特開 2024-10816 軸流ファン

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024010816

(43)【公開日】2024-01-25

(54)【発明の名称】軸流ファン

(51)【国際特許分類】

   F04D 29/32 20060101AFI20240118BHJP

   F04D 29/52 20060101ALI20240118BHJP

   F04D 29/54 20060101ALI20240118BHJP

【ＦＩ】

F04D29/32 G

F04D29/52 D

F04D29/54 D

【審査請求】未請求

【請求項の数】6

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022112333

(22)【出願日】2022-07-13

(71)【出願人】

【識別番号】000180025

【氏名又は名称】山洋電気株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001416

【氏名又は名称】弁理士法人信栄事務所

(72)【発明者】

【氏名】山崎 嘉久

【テーマコード（参考）】

3H130

【Ｆターム（参考）】

3H130AA13

3H130AB26

3H130AB52

3H130BA13A

3H130BA13B

3H130BA14A

3H130BA14B

3H130BA68A

3H130BA68B

3H130CA23

3H130CB06

3H130DA02Z

3H130DD01Z

3H130EA06A

3H130EA06B

3H130EA07A

3H130EA07B

3H130EA08A

3H130EA08B

3H130EB04A

3H130EB04B

3H130EB05A

3H130EB05B

(57)【要約】

【課題】ベース部の構成を改良することにより異音の発生を抑制することが可能な軸流ファンを提供する。
【解決手段】送風方向に風を送る軸流ファン１は、インペラカップ２と、インペラカップ２から径方向に延びる動翼３と、インペラカップ２の内部に設けられたモータ４と、モータ４が取り付けられるベース部７と、を備える。ベース部７の外周部には、送風方向Ｗに沿って延びる外周壁部７１が設けられている。外周壁部７１は、送風方向Ｗの上流側の端部である上流端部７１ａと下流側の端部である下流端部７１ｂを有する。上流端部７１ａは、インペラカップ２の外周側面２０よりも径方向内側に位置する。下流端部７１ｂは、上流端部７１ａよりも径方向外側に位置する。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

送風方向に風を送る軸流ファンであって、
インペラカップと、
前記インペラカップから径方向に延びるファンと、
前記インペラカップの内部に設けられたモータと、
前記モータが取り付けられるベース部と、
を備え、
前記ベース部の外周部には、前記送風方向に沿って延びる外周壁部が設けられており、
前記外周壁部は、前記送風方向の上流側の端部である上流端部と下流側の端部である下流端部を有し、
前記上流端部は、前記インペラカップの外周側面よりも径方向内側に位置し、前記下流端部は、前記上流端部よりも径方向外側に位置することを特徴とする、軸流ファン。

【請求項2】

前記下流端部は、前記インペラカップの外周側面よりも径方向外側に位置する、請求項１に記載の軸流ファン。

【請求項3】

前記上流端部と前記下流端部とは、凸曲面で接続されている、請求項１に記載の軸流ファン。

【請求項4】

前記上流端部と前記下流端部を通る仮想線と、前記送風方向に直交する断面とのなす角である傾斜角は１１０°～１３０°である、請求項１に記載の軸流ファン。

【請求項5】

前記上流端部は、前記インペラカップの下流側の縁部よりも下流側に位置する、請求項１に記載の軸流ファン。

【請求項6】

前記上流端部は、前記モータの基板よりも上流側に位置する、請求項５に記載の軸流ファン。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、軸流ファンに関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１には、静圧を保ちつつ回転軸を含む面において回転軸と平行な流れを形成することによって低騒音化を実現する軸流ファンが開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特許第４９４３８１７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

特許文献１の軸流ファンによれば、ハブと、ハブの周囲に設けられた複数の羽根とで構成される羽根車を有し、羽根の後縁と羽根の翼端の交点と、羽根車の回転中心と、を結ぶ直線を、羽根の前縁とハブと羽根との境界の交点と、羽根車の回転中心と、を結ぶ直線よりも回転方向側に位置させ、空気吸込み側方向に突出する羽根の反りを、羽根の遠心方向に向かって次第に大きくすることにより回転軸と平行な流れを形成して低騒音化を図る。

【0005】

しかしながら、特許文献１の軸流ファンには、羽根の構成を改良することによる低騒音化については記載されているものの、羽根以外の部材の形状を改良することによる低騒音化については記載されていない。したがって、軸流ファンの低騒音化については改良の余地がある。

【0006】

そこで、本発明は、ベース部の構成を改良することにより異音の発生を抑制することが可能な軸流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】

本発明の一側面に係る軸流ファンは、
送風方向に風を送る軸流ファンであって、
インペラカップと、
前記インペラカップから径方向に延びるファンと、
前記インペラカップの内部に設けられたモータと、
前記モータが取り付けられるベース部と、を備え、
前記ベース部の外周部には、前記送風方向に沿って延びる外周壁部が設けられており、
前記外周壁部は、前記送風方向の上流側の端部である上流端部と下流側の端部である下流端部を有し、
前記上流端部は、前記インペラカップの外周側面よりも径方向内側に位置し、前記下流端部は、前記上流端部よりも径方向外側に位置する。

【発明の効果】

【0008】

本発明によれば、ベース部の構成を改良することにより異音の発生を抑制することが可能な軸流ファンを提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】本発明の実施形態に係る軸流ファンの斜視図である。

【図2】軸流ファンの内部構造を示す半部断面図である。

【図3】軸流ファンにおけるスポークの形状を示す斜視図である。

【図4】比較例の軸流ファンの一例を示す半部断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0010】

以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。尚、実施形態の説明において既に説明された部材と同一の参照番号を有する部材については、説明の便宜上、その説明は省略する。また、本図面に示された各部材の寸法は、説明の便宜上、実際の各部材の寸法とは異なる場合がある。

【0011】

図１は、本発明の実施形態に係る軸流ファンの一例を示す斜視図である。図１に示すように、軸流ファン１は、インペラカップ（ハブ部）２と、インペラカップ２に取り付けられている複数の動翼３（ファンの一例）と、インペラカップ２の内部に設けられたモータ４と、インペラカップ２、動翼３、及びモータ４を収容するハウジング６と、を備える。

【0012】

ハウジング６は、全体の形状が概略矩形状に形成されている。ハウジング６は、動翼３の外周を囲む円筒状の枠部６１を有する。枠部６１は、空気を吸い込む吸込口６１ａと吸い込んだ空気を吐き出す吐出口６１ｂとを有する。枠部６１は、吸込口６１ａと吐出口６１ｂとに連通する通風路６２を形成する。動翼３の回転に伴って吸込口６１ａから吸い込まれた風は、通風路６２に沿って矢印で示す送風方向Ｗに送られ、吐出口６１ｂから外部に吐出される。図中に示す矢印Ｖの方向は、動翼３の回転方向を示す。

【0013】

図２は、軸流ファン１の内部構造の一例を示す半部断面図である。図に示す例では、軸流ファン１における回転の軸線Ｙとハウジング６の角部とを通る平行面で軸流ファン１を切ったときの半部断面図を示す。図２及び図１に示すように、インペラカップ２は、モータ４の回転軸４０に固定されている。回転軸４０は、通風路６２の中央部に通風路６２に沿うように設けられている。回転軸４０は、その軸線Ｙの方向が送風方向Ｗに沿うように設けられている。インペラカップ２は、カップの開口側を通風路６２の吐出口６１ｂの方向に向けて通風路６２に沿うように回転軸４０に固定されている。インペラカップ２の径方向における外側の外周側面２０は、通風路６２の吸入口６１ａ側における内周面を形成する。インペラカップ２の外周側面２０は、送風方向Ｗと平行に延びるように形成された面である。動翼３が取り付けられたインペラカップ２は、通風路６２内において、回転軸４０と共に回転することにより、風を送風方向Ｗへと送る。

【0014】

複数の動翼３は、インペラカップ２と一体的にインペラカップ２の周囲に放射状に取り付けられている。複数の動翼３は、それぞれが回転軸４０の軸方向に対して傾斜して設けられている。

【0015】

モータ４は、動翼３を回転駆動させる装置としてインペラカップ２の内部に収容されている。モータ４は、略カップ状のロータヨーク４１と、ロータヨーク４１の中心部に圧入された回転軸４０と、コイル５２が巻回されたステータコア５１と、を有する。

【0016】

ロータヨーク４１は、インペラカップ２内に嵌入されている。ロータヨーク４１の内面には、マグネット４２が取り付けられている。

【0017】

回転軸４０は、軸受４３に回転可能に支持されている。軸受４３は、筒状の支持部４４の内面に固定されている。支持部４４の外面にはステータコア５１が固定されている。ステータコア５１の外面は、ロータヨーク４１のマグネット４２の内面と隙間を隔てて対向している。

【0018】

また、図２に示すように、軸流ファン１は、モータ４のステータコア５１が取り付けられているベース部７を備える。ベース部７は、通風路６２の吐出口６１ｂ側において、インペラカップ２の開口側と対向するように設けられている。ベース部７は、略円板形状に形成されている。ベース部７は、通風路６２の中央部において通風路６２と同軸に設けられている。ベース部７の中心部は、支持部４４の外面に固定されている。

【0019】

また、ベース部７には、モータ４を制御する回路基板５３が取り付けられている。回路基板５３は、ステータコア５１と対向するようにベース部７に取り付けられている。回路基板５３は、ステータコア５１に巻回されたコイル５２と電気的に接続されている。

【0020】

ベース部７の外周部には、送風方向Ｗに沿って延びる外周壁部７１が設けられている。ベース部７の外周壁部７１は、通風路６２の吐出口６１ｂ側における内周面を形成する。外周壁部７１は、送風方向Ｗの上流側の端部である上流端部７１ａと、送風方向Ｗの下流側の端部である下流端部７１ｂと、を有する。

【0021】

外周壁部７１の上流端部７１ａの位置は、インペラカップ２の外周側面２０の位置２０ｘと径方向において同一の位置又は外周側面２０の位置２０ｘよりも径方向において内側に位置する。そして、外周壁部７１の下流端部７１ｂの位置は、上流端部７１ａの位置よりも径方向における外側に位置する。

【0022】

図に示す例においては、外周壁部７１の上流端部７１ａは、インペラカップ２の外周側面２０の位置２０ｘよりも径方向において内側に位置するように設けられている。また、外周壁部７１の下流端部７１ｂは、インペラカップ２の外周側面２０の位置２０ｘよりも径方向において外側に位置するように設けられている。換言すると、通風路６２の吸入口６１ａ側からインペラカップ２を介して送風方向Ｗに沿うようにベース部７を見たとき、ベース部７における外周壁部７１の上流端部７１ａは、インペラカップ２に隠れて見えないように配置されている。これに対して、外周壁部７１の下流端部７１ｂは、インペラカップ２に隠れておらず見えるように配置されている。

【0023】

外周壁部７１は、上流端部７１ａから下流端部７１ｂに向かって下り斜面となるように形成されている。外周壁部７１の上流端部７１ａと下流端部７１ｂとは、凸曲面で接続されている。上流端部７１ａから下流端部７１ｂまでを結ぶ外周側面７２は、凸曲面である。

【0024】

外周壁部７１の上流端部７１ａと下流端部７１ｂを通る仮想線を端部接続線Ｚとし、送風方向Ｗに直交する断面を直交断面とすると、端部接続線Ｚと直交断面とのなす角である外周壁部７１の傾斜角θは１１０°～１３０°である。例えば、端部接続線Ｚと、ベース部７の底面７３とのなす角である外周壁部７１の傾斜角θは１１０°～１３０°である。好ましくは、外周壁部７１の傾斜角θは１２０°である。

【0025】

また、インペラカップ２の径方向における外側の壁部を外周壁２１とすると、ベース部７の外周壁部７１における上流端部７１ａの位置は、外周壁２１の送風方向Ｗにおける下流側の縁部２１ｂの位置よりも下流側に位置する。ベース部７とインペラカップ２との間の境界層には隙間８１が設けられている。

【0026】

また、外周壁部７１の上流端部７１ａの位置は、モータ４の回路基板５３の位置よりも上流側に位置する。

【0027】

ハウジング６の枠部６１における吸込口６１ａ及び吐出口６１ｂの周縁には、電子機器などにハウジング６を固定するためのフランジ部６３，６４が設けられている。フランジ部６３，６４は、それぞれ吸込口６１ａ及び吐出口６１ｂからハウジング６の径方向における外方へ向けて延設されている。フランジ部６３，６４には、ハウジング６を貫通するように固定孔６５が形成されている。この固定孔６５に例えばネジを挿入することより、軸流ファン１を電子機器などに取り付けることができる。

【0028】

また、軸流ファン１は、ハウジング６の吐出口６１ｂ側に、ベース部７と枠部６１とを連結するスポーク８を備える。スポーク８は、ベース部７の周方向に略等間隔に複数本設けられており、モータ４が取り付けられているベース部７を支持する。

【0029】

図３は、スポーク８を示す斜視図及び断面図である。スポーク８は、細い棒状の部材により構成され、通風路６２における吸込口６１ａ側の吸込側表面８ａが凸状の曲面に形成されている。

【0030】

図４は、本発明の軸流ファン１と比較するための従来の軸流ファンの一例を示す半部断面図である。図４に示すように、従来の軸流ファン１００の場合、ベース部１０７の外周壁部１７１は、その外周側面１７２が送風方向Ｗと平行に延びるように形成されている。また、外周壁部１７１は、その外周側面１７２の位置が径方向においてインペラカップ１０２の外周側面１２０の位置と同一の位置となるように形成されている。

【0031】

このため、通風路１６２の中心部側を流れる空気、例えばインペラカップ１０２の外周側面１２０に沿って流れる空気１９０が、インペラカップ１０２の下端部とベース部１０７の上端部との境界層における隙間１８１において分断され、外周側面１７２に対する揚力のばらつきが大きくなって剥離した空気１９１となり、これが異音発生の要因になる。

【0032】

また、隙間１８１において剥離した空気１９１がベース部１０７の外周側面１７２に沿って流れるため、この外周側面１７２に沿って流れる空気１９１の流速とベース部１０７の底面１７３に沿って流れる空気１９２の流速との流速差が大きくなり、これが異音発生の要因になる。

【0033】

さらに、隙間１８１において剥離した空気１９１がスポーク１０８に当たると、スポーク１０８とベース部１０７の外周壁部７１との接続部（ベース部側付根部）において空気１９１の流れ方向に急激な変化が生じ、これが異音発生の要因になる。

【0034】

これに対して、上述したように、本実施形態の軸流ファン１は、ベース部７の外周部に設けられた外周壁部７１が送風方向Ｗに沿って延び、外周壁部７１の上流端部７１ａがインペラカップ２の外周側面２０よりも径方向におけて内側に位置し、下流端部７１ｂがインペラカップ２の外周側面２０よりも径方向において外側に位置するように構成されている。このため、インペラカップ２の外周側面２０に沿って流れる空気を、外周壁部７１の上流端部７１ａから下流端部７１ｂに至る下り傾斜した外周側面７２によって受け止めて一時的に減速させるとともに、受け止めた空気を下り傾斜した外周側面７２に沿って流し、その空気の流速を徐々に上げて吐出口６１ｂの方向へ吐出することができる。これにより、インペラカップ２の下端部とベース部７の上端部との隙間８１における空気の分断を低減できるので、通風路１６２の中心部側を流れる空気の剥離を低減することができ、異音の発生を抑制することができる。

【0035】

また、軸流ファン１によれば、外周壁部７１の上流端部７１ａと下流端部７１ｂとは凸曲面で接続されている。これにより、インペラカップ２の外周側面２０に沿って流れる空気９０を凸曲面からなる外周壁部７１の外周側面７２により受け止めて減速させ、受け止めた空気９１を凸曲面からなる外周側面７２に沿って滑らかに流すことができるので、さらに異音の発生を抑制することができる。また、受け止めた空気９１を凸曲面からなる外周側面７２に沿って流し、空気９１の流速を徐々に上げることで、吐出口６１ｂから吐出される空気９２の流速とベース部７の底面７３に沿って流れる空気９３の流速との差を減少させることができ、吐出口６１ｂにおける空気の圧力変動を低減させて異音の発生を抑制することができる。また、受け止めた空気を凸曲面からなる外周側面７２に沿って流すことで、下流端部７１ｂにおける外周側面７２に沿った空気の流れ方向、すなわち吐出口６１ｂから吐出される空気９２の吐出方向を送風方向Ｗと略同じ方向にすることができる。これにより、風量の低下を抑制できる。

【0036】

また、軸流ファン１によれば、ベース部７と枠部６１とを連結するスポーク８の吸込側表面８ａが凸状の曲面で形成されている。これにより、例えば図３に示すように、スポーク８とベース部７の外周壁部７１との接続部（ベース部側付根部）を流れる空気を、矢印Ｕ１，Ｕ２で示す流れのように緩やかに吐出口６１ｂへ吐出することができる。このため、スポーク８周りを流れる空気の吐出時の流速とベース部７の底面７３に沿って流れる空気９３の流速との差を減少させることができ、異音の発生を抑制できる。

【0037】

また、軸流ファン１によれば、ベース部７の外周壁部７１の上流端部７１ａと下流端部７１ｂを通る端部接続線Ｚと、ベース部７の底面７３との、なす傾斜角θは１１０°～１３０°となるように構成されている。傾斜角θをこの範囲内の角度に設定することにより、異音の発生を効果的に抑制することができる。

【0038】

また、軸流ファン１によれば、外周壁部７１の上流端部７１ａは、インペラカップ２の下流側の縁部２１ｂよりも下流側に位置するように構成されている。これにより、ベース部７の外周壁部７１をインペラカップ２の回転の邪魔とならないようにしつつ、インペラカップ２とベース部７との隙間８１における空気の分断を低減できる。

【0039】

また、軸流ファン１によれば、外周壁部７１の上流端部７１ａは、モータ４の回路基板５３よりも上流側に位置するように構成されている。これにより、ベース部７の外周壁部７１で回路基板５３を保護しつつ、インペラカップ２とベース部７との隙間８１における空気の分断を低減できる。

【0040】

以上、本発明の実施形態について説明をしたが、本発明の技術的範囲が本実施形態の説明によって限定的に解釈されるべきではないのは言うまでもない。本実施形態は単なる一例であって、特許請求の範囲に記載された発明の範囲内において、様々な実施形態の変更が可能であることが当業者によって理解されるところである。本発明の技術的範囲は特許請求の範囲に記載された発明の範囲及びその均等の範囲に基づいて定められるべきである。

【符号の説明】

【0041】

１ 軸流ファン
２ インペラカップ
３ 動翼（ファンの一例）
４ モータ
６ ハウジング
７ ベース部
８ スポーク
８ａ 吸込側表面
２０ 外周側面
２１ 外周壁
２１ｂ 縁部
４０ 回転軸
４１ ロータヨーク
４２ マグネット
４４ 支持部
５１ ステータコア
５２ コイル
５３ 回路基板
６１ 枠部
６１ａ 吸込口
６１ｂ 吐出口
６２ 通風路
７１ 外周壁部
７１ａ 上流端部
７１ｂ 下流端部
７２ 外周側面
７３ 底面
８１ 隙間
Ｗ 送風方向
Ｙ 軸線
Ｚ 端部接続線

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】