JP6487876B2 - インペラ及びそのインペラを備えるファン - Google Patents
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Description
(1)本発明のインペラは、リング状のハブと、前記ハブの外周に設けられた複数の翼と、を備え、前記翼は、回転軸方向から見た平面視で、前記翼の径方向幅の内側が回転方向と反対側に湾曲した後縁部を有している。
なお、実施形態の説明の全体を通して同じ要素には同じ番号を付している。
なお、図1において上側が空気を吸い込む側であり、下側が空気を吹き出す側であり、ファン1によって空気は図1の上側から下側に向かって流れることになる。
また、ケーシング10は金属製等であってもよく、樹脂であることに限定されるものではないが、樹脂製のほうが量産性がよいので、ケーシング10は樹脂製とすることが好ましい。
図1及び図2に示すように、ケーシング10は、中央に軸受ハウジング11aを有し、モータ20(図1参照)を配置するベース部11と、インペラ30(図1参照)の翼32の外周に沿って設けられる側壁部12と、側壁部12とベース部11を繋ぐ接続部13と、を備えている。
なお、本実施形態では、接続部13がスポークの場合を示しているが、静翼であってもよい。
モータ20は、主に、ステータ20Aと、ロータ20Bと、を備えている。
ステータ20Aは、軸受ハウジング11aの外周面に固定されたステータコア21と、ステータコア21上に設けられたインシュレータ22と、インシュレータ22を介してステータコア21上に設けられたコイル23と、を備えている。
図3はファン1の空気を吹き出す側を見た斜視図であり、図4はインペラ30の空気を吹き出す側を回転軸方向(シャフト25の軸方向)から見た平面図である。
なお、図3から図5に記載されている矢印は、モータ20によってインペラ30が回転させられる方向を示しており、図4及び図5では、ファン1にインペラ30が設けられたときに、シャフト25の中心が位置することになる回転中心を符号Oで示している。
そして、図1に示すように、モータ20のロータ20Bのロータヨーク26の外周にハブ31を装着するようにして、インペラ30はモータ20に取り付けられている。
このため、翼32の径方向の外側ほど、空気を押し出すための仕事量が大きく、翼32の径方向の外側で多くの空気を受けるようにすると、風量を増大させることができる一方、モータ20に加わるトルクも増大し、消費電力も増加することになる。
特に、翼32の前縁部32b側は、空気の取り込み開始部分であるため、後縁部32aから吹き出す空気の流れに伴う吸引力で吸い込まれる程度の空気の流れしか形成されていないため、翼32に対する空気の衝突力が大きい位置である。
まず、従来のインペラを用いたファン(比較例)と本実施形態のインペラ30を用いたファン1(実施例)との翼の違いについて、簡単に説明した後、風量静圧特性及び消費電力について説明する。
図7において、上側に示す図は図6と同じであり、下側に翼32の最も径方向外側になる断面(上側の図のハッチング部分)を示した図である。
なお、図7の下側の図は、翼32の最も径方向外側であるため、前縁部32bの外側端部34aと後縁部32aの外側端部35aを結ぶ直線(一点鎖線参照)が翼弦になっており、例えば、翼32の最もハブ31側の断面の場合には、前縁部32bのハブ側端部34bと後縁部32aのハブ側端部35b(図5参照)を結ぶ直線が翼弦となる。
また、図7の下側の図に示すように、翼32の中央を通る線CLは、キャンバー線(以後、キャンバー線CLとも記載する)と呼ばれている。
なお、図8に示す矢印は、モータによってインペラ130が回転させられる方向を示しており、符号Oは回転中心である。
また、翼132の前縁部には符号132bを付し、後縁部には符号132aを付している。
ただし、翼弦長軸は、翼弦長が1となるように正規化したものとしている。
また、実施例の翼32の径方向幅Wの中央のキャンバーは、比較例の翼132の径方向幅の中央のキャンバーと比較すれば最大キャンバーは若干大きいものの、比較例の外側のキャンバーの最大キャンバーと同程度であり、それほど大きな最大キャンバーを有しているわけではなく、実施例の翼32の径方向幅Wの中央は、従来と同様にあまり湾曲せず直線に近い形状になっていることがわかる。
なお、翼32のハブ31側のキャンバーが外側のキャンバーと類似したものになっているのは、正圧面33a上を流れる空気がハブ31に衝突して流れが乱れないように外側と同様に空気を翼32の内側に誘導している状態が表れている。
これは、上述したように、翼32の後縁部32a側が膨らんだ形状(図3の点線で囲む部分B参照)が表れたものであり、この部分が効率よく吹き出し側に空気を誘導するようになっていることがわかる。
そして、図10のグラフに丸で表示されているのは実施例のファン1の結果であり、風量静圧特性を実線で示し、消費電力を点線で示している。
また、三角で表示されているのは比較例のファンの結果であり、風量静圧特性を実線で示し、消費電力を点線で示している。
また、どの風量の場合でも比較例のファンの消費電力を超えておらず、ほぼ同等の消費電力若しくは若干改善した消費電力になっていることがわかる。
したがって、本実施形態のインペラ30を用いたファン1であれば、消費電力の増加を抑制しつつ、風量静圧特性を向上させることができる。
上記では、図9(b)に示したように、翼32の最も径方向外側と最も回転中心O側の最大キャンバーが0.4%を超え、ほぼ0.5%になっているものを例示しているが、必ずしも、これに限定される必要はない。
Claims (11)
- リング状のハブと、
前記ハブの外周に設けられた複数の翼と、を備え、
前記翼は、回転軸方向から見た平面視で、前記翼の径方向幅の内側が回転方向と反対側に湾曲した後縁部と、回転軸方向から見た平面視で、回転方向に湾曲した前縁部と、を有し、
前記前縁部は、回転軸方向から見た平面視で、前記前縁部の外側端部が回転中心と前記前縁部のハブ側端部を結ぶ直線よりも回転方向側に位置しているインペラ。 - 前記前縁部は、前記ハブの外周面を見る平面視で、前記前縁部の外側端部側が前記ハブの外周面の前縁部側の端よりも外側に出ている請求項1に記載のインペラ。
- リング状のハブと、
前記ハブの外周に設けられた複数の翼と、を備え、
前記翼は、回転軸方向から見た平面視で、前記翼の径方向幅の内側が回転方向と反対側に湾曲した後縁部と、回転軸方向から見た平面視で、回転方向に湾曲した前縁部と、を有し、
前記前縁部は、前記ハブの外周面を見る平面視で、前記前縁部の外側端部側が前記ハブの外周面の前縁部側の端よりも外側に出ているインペラ。 - 前記翼は、後縁部側が負圧面側に膨らんだ形状を有している請求項1から請求項3のいずれか1項に記載のインペラ。
- 前記翼は、最も径方向外側の翼弦長が最も回転中心側の翼弦長よりも長い請求項1から請求項4のいずれか1項に記載のインペラ。
- 前記翼は、前記前縁部の外側端部側が正圧面側に緩やかに湾曲している請求項1から請求項5のいずれか1項に記載のインペラ。
- 前記翼は、最も径方向外側と最も回転中心側の最大キャンバーは、径方向幅の略中央の最大キャンバーよりも大きい請求項1から請求項6のいずれか1項に記載のインペラ。
- 隣接する前記翼は、回転軸方向から見た平面視で、一方の前記翼の前縁部側の一部と他方の前記翼の後縁部側の一部が重なっている請求項1から請求項7のいずれか1項に記載のインペラ。
- 前記後縁部は、前記ハブの後縁部側の端部とほぼ面一となる平面上に位置している請求項1から請求項8のいずれか1項に記載のインペラ。
- 請求項1から請求項9のいずれか1項に記載のインペラと、
前記インペラを回転させるモータと、を備えているファン。 - ケーシングを備え、
前記ケーシングは、
前記モータを配置するベース部と、
前記翼の外周に沿って設けられ、少なくとも前記翼の前縁部側の外周を覆う側壁部と、
前記側壁部と前記ベース部を繋ぐ接続部と、を備えている請求項10に記載のファン。
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