JP2016205274A - 双方向軸流ファン装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】双方向軸流ファン装置1は、正逆回転可能なモータ20と、複数の羽部32を有してモータ20により回転駆動される動翼部材30と、モータ20が取り付けられる取付部15、通風孔12が形成される枠部11、および取付部15と枠部11とを連結する複数のスポーク部16を有して通風孔12内で複数の羽部32が回転するケーシングと、を有する。複数のスポーク部16は、モータ20の正転時の排気側において取付部15と枠部11とを連結する。枠部11についての通風孔12による内周面は、正転時の排気側が正転時の吸気側より大径となるように多段形状に形成される。複数の羽部32の外周縁32aについての正転時の排気側の頂部32bと枠部11の内周面との間隔は広がっている。
【選択図】 図2
Description
たとえば双方向軸流ファン装置では、ベンチュリケーシング内にモータを配置するために複数のスポークが使用される。そして、この複数のスポークは、正転時の送風特性を悪化させないように、動翼部材についてのモータの正転時の排気側に配置される。このようなベンチュリケーシング内において動翼部材を逆転させた場合、動翼部材は複数のスポークの間から空気を吸うことになり、複数のスポークの周囲で乱れた気流を吸うことになる。その結果、逆転時の送風音が大きくなるなどの課題が生じる。
しかも、枠部の内周面を多段形状に形成し、これにより正転時の排気側を正転時の吸気側より大径化している。よって、仮にたとえば枠部の内周面を全体的に大径化した場合のように正転時の静圧が低下することはない。
また、枠部の内周面についての正転時の排気側、すなわち逆転時の吸気側を大径化しているので、逆転時の吸気側に複数のスポーク部が設けられているにもかかわらず、逆転時の静圧を改善できる。逆転時の静圧特性を、正転時の静圧特性に近づけることができる。
このように、本発明では、逆転時の静圧特性を正転時の静圧特性に近づけるように改善しつつ、これら正転時の静圧特性および逆転時の静圧特性に対して大きな影響が生じないように逆転時の送風音を改善することができる。
図2は、図1の実施形態の双方向軸流ファン装置1の部分断面による説明図である。図2には、双方向軸流ファン装置1の上半分の断面が図示されている。
図1および図2に示す双方向軸流ファン装置1は、ベンチュリケーシング10の通風孔12内で動翼部材30をモータ20により正逆に回転駆動することにより、通風孔12の一方側から他方側へ送風し且つ他方側から一方側へ送風するものである。このようにベンチュリケーシング10の通風孔12の一方側は、正転時には吸気側となり、反転時には排気側となる。また、ベンチュリケーシング10の通風孔12の他方側は、正転時には排気側となり、反転時には吸気側となる。
枠部11は、略筒状または略円環形状に形成される。枠部11を略円環形状とすることにより、枠部11を同心に貫通する通風孔12が形成される。略円環形状の枠部11には、複数の固定孔13が形成され、枠部11の外周には一対のフランジ部14が立設される。固定孔13は、略円環形状の枠部11の一方側の面から他方側の面にわたって貫通する。この固定孔13にたとえばネジを挿入することより、ベンチュリケーシング10をたとえば他の筐体等に取り付けることができる。
取付部15は、たとえば円板形状に形成される。取付部15は、たとえばモータ20の外周と同サイズに形成されてよい。
スポーク部16は、通風孔12内の空気の流れを妨げ難くするために細い棒状に形成される。本実施形態のスポーク部16は、湾曲して形成されている。
そして、複数のスポーク部16および取付部15は、正転時の排気側である他方側において取付部15と枠部11とを連結する。また、取付部15は、通風孔12の中心において通風孔12と同軸に配置される。
ステータコイル26に通電することにより、ステータコア25に発生する磁界とロータマグネット24の磁界とが反発および吸引し、ロータマグネット24、ロータヨーク21および回転軸22が回転する。ステータコイル26に流す電流の方向を切り替えることにより回転方向が逆転する。これにより、モータ20は正逆回転する。
たとえばモータ20が正回転することにより、ベンチュリケーシング10の通風孔12の一方側から他方側へ向かう気流を生成できる。この場合、回転する動翼部材30の吸気側には、複数のスポーク部16といった吸気を妨げるものがないので、乱れがない空気流を生成し、それをベンチュリケーシング10の通風孔12の他方側へ排気することができる。
これに対して、モータ20が逆回転する場合、回転する動翼部材30の吸気側には、複数のスポーク部16といった吸気を妨げるものが存在する。このため、複数のスポーク部16により乱れた気流を吸気し、この乱れた気流をベンチュリケーシング10の通風孔12の一方側へ排気することになる。その結果、逆転時の送風音が大きくなり、逆転時の静圧特性も低下する。
このように正逆回転可能な双方向軸流ファン装置1では、逆転時の静圧特性や送風音といった送風特性を改善することが求められている。
以下、本発明の実施形態について説明する。
そして、小径部42と大径部44とは、同軸に形成される。これにより、枠部11の内周面には、二段の多段形状に形成される。
そして、このように小径部42と大径部44との間に中間テーパ部43を設けることにより、仮にたとえば小径部42と大径部44とを直接に連結させた場合のように、回転軸22の延在方向に対して垂直に立つ壁面や、内径が急激に変化する部分が形成されなくなる。
開口テーパ部41による円弧状の内面と小径部42の内面とは連続的な面となる。
そして、開口テーパ部41により枠部11の一方側に形成される開口と、大径部44により枠部11の他方側に形成される開口とを略同サイズに揃えることができる。
このため、複数のスポーク部16が存在しない一方側の開口から吸気される空気は、開口テーパ部41により広がった開口から負圧により効率よく集められ、小径部42による均一サイズの内周面の内側を滑らかに通過し、その後、最少間隔部分Gminを通過して、大径部44により広がったサイズの内周面において大きな通気抵抗を受けることなく他方側の開口から広がって吹き出される。その結果、正転時の気流は、他方側の開口の手前に設けられた複数のスポーク部16により大きく乱されることなく、高い静圧で送風されることになる。
このため、他方側の開口から吸気される空気は、複数のスポーク部16が存在しているにもかかわらず大径部44により開口面積が広がった開口から負圧により大きく乱されることなく効率よく集められる。その後、最少間隔部分Gminを通過して、小径部42による均一サイズの内周面の内側を滑らかに通過し、開口テーパ部41により広がった開口から広がって吹き出される。その結果、逆転時の気流は、複数のスポーク部16が吸気側に配置されているにもかかわらずそれにより大きく乱されることなく、良好な静圧で送風されることになる。
図3は、比較例の双方向軸流ファン装置1の斜視図である。
図4は、図3の比較例の双方向軸流ファン装置1の部分断面による説明図である。図4には、双方向軸流ファン装置1の上半分の断面が図示されている。
図3および図4に示す比較例の双方向軸流ファン装置1は、本実施形態の双方向軸流ファン装置1と比べて、ベンチュリケーシング10の枠部11の内周面の形状が異なる。
なお、実施形態との対比がしやすいように、比較例についての実施形態に対応する部分には、同一の名称および符号を用いる。
大テーパ部51は、他方側の開口から小径部42側へ向かって半径が小さくなるように直線状に傾斜した内周面を有する。大テーパ部51の傾斜角度は、中間テーパ部43の傾斜角度より小さい。また、大テーパ部51は、羽部32の外周縁32aについての正転時の排気側の頂部32bの外側に位置する。その結果、羽部32の外周縁32aについての正転時の排気側の頂部32bと枠部11の内周面との間隔は、実施形態のものより狭い。
また、羽部32についての他方側の縁32cは、縁32cの外周端である頂部32bが一方側へ寄るように湾曲している。これにより、本実施形態と同様に、該縁32cの延長線は、大テーパ部51の傾斜した内周面に対して略垂直な角度で交叉する。
このように図3および図4に示す比較例の双方向軸流ファン装置1では、羽部32の外周縁32aについての正転時の排気側の頂部32bと枠部11の内周面との間隔を広げ、羽部32についての他方側の縁32cを大テーパ部51の内周面に対して略垂直に立てている。よって、この比較例の双方向軸流ファン装置1であっても、仮にたとえば枠部11の内周面を小径部42と同径の直線状の内周面のみで形成した場合と比べて、逆転時の送風特性が改善されている。
図5には、逆転時の最大風量、逆転時の最大静圧、逆転の回転速度、逆転時の音圧レベル、逆転時の消費電力が比較して図示されている。
そして、同図に示すように、本実施形態の逆転時の最大風量および最大静圧は、比較例のものと略同じ値である。
また、同一の回転速度とした場合の逆転時の音圧レベルは、比較例のものと比べて3dBも低下している。しかも、同一の回転速度での逆転時の消費電力は比較例のものと略同じ値である。
図6の横軸は逆転時の風量であり、縦軸は逆転時の静圧である。
そして、同図に示すように、実施形態の逆転時の風量静圧特性は、比較例の逆転時の風量静圧特性と略同じである。
しかも、枠部11の内周面を多段形状に形成し、これにより正転時の排気側を正転時の吸気側より大径化している。よって、仮にたとえば枠部11の内周面を全体的に大径化した場合のように正転時の静圧が低下してしまうことはない。
また、枠部11の内周面についての正転時の排気側、すなわち逆転時の吸気側を大径化しているので、逆転時の吸気側に複数のスポーク部16が設けられているにもかかわらず、逆転時の静圧を改善できる。逆転時の静圧特性を、正転時の静圧特性に近づけることができる。
このように、本実施形態では、逆転時の静圧特性を正転時の静圧特性に近づけるように改善しつつ、これら正転時の静圧特性および逆転時の静圧特性に対して大きな影響が生じないように逆転時の送風音を改善することができる。
この他にもたとえば、大径部44と小径部42とを直接的に連結してもよい。この場合でも、枠部11の内周面は多段形状となり、複数の羽部32の外周縁32aについての正転時の排気側の頂部32bと枠部11の内周面との間隔を広げることにより、静音特性を含む逆転時の送風特性を改善することを期待できる。
この他にもたとえば、羽部32の正転時の排気側である他方側の縁32cは、回転軸22に対して略垂直に立ててもよい。この場合でも、枠部11の内周面を正転時の排気側が正転時の吸気側より大径となるように多段形状とし、且つ、複数の羽部32の外周縁32aについての正転時の排気側の頂部32bと枠部11の内周面との間隔を大径部44により広げることにより、静音特性を含む逆転時の送風特性を改善することを期待できる。
この他にもたとえば、開口テーパ部41を無くして小径部42をそのまま一方側の開口としてもよい。この場合でも、枠部11の内周面を正転時の排気側が正転時の吸気側より大径となるように多段形状とし、且つ、複数の羽部32の外周縁32aについての正転時の排気側の頂部32bと枠部11の内周面との間隔を大径部44により広げることにより、静音特性を含む逆転時の送風特性を改善することを期待できる。
この他にもたとえば、モータ20は、円筒形状のステータコア内で回転軸22を有するロータが回転するインナロータ型のものでもよい。また、回転するロータは、永久磁石によるロータマグネット24ではなく、ロータコアにロータコイルが巻き付けられていてもよい。
10…ベンチュリケーシング(ケーシング)
11…枠部
12…通風孔
13…固定孔
14…フランジ部
15…取付部
16…スポーク部
20…モータ
21…ロータヨーク
22…回転軸
23…ベアリング部材
24…ロータマグネット
25…ステータコア
26…ステータコイル
30…動翼部材
31…カップ部
32…羽部
32a…外周縁
32b…頂部
32c…縁
41…開口テーパ部
42…小径部
43…中間テーパ部
44…大径部
51…大テーパ部
Claims (4)
- 正逆回転可能なモータと、
複数の羽部を有して前記モータにより回転駆動される動翼部材と、
前記モータが取り付けられる取付部、通風孔が形成される枠部、および前記取付部と前記枠部とを連結する複数のスポーク部を有して前記通風孔内で複数の前記羽部が回転するケーシングと、
を有し、
複数の前記スポーク部は、前記モータの正転時の排気側において前記取付部と前記枠部とを連結し、
前記枠部についての前記通風孔による内周面を正転時の排気側が正転時の吸気側より大径となるように多段形状に形成して複数の前記羽部の外周縁についての正転時の排気側の頂部と前記枠部の内周面との間隔を広げている、
双方向軸流ファン装置。 - 前記枠部についての前記通風孔による内周面は、正転時の吸気側の小径部、正転時の排気側の大径部、および前記小径部と大径部との間の中間テーパ部を有し、
前記中間テーパ部が、複数の前記羽部の外周縁についての正転時の排気側の前記頂部の外側に位置する、
請求項1記載の双方向軸流ファン装置。 - 各前記羽部の正転時の排気側の縁は、回転する前記動翼部材の中心側より外側が正転時の吸気側へ寄るように湾曲している、
請求項2記載の双方向軸流ファン装置。 - 前記枠部についての前記通風孔による内周面は、前記小径部についての正転時の吸気側に、前記枠部の正転時の吸気側の開口を広げる開口テーパ部を有する、
請求項2または3記載の双方向軸流ファン装置。
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