JP2003161295A

JP2003161295A - 軸流ファン

Info

Publication number: JP2003161295A
Application number: JP2001363535A
Authority: JP
Inventors: Toru Tamagawa; 徹玉川; Takayuki Kishi; 高行岸; Hirotsugu Yokoya; 裕嗣横谷; Hirosuke Yoshida; 裕亮吉田; Hiroto Kuroda; 寛人黒田; Takayuki Aoki; 尊之青木
Original assignee: Nidec Corp
Current assignee: Nidec Corp
Priority date: 2001-11-29
Filing date: 2001-11-29
Publication date: 2003-06-06

Abstract

(57)【要約】【課題】軸流ファンは電子機器の冷却装置として広く使
われており、特に静かなオフィス、家庭等で使用する場
合の騒音を低減することが求められている。一方で、機
器実装の高密度化やＣＰＵの発熱量増大により、軸流フ
ァンの効率に対しても、一層の向上が求められている。
これらの要請に応えるべく、騒音を低減し、効率を改善
した軸流ファンを提供する。【解決手段】軸流ファンを構成するハウジングや動翼表
面に、細く短い毛を配置することにより、翼やハウジン
グから発生する剥離渦が抑制され、騒音が減少すると共
に効率が高まる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は装置を冷却するため
の軸流ファンに関し、特に、電子機器冷却に用いられる
軸流ファンに関する。

【０００２】

【従来の技術】軸流ファンを回転させた場合、翼前縁部
に衝突した空気は正圧面側と負圧面側に分割され、翼後
縁部にむかって流れていく。このとき翼面近傍を通過す
る空気の流れは、翼面上圧力分布の影響を受けて剥離渦
となる。この剥離渦が、不快な騒音の発生源となってい
た。

【０００３】また、このような剥離渦はファン後流にお
いても存在しており、ファンにより次々と吐き出される
空気が剥離渦に衝突する。このように、ファンから吹き
出される空気が行き場を失い、ファンの風量特性が低下
していた。

【０００４】これに対して、特開平８−４９６９８号公
報は、動翼の弦節比を１。０２〜１。１２とし、且つ動
翼の取付角を４０゜〜５０゜とし、且つファンの最外周
にて弦節比を最大とする方法を提案している。しかし、
このようにファンの翼形状に高い精度を要求する方法
は、コストや生産歩留まりの面で好ましくない。

【０００５】また、特開２００１−３２７９６号公報、
特開２０００−３４５９９５号公報は、ファンの翼の負
圧面に突起を形成する方法を開示している。しかし、こ
の方法では、突起を形成できる場所やサイズが、ファン
の形状により制限されてしまうため、充分な騒音低減効
果を発揮させることが出来ない。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本発明は上記従来技術
の問題点に留意してなされたのであり、軸流ファンにお
ける騒音の低減、および、効率の改善を、低コストで実
現することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記の課題を
達成するためになされたものであり、モータにより回転
するハブと、ハブの外周面に複数の動翼を設けてなる羽
根車、を有する軸流ファンにおいて、動翼正圧面または
動翼負圧面の、何れか一つ以上の面の少なくとも一部
に、細柱状或いは繊維状の複数の物体が配置され、か
つ、それら物体は、長さ０．５mm以上１０mm以下、長さ
が直径の２倍以上２００倍未満である、点に特徴を有す
る軸流ファン、をその方法の１とし、モータにより回転
するハブと、ハブの外周面に複数の動翼を設けてなる羽
根車が、ハウジングの開口部に回転自在に収容されて構
成される軸流ファンにおいて、動翼正圧面、動翼負圧
面、ハウジング開口部内周面、およびハブの外周面の、
何れか一つ以上の面の少なくとも一部に、細柱状或いは
繊維状の複数の物体が配置され、かつ、それら物体は、
長さ０．５mm以上１０mm以下、長さが直径の２倍以上２
００倍未満である、点に特徴を有する軸流ファン、をそ
の方法の２とし、細柱状或いは繊維状の物体が、その下
地への取り付け部分において、０度超９０度未満の角度
で取り付けられている点に特徴を有する、請求項１およ
び２に記載の軸流ファン、をその方法の３とし、動翼正
圧面または動翼負圧面に、細柱状或いは繊維状の物体が
配置される請求項１、２、３の軸流ファンにおいて、物
体の配置密度を動翼の回転軸からの距離に応じて変化さ
せ、回転軸からの距離が大きくなるほど、配置密度を高
めた点に特徴を有する、軸流ファン、をその方法の４と
し、細柱状或いは繊維状の物体が、羽根車表面、ハウジ
ング内周面、或いはハブ表面に、プレス加工もしくは接
着により設けられている、請求項１、２、３、４に記載
の軸流ファン、をその方法の５とし、細柱状或いは繊維
状の物体をあらかじめ固定したシートを、動翼、ハウジ
ングに貼り付け固定して構成される、請求項１，２，
３，４に記載の軸流ファン、をその方法の６とする。

【０００８】軸流ファンの動翼、ハウジングは、一般に
プラスチック成形、あるいは、板金加工で作られてお
り、表面の凹凸は極めて少ない。このような場合、翼面
やハウジング部からは、容易に剥離渦が発生する。本発
明では、動翼やハウジングの表面に、複数の、細柱状、
或いは繊維状の物体を設け、そこから乱流を発生させ
る。この乱流は、面全体から発生する剥離渦に比べて遙
かに小さく、面近傍に存在する境界層と外側の流れを混
合させる働きをし、結果として、サイズの大きな、面全
体から発生する剥離渦を抑制する。

【０００９】これら細柱状、或いは繊維状の物体個々の
サイズについては、満足すべき範囲がある。すなわち、
０．５mm未満の太さでは、乱流層を形成する効果が小さ
すぎるため、これ以上の太さでなくてはならない。長さ
が太さの２倍未満では、乱流層の形成が不均一になるた
め、２以上の物体を配置する必要がある。望ましくは４
以上である。逆にこの比が２００を越えると、径が細す
ぎて効果が失われるか、或いは、繊維状の物体が互いに
絡み合うといった好ましくない現象を招くため、この値
を上限とする。

【００１０】なお、本発明では、これら細柱状或いは繊
維状の物体について、発明範囲外のサイズのものが同時
に設置されることを必ずしも排除しない。例えば、０．
３mm径の物体が配置されていても同時に太さ０．５mm以
上の物体が配置されていれば、０．５mm以上の物体の寄
与により、発明の効果は得られる。しかし、太さが発明
範囲を超えて太い場合や、長さが長い物体については、
悪影響を引き起こすため、翼面やハウジング上に存在し
ないようにしなければならない。長さが太さの２００倍
を越える物体は、絡み合い等の悪影響を排除できない場
合が多いので、実施に当たっては避けることが望まし
い。

【００１１】これら細柱状、或いは繊維状の物体は、動
翼やハウジング表面に側面を接する形で設置しても、効
果は得られる。しかし、望ましくは、図４に示すよう
に、０度より大きい一定の角度を持って下地に植え付け
られるべきである。物体が細柱の場合、この植え付け角
度Ｂ又はＣは、１０度以上９０度以下である事がより望
ましい。繊維状物体については、この取り付け角度Ａ
は、略垂直であることがより望ましい。

【００１２】物体の取り付け角度についても、サイズの
場合と同じで、発明範囲から外れたものが混在すること
を排除しない。また、物体の取り付け角度には、ばらつ
きがあっても発明の効果は得られる。

【００１３】動翼上に物体を設置する場合、その設置密
度は、翼全体で一定としても良いが、周速の違いを反映
させて、外側ほど密度を高めることで、より大きな効果
が得られる。実験によるとこの密度分布には最適条件が
ある。図６に、設置物体のサイズを一定とした場合の、
好ましい条件を示す。翼面を中心軸からの距離に応じて
４等分し、各領域における設置物体の密度を、内周寄り
から、２：３：４：５の比率にすると最も良好な結果が
得られる。図６中では、点線で示した。均一に分布させ
た場合よりも高い効果が得られる範囲は、最外周の密度
を５とした場合、内周寄りから順に、１：１：２：５の
比率から、３：４：５：５の比率までの間である。図６
中の領域Ｅがこれに相当する。より好ましくは、１：
２：３：５から３：４：５：５までの範囲に納めると良
い。

【００１４】細柱状または繊維状の物体を設置する方法
としては、直接プレスにて成型する方法、下地に接着固
定する方法がある。あるいは、図７に示すように、あら
かじめシートの上に細柱状物体や繊維状物体を設置して
おき、シートごと張り付けても良い。図７の方法は、あ
らかじめフィルムにこれら設置物を取り付けておき、フ
ィルムごと張り付ける方法を示しており、生産性向上に
寄与する。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、添付の図１，図２，図３，
図４，図５，図６，図７を用いて、本発明の実施例につ
いて説明する。理解を容易にするため、これらの図で
は、説明に必要な構成要素以外は省いて描いている。

【００１６】図１に第１の実施の形態を示す。ハウジン
グ開口部１０に羽根車１１が収められている。ハブ部１
２に取り付けられた羽根車の動翼１３の負圧面（空気が
吸い込まれる側の面）には、繊維状物体１４をほぼ均一
の面密度で取り付けている。図は、負圧面側から見た、
運転中の状態を示している。繊維状物体の下地への取り
付け角度はほぼ垂直であるが、空気の抵抗によってたな
びき、やや風下側に倒れた状態が保たれている。この効
果によって、過剰に乱流を発生させることになく、剥離
渦の発生が抑制される。

【００１７】図２は、繊維状物体に替えて細柱状の物体
２４を、動翼の負圧面上に取り付けた、第２の実施の形
態を示している。図１と異なり、この細柱状の物体はフ
ァンの運転時でも殆ど変形しない。その分、より低い密
度でも、充分な剥離渦抑制効果が得られる。

【００１８】図３は第３の実施の形態であり、ハウジン
グ側内周面３５に剥離渦抑制のための繊維状物体３４を
取り付けた例である。図３は、図１，図２と異なり、空
気の吹き出す側から見た図となっており、図で見えてい
る動翼３３は、正圧側が見えている。そして、繊維状物
体は、空気の吹き出し口側のハウジング内周面に設置さ
れており、吹き出し時の剥離渦の発生を抑制する。動翼
の負圧側の面に、第１の実施の形態、第２の実施の形
態、又は第３の実施の形態で示した方法を適用すると、
一層剥離渦は抑制される。

【００１９】図４は、細柱状物体、或いは、繊維状物体
を翼やハウジングに取り付ける際の取り付け状況を説明
する図である。繊維状物体４４や、細柱状物体４６，４
７は、下地４８に対して、０度以上の角度を持って取り
付けられると効果が高まる。特に、繊維状物体では、そ
の根本部分においては、下地に対して垂直に近い角度Ａ
で取り付けられることが好ましい。その場合でも、ファ
ン作動中は空気の流れに押されて、４４の様に撓む。細
柱状物体の場合も同様であるが、４６の様に、角度Ｂで
傾いて取り付けられていても、効果は得られる。

【００２０】図５は、第４の実施の形態であり、動翼の
半径方向で、繊維状物体の設置密度を変化させた例であ
る。図６に、最適条件を示しているが、図５の例では、
ほぼこの比率が実現されている。

【００２１】以上のような方法によって、軸流ファンの
運転時に発生する剥離渦は抑制され、騒音が低減される
と同時に、ファンの効率が改善する。

【００２２】

【発明の効果】本発明によると、軸流ファンにおいて、
騒音の低減と効率の改善が達成される。また、広い運転
条件に対して、この好ましい効果が得られる。更に、動
翼のみならず、ハウジングに起因する騒音と効率低下も
抑制される。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係わる第１の実施の形態の例を示す斜
視説明図

【図２】本発明に係わる第２の実施の形態の例を示す斜
視説明図

【図３】本発明に係わる第３の実施の形態の例を示す斜
視説明図

【図４】細柱状物体、或いは繊維状物体の下地への取り
付け状況を示す説明図

【図５】本発明に係わる第４の実施の形態の例を示す斜
視説明図

【図６】本発明に関わる第４の実施の形態の例に関する
最適条件を示す説明図

【図７】細柱状物体、或いは繊維状物体の下地への取り
付け方法の例を示す説明図

【符号の説明】

１０，２０，３０ハウジング開口部１１，２１，３１，５１羽根車１２，２２，３２，５２ハブ部１３，２３，３３，５３，６３動翼１４，３４，４４，５４，６４繊維状物体２４，４６，４７細柱状物体３５ハウジング内周面４８物体を取り付ける下地Ａ４４の取り付け角度Ｂ４６の取り付け角度Ｃ４７の取り付け角度５０ハウジング開口部ａ中心からの距離が0.25r以下の領域ｂ中心からの距離が0.25〜0.50rの領域ｃ中心からの距離が0.50〜0.75rの領域ｄ中心からの距離が0.75〜1.0rの領域Ｅ密度分布の好適領域６５シート

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｆ０４Ｄ 29/54 Ｆ０４Ｄ 29/54 Ｇ 29/66 29/66 ＭＮ (72)発明者玉川徹鳥取県日野郡溝口町荘字清水田55 日本電産エレクトロニクス株式会社鳥取技術開発センター内 (72)発明者岸高行鳥取県日野郡溝口町荘字清水田55 日本電産エレクトロニクス株式会社鳥取技術開発センター内 (72)発明者横谷裕嗣鳥取県日野郡溝口町荘字清水田55 日本電産エレクトロニクス株式会社鳥取技術開発センター内 (72)発明者吉田裕亮鳥取県日野郡溝口町荘字清水田55 日本電産エレクトロニクス株式会社鳥取技術開発センター内 (72)発明者黒田寛人千葉県柏市柏の葉５−１−５東京大学物性研究所先端分光部門内 (72)発明者青木尊之東京都目黒区大岡山２−12−１東京工業大学学術国際情報センター内Ｆターム(参考） 3H033 AA02 BB02 BB08 BB20 CC01 CC04 DD06 DD12 DD27 DD29 EE06 EE08 EE19 3H034 AA02 BB02 BB08 BB20 CC01 CC04 DD05 DD28 EE06 EE08 EE18 3H035 CC01 CC07 DD04 DD06

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】モータにより回転するハブと、ハブの外
周面に複数の動翼を設けてなる羽根車、を有する軸流フ
ァンにおいて、動翼正圧面または動翼負圧面の、何れか
一つ以上の面の少なくとも一部に、細柱状或いは繊維状
の複数の物体が配置され、かつ、それら物体は、長さ
０．５mm以上１０mm以下、長さが直径の２倍以上２００
倍未満である、点に特徴を有する軸流ファン。
【請求項２】モータにより回転するハブと、ハブの外
周面に複数の動翼を設けてなる羽根車が、ハウジングの
開口部に回転自在に収容されて構成される軸流ファンに
おいて、動翼正圧面、動翼負圧面、ハウジング開口部内
周面、およびハブの外周面の、何れか一つ以上の面の少
なくとも一部に、細柱状或いは繊維状の複数の物体が配
置され、かつ、それら物体は、長さ０．５mm以上１０mm
以下、長さが直径の２倍以上２００倍未満である、点に
特徴を有する軸流ファン。
【請求項３】細柱状或いは繊維状の物体が、その取り
付け部分において、０度超９０度未満の角度で取り付け
られている点に特徴を有する、請求項１および２に記載
の軸流ファン。
【請求項４】動翼正圧面または動翼負圧面に、細柱状
或いは繊維状の物体が配置される請求項１、２、３の軸
流ファンにおいて、物体の配置密度を動翼の回転軸から
の距離に応じて変化させ、回転軸からの距離が大きくな
るほど、配置密度を高めた点に特徴を有する、軸流ファ
ン。
【請求項５】細柱状或いは繊維状の物体が、羽根車表
面、ハウジング内周面、或いはハブ表面に、プレス加工
もしくは接着により設けられている、請求項１、２、
３、４に記載の軸流ファン。
【請求項６】細柱状或いは繊維状の物体をあらかじめ
固定したシートを、動翼、ハウジングに貼り付け固定し
て構成される、請求項１、２、３、４に記載の軸流ファ
ン。