(57)【要約】【課題】  翼内径を小さくしながらも翼間流路入口面積を大きく保ち、高い送風性能と低騒音化を同時に実現できる小型の遠心ファンを提供する。【解決手段】  外転型ラジアルギャップ方式またはアキシャルギャップ方式の電動機と、前記回転子を内部に保持する器状の凸部、および、該凸部の周囲に配列された多数の翼を有する羽根車と、該羽根車を、前記固定子に対して回転可能に支持する回転軸と、前記羽根車を収容し、前記固定子が取り付けられ、空気の吸込口を前記羽根車の上方に備え、空気の吹出口を側壁に備えるスクロール型のケーシングと、からなる遠心ファンにおいて、前記多数の翼全てについて、または多数の翼のうち一部の翼について、翼の一部分が前記凸部に接し、前記回転子の外端が、前記吸込口の径よりも径方向外方に位置する。【選択図】  図１
2006266194.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
通電により磁場を形成する固定子と対向して、該固定子からの磁場により回転する回転子が配置された外転型ラジアルギャップ方式またはアキシャルギャップ方式の電動機と、
前記回転子を内部に保持する器状の凸部、および、該凸部の周囲に配列された多数の翼を有する羽根車と、
該羽根車を、前記固定子に対して回転可能に支持する回転軸と、
前記羽根車を収容し、前記固定子が取り付けられ、空気の吸込口を前記羽根車の上方に備え、空気の吹出口を側壁に備えるスクロール型のケーシングと、
からなる遠心ファンにおいて、
前記多数の翼全てについて、または多数の翼のうち一部の翼について、翼の一部分が前記凸部に接し、
前記回転子の外端が、前記吸込口の径よりも径方向外方に位置することを特徴とする遠心ファン。
【請求項２】
前記多数の翼全てについて、または多数の翼のうち一部の翼について、
前記翼の内周縁下端と前記凸部との接点と、その翼の最も上方に位置する部分との鉛直距離が、前記翼の内周縁下端と前記凸部との接点と、その翼の最も下方に位置する部分との鉛直距離よりも大きいことを特徴とする請求項１に記載の遠心ファン。
【請求項３】
前記多数の翼全てについて、または多数の翼のうち一部の翼について、
前記翼の内周縁下端と前記凸部との接点と、前記ケーシングの最も上方に位置する部分との鉛直距離が、前記翼の内周縁下端と前記凸部との接点と、前記ケーシングの最も下方に位置する部分との鉛直距離よりも大きいことを特徴とする請求項１又は２に記載の遠心ファン。
【請求項４】
前記多数の翼全てについて、または多数の翼のうち一部の翼について、
翼の内周縁下端が、内周縁上端よりも径方向内方に位置することを特徴とする請求項１〜３何れか一項に記載の遠心ファン。
【請求項５】
前記凸部上面において、前記翼の内周縁下端との接点よりも径方向内方の少なくとも一部分が、前記翼の内周縁下端との接点よりも上方に位置し、
かつ、前記凸部上面の少なくとも一部分は、前記翼の内周縁に向けて下り勾配を持つ傾斜した面であることを特徴とする請求項１〜４何れか一項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、特に外転型ラジアルギャップ方式の電動機またはアキシャルギャップ方式の電動機を有する遠心ファンに関する発明である。
【背景技術】
【０００２】
スクロール型のケーシングと、その中で回転駆動される羽根車とを備える遠心ファンは、比較的構造が簡単で大量の風を効率よく発生できるので、送風を必要とする家庭用または業務用の電気製品等において広く使用されている。特に、小型の遠心ファンにおいては、外転型ラジアルギャップ方式の電動機またはアキシャルギャップ方式の電動機を、羽根車と同一の空間内、すなわち同一のケーシングに収めた構造が、多く採用されている。以下、本発明においては、外転型ラジアルギャップ方式の電動機またはアキシャルギャップ方式の電動機を、羽根車と同一の空間内に収めた構造の遠心ファンを対象とする。
【０００３】
図５に、従来の一般的な遠心ファンを示す。ケーシング１０は、上板１１，下板１２，側壁１３から構成される。ケーシング１０の下板１２には、電動機の固定子１５が固定されており、固定子１５の周囲には回転子３２が軸受１６を介して回転自在に支持されている。羽根車３０は、下に開口した器状の凸部３１を中央に備え、凸部３１の内部に回転子３２を備える。凸部３１の中央には、直接または部材を介して回転軸３１が固定され、軸受１６を介して固定子１５の中心を貫通する。凸部３３の周囲には、多数の翼（以下、翼群３４ａと呼び、１枚の翼あるいは各々の翼３４と区別する）が周方向に均等配置されており、多数の略径方向の翼間流路（以下、翼間流路群３５ａと呼び、１つの翼間流路あるいは各々の翼間流路３５と区別する）を形成する。翼３４には、前進翼，径向き翼，後退翼等があり、それぞれシロッコファン，ラジアルファン，ターボファン等に相当する。ケーシングは空気の吸込口１７と吹出口１８を備える。吸込口１７はケーシング上板１１に設けられ、羽根車３０中央上方に位置する。吹出口１８は、ケーシング側面に設けられ、スクロールの終点に位置する。回転子３２の回転によって羽根車３０が高速回転すると、遠心力によって羽根車３０の中央から径方向略外向きに気流が発生する。吸込口１７から流入した空気は、羽根車の凸部３３に沿って流れ、翼群３４ａの内周側から翼間流路群３５ａに流入する。空気流は、翼間流路群３５ａ内で羽根車３０から遠心力を与えられ、翼群３４ａの外周側すなわち羽根車３０の外周から放出される。羽根車３０から放出された空気流は、ケーシング内部を側壁１３に沿って流れた後、吹出口１８からケーシング外に放出される。
【０００４】
ここで、本発明における位置関係の表現方法を、以下の通り定める。
回転軸方向を鉛直方向すなわち上下方向すなわち縦方向と定め、固定子１５から見て、回転軸３１が直接または部材を介して凸部３３に固定されている側を上とする。
【０００５】
回転軸３１と直交する平面を水平面とし、水平面の方向を水平方向すなわち横方向と定める。そして、回転軸３１の中心を水平面における原点と定める。内方あるいは内側とは回転軸３１に近い方とし、外方あるいは外側とは回転軸３１から遠い方とする。
なお、回転軸の先端が曲がっているといった理由で鉛直，水平を一義的に定めるのが困難な場合は、通常回転軸３１は複数の軸受１６を介して固定子１５と同軸に支持されているので、この回転軸３１における両端の軸受１５にはさまれた区間を基準とする。
【０００６】
遠心ファンは、効率のいい送風性能と静粛性が求められる部品である。送風性能の効率を上げる有効な手段として、翼間流路３５を長くとることが挙げられる。翼間流路３５を長くとれば、羽根車３０の仕事面積が増えるため、低い回転数で所定の風量を達成できる。また、騒音を低減する有効な手段としても、やはり翼間流路３５を長くとることが挙げられる。遠心ファンの騒音は、主に電動機音や風切り音であるが、所定の風量を低い回転数で達成できれば、これらの騒音は低減される。
【０００７】
翼間流路３５を長くとり羽根車３０の仕事面積を増やす方法としては、羽根車の少なくとも複数の翼を内側に延長し、ヨーク円筒側面もしくはヨーク径より中心側の面に接して形成する構成が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００８】
【特許文献１】特開２００３−２８４２８８号公報（第２頁、第１図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、この提案は、静音化の観点で見ると以下に示す問題点がある。一般的な遠心ファンにおいては、羽根車の凸部は、翼に対する高さが比較的大きい。すると、仕事面積を増やすために翼を内側に延長し（すなわち翼内径を小さくし）、凸部に接して形成すると、対応する翼間流路の入口面積が小さくなる。その結果、その翼間流路入口における風速が高くなり、風切り音が大きくなってしまう。すなわち、特許文献１の提案は、小型のまま送風性能を向上させる点においては有効であるが、静音化の観点では不十分な構成であった。
【００１０】
また、たとえ翼３４が凸部３３に接しなくても、翼内径を小さくすると、図６に示すように翼３４と凸部３３が著しく接近する。すでに述べたように、羽根車の凸部３３は翼３４に対する高さが比較的大きいので、羽根車下部は著しく空気の流れが悪くなる。この結果、実質的に通風路として有効に作用する翼間流路の入口面積は、やはり小さくなる。
本発明は、上記問題を解決するためになされたもので、本発明の目的は、翼内径を小さくしながらも翼間流路入口面積を大きく保ち、高い送風性能と低騒音化を同時に実現できる小型の遠心ファンを提供することにある。
【００１１】
ここで、本発明における単語を、以下の通り定める。
翼３４あるいは翼群３４ａとは、羽根車３０を構成する要素であり、周方向に配列される部材であって、隣り合う互いの間に相対的に径方向内方から外方に連通する隙間を形成し、羽根車３０の回転時に該隙間内の空気を回転方向に押しながら相対的に径方向外向きに放出するもの、と定める。
翼間流路３５とは、隣り合う２枚の翼３４にはさまれて形成される空間と定める。翼３４の縦断面形状は、略鉛直および略水平方向の辺で形成される矩形を基本とする。このときの４辺を、それぞれ、上縁３４１，下縁３４２，内周縁３４３，外周縁３４４と定める。周方向に配列された翼群３４ａの内周縁３４３が仮想的に形成する略円筒面を翼内周面３４５と定め、同様に翼群の外周縁が仮想的に形成する面を翼外周面３４６と定める。
【００１２】
翼間流路入口３６とは、翼内周面３４５において隣り合う２枚の翼３４にはさまれて形成される面のうち、通風可能な部分と定める。翼の縦断面は、翼厚みの中点で構成される面の、径方向鉛直平面への投影像とする。翼厚みの方向は、水平面内の周方向とする。像を投影する径方向鉛直平面は、翼の重心を含む面とする。
【００１３】
翼間流路入口面積とは、翼間流路入口３６の周方向縦断面積と定める。ただし、一般的に、翼の内周縁３４３は面取り処理をされていることが多い。この場合、翼間流路入口面積を算出する径方向位置は、面取り処理が終わる位置とする。
ところで、翼３４は、様々な理由から、矩形以外の形状をとることが多い。翼の辺に段差が設けられている場合は、矩形に準じる形として上記の解釈を適用する。特許文献１のように翼３４が凸部３３に接する場合は、翼間流路３５が中心軸に向けて開口している範囲を翼内周面と定め、下縁３４２は凸部３３に沿って外周縁３４４まで続く線となる。また、羽根車３０には、翼３４の位置決めや補強および気流の誘導等を目的として、上下に略円環形状の板（以下、円環板３７と呼ぶ）が設けられることが多い。このとき、翼群３４ａは、上下の円環板３７にはさまれた構造となる。円環板３７が占める部分は、翼３４の縦断面から除外する。また、円環板３７は、必ずしも翼の上縁３４１および下縁３４２の全長にわたって接するものではない。このときも、翼の上縁３４１や下縁３４２に段差が生じるが、矩形に準じる形として上記の解釈を適用する。円環板３７が２つの辺に接していると解釈できる場合は、より水平に近い辺を上縁３４１，下縁３４２とし、より鉛直に近い辺を内周縁３４３，外周縁３４４とする。
【００１４】
翼３４の縦断面形状が四角形に準じるものの、著しく矩形と異なる場合は、上の円環板３７ａが接する辺を上縁３４１、下の円環板３７ｂが接する辺を下縁３４２とみなし、上縁と下縁以外の辺を内周縁３４３，外周縁３４４とみなす。上下の略円環形状の板は、水平とは限らない。
翼３４の縦断面が四角形に準じる形ではない場合、例えば五角形や三角形等に準じる形の場合は、羽根車３０が回転したときに、実質的に翼間流路群３５ａに空気が流入する面を翼内周面３４５とみなし、実質的に翼間流路群３５ａから空気が流出する面を翼外周面３４６とみなす。翼内周面３４５とみなされる面に含まれる辺を内周縁３４３とし、翼外周面３４６とみなされる面に含まれる辺を外周縁３４４とする。内周縁３４３あるいは外周縁３４４は、複数の辺で構成されることもある。一方、上縁３４１，下縁３４２と内周縁３４３，外周縁３４４の境界が不明瞭な場合、例えば翼内周面３４５あるいは翼外周面３４６とみなされる面に含まれる辺と円環板３７が接する辺が、同一の直線や曲線である場合は、辺のうち円環板３７が接する部分を上縁３４１あるいは下縁３４２とみなし、それ以外の部分を内周縁３４３あるいは外周縁３４４とみなす。
【００１５】
翼内径とは、翼３４の重心を含む水平面において、翼３４の最も回転軸３１の中心に近い部位から、回転軸３１の中心までの水平距離の２倍と定める。翼内径が全ての翼について同一の値とはならない場合は、全ての翼についての平均をとる。
【００１６】
凸部３３とは、器形状であって、略鉛直部分においては内方に回転子３２が接する部分、非鉛直部分においては鉛直上方または下方に回転子３２が存在する箇所より内方の部分、と定める。周方向の一部にヨーク３２ａがとぎれた部分があり、器形状部材と磁石の間に部分的に隙間が生じている場合は、仮想的に全周にわたってヨーク３２ａが存在し、器形状部材と回転子３２は全周にわたって接しているとみなす。周方向の一部に磁石がとぎれた部分がある場合も同様である。また、凸部３３は、必ずしも回転子３２を完全に覆い隠す必要はない。つまり、完全な器形状ではなく、任意の一部分あるいは複数の部分に穴が開いている場合も、凸部とみなす。
なお、ここで、ヨーク３２ａおよび磁石３２ｂは、ともに回転子３２の構成部材である。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
上記目的を達成するため、本発明は、通電により磁場を形成する固定子と対向して、該固定子からの磁場により回転する回転子が配置された外転型ラジアルギャップ方式またはアキシャルギャップ方式の電動機と、前記回転子を内部に保持する器状の凸部、および、該凸部の周囲に配列された多数の翼を有する羽根車と、該羽根車を、前記固定子に対して回転可能に支持する回転軸と、前記羽根車を収容し、前記固定子が取り付けられ、空気の吸込口を前記羽根車の上方に備え、空気の吹出口を側壁に備えるスクロール型のケーシングと、からなる遠心ファンにおいて、前記多数の翼全てについて、または多数の翼のうち一部の翼について、翼の一部分が前記凸部に接し、前記回転子の外端が、前記吸込口の径よりも径方向外方に位置することを特徴とする。
【００１８】
本発明者らは、鋭意研究の結果、翼内径を小さくしながらも翼間流路入口面積を大きく保ち、高い送風性能と低騒音化を同時に実現できる小型の遠心ファンを開発した。この相反する要求は、
１．翼の一部を凸部に接するよう構成する。
２．回転子の外径を、吸込口の径よりも大きく構成する。
という２つの要件を同時に満足することによって、コストの上昇を招くことなく達成される。以下にその理由を示す。
【００１９】
翼内径を小さくしながらも翼間流路入口面積を大きく保つには、凸部を低く構成する必要がある。凸部高さを低くすることは、実質的に固定子および回転子の高さを低くすることに等しい。すると、固定子および回転子の対向面積が減少するため、電動機の出力が低下して、送風性能が低下してしまう。この場合、磁束密度の高い材料を使って回転子を製作すれば送風性能の低下を回避できるが、コストが上昇するため工業的には成立しにくい。しかし、固定子および回転子の外径を大きく形成すれば、対向面積の減少を補えるため、送風性能の低下を招くことなく、工業的に実現可能なコストで、凸部の高さを低く構成することができる。このとき、翼の内径を小さくすると同時に回転子の外径を大きくしたことにより、必ず翼の一部が凸部に接することとなる。
【００２０】
ところで、吸込口の径は、送風量を確保するため、騒音値が大きくならない範囲でなるべく大きく構成することが基本である。しかし、翼内径を小さくしたファンにおいて吸込口を大きく構成すると、翼の上部からも翼間流路に空気が流入するようになるため、翼間流路を長くとる効果が小さくなる。また、羽根車とケーシング上板との隙間から逆流する空気が多くなって、送風性能と騒音の悪化も生じる。本発明者らは、試行錯誤の結果、送風量の確保と低騒音化を両立させるためには、吸込口開口部の端の径方向位置が、翼内周縁の上端の径方向位置と略同位置となる程度に設定するのがよいことを見出した。このとき、回転子の外径を大きくすると同時に吸込口の径を翼の内径程度まで小さくしたことにより、回転子の外径が吸込口の径よりも大きくなり、従来の遠心ファンとは逆の構成となる。
【００２１】
すなわち、翼の一部を凸部に接触させ、かつ、回転子の外径を吸込口の径よりも大きく構成することで、初めて、翼内径を小さくしながらも翼間流路入口面積を大きく保つことが可能となり、高い送風性能と低騒音化を同時に実現する小型の遠心ファンを提供することができる。
【００２２】
ここで、本発明における単語を、以下の通り定める。
吸込口の径は、回転軸３１の中心から吸込口開口部の端１７１までの水平距離の２倍と定める。吸込口開口部の端１７１とは、上から吸込口を見たときの稜線とする。吸込口の径が周方向に一様でない場合は、全周について平均をとる。
固定子の外径とは、回転軸３１の中心から、固定子コアの最も外方に位置する部分までの水平距離の２倍と定める。固定子の外径が周方向に一様でない場合は、全周について平均をとる。
【００２３】
固定子の高さとは、固定子コアの最も下方に位置する部分から、最も上方に位置する部分までの鉛直距離と定める。固定子の高さが周方向に一様でない場合は、全周について平均をとる。
【００２４】
回転子の外端とは、回転子３２の最も外方に位置する部分と定める。
【００２５】
回転子の外径とは、回転軸３１の中心から、回転子外端までの水平距離の２倍と定める。回転子３２の外径が周方向に一様でない場合は、全周について平均をとる。
【００２６】
本発明の別の好ましい態様においては、前記多数の翼全てについて、または多数の翼のうち一部の翼について、前記翼の内周縁下端と前記凸部との接点と、その翼の最も上方に位置する部分との鉛直距離が、前記翼の内周縁下端と前記凸部との接点と、その翼の最も下方に位置する部分との鉛直距離よりも大きい。
この構成により、凸部の高さが、翼の高さの１／２未満となる。これにより、より翼間流路入口面積を大きく保つことができ、より一層の送風性能の向上と低騒音化を実現できる。
【００２７】
本発明の別の好ましい態様においては、前記多数の翼全てについて、または多数の翼のうち一部の翼について、前記翼の内周縁下端と前記凸部との接点と、前記ケーシングの最も上方に位置する部分との鉛直距離が、前記翼の内周縁下端と前記凸部との接点と、前記ケーシングの最も下方に位置する部分との鉛直距離よりも大きい。
この構成により、凸部の高さ位置が、ケーシングの高さの１／２の位置より下方となる。例えば凸部の高さが高い場合でも、図７に示すように、翼に対して回転子と固定子の位置を相対的に下げれば、翼間流路入口面積は大きく保つことができる。しかし、これではケーシングが高くなり、ファンが大型化してしまう。凸部の高さを低くすることにより、小型を維持したまま、翼間流路入口面積を大きく保つことができる。
【００２８】
本発明の別の好ましい態様においては、前記多数の翼全てについて、または多数の翼のうち一部の翼について、翼の内周縁下端が、内周縁上端よりも径方向内方に位置する。
この構成により、翼の内周縁が鉛直方向に対して傾斜し、翼内周面が上に向かって開いた構造となる。翼内周面が上に向かって開くことにより、より翼間流路入口面積を大きく保つことができ、より一層の送風性能の向上と低騒音化を実現できる。
【００２９】
ここで、本発明における単語を、以下の通り定める。
翼内周縁上端とは、翼内周縁３４３と翼上縁３４１の接点もしくは境界と定める。
【００３０】
翼内周縁下端とは、翼内周縁３４３と翼下縁３４２の接点もしくは境界と定める。特に、翼３４が凸部３３に接する場合、翼内周縁下端は、翼内周縁３４３と凸部３３との接点となる。
【００３１】
本発明の別の好ましい態様においては、前記凸部上面において、前記翼の内周縁下端との接点よりも径方向内方の少なくとも一部分が、前記翼の内周縁下端との接点よりも上方に位置し、かつ、前記凸部上面の少なくとも一部分は、前記翼の内周縁に向けて下り勾配を持つ傾斜した面であることを特徴とする。
例えば、凸部の形状が円筒ではなく、中心軸上に頂点を持つ円錐形であれば、吸い込まれた空気の流れの略鉛直方向から略水平方向への方向転換にともなう渦が発生する空間が少なくなり、より効率的に翼間流路に空気を導くことができる。円錐面を、吸い込み流の流線に沿うような下に凸の形状にすれば、より一層の整流効果が期待でき、低騒音化が可能となる。また、凸部の形状を中心軸上に頂点を持つ円錐形にすることにより、回転軸を長くることができる。これにより、軸受の設置間隔を拡げることができ、羽根車の回転動作の精度が向上する。
【発明の効果】
【００３２】
本発明に従えば、翼内径を小さくして翼間流路を長くしても、翼間流路入口面積を大きく保つことができる。この結果、翼の仕事面積が増え、高い送風性能が得られる。
【００３３】
また、本発明に従えば、翼内径を小さくして翼間流路を長くしても、翼間流路入口面積を大きく保つことができる。この結果、所定の風量を低い回転数で達成できるため、低騒音化が実現できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３４】
以下、本発明を図面に示す実施例に基づいて説明する。本発明に係わる遠心ファンを図１〜図２に示す。ケーシング１０は、上板１１，下板１２，側壁１３から構成され、下板１２に、筒状の軸受保持部材１４が取り付けられている。軸受け保持部材１４の外周面には、電動機の固定子１５が固定され、内部には軸受１６が保持されている。軸受１６の内側を回転軸３１が貫通し、回転軸３１の上端は、羽根車３０の凸部３３に固定されている。凸部３３は上が閉じて下に開口した中空円筒であり、内側にヨーク３２ａを有する回転子３２が固定されている。本実施例では、回転子３２の外端はヨーク３２ａの外端である。回転子３２は、固定子１５と一定の隙間を保って、回転軸３１に回転可能に支持された構造となっている。回転軸３１，軸受１６，軸受保持部材１４，固定子１５，回転子３２，羽根車凸部３３はすべて、回転の中心軸が、回転軸３１の中心線上に一致する鉛直な直線である。固定子１５は電磁石であり、通電を制御することによって回転子３２の回転を制御する。通電を制御する基板は、ケーシング１０内部の下面付近に設置されている。
【００３５】
凸部３３の周囲には、前進翼が鉛直方向に立った状態で周方向に均等配置されている。翼内周面３４５と翼外周面３４６は円筒形であり、翼群３４ａの一部は凸部３３に乗り上げた構造となっている。翼群の上縁３４１と下縁３４２の外周縁側には、それぞれ上部円環板３７ａ，下部円環板３７ｂが設けられており、翼群３４ａが円環板によって固定されている。回転軸３１，凸部３３，回転子３２，翼群３４ａ，上部円環板３７ａ，下部円環板３７ｂで羽根車３０を構成し、これらの回転の中心軸は、回転軸３１の中心線上に一致する鉛直な直線である。
【００３６】
ケーシング上面と下面は、スクロール形状をした水平平面であり、ケーシング側壁１３はスクロール形状に沿った垂直曲面である。ケーシング上面には、空気の吸込口１７が設けられている。吸込口１７は、その中心が回転軸３１の中心に一致する円形の穴であり、羽根車３０の上方に位置している。吸込口開口部の端１７１の径方向位置は、翼内周縁３４３の上端とほぼ同程度であり、詳しくは、やや径方向外方となっている。これにより、送風量の確保と低騒音化の両立がなされている。また、ケーシング側壁１３には、スクロールの終点にあたる位置に、空気の吹出口１８が設けられている。
【００３７】
ここで、本発明における単語を、以下の通り定める。
翼の高さとは、翼３４の最も上方に位置する部分と、翼の最も下方に位置する部分の、鉛直距離とする。円環板３７は、翼とみなさない。
【００３８】
凸部の高さとは、翼の内周縁３４３下端と凸部３３との接点と、その翼の最も下方に位置する部分の、鉛直距離とする。翼の高さおよび凸部の高さは各々の翼について定められるが、通常これらは全ての翼について同一の値となる。このため、翼３４の高さを翼群３４ａの高さと同義で用いても差し支えなく、また、１枚の翼に対応する凸部の部分的な高さを、凸部全体の高さと同義で用いても差し支えない。翼の高さおよび凸部の高さが全ての翼について同一の値とはならない場合は、全ての翼についての平均をとる。
【００３９】
翼外径とは、翼３４の重心を含む水平面において、翼３４の最も回転軸中心から遠い部位から、回転軸３１の中心までの水平距離の２倍と定める。円環板３７は、翼とみなさない。翼外径が全ての翼について同一の値とはならない場合は、全ての翼についての平均をとる。
【００４０】
翼間流路入口高さとは、翼間流路入口３６の面積を算出する径方向位置における、翼３４と凸部３３との接点と、翼上縁３４１との鉛直距離と定める。翼間流路入口高さが全ての翼間流路入口について同一の値とはならない場合は、全ての翼間流路入口についての平均をとる。
【００４１】
翼間流路距離とは、翼３４の外径と内径の差の１／２と定める。翼間流路距離が全ての翼について同一の値とはならない場合は、全ての翼についての平均をとる。
【００４２】
翼外周における翼間ピッチとは、翼外径のπ倍を翼枚数で除した値と定め、翼内周における翼間ピッチとは、翼内径のπ倍を翼枚数で除した値と定める。
【００４３】
翼間流路アスペクト比とは、翼間流路距離を翼外周における翼間ピッチで除した値と定める。
【００４４】
本実施例における羽根車の翼枚数は５０枚、翼の外径は７０ｍｍ、内径は３８．５ｍｍ、翼外周における翼間ピッチは４．４ｍｍである。翼の高さは２７ｍｍ、凸部の高さは９．３ｍｍである。この結果、翼間流路入口高さは１７．７ｍｍとなり、翼の高さに対する凸部の高さの比は３４％となっている。従来の翼が凸部に接しない遠心ファンの凸部の高さを、前述の定義に準じて固定子外方端付近における高さとすれば、従来品における翼の高さに対する凸部の高さの比は５０〜１００％程度である。また、翼内径に対する回転子の外径の比は、翼群が凸部に乗り上げない従来品では９０％以下であるのに対し、本実施例では１３０％となっている。
【００４５】
吸込口の径は、通常翼内周面の径程度にとることが多い。本実施例では、翼内径よりわずかに小さい３２．５ｍｍである。回転子外径は５０ｍｍであり、吸込口の径よりも７．５ｍｍ大きい。
【００４６】
本実施例では、翼外径７０ｍｍの羽根車で翼間流路距離を１５．７５ｍｍ確保したにもかかわらず、翼間流路入口高さが１７．７ｍｍ確保されている。翼間流路アスペクト比は３．６である。この結果、翼の仕事面積が大きく、所定の風量を低い回転数で達成しながら、さらに翼間流路入口における風速を低く抑えることができて、低騒音化を達成できた。
【００４７】
この本実施例におけるファンユニットの風量，静圧と騒音値の関係と従来例との比較を表１に、各部の寸法を表２に示す。
【００４８】
【表１】
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【００４９】
【表２】
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【００５０】
風量を確保しながら低騒音化を実現するには、羽根車各部の寸法の適正値は以下のようになる。翼外径に対する翼内径の比が４０〜７５％、翼の高さに対する凸部の高さの比が２０〜５０％、翼内径に対する回転子外径の比が１００〜２００％、回転子外径に対する吸込口径の比が４０〜１００％、翼外周における翼間ピッチは２〜５ｍｍ、翼間流路アスペクト比が２〜１０である。
【００５１】
より好ましくは、翼外径に対する翼内径の比が５０〜７２％、翼の高さに対する凸部の高さの比が２５〜４５％、翼内径に対する回転子外径の比が１００〜１５０％、回転子外径に対する吸込口径の比が５３〜１００％、翼外周における翼間ピッチは２．５〜５ｍｍ、翼間流路アスペクト比が３〜８である。
【００５２】
本発明に係わる別の遠心ファンを図３に示す。翼の内周縁３４３の下端が、内周縁３４３の上端よりも径方向内方に位置している。この構成により、翼の内周縁３４３が鉛直方向に対して傾斜し、翼内周面３４５が上に向かって開いた構造となる。翼内周面３４５が上に向かって開くことにより、より翼間流路入口面積を大きく保つことができ、より一層の送風性能の向上と低騒音化を実現できる。
【００５３】
本発明に係わるさらに別の遠心ファンを図４に示す。凸部３３の上面において、翼の内周縁３４３の下端との接点よりも径方向内方の少なくとも一部分が、翼の内周縁３４３の下端との接点よりも上方に位置し、かつ、凸部３３の上面の少なくとも一部分は、翼の内周縁３４３に向けて下り勾配を持つ傾斜した面となっている。より詳しくは、凸部３３の形状は、中心軸上に頂点を持ち、円錐面が吸い込み流の流線に沿うような、下に凸の略直円錐形である。これにより、吸い込まれた空気の流れの略鉛直方向から略水平方向への方向転換にともなう渦が発生する空間が少なくなり、より効率的に翼間流路３５に空気を導くことができるため、より一層の低騒音化が実現できるまた、回転軸３１が長くなるので、軸受１６の設置間隔が拡がり、羽根車３０の回転動作の精度が向上する。これは、翼外径の大きな羽根車に対して特に有効である。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】本発明の実施例を示す遠心ファンの正面図である。
【図２】図１のＡ−Ａ断面を表す図である。
【図３】本発明に係わる別の遠心ファンの正面図である。
【図４】本発明に係わる別の遠心ファンの正面図である。
【図５】従来の遠心ファンの正面図である。
【図６】従来の遠心ファンで、翼内径を小さくした場合の正面図である。
【図７】従来の遠心ファンで、翼に対して回転子と固定子の位置を相対的に下げた場合の正面図である。
【符号の説明】
【００５５】
１０…ケーシング
１１…上板
１２…下板
１３…側壁
１４…軸受保持部材
１５…固定子
１６…軸受
１７…吸込口
１７１…吸込口開口部の端
１８…吹出口
３０…羽根車
３１…回転軸
３２…回転子
３２ａ…ヨーク
３２ｂ…磁石
３３…凸部
３４…翼
３４ａ…翼群
３４１…翼上縁
３４２…翼下縁
３４３…翼内周縁
３４４…翼外周縁
３４５…翼内周面
３４６…翼外周面
３５…翼間流路
３５ａ…翼間流路群
３６…翼間流路入口
３７…円環板
３７ａ…上部円環板
３７ｂ…下部円環板
【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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【図７】
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