JP2016065489A - Centrifugal fan - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、遠心式ファンに関する。 The present invention relates to a centrifugal fan.
家電機器、OA機器、産業機器の冷却、換気、空調や、車両用の空調、送風などに広く用いられている送風機として、遠心式ファンが知られている。従来の遠心式ファンとして、ケーシングが上ケーシングと下ケーシングとからなり、上ケーシングと下ケーシングの間に羽根車を収納し、この羽根車の回転に伴って吸込み口から吸入した空気を上ケーシングと下ケーシングの間の側面に形成された吹き出し口から外方に向けて排出する遠心式ファンが提案されている(例えば、特許文献1参照)。 Centrifugal fans are known as blowers that are widely used for cooling, ventilation, and air conditioning of household electrical appliances, OA equipment, and industrial equipment, air conditioning for vehicles, and ventilation. As a conventional centrifugal fan, a casing is composed of an upper casing and a lower casing. An impeller is accommodated between the upper casing and the lower casing, and air sucked from the suction port as the impeller rotates is combined with the upper casing. There has been proposed a centrifugal fan that discharges outward from a blowout port formed on a side surface between lower casings (see, for example, Patent Document 1).
特許文献1に記載の遠心式ファンは、下ケーシングが羽根車の主板の機能を兼ねた構成によって、羽根車の主板を廃止すると共に、下ケーシングに形成した凹部にモータ、回路基板を収納している。この結果、下ケーシングより上部の寸法を薄くできる構成となっている。しかしながら、機器や装置への取付け空間の制約から遠心式ファンの全高が指定された場合、回路基板に実装される制御IC等の電子部品が羽根車の下面に接触しないよう、スペースを取る必要があり、必ずしも薄型化の要求に応えることができない。 The centrifugal fan described in Patent Document 1 has a configuration in which the lower casing serves as the function of the main plate of the impeller, abolishes the main plate of the impeller, and houses the motor and circuit board in the recess formed in the lower casing. Yes. As a result, the size of the upper part of the lower casing can be reduced. However, when the total height of the centrifugal fan is specified due to restrictions on the installation space for equipment and devices, it is necessary to provide space so that electronic components such as the control IC mounted on the circuit board do not contact the lower surface of the impeller. Yes, it cannot always meet the demand for thinning.
また、羽根車の羽根の内周側(空気入り口側)は吸込み口において、露出するように羽根車の中心側に向かう傾斜面を形成している。このため、羽根車の高速回転により、吸込み口から吸い込まれた空気は、羽根の内周側の傾斜面に直接、衝突し、衝突した後、羽根の間を通過して羽根車の外周縁から外方に吹き出される。しかし、吸込み口から吸い込まれた空気が羽根の内周側の傾斜面に直接、衝突した際、吸込み口で空気の流れに乱れが生じ、渦が生じる場合がある。このような衝突時の衝突音や、渦の発生は騒音の原因となる。 Further, the inner peripheral side (air inlet side) of the impeller blades forms an inclined surface toward the center side of the impeller so as to be exposed at the suction port. For this reason, the air sucked from the suction port due to the high-speed rotation of the impeller directly collides with the inclined surface on the inner peripheral side of the blade, and after colliding, passes between the blades and from the outer peripheral edge of the impeller. Be blown out. However, when the air sucked from the suction port directly collides with the inclined surface on the inner peripheral side of the blade, the air flow may be disturbed at the suction port and a vortex may be generated. Such collision noise and vortex generation during a collision cause noise.
下ケーシングが羽根車の主板の機能を兼ねた構成であるが、羽根の下面と下ケーシングの隔壁部との間のギャップは遠心式ファンの風量特性に大きく影響を及ぼすため、大きくすることができず、適切に設定される必要がある。このため、各部品の寸法精度を高精度に管理する必要があり、必然的に部品コストが高くなるという問題がある。 The lower casing has the function of the main plate of the impeller, but the gap between the lower surface of the blade and the partition of the lower casing greatly affects the air flow characteristics of the centrifugal fan, so it can be increased. It needs to be set appropriately. For this reason, it is necessary to manage the dimensional accuracy of each component with high accuracy, which inevitably increases the component cost.
本発明はこのような問題に鑑みて行われたものであり、四角形のケーシングの側面で、上ケーシングと下ケーシングの間に吹き出し口が形成された遠心式ファンにおいて、薄型化を図ると共に、騒音を低減することができる遠心式ファンを提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of such a problem. In the centrifugal fan in which a blow-out port is formed between the upper casing and the lower casing on the side surface of the rectangular casing, the thickness is reduced and the noise is reduced. An object of the present invention is to provide a centrifugal fan capable of reducing the above.
上記課題を解決するために、(1)本発明は、羽根車と、上ケーシングと下ケーシングとからなるケーシングと、を備え、前記上ケーシングと下ケーシングの間に前記羽根車を収納し、モータによって回転する前記羽根車の回転に伴って吸込み口から吸入した空気を前記上ケーシングと前記下ケーシングの間に介装された支柱を除いた側面に形成された吹き出し口から外方に向けて排出する遠心式ファンであって、前記モータは前記下ケーシングに形成した凹部の底面に装着され、前記羽根車は環状シュラウドと複数の羽根と主板とハブから構成され、前記複数の羽根は前記環状シュラウドと前記主板の間に配置され、前記複数の羽根の内周側は、前記環状シュラウドの前記吸込み口を形成する開口の周縁部から前記主板側に向かうにしたがって前記羽根の外周側に傾斜する傾斜面を有し、該傾斜面は2次関数で表わされる形状にて形成され、前記主板は前記下ケーシングと対向する面に環状の溝が形成され、前記凹部に収納された回路基板に実装された電子部品の一部が前記溝の中に収納されていることを特徴とする遠心式ファン。 In order to solve the above problems, (1) the present invention includes an impeller and a casing including an upper casing and a lower casing, the impeller is accommodated between the upper casing and the lower casing, and a motor The air sucked from the suction port with the rotation of the impeller rotated by the air is discharged outward from the blowout port formed on the side surface excluding the support column interposed between the upper casing and the lower casing. The motor is mounted on the bottom surface of a recess formed in the lower casing, the impeller is composed of an annular shroud, a plurality of blades, a main plate, and a hub, and the plurality of blades are the annular shroud. And the inner peripheral side of the plurality of blades is directed from the peripheral edge of the opening forming the suction port of the annular shroud toward the main plate side. The blade has an inclined surface inclined on the outer peripheral side of the blade, the inclined surface is formed in a shape represented by a quadratic function, the main plate has an annular groove formed on a surface facing the lower casing, A centrifugal fan, wherein a part of an electronic component mounted on a circuit board housed in a recess is housed in the groove.
(2)前記羽根車の直径は前記羽根の最外周縁を通る円の直径よりも大きく、前記環状シュラウドと前記主板の間の軸方向の寸法は、前記羽根の最外周縁から前記羽根車の外周縁側に向かって漸増している(1)に記載の遠心式ファンを提供する。
(3)前記環状シュラウドの外周縁及び前記主板の外周縁のいずれか一方がラッパ状に広がっている(2)に記載の遠心式ファンを提供する。
(2) The diameter of the impeller is larger than the diameter of a circle passing through the outermost peripheral edge of the blade, and the axial dimension between the annular shroud and the main plate is from the outermost peripheral edge of the blade to the impeller. The centrifugal fan according to (1), which gradually increases toward the outer peripheral edge side.
(3) The centrifugal fan according to (2), wherein either one of an outer peripheral edge of the annular shroud and an outer peripheral edge of the main plate spreads in a trumpet shape.
(4)環状シュラウドの外周縁と前記主板の外周縁の両方がラッパ状に広がっている(2)に記載の遠心式ファンを提供する。
(5)前記環状シュラウドと前記複数の羽根は樹脂の射出成形手段によって一体成型で形成されてなる(1)乃至(4)のいずれか1に記載の遠心式ファンを提供する。
(4) The centrifugal fan according to (2), wherein both the outer peripheral edge of the annular shroud and the outer peripheral edge of the main plate spread in a trumpet shape.
(5) The centrifugal fan according to any one of (1) to (4), wherein the annular shroud and the plurality of blades are integrally formed by resin injection molding means.
本発明によれば、四角形のケーシングの側面で、上ケーシングと下ケーシングの間に吹き出し口が形成された遠心式ファンにおいて、薄型化を図ると共に、騒音を低減することができる遠心式ファンを提供できる。 According to the present invention, in a centrifugal fan in which a blowout port is formed between an upper casing and a lower casing on a side surface of a rectangular casing, the centrifugal fan can be reduced in thickness and reduced in noise. it can.
以下、添付図面を参照して、本発明を実施するための形態(以下、実施形態)について詳細に説明する。なお、実施形態の説明の全体を通して同じ要素には同じ番号を付している。 DESCRIPTION OF EMBODIMENTS Hereinafter, embodiments for carrying out the present invention (hereinafter referred to as embodiments) will be described in detail with reference to the accompanying drawings. Note that the same number is assigned to the same element throughout the description of the embodiment.
図1は、本発明の実施形態に係る遠心式ファンの断面図である。図2は、図1の部分拡大図である。図3は、本発明の実施形態に係る遠心式ファンの平面図である。図4は、羽根車の外周縁の外径と羽根の最外周縁を通る縁の直径の関係の説明図である。 FIG. 1 is a cross-sectional view of a centrifugal fan according to an embodiment of the present invention. FIG. 2 is a partially enlarged view of FIG. FIG. 3 is a plan view of the centrifugal fan according to the embodiment of the present invention. FIG. 4 is an explanatory diagram of the relationship between the outer diameter of the outer peripheral edge of the impeller and the diameter of the edge passing through the outermost peripheral edge of the blade.
(遠心式ファンの基本構造)
図1〜図4に示すように、遠心式ファン100の基本構造は、特許文献1に記載された構造と略同じで、ケーシング130は上ケーシング131と下ケーシング132から構成され、上ケーシング131と下ケーシング132の間に羽根車140を収納し、この羽根車140の回転に伴って吸込み口136から吸入した空気を上ケーシング131と下ケーシング132の間に介装された支柱139を除いた側面に形成された吹き出し口137から外方に向けて排出する遠心式ファンである。
(Basic structure of centrifugal fan)
As shown in FIGS. 1 to 4, the basic structure of the
モータ110は下ケーシング132に形成した凹部133の底面134に装着され、モータ110の下インシュレータ123に装着された回路基板125も凹部133の中に収納されている。モータ110はアウターロータ型のブラシレスDCモータである。
軸受保持部113の内側に一対の軸受114、115が装着され、ロータ112を構成するシャフト117を回転可能に支持している。参照符号127はシャフト117に装着した止め輪(例えば、C型止め輪、E型止め輪、等)である。軸受保持部113の外側にはステータ111が配設されている。
The
A pair of
ステータ111はコアを所定枚数、積層してなるステータコア120と、ステータコア120の軸方向両側から装着された上インシュレータ122と下インシュレータ123からなるインシュレータ121と、インシュレータ121を介してステータコア120の突極に巻回されたコイル124とから構成されている。
The
コアは環状ヨークから径外方に延伸する複数の突極を備えており、このコアを積層させてステータコア120が構成されている。そして、軸受保持部113をステータコア120の環状ヨークの中央に形成された開口に嵌合させ、軸受保持部113の外側にステータ111が配設されている。
The core includes a plurality of salient poles extending radially outward from the annular yoke, and the
ロータ112はシャフト117と、シャフト117に装着されたカップ状態のロータヨーク118と、ロータヨーク118の内側に固着された環状のマグネット119から構成されている。ステータコア120の外周面はマグネット119の内周面に所定のエアギャップを隔てて対向配置されている。下インシュレータ123には回路基板125が装着されている。軸受保持部113の下端側にはフランジ116を備え、下ケーシング132に形成した凹部133の底面134に形成された開口に軸受保持部113の下端を嵌着させ、ねじ等の締結材151によってフランジ116と3箇所で締結している。
The
羽根車140は環状シュラウド141と複数の羽根142と主板143とハブ144から構成されており、環状シュラウド141と羽根142は樹脂の射出成形手段によって一体成形にて形成されている。複数の羽根142は、環状シュラウド141と主板143の間に配置されている。また、主板143とハブ144は一体成形にて成形されている。そして、羽根142の下端を主板143に形成した凹部に嵌め込み、羽根142の下端に一体成型時に形成された複数のピンを凹部に形成された孔にそれぞれ嵌合させ、各ピンを熱カシメすることで接合している。なお、熱カシメに限定されるものではなく、超音波溶着による手段でもよく、接合強度を有する手段であれば特に手段は問わない。
The
羽根142は環状シュラウド141の一方面から軸方向に延伸した形状で、湾曲した形状を有し、全て同じ形状で、回転方向に対して後向きに湾曲傾斜した形状となっている後向き羽根(いわゆる、ターボ型)である。
The
主板143はカップ状のハブ144の外周面から半径方向に延伸した略円板状を有する。カップ状のハブ144の内側にモータ110のロータヨーク118を嵌合させ、ハブ144に形成した複数のボス145をカップ状のロータヨーク118の底面に形成した複数の貫通穴にそれぞれ嵌合させ、ボス145の先端を熱カシメすることで両者を結合させ、ロータ112に羽根車140が装着されている。また、主板143の底面(下ケーシング132と対向する面側)には環状の溝146(凹部)が形成されている。また、羽根142の内周側(空気入り口側前縁)は従来のように、吸込み口136側に露出しておらず、環状シュラウド141の吸込み口136を形成する開口の周縁部141aから主板143側に向かうにしたがって羽根142の外周側に傾斜する傾斜面142aを有し、この傾斜面142aは2次関数(いわゆる、放物線)からなる形状を有している。このため、吸込み口136から吸い込まれた空気は吸込み口136付近で空気の流れが乱れない。このため、吸込み口136の箇所での騒音を抑制することができる。
The
羽根142の内周側(空気入り口側前縁)の形状の作成手順について、簡単に説明する。環状シュラウド141の吸込み口136を形成する開口の周縁部141aの内周面は軸方向に垂直な面を形成し、所定の寸法を有している。この周縁部141aの内径(開口の径)は、設計で要求される最大静圧が得られる寸法に基づく。開口の周縁部141aの内周面の最下端部が引用符号142bで、羽根142の最内径部となる。そして、羽根142が主板143と接する箇所が引用符号142cである。したがって、羽根142の内周側(空気入り口側前縁)の傾斜面142aは、この羽根142の最内径部142bと羽根142が主板143と接する箇所142cの2ポイントを通る2次関数で表わされる形状となる。つまり、羽根142が主板143と接する箇所142cが2次関数における頂点となる。なお、羽根142が主板143と接する箇所142cは、騒音が低くなる位置に設定される。
A procedure for creating the shape of the inner peripheral side (air inlet side front edge) of the
例えば、次の式で算出される。
・回転中心から羽根142が主板143と接する箇所142cまでの半径:Rb
・回転中心から羽根142の最外周縁を通る円の半径:Ro
・回転中心から羽根142の最内径部142bまでの半径:Ra、とすると
・Rb=α(Ro−Ra)+Ra、ただし、α≦0.3
(なお、αを0.30より大きくしても騒音低下にほとんど影響しないことを確認している)従来構造における騒音が61dB(A)に対して、本願では58dB(A)と改善される。
For example, it is calculated by the following formula.
-Radius from the center of rotation to the
-Radius of circle passing from the rotation center to the outermost periphery of the blade 142: Ro
-Radius from the center of rotation to the
(It has been confirmed that even if α is larger than 0.30, noise is hardly affected.) The noise in the conventional structure is improved to 61 dB (A) and 58 dB (A) in the present application.
羽根車140の吸込み口136から吸い込まれた空気は、羽根車140の中に案内され、羽根142の間を通過した後、環状シュラウド141と主板143との間から外方に吹き出される。
The air sucked from the
環状シュラウド141と主板143の間の軸方向の寸法は、羽根142の最外周縁から羽根車140の外周縁に向かって漸増している。換言すれば、ラッパ状に広がっている。また、羽根車140(環状シュラウド141と主板143の外径)は羽根142の最外周縁を通る円の外径より大きくなるように形成されている。そして、羽根車140の外周縁の外径(直径)>羽根142の最外周縁を通る円の直径、の関係になっている(図4参照)。
The axial dimension between the
このため、羽根142の外周縁から吹き出された空気は羽根車140の外周縁がラッパ状に広がっているため、その形状に倣って広がり、吹き出し口137付近で空気の流れに乱れが生じることがない。このため、吹き出し口137の箇所での騒音を抑制することができる。回路基板125にはモータ110を駆動制御するための部品や制御ICなどの電子部品126が実装されている。このため、限られた空間で電子部品126と羽根車140の干渉(接触)を防止するため、主板143の底面(下ケーシング132と対向する面側)には環状の溝146(凹部)が形成されている。
For this reason, the air blown from the outer peripheral edge of the
この環状の溝146(凹部)に回路基板125に実装された電子部品126の一部が収容されるようになっているので、電子部品126と羽根車140の干渉(接触)を防止し、薄型化を図っている。
Since a part of the
上ケーシング131の上面側には複数の凹部138(肉盗み部分)が形成されている。上ケーシング131と下ケーシング132の結合は、上ケーシング131と下ケーシング132の間に支柱139を介装し、支柱139をねじ等の締結材150で締結して結合させている。具体的には、支柱139は上ケーシング131と一体成型にて形成されており、支柱139に形成した下穴にタッピンねじを締め付けて締結している。なお、締結手段はこれに限定されない。例えば、下ケーシング132側からねじ(またはボルト)を支柱139の貫通穴に挿通し、上ケーシング131側からナットで固定する構成であっても勿論よい。下ケーシング132の外周部は、軸方向に折り曲げられた側板135となっている。この側板135が設けられていることにより、下ケーシング132の剛性を高めることができる。なお、ケーシング130の形状は四角形に限定されず、円形であっても構わない。
A plurality of recesses 138 (meat stealing portions) are formed on the upper surface side of the
回路基板125にはモータ110を駆動制御するための部品や制御ICなどの電子部品126が実装されている。このため、限られた空間で回路基板125に実装された電子部品126と羽根車140の干渉(接触)を防止するために、主板143の底面(下ケーシング132と対向する面側)には環状の溝146(凹部)が形成されている。
Components for driving and controlling the
この環状の溝146(凹部)に電子部品126の一部が収容されるので、電子部品126と羽根車140の干渉(接触)を防止し、薄型化を図っている。羽根142の下面には主板143を備えており、従来のような下ケーシングが羽根車の主板を兼用した構成ではない。このため、下ケーシング132をプレスで製作した場合であっても寸法精度(平面度)を高精度に管理する必要がない。この結果、コストを低減できる。
Since a part of the
羽根車140は主板143を備えるため、部品点数が増えるが、従来のように下ケーシング132が羽根車の主板を兼用する構造では、下ケーシング132をプレスで製作した場合、寸法精度(平面度)を高精度に管理する必要があり、この方がコスト高となる。羽根142の内周側(空気入り口側)は従来のように、吸込み口136側に露出しておらず、羽根142の外周側に傾斜する傾斜面142aを有している。この傾斜面142aは2次関数で表わされる形状を有している。このため、吸込み口136から吸い込まれた空気は吸込み口136付近で空気の流れが乱れない。このため、吸込み口136の箇所での騒音を抑制することができる。
Since the
羽根車140の直径は、羽根142の最外周縁を通る円の直径よりも大きく、環状シュラウド141と主板143の間の軸方向の寸法は、羽根142の最外周縁から外周縁側に向かって漸増している。換言すれば、ラッパ状に広がっている。また、羽根車140の外径(上ケーシング131と下ケーシング132の外径)は羽根142の最外周縁を通る円の外径より大きくなるように形成されている。羽根142の外周縁から吹き出された空気は羽根車140の外周縁がラッパ状に広がっているため、その形状に倣って広がり、吹き出し口137付近で空気の流れに乱れが生じることがない。このため、吹き出し口137の箇所での騒音を抑制することができる。
The diameter of the
本実施形態では、環状シュラウド141の外周縁がラッパ状に広がり、主板143の外周縁は直線(平面)になっているが、これに限定されるものではなく、環状シュラウド141の外周縁が直線(平面)で、主板143の外周縁がラッパ状に広がっている構成でもよく、環状シュラウド141の外周縁と主板143の外周縁の両方がラッパ状に広がっている構成でも勿論よい。本発明の実施形態によれば、薄型化を図ると共に、騒音を低減することができる。
In the present embodiment, the outer peripheral edge of the
以上、実施形態を用いて本発明を説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施形態に記載の範囲には限定されないことは言うまでもない。上記実施形態に、多様な変更または改良を加えることが可能であることが当業者に明らかである。また、その様な変更または改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。 As mentioned above, although this invention was demonstrated using embodiment, it cannot be overemphasized that the technical scope of this invention is not limited to the range as described in the said embodiment. It will be apparent to those skilled in the art that various modifications or improvements can be added to the above-described embodiments. Further, it is apparent from the description of the scope of claims that embodiments with such changes or improvements can also be included in the technical scope of the present invention.
100 遠心式ファン
110 モータ
125 回路基板
126 電子部品
130 ケーシング
131 上ケーシング
132 下ケーシング
133 凹部
136 吸込み口
137 吹き出し口
139 支柱
140 羽根車
141 環状シュラウド
142 羽根
142a 傾斜面
143 主板
144 ハブ
146 溝
DESCRIPTION OF
Claims (5)
上ケーシングと下ケーシングとからなるケーシングと、を備え、
前記上ケーシングと下ケーシングの間に前記羽根車を収納し、モータによって回転する前記羽根車の回転に伴って吸込み口から吸入した空気を前記上ケーシングと前記下ケーシングの間に介装された支柱を除いた側面に形成された吹き出し口から外方に向けて排出する遠心式ファンであって、
前記モータは前記下ケーシングに形成した凹部の底面に装着され、
前記羽根車は環状シュラウドと複数の羽根と主板とハブから構成され、
前記複数の羽根は前記環状シュラウドと前記主板の間に配置され、
前記複数の羽根の内周側は、前記環状シュラウドの前記吸込み口を形成する開口の周縁部から前記主板側に向かうにしたがって前記羽根の外周側に傾斜する傾斜面を有し、該傾斜面は2次関数で表わされる形状にて形成され、
前記主板は前記下ケーシングと対向する面に環状の溝が形成され、前記凹部に収納された回路基板に実装された電子部品の一部が前記溝の中に収納されていることを特徴とする遠心式ファン。 Impeller,
A casing composed of an upper casing and a lower casing,
A support column in which the impeller is housed between the upper casing and the lower casing, and air sucked from the suction port as the impeller rotates by a motor is interposed between the upper casing and the lower casing. A centrifugal fan that discharges outward from the air outlet formed on the side surface except for
The motor is mounted on the bottom surface of a recess formed in the lower casing,
The impeller includes an annular shroud, a plurality of blades, a main plate, and a hub.
The plurality of blades are disposed between the annular shroud and the main plate,
The inner peripheral side of the plurality of blades has an inclined surface that inclines toward the outer peripheral side of the blade as it goes from the peripheral edge of the opening that forms the suction port of the annular shroud toward the main plate, Formed in a shape represented by a quadratic function,
The main plate has an annular groove formed on a surface facing the lower casing, and a part of the electronic component mounted on the circuit board housed in the recess is housed in the groove. Centrifugal fan.
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