JP2003097492A - 遠心送風装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 扁平な筐体内でも流体を効率的に吸入及び吐
出可能な遠心送風装置を提供する。 【解決手段】 遠心送風装置は、回転軸（４）の回りに
回転可能に取り付けられた複数の羽根車（６）と、羽根
車を回転自在に収容するハウジング（８）と、を備え、
ハウジングは、回転軸の軸線方向に開口する流体吸気口
（１６）が各々中心部に形成された上パネル（１２）と
下パネル（１４）とを有し、ハウジングには、上パネル
及び下パネルの各々を上面及び下面とし、流体吸気口か
ら吸込まれ羽根車によって回転され遠心力により吐出さ
れる流体を案内し、出口側に形成された流体吐出口（２
０）から排出する渦巻き室（１０）が形成されており、
上パネルは、回転軸から離れた位置から近づく位置に向
かって下降するように傾斜して形成されており、下パネ
ルは、平面状に形成されていることを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、遠心送風装置に係
り、特に渦巻き室を有し遠心力によって流体を吐出する
遠心送風装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】渦巻き室を有し遠心力によって流体を吐
出する遠心送風装置は、羽根車の中心部から径方向に風
を吹き出すことができるため、例えば扇風機等のような
軸流ファンに比較して扁平な筐体内での使用に適してお
り、最近の薄型ポータブルパソコンに使用されつつあ
る。

【０００３】流体は、羽根車の中心部に対向して開口す
る、すなわち回転軸の軸線方向に開口する流体吸気口か
ら流入し、羽根車の回転によって前記吸気口から前記中
心部に吸込まれた後、羽根車とともに回転する。回転す
ることにより、流体に遠心力が加わり、流体はエネルギ
ーを得る。

【０００４】図９は従来の遠心送風装置を示し、図９
（ａ）はその上面の一部切り欠き断面図であり、図９
（ｂ）は下面を示す。モータ回転軸１０１の回りに複数
の羽根車１０２が設けられ、羽根車１０２は回転可能に
ファンケーシング１０３に収納され、ファンケーシング
１０３の中央部にモータ回転軸１０１の軸線方向に開口
する流体吸気口１０４が上下に形成されている。図１０
は薄型ポータブルパソコンのような扁平な筐体１１０内
に挿入された状態の横断面を示す。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】従来の遠心送風装置で
は、ファンケーシング１０３の上パネル１０３ａは、下
パネル１０３ｂと同様に平板状に形成されていた。この
ため、遠心送風装置を扁平な筐体１１０内にしたとき
に、以下に説明するように空気を有効に吸入し排出する
ことができないという問題があった。

【０００６】薄型ポータブルパソコンのような扁平な筐
体内で使用するような小型の羽車を有する遠心送風装置
の場合には、羽根車の羽根の長さが短いため、羽根車の
回転によるエネルギーのうち羽根車とともに回転するこ
とにより流体に授与されるエネルギーの割合（効率）が
小さい。これを補うために羽根車の回転数を上げ、この
問題を解決している。

【０００７】例えば、遠心送風装置を構成するモータカ
バーの径２２．４ｍｍ、流体吸気口径３７．４ｍｍ、回
転数５０００ｒ．ｐ．ｍ （約５２３ ｒａｄ／ｓ）の
ときモータカバー縁の羽根車の周速は５．８ｍ／ｓ、流
体吸気口縁の羽根車の周速は９．８ｍ／ｓになる。この
ファンサイズの現状流量１００ ｌ／ｍｉｎ を仮定し
ても、流体吸気口での羽根車の中心部に対向した方向の
流速の平均流速は２．４ｍ／ｓ、モータカバー縁の径方
向の平均流速は１．６ｍ／ｓである。このとき流体をス
ムーズに翼間に流入させるため、前記流体吸気口の縁周
速９．８ｍ／ｓと、前記モータカバー縁の径方向の流速
１．６ｍ／ｓから速度三角形を作成し、これを用いて羽
根車の流入角を設定するという方法が遠心ポンプや遠心
送風機を設計する際に一般的に用いられる。しかし、薄
型で小型のファンユニットの場合、径方向の流速が十分
に発達しない間に前記流体吸気口の縁から羽根車翼間に
流入してしまうため、速度三角形を用いた前記手法を用
いることが有効であるとは言えない。

【０００８】また、流体吸気口で羽根車の中心部に対向
した方向の流速２．４ｍ／ｓは、モータカバー縁の羽根
車の周速５．８ｍ／ｓ、流体吸気口縁の羽根車の周速
９．８ｍ／ｓと比較して小さいので、羽根車に流体が衝
突する時に生じる衝突損失も大きい。

【０００９】また、図９に示すように渦巻き室の渦巻き
角が十分でなく渦巻き室の設計が適切でないため、羽根
車から出た流体の一部は渦巻き室を回転方向に流れずに
逆流し、渦巻き室内で分流が起こり、効率が大幅に低下
するという問題があった。。

【００１０】このように、薄型ポータブルパソコンのよ
うな扁平な筐体１１０内で使用する遠心送風装置は、厚
み方向の寸法を小さくする必要があるために、図１０に
示すようにメリデイアン断面における流路高さは羽根車
１０２の高さとほぼ同じとなっている。また、ケーシン
グ１０３の積載面積も小さくする必要があるため、渦巻
き室のメリデイアン断面積（半径方向に形成される断面
積）が十分でなく、ボリュート（渦巻き性）の性能を低
下させる原因になっている。

【００１１】そこで、本発明の目的は、上記従来技術の
有する問題を解消し、扁平な筐体内でも流体を効率的に
吸入及び吐出可能な遠心送風装置を提供することであ
る。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の遠心送風装置は、回転軸の回りに回転可能
に取り付けられた複数の羽根を有する羽根車と、前記羽
根車を回転自在に収容するハウジングと、を備え、前記
ハウジングは、前記回転軸の軸線方向に開口する流体吸
気口が中心部に形成された上パネルと下パネルとを有
し、前記ハウジングには、前記上パネル及び前記下パネ
ルの各々を上面及び下面とし、前記流体吸気口から吸込
まれ前記羽根車によって回転され遠心力により吐出され
る流体を案内し、出口側に形成された流体吐出口から排
出する渦巻き室が形成されており、前記上パネルは、前
記回転軸から離れた位置から近い位置に向かって下降す
るように傾斜して形成されており、前記下パネルは、平
面状に形成されていることを特徴とする。

【００１３】また、前記渦巻き室の前記回転軸の軸線方
向の長さは、前記渦巻き室の巻き始め点から前記流体吐
出口に近付くにつれて徐々に大きくなり、前記渦巻き室
の断面積は、前記巻き始め点から前記流体吐出口に近付
くにつれて漸次増大していることを特徴とする。

【００１４】また、前記上パネルの外面に流体を前記流
体吸気口に案内するための案内部が立設されていること
を特徴とする。

【００１５】また、本発明に係るポータブルパーソナル
コンピュータは、演算処理可能なパソコン本体と、前記
パソコン本体を収容する筐体と、前記筐体内に配設され
た遠心送風装置とを備え、前記遠心送風装置は、回転軸
の回りに回転可能に取り付けられた複数の羽根を有する
羽根車と、前記羽根車を回転自在に収容するハウジング
と、を備え、前記ハウジングは、前記回転軸の軸線方向
に開口する流体吸気口が中心部に形成された上パネルと
下パネルとを有し、前記ハウジングには、前記上パネル
及び前記下パネルの各々を上面及び下面とし、前記流体
吸気口から吸込まれ前記羽根車によって回転され遠心力
により吐出される流体を案内し、出口側に形成された流
体吐出口から排出する渦巻き室が形成されており、前記
上パネルは、前記回転軸から離れた位置から近い位置に
向かって下降するように傾斜して形成されており、前記
下パネルは、平面状に形成されていることを特徴とす
る。

【００１６】上述の発明において、上パネルに傾斜面が
形成されているので、遠心送風装置が設置される筐体と
の間に凹状の吸気空間が形成され、流体吸気口から吸引
される流体は回転軸の軸線方向に向う速度成分を有する
ことができ、流体吸気口から回転軸の軸線方向に向かっ
て容易に吸引され、効率的に渦巻き室に流体を供給する
ことが可能になる。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下に図面を参照して本発明の遠
心送風装置の実施の形態を図面につき説明する。

【００１８】図１は薄型ポータブルパソコンのような扁
平な筐体１１０内に設置された本実施形態に係る遠心送
風装置を示す。遠心送風装置は、モータ２の回転軸４の
回りに回転可能に取り付けられた複数の羽根車６と、羽
根車６を回転自在に収容するハウジング８とを備えてい
る。ハウジング８内には、回転軸４の回りに渦巻き状に
形成された渦巻き室１０が形成されている。ハウジング
８は、上側に位置する上パネル１２と下側に位置する下
パネル１４とを有する。上パネル１２と下パネル１４の
中心部には、回転軸４に軸線方向に開口する流体吸気口
１６，１８が形成されている。なお、流体吸気口は上パ
ネル１２にのみ形成されており下パネル１４には形成さ
れていないようにすることも可能である。

【００１９】渦巻き室１０の上面は上パネル１２で形成
され、下面は下パネル１４によって形成されている。流
体吸気口１６，１８からハウジング８に吸い込まれた空
気等の流体は羽根車８によって回転され遠心力により吐
出されるながら渦巻き室１０内を渦巻き状に案内され、
渦巻き室１０の出口側に形成された流体吐出口２０から
排出する。

【００２０】図１に示すように、ハウジング８の下パネ
ル１４は平面状に形成されている。これに対し、上パネ
ル１２は、回転軸４からより離れた位置からより近づく
位置に向かって下降するように形成された傾斜面２２を
有する。この結果、上パネル１２の上面は凹状のすり鉢
状に形成され上パネル１２と上側の筐体１１０との間に
は、流体吸気口１６に向かって凹状のすり鉢状の吸気空
間２４が形成される。

【００２１】流体吸気口１６に向かって上記の如く吸気
空間２４が形成されることによって、以下のような効果
を奏することができる。

【００２２】すなわち、限られた筐体１１０のスペース
内に設置する遠心送風装置によって効率的に吸気し排気
するためには、羽根車６を高速に回転させる必要があ
る。ここで、羽根車６を非常い高速に回転させる場合、
流体吸気口１６の近傍の羽根車６の上端には一種の円盤
状の流体回転膜が形成される。この場合、従来のように
上パネル１２が下パネル１４と同様に平板状に形成され
ているとしたら、吸気空間２４にある流体は流体吸気口
１６から回転軸４の軸線方向に吸引されにくくなるので
ある。これに対し、上パネル１２が傾斜面２２を有し上
パネル１２の上面が流体吸気口１６に向かって凹状のす
り鉢状に形成されることによって、上パネル１２と筐体
１１０との間に形成される吸気空間２４内に吸引される
流体は回転軸４の軸線方向の速度成分を有するので、流
体吸気口１６から回転軸４の軸線方向に容易に吸引さ
れ、効率的に渦巻き室１０に流体を供給することが可能
になるのである。

【００２３】渦巻き室１０は、渦巻き室１０の回転軸４
の軸線方向の長さが渦巻き室１０の巻き始め点の側の側
壁２６から流体吐出口２０に近い側の側壁２８に向かっ
て徐々に大きくなるように形成されている。また、渦巻
き室１０は、その断面積が巻き始め点の側から流体吐出
口２０に近い側に向かって漸次増大するように形成され
ている。

【００２４】このように、渦巻き室１０の回転軸４の軸
線方向の長さ及び渦巻き室１０の断面積を、渦巻き室１
０の巻き始め点の側の側壁２６から流体吐出口２０に近
い側の側壁２８に向かって徐々に増大させることによっ
て、渦巻き室１０の形状変化を適正にでき、流体吸気口
１６を介して渦巻き室１０内に吸入した流体を羽根車６
の回転に基づく遠心力によって効率的に流体吐出口２０
へ案内し送出することができる。

【００２５】傾斜面２２の形状については、種々のパタ
ーンが可能である。図１には、流体吸気口１６の開口縁
から外側半径方向に平板状に形成され、途中から半径方
向に向かって直線状に傾斜して立ち上がった例が示され
ている。図３には、流体吸気口１６の開口縁から直ちに
外側半径方向に傾斜してゆるやかな曲線状に立ち上が
り、しかも下方に向かってわずかに凹状に傾斜した例が
示されている。図５には、流体吸気口１６の開口縁から
直ちに急峻に外側半径方向に傾斜し徐徐に緩やかに傾斜
して曲線状に立ち上がり、しかも上方に向かって凸状に
傾斜した例が示されている。このように、傾斜面２２の
形状は、遠心送風装置が設置される筐体の形状等に応じ
て、適宜選択設計すればよい。

【００２６】次に、図７及び図８を参照して、他の実施
形態について説明する。

【００２７】本実施形態では、傾斜面２２が設けられて
いる他に、上パネル１２の外面に適当な間隔をおいて立
設された複数のガイド部３０が設けられている。ガイド
部３０は、図８に示すようにモータ２の回転方向３２の
回転軸に垂直な断面の形状で弓形になっている。

【００２８】ガイド部３０は次のように作用する。

【００２９】すなわち、前述したように、限られた筐体
１１０のスペース内に設置する遠心送風装置によって効
率的に吸気し排気するためには、羽根車６を高速に回転
させる必要があるが、羽根車６を非常い高速に回転させ
る場合、流体吸気口１６の近傍の羽根車６の上端には一
種の円盤状の流体回転膜が形成され、吸気空間２４にあ
る流体は流体吸気口１６から回転軸４の軸線方向に吸引
されにくくなるのである。これに対し、ガイド部３０を
設けることにより、ガイド部３０によって弓形状に案内
された流体は、回転軸４の軸線方向の速度成分と羽根車
６の回転方向と同じ方向の速度成分とを有するようにな
るので、流体吸気口１６を経て羽根車６に向かって流入
し易くできるのである。この結果、流体吸気口１６を介
して効率的に渦巻き室１０内に吸入させることができ、
流体を効率的に流体吐出口２０へ送出することができ
る。

【００３０】

【発明の効果】以上、本発明の構成によれば、上パネル
は、回転軸から離れた位置から近い位置に向かって下降
するように傾斜して形成されているので、効率的に渦巻
き室に流体を供給することが可能になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による遠心送風装置の一実施形態を示す
図２のB-Bにおける断面図。

【図２】本発明による遠心送風装置の一実施形態を示す
図１のＡ−Ａにおける断面図。

【図３】本発明による遠心送風装置の一実施形態の変形
例を示す図４のB-Bにおける断面図。

【図４】本発明による遠心送風装置の一実施形態を示す
図３のＡ−Ａにおける断面図。

【図５】本発明による遠心送風装置の一実施形態の変形
例を示す図６のB-Bにおける断面図。

【図６】本発明による遠心送風装置の一実施形態を示す
図５のＡ−Ａにおける断面図。

【図７】本発明による遠心送風装置の他の実施形態を示
す図８のB-Bにおける断面図。

【図８】本発明による遠心送風装置の他の実施形態を示
す図７のＡ−Ａにおける断面図。

【図９】従来の遠心送風装置を示す図であり、上面
（ａ）と下面（ｂ）を示す。

【図１０】従来の遠心送風装置が筐体内に設置された状
態を示す図。

【符号の説明】

２ モータ ４ 回転軸 ６ 羽根車 ８ ハウジング １０ 渦巻き室 １２ 上パネル １４ 下パネル １６ 流体吸気口 １８ 流体吸気口 ２０ 流体吐出口 ２２ 傾斜面 ２４ 吸気空間 ３０ ガイド部 １１０ 筐体

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 岩 崎 秀 夫 神奈川県川崎市幸区小向東芝町１番地 株 式会社東芝研究開発センター内 (72)発明者 デバシス ビスワス 神奈川県川崎市幸区小向東芝町１番地 株 式会社東芝研究開発センター内 (72)発明者 高 松 伴 直 神奈川県川崎市幸区小向東芝町１番地 株 式会社東芝研究開発センター内 Ｆターム(参考） 3H034 AA02 BB02 BB06 CC03 DD02 DD08 EE18 5E322 BA01 BA03 BA04 BB02

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】回転軸の回りに回転可能に取り付けられた
   複数の羽根を有する羽根車と、前記羽根車を回転自在に
   収容するハウジングと、を備え、 前記ハウジングは、 前記回転軸の軸線方向に開口する流体吸気口が中心部に
   形成された上パネルと下パネルとを有し、 前記ハウジングには、 前記上パネル及び前記下パネルの各々を上面及び下面と
   し、前記流体吸気口から吸込まれ前記羽根車によって回
   転され遠心力により吐出される流体を案内し、出口側に
   形成された流体吐出口から排出する渦巻き室が形成され
   ており、 前記上パネルは、前記回転軸から離れた位置から近い位
   置に向かって下降するように傾斜して形成されており、 前記下パネルは、平面状に形成されていることを特徴と
   する遠心送風装置。
2. 【請求項２】前記渦巻き室の前記回転軸の軸線方向の長
   さは、前記渦巻き室の巻き始め点から前記流体吐出口に
   近付くにつれて徐々に大きくなり、 前記渦巻き室の断面積は、前記巻き始め点から前記流体
   吐出口に近付くにつれて漸次増大していることを特徴と
   する請求項１に記載の遠心送風装置。
3. 【請求項３】前記上パネルの外面に流体を前記流体吸気
   口に案内するための案内部が立設されていることを特徴
   とする請求項１または２のいずれかに記載の遠心送風装
   置。
4. 【請求項４】演算処理可能なパソコン本体と、 前記パソコン本体を収容する筐体と、 前記筐体内に配設された遠心送風装置とを備え、 前記遠心送風装置は、 回転軸の回りに回転可能に取り付けられた複数の羽根を
   有する羽根車と、 前記羽根車を回転自在に収容するハウジングと、を備
   え、 前記ハウジングは、 前記回転軸の軸線方向に開口する流体吸気口が中心部に
   形成された上パネルと下パネルとを有し、 前記ハウジングには、 前記上パネル及び前記下パネルの各々を上面及び下面と
   し、前記流体吸気口から吸込まれ前記羽根車によって回
   転され遠心力により吐出される流体を案内し、出口側に
   形成された流体吐出口から排出する渦巻き室が形成され
   ており、 前記上パネルは、前記回転軸から離れた位置から近い位
   置に向かって下降するように傾斜して形成されており、 前記下パネルは、平面状に形成されていることを特徴と
   するポータブルパーソナルコンピュータ。