JP7089383B2 - 送風機 - Google Patents

Description

本発明は、送風機に関する。

従来、送風機として、送風機内部に空気を吸い込む主ファンと、主ファンに取り付けられた補助ファンと、主ファン及び補助ファンを回転させるファンモータとを備える送風機が知られている（特許文献１参照）。

この送風機では、主ファンに複数の風孔部を形成し、ファンモータ側と反対側に取り付けられた補助ファンを回転させることにより、ファンモータの周囲を流れる空気を風孔部から吸引して流量を増大させてファンモータを冷却している。

特開平６－２９４３９９号公報

上述のような送風機では、ファンモータを更に冷却するためには、主ファン及び補助ファンを高速で回転させなければならず、かえってファンモータが高温になるおそれがある。このため、効率良く冷却できる送風機の構造が求められていた。

本発明は、上述の課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、効率良く冷却できる送風機を提供することである。

上記目的を達成するために、本発明に係る送風機は、インペラと、モータとを備え、前記インペラは、複数の羽根と、当該複数の羽根の内側に配置されたカップとを有し、前記モータは、前記カップの内側に配置されたハウジングと、ステータと、当該ステータの内側に配置されたロータとを有し、前記カップの外周面には、前記ハウジングの外周面に対向する開口部が設けられている。

本発明の一態様に係る送風機は、径方向において、前記カップと前記ハウジングとの間には空間が形成されており、前記開口部は、前記カップと前記複数の羽根との間にある空間と、前記カップと前記ハウジングとの間にある空間とを連通する。

本発明の一態様に係る送風機は、前記複数の羽根を複数の第１の羽根として、前記カップには、第２の羽根が設けられており、径方向において、前記第２の羽根は、前記カップの内周面から前記ハウジングに向かって延びている。

本発明の一態様に係る送風機は、前記カップは、前記開口部を含む複数の開口部を備え、周方向において、前記複数の開口部は並んでいる。

本発明の一態様に係る送風機は、前記カップは、前記第２の羽根を含む複数の第２の羽根を備え、前記複数の第２の羽根はそれぞれ前記複数の開口部に隣接している。

本発明の一態様に係る送風機は、回転軸方向において、前記カップには、前記ハウジングに対向する端面が設けられ、前記端面に開口部が形成されており、前記端面の開口部は、前記カップの外周面に形成された開口部と連続している。

本発明の一態様に係る送風機は、前記開口部は、前記カップの外周面において、前記ハウジングに対向する端面から下面にわたって連続して形成されている。

本発明に係る送風機によれば、モータを冷却できる。

本発明の実施の形態に係る送風機の構成を概略的に示す斜視図である。 本発明の実施の形態に係る送風機の構成を概略的に示す図１のＡ－Ａ断面図である。 本発明の実施の形態に係る送風機のインペラの構成を概略的に示す斜視図である。 本発明の実施の形態に係る送風機のインペラの構成を概略的に示す図１のＢ－Ｂ断面図である。 本発明の実施の形態に係る送風機のハウジングの構成を概略的に示す斜視図である。 本発明の実施の形態に係る送風機のインナーモータの構成を概略的に示す図１のＣ－Ｃ断面図である。 本発明の実施の形態に係る送風機における風の流れを模式的に示す斜視図である。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら具体的に説明する。

［送風機の全体構成］
はじめに、図１を参照して、本発明の実施の形態に係る送風機の構成について説明する。図１は、本発明の実施の形態に係る送風機１の構成を概略的に示す斜視図である。図２は、図１のＡ－Ａ線に沿う断面における断面図である。

以下、説明の便宜上、回転軸ｘ方向において矢印ａ方向を上側ａとし、矢印ｂ方向を下側ｂとする。また、回転軸ｘに垂直な方向（以下、「径方向」ともいう。）において、回転軸ｘから遠ざかる方向（図１の矢印ｃ方向）を外周側ｃとし、回転軸ｘに向かう方向（図１の矢印ｄ方向）を内周側ｄとする。そして、回転軸ｘを中心とする円周方向（図１の矢印ｅ方向）を周方向ｅとする。

図１及び図２に示すように、本発明の実施の形態に係る送風機１は、回転軸ｘを中心に反時計回りに回転するインペラ３と、当該インペラ３を回転させるモータ５とを備えている。インペラ３及びモータ５は、ケース１０の内部に収容されている。

ケース１０は、インペラ３を覆う収容部１１と、収容部１１の下側ｂに配置された底部１２とを有している。

収容部１１は、上側ａに開口が形成された上壁部１１ａと、上壁部１１ａの外周に沿ってインペラ３の外周側ｃを囲む側壁部１１ｃとを有している。上壁部１１ａは、径方向において、側壁部１１ｃから内側に向かって突出した壁部を形成している。

底部１２は、図２に示すように、後述するモータ５のハウジング５１を支持する環状の板状部材で形成された支持部１２ａと、支持部１２ａの下側ｂに配置されてモータ５の下側ｂを覆うカバー部１２ｂとを有している。収容部１１と底部１２とは、ネジ等の接合部材により連結されている。

図１に示すように、上壁部１１ａの開口は、空気を取り込む円形状の吸気口１０ａとなっている。また、ケース１０は、外周側ｃに延在した収容部１１の一部と外周側ｃに延在した底部１２の一部とで形成されて空気を排出する排気口１０ｂを有している。

［インペラの構成］
次いで、図２乃至図４を参照して、インペラ３の構成について説明する。図３は、インペラ３の構成を概略的に示す斜視図である。図４は、図１のＢ－Ｂ線に沿う断面における断面図である。

図３に示すように、インペラ３は、インペラ本体３１と、インペラ本体３１の内周面に回転軸ｘの周方向ｅに沿って等間隔に配置された複数の第１の羽根３２と、複数の第１の羽根３２の更に内側ｄに配置されたカップ３３とを有している。カップ３３と後述するハウジング５１との間には、空間Ｓ１及び空間Ｓ２が形成されている。空間Ｓ１及び空間Ｓ２は、周方向ｅにおいて、環状に形成されている。

インペラ本体３１は、回転軸ｘを中心とする円盤状の形状を有し、カップ３３の下側ｂに配置されたベース３４と、ベース３４の上側ａに配置された上枠３５と、ベース３４の外周側ｃに配置された底枠３６とを有している。

第１の羽根３２は、外周側ｃから内周側ｄに向かって延びており、上枠３５とベース３４又は底枠３６との間に配置されている。具体的には、外周側ｃにおける第１の羽根３２の一部分は、回転軸ｘ方向における上側ａにおいて、インペラ本体３１の上枠３５と接続されている。また、回転軸ｘ方向における下側ｂにおいて、外周側ｃにおける第１の羽根３２の一部分がインペラ本体３１の底枠３６と接続され、内周側ｄにおける第１の羽根３２の一部分がインペラ本体３１のベース３４に接続されている。すなわち、第１の羽根３２は、回転軸ｘ方向において、インペラ本体３１の上枠３５から底枠３６にわたって形成されている。

カップ３３は、図２に示すように、後述するハウジング５１の回転軸ｘ方向における上側ａを覆うカップ形状の収容部４１を備え、収容部４１の内周側ｄに面する内周面４１ｄからハウジング５１に向かって延び、ハウジング５１の外周面５１ｃと接触することのないように突出した第２の羽根４２が設けられている。すなわち、カップ３３には第２の羽根４２が設けられており、径方向において第２の羽根４２はカップ３３の内周面４１ｄからハウジング５１に向かって延びている。また、カップ３３は複数の第２の羽根４２を備え、これら複数の第２の羽根４２はそれぞれ後述する複数の開口部４３に隣接している。

収容部４１は、図３に示すように、カップ３３と複数の第１の羽根３２との間に形成された空間Ｓ１と、カップ３３と後述するハウジング５１との間の空間Ｓ２とを連通する開口部４３が設けられている。周方向ｅにおいて、カップ３３と後述するハウジング５１との間には、空間Ｓ２の一部となる隙間Ｓ３が複数形成されている。収容部４１は、回転軸ｘ方向における上側ａから見ると、円形状又は略円形状を後述する半円形状又は略半円形状の端面開口部４５で切り欠いた、平面形状を有している。

この収容部４１は、上側ａの面である上端面４１ａと、下側ｂの面である下端面４１ｂと、上端面４１ａと下端面４１ｂとの間で複数の第１の羽根３２に面する外周面４１ｃと、上端面４１ａと下端面４１ｂとの間で後述するモータ５のハウジング５１に面する内周面４１ｄとを有している。

また、収容部４１は、突出部４１ｅと孔部４１ｆとを備える。突出部４１ｅは上端面４１ａより上側ａに突出しており、内部にシャフト７５（図５参照）及び固定部７８（図５参照）を保持する。孔部４１ｆにはシャフト７５が貫通する。これら突出部４１ｅと孔部４１ｆは、後述するハウジング５１の回転軸ｘ方向における上側ａ及び外周側ｃに配置されている。

なお、回転軸ｘ方向において、収容部４１は、上端面４１ａから下端面４１ｂまでの高さがインペラ本体３１及び第１の羽根３２の高さより低くなっている。また、収容部４１は、図２に示すように、回転軸ｘ方向における下端面４１ｂがインペラ本体３１のベース３４に接続されており、回転軸ｘを中心にインペラ本体３１及び複数の第１の羽根３２と一体に回転可能になっている。

収容部４１の開口部４３は、図３に示すように、回転軸ｘの周方向ｅに沿って等間隔に並んで複数設けられており（本発明の実施の形態では、５個。）、収容部４１の外周面４１ｃ及び上端面４１ａに設けられている。開口部４３は、収容部４１の外周面４１ｃに形成されて後述するハウジング５１の外周面５１ｃに対向する開口部（以下、外周開口部と呼称する）４４と、後述するハウジング５１に対向する上端面４１ａに形成された開口部（以下、端面開口部と呼称する）４５とを有しており、外周開口部４４および端面開口部４５が空間的に繋がっている。

外周開口部４４は、収容部４１の外周面４１ｃに等間隔に複数（本発明の実施の形態では、５個。）形成されている。具体的には、外周開口部４４は、収容部４１の外周面４１ｃにおいて上端面４１ａから下端面４１ｂにわたって矩形状又は略矩形状に形成されている。すなわち、外周開口部４４は、上端面４１ａから下端面４１ｂへ回転軸ｘ方向に延在しており、カップ３３と複数の第１の羽根３２との間の空間Ｓ１と、カップ３３と後述するハウジング５１との間の空間Ｓ２との間を連通している。外周開口部４４により、後述するハウジング５１及びロータ５２の一部は空間Ｓ１に露出している。

端面開口部４５は、収容部４１の上端面４１ａの周方向ｅに沿って等間隔に複数（本発明の実施の形態では、５個。）形成されている。具体的には、端面開口部４５は、回転軸ｘ方向における上側ａから見ると、半円形状に形成されており、回転軸ｘ方向における上側ａに向かって開口している。

また、端面開口部４５が形成された収容部４１は、上端面４１ａから下端面４１ｂまでの高さがインペラ本体３１及び第１の羽根３２の回転軸ｘ方向における高さより低くなっているため、端面開口部４５は、空間Ｓ１において上側ａへ向かって開口している。この端面開口部４５により、後述するハウジング５１及びロータ５２の一部は空間Ｓ１に露出している。

開口部４３における外周開口部４４と端面開口部４５とは、空間的に連続して形成されている。すなわち、開口部４３は、上端面４１ａから下端面４１ｂにわたって連続して形成された開口であり、開口部４３から後述するハウジング５１及びロータ５２の一部が露出する。

カップ３３の収容部４１に設けられた第２の羽根４２は、図４に示すように、収容部４１の回転軸ｘ方向における内周面４１ｄ側に回転軸ｘに沿って延在して配置された中間部４２ａと、中間部４２ａの上側ａから後述するハウジング５１に向かって延びる端部（以下、上側先端部と呼称する）４２ｂと、中間部４２ａの下側ｂに設けられた端部（以下、下側丸端部と呼称する）４２ｃとを有している。

また、第２の羽根４２は、隣接する開口部４３の間における収容部４１の上端面４１ａから下端面４１ｂにわたって形成されており、内周側ｄへ向かって突出した中間部４２ａ、上側先端部４２ｂ及び下側丸端部４２ｃがハウジング５１の外周面５１ｃとの間にすき間Ｓ３を設けて配置されている。具体的には、第２の羽根４２は、上側先端部４２ｂから中間部４２ａへ向かって湾曲しており、上側先端部４２ｂから中間部４２ａ及び下側丸端部４２ｃにわたって、ハウジング５１の外周面５１ｃと一定の間隔を隔てて、且つ、外周面５１ｃに沿う形状に形成されている。すなわち、隙間Ｓ３は、空間Ｓ２の一部分であり、第２の羽根４２が収容部４１の内周面４１ｄから内周側ｄへ突出した分だけ径方向における幅が狭まっている。

［モータの構成］
次いで、図５及び図６を参照して、モータ５の構成について説明する。図５は、モータ５のハウジング５１の構成を概略的に示す斜視図である。図６は、モータ５のロータ５２の構成を概略的に示す図であり、図１のＣ－Ｃ線に沿う断面における断面図である。

図５及び図６に示すように、モータ５は、カップ３３の収容部４１（図２参照）の内側に配置されたハウジング５１と、ステータ７３と、ステータ７３の内側に配置されたロータ５２とを有している。ロータ５２は、ステータの内側に配置されている。

ハウジング５１は、図５に示すように、回転軸ｘ方向における上側ａの面である上端面５１ａと、下側ｂの面である下端面５１ｂと、上端面５１ａと下端面５１ｂとの間の外周面５１ｃとを有している。ハウジング５１の内部には、ロータ５２の回転軸ｘ方向における上側ａの部分が収容されている。

ハウジング５１の上端面５１ａには、後述するロータ５２のシャフト７５が貫通する円形状の孔部５３と、回転軸ｘ方向において上端面５１ａから突出した環状の突出部５４とが設けられている。ハウジング５１に設けられた孔部５３及び突出部５４は、収容部４１の突出部４１ｅに収容されている（図２参照）。また、ハウジング５１の突出部５４の内側ｄには、後述するロータ５２の固定部７８が配置されている（図２参照）。

回転軸ｘ方向において、下端面５１ｂの外周部は、上端面５１ａよりも外周側ｃへ突出しており、下側ｂからケース１０の支持部１２ａによって支持されている（図２参照）。

ハウジング５１の外周面５１ｃには、ロータ５２の一部が露出する複数の矩形状の孔部５５が形成されている。具体的には、複数の孔部５５は、上端面５１ａと下端面５１ｂとの間において回転軸ｘ方向に設けられた複数の縦枠６１ｃと、上端面５１ａと下端面５１ｂとの中間又は略中間に設けられた横枠６１ｄとを配置することにより格子状に形成されている。横枠６１ｄは、回転軸ｘ方向に交差する方向に延在しており、縦枠６１ｃと交差している。複数の孔部５５により、ロータ５２の一部は、カップ３３とハウジング５１との間の空間Ｓ２に露出している。

ロータ５２は、図６に示すように、円筒形状のフレーム７１と、フレーム７１内に後述する軸受７４ａ，７４ｂにて回転可能に支えられたインナーロータ７２と、インナーロータ７２を囲むステータ７３とを有している。

フレーム７１は、その内部に、インナーロータ７２の回転軸ｘ方向における上側ａの部分を回転可能に支える軸受７４ａと、インナーロータ７２の回転軸ｘ方向における下側ｂの部分を回転可能に支える軸受７４ｂとを有している。

インナーロータ７２は、フレーム７１の回転軸ｘ方向における上側ａの部分から突出したシャフト７５と、当該シャフト７５を囲むように環状に形成されたコア７６と、コア７６の外周側ｃの面を囲むように環状に形成されたマグネット７７とを有している。シャフト７５の上側ａの部分は、ハウジング５１の孔部５３及び収容部４１の孔部４１ｆを貫通している。

また、シャフト７５の上側ａには、シャフト７５の外周面を囲むように環状に形成されてインペラ３を固定するための固定部７８が設けられている。径方向において、固定部７８は、ハウジング５１の突出部５４の内周側ｄで、且つ、収容部４１の突出部４１ｅの内側に配置されている。

ステータ７３は、インナーロータ７２を囲むように環状に形成されたステータコア７９と、コイル８０と、ステータコア７９とコイル８０とを絶縁するインシュレータ（図示せず）とを有している。コイル８０は、ステータコア７９が有するティース（図示せず）に巻回されており、ティースはステータコア７９からインナーロータ７２に向かう方向に延在している。

［送風機の風の流れ］
次いで、図７を参照して、送風機１による風の流れについて説明する。図７は、送風機１による風の流れを模式的に示す斜視図である。

図７に示すように、モータ５によってシャフト７５が回転軸ｘを中心に反時計回りに回転すると、シャフト７５の固定部７８に固定されたインペラ３が回転することにより吸気口１０ａ付近の空気が矢印Ｇ１方向へ導入される。すなわち、インペラ３の第１の羽根３２によってカップ３３と複数の第１の羽根３２との間の空間Ｓ１に気流が発生し、吸気口１０ａ付近の空気が矢印Ｇ１方向へ導入される。

吸気口１０ａから導入された空気は、空間Ｓ１を循環しながら開口部４３の外周開口部４４又は端面開口部４５からカップ３３の内部へ流入される。すなわち、吸気口１０ａから導入された空気の一部は、カップ３３と複数の第１の羽根３２との間の空間Ｓ１から、開口部４３を介して、カップ３３とハウジング５１との間の空間Ｓ２へ流入されることになる。

カップ３３の内部へ流入された空気は、インペラ３のカップ３３の回転に伴って矢印Ｇ２方向へ流れる。特に、カップ３３において第２の羽根４２が設けられたことにより、空間Ｓ２へ流入された空気は矢印Ｇ２方向への流れが強くなって流量が増大する。

そして、空間Ｓ２へ流入された空気は、空間Ｓ２を循環又は排気口１０ｂ付近で矢印Ｇ３方向へ案内されて排出される。

このように送風機１において、収容部４１の外周面４１ｃには、カップ３３と複数の第１の羽根３２との間の空間Ｓ１と、カップ３３とハウジング５１との間の空間Ｓ２とを連通する開口部４３が形成されているため、収容部４１内部に配置されたモータ５を容易且つ効率的に冷却することができる。

すなわち、カップ３３と複数の第１の羽根３２との間の空間Ｓ１へ導入された空気は、開口部４３からモータ５の周囲である空間Ｓ２を循環するため、モータ５を効率良く冷却することができる。

また、カップ３３には、収容部４１の内周面４１ｄからハウジング５１に向かって延びる第２の羽根４２が設けられている。このため、空間Ｓ２へ案内された空気は矢印Ｇ２方向への流れが強くなり流量が増加する。これにより、モータ５を効率良く冷却することができる。

さらに、インペラ３においては、第２の羽根４２が設けられているため、この第２の羽根４２がリブの役割をも担うことになるので、カップ３３の強度を大幅に向上することができる。

さらに、収容部４１の開口部４３は、収容部４１の外周面４１ｃに形成された外周開口部４４と、収容部４１の上端面４１ａに形成された端面開口部４５とを有し、開口部４３は、上端面４１ａから下端面４１ｂにわたって連続して形成されているため、矢印Ｇ２方向から矢印Ｇ３方向への気流を容易に生じさせることができるので、モータ５の全体を効率的に冷却することができる。

そして、ハウジング５１の外周面５１ｃには、ロータ５２の一部が露出する複数の孔部５５が形成されている。ロータ５２は、熱源となるコイル８０が回転軸ｘ方向における外周側ｃに配置されているため、コイル８０を効率良く冷却することができる。

［他の実施の形態］
なお、上述した実施の形態においては、開口部４３は、外周開口部４４及び端面開口部４５を有している場合について説明したが、開口部４３は、外周開口部４４及び端面開口部４５のいずれか一方のみ有していてもよい。

また、開口部４３の形状は、図示の形状に限定されず、適宜変更が可能である。例えば、開口部４３は、外周面４１ｃにおいて上端面４１ａから下端面４１ｂにわたって形成されておらず、上端面４１ａと下端面４１ｂとの間に形成された長方形状や丸形状の開口部であってもよい。

さらに、開口部４３は、回転軸ｘの周方向ｅに沿って５つ形成されている場合について説明したが、開口部４３が形成されている個数は適宜変更が可能である。

そして、上述した実施の形態においては、ハウジング５１の外周面５１ｃには、縦枠６１ｃと横枠６１ｄとを格子状に配置することにより孔部５５が形成されている場合について説明したが、縦枠６１ｃ及び横枠６１ｄのいずれか一方が外周面５１ｃに配置されていることにより孔部５５が形成されていてもよい。すなわち、ハウジング５１の外周面５１ｃ形成された孔部の形状及び個数は適宜変更が可能である。

以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明は上記本発明の実施の形態に係る送風機１に限定されるものではなく、本発明の概念及び特許請求の範囲に含まれるあらゆる態様を含む。また、上述した課題及び効果の少なくとも一部を奏するように、各構成を適宜選択的に組み合わせてもよい。例えば、上記実施の形態における、各構成要の形状、材料、配置、サイズ等は、本発明の具体的使用態様によって適宜変更され得る。

１…送風機、３…インペラ、５…モータ、１０…ケース、１０ａ…吸気口、１０ｂ…排気口、１１…収容部、１１ａ…上壁部、１１ｃ…側壁部、１２…底部、１２ａ…支持部、１２ｂ…カバー部、３１…インペラ本体、３２…第１の羽根、３３…カップ、３４…ベース、３５…上枠、３６…底枠、４１…収容部、４１ａ…上端面、４１ｂ…下端面、４１ｃ…外周面、４１ｄ…内周面、４１ｅ…突出部、４１ｆ…孔部、４２…第２の羽根、４２ａ…中間部、４２ｂ…上側先端部、４２ｃ…下側丸端部、４３…開口部、４４…外周開口部、４５…端面開口部、５１…ハウジング、５１ａ…上端面、５１ｂ…下端面、５１ｃ…外周面、５２…ロータ、５３…孔部、５４…突出部、５５…孔部、６１ｃ…縦枠、６１ｄ…横枠、７１…フレーム、７２…インナーロータ、７３…ステータ、７４ａ…軸受、７４ｂ…軸受、７５…シャフト、７６…コア、７７…マグネット、７８…固定部、７９…ステータコア、８０…コイル、ａ…上側、ｂ…下側、ｃ…外周側、ｄ…内周側、ｅ…周方向、ｘ…回転軸、Ｓ１…空間、Ｓ２…空間、Ｓ３…隙間

Claims (7)

1. インペラと、
   モータとを備え、
   前記インペラは、複数の第１の羽根と、当該複数の第１の羽根の内側に配置されたカップとを有し、
   前記モータは、前記カップの内側に配置されたハウジングと、コイルを有するステータと、当該ステータの内側に配置されたインナーロータとを有し、
   前記インナーロータは、マグネットを有し、
   径方向において、前記カップと前記ハウジングとの間には空間が形成されており、
   前記カップの外周面には、前記ハウジングの外周面に対向する開口部が設けられると共に当該カップの内周面には第２の羽根が設けられており、
   前記開口部は、前記カップと前記複数の第１の羽根との間にある空間と、前記カップと前記ハウジングとの間にある空間とを連通しており、
   前記ハウジングの外周面には、孔部が形成されており、
   前記コイルは、前記孔部により前記カップと前記ハウジングとの間の空間に露出している、送風機。
2. 前記ハウジングは、回転軸方向における上側の面である上端面と、下側の面である下端面とを有し、
   前記外周面は、前記上端面と前記下端面の間にある、請求項１に記載の送風機。
3. 前記孔部は、前記上端面と前記下端面との間において回転軸方向に設けられた複数の縦枠と、前記上端面と前記下端面との中間に設けられた横枠とを配置することにより格子状に形成される、請求項２に記載の送風機。
4. 径方向において、前記第２の羽根は、前記カップの内周面から前記ハウジングに向かって延びている、請求項１乃至３のいずれか１項記載の送風機。
5. 前記カップは、前記開口部を含む複数の開口部を備え、
   周方向において、前記複数の開口部は並んでいる、請求項１乃至４のいずれか１項記載の送風機。
6. 回転軸方向において、前記カップには、前記ハウジングに対向する端面が設けられ、
   前記端面に開口部が形成されており、
   前記端面の開口部は、前記カップの外周面に形成された開口部と連続している、請求項１乃至５のいずれか１項記載の送風機。
7. 前記カップの外周面に形成された開口部は、前記カップの外周面において、前記ハウジングに対向する端面から下面にわたって連続して形成されている、請求項１乃至６のいずれか１項記載の送風機。

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