特開 2024-154905 遠心ファン装置

(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】P2024154905

(43)【公開日】2024-10-31

(54)【発明の名称】遠心ファン装置

(51)【国際特許分類】

   F04D 29/44 20060101AFI20241024BHJP

   F04D 17/16 20060101ALI20241024BHJP

【ＦＩ】

F04D29/44 P

F04D17/16

【審査請求】未請求

【請求項の数】8

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023069121

(22)【出願日】2023-04-20

(71)【出願人】

【識別番号】000149033

【氏名又は名称】株式会社エクセディ

(74)【代理人】

【識別番号】110000202

【氏名又は名称】弁理士法人新樹グローバル・アイピー

(72)【発明者】

【氏名】大島 裕史

(72)【発明者】

【氏名】河野 晃大

(72)【発明者】

【氏名】鈴木 譲

【テーマコード（参考）】

3H130

【Ｆターム（参考）】

3H130AA13

3H130AB07

3H130AB26

3H130AB45

3H130AC13

3H130BA10A

3H130BA14A

3H130CA04

3H130CB01

3H130CB05

3H130CB09

3H130CB17

3H130DA02Z

3H130DD01Z

3H130EA06A

3H130EA06C

3H130EB01C

3H130EB03A

3H130EB04C

(57)【要約】

【課題】騒音を低減する。
【解決手段】遠心ファン装置は、インペラ、電気モータ、及びハウジングを備える。インペラは、複数のブレードを有する。インペラは、回転可能に配置される。インペラは、円筒状である。電気モータは、インペラを回転させるように構成される。ハウジングは、インペラを収容する。ハウジングは、天板を有する。天板は、吸気口を有する。吸気口は、インペラに向かって径が小さくなるように構成される。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

複数のブレードを有し、回転可能に配置される円筒状のインペラと、
前記インペラを回転させるように構成される電気モータと、
吸気口を含む天板を有し、前記インペラを収容するハウジングと、
を備え、
前記吸気口は、前記インペラに向かって径が小さくなるように構成される、
遠心ファン装置。

【請求項2】

前記天板は、前記吸気口を画定する内周面を有し、
前記天板は、前記内周面の上端部において、周方向に延びる第１フィレット面を有する、
請求項１に記載の遠心ファン装置。

【請求項3】

前記天板は、天板本体部と、前記天板本体部から上方に延びる第１筒状部と、を有し、
前記第１筒状部は、前記吸気口の少なくとも一部を画定する内周面を有する、
請求項１に記載の遠心ファン装置。

【請求項4】

前記天板は、前記吸気口を画定する内周面を有し、
前記天板は、前記内周面の下端部において、周方向に延びる第２フィレット面を有する、
請求項１に記載の遠心ファン装置。

【請求項5】

前記天板は、天板本体部と、前記天板本体部から下方に延びる第２筒状部と、を有し、
前記第２筒状部は、前記吸気口の少なくとも一部を画定する内周面を有する、
請求項１に記載の遠心ファン装置。

【請求項6】

前記インペラは、前記各ブレードの上端部に取り付けられる環状部を有し、
第２筒状部は、前記環状部の内周面と対向する外周面を有する、
請求項５に記載の遠心ファン装置。

【請求項7】

前記インペラは、前記各ブレードの下端部に取り付けられる支持部を有し、
前記支持部は、
中央部から径方向外側に向かって下方に傾斜する第１傾斜面と、
前記第１傾斜面の外周縁から径方向外側に延び、径方向外側に向かって下方に傾斜する第２傾斜面と、
を有し、
前記第２傾斜面の内周端部は、前記第１傾斜面の外周端部よりも傾斜角が大きい、
請求項１に記載の遠心ファン装置。

【請求項8】

前記第２傾斜面は、下方に凹むように湾曲する、
請求項７に記載の遠心ファン装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、遠心ファン装置に関するものである。

【背景技術】

【0002】

遠心ファン装置は、例えば、電気自動車に搭載されたバッテリ等を冷却するために用いられる。遠心ファン装置は、インペラ及びハウジングを有している。ハウジングは、インペラを収容している。ハウジングは、天板に吸気口を有する。インペラが回転することによって吸気口を介してハウジング内に空気が流入する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開平１１－１８２４４９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

上述したように構成された遠心ファン装置において生じる騒音を低減したいという要望がある。そこで、本発明の課題は、騒音を低減することのできる遠心ファン装置を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0005】

第１態様に係る遠心ファン装置は、インペラ、電気モータ、及びハウジングを備える。インペラは、複数のブレードを有する。インペラは、回転可能に配置される。インペラは、円筒状である。電気モータは、インペラを回転させるように構成される。ハウジングは、インペラを収容する。ハウジングは、天板を有する。天板は、吸気口を有する。吸気口は、インペラに向かって径が小さくなるように構成される。

【0006】

この構成によれば、吸気口がインペラに向かって径が小さくなるように構成されるため、吸気口を介してハウジング内に空気を吸い込む際に、空気が吸気口の内壁面から剥離することを低減することができる。この結果、空気の剥離によって生じる騒音を低減することができる。

【0007】

第２態様に係る遠心ファン装置は、第１態様に係る遠心ファン装置において、次のように構成される。天板は、吸気口を画定する内周面を有する。天板は、内周面の上端部において、周方向に延びる第１フィレット面を有する。

【0008】

第３態様に係る遠心ファン装置は、第１又は第２態様に係る遠心ファン装置において、次のように構成される。天板は、天板本体部と、第１筒状部とを有する。第１筒状部は、天板本体部から上方に延びる。第１筒状部は、吸気口の少なくとも一部を画定する内周面を有する。

【0009】

第４態様に係る遠心ファン装置は、第１態様から第３態様のいずれかに係る遠心ファン装置において、次のように構成される。天板は、吸気口を画定する内周面を有する。天板は、内周面の下端部において、周方向に延びる第２フィレット面を有する。

【0010】

第５態様に係る遠心ファン装置は、第１態様から第４態様のいずれかに係る遠心ファン装置において、次のように構成される。天板は、天板本体部と、第２筒状部とを有する。第２筒状部は、天板本体部から下方に延びる。第２筒状部は、吸気口の少なくとも一部を画定する内周面を有する。

【0011】

第６態様に係る遠心ファン装置は、第５態様に係る遠心ファン装置において、次のように構成される。インペラは、環状部を有する。環状部は、各ブレードの上端部に取り付けられる。第２筒状部は、環状部の内周面と対向する外周面を有する。

【0012】

第７態様に係る遠心ファン装置は、第１態様から第６態様のいずれかに係る遠心ファン装置において、次のように構成される。インペラは、支持部を有する。支持部は、各ブレードの下端部に取り付けられる。支持部は、第１傾斜面と第２傾斜面とを有する。第１傾斜面は、中央部から径方向外側に向かって下方に傾斜する。第２傾斜面は、第１傾斜面の外周縁から径方向外側に延びる。第２傾斜面は、径方向外側に向かって下方に傾斜する。第２傾斜面の内周端部は、第１傾斜面の外周端部よりも傾斜角が大きい。この構成によれば、各ブレードによる流路面積を確保することができる。

【0013】

第８態様に係る遠心ファン装置は、第７態様に係る遠心ファン装置において、次のように構成される。第２傾斜面は、下方に凹むように湾曲する。

【発明の効果】

【0014】

本発明によれば、騒音を低減することができる。

【図面の簡単な説明】

【0015】

【図1】ブロア装置の平面図。

【図2】図１のＩＩ－ＩＩ線断面図。

【図3】インペラの断面図。

【図4】ハウジングアッパーを取り外した状態のブロア装置の平面図。

【図5】図１のＶ－Ｖ線断面図。

【図6】変形例に係るインペラの正面図。

【図7】変形例に係る各ブレードの断面図。

【図8】変形例に係る各ブレードの断面図。

【発明を実施するための形態】

【0016】

以下、本実施形態に係るブロア装置１００（遠心ファン装置の一例）について図面を参照しつつ説明する。なお、以下の説明において、軸方向とは、インペラ２の回転軸Ｏが延びる方向である。また、周方向とは、回転軸Ｏを中心とした円の周方向であり、径方向とは、回転軸Ｏを中心とした円の径方向である。また、以下の説明において、上下方向は、ハウジング４の底板４１を下にし天板４２を上にしてブロア装置１００を配置した状態（図２の状態）を基準としている。

【0017】

［ブロア装置］
図１は、ブロア装置１００の平面図、図２は図１のＩＩ－ＩＩ線断面図である。図１及び図２に示すように、ブロア装置１００は、インペラ２、電気モータ３、ハウジング４を有している。また、ブロア装置１００は、衝突音低減機構５を有している。ブロア装置１００は、例えば、電気自動車のバッテリ等を冷却するために用いられる。

【0018】

［インペラ］
図３は、インペラ２の断面図である。図３に示すように、インペラ２は、円筒状である。インペラ２は、回転軸Ｏを中心に、回転可能に配置されている。インペラ２は、複数のブレード２１、環状部２２、及び支持部２３を有している。各ブレード２１は、周方向に互いに間隔をあけて配置されている。インペラ２は、回転時において、内周部から空気を吸い込み、径方向外側に排気するように構成されている。

【0019】

環状部２２は、周方向に延びている。環状部２２の上面は、径方向外側に向かって下方に傾斜している。環状部２２は、各ブレード２１の上端部に取り付けられている。すなわち、環状部２２は、各ブレード２１の上端部同士を連結している。なお、本実施形態では、環状部２２は、各ブレード２１と一つの部材によって一体的に構成されている。

【0020】

支持部２３は、下方に開口する椀状に形成されている。支持部２３内には、電気モータ３が配置されている。支持部２３は、各ブレード２１の下端部に取り付けられている。支持部２３は、各ブレード２１の下端部同士を連結している。なお、本実施形態では、支持部２３は、各ブレード２１と一つの材料によって一体的に構成されている。

【0021】

支持部２３は、第１傾斜面２３１と第２傾斜面２３２とを有している。第１傾斜面２３１及び第２傾斜面２３２は、上方を向いている。第１傾斜面２３１は、上方から軸方向に沿って見ると、円形である。第１傾斜面２３１は、中央部から径方向外側に向かって下方に傾斜している。すなわち、第１傾斜面２３１は、円錐状を形成している。なお、支持部２３の中央部の上面は、平面となっている。

【0022】

第２傾斜面２３２は、上方から軸方向に沿って見ると、周方向に延びる環状である。第２傾斜面２３２は、第１傾斜面２３１の外周縁から径方向外側に延びている。第２傾斜面２３２は、径方向外側に向かって下方に傾斜している。第２傾斜面２３２の内周端部の傾斜角は、第１傾斜面２３１の外周端部の傾斜角よりも大きい。なお、傾斜角とは、水平面に対する各傾斜面の角度を意味する。

【0023】

第２傾斜面２３２は、下方に凹むように湾曲している。詳細には、第２傾斜面２３２の傾斜角が径方向外側に向かって徐々に小さくなるように、第２傾斜面２３２は、湾曲している。

【0024】

支持部２３は、中央部において、軸方向に貫通する貫通孔２３３を有している。この貫通孔２３３内にシャフト３４が嵌合している。

【0025】

［電気モータ］
図２に示すように、電気モータ３は、インペラ２を回転させるように構成されている。詳細には、電気モータ３は、インペラ２を図１の反時計回りに回転させるように構成されている。電気モータ３は、ロータ３１、ステータ３２、モータケース３３を有している。電気モータ３は、ハウジング４に固定されている。電気モータ３は、インペラ２の下方に配置されている。

【0026】

モータケース３３は、ハウジング４に固定されている。モータケース３３は、ロータ３１及びステータ３２を収容している。ステータ３２は、モータケース３３に固定されている。ロータ３１は、ステータ３２に対して径方向内側に配置されている。すなわち、電気モータ３は、いわゆるインナーロータ型である。ロータ３１は、シャフト３４と一体的に回転する。シャフト３４は、軸方向に延びている。シャフト３４は、インペラ２と一体的に回転する。シャフト３４は、モータケース３３に回転可能に支持されている。

【0027】

［ハウジング］
図４は、ハウジングアッパー４ｂを取り外した状態のブロア装置１００の平面図である。図２及び図４に示すように、ハウジング４は、インペラ２を収容している。また、ハウジング４は、電気モータ３も収容している。ハウジング４は、底板４１、天板４２、側板４３、舌部４４、及び内部流路４５を有している。

【0028】

底板４１は、電気モータ３を支持している。天板４２は、底板４１から軸方向に間隔をあけて底板４１の上方に配置されている。天板４２は、吸気口４２１を有している。吸気口４２１は、軸方向に天板４２を貫通している。吸気口４２１は、上方に開口している。また、吸気口４２１は、軸方向において、各ブレード２１によって囲まれたインペラ２の内部空間に開口している。吸気口４２１は、軸方向視において、回転軸Ｏを中心とした円形状である。この吸気口４２１を介して、外部からハウジング４内に空気が取り込まれる。

【0029】

吸気口４２１は、インペラ２に向かって径が徐々に小さくなっている。天板４２は、吸気口４２１を画定する内周面を有している。天板４２は、この内周面の上端部において、第１フィレット面４２５を有する。また、天板４２は、この内周面の下端部において、第２フィレット面４２６を有している。第１フィレット面４２５及び第２フィレット面４２６はそれぞれ、環状であって周方向に延びている。第１フィレット面４２５は、第２フィレット面４２６よりも曲率半径が大きい。

【0030】

天板４２は、天板本体部４２２、第１筒状部４２３、及び第２筒状部４２４を有している。第１筒状部４２３及び第２筒状部４２４は、円筒状である。第１筒状部４２３及び第２筒状部４２４は、天板本体部４２２から軸方向に延びている。詳細には、第１筒状部４２３は、天板本体部４２２から上方に延びている。また、第２筒状部４２４は、天板本体部４２２から下方に延びている。第２筒状部４２４の外径は、第１筒状部４２３の外径よりも小さい。

【0031】

第１筒状部４２３は、吸気口４２１の一部を画定する内周面を有している。また、第２筒状部４２４も、吸気口４２１の一部を画定する内周面を有している。すなわち、第１筒状部４２３の内周面及び第２筒状部４２４の内周面によって、吸気口４２１が画定されている。

【0032】

第１筒状部４２３の上端部の内側の角部はフィレット加工されている。すなわち、第１筒状部４２３は、第１フィレット面４２５を有している。第１筒状部４２３の第１フィレット面４２５は、径方向内側を向くとともに上方を向いている

【0033】

第２筒状部４２４の下端部の内側の角部はフィレット加工されている。すなわち、第２筒状部４２４は、第２フィレット面４２６を有している。第２筒状部４２４の第２フィレット面４２６は、径方向内側を向くとともに下方を向いている。

【0034】

第２筒状部４２４の先端部は、インペラ２の環状部２２内に配置されている。すなわち、第２筒状部４２４の外周面は、環状部２２の内周面と対向している。このため、径方向視において、第２筒状部４２４は、環状部２２と重複している。なお、第２筒状部４２４と環状部２２とは、径方向において互いに間隔をあけて配置されている。

【0035】

側板４３は、底板４１と天板４２とを連結している。具体的には、側板４３は、底板４１の外周縁部と天板４２の外周縁部とを連結している。側板４３は、ハウジング４の側面を構成している。

【0036】

側板４３は、第１側板部４３１と、第２側板部４３２とを有している。第１側板部４３１は、底板４１と一つの部材によって一体的に形成されている。また、第２側板部４３２は、天板４２と一つの部材によって一体的に構成されている。このように、ハウジング４は、ハウジングベース４ａとハウジングアッパー４ｂとに分割される。なお、ハウジングベース４ａは、底板４１と第１側板部４３１とを有している。また、ハウジングアッパー４ｂは、天板４２と第２側板部４３２とを有している。

【0037】

側板４３は、排気口４３３を有している。排気口４３３は、側板４３を貫通している。排気口４３３を介して、ハウジング４内の空気が外部へと排出される。

【0038】

舌部４４は、インペラ２に対して径方向外側に配置されている。舌部４４はインペラ２と対向するように配置されている。

【0039】

内部流路４５は、舌部４４からインペラ２を囲むように周方向に延びている。また、内部流路４５は、最終的に排気口４３３と連通している。内部流路４５の流路断面積は、排気口４３３に向かって徐々に大きくなっている。内部流路４５は、スクロール部４５１と、排出路４５２とを有している。スクロール部４５１は、舌部４４から周方向に延びている。排出路４５２は、スクロール部４５１と排気口４３３とを繋いでいる。

【0040】

［衝突音低減機構］
衝突音低減機構５は、インペラ２の回転により発生する気流が舌部４４と衝突するタイミングを軸方向において異ならせるように構成されている。なお、本実施形態では、各ブレード２１によって生成される気流の衝突タイミングは、軸方向の両端部において早く、軸方向の中央部において遅い。

【0041】

図５は、図１のＶ－Ｖ線断面図である。図２、図４、及び図５に示すように、衝突音低減機構５は、舌部４４によって構成されている。詳細には、舌部４４は、突出部４４１，４４２を有している。突出部４４１、４４２は、側板４３からハウジング４内に突出している。この突出部４４１，４４２によって、衝突音低減機構５が構成されている。

【0042】

突出部４４１，４４２は、軸方向において、突出量が異なっている。詳細には、突出部４４１は、第１突出部４４１、第２突出部４４２を有している。第１突出部４４１は、底板４１側に配置され、第２突出部４４２は、天板４２側に配置される。具体的には、第１突出部４４１は、第１側板部４３１に形成され、第２突出部４４２は第２側板部４３２に形成されている。第１突出部４４１と第２突出部４４２とは、軸方向において互いに間隔をあけて配置されている。なお、第１突出部４４１と第２突出部４４２とは接触していてもよい。

【0043】

第１突出部４４１は、底板４１から離れるにつれて突出量が徐々に小さくなっている。すなわち、第１突出部４４１は、底板４１に近い部分が最も突出量が大きく、底板４１から遠い部分が最も突出量が小さい。なお、第１突出部４４１は、突出量が大きいほどインペラ２に近い。このため、第１突出部４４１は、底板４１に近い部分が最もインペラ２に近く、底板４１から遠い部分が最もインペラ２から離れている。

【0044】

この第１突出部４４１に対して各ブレード２１によって生成される気流が衝突するタイミングは、底板４１に近い方が早く、底板４１から離れるにつれて遅くなる。このように、衝突音低減機構５は、インペラ２の回転により発生する気流が舌部４４と衝突するタイミングを軸方向において異ならせている。

【0045】

第１突出部４４１は、先端面４４３が湾曲している。先端面４４３の曲率半径は、底板４１から離れるにつれて徐々に大きくなっている。すなわち、第１突出部４４１の先端面４４３は、底板４１に近い部分で最も曲率半径が小さく、底板４１から遠い部分が最も曲率半径が大きい。

【0046】

第２突出部４４２は、天板４２から離れるにつれて突出量が徐々に小さくなっている。すなわち、第２突出部４４２は、天板４２に近い部分が最も突出量が大きく、天板４２から遠い部分が最も突出量が小さい。なお、第２突出部４４２は、突出量が大きいほどインペラ２に近い。このため、第２突出部４４２は、天板４２に近い部分が最もインペラ２に近く、天板４２から遠い部分が最もインペラ２から離れている。

【0047】

この第２突出部４４２に対して各ブレード２１によって生成される気流が衝突するタイミングは、天板４２に近い方が早く、天板４２から離れるにつれて遅くなる。このように、衝突音低減機構５は、インペラ２の回転により発生する気流が舌部４４と衝突するタイミングを軸方向において異ならせている。

【0048】

第２突出部４４２は、先端面４４４が湾曲している。先端面４４４の曲率半径は、天板４２から離れるにつれて徐々に大きくなっている。すなわち、第２突出部４４２の先端面４４４は、天板４２に近い部分で最も曲率半径が小さく、天板４２から遠い部分が最も曲率半径が大きい。

【0049】

突出部４４１，４４２は、排気口４３３から露出しないように配置されている。具体的には、排気口４３３から排気方向に沿ってハウジング４内を見たとき、突出部４４１，４４２は、見えない位置に配置されている。突出部４４１，４４２は、排出路４５２内に配置されていない。すなわち、突出部４４１，４４２は、インペラ２から排気口４３３に向かう気流の邪魔をしないように配置されている。

【0050】

［変形例］
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明はこれらに限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない限りにおいて種々の変更が可能である。なお、以下の各変形例は、基本的には同時に適用することができる。

【0051】

（ａ）上記実施形態では、インペラ２の第２傾斜面２３２は、下方に凹むように湾曲していたが、第２傾斜面２３２の構成はこれに限定されない。例えば、第２傾斜面２３２は、断面図において、曲線状ではなく直線状に延びていてもよい。

【0052】

（ｂ）上記実施形態では、天板４２は、第１筒状部４２３及び第２筒状部４２４を有していたが、天板４２の構成はこれに限定されない。例えば、天板４２は、第１筒状部４２３及び第２筒状部４２４の少なくとの一方を有していなくてもよい。

【0053】

（ｃ）上記実施形態では、天板４２は、第１フィレット面４２５及び第２フィレット面４２６を有していたが、天板４２の構成はこれに限定されない。例えば、天板４２は、第１フィレット面４２５及び第２フィレット面４２６の少なくとも一方を有していなくてもよい。

【0054】

（ｄ）ブロア装置１００は、衝突音低減機構５を有していなくてもよい。すなわち、ハウジング４の舌部４４は、突出部４４１、４４２を有していなくてもよい。

【0055】

（ｅ）上記実施形態では、衝突音低減機構５は、突出部４４１，４４２によって構成されているが、衝突音低減機構５の構成はこれに限定されない。例えば、図６に示すように、衝突音低減機構５は、インペラ２の各ブレード２１によって構成することができる。

【0056】

各ブレード２１は、外周端縁２１１を有している。ブレード２１の外周端縁２１１は、軸方向に延びている。また、外周端縁２１１は、軸方向に対して傾斜している。本変形例では、外周端縁２１１は、底板４１を向くように傾斜している。すなわち、外周端縁２１１は、上端部が下端部に対して回転方向に位置している。この変形例では、例えば、舌部４４は、突出部４４１，４４２を有していない。なお、本変形例において、舌部４４は、突出部４４１，４４２を有していてもよい。

【0057】

各ブレード２１によって生成された気流は、舌部４４の上端部から下端部の順に衝突する。このように、各ブレード２１によって生成される気流は、軸方向において同時に舌部４４に衝突するのではなく、衝突するタイミングが軸方向において異なるため、衝突音を低減することができる。なお、各ブレード２１の外周端縁２１１の傾斜方向は、本変形例とは逆であってもよい。すなわち、外周端縁２１１が天板４２を向くように傾斜していてもよい。

【0058】

（ｆ）図７はブレード２１を軸方向に垂直な面で切断した断面図である。図７に示すように、ブレード２１は、径方向内側の端部において、フィレット面２１２を有している。ブレード２１は、回転方向Ｒを向く第１面２１３と、その反対方向を向く第２面２１４とを有している。フィレット面２１２は、ブレード２１の第１面２１３から第２面２１４まで延びている。なお、フィレット面２１２は、第２面２１４側の角部のみに形成されていてもよい。

【0059】

なお、図８に示すように、ブレード２１は、径方向内側の端部において、フィレット面２１２の代わりに面取り部２１５を有していてもよい。面取り部２１５は、ブレード２１の径方向の内側端部の角部をＣ面取り加工することによって形成される。面取り部２１５は、第２面２１４側の角部に形成されている。

【符号の説明】

【0060】

２ ：インペラ
２１ ：ブレード
２２ ：環状部
２３ ：支持部
２３１ ：第１傾斜面
２３２ ：第２傾斜面
３ ：電気モータ
４ ：ハウジング
４２ ：天板
４２１ ：吸気口
４２２ ：天板本体部
４２３ ：第１筒状部
４２４ ：第２筒状部
４２５ ：第１フィレット面
４２６ ：第２フィレット面
１００ ：ブロア装置

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】