JP6182292B2 - 送風機 - Google Patents

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Description

本発明は、モーターによって回転するハブを備えた送風機に関する。
従来の送風機は、モーターを構成するステーターとローターとをケースに収容し、ケース外に出たシャフトに羽根車を固定して、構成されている(特許文献1)。羽根車はハブとこのハブに取り付けられた羽根部材とから構成されている。
ハブは、特許文献1の図4に示すように、モーターの側面を覆う筒形の側部と、この側部の一方の開口を塞ぐ底部とから、カップ型に構成されている。ハブは、底部の中央部分で、モーターのシャフトに固定される。
また、ハブの構成として、従来、モーターの熱を外部へ送るために、ハブの底部に穴を設けたものも知られている(特許文献2,3)。
特開2001−304189号公報 特開2012−154270号公報 特開2012−246806号公報
従来、送風機を、例えば工作機械の主軸モーターを冷却するために使用すると、使用する環境によっては、マシン油、切削液、オイルミストなどの油が送風機に付着する場合がある。
このような使用環境では、ハブ内に油が残り、この油がハブとモーターのケースとの間に露呈するシャフトに付着すると、モーターの動作に影響を与える虞がある。
特許文献2,3には、底板に穴を設けたハブが開示されているが、これらの穴は熱を外へ放出するために設けられている。ミスト状の油や水等を使用する環境で、ハブ内から油や水等の液体を効果的に排出するためにハブに大きな穴を設けてしまうと、ハブの剛性を損なう虞がある。
そこで、本発明は、油や水等の液体を排出する機能と剛性を有するハブを備えた送風機を提供することを目的とする。
上記課題を解決する本発明は、モーターとこのモーターのシャフトに固定される羽根車とを備え、羽根車がハブとこのハブと共に回転する羽根とを備え、ハブが、板状で輪郭を円形に形成された円形部と、一方の開口の縁が円形部の周縁と一体に形成された筒部と、を備えた送風機であって、円形部は、中央部と、段差部を介して中央部の周囲に設けられていると共に中央部よりハブ外側へずれて配置された外周部と、を備えている。中央部は中心にシャフトを通す貫通穴を備え、外周部は貫通穴の周囲に円形部の表側の面よりハブ外側へ膨らんだように形成された複数の凸部を備えている。凸部に対応する円形部の裏側の面の部分は、ハブ内側からハブ外側へ凹んだ窪みとして形成されている。凸部がハブ内側からハブ外側へ通じる穴を有し、モーターのケースが円形部と対向する面にリング状の突出部を有し、突出部が段差部に近接した位置に配置されて、複雑な通路を成すラビリンスが構成されている。
ハブの凸部は、円形部の貫通穴から周縁へ向けていくにつれて、円形部の表側の面からの高さが高くなるように形成されていることが望ましい。
ハブの凸部は、例えば、貫通穴を中心とした円弧状の第1側部と、第1の側部の両端から円形部の周縁側に向かって形成された第2側部及び第3側部と、貫通穴を中心とした円弧状に形成され第2側部の端と第3側部の端とをつなぐ第4側部と、第1側部,第2側部,第3側部及び第4側部で囲われた領域を塞ぐ天井部と、から構成される。第2側部と第3側部との間隔は、円形部の貫通穴から周縁へ向けていくにつれて、広くなるように形成されていることが望ましい。さらに好ましくは、穴が、天井部と第4側部とが成す角部領域の一部に形成されている。
上記課題を解決する本発明は、モーターとこのモーターのシャフトに固定される羽根車とを備え、羽根車が複数の凸部を備えたハブとこのハブと共に回転する羽根とを備え、ハブが、板状で輪郭を円形に形成された円形部と、一方の開口の縁が円形部の周縁と一体に形成され他方の開口が上を向いた筒部と、を備え、さらに円形部が液体を溜める溜め部を備えた送風機である。円形部は、中央部と、段差部を介して中央部の周囲に設けられていると共に中央部よりハブ外側へずれて配置された外周部と、を備え、中央部は中心にシャフトを通す貫通穴を備え、外周部は貫通穴の周囲に円形部の表側の面よりハブ外側へ膨らんだように形成された複数の凸部を備えている。凸部に対応する円形部の裏側の面の部分は、ハブ内側からハブ外側へ凹んだ窪みとして形成されていて溜め部を構成し、凸部がハブ内側から外側へ通じる穴を有している。
さらにモーターのケースが、円形部と対向する面に、リング状の突出部を有し、突出部が段差部に近接した位置に配置されて、複雑な通路を成すラビリンスが構成されている。
本発明によれば、ハブの剛性を確保しつつ、ハブ内の液体を外へ排出することができる。
本発明の実施形態に係るハブの斜視図である。 本発明の実施形態に係るハブの正面図である。 本発明の実施形態に係るハブの背面図である。 本発明の実施形態に係るハブの側面図である。 (A)は図2のa−a線に沿ったハブの端面図、(B)は図2のb−b線に沿ったハブの端面図、(C)は図2のc−c線に沿ったハブの端面図である。 本発明の実施形態に係るハブの部分斜視図である。 (A)は本発明の第1実施例のプロペラ送風機の斜視図、(B)はプロペラ送風機の分解斜視図である。 (A)〜(C)は本発明の第1実施例のプロペラ送風機の正面図、側面図、背面図である。 図8(A)のd−d線に沿ったプロペラ送風機の断面図である。 本発明の第2実施例のラジアル送風機を示す斜視図である。 (A)〜(C)は本発明の第2実施例のラジアル送風機の正面図、側面図、背面図である。 図11(A)のe−e線に沿ったラジアル送風機の断面図である。
以下、図面に基づいて本発明の実施形態を説明する。
図1は本発明の実施形態に係るハブ1の斜視図、図2はハブ1の正面図、図3はハブ1の背面図、図4はハブ1の側面図、図5(A)〜(C)は図2のa−a線,b−b線及びc−c線に沿ったハブ1の端面図である。
ハブ1は、輪郭が円形のプレート状に形成された円形部10と、一方の開口の縁が円形部10の周縁につながった筒部20と、から構成されている。円形部10と筒部20とは角部30でつながっており、図示例では、角部30の表面は湾曲面として形成されている。これらの円形部10と筒部20と角部30とは一体に形成される。
円形部10は、図5(C)に示すように、中心から所定の距離までの円の領域を占める中央部11と、その周りで円形部10の周縁までの領域を占めるリング状の外周部12と、を備えている。外周部12は段差部13を介して中央部11につながっている。
外周部12は、筒部20の軸を図5(C)に一点鎖線Xで表すと、ハブ内側からハブ外側へ向けて中央部11から離れるよう、ハブ外側に配置されている。これにより中央部11の平坦な面S1と外周部12の平坦な面S2とは軸X方向に位置がずれて配置される。
中央部11は、中心に後述するモーターのシャフトの先端部を通す貫通穴14を備えている。
外周部12は複数の凸部15を備えている。図6はハブの部分斜視図であり、特に凸部15を拡大して表している。この図に示すように、凸部15は、円形部10の表側の面がハブ外側へ膨らんだように形成されている。
図示例では、凸部15は、枠型に連なる4つの側部(以下、それぞれ第1側部15A,第2側部15B,第3側部15C,第4側部15Dと呼ぶ)と、これら4つの第1側部15A〜第4側部15Dで囲われた領域を塞ぐ天井部15Eと、を備える。4つの第1側部15A〜第4側部15Dは外周部12の面からハブ外側へ突出している。
第1側部15Aと、第4側部15Dとは、円形部10の段差部13や周縁が形成する円に沿った円弧状に形成されている。第2側部15Bと、第3側部15Cとは、円形部10の貫通穴側から周縁側へ向けて直線状に形成されている。
第2側部15Bと、第3側部15Cとは、貫通穴側から円形部10の周縁側へ向けて、外周部12の面からの高さが次第に高くなるように形成されている。凸部15は貫通穴14側より円形部10の周縁側が高く形成されている。さらに、第2側部15Bと第3側部15Cとの間隔は、貫通穴側から円形部10の周縁側へ向けて、広くなる。凸部15の幅は貫通穴14側より円形部10の周縁側が広く形成されている。
天井部15Eの周縁は4つの第1側部15A〜第4側部15Dと一体に形成されて、天井部15Eの周縁を構成する各縁部分において、貫通穴側に配置される縁部と円形部10の周縁側に配置される縁部とが第1側部15Aと第4側部15Dの形状に倣って円弧状に形成され、それらの両端をつなぐように残りの縁部がそれぞれ直線状に形成されている。天井部15Eの輪郭は台形状に形成されている。
天井部15Eは、図5(C)に示す外周部12の平坦な面S2を基準とすると図5(A)に示すように傾斜した面S3として形成されている。この面S3は、貫通穴側から円形部10の周縁側へ向けて外周部12の面S2から次第に離れるように、つまり高くなる勾配を有する。この天井部15Eと第4側部15Dとが成す角部C(図5(A)参照)が最も高くなるように形成される。
凸部15はこれらの4つ第1側部15A〜第4側部15Dと天井部15Eとで構成されているので、円形部10の裏側の面において、凸部15に対応する部分は、図5(A)に示すように、ハブ外側へ凹んだ窪み16として形成されている。
凸部15は、角部Cの位置に、言い換えれば円形部10の裏側の面に形成された窪み内で最も深くなる位置に、ハブ内側からハブ外側へ通じる穴18を有する。穴18は、図2及び図6に示すように、第4側部15Dに沿った円弧状のスリットとして形成されている。また、この穴18は、第4側部15Dの長さ方向の両端部分を除いた中間領域にだけ形成されている。
本実施形態では、第4側部15Dが形成する円弧の角度は60度に設定され、穴18が形成する円弧の角度は25度に設定されているので、穴18の全長は角部Cの全長よりも短い。また、本実施形態では、貫通穴14を中心として30度の領域に一つの凸部15を設け、6つの凸部15を円形部の全周の半分である180度の領域内に配置している。
このように形成される各凸部15は、図2及び図3に示すように貫通穴14を中心として、円形部10の外周部11に等角度の間隔で配置されている。
これらの各凸部15は、外周部12の段差部13に隣接した位置から外周部12の外周縁寄りの位置まで、例えば円形部10の半径方向を基準とすると、本実施形態では外周部の領域の6割〜9割程度を占めるように寸法が設定される。
このように構成されたハブ1は、実施例の詳細を後述するが、モーターのシャフトに取り付けられて羽根などと共に回転する部材として利用される。
利用時に、例えば、図5(A)及び(B)中のUpを鉛直上方としてハブ1の筒部20の他方の開口、つまり開放した口部21を上に向けた姿勢で利用される。この使用例において、各凸部15が、ハブ内側からハブ外側へ向けて突出しているため、この凸部15の内側の領域が油や水などの液体を溜める部分(以下、溜め部と呼ぶ)として利用できる。
また、各凸部15は、貫通穴側から円形部10の周縁側へ向けて、幅が次第に広がるように形成されているので、多くの油を溜め、かつ、それらを穴18からハブ1の外へ排出することができる。
各凸部15の深さが、貫通穴側から円形部10の周縁側へ向けて次第に深くなるように形成されているので、油や水などの液体をシャフト側から離すことができる。さらに、窪み16としての各凸部15において、最も深くなる部分に穴18を備えているため、溜め部に油や液体などの滞留を防止できる。
このように本実施形態に係るハブ1によれば、水や油等の液体がハブ内に浸入しても、水や油等の液体を効果的に排出することができる。
さらに、シャフトと連結する中央部11が、排出機能を有する外周部12と高さを違えて、図5(A)及び(B)に示す例では、中央部11が外出部12よりも高い位置に設定されるため、油や水などの液体がハブ内の底、つまり窪み16としての凸部15から離れているため、シャフトへ付着し、それが固化した影響の抑制を期待できる。
このように本実施形態に係るハブ1によれば、水や油等の液体がハブ内に浸入しても、モーターのシャフトへの接触を効果的に抑制できる。
また、各凸部15の最も突出した部位に穴18を設けたので、油や水などの液体が穴18からハブ内へ浸入することも抑制できる。
さらに、各凸部において、各凸部の一部にだけ、油や水などの液体を抜くための穴部18を設けたので、ハブの剛性を確保しつつ、効果的に排出機能を確保することができる。
[第1実施例]
図7(A)は本発明の第1実施例のプロペラ送風機100の斜視図、図7(B)はプロペラ送風機100の分解斜視図である。図8(A)はプロペラ送風機100の正面図、図8(B)はプロペラ送風機100の側面図、図8(C)はプロペラ送風機100の背面図である。図9は図8(A)のd−d線に沿ったプロペラ送風機100の断面図である。
プロペラ送風機100は、モーター50と、モーター50のシャフト53に固定される第1の羽根車110と、を備えている。
モーター50は、図9に示すように、ステーター51と、ローター52と、ローター52と共に回転するシャフト53と、シャフト53の両端部を回転自在に支持する第1の軸受54及び第2の軸受55と、これらを収容するケース56と、を備えている。
ケース56は、ベース561と、このベース561に被さるカバー562とを備えている。ベース561とカバー562とで囲われた領域内、つまりケース内で、ステーター51と、第1の軸受54及び第2の軸受55と、が固定されている。このステーター51に巻線が設けられ、これらは樹脂で封止されていてもよい。このステーター51の内側の領域で、ローター52が回転自在に配置される。ローター52は中心にシャフト53を通した状態でシャフト53に固定されている。シャフト53はローター52の外部へ現れた部分を第1の軸受54及び第2の軸受55によって支持されている。
カバー562は、図7(B)に示すように、ベース561に対向して設けられステーター51やローター52の上方を覆う円形の天井部562Aと、ステーター51の側面を覆う筒状の側部562Bとで、カップ状に形成されている。
天井部562Aは、中央に貫通穴562Cを設けている。カバー562がステーター51などに被さった状態で、シャフト53の先端部がカバー562の外へ突出する。
また、天井部562Aの表面には、突出部562Dが、カバー562の貫通穴562Cを中心とした円形状に形成されている。
第1の羽根車110は、ハブ1と、ハブ1の筒部20に取り付けられた複数の羽根120と、を備えている。
ハブ1は、モーター50の貫通穴562Cから突出したシャフト53の先端部に固定される。図9に示すように、ハブ1と第2の軸受55との間にはワッシャー57と軸受カラー58とが配置される。ハブ1は、モーター50の貫通穴562Cからモーター50のケース外に一部が突出した軸受カラー58(図7(B))に載せた状態で、ハブ1の貫通穴14から突き出たシャフト53の先端にカラー59とスプリングワッシャー60を介してナット61で締結して、モーター50に固定される。図7及び図9中の符号70は、巻き線に接続したリード線であり、図8はこのリード線70を省略してモーター50を表している。
このように構成されたプロペラ送風機100では、本実施形態のハブ1を備えているので、ハブ1の剛性を確保しつつ、ハブ内の油や水などの液体を送風機の外へ排出することができる。
また、ハブ1をモーター50に取り付けた状態で、モーター50の天井部562Aの突出部562Dが、ハブ1の円形部10と共に、ラビリンス80を構成する。ハブ1をモーター50に取り付けた状態で、中央部11と外周部12の境界を成す段差部13が突出部562Dよりもシャフト53に近い位置に配置されて、ハブ1の円形部10とモーター50の天井部562Aとの間の空間Vが、図9に示すようにシャフト53に近づくにつれて複雑な通路を成すラビリンス80として構成される。このラビリンス80によっても、シャフト53への油や水などの液体の付着を抑制できる。
[第2実施例]
図10は本発明の第2実施例のラジアル送風機200を示す斜視図である。図11で(A)はラジアル送風機200の正面図、(B)はラジアル送風機200の側面図、(C)はラジアル送風機200の背面図である。図12は図11(A)のe−e線に沿ったラジアル送風機200の断面図である。
ラジアル送風機200は、モーター50と、モーター50のシャフト53に固定される第2の羽根車210と、を備えている。モーター50の構成は、第1実施例と同じであるため、説明を省略する。なお、図10及び図11ではリード線70を省略してモーター50を表している。
第2の羽根車210は、ハブ1と、このハブ1に取り付けられる羽根部材220と、を備えている。
羽根部材220は、第1の環状部材230と、この第1の環状部材230から離間して設けられる第2の環状部材240と、第1の環状部材230と第2の環状部材240との間に設けられる複数の羽根250と、を備えている。
第1の環状部材230は、図12に示すように、円筒状の取付部231と、この取付部231の一方の開口縁から取付部231の軸方向(図12のシャフト53の回転軸方向)と直交する方向に広がった環状の羽根支持部232と、から構成されている。
羽根支持部232には、羽根250を固定する際に利用する開口が複数設けられている。第2の環状部材240は、図11(B)に示すように第1の環状部材230の外形の寸法と同じに形成されているが、内周縁(図12)を構成する円は羽根支持部232の内周縁の半径よりも大きく設定されている。
第2の環状部材240は、図12に示すように内周縁から外周縁までを回転軸側に丸みを有する曲面として形成されている。第2の環状部材240には、羽根250を取付ける際に利用する開口が複数設けられている。
羽根250は、例えば長方形状の板片として構成され、上縁部に第1の環状部材230の開口に差し込んで折り曲げる爪251と、下縁部に第2の環状部材240の開口に差し込んで折り曲げる爪252とを備えている。図10と図11では爪251,252を曲げた状態を示している。
羽根車210では、図12に示すように、第1の環状部材230の取付部231がハブ1の筒部20に固定される。固定方法としては、例えば、取付部231を構成する円筒形の内部にハブ1の筒部20を圧入して、また接着剤で取付部231の円筒面とハブ1の筒部20の外周面とを接合することで、羽根部材220がハブ1に固定される。
羽根車210を構成するハブ1、第1の環状部材230、第2の環状部材240、複数の羽根250は例えばアルミニウム合金,冷間圧延鋼板で構成されている。
このように構成されたラジアル送風機200では、本実施形態のハブ1を備えているので、ハブ1の剛性を確保しつつ、ハブ内の油や水などの液体を送風機の外へ排出することができる。
[使用方法]
上記のように構成された本実施例のプロペラ送風機100、ラジアル送風機200の使用方法及び作用について説明する。
モーター50のベース561を上側に、ハブ1の円形部10を下側にした姿勢で、例えば工作機械の主軸冷却用に取付けられる。工作機械への取り付けの際、ベース561のフランジを工作機械にねじなどで固定する。
送風機の使用時に、例えば工作機械からのミスト油が羽根車110,210に付着すると、羽根車110,210の回転による遠心力で油は送風機の外側へ飛散する。また、工作機械からの油がベース561やモーター50のケース56の側面を辿って、ハブ内に入った場合、溜め部で油を溜め、送風機の回転による遠心力で溜め部の底に形成された穴18から油を排出させることができる。なお、送風機の停止時にも、穴18から油を排出できる。このように油がモーター50内へ入ることを防ぐことで、モーター50を長く使用することが期待できる。
以上説明したが、本発明の送風機の用途は、工作機械のモーターの冷却用に限定されるものではない。また、羽根車やその構成部品は樹脂で構成されてもよい。使用方法も、モーターのシャフトを鉛直上方に沿わせた姿勢や、ハブ1の口部21を鉛直上方に向けた姿勢に限定されるものではない。
送風機の構成も、上記説明の限定されるものではなく、例えば、プロペラ送風機の周りに枠や、案内板を設けた軸流送風機として構成されてもよい。
凸部も、円形部に設ける数、形、大きさ、配置位置を図示例に限定されるものではない。例えば、天井部の輪郭を四角形、三角形などに形成したり、傾斜する角度を図示例以外の角度にしたり、面S2と平行にしたり、複数の凸部の配置間隔を等角度にせずに配置したり、他の形態でも良い。第1側部15A,第4側部15D及び穴18が形成する円弧の長さや角度も、上記説明に限定されるものではない。
凸部が設けられる円形部は段差部を備えずに構成されてもよい。羽根120や羽根部材220などの部材の寸法は図示例に限定されるものではなく、羽根の大きさ、形、数、位置、向き等も限定されるものではない。
ハブの固定方法も上記説明に限定されるものではなく、ハブをモーターに固定するナットに代えて、例えばねじ穴を側面に備えた筒状のボスとねじとを利用してもよい。ボスはハブの貫通穴に固定される。モーターのシャフトをボスに通した状態でねじをボスに取り付け、ボス内に突出したねじの先端部でシャフトを固定する。
1 ハブ
10 円形部
11 中央部
12 外周部
13 段差部
14 貫通穴
15 凸部
15A 第1側部
15B 第2側部
15C 第3側部
15D 第4側部
15E 天井部
16 窪み
18 穴
20 筒部
21 口部
30 角部
50 モーター
51 ステーター
52 ローター
53 シャフト
54 第1の軸受
55 第2の軸受
56 ケース
561 ベース
562 カバー
562A 天井部
562B 側部
562C 貫通穴
562D 突出部
57 ワッシャー
58 軸受カラー
59 カラー
60 スプリングワッシャー
61 ナット
70 リード線
80 ラビリンス
100 プロペラ送風機
110 第1の羽根車
120 羽根
200 ラジアル送風機
210 第2の羽根車
220 羽根部材
230 第1の環状部材
231 取付部
232 羽根支持部
240 第2の環状部材
250 羽根
251,252 爪

Claims (6)

  1. モーターと、このモーターのシャフトに固定される羽根車と、を備え、
    上記羽根車が、ハブと、このハブと共に回転する羽根と、を備え、
    上記ハブが、板状で輪郭を円形に形成された円形部と、一方の開口の縁が上記円形部の周縁と一体に形成された筒部と、を備えた送風機であって
    上記円形部は、中央部と、段差部を介して上記中央部の周囲に設けられていると共に上記中央部よりハブ外側へずれて配置された外周部と、を備え、
    上記中央部は中心に上記シャフトを通す貫通穴を備え、上記外周部は上記貫通穴の周囲に上記円形部の表側の面より上記ハブ外側へ膨らんだように形成された複数の凸部を備え、
    上記凸部に対応する上記円形部の裏側の面の部分は、ハブ内側から上記ハブ外側へ凹んだ窪みとして形成され、
    上記凸部は上記ハブ内側から上記ハブ外側へ通じる穴を有し、
    上記モーターのケースが上記円形部と対向する面にリング状の突出部を有し、
    上記突出部が上記段差部に近接した位置に配置されて、複雑な通路を成すラビリンスが構成されていることを特徴とする、送風
  2. モーターと、このモーターのシャフトに固定される羽根車と、を備え、
    上記羽根車が、ハブと、このハブと共に回転する羽根と、を備え、
    上記ハブが、板状で輪郭を円形に形成された円形部と、一方の開口の縁が上記円形部の周縁と一体に形成され他方の開口が上を向いた筒部と、を備え、
    さらに上記円形部が液体を溜める溜め部を備えた送風機であって
    上記円形部は、中央部と、段差部を介して上記中央部の周囲に設けられていると共に上記中央部よりハブ外側へずれて配置された外周部と、を備え、
    上記中央部は中心に上記シャフトを通す貫通穴を備え、上記外周部は上記貫通穴の周囲に上記円形部の表側の面より上記ハブ外側へ膨らんだように形成された複数の凸部を備え、
    上記凸部に対応する上記円形部の裏側の面の部分は、ハブ内側から上記ハブ外側へ凹んだ窪みとして形成されていて上記溜め部を構成し、
    上記凸部は上記ハブ内側から上記ハブ外側へ通じる穴を有し、
    上記モーターのケースが上記円形部と対向する面にリング状の突出部を有し、
    上記突出部が上記段差部に近接した位置に配置されて、複雑な通路を成すラビリンスが構成されていることを特徴とする、送風機。
  3. 前記凸部は、前記円形部の貫通穴側より周縁側が前記円形部の表側の面からの高さが高くなるように形成されていることを特徴とする、請求項1又は2に記載の送風機。
  4. 前記凸部は、前記貫通穴を中心とした円弧状の第1側部と、上記第1の側部の両端から前記円形部の周縁側に向かって形成された第2側部及び第3側部と、前記貫通穴を中心とした円弧状に形成され上記第2側部の端と上記第3側部の端とをつなぐ第4側部と、上記第1側部,上記第2側部,上記第3側部及び上記第4側部で囲われた領域を塞ぐ天井部と、から構成され、
    上記第2側部と上記第3側部との間隔は、前記円形部の貫通穴側より周縁側が広くなるように形成されていることを特徴とする、請求項1から3の何れかに記載の送風機。
  5. 前記穴は、前記天井部と前記第4側部とが成す角部領域の一部に形成されていることを特徴とする、請求項4に記載の送風機。
  6. 前記筒部の他方の開口が上を向いた姿勢で工作機械に取り付けられていることを特徴とする、請求項1から5の何れかに記載の送風機。
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