JP2010084722A

JP2010084722A - 送風装置

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Publication number: JP2010084722A
Application number: JP2008257097A
Authority: JP
Inventors: Kazuhiro Muromachi; 和弘室町; Masayuki Takada; 昌亨高田; Munetada Sato; 宗忠佐藤
Original assignee: Panasonic Corp
Current assignee: Panasonic Corp
Priority date: 2008-10-02
Filing date: 2008-10-02
Publication date: 2010-04-15
Anticipated expiration: 2028-10-02
Also published as: JP5338237B2

Abstract

【課題】本発明は、例えば換気扇や空気調和装置に活用される送風装置に関するもので、小型化を目的とするものである。
【解決手段】本発明は、空気吸込口２と空気排出口３を有する本体ケース１と、この本体ケース１内に設けられた遠心型ファン６と、この遠心型ファン６に、その回転軸９が連結されるとともに、前記本体ケース１に固定されたモータ８と、このモータ８の回転制御を行う制御回路１５とを備え、前記モータ８は、少なくとも一部分を前記本体ケース１外に突出させ、この本体ケース１外のモータ８部分に近接させて前記制御回路１５を配置するとともに、少なくともこれら本体ケース１外のモータ８部分と前記制御回路１５を、モールド樹脂体１７で一体化し、この一体化された状態における制御回路１５は、その基板１６の前記本体ケース１対向面側に、半導体素子１８を実装した構成とした。
【選択図】図２

Description

本発明は、例えば換気扇や空気調和装置に活用される送風装置に関するものである。

近年、換気扇や空気調和装置に活用される送風装置においては、小型・軽量化をした上での高出力化、使用環境温度の広範囲対応化が求められている。

従来のこの種の送風装置の構造は、下記のような構造となっていた。

すなわち、空気吸込口と空気排出口を有する本体ケースと、この本体ケース内に設けられたファンと、このファンに、その回転軸が連結されるとともに、前記本体ケースに固定されたモータと、このモータの回転制御を行う制御回路とを備え、この制御回路は、基板に電子部品を実装した構成となっていた（例えば下記特許文献１）。
特開昭６２−１０５５１号公報

上記従来例における課題は、装置が大型化してしまうということであった。

すなわち、上記従来例の制御回路は、基板に電子部品を実装した構成となっており、この電子部品が発熱により高温化してしまうので、この制御回路は、モータとは別体とし、本体ケース内の最も冷却しやすい部分に実装していた。

このため、本体ケース内に、制御回路専用の取り付けスペースが必要となり、これが装置の大型化を引き起こす原因となっていたのである。

また、換気扇や空気調和装置においては、使用環境温度が非常に高い地域でも使用されるようになってきたため、法規制による外郭温度の規制への対応や、電子部品の動作温度範囲の規制への対応のために、電流容量等の仕様の大きな電子部品を使用することが必要となり、これも装置の大型化を引き起こす原因となっていたのである。

そこで本発明は、装置の小型化を図ることを目的とするものである。

そして、この目的を達成するために本発明は、空気吸込口と空気排出口を有する本体ケースと、この本体ケース内に設けられたファンと、このファンに、その回転軸が連結されるとともに、前記本体ケースに固定されたモータと、このモータの回転制御を行う電子部品にて構成されるとともに、基板に実装された制御回路とを備え、前記モータは、少なくとも一部分を前記本体ケース外に突出させ、この本体ケース外のモータ部分に近接させて前記制御回路を配置するとともに、少なくともこれら本体ケース外のモータ部分と前記制御回路とをモールド樹脂体で一体化し、この一体化された状態における制御回路は、前記基板の前記本体ケース対向面側に、電子部品を実装する構成とし、これにより初期の目的を達成するものである。

以上のように本発明は、空気吸込口と空気排出口を有する本体ケースと、この本体ケース内に設けられたファンと、このファンに、その回転軸が連結されるとともに、前記本体ケースに固定されたモータと、このモータの回転制御を行う電子部品にて構成されるとともに、基板に実装された制御回路とを備え、前記モータは、少なくとも一部分を前記本体ケース外に突出させ、この本体ケース外のモータ部分に近接させて前記制御回路を配置するとともに、少なくともこれら本体ケース外のモータ部分と前記制御回路とをモールド樹脂体で一体化し、この一体化された状態における制御回路は、前記基板の前記本体ケース対向面側に、電子部品を実装する構成としたものであるので、装置の小型化を図ることができる。

すなわち、本発明においては、モータの、少なくとも一部分を前記本体ケース外に突出させ、この本体ケース外のモータ部分に近接させて制御回路を配置し、少なくともこれら本体ケース外のモータ部分と前記制御回路とをモールド樹脂体で一体化し、この一体化された状態における制御回路は、その基板の前記本体ケース対向面側に、電子部品を実装した構成としたものであるので、モータと制御回路が一体化され、その結果として制御回路だけを設置する専用のスペースを設ける必要がなくなり、これにより装置の小型化を図ることができるようになる。

また、制御回路の電子部品の熱は、モールド樹脂体を介して本体ケースに伝達拡散させ、この本体ケース内面を流れるファンの送風により放熱させることができるので、制御回路の動作が不安定化するのを、防止することもできるとともに、モータ寸法を変更することなく、その上、電子部品のスペックを上げることなく、モータ出力を向上することもできる。さらには、使用環境温度が非常に高い地域で使用しても、法規制による外郭温度の規制への対応や、電子部品の動作温度範囲の規制への対応をした上で、装置の小型化を図ることができる。

さらに、制御回路の電子部品の発熱を上述のごとく本体ケースに伝達、拡散させることで、十分な冷却を行うことができるので、つまり別途冷却フィン等を設ける必要がないので、この点からも装置の小型化が図れるものとなる。

以下本発明の一実施形態を、天井埋め込み形の換気扇に活用したものを、添付図面を用いて説明する。

図１において、１は略直方体形状の本体ケースで、図２に示すごとく下面には空気吸込口２が、また外周面には空気排出口３が、それぞれ合成樹脂で一体に形成されている。

この本体ケース１の天井面４は、金属板により形成されており、その略中央部には貫通孔５が形成されている。

また、上記本体ケース１内には、遠心型ファン６が設けられており、その略中心軸部分に設けた円管状の軸支部７には、モータ８の回転軸９の下端が貫通させられており、この回転軸９の下端部分において遠心型ファン６が実質的な固定状態（必要に応じての着脱自在を含む）で取り付けられている。

上記モータ８は、図２、図３に示すように、回転軸９上部の上、下に軸受１０、１１が設けられ、これら上、下の軸受１０、１１間の回転軸９部分にロータ１２が固定されている。

また、ロータ１２の外周方向には、所定間隔をおいて絶縁体１３を装着したステータコア２３（固定子鉄心）に駆動コイル２４が巻装されたステータ１４（固定子）が配置されている。

一方モータ８の遠心型ファン６とは反対側には、図５に示した制御回路１５を構成する基板１６が配置されている。

そしてこの基板１６は図３に示したように、モールド樹脂体１７によりモータ８と一体化されている（当然のことではあるが、回転軸９、ロータ１２、軸受１０、１１の回転部分はモールド樹脂体１７が直接的には接していない状態で、可動が可能な状態となっている）。

この状態についてさらに詳述すると、このようにモータ８と制御回路１５の基板１６を覆ったモールド樹脂体１７は、図３に示したように下方のモータ８部外周を覆った部分が円柱状の小形部１７ａとなっており、また制御回路１５の基板１６外周部を覆った部分が大形部１７ｂとなっている。

そして、その小形部１７ａが、上記本体ケース１に設けた貫通孔５を、この本体ケース１外から本体ケース１内に、図２のごとく上方から下方に向けて突入させられ、この図２に示した状態で、モールド樹脂体１７の上面から本体ケース１の天井面４に、ねじ（図示せず）が螺合させられ、これにて本体ケース１の天井面４への、モータ８と制御回路１５との固定が完了する。

さて、このように本体ケース１の天井面４へのモータ８と制御回路１５の固定が完了した状態では、モールド樹脂体１７で覆われた状態の基板１６部分で、図４のごとく本体ケース１の天井面４に対向する下面側に、図５で示した制御回路１５の発熱量の大きな半導体素子１８などの電子部品を実装した構成となっている。

半導体素子１８は図５においてインバータを構成するものであり、動作時には、大きな発熱を伴うものである。

つまり、図５において、電源１９は全波整流回路２０で全波整流され、次にコイル２１とコンデンサ２２でより直流に近い状態に整流され、この直流を使って半導体素子（インバータ）１８は、モータ８の回転数制御を行うものである。

半導体素子（インバータ）１８は大きな電流が流れ、かつスイッチングがおこなわれるので、大きな発熱を伴うものであり、そこで本実施形態では上述のごとく、モールド樹脂体１７で覆われた状態の基板１６部分で、図４のごとく本体ケース１の天井面４に対向する下面側に、図５で示した制御回路１５の半導体素子１８を実装した。

この場合、モールド樹脂体１７には、例えば水酸化アルミニウムや炭酸カルシウム等で形成された熱伝導性のフィラー（図示せず）が混入されているので、半導体素子１８など電子部品の発熱は、モールド樹脂体１７を介して本体ケース１の天井面４へと効率よく伝達され、ここで金属板製の天井面４へと拡散し、放熱されることになる。

ここで本実施形態では、天井面４の下方に配置した遠心型ファン６の、本体ケース１の空気吸込口２側（下側）の開口を大径開口６ａとし、その反対側（上側）の開口を、前記大径開口６ａよりも小径の小径開口６ｂとし、この小径開口６ｂに対向する本体ケース１の天井面４部分にモータ８を図２のごとく固定した。

つまり、上記遠心型ファン６小径開口６ｂに対向する、本体ケース１の天井面４部分に貫通孔５を形成し、これにて上述のごとくモータ８と制御回路１５を一体化したモールド樹脂体１７を固定するようにしているのである。

そしてこのような状態とすると、遠心型ファン６の駆動に伴う送風の一部が、金属板製の天井面４に到達しやすくなり、この点からこの天井面４に効果的に伝達してきた半導体素子１８など電子部品の発熱を、この送風により、より効果的に放熱することができるようになるので、半導体素子１８などの電子部品のスペックを上げることなく、モータ出力を向上することもできる。さらには、使用環境温度が非常に高い地域で使用しても、法規制による外郭温度の規制への対応や、電子部品の動作温度範囲の規制への対応をした上で、装置の小型化を図ることができる。

上記構成とすることにより遠心型ファン６の駆動に伴う送風の一部を、金属板製の天井面４に到達しやすくできる理由は、現状においては十分に解析できてはいないが、一因として下記の点が理由として挙げられる。

つまり、遠心型ファン６の大径開口６ａ部ではファンの径が大きいので、大量の風を空気吸込口２から吸い込み、空気排出口３へと排出することができるのに対し、遠心型ファン６の小径開口６ｂでは、ファンの径が小さいので、空気排出口３へと排出力が小さく、よって遠心型ファン６の駆動に伴う送風の一部が、金属板製の天井面４に到達しやすなるものと、現状では考えられるのである。

また、本実施形態においては、図４のごとく、本体ケース１の天井面４であって、モールド樹脂体１７外周部分に、半導体素子１８の外周空間を覆う円環状の突出部４ａを形成しているので、加工硬化により天井面４の強度が強化されるだけでなく、半導体素子１８からのノイズ放射を抑制することもできる。

つまり、半導体素子１８は上述のごとくインバータを構成するものであって、スイッチングによるノイズ発生の恐れもあるが、本実施形態のごとく半導体素子１８の外周空間を覆う円環状の突出部４ａを形成すれば、この突出部４ａが障壁となってノイズの放射を抑制することができるのである。

また、このノイズ発生の観点からも半導体素子１８を基板１６の下面側に配置することが効果的ではあるが、この図４に示すように基板１６の半導体素子１８実装面（下面）とは反対側の面（上面）にグランドラインの銅箔１６ａを設ければ、ノイズ放射の抑制をさらに効果的に行える。

以上のように本発明は、空気吸込口と空気排出口を有する本体ケースと、この本体ケース内に設けられたファンと、このファンに、その回転軸が連結されるとともに、前記本体ケースに固定されたモータと、このモータの回転制御を行う制御回路とを備え、前記モータは、少なくとも一部分を前記本体ケース外に突出させ、この本体ケース外のモータ部分に近接させて前記制御回路を配置するとともに、少なくともこれら本体ケース外のモータ部分と前記制御回路を、モールド樹脂体で一体化し、この一体化された状態における制御回路は、その基板の前記本体ケース対向面側に、電子部品を実装した構成としたものであるので、装置の小型化を図ることができる。

すなわち、本発明においては、モータの、少なくとも一部分を前記本体ケース外に突出させ、この本体ケース外のモータ部分に近接させて前記制御回路を配置し、少なくともこれら本体ケース外のモータ部分と前記制御回路を、モールド樹脂体で一体化し、この一体化された状態における制御回路は、その基板の前記本体ケース対向面側に、半導体素子など発熱量の大きな電子部品を実装した構成としたものであるので、モータと制御回路が一体化され、その結果として制御回路だけを設置する専用のスペースを設ける必要がなくなり、これにより装置の小型化を図ることができるようになるのである。

また、制御回路における半導体素子などの電子部品の熱は、モールド樹脂体を介して本体ケースに伝達拡散させ、この本体ケース内面を流れるファンの送風により放熱させることができるので、制御回路の動作が不安定化するのを、防止することもできる。

さらに、制御回路の電子部品の熱は、モールド樹脂体を介して本体ケースに伝達拡散させ、この本体ケース内面を流れるファンの送風により放熱させることができるので、モータ寸法を変更することなく、モータ出力を向上することもできる。

さらに、制御回路の半導体素子など電子部品の熱を上述のごとく本体ケースに伝達拡散させ、十分な冷却を行うことができるので、つまり別途冷却フィン等を設ける必要がないので、この点からも装置の小型化が図れるものとなる。

したがって、例えば換気扇や空気調和装置への活用が大いに期待されるものとなる。

本発明の一実施形態を示す斜視図同断面図同主要部の断面図同主要部の拡大断面図同制御器のブロック図

符号の説明

１本体ケース
２空気吸込口
３空気排出口
４天井面
４ａ突出部
５貫通孔
６遠心型ファン
６ａ大径開口
６ｂ小径開口
７軸支部
８モータ
９回転軸
１０軸受
１１軸受
１２ロータ
１３絶縁体
１４ステータ
１５制御回路
１６基板
１６ａ銅箔
１７モールド樹脂体
１７ａ小形部
１７ｂ大形部
１８半導体素子
１９電源
２０全波整流回路
２１コイル
２２コンデンサ
２３ステータコア
２４駆動コイル

Claims

空気吸込口と空気排出口を有する本体ケースと、この本体ケース内に設けられたファンと、このファンに、その回転軸が連結されるとともに、前記本体ケースに固定されたモータと、このモータの回転制御を行う電子部品にて構成され、基板に実装された制御回路とを備え、前記モータは、少なくとも一部分を前記本体ケース外に突出させ、この本体ケース外のモータ部分に近接させて前記制御回路を配置するとともに、少なくともこれら本体ケース外のモータ部分と前記制御回路とをモールド樹脂体で一体化し、この一体化された状態における制御回路は、前記基板の前記本体ケース対向面側に、電子部品を実装する構成としたことを特徴とする送風装置。
前記本体ケース対向面に実装する前記電子部品は、発熱する電子部品としたことを特徴とする請求項１記載の送付装置。
前記発熱する電子部品は半導体素子としたことを特徴とする請求項２記載の送付装置。
前記モータと前記制御回路を覆ったモールド樹脂体により、小形部と、大形部を形成し、その小形部を、前記本体ケースに設けた貫通孔に、前記本体ケース外から前記本体ケース内に突入させた状態で、前記モールド樹脂体を前記本体ケースに固定し、前記本体ケース外の前記大形部には前記制御回路を配置したことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の送風装置。
前記ファンは遠心型ファンにより構成し、この遠心型ファンの、前記本体ケースの前記空気吸込口側の開口を大径開口、その反対側の開口を、前記大径開口よりも小径の小径開口とし、前記遠心型ファンの前記小径開口に対向する前記本体ケース部分に、前記モータを固定したことを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の送風装置。
前記遠心型ファンの前記小径開口に対向する前記本体ケース部分に、貫通孔を形成したことを特徴とする請求項５に記載の送風装置。
前記本体ケースの前記モールド樹脂体の外周部分に、前記電子部品の外周空間を覆う突出部を形成したことを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の送風装置。
前記制御回路を構成する前記基板の前記半導体実装面とは反対側の面に、銅箔を設けたことを特徴とする請求項３〜７のいずれかに記載の送風装置。
前記モールド樹脂体には熱伝導性のフィラーを混入させたことを特徴とする請求項１〜８のいずれかに記載の送風装置。