JP2017096225A - 遠心ファン - Google Patents

Abstract

【課題】樹脂材料の削減を図ることで、コストを低減した遠心ファンを提供する。
【解決手段】上ケーシング３と下ケーシング４の間にインペラ８が配置された構造を有する遠心ファン１であって、上ケーシング３の外周には、径方向外側に向かって突出し、下ケーシング４との結合に利用される円筒状の部分である支柱７を有したフランジ部４１が設けられ、支柱７と上ケーシングの間には、軸方向に立設し径方向に延在する径方向リブ４１ｂが形成され、フランジ部４１の側壁と上ケーシングの側壁３ｃとの間には、周方向に延在する周方向リブ４１ａが形成されている。
【選択図】図１

Description

本発明は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、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インペラを収納し、インペラの回転に伴って吸い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ファンが知られている（例えば、特許文献１参照）。

図６は、特許文献１に記載の遠心ファン１００で、四角形のケーシング１２０が上ケーシング１２１と下ケーシング１２２からなり、上ケーシング１２１と下ケーシング１２２の間にインペラ１３０を収納している。インペラ１３０は環状のシュラウド１３１を備えている。インペラ１３０の高速回転により、吸込み口１１０から吸い込まれた空気は、羽根１３５の間を通過してインペラ１３０の外周から外方に吹き出され、上ケーシング１２１と下ケーシング１２２の間の側面に形成された吹出し口１１１から外方に向けて排出される。

特開２０１２−２０７６００号公報

遠心ファンはそのコスト低減の要望が求められている。特許文献１に記載された遠心ファンのケーシングを構成する上ケーシング１２１は樹脂で形成されているが、遠心ファンのコスト低減において、樹脂材料の低減を図る必要がある。

本発明は、樹脂材料の削減を図ることで、コストを低減した遠心ファンを提供することを目的とする。

請求項１に記載の発明は、第１のケーシングと第２のケーシングの間にインペラが配置された構造を有する遠心ファンであって、前記第１のケーシングの外周には、径方向外側に向かって突出し、前記第２のケーシングとの結合に利用される円筒状の部分を有したフランジ部が設けられ、前記円筒状の部分と前記第１のケーシングの間には、軸方向に立設し径方向に延在する径方向リブが形成され、前記フランジ部の側壁と前記第１のケーシングの側壁との間には、周方向に延在する周方向リブが形成されていることを特徴とする遠心ファンである。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記円筒状の部分は、前記第２のケーシングの方向に延在し、前記円筒状の部分によって前記第１のケーシングと第２のケーシングの間の隙間の寸法が決定され、前記隙間に前記インペラが回転可能な状態で保持されていることを特徴とする。

請求項３に記載の発明は、請求項１または２に記載の発明において、前記円筒状の部分に前記第１のケーシングと前記第２のケーシングとを結合する締結部材が固定されていることを特徴とする。

請求項４に記載の発明は、請求項１乃至３のいずれか一項に記載の発明において、前記第１のケーシングは、軸方向に立設し径方向に延在するリブと軸方向に立設し周方向に延在するリブとが格子状に設けられた補強構造を有することを特徴とする。

請求項５に記載の発明は、請求項１乃至４のいずれか一項に記載の発明において、前記周方向リブは、軸方向において、前記フランジ部の側壁の略中央に位置していることを特徴とする。

本発明によれば、樹脂材料が削減され、コストを低減した遠心ファンが得られる。

実施形態の遠心ファンの分解斜視図である。 図１に示す遠心ファンの断面図である。 図２に示す遠心ファンの部分拡大図である。 図１に示す上ケーシングの平面図である。 図４に示す上ケーシングの側面図である。 従来の遠心式ファンを示す図である。

（１）遠心ファンの基本構造について
図１には、実施形態の遠心ファン１の断面図が示されている。図２には、遠心ファン１の分解斜視図が示されている。図３には、図１の一部を拡大した断面図が示されている。遠心ファン１の基本構造は、特許文献１に記載された構造と略同じである。遠心ファン１は、ケーシング２を備えている。ケーシング２は、上ケーシング３と下ケーシング４から構成されている。上ケーシング３と下ケーシング４の間にインペラ８が回転可能状態で収納されている。インペラ８の回転に伴って吸い込み口３５から吸入した空気が羽根１０の間を通過して上ケーシング３と下ケーシング４の間に介装された支柱７を除いた側面に形成された吹き出し口３６からケーシング２の外方に向けて排出される。

インペラ８は、モータ２１によって駆動され回転する。モータ２１はアウターロータ型のブラシレスＤＣモータであり、モータベース５に形成した凹部５ａの底面に装着されている。モータ２１は、ステータ２２を備えている。ステータ２２は、軸受保持部２６の外側に固定されている。ステータ２２は、ステータコア２３を備えている。ステータコア２３は、電磁鋼板等の磁性材料で構成される薄板状のコアを所定枚数、積層した構造を有している。コアは、環状ヨークから径外方に延在する複数のティース（図３では６個のティースを有している）を有している。

ステータコア２３の軸方向両側には、樹脂製の上インシュレータ２４ａと下インシュレータ２４ｂからなるインシュレータ２４が装着されている。インシュレータ２４を介してステータコア２３のティース（極歯）には、コイル２５が巻回されている。軸受保持部２６をステータコア２３の中央に形成された開口に嵌合させることで、軸受保持部２６の外側にステータ２２が配設されている。

モータ２１の下インシュレータ２４ｂには回路基板３０が装着されている。回路基板３０は凹部５ａの中に収納されている。軸受保持部２６の内側には軸受２７、２８が装着され、軸受２３７と２８は、シャフト１６を回転可能に支持している。ロータ１５は、シャフト１６と、シャフト１６に装着されたボス１７部と、ボス部１７に装着されたカップ状態のロータヨーク１８と、ロータヨーク１８の内側に固着された環状のマグネット１９と、から構成されている。ロータヨーク１８はボス部１７にカシメ固着されている。

インペラ８は、環状のシュラウド９と複数の羽根１０と円板状の主板１１から構成されている。羽根１０と主板１１は樹脂の射出成型で一体に成形されている。羽根１０は、主板１１から軸方向に立設し、回転方向に対して後向きに湾曲傾斜した形状を有し、回転方向に対して後向き羽根（いわゆる、ターボ型）を構成している。羽根１０は全て同じ形状である。羽根１０と環状のシュラウド９との結合は例えば超音波溶着によって接合されている。環状のシュラウド９の上面は２箇所の段部を有し、各段部は平面で、各段部の間は傾斜面を形成し、環状のシュラウド９の軸方向上端には環状の突起部９ａが形成されている。この上段部の平面によって羽根１０と環状のシュラウド９とを超音波溶着で結合する際、強固な溶着が得られるようになっている。環状のシュラウド９の軸方向上端に形成された環状の突起部９ａの頂部は上ケーシング３の下面に形成された環状の凹部（溝）３ｆの中に位置し、上ケーシング３で覆われている。

インペラ８の主板１１は、内周側と外周側との間に傾斜面１１ａを有している。つまり、インペラ８の内周側は軸方向上方に位置し、インペラ８の外周側は軸方向下方に位置し、この内周側と外周側との間に傾斜面１１ａを有している。インペラ８とロータ１５は、以下のようにして結合されている。まず、環状のフランジ２０がロータヨーク１８の外周面に、例えば抵抗溶接にて溶着されている。他方で、主板１０の内周側の下面には一体成形にて形成したピン（図示省略）が設けられ、このピンをフランジ２０に形成した貫通穴に嵌合させ、ピンの先端を熱で潰して熱カシメすることで両者が結合され、ロータ１５にインペラ８が装着されている。

図４には、上ケーシング３の上面図が示され、図５には、上ケーシングの側面図が示されている。上ケーシング３は軸方向の長さの短い円筒状の形状を有し、外周部には径外方に延在するフランジ部４１が４箇所、形成されている。フランジ部４１の軸方向両端面にはそれぞれ軸方向に突出する円筒状の突出部が形成され、下側の円筒状の突出部は支柱７となっている。上側の円筒状の突出部は、突出部４１ｃとなっている。突出部４１ｃの外周からは上ケーシング３の側壁に向けて径方向に延在する径方向リブ４１ｂが立設して形成されている。また、フランジ部４１の側壁（径方向に延在する壁面）の両側からは、上ケーシング３の側壁３ｃに向けて周方向に延在する周方向リブ４１ａがそれぞれ形成されている。径方向リブ４１ｂ及び周方向リブ４１ａによってフランジ部４１は、上ケーシング３に対して歪みや捻じれが生じないように補強されている。

上ケーシング３の上面側で、吸込み口３５の外側には複数の凹部３ａ（肉盗み部分）が形成されており、その間には吸込み口３５の中心から放射状に均等の角度でリブ３ｄが形成されており、また半径方向にも同心状に環状のリブ３ｅが複数列で形成されている。この上ケーシング３の上面に形成されたリブ３ｄ、３ｅは格子状に形成され上ケーシング３を補強している。

上ケーシング３、フランジ部４１、上側の円筒状の突出部４１ｃ、下側の円筒状の突出部（支柱７）、径方向リブ４１ｂ及び周方向リブ４１ａ、上ケーシング３の上面のリブ３ｄ、３ｅは樹脂の射出成型で一体に成形されている。また、上ケーシング３の外径はインペラ８（環状のシュラウド９）の外径より大径に設定されている。

上ケーシング３の環状の突起部３ｂの下面（インペラの環状のシュラウド９に対向する面）には環状の凹部（溝）３ｆが形成されており、環状のシュラウド９の軸方向上端に形成された環状の突起部９ａの頂部は、上記環状の凹部（溝）３ｆの中に位置し、周囲に隙間を有した状態で上ケーシング３によって覆われている。ここで、環状シュラウド９の突起部９ａの側面と上ケーシング３との間に形成された隙間でラビリンスシール構造が構成されている。このラビリンスシール構造によってインペラ８の外周から吹き出された空気の一部が吸込み口３５に逆流することが防止されている。

上ケーシング３と下ケーシング４の結合は、上ケーシング３と下ケーシング４の間に支柱７を介装し、支柱７をねじ等の締結部材で締結することで行われている。具体的には、上ケーシング３と下ケーシング４の位置を合わせた後に、貫通孔５ｄと６ｄを介して支柱７に形成した下穴にタッピンねじ４０をねじ込ませ締め付けることで、上ケーシング３と下ケーシング４が結合されている。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４側からねじ（またはボルト）を貫通孔に挿通し、上ケーシング３側からナットで固定する構成であってもよい。

下ケーシング４は、金属製（例えば、鉄板）のモータベース５と、樹脂製のベースプレート６とから構成されており、両者を重ね合わせて下ケーシング４が形成されている。モータ８は、モータベース５に形成した凹部５ａの底面に装着されている。ベースプレート６の外周端の４箇所に下方に延在する側部６ａが形成されており、この側部６ａの内側がモータベース５の４辺の外周に当接し、位置決めが行われている。

回路基板３０にはモータ２１を駆動制御するための部品や制御ＩＣなどの電子部品３１が実装されている。このため、限られた空間で回路基板３０に実装された電子部品３１とインペラ８との接触を防止するために、主板１１には傾斜面１１ａが形成されており、この傾斜面１１ａの位置に電子部品３１の一部が収容されている。この構造により、電子部品３１とインペラ８との接触が防止できると共に、軸方向の薄型化が図られている。

（２）実施形態の特徴について
遠心ファン１は、上ケーシング３と下ケーシング４の間にインペラ８が配置された構造を有する遠心ファン１であって、上ケーシング３の外周には、径方向外側に向かって突出し、下ケーシング４との結合に利用される円筒状の部分である支柱７を有したフランジ部４１が設けられ、支柱７と上ケーシングの間には、軸方向に立設し径方向に延在する径方向リブ４１ｂが形成され、フランジ部４１の側壁と上ケーシングの側壁３ｃとの間には、周方向に延在する周方向リブ４１ａが形成されている。

径方向リブ４１ｂと周方向リブ４１ａによって、上ケーシング３に対するフランジ部４１の一体強度を高く確保でき、上ケーシング３に対してフランジ部４１が傾いたり歪んだりすることを防止した構造が得られる。

周方向リブ４１ａは、上ケーシング３のフランジ部４１の側壁の両側から上ケーシング３の側壁３ｃに向けてそれぞれ形成されている。この周方向リブ４１ａは、軸方向において、フランジ部４１の側壁の略中央に位置するように形成されている。この構造によれば、周方向リブ４１ａによってフランジ部４１の周方向における補強が行われる。

図４に示すように、周方向リブ４１ａは、吸込み口３５の中心と突出部４１ｃの中心を結ぶ線に対して、それぞれ周方向にθ＝４５°未満の範囲に位置されている。θの値は、それぞれ周方向にθ＝３０°未満の範囲に位置することが好ましく、補強強度を確保できる範囲で狭い範囲に形成する方が、支柱７を締結した際、フランジ部４１の変形、ひいては上ケーシング３の変形を防止する効果が得られる。

支柱７は、下ケーシング４の方向に延在し、支柱７によって上ケーシング３と下ケーシング４の間の隙間の寸法が決定され、この隙間にインペラ８が回転可能な状態で保持されている。また、支柱７の部分に締結部材（例えばタッピングねじ４０）がねじ込まれ固定されることで上ケーシング３と下ケーシング４とが結合している。また、上ケーシング３は、軸方向に立設し径方向に延在するリブ３ｄと軸方向に立設し周方向に延在するリブ３ｅとが格子状に設けられた補強構造を有する。

以上の構造によれば、樹脂の使用量を削減しつつ、フランジ部４１の上ケーシング３に対する一体性を高くでき、上ケーシング３の構造を強固なものとできる。すなわち、上ケーシング３が必要とする樹脂の量を抑えつつ、フランジ部４１や上ケーシング３の変形が生じ難い構造が得られる。このため、インペラ８が上ケーシング３に接触することが防止でき、接触による異常音や、接触による負荷の増加によってインペラ８を回転させるためのモータ２１の駆動電流の増加が防止される。

Claims (5)

1. 第１のケーシングと第２のケーシングの間にインペラが配置された構造を有する遠心ファンであって、
   前記第１のケーシングの外周には、径方向外側に向かって突出し、前記第２のケーシングとの結合に利用される円筒状の部分を有したフランジ部が設けられ、
   前記円筒状の部分と前記第１のケーシングの間には、軸方向に立設し径方向に延在する径方向リブが形成され、
   前記フランジ部の側壁と前記第１のケーシングの側壁との間には、周方向に延在する周方向リブが形成されていることを特徴とする遠心ファン。
2. 前記円筒状の部分は、前記第２のケーシングの方向に延在し、
   前記円筒状の部分によって前記第１のケーシングと第２のケーシングの間の隙間の寸法が決定され、
   前記隙間に前記インペラが回転可能な状態で保持されていることを特徴とする請求項１に記載の遠心ファン。
3. 前記円筒状の部分に前記第１のケーシングと前記第２のケーシングとを結合する締結部材が固定されていることを特徴とする請求項１または２に記載の遠心ファン。
4. 前記第１のケーシングは、
   軸方向に立設し径方向に延在するリブと軸方向に立設し周方向に延在するリブとが格子状に設けられた補強構造を有することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の遠心ファン。
5. 前記周方向リブは、軸方向において、前記フランジ部の側壁の略中央に位置していることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の遠心ファン。
   
   

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