(57)【要約】【課題】制御装置を均一に冷却することができる送風機を提供する。【解決手段】熱交換器（２）の内部を流れる媒体を冷却する冷却風を発生する軸流式の冷却用ファン（２０）と、冷却用ファン（２０）を駆動する電動モータ（３０）と、電動モータ（３０）の回転数を制御するための半導体スイッチング素子を内蔵する制御装置（４０）と、を備え、制御装置（４０）に設けられ、半導体スイッチング素子からの熱を放熱する放熱部（５２Ａ）が、冷却用ファン（２０）のファンブレード（２２）の外径内部位にファンブレード（２２）側へ突出するように配置される送風機であって、放熱部（５２Ａ）は、その突出長さがファンブレード（２２）の根元側から先端側へ向けて短くなっている。【選択図】図１
2009167883.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱交換器（２）の内部を流れる媒体を冷却する冷却風を発生する軸流式の冷却用ファン（２０）と、
当該冷却用ファン（２０）を駆動する電動モータ（３０）と、
当該電動モータ（３０）の回転数を制御するための半導体スイッチング素子を内蔵する制御装置（４０）と
を備え、前記制御装置（４０）に設けられ、前記半導体スイッチング素子からの熱を放熱する放熱部（５２Ａ）が、前記冷却用ファン（２０）のファンブレード（２２）の外径内部位に前記ファンブレード（２２）側へ突出するように配置される送風機であって、
前記放熱部（５２Ａ）は、その突出長さが前記ファンブレード（２２）の根元側から先端側へ向けて短くなっていることを特徴とする送風機。
【請求項２】
前記放熱部（５２Ａ）は、側面視においてその突出先端を結んで形成される仮想先端線（Ｌ１）が、前記ファンブレード（２２）の前記放熱部（５２Ａ）と対向する側の端部の回転軌跡線（Ｌ２）に沿うように形成されていることを特徴とする請求項１に記載の送風機。
【請求項３】
前記放熱部（５２Ａ）は、ピン形状をなし、前記制御装置（４０）に複数形成されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の送風機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば、車両エンジン冷却用の熱交換装置に用いられる送風機に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、車両用空調装置の熱交換装置（熱交換器＋送風機）として、特許文献１に示されるように、ラジエータやコンデンサ等の熱交換器に冷却用ファンが設けられ、この冷却用ファンを駆動する電動モータの回転数を制御するために、半導体スイッチング素子を内蔵する制御装置を備えるものが知られている。そして、この制御装置には、半導体スイッチング素子から発生する熱の放熱を促進するように、ファン側に同一長さで突出した複数の放熱フィン（ヒートシンク）が設けられている。
【特許文献１】特開２００５−１６３７５８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
こうした制御装置は、上記特許文献１に記載されるように、放熱フィン（ヒートシンク）が、冷却用ファンのファンブレードよりも径方向外側部位にファンシュラウドを貫通するように配置される場合もあれば、冷却ファン後流の空気によって制御装置を冷却するように、ファンブレードの後流側かつファンブレードの外径内側部位に配置するようにしたものある。
【０００４】
こうした放熱フィン（ヒートシンク）は、一般に、制御装置のファンブレードに対向する面の全面に亘って同一長さで複数突出している。ここで、ファンブレードの径方向外側部位（先端側部位）は、径方向内側部位（根元側部位）より周速（風速）が大きく、径方向内側部位よりも径方向外側部位の方が冷却能力に長けている。このため、同一長さの放熱フィン（ヒートシンク）が形成されていると、径方向外側部位に対応する制御装置の部位と、径方向内側部位に対応する制御装置の部位とで冷却効果のアンバランスが生じるという問題があった。
【０００５】
上記問題に鑑み、本発明の目的は、制御装置を均一に冷却することができる送風機を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は上記目的を達成するために、以下の技術的手段を採用する。
【０００７】
請求項１に記載の発明では、熱交換器（２）の内部を流れる媒体を冷却する冷却風を発生する軸流式の冷却用ファン（２０）と、冷却用ファン（２０）を駆動する電動モータ（３０）と、電動モータ（３０）の回転数を制御するための半導体スイッチング素子を内蔵する制御装置（４０）とを備え、制御装置（４０）に設けられ、半導体スイッチング素子からの熱を放熱する放熱部（５２Ａ）が、冷却用ファン（２０）のファンブレード（２２）の外径内部位にファンブレード（２２）側へ突出するように配置される送風機であって、放熱部（５２Ａ）は、その突出長さがファンブレード（２２）の根元側から先端側へ向けて短くなっていることを特徴とする。
【０００８】
本構成によれば、周速（風速）が大きく放熱（冷却）能力に長けている径方向外側部位における放熱部（５２Ａ）を短く、径方向外側部位と比べて周速（風速）が小さく放熱（冷却）能力に劣る径方向内側部位における放熱部（５２Ａ）を長くすることで冷却能力が均一化される。すなわち、制御装置（４０）をファンブレード（２２）の径方向において万篇なく均一に冷却することができる。これにより、制御装置（４０）内での発熱体の配置において制限を受けることもなく、発熱体の配置自由度を向上させることができる。
【０００９】
請求項２に記載の発明では、放熱部（５２Ａ）は、側面視においてその突出先端を結んで形成される仮想先端線（Ｌ１）が、ファンブレード（２２）の放熱部（５２Ａ）と対向する側の端部の回転軌跡線（Ｌ２）に沿うように形成されていることを特徴とする。
【００１０】
組付時におけるファンブレード（２２）の回転軸方向の厚みは、冷却用ファン（２０）のボス部にファンブレード（２２）の形状が風流れを考慮した曲面に形成・配置される結果、根元側に比べ先端側の方が大きくなっている場合がある。
【００１１】
このような場合、ファンブレード（２２）の厚みの小さい（薄い）根元側に対向する部位における放熱部（５２Ａ）の突出長さを長くし、ファンブレード（２２）の厚みの大きい先端側に対向する部位における放熱部（５２Ａ）の突出長さを短くすることで、搭載スペースを効率的に活用することができる。本構成によれば、放熱部（５２Ａ）の突出先端を結んで形成される仮想先端線（Ｌ１）がファンブレード（２２）の端部の回転軌跡線（Ｌ２）に沿っているため、搭載の無駄無く制御装置（４０）を配置することができる。
【００１２】
請求項３に記載の発明では、放熱部（５２Ａ）は、ピン形状をなし、制御装置（４０）に複数形成されていることを特徴とする。
【００１３】
軸流式の冷却用ファン（２０）の送風においては、回転軸方向に加えて旋回方向の流れが発生する。このため、本構成のように、放熱部（５２Ａ）がピン形状であると、ピンの隙間を抜けるようにして、冷却風が流れやすくなり、確実に冷却風を放熱部（５２Ａ）に当てることができ、放熱部（５２Ａ）での放熱（冷却）能力を向上させることができる。
【００１４】
なお、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態記載の具体的手段との対応関係を示すものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
（第１実施形態）
本発明の第１実施形態について、図１、図２を参照して説明する。図１は、本発明の第１実施形態である送風機３を備える熱交換装置１を示す側面模式図である。図１に示すように、熱交換装置１は、ラジエータ２（熱交換器）と送風機３とを備えており、自動車用エンジン（図示略）の冷却水を冷却するものである。なお、熱交換装置１の車両搭載時における関係から、図１における左側を車両方向前側（以下、単に「前側」とする。）とし、図１における右側を車両方向後側（以下、単に「後側」とする。）とする。そして、図１における上下方向を上下方向として以下説明する。
【００１６】
ラジエータ２は、チューブ（図示略）の長手方向が上下方向を向くようにして複数配列されると共に、各チューブの間に放熱用のフィンが介在されることで形成されるコア部（図示略）を有し、このチューブの長手方向両端部が一対のタンク、すなわち、上タンク（図示略）および下タンク（図示略）に接続される、いわゆるバーチカルフロータイプのラジエータである。
【００１７】
ラジエータ２は、車両エンジンルーム内のエンジンの前側に搭載され、ここではエンジンからの冷却水は、上タンクから流入し、コア部のチューブ内を上側から下側に向けて流れ下タンクから流出してエンジンに戻るようになっている。
【００１８】
送風機３は、主にファンシュラウド１０、冷却用ファン２０、電動モータ３０、電動モータ３０に一体に形成される制御装置４０からなる。送風機３は、ファンシュラウド１０の外周部に設けられた複数の取付部（図示略）によって、冷却用ファン２０の回転軸が水平方向を向くように、ラジエータ２のエンジン側（後側）に固定され、ラジエータ２のコア部に冷却用の空気を送風するようになっている。この送風機３は、車両のグリル側からエンジン側に向けて、すなわちラジエータ２のコア部からファンシュラウド１０側に送風空気を吸引する、いわゆる吸込み式の電動送風機である。
【００１９】
ファンシュラウド１０は、概略外形がラジエータ２のコア部に対応した横長の矩形状であり、例えばガラス繊維を含有するポリプロピレン樹脂材からなる。
【００２０】
送風ファンである冷却用ファン２０は軸流式のファンであり、扁平有底筒状をなすボス部２１の周方向（回転軸を中心とする回転方向）に、複数のブレード２２が相互に離間しつつ放射状に延びるように形成されている。
【００２１】
電動モータ３０は、例えばフェライト式の直流モータであり、本体部３１をなす筒状のハウジングの内周面に固定子としてのフェライト磁石が固定され、さらにその内側に回転子としてのアーマチャ（コイル）が回転可能に装着されている。電動モータ３０は、ファンシュラウド１０のモータ保持部（図示略）に固定されている。
【００２２】
制御装置４０は、電動モータ３０の本体部３１の上方に、本体部３１と一体に設けられている。そして、制御装置４０は、半導体スイッチング素子を内蔵しており、この半導体スイッチング素子の作動によって、電動モータ３０に供給する電流のＯＮ−ＯＦＦ時間の比率を変化させて平均電流値を可変するものである。
【００２３】
さらに、制御装置４０の前面（冷却用ファン２０側の面）には、半導体スイッチング素子から発生する熱を放熱するためのヒートシンク５０Ａが、制御装置４０の前面に接するように取り付けられている。図２は、制御装置４０およびヒートシンク５０Ａを示す斜視図である。図２に示すように、ヒートシンク５０Ａは、制御装置４０の後面外形より僅かに小さい矩形状をなす薄板状の基板５１を有し、この基板５１上の全面に亘って、複数のピン状のフィン部材５２Ａが所定間隔を空けて前側（冷却用ファン２０側）に突出形成されている。そして、フィン部材５２Ａは、その突出方向が冷却風流れ（図１において矢印で示す右方向）と一致するように配置されている。
【００２４】
各フィン部材５２Ａの突出長さは、より上側に配置されるフィン部材５２Ａほど短くなっている（最下端のフィン部材５２Ａの突出長さＷ１＞最上端のフィン部材５２Ａの突出長さＷ２）。これにより、フィン部材５２Ａの突出先端を結んでできる仮想先端線Ｌ１が、側面視において下端（ブレード２２の根元側）から上端（ブレード２２の先端側）へ向けて右上がりの斜めのラインを描くようになっており、ブレード２２の後端部が描く回転軌跡線Ｌ２に沿う平行なラインとなっている。なお、フィン部材５２Ａの突出先端とブレード２２との間には所定のクリアランスＣが形成されている。
【００２５】
上記構成による熱交換装置１が作動した際には、図１に矢印で示すように冷却用ファン２０によって発生した冷却風が、フィン部材５２Ａ同士の間を通り抜けて良好にフィン部材５２Ａに当たることで半導体スイッチング素子で発生した熱をフィン部材５２Ａによって放熱して、制御装置４０を冷却することができる。
【００２６】
ブレード２２の径方向外側部位（先端側部位）は、径方向内側部位（根元側部位）より周速（風速）が大きく、径方向内側部位よりも径方向外側部位の方が放熱（冷却）能力に長けている。このため、径方向外側部位（先端側部位）に位置するフィン部材５２Ａの突出長さが短くても十分な冷却能力を得ることができる。本実施形態によれば、放熱（冷却）能力に長けている径方向外側部位におけるフィン部材５２Ａを短く、径方向外側部位と比べて放熱（冷却）能力に劣る径方向内側部位におけるフィン部材５２Ａを長くすることで制御装置４０の前面での冷却能力が均一化される。これにより、制御装置４０内でのスイッチング素子等の発熱体の配置において制限を受けることなく、発熱体の配置自由度を向上させることができる。
【００２７】
さらに、ブレード２２の前後厚みの小さい（薄い）根元側に対向する部位におけるフィン部材５２Ａの突出長さを長くし、ブレード２２の前後厚みの大きい先端側に対向する部位におけるフィン部材５２Ａの突出長さを短くすることで、搭載スペースを無駄無く効率的に活用することができる。
【００２８】
（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態について図３を参照して説明する。図３は、第２実施形態における制御装置４０およびヒートシンク５０Ｂを示す斜視図である。なお、本実施形態では、第１実施形態と共通する構成部材には第１実施形態と同様の符号を付している。本実施形態では、フィン部材５２Ｂの形状が上記第１実施形態とは異なっており、以下、相違部分であるフィン部材５２Ｂについて説明する。
【００２９】
図３に示すように、本実施形態のフィン部材５２Ｂは、薄板形状をなしており、上下方向に所定間隔を空けて積層状態に形成されている。そして、フィン部材５２Ｂの板面が冷却風の流れ方向（図１において矢印で示す右方向）と一致するように配置されている。
【００３０】
各フィン部材５２Ｂの突出長さは、より上側に配置されるフィン部材５２Ｂほど長くなっている。これにより、フィン部材５２Ｂの突出先端を結んでできる仮想先端線Ｌ１が、側面視において下端（ブレード２２の根元側）から上端（ブレード２２の先端側）へ向けて右上がりの斜めのラインを描くようになっており、ブレード２２の後端部が描く回転軌跡線Ｌ２（図１参照）に沿う平行なラインとなっている。
【００３１】
本実施形態においては、冷却用ファン２０によって発生した冷却風が、各フィン部材５２Ｂ同士の上下間に形成される空間を通り抜けて良好にフィン部材５２Ｂに当たることで半導体スイッチング素子で発生した熱をフィン部材５２Ｂによって放熱し、上記第１実施形態と同様に、制御装置４０の前面をブレード２２の径方向において均一に冷却することができる。
【００３２】
（その他の実施形態）
上記第２実施形態では、フィン部材５２Ｂを、板面がラジエータ２から冷却用ファン２０への冷却風の流れ方向（図１において矢印で示す右方向）と一致する板状部材として形成したが、制御装置４０が配置されるブレード２２の後流部位における風流れに沿うように、滑らかな曲面状をなす板状部材として形成しても良い。
【００３３】
または、冷却風が効率的にフィン部材５２Ｂに当たる範囲であれば、板面がラジエータ２から冷却用ファン２０への冷却風の流れ方向（図１において矢印で示す右方向）に直交する方向と一致する板状部材として構成しても良い。この場合、側面視において三角形状もしくは台形形状をなすフィン部材を奥行き方向（図１において紙面に直交する方向）に複数枚設ける構成として実施することができる。
【００３４】
上記各実施形態では、ブレード２２の形状が、側面視において根元側から先端側へ向けて厚みが大きくなる先端厚設計となっているが、側面視において根元側から先端側へ向けて厚みが小さくなる先端薄設計のブレードとして実施しても良い。この場合であっても、径方向外側部位におけるフィン部材を短く、径方向外側部位と比べて放熱（冷却）能力に劣る径方向内側部位におけるフィン部材を長くすることで制御装置４０の前面での冷却能力を均一化することができる。
【００３５】
上記各実施形態では、制御装置４０が電動モータ３０と一体型のタイプとして説明したが、制御装置４０の設置部位が、ブレード２２の外径内側であれば、電動モータ３０と別体式の制御装置４０に本発明を適用することができる。
【００３６】
上記各実施形態では、制御装置４０を電動モータ３０の本体部３１の上側に設けたが下側に設けても良い。この場合、フィン部材５２Ａ，５２Ｂは、上側（ブレード２２の根元側）から下側（ブレード２２の先端側）へ向けて徐々に突出長さが短くなるように形成される。
【００３７】
さらに、上記各実施形態では、送風機３を吸込み式のものとして説明したが、電動モータ３０側からラジエータ２のコア部に送風空気を押しこむ押込み式のものに適用しても良い。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本発明の第１実施形態である送風機を備える熱交換装置を示す側面模式図である。
【図２】制御装置およびヒートシンクを示す斜視図である。
【図３】第２実施形態における制御装置およびヒートシンクを示す斜視図である。
【符号の説明】
【００３９】
１  熱交換装置
２  ラジエータ（熱交換器）
３  送風機
２０  冷却用ファン
２２  ブレード（ファンブレード）
４０  制御装置
５０Ａ，５０Ｂ  ヒートシンク
５１  基板
５２Ａ，５２Ｂ  フィン部材（放熱部）
Ｌ１  仮想先端線
Ｌ２  回転軌跡線
【図１】
2009167883.tif 000003
【図２】
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【図３】
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