JP6469815B2 - 軸流ファン - Google Patents
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Description
このことから、特許文献1の構成では、従来の軸流ファンと比べ、高い静圧効率(=(静圧×風量)/消費電力)が得られる可能性がある。
また、環状のリング構造を含め、静翼の構造も複雑であるため、金型等も高価になる。
このように、静翼の構造が複雑になると、それに伴って製造コストが嵩み、その結果、製品価格の上昇を招くことになる。
(1)本発明の軸流ファンは、羽根を有するインペラと、ロータシャフトと、前記ロータシャフトを軸として前記インペラを回転させるモータ部と、前記インペラを取り囲むケーシングと、前記モータ部を支持するベース部と、前記ケーシングと前記ベース部を連結する静翼と、を備え、前記静翼は気流の吹き出し口側に配置されており、前記ベース部の面は、径方向に延在しており、前記静翼の表面には、突起が設けられており、前記突起は、前記静翼の表面に沿って流れる気流を前記吹き出し口の方向から外部へ整流して誘導する誘導部である。
(2)また、本発明の軸流ファンは、モータ部と、ケーシングと、前記モータ部を支持するベース部と、前記ケーシングと前記ベース部を連結する静翼と、を備え、前記静翼は気流の吹き出し口側に配置されており、前記ベース部の面は、径方向に延在しており、前記静翼の表面には交差する2つの壁が設けられている。(3)また、本発明の軸流ファンは、モータ部と、ケーシングと、前記モータ部を支持するベース部と、前記ケーシングと前記ベース部を連結する静翼と、を備え、前記静翼は気流の吹き出し口側に配置されており、前記ベース部の面は、径方向に延在しており、前記静翼の表面には、突起が設けられており、前記突起は、前記静翼の表面に沿って流れる気流を前記吹き出し口の方向から外部へ整流して誘導する誘導部である。
(5)上記(1)の構成において、前記突起が、前記静翼の前記ベース部側から前記ケーシング側まで一体に設けられている。
(6)上記(1)、(4)、(5)の構成において、前記突起の断面形状はL字であり、前記一方の壁は、前記ロータシャフトに平行な壁である。
(7)上記(1)、(5)、(6)の構成において、軸方向において、前記突起が、前記静翼の中央位置と吹き出し口側の端部との中間に設けられる。
実施形態の説明では全体を通して、同じ要素には同じ番号を付与している。
本発明の第1実施形態の軸流ファン100の全体構成を図1に基づいて説明する。
図1は、本発明の軸流ファン100の縦断面図である。
図1に示すように、本発明の軸流ファン100は、ハブ11の外周部に等間隔で配置される羽根12を有するインペラ10と、インペラ10の中心に配置され、ハブ11に固定されたロータシャフト20と、ロータシャフト20を回転自在に支持する軸受ハウジング21とを有し、軸受ハウジング21がベース部30に固定されると共に、インペラ10の外周を取り囲むケーシング40が静翼50によって、ベース部30に連結された構成となっている。
しかしながら、予めケーシング40と静翼50とベース部30だけを樹脂成形しておいて、ベース部30の中央に軸受ハウジング21を後から取り付けるようにしてもよい。
一方、ロータ70は、インペラ10のハブ11の内側に一体的に設けられたロータヨーク71と、そのロータヨーク71の内側に装着されたロータマグネット72によって構成されている。
なお、上記では、ロータヨーク71は、ハブ11の内側に一体的に設けた場合を示しているが、ハブ11の内側に装着するようにしてもよい。
空気は、このインペラ10の回転により、インペラ10が配置される側(図1の上部)の吸い込み口側1から吸い込まれ、ケーシング40内を通って静翼50が配置される側(図1の下部)の吹き出し口側2に排出される。
本発明の第1実施形態の軸流ファン100について、さらに、図1から図5に基づいて説明する。
図1に示すように、静翼50には、静翼50の吹き出し口側2に向いた面に、誘導部51がベース部30からケーシング40に亘って形成されている。
具体的には、静翼50の表面にL字型の溝を形成することで誘導部51が構成されている。
図2に示されるように、この誘導部51は、それぞれの静翼50に設けられている。
そして、図1に示されるように、静翼50は、ベース部30とケーシング40によって構成される流路90内で、ベース部30とケーシング40を連結するように形成されている。
この流路90の部分について見てみると、ベース部30の外形が吹き出し口側2に向かって中心側に傾斜するように形成されているとともに、ケーシング40の内形も吹き出し口側2に向かって中心側に傾斜するように形成されている。
従って、流路90は、吹き出し口の角度が中心軸側を向くようになっている。
図3(a)に示されるように、一般的な軸流ファン300の場合、静翼350は、吹き出し口側2に向かって、緩やかな曲面となるようにされている。
ここで、静翼350の表面近傍を表面に沿って流れる気流は、その表面の影響を強く受ける。
このため、矢印で示すように、静翼350の表面近傍を表面に沿って流れている気流が、静翼350の吹き出し口側2の端部352から吹き出し口側に離脱しようとする際に、静翼350の曲面形状と相まって反り返る気流が発生する(以下、この反り返る気流を「反り返り成分」という。)。
従って、このような反り返り成分は、吹き出し口側2に向かって流れようとする気流に対する空気抵抗として作用する。
そして、気流に対する空気抵抗があると、モータにかかる負荷が増大することになるため、消費電力が上昇する。
このL字型の溝は、ロータシャフト20(図示せず)とほぼ平行な縦壁を有し、この縦壁が静翼50の表面近傍を表面に沿って流れている気流を吹き出し口側2の方向へ誘導する誘導面53となる。
その結果、静翼50の吹き出し口側2の端部52に到達する静翼50の表面近傍を流れる気流が減少し、反り返り成分の発生が抑制され、前述したような空気抵抗も減少する。
このように、静翼50の一部に誘導部51(L字型の溝)を設け、吹き出し口側2へ向かう気流に対する空気抵抗を低減するとともに、効率よく吹き出し口から外部に気流が排出されるようにすることによって、モータにかかる負荷が減少し、消費電力を抑制することが可能となる。
静翼50の表面近傍を表面に沿って流れる気流は、誘導部51によって、一旦、減少するが、その後、端部52に至るまでの間に、徐々に静翼50の表面近傍を流れる気流が増加していくと考えられる。
このため、誘導部51から端部52に至るまでの距離が長くなるにつれて、再び、表面近傍を流れる気流が増えていき、これに伴って、反り返り成分も増えていくためと推察される。
これは、気流が整流状態となって静翼50の表面から十分に離れる前に、静翼50の吹き出し口側2の端部52に到達する気流が増え、反り返り成分となるためと推察される。
なお、誘導部51が、端部52に到達するぐらいに近接すると、端部52自体の形状が変ってくることになるので、より複雑に気流が乱れるようになると推察される。
また、中央側に流れた気流同士の影響で、その後、広がるような発散する流れとなっている。
なお、図5に示されるグラフにおいて効率[%]と記載されているのは、静圧効率(=(静圧×風量)/消費電力)のことである。
静圧効率の上記式は、一般的に用いられる評価式であるので詳細な説明は省略するが、簡単なイメージとしては、インペラを回転させるために投入された消費電力(エネルギー)のうち、どの程度の割合のエネルギーが気流に変換されたかを求めたものである。従って、静圧効率が高いと効率が良い軸流ファンであることを意味する。
つまり、静圧−風量特性(P−Q)と静圧効率(効率)とを示したグラフになっている。
一方、図5(b)に示されるグラフは、左縦軸に効率[%]、横軸に風量[m3/min]、右縦軸に消費電力[W]を取っている。
グラフに示されているデータは、図3(a)に示された静翼に溝を設けていない一般的な軸流ファン300のデータと、図3(b)に示したように誘導部51としてL字型の溝を設けた点だけが異なる本発明の軸流ファン100のデータである。
しかしながら、前述した通り、本発明の軸流ファン100は、気流に対する空気抵抗が抑制されているため、図5(b)に示される通り、中域(風量1.00m3/min近傍)で必要な消費電力が約2〜3W抑制されている。
特に、風量が0.60〜1.20m3/minの領域(実使用領域)では、明らかに、本発明の軸流ファン100の静圧効率が良くなっていることが確認できる。
しかも、誘導部51は、静翼50の吹き出し口側に向いた面にL字型の溝を設けるといった極めてシンプルな構造であるから、製造コストが嵩むことが無く、製品価格の上昇を抑制することができる。
本発明の第2実施形態の軸流ファン200について、図6に基づいて説明する。
第1実施形態では、誘導部51を構成するために、静翼50の表面にロータシャフト20とほぼ平行な縦壁を有するL字型の溝を設けた。
一方、図6に示されるように、第2実施形態では、この誘導部251を構成するために、静翼250の表面にロータシャフト20(図示せず)とほぼ平行な縦壁を有する逆L字型の突起を設けた。
また、その構造自体、L字型の溝と同様に、シンプルな構造が付加されているだけである。
このことから、第2実施形態の軸流ファン200も、第1実施形態と同様に製品価格の上昇を抑制することができる。
上記実施形態では、吹き出し口の角度が中心軸側を向くように、流路90が形成されている場合について説明してきた(段落[0017]及び図1参照。)。
従って、吹き出し口の角度が中心軸側を向くようにした流路90とすることが好ましい。
しかしながら、本発明は、その具体的な実施形態に限定されるものでなく、本発明の精神を逸脱しない限り、多様な変更または改良を加えることができ、そのような変更または改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。
2 吹き出し口側
10 インペラ
11 ハブ
12 羽根
20 ロータシャフト
21 軸受ハウジング
30 ベース部
40 ケーシング
50 静翼
51,251 誘導部
52 端部
53,253 誘導面
54 中央位置
60 ステータ
61 インシュレータ
62 ステータコア
63 コイル
70 ロータ
71 ロータヨーク
72 ロータマグネット
80 モータ部
90 流路
100,200,300 軸流ファン
Claims (6)
- 羽根を有するインペラと、
ロータシャフトと、
前記ロータシャフトを軸として前記インペラを回転させるモータ部と、
前記インペラを取り囲むケーシングと、
前記モータ部を支持するベース部と、
前記ケーシングと前記ベース部を連結する静翼と、を備え、
前記静翼は気流の吹き出し口側に配置されており、
前記ベース部の面は、径方向に延在しており、
前記静翼の表面には、突起が設けられており、
前記突起は、前記静翼の表面に沿って流れる気流を前記吹き出し口の方向から外部へ整流して誘導する誘導部である軸流ファン。 - 前記静翼は、前記吹き出し口側に向けられた第1の面と、吸込み口側に向けられた第2の面を備え、前記静翼の表面は前記第1の面であり、
前記第1の面は、前記ベース部の面に対して傾斜しており、
前記突起が前記第1の面に形成されている、請求項1に記載の軸流ファン。 - 前記突起が、前記静翼の前記ベース部側から前記ケーシング側まで一体に設けられている、請求項2に記載の軸流ファン。
- 前記突起の断面形状はL字であり、
前記一方の壁は、前記ロータシャフトに平行な壁である、請求項1から3のいずれか1項に記載の軸流ファン。 - 軸方向において、前記突起が、前記静翼の中央位置と吹き出し口側の端部との中間に設けられることを特徴とする請求項1から4のいずれか1項に記載の軸流ファン。
- モータ部と、
ケーシングと、
前記モータ部を支持するベース部と、
前記ケーシングと前記ベース部を連結する静翼と、を備え、
前記静翼は気流の吹き出し口側に配置されており、
前記ベース部の面は、径方向に延在しており、
前記静翼の表面には、突起が設けられており、
前記突起は、前記静翼の表面に沿って流れる気流を前記吹き出し口の方向から外部へ整流して誘導する誘導部である、軸流ファン。
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