(57)【要約】【課題】風量特性の改善を図る。【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に形成されていて空間４４と連通している通風孔４２４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ケースに形成されていて前記空間と連通している通風孔と、
を備える、遠心ファン。
【請求項２】
前記通風孔は、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に記載の遠心ファン。
【請求項３】
前記通風孔は、前記インペラの外周端部よりも外側に設けられている、
請求項２に記載の遠心ファン。
【請求項４】
前記第２ケースは、前記シャフトの軸方向から前記インペラ及び前記モータを覆っている、
請求項１乃至３のいずれかに記載の遠心ファン。
【請求項５】
前記インペラは、前記シャフトと結合するハブと、前記ハブの周方向に沿って設けられている複数の羽根と、円盤状に形成されているシュラウドとを有し、
前記複数の羽根は、前記シュラウドから前記シャフトの長手方向に延びている、
請求項１乃至４のいずれか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及び２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１７−２２３２０３号公報
【特許文献２】特開２０１６−０３１０２２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、遠心ファンは、風量特性、つまり風量（空気の流量）を増加させることが要求されている。遠心ファンにおいて風量を増加させる対策としては、例えば、インペラの回転数を増加させることが考えられるが、この場合にインペラからの騒音が増加してしまっていた。
【０００５】
また、遠心ファンにおいて風量を増加させる別の対策としては、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吹出口を大きくする、換言すれば、吹出口の軸方向の高さを大きくすることが考えられる。しかし、他の部材等がインペラに接触することを防止するために、遠心ファンにおける吹出口の軸方向の高さは、低く抑制されているのが望ましい。また、遠心ファンは、吹出口の軸方向の高さが大きくなることにより、装置全体の構成が大きくなってしまっていた。
【０００６】
本発明は、上述の課題を一例とするものであり、風量特性の改善を図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】
【０００７】
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ケースに形成されていて前記空間と連通している通風孔と、を備える。
【０００８】
本発明の一態様に係る遠心ファンにおいて、前記通風孔は、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、前記通風孔は、前記インペラの外周端部よりも外側に設けられている。
【００１０】
本発明の一態様に係る遠心ファンにおいて、前記第２ケースは、前記シャフトの軸方向から前記インペラ及び前記モータを覆っている。
【００１１】
本発明の一態様に係る遠心ファンにおいて、前記インペラは、前記シャフトと結合するハブと、前記ハブの周方向に沿って設けられている複数の羽根と、円盤状に形成されているシュラウドとを有し、前記複数の羽根は、前記シュラウドから前記シャフトの長手方向に延びている。
【００１２】
本発明に係る遠心ファンによれば、風量特性の改善を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【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。
【図４】本発明の変形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底面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
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。
【００１５】
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。
【００１６】
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。
【００１７】
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４４と、第２ケース４２に形成されていて空間４４と連通している通風孔４２４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。
【００１８】
［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。
【００１９】
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。
【００２０】
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。
【００２１】
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。
【００２２】
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。
【００２３】
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。
【００２４】
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。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
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。
【００２８】
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。
【００２９】
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。
【００３０】
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。
【００３１】
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、通風孔４２４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、及び通風孔４２４は、例えば樹脂の射出成形で一体成形されている。
【００３２】
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。
【００３３】
通風孔４２４は、第２ケース本体４２１の第１ケース４１と面する内側とその反対側の外側とを連通している孔である。図２に示すように、通風孔４２４は、インペラ３０の周方向に沿って等間隔に複数、例えば１０個設けられている。また、通風孔４２４は、インペラ３０の外周端部よりも外側ｃに設けられている。通風孔４２４は、例えば、すべて同一形状（円形状、直径３ｍｍ）で形成されている。通風孔４２４は、インペラ３０の回転中心である軸線ｘに対して対称な位置に形成するのがよい。
【００３４】
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。
【００３５】
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。
【００３６】
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。
【００３７】
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。
【００３８】
［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。
【００３９】
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。
【００４０】
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。
【００４１】
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、第２ケース本体４２１の第１ケース４１と面する内側とその反対側の外側とを連通している通風孔４２４を備えている。通風孔４２４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。
【００４２】
通風孔４２４を設ける位置は、支柱４１３の近傍であることが好ましい。支柱４１３の近傍は、インペラ３０の吹出口から吹き出された空気が衝突することで、支柱４１３の近傍の流速が偏る。このように、通風孔４２４は、支柱４１３の近傍に設けることにより、遠心ファン１から送り出される風の流速の偏りを抑制することができる。
【００４３】
次に、遠心ファン１における、通風孔４２４の有無、及び、通風孔４２４の数による風量特性の変化について、比較例及び変形例を参照しつつ説明する。
【００４４】
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に通風孔４２４が設けられていない点のみが遠心ファン１と相違する。
【００４５】
図４は、本発明の変形例に係る遠心ファン１Ｂの構成を概略的に示す底面図である。図４に示すように、変形例に係る遠心ファン１Ｂは、第２ケース４２Ｂの第２ケース本体４２１に設けられている通風孔４２４Ｂの数が２２個である点が、遠心ファン１と相違する。
【００４６】
表１は、静圧が６００Ｐａの時における、第２ケース４２に通風孔が設けられていない比較例の遠心ファン１００と、通風孔の数が４個、６個、８個、１０個（遠心ファン１に対応）、１２個、２２個（遠心ファン１Ｂに対応）が設けられている遠心ファンとによる流量（ｍ３／ｈ）の違いを示す。
【００４７】
【表１】
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【００４８】
表１によれば、第２ケース４２に通風孔４２４が設けられている遠心ファン１は、第２ケース４２に通風孔が設けられていない遠心ファン１００と比較して、送出する空気の流量を増加させることができる。また、表１によれば、遠心ファン１において、通風孔４２４の数は、変形例の遠心ファン１Ｂなどと比較すると、４個から１０個程度形成するのが望ましいことがわかる。
【００４９】
以上のように構成されている遠心ファン１は、ケーシング４０におけるインペラ３０の主板３１側に位置する第２ケース４２に、ケーシング４０の内側と外側とを連通している通風孔４２４が設けられている。このように構成することにより、遠心ファン１によれば、送出する風量を増加させることができる。特に、遠心ファン１によれば、インペラの回転数を増加させた場合と異なり、インペラからの騒音が増加することなく風量を増加させることができる。また、遠心ファン１によれば、吹出口を大きくした場合と異なり、装置全体の構成を小型化し、他の部材等がインペラに接触することを防止しつつ、風量を増加させることができる。
【００５０】
従って、ケーシング４０の第２ケース４２に通風孔４２４が設けられている遠心ファン１によれば、ファン全体としての風量を増加させることができるため、風量特性を改善することができる。
【００５１】
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】
【００５２】
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、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、４２１…第２ケース本体、４２２…回路基板収容部、４２３…軸受保持部、４２４…通風孔、４２５…貫通孔
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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