JP2016148288A - 遠心ファン - Google Patents

Abstract

【課題】 逆流を抑制して騒音を低減することができる遠心ファンを提供することを目的とする。
【解決手段】 上ケーシング２１と下ケーシング２２の間に収納される羽根車１０を有する遠心ファン１であって、フロントケース２８の開口周縁に形成された円筒部２９が羽根車１０の環状シュラウド１１の開口の内側に配置され、フロントケース２８の開口周縁に形成された円筒部２９の外周には環状の凹部３０を有し、凹部３０はフロントプレート３１とフロントケース２８との間で空間を形成し、環状シュラウド１１の上端部に形成された円筒部１４は、フロントプレート３１の開口とフロントケースの円筒部２９の間に配置されており、環状シュラウドの円筒部１４とフロントプレート３１の開口周縁との間に隙間Ｌ１と、フロントケースの円筒部２９と環状シュラウドの円筒部１４との間に隙間Ｌ２とがそれぞれ形成されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、遠心ファンに関し、特に騒音の低減を図った遠心ファンに関する。

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、遠心ファンが知られている。従来の遠心ファンとして、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出し口から外方に向けて排出する遠心ファンが知られている（例えば、特許文献１参照）。

図３は従来の遠心ファンの構造を示す半断面図である。図３に示すように、特許文献１に記載の遠心ファン１００は、ケーシング１１０の側面には、上ケーシング１１１と下ケーシングとなるモータベース１１４によって囲まれる開口を形成し、支柱１１３のみを備えて空気の吹出し口を形成する。このため、羽根車１０３から吹き出された空気はケーシング１１０の側壁によって乱されることがないため、空気の吹出し時の騒音を抑制することができる構成となっている。

特開２０１３− ４７４８３号公報

しかしながら、特許文献１に記載の遠心ファン１００は、羽根車１０３を構成する上側シュラウド１０５は上ケーシング１１１の開口部の内側で回転するため、上ケーシング１１１の開口部の返し部１１２の直径は上側シュラウド１０５の吸込み口１０８を構成する円筒部１０９の外径よりも僅かに大きく形成されている。このため、上ケーシング１１１の開口部の返し部１１２と上側シュラウド１０５の円筒部１０９との間には僅かに隙間が形成されている。羽根車１０３が高速で回転することによって、吸込み口１０８から空気が吸い込まれ、吸込まれた空気は羽根１０４の間に案内され、圧力が高められて羽根車１０３の外周から排出される。この結果、吸込み口１０８付近では空気の圧力差が生じ、羽根車１０３から排出された空気の一部が、上ケーシング１１１の開口部の返し部１１２と上側シュラウド１０５の円筒部１０９との間に形成された隙間から吸込み口１０８に向けて空気が逆流する現象が生じ、この逆流によって吸込み口１０８付近で空気の流れに乱れが生じ、渦が生じる場合がある。このような渦の発生は騒音の原因となる。

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出し口が形成された遠心ファンにおいて、逆流を抑制して騒音を低減することができる遠心ファンを提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、（１）本発明の遠心ファンは、上ケーシングと下ケーシングとからなるケーシングと、前記上ケーシングと下ケーシングの間に収納される羽根車と、前記下ケーシングに装着され前記羽根車を回転させるためのモータと、を有し、前記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出し口から外方に向けて排出する遠心ファンであって、前記上ケーシングが、フロントプレートとフロントケースから構成され、前記フロントケースの開口周縁に形成された円筒部が前記羽根車の環状シュラウドの開口の内側に配置され、前記フロントケースの開口周縁に形成された円筒部の外周には環状の凹部を有し、前記凹部は前記フロントプレートと前記フロントケースとの間で空間を形成し、前記環状シュラウドの上端部に形成された円筒部は、前記フロントプレートの開口と前記フロントケースの円筒部の間に配置されており、前記環状シュラウドの円筒部と前記フロントプレートの開口周縁との間に隙間Ｌ１と、前記フロントケースの円筒部と前記環状シュラウドの円筒部との間に隙間Ｌ２とがそれぞれ形成されている。

（２）上記（１）において、前記隙間Ｌ１は、前記隙間Ｌ２とほぼ等しいことを特徴とする。

本発明によれば、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に介装された支柱を除いた側面に形成された吹出し口から外方に向けて排出する遠心ファンにおいて、逆流による騒音を抑制することができる遠心ファンを提供できる。

本発明の遠心ファンを示す半断面図である。 図１における吸込み口部分の拡大図である。 従来の遠心ファンの構造を示す半断面図である。

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。

（遠心ファンの基本構造について）
図１は本発明の遠心ファンを示す半断面図である。図２は図１における吸込み口部分の拡大図である。図１及び図２に示すように、本願発明の遠心ファン１のケーシング２０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２０は略四角形で、略四角形の上ケーシング２１と略四角形の下ケーシング２２と、上ケーシング２１と下ケーシング２２の間に介装された支柱２３から構成され、支柱２３によって所定の隙間を形成している。上ケーシング２１と下ケーシング２２の間に羽根車１０を収納し、この羽根車１０の回転に伴って吸込み口１５から吸入した空気を上ケーシング２１と下ケーシング２２の間に介装した支柱２３を除いた側面に形成された吹出し口２４から外方に向けて排出する遠心ファンです。なお、特許文献１とは羽根車の構造が相違している。

下ケーシング２２はモータベースとして機能しており、モータベースは金属材（例えば、鉄板）から形成され、凹部２５を形成し、その凹部２５の底面の略中央にモータ２が装着されている。モータ２はアウターロータ型のブラシレスＤＣモータで、モータ２の下インシュレータには回路基板２６が装着されており、回路基板２６には複数の電子部品２７が実装されている。モータ２は凹部２５の底面にねじ等の締結材によって３箇所で締結されている。

上ケーシング２１は、フロントプレート３１と、フロントプレート３１の上に配置したフロントケース２８から構成されている。

羽根車１０は環状のシュラウド１１と複数の羽根１２と主板１３から構成されており、環状のシュラウド１１と羽根１２は合成樹脂の一体成形にて形成されている。環状のシュラウド１１の上端部には円筒部１４が形成され、円筒部１４の内側の開口が空気の吸込み口１５を形成している。また、円板状の主板１３の中央部分１６はカップ状に形成され、ロータヨーク３と結合される。主板１３も合成樹脂による射出成形で形成される。そして、主板１３と羽根１２との結合は、羽根１２の下面で主板１３と接合（例えば、超音波溶着や、ピンによる熱カシメなどによる接合手段）しているが、接合手段は特に問わない。

図のように、モータ２のロータヨーク３の外周に羽根車１０が装着されるが、この装着手段は、ロータヨーク３を主板１３のカップ状の中央部分１６の内周面に圧入し、中央部分１６に一体成形にて形成されたボス（不図示）をロータヨーク３の天板に形成した貫通穴（不図示）に挿入し、ボスの先端を加熱して潰し、ロータヨーク３に羽根車１０を装着している。また、回路基板２６に実装された電子部品２７の一部が、羽根車１０の主板１３の下面に形成した環状の凹部１７に位置して主板１３との接触を防止している。

環状のシュラウド１１の上部には金属材からなる略四角形の板材からなるフロントプレート３１が配置され、フロントプレート３１の開口の内側には環状シュラウド１１の円筒部１４が位置している。フロントプレート３１の上面には合成樹脂材からなる略四角形状のフロントケース２８が載置されている。フロントケース２８に形成された開口の周縁には軸方向下方に延伸する円筒部２９がベルマウス状に形成されており、円筒部２９の外周には環状の凹部３０が形成されている。このフロントケース２８の円筒部２９は環状のシュラウド１１の上端部の円筒部１４の内側に配置され、フロントケース２８の円筒部２９と環状のシュラウド１１の円筒部１４は軸方向で所定の寸法で重なって配置される。

従って、半径方向において、フロントケース２８の円筒部２９と環状のシュラウド１１の円筒部１４との間には僅かな隙間Ｌ２が形成され、環状のシュラウド１１の円筒部１４とフロントプレート３１の開口周縁との間にも僅かな隙間Ｌ１が形成され、両者の隙間はほぼ等しくしている（Ｌ１＝Ｌ２）。これは、一方の隙間が大きいと、騒音がその大きい隙間によって影響を受けるためであり、実施例では、Ｌ１＝Ｌ２＝０．３ｍｍに設定して騒音を測定した結果、騒音値は約５２ｄＢ（Ａ）の結果を得た。この結果、図３に示す従来の構造に比べて大幅な騒音低減を確認できた。

（遠心ファンの作用について）
モータ２の回転に伴って羽根車１０が回転し、吸込み口１５から空気が吸い込まれ、羽根１２の間に案内されて、羽根車１０の外周縁から高圧の空気が径外方に吹き出される。このため、吸込み口１５と羽根車１０の外周部では圧力差が生じ、この圧力差によって、羽根車１０の外周縁から吹き出された空気の一部が環状シュラウド１１とフロントプレート３１との間の隙間（空間）から羽根車１０の内周側に向かう逆流が生じる。この逆流は環状シュラウド１１とフロントプレート３１との間の隙間を通って、環状のシュラウド１１の円筒部１４とフロントプレート３１の開口周縁との間の隙間Ｌ１を通過するが、この隙間Ｌ１が僅かな隙間のため、通過する際の抵抗が大きくなり、流れを遮る。

そして、隙間Ｌ１を通過した空気の流れは、フロントケース２８の凹部３０によって、フロントプレート３１とフロントケース２８との間に大きな空間を形成しているため、隙間Ｌ１を通過した空気（逆流）の流れの一部がこの空間（環状の凹部３０）に分流し渦流となって矢印のように旋回する。この渦流によって逆流としての流量が大幅に抑制される。さらにフロントケース２８の円筒部２９と環状のシュラウド１１の円筒部１４との間に形成された僅かな隙間Ｌ２によって、この隙間Ｌ２を通過する際の抵抗がさらに大きくなり、逆流を遮る。このような構成によって吸込み口１５に向かう逆流を抑制し、その結果、騒音を抑制することができる。

フロントプレート３１とフロントケース２８との間に形成した環状の凹部３０からなる空間の軸方向の寸法は遠心ファンの薄型化が要求されているため、その要求に許容される寸法に設定し、半径方向の寸法は円筒部２９からフロントケース２８の外周縁まで半径方向における長さの５０％以上となるように設定されている。この空間が小さいと隙間Ｌ１を通過した空気の流れの一部の分流が十分でなく、効果が作用しない。このため、必要とされる騒音値の要求仕様に合わせて調整する必要がある。

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。

１ 遠心ファン
２ モータ
１０ 羽根車
１１ 環状シュラウド
１４ 環状シュラウドの円筒部
１７ 環状の凹部
２０ ケーシング
２１ 上ケーシング
２２ 下ケーシング
２３ 支柱
２５ 凹部
２８ フロントケース
２９ フロントケースの円筒部
３１ フロントプレート

Claims (2)

1. 上ケーシングと下ケーシングとからなるケーシングと、前記上ケーシングと下ケーシングの間に収納される羽根車と、前記下ケーシングに装着され前記羽根車を回転させるためのモータと、を有し、前記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出し口から外方に向けて排出する遠心ファンであって、
   前記上ケーシングが、フロントプレートとフロントケースから構成され、前記フロントケースの開口周縁に形成された円筒部が前記羽根車の環状シュラウドの開口の内側に配置され、
   前記フロントケースの開口周縁に形成された円筒部の外周には環状の凹部を有し、前記凹部は前記フロントプレートと前記フロントケースとの間で空間を形成し、
   前記環状シュラウドの上端部に形成された円筒部は、前記フロントプレートの開口と前記フロントケースの円筒部の間に配置されており、
   前記環状シュラウドの円筒部と前記フロントプレートの開口周縁との間に隙間Ｌ１と、前記フロントケースの円筒部と前記環状シュラウドの円筒部との間に隙間Ｌ２とがそれぞれ形成されている、ことを特徴とする遠心ファン。
2. 前記隙間Ｌ１は、前記隙間Ｌ２とほぼ等しいことを特徴とする請求項１に記載の遠心ファン。

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