JP2012229657A - 遠心ファン - Google Patents

Abstract

【課題】遠心ファンを小型化すること、また、軸方向の寸法を抑制しつつ、静圧を高めることである。
【解決手段】ハウジング４０Ａ内に、上流側インペラ２０Ａから気流を受ける第１風洞部７２１Ａと、下流側インペラ３０Ａから気流を受ける第２風洞部７６１Ａと、が設けられている。第１風洞部７２１Ａは、上流側インペラ２０Ａの下側において、周方向に延びている。第２風洞部７６１Ａは、下流側インペラ３０Ａの上側において、周方向に延びている。このため、第１風洞部７２１Ａおよび第２風洞部７６１Ａを各インペラの径方向外側に配置する場合と比べて、遠心ファン１Ａの径方向の寸法が、抑制される。また、第２風洞部７６１Ａが、下流側インペラ３０Ａの上側に配置されているため、第１吸気口７１Ａと排気口７７との間の軸方向の距離が、短縮される。これにより、遠心ファン１Ａを小型化できる。
【選択図】図１

Description

本発明は、遠心ファンに関する。

従来、インペラにより気流を発生させる遠心ファンが知られている。例えば、特表２００９−５３７７３５号公報には、３つのインペラと電動モータとを備えた遠心式の送風機が、記載されている。特表２００９−５３７７３５号公報の送風機では、モータ、インペラ、入口、および出口が、同軸に配置されている（要約，請求項２）。
特表２００９−５３７７３５号公報

特表２００９−５３７７３５号公報では、概ね円筒形の送風機の一方の端部に入口が配置され、他方の端部に出口が配置されている（段落００３６）。そして、軸に沿って配置された３つの段を通って、入口から出口へ空気が送られる（段落００４０〜００４２）。各段において加速された空気は、インペラより径方向外側の部位を通って、下流側へ送られる（図５ｂ，図５ｄ〜図５ｆ）。このような構造では、送風機を小型化することが難しい。特に、人工呼吸器や排痰装置等の医療機器においては、携帯性等の要求から、送風機を小型化することが望まれている。

また、遠心ファンの性能を示す指標の１つとして、静圧がある。静圧を高めるためには、モータの回転数を上げたり、ハウジング内の流路を長くしたりすることが、考えられる。しかしながら、モータの回転数を上げると、発熱対策が必要となる。また、特表２００９−５３７７３５号公報の送風機において、単純に流路を長くしようとすると、送風機の軸方向の寸法が著しく増大する。特に、人工呼吸器や排痰装置等の医療機器においては、上述の通り小型化が望まれている一方で、要求される静圧は高い。

本発明の第１の目的は、遠心ファンを小型化することである。また、本発明の第２の目的は、遠心ファンにおいて、軸方向の寸法を抑制しつつ、静圧を高めることである。

本願の例示的な第１発明は、上下に延びる中心軸を中心として回転する上流側インペラと、前記上流側インペラより下方において、前記中心軸を中心として回転する下流側インペラと、前記上流側インペラおよび前記下流側インペラを回転させるモータと、前記上流側インペラ、前記下流側インペラ、および前記モータを内部に収容するハウジングと、を備え、前記ハウジングは、外部から気体を吸引する第１吸気口と、外部へ気体を排出する排気口と、前記ハウジングの内部において前記第１吸気口と前記排気口とを連通する流路と、を有し、前記流路は、前記上流側インペラの下側において周方向に延び、前記上流側インペラから気流を受ける第１風洞部と、前記下流側インペラの上側において周方向に延び、前記下流側インペラから気流を受ける第２風洞部と、を含む遠心ファンである。

本願の例示的な第２発明は、上下に延びる中心軸を中心として回転する上流側インペラと、前記上流側インペラより下方において、前記中心軸を中心として回転する下流側インペラと、前記上流側インペラおよび前記下流側インペラを回転させるモータと、前記上流側インペラ、前記下流側インペラ、および前記モータを内部に収容するハウジングと、を備え、前記ハウジングは、外部から気体を吸引する吸気口と、外部へ気体を排出する排気口と、前記ハウジングの内部において前記吸気口と前記排気口とを連通する流路と、を有し、前記流路は、前記上流側インペラの下方かつ前記下流側インペラの上方において、周方向に延びる中間弧状部を有する遠心ファンである。

本願の例示的な第１発明によれば、第１風洞部および第２風洞部を各インペラの径方向外側に配置する場合と比べて、遠心ファンの径方向の寸法を、抑制できる。また、第２風洞部が、下流側インペラの上側に配置されているため、第１吸気口と排気口との間の軸方向の距離を、短縮できる。これにより、遠心ファンを小型化できる。

本願の例示的な第２発明によれば、周方向に延びる中間弧状部を設けることにより、遠心ファンの軸方向の寸法を抑制しつつ、ハウジング内の流路長さを延ばすことができる。これにより、静圧を高めることができる。

図１は、遠心ファンの縦断面図である。 図２は、遠心ファンの縦断面図である。 図３は、遠心ファンの外観斜視図である。 図４は、遠心ファンの縦断面図である。 図５は、ハウジングの分解斜視図である。 図６は、遠心ファンの部分縦断面図である。 図７は、上流側インペラおよび上カバー部材の部分縦断面図である。 図８は、下流側インペラおよび下カバー部材の部分縦断面図である。 図９は、モータ、第１連結部材、および第２連結部材の部分縦断面図である。

以下、本発明の例示的な実施形態について、図面を参照しつつ説明する。以下では、遠心ファンの中心軸に沿う方向を上下方向とし、下流側インペラに対して上流側インペラ側を上として、各部の形状や位置関係を説明する。ただし、これは、あくまで説明の便宜のために上下方向を定義したものであって、本発明に係る遠心ファンの使用時の向きを限定するものではない。

＜１．第１実施形態＞
図１は、本発明の第１実施形態に係る遠心ファン１Ａの縦断面図である。図１に示すように、遠心ファン１Ａは、モータ１０Ａ、上流側インペラ２０Ａ、下流側インペラ３０Ａ、およびハウジング４０Ａを、備えている。モータ１０Ａ、上流側インペラ２０Ａ、および下流側インペラ３０Ａは、ハウジング４０Ａの内部に収容されている。下流側インペラ３０Ａは、上流側インペラ２０Ａより下方に、配置されている。上流側インペラ２０Ａおよび下流側インペラ３０Ａは、モータ１０Ａにより、中心軸９Ａを中心として回転する。

ハウジング４０Ａは、外部から気体を吸引する第１吸気口７１Ａと、外部へ気体を排出する排気口７７Ａと、を有している。また、ハウジング４０Ａの内部には、第１吸気口７１Ａと排気口７７Ａとを連通する流路が、設けられている。当該流路は、第１風洞部７２１Ａおよび第２風洞部７６１Ａを、含んでいる。第１風洞部７２１Ａは、上流側インペラ２０Ａから気流を受ける。第２風洞部７６１Ａは、下流側インペラ３０Ａから気流を受ける。

図１に示すように、この遠心ファン１Ａでは、第１風洞部７２１Ａが、上流側インペラ２０Ａの下側において、周方向に延びている。また、第２風洞部７６１Ａが、下流側インペラ３０Ａの上側において、周方向に延びている。このため、第１風洞部７２１Ａおよび第２風洞部７６１Ａを各インペラ２０Ａ，３０Ａの径方向外側に配置する場合と比べて、遠心ファン１Ａの径方向の寸法を、抑制できる。また、第２風洞部７６１Ａが、下流側インペラの上側に配置されているため、第１吸気口７１Ａと排気口７７Ａとの間の軸方向の距離を、短縮できる。これにより、遠心ファン１Ａを小型化できる。

＜２．第２実施形態＞
図２は、本発明の第２実施形態に係る遠心ファン１Ｂの縦断面図である。図２に示すように、遠心ファン１Ｂは、モータ１０Ｂ、上流側インペラ２０Ｂ、下流側インペラ３０Ｂ、およびハウジング４０Ｂを、備えている。モータ１０Ｂ、上流側インペラ２０Ｂ、および下流側インペラ３０Ｂは、ハウジング４０Ｂの内部に収容されている。下流側インペラ３０Ｂは、上流側インペラ２０Ｂより下方に、配置されている。上流側インペラ２０Ｂおよび下流側インペラ３０Ｂは、モータ１０Ｂにより、中心軸９Ｂを中心として回転する。

ハウジング４０Ｂは、外部から気体を吸引する第１吸気口７１Ｂと、外部へ気体を排出する排気口７７Ｂと、を有している。また、ハウジング４０Ｂの内部には、第１吸気口７１Ａと排気口７７Ｂとを連通する流路が、設けられている。当該流路は、上流側インペラ２０Ｂの下方かつ下流側インペラ３０Ｂの上方において、周方向に延びる中間弧状部７３Ｂを、含んでいる。

このような中間弧状部７３Ｂを設けることにより、遠心ファン１Ｂの軸方向の寸法を抑制しつつ、ハウジング４０Ｂ内の流路長さを延ばすことができる。したがって、遠心ファン１Ｂの静圧を高めることができる。

＜３．第３実施形態＞
＜３−１．遠心ファンの全体構成＞
図３は、本発明の第３実施形態に係る遠心ファン１の外観斜視図である。図４は、遠心ファン１の縦断面図である。本実施形態の遠心ファン１は、例えば、人工呼吸器や排痰装置等の医療機器の送風機として、使用される。ただし、本発明の遠心ファンは、他の用途に使用されるものであってもよい。例えば、本発明の遠心ファンは、ＯＡ機器や家電製品に搭載されて、機器内の電子部品を冷却するものであってもよい。

図３および図４に示すように、本実施形態の遠心ファン１は、モータ１０、上流側インペラ２０、下流側インペラ３０、およびハウジング４０を備えている。

モータ１０は、上流側インペラ２０および下流側インペラ３０を回転させる、インナーロータ型のモータである。モータ１０は、静止部１１と、静止部１１の内側に配置された回転部１２と、を有している。静止部１１は、ハウジング４０に固定されている。回転部１２は、静止部１１に対して、回転可能に支持されている。

静止部１１は、上流側インペラ２０の下方かつ下流側インペラ３０の上方に、配置されている。本実施形態の静止部１１は、ケース５１、上軸受部５２、下軸受部５３、ステータコア５４、およびコイル５５を有している。

ケース５１は、略円筒状のモータ保持部材である。上軸受部５２、下軸受部５３、ステータコア５４、およびコイル５５は、ケース５１の内部に収容されている。ケース５１は、例えば、アルミニウム合金、鉄合金、真鍮等の金属からなる。ケース５１は、後述する第１連結部材４２および第２連結部材４３の内側に、配置される。第２連結部材４３の下部には、ケース５１の下端部を支持する固定部材４３１が、取り付けられている。

上軸受部５２は、上軸受保持部材５２１を介して、ケース５１の上端部付近に固定されている。下軸受部５３は、下軸受保持部材５３１を介して、ケース５１の下端部付近に固定されている。上軸受部５２および下軸受部５３には、例えば、球体を介して外輪と内輪とを相対回転させるボールベアリングが、使用される。ただし、上軸受部５２および下軸受部５３に、すべり軸受等の他の方式の軸受が、使用されていてもよい。

ステータコア５４およびコイル５５は、駆動電流に応じて磁束を発生させる部位である。ステータコア５４は、例えば、電磁鋼板を軸方向（中心軸９に沿う方向）に積層した積層鋼板からなる。ステータコア５４は、ケース５１の内周面に、固定されている。ステータコア５４は、径方向（中心軸９に直交する方向）内側へ向けて突出した複数本のティースを有している。コイル５５は、ティースの周囲に巻回された導線により、構成されている。

本実施形態の回転部１２は、シャフト６１、ロータコア６２、およびマグネット６３を有している。

シャフト６１は、中心軸９に沿って延びる略円柱状の部材である。シャフト６１は、上軸受部５２および下軸受部５３に支持されつつ、中心軸９を中心として回転する。シャフト６１の上端部は、上軸受部５２より上方へ延びている。シャフト６１の上端部には、上流側インペラ２０が固定されている。シャフト６１の下端部は、下軸受部５３より下方へ延びている。シャフト６１の下端部には、下流側インペラ３０が固定されている。

ロータコア６２は、上軸受部５２と下軸受部５３との間において、シャフト６１に固定されている。ロータコア６２は、略円筒状の外周面を有する。マグネット６３は、ロータコア６２の外周面に固定されている。マグネット６３の径方向外側の面は、ティース５４１の径方向内側の端面と、周方向に対向する。マグネット６３の径方向外側の面には、Ｎ極とＳ極とが、周方向に交互に並ぶように着磁されている。

このようなモータ１０において、コイル５５に駆動電流を与えると、ステータコア５４のティースに径方向の磁束が発生する。そして、ティースとマグネット６３との間の磁束の作用により、周方向のトルクが発生する。その結果、静止部１１に対して回転部１２が、中心軸９を中心として回転する。シャフト６１に固定された上流側インペラ２０および下流側インペラ３０は、シャフト６１とともに、中心軸９を中心として回転する。

上流側インペラ２０および下流側インペラ３０は、中心軸９に直交する方向に広がる、略円板状の部材である。上流側インペラ２０および下流側インペラ３０の材料には、例えば、ＰＢＴ（ポリブチレンテレフタラート）やＰＣ（ポリカーボネート）等の樹脂が使用される。ただし、本発明の上流側インペラおよび下流側インペラは、樹脂以外の材料、例えば金属からなるものであってもよい。上流側インペラ２０および下流側インペラ３０は、複数の羽根を有している。上流側インペラ２０および下流側インペラ３０が回転すると、複数の羽根により、気体が接線方向に加速される。その結果、各インペラ２０，３０の付近において、中心軸９から離れる方向に、気流が発生する。

この遠心ファン１は、ハウジング４０の内部において、２つのインペラ２０，３０を利用して、気流を発生させる。このため、単一のインペラを有するファンと同等の回転数で、高い静圧を得ることができる。つまり、この遠心ファン１は、単一のインペラを有するファンより低い回転数で、同等の静圧を得ることができる。モータ１０の回転数を抑制できれば、遠心ファン１の駆動時の騒音や振動も、抑制できる。

モータ１０、上流側インペラ２０、および下流側インペラ３０は、ハウジング４０の内部に収容されている。図５は、ハウジング４０の分解斜視図である。図３〜図５に示すように、本実施形態のハウジング４０は、上カバー部材４１、第１連結部材４２、第２連結部材４３、下カバー部材４４、および底部材４５を、有している。

ハウジング４０を構成する各部材４１〜４５の材料には、ＰＢＴ（ポリブチレンテレフタラート）やＰＣ（ポリカーボネート）等の樹脂が使用される。ただし、本発明のハウジングは、樹脂以外の材料、例えば金属からなるものであってもよい。各部材４１〜４５は、ねじ止めや係合によって、互いに固定される。また、各部材の間には、図示を省略したエラストマー製のシール材が、挟まれている。当該シール材により、部材４１〜４５の隙間からの気体の漏れが、防止されている。

上カバー部材４１は、上流側インペラ２０の外周部付近を覆う、環状の部材である。上カバー部材４１は、下方へ向かうにつれて径が拡大するように、曲面状に広がっている。上カバー部材４１の中央には、外部から気体を吸引する第１吸気口７１が、設けられている。第１吸気口７１は、上流側インペラ２０の中央部の上方に、配置されている。

第１連結部材４２は、上カバー部材４１の下側に配置された、環状の部材である。上カバー部材４１と第１連結部材４２との間には、上流側インペラ２０を収容する第１インペラ室７２が、設けられている。すなわち、本実施形態では、上カバー部材４１の下面が、第１インペラ室７２の上部界面を、構成している。また、第１連結部材４２の上面が、第１インペラ室７２の下部界面を、構成している。

第１インペラ室７２は、上流側インペラ２０の下方において周方向に延びる第１風洞部７２１を、含んでいる。第１風洞部７２１は、第１連結部材４２の上面に設けられた円弧状の溝により、形成されている。図４に示すように、本実施形態では、上流側インペラ２０の径方向外側の端縁部が、第１風洞部７２１の径方向中央部より、やや径方向外側に位置している。

上流側インペラ２０を回転させると、第１吸気口７１から第１インペラ室７２へ気体が吸引される。そして、第１インペラ室７２へ吸引された気体は、上流側インペラ２０の中央付近から外周部付近を経て、第１風洞部７２１へ送られる。

第２連結部材４３は、第１連結部材４２の下側に配置された、環状の部材である。第１連結部材４２と第２連結部材４３との間には、モータ１０の外周面に沿って周方向に延びる中間弧状部７３が、設けられている。本実施形態では、第１連結部材４２下面に設けられた溝が、中間弧状部７３の上部界面を構成している。また、第２連結部材４３の上面に設けられた溝が、中間弧状部７３の下部界面を構成している。

中間弧状部７３は、第１インペラ室７２と後述する第２インペラ室７６とをつなぐ連結流路７８の一部分である。中間弧状部７３の上流側の端部は、第１風洞部７２１に連通している。また、中間弧状部７３の下流側の端部は、後述するバイパス流路７４に連通している。

中間弧状部７３は、第１インペラ室７２と第２インペラ室７６との間において、周方向に延びている。このような中間弧状部７３を設けることにより、遠心ファン１の軸方向の長さを抑制しつつ、ハウジング４０内の流路長さを延ばすことができる。ハウジング４０内の流路長さを延ばせば、遠心ファン１の静圧が向上する。したがって、気体の逆流が生じにくくなる。

また、本実施形態では、モータ１０のケース５１の外周面が、中間弧状部７３に露出している。このため、モータ１０の駆動により発生した熱は、ケース５１から中間弧状部７３内の気体へ、放散される。つまり、中間弧状部７３内の気流によって、モータ１０が冷却される。これにより、駆動時におけるモータ１０の過熱が、抑制される。モータ１０の過熱が抑制されれば、モータ１０自体の劣化が防止されるとともに、モータ１０の近傍に配置された上軸受部５２や下軸受部５３の劣化も防止される。

特に、本実施形態のケース５１は、金属製であるため、樹脂製のケースに比べて、熱伝導率が高い。このため、本実施形態のケース５１は、効率よく冷却される。なお、ケース５１は、図４のように、外周面の一部分が中間弧状部７３に露出していてもよく、外周面の全体が中間弧状部７３に露出していてもよい。

また、中間弧状部７３は、本実施形態のように、略同じ高さ位置で周方向に延びるものであってもよく、徐々に高さ位置を下げつつ螺旋状に延びるものであってもよい。ただし、中間弧状部を螺旋状にすると、中間弧状部が軸方向に長くなる。このため、本実施形態では、中間弧状部７３を、ケース５１の周囲に、半周以上かつ全周未満の範囲で、設けている。これにより、中間弧状部７３の軸方向の寸法を抑制しつつ、ケース５１の露出面を広く確保している。

中間弧状部７３の下流側の端部と、第２インペラ室７６とは、バイパス流路７４を介してつながっている。バイパス流路７４は、中間弧状部７３から出た気体を、第２インペラ室７６の径方向外側を通って、第２インペラ室７６の下部へ導く。本実施形態では、バイパス流路７４と上述した中間弧状部７３とが、第１インペラ室７２と第２インペラ室７６とをつなぐ連結流路７８を、構成している。図３〜図５に示すように、本実施形態のバイパス流路７４は、第１連結部材４２、第２連結部材４３、下カバー部材４４、および底部材４５によって、形成されている。

下カバー部材４４は、下流側インペラ３０の外周部付近を覆う、環状の部材である。下カバー部材４４は、下方へ向かうにつれて径が縮小するように、曲面状に広がっている。下カバー部材４４の中央には、連結流路７８から気体を吸引する第２吸気口７５が、設けられている。第２吸気口７５は、下流側インペラ３０の中央部の下方に、配置されている。

第２連結部材４３と下カバー部材４４との間には、下流側インペラ３０を収容する第２インペラ室７６が、設けられている。すなわち、本実施形態では、第２連結部材４３の下面が、第２インペラ室７６の上部界面を、構成している。また、下カバー部材４４の上面が、第２インペラ室７６の下部界面を、構成している。

第２インペラ室７６は、下流側インペラ３０の上方において周方向に延びる第２風洞部７６１を、含んでいる。第２風洞部７６１は、第２連結部材４３の下面に設けられた円弧状の溝により、形成されている。図４に示すように、本実施形態では、下流側インペラ３０の径方向外側の端縁部が、第２風洞部７６１の径方向中央部より、やや径方向外側に位置している。

第２風洞部７６１の側部には、ハウジング４０の外部へ向けて気体を排出する排気口７７が、設けられている。排気口７７は、接線方向に向けて開口している。図３〜図５に示すように、本実施形態の排気口７７は、第２連結部材４３と下カバー部材４４とで、形成されている。

下流側インペラ３０を回転させると、第２吸気口７５から第２インペラ室７６へ気体が吸引される。そして、第２インペラ室７６へ吸引された気体は、下流側インペラ３０の中央付近から外周部付近を経て、第２風洞部７６１へ送られ、排気口７７を通ってハウジング４０の外部へ排出される。

このように、ハウジング４０の内部には、第１インペラ室７２、中間弧状部７３、バイパス流路７４、および第２インペラ室７６を含む流路が、設けられている。モータ１０を駆動させると、上流側インペラ２０および下流側インペラ３０が回転し、第１吸気口７１からハウジング４０内の流路を通って排気口７７へ向かう気流が、形成される。

この遠心ファン１では、上流側インペラ２０と下流側インペラ３０とが、互いに鏡面対称の形状を有する。そして、上流側インペラ２０と下流側インペラ３０とが、互いに上下を反転させた姿勢で、配置されている。このため、上流側インペラ２０による発生圧力と、下流側インペラ３０による発生圧力とが、略同等となる。これにより、ハウジング４０内の気流が安定する。

また、本実施形態では、第１風洞部７２１を上流側インペラ２０の下方に配置し、第２風洞部７６１を下流側インペラ３０の上方に配置している。このため、これらの風洞部７２１，７６１を各インペラ２０，３０の径方向外側に配置する場合と比べて、遠心ファン１の径方向の寸法が、抑制されている。

特に、本実施形態では、第２風洞部７６１および排気口７７が、下流側インペラ３０より上側に配置されている。このため、第２風洞部７６１および排気口７７を下流側インペラ３０の下方に配置する場合より、第１吸気口７１と排気口７７との間の軸方向の距離が、短縮されている。したがって、遠心ファン１および遠心ファン１を含む医療機器を、小型化できる。

また、本実施形態では、第１インペラ室７２、中間弧状部７３、および第２インペラ室７６が、それぞれ、上下に配置された２つの部材の間に、設けられている。このため、各部材４１〜４５を、金型を利用した射出成型で、容易に作製できる。特に、第１連結部材４２は、第１インペラ室７２および中間弧状部７３の双方の形成に寄与する。また、第２連結部材４３は、中間弧状部７３および第２インペラ室７６の双方の形成に寄与する。これにより、ハウジング４０を構成する部材の数が、抑制されている。

＜３−２．中間弧状部の寸法および断面積について＞
図６は、中間弧状部７３の付近の部分縦断面図である。図６に示すように、中間弧状部７３は、モータ１０の外周面に向けて開いた形状を有している。本実施形態では、中間弧状部７３の内周部の軸方向寸法ｄ１が、中間弧状部７３の径方向中央部の軸方向寸法ｄ２と同等か、寸法ｄ２より大きい。このようにすれば、ケース５１の露出面が、広く確保される。したがって、モータ１０を、より効率よく冷却できる。

また、本実施形態では、中間弧状部７３の最外径ｄ３が、第１インペラ室７２および第２インペラ室７６の最外径ｄ４より、小さい。このようにすれば、第１風洞部７２１と第２風洞部７６１とを、より接近させることができる。したがって、遠心ファン１をより小型化できる。

また、本実施形態では、中間弧状部７３の周方向に直交する断面の面積が、第１風洞部７２１および第２風洞部７６１の周方向に直交する断面の面積より、小さい。このようにすれば、中間弧状部７３の静圧がより高まる。したがって、中間弧状部７３における気体の逆流が、さらに抑制される。

＜３−３．ラビリンス部について＞
図７は、上流側インペラ２０および上カバー部材４１の部分縦断面図である。図７に示すように、上流側インペラ２０の上面には、上方へ向けて突出する第１環状突起２１が、設けられている。また、上カバー部材４１の下面には、第１環状突起２１に対応する第１環状溝４１１が、設けられている。第１環状突起２１の上端部は、第１環状溝４１１内に配置されている。第１環状突起２１と第１環状溝４１１との間には、周囲より隙間の狭い第１ラビリンス部７２２が、形成されている。

第１吸気口７１から第１インペラ室７２へ吸引された気体は、第１ラビリンス部７２２を通って、上流側インペラ２０の外周部へ送られる。第１ラビリンス部７２２は、流路抵抗が大きいため、一旦第１ラビリンス部７２２を抜けた気体は、再び第１吸気口７１側へ逆流しにくい。これにより、ハウジング４０内の静圧が、さらに高められる。

図８は、下流側インペラ３０および下カバー部材４４の部分縦断面図である。図８に示すように、下流側インペラ３０の下面には、下方へ向けて突出する第２環状突起３１が、設けられている。また、下カバー部材４４の上面には、第２環状突起３１に対応する第２環状溝４４１が、設けられている。第２環状突起３１の下端部は、第２環状溝４４１内に配置されている。第２環状突起３１と第２環状溝４４１との間には、周囲より隙間の狭い第２ラビリンス部７６２が、形成されている。

第２吸気口７５から第２インペラ室７６へ吸引された気体は、第２ラビリンス部７６２を通って、下流側インペラ３０の外周部へ送られる。第２ラビリンス部７６２は、流路抵抗が大きいため、一旦第２ラビリンス部７６２を抜けた気体は、再び第２吸気口７５側へ逆流しにくい。これにより、ハウジング４０内の静圧が、さらに高められる。

なお、上流側インペラ２０および下流側インペラ３０は、形状や材料の不均一性が影響して、重心位置が中心軸９と一致しない場合がある。そのような場合には、上流側インペラ２０および下流側インペラ３０に、それぞれ、重心位置を補正するためのバランス部材を取り付けてもよい。図７の例では、上流側インペラ２０の上面のうち、第１環状突起２１の近傍に設けられた凹部に、バランス部材２２が取り付けられている。また、図８の例では、下流側インペラ３０の下面のうち、第２環状突起３１の近傍に設けられた凹部に、バランス部材３２が取り付けられている。

＜４．変形例＞
以上、本発明の例示的な実施形態について説明したが、本発明は上記の実施形態に限定されるものではない。

図９は、一変形例に係るモータ１０Ｃ、第１連結部材４２Ｃ、および第２連結部材４３Ｃの部分縦断面図である。図９のように、モータ１０Ｃのケース５１Ｃの外周面に、ヒートシンク５６Ｃが取り付けられていてもよい。ヒートシンク５６Ｃは、例えば、アルミニウムや銅などの熱伝導率の高い材料からなる。図９のヒートシンク５６Ｃは、径方向外側へ向けて突出する複数のフィン５６１Ｃを、有している。このため、ヒートシンク５６Ｃは、中間弧状部７３Ｃ内の気流と、広い面積で接触する。これにより、モータ１０Ｃが、より効率よく冷却される。

特に、図９の例では、複数のフィン５６１Ｃの間に、周方向に延びる隙間５６２Ｃが確保されている。気体は、隙間５６２Ｃを周方向に流れる。これにより、気流と複数のフィン５６１Ｃとが、より効率よく接触する。したがって、モータ１０Ｃの冷却効率が、さらに向上する。

ハウジングを構成する部材の数は、上記実施形態の通りでなくてもよい。また、各部の寸法関係や細部の形状についても、上記実施形態には限定されない。

上流側インペラおよび下流側インペラは、互いに鏡面対称でない異形状であってもよい。また、遠心ファンは、上流側インペラおよび下流側インペラに加えて、他のインペラを有していてもよい。

また、上記の実施形態や変形例に登場した各要素を、矛盾が生じない範囲で、適宜に組み合わせてもよい。

本発明は、例えば、医療機器、ＯＡ機器、家電製品等に搭載される遠心ファンに、利用できる。

１，１Ａ，１Ｂ 遠心ファン
９，９Ａ，９Ｂ 中心軸
１０，１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ モータ
１１ 静止部
１２ 回転部
２０，２０Ａ，２０Ｂ 上流側インペラ
２１ 第１環状突起
３０，３０Ａ，３０Ｂ 下流側インペラ
３１ 第２環状突起
４０，４０Ａ，４０Ｂ ハウジング
４１ 上カバー部材
４２，４２Ｃ 第１連結部材
４３，４３Ｃ 第２連結部材
４４ 下カバー部材
４５ 底部材
５１，５１Ｃ ケース
５６Ｃ ヒートシンク
６１ シャフト
７１，７１Ａ，７１Ｂ 第１吸気口
７２ 第１インペラ室
７３，７３Ｂ，７３Ｃ 中間弧状部
７４ バイパス流路
７５ 第２吸気口
７６ 第２インペラ室
７７，７７Ａ，７７Ｂ 排気口
７８ 連結流路
４１１ 第１環状溝
４４１ 第２環状溝
７２１，７２１Ａ 第１風洞部
７２２ 第１ラビリンス部
７６１，７６１Ａ 第２風洞部
７６２ 第２ラビリンス部

Claims (20)

1. 上下に延びる中心軸を中心として回転する上流側インペラと、
   前記上流側インペラより下方において、前記中心軸を中心として回転する下流側インペラと、
   前記上流側インペラおよび前記下流側インペラを回転させるモータと、
   前記上流側インペラ、前記下流側インペラ、および前記モータを内部に収容するハウジングと、
   を備え、
   前記ハウジングは、
   外部から気体を吸引する第１吸気口と、
   外部へ気体を排出する排気口と、
   前記ハウジングの内部において前記第１吸気口と前記排気口とを連通する流路と、
   を有し、
   前記流路は、
   前記上流側インペラの下側において周方向に延び、前記上流側インペラから気流を受ける第１風洞部と、
   前記下流側インペラの上側において周方向に延び、前記下流側インペラから気流を受ける第２風洞部と、
   を含む遠心ファン。
2. 請求項１に記載の遠心ファンにおいて、
   前記流路は、
   前記上流側インペラを収容する第１インペラ室と、
   前記下流側インペラを収容する第２インペラ室と、
   前記第１インペラ室と前記第２インペラ室とをつなぐ連結流路と、
   を含み、
   前記第１吸気口は、前記上流側インペラの上側に位置し、
   前記連結流路と前記第２インペラ室との間に設けられた第２吸気口は、前記下流側インペラの下側に位置する遠心ファン。
3. 請求項２に記載の遠心ファンにおいて、
   前記連結流路は、前記第１インペラ室の下方かつ前記第２インペラ室の上方において、周方向に延びる中間弧状部を有する遠心ファン。
4. 請求項３に記載の遠心ファンにおいて、
   前記モータは、前記上流側インペラの下方かつ前記下流側インペラの上方に配置され、
   前記モータの外周面の少なくとも一部分が、前記中間弧状部に露出している遠心ファン。
5. 請求項４に記載の遠心ファンにおいて、
   前記モータは、前記中間弧状部に露出する金属製のモータ保持部材を有する遠心ファン。
6. 請求項４または請求項５に記載の遠心ファンにおいて、
   前記中間弧状部は、前記モータの周囲に、半周以上かつ全周未満の範囲で、設けられている遠心ファン。
7. 請求項４から請求項６までのいずれかに記載の遠心ファンにおいて、
   前記中間弧状部は、前記モータの外周面に向けて開いた形状を有し、
   前記中間弧状部の内周部の軸方向寸法は、前記中間弧状部の径方向中央部の軸方向寸法以上である遠心ファン。
8. 請求項３から請求項７までのいずれかに記載の遠心ファンにおいて、
   前記中間弧状部の周方向に直交する断面の面積は、前記第１風洞部および前記第２風洞部の周方向に直交する断面の面積より、小さい遠心ファン。
9. 請求項３から請求項８までのいずれかに記載の遠心ファンにおいて、
   前記中間弧状部の最外径は、前記第１インペラ室および前記第２インペラ室の最外径より小さい遠心ファン。
10. 請求項３から請求項９までのいずれかに記載の遠心ファンにおいて、
    前記中間弧状部の上流部は、前記第１風洞部に連通し、
    前記中間弧状部の下流部は、前記第２インペラ室の径方向外側を通って、前記第２吸気口に連通している遠心ファン。
11. 請求項３から請求項１０までのいずれかに記載の遠心ファンにおいて、
    前記第１インペラ室、前記第２インペラ室、および前記中間弧状部は、それぞれ、上下に配置された２つの部材の間に、設けられている遠心ファン。
12. 請求項１１に記載の遠心ファンにおいて、
    前記ハウジングは、
    前記第１インペラ室の下部界面を構成する上面、および、前記中間弧状部の上部界面を構成する下面を有する第１連結部材と、
    前記中間弧状部の下部界面を構成する上面、および、前記第２インペラ室の上部界面を構成する下面を有する第２連結部材と、
    を有する遠心ファン。
13. 請求項１から請求項１２までのいずれかに記載の遠心ファンにおいて、
    前記上流側インペラおよび前記下流側インペラは、互いに鏡面対称の形状を有し、互いに上下を反転させた姿勢で、配置されている遠心ファン。
14. 請求項１から請求項１３までのいずれかに記載の遠心ファンにおいて、
    前記上流側インペラは、その上面から上方へ向けて突出する第１環状突起を有し、
    前記下流側インペラは、その下面から下方へ向けて突出する第２環状突起を有し、
    前記ハウジングは、前記第１環状突起に対応する第１環状溝および前記第２環状突起に対応する第２環状溝を有し、
    前記第１環状突起と前記第１環状溝との間、および、前記第２環状突起と前記第２環状溝との間に、周囲より隙間の狭いラビリンス部が形成されている遠心ファン。
15. 請求項１から請求項１４までのいずれかに記載の遠心ファンにおいて、
    前記モータは、インナーロータ型のモータである遠心ファン。
16. 上下に延びる中心軸を中心として回転する上流側インペラと、
    前記上流側インペラより下方において、前記中心軸を中心として回転する下流側インペラと、
    前記上流側インペラおよび前記下流側インペラを回転させるモータと、
    前記上流側インペラ、前記下流側インペラ、および前記モータを内部に収容するハウジングと、
    を備え、
    前記ハウジングは、
    外部から気体を吸引する吸気口と、
    外部へ気体を排出する排気口と、
    前記ハウジングの内部において前記吸気口と前記排気口とを連通する流路と、
    を有し、
    前記流路は、
    前記上流側インペラの下方かつ前記下流側インペラの上方において、周方向に延びる中間弧状部を有する遠心ファン。
17. 請求項１６に記載の遠心ファンにおいて、
    前記モータは、前記上流側インペラの下方かつ前記下流側インペラの上方に配置され、
    前記モータの外周面の少なくとも一部分が、前記中間弧状部に露出している遠心ファン。
18. 請求項１７に記載の遠心ファンにおいて、
    前記モータは、前記中間弧状部に露出する金属製のモータ保持部材を有する遠心ファン。
19. 請求項１７または請求項１８に記載の遠心ファンにおいて、
    前記中間弧状部は、前記モータの周囲に、半周以上かつ全周未満の範囲で、設けられている遠心ファン。
20. 請求項１７から請求項１９までのいずれかに記載の遠心ファンにおいて、
    前記中間弧状部は、前記モータの外周面に向けて開いた形状を有し、
    前記中間弧状部の内周部の軸方向寸法は、前記中間弧状部の径方向中央部の軸方向寸法以上である遠心ファン。

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