特許 6773492 遠心式ファン

(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】6773492

(24)【登録日】2020年10月5日

(45)【発行日】2020年10月21日

(54)【発明の名称】遠心式ファン

(51)【国際特許分類】

   F04D 29/28 20060101AFI20201012BHJP

   F04D 29/58 20060101ALI20201012BHJP

【ＦＩ】

   F04D29/28 J

   F04D29/58 P

【請求項の数】1

【全頁数】10

(21)【出願番号】特願2016-179047(P2016-179047)

(22)【出願日】2016年9月13日

(65)【公開番号】特開2018-44477(P2018-44477A)

(43)【公開日】2018年3月22日

【審査請求日】2019年7月19日

(73)【特許権者】

【識別番号】000115854

【氏名又は名称】リンナイ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100111970

【弁理士】

【氏名又は名称】三林 大介

(72)【発明者】

【氏名】瀧 啓東志

【審査官】 大瀬 円

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００８−１０６６１１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００７−４０６１７（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｆ０４Ｄ ２９／２８

Ｆ０４Ｄ ２９／５８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

回転円板の周縁側から立設された複数の翼片が回転軸に対して放射状に配置された羽根車と、該羽根車を収容するケーシングと、該ケーシングで前記回転軸の軸方向の前記回転円板側の一端面を形成する基底面に該ケーシングの外側から取り付けられて、前記羽根車を回転させるモーターと、前記ケーシングで前記基底面とは反対側の他端面に開口した吸気口と、前記ケーシングの周面から延設された送風路とを有し、前記モーターの駆動で前記羽根車を回転させることで、前記吸気口から吸い込んだ気体を前記送風路に送る遠心式ファンにおいて、
前記回転円板には、前記複数の翼片よりも中央側の箇所に複数の貫通孔が形成されていると共に、前記羽根車の回転に伴って、該回転円板と前記基底面との間の気体を、前記貫通孔を通して前記羽根車の内側に押し出す還流羽根が設けられており、
前記還流羽根は、前記羽根車の回転方向における後縁側よりも前縁側が前記基底面側に位置するように前記回転円板に対して傾斜していると共に、前記回転円板に対して前記基底面側に突出した状態で設けられている
ことを特徴とする遠心式ファン。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、モーターの駆動で羽根車を回転させて遠心力で風を送る遠心式ファンに関する。

【背景技術】

【0002】

燃焼装置などに用いられる送風機として、遠心式ファンが知られている（例えば、特許文献１）。遠心式ファンは、回転円板の周縁側から立設された複数の翼片が回転軸に対して放射状に配置された羽根車や、羽根車を収容するケーシングや、回転円板の中央にシャフトが接続されて羽根車を回転させるモーターなどを有している。ケーシングは、羽根車の回転軸に対する半径が羽根車の回転方向に大きくなる形状に周面が形成されており、周面の半径が大きい側から接線方向に送風路が延設されている。また、ケーシングには、回転軸の軸方向における回転円板側の一端面にケーシングの外側からモーターが取り付けられており、回転円板とは反対側の他端面にベルマウス形状の吸気口が開口している。モーターの駆動で羽根車を回転させると、遠心力で羽根車の内側から外側に空気などの気体が吹き出すので、吸気口から気体を吸い込み、送風路に接続された燃焼装置などに送り込むことができる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２００２−２２１１９２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかし、上述した遠心式ファンでは、モーターの駆動で羽根車を回転させるのに伴ってモーターが発熱した場合に、ケーシング内の気体の流れではモーターを冷却する効果が不十分であるため、モーターが高温になることがあるという問題があった。

【0005】

この発明は、従来の技術が有する上述した課題に対応してなされたものであり、ケーシング内の気体の流れによってモーターを冷却することが可能な遠心式ファンの提供を目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

上述した課題を解決するために本発明の遠心式ファンは次の構成を採用した。すなわち、
回転円板の周縁側から立設された複数の翼片が回転軸に対して放射状に配置された羽根車と、該羽根車を収容するケーシングと、該ケーシングで前記回転軸の軸方向の前記回転円板側の一端面を形成する基底面に該ケーシングの外側から取り付けられて、前記羽根車を回転させるモーターと、前記ケーシングで前記基底面とは反対側の他端面に開口した吸気口と、前記ケーシングの周面から延設された送風路とを有し、前記モーターの駆動で前記羽根車を回転させることで、前記吸気口から吸い込んだ気体を前記送風路に送る遠心式ファンにおいて、
前記回転円板には、前記複数の翼片よりも中央側の箇所に複数の貫通孔が形成されていると共に、前記羽根車の回転に伴って、該回転円板と前記基底面との間の気体を、前記貫通孔を通して前記羽根車の内側に押し出す還流羽根が設けられており、
前記還流羽根は、前記羽根車の回転方向における後縁側よりも前縁側が前記基底面側に位置するように前記回転円板に対して傾斜していると共に、前記回転円板に対して前記基底面側に突出した状態で設けられている
ことを特徴とする。

【0007】

遠心式ファンでは、羽根車の回転によって、遠心力で羽根車の内側から外側に気体が吹き出すのに伴い、羽根車の内側は負圧になるのに対して、羽根車とケーシングの周面との間や、回転円板と基底面との間は正圧になる。本発明の遠心式ファンでは、回転円板に貫通孔が形成されているため、回転円板と基底面との間の正圧を貫通孔から羽根車の内側に逃がす気体の流れが生じる。しかも、本発明の回転円板には還流羽根が設けられているので、羽根車の回転に伴って、回転円板と基底面との間の気体を、還流羽根によって積極的に羽根車の内側に送ることができる。その結果、単に回転円板に貫通孔が形成されているだけの場合よりも、回転円板と基底面との間には貫通孔に向かって強い気体の流れが生じるので、基底面に取り付けられたモーターを回転円板と基底面との間の気体の流れによって冷却することが可能となる。

【0009】

そして、本発明の遠心式ファンのように回転円板に対して還流羽根を傾斜させておけば、羽根車の回転に伴って、還流羽根が基底面側から羽根車の内側に気体を押し出すので、回転円板と基底面との間から貫通孔を通って羽根車の内側に向かう気体の流れを起こすことができる。また、こうした還流羽根を回転円板に対して基底面側に突出させておくことにより、還流羽根で基底面側から気体を効率的に取り込んで羽根車の内側に押し出すことができるので、回転円板と基底面との間を通って貫通孔に向かう気体の流れを強くしてモーターの冷却効果を高めることが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】本実施例の遠心式ファン１０を分解した状態を示した斜視図である。

【図2】本実施例の遠心式ファン１０を、モーター３０のシャフト３１を含む平面で切断した断面図である。

【図3】本実施例の回転円板２１の構造を示した斜視図である。

【図4】貫通孔２１ａおよび還流羽根２１ｂを備えた本実施例の回転円板２１の回転によって生じる空気の流れを示した説明図である。

【図5】第１変形例の遠心式ファン１０が接続された燃焼装置の例として給湯器１００の大まかな構成を示した説明図である。

【図6】第１変形例の遠心式ファン１０をモーター３０のシャフト３１を含む平面で切断した断面図である。

【図7】第２変形例の回転円板２１の構造を示した説明図である。

【発明を実施するための形態】

【0011】

図１は、本実施例の遠心式ファン１０を分解した状態を示した斜視図である。この遠心式ファン１０は、例えば、バーナーを内蔵する給湯器などの燃焼装置（図示省略）に接続されて、バーナーに燃焼用の空気を送るのに用いられる。図示されるように遠心式ファン１０は、回転することで風を発生させる羽根車２０や、羽根車２０を回転させるモーター３０や、羽根車を収容するケーシング４０などを備えている。

【0012】

羽根車２０は、複数の翼片２２がモーター３０のシャフト３１（回転軸）に対して放射状に所定の間隔で配置されて円環形状になっている。これらの翼片２２は、回転軸の軸方向の一端（図中の下端）が略円形の回転円板２１の周縁側から立設されており、他端（図中の上端）が環状の支持板２３で支持されている。回転円板２１の中央にはモーター３０のシャフト３１が固定されており、モーター３０の駆動によって羽根車２０がシャフト３１を中心に回転する。

【0013】

ケーシング４０は、モーター３０が取り付けられる基底板４１と、羽根車２０の外周を囲み、シャフト３１に対する半径が羽根車２０の回転方向（図中に太線の矢印で示される方向）に大きくなる形状に湾曲させた周壁４２と、周壁４２を挟んで基底板４１と対向する被覆板４３とを備えている。本実施例の周壁４２および被覆板４３は一体に形成されており、基底板４１と周壁４２とを接合してケーシング４０が形成される。尚、本実施例の基底板４１は、本発明の「基底面」に相当している。

【0014】

被覆板４３には、ケーシング４０の内側に向かって縮径するベルマウス形状の吸気口４４が開口している。この吸気口４４の中心は羽根車２０の回転軸（シャフト３１）と同一直線上にあり、吸気口４４の口径は支持板２３の内径よりも小さくなっている。また、周壁４２の半径が大きい側から接線方向に延設して送風路４５が形成されており、送風路４５の末端の吐出口４６に、図示しない燃焼装置などが接続される。

【0015】

図２は、本実施例の遠心式ファン１０を、モーター３０のシャフト３１を含む平面で切断した断面図である。図示されるように本実施例の基底板４１には、モーター３０側に窪んだ略円形の凹部４１ａが形成されており、凹部４１ａの内径は回転円板２１の直径よりも小さくなっている。また、凹部４１ａには、モーター３０のシャフト３１を通す略円形の開口部４１ｂが設けられている。モーター３０は、シャフト３１が突出した側の端面を形成するモータープレート３２を基底板４１の凹部４１ａの外側に当接させて、図示しないビスなどで固定される。そして、モーター３０が固定された状態では、基底板４１の開口部４１ｂがモータープレート３２によって塞がれる。

【0016】

前述したようにモーター３０のシャフト３１は、回転円板２１の中央に固定されており、モーター３０の駆動によって羽根車２０が回転すると、複数の翼片２２の間には遠心力によって羽根車２０の内側から外側に空気が吹き出す流れが生じる。すると、羽根車２０の内側は負圧になるので、ケーシング４０の外部から空気が吸気口４４を通って羽根車２０の内側に吸い込まれる。図中の白抜きの矢印は、羽根車２０内の空気の流れを表している。また、羽根車２０の外側に吹き出した空気は、ケーシング４０の周壁４２に沿って進み、送風路４５（図１参照）を通って吐出口４６に接続された燃焼装置などに送り込まれる。

【0017】

こうした遠心式ファン１０では、モーター３０の駆動で羽根車２０を回転させるのに伴ってモーター３０が発熱し、駆動の継続によってモーター３０が高温になることがある。上述したように羽根車２０の外側に空気が吹き出すのに伴い、羽根車２０と周壁４２との間の圧力が高まることによって、回転円板２１と基底板４１との間にも空気が流れ込むものの、従来の遠心式ファン１０では、回転円板２１と基底板４１との間が正圧になるだけで、回転円板２１と基底板４１との間に空気が定常的に流れるわけではないので、基底板４１に接するモーター３０をケーシング４０内の空気の流れによって冷却する効果は不十分であった。そこで、本実施例の遠心式ファン１０では、羽根車２０の回転円板２１を以下のように構成することで、モーター３０を冷却する空気の流れを起こすことが可能となっている。

【0018】

図３は、本実施例の回転円板２１の構造を示した斜視図である。図示されるように回転円板２１には、翼片２２よりも中央側の箇所に複数（図示した例では５つ）の貫通孔２１ａが形成されており、この貫通孔２１ａには、羽根車２０の回転方向（図中に太線の矢印で示される方向）に向かって羽根車２０の内側（図中の上方）から基底板４１側（図中の下方）に傾斜した還流羽根２１ｂが設けられている。

【0019】

本実施例の還流羽根２１ｂは、回転円板２１からの切り起こしによって形成されている。すなわち、還流羽根２１ｂは、回転円板２１の中央側に繋ぎ部分を残して輪郭が回転円板２１から切り抜かれると共に、繋ぎ部分に捻り加工が加えられて、羽根車２０の回転方向に向かって還流羽根２１ｂの後縁側が回転円板２１よりも羽根車２０の内側（図中の上方）に突出しており、還流羽根２１ｂの前縁側が回転円板２１よりも基底板４１側（図中の下方）に突出している。そして、回転円板２１から還流羽根２１ｂが切り抜かれた輪郭の内側部分が貫通孔２１ａを形成している。

【0020】

このような回転円板２１をモーター３０の駆動で回転させると、還流羽根２１ｂが回転円板２１よりも基底板４１側（図中の下方）の空気を羽根車２０の内側（図中の上方）に押し出すので、図中に白抜きの矢印で示されるように、回転円板２１と基底板４１との間から貫通孔２１ａを通って羽根車２０の内側に戻る空気の流れを起こすことができる。

【0021】

図４は、貫通孔２１ａおよび還流羽根２１ｂを備えた本実施例の回転円板２１の回転によって生じる空気の流れを示した説明図である。図では、モーター３０のシャフト３１を含む平面で遠心式ファン１０を切断した断面を表しており、ケーシング４０の周壁４２および被覆板４３については図示を省略している。尚、図中の白抜きの矢印は、回転円板２１によって生じる空気の流れを表している。

【0022】

前述したように羽根車２０の回転によって、複数の翼片２２の間で羽根車２０の内側から外側に空気が吹き出すのに伴い、羽根車２０の内側は負圧になるのに対して、羽根車２０と周壁４２との間や、回転円板２１と基底板４１との間は正圧になるところ、本実施例の遠心式ファン１０では、回転円板２１に貫通孔２１ａが形成されているため、回転円板２１と基底板４１との間の正圧を貫通孔２１ａから羽根車２０の内側に逃がす空気の流れが生じる。しかも、本実施例の貫通孔２１ａには還流羽根２１ｂが設けられているので、羽根車２０の回転に伴って、回転円板２１と基底板４１との間の空気を、還流羽根２１ｂによって積極的に羽根車２０の内側に送ることができる。その結果、単に回転円板２１に貫通孔２１ａが形成されているだけの場合に比べて、回転円板２１と基底板４１との間には貫通孔２１ａに向かって強い空気の流れが生じるので、基底板４１に接するモーター３０を回転円板２１と基底板４１との間の空気の流れによって冷却することが可能となる。

【0023】

特に、図４に示されるように、モーター３０の回転を制御する基板３３が、基底板４１に当接するモータープレート３２に近接してモーター３０の内部に搭載されている場合には、回転円板２１と基底板４１との間の空気の流れがモータープレート３２を冷却することによって、熱に弱い基板３３を効率的に冷却することができるので、熱による基板３３の不具合を抑制することが可能となる。

【0024】

また、本実施例の遠心式ファン１０では、基底板４１に凹部４１ａが形成されていることにより、還流羽根２１ｂの前縁側を回転円板２１よりも基底板４１側に突出させても、基底板４１やモータープレート３２に還流羽根２１ｂが接触しない間隔を確保でき、回転円板２１と基底板４１との間に強い空気の流れを起こすことが可能となる。

【0025】

上述した本実施例の遠心式ファン１０には、次のような変形例も存在する。以下では、上述の実施例とは異なる点を中心に変形例について説明する。尚、変形例の説明では、上述の実施例と同様の構成については同じ符号を付して説明を省略する。

【0026】

上述した実施例の遠心式ファン１０では、吸気口４４から吸い込んだ空気を、送風路４５の吐出口４６に接続された燃焼装置などに送り込むようになっていた。しかし、吸気口４４から吸い込む気体は、空気に限られず、第１変形例の遠心式ファン１０では、吸気口４４から空気と共に燃料ガスを吸い込むようになっている。

【0027】

図５は、第１変形例の遠心式ファン１０が接続された燃焼装置の例として給湯器１００の大まかな構成を示した説明図である。図示されるように給湯器１００のハウジング１０１の内部には、燃料ガスと燃焼用の空気との混合ガスを燃焼させるバーナー（図示省略）を内蔵した燃焼ユニット１０２や、燃焼ユニット１０２の下方に設置された熱交換器１０３や、燃焼ユニット１０２に混合ガスを送る遠心式ファン１０などが設けられている。

【0028】

遠心式ファン１０には、供給ダクト１１０が接続されており、この供給ダクト１１０の上流側では、燃焼用の空気を供給する空気供給路１１１と、燃料ガスを供給するガス供給路１１２とが合流している。遠心式ファン１０は、供給ダクト１１０から吸い込んだ空気と燃料ガスとを予め混合し、混合ガスを燃焼ユニット１０２に送り込む。

【0029】

燃焼ユニット１０２では、内蔵のバーナーで混合ガスの燃焼が行われる。図示した例では、遠心式ファン１０によって圧送された混合ガスがバーナーから下方に向けて噴出するようになっており、炎が下向きに形成されると共に、燃焼排気が下方の熱交換器１０３に送られる。熱交換器１０３の一端には給水通路１０４が接続されており、熱交換器１０３の他端には給湯通路１０５が接続されている。給水通路１０４を通じて供給された上水は、熱交換器１０３で燃焼排気との熱交換によって加熱され、湯となって給湯通路１０５に流出する。

【0030】

熱交換器１０３を通過した燃焼排気は、排気ダクト１０６を通って、ハウジング１０１の上部に突出した排気口１０７から外部に排出される。また、排気口１０７の外周に給気口１０８が設けられた二重管構造になっており、給気口１０８からハウジング１０１内に取り入れられた空気が、空気供給路１１１を通じて遠心式ファン１０に吸い込まれる。

【0031】

図６は、第１変形例の遠心式ファン１０をモーター３０のシャフト３１を含む平面で切断した断面図である。尚、図６では、遠心式ファン１０の上下の配置が図５に対して反転している。図示されるように、第１変形例の遠心式ファン１０では、前述した実施例の遠心式ファン１０と比べると（図２参照）、供給ダクト１１０が被覆板４３の外側から吸気口４４に接続されている。供給ダクト１１０と被覆板４３とは、間にパッキン１２０を介在させることで気密性が保たれている。また、第１変形例のケーシング４０は、基底板４１と周壁４２とが気密に接合されている。さらに、基底板４１の凹部４１ａとモータープレート３２とは、間にパッキン５０を介在させることで気密性が保たれている。

【0032】

このように混合ガスが漏れないように気密性が確保されたケーシング４０では、羽根車２０の回転によって供給ダクト１１０から吸い込まれた燃料ガスおよび空気が羽根車２０の内側から外側に吹き出すと、気密性が確保されていないケーシング４０に比べて、羽根車２０と周壁４２との間や、回転円板２１と基底板４１との間で正圧が高まる傾向にある。ただし、モーター３０については、回転するシャフト３１の周りの気密性を確保することが困難であるため、回転円板２１に貫通孔２１ａや還流羽根２１ｂを備えていない従来の遠心式ファン１０では、回転円板２１と基底板４１との間の混合ガスがシャフト３１に沿って僅かながら漏れるおそれがあった。

【0033】

これに対して、第１変形例の遠心式ファン１０では、前述した実施例と同様に、回転円板２１に貫通孔２１ａおよび還流羽根２１ｂを備えることにより、羽根車２０の回転に伴って、回転円板２１と基底板４１との間の混合ガスを羽根車２０の内側に送って正圧を逃がすことができるので、シャフト３１に沿った混合ガスの漏れを防ぐことが可能となる。それだけでなく、還流羽根２１ｂが混合ガスを羽根車２０の内側に積極的に押し出すのに伴い、還流羽根２１ｂの基底板４１側（モーター３０側）が負圧になると、モーター３０の外側（図中の下方）からシャフト３１に沿ってケーシング４０の内側に空気が吸い込まれる流れが生じることにより、モーター３０の冷却効果を更に高めることができる。

【0034】

図７は、第２変形例の回転円板２１の構造を示した説明図である。まず、図７（ａ）には、第２変形例の回転円板２１が斜視図で示されている。第２変形例の回転円板２１にも、前述した実施例と同様に、翼片２２よりも中央側の箇所に複数（図示した例では６つ）の貫通孔２１ａが形成されており、貫通孔２１ａには、還流羽根２１ｂが設けられている。

【0035】

ただし、前述した実施例の還流羽根２１ｂでは、回転円板２１の中央側に繋ぎ部分が残されていたのに対して（図３参照）、第２変形例の還流羽根２１ｂでは、羽根車２０の回転方向に向かって後縁側に回転円板２１との繋ぎ部分が残されている。そして、この繋ぎ部分に曲げ加工が加えられて、還流羽根２１ｂが基底板４１側（図中の下方）に折り曲げられている。

【0036】

図７（ｂ）には、図７（ａ）のＰ−Ｐの位置で回転円板２１を切断した断面が示されている。図示されるように第２変形例の還流羽根２１ｂは、回転方向に向かって後縁側が回転円板２１よりも羽根車２０の内側（図中の上方）に突出することなく、前縁側が回転円板２１よりも基底板４１側（図中の下方）に突出している。

【0037】

このような第２変形例の回転円板２１では、前述した実施例の回転円板２１と比較して、還流羽根２１ｂの面積や傾斜角度が同じであれば、還流羽根２１ｂで基底板４１側から空気を取り込んで羽根車２０の内側に押し出し易くなるので、回転円板２１と基底板４１との間の空気の流れを更に強くしてモーター３０の冷却効果を高めることが可能となる。

【0038】

以上、本実施例および変形例の遠心式ファン１０について説明したが、本発明は上記の実施例および変形例に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の態様で実施することが可能である。

【0039】

例えば、前述した実施例および変形例では、還流羽根２１ｂを回転円板２１からの切り起こしによって形成していたが、これに限らず、回転円板２１とは別に還流羽根２１ｂを形成して、回転円板２１の貫通孔２１ａに設置してもよい。ただし、前述した実施例のように還流羽根２１ｂを回転円板２１と一体に形成すれば、部品点数を減らして遠心式ファン１０の組み立てを簡易化することができる。

【符号の説明】

【0040】

１０…遠心式ファン、 ２０…羽根車、 ２１…回転円板、
２１ａ…貫通孔、 ２１ｂ…還流羽根、 ２２…翼片、
２３…支持板、 ３０…モーター、 ３１…シャフト、
３２…モータープレート、 ３３…基板、 ４０…ケーシング、
４１…基底板、 ４１ａ…凹部、 ４１ｂ…開口部、
４２…周壁、 ４３…被覆板、 ４４…吸気口、
４５…送風路、 ４６…吐出口、 ５０…パッキン、
１００…給湯器、 １０１…ハウジング、 １０２…燃焼ユニット、
１０３…熱交換器、 １０４…給水通路、 １０５…給湯通路、
１０６…排気ダクト、 １０７…排気口、 １０８…給気口、
１１０…供給ダクト、 １１１…空気供給路、 １１２…ガス供給路、
１２０…パッキン。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】