(57)【要約】【課題】騒音が低減する。【解決手段】遠心ファン１は、シャフト１１１を有しシャフト１１１を回転させるモータ１０と、シャフト１１１に装着されていてシャフト１１１とともに回転するインペラ３０と、インペラ３０の一方を覆う第１ケース４１と、第１ケース４１と組み合わせることによりインペラ３０の他方を覆う第２ケース４２と、第１ケース４１に設けられていて第１ケース４１と第２ケース４２との間の空間４４に連通している吸込口４１２と、第１ケース４１と第２ケース４２との間に形成されていて空間４４と連通している吹出口４５と、第２ケース４２の外周縁部４２６に形成されている切欠部４２７と、を備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
シャフトを有し前記シャフトを回転させるモータと、
前記シャフトに装着されていて前記シャフトとともに回転するインペラと、
前記インペラの一方を覆う第１ケースと、
前記第１ケースと組み合わせることにより前記インペラの他方を覆う第２ケースと、
前記第１ケースに設けられていて前記第１ケースと前記第２ケースとの間の空間に連通している吸込口と、
前記第１ケースと前記第２ケースとの間に形成されていて前記空間と連通している吹出口と、
前記第２ケースの外周の縁部に形成されている切欠部と、
を備える、遠心ファン。
【請求項２】
前記縁部は、前記インペラの外周側の縁部よりも外側に設けられていて、
前記切欠部は、前記縁部から内周側に凹形状に形成されている、
請求項１に記載の遠心ファン。
【請求項３】
前記切欠部は、前記インペラの周方向に沿って複数設けられている、
請求項１または２に記載の遠心ファン。
【請求項４】
前記縁部と前記切欠部は、前記インペラの周方向に沿って所定の範囲で交互に設けられている、
請求項２または３に記載の遠心ファン。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、遠心ファンに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、遠心ファンとしては、例えば、空気を吸い込むための開口を有する第１ケース部と第２ケース部の間にインペラを収納し、第１ケース部の外周部と第２ケース部の外周部との間にはインペラから吹出された空気をケースの外方に向けて排出する吹出口が形成されているものが知られている（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１７−２２３２０３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、遠心ファンでは、インペラから吹き出された高圧の空気が、ケースの全周方向に排出され、第１ケース部の外周部と第２ケース部の外周部との間に形成された流路を通過してケースの吹出口から外部に吹き出される。ここで、従来の遠心ファンでは、このような高圧の空気が、ケースの吹出口から外方に吹き出される際に急激に流路が拡大するため、吹出口の付近において生じる不安定な空気の渦により騒音が発生しやすかった。
【０００５】
本発明は、上述の課題を一例とするものであり、騒音を低減することができる遠心ファンを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するために、本発明に係る遠心ファンは、シャフトを有し前記シャフトを回転させるモータと、前記シャフトに装着されていて前記シャフトとともに回転するインペラと、前記インペラの一方を覆う第１ケースと、前記第１ケースと組み合わせることにより前記インペラの他方を覆う第２ケースと、前記第１ケースに設けられていて前記第１ケースと前記第２ケースとの間の空間に連通している吸込口と、前記第１ケースと前記第２ケースとの間に形成されていて前記空間と連通している吹出口と、前記第２ケースの外周の縁部に形成されている切欠部と、を備える。
【０００７】
本発明の一態様に係る遠心ファンにおいて、前記縁部は、前記インペラの外周側の縁部よりも外側に設けられていて、前記切欠部は、前記縁部から内周側に凹形状に形成されている。
【０００８】
本発明の一態様に係る遠心ファンにおいて、前記インペラの周方向に沿って複数設けられている。
【０００９】
本発明の一態様に係る遠心ファンにおいて、前記縁部と前記切欠部は、前記インペラの周方向に沿って所定の範囲で交互に設けられている。
【００１０】
本発明に係る遠心ファンによれば、騒音を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の実施の形態に係る遠心ファンの構成を概略的に示す断面図である。
【図２】図１に示す遠心ファンの第２ケースの構成を概略的に示す正面図である。
【図３】本発明の比較例に係る遠心ファンの第２ケースの構成を概略的に示す正面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明の実施の形態に係る遠心ファンについて図面を参照しながら説明する。
【００１３】
図１は、本発明の実施形態に係る遠心ファン１の構成を概略的に示す断面図である。また、図２は、遠心ファン１の第２ケース４２の構成を概略的に示す正面図である。
【００１４】
以下の説明では、便宜上、軸線ｘ方向において矢印ａ方向を上側ａとし、矢印ｂ方向を下側ｂとする。また、軸線ｘに垂直な径方向において、軸線ｘから遠ざかる方向（図１の矢印ｃ方向）を外周側ｃとし、軸線ｘに向かう方向（図１の矢印ｄ方向）を内周側ｄとする。以下の説明では、便宜上、図１に示す方向を遠心ファン１の側面とする。また、以下の説明では、便宜上、遠心ファン１を上側ａから下側ｂに向かって見る方向を正面、下側ｂから上側ａに向かって見る方向を底面とする。
【００１５】
図１に示すように、本実施の形態に係る遠心ファン１は、シャフト１１１を有しシャフト１１１を回転させるモータ１０と、シャフト１１１に装着されていてシャフト１１１とともに回転するインペラ３０と、インペラ３０の一方を覆う第１ケース４１と、第１ケース４１と組み合わせることによりインペラ３０の他方を覆う第２ケース４２と、第１ケース４１に設けられていて第１ケース４１と第２ケース４２との間の空間４４に連通している吸込口４１２と、第１ケース４１と第２ケース４２との間に形成されていて空間４４と連通している吹出口４５と、第２ケース４２の外周の縁部（外周縁部４２６）に形成されている切欠部４２７と、を備える。以下、遠心ファン１の構成及び動作を具体的に説明する。
【００１６】
［遠心ファンの構成］
遠心ファン１は、ともに樹脂製の第１ケース４１及び第２ケース４２から構成されるケーシング４０を備える。遠心ファン１は、ケーシング４０の内部にモータ１０及びインペラ３０が収納されている。
【００１７】
モータ１０は、アウターロータ型のブラシレスＤＣ（Direct Current）モータである。モータ１０は、シャフト１１１と、軸受ホルダ１１２と、軸受１１３と、ステータ１１４と、ロータマグネット１１５と、ロータヨーク１１６とを備える。
【００１８】
シャフト１１１は、軸線ｘ方向を長手方向として配置されている棒状部材である。軸受ホルダ１１２は、シャフト１１１の外周側ｃに設けられている中空円筒状の部材である。軸受ホルダ１１２は、例えば金属製である。軸受ホルダ１１２は、第２ケース４２に形成されている凹状の軸受保持部４２３の中央に固定されている。軸受１１３は、軸受ホルダ１１２の内側に装着されている。軸受１１３は、例えば玉軸受など、適宜な種類のものを用いることができる。軸受１１３は、軸受ホルダ１１２に例えば２個設けられていて、この一対の軸受１１３により、シャフト１１１を支持している。
【００１９】
ステータ１１４は、第２ケース４２に固定されている軸受ホルダ１１２の外周側ｃに嵌着されている。ステータ１１４は、例えば、複数の電磁鋼板を積層して形成されたステータコアと、ステータコアに設けられたインシュレータと、インシュレータを介してステータコア上に巻回されたコイルと、を備えている。ロータマグネット１１５は、例えばインペラ３０に取り付けられたロータヨーク１１６の内周面に取り付けられている。
【００２０】
インペラ３０は、上述のようにケーシング４０の内部に収納されている。インペラ３０は、例えば樹脂製であり、主板３１と、シュラウド３２と、複数の羽根３３、モータ収容部３４、ハブ３５、軸孔３６、縁部３７、流路３８、及びインペラ吹出口３９を備える。
【００２１】
主板３１は、インペラ３０が回転運動するのに適した形状、例えば軸線ｘに沿った方向から見て円盤状に形成される。図１に示すように、主板３１は、インペラ３０の側面方向から見て例えば外周側ｃが板状である。また、主板３１は、内周側ｄの部分が、例えば上側ａに凸の形状に構成されている。
【００２２】
主板３１における上側ａに凸の形状の部分は、モータ１０の構成要素を収容するためのモータ収容部３４である。モータ収容部３４におけるインペラ３０の回転中心位置には、インペラ３０をシャフト１１１に対して回転可能に支持するために、ハブ３５と軸孔３６とが設けられている。なお、主板３１の正面視の形状及び側面視の形状は、インペラ３０の回転運動に適した形状であれば、上述の例に限定されない。主板３１の正面視の形状は、例えば円盤状の一部が変形して切り欠きや突起が設けられた略円盤状であってもよい。また、主板３１の側面視の形状は、例えば板状の一部が変形して凹凸が設けられた略板状であってもよい。
【００２３】
シュラウド３２は、主板３１を上側ａから覆うように取り付けられている。シュラウド３２は、主板３１のほぼ全面を覆う形状を有し、例えば正面視において円盤状または略円盤状に形成される。シュラウド３２は、図１に示される正面と正面の反対側の面である底面とを有する。シュラウド３２の底面は主板３１の正面と対向する。シュラウド３２の中心部分には、開口部３２１が設けられる。
【００２４】
開口部３２１は、シュラウド３２の正面と底面とを貫通する孔である。開口部３２１は、インペラ３０が回転する際に主板３１とシュラウド３２と複数の羽根３３により囲まれるインペラ３０の内部への空気の取り入れ口（吸引口）となる。
【００２５】
羽根３３は、主板３１とシュラウド３２との間に複数配置されている。羽根３３は、例えば全て同じ形状の後向き羽根である。つまり、羽根３３は、正面視の形状が所定の方向、例えばシャフト１１１が回転する方向に対して後ろ向きに傾斜している。羽根３３の正面視の形状は、詳細には、シャフト１１１が回転する方向に対して逆向きに湾曲している。羽根３３は、主板３１とシュラウド３２との間において、周方向に均等配置されている。また、羽根３３は、シュラウド３２からシャフト１１１の長手方向（上側ａ方向）に延びている。なお、複数の羽根３３の周方向における配置の間隔や形状は、上述の例に限定されない。
【００２６】
流路３８は、主板３１とシュラウド３２とが重ね合わせられることにより、主板３１とシュラウド３２との間に形成されている領域である。流路３８には、羽根３３が配置されている。流路３８は、シュラウド３２の開口部３２１、及び、インペラ３０の外周側ｃの縁部３７に設けられたインペラ吹出口３９と連通している。
【００２７】
ケーシング４０は、上述のように第１ケース４１と第２ケース４２と空間４４と吹出口４５とにより構成されている。第１ケース４１は、インペラ３０を上側ａから覆っている。第２ケース４２は、インペラ３０を下側ｂから覆っている。
【００２８】
第１ケース４１は、インペラ３０を覆うために、インペラ３０のほぼ全面を覆う形状を有し、例えば正面視において円盤状または略円盤状に形成される。第１ケース４１は、第１ケース４１の概略形状を定める第１ケース本体４１１と、ケーシング４０の内部と外部とを連通させる吸込口４１２と、第２ケース４２との間に設けられる複数の支柱４１３とを備える。第１ケース４１において、第１ケース本体４１１、吸込口４１２、及び支柱４１３は、例えば樹脂の射出成形で一体成形されている。
【００２９】
第２ケース４２は、インペラ３０及びモータ１０を、シャフト１１１の軸方向から覆っている。第２ケース４２は、インペラ３０のほぼ全面を覆う形状を有し、例えば正面視において円盤状または略円盤状に形成される。第２ケース４２は、第２ケース４２の概略形状を定める第２ケース本体４２１に、回路基板収容部４２２と、軸受保持部４２３と、外周縁部４２６と、切欠部４２７とを備える。第２ケース４２において、第２ケース本体４２１、回路基板収容部４２２、軸受保持部４２３、外周縁部４２６、及び切欠部４２７は、例えば樹脂の射出成形で一体成形されている。
【００３０】
回路基板収容部４２２は、モータ１０及びインペラ３０を下側ｂから覆い、電子部品７０が搭載されている回路基板６０などを収容する。軸受保持部４２３は、第２ケース本体４２１の中央部に設けられていて軸受ホルダ１１２を保持する凹状の部位である。
【００３１】
切欠部４２７は、図１に示すように第２ケース４２の第２ケース本体４２１においてインペラ３０の外周の端部に位置するインペラ吹出口３９よりも外側に位置する外周縁部４２６に設けられている。切欠部４２７は、断面方向において第２ケース本体４２１を介して空間４４と外部とを連通させる開口部分である。また、切欠部４２７は、図２に示すように、平面視において、外周縁部４２６から内周ｄ側に対して凹形状に形成されている。つまり、外周縁部４２６と切欠部４２７は、インペラ３０の周方向に沿って所定の範囲で交互に設けられていることで、内周ｄ側に対して凹凸形状に形成されている。切欠部４２７は、インペラ３０の周方向に沿って複数設けられている。より具体的には、切欠部４２７は、支柱４１３の先端部分のボスを挿通するための貫通孔４２５が設けられている位置を除いて、外周縁部４２６に設けられている。本実施の形態では、図２に示すように、切欠部４２７は外周縁部４２６に同一形状で形成されている。また、切欠部４２７は、外周縁部４２６において周方向に等ピッチで形成されている。なお、本実施の形態において、切欠部４２７の形状は、略矩形で形成されているが、これに限定されず、例えば、半円弧形、略三角形などであってもよい。また、切欠部４２７の個数は、本実施の形態には限定されず、遠心ファンの流量や騒音を確認しながら任意の個数に決定できる。
【００３２】
ケーシング４０は、インペラ３０を上側ａから覆っている第１ケース４１と、インペラ３０を下側ｂから覆っている第２ケース４２とを結合することにより形成されている。具体的には、第１ケース４１と第２ケース４２の結合は、例えば以下のように行う。まず、第１ケース４１に設けられている支柱４１３の先端には、ピン形状の突出部であるボスが形成されている。ボスは、第２ケース４２に形成された貫通孔４２５（図２参照）に挿通される。ボスの挿入後、貫通孔４２５から突出したボスの先端は、熱カシメ、赤外線カシメ、等の方法により熱変形される。この熱変形により、ボスが潰れることで、図１に示すように貫通孔４２５よりも径が大きい先端部４３が形成される。このようにすることで、ケーシング４０は、支柱４１３を介して第１ケース４１と第２ケース４２とが結合される。ケーシング４０は、第１ケース４１と第２ケース４２との間には、支柱４１３により所定の高さを有する空間４４が形成されている。また、空間４４の径外方に延在し、かつ、全周に亘って形成されている領域には、空間４４と遠心ファン１の外部とを連通している吹出口４５が形成されている。
【００３３】
なお、第１ケース４１と第２ケース４２との結合は、上述のようにボスを熱変形させる方法に替えて、ねじやボルト等の締結部材により結合させる構成であってもよい。また、支柱４１３は、上述のように第１ケース本体４１１に設けられているものには限定されない。すなわち、支柱は、第２ケース本体４２１とともに樹脂の射出成形で一体成形した構成であってもよい。
【００３４】
第２ケース４２は、回路基板収容部４２２の下側ｂに、遠心ファン１の回路基板６０などと不図示の外部電源のコネクタなど電気的に接続するためのコネクタ５０が設けられている。コネクタ５０は、コネクタハウジング５１とコネクタ収容部５２とコネクタピン５３とにより構成されている。コネクタハウジング５１は、第２ケース４２の第２ケース本体４２１と樹脂で一体成形されている。コネクタ収容部５２は、コネクタハウジング５１の内側に形成されている不図示の相手側コネクタを収容可能にしている。コネクタピン５３は、インサート成形によりコネクタ収容部５２の内部に第２ケース本体４２１と一体で成形されている導電性部材の端子である。コネクタピン５３のコネクタ収容部５２内に露出している一方の端部は、コネクタ収容部５２に収容された相手側コネクタのコネクタピンと電気的に接続する。コネクタピン５３の他方の端部は、回路基板６０の不図示の配線パターンと電気的に接続されている。回路基板６０には、モータの駆動に必要な電子回路及び電子部品７０が実装されている。
【００３５】
なお、コネクタ５０は、第２ケース本体４２１にコネクタピン５３をインサート成形してコネクタハウジング５１を一体成形して形成しているが、これに代えてリード線を接続した構成であってもよい。
【００３６】
［遠心ファンの動作］
次に、以上説明した構成を備える遠心ファン１の動作について説明する。
【００３７】
モータ１０は、駆動電流が流れることで、シャフト１１１を回転させる。モータ１０のシャフト１１１は、軸受ホルダ１１２に装着された一対の軸受１１３によって回転可能に支持されていて、インペラ３０のハブ３５に設けられている軸孔３６と結合している。このため、モータ１０が駆動されることによってシャフト１１１が軸線ｘを中心に回転し、それに伴ってインペラ３０も軸線ｘを中心に回転する。
【００３８】
インペラ３０が回転するのに伴い、遠心ファン１の外部の空気は、第１ケース４１の中央に設けられた吸込口４１２からケーシング４０の内部の空間４４に吸い込まれる。ケーシング４０の空間４４に吸い込まれた空気は、シュラウド３２に設けられた開口部３２１からインペラ３０の内部の流路３８に吸い込まれる。インペラ３０の流路３８に吸い込まれた空気は、開口部３２１から羽根３３の間を通過してインペラ３０の外周側ｃの縁部３７に設けられたインペラ吹出口３９に吹き出される。インペラ３０のインペラ吹出口３９からケーシング４０の内部の空間４４に吹き出された空気は、ケーシング４０における空間４４の出口となる吹出口４５からケーシング４０の外方に向けて吹き出される。
【００３９】
ここで、遠心ファン１は、ケーシング４０においてインペラ３０の下側ｂを覆う第２ケース４２において、外周縁部４２６から内周ｄ側に対して凹形状に形成されている切欠部４２７を備えている。切欠部４２７は、ケーシング４０においてインペラ３０から吹き出される空気が吹き付けられるケーシング４０の壁面、具体的には第２ケース４２の第２ケース本体４２１の外周縁部４２６に設けられている。切欠部４２７からは、インペラ吹出口３９から外側に吹出された空気の一部が通過して外部に送り出される。切欠部４２７から空気の一部が外部に送り出されることにより、遠心ファン１では、吹出口４５からケーシング４０の外方に向けて吹き出される高圧の空気の静圧が低下する。つまり、遠心ファン１では、吹出口４５に直進する空気の流れが、切欠部４２７が設けられていないものと比較して相対的に減少することになる。このため、遠心ファン１では、ケーシング４０の内部の空間４４から吹出口４５に向けて急激に流路が拡大しても、吹出口４５の付近において不安定な空気の渦が発生することを抑制することができる。従って、遠心ファン１によれば、騒音を減少することができる。
【００４０】
遠心ファン１の吹出口４５のうち、支柱４１３が設けられている位置の付近においては、支柱４１３によりケーシング４０の外方に向けて吹き出される高圧の空気の流れ込む量が、他の外周縁部４２６と比較して少ない。つまり、外周縁部４２６に切欠部４２７を設けることにより空気の静圧が低下する効果を考慮すると、切欠部４２７は、外周縁部４２６において、支柱４１３が設けられている位置を除いて設けられていればよい。
【００４１】
次に、遠心ファン１における、切欠部４２７の有無による空気の流量と騒音の変化について、比較例を参照しつつ説明する。
【００４２】
図３は、本発明の比較例に係る遠心ファン１００の第２ケース４２の構成を概略的に示す正面図である。図３に示すように、比較例に係る遠心ファン１００は、第２ケース４２０の第２ケース本体４２１の外周縁部４２６に切欠部４２７が設けられていない点のみが遠心ファン１と相違する。
【００４３】
表１は、遠心ファン１の実施例と上記比較例の遠心ファン１００とにおいて、静圧を２００Ｐａ、３００Ｐａ、４００Ｐａと変化させたときの流量及び騒音を示す。
【００４４】
【表１】
2020133584.tif 000003
【００４５】
表１によれば、遠心ファン１により送り出すことができる流量は、各静圧において比較例とほぼ同等の値である。一方、遠心ファン１が発する騒音は、比較例の遠心ファンと比較して低減することができる。これは、遠心ファン１は、第２ケース４２の外周部の外周縁部４２６に切欠部４２７が形成されていることで、インペラ３０から吹き出された高圧の空気が、第１ケース４１と第２ケース４２それぞれの外周部の空間４４に形成された流路を直進して通過した後、切欠部４２７からは、インペラ吹出口３９から外側に吹出された空気の一部が通過して外部に送り出されるからである。インペラ３０から吹き出される空気の一部が切欠部４２７によって外部に送り出されることにより、遠心ファン１では、吹出口４５からケーシング４０の外方に向けて吹き出される高圧の空気の静圧が低下する。このため、遠心ファン１によれば、吹出口４５付近を通過する空気による騒音を低減することができる。一方、比較例の遠心ファンは、第２ケース４２の外周縁部４２６に切欠部４２７が設けられていないため、ケーシング４０の外方で流路が急激に拡大し、吹出口４５近傍で不安定な渦が生じて遠心ファン１よりも騒音が発生し易い。
【００４６】
従って、ケーシング４０の第２ケース４２の外周縁部４２６に切欠部４２７が設けられている遠心ファン１によれば、騒音を低減することができる。
【００４７】
その他、当業者は、従来公知の知見に従い、本発明の遠心ファンを適宜改変することができる。かかる改変によってもなお本発明の構成を具備する限り、勿論、本発明の範疇に含まれるものである。
【符号の説明】
【００４８】
１…遠心ファン、１０…モータ、３０…インペラ、３１…主板、３２…シュラウド、３３…羽根、３４…モータ収容部、３５…ハブ、３６…軸孔、３７…縁部、３８…流路、３９…インペラ吹出口、４０…ケーシング、４１…第１ケース、４２…第２ケース、４３…先端部、４４…空間、４５…吹出口、５０…コネクタ、５１…コネクタハウジング、５２…コネクタ収容部、５３…コネクタピン、６０…回路基板、７０…電子部品、１００…遠心ファン、１１１…シャフト、１１２…軸受ホルダ、１１３…軸受、１１４…ステータ、１１５…ロータマグネット、１１６…ロータヨーク、３２１…開口部、４１１…第１ケース本体、４１２…吸込口、４１３…支柱、４２０…第２ケース、４２１…第２ケース本体、４２２…回路基板収容部、４２３…軸受保持部、４２５…貫通孔、４２６…外周縁部、４２７…切欠部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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