(57)【要約】  本発明は、ブロワロータ（９）に設けられた第１のファンホイール（１４）を少なくとも部分的に半径方向で取り囲む圧力上昇渦巻き体（１）と、ブロワロータ（９）を駆動する電動モータ（２４）とを有する、特に車両における空調装置に用いられるブロワモジュール（１３）に関する。本発明の構成では、ブロワロータ（９）が、吸込みユニット（４）を有しており、該吸込みユニット（４）が、冷却空気を電動モータ（２４）内へ圧送するために設計されている。
2012524200.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ブロワロータ（９）に設けられた第１のファンホイール（１４）を少なくとも部分的に半径方向で取り囲む圧力上昇渦巻き体（１）と、ブロワロータ（９）を駆動する電動モータ（２４）とを有する、特に車両における空調装置に用いられるブロワモジュール（１３）において、ブロワロータ（９）が、吸込みユニット（４）を有しており、該吸込みユニット（４）が、冷却空気を電動モータ（２４）内へ圧送するために設計されていることを特徴とするブロワモジュール。
【請求項２】
ブロワロータ（９）の吸込みユニットが、第２のファンホイール（４）を有しており、該第２のファンホイール（４）が、圧力上昇渦巻き体（１）から電動モータ（２４）を通じて再び圧力上昇渦巻き体（１）内へ冷却空気を圧送する冷却空気循環路を形成するために設計されている、請求項１記載のブロワモジュール。
【請求項３】
ブロワロータ（９）が、ラジアルコンプレッサとして構成されている、請求項１または２記載のブロワモジュール。
【請求項４】
吸込みユニットが、第２のファンホイール（４）によって、ブロワロータ（９）と圧力上昇渦巻き体（１）との間のギャップを通じて、ブロワロータ（９）の下方に存在するブロワ内室を介して、電動モータ（２４）のコイル（７）と磁石（６）との傍らを通って第２のファンホイール（４）に冷却空気を吸い込むために設計されており、しかも第２のファンホイール（４）の上方で冷却空気の流れを変向させかつ冷却空気の流れを第１のファンホイール（１４）に通して半径方向外側へ向かって圧力上昇渦巻き体（１）内に戻し案内するために、第２のファンホイール（４）の上方に案内ジオメトリ（５）が配置されている、請求項１または３記載のブロワモジュール。
【請求項５】
第２のファンホイール（４）が、３ブレード式に構成されている、請求項２から４までのいずれか１項記載のブロワモジュール。
【請求項６】
第１のファンホイール（１４）と第２のファンホイール（４）とブロワロータ（９）とが一体に形成されている、請求項２から５までのいずれか１項記載のブロワモジュール。
【請求項７】
第２のファンホイール（４）が、主としてプラスチックから製作されている、請求項２から６までのいずれか１項記載のブロワモジュール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ブロワロータに設けられた第１のファンホイールを少なくとも部分的に半径方向で取り囲む圧力上昇渦巻き体（Druckerhoehungsspirale）と、ブロワロータを駆動する電動モータとを有する、特に車両における空調装置に用いられるブロワモジュールに関する。
【０００２】
背景技術
車両における車室は、空気調整のためや、乗り心地および走行安全性の向上のために通気システムにより通気される。通気システムには、暖房装置および／または空調装置が接続されている。車室内に空気を圧送するためには、通気システムにブロワモジュールが接続されている。このブロワモジュールは車両の周辺環境から新空気を吸い込み、こうして吸い込まれた空気を所望の温度にもたらすために、暖房装置および／または空調装置に通す。車両内室を通って流れる空気は、たいていホイールハウス上のリヤシェルフに設けられた複数の通気スリットを通じて、車両内室から導出される。
【０００３】
通気システムに接続されたブロワモジュールは通常、電動モータにより駆動されるラジアルコンプレッサとして構成されている。電動モータはこの場合、その構造上、ブロワモジュールに組み込まれている。電動モータ、とりわけその温度臨界的なコンポーネント、たとえばコイルまたは磁石を冷却するためには、通常、車両内室のための既に圧縮された空気流から空気が冷却目的のために分岐される。このことには、作業点ならびにブロワモジュールの効率にも不都合な影響が与えられるという欠点がある。特に臨界的な作業点において、たとえばブロワモジュールがオーバブローされる際に、電動モータおよびその温度臨界的な構成部分が十分に冷却空気を受け取れなくなる。「ブロワモジュールのオーバブロー（Ueberblasen）」とは、ブロワモジュールによって発生させることのできる圧力が、ブロワモジュールの流入部と流出部との間に生じる圧力差よりも小さくなる場合を意味する。このような運転状態は、車両が高い走行速度で運動させられ、かつ／または車両ウィンドガラスが大きく開かれている場合に生じる。車両が高い走行速度で運動させられると、ブロワモジュールの流入部における圧力が高い走行速度によって高められる。車両ウィンドガラスが開かれていると、車両内室における圧力減少が生ぜしめられる。その結果、ブロワモジュールの入口と出口とに生じる圧力差が増大され、そしてこの圧力差が、ブロワモジュールによって形成された圧力よりも大きくなると、ブロワモジュールはオーバブローされた状態に陥る。オーバブローされた状態はブロワモジュールにとっては、高められた負荷にもかかわらず電動モータが、減じられた冷却空気流量しか受け取れなくなるという結果を招く。このことは、電動モータの温度臨界的なコンポーネントの過剰加熱を招く。
【０００４】
発明の開示
本発明の課題は、臨界的な作業点においても電動モータに冷却のための十分な空気を供給するように設計されているブロワモジュールを提供することである。
【０００５】
この課題は、請求項１に記載のブロワモジュールにより解決される。請求項２以下には、有利な構成が記載されている。
【０００６】
本発明によれば、ブロワモジュールが、冷却空気を電動モータ内へ圧送するように設計されている吸込みユニットを有していることにより、ブロワモジュールの電動モータの温度臨界的なコンポーネントの過熱を回避することができることが判った。
【０００７】
冷却空気を電動モータ内へ圧送するための吸込みユニットにより、ブロワモータの作業点とは十分に無関係に、つまりブロワモータの作業点の影響をほとんど受けることなく、電動モータを冷却することができるので、ブロワモジュールのオーバブローされた状態においても、たとえばコイルまたは磁石のような臨界的なコンポーネントの過熱が回避される。
【０００８】
本発明の有利な構成では、ブロワロータの吸込みユニットが、第２のファンホイールを有しており、該第２のファンホイールが、圧力上昇渦巻き体から電動モータを通じて再び圧力上昇渦巻き体内へ冷却空気を圧送する冷却空気循環路を形成するために設計されている。このことには次のような利点がある。すなわち、電動モータを一層高い回転数で運転することができるので、空気流の、ブロワモジュールにより圧送された質量流が高められる。
【０００９】
本発明の別の有利な構成では、吸込みユニットが、第２のファンホイールによって、ブロワロータと圧力上昇渦巻き体との間のギャップを通じて、ブロワロータの下方に存在するブロワ内室を介して、電動モータのコイルと磁石との傍らを通って第２のファンホイールに冷却空気を吸い込むために設計されている。この場合、第２のファンホイールの上方で冷却空気の流れを変向させて冷却空気の流れが第１のファンホイールを通って半径方向外側へ向かって圧力上昇渦巻き体内に戻し案内されるようにするために、第２のファンホイールの上方に案内ジオメトリ、すなわちこのような流れ変向もしくは流れ案内を行う特別な幾何学的形状を備えた流れ案内部もしくは流れ変向部が配置されている。こうして、圧力上昇渦巻き体から圧縮された空気が取り出されなくなるので、ブロワモジュールはその最大圧送出力に合わせて設計可能となり、したがって、圧送された空気から冷却空気が分岐されるようなブロワモジュールよりも小さな構成スペースしか必要としない。
【００１０】
本発明のさらに別の有利な構成では、第１のファンホイールと第２のファンホイールとブロワロータとが一体に形成されている。このことには、第１のファンホイールと第２のファンホイールとブロワロータとが、たとえば射出成形によって１回の製造ステップで製造可能となるという利点がある。
【００１１】
以下に、本発明の実施形態を図面につき詳しく説明する。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明によるブロワモジュールをロータ軸線に沿って断面した概略的な断面図である。
【図２】本発明によるブロワモジュールのブロワロータの概略的な３Ｄ断面図である。
【図３】本発明によるブロワモジュールのブロワロータの下面を示す平面図である。
【図４】本発明によるブロワモジュールのブロワロータの上面を示す平面図である。
【００１３】
図１には、ブロワモジュール１３をロータ軸線２０に沿って断面した断面図が示されている。図面中、冷却空気流は矢印によりシンボル化されており、流れ方向は矢印方向により示されている。ブロワモジュール１３はケーシング１０を有しており、このケーシング１０はブロワモジュール１３のコンポーネントを半径方向で取り囲んでいる。ブロワモジュール１３のケーシング１０は複数の取付け開口１１によって車両に取付け可能である。ケーシング１０はその内周面にチャンバ状（室状）の圧力上昇渦巻き体１を有しており（「スクロールケーシング」もしくは「渦巻き形ケーシング」とも呼ばれる）、この圧力上昇渦巻き体１は、第１のファンホイール１４からの加速された空気流を受け容れる。ケーシング１０の中心軸線はロータ軸線２０に沿って配置されている。
【００１４】
さらに、ロータ軸線２０に沿って、ブロワロータ９と、このブロワロータ９を駆動するための電動モータ２４とが配置されている。電動モータ２４はアウタロータとして形成されており、この場合、コイル７はステータ８に配置されている。ステータ８は内側にブロワロータ９のロータシャフト２１のための２つの軸受け２５を有している。ブロワロータ９の下側はベル（鐘）形に形成されていて、取付け部１２によって電動モータ２４の多数の磁石６を有している。ロータシャフト２１はステータ８の中心部を貫いて案内されていて、２つの軸受け２５によって支承されている。磁石６のための取付け部１２に対して周面側において、ブロワロータ９はケーシング１０と共に、ブロワロータ９のベル形の輪郭の下方にブロワ内室２を形成している。
【００１５】
ブロワ内室２は第１のギャップ２３によって圧力上昇渦巻き体１に接続されている。ブロワロータ９の上側の取付け部の範囲には、第２のファンホイール４が取り付けられている。ブロワロータ９と一体に結合されている第２のファンホイール４の上方では、ロータシャフト２１に案内ジオメトリ５、すなわち流れ案内作用を持った幾何学的形状を有する案内部が配置されている。この案内ジオメトリ５の外側輪郭は第１のファンホイール１４の範囲に突入している。第１のファンホイール１４はラジアルコンプレッサとして形成されていて、ブロワロータ９と一体に結合されている。ブロワモジュール１３のケーシング１０はその上方へ向かって開いた側と、この開いた側に配置されたシールリップ２２とによってブロワロータ９の上縁部を取り囲んでいる。ブロワロータ９の電動モータはケーシング１０の下側に電気的な接続部１８を有しており、この電気的な接続部１８は差込み範囲１９を用いてコンタクトされる。
【００１６】
回転させられた状態で、ブロワロータ９は第１のファンホイール１４によってケーシング１０の上側からブロワモジュール１３内へ空気を吸い込む。回転により、空気流は外側へ向かって案内されて、半径方向に加速される。空気流が圧力上昇渦巻き体１に到達すると、動的に存在する圧力は静圧に変換される。電動モータの回転数は通常、車両の運転者または車両の通気設備の制御装置によって制御される。圧力上昇渦巻き体１から空気流は、図示されていない接続部を通って、通気部に接続された装置類、たとえば暖房装置または空調設備の蒸発器へ案内される。
【００１７】
電動モータの高い回転数では、電動モータの温度臨界的なエレメント、たとえばコイルまたは磁石が、冷却を必要とする。この冷却は、圧力上昇渦巻き体１から第１のギャップ２３を介して、ブロワロータ９の下方に設けられたブロワ内室２内へ空気流が案内されることにより達成される。このブロワ内室２から空気流は第２のファンホイール４によって磁石６とコイル７との間を通って上方へ向かって吸い込まれる。第２のファンホイール４により吸い込まれて、空気流は、第２のファンホイール４の上方に設けられた案内ジオメトリ５によってその流れ方向を変向される。この場合、空気流はブロワロータ９の輪郭と案内ジオメトリ５との間の第２のギャップ１７を通って第１のファンホイール１４の範囲へ圧送される。第１のファンホイール１４は加熱された空気流を、車両の周辺からの新しく吸い込まれた空気流と一緒に再び圧力上昇渦巻き体１内へポンプ輸送する。
【００１８】
さらに、電動モータ２４を冷却するための空気流は、第１のファンホイール１４の作業点とは無関係に電動モータ２４に通して案内される。こうして、ブロワロータ９の高い出力消費時でも信頼性の良い冷却が実施される。特に、オーバブローされた状態においても圧力上昇渦巻き体１から冷却空気が吸い込まれることにより、磁石６およびコイル７の信頼性の良い冷却が保証される。電動モータ２４を冷却するために圧縮された空気流からは空気が取り出されないので、ブロワモジュール１３の効率は高められる。第２のファンホイール４の軸方向のファン配置により、作業点とは無関係に、つまり作業点の影響を受けずに、ブロワ内室と、第２のファンホイール４の上方の室との間の圧力差が提供されるので、空気流は電動モータ２４の臨界的な構成部分を流過して流れる。
【００１９】
図２には、本発明によるブロワモジュール１３のブロワロータ９の概略的な３Ｄ断面図が示されている。この場合、ブロワロータ９はこの実施形態では、図１に示したブロワモジュール１３の磁石６なしで図示されている。磁石６はブロワロータ９内で取付け部１２に内周面に沿って配置されている。さらに、ロータシャフト２１は下側でブロワロータ９から突出している。ロータシャフト２１は第２のファンホイール４の範囲でブロワロータ９によって取り囲まれて、この範囲に取り付けられる。また、ロータシャフト２１には、第２のファンホイール４の下流側で空気流を変向するための案内ジオメトリ５、すなわち空気流を変向するための幾何学的形状を備えた案内部が配置されている。
【００２０】
第１のファンホイール１４と、第２のファンホイール４と、取付け部１２と、ブロワロータ９とは、本実施形態では一体に形成されていて、プラスチックから製作されている。特に、一体の製造のためには、射出成形法が適している。取付け部１２における磁石６の遠心力を支持するために、取付け部１２の外面は半径方向に複数の支持エレメント１６を有している。支持エレメント１６は、高められた回転数にさらされても取付け部１２が曲げ上がらないことを確保するので、磁石６はステータ８のコイル７に対して均一な間隔を有している。
【００２１】
図３には、本発明によるブロワモジュール１３のブロワロータ９の下面の平面図が、図４には上面の平面図がそれぞれ示されている。一体に形成されたブロワロータ９は、３ブレード式に形成された第２のファンホイール４を有している。この第２のファンホイール４はブロワロータ９のベル形の下側部分の上部範囲に配置されている。しかし、第２のファンホイールは別個数のファン羽根を有していてもよい。当業者であれば所要空気量に応じて形状および個数の点でファン羽根を適合させることができる。さらに、第２のファンホイール４はロータシャフト２１のための収容部２３を有している。また、電動モータの磁石の取付け部１２のための支持エレメント１６も、ブロワロータ９の下側に配置されている。
【００２２】
当業者にとっては当然ながら、ブロワモジュール１３を通る空気流の前記案内が例示的であることはよく知られているが、しかしこの場合に重要となるのは、電動モータおよびその温度臨界的なコンポーネントが、ブロワモジュール１３により別個に吸込み装置によって電動モータを通って圧送される冷却空気によって冷却されることである。
【図１】
2012524200.tif 000003
【図２】
2012524200.tif 000004
【図３】
2012524200.tif 000005
【図４】
2012524200.tif 000006
【手続補正書】
【提出日】平成24年2月13日(2012.2.13)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ブロワロータ（９）に設けられた第１のファンホイール（１４）を少なくとも部分的に半径方向で取り囲む圧力上昇渦巻き体（１）と、ブロワロータ（９）を駆動する電動モータ（２４）とを有するブロワモジュール（１３）において、ブロワロータ（９）が、吸込みユニット（４）を有しており、該吸込みユニット（４）が、冷却空気を電動モータ（２４）内へ圧送するために設計されていることを特徴とするブロワモジュール。
【請求項２】
ブロワロータ（９）の吸込みユニットが、第２のファンホイール（４）を有しており、該第２のファンホイール（４）が、圧力上昇渦巻き体（１）から電動モータ（２４）を通じて再び圧力上昇渦巻き体（１）内へ冷却空気を圧送する冷却空気循環路を形成するために設計されている、請求項１記載のブロワモジュール。
【請求項３】
吸込みユニットが、第２のファンホイール（４）によって、ブロワロータ（９）と圧力上昇渦巻き体（１）との間のギャップを通じて、ブロワロータ（９）の下方に存在するブロワ内室を介して、電動モータ（２４）のコイル（７）と磁石（６）との傍らを通って第２のファンホイール（４）に冷却空気を吸い込むために設計されており、しかも第２のファンホイール（４）の上方で冷却空気の流れを変向させかつ冷却空気の流れを第１のファンホイール（１４）に通して半径方向外側へ向かって圧力上昇渦巻き体（１）内に戻し案内するために、第２のファンホイール（４）の上方に案内ジオメトリ（５）が配置されている、請求項２記載のブロワモジュール。
【請求項４】
ブロワロータ（９）が、ラジアルコンプレッサとして構成されている、請求項１から３までのいずれか１記載のブロワモジュール。
【請求項５】
第２のファンホイール（４）が、３ブレード式に構成されている、請求項２から４までのいずれか１項記載のブロワモジュール。
【請求項６】
第１のファンホイール（１４）と第２のファンホイール（４）とブロワロータ（９）とが一体に形成されている、請求項２から５までのいずれか１項記載のブロワモジュール。
【請求項７】
第２のファンホイール（４）が、主としてプラスチックから製作されている、請求項２から６までのいずれか１項記載のブロワモジュール。
【請求項８】
当該ブロワモジュールが、車両における空調装置に用いられるブロワモジュール（１３）である、請求項１から７までのいずれか１項記載のブロワモジュール。
【国際調査報告】
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