(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
冷却風の通過により熱交換を行う空冷式車載熱交換器における近接位置に配置されたファンモータと、
円筒状をなし、前記ファンモータの少なくとも一部を覆うように配置され、かつ、前記ファンモータの出力軸に駆動連結されたファンボスと、
前記ファンボスの外周面から外方に延び、回転により冷却風を発生する羽根と、
箱型をなし、その基端部が前記ファンモータにおける冷却風の下流側端面外周部に固定されるとともに、先端側が前記ファンモータの下流側端面外周部から外周側に突出するモータ回転数制御用コントローラと、
前記モータ回転数制御用コントローラの突出部に形成され、前記羽根の径方向における中心の軌跡よりも内方に位置する放熱フィンと
を備えたことを特徴とする電動ファン装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、自動車用ラジエータやカーエアコン用コンデンサ等に装着され、モータにて冷却風をラジエータ等に通過させるとともにコントローラにてモータ回転数を制御する電動ファン装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図６には、一般的な自動車用ラジエータ４０およびラジエータ４０に冷却風を送るための電動ファン装置４１の一例を示す。電動ファン装置４１は、ファンモータ４２と、ファンブレード４３と、モータ回転数制御用コントローラ４４とを備えている。より詳しくは、冷却風の下流側においてファンモータ４２が支持され、ファンモータ４２の駆動にてファンブレード４３が回転して冷却風Ｗを発生させる。ここで、ファンブレード４３は、電動ファン装置４１の省スペース化を図るべく、円筒状のファンボス４３ａおよびファンボス４３ａから延びる羽根４３ｂを有する構造とし、ファンボス４３ａ内にファンモータ４２の一部を収納している。
【０００３】
一方、箱型のモータ回転数制御用コントローラ４４は、基端部４４ａがファンモータ４２のエンドフレーム４２ａ外周部に固定されるとともに、先端側の放熱部４４ｂがファンモータ４２のエンドフレーム４２ａ外周部から外周側に突出している。そして、コントローラ４４の内部にはパワートランジスタ等が収納され、このパワーデバイスの発する熱が放熱部４４ｂにおいて冷却風Ｗと接触して放熱される。
【０００４】
又、放熱部４４ｂは、その放熱効果を高めるべく冷却風Ｗとの接触面積を増加させるために放熱フィン４４ｃが形成されている。
さらに、ファンブレード４３の回転によって発生する冷却風Ｗの流速は、該ファンブレード４３の径方向外側となるほど速いので、放熱効果を高めるためには、放熱フィン４４ｃをより外側に配置することが望ましい。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、放熱フィン４４ｃを外側に配置すると、風速が速くなることに起因して冷却風Ｗが放熱フィン４４ｃを通過する際に発生する騒音も大きくなってしまう。
【０００６】
そこで、本発明は、上記問題点を解決するためになされたものであって、その目的は、放熱フィンから発生する騒音を抑制することができる電動ファン装置を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、図５に示すように、放熱フィンの外端位置と騒音との関係において、ファンボスの外周部から羽根先端部までの間における中間位置（図５でのＬ１／２）よりも外側領域では騒音が大きいが、それに比べ内側領域では騒音が小さくなることを見出した。
【０００８】
そこで、請求項１に記載の電動ファン装置は、箱型をなし、その基端部がファンモータにおける冷却風の下流側端面外周部に固定されるとともに、先端側がファンモータの下流側端面外周部から外周側に突出するモータ回転数制御用コントローラと、
モータ回転数制御用コントローラの突出部に形成され、羽根の径方向における中心の軌跡よりも内方に位置する放熱フィンと
を備えたことを特徴としている。
【０００９】
このような構成を採用することにより、放熱フィンには冷却風が当たるが、この放熱フィンから発生する騒音は、放熱フィンが羽根の径方向における中心の軌跡よりも内方に位置することから、図５にて説明したように低く抑えられる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の形態を図面に従って説明する。
本実施形態の電動ファン装置は、空冷式車載熱交換器としての自動車用ラジエータに装着されている。
【００１２】
図１には、自動車のフロントグリル部に配置されるラジエータ１、及び、ラジエータ１に冷却風Ｗを送るための電動ファン装置２の平面図を示す。
図２は、図１のラジエータ１及び電動ファン装置２を後方から見た図である（図１のＡ矢視図）である。
【００１３】
図１，２に示すように、ラジエータ１の背面にはシュラウド３が設けられている。シュラウド３はファンカバー４とシュラウドステー５とを有している。円筒状のファンカバー４はラジエータ１の背面に固定されるとともに、ラジエータ１の背面でのファンカバー４の外周部からラジエータ１の後方（即ち、冷却風Ｗの下流側）にシュラウドステー５が延設されている。より詳しくは、シュラウドステー５は４つの脚部６ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄとモータ支持プレート部７とを有し、脚部６ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄの一端がラジエータ１の背面に固定され、他端にモータ支持プレート部７が一体形成されている。
【００１４】
シュラウドステー５のモータ支持プレート部７にはモータ挿入孔８（図２参照）が形成され、このモータ挿入孔８には、円柱状のファンモータ９が挿入されている。又、図２に示すように、ファンモータ９の外周面には、径方向外側に突出する３つの取付ブラケット１０（図２において、その２つを示す）が等角度間隔に形成され、各取付ブラケット１０がシュラウド３のモータ支持プレート部７に対してボルト１１にて固定されている。
【００１５】
又、図１に示すように、ファンモータ９は、後端部（エンドプレート）が冷却風Ｗの下流側を向くとともに、出力軸１２がラジエータ１に向いている。この出力軸１２にはファンブレード１３が駆動連結され、同ファンブレード１３は前述のシュラウド３のファンカバー４の内部に位置している。このファンブレード１３は、ファンボス１３ａと羽根１３ｂとからなる。ファンボス１３ａは略円筒状に形成され、ファンモータ９の先端側を覆うように配置され、かつ出力軸１２が駆動連結されている。ファンボス１３ａの外周面からは、複数枚（本実施の形態では、図２に示すように５枚）の羽根１３ｂが等角度間隔に、かつ、外方に延びている。尚、羽根１３ｂは、先端側に向かうほど円周方向に拡大された形状となっている。そして、ファンモータ９の駆動によりファンブレード１３が回転し、羽根１３ｂの回転により、ラジエータ１を通過する冷却風Ｗが発生する。尚、この冷却風Ｗは、羽根１３ｂの先端側ほど強い。
【００１６】
一方、図１，２に示すように、ファンモータ９の後端部には四角箱状をなすモータ回転数制御用コントローラ（以下、単にコントローラという）１４が機械的・電気的に連結されている。より詳しくは、図３に示すように、ファンモータ９の後端部の側面には雌型コネクタ１５が設けられるとともに、コントローラ１４には雄型コネクタ１６が設けられており、コントローラ１６の雄コネクタ１６をファンモータ９の雌コネクタ１５に挿入することにより、両者が電気的に接続される。又、ファンモータ９の後端部（冷却風Ｗの下流側端面）の外側面には、径方向外側に突出する取付片１７，１８が設けられるとともに、四角形状のコントローラ１４における対向する二辺のうちの一方の辺での両角部には取付用突起部１９，２０が形成されている。そして、コントローラ１４の雄コネクタ１６をファンモータ９の雌コネクタ１５に挿入した状態で、ボルト２１，２２が取付片１７，１８の貫通孔１７ａ，１８ａを貫通して取付用突起部１９，２０に形成したネジ孔１９ａ，２０ａに螺入され、ファンモータ９の後端部にコントローラ１５が固定されている。このとき、コントローラ１４は、基端部がファンモータ９の後端部に固定されるとともに、先端側がファンモータ９の外周面から外周側に突出することとなる。
【００１７】
又、図１，２に示すように、四角形状のコントローラ１４の先端部の両角部に先端側取付片２６，２７が延設されている。一方、前記シュラウド３のモータ支持プレート部７には、各先端側取付片２６，２７に対応するシュラウド側取付片２８，２９が延設されている。尚、各取付片２６〜２９は、板状をなしている。そして、組付ボルト３０により先端側取付片２６とシュラウド側取付片２８が連結固定されるとともに（図１参照）、組付ボルト３１により先端側取付片２７とシュラウド側取付片２９が連結固定されている。このように、コントローラ１４は、各先端側取付片２６，２７がそれぞれ対応したシュラウド取付片２８，２９に対して組付ボルト３０，３１にて固定される。
【００１８】
前記コントローラ１４の内部には、モータ回転数制御回路（図示略）が内蔵され、この回路はパワートランジスタ等を含む各種デバイスにて構成されている。コントローラ１４にはコネクタ２３が備えられ、モータ回転数制御回路はコネクタ２３を介して車載バッテリからの電源電圧の供給を受けるとともにエンジン冷却水温信号等を入力する。そして、モータ回転数制御回路は水温等に応じたファン回転数となるようにファンモータ９をＰＷＭ方式により制御するようになっている。このファンモータ９の駆動に伴いファンブレード１３が回転して冷却風Ｗがラジエータ１を通過し、このラジエータ１において、冷却風Ｗにてウォータジャケットからの高温のエンジン冷却水が冷却され、ウォータジャケットへ戻される。
【００１９】
さらに、図４に示すように、コントローラ１４におけるファンモータ９から径方向に突出する部位は、放熱部２４となっており、具体的には、コントローラ１４の前面１４ａにアルミニウム等よりなる放熱フィン２５が形成されている。放熱部２４は前述のモータ回転数制御回路の構成素子（パワートランジスタ等）と熱的に結合しており、該素子（パワートランジスタ等）の駆動に伴い発生する熱が放熱部２４に伝播してくる。放熱フィン２５は、ファンブレード１３の径方向に対して直交しかつ冷却風Ｗの上流側に延びている。このように、放熱フィン２５が冷却風Ｗの流れに沿った方向に延びているので、放熱フィン２５に対して冷却風Ｗが平行に当たるこことなり、冷却風Ｗの風抜け性は良好なものとなっている。
【００２０】
ここで、本実施の形態においては、放熱フィン２５の設置位置として、羽根１３ｂの径方向における中心の軌跡よりも内方に位置させている。つまり、図２において、羽根１３ｂの回転に伴い羽根１３ｂの径方向中心位置はＬcenterにて示す軌跡を描くが、この軌跡Ｌcenterよりも内方に放熱フィン２５を配置している。
【００２１】
図５には、放熱フィン２５の外端位置に対する騒音の測定結果を示す。この図５を説明するにあたり、図４において、羽根１３ｂの径方向長さ（いわゆるファン翼長さ）をＬ１とし、放熱フィン２５における最も外側の突起を符号２５ａにて示す。
【００２２】
図５の横軸には、図４の如くファンボス１３ａの外周面を基準面として、当該基準面からの放熱フィン２５における最外突起２５ａの距離（位置）Ｌをとり、縦軸には騒音変化をとっている。つまり、Ｌ＝０がファンボス１３ａの外周部であり、Ｌ＝Ｌ１が羽根１３ｂの先端部である。
【００２３】
なお、図５においてファン回転数は、騒音変化量が最も大きくなる２１００ｒｐｍである。
この図５から、ファンボス１３ａの外周部と羽根１３ｂ先端部との中間位置、即ち、Ｌ１／２よりも外側領域においては、Ｌが大きくなるほど騒音も増加していることが分かる。これは、放熱フィン２５を外側に配置すると風速が速くなることにより騒音も大きくなってしまうためと推測される。一方、Ｌ１／２よりも内側領域においては、一定値を示す。
【００２４】
よって、本実施の形態のように放熱フィン２５の設置位置として羽根１３ｂの径方向における中心の軌跡Ｌcenterよりも内方に位置させると、騒音低減が図られる。より詳しくは、本例では、放熱フィン２５を図５のＺ１にて示す領域に配置している。即ち、放熱フィン２５の外周側端部を中心軌跡Ｌcenterの近傍に配置している。
【００２５】
上記したように、本実施の形態の電動ファン装置は、以下の特徴を有する。
（イ）コントローラ１４の突出部に形成される放熱フィン２５の配置として、羽根１３ｂの径方向における中心の軌跡Ｌcenterよりも内方に位置したので、放熱フィン２５を冷却風Ｗが通過する際に発生する騒音を極力低く抑えることができる。
【００２６】
（ロ）特に、放熱フィン２５の外周側端部（図４の２５ａ）を前記中心軌跡Ｌcenterの近傍としたので、羽根１３ｂの回転により発生する冷却風Ｗの流速は外周側ほど速いことから冷却効率も考慮した装置とすることができる。
【００２７】
尚、本発明は上記形態に限定されることはなく、本発明の趣旨から逸脱しない範囲で以下のようにしてもよい。
（１）上記実施の形態では、放熱フィン２５の外周側端部を前記中心軌跡Ｌcenterの近傍にしたが、コントローラ１４を冷却するための十分な冷却風Ｗが得られれば、必ずしも放熱フィン２５の外周側端部を中心軌跡の近傍としなくてもよい。
【００２８】
（２）上記実施の形態では、冷却風の通過により熱交換を行う空冷式車載熱交換器としてラジエータ１を想定したが、これに限らず、カーエアコン用コンデンサ等であってもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本実施形態におけるラジエータ及び電動ファン装置の平面図。
【図２】  図１のＡ矢視図。
【図３】  ファンモータとコントローラの分解斜視図。
【図４】  電動ファン装置の一部拡大図。
【図５】  放熱フィンの配置位置による騒音レベルの測定結果を示す図。
【図６】  従来の電動ファン装置の概略構成図。
【符号の説明】
１…ラジエータ、３…シュラウド、９…ファンモータ、１２…出力軸、１３…ファンブレード、１３ａ…ファンボス、１３ｂ…羽根、１４…コントローラ、２４…放熱部、２５…放熱フィン、Ｗ…冷却風。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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