特開 2024-29646 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】P2024029646

(43)【公開日】2024-03-06

(54)【発明の名称】軸流ファン

(51)【国際特許分類】

   F04D 29/52 20060101AFI20240228BHJP

【ＦＩ】

F04D29/52 B

F04D29/52 E

【審査請求】未請求

【請求項の数】8

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022132016

(22)【出願日】2022-08-22

(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

(72)【発明者】

【氏名】立山 智司

【テーマコード（参考）】

3H130

【Ｆターム（参考）】

3H130AA13

3H130AB26

3H130AB52

3H130AC01

3H130BA66A

3H130BA66B

3H130CA08

3H130CA22

3H130CA24

3H130DA02Z

3H130DD02Z

3H130EA01A

3H130EA01B

3H130EA07A

3H130EA07B

3H130EA07C

3H130EA07G

3H130EB01A

(57)【要約】

【課題】送風効率を向上させ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Ｗに風を送る軸流ファン１は、径方向に延びる翼５を有するインペラカップ３と、インペラカップ３を回転させるモータと、インペラカップ３及びモータを収容するハウジング２と、を備える。ハウジング２は、インペラカップ３の外周を覆うケーシング部２１と、モータを支持するベース部９と、ベース部９とケーシング部２１を接続するスポーク部１０と、を有する。ケーシング部２１は、風を吸い込む吸込面と、風を吐き出す吐出面２３ｂと、を有する。ケーシング部２１の内周面の吐出面２３ｂ側の少なくとも一部に段差部２４が設けられている。
【選択図】図１

【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、
径方向に延びる翼を有するインペラカップと、
前記インペラカップを回転させるモータと、
前記インペラカップおよび前記モータを収容するハウジングと、
を備え、
前記ハウジングは、
前記インペラカップの外周を覆うケーシング部と、
前記モータを支持するベース部と、
前記ベース部と前記ケーシング部を接続するスポーク部を有し、
前記ケーシング部は、
風を吸い込む吸込面と、
風を吐き出す吐出面を有し、
前記ケーシング部の内周面の前記吐出面側の少なくとも一部に段差部が設けられている、軸流ファン。

【請求項2】

前記ケーシング部の前記吐出面の少なくとも一部に、肉抜き部が設けられている、請求項１に記載の軸流ファン。

【請求項3】

前記スポーク部の長手方向の延長線上から外れた位置に、前記肉抜き部が設けられている、請求項２に記載の軸流ファン。

【請求項4】

前記ハウジングは、前記送風方向に垂直な平面視において、複数の角部を含む多角形状を有し、
前記段差部および前記肉抜き部は、複数の前記角部の各々の近傍に設けられている、請求項２に記載の軸流ファン。

【請求項5】

送風方向に風を送る軸流ファンであって、
径方向に延びる翼を有するインペラカップと、
前記インペラカップを回転させるモータと、
前記インペラカップおよび前記モータを収容するハウジングと、
を備え、
前記ハウジングは、
前記インペラカップの外周を覆うケーシング部と、
前記モータを支持するベース部と、
前記ベース部と前記ケーシング部を接続するスポーク部を有し、
前記ケーシング部は、
風を吸い込む吸込面と、
風を吐き出す吐出面を有し、
前記ケーシング部の前記吐出面であって、前記スポーク部の長手方向の延長線上から外れた位置に、肉抜き部が開口している、軸流ファン。

【請求項6】

前記ケーシング部の内周面の前記吐出面側の少なくとも一部に段差部が設けられている、請求項５に記載の軸流ファン。

【請求項7】

前記ハウジングは、前記送風方向に垂直な平面視において、複数の角部を含む多角形状を有し、
前記段差部および前記肉抜き部は、複数の前記角部の各々の近傍に設けられている、請求項６に記載の軸流ファン。

【請求項8】

前記肉抜き部と前記ケーシング部の内部開口との間に前記段差部が設けられていて、前記肉抜き部と前記内部開口が連結している、請求項２から４、６、７のいずれか一項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】

従来、軸流ファンにおいて、材料削減の観点や成形時の製品品質の観点からフレームに肉抜きを施すことが行われている。例えば、特許文献１には、フレームの吸込み面側に肉抜き部を設けた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】特開２０１７－１３７８７１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

ところが、フレームに肉抜き部を設けることで、軸流ファンにおける風の流れに影響を及ぼす場合がある。このため、フレームの肉抜き部を設ける位置が重要になる。しかしながら、特許文献１の軸流ファンには、肉抜き部を設ける位置と風の流れとの関係については開示されていない。したがって、フレームの肉抜き部を設ける位置とファンの送風効率との関係については、改善の余地がある。

【0005】

そこで、本発明は、送風効率を向上させ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】

【0006】

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、
径方向に延びる翼を有するインペラカップと、
前記インペラカップを回転させるモータと、
前記インペラカップおよび前記モータを収容するハウジングと、
を備え、
前記ハウジングは、
前記インペラカップの外周を覆うケーシング部と、
前記モータを支持するベース部と、
前記ベース部と前記ケーシング部を接続するスポーク部を有し、
前記ケーシング部は、
風を吸い込む吸込面と、
風を吐き出す吐出面を有し、
前記ケーシング部の内周面の前記吐出面側の少なくとも一部に段差部が設けられている。

【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、
径方向に延びる翼を有するインペラカップと、
前記インペラカップを回転させるモータと、
前記インペラカップおよび前記モータを収容するハウジングと、
を備え、
前記ハウジングは、
前記インペラカップの外周を覆うケーシング部と、
前記モータを支持するベース部と、
前記ベース部と前記ケーシング部を接続するスポーク部を有し、
前記ケーシング部は、
風を吸い込む吸込面と、
風を吐き出す吐出面を有し、
前記ケーシング部の前記吐出面であって、前記スポーク部の長手方向の延長線上から外れた位置に、肉抜き部が開口している。

【発明の効果】

【0008】

本発明によれば、送風効率を向上させ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風吐出側の斜視図である。

【図2】図１に示す軸流ファンを風吸込側から見た斜視図である。

【図3】図１に示す軸流ファンのＡ－Ａ線における断面図である。

【図4】ケーシング部の段差部と肉抜き部とを示す部分拡大図である。

【図5】軸流ファンにおける吐出口側の風の流れを模式的に示す斜視図である。

【図6】軸流ファンにおける吐出口側の風の流れを模式的に示す断面図である。

【図7】本発明の軸流ファンと比較例の軸流ファンにおける風量と静圧特性の関係、及び風量と消費電力の関係を示すグラフである。

【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を風の吐出側から見た斜視図である。図２は、図１に示す軸流ファンを風の吸込側から見た斜視図である。図１及び図２に示すように、実施形態に係る軸流ファン１は、ハウジング２と、ハウジング２内に配置されるインペラカップ３と、インペラカップ３を回転駆動するモータ７と、を備える。インペラカップ３は、複数（本例では、７枚）の翼５を有する。モータ７は、インペラカップ３のカップ内に収容されている。

【0012】

ハウジング２は、全体の形状が多角形状（本例では、矩形状）に形成されている。ハウジング２は、インペラカップ３の外周を覆う円筒状のケーシング部２１と、インペラカップ３に収容されたモータ７を支持するベース部９と、ベース部９とケーシング部２１を接続するスポーク部１０と、矩形を形成する角部１１と、を有する。ハウジング２は、樹脂で構成されている。

【0013】

ケーシング部２１は、風を吸い込む吸込口２１ａ（図２の表側のケーシング部開口）と、吸い込んだ風を吐き出す吐出口２１ｂ（図１の表側のケーシング部開口）と、を有する。ケーシング部２１は、吸込口２１ａと吐出口２１ｂとに連通する通風路２２を形成する。翼５の回転に伴って吸込口２１ａから吸い込まれた風は、通風路２２に沿う方向（以下、送風方向Ｗという）に送られ、吐出口２１ｂから外部に吐出される。また、ケーシング部２１は、吸込口２１ａの外周部に設けられた吸込面２３ａと、吐出口２１ｂの外周部に設けられた吐出面２３ｂと、を有する。図１は、軸流ファン１をケーシング部２１の吐出口２１ｂ側から見た斜視図である。図２は、軸流ファン１をケーシング部２１の吸込口２１ａ側から見た斜視図である。なお、図中に示す矢印Ｖの方向は、翼５の回転方向を示す。

【0014】

図３は、図１に示す軸流ファン１のＡ－Ａ線における断面図である。図３に示すように、インペラカップ３のカップ３０は、その中心部がモータ７の回転軸７０に固定されている。以下の説明において、回転軸７０に沿う方向を「軸方向」、回転軸７０を中心とする半径方向を「径方向」という。

【0015】

回転軸７０は、通風路２２の中央部に通風路２２（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３は、カップ３０の開口側を通風路２２の吐出口２１ｂの方向に向けて、通風路２２に沿うように回転軸７０に固定されている。カップ３０の径方向における外側の外周側面３１は、通風路２２の吸入口２１ａ側における内周面を形成する。カップ３０の外周側面３１は、送風方向Ｗと平行に延びるように形成されている。翼５を有するインペラカップ３は、通風路２２内において、回転軸７０と共に回転することにより、風を送風方向Ｗへと送る。

【0016】

複数の翼５は、カップ３０の外周側面３１から径方向へ延びるように設けられている。翼５はカップ３０と一体的に設けられている。複数の翼５は、それぞれが回転軸７０の方向に対して傾斜して設けられている。

【0017】

モータ７は、翼５を回転駆動させる装置としてインペラカップ３のカップ３０内に収容されている。モータ７は、略カップ状のロータヨーク７１と、ロータヨーク７１の中心部に圧入された回転軸７０と、コイル８２が巻回されたステータコア８１と、を有する。

【0018】

ロータヨーク７１は、インペラカップ３のカップ３０内に嵌入されており、回転軸７０と共に回転する。ロータヨーク７１の内側面には、マグネット７２が取り付けられている。回転軸７０は、軸受７３に回転可能に支持されている。軸受７３は、筒状の支持部７４の内側面に固定されている。支持部７４の外側面にはステータコア８１が固定されている。ステータコア８１の外側面は、ロータヨーク７１のマグネット７２の内側面と隙間を隔てて対向している。

【0019】

また、モータ７のステータコア８１は、ベース部９に取り付けられている。ベース部９は、略カップ状に形成されている。ベース部９は、通風路２２の吐出口２１ｂ側において、ベース部９の開口側をインペラカップ３のカップ３０の開口側と対向させるように設けられている。ベース部９は、中心部がモータ７のステータコア８１に取り付けられるとともに、支持部７４の外側面に固定されている。ベース部９は、径方向における外側の外周側面９１が通風路２２の吐出口２１ｂ側における内周面を形成する。ベース部９は、通風路２２の中央部において通風路２２と同軸に設けられている。

【0020】

ベース部９とケーシング部２１とを連結するスポーク部１０は、ハウジング２の吐出口２１ｂ側に設けられている。スポーク部１０は、ベース部９の周方向に略等間隔に複数本設けられている。ベース部９及びベース部９に取り付けられているモータ７は、複数のスポーク部１０によってケーシング部２１に支持されている。

【0021】

ケーシング部２１は、内周面２１ｃの吐出面２３ｂ側に段差部２４を有する。段差部２４は、内周面２１ｃの周方向における一部に設けられている。また、ケーシング部２１は、吐出面２３ｂに肉抜き部２５を有する。肉抜き部２５は、送風方向Ｗと平行するように吐出面２３ｂから吸込面２３ａの方向へ向けて形成されている。段差部２４及び肉抜き部２５については、さらに図４で後述する。

【0022】

ハウジング２の角部１１における周縁には、電子機器などにハウジング２を固定するためのフランジ部２６が設けられている。フランジ部２６は、ケーシング部２１の吸込面２３ａ及び吐出面２３ｂからハウジング２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２６には、ハウジング２を貫通するように固定孔２７が形成されている。この固定孔２７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。

【0023】

図４は、ケーシング部２１の段差部２４と肉抜き部２５とを示す部分拡大図である。図４に示すように、段差部２４は、内周面２１ｃを通風路２２に沿うように吐出面２３ｂから吸込面２３ａに向かって凹む形状で形成されている。本例の段差部２４は、矩形状の凹みとなるように形成されている。段差部２４は、例えば、図に示すようにケーシング部２１の内周面２１ｃにおける吐出面２３ｂ側の端部に吐出面２３ｂ方向に向かって拡径するテーパ部２１ｄが設けられている場合には、通風路２２に沿ったテーパ部２１ｄの長さと同じ長さ（深さ）の段差であることが好ましい。

【0024】

肉抜き部２５は、吐出面２３ｂの一部に形成されている。吐出面２３ｂは、吐出口２１ｂの外周部に設けられているが、ハウジング２の角部１１に設けられている領域の面積が、例えばハウジング２の側部に設けられている領域の面積よりも広い。肉抜き部２５は、ハウジング２の角部１１に設けられている吐出面２３ｂに、通風路２２の中心部（回転軸７０）に向かって延びるように形成されている。肉抜き部２５は、吐出面２３ｂに垂直な平面視において、例えば矩形状に開口されている。

【0025】

段差部２４及び肉抜き部２５は、角部１１の近傍に設けられている。また、段差部２４及び肉抜き部２５は、スポーク部１０の長手方向の延長線上から外れた位置に設けられている。すなわち、スポーク部１０の径方向における外側の端部がケーシング部２１に接続される位置は、ケーシング部２１の段差部２４及び肉抜き部２５が形成されている位置と相違するように形成されている。各スポーク部１０は、段差部２４及び肉抜き部２５が形成されている位置から周方向に離間した位置に接続されている。

【0026】

段差部２４は、肉抜き部２５と、ケーシング部２１の内部開口である通風路２２と、の間に設けられている。肉抜き部２５は、段差部２４を介してケーシング部２１の通風路２２と連結されている。すなわち、通風路２２の中心部に向かうように形成されている肉抜き部２５の径方向における内側端は、ケーシング部２１の内周面２１ｃに形成された段差部２４に接続されており、ケーシング部２１の通風路２２と連結されている。なお、段差部２４及び肉抜き部２５は、各角部１１の吐出面２３ｂにそれぞれ設けられている。

【0027】

図５は、軸流ファン１における吐出口２１ｂ側の風の流れを模式的に示す斜視図である。図６は、軸流ファン１における吐出口２１ｂ側の風の流れを模式的に示す断面図である。図５に示すように、ケーシング部２１に段差部２４及び肉抜き部２５を設けることにより、段差部２４及び肉抜き部２５における風の流れを例えば矢印Ｂで示すように渦状の流れにすることが可能である。これにより、段差部２４及び肉抜き部２５の外側を流れる風に対する抵抗、例えば、矢印Ｃで示すような風の流れに対する抵抗を減少させることができ、吐出口２１ｂ側の風の流れをスムーズな流れにすることが可能である。

【0028】

また、図６に示すように、ケーシング部２１に段差部２４及び肉抜き部２５を設けることにより、段差部２４及び肉抜き部２５における風の流れを例えば矢印Ｄで示すように不均一な流れにすることが可能である。これにより、ケーシング部２１の内周面２１ｃ付近を流れる風を例えば矢印Ｅで示すように段差部２４へ向かうように導くことができ、吐出口２１ｂ側におけるハウジング外部へ流れる風をスムーズな流れにすることが可能である。

【0029】

以上説明したように、本発明の実施形態に係る軸流ファン１は、ケーシング部２１の内周面２１ｃの吐出面２３ｂ側の少なくとも一部に段差部２４が設けられている。この構成によれば、段差部２４により風の渦流が形成されてケーシング部２１の内周面２１ｃの付近を流れる風の抵抗を減少させることができる。これにより、軸流ファン１の送風効率を向上させることができる。

【0030】

また、軸流ファン１は、ケーシング部２１の吐出面２３ｂにおける、スポーク部１０の長手方向の延長線上から外れた位置に、肉抜き部２５が設けられている。この構成によれば、ケーシング部２１の内周面２１ｃの付近を流れる風が流れ込む空間が肉抜き部２５によって形成される。これにより、内周面２１ｃの付近を流れる風の抵抗を減少させることができ、軸流ファン１の送風効率を向上させることができる。また、肉抜き部２５をスポーク部１０の長手方向の延長線上から外れた位置に設けることで、製造時におけるハウジング２の肉抜きを容易に行うことができる。

【0031】

また、軸流ファン１は、肉抜き部２５とケーシング部２１の通風路２２との間に段差部２４が設けられていて、肉抜き部２５と通風路２２が段差部２４により連結されている。このように、肉抜き部２５と通風路２２との間に段差部２４を設けることで、ケーシング部２１の内周面２１ｃの付近を流れる風が肉抜き部２５に流れ込みやすくなる。これにより、内周面２１ｃの付近を流れる風の抵抗を減少させることができ、軸流ファン１の送風効率を向上させることができる。また、肉抜き部２５とケーシング部２１の通風路２２との間の厚みを薄くすることが可能となり、さらに風が肉抜き部２５に流れ込みやすくなる。

【0032】

また、軸流ファン１は、送風方向Ｗに沿った平面視において、ハウジング２が複数の角部１１を有する多角形状に形成されており、段差部２４及び肉抜き部２５が複数の角部１１の各々の近傍に設けられている。このように、段差部２４及び肉抜き部２５を角部１１の近傍に設けることで、角部１１に存在するデッドスペース（吐出面２３ｂ）を活用し、軸流ファン１の大型化を防止することができる。

【0033】

次に、本発明の軸流ファン１における送風効率の向上を確認するために行った試験の結果について説明する。図７は、本発明の軸流ファン１と比較例の軸流ファンにおける風量と静圧特性の関係、及び風量と消費電力の関係を示すグラフである。なお、比較例の軸流ファンは、本発明の軸流ファン１における段差部２４と肉抜き部２５を設けていない構成の軸流ファンを使用した。

【0034】

図７に示すように、風量－静圧特性を比較すると、軸流ファンの動作領域における本発明の軸流ファン１の性能、例えば、風量２．０～３．８［ｍ^３／ｍｉｎ］における本発明の軸流ファン１の性能を、比較例の軸流ファンの性能よりも上昇させることができる。また、風量－消費電力を比較すると、本発明の軸流ファン１の消費電力を、比較例の軸流ファンの消費電力よりも約５％低減することができる。なお、各軸流ファンの回転速度は３０５０ｒｐｍとして試験を行った。

【0035】

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。

【0036】

上述した実施形態においては、ハウジング２の角部１１に段差部２４及び肉抜き部２５が単数設けられている場合を説明したが、これに限らない。例えば、段差部２４及び肉抜き部２５はハウジング２の角部１１に複数設けられていてもよい。

【0037】

また、上述した実施形態においては、段差部２４が内周面２１ｃを通風路２２に沿う矩形状の凹みとなる例を説明したが、これに限らない。例えば、段差部２４の形状は、半円状、長円状等であってもよい。さらに、肉抜き部２５が吐出面２３ｂに垂直な平面視において矩形状に形成されている例を説明したが、これに限らない。例えば、肉抜き部２５の形状は、円状、長円状等であってもよい。

【符号の説明】

【0038】

１ 軸流ファン
２ ハウジング
３ インペラカップ
５ 翼
７ モータ
９ ベース部
１０ スポーク部
１１ 角部
２１ ケーシング部
２１ａ 吸込口
２１ｂ 吐出口
２１ｃ 内周面
２１ｄ テーパ部
２２ 通風路
２３ａ 吸込面
２３ｂ 吐出面
２４ 段差部
２５ 肉抜き部
２６ フランジ部
２７ 固定孔
３０ カップ
Ｗ 送風方向

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】