JP6342374B2 - 遠心ファン - Google Patents

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、空調や、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４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

特許文献１に記載された遠心ファンを他の装置や機器の筺体に取り付ける構造について、特許文献１にその具体的な構造は記載されていない。この種のファンでは、通常、上ケーシングに径方向外方に延在するフランジを複数箇所形成し、フランジに形成した貫通穴にボルトやねじ等を挿通することで、ファンを装置や機器の筺体に締結する構造が採用される。しかしながら、遠心ファンの位置決め精度が求められる場合、ボルトやねじ等を挿通し、装置や機器の筺体に締結する構造のみでは、位置決め作業が容易ではなく、高精度な位置決めは容易ではない。

以上のような背景において、本発明は、装置や機器への取り付け時の位置合わせが容易にでき、位置決め精度を向上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。

請求項１に記載の発明は、ケーシングの内部にインペラを収納し、該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吹き出し口から前記ケーシングの外方に向けて排出する遠心ファンにおいて、前記ケーシングは上ケーシングと下ケーシングから構成され、前記上ケーシングと前記下ケーシングの間に介装された支柱を備え、前記ケーシングの側面であって、前記支柱の間に吹き出し口が形成され、前記上ケーシングに形成された前記吸い込み口の周縁には軸方向上方に突出する環状の突起部が形成され、前記上ケーシングの前記環状の突起部は前記上ケーシングの上面より軸方向上方に突出しており、前記環状の突起部の外周側に位置する前記上面には複数の凹部が形成されると共に、該凹部の間にはリブが形成され、前記上ケーシングの前記環状の突起部の下面には環状の溝が形成され、前記インペラを構成する部材の一部である環状のシュラウドに形成された環状の突起部が前記溝の中に位置し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、前記環状のシュラウドの上面には、段部および傾斜面が形成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、前記環状の溝と前記環状のシュラウドに形成された前記環状の突起部との間に、ラビリンスシール構造が形成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、前記環状のシュラウドに形成された前記環状の突起部が前記環状のシュラウドの軸方向上端に形成され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２に記載の発明において、前記環状のシュラウドに形成された前記環状の突起部が前記環状のシュラウドの上面の段部、または傾斜面のいずれかに形成されていることを特徴とする。

請求項６に記載の発明は、請求項２乃至５のいずれか一項に記載の発明において、前記上ケーシングの前記環状の突起部の径方向の幅は、前記環状のシュラウドに形成された前記段部、もしくは前記傾斜面の位置まで有していることを特徴とする。

本発明によれば、装置や機器への取り付け時の位置合わせが容易にでき、位置決め精度を向上することができる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。 従来の遠心式ファンを示す図である。

（１）遠心ファンの構造
図１は、実施形態の遠心ファンの分解斜視図である。図２は、図１に示す遠心ファンの断面図である。図３は、図２に示す遠心ファンの部分拡大図である。図２には、実施形態の遠心ファン１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、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、上ケーシング３と下ケーシング４の間にインペラ８（図1参照）を収納している。

インペラ８の回転に伴って吸い込み口３５から吸入した空気は、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（径外側の方向）に向けて排出される。インペラ８は、アウターロータ型のブラシレスＤＣモータであるモータ２１によって駆動され回転する。モータ２１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。

図３に示すように、モータ２１は、ステータ２２を備えている。ステータ２２は、薄板状のコアを所定枚数、積層してなるステータコア２３と、ステータコア２３の軸方向両側から装着された上インシュレータ２４ａと下インシュレータ２４ｂからなるインシュレータ２４と、インシュレータ２４を介してステータコア２３のティースに巻回されたコイル２５とから構成されている。

ステータコア２３を構成する薄板状のコアは、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）を備えている。ステータコア２３の中央に形成された開口には、軸受保持部２６が嵌合しており、軸受保持部２６の外側にステータ２２が配設された構造を有している。軸受保持部２６の内側には軸受２７、２８が装着され、シャフト１６が回転可能に支持されている。また、下インシュレータ２４ｂには回路基板３０が装着され、回路基板３０は、凹部５ａの中に収納されている。

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。

ロータヨーク１８の外周にはインペラ８がフランジ２０を利用して結合されている。図１に示すように、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から構成されており、羽根１０と主板１１は樹脂の一体成形にて形成されている。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）となっている。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とは、超音波溶着にて接合されている。

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、超音波溶着機の電極を当て易くしている。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）３ｃ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との結合は、以下のようにして行われる。まず、環状のフランジ２０をロータヨーク１８の外周面に、例えば抵抗溶接にて溶着する。次に、フランジ２０に主板１１を固定する。フランジ２０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）が形成されており、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フランジ２０に主板１１が固定される。こうして、ロータ１５にインペラ８が装着される。

上ケーシング３の中央には吸い込み口３５となる開口が形成され、開口の周縁には軸方向上方に突出する環状の突起部３ｂが形成されており、環状の突起部３ｂの外周側であって、上ケーシング３の上面側には複数の凹部３ａ（肉盗み部分）が形成されており、凹部３ａの間には放射状に複数のリブが形成されている（図１参照）。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をねじ等の締結材で締結することで行われている。具体的には、支柱７は上ケーシング３と樹脂の一体成形にて形成されており、支柱７には下孔が形成されている。そして、支柱７を下ケーシング４（ベースプレート６）の貫通孔６ｄ（図１参照）に貫通させ、貫通孔５ｄを介してタッピングねじ４０を支柱７の上記下孔に捩じ込むことで上ケーシング３と下ケーシング４の結合が行われている。なお、締結手段はこれに限定されず、例えば、下ケーシング４側からねじ（またはボルト）を支柱７の貫通穴に挿通し、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２１は、モータベース５に形成した凹部５ａの底面に装着される。ベースプレート６の外周端の４箇所には、下方に延在する側部６ａ（図１参照）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、位置決めがされている。

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。ここで、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の一部が収容される。このため、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れる。

（２）特徴
上ケーシング３の中央には吸い込み口３５となる開口が形成され、開口の周縁には軸方向上方に突出する環状の突起部３ｂが形成されており、この環状の突起部３ｂは上ケーシング３の上面より上方に突出している。遠心ファン１を他の装置や機器の筺体に取り付ける際、この環状の突起部３ｂをインローとして嵌合することによって、装置や機器への取り付け時の位置合わせが容易にでき、位置決め精度を向上できる。また、筺体に形成する開口の寸法も遠心ファン１の取り付け時のバラツキを考慮する必要がない。

上ケーシング３の環状の突起部３ｂの下面には環状の凹部（溝）３ｃが形成されており、環状シュラウド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）３ｃの中に位置している。この構造において、環状の突起部９ａは、上ケーシング３で覆われている。そして、環状のシュラウド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。このラビリンス構造によりインペラ外周から吹き出された空気の一部が吸い込み口３５の方向に逆流することが抑制される。

また、上ケーシング３の環状の突起部３ｂの下面にラビリンス構造を構成しているが、上ケーシング３の環状の突起部３ｂを装置や機器への取り付け時のインローとして用いるため、環状の突起部３ｂは装置や機器の中に位置する。このため、遠心ファン１の軸方向の高さは実質的には上ケーシング３の上面までの高さとなり、実効高さを低くすることができる。

環状の突起部３ｂの径方向の幅は特に限定されるものではなく、その幅は環状のシュラウド９の上面に形成された吸い込み口３５側に位置する段部、もしくは２箇所の段部の間に形成された傾斜面の位置まで有したものであってもよい。

環状のシュラウド９の突起部９ａは軸方向上端に形成されているが、これに限定されるものではなく、吸い込み口３５側に位置する段部に形成、もしくは２箇所の段部の間に形成された傾斜面の位置に形成してもよい。

そして、上ケーシング３の突起部３ｂの下面に形成される環状の凹部（溝）３ｃは環状のシュラウド９に形成された環状の突起部９ａに対応する位置に形成され、環状の突起部９ａの頂部は環状の凹部（溝）３ｃの中に位置する。

環状の突起部３ｂをインローとして用いる以外に、他の部材（例えば、カバー等）を取り付けるための箇所として、この環状の突起３ｂを用いてもよいし、位置決め用として用いても勿論よい。

１…遠心ファン、２…ケーシング、３…上ケーシング、３ａ…凹部、３ｂ…環状突起部、３ｃ…環状の凹部、４…下ケーシング、５…モータベース、５ａ…凹部、５ｄ…貫通孔、６…ベースプレート、６ａ…側部、６ｄ…貫通孔、７…支柱、８…インペラ、９…シュラウド、９ａ…突起部、１０…羽根、１１…主板、１１ａ…傾斜面、１５…ロータ、１６…シャフト、１７…ボス部、１８…ロータヨーク、１９…マグネット、２０…フランジ、２１…モータ、２２…ステータ、２３…ステータコア、２４…インシュレータ、２４ａ…上インシュレータ、２４ｂ…下インシュレータ、２５…コイル、２６…軸受保持部、２７…軸受、２８…軸受、３０…回路基板、３１…電子部品、３５…吸い込み口、３６…吹き出し口。

Claims (6)

1. ケーシングの内部にインペラを収納し、該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吹き出し口から前記ケーシングの外方に向けて排出する遠心ファンにおいて、
   前記ケーシングは上ケーシングと下ケーシングから構成され、前記上ケーシングと前記下ケーシングの間に介装された支柱を備え、前記ケーシングの側面であって、前記支柱の間に吹き出し口が形成され、
   前記上ケーシングに形成された前記吸い込み口の周縁には軸方向上方に突出する環状の突起部が形成され、
   前記上ケーシングの前記環状の突起部は前記上ケーシングの上面より軸方向上方に突出しており、
   前記環状の突起部の外周側に位置する前記上面には複数の凹部が形成されると共に、該凹部の間にはリブが形成され、
   前記上ケーシングの前記環状の突起部の下面には環状の溝が形成され、
   前記インペラを構成する部材の一部である環状のシュラウドに形成された環状の突起部が前記溝の中に位置している
   ことを特徴とする遠心ファン。
2. 前記環状のシュラウドの上面には、段部および傾斜面が形成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. 前記環状の溝と前記環状のシュラウドに形成された前記環状の突起部との間に、ラビリンスシール構造が形成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. 前記環状のシュラウドに形成された前記環状の突起部が前記環状のシュラウドの軸方向上端に形成されてい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. 前記環状のシュラウドに形成された前記環状の突起部が前記環状のシュラウドの上面の前記段部、または前記傾斜面のいずれかに形成されていることを特徴とする請求項２に記載の遠心ファン。
6. 前記上ケーシングの前記環状の突起部の径方向の幅は、前記環状のシュラウドに形成された前記段部、もしくは前記傾斜面の位置まで有していることを特徴とする請求項２乃至５のいずれか一項に記載の遠心ファン。

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