JP2018127952A - 送風装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ファン効率の低下が抑制された送風装置を提供する。【解決手段】ファンは、回転軸に固定されるハブ、ハブと共に回転する主板、主板の第１面に設けられハブの周りに放射状に設けられた複数の羽根を有し、ケースは、ファンの回転により外部から当該ケース内に空気が導入され回転軸の軸心が通過する吸気口を有し、ファンの外径をＲとし、アウターロータの外径をｒとし、吸気口の内径をＤとし、ハブの外径をｄとし、回転軸の軸心の方向での主板の第１面とは反対側の第２面からの羽根の最大の高さをＨとし、回転軸の軸心の方向での主板の第２面からの前記ハブの最大の高さをｈとした場合に、（ｒ／Ｒ）≧０．３５、０＜（ｄ／Ｄ）＜０．５、０＜（ｈ／Ｈ）＜０．５、が成立する、送風装置。【選択図】図５

Description

本発明は、送風装置に関する。

従来から、モータにより駆動するファンをケース内に備えた送風装置が知られている（例えば特許文献１参照）。ファンが回転することにより、空気がケースの吸気口からケース内に吸引されて、ケースの排気口から排出される。

特開２００５−２９９４３３号公報

このような送風装置において、ファンのハブが大きいと、空気の流通の妨げとなって、ファン効率が低下する可能性がある。

そこで本発明は、ファン効率の低下が抑制された送風装置を提供することを目的とする。

上記目的は、ファンと、前記ファンを回転可能に収納したケースと、前記ケースの外面に固定され、前記ファンを回転させるアウターロータ型のモータと、を備え、前記モータは、アウターロータ、前記アウターロータと共に回転する回転軸、を含み、前記ファンは、前記回転軸に固定されるハブ、前記ハブと共に回転する主板、前記主板の第１面に設けられ前記ハブの周りに放射状に設けられた複数の羽根、を有し、前記ケースは、前記ファンの回転により外部から当該ケース内に空気が導入され前記回転軸の軸心が通過する吸気口を有し、前記ファンの外径をＲとし、前記アウターロータの外径をｒとし、前記吸気口の内径をＤとし、前記ハブの外径をｄとし、前記回転軸の軸心の方向での、前記主板の前記第１面とは反対側の第２面からの前記羽根の最大の高さをＨとし、前記回転軸の軸心の方向での、前記主板の前記第２面からの前記ハブの最大の高さをｈとした場合に、（ｒ／Ｒ）≧０．３５、０＜（ｄ／Ｄ）＜０．５、０＜（ｈ／Ｈ）＜０．５、が成立する、送風装置によって達成できる。

本発明によれば、ファン効率の低下が抑制された送風装置を提供できる。

図１は、本実施例の送風装置の外観図である。 図２は、本実施例の送風装置の外観図である。 図３は、図１のＡ−Ａ断面図である。 図４は、比較例の送風装置の断面図である。 図５（Ａ）は、本実施例と比較例との各寸法の比率を示した表であり、図５（Ｂ）は、本実施例と比較例とのファン効率を比較したグラフである。

図１及び図２は、本実施例の送風装置Ａの外観図である。図３は、図１のＡ−Ａ断面図である。送風装置Ａは、ケース１０及び２０、モータＭ、ファン８０等を含む。ケース１０及び２０は、それぞれ、後述するモータＭの回転軸４２の軸心方向ＴＤから互いに組み付けられた、半ケース体である。ケース１０及び２０は、協働で単一のスクロール状のケースを画定する。ケース１０及び２０は、合成樹脂製であるがこれに限定されない。ケース１０は、周壁部１２、上壁部１４、突出壁部１８を含む。周壁部１２は、ファン８０の外周部を包囲し、略円筒形状である。上壁部１４は、周壁部１２に連続しファン８０よりも軸方向上側に位置する。上壁部１４は、ファン８０の軸方向上側に位置する。上壁部１４には、吸気口１５ａが形成されている。吸気口１５ａからは、ファン８０の上部の一部が露出している。突出壁部１８は、周壁部１２及び上壁部１４から部分的に径方向外側に延びている。

ケース２０は、周壁部２２、底壁部２４、突出壁部２８を含む。周壁部２２は、ファン８０の外周部を包囲し、略円筒形状である。周壁部１２及び２２は、互いに固定されている。底壁部２４は、周壁部２２に連続してファン８０よりも軸方向下側に位置する。底壁部２４の外側の略中心には、逃げ孔２５が設けられており、詳しくは後述するが、底壁部２４に固定されたモータＭのホルダ６０が貫通している。即ち、ケース１０及び２０内に、ファン８０が収納され、モータＭはケース１０及び２０の外側に配置されている。モータＭについては、詳しくは後述する。突出壁部２８は、周壁部２２及び底壁部２４から部分的に径方向外側に延びている。突出壁部１８及び２８は互いに固定されている。突出壁部１８及び２８には、単一の排気口１５ｂを画定する。ファン８０が回転することにより、吸気口１５ａから空気が吸引され、ケース１０及び２０内を空気が周り排気口１５ｂから排出される。

ファン８０は、ハブ８２、主板８４、環状シュラウド８６、及び羽根８８を含む。ファン８０は、合成樹脂製であるがこれに限定されない。ハブ８２は、モータＭの回転軸４２の先端に固定されている。主板８４は、ハブ８２に固定され、略円板状である。主板８４は、吸気口１５ａ側を向いた面８４ａと、面８４ａと反対側でありケース２０側を向いた面８４ｂとを含む。面８４ａは、第１面の一例であり、面８４ｂは、第２面の一例である。羽根８８は、主板８４の面８４ａ上に設けられ、ハブ８２の周りに放射状に、周方向に所定の間隔を空けて複数設けられている。環状シュラウド８６は、羽根８８と共に主板８４を挟むように設けられており、その中央には開口８６ａが形成されている。ファン８０が回転することにより、吸気口１５ａを介して開口８６ａから羽根８８の間に空気が吸引され、羽根８８の径方向外側から排出された空気が、排気口１５ｂから外部へと排出される。尚、ハブ８２は、主板８４や羽根８８とは別体に製造された後に、主板８４に固定されているが、これらが一体に形成されたものであってもよい。

モータＭについて説明する。モータＭは、コイル３０、ロータ４０、ステータ５０、ホルダ６０、プリント基板ＰＢ、支持板７０等を有している。支持板７０は、ホルダ６０及びプリント基板ＰＢを支持すると共に、ケース２０の底壁部２４にＳにより固定されている。尚、ホルダ６０は、支持板７０に形成された嵌合孔に嵌合して支持板７０に支持され、プリント基板ＰＢは、支持板７０の底壁部２４に固定された側の面とは反対側の面に固定されている。ホルダ６０は、略円筒状に形成され、内周側でベアリングを介して回転軸４２を回転可能に保持すると共に、外周側にステータ５０が嵌合して固定されている。ホルダ６０から突出しケース１０内にまで延びた先端には、上述したようにハブ８２が固定され、基端には連結部材４３が固定されている。連結部材４３の外周側にはヨーク４４が固定されている。このため、ヨーク４４が回転することにより、連結部材４３、回転軸４２が回転し、回転軸４２と共にファン８０が回転する。

ステータ５０は、金属製であり、ホルダ６０が貫通した環状部から外側に放射状に突出したティース部を有した形状である。ステータ５０の各ティース部には、それぞれコイル３０が巻回されている。コイル３０は、プリント基板ＰＢと電気的に接続されている。プリント基板ＰＢは、剛性を有した絶縁性の基板上に導電パターンが形成されたものである。プリント基板ＰＢには、ホルダ６０が貫通した開口ＰＢ１が形成され、コイル３０に電力を供給するための電子部品が実装されている。電子部品は、例えばコイル３０の通電状態を制御するための部品や、ロータ４０の回転によって出力が変化する磁気センサ等である。コイル３０が通電されることにより、ステータ５０が励磁される。

ロータ４０は、回転軸４２、ヨーク４４、１つまたは複数の永久磁石４６、を有している。ヨーク４４は、略円筒状であり金属製である。ヨーク４４の内周側面には、１つまたは複数の永久磁石４６が固定されている。ヨーク４４には、回転軸４２の周囲に複数の通気孔４４ａが設けられて、モータＭの放熱が促進されている。永久磁石４６は、ステータ５０のティース部の外側に対向している。コイル３０が通電されることにより、ステータ５０のティース部が励磁され、これにより永久磁石４６とティース部との間に磁気的吸引力及び反発力が作用し、ヨーク４４、即ち、ロータ４０はステータ５０に対して回転する。このように、モータＭはロータ４０が回転するアウターロータ型のモータである。

このように本実施例では、インナーロータ型ではなく、アウターロータ型のモータＭが採用されている。ここで、同じ出力を確保する場合には、インナーロータ型のモータよりもアウターロータ型のモータＭの方が、軸心方向ＴＤでの厚みは薄くてよい。このため、軸心方向ＴＤでの送風装置Ａの薄型化が図られている。

ここで、図３に示すように、径Ｄは、吸気口１５ａの内径を示す。径ｄは、ハブ８２の外径を示し、詳細には、ハブ８２のうち、主板８４の面８４ａから吸気口１５ａ側に突出した部分での、羽根８８の面８４ａからの最大の高さの４分の１より高く突出した部分での外径である。本実施例では、ハブ８２の高さは、回転軸４２の先端と略同じ高さに調整され、羽根８８よりも吸気口１５ａ側に突出しないように調整されている。高さＨは、軸心方向ＴＤでのファン８０の最大の高さを示し、詳細には、軸心方向ＴＤでの主板８４の面８４ｂから環状シュラウド８６までの最大の高さを示す。高さｈは、軸心方向ＴＤでのハブ８２の最大の高さを示し、詳細には、軸心方向ＴＤでの主板８４の面８４ｂから吸気口１５ａ側のハブ８２の最大の高さを示す。また、径ｒは、ロータ４０のヨーク４４の外径を示す。径Ｒは、ファン８０の外径を示す。

次に、比較例について説明する。図４は、比較例の送風装置Ａｘの断面図である。図４は、図３に対応している。尚、比較例については、本実施例と類似の構成部分に類似の符号を付することにより、重複する説明は省略する。

送風装置Ａｘでは、ケース１０ｘ及び２０ｘ内にファン８０ｘと共にモータＭｘも収納されている。このため、ファン８０ｘの形状は、モータＭｘを逃がすように形成されており、具体的には、ハブ８２ｘが主板８４ｘから大きく立ち上がるように形成されている。また、ハブ８２ｘの先端及び回転軸４２ｘの先端は、吸気口１５ａｘから外側に突出している。ここで、本実施例と同様に、比較例においても、径Ｄｘは吸気口１５ａｘの内径を示し、径ｄｘはハブ８２ｘの外径を示す。高さＨｘは、軸心方向ＴＤでのファン８０ｘの最大の高さを示す。高さｈｘは、軸心方向ＴＤでのハブ８２ｘの最大の高さを示し、詳細には、軸心方向ＴＤでの主板８４ｘの面８４ｂｘから吸気口１５ａｘ側のハブ８２ｘの最大の高さを示す。また、径ｒｘは、ロータ４０ｘのヨーク４４ｘの外径を示す。径Ｒｘは、ファン８０ｘの外径を示す。

図５（Ａ）は、本実施例と比較例との各寸法の比率を示した表である。本実施例では、ｄ／Ｄは約０．３であるのに対して、比較例ではｄｘ／Ｄｘは約０．７である。これは、比較例では径Ｄｘに対する径ｄｘの割合が大きいのに対して、本実施例では径Ｄに対する径ｄの割合が小さいことを意味する。また、本実施例では、ｈ／Ｈは約０．２であるのに対して、比較例ではｈｘ／Ｈｘは約１．６である。この点についても、比較例では高さＨｘに対する高さｈｘの割合が大きいのに対して、本実施例では高さＨに対する高さｈの割合が小さいことを意味する。以上のように、比較例では、吸気口１５ａｘの内径や羽根８８ｘの高さに対して、ハブ８２ｘの大きさが大きいのに対して、本実施例では、吸気口１５ａの内径や羽根８８の高さに対してハブ８２が小型化されている。このため、本実施例では、比較例と比較して、吸気口１５ａからケース１０及び２０内に導入される空気へのハブ８２による圧損が小さくなっている。

図５（Ｂ）は、本実施例と比較例とのファン効率を比較したグラフである。このファン効率は、流量に静圧を乗算して入力電力で除算して算出されている。上述のように、本実施例ではハブ８２が小型化されているため、比較例よりもファン効率が高くなっている。

また、図５（Ａ）に示すように、本実施例ではｒ／Ｒが０．５であるのに対して、比較例ではｒｘ／Ｒｘは０．３である。これは、比較例では径Ｒｘに対する径ｒｘの割合が小さいのに対して、本実施例では径Ｒに対する径ｒの割合が大きいことを意味する。本実施例では、ケース１０及び２０の外側にモータＭが固定されているため、比較例とは異なり、ファン８０の形状の制約を受けずに、モータＭの大きさを決定することができるからである。ここで、上述したように、径ｒ及びｒｘは、それぞれヨーク４４及び４４ｘの外径を示し、径Ｒ及びＲｘはそれぞれファン８０及び８０ｘの外径を示す。また、ヨーク４４及び４４ｘが磁力の作用により回転して、その回転動力がそれぞれ回転軸４２及び４２ｘを介してファン８０及び８０ｘに伝達されて、ファン８０及び８０ｘが回転する。このように本実施例では、回転動力が発生する部分であるヨーク４４の外径が、回転される部材であるファン８０の外径に対して大きく形成されている。これにより、回転軸４２の揺れが抑制され、ファン８０を安定して回転させることができる。

尚、本実施例では、以下の式が成立することが望ましい。
（ｒ／Ｒ）≧０．３５…（１）
０＜（ｄ／Ｄ）＜０．５…（２）
０＜（ｈ／Ｈ）＜０．５…（３）
これにより、ファン効率の低下を抑制しつつ、更にはファン８０を安定して回転させることができる。

また、本実施例では上述したように、モータＭは２０の外面に固定されているのに対して、比較例ではモータＭｘは１０ｘ及び２０ｘ内に収納されている。このため、本実施例の方がモータＭの外気への放熱が促進される。

また、上述したように、ヨーク４４には通気孔４４ａが形成されている。更に、図３に示したように、プリント基板ＰＢは、アウターロータ４０と所定の隙間を空けて対向しており、アウターロータ４０とプリント基板ＰＢとの間を空気が通過可能に配置されている。これにより、ヨーク４４の内側の放熱を促進しつつ、プリント基板ＰＢ上に実装された電子部品の放熱をも促進されている。

以上本発明の好ましい実施形態について詳述したが、本発明は係る特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、変形・変更が可能である。

Ａ 送風装置
Ｍ モータ
１０ ケース
１５ａ 吸気口
２０ ケース
３０ コイル
４０ ロータ
４２ 回転軸
４６ 永久磁石
５０ ステータ
８０ ファン
８２ ハブ
８４ 主板
８８ 羽根
ＰＢ プリント基板

Claims (1)

1. ファンと、
   前記ファンを回転可能に収納したケースと、
   前記ケースの外面に固定され、前記ファンを回転させるアウターロータ型のモータと、を備え、
   前記モータは、アウターロータ、前記アウターロータと共に回転する回転軸、を含み、
   前記ファンは、前記回転軸に固定されるハブ、前記ハブと共に回転する主板、前記主板の第１面に設けられ前記ハブの周りに放射状に設けられた複数の羽根、を有し、
   前記ケースは、前記ファンの回転により外部から当該ケース内に空気が導入され前記回転軸の軸心が通過する吸気口を有し、
   前記ファンの外径をＲとし、
   前記アウターロータの外径をｒとし、
   前記吸気口の内径をＤとし、
   前記ハブの外径をｄとし、
   前記回転軸の軸心の方向での、前記主板の前記第１面とは反対側の第２面からの前記羽根の最大の高さをＨとし、
   前記回転軸の軸心の方向での、前記主板の前記第２面からの前記ハブの最大の高さをｈとした場合に、
   （ｒ／Ｒ）≧０．３５
   ０＜（ｄ／Ｄ）＜０．５
   ０＜（ｈ／Ｈ）＜０．５
   が成立する、送風装置。

Images