(57)【要約】【課題】  薄型化を図ると共に、騒音を低減することができる遠心式ファンを提供する。【解決手段】  遠心式ファン１００は、モータ１１０は下ケーシング１３２に形成した凹部１３３の底面に装着され、羽根車１４０は環状シュラウド１４１と複数の羽根１４２と主板１４３とハブ１４４から構成され、複数の羽根１４２は環状シュラウド１４１と主板１４３の間に配置され、複数の羽根１４２の内周側は、環状シュラウド１４１の吸込み口１３６を形成する開口の周縁部から主板１４３側に向かうにしたがって羽根１４２の外周側に傾斜する傾斜面１４２ａを有し、傾斜面１４２ａは２次関数で表わされる形状にて形成され、主板１４３は下ケーシング１３２と対向する面に環状の溝１４６が形成され、凹部１３３に収納された回路基板１２５に実装された電子部品１２６の一部が溝の中に収納されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
羽根車と、
上ケーシングと下ケーシングとからなるケーシングと、を備え、
前記上ケーシングと下ケーシングの間に前記羽根車を収納し、モータによって回転する前記羽根車の回転に伴って吸込み口から吸入した空気を前記上ケーシングと前記下ケーシングの間に介装された支柱を除いた側面に形成された吹き出し口から外方に向けて排出する遠心式ファンであって、
前記モータは前記下ケーシングに形成した凹部の底面に装着され、
前記羽根車は環状シュラウドと複数の羽根と主板とハブから構成され、
前記複数の羽根は前記環状シュラウドと前記主板の間に配置され、
前記複数の羽根の内周側は、前記環状シュラウドの前記吸込み口を形成する開口の周縁部から前記主板側に向かうにしたがって前記羽根の外周側に傾斜する傾斜面を有し、該傾斜面は２次関数で表わされる形状にて形成され、
前記主板は前記下ケーシングと対向する面に環状の溝が形成され、前記凹部に収納された回路基板に実装された電子部品の一部が前記溝の中に収納されていることを特徴とする遠心式ファン。
【請求項２】
前記羽根車の直径は前記羽根の最外周縁を通る円の直径よりも大きく、前記環状シュラウドと前記主板の間の軸方向の寸法は、前記羽根の最外周縁から前記羽根車の外周縁側に向かって漸増していることを特徴とする請求項１に記載の遠心式ファン。
【請求項３】
前記環状シュラウドの外周縁及び前記主板の外周縁のいずれか一方がラッパ状に広がっていることを特徴とする請求項２に記載の遠心式ファン。
【請求項４】
環状シュラウドの外周縁と前記主板の外周縁の両方がラッパ状に広がっていることを特徴とする請求項２に記載の遠心式ファン。
【請求項５】
前記環状シュラウドと前記複数の羽根は樹脂の射出成形手段によって一体成型で形成されてなることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の遠心式ファン。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、遠心式ファンに関する。
【背景技術】
【０００２】
家電機器、ＯＡ機器、産業機器の冷却、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、遠心式ファンが知られている。従来の遠心式ファンとして、ケーシングが上ケーシングと下ケーシングとからなり、上ケーシングと下ケーシングの間に羽根車を収納し、この羽根車の回転に伴って吸込み口から吸入した空気を上ケーシングと下ケーシングの間の側面に形成された吹き出し口から外方に向けて排出する遠心式ファンが提案されている（例えば、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２０１４−１５８４９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に記載の遠心式ファンは、下ケーシングが羽根車の主板の機能を兼ねた構成によって、羽根車の主板を廃止すると共に、下ケーシングに形成した凹部にモータ、回路基板を収納している。この結果、下ケーシングより上部の寸法を薄くできる構成となっている。しかしながら、機器や装置への取付け空間の制約から遠心式ファンの全高が指定された場合、回路基板に実装される制御ＩＣ等の電子部品が羽根車の下面に接触しないよう、スペースを取る必要があり、必ずしも薄型化の要求に応えることができない。
【０００５】
また、羽根車の羽根の内周側（空気入り口側）は吸込み口において、露出するように羽根車の中心側に向かう傾斜面を形成している。このため、羽根車の高速回転により、吸込み口から吸い込まれた空気は、羽根の内周側の傾斜面に直接、衝突し、衝突した後、羽根の間を通過して羽根車の外周縁から外方に吹き出される。しかし、吸込み口から吸い込まれた空気が羽根の内周側の傾斜面に直接、衝突した際、吸込み口で空気の流れに乱れが生じ、渦が生じる場合がある。このような衝突時の衝突音や、渦の発生は騒音の原因となる。
【０００６】
下ケーシングが羽根車の主板の機能を兼ねた構成であるが、羽根の下面と下ケーシングの隔壁部との間のギャップは遠心式ファンの風量特性に大きく影響を及ぼすため、大きくすることができず、適切に設定される必要がある。このため、各部品の寸法精度を高精度に管理する必要があり、必然的に部品コストが高くなるという問題がある。
【０００７】
本発明はこのような問題に鑑みて行われたものであり、四角形のケーシングの側面で、上ケーシングと下ケーシングの間に吹き出し口が形成された遠心式ファンにおいて、薄型化を図ると共に、騒音を低減することができる遠心式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】
【０００８】
上記課題を解決するために、（１）本発明は、羽根車と、上ケーシングと下ケーシングとからなるケーシングと、を備え、前記上ケーシングと下ケーシングの間に前記羽根車を収納し、モータによって回転する前記羽根車の回転に伴って吸込み口から吸入した空気を前記上ケーシングと前記下ケーシングの間に介装された支柱を除いた側面に形成された吹き出し口から外方に向けて排出する遠心式ファンであって、前記モータは前記下ケーシングに形成した凹部の底面に装着され、前記羽根車は環状シュラウドと複数の羽根と主板とハブから構成され、前記複数の羽根は前記環状シュラウドと前記主板の間に配置され、前記複数の羽根の内周側は、前記環状シュラウドの前記吸込み口を形成する開口の周縁部から前記主板側に向かうにしたがって前記羽根の外周側に傾斜する傾斜面を有し、該傾斜面は２次関数で表わされる形状にて形成され、前記主板は前記下ケーシングと対向する面に環状の溝が形成され、前記凹部に収納された回路基板に実装された電子部品の一部が前記溝の中に収納されていることを特徴とする遠心式ファン。
【０００９】
（２）前記羽根車の直径は前記羽根の最外周縁を通る円の直径よりも大きく、前記環状シュラウドと前記主板の間の軸方向の寸法は、前記羽根の最外周縁から前記羽根車の外周縁側に向かって漸増している（１）に記載の遠心式ファンを提供する。
（３）前記環状シュラウドの外周縁及び前記主板の外周縁のいずれか一方がラッパ状に広がっている（２）に記載の遠心式ファンを提供する。
【００１０】
（４）環状シュラウドの外周縁と前記主板の外周縁の両方がラッパ状に広がっている（２）に記載の遠心式ファンを提供する。
（５）前記環状シュラウドと前記複数の羽根は樹脂の射出成形手段によって一体成型で形成されてなる（１）乃至（４）のいずれか１に記載の遠心式ファンを提供する。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、四角形のケーシングの側面で、上ケーシングと下ケーシングの間に吹き出し口が形成された遠心式ファンにおいて、薄型化を図ると共に、騒音を低減することができる遠心式ファンを提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の実施形態に係る遠心式ファンの断面図である。
【図２】図１の部分拡大図である。
【図３】本発明の実施形態に係る遠心式ファンの平面図である。
【図４】羽根車の外周縁の外径と羽根の最外周縁を通る縁の直径の関係の説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、添付図面を参照して、本発明を実施するための形態（以下、実施形態）について詳細に説明する。なお、実施形態の説明の全体を通して同じ要素には同じ番号を付している。
【００１４】
図１は、本発明の実施形態に係る遠心式ファンの断面図である。図２は、図１の部分拡大図である。図３は、本発明の実施形態に係る遠心式ファンの平面図である。図４は、羽根車の外周縁の外径と羽根の最外周縁を通る縁の直径の関係の説明図である。
【００１５】
（遠心式ファンの基本構造）
図１〜図４に示すように、遠心式ファン１００の基本構造は、特許文献１に記載された構造と略同じで、ケーシング１３０は上ケーシング１３１と下ケーシング１３２から構成され、上ケーシング１３１と下ケーシング１３２の間に羽根車１４０を収納し、この羽根車１４０の回転に伴って吸込み口１３６から吸入した空気を上ケーシング１３１と下ケーシング１３２の間に介装された支柱１３９を除いた側面に形成された吹き出し口１３７から外方に向けて排出する遠心式ファンである。
【００１６】
モータ１１０は下ケーシング１３２に形成した凹部１３３の底面１３４に装着され、モータ１１０の下インシュレータ１２３に装着された回路基板１２５も凹部１３３の中に収納されている。モータ１１０はアウターロータ型のブラシレスＤＣモータである。
軸受保持部１１３の内側に一対の軸受１１４、１１５が装着され、ロータ１１２を構成するシャフト１１７を回転可能に支持している。参照符号１２７はシャフト１１７に装着した止め輪（例えば、Ｃ型止め輪、Ｅ型止め輪、等）である。軸受保持部１１３の外側にはステータ１１１が配設されている。
【００１７】
ステータ１１１はコアを所定枚数、積層してなるステータコア１２０と、ステータコア１２０の軸方向両側から装着された上インシュレータ１２２と下インシュレータ１２３からなるインシュレータ１２１と、インシュレータ１２１を介してステータコア１２０の突極に巻回されたコイル１２４とから構成されている。
【００１８】
コアは環状ヨークから径外方に延伸する複数の突極を備えており、このコアを積層させてステータコア１２０が構成されている。そして、軸受保持部１１３をステータコア１２０の環状ヨークの中央に形成された開口に嵌合させ、軸受保持部１１３の外側にステータ１１１が配設されている。
【００１９】
ロータ１１２はシャフト１１７と、シャフト１１７に装着されたカップ状態のロータヨーク１１８と、ロータヨーク１１８の内側に固着された環状のマグネット１１９から構成されている。ステータコア１２０の外周面はマグネット１１９の内周面に所定のエアギャップを隔てて対向配置されている。下インシュレータ１２３には回路基板１２５が装着されている。軸受保持部１１３の下端側にはフランジ１１６を備え、下ケーシング１３２に形成した凹部１３３の底面１３４に形成された開口に軸受保持部１１３の下端を嵌着させ、ねじ等の締結材１５１によってフランジ１１６と３箇所で締結している。
【００２０】
羽根車１４０は環状シュラウド１４１と複数の羽根１４２と主板１４３とハブ１４４から構成されており、環状シュラウド１４１と羽根１４２は樹脂の射出成形手段によって一体成形にて形成されている。複数の羽根１４２は、環状シュラウド１４１と主板１４３の間に配置されている。また、主板１４３とハブ１４４は一体成形にて成形されている。そして、羽根１４２の下端を主板１４３に形成した凹部に嵌め込み、羽根１４２の下端に一体成型時に形成された複数のピンを凹部に形成された孔にそれぞれ嵌合させ、各ピンを熱カシメすることで接合している。なお、熱カシメに限定されるものではなく、超音波溶着による手段でもよく、接合強度を有する手段であれば特に手段は問わない。
【００２１】
羽根１４２は環状シュラウド１４１の一方面から軸方向に延伸した形状で、湾曲した形状を有し、全て同じ形状で、回転方向に対して後向きに湾曲傾斜した形状となっている後向き羽根（いわゆる、ターボ型）である。
【００２２】
主板１４３はカップ状のハブ１４４の外周面から半径方向に延伸した略円板状を有する。カップ状のハブ１４４の内側にモータ１１０のロータヨーク１１８を嵌合させ、ハブ１４４に形成した複数のボス１４５をカップ状のロータヨーク１１８の底面に形成した複数の貫通穴にそれぞれ嵌合させ、ボス１４５の先端を熱カシメすることで両者を結合させ、ロータ１１２に羽根車１４０が装着されている。また、主板１４３の底面（下ケーシング１３２と対向する面側）には環状の溝１４６（凹部）が形成されている。また、羽根１４２の内周側（空気入り口側前縁）は従来のように、吸込み口１３６側に露出しておらず、環状シュラウド１４１の吸込み口１３６を形成する開口の周縁部１４１ａから主板１４３側に向かうにしたがって羽根１４２の外周側に傾斜する傾斜面１４２ａを有し、この傾斜面１４２ａは２次関数（いわゆる、放物線）からなる形状を有している。このため、吸込み口１３６から吸い込まれた空気は吸込み口１３６付近で空気の流れが乱れない。このため、吸込み口１３６の箇所での騒音を抑制することができる。
【００２３】
羽根１４２の内周側（空気入り口側前縁）の形状の作成手順について、簡単に説明する。環状シュラウド１４１の吸込み口１３６を形成する開口の周縁部１４１ａの内周面は軸方向に垂直な面を形成し、所定の寸法を有している。この周縁部１４１ａの内径（開口の径）は、設計で要求される最大静圧が得られる寸法に基づく。開口の周縁部１４１ａの内周面の最下端部が引用符号１４２ｂで、羽根１４２の最内径部となる。そして、羽根１４２が主板１４３と接する箇所が引用符号１４２ｃである。したがって、羽根１４２の内周側（空気入り口側前縁）の傾斜面１４２ａは、この羽根１４２の最内径部１４２ｂと羽根１４２が主板１４３と接する箇所１４２ｃの２ポイントを通る２次関数で表わされる形状となる。つまり、羽根１４２が主板１４３と接する箇所１４２ｃが２次関数における頂点となる。なお、羽根１４２が主板１４３と接する箇所１４２ｃは、騒音が低くなる位置に設定される。
【００２４】
例えば、次の式で算出される。
・回転中心から羽根１４２が主板１４３と接する箇所１４２ｃまでの半径：Ｒｂ
・回転中心から羽根１４２の最外周縁を通る円の半径：Ｒｏ
・回転中心から羽根１４２の最内径部１４２ｂまでの半径：Ｒａ、とすると
・Ｒｂ＝α（Ｒｏ−Ｒａ）＋Ｒａ、ただし、α≦０．３
（なお、αを０．３０より大きくしても騒音低下にほとんど影響しないことを確認している）従来構造における騒音が６１ｄＢ（Ａ）に対して、本願では５８ｄＢ（Ａ）と改善される。
【００２５】
羽根車１４０の吸込み口１３６から吸い込まれた空気は、羽根車１４０の中に案内され、羽根１４２の間を通過した後、環状シュラウド１４１と主板１４３との間から外方に吹き出される。
【００２６】
環状シュラウド１４１と主板１４３の間の軸方向の寸法は、羽根１４２の最外周縁から羽根車１４０の外周縁に向かって漸増している。換言すれば、ラッパ状に広がっている。また、羽根車１４０（環状シュラウド１４１と主板１４３の外径）は羽根１４２の最外周縁を通る円の外径より大きくなるように形成されている。そして、羽根車１４０の外周縁の外径（直径）＞羽根１４２の最外周縁を通る円の直径、の関係になっている（図４参照）。
【００２７】
このため、羽根１４２の外周縁から吹き出された空気は羽根車１４０の外周縁がラッパ状に広がっているため、その形状に倣って広がり、吹き出し口１３７付近で空気の流れに乱れが生じることがない。このため、吹き出し口１３７の箇所での騒音を抑制することができる。回路基板１２５にはモータ１１０を駆動制御するための部品や制御ＩＣなどの電子部品１２６が実装されている。このため、限られた空間で電子部品１２６と羽根車１４０の干渉（接触）を防止するため、主板１４３の底面（下ケーシング１３２と対向する面側）には環状の溝１４６（凹部）が形成されている。
【００２８】
この環状の溝１４６（凹部）に回路基板１２５に実装された電子部品１２６の一部が収容されるようになっているので、電子部品１２６と羽根車１４０の干渉（接触）を防止し、薄型化を図っている。
【００２９】
上ケーシング１３１の上面側には複数の凹部１３８（肉盗み部分）が形成されている。上ケーシング１３１と下ケーシング１３２の結合は、上ケーシング１３１と下ケーシング１３２の間に支柱１３９を介装し、支柱１３９をねじ等の締結材１５０で締結して結合させている。具体的には、支柱１３９は上ケーシング１３１と一体成型にて形成されており、支柱１３９に形成した下穴にタッピンねじを締め付けて締結している。なお、締結手段はこれに限定されない。例えば、下ケーシング１３２側からねじ（またはボルト）を支柱１３９の貫通穴に挿通し、上ケーシング１３１側からナットで固定する構成であっても勿論よい。下ケーシング１３２の外周部は、軸方向に折り曲げられた側板１３５となっている。この側板１３５が設けられていることにより、下ケーシング１３２の剛性を高めることができる。なお、ケーシング１３０の形状は四角形に限定されず、円形であっても構わない。
【００３０】
回路基板１２５にはモータ１１０を駆動制御するための部品や制御ＩＣなどの電子部品１２６が実装されている。このため、限られた空間で回路基板１２５に実装された電子部品１２６と羽根車１４０の干渉（接触）を防止するために、主板１４３の底面（下ケーシング１３２と対向する面側）には環状の溝１４６（凹部）が形成されている。
【００３１】
この環状の溝１４６（凹部）に電子部品１２６の一部が収容されるので、電子部品１２６と羽根車１４０の干渉（接触）を防止し、薄型化を図っている。羽根１４２の下面には主板１４３を備えており、従来のような下ケーシングが羽根車の主板を兼用した構成ではない。このため、下ケーシング１３２をプレスで製作した場合であっても寸法精度（平面度）を高精度に管理する必要がない。この結果、コストを低減できる。
【００３２】
羽根車１４０は主板１４３を備えるため、部品点数が増えるが、従来のように下ケーシング１３２が羽根車の主板を兼用する構造では、下ケーシング１３２をプレスで製作した場合、寸法精度（平面度）を高精度に管理する必要があり、この方がコスト高となる。羽根１４２の内周側（空気入り口側）は従来のように、吸込み口１３６側に露出しておらず、羽根１４２の外周側に傾斜する傾斜面１４２ａを有している。この傾斜面１４２ａは２次関数で表わされる形状を有している。このため、吸込み口１３６から吸い込まれた空気は吸込み口１３６付近で空気の流れが乱れない。このため、吸込み口１３６の箇所での騒音を抑制することができる。
【００３３】
羽根車１４０の直径は、羽根１４２の最外周縁を通る円の直径よりも大きく、環状シュラウド１４１と主板１４３の間の軸方向の寸法は、羽根１４２の最外周縁から外周縁側に向かって漸増している。換言すれば、ラッパ状に広がっている。また、羽根車１４０の外径（上ケーシング１３１と下ケーシング１３２の外径）は羽根１４２の最外周縁を通る円の外径より大きくなるように形成されている。羽根１４２の外周縁から吹き出された空気は羽根車１４０の外周縁がラッパ状に広がっているため、その形状に倣って広がり、吹き出し口１３７付近で空気の流れに乱れが生じることがない。このため、吹き出し口１３７の箇所での騒音を抑制することができる。
【００３４】
本実施形態では、環状シュラウド１４１の外周縁がラッパ状に広がり、主板１４３の外周縁は直線（平面）になっているが、これに限定されるものではなく、環状シュラウド１４１の外周縁が直線（平面）で、主板１４３の外周縁がラッパ状に広がっている構成でもよく、環状シュラウド１４１の外周縁と主板１４３の外周縁の両方がラッパ状に広がっている構成でも勿論よい。本発明の実施形態によれば、薄型化を図ると共に、騒音を低減することができる。
【００３５】
以上、実施形態を用いて本発明を説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施形態に記載の範囲には限定されないことは言うまでもない。上記実施形態に、多様な変更または改良を加えることが可能であることが当業者に明らかである。また、その様な変更または改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。
【符号の説明】
【００３６】
１００  遠心式ファン
１１０  モータ
１２５  回路基板
１２６  電子部品
１３０  ケーシング
１３１  上ケーシング
１３２  下ケーシング
１３３  凹部
１３６  吸込み口
１３７  吹き出し口
１３９  支柱
１４０  羽根車
１４１  環状シュラウド
１４２  羽根
１４２ａ  傾斜面
１４３  主板
１４４  ハブ
１４６  溝
【図１】
2016065489.tif 000003
【図２】
2016065489.tif 000004
【図３】
2016065489.tif 000005
【図４】
2016065489.tif 000006