(57)【要約】【課題】  冷却装置全体の薄幅化及びファンの駆動部の小型化、軽量化を図ると共に、モータ効率の改善を図ることができる冷却装置を提供する。【解決手段】  熱交換器コア２１と対向して並列に配置した複数の送風ファン４と、これらの送風ファンを回転駆動する単一の駆動モータ５とを備え、熱交換器コアに平行に延在している駆動モータの回転駆動軸５１と複数の送風ファンの回転軸４１とが夫々ギア４２，５２を介して連結していて、駆動モータをラジエータ２のヘッダタンク２２又はインサート部材２３に対して車両の左右方向に距離Ａだけずらして（オフセット）配置することで、冷却装置全体の幅方向（車両前後方向）の厚さを薄くしている。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱交換器コアに夫々対向して並列に配置した複数の送風ファンと、前記複数の送風ファンを回転駆動する単一の駆動モータとを備えていて、前記駆動モータの回転駆動軸が前記熱交換器コアに平行に延在していて、前記駆動モータの回転駆動軸と前記送風ファンの回転軸とが夫々ギアを介して連結している冷却装置において、
前記駆動モータを、冷却装置のヘッダタンク又はインサート部材に対して車両の左右方向にずらして配置したことを特徴とする冷却装置。
【請求項２】
前記送風ファンと前記駆動モータとの間に配置されるシュラウドには、前記回転駆動軸が貫通すると共に前記送風ファン負圧側と連通する穴が設けられていて、前記冷却装置をバイパスし前記穴を通って流れる冷気によって前記駆動モータを冷却することを特徴とする請求項１に記載の冷却装置。
【請求項３】
前記駆動モータの回転駆動軸を前記送風ファンよりも前方に配置したことを特徴とする請求項１又は２に記載の冷却装置。
【請求項４】
前記送風ファン側のギアと前記駆動モータ側とのギアとのギア比を１：１〜３にすることを特徴とする請求項１，２又は３に記載の冷却装置。
【請求項５】
前記送風ファンが２重反転ファンであることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の冷却装置。
【請求項６】
前記ギアを収容するギアボックスが取り付けられるステーが、前記熱交換器コアと前記送風ファンとの間に配置されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の冷却装置。
【請求項７】
前記駆動モータを車両の構造材である一方のサイドメンバの下に配置したことを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載の冷却装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、空調装置等に用いられる冷却装置に関し、特に熱交換器コアが比較的に長く形成され、そこに複数の送風ファンが設けられている冷却装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来において、熱交換器コアの長さがその幅の２倍以上あるような冷却装置は、熱交換器コア１の背面に２つの送風ファンを設け、夫々の回転軸に夫々ファンモータを設けていた。即ち、複数のファンを有する冷却装置の冷却系では、ファンの個数だけファンモータが必要であった。そのため、冷却装置全体が大型化し、重量が大となると共に、複雑化し、冷却装置が高価になるという問題があった。
【０００３】
上記問題を解決するものとして、特許文献１の冷却装置が知られている。この従来の冷却装置は、図９に示されるように熱交換器コアＡに夫々対向して複数の送風ファンＢが配設され、熱交換器コアＡの端に位置されたタンクＣに１つのファンモータＤを固定し、熱交換器コアＡに平行に配置されたファンモータＤの回転軸Ｄ1に夫々の送風ファンＢの軸Ｂ1を螺旋歯車又は傘歯車Ｅを介して連結したものである。
【０００４】
【特許文献１】実開昭６２−１１２４７０号公報
【０００５】
しかしながら、上記特許文献１の冷却装置では、ファンモータＤがタンクＣに取り付けられており、冷却装置全体の薄幅化を図ることができず、かえって幅が厚くなる恐れがある。また、ファンモータＤの冷却に関しては、一切考慮が払われていない。
また、送風ファンＢと熱交換器コアＡとの間にモータステーが配置されていないため、従来同様、ファン、モータ間にある程度の隙間を確保しないと冠水時等において送風ファンの歪みによる熱交換器コアＡの破損を抑制することができない。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、その目的は、
（１）冷却装置全体の幅方向（車両の前後方向）の厚さを薄くしスペース有効活用を図り、特に車両においては、車室内空間の拡大の要求に対応を図ること。
（２）１つのモータで複数のファンを駆動することを可能とし、駆動部の小型化、軽量化を図ること。
（３）ファンによる騒音を抑制しつつモータの高回転化によってモータ効率の向上を図ること。
（４）ファンボスを小型化し、風速分布悪化の抑制を図ること。
（５）ファン効率等の改善につながる２重反転ファンの搭載を容易とすること。
（６）冠水時等におけるファンブレードによる冷却装置の破損の防止を図ること。
等であり、これらの目的を達成することができる冷却装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、前記課題を解決するための手段として、特許請求の範囲の各請求項に記載の冷却装置を提供する。
請求項１に記載の冷却装置は、熱交換器コアに対向して並列に配置した複数の送風ファンと、この複数の送風ファンを回転駆動する単一の駆動モータとを備え、熱交換器コアに平行に延在している駆動モータの回転駆動軸と複数の送風ファンの回転軸とが夫々ギアを介して連結している冷却装置であって、駆動モータを冷却装置のヘッダタンク又はインサート部材に対して車両の左右方向にずらして配置したものであり、これにより、駆動モータとヘッダタンク又はインサート部材とをオーバーラップして配置することができ、冷却装置全体の幅方向（車両前後方向）の厚さを薄くすることができ、その分、車室内空間の拡大を図ることが可能となる。
【０００８】
請求項２の冷却装置は、送風ファンと駆動モータとの間に配置されるシュラウドに、回転駆動軸が貫通すると共に送風ファン負圧側と連通する穴を設け、冷却装置をバイパスし、この穴を通って流れる冷気によって駆動モータを冷却するようにしたものであり、これにより、駆動モータ周囲の雰囲気温度低減が図れると共に、駆動モータの体格を小さくすることができ、軽量化が図れる。
請求項３の冷却装置は、駆動モータの回転駆動軸を送風ファンよりも前方に配置したものであり、これにより、ファンと熱交換器コアとの距離確保と冷却装置全体の薄幅化との両立を図ることが可能となる。
【０００９】
請求項４の冷却装置は、送風ファン側のギアと駆動モータ側のギアとのギア比を１：１〜３にするようにしたものであり、これにより、ファン騒音を上げることなく駆動モータの高回転化が図れると共に、駆動モータの高回転にすることでモータ効率の向上をも図ることができる。また、送風ファンの回転数はギア比によって調整が可能であるので、配置される送風ファンの仕様を同じにしてもうなり音等の騒音の問題が無くなる。更に複数ある送風ファンの回転数を異なるものにすることで同一の送風ファンの使用が可能となり、ファン製作の際の型費の削減が図れる。
請求項５の冷却装置は、送風ファンとして２重反転ファンを使用したものであり、これにより、ファン効率（出力／入力）を改善することができる。
【００１０】
請求項６の冷却装置は、ギアを収容するギアボックスが取り付けられるステーを、熱交換器コアと送風ファンとの間に配置したものであり、これにより、車両の冠水時等における送風ファンの変形に伴う熱交換器コアの破損を抑制することができる。
請求項７の冷却装置は、駆動モータを車両の構造材である一方のサイドメンバの下に配置したものであり、これにより、車両エンジン室内のスペース有効利用を図ることが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、図面に従って本発明の実施の形態の冷却装置について説明する。なお本発明の以下の説明では、冷却装置として車両用空調装置のコンデンサ（第１熱交換器）とエンジン冷却用のラジエータ（第２熱交換器）とが直列に配置されたものとして説明しているが、単独の冷却装置或いは他の冷却装置でも利用可能なものである。図１は、本発明の実施形態の冷却装置の上面視図であり、図２は、図１の冷却装置の側面視図である。本発明の冷却装置では、枠体としてのシュラウド３内にコンデンサ（第１熱交換器）１とラジエータ（第２熱交換器）２とが空気の流れに沿って直列に配置されており、かつその後方にラジエータ２と対向して複数（図１では２個）の送風ファン４が並列に配置されている。そして、この複数の送風ファン４は、単一の駆動モータ５によって回転駆動されるようになっている。
【００１２】
ラジエータ２は、並列に配置され、内部をエンジン冷却水が流通する複数のチューブとこれらチューブ間に設けられるフィンとより構成される熱交換器コア２１と、チューブの両端に配設され、流体を分配集合させるヘッダタンク２２と、熱交換器コア２１を保護するために、熱交換器コア２１の両側端にチューブと平行に設けられるインサート部材２３とから構成されている。即ち、ヘッダタンク２２とインサート部材２３の位置関係は、ヘッダタンク２２が上下方向に設けられている場合にはインサート部材２３は左右方向に設けられており、互いに直交して配置されている。
コンデンサ１も、基本的にはラジエータ２と同様の構成をしており、熱交換器コア１１、ヘッダタンク１２及びインサート部材１３とから構成されている。
【００１３】
駆動モータ５は、図１においてはラジエータ２のヘッダタンク２２に対して車両の左右方向に距離Ａ（オフセット分）だけずらして設置している。駆動モータ５の回転駆動軸５１は、送風ファン４の前方で、シュラウド３を貫通して、熱交換器コア２１に平行に延在している。即ち、図１では、回転駆動軸５１は、チューブの長手方向に沿って延在している。しかしながら、車両の左右方向にインサート部材２３が設けられ、車両の上下方向にヘッダタンク２２が設けられたものにおいて、ラジエータ２のインサート部材２３に対して車両の左右方向にずらして駆動モータ５を設置するようにしてもよい（図５（ｂ）を参照）。この場合では、駆動モータ５の回転駆動軸５１は、熱交換器コア２１に平行し、チューブの長手方向に対して直交する方向に延在することになる。このように、駆動モータ５はヘッダタンク２２又はインサート部材２３に対して車両の左右方向にずらして設置しているので、図１に示すように両者のオーバーラップ分Ｂだけは、少なくとも冷却装置全体の厚さを薄くすることができる。
【００１４】
駆動モータ５に近い送風ファン４と駆動モータ５に配置されたシュラウド３には、回転駆動軸５１が貫通する穴３ａが設けられている。この穴３ａの大きさは、コンデンサ１及びラジエータ２等の冷却装置をバイパスして、回転駆動軸５１が貫通している穴３ａの隙間を通って送風ファン４の負圧側に導かれる冷気が、駆動モータ５を冷却するのに十分な量だけ通過する程の大きさが好ましい。
【００１５】
また、駆動モータ５の回転駆動軸５１には、それぞれの送風ファン４と対応する位置に送風ファン４の回転軸４１と連結するための主動側ギア５２が固定されて設けられている。この主動側ギア５２は、例えば螺旋歯車や傘歯車等が使用される。
【００１６】
図３の送風ファンの拡大図に示されるように、送風ファン４の回転軸４１は、駆動モータ５の回転駆動軸５１とは直交しており、その端部に従動側ギア４２が固定されている。従動側ギア４２は、主動側ギア５２と噛合しており、これによって、駆動モータ５の回転駆動力が、送風ファン４の回転軸４１に伝達され、送風ファン４が回転するように構成されている。従動側ギア４２も、螺旋歯車や傘歯車等の歯車が適宜使用される。回転軸４１は、ギアボックス６に軸受４３を介して回転可能に支持されている。このギアボックス６は、従動側ギア４２と共に主動側ギア５２をも収容しており、回転軸４１と同様に回転駆動軸５１をも軸受５３を介して回転可能に支持している。ギアボックス６は、シュラウド３に架け渡されたステー３１に取り付けられている。このステー３１は、ラジエータ２の熱交換器コア２１と送風ファン４との間に配置されている。
【００１７】
主動側ギア５２と従動側ギア４２とのギア比は、１（主動側ギア）：１〜３（従動側ギア）の範囲で任意に選択できるようにしている。したがって、複数ある送風ファンの回転数を異ならせることも可能である。また、駆動モータの回転数を減速するギア比を選択することも可能である。
【００１８】
図４は、本発明の実施形態の冷却装置の背面視図である。但し、ラジエータ２及びコンデンサ１は省略している。図４に示されるように本実施形態では、駆動モータ５は車両の構造材であるサイドメンバ７の一方の下に配置されている。即ち、冷却装置における駆動モータ５の部分をサイドメンバ７の下に配置することで、車両のエンジン室内のスペースを有効に活用することができる。シュラウド３は、両サイドメンバ７に取り付けられている。
【００１９】
上記構成よりなる本実施形態の作用効果について、図５〜７等を使用して以下に説明する。図５（ａ）は、冷却装置のヘッダタンク１２，２２と駆動モータ５とが干渉した配置関係にある場合の冷却装置全体の厚みが増加することを説明する図である。即ち、両者が干渉する分Ｃだけ、熱交換器コア１１，２１と駆動モータ５の回転駆動軸５１と間隔Ｄが広くなっており、冷却装置全体の厚みを増すことになる。
これに対して、図５（ｂ）に示すように、冷却装置のインサート部材１３，２３と駆動モータ５とを互いに左右方向にずらして配置した場合は、両者は互いに干渉することもなく、熱交換器コア１１，２１と駆動モータ５の回転駆動軸５１との間隔Ｄが狭くなり、冷却装置全体の厚みを薄くすることが可能となる。なお、図５（ｂ）では、送風ファン４のファンボス４５の径を図５（ａ）と略同じ長さにしているが、このファンボス４５の径も小さくし、ブレード４４をその分だけ長くすることもできる。
【００２０】
図６は、従来のモータ駆動の場合（ａ）と本発明のギア駆動（ギア比１：２）の場合（ｂ）との送風機の駆動部体格の減少（薄幅化への貢献度）を数値でもって示したものである。従来のように個々の送風ファン４をそれぞれ独立した個別の駆動モータ４で駆動する場合には、駆動モータ４の円筒状ケースとして幅６８mm、外径１０３φのケースが必要であったが、本実施形態のようにギア４２，５２を使用して送風ファン４を駆動する場合には、円筒状ギアボックス６として幅４２mm、外径４１φのギアボックスが必要であるのみである。したがって、送風ファン４の駆動部の体格の幅（車両前後方向）を、６８−４２＝２４mmだけ小さくすることができ、このことも冷却装置全体の薄幅化に寄与することができる。
また、送風ファン４の駆動部の体格を小さくできるので、ファンボス４５の大きさも従来より小さくすることができ、風速分布の悪化を抑制することも可能となる。
【００２１】
図７は、モータの回転数とモータ効率との関係を示すグラフである。図７から解るように、従来においては、ファン騒音より送風ファンの駆動モータの回転数は２０００rpm程度かそれ以下で使用されており、非常にモータ効率の悪い領域で使用していた。本実施形態では、ギア比を適宜選択することで、ファン騒音を上げることなく駆動モータ５の回転数を高回転化し、モータ効率の向上を図ることができる。即ち、モータを高回転にすると、低トルクのモータとなり、巻き線数Ｌを減らすことができ、また通電抵抗Ｒを減らすことができる。その結果、モータ効率の向上が図れるものである。
【００２２】
以上説明したのに加えて、本実施形態では、シュラウド３に送風ファンの負圧側と連通する穴３ａを設けて、熱交換器コアをバイパスさせて冷気を強制循環させ、この冷気で駆動モータ５を冷却することができるので、車両のアイドル時においても、駆動モータの雰囲気温度の低減が図れると共に、その体格も縮小できる。
また、ステー３１が熱交換器コア１１，２１と送風ファン４との間に配置されることで、車両の冠水時等において、水圧によって送風ファン４のブレードが変形し、熱交換器コア１１，２１が破損されるのを抑制することができる。
このように本実施形態の冷却装置は、種々の作用効果を奏するものである。
【００２３】
図８は、本発明の別の実施例を示すものであり、送風ファン４として２重反転ファン８を使用したものである。この２重反転ファン８自体は、既に公知のものである。即ち、駆動モータ５の回転駆動軸５１に２つの相反する方向（正方向と逆方向）に回転する送風ファン８Ａ，８Ｂがギアを介して連結されている。それぞれの送風ファン８Ａ，８Ｂは、先の送風ファン４と同様の方法で、回転駆動軸５１に連結している。この２重反転ファン８を使用した場合は、ファン効率（入力に対する出力比）が改善される。その他の構成については、先の実施形態と同様であるので説明を省略する。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の実施の形態の冷却装置の上面視図である。
【図２】本発明の実施の形態の冷却装置の側面視図である。
【図３】図１における送風ファン部の拡大図である。
【図４】本発明の実施の形態の冷却装置の背面視図である。
【図５】駆動モータとヘッダタンク又はインサート部材とのオフセット配置に対する説明図である。
【図６】従来のモータ駆動（ａ）と本発明のギア駆動（ｂ）との駆動部体格を説明する図である。
【図７】モータ回転数とモータ効率との関係を示すグラフである。
【図８】別の実施例である２重反転ファンを説明する図である。
【図９】従来の冷却装置の側面図である。
【符号の説明】
【００２５】
１    コンデンサ（第１熱交換器）
２    ラジエータ（第２熱交換器）
１１，２１    熱交換器コア
１２，２２    ヘッダタンク
１３，２３    インサート部材
３    シュラウド
３ａ    穴
３１    ステー
４    送風ファン
４１    回転軸
４２    ギア
４３    軸受
４５    ファンボス
５    駆動モータ
５１    回転駆動軸
５２    ギア
６    ギアボックス
７    サイドメンバ
８    ２重反転ファン
【図１】
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【図２】
2006145177.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
2006145177.tif 000008
【図７】
2006145177.tif 000009
【図８】
2006145177.tif 000010
【図９】
2006145177.tif 000011