(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
両端の開口のうちの一端側が吸い込み口、他端側が吐き出し口とされた直方体状のファンフレームの内部に、インペラを装着したモータが、その軸方向を前記両端の開口間にわたる方向に沿って配置された軸流ファンであって、
前記ファンフレームは樹脂製であり、該ファンフレームの１８０度で対向する各側面に凹部が形成され、該凹部は、該ファンフレームの該側面における前記軸方向に直交する幅方向に沿った側面幅寸法Ｗに対して、前記吸い込み口の端部から前記軸方向に０．４５Ｗ、かつ、前記幅方向において、前記側面幅寸法Ｗの中点Ｍを通る軸線Ｍから一方側および該一方側と反対側の他方側にそれぞれ０．２２５Ｗずつ、で区画される範囲に形成されるとともに、該凹部の深さｔは、該ファンフレームに形成された薄肉部の板厚Ｔに対してｔ／Ｔ＞０．０６であること
を特徴とする軸流ファン。
【請求項２】
前記凹部の深さｔは、前記ファンフレームの前記薄肉部の板厚Ｔに対して、ｔ／Ｔ≧０．２５であることを特徴とする請求項１に記載の軸流ファン。
【請求項３】
１８０度で対向する前記各側面に形成される前記凹部は、これら側面の間の中間位置に設定される前記各側面と平行な面を対称面とする面対称の位置に形成されることを特徴とする請求項１または２に記載の軸流ファン。
【請求項４】
前記ファンフレームの前記吸い込み口の端部から前記凹部の下端の位置までの距離Ｌとした時、前記凹部の中心が、該ファンフレームの側面幅方向の中点Ｍの線上、かつ、Ｌ／Ｗ＝０．４５の軸方向中点の位置Ｋに位置していることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の軸流ファン。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は軸流ファンに関し、特に振動や騒音の低減を図った軸流ファンに関する。
【背景技術】
【０００２】
電子機器、家電機器、ＯＡ機器、産業機器等々の冷却、換気、空調や、車両用の空調、送風などに広く用いられている送風機として、軸流ファンが知られている。ファンの小型化においてファンの風量や静圧を確保するためにファンの内径を大きくすることが行われているが、軸流ファンのフレームはコストや軽量化の観点から、通常、合成樹脂で形成されている。合成樹脂製のファンフレームは金属製フレームに比べて軽量であるが、肉厚が薄くなると強度が低下し、変形し易いという問題がある。ファンフレームが変形し易いと軸流ファンの振動や騒音の原因となる。
【０００３】
このため、軸流ファンのフレームを金属材とプラスチック材の組み合わせによって構成し、金属材で薄肉部の強度を確保し、プラスチック材により振動を吸収した軸流ファンが提案されている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１に記載のファンは、金属材とプラスチック材とで構成され、例えば図１５に記載されているように、入口１１４側の半分が金属材で、残りの半分（換言すれば、出口１１５側）はプラスチック材で構成されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】実用新案登録第３１２１９５４号公報（図１５）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１に記載の軸流ファンは、入口１１４側の半分が金属材で、残りの半分（換言すれば、出口１１５側）はプラスチック材で構成されたファンフレーム構造を有している。このため、ファンフレームを構成するためには２つの部材が必要であるため、部品点数が増える。また、２つの部材を組み付けるため、作業工程が増える。このため、製品コストが増加するという問題も生じる。
【０００６】
本発明は上記に鑑みてなされたものであり、製品コストを増加させることなく振動を抑制することができる樹脂製ファンフレームを備えた軸流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】
本発明の軸流ファンは、両端の開口のうちの一端側が吸い込み口、他端側が吐き出し口とされた直方体状のファンフレームの内部に、インペラを装着したモータが、その軸方向を前記両端の開口間にわたる方向に沿って配置された軸流ファンであって、前記ファンフレームは樹脂製であり、該ファンフレームの１８０度で対向する各側面に凹部が形成され、該凹部は、該ファンフレームの該側面における前記軸方向に直交する幅方向に沿った側面幅寸法Ｗに対して、前記吸い込み口の端部から前記軸方向に０．４５Ｗ、かつ、前記幅方向において、前記側面幅寸法Ｗの中点Ｍを通る軸線Ｍから一方側および該一方側と反対側の他方側にそれぞれ０．２２５Ｗずつ、で区画される範囲に形成されるとともに、該凹部の深さｔは、該ファンフレームに形成された薄肉部の板厚Ｔに対してｔ／Ｔ＞０．０６であることを特徴とする。
【０００８】
本発明は、前記凹部の深さｔは、前記ファンフレームの前記薄肉部の板厚Ｔに対して、ｔ／Ｔ≧０．２５である形態を含む。
【０００９】
また、本発明は、１８０度で対向する前記各側面に形成される前記凹部は、これら側面の間の中間位置に設定される前記各側面と平行な面を対称面とする面対称の位置に形成される形態を含む。
【００１０】
また、本発明は、前記ファンフレームの前記吸い込み口の端部から前記凹部の下端の位置までの距離Ｌとした時、前記凹部の中心が、該ファンフレームの側面幅方向の中点Ｍの線上、かつ、Ｌ／Ｗ＝０．４５の軸方向中点の位置Ｋに位置している形態を含む。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、フレームが樹脂で形成された軸流ファンにおいて、振動や騒音を抑制することができる軸流ファンが提供されるといった効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の一実施形態に係る軸流ファンの縦断面図である。
【図２】同軸流ファンの斜視図である。
【図３】同軸流ファンの側面の模式図であって、側面に形成する凹部の位置の一例を示している。
【図４】同軸流ファンの側面の模式図であって、側面に形成する凹部の位置の他の例を示している。
【図５】凹部形成位置（軸方向）の違いによるファンケースの振幅比を示す図である。
【図６】凹部形成位置（横方向）の違いによるファンケースの振幅比を示す図である。
【図７】凹部の深さの違いによるファンケースの振幅比を示す図である。
【図８】凹部を形成するファンフレームの側面の数および位置の関係を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、図面を参照して本発明の一実施形態を説明する。
（１）軸流ファンの構造について
図１は、一実施形態に係る軸流ファン１を示している。この軸流ファン１は、ファンフレーム２を有している。ファンフレーム２の内部には、インペラ４を装着したモータ３が配置されている。インペラ４は略円筒状のハブ５と、ハブ５の外周面に円周方向に配置された複数の羽根６を有し、ハブ５と複数の羽根６は、樹脂モールドによる一体成形で形成されている。インペラ４のハブ５は、モータ３のシャフト８に装着されている。
【００１４】
図２に示すように、ファンフレーム２は、直方体状で、その中央には中空円筒状の開口を備え、４つのコーナー部には軸方向に貫通する貫通孔７が形成されている。貫通孔７はボルト等を挿通するためのもので、軸流ファン１を機器等に取り付ける場合、貫通孔７に挿通したボルトにより軸流ファン１は機器に取り付けられる。
【００１５】
ファンフレーム２は、合成樹脂、例えば、ＰＢＴ（ポリブチレンテレフタート）にて形成されており、上面から見た形状は略正方形である。中空円筒状の開口の一端側は吸い込み口１１を形成し、他端側は吐き出し口１２を形成する。そして、吐き出し口１２側の中央にはモータを配置するためのモータベース１３を有し、モータベース１３の中央には中空円筒状のボス部１４が突設されている。モータベース１３は、複数の固定羽根１５によってファンフレーム２と接合している。
【００１６】
ファンフレーム２の側面（１８０度対向する２面）には、それぞれ矩形状の凹部１６が対称な位置に形成されている。これら凹部１６は、所定の領域内に形成されており、深さ寸法ｔは、ファンフレーム２の側面の薄肉部の板厚Ｔの６％よりも大きくなるように形成されている。
【００１７】
（２）凹部の検討と軸流ファンの振動、騒音の低減について
ファンフレーム２の内側にはモータ３が配置されているが、モータ３の電磁力や機械振動が加振力となってファンフレーム２に伝達され、ファンフレーム２の固有モードと一致し、共振すると大きな振動や騒音の要因となる。軸流ファン１は通常、機器に装着されて使用されることから、モータ３の電磁力や機械振動が加振力となってファンフレーム２に伝達され、そして機器に伝達される。このため、ファンフレーム２から機器に伝達される振動を低減することによって機器の振動や騒音を低減できる。
【００１８】
そこで、ファンフレーム２の側面に凹部１６を形成することで、ファンフレーム２の固有モードと一致した場合においても円環モード（特に楕円モード）での変位量を小さくすることができることを知見した。
【００１９】
ファンフレーム２の側面に形成した凹部１６について、形成位置、深さｔ、形状と、振動の振幅の大きさとの関係を調べた。ファンフレーム２は合成樹脂（例えば、ＰＢＴ（ポリブチレンテレフタート））で形成し、凹部１６を設けないファンフレーム２における円環モード（特に楕円モード）での変位量を基準（例えば、１００とする）として、凹部１６を形成した場合の円環モード（特に楕円モード）での変位量を調べた。
【００２０】
凹部１６の形成位置について、ファンフレーム２の軸方向について調べた。図３に示すように、ファンフレーム２の上端（吸い込み口１１側）から凹部１６の下端の位置Ｌは、ファンフレーム２の側面寸法Ｗとの比で表わす。また、図１に示すように、ファンフレーム２の側面の薄肉部の板厚をＴとした時、凹部１６の深さｔはその比（ｔ／Ｔ）で表わす。モデルの凹部１６の大きさを「０．２Ｗ×０．２Ｗの正方形で、深さ（ｔ／Ｔ）＝０．４」に設定し、ファンフレーム２の側面幅方向の中点Ｍから、回転軸方向に位置を移動させ、その位置での変位の振幅値を調べた。その結果を図５に示す。
【００２１】
図５のグラフから、ファンフレーム２の上端（吸い込み口１１側）から凹部１６の下端の位置Ｌ／Ｗ＝０．５５以下であれば、凹部１６を設けないファンフレームよりも変位の振幅を小さくすることができ、好ましくは、凹部１６の下端の位置Ｌ／Ｗ＝０．４５以下がよいことがわかった。なお、Ｌ／Ｗ＝０．２の時、モデルの凹部１６の上端はファンフレーム２の上端に一致する状態となる。
【００２２】
図４に示すように、ファンフレーム２の軸方向に直交する幅方向（横方向）について、Ｌ＝０．４５Ｗとなるような軸方向距離ＫＭの軸方向中点の位置Ｋと、中点Ｍとの交点にモデルの凹部１６の中心Ｃを置き、軸方向に直交する方向に平行移動（図４で左右方向）させ、その位置での変位の振幅値を調べた。図４に示す模式図のように、左方向は−ＸＣ方向、図の右方向は＋ＸＣ方向として表わしている。その結果を図６に示す。
【００２３】
図６のグラフから、左右、どちらも軸線Ｍから凹部１６の中心Ｃまでの距離ＸＣが０．１２５Ｗ以下であれば、凹部１６を設けないファンフレームよりも変位の振幅を小さくすることができることがわかった。このため、ファンフレーム２の軸方向に直交する幅方向（横方向）の凹部１６の側端の最大位置は、ファンフレーム２の側面の中点Ｍから、左方向−ＸＣと右方向＋ＸＣはそれぞれ、（０．１２５Ｗ＋０．１Ｗ）の範囲となる。ここで、０．１Ｗは凹部１６の中心Ｃから凹部１６の側端までの距離を示す。したがって、左右の合計では、（０．１２５Ｗ＋０．１Ｗ）の２倍＝０．４５Ｗの範囲となる。この範囲に凹部１６を形成すれば、凹部１６を設けないファンフレームよりも変位の振幅を小さくすることができる。
【００２４】
凹部１６の深さｔとファンフレーム２の側面の薄肉部の板厚Ｔとの関係について調べた。ファンフレーム２の側面幅方向の中点Ｍの位置における薄肉部の板厚Ｔに対する凹部１６の深さｔの比を調べた。その結果を図７に示す。図７のグラフに示すように、凹部１６の深さｔは薄肉部の板厚Ｔの６％よりも大きく（すなわち、ｔ／Ｔ＞０．０６）、好ましくは２５％以上（すなわち、ｔ／Ｔ≧０．２５）に形成することで、凹部１６を全く形成しない時に比べて振動の振幅を小さくすることができることがわかった。
【００２５】
凹部１６と、凹部１６を形成するファンフレーム２の側面の数および位置の関係について調べた。凹部１６がファンフレーム２の１面のみに形成、２面に形成（隣接する面同士：９０度の位置）、２面に形成（対向する面同士：１８０度の位置）、４面配置で調べた。図４に示す模式図のように、モデルの凹部１６の中心Ｃを、中点Ｍを通る軸線Ｍと、ファンフレーム２の上端から凹部１６の下端の位置Ｌ／Ｗ＝０．４５の軸方向距離ＫＭの軸方向中点の位置Ｋとの交点に設定し、全て同一形状、同一位置とした。その結果を図８に示す。図８によれば、凹部１６を２面に形成（対向する面（１８０°））した配置のみ、凹部１６を全く形成しない時に比べて振動の振幅を小さくすることができることがわかる。
【００２６】
以上の結果から、凹部１６の形成位置は、ファンフレーム２の側面の幅寸法Ｗに対して、ファンフレーム２の上端（吸い込み口１１側）からの位置Ｌが幅寸法Ｗに対して０．４５Ｗ以下、ファンフレーム２の中点Ｍから軸方向に直交する方向の位置２Ｘが幅寸法Ｗに対して０．４５Ｗ以下の範囲の中が好ましい。また、ファンフレーム２の側面の薄肉部の板厚Ｔに対する凹部１６の深さｔは、ｔ／Ｔ＞０．０６、好ましくはｔ／Ｔ≧０．２５に設定し（上限は強度的に問題ないレベル）、ファンフレーム２の対向する２面に形成することが好ましい。この結果、樹脂製のファンフレーム２において、凹部１６を形成しない場合よりも変位の振幅を小さくすることができ、軸流ファンの振動を効果的に抑制することができる。
【００２７】
なお、上記範囲内に形成する凹部１６の大きさは、この範囲内であれば、その大きさに特に影響を受けることなく、凹部１６を全く形成しない時に比べて振動の振幅を小さくすることができることを確認した。凹部１６の形成位置は、好ましくは、この範囲内において、形成する凹部１６の中心が中点Ｍと上記中点Ｋの交点に一致するか、もしくは中点Ｋより若干、吸い込み口１１端側にずれた位置に設定し、さらに対向する２面に形成する凹部１６が対称となることが最も変位の振幅を小さくできることを確認した。
【符号の説明】
【００２８】
１…軸流ファン
２…ファンフレーム
３…モータ
４…インペラ
５…ハブ
６…羽根
８…シャフト
１１…吸い込み口
１２…吐き出し口
１６…凹部
【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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【図８】
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