JP2006063811A

JP2006063811A - 多段ターボファン

Info

Publication number: JP2006063811A
Application number: JP2004244434A
Authority: JP
Inventors: Hidenori Sawada; 秀則澤田; Hideki Aoi; 英樹青井
Original assignee: Nidec Shibaura Corp
Current assignee: Nidec Shibaura Corp
Priority date: 2004-08-24
Filing date: 2004-08-24
Publication date: 2006-03-09

Abstract

【課題】速度制御性のより向上ができ、高効率化及び高速回転による風量特性の向上が可能な多段ターボファンを提供する。
【解決手段】筒状ケーシング１２内部が多層に区画され、各層に動羽根と案内羽根が配され、これら複数枚の動羽根がブラシレスＤＣモータ３４によって回転して、吸込口２０から吸い込んだ空気を吐出口８８に送る。
【選択図】図１

Description

本発明は、洗濯物乾燥機等の圧力損失が大きい機器に組み込んで使用する多段ターボファンに関するものである。

従来の多段ターボファンは、インダクションモータを使用していたため、速度制御性、効率も悪く、高速回転もできなかった。特に、この高速回転ができないために、風量特性を上げる方法としてファンの外径を大きくしたり、ファンの段数を増やしていた。しかし、何れの方法もファンの外径寸法が大きくなり、機器の寸法が大きくなるという要因となっていた。

そこで、これを解決するためにインバータ駆動高速モータを用いた多段ターボブロアが提案されている（例えば、特許文献１参照）。
特開平９−４５９２号公報

上記のインバータ駆動高速モータを用いたターボブロアであると、速度制御を向上させることができるが、高効率化及び高速回転による風量特性の向上が難しいという問題点がある。

そこで、本発明は速度制御性のより向上ができ、高効率化及び高速回転による風量特性の向上が可能な多段ターボファンを提供する。

請求項１に係る発明は、筒状のケーシング内部が軸方向に沿って複数の層に区画壁によって区画され、前記筒状のケーシングの上流側の面の中央部に吸込口が開口し、前記筒状のケーシングの下流側の面側にブラシレスＤＣモータが配され、前記ブラシレスＤＣモータの回転軸が前記筒状のケーシング内部に突出し、前記各層毎に動羽根が前記回転軸にそれぞれ取り付けられ、前記各区画壁に案内羽根がそれぞれ固定されると共に、前記各区画壁の中央部に連通口がそれぞれ開口し、前記最も下流側の層の外周部に吐出口が設けられていることを特徴とする多段ターボファンである。

請求項２に係る発明は、前記各層の動羽根のボスが筒状のスペーサを介して、前記回転軸に順番に取り付けられていることを特徴とする請求項１記載の多段ターボファンである。

請求項３に係る発明は、前記各層の動羽根のボスを軸方向に延設され、前記回転軸に順番に取り付けられていることを特徴とする請求項１記載の多段ターボファンである。

請求項４に係る発明は、前記筒状のケーシング、または、前記動羽根の少なくともどちらか一方が合成樹脂で形成されていることを特徴とする請求項１記載の多段ターボファンである。

請求項５に係る発明は、前記ブラシレスＤＣモータが、モールドモータであることを特徴とする請求項１記載の多段ターボファンである。

請求項１に係る発明の多段ターボファンであると、ファンの駆動源としてブラシレスＤＣモータを用いることにより、速度制御性の向上が可能であり高効率化及び高速回転による風量特性の向上が可能となる。また、ブラシレスＤＣモータがモールドモータである場合には、その冷却が容易でありブラシレスＤＣモータ自身の効率化を図ることができる。

請求項２に係る発明の多段ターボファンであると、動羽根のボスが筒状のスペーサを介して取付けられているため、その動羽根の組み立てが容易となる。

請求項３に係る発明の多段ターボファンであると、動羽根のボスを軸方向に延設し、回転軸に順番に取付ける構造であるため、部品点数を削減でき、コストダウンを図ることができる。

請求項４に係る発明の多段ターボファンであると、筒状のケーシングまたは動羽根の少なくともどちらか一方が合成樹脂で形成されているため、重量が減り、コストの削減となる。

（第１の実施形態）
本発明の第１の実施形態の多段ターボファン１０について、図１及び図２に基づいて説明する。

図１は、多段ターボファン１０の縦断面図であり、図２は多段ターボファン１０の上流側から見た平面図である。

（１）多段ターボファン１０の構造
多段ターボファン１０の筒状のケーシング１２は鉄またはアルミニウムよりなる金属製であって、第１ケーシング１８、第２ケーシング２２、第３ケーシング２６及び蓋部２８より構成され、これら各部材１８，２２，２６，２８はボルト３２によって固定されている。ケーシング１２内部は、軸方向に沿って三層構造を成し、第一層１００と第二層１０２との間が区画壁１４によって区画され第二層１０２と第三層１０４との間が区画壁１６によって区画されている。

第一層１００は最も上流側にあり、ケーシング１２の最も上流側の部分を構成する第１ケーシング１８より構成されている。また、この第１ケーシング１８の上流側の面の中央部に吸込口２０が開口している。

第二層１０２は、区画壁１６を含む第２ケーシング２２より構成され、第２ケーシング２２の区画壁１６の中央部に連通口２４が開口し、第一層１００と第二層１０２を連通している。

第三層１０４は最も下流側にあり、区画壁１６を含む第３ケーシング２６と、この第３ケーシング２６の蓋体となる蓋部２８とより構成され、第３ケーシング２６の中央部に連通口３０が開口し第二層１０２と第三層１０４を連通している。蓋部２８の外周部には、図２に示すように、接線方向に突出する吐出口８８が設けられている。

蓋部２８の下流側の面には、ブラシレスＤＣモータ（以下、単にモータという）３４が取り付けられている。このモータ３４の構造については後から詳しく説明する。

モータ３４の回転軸３６が蓋部２８、連通口３０、連通口２４を軸方向に貫通し、ケーシング１２内部に突出している。各層１００，１００２，１０４に位置する回転軸３６には、図２に示すような平面形状を有する動羽根３８，４０，４２が取り付けられている。例えば、第一層１００にある動羽根３８は、その中央部にある円筒状のボス４４を回転軸３６が貫通しナット４６によって取り付けられている。また、第一層１００の動羽根３８のボス４４と第二層１０２の動羽根４０のボス４８との間には円筒形のスペーサ５０が配され、第二層１０２の動羽根４０のボス４８と第三層１０４の動羽根４２のボス５１の間にも円筒形のスペーサ５２が介されている。

第一層１００においては、この動羽根３８と相対向する区画壁１４には、固定された案内羽根５４が取り付けられている。この案内羽根５４は外周部から侵入した空気を中央部にある連通口２４に案内する役割を果たしている。また、この連通口２４の縁部はマウス形状となっている。

第二層１０２においても、動羽根４０と相対向する区画壁１６の位置に、案内羽根５６が取り付けられている。連通口３０の縁部もマウス形状となっている。

（２）モータ３４の構造
次に、モータ３４の構造について説明する。

このモータ３４は、上記したようにブラシレスＤＣモータであり、インバータ制御により回転方向及び回転速度を制御可能となっている。

モータ３４の固定子５８は固定子鉄心６０にプレモールドを施すことにより絶縁層６２が形成され、その後に固定子鉄心６０の各スロットにコイル６４をそれぞれ巻回されている。これによって固定子５８が形成され、この固定子５８、配線基板６６及びブッシング６８とが、モールド樹脂により一体に成形され、フレーム７０が形成されている。すなわち、このモータ３４はモールドモータである。なお、このフレーム７０をモールド成形するときに、反出力側のブラケット７２も埋設する。

上記のように形成したフレーム７０の空洞部に、一対のベアリング７４，７６を取り付けた回転子７８を挿入しベアリング７４をブラケット７２に取り付け、ベアリング７６は、フレーム７０とは別体の出力側のブラケット８０によって取り付ける。このブラケット８０は、フレーム７０に嵌合させる。回転子７８は、回転子鉄心に永久磁石を取り付けたものである。この回転子７８の回転軸３６が、軸方向に延び、三枚の動羽根３８，４０，４２が取り付けられる。

フレーム７０の外周部には複数の取付け部８２が突出し、これら取り付け部８２は、ケーシング１２の蓋部２８に設けられている複数のボス８４と位置が一致しており、これらボス８４と取付け部８２とをボルト８６によって固定することによってモータ３４がケーシング１２の下流側の面に固定される。なお、これら取り付け部８２は、モールド樹脂によってフレーム７０と一体に成形する。

（３）多段ターボファン１０の動作状態
上記構成の多段ターボファン１０の動作状態について説明する。

モータ３４が回転すると三枚の動羽根３８，４０，４２が回転すると吸込口２０から空気が吸い込まれ、第一層１００の動羽根３８の中央部から外周部に空気が流れ、外周部に出た空気は第一層１００の案内羽根５４の外周部から逆に内周側に流れ、連通口２４を通って第二層１０２に流れ込む。

第二層１０２に流れ込んだ空気は動羽根４０の中央部から外周部に流れ、この外周部の空気は案内羽根５６の外周部から内周側に流れ連通口３０を通って第三層１０４に流れ込む。

第三層１０４に流れ込んだ空気は動羽根４２の中央部から外周部に流れ、吐出口８８から吐出される。

この場合に、モータ３４はブラシレスＤＣモータであってインバータ制御が可能であるため速度制御性が良く、高効率で回転し、高速回転も可能であるため風量特性の向上が可能となり、従来のようにファンの直径を大きくしたり、ファンの段数を増やすことなく風量の特性の向上を図ることができる。そのため、多段ターボファンの外径寸法がコンパクト化し、洗濯物乾燥機等に据え付けた場合でも、これら電気機器の形状を小さくすることができる。

（第２の実施形態）
第２の実施形態のターボファン１０について、図３に基づいて説明する。

第３の実施形態と第１の実施形態の異なる点は、動羽根３８，４０，４２を回転軸３６に取り付ける構造にある。すなわち、第１の実施形態では２本のスペーサ５０，５２を介して三枚の動羽根３８，４０，４２を取り付けたが、本実施形態では図３に示すように動羽根４２の円筒状のボス５１を軸方向に長く延ばし、動羽根４０のボス４８と組合わされ、動羽根４０のボス４８も同様に長く延設され、動羽根３８のボス４４と組合わされるようにする。

これによって、まず、回転軸３６に動羽根４２を取付け、次に動羽根４０を取付け、次に動羽根３８を取付けることにより、三枚の動羽根３８，４０，４２を回転軸３６に確実に固定することができる。

したがって、第１の実施形態とは異なりスペーサ５０，５２が不要となりコストの削減をすることができる。

（第３の実施形態）
第３の実施形態と第１の実施形態の異なる点は、ケーシング１２と動羽根３８，４０，４２の材質にある。第１の実施形態では金属製のケーシング１２及び動羽根３８，４０，４２を用いたが、本実施形態では両部材共に合成樹脂によって形成している。

このように合成樹脂によって形成することにより、重量が低減されると共にコストを削減をすることができ、ファン効率を上げることができる。

なお、ケーシング１２または動羽根３８，４０，４２のどちらか一方のみを合成樹脂で形成しても同様の効果を得ることができる。

（変更例）
本発明はその主旨を逸脱しない限り種々に変更することができる。

例えば、上記実施例では、三層の多段ターボファン１０を説明したが、三層に限らず二層、四層以上の多段ターボファンであってもよい。

本発明の多段ターボファンは、洗濯物乾燥機等の圧力損失が大きい電気機器に組み込んで使用するのが好適である。

本発明の第１の実施形態を示す多段ターボファンの縦断面図である。第１の実施形態の多段ターボファンの上流側から見た平面図である。第２の実施形態の多段ターボファンの縦断面図である。

符号の説明

１０多段ターボファン
１２ケーシング
１４区画壁
１６区画壁
２０吸込口
２４連通口
３０連通口
３４モータ
３６回転軸
３８動羽根
４０動羽根
４２動羽根
５４案内羽根
５６案内羽根
８８吐出口

Claims

筒状のケーシング内部が軸方向に沿って複数の層に区画壁によって区画され、
前記筒状のケーシングの上流側の面の中央部に吸込口が開口し、
前記筒状のケーシングの下流側の面側にブラシレスＤＣモータが配され、
前記ブラシレスＤＣモータの回転軸が前記筒状のケーシング内部に突出し、
前記各層毎に動羽根が前記回転軸にそれぞれ取り付けられ、
前記各区画壁に案内羽根がそれぞれ固定されると共に、前記各区画壁の中央部に連通口がそれぞれ開口し、
前記最も下流側の層の外周部に吐出口が設けられている
ことを特徴とする多段ターボファン。
前記各層の動羽根のボスが筒状のスペーサを介して、前記回転軸に順番に取り付けられている
ことを特徴とする請求項１記載の多段ターボファン。
前記各層の動羽根のボスを軸方向に延設され、前記回転軸に順番に取り付けられている
ことを特徴とする請求項１記載の多段ターボファン。
前記筒状のケーシング、または、前記動羽根の少なくともどちらか一方が合成樹脂で形成されている
ことを特徴とする請求項１記載の多段ターボファン。
前記ブラシレスＤＣモータが、モールドモータである
ことを特徴とする請求項１記載の多段ターボファン。