JP7134053B2 - axial fan - Google Patents

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Description

本発明は、軸流ファンに関する。 The present invention relates to an axial fan.

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、軸流ファンが知られている。 2. Description of the Related Art Axial fans are known as blowers widely used for cooling, ventilating, and air-conditioning home appliances, OA equipment, and industrial equipment, as well as air-conditioning and air blowers for vehicles.

軸流ファンでは、円筒状の風洞を備えたハウジングの中に複数の羽根を備えたインペラが収納されている。このような軸流ファンにおいては、ハウジングの吹出口から吹き出された空気の一部が、羽根と風洞との間の隙間を通って吸込口に流れる逆流が発生する場合がある。 In an axial fan, an impeller with multiple blades is housed in a housing with a cylindrical wind tunnel. In such an axial fan, a part of the air blown out from the blowout port of the housing may flow back to the suction port through the gap between the blades and the wind tunnel.

この逆流によって、逆流した空気が吸込口において吸込口に流入する空気と衝突して渦流が生じ、騒音が発生すると共に、軸流ファンの風量特性が低下する原因となる。 Due to this reverse flow, the backflowing air collides with the air flowing into the suction port at the suction port to generate a vortex, which causes noise and decreases the air volume characteristics of the axial flow fan.

このような逆流を防止するために、円板のファン素材を中央リング及び外周リングと、この中央リングと外周リングとの間を放射線状に連結する複数のリブと、さらにリブの一側方に突出した所要角度で曲げ起したブレードとを打ち抜き成形し、このファン素材の二枚を前記ブレードの突出方向と曲げ起し方向とを互いに相反する方向で背中合せで接合一体化し、前記外周リング部をファンシュラウドに形成した彎曲溝部内に嵌入して成るクーリングファンが開示されている(例えば、特許文献1参照)。このクーリングファンは、外周リングとシュラウドの溝部とによるラビリンス効果によって逆流を防止する構造となっている。 In order to prevent such a backflow, the fan material of the disc is arranged in a central ring, a peripheral ring, a plurality of ribs connecting radially between the central ring and the peripheral ring, and further on one side of the rib. The protruding blades bent at a required angle are stamped and formed, and the two fan materials are joined back-to-back so that the protruding direction and bending direction of the blades are opposite to each other, and the outer peripheral ring portion is formed. A cooling fan is disclosed that is fitted into a curved groove formed in a fan shroud (see, for example, Patent Document 1). This cooling fan has a structure that prevents backflow by the labyrinth effect of the outer ring and the groove of the shroud.

実公昭57-45429号公報Japanese Utility Model Publication No. 57-45429

しかしながら、上述した従来のクーリングファンは、インペラについては、外周リングを重合し、スチールの場合は適所でスポット又はリベット止めによって接合一体化する構造となっているが、シュラウドの製造方法に関しては特に開示されていない。従って、外周リングとシュラウドに形成された溝との間で、隙間寸法の精度を高くすることができず、効果的なラビリンスシールを形成することができない可能性がある。 However, the above-mentioned conventional cooling fan has a structure in which the impeller is formed by polymerizing the outer ring, and in the case of steel, it is integrally joined by spotting or riveting in place, but the shroud manufacturing method is disclosed. It has not been. Therefore, it is impossible to increase the accuracy of the clearance dimension between the outer peripheral ring and the groove formed in the shroud, and there is a possibility that an effective labyrinth seal cannot be formed.

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、効果的なラビリンスシールを容易に形成できる軸流ファンを提供することを目的とする。 SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide an axial fan in which an effective labyrinth seal can be easily formed.

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明の一態様に係る軸流ファンは、ハウジングと、ハブと、複数の羽根と、連結リングとを備える。前記ハブは、前記ハウジングに対して回転自在に支持される。前記複数の羽根は、前記ハブに固定され、かつ周方向に配置される。前記連結リングは、前記羽根の径方向外側端部に取り付けられ、前記羽根の回転に伴って回転する。前記連結リングは、径方向外側端部が前記ハウジングの内周面に形成された環状の溝に挿入される。前記ハウジングは、第1ハウジングと、第2ハウジングとを有する。前記溝は、前記第1ハウジングと前記第2ハウジングとより形成される。前記第1ハウジングと、前記第2ハウジングとは、軸方向において前記第1ハウジングと前記第2ハウジングとが重ね合わされる段差部が形成される。前記段差部は、前記第1ハウジングの風洞側に前記第2ハウジングから遠ざかる方向に形成された環状の凹部と、該凹部に続いて前記風洞と反対側に前記第2ハウジングに近づく方向に形成された凸部と、前記第2ハウジングの前記風洞側に前記第1ハウジングに近づく方向に形成された環状の凸部と、該凸部に続いて前記風洞と反対側に前記第1ハウジングから遠ざかる方向に形成された凹部と、から構成され、前記第1ハウジングに形成された前記凹部と前記第1ハウジングに形成された前記凸部との軸方向の間隔は、前記第2ハウジングに形成された前記凸部と前記第2ハウジングに形成された前記凹部との軸方向の間隔よりも大きく、前記第1ハウジングに形成された前記凸部が、前記第2ハウジングに形成された前記凹部に嵌合することによって、前記第1ハウジングに形成された前記凹部と前記第2ハウジングに形成された前記凸部との間に前記溝が形成される。前記羽根の軸方向における吹出口側の一端から吸込口側の他端までの寸法をL、前記一端から前記連結リングの軸方向における吹出口側の一端までの寸法をXとして、Y=X/Lとした場合に、前記溝は、0.3<Y<0.9となる軸方向位置に配置される。 To solve the above-described problems and achieve the object, an axial fan according to one aspect of the present invention includes a housing, a hub, a plurality of blades, and a connecting ring. The hub is rotatably supported with respect to the housing. The plurality of vanes are fixed to the hub and arranged circumferentially. The connecting ring is attached to the radially outer end of the vane and rotates as the vane rotates. The connecting ring has its radially outer end inserted into an annular groove formed in the inner peripheral surface of the housing. The housing has a first housing and a second housing. The groove is formed by the first housing and the second housing. The first housing and the second housing are formed with a step portion where the first housing and the second housing are overlapped in the axial direction. The stepped portion includes an annular recess formed on the wind tunnel side of the first housing in a direction away from the second housing, and following the recess, formed on a side opposite to the wind tunnel in a direction approaching the second housing. an annular projection formed on the wind tunnel side of the second housing in a direction approaching the first housing; and following the projection, a direction away from the first housing on the opposite side of the wind tunnel. and the axial distance between the recess formed in the first housing and the protrusion formed in the first housing is the distance between the recess formed in the first housing and the protrusion formed in the second housing. The projection formed on the first housing fits into the recess formed on the second housing, with the distance in the axial direction being greater than the distance between the projection and the recess formed on the second housing. Thus, the groove is formed between the concave portion formed in the first housing and the convex portion formed in the second housing. Y=X/ where L is the dimension from one end of the blade in the axial direction to the other end on the suction port side, and X is the dimension from the one end to the one end of the coupling ring in the axial direction to the outlet side. L, the grooves are arranged at axial positions such that 0.3<Y<0.9.

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明の一態様に係る軸流ファンは、効果的なラビリンスシールを容易に形成できる。 In order to solve the above problems and achieve the object, an axial fan according to an aspect of the present invention can easily form an effective labyrinth seal.

図1は、実施形態に係る軸流ファンの構成例を示す正面図である。FIG. 1 is a front view showing a configuration example of an axial fan according to an embodiment. 図2は、実施形態に係る軸流ファンの構成例を示す断面図である。FIG. 2 is a cross-sectional view showing a configuration example of the axial fan according to the embodiment. 図3は、第1ハウジングおよび第2ハウジングにより形成される環状の溝と連結リングの周辺を詳細に示した断面図である。FIG. 3 is a cross-sectional view showing in detail the annular groove formed by the first housing and the second housing and the periphery of the connecting ring. 図4は、連結リングの軸方向における位置の指標を定義する寸法Lと寸法Xとを示す図である。FIG. 4 shows the dimension L and the dimension X defining the index of the axial position of the coupling ring. 図5は、連結リングの位置による風量特性(P-Q特性)を示す図である。FIG. 5 is a diagram showing air volume characteristics (PQ characteristics) depending on the position of the connecting ring.

以下、実施形態に係る軸流ファンについて図面を参照して説明する。なお、この実施形態によりこの発明が限定されるものではない。また、図面における各要素の寸法の関係、各要素の比率などは、現実と異なる場合がある。図面の相互間においても、互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれている場合がある。また、1つの実施形態や変形例に記載された内容は、原則として他の実施形態や変形例にも同様に適用される。 An axial fan according to an embodiment will be described below with reference to the drawings. In addition, this invention is not limited by this embodiment. In addition, the dimensional relationship of each element in the drawings, the ratio of each element, and the like may differ from reality. Even between the drawings, there are cases where portions with different dimensional relationships and ratios are included. In principle, the contents described in one embodiment and modification are similarly applied to other embodiments and modifications.

(軸流ファン1の構成)
図1は、実施形態に係る軸流ファン1の構成例を示す正面図である。図1において、軸流ファン1は外形が矩形のハウジング34を備え、ハウジング34の中央に形成される円筒状の風洞には、ロータヨーク13bと、ハブ21、羽根22および連結リング23を有するインペラ20とが設けられている。ハウジング34は、後述のように、図1における表側の第1ハウジング(34A)と裏側の第2ハウジング(34B)とが重ね合されて形成される。第1ハウジングと第2ハウジングとが重ね合されることで、風洞を構成する壁面に環状の溝が形成され、その溝に連結リング23の外周側の一部が挿入される。図1には、破線により、溝の内面34cと、連結リング23の外周端23aとが示されている。また、ハウジング34の四隅には、ボルト等により他の装置等への取付を行うための取付孔34aが設けられている。
(Configuration of axial fan 1)
FIG. 1 is a front view showing a configuration example of an axial fan 1 according to an embodiment. In FIG. 1, the axial flow fan 1 includes a housing 34 having a rectangular outer shape. A cylindrical air channel formed in the center of the housing 34 includes a rotor yoke 13b, an impeller 20 having a hub 21, blades 22 and a connecting ring 23. and are provided. As will be described later, the housing 34 is formed by stacking a first housing (34A) on the front side and a second housing (34B) on the back side in FIG. By overlapping the first housing and the second housing, an annular groove is formed in the wall surface forming the wind tunnel, and a part of the outer peripheral side of the connecting ring 23 is inserted into the groove. In FIG. 1, the inner surface 34c of the groove and the outer peripheral edge 23a of the coupling ring 23 are indicated by dashed lines. At the four corners of the housing 34, attachment holes 34a are provided for attachment to other devices using bolts or the like.

図2は、実施形態に係る軸流ファン1の構成例を示す断面図(図1におけるA-A断面図)である。図2において、軸流ファン1は、モータ10と、インペラ20と、ケーシング30と、軸受40と、回路基板50とを備えている。 FIG. 2 is a cross-sectional view (a cross-sectional view taken along line AA in FIG. 1) showing a configuration example of the axial fan 1 according to the embodiment. 2, the axial fan 1 includes a motor 10, an impeller 20, a casing 30, bearings 40, and a circuit board 50. As shown in FIG.

モータ10は、たとえば、アウターロータ型のブラシレスDCモータであり、インペラ20を回転させる。モータ10は、ステータコア11と、コイル12と、ロータ13とを有する。 Motor 10 is, for example, an outer rotor type brushless DC motor, and rotates impeller 20 . The motor 10 has a stator core 11 , coils 12 and a rotor 13 .

ステータコア11は、ケイ素鋼板などのような軟磁性材料から形成された鋼板がプレス加工され、プレス加工された鋼板が複数枚、軸方向に積層されて構成される。ステータコア11は、円環状の本体部と、かかる本体部の外周側から外方に向かって径方向に延在する複数のティースとを有する。 The stator core 11 is formed by pressing a steel plate made of a soft magnetic material such as a silicon steel plate, and laminating a plurality of pressed steel plates in the axial direction. The stator core 11 has an annular main body portion and a plurality of teeth radially extending outward from the outer peripheral side of the main body portion.

なお、以降においては、軸流ファン1の径方向、軸方向および周方向を次のように規定して説明する。ここで、「径方向」とは、軸流ファン1の内部で回転するインペラ20の回転軸XXと直交する方向であり、「軸方向」とは、インペラ20の回転軸XXの軸方向と一致する方向であり、「周方向」とは、インペラ20の回転方向Rと一致する方向である。 In the following description, the radial direction, axial direction and circumferential direction of the axial fan 1 are defined as follows. Here, the “radial direction” is a direction orthogonal to the rotation axis XX of the impeller 20 rotating inside the axial fan 1, and the “axial direction” is the same as the axial direction of the rotation axis XX of the impeller 20. The “circumferential direction” is the direction that coincides with the rotation direction R of the impeller 20 .

コイル12は、ステータコア11を軸方向の両側から覆うインシュレータ(上側インシュレータおよび下側インシュレータ)を介して、複数のティースのそれぞれに巻回される。 Coil 12 is wound around each of the plurality of teeth via insulators (an upper insulator and a lower insulator) that cover stator core 11 from both sides in the axial direction.

ロータ13は、回転軸XXを中心としてステータコア11に対して相対的に回転する。ロータ13は、シャフト13aと、ロータヨーク13bと、ロータマグネット13cとを有する。 The rotor 13 rotates relative to the stator core 11 around the rotation axis XX. The rotor 13 has a shaft 13a, a rotor yoke 13b, and a rotor magnet 13c.

シャフト13aは、円柱状であり、軸方向に延在し、軸受ホルダー31の内側に装着された一対の軸受40により回転可能に支持される。ロータヨーク13bは、軟磁性材からなり、カップ状であり、中央に軸方向内側に向けて形成された突出部にシャフト13aの一方端が圧入されて結合される。ロータヨーク13bの突出部は絞り加工やバーニング加工等にて形成されている。 The shaft 13 a is cylindrical, extends in the axial direction, and is rotatably supported by a pair of bearings 40 mounted inside the bearing holder 31 . The rotor yoke 13b is made of a soft magnetic material and has a cup-like shape. One end of the shaft 13a is press-fitted into a protrusion formed in the center toward the inner side in the axial direction. The protruding portion of the rotor yoke 13b is formed by drawing, burning, or the like.

ロータマグネット13cは、円筒状であり、ロータヨーク13bの外周部における内周面に接合される。また、ロータマグネット13cは、ステータコア11のティースと向かい合うように配置され、内周面にS極、N極が周方向に交互に着磁される複数の磁極が形成される。 The rotor magnet 13c has a cylindrical shape and is joined to the inner peripheral surface of the outer peripheral portion of the rotor yoke 13b. Further, the rotor magnet 13c is arranged so as to face the teeth of the stator core 11, and a plurality of magnetic poles are formed on the inner peripheral surface of the rotor magnet 13c such that S poles and N poles are alternately magnetized in the circumferential direction.

インペラ20は、ハブ21と、複数の羽根22と、連結リング23とを有する。ハブ21は略円筒状であり、ロータヨーク13bの外周面に支持される。複数の羽根22は、ハブ21の外周面に支持される。羽根22は全て同じ形状で、周方向に均等の間隔で配置され、隣接する羽根22との間に平面視で隙間が形成されている。連結リング23は環状であり、複数の羽根22の外周縁に設けられ、複数の羽根22を連結する。連結リング23の軸方向における位置(第1ハウジング34Aと第2ハウジング34Bとで形成される溝の位置に対応)は、図では羽根22の軸方向の上端(後述する吹出口36側の一端)から下端(後述する吸込口35側の他端)までの略中央とされているが、後述のように、実測結果を参考にして決定される。ハブ21と複数の羽根22と連結リング23とは、たとえば、樹脂の一体成形で形成される。ハブ21の内側にロータヨーク13bが挿入され、接着剤で接着されるが、これに代えて、ロータヨーク13bがインペラ20に一体成形されても構わない。 The impeller 20 has a hub 21 , a plurality of blades 22 and a connecting ring 23 . The hub 21 has a substantially cylindrical shape and is supported on the outer peripheral surface of the rotor yoke 13b. A plurality of blades 22 are supported on the outer peripheral surface of hub 21 . All the blades 22 have the same shape, are arranged at equal intervals in the circumferential direction, and gaps are formed between adjacent blades 22 in plan view. The connecting ring 23 has an annular shape, is provided on the outer peripheral edges of the plurality of blades 22 , and connects the plurality of blades 22 . The position of the connecting ring 23 in the axial direction (corresponding to the position of the groove formed by the first housing 34A and the second housing 34B) corresponds to the upper end of the blade 22 in the axial direction (one end on the side of the outlet 36 described later) in the drawing. to the lower end (the other end on the suction port 35 side, which will be described later), but is determined with reference to actual measurement results as described later. The hub 21, the plurality of blades 22, and the connection ring 23 are formed, for example, by integral molding of resin. The rotor yoke 13b is inserted inside the hub 21 and adhered with an adhesive.

ケーシング30は、軸受ホルダー31と、モータベース32と、複数のスポーク33と、ハウジング34とを有する。前述のように、ハウジング34は第1ハウジング34Aと第2ハウジング34Bとが重ね合されて形成される。軸受ホルダー31は、円筒状であり、モータベース32の中央に形成された突出部の開口に配置される。軸受ホルダー31はモータベース32の突出部の開口に嵌着してもよく、また軸受ホルダー31をインサートしてモータベース32に一体成形してもよい。軸受ホルダー31は、内周側に一対の軸受40が装着され、外周側にはステータコア11などが装着されている。モータ10が装着されるカップ状のモータベース32は、第2ハウジング34Bの一方端に配置される。 The casing 30 has a bearing holder 31 , a motor base 32 , a plurality of spokes 33 and a housing 34 . As described above, the housing 34 is formed by stacking the first housing 34A and the second housing 34B. The bearing holder 31 has a cylindrical shape and is arranged in an opening of a protrusion formed in the center of the motor base 32 . The bearing holder 31 may be fitted into the opening of the projecting portion of the motor base 32 , or may be integrally formed with the motor base 32 by inserting the bearing holder 31 . A pair of bearings 40 are mounted on the inner peripheral side of the bearing holder 31, and the stator core 11 and the like are mounted on the outer peripheral side. A cup-shaped motor base 32 to which the motor 10 is mounted is arranged at one end of the second housing 34B.

複数のスポーク33は、モータベース32の外周側に配置され、径方向に延在してモータベース32と第2ハウジング34Bとを連結する。第1ハウジング34Aおよび第2ハウジング34Bは、内側に円孔が形成され、かかる円孔に軸流ファン1の各部材が収容される。モータベース32と、スポーク33と、第2ハウジング34Bとは、たとえば、樹脂の一体成形で形成される。 The plurality of spokes 33 are arranged on the outer peripheral side of the motor base 32 and extend in the radial direction to connect the motor base 32 and the second housing 34B. The first housing 34A and the second housing 34B are formed with circular holes inside, and each member of the axial fan 1 is accommodated in the circular holes. The motor base 32, the spokes 33, and the second housing 34B are formed, for example, by integral molding of resin.

また、ケーシング30には、軸方向における一方側(図2では上側)に吸込口35が形成され、軸方向における他方側(図2では下側)に吹出口36が形成される。そして、インペラ20が所定の回転方向Rに回転することにより、吸込口35から吹出口36に向けて空気の流れ100が形成される。 In addition, the casing 30 is formed with a suction port 35 on one side in the axial direction (upper side in FIG. 2) and an outlet port 36 on the other side in the axial direction (lower side in FIG. 2). As the impeller 20 rotates in the predetermined rotation direction R, an air flow 100 is formed from the suction port 35 toward the blowout port 36 .

軸受40は、転がり軸受で構成されており、シャフト13aを回転自在に支持する。なお、軸受40は流体軸受であってもよいし、滑り軸受であってもよい。 The bearing 40 is a rolling bearing and supports the shaft 13a rotatably. Note that the bearing 40 may be a fluid bearing or a sliding bearing.

回路基板50は、電子部品を実装し、モータ10を制御する制御回路を有しており、ステータコア11とモータベース32との間で、下側インシュレータの下端側に配置される。 The circuit board 50 mounts electronic components and has a control circuit for controlling the motor 10 , and is arranged on the lower end side of the lower insulator between the stator core 11 and the motor base 32 .

図3は、第1ハウジング34Aおよび第2ハウジング34Bにより形成される環状の溝34gと連結リング23の周辺を詳細に示した断面図である。図3において、第1ハウジング34Aには、風洞側に環状の凹部34dが設けられ、それに続いて凸部34bが設けられている。また、第2ハウジング34Bには、風洞側に環状の凸部34fが設けられ、それに続いて凹部34eが設けられている。そして、第1ハウジング34Aの凸部34bが、第2ハウジング34Bの凹部34eに嵌合することで、連結リング23の先端が挿入される環状の溝34gが形成される。凸部34b、凹部34d、凹部34eおよび凸部34fは、段差部の一例である。 FIG. 3 is a cross-sectional view showing in detail the annular groove 34g formed by the first housing 34A and the second housing 34B and the periphery of the connecting ring 23. As shown in FIG. In FIG. 3, the first housing 34A is provided with an annular concave portion 34d on the wind tunnel side, followed by a convex portion 34b. Further, the second housing 34B is provided with an annular convex portion 34f on the wind tunnel side, followed by a concave portion 34e. By fitting the convex portion 34b of the first housing 34A into the concave portion 34e of the second housing 34B, an annular groove 34g into which the tip of the connecting ring 23 is inserted is formed. The convex portion 34b, the concave portion 34d, the concave portion 34e and the convex portion 34f are examples of the step portion.

ハウジング34が上述のような構造の第1ハウジング34Aと第2ハウジング34Bとで形成されることで、第1ハウジング34Aと第2ハウジング34Bのいずれも、上型と下型とに分かれた金型による射出成形にて形成が可能となり、高精度かつ低コストでの製造が可能となる。また、第2ハウジング34B側にインペラ20が配置された後に第1ハウジング34Aが取り付けられることにより、風洞よりも径の大きな連結リング23を溝34gに容易に挿入することが可能になる。 Since the housing 34 is formed of the first housing 34A and the second housing 34B having the above-described structure, both the first housing 34A and the second housing 34B are molds divided into an upper mold and a lower mold. It is possible to form by injection molding by , and it is possible to manufacture with high precision and low cost. Further, by attaching the first housing 34A after the impeller 20 is arranged on the second housing 34B side, it becomes possible to easily insert the connecting ring 23 having a larger diameter than the wind tunnel into the groove 34g.

なお、軸流ファン1の組立工程の概略は次のようになる。先ず、第2ハウジング34Bのモータベース32にモータ10のステータコア11が取り付けられた後、インペラ20が取り付けられたロータ13がステータコア11の外周に取り付けられる。次いで、第2ハウジング34Bの上に第1ハウジング34Aが装着され、第1ハウジング34Aと第2ハウジング34Bとを貫通する取付孔34aにボルトが装着され、両ハウジング34A、34Bが結合される。なお、ボルトが他の装置に締結されることで、両ハウジング34A、34Bが結合されるようにしてもよい。この結合によって、インペラ20の連結リング23が、風洞の内周面に形成された環状の溝34gの中に収納される。連結リング23とハウジング34との間には微小な隙間が形成され、吹出口36から吸込口35への空気の逆流を防止するラビリンス効果を発揮する。なお、
連結リング23の軸方向の寸法(厚さ寸法) < 溝34gの軸方向の寸法
連結リング23の外周端の径(直径) < 溝34gの径(直径)
となる。
The outline of the assembly process of the axial fan 1 is as follows. First, after the stator core 11 of the motor 10 is attached to the motor base 32 of the second housing 34B, the rotor 13 to which the impeller 20 is attached is attached to the outer periphery of the stator core 11 . Next, the first housing 34A is mounted on the second housing 34B, bolts are mounted in the mounting holes 34a passing through the first housing 34A and the second housing 34B, and the two housings 34A and 34B are joined. The two housings 34A and 34B may be coupled by fastening bolts to another device. By this connection, the connecting ring 23 of the impeller 20 is accommodated in the annular groove 34g formed in the inner peripheral surface of the wind tunnel. A minute gap is formed between the connecting ring 23 and the housing 34 to exhibit a labyrinth effect that prevents air from flowing back from the blowout port 36 to the suction port 35 . note that,
Axial dimension (thickness dimension) of connecting ring 23 < axial dimension of groove 34g diameter (diameter) of outer peripheral end of connecting ring 23 < diameter (diameter) of groove 34g
becomes.

(連結リング23および溝34gによるラビリンス効果)
モータ10のロータ13の回転により、インペラ20が回転すると、ハウジング34の吸込口35から風洞内部に吸い込まれた空気は、インペラ20の羽根22の間を通過して、ハウジング34の吹出口36から外方に吹き出される。
(Labyrinth effect by connecting ring 23 and groove 34g)
When the impeller 20 rotates due to the rotation of the rotor 13 of the motor 10 , the air sucked into the wind tunnel through the air inlet 35 of the housing 34 passes between the blades 22 of the impeller 20 and is discharged from the air outlet 36 of the housing 34 . blown outwards.

吹出口36における空気の圧力と、羽根22の外周とハウジング34の風洞の内周面との間に形成された隙間での空気の圧力との差により、吹出口36から吹出された空気流の一部が、隙間を通って吸込口35側に流れる逆流が生じる。 Due to the difference between the air pressure at the air outlet 36 and the air pressure in the gap formed between the outer circumference of the blade 22 and the inner peripheral surface of the wind tunnel of the housing 34, the airflow blown out from the air outlet 36 is reduced. A part of the backflow flows through the gap to the suction port 35 side.

しかし、逆流した空気流は、連結リング23と溝34gとによって形成された微小な隙間によるラビリンス効果によって、ハウジング34の吸込口35側に流れることが防止される。 However, the reversed airflow is prevented from flowing toward the suction port 35 of the housing 34 due to the labyrinth effect of the minute gap formed by the connecting ring 23 and the groove 34g.

以下、本実施形態における軸流ファン1の性能の実測結果について説明する。図4は、連結リング23の軸方向における位置の指標を定義する寸法Lと寸法Xとを示す図である。図4において、Lは、羽根22の軸方向における下端(吹出口側の一端)から上端(吸込口側の他端)までの寸法である。Xは、羽根22の軸方向における下端(吹出口側の一端)から連結リング23の軸方向における下端(吹出口側の一端)までの寸法である。これらの距離Lと距離Xとにより定義される、
Y=X/L
を種々に変えた場合について実測を行った。Yは、連結リング23の位置を示す指標である。
Actual measurement results of the performance of the axial fan 1 according to the present embodiment will be described below. FIG. 4 is a diagram showing the dimension L and the dimension X that define the index of the axial position of the coupling ring 23 . In FIG. 4, L is the dimension from the lower end (one end on the outlet side) to the upper end (the other end on the suction port side) in the axial direction of the blade 22 . X is the dimension from the axial lower end (one end on the outlet side) of the blade 22 to the axial lower end (one end on the outlet side) of the connecting ring 23 . defined by these distances L and X,
Y=X/L
Actual measurements were carried out with various changes in . Y is an index indicating the position of the connecting ring 23 .

図5は、連結リング23の位置による風量特性(P-Q特性)を示す図である。図5は、ラビリンス無しの場合(連結リング23が無い場合)と、連結リング23の位置を4箇所に変えた場合との計5種類の軸流ファンについて、静圧[Pa](縦軸)と風量[m3/min](横軸)との関係を示している。Y=0は連結リング23を羽根22の最下端に形成した場合、Y=0.3は連結リング23を羽根22の下端から略30%の位置に形成した場合、Y=0.5は連結リング23を羽根22の略中央に形成した場合、Y=0.9は連結リング23を羽根22の略最上端に形成した場合である。Y以外の測定条件はすべて同じである。 FIG. 5 is a diagram showing air volume characteristics (PQ characteristics) depending on the position of the connecting ring 23. As shown in FIG. FIG. 5 shows the static pressure [Pa] (vertical axis) for a total of five types of axial flow fans, one with no labyrinth (without the connection ring 23) and one with the connection ring 23 at four locations. and air volume [m 3 /min] (horizontal axis). Y=0 means that the connecting ring 23 is formed at the lowermost end of the blade 22; When the ring 23 is formed substantially in the center of the blade 22 , Y=0.9 is the case where the connecting ring 23 is formed substantially at the uppermost end of the blade 22 . All measurement conditions other than Y are the same.

図5に示される軸流ファン1の風量特性(P-Q特性)において、実使用時の動作点は、軸流ファン1が適用される他の装置や機器のシステムインピーダンス(通風抵抗)と軸流ファン1のP-Q特性との交点になる。通常、軸流ファンが最大静圧や最大風量の領域で使用されることはなく、中流域で使用される。このため、図5において、サージングが生じない中流域(例えば、0.15~0.18m3/min)において使用されることが想定され、この範囲において連結リング23が無い場合(ラビリンス無し)よりもP-Q特性が向上されるYの数値範囲として、0.3<Y<0.9が読み取れる。また、より好ましくは、0.3<Y≦0.5が読み取れる。連結リング23がこれらの範囲にある場合、逆流が効果的に防止されることにより、P-Q特性が良くなり、吸込口35から吸い込まれた空気が効率よく吹出口36から吹き出される。また、P-Q特性が向上する結果、吸込口35に逆流する空気流が吸込口35に吸い込まれる空気流と衝突する動作が防止されるため、騒音も低減されることが確認された。 In the air volume characteristics (PQ characteristics) of the axial fan 1 shown in FIG. This is the point of intersection with the PQ characteristic of the flow fan 1 . Axial fans are usually not used in the areas of maximum static pressure or maximum airflow, but in the midstream area. Therefore, in FIG. 5, it is assumed that it will be used in the midstream area (for example, 0.15 to 0.18 m 3 /min) where surging does not occur, and in this range, it is assumed that there is no connection ring 23 (no labyrinth) 0.3<Y<0.9 can be read as the numerical range of Y in which the PQ characteristics are improved. More preferably, 0.3<Y≦0.5 can be read. When the connecting ring 23 is within these ranges, the backflow is effectively prevented, the PQ characteristics are improved, and the air sucked from the suction port 35 is efficiently blown out from the blowout port 36 . Further, as a result of the improvement in the PQ characteristic, it was confirmed that the airflow backflowing to the suction port 35 is prevented from colliding with the airflow sucked into the suction port 35, thereby reducing noise.

軸流ファン1は、インペラ20の回転によって、吸込口35での圧力が低く、吹出口36側の圧力が高くなるため、吹出口36側から吸込口35側に少なからず逆流が生じる。このため、圧力が低い吸込口35側の領域に連結リング23を配設するより、圧力が高い吹出口36側の領域に連結リング23を配設した方が、逆流を効果的に抑制することができる。従って、吹出口36側の領域となる 0.3<Y≦0.5 の範囲に連結リング23を配設することが好適である。 In the axial fan 1, the rotation of the impeller 20 causes the pressure at the suction port 35 to be low and the pressure on the side of the blowout port 36 to be high. Therefore, disposing the connecting ring 23 in the region on the side of the blowout port 36 where the pressure is high effectively suppresses backflow rather than disposing the connecting ring 23 in the region on the side of the suction port 35 where the pressure is low. can be done. Therefore, it is preferable to dispose the connecting ring 23 in the range of 0.3<Y≦0.5, which is the region on the blower port 36 side.

また、連結リング23の位置が吸込口35に近い箇所に形成された場合、連結リング23がない場合(ラビリンス無し)よりもP-Q特性が低下し、効果が見られない。 Also, when the connection ring 23 is formed near the suction port 35, the PQ characteristic is lower than when there is no connection ring 23 (no labyrinth), and no effect is observed.

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない限りにおいて種々の変更が可能である。 Although the embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited to the above embodiments, and various modifications can be made without departing from the scope of the invention.

たとえば、ハウジング34の外形は、図1に示されたような矩形に限られず、例えば、円形であってもよい。この場合、ハウジング34を2分割構造にする際、2つのハウジングの嵌合箇所をインローとし、バヨネット構造で結合するようにしてもよい。さらに、2つのハウジングの一方側に係止爪を形成し、他方側に係止して連結する構造であってもよい。このような構造を用いることによって、ねじやボルト等の締結部材を用いることなく、2つのハウジングを結合することができる。 For example, the outer shape of the housing 34 is not limited to being rectangular as shown in FIG. 1, but may be circular, for example. In this case, when the housing 34 is made into a two-part structure, the two housings may be joined by a bayonet structure using a spigot at the fitting portion. Furthermore, a structure may be employed in which locking claws are formed on one side of the two housings and the two housings are locked and connected to the other side. By using such a structure, two housings can be connected without using fastening members such as screws and bolts.

以上のように、実施形態に係る軸流ファンは、ハウジングと、ハブと、複数の羽根と、連結リングとを備える。ハブは、ハウジングに対して回転自在に支持される。複数の羽根は、ハブに固定され、かつ周方向に配置される。連結リングは、羽根の径方向外側端部に取り付けられ、羽根の回転に伴って回転する。連結リングは、径方向外側端部がハウジングの内周面に形成された環状の溝に挿入される。ハウジングは、第1ハウジングと、第2ハウジングとを有する。溝は、第1ハウジングと第2ハウジングとより形成される。これにより、効果的なラビリンスシールを容易に形成できる軸流ファンを提供することができる。 As described above, the axial fan according to the embodiment includes a housing, a hub, a plurality of blades, and a connecting ring. The hub is rotatably supported with respect to the housing. A plurality of vanes are fixed to the hub and arranged circumferentially. The connecting ring is attached to the radially outer end of the vane and rotates as the vane rotates. The connecting ring has its radially outer end inserted into an annular groove formed in the inner peripheral surface of the housing. The housing has a first housing and a second housing. A groove is formed by the first housing and the second housing. This makes it possible to provide an axial fan that can easily form an effective labyrinth seal.

また、第1ハウジングと、第2ハウジングとは、軸方向において段差部が形成されている。これにより、第1ハウジングと第2ハウジングとの重ね合せが容易に行える。 Further, the first housing and the second housing are formed with a step portion in the axial direction. This makes it easy to superimpose the first housing and the second housing.

また、羽根の軸方向における吹出口側の一端から吸込口側の他端までの寸法をL、羽根の軸方向における吹出口側の一端から連結リングの軸方向における吹出口側の一端までの寸法をXとして、Y=X/Lとした場合に、溝は、0.3<Y<0.9となる軸方向位置に配置される。これにより、連結リングおよび溝の軸方向の位置の最適化を図ることができる。 In addition, L is the dimension from one end on the air outlet side in the axial direction of the blade to the other end on the air inlet side, and the dimension from one end on the air outlet side in the axial direction of the blade to one end on the air outlet side in the axial direction of the connecting ring. is X and Y=X/L, the grooves are arranged at axial positions where 0.3<Y<0.9. This makes it possible to optimize the axial positions of the coupling ring and the groove.

また、羽根の軸方向における吹出口側の一端から吸込口側の他端までの寸法をL、羽根の軸方向における吹出口側の一端から連結リングの軸方向における吹出口側の一端までの寸法をXとして、Y=X/Lとした場合に、溝は、0.3<Y≦0.5となる軸方向位置に配置される。これにより、連結リングおよび溝の軸方向の位置の最適化を図ることができる。 In addition, L is the dimension from one end on the air outlet side in the axial direction of the blade to the other end on the air inlet side, and the dimension from one end on the air outlet side in the axial direction of the blade to one end on the air outlet side in the axial direction of the connecting ring. is X and Y=X/L, the grooves are arranged at axial positions satisfying 0.3<Y≦0.5. This makes it possible to optimize the axial positions of the coupling ring and the groove.

また、上記実施の形態により本発明が限定されるものではない。上述した各構成素を適宜組み合わせて構成したものも本発明に含まれる。また、さらなる効果や変形例は、当業者によって容易に導き出すことができる。よって、本発明のより広範な態様は、上記の実施の形態に限定されるものではなく、様々な変更が可能である。 Moreover, the present invention is not limited by the above embodiments. The present invention also includes those configured by appropriately combining each of the constituent elements described above. Further effects and modifications can be easily derived by those skilled in the art. Therefore, broader aspects of the present invention are not limited to the above-described embodiments, and various modifications are possible.

1 軸流ファン,21 ハブ,22 羽根,23 連結リング,34A 第1ハウジング,34B 第2ハウジング,34g 溝 Reference Signs List 1 axial fan, 21 hub, 22 blades, 23 connection ring, 34A first housing, 34B second housing, 34g groove

Claims (2)

ハウジングと、
前記ハウジングに対して回転自在に支持されるハブと、
前記ハブに固定され、かつ周方向に配置される複数の羽根と、
前記羽根の径方向外側端部に取り付けられ、前記羽根の回転に伴って回転する連結リングと、
を備え、
前記連結リングは、径方向外側端部が前記ハウジングの内周面に形成された環状の溝に挿入され、
前記ハウジングは、第1ハウジングと、第2ハウジングとを有し、
前記溝は、前記第1ハウジングと前記第2ハウジングとより形成され
前記第1ハウジングと、前記第2ハウジングとは、軸方向において前記第1ハウジングと前記第2ハウジングとが重ね合わされる段差部が形成され
前記段差部は、前記第1ハウジングの風洞側に前記第2ハウジングから遠ざかる方向に形成された環状の凹部と、該凹部に続いて前記風洞と反対側に前記第2ハウジングに近づく方向に形成された凸部と、前記第2ハウジングの前記風洞側に前記第1ハウジングに近づく方向に形成された環状の凸部と、該凸部に続いて前記風洞と反対側に前記第1ハウジングから遠ざかる方向に形成された凹部と、から構成され、前記第1ハウジングに形成された前記凹部と前記第1ハウジングに形成された前記凸部との軸方向の間隔は、前記第2ハウジングに形成された前記凸部と前記第2ハウジングに形成された前記凹部との軸方向の間隔よりも大きく、前記第1ハウジングに形成された前記凸部が、前記第2ハウジングに形成された前記凹部に嵌合することによって、前記第1ハウジングに形成された前記凹部と前記第2ハウジングに形成された前記凸部との間に前記溝が形成され、
前記羽根の軸方向における吹出口側の一端から吸込口側の他端までの寸法をL、前記一端から前記連結リングの軸方向における吹出口側の一端までの寸法をXとして、Y=X/Lとした場合に、前記溝は、0.3<Y<0.9となる軸方向位置に配置される、
軸流ファン。
a housing;
a hub rotatably supported with respect to the housing;
a plurality of blades fixed to the hub and arranged in a circumferential direction;
a connecting ring that is attached to the radially outer end of the blade and rotates as the blade rotates;
with
a radially outer end of the connecting ring is inserted into an annular groove formed in the inner peripheral surface of the housing;
The housing has a first housing and a second housing,
the groove is formed by the first housing and the second housing ;
the first housing and the second housing are formed with a stepped portion where the first housing and the second housing are overlapped in the axial direction ;
The stepped portion includes an annular recess formed on the wind tunnel side of the first housing in a direction away from the second housing, and following the recess, formed on a side opposite to the wind tunnel in a direction approaching the second housing. an annular projection formed on the wind tunnel side of the second housing in a direction approaching the first housing; and following the projection, a direction away from the first housing on the opposite side of the wind tunnel. and the axial distance between the recess formed in the first housing and the protrusion formed in the first housing is the distance between the recess formed in the first housing and the protrusion formed in the second housing. The projection formed on the first housing fits into the recess formed on the second housing, with the distance in the axial direction being greater than the distance between the projection and the recess formed on the second housing. Thus, the groove is formed between the concave portion formed in the first housing and the convex portion formed in the second housing,
Y=X/ where L is the dimension from one end of the blade in the axial direction to the other end on the suction port side, and X is the dimension from the one end to the one end of the coupling ring in the axial direction to the outlet side. L, the groove is located at an axial position such that 0.3<Y<0.9;
axial fan.
前記羽根の軸方向における吹出口側の一端から吸込口側の他端までの寸法をL、前記一端から前記連結リングの軸方向における吹出口側の一端までの寸法をXとして、Y=X/Lとした場合に、
前記溝は、0.3<Y≦0.5となる軸方向位置に配置される、
請求項に記載の軸流ファン。
Y=X/ where L is the dimension from one end of the blade in the axial direction to the other end on the suction port side, and X is the dimension from the one end to the one end of the coupling ring in the axial direction to the outlet side. When L is
the grooves are arranged at axial positions where 0.3<Y≦0.5;
The axial fan according to claim 1 .
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