JP6460957B2 - Centrifugal fan - Google Patents
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Description
本発明は遠心ファンに関し、特に騒音低減を図った遠心ファンに関する。 The present invention relates to a centrifugal fan, and more particularly, to a centrifugal fan designed to reduce noise.
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)。 Centrifugal fans are known as blowers that are widely used for cooling, ventilation, and air conditioning of home appliances, OA equipment, and industrial equipment, air conditioning for vehicles, and ventilation. As a conventional centrifugal fan, the casing consists of an upper casing and a lower casing. An impeller is accommodated between the upper casing and the lower casing, and the air sucked from the suction port as the impeller rotates is placed between the upper casing and the lower casing. There is known a centrifugal fan that discharges outward from a blow-out port formed on the side surface of the door (see, for example, Patent Document 1).
図5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。環状のシュラウド131は中央に円筒部132を有し、円筒部132から環状のシュラウド131の外周部では上ケーシング121に向かって反りかえり、シュラウド131の円筒部132の端から環状のシュラウド131の外周部まで上面形状は曲率半径の異なった4つの円弧をつなげた形状の曲面にて形成され、環状のシュラウド131の外周部までの空気流路の断面積が漸増する構成としている。
FIG. 5 shows a
上記の構造によれば、空気の圧力が増加されてインペラ130の外周部から外方に吹き出される。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き出し口111から外方に向けて排出される。
According to said structure, the pressure of air is increased and it blows off from the outer peripheral part of the
しかしながら、特許文献1に記載の遠心ファン100は、環状のシュラウド131の外周部では上ケーシング121に向かって反りかえった形状を有しているため、インペラ130の外周から吹き出された空気の一部が、環状のシュラウド131と上ケーシング121との間の隙間125から吸込み口110に向かって逆流する虞がある。この逆流が生じると、逆流した空気によって吸込み口110付近で空気の流れに乱れが生じ、騒音の原因となる。
However, since the
吹き出し口から吹き出された空気が吸込み口に向かって逆流することを抑制した構造として、従来、例えば、特許文献2が提案されている。図6は特許文献2の遠心式ファンで、ファンを収納するケース220の上側の上ケース222には、空気取入口236を形成するベルマウス231が形成されており、このベルマウス231は、シュラウド226の突起262を包み込むように断面半円弧状に形成されている。このベルマウス231の内壁311と突起262の間は微小な一定間隔δを有し、ベルマウス231の付け根部近傍のケース内壁221はシュラウド226の頂面263とほぼ一定の微小間隔δをあけて形成されている。ほぼ一定の微小間隔δは、シュラウド226の突起262の外周壁から径外方向に向けて滑らかに湾曲して形成される頂面263の径外方向端264まで形成されている。このシュラウド226と、ベルマウス231およびケース内壁221との隙間が、微小間隔δによって狭く、しかも長距離に渡って形成されているために、ブレード225の出口からこの隙間を通って内径側に逆流しようとする風量が低減される。
Conventionally, for example, Patent Document 2 has been proposed as a structure in which the air blown out from the blowout port is prevented from flowing back toward the suction port. FIG. 6 shows a centrifugal fan disclosed in Patent Document 2. A
しかしながら、特許文献2においては、微小間隔δの幅寸法を小さく設定したとしても、遠心送風機の機能維持上、この微小間隔δはその存在が不可欠であり、微小隙間が存在している限り、この微小間隔δを通って流れる逆流空気の発生そのものを防止することは難しく、例え流量は少ないとしても、微小間隔δを通過する逆流空気に起因して送風音が発生するという問題がある。 However, in Patent Document 2, even if the width dimension of the minute interval δ is set to be small, the existence of the minute interval δ is indispensable for maintaining the function of the centrifugal fan. It is difficult to prevent the occurrence of the backflow air flowing through the minute interval δ, and there is a problem that even if the flow rate is small, a blowing sound is generated due to the backflow air passing through the minute interval δ.
このような背景において、本発明は、四角形のケーシングの側面で、上ケーシングと下ケーシングの間に吹き出し口が形成された遠心ファンにおいて、インペラの外周から吹き出された空気の一部が吸込み口に向かって逆流することを抑制して騒音を低減した遠心ファンを提供することを目的とする。 In such a background, the present invention provides a centrifugal fan in which a blowout port is formed between the upper casing and the lower casing on the side surface of a rectangular casing, and a part of the air blown from the outer periphery of the impeller is used as the suction port. An object of the present invention is to provide a centrifugal fan that suppresses backflow and reduces noise.
請求項1に記載の発明は、上ケーシングと下ケーシングからなるケーシングと、前記ケーシングに回転可能な状態で収められたインペラとを備え、前記下ケーシングは、モータベースとベースプレートから構成され、前記上ケーシングと前記ベースプレートの外径は、前記インペラの外径よりも大きく、前記上ケーシングの外周端の下面は、断面が円弧状の曲面に形成され、前記下ケーシングの前記ベースプレートの外周端の上面は、断面が円弧状の曲面に形成され、前記上ケーシングと前記インペラの間には隙間が設けられ、前記上ケーシングの下面には環状の溝が設けられ、前記インペラの上面には前記環状の溝に隙間を有した状態で入り込んだ環状の突起部が設けられ、前記環状の突起部と前記溝との間の前記隙間は、前記環状の突起部の一方の側面と前記溝の外周側の側面との間の隙間L5と、前記環状の突起部の他方の側面と前記溝の内周側の側面との間の隙間L6とを備え、前記隙間L5および前記隙間L6は、他の部分における前記隙間に比較して狭く、前記インペラの前記上面は、内周側の段部および外周側の段部と、これら段部の間に形成された内周側から外周側に下り面となる傾斜面とを有し、前記上ケーシングの前記下面は、前記インペラの前記上面に前記隙間をあけて該上面に沿った形状に形成され、前記上ケーシングと前記インペラとの間の前記隙間は、前記外周側の段部と前記ケーシングとの間の隙間L1、前記内周側の段部と前記ケーシングとの間の隙間L2、前記傾斜面と前記ケーシングとの間の隙間L3、前記内周側の段部における外周側の側面と前記ケーシングとの間の隙間L4、前記突起部の上端面と前記溝との間の隙間L7、を備え、前記隙間L1、前記隙間L2、前記隙間L3、前記隙間L4は略等しく、前記隙間L7は前記隙間L4以下であることを特徴とする遠心ファンである。 The invention according to claim 1 includes a casing composed of an upper casing and a lower casing, and an impeller housed in a rotatable state in the casing. The lower casing includes a motor base and a base plate. The outer diameter of the casing and the base plate is larger than the outer diameter of the impeller, the lower surface of the outer peripheral end of the upper casing is formed in a curved surface with a circular cross section, and the upper surface of the outer peripheral end of the base plate of the lower casing is The cross section is formed in an arcuate curved surface, a gap is provided between the upper casing and the impeller, an annular groove is provided on the lower surface of the upper casing, and the annular groove is provided on the upper surface of the impeller. An annular protrusion is provided in a state having a gap in the gap, and the gap between the annular protrusion and the groove is formed by the annular protrusion. A gap L5 between one side surface of the groove and the outer side surface of the groove, and a gap L6 between the other side surface of the annular protrusion and the inner side surface of the groove, the gap L5 and the gap L6 is rather narrow as compared to the gap in the other portion, the top surface of the impeller, and the stepped portion of the inner peripheral side of the stepped portion and the outer peripheral side, is formed between the step portion The lower surface of the upper casing is formed in a shape along the upper surface with the gap formed in the upper surface of the impeller. And the impeller include a gap L1 between the outer peripheral stepped portion and the casing, a gap L2 between the inner peripheral stepped portion and the casing, the inclined surface and the casing. L3 between and the outer peripheral side of the inner peripheral step And the casing, and a gap L7 between the upper end surface of the protrusion and the groove, the gap L1, the gap L2, the gap L3, and the gap L4 are substantially equal, and the gap L7 is a centrifugal fan characterized by being not more than the gap L4 .
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、前記隙間L5と前記隙間L6は略等しいことを特徴とする。 The invention according to claim 2 is characterized in that, in the invention according to claim 1, the gap L5 and the gap L6 are substantially equal .
本発明によれば、四角形のケーシングの側面で、上ケーシングと下ケーシングの間に吹き出し口が形成された遠心ファンにおいて、インペラの外周から吹き出された空気の一部が吸込み口に向かって逆流することを抑制して騒音を低減した遠心ファンが得られる。 According to the present invention, in the centrifugal fan in which the air outlet is formed between the upper casing and the lower casing on the side surface of the rectangular casing, a part of the air blown out from the outer periphery of the impeller flows backward toward the air inlet. A centrifugal fan that suppresses the noise and reduces noise can be obtained.
(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の分解斜視図が示されている。図2には、図1に示す遠心ファンの断面図が示されている。図3には、図2に示す遠心ファンの部分拡大図が示されている。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、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が回転可能な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の外方に向けて排出される。
(1) Basic Structure of Centrifugal Fan FIG. 1 is an exploded perspective view of the centrifugal fan of the embodiment. FIG. 2 shows a sectional view of the centrifugal fan shown in FIG. FIG. 3 shows a partially enlarged view of the centrifugal fan shown in FIG. The basic structure of the centrifugal fan 1 is substantially the same as the structure described in Patent Document 1, and the casing 2 includes an
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およびロータ15を備えている。モータ21には、下インシュレータ24bを介して回路基板30が装着されている。回路基板30は、モータベース5に形成された凹部5aの中に収納されている。
The
モータベース5には、軸受保持部26を介してステータ22が固定されている。軸受保持部26の内側には軸受27、28が装着され、シャフト16を回転可能に支持している。ステータ22は、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。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ます)を備えており、このコアを積層させてステータコア23が構成されている。そして、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が配設された構造が得られている。
A
ロータ15は、シャフト16と、シャフト16に装着されたボス部17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。
The
ロータ15には、インペラ8が固定されている。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)の構造を有している。羽根10は全て同じ形状であり、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ている。環状のシュラウド9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に超音波溶着機の電極を当て易くしている。
An
環状のシュラウド9と上ケーシング3との間には、隙間L1〜L7が形成されている。また、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。この環状の突起部9aの頂部は隙間を有した状態で上ケーシング3で覆われている。すなわち、上ケーシング3の下面(インペラ8に面する面)には、環状の溝3dが形成されている。環状の突起部9aは環状の溝3dに隙間を有した状態で入り込んだ位置関係にある。ここで、環状の突起部9aの上端部と上ケーシングとの間の隙間がL7であり、環状の突起部9aの側方の隙間がL5およびL6である。この例では、L5=L6<L7に設定されている。また、他の部分の隙間に関しては、L1=L2=L3=L4=L7となる寸法に設定されている。
Gaps L1 to L7 are formed between the
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を有する。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、例えば抵抗溶接による溶着にて固定されている。他方で、主板11の内周側の下面は一体成形にて形成したピン(図示省略)を有し、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主板11とフランジ20は結合されている。この構造により、ロータ15にインペラ8が装着されている。
The
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をねじ等の締結材で締結することで結合させている。すなわち、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、また下ケーシング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とから構成されている。ここで、支柱7をベースプレート6の貫通孔6dに貫通させ、さらにモータベース5の貫通孔5dを介して支柱7に形成した下穴にタッピンねじ40をねじ込み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勿論よい。
On the upper surface side of the
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。
The
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の一部が収容される。この構造によれば、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。
Components for driving and controlling the
以上述べたように、遠心ファン1は、上ケーシング3と下ケーシング4からなるケーシング2と、ケーシング2に回転可能な状態で収められたインペラ8とを備え、下ケーシング4は、モータベース5とベースプレート6から構成され、上ケーシング3とベースプレート6の外径は、インペラ8の外径よりも大きく、上ケーシング3の外周端の下面3bは、断面が円弧状の曲面に形成され、下ケーシング4のベースプレート6の外周端の上面6bは、断面が円弧状の曲面に形成され、上ケーシング3とインペラ8の間には隙間が設けられ、上ケーシング3の下面には環状の溝3dが設けられ、インペラ8の上面には環状の溝3dに隙間を有した状態で入り込んだ環状の突起部9aが設けられ、突起部9aの側面における隙間L5、L6は、他の部分の隙間L1〜4およびL7に比較して狭い構造を有している。
As described above, the centrifugal fan 1 includes the casing 2 including the
(2)特徴について
(2)−1.騒音の低減について
上ケーシング3および下ケーシング4のベースプレート6の外径は、インペラ8の外径よりも大きくなっている。吹き出し口36に面した上ケーシング3の外周端の下面3bは、断面が円弧状の曲面に形成されている。また、吹き出し口36に面した下ケーシング4のベースプレート6の外周端の上面6bは、断面が円弧状の曲面に形成されている。このため、インペラ8の外周端から吹き出された空気は、上ケーシング3と下ケーシング4のベースプレート6との間に形成された吹き出し口36となる空間からケーシング2の外方に吹き出される際、吹き出される方向が軸方向下方に吹き出され、その後、少し上方に向きを変え、水平方向に吹き出される。
(2) Features (2) -1. About reduction of noise The outer diameter of the
吹き出し口36から吹き出された空気の一部が、上ケーシング3と環状のシュラウド9との間の隙間3cから吸い込み口35側に逆流する場合がある。この逆流は、隙間3cを通って吸い込み口35側に向かって流れる。
A part of the air blown out from the blow-out
ここで、上ケーシング3と環状のシュラウド9との間の隙間L1、L2、L3、L4は略均等に形成され、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との間の隙間L5、L6は略均等で、環状のシュラウド9の突起部9aの頂部と上ケーシング3との間の隙間L7およびL1〜L4は、隙間L5、L6よりも大きくなっている。すなわち、隙間の関係はL1=L2=L3=L4=L7>L5=L6となっている。ここで、L7はL4よりも小さくても可であるが、L7>L5=L6とする必要がある。
Here, the gaps L1, L2, L3, and L4 between the
この構造では、隙間L5、L6によってラビリンス構造が形成されている。L5を通過する流路の抵抗によって通過する空気が減少し、L7での空間体積を増加させることで還流が生じてL6を通過する空気が減少し、さらにL6を通過する流路の抵抗によって通過する空気が減少する。このようにL5、L6によるラビリンス構造により、吸い込み口35に入り込む逆流を抑制することができる。
In this structure, a labyrinth structure is formed by the gaps L5 and L6. The air passing through L5 decreases due to the resistance of the flow path passing through L5. By increasing the spatial volume at L7, reflux occurs, the air passing through L6 decreases, and further, the resistance of the flow path passing through L6 passes. Air to be reduced. As described above, the labyrinth structure using L5 and L6 can suppress the backflow entering the
上ケーシング3と環状のシュラウド9との間の隙間L1〜L4が略均等に形成されているため、各箇所での風速による圧力差が生じず、それによる騒音が抑制され、さらに隙間L5、L6によって形成されたラビリンス構造により吸い込み口35側に逆流する空気が抑制されるため、騒音を低減することができる。
Since the gaps L1 to L4 between the
1…遠心ファン、2…ケーシング、3…上ケーシング、3a…凹部、3b…上ケーシング3の外周端の下面、3c…隙間、3d…環状の溝、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、6b…ベースプレート6の外周端の上面、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。
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Centrifugal fan, 2 ... Casing, 3 ... Upper casing, 3a ... Recessed part, 3b ... Lower surface of outer peripheral end of
Claims (2)
前記ケーシングに回転可能な状態で収められたインペラと
を備え、
前記下ケーシングは、モータベースとベースプレートから構成され、
前記上ケーシングと前記ベースプレートの外径は、前記インペラの外径よりも大きく、
前記上ケーシングの外周端の下面は、断面が円弧状の曲面に形成され、
前記下ケーシングの前記ベースプレートの外周端の上面は、断面が円弧状の曲面に形成され、
前記上ケーシングと前記インペラの間には隙間が設けられ、
前記上ケーシングの下面には環状の溝が設けられ、
前記インペラの上面には前記環状の溝に隙間を有した状態で入り込んだ環状の突起部が設けられ、
前記環状の突起部と前記溝との間の前記隙間は、前記環状の突起部の一方の側面と前記溝の外周側の側面との間の隙間L5と、前記環状の突起部の他方の側面と前記溝の内周側の側面との間の隙間L6とを備え、前記隙間L5および前記隙間L6は、他の部分における前記隙間に比較して狭く、
前記インペラの前記上面は、内周側の段部および外周側の段部と、これら段部の間に形成された内周側から外周側に下り面となる傾斜面とを有し、
前記上ケーシングの前記下面は、前記インペラの前記上面に前記隙間をあけて該上面に沿った形状に形成され、
前記上ケーシングと前記インペラとの間の前記隙間は、
前記外周側の段部と前記ケーシングとの間の隙間L1、
前記内周側の段部と前記ケーシングとの間の隙間L2、
前記傾斜面と前記ケーシングとの間の隙間L3、
前記内周側の段部における外周側の側面と前記ケーシングとの間の隙間L4、
前記突起部の上端面と前記溝との間の隙間L7、を備え、
前記隙間L1、前記隙間L2、前記隙間L3、前記隙間L4は略等しく、前記隙間L7は前記隙間L4以下であることを特徴とする遠心ファン。 A casing composed of an upper casing and a lower casing;
An impeller housed in a rotatable state in the casing,
The lower casing is composed of a motor base and a base plate,
The outer diameter of the upper casing and the base plate is larger than the outer diameter of the impeller,
The lower surface of the outer peripheral end of the upper casing is formed in a curved surface having a circular arc cross section,
The upper surface of the outer peripheral end of the base plate of the lower casing is formed in a curved surface having a circular arc cross section,
A gap is provided between the upper casing and the impeller,
An annular groove is provided on the lower surface of the upper casing,
An annular protrusion is provided on the upper surface of the impeller with a gap in the annular groove.
The gap between the annular protrusion and the groove includes a gap L5 between one side surface of the annular protrusion and the outer peripheral side surface of the groove, and the other side surface of the annular protrusion. and a gap L6 between the inner peripheral side surface of said groove and said gap L5 and the gap L6 is rather narrow in comparison to the gap at other portions,
The upper surface of the impeller has a step portion on the inner peripheral side and a step portion on the outer peripheral side, and an inclined surface that becomes a descending surface from the inner peripheral side to the outer peripheral side formed between these step portions,
The lower surface of the upper casing is formed in a shape along the upper surface with the gap formed in the upper surface of the impeller,
The gap between the upper casing and the impeller is:
A gap L1 between the step portion on the outer peripheral side and the casing,
A gap L2 between the inner peripheral step and the casing,
A gap L3 between the inclined surface and the casing;
A gap L4 between an outer peripheral side surface of the inner peripheral step and the casing,
A gap L7 between the upper end surface of the protrusion and the groove,
The centrifugal fan , wherein the gap L1, the gap L2, the gap L3, and the gap L4 are substantially equal, and the gap L7 is equal to or less than the gap L4 .
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