特許 6386990 遠心ファン

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6386990

(24)【登録日】2018年8月17日

(45)【発行日】2018年9月5日

(54)【発明の名称】遠心ファン

(51)【国際特許分類】

   F04D 29/44 20060101AFI20180827BHJP

   F04D 29/66 20060101ALI20180827BHJP

【ＦＩ】

   F04D29/44 Y

   F04D29/44 T

   F04D29/66 J

【請求項の数】3

【全頁数】8

(21)【出願番号】特願2015-231582(P2015-231582)

(22)【出願日】2015年11月27日

(65)【公開番号】特開2017-96224(P2017-96224A)

(43)【公開日】2017年6月1日

【審査請求日】2017年4月6日

(73)【特許権者】

【識別番号】000114215

【氏名又は名称】ミネベアミツミ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100096884

【弁理士】

【氏名又は名称】末成 幹生

(72)【発明者】

【氏名】盧 波

(72)【発明者】

【氏名】松原 真朗

【審査官】 岸 智章

(56)【参考文献】

【文献】 特開昭６０−２３３３９８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭５１−０９０００９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１１−００１９３９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０９−２４２６９９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２０１４／０３０１８２８（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 特開昭６２−２４３９９９（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｆ０４Ｄ ２９／４４，２９／６６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

上ケーシングと下ケーシングの間にインペラが回転可能な状態で保持された構造を有し、
前記インペラは、環状のシュラウドと、主板と、前記シュラウドと前記主板の間に配置された複数の羽根とから構成され、
前記下ケーシングは、金属製のモータベースと樹脂製のベースプレートとを軸方向に重ねて構成され、
前記上ケーシングには、吸い込み口が設けられ、
前記上ケーシングの外周端の下面と前記ベースプレートの外周端の上面との間には、前記インペラによって生じる気流を径外側の方向に吹き出す吹き出し口が設けられ、
前記吹き出し口は、水平方向から軸方向下方の方向に向いており、
前記上ケーシングの外周端の下面は、径外側に行くに従って前記下ケーシングの方向に曲がった曲面に形成され、
前記下ケーシングの前記ベースプレートの外周端の上面は、径外側に行くに従って前記上ケーシングから離れる方向に曲がった曲面に形成され、
前記モータベースの外周端は、前記ベースプレートの前記外周端の前記曲面の箇所に形成された軸方向に延在した形状のエッジカバー部によって覆われていることを特徴とする遠心ファン。

【請求項2】

前記ベースプレートは開口を有し、該開口と前記モータベースとにより段差部が形成され、該段差部に前記インペラの前記主板の外周側が位置することで、前記主板の前記外周側の下面が前記モータベースに対向して配置されている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】

前記モータベースはリード線取り出し口を備え、前記リード線取り出し口に前記ベースプレートに設けられたリード線取り出し口カバー部が嵌合されていることを特徴とする請求項１または２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構造が知られている（例えば、特許文献１参照）。

【0003】

図７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。環状のシュラウド１３１は中央に円筒部１３２を有し、円筒部１３２から環状のシュラウド１３１の外周部では上ケーシング１２１に向かって反りかえり、環状のシュラウド１３１の円筒部１３２の端から環状のシュラウド１３１の外周部まで上面形状は曲率半径の異なった４つの円弧をつなげた形状の曲面にて形成され、環状のシュラウド１３１の外周部までの空気流路の断面積が漸増する構成としている。これによって空気の圧力が増加されてインペラ１３０の外周部から外方に気流が吹き出される。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２０１２−２０７６００号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

図７の構造において、インペラ１３０の高速回転により、吸い込み口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き出し口１１１から外方に向けて排出される。しかしながら、この構造の遠心ファン１００は、環状のシュラウド１３１の外周部では上ケーシング１２１に向かって反りかえった形状を有しているため、インペラ１３０の外周から吹き出された空気の一部が、環状のシュラウド１３１と上ケーシング１２１との間の隙間１２５から吸い込み口１１０に向かって逆流する虞がある。この逆流が生じると、逆流した空気によって吸い込み口１１０付近で空気の流れに乱れが生じ、騒音の原因となる。

【0006】

本発明は、遠心ファンにおいて、インペラから吹き出された空気の一部が逆流することを抑制して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。

【課題を解決するための手段】

【0007】

請求項１に記載の発明は、上ケーシングと下ケーシングの間にインペラが回転可能な状態で保持された構造を有し、前記インペラは、環状のシュラウドと、主板と、前記シュラウドと前記主板の間に配置された複数の羽根とから構成され、前記下ケーシングは、金属製のモータベースと樹脂製のベースプレートとを軸方向に重ねて構成され、前記上ケーシングには、吸い込み口が設けられ、前記上ケーシングの外周端の下面と前記ベースプレートの外周端の上面との間には、前記インペラによって生じる気流を径外側の方向に吹き出す吹き出し口が設けられ、前記吹き出し口は、水平方向から軸方向下方の方向に向いており、前記上ケーシングの外周端の下面は、径外側に行くに従って前記下ケーシングの方向に曲がった曲面に形成され、前記下ケーシングの前記ベースプレートの外周端の上面は、径外側に行くに従って前記上ケーシングから離れる方向に曲がった曲面に形成され、前記モータベースの外周端は、前記ベースプレートの前記外周端の前記曲面の箇所に形成された軸方向に延在した形状のエッジカバー部によって覆われていることを特徴とする遠心ファンである。

【0008】

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記ベースプレートは開口を有し、該開口と前記モータベースとにより段差部が形成され、該段差部に前記インペラの前記主板の外周側が位置することで、前記主板の前記外周側の下面が前記モータベースに対向して配置されていることを特徴とする。

【0009】

請求項３に記載の発明は、請求項１または２に記載の発明において、前記モータベースはリード線取り出し口を備え、前記リード線取り出し口に前記ベースプレートに設けられたリード線取り出し口カバー部が嵌合されていることを特徴とする。

【発明の効果】

【0010】

本発明によれば、遠心ファンにおいて、インペラから吹き出された空気の一部が逆流することを抑制して騒音を低減できる遠心ファンが提供される。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】本発明の遠心ファンの分解斜視図である。

【図2】図１に示す遠心ファンの断面図である。

【図3】図２に示す遠心ファンの部分拡大図である。

【図4】本発明の遠心ファンにおける吹き出し口から吹き出される空気の流れを示す説明図である。

【図5】図１に示す遠心ファンの下ケーシングの組立状況を示す斜視図である。

【図6】図５に示す下ケーシングの底面を示す斜視図である。

【図7】従来の遠心ファンを示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0012】

（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、上ケーシング３と下ケーシング４の間にインペラ８が回転自在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から軸方向（図１〜３の下の方向）に吸入した空気は羽根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。

【0013】

インペラ８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によって駆動され回転する。モータ２１は、モータベース５に形成した凹部５ａの底面に装着されている。モータ２１の下インシュレータ２４ｂには、モータ２１を駆動するための電子回路が搭載された回路基板３０が装着されている。回路基板３０および回路基板３０上の電子部品３１も凹部５ａの中に収納されている。

【0014】

モータ２１は、ステータ２２を備えている。ステータ２２は、コアを所定枚数、積層してなるステータコア２３と、ステータコア２３の軸方向両側から装着された上インシュレータ２４ａと下インシュレータ２４ｂからなる樹脂製のインシュレータ２４と、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。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（この例では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。

【0015】

ステータ２２は、軸受保持部２６の外側に配設されている。すなわち、軸受保持部２６をステータコア２３の中央に形成された開口に嵌合させることで、軸受保持部２６の外側にステータ２２が配設されている。軸受保持部２６の内側には軸受２７、２８が装着され、軸受２７、２８はシャフト１６を回転可能な状態で支持している。

【0016】

インペラ８の中央には、ロータ１５が結合している。ロータ１５は、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に装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とから構成されている。ロータヨーク１８はボス部１７にカシメ固着されている。

【0017】

インペラ８は、環状のシュラウド９と複数の羽根１０と主板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は全て同じ形状である。羽根１０と環状のシュラウド９とは超音波溶着にて接合されている。

【0018】

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が設けられている。

【0019】

インペラ８とロータ１５とは以下のようにして結合されている。まず、環状のフランジ２０がロータヨーク１８の外周面に、例えば抵抗溶接によって溶着されている。他方で、主板１１の内周側の下面には一体成形にて形成したピン（図示省略）が設けられ、このピンをフランジ２０に形成した貫通穴に嵌合させ、ピンの先端を熱で潰して熱カシメすることで両者が結合され、ロータヨーク１８に主板１１が固定されている。こうして、ロータ１５にインペラ８が装着されている。

【0020】

上ケーシング３の上面側には複数の凹部３ａ（肉盗み部分）が形成されており、上ケーシング３の外周には径外方に延在するフランジ部４０が形成され、フランジ部４０には軸方向下方に突出する支柱７が一体に形成されている。上ケーシング３とフランジ部４０と支柱７は樹脂の射出成型により一体に成形されている。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。この例では、上ケーシング３と下ケーシング４との結合は、支柱７に形成した下穴に貫通穴５ｅ、６ｅを貫通させたタッピンねじ２９を締め付けることで行われている。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よい。

【0021】

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。ベースプレート６の外周端には下方に延在するエッジカバー部６ａが形成されており、このエッジカバー部６ａの内側にモータベース５の外周端が当接する。

【0022】

以上述べたように、遠心ファン１は、上ケーシング３と下ケーシング４の間にインペラ８が回転可能な状態で保持された構造を有し、下ケーシング４はモータベース５とベースプレート６とから構成され、上ケーシング３の外周端の下面３ｂは、断面が円弧状の曲面に形成されており、ベースプレート６の外周端の上面６ｂは、断面が円弧状の曲面に形成されており、上ケーシング３の外周端の前記下面３ｂとベースプレート６の外周端の上面６ｂとの間には、インペラ８によって生じる気流を径外側の方向に吹き出す吹き出し口３６が設けられ、モータベース５の外周端は、ベースプレート６の外周端の円弧状の曲面に形成された部分（符号６ｂの部分）の先（縁に向かう側）にあり、軸方向に延在した形状のエッジカバー部６ａによって覆われている。

【0023】

ここで、上ケーシング３の外周端の下面３ｂは、径外側に行くに従って下ケーシング４の方向に曲がった曲面に形成され、下ケーシング４のベースプレート６の外周端の上面６ｂは、径外側に行くに従って上ケーシング３から離れる方向に曲がった曲面に形成されている。この構造によれば、径外側に向う気流が図４の下の方向に向くように強制され、符号３７で示される流路で吹き出される。

【0024】

（２）発明の特徴について
（２）−１．騒音の低減について
上ケーシング３および下ケーシング４のベースプレート６の外径は、インペラ８の外径よりも大きい。図４に示すように、上ケーシング３の外周端の下面３ｂは、断面が円弧状の曲面に形成されている。また、下ケーシング４のベースプレート６の外周端の上面６ｂは、断面が円弧状の曲面に形成されている。このため、インペラ８の外周端から径外側の方向に吹き出された空気は、上ケーシング３と下ケーシング４のベースプレート６との間に形成された吹き出し口３６となる空間からケーシング２の外方に吹き出される際、吹き出される方向が軸方向下方に吹き出され、その後、少し上方に向きを変え、水平方向に吹き出される。図４には、この際の気流の流れが符号３７として示されている。このように、吹き出し口３６が水平方向と下方向（上ケーシング３から下ケーシング４に向かう方向）との間の方向に向いており、吹き出し口３６から吹き出される方向が軸方向下方になるため、上ケーシング３と環状シュラウド９との間の隙間３ｃから吸い込み口３５の側に逆流する空気を抑制することができる。そしてこの結果、騒音を低減することができる。

【0025】

図３には、回転軸を含む切断面が示されている。図３に示すように、環状のシュラウド９の吸い込み口３５となる開口を形成する円筒部の上端は、軸方向に延存した環状の突起部９ａを構成し、この突起部９ａは上ケーシング３の環状溝３ｄの中に位置している。この構造によれば、上ケーシング３が環状のシュラウド９の円筒部の上端を覆った形状となっている。このため、仮にインペラ８の外周縁からの空気が逆流した場合であっても、この箇所での抵抗によって、吸い込み口３５に入り込む逆流を抑制することができる。

【0026】

（２）−２．その他
下ケーシング４を構成する金属製のモータベース５と樹脂製のベースプレート６は別体で形成されている。金属製のモータベース５はプレス加工で形成されるため、切断面にはバリが出る場合がある。手作業でモータベース５を持った際、切断面のバリに触れて指が怪我をする虞があり、作業に支障をきたす場合がある。このため、モータベース５の切断面はベースプレート６に形成されたエッジカバー部６ａによって覆われるように構成されている。また、モータベース５のリード線取り出し口５ｃにベースプレート６に形成されたリード線取り出し口カバー部６ｃを嵌合させ、リード線取り出し口５ｃのエッジをリード線取り出し口カバー部６ｃによって保護している。この結果、モータベース５の切断面のバリがある場合であっても、怪我を防止される。また、リード線（図示省略）の被膜の損傷も防止される。

【0027】

下ケーシング４を構成する金属製のモータベース５と樹脂製のベースプレート６は別体で形成されているが、モータベース５をインサート成形して、ベースプレート６を一体に成形した構成であってもよい。

【符号の説明】

【0028】

１…遠心ファン、２…ケーシング、３…上ケーシング、３a…凹部、３ｂ…外周端の下面、３c…隙間、３d…環状溝、４…下ケーシング、５…モータベース、５ａ…凹部、６…ベースプレート、６ａ…エッジカバー部、６b…外周端の上面、７…支柱、８…インペラ、９…環状のシュラウド、９a…突起部、１０…羽根、１１…主板、１１ａ…傾斜面、１５…ロータ、１６…シャフト、１７…ボス部、１８…ロータヨーク、１９…マグネット、２０…フランジ、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、３７…気流の流れ、４０…フランジ部。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】