JP7006195B2

JP7006195B2 - 送風機

Info

Publication number: JP7006195B2
Application number: JP2017231039A
Authority: JP
Inventors: 亮介石田
Original assignee: Nidec Corp
Current assignee: Nidec America Corp
Priority date: 2017-11-30
Filing date: 2017-11-30
Publication date: 2022-01-24
Anticipated expiration: 2037-11-30
Also published as: JP2019100242A; CN209180111U

Description

本発明は、送風機に関する。

従来、上下に延びる中心軸周りに回転するインペラと、インペラを回転させるモータと、インペラ及びモータを収納する筐体とを有する送風機が知られている。筐体の側壁には吹出口が形成され、上壁には吸気口が形成される。インペラは径方向に延びるとともに周方向に間隔をあけて配置される複数の羽根を有する。また、筺体内部にはインペラの外周側に環状の気流通路が形成される。

上記構成の送風機において、インペラが回転すると吸気口を介して筐体内に空気が流入する。筐体内部に流入した空気は隣り合う羽根間に流入し、羽根に沿って径方向外側に向かって加速する。径方向外側に向かって加速した空気はインペラの径方向外側に吹き出される。インペラの径方向外側に吹出された空気は気流通路を通って吹出口から外部に排出される。例えば、特許文献１には、吸気口と排気口を含むフレームと、フレームの内部に収容されるインペラと、フレームの内部に収容され、前記インペラの回転を駆動するモーターと、を含む遠心ファンが開示されている。

特開２００６－３３６６４２号公報

しかしながら、上記特許文献に開示された遠心ファンは、フレーム内部の径方向内側を流れる空気は径方向外側を流れる空気に比べて流速が遅い。このため、フレーム内部の径方向内側を流れる空気の一部が排気口から排出されず、再びフレーム内部を周方向に流通する。この時、排気口を通過して周方向に流れる空気とインペラから径方向外側に吹き出された空気とが合流する排気口の内周端近傍で乱流が発生する。また、発生した乱流のエネルギーが排気口の内周端近傍に集中してピーク値を持つため、所定周波数の騒音が増大する問題があった。

本発明は、騒音を抑制できる送風機を提供することを目的とする。

本発明の例示的な送風機は、上下方向に延びる中心軸周りに回転するインペラと、前記インペラを回転させるモータと、前記インペラ及び前記モータを収納する筐体と、を有する送風機であって、前記筐体は、前記インペラの少なくとも一部を内部に収容し、径方向に貫通する吹出口を有する収納部と、前記インペラの上方を覆い、軸方向に貫通する吸気口を有するカバー部と、を有し、前記インペラは、径方向に延びるとともに周方向に間隔をあけて配置される複数の羽根を有し、前記羽根は、前記吸気口において、上面から軸方向上側に突出するとともに前記カバー部の内周縁よりも径方向内側に配置される突出部と、前記突出部の径方向内側に配置される内周部と、前記突出部の径方向外側に配置される外周部と、を有し、前記突出部の上端は、前記内周部の上端及び前記外周部の上端よりも上方に位置し、前記突出部の径方向の幅は、前記内周部の径方向の幅よりも狭く、前記内周部の上端が、前記外周部の上端よりも下方に位置する。

例示的な本発明によれば、騒音を抑制できる送風機を提供することができる。

図１は、本発明の第１実施形態に係る送風機の斜視図である。図２は、本発明の第１実施形態に係る送風機の内部を示す上面図である。図３は、本発明の第１実施形態に係る送風機の縦断面図である。図４は、本発明の第１実施形態に係る送風機のインペラの斜視図である。図５は、本発明の第１実施形態に係る送風機のインペラの上面図である。図６は、本発明の第２実施形態に係る送風機のインペラの上面図である。図７は、本発明の第３実施形態に係る送風機の縦断面図である。

以下、本発明の例示的な実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、本明細書では、送風機１の中心軸Ｃと平行な方向を「軸方向」、送風機１の中心軸Ｃに直交する方向を「径方向」、送風機１の中心軸Ｃを中心とする円弧に沿う方向を「周方向」とそれぞれ称する。同様にして、インペラ１０についても、送風機１内に組み込まれた状態において送風機１の軸方向、径方向及び周方向と一致する方向をそれぞれ単に「軸方向」、「径方向」及び「周方向」と呼ぶ。また、本明細書では、軸方向を上下方向とし、インペラ１０に対して筐体２の吸気口３側を上として、各部の形状や位置関係を説明する。なお、上下方向は単に説明のための用いられる名称であって、実際の位置関係及び方向を限定しない。

＜第１実施形態＞
（１．送風機の構成）
本発明の例示的な一実施形態の送風機について説明する。図１、図２は本発明の実施形態に係る送風機１の斜視図及び上面図である。なお、図２はカバー部２１を外した状態を示す。また、図３は送風機１の縦断面図である。

送風機１は筐体２、インペラ１０及びモータ５０を有し、インペラ１０及びモータ５０は筐体２の内部空間に収容される。モータ５０はインペラ１０の内側に配置され、中心軸Ｃ周りにインペラ１０を回転させる。なお、モータ５０は、アウターロータ型モータでもインナーロータ型モータでもよい。

筐体２はカバー部２１及び収納部２２を有する。収納部２２は、底壁２３と周壁２４とを有する。底壁２３は、インペラ１０及びモータ５０の下側に位置し、径方向に延びる。底壁２３にはモータ５０が取り付けられる。周壁２４は、底壁２３の周縁から軸方向上側に延びる。

周壁２４は曲面部２４ａと平面部２４ｂ、２４ｃとを有する。曲面部２４ａは軸方向からの平面視において、インペラ１０の回転方向Ａに向かって中心軸Ｃから漸次離れる。平面部２４ｂは軸方向からの平面視において、曲面部２４ａの下流端から接線方向に直線状に延びる。平面部２４ｃは軸方向からの平面視において、曲面部２４ａの上流端から径方向外側に延びる。平面部２４ｂの下流端と平面部２４ｃの外端部との間に吹出口４が形成される。

カバー部２１は収納部２２の上面の開口を覆う。カバー部２１は平板状に形成される。また、カバー部２１には軸方向に貫通する吸気口３が設けられる。

筐体２内には吸気口３と吹出口４とを連結するダクト５が形成され、ダクト５は底壁２３と周壁２４とカバー部２１に囲まれて形成される。インペラ１０はダクト５内に配置される。ダクト５はインペラ１０の径方向外側に環状の気流通路６を有する。気流通路６はインペラ１０の回転方向Ａに向かって径方向の幅が漸次大きく形成され、気流通路６の下流端に吹出口４が配置される。

すなわち、送風機１は、上下に延びる中心軸Ｃ周りに回転するインペラ１０と、インペラ１０を回転させるモータ５０と、インペラ１０及びモータ５０を収納する筐体２と、を有する。筐体２は収納部２２とカバー部２１とを有する。収納部２２はインペラ１０の少なくとも一部を内部に収容し、径方向に貫通する吹出口４を有する。カバー部２１はインペラ１０の上方を覆い、軸方向に貫通する吸気口３を有する。

（２．インペラの構成）
図４、図５は本発明の実施形態に係るインペラ１０の斜視図及び上面図を示している。インペラ１０はカップ部１１と羽根１２と連結部１３とを有する。カップ部１１と羽根１２と連結部１３は金型により樹脂で一体成形される。

カップ部１１は円筒状の胴部１１ａと、胴部１１ａの上面を覆う上面部１１ｂとを有する。胴部１１ａは軸方向に延びる筒状であり、下側が開口する。カップ部１１は内部にモータ５０を収容する（図３参照）。すなわち、インペラ１０は、羽根１２の径方向内側に配置されてモータ５０を収容し、軸方向に延びる筒状の胴部１１ａを備えるカップ部１１を有する。

上面部１１ｂの中心（中心軸Ｃ上）には下面から軸方向下側に突出する突起部１１ｃが設けられている（図３参照）。突起部１１ｃは軸孔１１ｄを有し、軸孔１１ｄにモータ５０の軸部５０ａが固定される。これにより、突起部１１ｃと軸部５０ａとが連結され、インペラ１０は中心軸Ｃを中心として回転可能に支持される。なお、図２に示すように、モータ５０の駆動によりインペラ１０は上面側から見て時計回りに回転する。

複数の羽根１２はカップ部１１の胴部１１ａから径方向外側に延びる。また、本実施形態において、羽根１２は周方向に等間隔で複数配置される。各羽根１２の外周端は内周端よりも回転方向後方に配置される（図２参照）。これにより、各羽根１２は径方向に対して傾斜している。

連結部１３は隣接する羽根１２の外周端上面を連結して円環状に形成される。また、連結部１３の内周縁はカバー部２１の内周縁２１ａよりも径方向外側に配置される（図３参照）。

羽根１２はカバー部２１の内周縁２１ａよりも径方向内側に配置されて上面から軸方向上側に突出する突出部１２ａを有する（図３参照）。突出部１２ａは全ての羽根１２に各々設けられ、周方向に等間隔で配置される。突出部１２ａはカバー部２１の内周縁２１ａ近傍からダクト５に流入する気流を整流することができる。これにより、カバー部２１の内周縁２１ａ近傍で発生する騒音を低減することができる。

羽根１２は突出部１２ａの径方向内側に配置される内周部１２ｂと、突出部１２ａの径方向外側に配置される外周部１２ｃとを有する。内周部１２ｂ及び外周部１２ｃの上面は中心軸Ｃに直交し、内周部１２ｂの下面は中心軸Ｃに向かって上昇する傾斜面１２ｄを有する。なお、突出部１２ａの外周面及び内周面は外周部１２ｃ及び内周部１２ｂの上面に対して直立しているが、突出部１２ａの外周面と外周部１２ｃの上面とを曲面状に連続して形成してもよい。また、突出部１２ａの内周面と内周部１２ｂの上面とを曲面状に連続して形成してもよい。

突出部１２ａの上端は内周部１２ｂ及び外周部１２ｃの上端よりも上方に位置する。突出部１２ａの上端は、カバー部２１の上面と下面との間に位置する。突出部１２ａの上端をカバー部２１の下面よりも上方に配置することにより、カバー部２１の内周縁２１ａ近傍からダクト５に流入する気流をより整流することができる。これにより、カバー部２１の内周縁２１ａ近傍で発生する騒音をより低減することができる。

突出部１２ａの上端をカバー部２１の上面よりも下方に配置することにより、突出部１２ａが設けられていない場合と比較してインペラ１０の静圧特性及び風量特性の変化を抑制できる。また、突出部１２ａが、送風機１が取り付けられた機器本体と接触することを防止できる。

突出部１２ａとカバー部２１の内周縁２１ａとの間隔Ｄ１は、突出部１２ａとカップ部１１との間隔Ｄ２よりも小さい（図３参照）。突出部１２ａとカバー部２１の内周縁２１ａとの間隔Ｄ１を狭くすることにより、カバー部２１の内周縁２１ａ近傍からダクト５に流入する気流をより整流することができる。

突出部１２ａの径方向の幅Ｗａは内周部１２ｂの径方向の幅Ｗｂ及び外周部１２ｃの径方向の幅Ｗｃよりも狭い。この時、幅Ｗａは幅Ｗｂ及び幅Ｗｃの半分以下が好ましい。幅Ｗａを幅Ｗｂ及び幅Ｗｃに対して小さくすることにより、インペラ１０の静圧特性及び風量特性の変化をより抑制できる。

突出部１２ａは胴部１１ａの外周面と隙間Ｂを介して径方向に対向する。また、内周部１２ｂの上端は外周部１２ｃの上端よりも下方に位置する。吸気口３と対向する内周部１２ｂの軸方向上側への突出量を減らすことにより、インペラ１０の回転により発生する風量を大きくすることができる。

外周部１２ｃの径方向外端部の軸方向の高さＨｃは外周部１２ｃの上端と突出部１２ａの上端との軸方向の距離Ｈａよりも大きい（図３参照）。これにより、羽根１２の間を通って径方向外側に向かう気流をより加速させてインペラ１０の回転により発生する風量をより大きくすることができる。

（３．送風機の動作）
上記構成の送風機１において、モータ５０を駆動させるとインペラ１０が中心軸Ｃを中心として回転する。これにより、吸気口３から空気が筐体２内部のダクト５に取り込まれる。この時、突出部１２ａはカバー部２１の内周縁２１ａ近傍からダクト５に流入する気流を整流することができる。これにより、カバー部２１の内周縁２１ａ近傍で発生する騒音の増大を抑制することができる。

また、ダクト５に取り込まれた空気は隣り合う羽根１２の間を通って、回転するインペラ１０により径方向外側に向かって加速され、インペラ１０の径方向外側に吹き出される。インペラ１０の径方向外側に吹き出された空気は気流通路６を通って吹出口４から筐体２の外部に排気される。

この時、吹出口４を通過して周方向に流れる気流とインペラ１０から径方向外側に吹き出された気流とが合流する吹出口４の内周端近傍において乱流が発生する。しかし、突出部１２ａがカバー部２１の内周縁２１ａ近傍から筐体２に流入する気流を整流しているため、吹出口４の内周端近傍において発生する乱流のエネルギーの集中が緩和される。従って、所定の周波数の騒音が増大することが抑制される。これにより、騒音を抑制できる送風機１を提供することができる。

＜第２実施形態＞
次に、本発明の第２実施形態について説明する。図６は第２実施形態の送風機１のインペラ１０の上面図である。説明の便宜上、前述の図１～図５に示す第１実施形態と同様の部分には同一の符号を付す。第２実施形態では突出部１２ａが周方向に等間隔に配置されていない点が第１実施形態とは異なる。その他の部分は第１実施形態と同様である。

突出部１２ａは周方向に異なる間隔で複数配置されている。これにより、カバー部２１の内周縁２１ａ近傍で発生する乱流のエネルギーの集中が分散されて騒音を抑制することができる。また、羽根１２が周方向に異なる間隔で複数配置されて、突出部１２ａが周方向に異なる間隔で複数配置されてもよい。この時、同様の効果が得られる。

＜第３実施形態＞
次に、本発明の第３実施形態について説明する。図７は第３実施形態の送風機１の縦断面図である。説明の便宜上、前述の図１～図５に示す第１実施形態と同様の部分には同一の符号を付す。第３実施形態では筐体２の底壁２３に、軸方向に貫通する下側吸気口２３ａが配置される点が第１実施形態とは異なる。その他の部分は第１実施形態と同様である。

下側吸気口２３ａは傾斜面１２ｄと軸方向に対向する。これにより、下側吸気口２３ａを介してダクト５に流入する風量が増加し、インペラ１０の回転により発生する風量をより大きくすることができる。また、内周部１２ｂの下面に配置された傾斜面１２ｄは下側吸気口２３ａに対向する。下側吸気口２３ａと対向する内周部１２ｂの軸方向下側への突出量を減らすことにより、インペラ１０の回転により発生する風量を大きくすることができる。

本発明によると、ＯＡ機器、医療機器、家庭用電気製品、または輸送機器等に搭載される。送風機に利用することができる。

１・・・送風機、２・・・筐体、３・・・吸気口、４・・・吹出口、５・・・ダクト、６・・・気流通路、１０・・・インペラ、１１・・・カップ部、１２・・・羽根、１１ａ・・・胴部、１１ｂ・・・上面部、１１ｃ・・・突起部、１１ｄ・・・軸孔、１２・・・羽根、１２ａ・・・突起部、１２ｂ・・・内周部、１２ｃ・・・外周部、１２ｄ・・・傾斜面、１３・・・連結部、２１・・・カバー部、２２・・・収納部、２３・・・底壁、２３ａ・・・下側吸気口、２４・・・周壁、２４ａ・・・曲面部、２４ｂ・・・平面部、２４ｃ・・・平面部、５０・・・モータ、５０ａ・・・軸部、Ａ・・・回転方向、Ｂ・・・隙間、Ｃ・・・中心軸、Ｄ１・・・間隔、Ｄ２・・・間隔、Ｈａ・・・距離、Ｈｃ・・・高さ、Ｗａ・・・幅、Ｗｂ・・・幅、Ｗｃ・・・幅

Claims

上下方向に延びる中心軸周りに回転するインペラと、
前記インペラを回転させるモータと、
前記インペラ及び前記モータを収納する筐体と、を有する送風機であって、
前記筐体は、前記インペラの少なくとも一部を内部に収容し、径方向に貫通する吹出口を有する収納部と、
前記インペラの上方を覆い、軸方向に貫通する吸気口を有するカバー部と、を有し、
前記インペラは、径方向に延びるとともに周方向に間隔をあけて配置される複数の羽根を有し、
前記羽根は、前記吸気口において、上面から軸方向上側に突出するとともに前記カバー部の内周縁よりも径方向内側に配置される突出部と、
前記突出部の径方向内側に配置される内周部と、
前記突出部の径方向外側に配置される外周部と、を有し、
前記突出部の上端は、前記内周部の上端及び前記外周部の上端よりも上方に位置し、
前記突出部の径方向の幅は、前記内周部の径方向の幅よりも狭く、
前記内周部の上端が、前記外周部の上端よりも下方に位置する送風機。
前記インペラは、前記羽根の径方向内側に配置されて前記モータを収容し、軸方向に延びる筒状の胴部を備えるカップ部を有し、
前記突出部は、前記胴部の外周面と隙間を介して径方向に対向する、請求項１に記載の送風機。
前記突出部の径方向の幅は、前記内周部の径方向の幅の半分以下である、請求項１又は請求項２に記載の送風機。
前記突出部の径方向の幅は、前記外周部の径方向の幅よりも狭い、請求項１～請求項３のいずれかに記載の送風機。
前記突出部の径方向の幅は、前記外周部の径方向の幅の半分以下である、請求項４に記載の送風機。
前記外周部の径方向外端部の軸方向の高さは、前記外周部の上端と前記突出部の上端との軸方向の距離よりも大きい、請求項１～請求項５のいずれかに記載の送風機。
前記突出部と前記カバー部の内周縁との間隔は、前記突出部と前記カップ部との間隔よりも小さい、請求項１～請求項６のいずれかに記載の送風機。
前記突出部の上端が、前記カバー部の上面と下面との間に位置する、請求項１～請求項７のいずれかに記載の送風機。
前記突出部は、全ての前記羽根に各々設けられる、請求項１～請求項８のいずれかに記載の送風機。
前記突出部は、周方向に異なる間隔で複数配置される、請求項１～請求項８のいずれかに記載の送風機。
前記羽根は、周方向に異なる間隔で複数配置される、請求項１～請求項１０に記載の送風機。
前記収納部は、底壁に軸方向に貫通する下側吸気口を有し、
前記内周部の下面は、前記中心軸に向かって上昇する傾斜面を有する、請求項１～請求項１１のいずれかに記載の送風機。