特許 6960004 送風機

(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】6960004

(24)【登録日】2021年10月12日

(45)【発行日】2021年11月5日

(54)【発明の名称】送風機

(51)【国際特許分類】

   F04D 29/08 20060101AFI20211025BHJP

   F04D 29/66 20060101ALI20211025BHJP

   F04D 29/42 20060101ALI20211025BHJP

   H02K 7/14 20060101ALI20211025BHJP

   H02K 5/04 20060101ALI20211025BHJP

   H02K 5/24 20060101ALI20211025BHJP

【ＦＩ】

   F04D29/08 E

   F04D29/66 L

   F04D29/42 H

   H02K7/14 A

   H02K5/04

   H02K5/24 A

【請求項の数】5

【全頁数】8

(21)【出願番号】特願2020-24859(P2020-24859)

(22)【出願日】2020年2月18日

(65)【公開番号】特開2021-131021(P2021-131021A)

(43)【公開日】2021年9月9日

【審査請求日】2020年10月22日

(73)【特許権者】

【識別番号】000106944

【氏名又は名称】シナノケンシ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001726

【氏名又は名称】特許業務法人綿貫国際特許・商標事務所

(72)【発明者】

【氏名】梅松 昭重

【審査官】 岸 智章

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１８−１２６０３４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００２−０２１７９７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００３−１０６２６３（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｆ０４Ｄ ２９／０８

Ｆ０４Ｄ ２９／６６

Ｆ０４Ｄ ２９／４２

Ｈ０２Ｋ ７／１４

Ｈ０２Ｋ ５／０４

Ｈ０２Ｋ ５／２４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

インペラを収容し送風路が設けられたファンケースと前記インペラを回転駆動するモータを収容するモータケースが一体に組み付けられ、前記インペラの回転により前記ファンケース内に軸方向から外気を吸い込んで径方向外側に設けられた送風路から吐出する送風機であって、
前記モータケースの内壁面には固定子コアがその外周面及び軸方向両端縁部を覆うシール部材を介して組み付けられており、前記ファンケース及び前記モータケースに対峙して設けられた突壁部によって、前記シール材の軸方向両端縁部を各々押し潰して前記シール材の軸方向の肉厚を減らして径方向内側及び径方向外側に膨らむように変形させて組み付けられることを特徴とする送風機。

【請求項2】

前記ファンケースには、第一突壁部と第二突壁部が径方向内側及び径方向外側に所定間隔を設けて環状に突設され一対の突壁部間に凹溝が形成されており、前記凹溝に前記モータケースのケース開口端部が挿入されて前記第一突壁部の外周面をモータケースの内周面に重ねて嵌め合うことで径方向の位置決めがなされる請求項１記載の送風機。

【請求項3】

前記第二突壁部は、前記モータケースの外周面に突設された鍔部に押し当てられて軸方向の位置決めがなされて組み付けられる請求項２記載の送風機。

【請求項4】

前記ファンケース及び前記モータケースに各々軸方向に対峙して設けられた突壁部の押圧面はＲ面形状である請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の送風機。

【請求項5】

シール材は、防振ゴム又はエラストマーを用いた環状の弾性部材が用いられる請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の送風機。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、例えば医療機器、産業機器、民生機器などに用いられる送風機に関する。

【背景技術】

【0002】

従来用いられている送風機（ブロワ）は、一方で小型化が望まれ、他方で要求性能が向上して高圧力、高流量化、高応答性が求められている。よって、インペラを小径化し、より高速で回転させる方向に移行している。

【0003】

送風機は、インペラを収容し送風路が設けられたファンケーシングとインペラを回転駆動するモータを収容するモータケーシングが一体に組み付けられている。
モータを起動してインペラの回転によりファンケーシング内に軸方向から外気を吸い込んで径方向外側に設けられた送風路から吐出するようになっている。
モータケーシングとこれが組み付けられる機器との間には防振材が設けられるが、インペラの回転によりファンケーシング内に軸方向から吸い込まれた外気が例えばモータ軸周りの隙間を通じてモータケーシング内へ高圧流体が漏れてしまい、所期の静圧が得られないという問題が生ずる。

【0004】

モータケーシングはそれが取り付けられる機器との間に防振材を設けて設置されるが、モータケーシングから漏れ出る流体を密閉することはされていない。
モータケーシングの気密性を高めるため、防振材とは別にモータ構成部品（例えば固定子コア）を接着したり、モータ内部にＯリング等のシール材を径方向及び軸方向に圧縮したりするように設け、防振性と気密性を両立させている。
例えば、モータが、弾性変形可能な第１弾性部材を介して複数箇所にてケーシングに支持固定されており、さらに、ケーシングとモータとの隙間を密閉し、隙間から空気が漏れることを防止する弾性変形可能な第２弾性部材が配設され、送風機の振動を吸収しつつ、空気漏れを防ぐ送風機が提案されている（特許文献１：特開２００２−２１７９７号公報参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開２００２−２１７９７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

しかしながら、特許文献１のように、モータケーシングの防振性と気密性を保つため弾性係数の異なる複数の弾性部材を設けているため、部品点数が多くなり、組み立て工数もかかることから、製造コストが高くなる。また、弾性係数の異なる一部の弾性部材の経年劣化により、シール性を維持できなくなるおそれもある。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本発明は、これらの課題を解決すべくなされたものであり、その目的とするところは、防振性及び気密性を維持する部品を集約して配置し、部品点数を削減すると共に組み立て工数も削減し、安価に量産可能な出力性能の高い送風機を提供することにある。

【0008】

上記課題を解決するため本発明は、少なくとも次の構成を備える。
インペラを収容し送風路が設けられたファンケースと前記インペラを回転駆動するモータを収容するモータケースが一体に組み付けられ、前記インペラの回転により前記ファンケース内に軸方向から外気を吸い込んで径方向外側に設けられた送風路から吐出する送風機であって、前記モータケースの内壁面には固定子コアがその外周面及び軸方向両端縁部を覆うシール部材を介して組み付けられており、前記ファンケース及び前記モータケースに対峙して設けられた突壁部によって、前記シール材の軸方向両端縁部を各々押し潰して前記シール材の軸方向の肉厚を減らして径方向内側及び径方向外側に膨らむように変形させて組み付けられることを特徴とする。

【0009】

上記構成によれば、ファンケース及びモータケースに対峙して設けられた突壁部がシール材の軸方向両縁端部を各々押し潰すように挟み込まれて組み付けられているので、固定子及び回転子からモータケース及びファンケースに伝わる振動をシール材により吸収して防振性を確保することができるうえに、軸方向に対峙する一対の突壁部に押し潰されたシール材が径方向内側及び径方向外側に変形して固定子コア及びモータケースとの密着性が高まるので、モータ内より漏れ出ようとする流体を封止し気密性を高めることができる。
更には、気密性及び防振性を高めるシール材をモータケースの内壁面に集約して配置することで、部品点数が減り、組み立て工数も減るため、安価に量産することができる。

【0010】

前記ファンケースには、第一突壁部と第二突壁部が径方向内側及び径方向外側に所定間隔を設けて環状に突設され一対の突壁部間に凹溝が形成されており、前記凹溝に前記モータケースのケース開口端部が挿入されて前記第一突壁部の外周面をモータケースの内周面に重ねて嵌め合うことで径方向の位置決めがなされるようにしてもよい。
このように、第一突壁部の外周面がモータケースの内周面に重なるように嵌め合うことにより径方向の位置決めがなされるので組み立て性が向上し、モータケースのケース開口端部が凹溝に挿入されてラビリンス状に嵌め合うことによりファンケースとモータケースを径方向の隙間を可及的に減らして気密性が向上する。

【0011】

前記第二突壁部は、前記モータケースの外周面に突設された鍔部に押し当てられて軸方向の位置決めがなされて組み付けられるようにしてもよい。
このようにファンケースとモータケースを軸方向に位置決めして嵌め合うことで組み立て性が向上し、軸方向の隙間を可及的に減らして気密性も高めることができる。

【0012】

前記ファンケース及び前記モータケースに各々軸方向に対峙して設けられた突壁部の押圧面はＲ面形状であることが好ましい。これにより、シール材の軸方向両端縁部を一対の突壁部により各々押し潰す際に、シール材の軸方向の肉厚を径方向内側及び径方向外側に膨らむように積極的に変形させてシール材と固定子コアの外周面及びモータケースの内周面との密着性を高めて気密性が増大する。また、固定子コアの外周面とモータケースの内周面とがシール材を介して密着性が高まり、固定子コアの軸方向端面がシール材を介してファンケースと密着性が高まるため、固定子の発熱をモータケース及びファンケースに伝えて放熱性を維持することもできる。

【0013】

シール材は、防振ゴム又はエラストマーを用いた環状の弾性部材が好適に用いられる。これによれば、少ない部品点数で安価な材料を用いて防振性及び気密性を向上させることができる。

【発明の効果】

【0014】

防振性及び気密性を維持する部品を集約して配置し、部品点数を削減すると共に組み立て工数も削減し、安価に量産可能な出力性能の高い送風機を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0015】

【図1】送風機の軸方向断面図及び部分拡大断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0016】

以下、本発明に係る送風機の一実施形態について、添付図面を参照しながら説明する。先ず、送風機の概略構成について図１Ａ，Ｂを参照して説明する。
送風機１は、以下の構成を備える。図１Ａに示すように、インペラ２が収容され送風路３が形成されるファンケース４と、固定子５及び回転子６（モータＭ）が収容されるモータケース７が固定ねじ８ａにより一体にねじ止め固定されている。
送風機１はモータＭを起動してインペラ２の回転によりファンケース４内に軸方向から外気を吸い込んで径方向外側に設けられた送風路３から吐出するようになっている。以下各部の構成を詳細に説明する。

【0017】

図１Ａにおいて、ファンケース４は、第一ファンケース４ａと第二ファンケース４ｂを端面部に形成された凹凸嵌合部を熱溶着させて一体に形成される。第一ファンケース４ａの中心部には吸気口４ｃが形成されている。第二ファンケース４ｂの中心開口部には、筒状の軸受ホルダー９が同心状に外側に配置されたスリーブ９ａに回り止めされ、ダンパー９ｂを介して一体に組み付けられている。軸受ホルダー９には一対の軸受１０が組み付けられている。一対の軸受１０は例えば転がり軸受が用いられる。この一対の軸受１０にシャフト１１が嵌め込まれて回転可能に支持されている。一対の軸受１０は、シャフト１１に対して抜け止めワッシャーにより軸方向に各々位置決めされて組み付けられている。シャフト１１の一端側はファンケース４内へ進入しており、該一端側にはインペラ２が圧入、接着或いはこれらの併用等により一体に組み付けられている。

【0018】

インペラ２は、円盤状の主板２ａには、中心部から外周方向にわたってブレード２ｂが複数箇所に起立形成されている。シュラウド２ｃは、各ブレード２ｂの起立端部を連結して形成され、第一ファンケース４ａの天面凹部４ｄに対向して形成されている。主板２ａの外周側端部は送風路３に臨む位置まで延設されている。また、第二ファンケース４ｂには、送風路３に送り込まれた圧縮空気の送風路３を断面円形状に形成する流路ガイド３ａが設けられている。
第一ファンケース４ａの外周側に設けられた第一湾曲部４ｅと第二ファンケース４ｂの外周側に設けられた第二湾曲部４ｆを組み合わせて送風路３が形成されている。吸気口４ｃより吸気された空気はインペラ２のブレード２ｂに沿ってシュラウド２ｃと主板２ａに囲まれた送風路を通過して主板２ａの外周側に向かって加速され、主板２ａより軸方向下方に広がる送風路３に送り込まれる。

【0019】

第二ファンケース４ｂの第二湾曲部４ｆの下方には、第一突壁部４ｇと第二突壁部４ｈが径方向内側及び径方向外側に所定間隔を設けて環状に突設され、一対の突壁部４ｇ，４ｈ間に凹溝４ｉが形成されている。後述するようにこの凹溝４ｉにモータケース７（第一モータケース７ａ）のケース開口端部が挿入されて第一突壁部４ｇの外周面をモータケース７の内周面に重ねて嵌め合うことで径方向に位置決めされる。

【0020】

モータケース７は、ファンケース４（第二ファンケース４ｂ）に組み付けられる筒状の第一モータケース７ａと第一モータケース７ａの開口端を閉止する第二モータケース７ｂを備えている。
第一モータケース７ａの外周面には鍔部７ｃが突設されている。この鍔部７ｃに第二ファンケース４ｂの第二突壁部４ｈを突き当てて、ファンケース４とモータケース７の軸方向の位置決めがなされて組み付けられる。鍔部７ｃと第二突壁部４ｈに設けられたねじ孔を位置合わせして固定ねじ８ａをねじ嵌合することで、ファンケース４とモータケース７が一体に組み付けられる。

【0021】

第二モータケース７ｂの外周面には鍔部７ｄが突設されている。この鍔部７ｄに第一モータケース７ａの端面を突き当てて、ねじ孔どうしを位置合わせした状態で固定ねじ８ｂをねじ嵌合することで、第一モータケース７ａと第二モータケース７ｂが一体に組み付けられる。第二モータケース７ｂの鍔部７ｄより内周側には、環状のモータ突壁部７ｅが軸方向に突設されている。このモータ突壁部７ｅは、ファンケース４の第一突壁部４ｇと軸方向に対峙した位置に突設されている。

【0022】

第一モータケース７ａの内壁面７ｆには、シール材１２を介して固定子５が組み付けられている。具体的には、第一モータケース７ａの内壁面７ｆには固定子コア５ａその外周面及び軸方向両端縁部を覆うシール材１２を介して組み付けられている。シール材１２は、防振ゴム或いはエラストマーなどの環状に成形された弾性部材（例えばＥＰＤＭ（エチレンプロピレンジエンゴム）等）が用いられる。これにより、固定子５及び回転子６からモータケース７及びファンケース４に伝わる振動をシール材１２により吸収して防振性を確保することができる。

【0023】

第一モータケース７ａの内壁面７ｆには、シール材１２を介して環状のコアバック部５ｂが固定されて固定子コア５ａが組み付けられている。環状のコアバック部５ｂから径方向内側に極歯５ｃが複数箇所に突設されている。固定子コア５ａはインシュレータ５ｄに覆われており、各極歯５ｃにはインシュレータ５ｄを介してコイル５ｅが巻かれている。固定子コア５ａの極歯５ｃは回転子マグネット６ｂと対向配置されている。インシュレータ５ｄにはモータ基板１３が保持されている。モータ基板１３には、各コイル５ｅから引き出されたコイルリードが接続され、回転子の磁極位置を検出するホールＩＣ１３ａ等が搭載されている。また、モータ基板１３には、給電用の口出し線１４が接続されている。口出し線１４は、第二モータケース７ｂの開口部に設けられたグロメット１５を介して外部に引き出されて配線される。

【0024】

シャフト１１の他端側は、モータケース７内に進入している。シャフト１１の他端側には回転子６が組み付けられている。具体的には、シャフト１１に回転子ヨーク６ａを介して回転子マグネット６ｂが同心状に装着されている。回転子マグネット６ｂは周方向にＮ極及びＳ極が交互に着磁されている。回転子６は、シャフト１１の他端部に位置検出用マグネット１６が軸方向に抜け止めされて組み付けられている。位置検出用マグネット１６の磁極は回転子マグネット６ｂに対応しており、モータ基板１３上に対向配置されたホールＩＣ１３ａにより回転子位置が検出される。

【0025】

上述したように、ファンケース４がモータケース７と一体に組み付けられる際に、ファンケース４の第一突壁部４ｇとモータケース７に設けられたモータ突壁部７ｅがシール材１２の軸方向両端縁部１２ａを各々押し潰すように挟み込む。具体的には図１Ｂの拡大断面図に示すように、第一突壁部４ｇの先端押圧部４ｇ１がＲ面状に形成されている（モータ突壁部７ｅも同様の形態であるので図示を省略する）。このため、第一突壁部４ｇ及びモータ突壁部７ｅが対向するシール材１２の軸方向両端縁部１２ａを挟み込むと、押し潰されたシール材１２の軸方向の肉厚を減らして左右矢印に示すように径方向内側及び径方向外側に積極的に膨らむように変形させる。

【0026】

これにより固定子５及び回転子６からモータケース７及びファンケース４に伝わる振動をシール材１２により吸収して防振性を確保することができるうえに、軸方向に対峙する一対の突壁部４ｇ，７ｅに押し潰されたシール材１２が径方向内側及び径方向外側に変形して固定子コア５ａの外周面（コアバック部５ｂ）及び第一モータケース７ａの内周面との密着性が高まるので、モータケース７内より漏れ出ようとする流体を封止し気密性を高めることができる。更には、気密性及び防振性を高めるシール材１２を第一モータケース７ａの内壁面７ｆに集約して配置することで、部品点数が減り、組み立て工数も減るため、安価に量産することができる。

【0027】

また、第一突壁部４ｇと第二突壁部４ｈ間の凹溝４ｉに第一モータケース７ａのケース開口端部が挿入されて第一突壁部４ｇが第一モータケース７ａの内壁面７ｆに重ねて径方向の位置決めがなされる。
このように、第一突壁部４ｇの外周面が第一モータケース７ａの内周面に重なるように嵌め合うことにより、ファンケース４とモータケース７を径方向の隙間を可及的に減らして径方向に位置決めして組み付けることができ組み立て性が向上するうえに、モータケース７のケース開口端部が凹溝４ｉに挿入されてラビリンス状に嵌め合うことにより気密性も向上する。

【0028】

また、第二突壁部４ｈは、第一モータケース７ａの外壁に突設された鍔部７ｃに押し当てられて軸方向の位置決めされて組み付けられるため組み立て性が向上し、ファンケース４とモータケース７の方向の隙間を可及的に減らして気密性も向上させることができる。

【0029】

更には、シール材１２の軸方向の肉厚を径方向内側及び径方向外側に積極的に逃すように変形させて、固定子コア５ａの外周面とモータケース７の内周面とがシール材１２を介して密着性が高まり、固定子コア５ａの軸方向端面がシール材１２を介してファンケース４と密着性が高まるため、固定子５の発熱をモータケース７及びファンケース４に伝えて放熱性を維持することもできる。

【0030】

尚、一対の軸受１０は転がり軸受を例示したがこれに限定されるものではなく、他の軸受、例えば流体動圧軸受、すべり軸受等であってもよい。

【符号の説明】

【0031】

１ 送風機 ２ インペラ ２ａ 主板 ２ｂ ブレード ２ｃ シュラウド３ 送風路 ３ａ 流路ガイド ４ ファンケース ４ａ 第一ファンケース ４ｂ 第二ファンケース ４ｃ 吸気口 ４ｄ 天面凹部 ４ｅ 第一湾曲部 ４ｆ 第二湾曲部 ４ｇ 第一突壁部 ４ｇ１ 先端押圧部 ４ｈ 第二突壁部 ４ｉ 凹溝 ５ 固定子 ５ａ 固定子コア ５ｂ コアバック部 ５ｃ 極歯 ５ｄ インシュレータ ５ｅ コイル ６ 回転子 ６ａ 回転子ヨーク ６ｂ 回転子マグネット Ｍ モータ ７ モータケース ７ａ 第一モータケース ７ｂ 第二モータケース ７ｃ，７ｄ 鍔部 ７ｅ モータ突壁部 ７ｆ 内壁面 ８ａ，８ｂ 固定ねじ ９ 軸受ホルダー ９ａ スリーブ ９ｂ ダンパー １０ 軸受 １１ シャフト １２ シール材 １２ａ 軸方向端縁部 １３ モータ基板 １３ａ ホールＩＣ １４ 口出し線 １５ グロメット １６ 位置検出用マグネット

【図1】