JP6419741B2 - 遠心ファン - Google Patents

Description

本発明は他の装置や機器の筺体に取り付ける際、位置決めを容易にできる遠心ファンに関する。

家電機器、ＯＡ機器、産業機器の冷却、換気、空調、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、遠心ファンが知られている。従来の遠心ファンとして、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インペラを収納し、インペラの回転に伴って吸い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ファンが知られている（例えば、特許文献１参照）。

図４は、特許文献１に記載の遠心ファン１００で、四角形のケーシング１２０が上ケーシング１２１と下ケーシング１２２からなり、上ケーシング１２１と下ケーシング１２２の間にインペラ１３０を収納している。インペラ１３０は環状のシュラウド１３１を備えている。インペラ１３０の高速回転により、吸込み口１１０から吸い込まれた空気は、羽根１３５の間を通過してインペラ１３０の外周から外方に吹き出され、上ケーシング１２１と下ケーシング１２２の間の側面に形成された吹出し口１１１から外方に向けて排出される。

特開２０１２−２０７６００号公報

特許文献１には、遠心ファンを他の装置や機器の筺体に取り付ける場合の具体的な構造について記載されていない。この種のファンでは、通常、上ケーシングに径方向外方に延在するフランジを複数箇所形成し、フランジに形成した貫通穴にボルトやねじ等を挿通し、装置や機器の筺体に締結する構造が採用される。

しかしながら、遠心ファンの位置決め精度を求められる場合、ボルトやねじ等を挿通し、装置や機器の筺体に締結する構造のみでは、位置決め作業が容易ではなく、また高精度な位置決めは容易ではない。また、特許文献１のような構造の遠心ファンでは、遠心ファンの取り付け空間が狭い場合、遠心ファンの全高を小さくして薄型化する必要があるが、このような場合、インペラも薄型になり、インペラの空気吸込み側の流路断面積が小さくなり、通気抵抗が増加するため、騒音が大きくなる。

このような背景において、本発明は、装置や機器への取り付け時の位置合わせが容易にでき、位置決め精度を向上することができ、かつ薄型化しても騒音を低減できる遠心ファンを提供することを目的とする。

本発明は、上ケーシングと下ケーシングとから構成されるケーシングの内部に環状のシュラウドを備えたインペラを収納し、前記インペラの回転に伴って吸い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前記ケーシングの外方に向けて排出する遠心ファンにおいて、前記上ケーシングの上面には、前記遠心ファンが取り付けられる対象物に嵌合するための複数の段差部と、複数の肉盗み部分が設けられ、前記複数の段差部は、前記空気吸い込み口の周縁に形成された軸方向上方に突出する環状の突起部により構成される第１の段差部と、前記環状の突起部の径方向外側に形成された第２の段差部を有し、前記環状の突起部は、前記第２の段差部より上方に突出しており、前記複数の肉盗み部分が設けられた箇所は前記第２の段差部の径方向外側に位置しており、前記シュラウドの上面は第１の段部と第２の段部を有し、前記ケーシングの前記第２の段差部が前記シュラウドの前記第１の段部に対向する位置関係にあり、前記シュラウドの前記第１の段部は、軸方向において、前記複数の肉盗み部分が設けられた箇所よりも前記吸い込み口側に位置している遠心ファンである。

本発明において、前記環状の突起部の下面には環状の溝が形成され、前記シュラウドの上端に形成された環状の突起部の頂部が前記環状の溝の中に位置している構造は有用である。

本発明において、回転軸に垂直な方向から見て、前記シュラウドの上端に形成された前記環状の突起部の頂部と前記第２の段差部の外周側面とが重なる位置関係にある構造は有用である。

本発明において、回転軸に垂直な方向から見て、ケーシングとインペラとの間の隙間に設けられたラビリンスシール構造と第２の段差部の外周側面とが重なる位置関係にある構造は有用である。

本発明において、前記シュラウドの前記第１の段部は、前記シュラウドのバランス調整のための厚肉部分を有する構造は有用である。また、環状のシュラウドの上面には第１の段部と第２の段部を有し、ケーシングの第２の段差部が第１の段部に対向する位置関係にある構造は有用である。

本発明によれば、装置や機器への取り付け時の位置合わせが容易にでき、位置決め精度を向上することができ、かつ薄型化しても騒音を低減できる遠心ファンが得られる。

実施形態の遠心ファンの分解斜視図である。 図１に示す遠心ファンの断面図である。 図２に示す遠心ファンの部分拡大図である。 従来の遠心式ファンを示す断面図である。

（１）遠心ファンの基本構造について
図１および図２には、遠心ファン１が示されている。遠心ファン１の基本構造は、特許文献１に記載された構造と略同じである。遠心ファン１は、ケーシング２を備えている。ケーシング２は、上ケーシング３と下ケーシング４から構成されている。上ケーシング３と下ケーシング４の間にはインペラ８が回転可能な状態で収納されている。インペラ８の回転に伴って吸い込み口３５から空気が吸入され、この空気は羽根１０の間を通過して上ケーシング３と下ケーシング４の間に介装された支柱７を除いた側面に形成された吹き出し口３６からケーシング２の外方（径外方向）に向けて排出される。

下ケーシング４は、金属製（例えば、鉄板）のモータベース５と、樹脂製のベースプレート６とから構成されており、両者を重ね合わせて下ケーシング４が形成されている。モータベース５には、略筒形状の軸受保持部２６が固定されている。軸受保持部２６の内側には軸受２７，２８が装着され、軸受２７，２８は回転軸となるシャフト１６を回転可能な状態で支持している。

モータベース５に形成された凹部５ａの底面には、アウターロータ型のブラシレスＤＣモータであるモータ２１が装着されている。モータ２１は、下インシュレータ２４ｂを備え、下インシュレータ２４ｂは凹部５ａの底面に接触している。また、下インシュレータ２４ｂには回路基板３０が固定され、回路基板３０も凹部５ａの中に収納されている。

軸受保持部２６の外側にはモータ２１を構成するステータ２２が固定されている。ステータ２２は、軟磁性材料からなる鋼板等の薄板状のコアを所定枚数積層してなるステータコア２３、ステータコア２３の軸方向両側から装着された樹脂製の上インシュレータ２４ａと下インシュレータ２４ｂからなるインシュレータ２４、インシュレータ２４を介してステータコア２３のティースに巻回されたコイル２５とから構成されている。

ステータコア２３を構成する薄板状のコアは、環状ヨークから径外方に延在する複数のティース（図１では６個のティースを有している）を備えており、このコアを積層させてステータコア２３が構成されている。ステータコア２３の中央には開口が形成され、そこに軸受保持部２６が嵌合している。

ベースプレート６の外周端の４箇所には下方に延在する側部６ａ（図１参照）が形成されており、この側部６ａの内側がモータベース５の４辺の外周に当接し、モータベース５とベースプレート６相互の位置決めが行われている。

軸受２７，２８により回転可能な状態で支持されたシャフト１６と、シャフト１６に装着されたボス部１７と、ボス部１７にカシメにより固着されたカップ状態のロータヨーク１８と、ロータヨーク１８の内側に固着された環状のマグネット１９とによりロータ１５が構成されている。後述するインペラ８と一体となったロータ１５が、モータ２１によって駆動され、ステータ２２に対して回転する。

ロータ１５には、インペラ８が固定されている。インペラ８は、環状のシュラウド９と複数の羽根１０と円板状の主板１１から構成されており、羽根１０と主板１１は樹脂の一体成形にて形成されている。羽根１０は、主板１１から軸方向に立設し、回転方向に対して後向きに湾曲傾斜した形状を有し、回転方向に対して後向き羽根（いわゆる、ターボ型）である。羽根１０は全て同じ形状で、羽根１０と環状のシュラウド９との結合は、例えば溶着によって行われているが、インペラ８は異種の樹脂材料による二色成形技術を用いて成形したものであっても勿論よい。環状のシュラウド９の上面は第１の環状の段部９ｂと第２の環状の段部９ｃを有し、各段部９ｂ、９ｃは略平面で、各段部９ｂ、９ｃの間は傾斜面を形成し、環状のシュラウド９の軸方向上端には環状の突起部９ａが形成されている。環状のシュラウド９の軸方向上端に形成された環状の突起部９ａの頂部は上ケーシング３の下面に形成された環状の凹部（溝）３ｄの中に位置し、上ケーシング３で覆われている。

インペラ８の主板１１は、内周側と外周側との間に傾斜面１１ａを有している。つまり、インペラ８の内周側は軸方向上方に位置し、インペラ８の外周側は軸方向下方に位置し、この内周側と外周側との間に傾斜面１１ａを有している。

インペラ８とロータ１５との結合は、以下のようにして行われている。主板１１の内周側の下面には一体成形にて形成したピン１１ｂが設けられ、このピン１１ｂをロータヨーク１８の外周から径外方に延在するフランジ１８ａに形成した貫通穴に嵌合させ、ピン１１ｂの先端を熱カシメや赤外線カシメすることでロータヨーク１８と主板１１とが結合されている。こうして、ロータ１５にインペラ８が装着されている。

上ケーシング３の上面側には複数の凹部３ａ（肉盗み部分）が形成されている。上ケーシング３と下ケーシング４の結合は、上ケーシング３と下ケーシング４の間に支柱７を介装し、支柱７をねじ等の締結材で締結することで行われている。具体的には、支柱７は上ケーシング３と樹脂の一体成形にて形成されており、支柱７に形成した下穴に、下ケーシング４の貫通孔５ｄ，６ｄを貫通させたタッピンねじ４０を締め付けることで、上ケーシング３と下ケーシング４とが結合している。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４側からねじ（またはボルト）を支柱７の貫通穴に挿通し、上ケーシング３側からナットで固定する構成であっても勿論よい。

回路基板３０には、モータ２１を駆動制御するための部品や制御ＩＣなどの電子部品３１が実装されている。このため、限られた空間で回路基板３０に実装された電子部品３１とインペラ８との接触を防止するために、主板１１には傾斜面１１ａが形成されており、この傾斜面１１ａの位置に電子部品３１の一部が収容されることで、電子部品３１とインペラ８との接触が防止できると共に、軸方向の薄型化が図られている。

（２）特徴
上ケーシング３の中央には吸い込み口３５となる開口が形成され、上ケーシング３の上面は複数の段差部（第１の段差部、第２の段差部）が形成されている。開口の周縁には軸方向上方に突出する環状の突起部３ｂ（第１の段差部）が形成されており、この環状の突起部３ｂの外周部には第２の段差部３ｃが形成されており、突起部３ｂ（第１の段差部）は第２の段差部３ｃより上方に突出している。例えば、遠心ファン１を、遠心ファン１が取り付けられる対象物としての装置や機器の筺体に取り付ける際、装置や機器の筺体に形成された取り付け穴やダクトに突起部３ｂ（第１の段差部）と第２の段差部３ｃをインローとして嵌合させる。すなわち、突起部３ｂ（第１の段差部）の外周側面３ｂ’と第２の段差部３ｃの外周側面３ｃ’を遠心ファン１の取り付け対象となる装置や機器の取り付け穴の内周に接触嵌合させる。この構造によれば、遠心ファン１の装置や機器への取り付け時の位置合わせが容易にでき、位置決め精度を向上できる。この結果、さらに筺体に形成する開口の寸法も遠心ファン１の取り付け時のバラツキを考慮する必要がない。

上ケーシング３の環状の突起部３ｂの下面には環状の凹部（溝）３ｄが形成されており、環状のシュラウド９の軸方向上端に形成された環状の突起部９ａの頂部は上ケーシング３の下面に形成された環状の凹部（溝）３ｄの中に位置し、上ケーシング３で覆われている。環状のシュラウド９の突起部９ａの側面と上ケーシング３との間に形成された隙間でラビリンスシール構造が構成されている。このラビリンスシール構造でインペラ外周から吹き出された空気の一部の吸い込み口３５への逆流が防止される。

また、環状のシュラウド９の上面にある第１の環状の段部９ｂは略平面となっている。このため、第１の環状の段部９ｂに対向する位置に上ケーシング３の第２の段差部３ｃが形成されている。この第１の環状の段部９ｂの厚肉部分はインペラ８のバランス調整を行う箇所として用いることができる。具体的には、この段部９ｂの厚肉部分に凹部９ｄを形成し、形成した凹部９ｄにウエイトを装着してプラスバランスとして用いる、あるいはこの段部９ｂの厚肉部分の一部を削ってマイナスバランスとして用いることでバランス調整を行うことができる。

また、従来の特許文献１のような構造の遠心ファンでは、遠心ファンの取り付け空間が狭い場合、遠心ファンの全高を小さくして薄型化する必要がある。この場合、インペラも薄型になり、インペラの空気吸込み側の流路断面積が小さくなり、通気抵抗が増加し騒音が大きくなる。これに対して、遠心ファン１は、突起部３ｂ（第１の段差部）と第２の段差部３ｃ（または、第２の段差部３ｃのみ）をインローとして装置や機器の筺体（遠心ファンが取り付けられる対象物）に形成された取り付け穴やダクトの内側に嵌合させている。この構造によれば、インペラ８の空気吸込み側の流路断面積を小さくすることなく、換言すれば、従来の特許文献１の遠心ファンの全高と同じ高さであれば、特許文献１の遠心ファンのインペラよりも、インペラ８の空気吸込み側の流路断面積を大きくすることができる。この結果、通気抵抗を低減でき風量特性が向上し、また騒音を低減できるとともに、遠心ファンを薄型化できる。

特に、本実施形態では、回転軸（シャフト１６）に垂直な方向から見て、環状のシュラウド９の上端に形成された環状の突起部の頂部９ａと第２の段差部３ｃの外周側面３ｃ’とが重なる位置関係にある。すなわち、上ケーシング３とインペラ８との間の隙間に設けられたラビリンスシール構造と第２の段差部３ｃの外周側面３ｃ’とが重なる位置関係にある。この構造では、遠心ファン１の上部に設けられたラビリンスシール構造、すなわち上ケーシング３とインペラ８との間の隙間に設けられたラビリンスシール構造が取り付け対象の構造体中に入り込むので、遠心ファン１の薄型化とインペラ８の空気吸込み側の流路断面積の確保とを両立できる。

また、本実施形態では、遠心ファン１は、上ケーシング３の上面には複数の段差部（第１の段差部、第２の段差部）が形成され、突起部３ｂ（第１の段差部）と第２の段差部３ｃ（または、第２の段差部３ｃのみ）をインローとして装置や機器の筺体に形成された取り付け穴やダクトの内側に嵌合させた構成であるが、第２の段差部の径外方に第３の段差部（または、複数の段差部）を形成した構成とし、第１の段差部と第２の段差部と第３の段差部（または、第３の段差部のみ）をインローとして装置や機器の筺体に形成された取り付け穴やダクトの内側に嵌合させる構造であってもよい。また段差部は３箇所より多くても勿論よい。

１…遠心ファン、２…ケーシング、３…上ケーシング、３ａ…凹部、３ｂ…環状の突起部（第１の段差部）、３ｃ…第２の段差部。４…下ケーシング、５…モータベース、５ａ…凹部、５ｄ…貫通孔、６…ベースプレート、６ａ…側部、６ｄ…貫通孔、７…支柱、８…インペラ、９…シュラウド、９ａ…突起部、１０…羽根、１１…主板、１１ａ…傾斜面、１１ｂ…ピン、１５…ロータ、１６…シャフト、１７…ボス部、１８…ロータヨーク、１８ａ…フランジ、１９…マグネット、２１…モータ、２２…ステータ、２３…ステータコア、２４…インシュレータ、２４ａ…上インシュレータ、２４ｂ…下インシュレータ、２５…コイル、２６…軸受保持部、２７…軸受、２８…軸受、３０…回路基板、３１…電子部品、３５…吸い込み口、３６…吹き出し口。

Claims (5)

1. 上ケーシングと下ケーシングとから構成されるケーシングの内部に環状のシュラウドを備えたインペラを収納し、前記インペラの回転に伴って吸い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前記ケーシングの外方に向けて排出する遠心ファンにおいて、
   前記上ケーシングの上面には、前記遠心ファンが取り付けられる対象物に嵌合するための複数の段差部と、複数の肉盗み部分が設けられ、
   前記複数の段差部は、前記空気吸い込み口の周縁に形成された軸方向上方に突出する環状の突起部により構成される第１の段差部と、前記環状の突起部の径方向外側に形成された第２の段差部を有し、
   前記環状の突起部は、前記第２の段差部より上方に突出しており、
   前記複数の肉盗み部分が設けられた箇所は前記第２の段差部の径方向外側に位置しており、
   前記シュラウドの上面は第１の段部と第２の段部を有し、前記ケーシングの前記第２の段差部が前記シュラウドの前記第１の段部に対向する位置関係にあり、
   前記シュラウドの前記第１の段部は、軸方向において、前記複数の肉盗み部分が設けられた箇所よりも前記吸い込み口側に位置している遠心ファン。
2. 前記環状の突起部の下面には環状の溝が形成され、前記シュラウドの上端に形成された環状の突起部の頂部が前記環状の溝の中に位置している請求項１に記載の遠心ファン。
3. 回転軸に垂直な方向から見て、前記シュラウドの上端に形成された前記環状の突起部の頂部と前記第２の段差部の外周側面とが重なる位置関係にある請求項１または２に記載の遠心ファン。
4. 回転軸に垂直な方向から見て、前記ケーシングと前記インペラとの間の隙間に設けられたラビリンスシール構造と前記第２の段差部の外周側面とが重なる位置関係にある請求項１乃至３のいずれか一項に記載の遠心ファン。
5. 前記シュラウドの前記第１の段部は、前記シュラウドのバランス調整のための厚肉部分を有する請求項１乃至４のいずれか一項に記載の遠心ファン。

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