JP2005240597A

JP2005240597A - 送風機

Info

Publication number: JP2005240597A
Application number: JP2004048649A
Authority: JP
Inventors: Noboru Kasama; 登笠間
Original assignee: Shimadzu Corp
Current assignee: Shimadzu Corp
Priority date: 2004-02-24
Filing date: 2004-02-24
Publication date: 2005-09-08

Abstract

【課題】軸流送風機の軸受に動翼回転により発生する揚力荷重を軽減する送風機を提供する。
【解決手段】電源を入れ、誘導電動機のステータ８に電流を流すと、ロータ５に誘導電流が流れロータ５が回転する。回転軸１０に固定された動翼１及び動翼３が回転し、矢印の方向に風が送られる。その揚力Ｆｌが左方向に作用し、ロータ５、回転軸１０、軸受４、６、動翼１、３からなる回転体が左軸方向に引っ張られる。バネ９及びバネ７によってバランスがとられて回転する。このとき軸受４及び軸受６にかかる荷重は従来の装置に比べて非常に小さくなり、騒音も低くなる。
【選択図】図１

Description

本発明は、産業機器分野等で使用される軸流形送風機に係わり、特に、室内、鉱山、船舶の換気などに用いられるプロペラ形の羽根を持つ送風機に関する。

産業機器分野などでは、動力源を冷却したり、チャンバ内の空気を換気したり、ＯＡ機器などの冷却用として、また、集塵装置やガス処理装置などの排気用に送風機や排風機が用いられる。通常、送風機はファンを用い１０ｋＰａ未満圧の状態で使用され、排風機はブロワを用い１０〜１００ｋＰａ圧状態で使用される。風を送る羽根の形状には遠心力型の後曲羽根（ターボ）、放射羽根（プレート）、Ｓ字羽根（リミットロード）、前曲羽根（多翼）、及び軸流型のプロペラ、容積型のルーツ型ブロアなどがある。
軸流型送風機は、円形あるいは四角形の筒型をしたフレームの中央部分に支持腕を介してモータのステータ（固定子）を配置し、このステータの内周にロータ（回転子）を回転自在に配置するとともに、ロータの回転軸の前後に放射方向に４〜６枚のプロペラ羽根を延ばし、ロータによって羽根を回転させてフレームの軸方向に風を流す構造をしている。そして、羽根が固定されたロータはステータに対して回転軸に設けられた２個の軸受を介して回転する（例えば、特許文献１参照。）。

図４に軸流型の送風機の上半分の断面図を示す。ロータ１５が回転軸２０に固定され、ロータ１５の回転軸２０の両側に軸受１４と軸受１６が嵌め込まれている。そして、ハウジング１２にステータ１８が固定され、ステータ１８にロータ１５が対向して配置され、バネ１７が挿入され軸方向に押し、軸受１４及び軸受１６がハウジング１２の固定金具（図示せず）で固定されている。そして、ハウジング１２は送風機の外装枠（図示せず）から中央に延びた支持腕に固定され、回転軸２０の両端に動翼１１及び動翼１３が固定されている。
ステータ１８に電流が流されると回転磁界が発生しロータ１５に誘導電流が流れロータ１５が回転する。回転軸２０に取付けられた動翼１１及び動翼１３が回転し、風が紙面の左方向から右方向に送られる。
特開平１０−１９１５９０号公報（第３頁、第１図）

従来の送風機は以上のように構成されているが、電源がＯＮされると、動翼１１及び動翼１３の回転によって揚力Ｆｌが左方向に働き、軸受１４には揚力Ｆｌとバネ１７のバネ反発力Ｆｓの力が加算された荷重がかかる。電源がＯＦＦされると、軸受１４及び軸受１６はバネ１７の作用の力だけとなる。
送風動作時には、低圧で多量の風量を送ることができるが、軸受１４に加わる荷重は、揚力Ｆｌとバネ１７のバネ反発力Ｆｓの和となり、必要以上の荷重が加わり、騒音が大きくなり、軸受１４の寿命が短くなるという問題がある。
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、軸流送風機の軸受に動翼回転により発生する揚力荷重を軽減する送風機を提供することを目的とする。

上記の目的を達成するため、本発明の送風機は、両軸受にて回転軸を支承するとともに、この両軸受間における誘導モータのロータにて回転軸を回転駆動させるとともに、この回転軸端に付設した羽根にて軸方向に送風する軸流形送風機において、両軸受を互いに内方に近接するよう付勢させるバネ機構を設け運転中の揚力により軸方向に回転体が移動できるようにしたものである。
また、本発明の送風機は、両軸受にて回転軸を支承するとともに、この両軸受間における誘導モータのロータにて回転軸を回転駆動させるとともに、この回転軸端に付設した羽根にて軸方向に送風する軸流形送風機において、回転軸を両軸受に対し軸方向に移動できるように構成するとともに誘導モータにおけるロータとステータを軸芯方向に偏位できるよう構成し、かつロータをステータに対して揚力軸方向に前記軸受の片側方向に付勢するバネを設け、運転時の磁気吸引力により前記軸受に加わる荷重を軽減できるようにしたものである。

本発明の送風機は上記のように構成されており、誘導モータの回転軸の両軸受を両側からバネ機構によって押さえ、プロペラ形の数枚の羽根を回転軸端に固定し、回転することにより運転中の揚力により軸方向に回転体が移動できるようにして、バネ機構で揚力を吸収できるようにする。
また、回転体が軸方向に移動できる機構にし、ロータをステータに対して揚力軸方向に片側からバネによってずらした配置とし、運転時に磁気吸引力によりロータが中央に吸引されて、軸受に加わる荷重を磁気吸引力によって軽減する。

本発明の送風機は上記のように構成されており、回転体を軸方向に移動できる構造にし、バネ機構、ロータを軸方向にずらした配置、及びその両方の機構を備えて、運転時に揚力による軸受にかかる荷重を軽減しており、騒音が少なくなり、軸受の寿命を延ばすことができる。従来の送風機では軸受に揚力とバネ作用の加算された荷重がかかり、軸受寿命を短くしていたが、これに対し本送風機ではバネ機構とロータ・ステータの磁気吸引力によって揚力荷重が吸収され、軸受にかかる荷重を大幅に軽減することができる。

本発明の送風機は、軸受荷重を軽減し騒音を低減し長寿命の送風機を実現した。

本発明の送風機の一実施例を、図１を参照しながら説明する。図１は本発明の送風機の上半分の断面構造を示す図である。
本発明の送風機は、円形あるいは四角形の筒型をしたフレーム（図示せず）の中央部分に支持腕を介して取付けられたハウジング２と、その内側に固定された誘導モータのステータ（固定子）８と、それに対向して回転軸１０に取付けられ回転自在なロータ（回転子）５と、固定側のハウジング２と回転側の回転軸１０の間に設けられた軸受４及び軸受６と、ハウジング２と軸受４及び軸受６の外輪との間に設けられたバネ９及びバネ７と、回転軸１０の両端に固定された３〜６枚のプロペラ羽根の動翼１及び動翼３とから構成される。

本発明の送風機と従来の送風機の異なるところは、従来の送風機が、図４に示すように回転体（ロータ１５、回転軸２０、動翼１１、動翼１３）を軸受１４及び軸受１６を介してバネ１７でハウジング１２側に押さえており、運転時には軸受１４に（揚力Ｆ１＋バネ１７のバネ反発力Ｆｓ）の重荷重がかかる。これに対し本送風機では、回転体を支えている軸受４及び軸受６の外輪を外側からバネ９及びバネ７で押さえており、回転体が軸方向に移動可能な機構を形成しているので、運転時に揚力Ｆｌが作用し回転体が揚力方向（紙面左方向）に移動して、その荷重はバネ９で吸収される。これにより軸受４には従来のような重荷重がかかることがない。

次に、本送風機の構成各部について説明する。
ハウジング２は、軸流送風機の送風効率を高めるために、図面の右方向（矢印）で示す風の方向に空気抵抗の少ない形状に形成される。そして、空気流路を広くするためにコンパクトに組立てられ、円形あるいは四角形の筒型をしたフレーム（図示せず）の中央部分に空気抵抗の少ない支持腕を介して取付けられる。
ステータ８、ロータ５は、誘導モータの固定子と回転子で、軸流方向の長さは送風機の厚みに相当し、使用される環境によっては薄型の形状が要求される。一方、動翼１および動翼３を固定した回転体を回転させるための回転力が要求される。また、軸流断面積を広くしなければならないので直径方向も制限され、回転力と形状と大きさがバランスの取れたコンパクトな設計のものが使われる。
軸受４、軸受６は、通常のボールベアリングが用いられ、外輪が軸方向に対して耐荷重性のあるものが用いられる。ハウジング２と軸受４、軸受６の接触面は回転軸方向に回転体が移動できるような嵌合で製作される。
動翼１、動翼３は、回転軸１０の両端に嵌合固定される。通常、プロペラ型の３〜６枚の羽根が用いられ、送風効率の良い曲面を有した羽根で構成される。

次に、本送風機の動作について説明する。
電源がＯＮされ、ステータ８に電流が流されると、誘導磁界が発生してロータ５に誘導電流が流れロータ５が回転する。ロータ５、回転軸１０、動翼１、動翼３からなる回転体が、軸受４及び軸受６に保持されて回転する。回転することにより動翼１及び動翼３に、揚力Ｆｌが図面の左方向（矢印）に作用する。回転体全体が左方向に移動し、バネ９のバネ反発力Ｆｓとバランスした位置で回転を続ける。このときバネ７のたわみ量が減りバネ反発力Ｆｓが減少し、軸受４に加わる荷重が軽減される。電源をＯＦＦすると揚力Ｆｌがなくなるので、回転体は元の位置に戻る。
揚力Ｆｌが無い場合、つまり動翼１、３が静止しているときのみバネ７とバネ９のバネ反発力Ｆｓが等しくなるが、揚力Ｆｌが発生した場合、回転体（動翼１、３と回転軸１０、軸受４、６）は紙面左方向に移動する。左方向に移動すると、バネ７のたわみ量が減少し、バネ反発力Ｆｓが減少する。軸受４に加わる荷重は、揚力Ｆｌとバネ７のバネ反発力Ｆｓの和となるので、そのバネ反発力Ｆｓが減少することから、軸受４の荷重も従来品と比べて小さくなる。

本発明の送風機の他の実施例を、図２を参照しながら説明する。図２は本発明の送風機の上半分の断面構造を示す図である。
本発明の送風機は、円形あるいは四角形の筒型をしたフレーム（図示せず）の中央部分に支持腕を介して取付けられたハウジング２と、その内側に固定された誘導モータのステータ（固定子）８と、それに対向して相対する位置がΔだけ揚力方向にずれて回転軸１０に取付けられ回転自在なロータ（回転子）５ａと、軸受４及びバネ７で付勢された軸受６と、ハウジング２と軸受６の外輪との間に設けられたバネ７と、回転軸１０の両端に固定された３〜６枚のプロペラ羽根の動翼１及び動翼３とから構成される。

本発明の送風機と従来の送風機の異なるところは、従来の送風機が、図４に示すように回転体（ロータ１５、回転軸２０、動翼１１、動翼１３）を軸受１４及び軸受１６を介してバネ１７でハウジング１２側に押さえており、運転時には軸受１４に（揚力Ｆ１＋バネ１７のバネ反発力Ｆｓ）の重荷重がかかる。これに対し本送風機では、回転体を支えている軸受６の外輪を外側からバネ７で押さえ、ロータ５ａをステータ８に対し揚力方向にΔだけ軸方向に位置を偏位させているので、運転時に揚力Ｆｌが作用し軸受４に重荷重を加えようとしても、ステータ８とロータ５ａ間の磁気吸引力が揚力Ｆｌと逆方向に働くため、軸受４には従来のような重荷重がかかることがない。

次に、本送風機の動作について説明する。
電源がＯＮされ、ステータ８に電流が流されると、誘導磁界が発生してロータ５ａに誘導電流が流れロータ５ａが回転する。ロータ５ａ、回転軸１０、動翼１、動翼３からなる回転体が、軸受４及び軸受６に保持されて回転する。回転することにより動翼１及び動翼３に、揚力Ｆｌが図面の左方向（矢印）に作用する。揚力Ｆｌは軸受４に重荷重を加えようとするが、ステータ８とロータ５ａ間の磁気吸引力がそれに逆らって働き、軸受４には軽荷重しか受けない。電源をＯＦＦすると揚力Ｆｌがなくなるので、回転体は元の位置に戻る。

本発明の送風機の他の実施例を、図３を参照しながら説明する。図３は本発明の送風機の上半分の断面構造を示す図である。
本発明の送風機は、円形あるいは四角形の筒型をしたフレーム（図示せず）の中央部分に支持腕を介して取付けられたハウジング２と、その内側に固定された誘導モータのステータ（固定子）８と、それに対向して相対する位置がΔだけ揚力方向にずれて回転軸１０に取付けられ回転自在なロータ（回転子）５ａと、固定側のハウジング２と回転側の回転軸１０の間にバネ９で付勢された軸受４及びバネ７で押された軸受６と、ハウジング２と軸受６の外輪との間に設けられたバネ９及びバネ７と、回転軸１０の両端に固定された３〜６枚のプロペラ羽根の動翼１及び動翼３とから構成される。

本発明の送風機と従来の送風機の異なるところは、従来の送風機が、図４に示すように回転体（ロータ１５、回転軸２０、動翼１１、動翼１３）を軸受１４及び軸受１６を介してバネ１７でハウジング１２側に押さえており、運転時には軸受１４に（揚力Ｆ１＋バネ１７のバネ反発力Ｆｓ）の重荷重がかかる。これに対し本送風機では、回転体を支えている軸受４及び軸受６の外輪を外側からバネ９及びバネ７で押さえ、ロータ５ａをステータ８に対し揚力方向にΔだけ軸方向に位置をずらし、回転体が軸方向に移動可能な機構を形成しているので、運転時に揚力Ｆｌが作用し回転体が揚力方向（紙面左方向）に移動しようとしても、ステータ８とロータ５ａ間の磁気吸引力がそれに逆らってバネ７を押し、バネ９とのバネ反発力Ｆｓも加わって作用し、軸受４には従来のような重荷重がかかることがない。

次に、本送風機の動作について説明する。
電源がＯＮされ、ステータ８に電流が流されると、誘導磁界が発生してロータ５ａに誘導電流が流れロータ５ａが回転する。ロータ５ａ、回転軸１０、動翼１、動翼３からなる回転体が、軸受４及び軸受６に保持されて回転する。回転することにより動翼１及び動翼３に、揚力Ｆｌが図面の左方向（矢印）に作用する。回転体全体がバネ９の弾力に逆らって左方向に移動しようとするが、ステータ８とロータ５ａ間の磁気吸引力が、それに逆らってバネ７を押して働き、回転体は右方向に移動しようとする。このバランスした位置で回転を続ける。このとき磁気吸引力が揚力Ｆｌに逆らうので軸受４には軽荷重しか受けない。電源をＯＦＦすると揚力Ｆｌがなくなるので、回転体は元の位置に戻る。

上記の実施例では、誘導モータの構造として、通常の固定子が回転子の内側に配置されたもので説明したが、逆に固定子が中央に位置し回転子が外側に配置された誘導モータについても同様に適用できる。

本発明の送風機の１実施例を示した説明図である。本発明の送風機の他の実施例を示した説明図である。本発明の送風機の他の実施例を示した説明図である。従来の送風機の構造を示した図である。

符号の説明

１、３、１１、１３動翼
２、１２ハウジング
４、６、１４、１６軸受
５、５ａ、１５ロータ
７、９、１７バネ
８、１８ステータ
１０、２０回転軸

Claims

両軸受にて回転軸を支承するとともに、この両軸受間における誘導モータのロータにて回転軸を回転駆動させるとともに、この回転軸端に付設した羽根にて軸方向に送風する軸流形送風機において、両軸受を互いに内方に近接するよう付勢させるバネ機構を設け運転中の揚力により軸方向に回転体が移動できるようにしたことを特徴とする送風機。
両軸受にて回転軸を支承するとともに、この両軸受間における誘導モータのロータにて回転軸を回転駆動させるとともに、この回転軸端に付設した羽根にて軸方向に送風する軸流形送風機において、回転軸を両軸受に対し軸方向に移動できるように構成するとともに誘導モータにおけるロータとステータを軸芯方向に偏位できるよう構成し、かつロータをステータに対して揚力軸方向に前記軸受の片側方向に付勢するバネを設け、運転時の磁気吸引力により前記軸受に加わる荷重を軽減できるようにしたことを特徴とする送風機。