(57)【要約】      （修正有）【課題】電動機を収容するボスの内部に空気が滞留することを抑制できる送風機を提供する。【解決手段】送風機１０は、底部２１１と底部２１１に接続される側壁部２１２とを有するボス２１及び側壁部２１２からボス２１の外側へ向かって延びるブレード２２を有するファン２０と、ボス２１の内側に固定され、ボス２１と一体的に回転するアウターロータ３１及びステータ３４を有する電動機３０と、ステータ３４が固定されるシュラウド４０とを備える。ファン２０は、ステータ３４に対してアウターロータ３１が回転することによって、側壁部２１２とシュラウド４０との間に負圧を発生させる負圧発生部を有する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
送風機であって、
底部（２１１）と前記底部の外周に接続される側壁部（２１２）とを有するボス（２１）及び前記側壁部から前記ボスの外側へ向かって延びるブレード（２２）を有するファン（２０）と、
前記ボスの内側に固定され、前記ファンと同調して回転するアウターロータ（３１）及び前記アウターロータの内側に配置されるステータ（３４）を有する電動機（３０）と、
前記ステータが固定されるシュラウド（４０）と、を備え、
前記ファンは、前記ステータに対して前記アウターロータが回転する前記電動機の回転駆動によって、前記側壁部と前記シュラウドとの間に負圧を発生させる負圧発生部（２５，２５Ａ，２５Ｂ）を有する、送風機。
【請求項２】
請求項１に記載の送風機であって、
前記負圧発生部は、前記ブレードに設けられる。
【請求項３】
請求項２に記載の送風機であって、
前記負圧発生部は、前記ブレードが前記側壁部に接続される部分である翼元（２２１，２２１Ａ，２２１Ｂ）に設けられる。
【請求項４】
請求項３に記載の送風機であって、
前記ブレードは、前記電動機の回転軸に沿う方向の軸流を発生させ、
前記ブレードの後縁（２２３）は、前記軸流の主流方向において、前記ブレードの前縁（２２２）よりも、前記シュラウド側に設けられており、
前記負圧発生部は、前記翼元において、前記前縁よりも前記後縁側に近接するように設けられる。
【請求項５】
請求項４に記載の送風機であって、
前記翼元は、前記ブレードの回転方向における前方側に面する表翼面（２２１１）及び前記ブレードの回転方向における前方側とは反対側に面する裏翼面（２２１２）を有しており、
前記表翼面は、前記ブレードの回転により、前記回転方向における前方側に正圧領域を形成し、
前記裏翼面は、前記ブレードの回転により、前記回転方向における前方側とは反対側に負圧領域を形成し、
前記負圧発生部は、前記表翼面が形成する正圧領域に隣接するように負圧領域を形成する。
【請求項６】
請求項５に記載の送風機であって、
前記負圧発生部は、前記表翼面に繋がる負圧発生翼面（２５１，２５１Ｂ）を有し、
前記表翼面は、前記回転方向における前方側とは反対側に凹むように形成され、
前記裏翼面は、前記回転方向における前方側とは反対側に膨らむように形成され、
前記負圧発生翼面は、前記回転方向における前方側に膨らむように形成されている。
【請求項７】
請求項５に記載の送風機であって、
前記負圧発生部は、前記表翼面に繋がる負圧発生翼面（２５１，２５１Ａ，２５１Ｂ）を有し、
前記表翼面と前記負圧発生翼面との間に変曲点が形成されている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、送風機に関する。
【背景技術】
【０００２】
アウターロータ型の電動機によりファンを駆動する送風機では、電動機がボスによって囲まれるように配置される。電動機が駆動されると、電動機を囲むボスの内側の空気の温度が上昇する。このため、電動機の冷却を行う必要がある。アウターロータ型の電動機の冷却を促進する送風機が、特許文献１に示されている。特許文献１に記載の送風機は、電動機のアウターロータに開口部を設けている。送風機のファンボスには、冷却リブを設けている。開口部及び冷却リブを設けることによってロータ及びファンボス内で空気流れが形成される。この空気流れによって、電動機の冷却を促進させている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１６−１３３０４５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１では、アウターロータの内側に導入された空気を、冷却リブによる空気流れによって、アウターロータとファンボスとの間の空間に吸い出している。この時、アウターロータの内側に導入され、開口部から吸い出された空気が、再度アウターロータの内側を循環する循環流れも形成される。循環流れが形成されると、高温空気がファン内部に滞留することになり、電動機の冷却が妨げられる。
【０００５】
本開示は、電動機を収容するボスの内部に空気が滞留することを抑制できる送風機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】
本開示に係る送風機は、底部（２１１）と底部の外周に接続される側壁部（２１２）とを有するボス（２１）及び側壁部からボスの外側へ向かって延びるブレード（２２）を有するファン（２０）と、ボスの内側に固定され、ファンと同調して回転するアウターロータ（３１）及びアウターロータの内側に配置されるステータ（３４）を有する電動機（３０）と、ステータが固定されるシュラウド（４０）と、を備えている。ファンは、ステータに対してアウターロータが回転する電動機の回転駆動によって、側壁部とシュラウドとの間に負圧を発生させる負圧発生部（２５，２５Ａ，２５Ｂ）を有する。
【０００７】
送風機が送風するためにファンを回転させると、負圧発生部が負圧を発生させる。負圧発生部は、シュラウドとボスとの間の空間に負圧を発生させるため、ボスの内側にある空気をボスの外側へ流出させるように作用する。空気の流出に伴って、ボスの内側に新たに空気が吸引される。よって、電動機の駆動によって温度が上昇した空気が、電動機とボスの内側とによって作られる空間に滞留しにくくなり高温空気の滞留が妨げられるため、電動機の冷却効率を高めることができる。
【発明の効果】
【０００８】
本開示によれば、電動機を収容するボスの内部に空気が滞留することを抑制できる送風機を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】図１は、本実施形態に係る送風機の断面図である。
【図２】図２は、図１に示されるファンの平面図である。
【図３】図３は、図１に示されるブレードの断面図である。
【図４】図４は、図３に示されるブレードによる圧力分布を示す模式図である。
【図５】図５は、負圧発生部によるボス周囲の圧力の状態を説明する図である。
【図６】図６は、負圧発生部を設けない場合のボス周囲の圧力の状態を説明する図である。
【図７】図７は、変形例としてのブレードによる圧力分布を示す模式図である。
【図８】図８は、変形例としてのブレードによる圧力分布を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、添付図面を参照しながら本実施形態について説明する。説明の理解を容易にするため、各図面において同一の構成要素に対しては可能な限り同一の符号を付して、重複する説明は省略する。
【００１１】
図１を参照しながら、本実施形態に係る送風機１０について説明する。送風機１０は、ファン２０と、電動機３０と、シュラウド４０と、を備えている。
【００１２】
ファン２０は、電動機３０によって回転駆動され、主流方向Ａ１に沿って空気流れを発生させる。ファン２０は、ボス２１と、ブレード２２と、冷却リブ２３と、を有する。ファン２０は、例えば、樹脂材料によって一体的に成形される。
【００１３】
ボス２１は、軸ｍ１周りに円筒状を成す有底円筒状の部材であり、底部２１１と側壁部２１２とを有する。底部２１１は、主流方向Ａ１に沿った方向へ流れる空気流れの上流側に位置する。底部２１１から空気流れの下流側へ向かって延びるように円筒状の側壁部２１２が形成される。側壁部２１２は、底部２１１の外周から立ち上がるように設けられている。側壁部２１２は、下流側に下流側端面２１２１を有する。
【００１４】
ブレード２２は、側壁部２１２からボス２１の外側へ延びるように設けられている。ブレード２２は、翼元２２１が側壁部２１２に繋がるように設けられている。翼元２２１には、負圧発生部２５が設けられている。
【００１５】
冷却リブ２３は、側壁部２１２からボス２１内部に向かって延びるように形成されている。冷却リブ２３は、ボス２１内部に空気流れを発生させる。
【００１６】
電動機３０は、アウターロータ３１と、ベアリング３２と、シャフト３３と、ステータ３４と、を有する。電動機３０は、底部２１１と側壁部２１２に囲まれるように、ボス２１の内側に配置されている。電動機３０は、アウターロータ３１がボス２１の底部２１１に固定されることで、ボス２１に対して固定されている。電動機３０は、底部２１１に固定されているのとは反対側において、ステータ３４がシュラウド４０に固定されている。電動機３０は、アウターロータ３１が、ステータ３４の周囲を回転することで回転駆動する。
【００１７】
アウターロータ３１は、ヨーク３１１と、永久磁石３１２とを有する。ヨーク３１１は、軸ｍ１周りに円筒状を成す有底円筒状の部材であり、底部３１１１と側壁部３１１２とを有している。底部３１１１は、ボス２１の底部２１１に固定されている。
【００１８】
底部３１１１には、開口部３１１３が設けられている。開口部３１１３を通り、アウターロータ３１内部の空気がボス２１側へ流れることができる。冷却リブ２３は、開口部３１１３を通る空気の流れを促進する。
【００１９】
永久磁石３１２は、側壁部３１１２の内側に配置されている。永久磁石３１２は、ステータ３４と対向するように設けられている。
【００２０】
底部３１１１には、軸ｍ１周りに凹部３１１４が設けられている。凹部３１１４は、ベアリング３２が配置されている。ベアリング３２は、凹部３１１４と密接固定されている。軸ｍ１に沿ってシャフト３３が設けられている。シャフト３３は、ベアリング３２に挿入固定されている。シャフト３３は、シュラウド４０に固定されている。ベアリング３２が回転することで、アウターロータ３１が軸ｍ１を軸として回転することができる。
【００２１】
ステータ３４は、コア３４１とコイル３４２とを有する。コア３４１は、ベアリング３２及びシャフト３３を囲むようにアウターロータ３１の内側に配置されている。コイル３４２は、コア３４１に電線を巻き付けることにより形成されている。
【００２２】
シュラウド４０は、ボス２１及びアウターロータ３１に対して、空気流れの下流側に設けられる。シュラウド４０は、側壁部２１２の下流側端面２１２１との間に、空気が流通可能な空間を形成する。シュラウド４０は、アウターロータ３１との間にも、空気が流通可能な空間を形成する。
【００２３】
ステータ３４に通電されると、アウターロータ３１がステータ３４の周りを、シャフト３３を軸として回転する。アウターロータ３１の回転によって、ファン２０がアウターロータ３１と同調して、軸ｍ１を軸として回転する。回転方向Ａ２におけるファン２０の回転によって、主流方向Ａ１に沿って軸流が発生する。ファン２０の回転によって負圧発生部２５が負圧を発生させ、吸出し方向Ａ３に沿ってボス２１内の空気を吸い出す流れを発生させる。
【００２４】
続いて図２を参照しながら、ファン２０について説明する。ファン２０は、ボス２１から、リング２４へ向かう方向に延びる複数のブレード２２を有する。本実施形態の場合、ブレード２２は7枚設けられている。ブレード２２は、回転方向Ａ２へ回転する。複数のブレード２２は、それぞれ、回転方向Ａ２の前方側に前縁２２２を、前縁２２２の反対側に後縁２２３を有する。ボス２１の内側には、側壁部２１２から延びるように冷却リブ２３が複数設けられている。
【００２５】
ファン２０のそれぞれのブレード２２は、ブレード２２が側壁部２１２と接続する部分である翼元２２１を有する。複数のブレード２２の全ての翼元２２１を通る翼元断面線Ｃを設定し、１つの翼元２２１の断面図を図３に示す。
【００２６】
図３に示されるように、翼元２２１は、表翼面２２１１及び裏翼面２２１２を有する。表翼面２２１１は、ブレード２２の回転方向側に向くように設けられている。裏翼面２２１２は、ブレード２２の回転方向とは反対側に向くように設けられている。図３において、ボス２１の軸流における下流側端をボス上面Ｌ１とし、ボス２１の軸流における上流側端をボス下面Ｌ２としている。
【００２７】
表翼面２２１１と裏翼面２２１２とは、前縁２２２において繋がっている。表翼面２２１１及び裏翼面２２１２は、後縁２２３側では負圧発生部２５と繋がっている。表翼面２２１１は、回転方向Ａ２とは反対側に向かって凹むように形成されている。裏翼面２２１２は、回転方向Ａ２とは反対側に向かって膨らむように形成されている。
【００２８】
負圧発生部２５は、負圧発生翼面２５１と正圧発生翼面２５２とを有している。負圧発生翼面２５１は、表翼面２２１１に繋がるように設けられている。正圧発生翼面２５２は、裏翼面２２１２に繋がるように設けられている。負圧発生翼面２５１と正圧発生翼面２５２とは、後縁２２３において繋がっている。負圧発生翼面２５１は、回転方向Ａ２に向かって膨らむように形成されている。正圧発生翼面２５２は、回転方向Ａ２に向かって凹むように形成されている。表翼面２２１１と負圧発生翼面２５１との接続部分には変曲点Ｐが形成される。
【００２９】
図４を参照しながら、ブレード２２の形状によりもたらされる現象について説明する。ブレード２２が回転方向Ａ２の向かう方向へ移動すると、ブレード２２の翼型形状によって、ブレード２２の前縁２２２から後縁２２３へと向かう空気の流れが発生する。ブレード２２の回転により、表翼面２２１１側に正圧領域ＰＰ１が発生する。表翼面２２１１に沿う流れが、負圧発生部２５の負圧発生翼面２５１において剥離することにより、負圧発生翼面２５１側に負圧領域ＮＰ１が発生する。
【００３０】
ブレード２２の回転により、裏翼面２２１２側に負圧領域ＮＰ２が発生する。正圧発生翼面２５２側には正圧領域ＰＰ２が発生する。正圧領域ＰＰ１，ＰＰ２は、周囲の空気に対して圧力が高い領域であるため、空気が押しのけられる。負圧領域ＮＰ１，ＮＰ２は周囲の空気に対して圧力が低い領域であるため、空気が引き込まれる。
【００３１】
図５を参照しながら、数値計算によって送風機１０の動作をシミュレーションした結果を示す。図５の（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）、（Ｄ）、（Ｅ）、（Ｆ）、（Ｇ）は、図２に示される翼元断面線Ｃによって、ある時刻における、７つあるそれぞれのブレード２２の断面を切り取り、周囲の圧力状況を示したものである。（Ａ）から（Ｇ）それぞれで程度に差はあるものの、０Ｐａ以上の領域である正圧領域ＰＰ１に対して、負圧発生翼面２５１近傍において負圧領域ＮＰ１が安定的に形成されている。
【００３２】
比較のため、負圧発生部２５を設けず、表翼面２２１１Ｚ及び裏翼面２２１２Ｚのみで翼元を形成した場合の圧力状況について、図６に示す。図６の（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）、（Ｄ）、（Ｅ）、（Ｆ）、（Ｇ）は、図５の（Ａ）から（Ｇ）に対応している。裏翼面２２１２Ｚ側に負圧領域ＮＰＺが形成されるため、局所的には正圧領域ＰＰＺ側に回り込む場合もあるものの、負圧領域ＮＰＺを安定的にボス下面側に形成することはできない。
【００３３】
負圧発生部２５によって、負圧が発生することにより、側壁部２１２と、シュラウド４０との隙間の近くに負圧領域ＮＰ１が形成される。図１に示されるように、回転方向Ａ２方向へファン２０が回転している場合、負圧領域が発生することによって、ボス２１内部の空気が引き出される。吸出し方向Ａ３に沿う流れが促進され、ボス２１内部の高温空気がボス２１の外部へと排出される。
【００３４】
上記説明したように、本実施形態に係る送風機１０は、底部２１１と底部２１１の外周に接続される側壁部２１２とを有するボス２１及び側壁部２１２からボス２１の外側へ向かって延びるブレード２２を有するファン２０と、ボス２１の内側に固定され、ファン２０と同調して回転するアウターロータ３１及びアウターロータ３１の内側に配置されるステータ３４を有する電動機３０と、ステータ３４が固定されるシュラウド４０と、を備えている。ファン２０は、ステータ３４に対してアウターロータ３１が回転する電動機３０の回転駆動によって、側壁部２１２とシュラウド４０との間に負圧を発生させる負圧発生部２５を有する。
【００３５】
送風機１０が送風するためにファン２０を回転させると、負圧発生部２５が負圧を発生させる。負圧発生部２５は、シュラウド４０とボス２１との間の空間に負圧を発生させるため、ボス２１の内側にある空気をボス２１の外側へ流出させるように作用する。空気の流出に伴って、ボス２１の内側に新たに空気が吸引される。よって、電動機３０の駆動によって暖められた空気が、電動機３０とボス２１の内側とによって作られる空間に滞留しにくくなり高温空気の滞留が妨げられるため、電動機３０の冷却効率を高めることができる。
【００３６】
本実施形態における負圧発生部２５は、ブレード２２に設けられている。
【００３７】
ブレード２２に負圧発生部２５を設けることで、ブレード２２とは別に負圧発生部２５を設ける場合と比較して構造を簡易なものとすることができる。
【００３８】
本実施形態における負圧発生部２５は、ブレード２２が側壁部２１２に接続される部分である翼元２２１に設けられている。
【００３９】
負圧発生部２５を翼元２２１に設けることで、ボス２１の側壁部２１２に近い領域で負圧を発生させることができ、ボス２１の内側の空気により直接的に作用してボス２１の外側に流出させることができる。
【００４０】
本実施形態におけるブレード２２は、電動機３０の回転軸である軸ｍ１に沿う方向の軸流を発生させ、ブレード２２の後縁２２３は、軸流の主流方向Ａ１において、ブレード２２の前縁２２２よりも、シュラウド４０側に設けられており、負圧発生部２５は、翼元２２１において、前縁２２２よりも後縁２２３側に近接するように設けられる。
【００４１】
負圧発生部２５をよりシュラウド４０に近いブレード２２の後縁２２３側に近接するように設けることで、ボス２１の側壁部２１２に近く且つシュラウド４０にも近い領域で負圧を発生させることができ、ボス２１の内側の空気により直接的に作用してボス２１の外側に流出させることができる。ブレード２２の前縁２２２側に近い領域は軸流を発生するのに適した形状とする一方で、後縁２２３側の一部を負圧発生部２５とすることで、軸流を発生させるファン２０の性能を極力阻害せずに必要となる負圧を発生させることができる。
【００４２】
本実施形態における翼元２２１は、ブレード２２の回転方向Ａ２における前方側に面する表翼面２２１１及びブレード２２の回転方向Ａ２における前方側とは反対側に面する裏翼面２２１２を有している。表翼面２２１１は、ブレード２２の回転により、回転方向Ａ２における前方側に正圧領域ＰＰ１を形成し、裏翼面２２１２は、ブレード２２の回転により、回転方向Ａ２における前方側とは反対側に負圧領域ＮＰ２を形成し、負圧発生部２５は、表翼面２２１１が形成する正圧領域ＰＰ１に隣接するように負圧領域ＮＰ１を形成する。回転方向Ａ２側及び回転方向Ａ２における前方側とは、ブレード２２が回転するにあたって進行する側であり、時系列的にブレード２２が後に位置する側を意味している。
【００４３】
負圧発生部２５は、ブレード２２の表翼面２２１１の作用により形成される正圧領域ＰＰ１に隣接するように負圧領域ＮＰ１を形成するので、軸流を発生させるファン２０の性能を極力阻害せずに必要となる負圧を発生させることができる。
【００４４】
本実施形態における負圧発生部２５は、表翼面２２１１に繋がる負圧発生翼面２５１を有し、表翼面２２１１と負圧発生翼面２５１との間に変曲点が形成されている。
【００４５】
表翼面２２１１と負圧発生翼面２５１との間に変曲点を形成するので、負圧発生翼面２５１はブレード２２の回転により表翼面２２１１とは異なる特性を発揮させることができる。表翼面２２１１はブレード２２の回転により回転方向Ａ２における前方側に正圧領域ＰＰ１を形成するので、負圧発生翼面２５１はそれとは逆に負圧領域ＮＰ１を形成することでき、翼面の形状を異ならせるという簡易な手法で必要となる負圧を発生させることができる。
【００４６】
表翼面２２１１と負圧発生翼面２５１との間に変曲点を設ける態様は、上記説明したものに限られるものではない。図７に変形例としての翼元２２１Ａを示す。
【００４７】
図７に示されるように、翼元２２１Ａには、負圧発生部２５Ａが設けられている。負圧発生部２５Ａは、負圧発生翼面２５１Ａ及び正圧発生翼面２５２Ａを有している。負圧発生翼面２５１Ａ及び正圧発生翼面２５２Ａは、それぞれ湾曲していない翼面として形成されている。表翼面２２１１は湾曲しているので、負圧発生翼面２５１Ａとの間に変曲点が形成されている。
【００４８】
本実施形態における負圧発生部２５は、表翼面２２１１に繋がる負圧発生翼面２５１を有し、表翼面２２１１は、回転方向Ａ２における前方側とは反対側に凹むように形成され、裏翼面２２１２は、回転方向Ａ２における前方側とは反対側に膨らむように形成され、負圧発生翼面２５１は、回転方向Ａ２における前方側に膨らむように形成されている。
【００４９】
負圧発生部２５として負圧発生翼面２５１を設け、表翼面２２１１とは逆の形状となるように回転方向Ａ２における前方側に膨らんでいるので、翼面の形状を異ならせるという簡易な手法で必要となる負圧を発生させることができる。
【００５０】
負圧発生翼面２５１を回転方向Ａ２における前方側に膨らむように形成する態様は、上記説明したものに限られるものではない。図８に、変形例としての翼元２２１Ｂを示す。
【００５１】
図８に示されるように、翼元２２１Ｂには、負圧発生部２５Ｂが設けられている。負圧発生部２５Ｂは、負圧発生翼面２５１Ｂを有している。負圧発生翼面２５１Ｂは、回転方向Ａ２における前方側に膨らむように形成されている。上記説明した正圧発生翼面２５２に相当するものは設けられておらず、裏翼面２２１２が後縁２２３まで延伸されている。
【００５２】
なお、本実施形態において、ブレード２２に負圧発生部２５，２５Ａ，２５Ｂが設けてられているが、負圧発生部は側壁部２１２の外側に、ブレード２２とは独立して設けられていてもよい。ブレード２２から独立して、ボス２１に設けられる負圧発生部であっても、送風機１０が送風する際に、ボス２１の回転に合わせて負圧領域を、ボス２１とシュラウド４０との空間の近くに発生させることができれば、ボス２１内部の空気の吸引を促進することができる。
【００５３】
以上、具体例を参照しつつ本実施形態について説明した。しかし、本開示はこれらの具体例に限定されるものではない。これら具体例に、当業者が適宜設計変更を加えたものも、本開示の特徴を備えている限り、本開示の範囲に包含される。前述した各具体例が備える各要素およびその配置、条件、形状などは、例示したものに限定されるわけではなく適宜変更することができる。前述した各具体例が備える各要素は、技術的な矛盾が生じない限り、適宜組み合わせを変えることができる。
【符号の説明】
【００５４】
１０：送風機
２０：ファン
２１：ボス
２２：ブレード
３０：電動機
３１：アウターロータ
４０：シュラウド
２５，２５Ａ，２５Ｂ：負圧発生部
【図１】
2020143608.tif 000003
【図２】
2020143608.tif 000004
【図３】
2020143608.tif 000005
【図４】
2020143608.tif 000006
【図５】
2020143608.tif 000007
【図６】
2020143608.tif 000008
【図７】
2020143608.tif 000009
【図８】
2020143608.tif 000010