JPH08240195A - 送風装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 小型の直流モ−タを用いて、高いモ−タ効率
で、大型の送風用遠心式多翼ファンを駆動する。 【構成】 モ−タ３の回転は、モ−タシャフト３１から
第１歯車３２へ伝達され、ボス２２の第２歯車２４で減
速され送風用ファン２に伝達され、送風用ファン２が駆
動される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、送風装置に関するもの
であり、車両空調用装置に用いると好適である。

【０００２】

【従来の技術】従来、車両空調用装置に用いられている
送風装置は図７に示すように、送風用ケ−シング８と、
送風用遠心式多翼ファン（シロッコファン）９と、送風
用遠心式多翼ファンを駆動する小型のモ−タ１０とから
構成されている。また、モ−タ１０のモ−タシャフト
は、遠心式多翼ファン９と一体に回転するように、送風
用遠心式多翼ファンに直接その回転中心に結合されてい
る。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、一般的に、
遠心式多翼ファンを大型化すると吸入空気の損失の低減
を図ることができる。しかし、一般的に遠心式多翼ファ
ンに限らずファンを大型化すると、それにともないファ
ン駆動トルクは大きくなる。また、一般的にファン駆動
トルクの大きいファンを小型のモ−タで駆動すると、モ
−タ効率は低下し、同時にモ−タ電流が増加する。上記
モ−タ効率低下とモ−タ電流増加について図９に基づい
て、説明すれば、以下のようになる。なお、図９のグラ
フはそれぞれ一般的な概略傾向を示すのみである。

【０００４】曲線Ａは小型の送風用ファンのファン駆動
トルクのとファン回転数との関係を表し、曲線Ｂは大型
の送風用ファンのファン駆動トルクとファン回転数との
関係を表し、直線Ｎはモ−タ印加電圧一定の場合のモ−
タトルクとモ−タ回転数との関係を表し、曲線ηはモ−
タ印加電圧一定の場合のモ−タ効率とモ−タトルクとの
表し、直線Ｉはモ−タ印加電圧一定の場合のモ−タ電流
とモ−タトルクとの表す。

【０００５】小型の送風用ファンを駆動した場合のモ−
タの作動状態を表す点は、曲線Ａと直線Ｎとの交点ａで
あり、ａ点から縦軸に平行に引いた直線と曲線ηとの交
点ａηはモ−タ効率を示し、また直線Ｉとの交点ａｉは
電流を示す。また、大型の送風用ファンを駆動した場合
のモ−タの作動状態を表す点は、曲線Ｂと直線Ｎとの交
点ｂであり、ｂ点から縦軸に平行に引いた直線と曲線η
との交点ｂηはモ−タ効率を示し、また直線Ｉとの交点
ｂｉは電流を示す。

【０００６】以上により明らかなようにファン駆動トル
クの大きいファンを駆動すると、モ−タ効率はａηから
ｂηに低下し、また電流はａｉからｂｉに増加し、その
ため、モ−タ消費電力の増加という問題が生じる。そこ
で、大型ファンのファン駆動トルクを小さくする手段と
して、遠心式多翼ファンの場合は、ブレ−ド９１のブレ
−ド出口角を大きくするという手段（図１１参照）が一
般的に知られているが、しかし、ブレ−ド出口角を大き
くすると比騒音が上昇する（図１２参照）という新たな
問題が生じる。

【０００７】また、前述のモ−タ効率低下の対策として
は、高いトルク域で高いモ−タ効率となるような特性を
有するモ−タを使用すればよい。しかし、一般的にその
ようなモ−タは、外径寸法が大きく、重量も重いという
問題を有している。本発明は、上記点に鑑み、小型のモ
−タを使用して、高いモ−タ効率点近傍で大型の送風用
ファンを駆動することができる送風装置を提供すること
を目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は上記目的を達成
するため、以下の技術的手段を採用する。請求項１記載
の発明では、送風用ファン（２）と、前記送風用ファン
（２）を収納するとともに、前記送風用ファン（２）の
上流側に吸込口及び下流側に吐出口を有し、前記吸込口
から吸入された空気を前記吐出口へ導く流路を形成する
送風用ケ−シング（１）と、前記送風用ファン（２）を
駆動するモ−タ（３）と、前記モ−タ（３）の回転を、
減速して前記送風用ファン（２）に伝達する減速機構と
を具備ことを特徴とする。

【０００９】請求項２記載の発明では、請求項１記載の
送風装置において、前記送風用ファン（２）の回転中心
部（２２）に、前記送風用ファンと一体形成された歯車
（２４）を有し、前記歯車（２４）により前記減速機構
の一部が構成されていることを特徴とする。請求項３記
載の発明では、請求項１記載の送風装置において、前記
モ−タ（３）は、周辺の部材に固定されたハウジング
（３５）と、前記ハウジング（３５）に回転可能に支持
されたモ−タシャフト（３１）とを有し、さらに、前記
モ−タシャフト（３１）と一体に回転するように設けら
れた第１歯車（３２）と、前記送風用ファン（２）の回
転中心部に、一体形成された第２歯車（２４）とを具備
し、前記第１歯車（３２）と前記第２歯車（２４）とに
より前記減速機構が構成されていることを特徴とする。

【００１０】請求項４記載の発明では、請求項３記載の
送風装置において、前記モ−タ（３）の前記ハウジング
（３５）に回転可能に支持されたファンシャフト（２
５）を有し、前記ファンシャフト（２５）は、前記送風
用ファン（２）の回転中心部に一体に回転するように結
合されていることを特徴とする。

【００１１】請求項５記載の発明では、請求項１記載の
送風装置において、前記モ−タシャフト（５１）と一体
に回転するように設けられた太陽歯車（５２）と、前記
送風用ファン（２）の回転中心部に配置され、回転中心
に歯先が向かうように形成された内歯車（４１）と、前
記太陽歯車（５２）の回転を前記内歯車（４１）に伝達
する遊星歯車（６）と、前記遊星歯車を支持するキャリ
ア（７）と、により前記減速機構が構成されていること
を特徴とする。

【００１２】請求項６記載の発明では、車両用空調装置
において、請求項１ないし５のいずれか１つに記載の送
風装置と、前記送風装置の前記吸込口（１１）の上流側
に配置されたフィルタ（６１）と、前記送風装置の前記
吐出口から車室内の吹出口に連なるダクトと、前記ダク
ト内に配置された熱交換器（６２、６３）とを具備する
ことを特徴とする。なお、上記各手段のカッコ内の符号
は、後述する実施例記載の具体的手段との対応関係を示
すものである。

【００１３】

【発明の作用効果】請求項１〜６記載の発明によれば、
モ−タの回転は、減速機構を介して送風用ファンに伝達
されるので、送風用ファンのファン駆動トルクは、モ−
タシャフト側から見ると、減速比に比例して小さくな
る。したがって、モ−タシャフトでのファン駆動トルク
とモ−タ回転数との関係は、図１０に示す曲線Ｂ’のよ
うになり、モ−タの作動状態を表す点は、曲線Ｂ’とモ
−タトルクとモ−タ回転数との関係を表す直線Ｎとの交
点ｂ’となる。また、この場合のモ−タ効率を表す点
は、ｂ’点から縦軸に平行に引いた直線とモ−タ効率曲
線ηとの交点ｂ’ηとなる。

【００１４】したがって、減速機構を介して送風用ファ
ンを駆動することにより、高いモ−タ効率点近傍で送風
用ファンを駆動することができるようになる。なお比較
のために、減速機構を介さないで直接送風用ファンを駆
動した場合を示せば、モ−タシャフトでのファン駆動ト
ルクとモ−タ回転数との関係は曲線Ｂであり、モ−タの
作動状態を表す点はｂ、モ−タ効率を表す点はｂηとな
る。

【００１５】また、上記効果によりファン駆動トルクの
大きい大型送風用ファンを駆動することができるので、
吸入空気の損失の低減を図ることができる。また、ファ
ン駆動トルクの大きい送風用ファンを駆動することがで
きるので、遠心式多翼ファンを用いた場合、ファンのブ
レ−ドの出口角を大きくしてファン駆動トルクを下げな
くともよくなり、そのためブレ−ドの出口角を最適角度
（図１１、１２参照）を維持することができ、延いては
比騒音の上昇を防ぐことができる。

【００１６】さらに、小型のモ−タを使用してファン駆
動トルクの大きい大型送風用ファンを駆動することがで
きるので、モ−タの大型化と重量増を防ぐことができ
る。請求項２または３記載の発明によれば、送風用ファ
ンの回転中心部に、送風用ファンと一体形成された歯車
を有しているので、別体に歯車を製造し組付ける場合に
比べて、安価に製造、組付けができる。

【００１７】請求項６記載の発明によれば、車両空調用
に用いた場合に、請求項１ないし５のいずれか１つに記
載の送風装置を有しているので、従来より大型の送風用
ファンを駆動することがでる。また、送風用ファンの大
型化にともない、吸入口を大きくすることができるの
で、従来よりフィルタ面積を大きくするこができる。そ
の結果、車両用空調装置のフィルタの長寿命化を図るこ
とができる。

【００１８】

【実施例】以下、本発明を図に示す実施例について説明
する。 （第１実施例）図１〜３は第１実施例を示すもので、図
６は第１実施例を車両用空調装置に用いた場合を示す。
６０は室内空気導入と外気導入を切り替える内外気切替
箱であり、内外気切替箱６０より導入された空気は、塵
埃を取り除くフィルタ６１を通過し、送風装置の吸入口
１１より吸入され、車両用空調装置に送風される。車両
用空調装置に送風された空気は、冷房用熱交換器のエバ
ポレ−タ６２を通過し、その一部は暖房用熱交換器のヒ
−タコア６３を通過する。次に、ヒ−タコア６３を通過
した空気とヒ−タコア６３を通過しなかった空気とは混
合され、フット吹出口６４またはフェイス吹出口６５よ
り車室内に吹き出される。

【００１９】１は合成樹脂のスクロ−ル状の送風用ケ−
シングで、送風用ケ−シング１は、そのスクロ−ルの中
心に、上向きにベルマウス状の吸入口１１及びスクロ−
ルの端に接線方向に吐出口１２を有し、空気の流路を形
成している。２は合成樹脂（ポリプロピレン）製の送風
用ファンで、送風用ケ−シング１内に配置されている。
送風用ファン２は、その回転中心部にボス２２と、その
回転中心部から円錐状に広がる主板２３と、主板２３の
円周の縁に配置された複数のブレ−ド２１とからなる一
体成形された遠心式多翼ファン（シロッコファン）であ
り、そのボス２２には、平歯車が第２歯車２４として一
体成形されている。

【００２０】３は送風用ファン２の駆動用のモ−タで、
その動力取り出し側を吸入口１１側に配置されている。
モ−タ３のハウジング３５は、送風用ケ−シング１の面
１３に図示されていないボルトで固定されている。ま
た、モ−タ３のモ−タシャフト３１には、第１歯車３２
として合成樹脂または金属製の平歯車が一体に回転する
ように結合されている。また、２５は送風用ファン２と
一体に回転し、送風用ファン２を保持するためのファン
シャフトである。（図３参照）また、ファンシャフト２
５は、モ−タシャフト３１の回転中心より外方にズレた
位置に配置されている。さらに、ファンシャフト２５
は、ハウジング３５の上部に配置された第１軸受３４と
ハウジング３５内に配置された第２軸受３６によって回
転可能にモ−タシャフト３１と平行に、ハウジング３５
に組付けられている。

【００２１】また、モ−タの回転は、（図２参照）モ−
タシャフト３１から第１歯車３２へ伝達され、第２歯車
２４を介して送風用ファン２に伝達される。またこの
時、第２歯車２４の歯数（Ｚｆ）より第１歯車３２の歯
数（Ｚｍ）の方が小さく（Ｚｆ＞Ｚｍ）設定されている
ので、送風用ファン２の回転数は、モ−タシャフト３１
の回転数より小さく（Ｚｍ／Ｚｆ倍に）なる。したがっ
て、第１歯車３２と第２歯車２４は、減速機構を構成す
る。

【００２２】以上の構成により本実施例の動作を説明す
る。図示されていない電源より供給された電力によりモ
−タシャフト３１が回転し、これにより送風用ファン２
が回転する。この場合上記減速機構を介しているので、
送風用ファン２のファン駆動トルクは、モ−タシャフト
側から見ると、減速比に比例して（Ｚｍ／Ｚｆ倍に）小
さくなる。

【００２３】したがって、モ−タシャフトでのファン駆
動トルクとモ−タ回転数との関係は、図１０に示す曲線
Ｂ’のようになり、モ−タの作動状態を表す点は、曲線
Ｂ’とモ−タトルクとモ−タ回転数との関係を表す直線
Ｎとの交点ｂ’となる。また、この場合のモ−タ効率を
表す点は、ｂ’点から縦軸に平行に引いた直線とモ−タ
効率曲線ηとの交点ｂ’ηとなる。

【００２４】比較のために、減速機構を介さないで直接
送風用ファンを駆動した場合を示せば、モ−タシャフト
でのファン駆動トルクとモ−タ回転数との関係は曲線Ｂ
であり、モ−タの作動状態を表す点はｂ、モ−タ効率を
表す点はｂηとなる。したがって、減速機構を介して送
風用ファンを駆動することにより、高いモ−タ効率点近
傍で送風用ファンを駆動することができるようになる。

【００２５】また、上記効果によりファン駆動トルクの
大きい大型送風用ファンを駆動することができるので、
吸入空気の損失の低減を図ることができる。また、ファ
ン駆動トルクの大きい送風用ファンを駆動することがで
きるので、遠心式多翼ファンのブレ−ドの出口角を大き
くしてファン駆動トルクを下げなくともよくなり、その
ためブレ−ドの出口角を最適角度（図１１、１２参照）
を維持することができ、延いては比騒音の上昇を防ぐこ
とができる。

【００２６】また、小型のモ−タを使用してファン駆動
トルクの大きい大型送風用ファンを駆動することができ
るので、モ−タの大型化と重量増を防ぐことができる。
また、ファン駆動トルクの大きい送風用ファンを駆動す
ることができるので、それにともない吸入口を大きくす
ることができ、その結果従来よりフィルタ面積を大きく
するこができるので、車両用空調装置のフィルタ６１の
長寿命化を図ることができる。

【００２７】さらに、送風用ファン２の回転中心部に、
送風用ファン２と一体形成された第２歯車２４を有して
いるので、別体に歯車を製造し組付ける場合に比べて、
安価に製造、組付けができる。ところで、小型のモ−タ
を使用して小型の送風用ファンを高いモ−タ効率点近傍
で駆動している場合に、この小型のモ−タを使用して大
型の送風用ファンを高いモ−タ効率点近傍で駆動しなが
ら、かつ、小型の送風用ファンと同一送風量確保する場
合の、減速比（Ｚｍ／Ｚｆ）の算出について述べる。ま
た、大型の送風用ファンは小型の送風用ファンを、相似
的に若干量（例えば、その相似比が１．１程度）大型化
するものとする。

【００２８】この時、小型の送風用ファンの直径をＤａ
とし、大型の送風用ファンの直径をＤｂとし、小型の送
風用ファンを直接駆動したときのモ−タ回転数をＮａ
（この小型のモ−タはモ−タ回転数Ｎａでモ−タ効率が
高くなるような特性をもっている）とする。形状が相似
関係にあり、その相似比が小さいので、ファン直径とフ
ァン駆動トルクとは比例し、ファン駆動トルクとモ−タ
回転数とは反比例するとしてもよいので、大型の送風用
ファンを直接駆動した場合のモ−タ回転数Ｎｂ’はＮａ
・Ｄａ／Ｄｂとなる。ここでモ−タは変更しないので、
高いモ−タ効率点近傍で駆動させるには、モ−タ回転数
をＮａすればよい。したがって、減速比をＤａ／Ｄｂに
すれば、モ−タシャフトでのファン駆動トルクはＤａ／
Ｄｂになり、そのためモ−タ回転数はＮａになる。

【００２９】またファンの回転数ＮｂはＮａ・Ｄａ／Ｄ
ｂとなり、ファンの周速はＮａ・Ｄａ／２となり小型の
送風用ファンを直接駆動した場合と同じになる。形状が
相似関係にあり、相似比が小さいので、ファンの送風量
はファンの周速に比例するとしてもよいので、小型の送
風用ファンと同一送風量確保することができる。以上よ
り減速比（Ｚｍ／Ｚｆ）はファンの外径比Ｄａ／Ｄｂと
すればよい。

【００３０】（第２実施例）図４、５は第２実施例を示
すもので、２は合成樹脂（ポリプロピレン）製の送風用
ファンで遠心式多翼ファン（シロッコファン）である。
また、そのボス２２には、送風用ファン２の回転中心に
歯先が向かうように形成され内歯車４１が遠心式多翼フ
ァンと一体成形されている。また、その回転中心には、
軸受４５が圧入されている。

【００３１】また、５１はモ−タ３のモ−タシャフト
で、ハウジング３５側が太くなるように段付き加工され
ている。モ−タシャフト５１の段付き部の太い部分に
は、合成樹脂または金属製の太陽歯車５２がモ−タシャ
フト５１と一体になって回転するように結合されてい
る。モ−タシャフト５１の段付き部の細い部分は、太陽
歯車５２を貫通して軸受４５に挿入さており、送風用フ
ァン２とモ−タシャフト５１とは、独立に回転する。

【００３２】また、太陽歯車５２と、内歯車４１と、太
陽歯車５２の回転を内歯車４１に伝達する遊星歯車６
と、遊星歯車を支持するキャリア７とにより遊星歯車機
構を構成している。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例を示す断面図である。

【図２】本発明の第１実施例の減速機構を示す斜視図で
ある。

【図３】本発明の第１実施例のモ−タとファンシャフト
取り付け部の（一部断面）図である。

【図４】本発明の第２実施例の遊星歯車機構の一部を示
す上面図である。

【図５】本発明の第２実施例を示す断面図である。

【図６】本発明の第１実施例を車両空調用装置に用いた
場合を示す概略図である。

【図７】従来技術の送風装置を示す断面図である。

【図８】図７の遠心式多翼ファンの上面図である。

【図９】発明が解決しようとする課題を説明のためのグ
ラフである。

【図１０】本発明の作用効果を説明のためのグラフであ
る。

【図１１】遠心式多翼ファンのファン駆動トルクとブレ
−ド出口角度の関係を示すグラフである。

【図１２】遠心式多翼ファンの比騒音とブレ−ド出口角
度の関係を示すグラフである。

【符号の説明】

１…送風用ケ−シング、２…送風用ファン、３…モ−
タ、２１…ブレ−ド、２２…ボス、２３…主板、２４…
第２歯車、２５…ファンシャフト、３１…モ−タシャフ
ト、３２…第１歯車。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 宮田 学 愛知県刈谷市昭和町１丁目１番地 日本電 装株式会社内

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 送風用ファンと、 前記送風用ファンを収納するとともに、前記送風用ファ
   ンの上流側に吸込口及び下流側に吐出口を有し、前記吸
   込口から吸入された空気を前記吐出口へ導く流路を形成
   する送風用ケ−シングと、 前記送風用ファンを駆動するモ−タと、 前記モ−タの回転を、減速して前記送風用ファンに伝達
   する減速機構とを具備ことを特徴とする送風装置。
2. 【請求項２】 前記送風用ファンの回転中心部に、前記
   送風用ファンと一体形成された歯車を有し、前記歯車に
   より前記減速機構の一部が構成されていることを特徴と
   する請求項１記載の送風装置。
3. 【請求項３】 前記モ−タは、周辺の部材に固定された
   ハウジングと、前記ハウジングに回転可能に支持された
   モ−タシャフトとを有し、 さらに、前記モ−タシャフトと一体に回転するように設
   けられた第１歯車と、前記送風用ファンの回転中心部
   に、一体形成された第２歯車とを具備し、 前記第１歯車と前記第２歯車とにより前記減速機構が構
   成されていることを特徴とする請求項１記載の送風装
   置。
4. 【請求項４】 前記モ−タの前記ハウジングに回転可能
   に支持されたファンシャフトを有し、 前記ファンシャフトは、前記送風用ファンの回転中心部
   に一体に回転するように結合されていることを特徴とす
   る請求項３記載の送風装置。
5. 【請求項５】 前記モ−タシャフトと一体に回転するよ
   うに設けられた太陽歯車と、 前記送風用ファンの回転中心部に配置され、回転中心に
   歯先が向かうように形成された内歯車と、 前記太陽歯車の回転を前記内歯車に伝達する遊星歯車
   と、 前記遊星歯車を支持するキャリアと、により前記減速機
   構が構成されていることを特徴とする請求項１記載の送
   風装置。
6. 【請求項６】 請求項１ないし５のいずれか１つに記載
   の送風装置と、 前記送風装置の前記吸込口の上流側に配置されたフィル
   タと、 前記送風装置の前記吐出口から車室内の吹出口に連なる
   ダクトと、 前記ダクト内に配置された熱交換器とを具備することを
   特徴とする車両用空調装置。