JP2020133584A - 遠心ファン - Google Patents
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Abstract
【課題】騒音が低減する。【解決手段】遠心ファン1は、シャフト111を有しシャフト111を回転させるモータ10と、シャフト111に装着されていてシャフト111とともに回転するインペラ30と、インペラ30の一方を覆う第1ケース41と、第1ケース41と組み合わせることによりインペラ30の他方を覆う第2ケース42と、第1ケース41に設けられていて第1ケース41と第2ケース42との間の空間44に連通している吸込口412と、第1ケース41と第2ケース42との間に形成されていて空間44と連通している吹出口45と、第2ケース42の外周縁部426に形成されている切欠部427と、を備える。【選択図】図1
Description
本発明は、遠心ファンに関する。
従来、遠心ファンとしては、例えば、空気を吸い込むための開口を有する第1ケース部と第2ケース部の間にインペラを収納し、第1ケース部の外周部と第2ケース部の外周部との間にはインペラから吹出された空気をケースの外方に向けて排出する吹出口が形成されているものが知られている(特許文献1参照)。
ところで、遠心ファンでは、インペラから吹き出された高圧の空気が、ケースの全周方向に排出され、第1ケース部の外周部と第2ケース部の外周部との間に形成された流路を通過してケースの吹出口から外部に吹き出される。ここで、従来の遠心ファンでは、このような高圧の空気が、ケースの吹出口から外方に吹き出される際に急激に流路が拡大するため、吹出口の付近において生じる不安定な空気の渦により騒音が発生しやすかった。
本発明は、上述の課題を一例とするものであり、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。
上記目的を達成するために、本発明に係る遠心ファンは、シャフトを有し前記シャフトを回転させるモータと、前記シャフトに装着されていて前記シャフトとともに回転するインペラと、前記インペラの一方を覆う第1ケースと、前記第1ケースと組み合わせることにより前記インペラの他方を覆う第2ケースと、前記第1ケースに設けられていて前記第1ケースと前記第2ケースとの間の空間に連通している吸込口と、前記第1ケースと前記第2ケースとの間に形成されていて前記空間と連通している吹出口と、前記第2ケースの外周の縁部に形成されている切欠部と、を備える。
本発明の一態様に係る遠心ファンにおいて、前記縁部は、前記インペラの外周側の縁部よりも外側に設けられていて、前記切欠部は、前記縁部から内周側に凹形状に形成されている。
本発明の一態様に係る遠心ファンにおいて、前記インペラの周方向に沿って複数設けられている。
本発明の一態様に係る遠心ファンにおいて、前記縁部と前記切欠部は、前記インペラの周方向に沿って所定の範囲で交互に設けられている。
本発明に係る遠心ファンによれば、騒音を低減することができる。
以下、本発明の実施の形態に係る遠心ファンについて図面を参照しながら説明する。
図1は、本発明の実施形態に係る遠心ファン1の構成を概略的に示す断面図である。また、図2は、遠心ファン1の第2ケース42の構成を概略的に示す正面図である。
以下の説明では、便宜上、軸線x方向において矢印a方向を上側aとし、矢印b方向を下側bとする。また、軸線xに垂直な径方向において、軸線xから遠ざかる方向(図1の矢印c方向)を外周側cとし、軸線xに向かう方向(図1の矢印d方向)を内周側dとする。以下の説明では、便宜上、図1に示す方向を遠心ファン1の側面とする。また、以下の説明では、便宜上、遠心ファン1を上側aから下側bに向かって見る方向を正面、下側bから上側aに向かって見る方向を底面とする。
図1に示すように、本実施の形態に係る遠心ファン1は、シャフト111を有しシャフト111を回転させるモータ10と、シャフト111に装着されていてシャフト111とともに回転するインペラ30と、インペラ30の一方を覆う第1ケース41と、第1ケース41と組み合わせることによりインペラ30の他方を覆う第2ケース42と、第1ケース41に設けられていて第1ケース41と第2ケース42との間の空間44に連通している吸込口412と、第1ケース41と第2ケース42との間に形成されていて空間44と連通している吹出口45と、第2ケース42の外周の縁部(外周縁部426)に形成されている切欠部427と、を備える。以下、遠心ファン1の構成及び動作を具体的に説明する。
[遠心ファンの構成]
遠心ファン1は、ともに樹脂製の第1ケース41及び第2ケース42から構成されるケーシング40を備える。遠心ファン1は、ケーシング40の内部にモータ10及びインペラ30が収納されている。
遠心ファン1は、ともに樹脂製の第1ケース41及び第2ケース42から構成されるケーシング40を備える。遠心ファン1は、ケーシング40の内部にモータ10及びインペラ30が収納されている。
モータ10は、アウターロータ型のブラシレスDC(Direct Current)モータである。モータ10は、シャフト111と、軸受ホルダ112と、軸受113と、ステータ114と、ロータマグネット115と、ロータヨーク116とを備える。
シャフト111は、軸線x方向を長手方向として配置されている棒状部材である。軸受ホルダ112は、シャフト111の外周側cに設けられている中空円筒状の部材である。軸受ホルダ112は、例えば金属製である。軸受ホルダ112は、第2ケース42に形成されている凹状の軸受保持部423の中央に固定されている。軸受113は、軸受ホルダ112の内側に装着されている。軸受113は、例えば玉軸受など、適宜な種類のものを用いることができる。軸受113は、軸受ホルダ112に例えば2個設けられていて、この一対の軸受113により、シャフト111を支持している。
ステータ114は、第2ケース42に固定されている軸受ホルダ112の外周側cに嵌着されている。ステータ114は、例えば、複数の電磁鋼板を積層して形成されたステータコアと、ステータコアに設けられたインシュレータと、インシュレータを介してステータコア上に巻回されたコイルと、を備えている。ロータマグネット115は、例えばインペラ30に取り付けられたロータヨーク116の内周面に取り付けられている。
インペラ30は、上述のようにケーシング40の内部に収納されている。インペラ30は、例えば樹脂製であり、主板31と、シュラウド32と、複数の羽根33、モータ収容部34、ハブ35、軸孔36、縁部37、流路38、及びインペラ吹出口39を備える。
主板31は、インペラ30が回転運動するのに適した形状、例えば軸線xに沿った方向から見て円盤状に形成される。図1に示すように、主板31は、インペラ30の側面方向から見て例えば外周側cが板状である。また、主板31は、内周側dの部分が、例えば上側aに凸の形状に構成されている。
主板31における上側aに凸の形状の部分は、モータ10の構成要素を収容するためのモータ収容部34である。モータ収容部34におけるインペラ30の回転中心位置には、インペラ30をシャフト111に対して回転可能に支持するために、ハブ35と軸孔36とが設けられている。なお、主板31の正面視の形状及び側面視の形状は、インペラ30の回転運動に適した形状であれば、上述の例に限定されない。主板31の正面視の形状は、例えば円盤状の一部が変形して切り欠きや突起が設けられた略円盤状であってもよい。また、主板31の側面視の形状は、例えば板状の一部が変形して凹凸が設けられた略板状であってもよい。
シュラウド32は、主板31を上側aから覆うように取り付けられている。シュラウド32は、主板31のほぼ全面を覆う形状を有し、例えば正面視において円盤状または略円盤状に形成される。シュラウド32は、図1に示される正面と正面の反対側の面である底面とを有する。シュラウド32の底面は主板31の正面と対向する。シュラウド32の中心部分には、開口部321が設けられる。
開口部321は、シュラウド32の正面と底面とを貫通する孔である。開口部321は、インペラ30が回転する際に主板31とシュラウド32と複数の羽根33により囲まれるインペラ30の内部への空気の取り入れ口(吸引口)となる。
羽根33は、主板31とシュラウド32との間に複数配置されている。羽根33は、例えば全て同じ形状の後向き羽根である。つまり、羽根33は、正面視の形状が所定の方向、例えばシャフト111が回転する方向に対して後ろ向きに傾斜している。羽根33の正面視の形状は、詳細には、シャフト111が回転する方向に対して逆向きに湾曲している。羽根33は、主板31とシュラウド32との間において、周方向に均等配置されている。また、羽根33は、シュラウド32からシャフト111の長手方向(上側a方向)に延びている。なお、複数の羽根33の周方向における配置の間隔や形状は、上述の例に限定されない。
流路38は、主板31とシュラウド32とが重ね合わせられることにより、主板31とシュラウド32との間に形成されている領域である。流路38には、羽根33が配置されている。流路38は、シュラウド32の開口部321、及び、インペラ30の外周側cの縁部37に設けられたインペラ吹出口39と連通している。
ケーシング40は、上述のように第1ケース41と第2ケース42と空間44と吹出口45とにより構成されている。第1ケース41は、インペラ30を上側aから覆っている。第2ケース42は、インペラ30を下側bから覆っている。
第1ケース41は、インペラ30を覆うために、インペラ30のほぼ全面を覆う形状を有し、例えば正面視において円盤状または略円盤状に形成される。第1ケース41は、第1ケース41の概略形状を定める第1ケース本体411と、ケーシング40の内部と外部とを連通させる吸込口412と、第2ケース42との間に設けられる複数の支柱413とを備える。第1ケース41において、第1ケース本体411、吸込口412、及び支柱413は、例えば樹脂の射出成形で一体成形されている。
第2ケース42は、インペラ30及びモータ10を、シャフト111の軸方向から覆っている。第2ケース42は、インペラ30のほぼ全面を覆う形状を有し、例えば正面視において円盤状または略円盤状に形成される。第2ケース42は、第2ケース42の概略形状を定める第2ケース本体421に、回路基板収容部422と、軸受保持部423と、外周縁部426と、切欠部427とを備える。第2ケース42において、第2ケース本体421、回路基板収容部422、軸受保持部423、外周縁部426、及び切欠部427は、例えば樹脂の射出成形で一体成形されている。
回路基板収容部422は、モータ10及びインペラ30を下側bから覆い、電子部品70が搭載されている回路基板60などを収容する。軸受保持部423は、第2ケース本体421の中央部に設けられていて軸受ホルダ112を保持する凹状の部位である。
切欠部427は、図1に示すように第2ケース42の第2ケース本体421においてインペラ30の外周の端部に位置するインペラ吹出口39よりも外側に位置する外周縁部426に設けられている。切欠部427は、断面方向において第2ケース本体421を介して空間44と外部とを連通させる開口部分である。また、切欠部427は、図2に示すように、平面視において、外周縁部426から内周d側に対して凹形状に形成されている。つまり、外周縁部426と切欠部427は、インペラ30の周方向に沿って所定の範囲で交互に設けられていることで、内周d側に対して凹凸形状に形成されている。切欠部427は、インペラ30の周方向に沿って複数設けられている。より具体的には、切欠部427は、支柱413の先端部分のボスを挿通するための貫通孔425が設けられている位置を除いて、外周縁部426に設けられている。本実施の形態では、図2に示すように、切欠部427は外周縁部426に同一形状で形成されている。また、切欠部427は、外周縁部426において周方向に等ピッチで形成されている。なお、本実施の形態において、切欠部427の形状は、略矩形で形成されているが、これに限定されず、例えば、半円弧形、略三角形などであってもよい。また、切欠部427の個数は、本実施の形態には限定されず、遠心ファンの流量や騒音を確認しながら任意の個数に決定できる。
ケーシング40は、インペラ30を上側aから覆っている第1ケース41と、インペラ30を下側bから覆っている第2ケース42とを結合することにより形成されている。具体的には、第1ケース41と第2ケース42の結合は、例えば以下のように行う。まず、第1ケース41に設けられている支柱413の先端には、ピン形状の突出部であるボスが形成されている。ボスは、第2ケース42に形成された貫通孔425(図2参照)に挿通される。ボスの挿入後、貫通孔425から突出したボスの先端は、熱カシメ、赤外線カシメ、等の方法により熱変形される。この熱変形により、ボスが潰れることで、図1に示すように貫通孔425よりも径が大きい先端部43が形成される。このようにすることで、ケーシング40は、支柱413を介して第1ケース41と第2ケース42とが結合される。ケーシング40は、第1ケース41と第2ケース42との間には、支柱413により所定の高さを有する空間44が形成されている。また、空間44の径外方に延在し、かつ、全周に亘って形成されている領域には、空間44と遠心ファン1の外部とを連通している吹出口45が形成されている。
なお、第1ケース41と第2ケース42との結合は、上述のようにボスを熱変形させる方法に替えて、ねじやボルト等の締結部材により結合させる構成であってもよい。また、支柱413は、上述のように第1ケース本体411に設けられているものには限定されない。すなわち、支柱は、第2ケース本体421とともに樹脂の射出成形で一体成形した構成であってもよい。
第2ケース42は、回路基板収容部422の下側bに、遠心ファン1の回路基板60などと不図示の外部電源のコネクタなど電気的に接続するためのコネクタ50が設けられている。コネクタ50は、コネクタハウジング51とコネクタ収容部52とコネクタピン53とにより構成されている。コネクタハウジング51は、第2ケース42の第2ケース本体421と樹脂で一体成形されている。コネクタ収容部52は、コネクタハウジング51の内側に形成されている不図示の相手側コネクタを収容可能にしている。コネクタピン53は、インサート成形によりコネクタ収容部52の内部に第2ケース本体421と一体で成形されている導電性部材の端子である。コネクタピン53のコネクタ収容部52内に露出している一方の端部は、コネクタ収容部52に収容された相手側コネクタのコネクタピンと電気的に接続する。コネクタピン53の他方の端部は、回路基板60の不図示の配線パターンと電気的に接続されている。回路基板60には、モータの駆動に必要な電子回路及び電子部品70が実装されている。
なお、コネクタ50は、第2ケース本体421にコネクタピン53をインサート成形してコネクタハウジング51を一体成形して形成しているが、これに代えてリード線を接続した構成であってもよい。
[遠心ファンの動作]
次に、以上説明した構成を備える遠心ファン1の動作について説明する。
次に、以上説明した構成を備える遠心ファン1の動作について説明する。
モータ10は、駆動電流が流れることで、シャフト111を回転させる。モータ10のシャフト111は、軸受ホルダ112に装着された一対の軸受113によって回転可能に支持されていて、インペラ30のハブ35に設けられている軸孔36と結合している。このため、モータ10が駆動されることによってシャフト111が軸線xを中心に回転し、それに伴ってインペラ30も軸線xを中心に回転する。
インペラ30が回転するのに伴い、遠心ファン1の外部の空気は、第1ケース41の中央に設けられた吸込口412からケーシング40の内部の空間44に吸い込まれる。ケーシング40の空間44に吸い込まれた空気は、シュラウド32に設けられた開口部321からインペラ30の内部の流路38に吸い込まれる。インペラ30の流路38に吸い込まれた空気は、開口部321から羽根33の間を通過してインペラ30の外周側cの縁部37に設けられたインペラ吹出口39に吹き出される。インペラ30のインペラ吹出口39からケーシング40の内部の空間44に吹き出された空気は、ケーシング40における空間44の出口となる吹出口45からケーシング40の外方に向けて吹き出される。
ここで、遠心ファン1は、ケーシング40においてインペラ30の下側bを覆う第2ケース42において、外周縁部426から内周d側に対して凹形状に形成されている切欠部427を備えている。切欠部427は、ケーシング40においてインペラ30から吹き出される空気が吹き付けられるケーシング40の壁面、具体的には第2ケース42の第2ケース本体421の外周縁部426に設けられている。切欠部427からは、インペラ吹出口39から外側に吹出された空気の一部が通過して外部に送り出される。切欠部427から空気の一部が外部に送り出されることにより、遠心ファン1では、吹出口45からケーシング40の外方に向けて吹き出される高圧の空気の静圧が低下する。つまり、遠心ファン1では、吹出口45に直進する空気の流れが、切欠部427が設けられていないものと比較して相対的に減少することになる。このため、遠心ファン1では、ケーシング40の内部の空間44から吹出口45に向けて急激に流路が拡大しても、吹出口45の付近において不安定な空気の渦が発生することを抑制することができる。従って、遠心ファン1によれば、騒音を減少することができる。
遠心ファン1の吹出口45のうち、支柱413が設けられている位置の付近においては、支柱413によりケーシング40の外方に向けて吹き出される高圧の空気の流れ込む量が、他の外周縁部426と比較して少ない。つまり、外周縁部426に切欠部427を設けることにより空気の静圧が低下する効果を考慮すると、切欠部427は、外周縁部426において、支柱413が設けられている位置を除いて設けられていればよい。
次に、遠心ファン1における、切欠部427の有無による空気の流量と騒音の変化について、比較例を参照しつつ説明する。
図3は、本発明の比較例に係る遠心ファン100の第2ケース42の構成を概略的に示す正面図である。図3に示すように、比較例に係る遠心ファン100は、第2ケース420の第2ケース本体421の外周縁部426に切欠部427が設けられていない点のみが遠心ファン1と相違する。
表1は、遠心ファン1の実施例と上記比較例の遠心ファン100とにおいて、静圧を200Pa、300Pa、400Paと変化させたときの流量及び騒音を示す。
表1によれば、遠心ファン1により送り出すことができる流量は、各静圧において比較例とほぼ同等の値である。一方、遠心ファン1が発する騒音は、比較例の遠心ファンと比較して低減することができる。これは、遠心ファン1は、第2ケース42の外周部の外周縁部426に切欠部427が形成されていることで、インペラ30から吹き出された高圧の空気が、第1ケース41と第2ケース42それぞれの外周部の空間44に形成された流路を直進して通過した後、切欠部427からは、インペラ吹出口39から外側に吹出された空気の一部が通過して外部に送り出されるからである。インペラ30から吹き出される空気の一部が切欠部427によって外部に送り出されることにより、遠心ファン1では、吹出口45からケーシング40の外方に向けて吹き出される高圧の空気の静圧が低下する。このため、遠心ファン1によれば、吹出口45付近を通過する空気による騒音を低減することができる。一方、比較例の遠心ファンは、第2ケース42の外周縁部426に切欠部427が設けられていないため、ケーシング40の外方で流路が急激に拡大し、吹出口45近傍で不安定な渦が生じて遠心ファン1よりも騒音が発生し易い。
従って、ケーシング40の第2ケース42の外周縁部426に切欠部427が設けられている遠心ファン1によれば、騒音を低減することができる。
その他、当業者は、従来公知の知見に従い、本発明の遠心ファンを適宜改変することができる。かかる改変によってもなお本発明の構成を具備する限り、勿論、本発明の範疇に含まれるものである。
1…遠心ファン、10…モータ、30…インペラ、31…主板、32…シュラウド、33…羽根、34…モータ収容部、35…ハブ、36…軸孔、37…縁部、38…流路、39…インペラ吹出口、40…ケーシング、41…第1ケース、42…第2ケース、43…先端部、44…空間、45…吹出口、50…コネクタ、51…コネクタハウジング、52…コネクタ収容部、53…コネクタピン、60…回路基板、70…電子部品、100…遠心ファン、111…シャフト、112…軸受ホルダ、113…軸受、114…ステータ、115…ロータマグネット、116…ロータヨーク、321…開口部、411…第1ケース本体、412…吸込口、413…支柱、420…第2ケース、421…第2ケース本体、422…回路基板収容部、423…軸受保持部、425…貫通孔、426…外周縁部、427…切欠部
Claims (4)
- シャフトを有し前記シャフトを回転させるモータと、
前記シャフトに装着されていて前記シャフトとともに回転するインペラと、
前記インペラの一方を覆う第1ケースと、
前記第1ケースと組み合わせることにより前記インペラの他方を覆う第2ケースと、
前記第1ケースに設けられていて前記第1ケースと前記第2ケースとの間の空間に連通している吸込口と、
前記第1ケースと前記第2ケースとの間に形成されていて前記空間と連通している吹出口と、
前記第2ケースの外周の縁部に形成されている切欠部と、
を備える、遠心ファン。 - 前記縁部は、前記インペラの外周側の縁部よりも外側に設けられていて、
前記切欠部は、前記縁部から内周側に凹形状に形成されている、
請求項1に記載の遠心ファン。 - 前記切欠部は、前記インペラの周方向に沿って複数設けられている、
請求項1または2に記載の遠心ファン。 - 前記縁部と前記切欠部は、前記インペラの周方向に沿って所定の範囲で交互に設けられている、
請求項2または3に記載の遠心ファン。
Priority Applications (1)
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JP2019031728A JP2020133584A (ja) | 2019-02-25 | 2019-02-25 | 遠心ファン |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
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