JP6089556B2 - シロッコファン - Google Patents

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本発明は、シロッコファンに関するものである。
空気調和機などに用いられるシロッコファンにおいて、ファンロータの外周側から吸込み側へ流れるもれ流れを防ぐために従来より種々の構造のシロッコファンが提案されている。例えば特許文献1に記載されているシロッコファンのように、ファンロータの羽根の上面外周に円筒状の遮蔽板が設けられ、かつ、ハウジングに遮蔽板の上端部を取り囲む部分が形成されることにより、ラビリンス構造が形成されたシロッコファンが提案されている。
特許第3649815号公報
従来のシロッコファンでは、円周状の遮蔽板の上端部の周囲に形成されたラビリンス構造のみでファンロータの外周側から吸込み側へ流れるもれ流れを防ぐようにしているが、もれ流れを防ぐ効果が十分ではない。
本発明は、上記のような事情に鑑みてなされたものであり、ファンロータの外周側から吸込み側へ流れるもれ流れを十分に防ぐことが可能なシロッコファンを提供することを目的とする。
本発明のシロッコファンは、回転軸回りに回転可能であり、当該回転軸の周囲の円周上に配列された複数の羽根(18)を有するファンロータ(3)と、前記ファンロータ(3)を収容する収容部(6)、および外部から当該収容部(6)の内部へ空気を吸い込む吸込口(7)を有するハウジング(2)と、前記ファンロータ(3)の外周に設けられ、当該ファンロータ(3)の半径方向に延びる第1突起(21)と、前記ファンロータ(3)の外周に設けられ、前記ファンロータ(3)の回転軸方向に延びる第2突起(22)と、前記ハウジング(2)に設けられ、前記第1突起(21)に前記ファンロータ(3)の半径方向から対向する遮蔽板(26)と、前記ハウジング(2)に設けられ、前記第2突起(22)の先端を取り囲む取囲み部分(27)と、前記ハウジング(2)の吸込口(7)に設けられ、前記ハウジング(2)の内部に外部の空気を案内する空気案内部(25)とを備えており、前記第1突起(21)と前記遮蔽板(26)とによって、第1ラビリンス部分(31)が形成され、前記第2突起(22)と前記取囲み部分(27)とによって、第2ラビリンス部分(32)が形成され、前記空気案内部(25)の出口側端部(25a)は、前記羽根(18)の内周端(18a)よりも外側に配置され、前記空気案内部(25)は、前記取囲み部分(27)と前記羽根(18)の内周端(18a)との間に配置されていることを特徴とする。
かかる構成では、ファンロータ(3)の外周側から吸込み側へ流れるもれ流れを防止するために、2つのラビリンス部分、すなわち、第1ラビリンス部分(31)および第2ラビリンス部分(32)が形成されている。すなわち、この第1ラビリンス部分(31)は、ファンロータ(3)の外周に設けられた当該ファンロータ(3)の半径方向に延びる第1突起(21)とハウジング(2)に設けられた上記の第1突起(21)に当該半径方向から対向する遮蔽板(26)とによって形成されている。そして、第2ラビリンス部分(32)は、ファンロータ(3)の外周に設けられた当該ファンロータ(3)の回転軸方向に延びる第2突起(22)と、ハウジング(2)に設けられた第2突起(22)の先端を取り囲む取囲み部分(27)とによって形成されている。このような構成により、ファンロータ(3)の外周側からハウジング(2)の内壁に沿ってファンロータ(3)の半径方向からファンロータ(3)の吸込み側へ向かう空気流れは、上記の第1ラビリンス部分(31)において、ハウジング(2)に設けられた遮蔽板(26)に当たって半径方向に向いていた流れの方向が変えられた後にさらに遮蔽板(26)とファンロータ(3)側の第1突起(21)との間を通ることによって、さらに流れの方向を変えられるとともに流路が狭められるので、空気流れを減衰させることが可能である。さらに、第2ラビリンス部分(32)においては、空気流れが第2突起(22)およびその先端を取り巻く取囲み部分(27)によって流れの方向がさらに変えられるとともに流路が狭められることによって、空気流れをさらに減衰させることが可能である。このように、第1ラビリンス部分(31)および第2ラビリンス部分(32)を組み合わせたラビリンス構造によって確実に防止することが可能である。
さらに、上記の構成によれば、空気案内部(25)の出口側端部(25a)が羽根(18)の内周端(18a)よりも外側に配置されていることにより、ファンロータ(3)は円滑に吸気を行なうことが可能になり、ファン効率の性能を向上することが可能になる。また、空気案内部(25)が取囲み部分(27)と羽根(18)の内周端(18a)との間に配置されているので、当該空気案内部(25)が第1ラビリンス部分(31)および第2ラビリンス部分(32)とは別個に設けられた構成になっている。その結果、空気案内部(25)の配置が第1ラビリンス部分(31)および第2ラビリンス部分(32)のもれ流れ防止の効果に影響を与えることが回避される。
また、前記第1突起(21)および前記第2突起(22)によって、L字型断面を有する環状のリング部(5)が構成され、当該リング部(5)がファンロータ(3)の外周縁に設けられているのが好ましい。
かかる構成によれば、第1突起(21)および第2突起(22)によって構成されたL字型の断面を有するリング部(5)がファンロータ(3)の外周縁に設けられた構造なので、少ない部品点数によって第1および第2ラビリンス部分(32)を構成することが可能になり、簡単な構造で確実にファンロータ(3)の吸い込み側へのもれ流れを確実に防止することが可能である。また、ファンロータ(3)の外周縁にL字型断面を有するリング部(5)が設けられた構造は、樹脂成形時における成形型の離脱が可能な構造であるので、ファンロータ(3)およびL字型断面を有するリング部(5)を一体的に樹脂成形することが可能である。
また、前記ファンロータ(3)は、樹脂成形されているのが好ましい。
かかる構成によれば、前記ファンロータ(3)が樹脂成形されているので、容易かつ低コストで製造することが可能である。
以上のように、本発明によれば、ファンロータの外周側から吸込み側へ流れるもれ流れを十分に防ぐことができる。
本発明の実施形態にかかるプロペラファンを示す平面図である。 図1のII−II線断面図である。 図2の第1ラビリンス部分および第2ラビリンス部分の拡大断面図である。 図3の第1ラビリンス部分および第2ラビリンス部分における空気の流れを示す説明図である。
以下、本発明の実施形態にかかるシロッコファンについて図面を参照しながら詳細に説明する。
図1〜2に示されるシロッコファン1は、ハウジング(具体的には、スクロールハウジング)2と、このハウジング2内に収容されたファンロータ3と、ファンロータ3の外周に設けられたリング部材5とを備えている。ハウジング2は、後述の吸込口7を形成するベルマウス4を有する。ファンロータ3は、モータMの駆動軸Sに接続され、このモータMの駆動によりハウジング2内において回転軸Aを中心に回転方向Dに回転する。
ハウジング2は、ハウジング本体2aと、ハウジング本体2aの側面から突出した吐出管部2bとを備えており、ハウジング本体2aおよび吐出管部2bが一体に形成されている。
すなわち、ハウジング本体2aおよび吐出管部2bは、ファンロータ3の回転軸Aの軸方向の正面側Fに配設された正面板11と、背面側Rに配設された背面板12と、正面板11と背面板12の間に配設された側面板(胴板)13とが結合されることによって一体に形成されている。ハウジング2は、これらの板11、12,13によって、中空のケースを構成している。
ハウジング本体2aは、その内部に、ファンロータ3が収容される収容空間6を有しており、本発明の収容部の概念に含まれる。さらに、正面板11のうちハウジング本体2aを構成する部分には、収容空間6に連通する開口15が形成されている。開口15には、ベルマウス4が取り付けられている。ベルマウス4は、収容空間6内に空気を流入させるための吸込口7を形成する。ベルマウス4の具体的な構成については、後段において、リング部材5と関連させながら詳細に説明する。
吐出管部2bは、略四角形の筒状に形成され、ハウジング本体2aの側面からハウジング本体2aの外周面の接線方向に突出する部分である。
吐出管部2bとハウジング本体2aとの境界部分には、ハウジング2の内側に突出する舌部14が形成されている。図1に示すように、舌部14は、吐出管部2bの側面とハウジング本体2aの側面とが平面視で鋭角をなすようにつながることによって形成されている。ハウジング2における側面板13の内面とファンロータ3における半径方向の外側の端部との間隔は、舌部14から回転方向Dに沿って次第に大きくなる。
吐出管部2bの先端側には、ハウジング本体2aの収容空間6内の空気を外部に吹き出させるための吹出口8が形成されている。吹出口8は、吐出管部2bの内部空間を通して収容空間6に連通している。
上記のハウジング2では、吸込口7及び吹出口8以外の部位は、正面板11、背面板12、側面板13および当該背面板12に嵌合するモータMにより塞がれている。
ファンロータ3は、ハウジング2の背面板12に対向して配置された円盤状の主板17と、回転軸Aの周囲の円周上回転方向Dに沿って配列された複数の前向き羽根(以下、羽根という)18とを有している。
主板17は、モータMの駆動軸Sに対して連結部材19を介して接続され、駆動軸Sとともに回転軸A回りに回転することが可能である。各羽根18の背面側Rの端部は主板17につながっている。各羽根18における前縁から後縁までの長さ(翼弦長)は、回転軸Aの軸方向においてほぼ一定である。なお、前記翼弦長は、正面側Fから背面側Rにかけて次第に大きくなる形状であってもよい。
リング部材5は、図2〜3に示されるように、第1突起21と、第2突起22とを備えている。これら第1突起21および第2突起22が一体に形成されることにより、L字型断面を有する環状のリング部としてのリング部材5が構成される。リング部材5は、ファンロータ3の外周縁に配置されている。すなわち、リング部材5は、ファンロータ3の各羽根18の正面F側の端部であってファンロータ3の外周側に位置する部分においてファンロータ3に連結されている。各羽根18の正面側Fの端部同士がリング部材5を介して連結されることにより、各羽根18は補強されている。本実施形態では、ファンロータ3とリング部材5とが樹脂成形により一体成形されている。
第1突起21は、ファンロータ3の外周に配置され、当該ファンロータ3の半径方向Cに延びる環状の部分である。第1突起21は、ファンロータ3の羽根18の外周端18bから外方へ突出している。
第2突起22は、ファンロータ3の外周に配置され、第1突起21の内側端部21bからファンロータ3の回転軸Aに延びる円筒状の部分である。第2突起22の先端22aは、ファンロータ3の羽根18の上端18cよりも上に突出している。
図3に示されるように、ベルマウス4は、ハウジング2の内部に外部の空気を案内する空気案内部25と、当該空気案内部25の外側に配置された遮蔽板26と、当該空気案内部25と遮蔽板26との間に配置された取囲み部分27とを備えている。これらが一体に形成されている。
空気案内部25は、ハウジング本体2aの開口15の内側に配置され、ハウジング2の正面側Fから背面側Rへ向かうにつれて内径が狭くなる筒状の部分である。具体的には、空気案内部25の内周面25bは、その内径が正面側Fから背面側Rに向かうにつれて小さくなる湾曲形状を有している。このような空気案内部25によって、ハウジング2の吸込口7が形成されている。吸込口7は、ファンロータ3の羽根18の吸込み側(図2の正面側F)の端部に対向して開口している。
空気案内部25の出口側端部25aは、羽根18の内周端18aよりも半径方向Cにおいて外側に配置されている。
遮蔽板26は、円筒状の部分であり、ハウジング本体2aの開口15の縁部から収容空間6の内部に延びるようにハウジング2の正面板11に取り付けられている。遮蔽板26は、第1突起21にファンロータ3の半径方向Cから対向する位置に配置されている。すなわち、遮蔽板26は、第1突起21の延長線上に沿って当該第1突起21の外側端部21aから半径方向外側に配置されている。遮蔽板26の上端26aは、ハウジング本体2aの開口15付近で取囲み部分27(具体的には、後述する第1軸方向壁27aの下端27a)に連結している。また、遮蔽板26の下端26bは、第1突起21と同じ高さまたはそれよりも下方の(すなわち、回転軸Aの延びる方向において吸込口7から遠い)位置に配置されている。遮蔽板26は、このような配置によって、半径方向Cの外側から第1突起21へ向かう空気流れAF(図4参照)を遮ることが可能である。
取囲み部分27は、ハウジング2に設けられ、第2突起22の先端22aを取り囲む部分である。取囲み部分27は、回転軸A(図2参照)の方向に延びる第1軸方向壁27aと、半径方向Cに延びる半径方向壁27bと、上記の第1軸方向壁27aと離れた位置で回転軸Aの方向に延びる第2軸方向壁27cとを有する。空間部27dは、これらの壁27a〜27cによって囲まれた空間である。空間部27dには、第2突起22の先端22aが収容される。
図1に示されるように、第1突起21と遮蔽板26とによって、第1ラビリンス部分31が形成されている。さらに、当該第1ラビリンス部分31と連続するように、第2突起22と取囲み部分27とによって、第2ラビリンス部分32が形成されている。
なお、ここでいうラビリンス部分とは、回転体であるファンロータ3と静止部分であるハウジング2との隙間を絞るとともにその隙間を流れようとする空気流れの方向を変えることにより、当該隙間におけるもれ流れを抑制するラビリンスシール構造を構成する部分である。具体的には、第1ラビリンス部分31および第2ラビリンス部分32は、以下のように構成されている。
第1ラビリンス部分31は、ファンロータ3の外周に設けられて当該ファンロータ3の半径方向Cに延びる環状の第1突起21と、ハウジング2に取り付けられたベルマウス4において上記の第1突起21に当該半径方向Cから対向する位置に配置された円筒状の遮蔽板26とによって形成されている。遮蔽板26は、第1突起21に半径方向Cから対向する位置として、上記のように、第1突起21の延長線上に沿って当該第1突起21の外側端部21aから半径方向外側の位置に配置されているので、半径方向Cの外側から第1突起21へ向かう空気流れAF(図4参照)を遮ることが可能である。
第2ラビリンス部分32は、ファンロータ3の外周に設けられた当該ファンロータ3の回転軸方向に延びる円筒状の第2突起22と、ハウジング2に取り付けられたベルマウス4において第2突起22の先端22aを取り囲む位置に配置された取囲み部分27とによって形成されている。第2突起22の先端22aは、取囲み部分27を構成する第1軸方向壁27a、半径方向壁27bおよび第2軸方向壁27cによって、3方向(すなわち、当該半径方向Cの内方ならびに外方および上方)から取り囲まれる。具体的には、第1軸方向壁27aの下端27a1は、第2突起22aの先端22aよりも下方の(すなわち、回転軸Aの延びる方向において羽根18に近い)位置に配置されている。また、第1軸方向壁27aの上端27a2は、第2突起22aの先端22aよりも上方の(すなわち、回転軸Aの延びる方向において羽根18から遠い)位置に配置され、半径方向壁27bの端部に連結している。さらに、第2軸方向壁27cの上端27c1は、第2突起22aの先端22aよりも上方の位置に配置され、半径方向壁27bに連結している。第2軸方向壁27cの下端27c2は、第2突起22aの先端22aよりも下方の位置に配置されている。これにより、狭い流路で空気流れを制限することが可能な第2ラビリンス部分32が構成されている。
上記のように構成されたシロッコファン1では、モータMの駆動力によってファンロータ3が回転すると、図2の空気流れSFに示されるように、外部の空気がベルマウス4を通してハウジング2内に吸い込まれる。ハウジング2内に吸い込まれた空気は、回転軸Aの軸方向の正面側Fから回転軸Aの延びる方向に沿って背面側Rに向かってファンロータ3内に流入し、羽根18同士の隙間を通過して半径方向外側にファンロータ3から流出する。この流出した空気は、ハウジング2のハウジング本体2aの内部を回転方向Dに沿って移動し、吐出管部2bの吹出口8から吐出される。
このようにシロッコファン1が動作している状態では、図4に示されるように、ハウジング2内部においてファンロータ3の半径方向外側に流出した空気のうちの一部が、空気流れAFのように、ファンロータ3の外周側からハウジング2の正面板11の内壁11aに沿ってファンロータ3の半径方向Cからファンロータ3の吸込み側(図2の正面側F)へ向かう。
この空気流れAFは、上記の第1ラビリンス部分31よび第2ラビリンス部分32によって減衰される。具体的には、空気流れAFは、まず、上記の第1ラビリンス部分31において、ハウジング2に設けられた遮蔽板26に当たることにより、半径方向Cから背面側R(図4の下方向)へ変えられる。その後、さらに、空気流れAFは、遮蔽板26を下方から回り込むようにして遮蔽板26とファンロータ3側の第1突起21との隙間33を通って正面側F(図4の上方向)へ流れることによって、さらに流れの方向を変えられるとともに流路が狭められるので、空気流れAFを減衰させることが可能である。
さらに、第2ラビリンス部分32においては、空気流れAFが第2突起22およびその先端22aを取り巻く取囲み部分27によって流れの方向がさらに変えられるとともに流路が狭められる。具体的には、第2突起22の先端22aと取囲み部分27の第1軸方向壁27aによって空気流れAFは正面側F(図4の上方向)へ案内されるとともに流路が制限される。さらに、第2突起22の先端22aと取囲み部分27の半径方向壁27bによって空気流れAFは半径方向Cへ流れの方向が変えられるとともに流路が制限される。さらに、第2突起22の先端22aと取囲み部分27の第2軸方向壁27cによって空気流れAFは背面側R(図4の下方向)へ流れの方向が変えられるとともに流路が制限される。このような第2ラビリンス部分32によって、空気流れAFをさらに減衰させることが可能である。その結果、第1ラビリンス部分31および第2ラビリンス部分32を組み合わせた複雑かつシール効果の高いラビリンス構造によって確実に防止することが可能になる。
(特徴)
(1)
本実施形態のシロッコファン1では、ファンロータ3の外周側から吸込み側へ流れるもれ流れを防止するために、2つのラビリンス部分、すなわち、第1ラビリンス部分31および第2ラビリンス部分32が形成されている。すなわち、この第1ラビリンス部分31は、ファンロータ3の外周に設けられた当該ファンロータ3の半径方向Cに延びる第1突起21とハウジング2に設けられた上記の第1突起21に当該半径方向Cから対向する遮蔽板26とによって形成されている。そして、第2ラビリンス部分32は、ファンロータ3の外周に設けられた当該ファンロータ3の回転軸方向に延びる第2突起22と、ハウジング2に設けられた第2突起22の先端を取り囲む取囲み部分27とによって形成されている。このような構成により、ファンロータ3の外周側からハウジング2の内壁11aに沿ってファンロータ3の半径方向Cからファンロータ3の吸込み側へ向かう空気流れAFは、上記の第1ラビリンス部分31において、ハウジング2に設けられた遮蔽板26に当たって半径方向Cに向いていた流れの方向が変えられた後にさらに遮蔽板26とファンロータ3側の第1突起21との隙間33を通ることによって、さらに流れの方向を変えられるとともに流路が狭められるので、空気流れAFを減衰させることが可能である。さらに、第2ラビリンス部分32においては、空気流れが第2突起22およびその先端22aを取り巻く取囲み部分27によって流れの方向がさらに変えられるとともに流路が狭められることによって、空気流れAFをさらに減衰させることが可能である。このように、第1ラビリンス部分31および第2ラビリンス部分32を組み合わせたラビリンス構造によって確実に防止することが可能である。
(2)
本実施形態のシロッコファン1では、空気案内部25の出口側端部25aが羽根18の内周端18aよりも外側に配置されていることにより、ファンロータ3は円滑に吸気を行なうことが可能になり、ファン効率の性能を向上することが可能になる。また、図3に示されるように、空気案内部25が取囲み部分27と羽根18の内周端18aとの間に配置されているので、空気案内部25が第1ラビリンス部分31および第2ラビリンス部分32とは別個に設けられた構成になっている。その結果、空気案内部25の配置が第1ラビリンス部分31および第2ラビリンス部分32のもれ流れ防止の効果に影響を与えることが回避される。
(3)
本実施形態のシロッコファン1では、第1突起21および第2突起22によって構成されたL字型の断面を有するリング部材5がファンロータ3の外周縁に設けられた構造なので、少ない部品点数によって第1および第2ラビリンス部分32を構成することが可能になり、簡単な構造で確実にファンロータ3の吸い込み側へのもれ流れを確実に防止することが可能である。また、ファンロータ3の外周縁にL字型断面を有するリング部材5が設けられた構造は、樹脂成形時において成形型が図2の正面側Fおよび背面側Rの2方向から容易に離脱することが可能な構造である。そのため、ファンロータ3およびL字型断面を有するリング部材5を一体的に樹脂成形することが可能である。
(4)
本実施形態のシロッコファン1では、ファンロータ3が樹脂により成形されているので、容易かつ低コストで製造することが可能である。とくに本実施形態では、ファンロータ3およびリング部材5が樹脂により一体成形されているので、より容易で、しかもさらに低コストで製造することが可能である。
(変形例)
(A)
上記実施形態では、ベルマウス4がハウジング本体2aの開口15に取り付けられているが、本発明はこれに限定されるものではなく、ベルマウス4とハウジング2とが一体に形成された構成を採用してもよい。
(B)
また、上記実施形態では、ファンロータ3およびリング部材5が樹脂により一体成形されているが、本発明はこれに限定されるものではなく、リング部材5をファンロータ3とは別個に製造し、その後、ファンロータ3の外周に固定するようにしてもよい。
1 シロッコファン
2 ハウジング
2a ハウジング本体(収容部)
3 ファンロータ
4 ベルマウス
5 リング部材(リング部)
6 収容空間
7 吸込口
8 吹出口
18 羽根
21 第1突起
22 第2突起
25 空気案内部
26 遮蔽板
27 取囲み部分
31 第1ラビリンス部分
32 第2ラビリンス部分

Claims (3)

  1. 回転軸回りに回転可能であり、当該回転軸の周囲の円周上に配列された複数の羽根(18)を有するファンロータ(3)と、
    前記ファンロータ(3)を収容する収容部(6)、および外部から当該収容部(6)の内部へ空気を吸い込む吸込口(7)を有するハウジング(2)と、
    前記ファンロータ(3)の外周に設けられ、当該ファンロータ(3)の半径方向に延びる第1突起(21)と、
    前記ファンロータ(3)の外周に設けられ、前記ファンロータ(3)の回転軸方向に延びる第2突起(22)と、
    前記ハウジング(2)に設けられ、前記第1突起(21)に前記ファンロータ(3)の半径方向から対向する遮蔽板(26)と、
    前記ハウジング(2)に設けられ、前記第2突起(22)の先端を取り囲む取囲み部分(27)と
    前記ハウジング(2)の吸込口(7)に設けられ、前記ハウジング(2)の内部に外部の空気を案内する空気案内部(25)と
    を備えており、
    前記第1突起(21)と前記遮蔽板(26)とによって、第1ラビリンス部分(31)が形成され、
    前記第2突起(22)と前記取囲み部分(27)とによって、第2ラビリンス部分(32)が形成され
    前記空気案内部(25)の出口側端部(25a)は、前記羽根(18)の内周端(18a)よりも外側に配置され、
    前記空気案内部(25)は、前記取囲み部分(27)と前記羽根(18)の内周端(18a)との間に配置されている、
    ことを特徴とするシロッコファン。
  2. 前記第1突起(21)および前記第2突起(22)によって、L字型断面を有する環状のリング部(5)が構成され、
    当該リング部(5)がファンロータ(3)の外周縁に設けられている、
    請求項に記載のシロッコファン。
  3. 前記ファンロータ(3)は、樹脂成形されている。
    請求項1または2に記載のシロッコファン。
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