JP6034766B2 - 送風機 - Google Patents

Description

本発明は、ケーシング本体とカバーの結合の構造に特徴のある送風機に関する。

送風機におけるケーシング本体とカバーを結合させる構造に関しては、特許文献１や特許文献２に記載されたものが知られている。

特開２００９−９１９６２号公報 特開２００９−２６４２１３号公報

特許文献１や２に記載の構造では、係合部に爪部分を係合させ、カバーをケーシング本体に結合させる。この構造において、爪部が樹脂で構成されている場合、爪部が弾性変形するので、カバーをケーシング本体に押し付けるだけで両者の結合を行うことができる。

例えば、送風機は、各種の電子機器の冷却用に利用されるが、近年各種の電子機器の小型化および高実装密度化が要求されており、送風機の設置スペースも制限されている。上述した爪部を樹脂で構成する場合、強度を確保するために爪部の厚みをある程度（例えば１ｍｍ以上）確保する必要がある。また補強構造とする必要から、実際には、更に厚みを持った形状とする必要がある。これらのことは、送風機の設置スペースが制限されているなかで余分なスペースを必要とし、好ましくない。

また、爪部を樹脂で構成し、カバーに爪部を設けた場合、カバーを樹脂で構成しなくてはならないが、そうすると、カバーを射出成型で形成しなくてはならず、金型費用の点でコスト高となり、更に生産性の点でもコスト高となる。

ところで、カバーを板金で作製すると、爪部の強度が得られるので、上記の厚み寸法の点で有利となる。また、爪部を有したカバーをプレス成型で製造することができるので、樹脂を用いた場合に比較して低コスト化が図れる。しかしながら、爪部を金属で構成した場合、カバーをケーシング本体に押し付けた際に爪部が塑性変形し易く、カバーの装着作業の後に、爪部の変形を元に戻す追加の作業が必要となる。

このような背景において、本発明は、爪部を有する金属板で構成されたカバーをケーシング本体に結合させた際に、金属製の爪部が塑性変形せずに爪部の係合が行われる送風機の構造を得ることを目的とする。

請求項１に記載の発明は、内部に回転する羽根が収められ、底面および側面を有し、前記側面に排気口が設けられたケーシング本体と、吸気口が設けられ、前記ケーシング本体の前記底面と前記羽根を挟んで対向するように配置された金属製のカバーとを備え、前記ケーシング本体は、前記側面に設けられた突起および該突起から周方向に離間したガイド部を有し、前記カバーは、当該カバーの縁から前記回転する羽の軸方向に延長する根元部および該根元部から周方向に延長し、先端が束縛されていない爪部を有し、前記根元部が前記ガイド部に係合すると共に前記爪部が前記突起に軸方向において引っ掛かった状態で係合することで前記ケーシング本体に前記カバーが装着されていることを特徴とする送風機である。

請求項１に記載の発明によれば、片持ち構造の爪部が根元部を支点として弾性変形しつつ突起を乗り越え、突起に係合する。この構造によれば、爪部を薄い金属板で構成することができる。また、爪部を金属で構成することで、強度を得るための厚みのある補強構造を採用する必要がない。また、爪部は弾性変形しつつ突起を乗り越えるので、突起を乗り越えた後、変形が元に戻り、突起への爪部の係合が生じる。このため、塑性変形が生じた場合に必要な変形を元に戻す作業が必要とされない。なお、周方向とは、ケーシング本体の外周に沿った方向であり、その方向には、直線方向および直線でない曲線方向の両方が含まれる。

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、前記ガイド部は、前記軸方向に延長するガイド溝を有し、前記根元部は、前記ガイド溝に嵌ることを特徴とする。請求項２に記載の発明によれば、ガイド溝に嵌った根元部の部分が支点となり、爪部の先端が変位するように爪部が撓って変形するので、爪部の弾性変形を効果的に生じさせることができる。

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、前記突起は、前記カバーから離れるにしたがって上がる形状の斜面を有し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３に記載の発明において、前記爪部の軸中心側の面は、前記斜面に沿った方向に傾斜してい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１項に記載の発明において、前記根元部には、軸方向に延長する切り込みが設けられていることを特徴とする。請求項５に記載の発明によれば、爪部の弾性変形がより生じ易くなる。

請求項６に記載の発明は、請求項１乃至５のいずれか１項に記載の発明において、前記ケーシング本体に前記カバーを固定する構造として、前記爪部を用いた構造とは別の係合構造を更に有することを特徴とする。

本発明によれば、ケーシング本体にカバーを結合させた際に、爪部が塑性変形せずに係合が行われる送風機の構造が得られる。

実施形態の上面図（Ａ）および側断面図（Ｂ）である。 ケーシング本体の斜視図（Ａ）および一部拡大図（Ｂ）である。 カバーの斜視図（Ａ）、一部拡大図（Ｂ）および（Ｃ）である。 ケーシング本体とカバーを結合させた状態の斜視図（Ａ）、一部拡大図（Ｂ）および（Ｃ）である。 変形例を示す斜視図である。

１．第１の実施形態
（送風機の構造）
図１には、実施形態の送風機１０が示されている。送風機１０は、遠心ファンであり、ケーシング本体２０とカバー４０によりケーシング７０が構成されている。ケーシング本体２０は、射出成型法で製造された樹脂製であり、軸方向における長さの短い略筒状の形状を有している（図２（Ａ）参照）。ケーシング本体２０は、底面２０ａと側面２０ｂを備えている。底面２０ａには、吸気口２１が設けられている。側面２０ｂは、湾曲した構造を有し、また閉じておらず、排気口となる符号２３で示される開口部を有している。ケーシング本体２０の底面２０ａと対向する部分、すなわち図の上方の部分は、開放された構造の開放部とされている。この開放部の部分、すなわちケーシング本体２０の底面２０ａと後述する羽根３１を挟んで対向する位置にカバー４０が取り付けられている。

カバー４０は、厚さ０．３５ｍｍ〜０．５ｍｍの金属板（例えば鋼鈑）をプレス加工したもので、吸気口２２を有し、ケーシング本体２０上方の開放部に蓋をする略平板状の形状を有している（図３（Ａ）参照）。図１に示すように、ケーシング本体２０とカバー４０とは、２カ所の係合部４０および６０において係合し、互いに結合している。係合部４０および６０の詳細については後述する。

ケーシング７０は、下面に吸気口２１、上面に吸気口２２が設けられ、側面に排気口２３が設けられている。内部のファンが回転することで、吸気口２１，２２から気体が吸い込まれ、排気口２３から気体が排出される。ケーシング本体２０の底面２０ａには、筒形状のベース部２４が一体に形成されている。ベース部２４には、ステータコア２５が固定されている。ステータコア２５は、ラジアル方向に突出した複数の突極を有した環状に加工された電磁鋼鈑を複数枚積層した構造を有している。図１には、ステータコア２５の突極の断面の部分が見えている。ステータコア２５には、樹脂製のインシュレータ２６が装着されている。ステータコア２５の複数の突極のそれぞれには、インシュレータ２６を介してステータコイル（駆動コイル）２７が巻回されている。

ステータコア２５の突極の外周面（突極面）に対向し、そこから隙間を有した位置にロータマグネット２８が配置されている。ロータマグネット２８は、筒形状を有した永久磁石であり、周方向にそってＳＮＳＮ・・と極性が交互に反転するように着磁されている。ロータマグネット２８は、磁性材料で構成された筒形状のロータヨーク２９の内側に固定されている。

ロータヨーク２９は、カップ形状のロータ部材３０の内側に固定されている。ロータ部材３０は、樹脂を原料とした射出成型法により形成されている。ロータ部材３０には、遠心ファンを構成する羽根３１が一体に成形されている。ロータ部材３０の中心には、シャフト３２が固定されている。シャフト３２は、軸受３３によってベース部２４に対して回転自在な状態で保持されている。シャフト３２の下端は、受板３４に接触し、受板３４は、ケーシング本体２０に固定された蓋材３５に固定されている。

複数の駆動コイル２７に流す駆動電流の極性を特定のタイミングで切り替えることで、駆動コイル２７（ステータコア２５の突極）とロータマグネット２８の磁極との間に働く磁気反発力と磁気吸引力とが順次切り替わり、ロータマグネット２８がステータコア２５に対して回転する。この回転により、羽根３１が回転する。羽根３１が回転することで、吸気口２１および２２から気体が吸い込まれ、排気口２３から気体が排出される。

（ケーシングとカバーの係合構造）
図２には、ケーシング本体２０の斜視図（Ａ）とその一部拡大図（Ｂ）が示され、図３には、カバー４０の斜視図（Ａ）とその一部拡大図（Ｂ）が示されている。図２には、ケーシング本体２０の側の係合部が示され、図３には、カバー４０の側の係合部が示されている。

まず、図１の係合部５０について説明する。２カ所ある係合部５０は、同じ構造である。図２には、ケーシング本体２０の側の係合部５０ａが示されている。ケーシング本体２０の側の係合部５０ａは、突起５１とガイド部５２を備えている。図２（Ｂ）に示すように、突起５１は、周方向から見て略三角形状を有し、カバー４０の側から離れる方向に向かって上る形状の斜面５１ａを備えている。ガイド部５２は軸方向から見て、フック形状を有し、軸方向に延長するガイド溝５２ａを有している。ガイド溝５２ａの径方向における寸法（軸に垂直な方向における溝幅の寸法）は、カバー４０（図３参照）の板厚、すなわち爪部５５の厚みよりも若干大きく（例えば、0.05ｍｍ〜0.2ｍｍ大きく）設定されている。また、ガイド部５２上部のガイド溝５２ａに臨む縁の部分には、テーパー部（斜面）５２ｂが形成されている。

突起５１とガイド部５２とは、周方向から見て重なった位置にあり、また周方向において離間している。ケーシング本体２０の側の係合部６０ａは、開口部６１を有した枠部６２を有している。枠部６２は、コの字型の枠構造を有し、その内側が開口部６１とされている。なお、符号３６は、ステータコイル２７からの引き出し配線（図示省略）をガイドするガイド用フックである。

図３（Ｂ）および（Ｃ）に示すように、カバー４０の側の係合部５０ｂは、根元部５４と爪部５５とにより構成されている。根元部５４は、カバー４０の縁の部分から軸方向に延長した構造を有している。爪部５５は、根元部５４の先端の部分から周方向（この場合は、接線方向）に直線状に延長しており、その延長した先端の部分は他の部材に接触したり固定されたりされておらず束縛されていない。爪部５５は、周方向から見て、外側（軸中心から離れる側）に向かって開くように傾斜（この例では、軸方向から約１０°）している。爪部５５の傾斜は、斜面５１ａに合わせた傾きの方向とされている。根元部５４と爪部５５は、カバー４０と一体であり、カバー４０と同じ板金を用いてプレス加工により形成されている。

図３（Ａ）に示すように、カバー４０の側の係合部６０ｂは、爪部５６を有している。爪部５６は、軸中心から離れる方向に延長し、図２に示すケーシング本体２０の側の開口部６１に嵌合する。

図４には、ケーシング本体２０にカバー４０を取り付け、両者を結合させた状態が示されている。図４において、（Ａ）は斜視図であり、（Ｂ）は（Ａ）の一部拡大図であり、（Ｃ）は、（Ｂ）を周方向から見た断面図である。なお、図４では、内部のファン構造およびその駆動構造（モータ部分）を取り外した状態が記載されている。

以下、ケーシング本体２０にカバー４０を取り付ける手順、すなわちケーシング本体２０の開放された部分をカバー４０によって蓋をする作業の手順について説明する。まず、図４では、枠部６２の影に隠れている図３の爪部５６を図２の開口部６１に嵌合させる。この際、斜め上の方向から爪部５６を開口部６１に挿入する。そして、爪部５６と開口部６１とが嵌合した部分を支点として、爪部５６と開口部６１の係合を継続した状態でカバー４０を当接させ、図３の係合部５０ｂを図２の係合部５０ａに係合させる。この際、まずガイド部５２のガイド溝５２ａ（図２参照）に、根元部５４の縁の部分を嵌合させ、また斜面５１ａに爪部５５の下側を接触させる。

この状態において、更に爪部５５を斜面５１ａに押し付けると、爪部５５が斜面５１ａに乗り上げ、根元部５４のガイド溝５２ａに拘束された部分を支点として、爪部５５の先端の部分５５ａが外側（軸中心から離れる方向）に変位するように爪部５５が撓る。爪部５５は、金属製であるが、根元部５４の部分がガイド部５２に拘束され、更に爪部５５の先端の部分５５ａまでの長さが確保され、またその先端の部分５５ａは束縛されていない。このため、爪部５５が斜面５１ａに乗り上げることで、符号の部分５５ａが外側に変位するように撓る弾性変形が容易に生じる。すなわち、爪部５５は、一端が固定され、他端５５ａが束縛されておらず自由であり、両者間の距離が確保されているので、上述した弾性変形が容易に生じる。またこの変形は、板材の厚み方向における変形であるので、塑性変形とならず弾性変形となり易い。

そして、先端の部分が外側に変位するように爪部５５が撓って変形した状態において、更に爪部５５を斜面５１ａに押し付けてゆくと、斜面５１ａに沿って爪部５５が下方に変位する。この際、上記の撓りが更に大きくなり、最終的に爪部５５が突起５１の頂部を乗り越える。爪部５５が突起５１の頂部を乗り越えた後、弾性変形していた爪部５５は元に戻り、図４の状態、つまり爪部５５が突起５１の下側に引っ掛かって係合した状態が得られる。なお、この過程において、爪部５５が図３（Ｃ）に示すように外側に傾いているので、斜面５１ａに接触した爪部５５の変形がスムーズに進行する。

また、カバー４０の縁には、図３に示す凸部４１が設けられ、この凸部４１がケーシング本体２０の縁に設けられた図２に示す切り欠き部（凹部）５７に嵌合する。すなわち、爪部５５が突起５１の頂部を乗り越え、爪部５５が突起５１の下側（斜面５１ａの裏側）に引っ掛かって係合した状態において、凸部４１が切り欠き部５７に嵌合する。

なお、上述したケーシング本体２０にカバー４０を取り付ける過程において、爪部５５とガイド部５２とが干渉しないようにするため、根元部５４がガイド溝５２ａに嵌った状態において、爪部５５とガイド部５２との周方向における位置が重ならないよう爪部５５の根元部５４側の端部５５ｂの位置が決められている。

（優位性）
以上述べたように、送風機１０は、ケーシング本体２０と、ケーシング本体２０の開口に蓋をするカバー４０とを備え、ケーシング本体２０は、その外周に設けられた突起５１および突起５１から周方向に離間したガイド部５２を有し、カバー４０は、その縁から軸方向に延長する根元部５４および周方向に延長し、先端が束縛されていない爪部５５を有し、根元部５４がガイド部５２に係合した状態において、爪部５５が弾性変形しつつ突起５１を乗り越え、爪部５５の突起５１への係合が行われている。

この構造によれば、ケーシング本体２０にカバー４０を結合させる際、爪部５５が斜面５１ａに接触すると、根元部５４のガイド溝５２ａに拘束された部分を支点として、爪部５５の先端の部分が外側に変位するように弾性変形する。そして、爪部５５が突起５１を乗り越えた段階で、変形が元に戻ることで爪部５５の突起５１への係合が行われる。この際、爪部５５が塑性変形しないので、塑性変形を元に戻す作業が必要とされない。

また、カバー側の爪部５５は、約１０度の傾斜角度で傾いているので突起５１を乗り越え易い。また、ケーシング側の係合部５２の部分に形成されるガイド溝５２ａの径方向における寸法を爪部５５の厚みよりも若干大きく（0.05〜0.2ｍｍ位大きく）することで、根元部５４をガイド溝５２ａに挿入しやすい構造としている。

また、ガイド溝５２ａに根元部５４を挿入し、カバー４０をケーシング本体２０に押し付けるだけの簡単な作業で、カバー４０を確実にケーシング本体２０に固定ができる。このため、生産性良く送風機１０を組み立てることができる。

（その他）
図５には、変形例が示されている。図５の例では、根元部５４に軸方向に延長する切り込み５８を形成し、爪部５５の弾性変形がより生じ易くしている。他は、既に説明した構造と同じである。

なお、カバー４０が浮く虞があるので、係合部は３カ所以上とすることが好ましい。また、係合部を３カ所以上設けた場合、１カ所を係合部６０の構造とし、他の係合部を係合部５０の構造とすることが好ましい。

本発明の態様は、上述した個々の実施形態に限定されるものではなく、当業者が想到しうる種々の変形も含むものであり、本発明の効果も上述した内容に限定されない。すなわち、特許請求の範囲に規定された内容およびその均等物から導き出される本発明の概念的な思想と趣旨を逸脱しない範囲で種々の追加、変更および部分的削除が可能である。

本発明は、送風機に利用することができる。

１０…送風機、２０…ケーシング本体、２０ａ…底面、２０ｂ…側面、２１…吸気口、２２…吸気口、２３…排気口、２４…ベース部、２５…ステータコア、２６…インシュレータ、２７…ステータコイル、２８…ロータマグネット、２９…ロータヨーク、３０…ロータ部材、３１…羽根、３２…シャフト、３３…軸受、３４…受板、３５…蓋材、３６…ガイド用フック、４０…カバー、４１…凸部、５０…係合部、５０ａ…ケーシング本体側の係合部、５０ｂ…カバー側の係合部、５１…突起、５１ａ…斜面、５２…ガイド部、５２ａ…ガイド溝、５２ｂ…テーパー部、５４…軸方向延長部、５５…爪部、５５ａ…爪部の端部、５５ｂ…爪部の端部、５６…爪部、５７…切り欠き部（凹部）、５８…切り込み、６０…係合部、６０ａ…ケーシング本体側の係合部、６０ｂ…カバー側の係合部、６１…開口部、６２…枠部、７０…ケーシング。

Claims (6)

1. 内部に回転する羽根が収められ、底面および側面を有し、前記側面に排気口が設けられたケーシング本体と、
   吸気口が設けられ、前記ケーシング本体の前記底面と前記羽根を挟んで対向するように配置された金属製のカバーと
   を備え、
   前記ケーシング本体は、前記側面に設けられた突起および該突起から周方向に離間したガイド部を有し、
   前記カバーは、当該カバーの縁から前記回転する羽の軸方向に延長する根元部および該根元部から周方向に延長し、先端が束縛されていない爪部を有し、
   前記根元部が前記ガイド部に係合すると共に前記爪部が前記突起に軸方向において引っ掛かった状態で係合することで前記ケーシング本体に前記カバーが装着されていることを特徴とする送風機。
2. 前記ガイド部は、前記軸方向に延長するガイド溝を有し、
   前記根元部は、前記ガイド溝に嵌ることを特徴とする請求項１に記載の送風機。
3. 前記突起は、前記カバーから離れるにしたがって上がる形状の斜面を有していることを特徴とする請求項１または２に記載の送風機。
4. 前記爪部の軸中心側の面は、前記斜面に沿った方向に傾斜していることを特徴とする請求項３に記載の送風機。
5. 前記根元部には、軸方向に延長する切り込みが設けられていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の送風機。
6. 前記ケーシング本体に前記カバーを固定する構造として、前記爪部を用いた構造とは別の係合構造を更に有することを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項に記載の送風機。

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