する。導管３のこれらの部分３ａ及び３ｂは、インペラ２の外周リング６のリップ部６ｂの傾斜角度に少なくともほぼ対応する傾斜角度を有するやはり実質的に円錐台形状の中間結合部３ｃによって相互に接続される。導管３の結合部３ｃは、特にリップ部６ｂの外面に面するとともに、この外面と少なくともほぼ平行である。

図３でより明確に分かるように、インペラ２の外周リング６と導管３の壁の間には、全体を７で示す環状通路が形成される。この通路７は、リング６のリップ部６ｂと導管３の壁の結合部３ｃとの間に定められた第１の部分７ａを含む。この環状通路７の部分７ａは、通気アセンブリの軸に対して角度を形成する方向に、従って動径成分を有する方向に延びる。通路７は、リング６の円筒状部分６ａと導管３の壁の部分３ｂとの間に定められた基本的に軸方向の第２の部分７ｂも含む。

図示の実施形態では、導管３の壁が、部分３ａ及び３ｃとは反対側で部分３ｂに結合されたさらなる部分３ｄを有する。この第３の部分３ｄは、インペラ２の外周リング６を越えて軸方向に延び、やはりインペラ２から離れる方向に収束する実質的に円錐台形状を有する。この導管３の壁の部分３ｄは、やはり結合部３ｃ及びリング６のリップ部６ｂの傾斜角度に少なくともほぼ対応する傾斜角度を有する。

壁部分３ｄの遠位部の縁とリング６の円筒状部分６ａの底縁部との間には、図３に８で示す環状入口通路が定められる。

図２及び図３に示す実施形態では、支持構造又はカウル１に再循環防止リング９が付随する。このリング９は、導管７の第１の部分７ａの、導管の第２の部分７ｂとは反対側の上縁部において延びる。再循環防止リング９は、インペラ２の外周リング６のリップ部６ｂに面する遠位部９ａを有する。このリング９の部分９ａは、上述したリップ部６ｂの傾斜角度に平均的に少なくともほぼ対応する傾斜角度でインペラ２に向かって収束する少なくともほぼ円錐台形状を有する。

インペラ２の外周リング６のリップ部６ｂは、基本的に線形プロファイルを有する円錐台の外面６ｃと、凸状プロファイル、特に放物線状プロファイルを有する内面６ｄとを有する（図３）。

再循環防止リング９は、凹状の、好ましくは放物線状の内面９ｂと、凸状の、やはり好ましくは放物線状の外面９ｃとを有することが好都合である。リング６のリップ部６ｂの内面６ｄと再循環防止リング９の内面９ｂとの間には、通路７のさらなる部分７ｃが定められる。

環状通路７の内部では、再循環防止リング９と導管３の第１の部分３ａの間の結合域からインペラ２の外周リング６のリップ部６ｂに向かって環状突出部１０が延びる。環状突出部１０は、環状通路内に、リップ部６ｂの遠位端に対して局所的狭部を形成する。

図２及び図３では、再循環防止リング９及び環状突出部１０を、支持構造又はカウル１と一体部品として形成されるように示しているが、これらは、関連する成形作業を単純化し、特に切り取り部分を生じる必要性を避けるように、支持構造又はカウルとは別個の部品として都合よく形成することもできる。

動作中、インペラ２が回転すると、図３に破線で示す流線によって示されるように、カウル１の導管３を通じて空気流が誘導されるようになる。この流れの大部分は、再循環防止リップ部９を横切り、外周リング６とインペラ２のハブ４の間を通過する。

誘導された空気流のごく少量が、図３に流線Ｆで示すようにインペラ２の外周リング６の周囲を再循環する。この流れは、開口部８を通じて環状通路７に侵入し、部分７ｂ、７ａを通過し、その後、この通路の部分７ｃを通過する。

上述したように実現される本発明による通気アセンブリでは、インペラの外周リングとカウルの導管の壁との間に定められる環状通路を通る空気流を最低限の空気流まで減少させることができる。インペラの外周リング、カウルの導管壁、及び再循環防止リング間の間隙のサイズを減少させることもできる。

支持構造又はカウルとは、カウル、又は導管を通じて空気流を導くようにカウルとして機能する支持構造のことを意味すると理解されたい。カウルは、例えばファンを支持するための支持構造として機能することもできる。

本発明の原理を変更することなく、従って添付の特許請求の範囲に定める本発明の範囲から逸脱することなく、単に非限定的な例として説明し図示した実施形態及び構成に対してその詳細を大幅に変更できることは明らかである。

本出願の明細書及び特許請求の範囲では、「備える、含む、有する（ｃｏｍｐｒｉｓｅ、ｉｎｃｌｕｄｅ、ｃｏｎｔａｉｎ、ｈａｖｅ）」という各動詞及びこれらの変化形を、記載する項目又は特徴の存在を特定するものの、さらなる項目又は特徴の存在を除外しないように包括的な意味で使用している。

明確にするために別個の実施形態の文脈で説明した本発明のいくつかの特徴を、単一の実施形態において組み合わせて提供することもできると理解されたい。これとは逆に、簡潔にするために単一の実施形態の文脈で説明した本発明の様々な特徴を別個に、又はいずれかの好適な下位の組み合わせで提供することもできる。

１支持構造又はカウル
２インペラ
３導管
３ａ第１の部分
３ｂ第２の部分
３ｃ結合部
３ｄ第３の部分
４ハブ
５ブレード
６外周リング
６ａ主要部分
６ｂリップ部
６ｃ外面
６ｄ内面
７環状通路
７ａ第１の部分
７ｂ第２の部分
７ｃさらなる部分
８環状入口通路（開口部）
９再循環防止リング
９ａ遠位部
９ｂ内面
９ｃ外面
１０環状突出部

Claims

特に車両の熱交換器のための通気アセンブリであって、
中間結合部（３ｃ）によって相互に接続された、それぞれ大きな断面と小さな断面を有する少なくとも第１及び第２の軸方向部分（３ａ、３ｂ）を有する導管（３）が内部に定められた支持構造又はカウル（１）と、
前記導管内に回転自在に取り付けられて、中心ハブ（４）と外周リング（６）の間に延びる複数のブレード（５）を備えたインペラ（２）を含むモータ駆動式ファンと、
を備え、
前記外周リング（６）は、前記ブレードの半径方向外端部が接続されるとともに、外向きに広がるリップ部（６ｂ）が結合される基本的に円筒状の主要部分（６ａ）を有し、
前記インペラ（２）の前記外周リング（６）と前記支持構造又はカウル（１）の前記導管（３）の壁との間には、前記インペラ（２）の前記外周リング（６）の前記リップ部（６ｂ）と前記導管（３）の前記結合部（３ｃ）との間に定められて動径成分を有する方向に延びる第１の部分（７ａ）と、前記インペラ（２）の前記外周リング（６）の前記円筒状の主要部分（６ａ）と前記導管（３）の前記第２の軸方向部分（３ｂ）との間に定められた、基本的に軸方向の第２の部分（７ｂ）とを含む環状通路（７）が定められるように構成され、
前記インペラ（２）の前記外周リング（６）の前記リップ部（６ｂ）は、実質的に円錐台形状を有し、
前記導管（３）の前記結合部（３ｃ）は、前記インペラ（２）の前記リップ部（６ｂ）の傾斜角度に少なくともほぼ対応する１１５°〜１４５°の傾斜角度（α）が付いた実質的に円錐台形状を有する、
ことを特徴とする通気アセンブリ。
前記インペラ（２）の前記リップ部（６ｂ）は、線形プロファイルを有する円錐台の外面（６ｃ）と、凸状プロファイル、特に放物線状プロファイルを有する内面（６ｄ）とを有する、
ことを特徴とする請求項１に記載の通気アセンブリ。
前記内面（６ｄ）の前記凸状プロファイルは、放物線状プロファイルである、
ことを特徴とする請求項２に記載の通気アセンブリ。
前記導管（３）は、前記第１の部分（３ａ）とは反対側において前記第２の部分（３ｂ）に結合された第３の部分（３ｄ）を有し、該導管（３）の該第３の部分（３ｄ）は、前記インペラ（２）の前記リング（６）を越えて軸方向に延びて実質的に円錐台形状を有し、該円錐台形状は、前記インペラ（２）から離れる方向に収束するとともに、前記導管（３）の前記結合部（３ｃ）の傾斜角度に少なくともほぼ対応する傾斜角度を有する、
ことを特徴とする請求項１、２又は３に記載の通気アセンブリ。
前記支持構造又はカウル（１）は、前記導管（３）の前記第１の部分（３ａ）の、前記導管（３）の前記第２の部分（３ｂ）とは反対側の端部において延び、前記インペラ（２）の前記リップ部（６ｂ）に面する再循環防止リング（９）を伴い、該再循環防止リング（９）は、平均的に前記リップ部（６ｂ）の傾斜角度に対応する傾斜角度で前記インペラ（２）に向かって収束する、
ことを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の通気アセンブリ。
前記再循環防止リング（９）は、凸状プロファイルを有する外面（９ｃ）と、凹状プロファイルを有する内面（９ｂ）とを有する、
ことを特徴とする請求項５に記載の通気アセンブリ。
前記環状通路（７）内に、前記再循環防止リング（９）と前記導管（３）の前記第１の部分（３ａ）との間の結合域から前記インペラ（２）の前記外周リング（６）の前記リップ部（６ｂ）に向かって延びて前記環状通路（７）内に局所的狭部を定める同様に環状の突出部（１０）が設けられる、
ことを特徴とする請求項６に記載の通気アセンブリ。
特に車両の熱交換器のための通気アセンブリであって、
中間結合部（３ｃ）によって相互に接続された、それぞれ大きな断面と小さな断面を有する少なくとも第１及び第２の軸方向部分（３ａ、３ｂ）を有する導管（３）が内部に定められた支持構造又はカウル（１）と、
前記導管内に回転自在に取り付けられて、中心ハブ（４）と外周リング（６）の間に延びる複数のブレード（５）を備えたインペラ（２）を含むモータ駆動式ファンと、
を備え、
前記外周リング（６）は、前記ブレードの半径方向外端部が接続されるとともに、外向きに広がるリップ部（６ｂ）が結合される基本的に円筒状の主要部分（６ａ）を有し、
前記インペラ（２）の前記外周リング（６）の前記リップ部（６ｂ）は、実質的に円錐台形状を有し、当該円錐台形状の傾斜角度（α）は１１５°〜１４５°の範囲である、
ことを特徴とする通気アセンブリ。
前記導管（３）は、前記導管の前記第２の軸方向部分（３ｂ）から前記導管の前記第２の軸方向部分に対し傾斜した方向に延びる第３の部分（３ｄ）有し、前記第３の部分の遠位部の縁は前記外周リング（６）の軸方向において基本的に円筒状の前記主要部分（６ａ）の底部よりも低く、これにより前記第３の部分と前記基本的に円筒状の前記主要部分の底部との間に入口通路（８）が形成されていることを特徴とする請求項８に記載の通気アセンブリ。
前記支持構造又はカウル（１）は、前記軸方向において前記リップ部（６ｂ）の一方の側に位置し、かつ、前記リップ部と半径方向において部分的にオーバーラップする再循環防止リング（９）を備え、前記再循環防止リングは前記第１の軸方向部分（３ａ）と接続され、環状通路（７）は前記再循環防止リングと前記リップ部との間に形成された第３の部分（７ｃ）を有し、前記再循環防止リングには前記環状空路の第１の部分（７ａ）と前記第３の部分（７ｃ）との間に肉厚部分が形成されている、請求項８又は９に記載の通気アセンブリ。