JP2016138460A

JP2016138460A - 送風機

Info

Publication number: JP2016138460A
Application number: JP2015012204A
Authority: JP
Inventors: 正一萩原; Shoichi Hagiwara
Original assignee: Minebea Co Ltd
Current assignee: Minebea Co Ltd
Priority date: 2015-01-26
Filing date: 2015-01-26
Publication date: 2016-08-04

Abstract

【課題】送風機部内からモータ部側に漏れる空気を直接ベアリングに当たらないようにし、かつベアリング周辺部での摩擦熱の発生を抑えた送風機を提供する。
【解決手段】モータ部１０と送風機部２０とで構成される送風機において、モータ部１０に収容されたモータから延在する回転軸１１０の所定位置には、回転軸１１０の外周全周にわたって鍔部２４２を有した弾性体２４０が取り付けられ、モータの無回転時において、モータを収容するモータケース１３０に弾性体２４０が接触していない。
【選択図】図３

Description

本発明は、例えば産業機械、印刷関連機械、集塵装置等の吸引・送風を必要とする装置に利用可能な送風機に関する。

従来から産業機械、印刷関連機械、集塵装置等の吸引・送風を必要とする装置に用いる遠心送風機が知られている。係る遠心送風機には一般に装置として高速で回転する遠心翼が備わっている（例えば、特許文献１参照）。

特開２００７−２３２０７１号公報

遠心送風機は、モータ部と送風機部より構成されている。送風機部内の遠心翼にモータの回転軸が取り付けられているため、送風機部のハウジングとモータの回転軸とは、接触しないように隙間が形成されている。よって、吸気口より入った空気は、送風機部に備わった排気口から１００％吹き出るわけではなく、いくらかの空気はこの隙間よりモータ部側に漏れる。

特に送風機部内の圧力が高くなった際に、送風機部のハウジングとモータの回転軸の隙間からモータ側に向けて高い圧力の空気が漏れる。漏れた空気は、モータ部のモータケースに取り付けられたベアリングにも直接当たる為、ベアリングのグリース漏れに繋がり、ベアリングの寿命に影響を及ぼす問題がある。

この対策として、低摩擦品のシールベアリングを用いることなどが試みられているが、それでもなお発熱する為、耐熱グリース等で対策しているのが現状である。その他の方法として、例えば特開２００７−２３２０７１においては、Ｖリング（Ｖ型シール）を用いて低速時と高速時で確実にシールするシール機構が開示されている。この方法では、それぞれの貫通孔を設け空気を別供給する必要があり、大掛かりな機構になってしまう。また、常にＶリングが接触しているため接触部分より摩擦熱が発生してしまう。

本発明の目的は、送風機部内からモータ部側に漏れる空気を直接ベアリングに当たらないようにし、かつベアリング周辺部でのシールによる摩擦熱の発生を抑えた送風機を提供することにある。

上述した課題を解決するために、本発明の請求項１に係る送風機は、
モータ部と送風機部とで構成される送風機において、
モータ部に収容されたモータから延在する回転軸の所定位置には、当該回転軸の外周全周にわたって鍔部を有した弾性体が取り付けられ、前記モータの無回転時において、前記モータを収容するモータケースに前記弾性体が接触していないことを特徴としている。

また、本発明の請求項２に係る送風機は、請求項１に記載の送風機において
前記送風機は、前記モータの回転時において連続動作可能範囲を超えた場合、前記モータケースに前記弾性体が接触することを特徴としている。

また、本発明の請求項３に係る送風機は、請求項１または請求項２に記載の送風機において、
前記送風機部は、前記モータ部から延在する回転軸の一部に固定された遠心翼と、前記遠心翼を収容するハウジング及び吸気カバーを有することを特徴としている。

本発明によると、送風機部内からモータ部側に漏れる空気を直接ベアリングに当たらないようにし、かつベアリング周辺部でのシールによる摩擦熱の発生を抑えた送風機を提供することができる。

本発明の一実施形態に係る遠心送風機の外観構成を一部破断して示す側面図である。図１に示した遠心送風機を送風機部側から見た正面図である。図１に示した遠心送風機の本発明に係る部分を拡大して示した断面図である。本実施形態の作用を説明する断面図である。従来の遠心送風機の作用を説明する断面図である。

以下、本発明の一実施形態に係る遠心送風機１を図面に基づいて詳細に説明する。図１は本発明の一実施形態に係る遠心送風機１の外観構成を一部破断して示す側面図である。また、図２は、図１に示した遠心送風機１を送風機部２０側から見た正面図である。また、図３は、図１に示した遠心送風機１の本発明に係る部分を拡大して示した断面図である。

本発明の一実施形態に係る遠心送風機１は、遠心翼回転用のモータを収容するモータ部１０と、吸入された空気をモータの駆動力を介して圧縮して排出する送風機部２０とを結合して構成されている。

モータ部１０は、モータ（図示せず）と、モータに備わり送風機部２０側に一部が延在した回転軸１１０と、回転軸１１０を軸支するベアリング１２０を備えたモータケース１３０を有している。モータケース１３０は、内部にモータを収容する空間を有すると共に、図３に示すように送風機部２０側に回転軸挿通孔１３１及びモータ側段部１３２を有している。そして、ベアリング１２０の外輪１２１がモータ側段部１３２に当接している。

送風機部２０は、回転軸１１０の先端にこれと一体になって回転可能に固定された遠心翼２１０と、遠心翼２１０を収納するハウジング２２０及び吸気カバー２３０（図１及び図２参照）を有している。吸気カバー２３０には吸気口２３１が備わるとともに、ハウジング２２０には排気口２２５が備わり、ハウジング２２０に吸気カバー２３０が嵌合して両者の内部に遠心翼２１０を収容している。

また、ハウジング２２０にはモータ部１０から延在する回転軸１１０の一部を送風機部２０内に貫通するための貫通孔２２１が形成されると共に、この貫通孔２２１に隣接してこれより大径のハウジング側段部２２２が形成されている。

回転軸１１０には、軸先端側の外径がモータ側より小径となったベアリング当接用段部１１１が形成され、この段部１１１にベアリング１２０の内輪１２２のモータ側端面１２２ａが当接している。また、回転軸１１０の送風機部２０側端部にはオスネジ部１１２が形成され、遠心翼固定用のナット１５０が螺合している。また、回転軸１１０のベアリング１２０よりも送風機部２０側には回転軸１１０と一体回転する円筒状のスペーサ１４０が圧入されている。そして、スペーサ１４０のモータ部側端面１４０ａは、ベアリング１２０の内輪１２２の送風機側端面１２２ｂに当接しており、送風機部側端面１４０ｂにはナット１５０を回転軸１１０のオスネジ部１１２にねじ込むことで、遠心翼２１０が回転軸１１０に固定されている。

スペーサ１４０の外周であってハウジング側段部２２２に対応する位置にはシール部材（弾性体）２４０が取り付けられている。シール部材２４０は、シール部材基部２４１と、シール部材基部２４１からモータケース１３０側に向かって延在するリップ部（鍔部）２４２と、シール部材基部２４１及びリップ部２４２をスペーサ１４０の所定位置に固定するシール保持部２４３からなる。

シール部材基部２４１とリップ部２４２はシリコンなどの樹脂でできており、シール保持部２４３は金属又は樹脂でできている。リップ部２４２は、シール部材基部２４１の全周にわたって形成され、回転軸１１０と密着した部分からモータケース１３０の送風機部側端面１３３に向かって延在している。即ち、リップ部２４２は、その内径がモータケース１３０に向かうに従って大きくなっている。リップ部２４２は、モータの停止時にその先端２４２ａがモータケース１３０の送風機部側端面１３３から僅かな距離を隔てて離間している。なお、リップ部２４２は、送風機部内の圧力が上昇した場合、モータケース１３０側に変形してリップ先端２４２ａがモータケース１３０の送風機部側端面１３３に接する程度の弾力性を有している。

スペーサ１４０の外周面は回転軸と共に回転する為、ハウジング２２０の貫通孔２２１との間には一定の隙間３０１が形成されている。また、ハウジング側段部２２２とシール部材２４０との間にも一定の隙間３０２が形成されている。また、ハウジング２２０とモータケース１３０の間にも一定の隙間３０３が形成されている。そして、これらの隙間３０１，３０２，３０３がこの順に連通して上述した隙間３００が形成され、送風機部２０内の空気の一部がこの隙間３００を通って遠心送風機１の外部に排出されるようになっている。

続いて、本実施形態に係る遠心送風機１の作用について説明する。遠心送風機１を作動させると、モータ部１０内のモータが回転することによって、回転軸１１０がこれに伴って回転し、回転軸１１０に固定された送風機部２０内の遠心翼２１０が回転する。この遠心翼２１０の回転によって吸気口２３１から送風機部２０内に流入した空気が送風機部２０内で圧縮されて排気口２２５から排出される。そして、モータ部１０内の圧力よりも送風機部２０内の圧力の方が高くなった場合、この両者の圧力差により送風機部２０内の空気の一部は上述した隙間３００を通って遠心送風機１の外部に流出する。

以下に遠心送風機１の停止時と動作時におけるシール部材２４０のリップ部２４２の動きとその作用について説明する。図４は、本実施形態の作用を説明する断面図である。また、図５は、従来の遠心送風機の作用を説明する断面図である。

遠心送風機１のモータの停止時には、図４（ａ）に示すように、リップ部２４２がモータケース１３０の送風機側端面１３３から僅かな距離を隔てて離間している。この状態においては、隙間３００内において空気の流れが発生していないので、ベアリング１２０に悪影響はない。

次いで、遠心送風機１の回転軸１１０を連続動作可能範囲内で回転させた場合、送風機部２０内の圧力がモータ部１０内の圧力よりも高まり、送風機部２０内から隙間３００を介して空気が少しずつ漏れ始める（図４（ｂ）の矢印参照）。しかしながら、この程度の空気の流れではシール部材２４０のリップ部２４２の変形量は小さく、回転軸１１０と共に回転するリップ部２４２の先端２４２ａとモータケース１３０との間は依然として離間している。即ち、ハウジング側段部２２２とシール部材２４０との間から流れ出てくる空気は、リップ部２４２によりハウジング２２０とモータケース１３０の間の隙間３００に案内される。モータケース１３０とハウジング２２０の隙間３０３がリップ部２４２の先端２４２ａとモータケース１３０との隙間より大きいため、リップ部２４２の先端２４２ａとモータケース１３０との間からベアリング１２０に悪影響を与える程の空気が流れ込むことはない。また、回転軸１１０は回転しているが、これと一体となって回転するシール部材２４０のリップ部２４２はモータケース１３０の送風機部側端面１３３に接触することがないので、両者の接触による発熱等によってベアリング１２０に悪影響を与えることはない。

次いで、遠心送風機１の回転軸１１０を、何らかの要因で連続動作可能範囲を一時的に超えて高速回転させた場合について説明する。例えば、排気口２２５が全閉状態に近くなり遠心送風機１に許容動作範囲を超える負荷がかかってしまうケースなどが考えられる。この場合、送風機部２０内の圧力が非常に高くなると、送風機部２０の内部温度が急激に上昇し、軸受等の故障の原因につながる。よって、連続動作可能範囲とは、このような圧力が非常に高くなるケース以外での使用範囲を言う。このような高速回転をさせた場合、送風機２０の内圧が上昇して、隙間３００より勢いよく空気が流れだす様になる。その勢いよく流れ出した空気がシール部材２４０のリップ部２４２に衝突するため、先端２４２ａがその力で変形してモータケース１３０の送風機部側端面１３３にわずかに接触する（図４（ｃ）の実線で示す矢印参照）。これによって、リップ部２４２とモータケース１３０の送風機部側端面１３３との隙間がなくなり、勢いの良い空気の流れの一部がベアリング１２０の内部に流入してグリースを吹き飛ばすような虞は生じない。また、遠心送風機１のこのような動作状態はあくまで本来の連続動作可能範囲を超えた一時的なものであると考えると、回転軸１１０と共に高速回転するリップ部２４２の先端２４２ａがモータケース１３０の送風機部側端面１３３に接している状態も短時間となり、また大量の空気の流れによりリップ部２４２が冷却されるため、ベアリング１２０保護をする上で、摩擦はするが、ベアリング１２０に悪影響を与えるような摩擦熱が発生することはない。連続動作範囲に戻ると、リップ部の接触が回避され隙間が出来る。

なお、このようにリップ部２４２の先端２４２ａが送風機部側端面１３３に無理に押し付けられることなく僅かに接触する理由は以下の通りである。回転軸１１０は高速回転しているため、リップ部２４２には遠心力が作用しリップ部２４２自体が立ち上がる（送風機部側端面１３３から遠ざかる）ようになる。一方、リップ部２４２に作用する隙間３００内の高い内圧はリップ部２４２を寝かし込む（送風機部側端面１３３に近づく）ように作用する。これら２つの力が共にリップ部２４２に作用することで、リップ先端２４２ａがモータケース１３０の送風機部側端面１３３に僅かに接するだけとなり、シール部材２４０が摩擦熱により悪影響を受けなくなっている。

続いて、このようなシール部材２４０を有していない形態の遠心送風機と本発明に係る遠心送風機の比較説明を行う。図５は、本発明に係る構成を有していない形態の断面図である。図５に基づき、遠心送風機の回転軸を、連続動作可能範囲を一時的に超えて高速回転させた場合、送風機部２０内の空気が空気流路内により勢い良く流れ込む。そして、その一部は本実施形態に対応する隙間３０１，３０２を通って空気が排出され、そのまま迂回せずにスペーサ１４０の外周面に沿って流れてベアリングの内部に入り込む（図５の水平に向かう矢印参照）。そのため。このベアリングに入り込んだ空気の流れによってベアリング内のグリースが飛ばされてしまう。

即ち、図５と本実施形態の作用を説明した図４（ｃ）とを比較するだけでも、従来技術に比べて本発明の優位性を充分認識することができる。

以上説明したように、本発明は、本来２つの部材の隙間を常に閉じる役目を果たすシール部材のリップ部を、遠心送風機の停止状態と連続動作可能範囲においてあえてモータケースの端面から離間させていることに特徴がある。このような構造の代わりに、ベアリングに侵入する空気の流れによってベアリング内のグリースの吹き飛び等が生じないようにするために、例えば通常の材質でできたシール部材のリップ部をモータケースの端面に常に接触させた構造にしても、高速で回転するモータの回転軸と一体になったシール部材のリップ部とモータケースとの間の摩擦によりシール部材がすぐに破損してしまう。

また、このような摩擦によるシール部材の破損を防止するために、例えばシリコン系やフッ素系の樹脂でできた耐熱性に優れたシール部材を用いた場合、モータの回転軸を高速で回転している最中に生じるシール部材の摩擦熱がベアリングに常時伝わり、ベアリング内部のグリースの劣化を早めてしまう。しかしながら、本発明によると、上述した構成を有していることでこのような不具合が生じることはない。

なお、上述の実施形態においてはリップ部を有するシール部材を用いたが、この代わりに一般的に用いられるＶ型シールのうち本発明の作用を発揮し得る材質や寸法を有したＶ型シールを選択してこれを用いても良い。

また、上述の実施形態は、遠心翼２１０が１枚の遠心送風機１について説明したが、遠心翼２１０を複数枚有している多段式遠心送風機にも本発明を適用可能であることは言うまでもない。この場合、その構造上、特に送風機部２０内が更に高圧になるので、本発明の作用を十分に発揮することができる。

なお、本発明は、上述した実施形態及びその変形例に記載した形状、材質、寸法、個数に限定されるものではなく、本発明の作用を発揮し得る範囲内であるならば如何なる形状、材質、寸法、個数であっても適用可能であることは言うまでもない。

１遠心送風機
１０モータ部
２０送風機部
１１０回転軸
１１１ベアリング当接用段部
１１２オスネジ部
１２０ベアリング
１２１外輪
１２２内輪
１２２ａモータ側端面
１２２ｂ送風機側端面
１３０モータケース
１３１回転軸挿通孔
１３２モータ側段部
１３３送風機部側端面
１４０スペーサ
１４０ａモータ部側端面
１４０ｂ送風機部側端面
１５０ナット
２１０遠心翼
２２０ハウジング
２２１貫通孔
２２２ハウジング側段部
２２５排気口
２３０吸気カバー
２３１吸気口
２４０シール部材（弾性体）
２４１シール部材基部
２４２リップ部（鍔部）
２４２ａリップ先端
２４３シール保持部
３００隙間
３０１，３０２，３０３隙間

Claims

モータ部と送風機部とで構成される送風機において、
モータ部に収容されたモータから延在する回転軸の所定位置には、当該回転軸の外周全周にわたって鍔部を有した弾性体が取り付けられ、前記モータの無回転時において、前記モータを収容するモータケースに前記弾性体が接触していないことを特徴とする送風機。
前記送風機は、前記モータの回転時において連続動作可能範囲を超えた場合、前記モータケースに前記弾性体が接触することを特徴とする請求項１に記載の送風機。
前記送風機部は、前記モータ部から延在する回転軸の一部に固定された遠心翼と、前記遠心翼を収容するハウジング及び吸気カバーを有することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の送風機。