JP2003193994A - 冷却・廃熱ファン装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 低消費電力、低騒音で電子機器の電子機器の
小型化に対応が容易な冷却・廃熱ファン装置を提供す
る。 【解決手段】 ファン部30をクロスフローファンとし、
ファン部30の両端にモータ部20、20を組みこむことで冷
却・廃熱ファン装置100を構成する。ファン部30とモー
タ部20とを接続する軸23はシャーシ部10に固定する。モ
ータ部20のステータ21は軸23と一体に形成する。モータ
部20のロータ22は軸受24とともにファン部30と一体に形
成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電子機器に搭載さ
れるパーツの一つで、一定の送風量を得ながら、厚み方
向の最小寸法を求めた小型の冷却・廃熱ファン装置に関
する。

【０００２】

【従来の技術】近年の電子機器の多くは、通電作動に伴
ない、その機器内部で発生する電子回路等の熱を排熱
し、機器内部を強制的に冷却するためのファン装置を備
えることが多々ある。例えば、パーソナルコンピュータ
（以下、パソコンという）では、CPU（Central Process
ing Unit）の演算処理に伴なって熱が発生するため、CP
Uを正常に作動させるには、この熱を排熱し、CPU自身を
常に最適な温度に保つための冷却手段が必要である。

【０００３】そのため、発熱源のCPU表面に冷却用の放
熱板を接続し、さらにこの放熱板と近接してファン装置
を設置して、放熱板部分に空気を送風して吹き付けた
り、放熱板を通過させた空気をパソコン本体外部へ吐き
出すことにより、CPUの発熱分を外部に排熱している。

【０００４】この種の冷却用ファン装置としては、従
来、ロータファンの中心部から吸気を行ない、円周方向
の周囲部から外部へ排気を行なう遠心ファンタイプや、
ロータの軸方向に空気を圧送する軸流ファンタイプが一
般的に用いられてきた。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】近年の高性能なパソコ
ン、特にノート型パソコンでは、CPUの演算速度が飛躍
的に向上し、その処理スピードと引き替えに、CPUから
過大な熱が発生することが問題視されている。このた
め、パソコン本体内部の発熱量が増大した分、ファン装
置の風量を増大させ、内部冷却能力を向上させる必要が
でてきた。

【０００６】一般的に、従来型の冷却ファン装置の風量
を増大させるためには、ロータ部の回転数を上げて対処
することが通常行われるが、これによるとロータ部の羽
根による風切り音が増大し、結果的に大きな騒音源とな
るという問題点がある。また、ファン部の径を拡大し、
通風面積を増大させて対処した場合においても、ファン
装置全体を幅、奥行きの２方向、さらに高さを含めた３
方向に寸法を大きくする必要が生じ、パソコン本体を小
型化する上で大きな障害となる問題点もあった。

【０００７】またさらに、従来の遠心ファンや軸流ファ
ンでは、冷却能力の向上のため、回転数を増大したり、
ファン自身を大型化したりすることで、出力軸のトルク
増が必要となり、駆動のためのモータの消費電力増大と
いう問題点もあった。

【０００８】上記課題を解決するため、本発明は、高い
冷却・排熱能力を有し、少ない消費電力と静かな運転音
で作動できるとともに、パソコン本体の小型・薄型化に
対応できる冷却・廃熱ファン装置を提供することであ
る。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、請求項１に記載の発明では、冷却を必要とする電子
機器の排熱を行なうロータ部に羽根を備えた冷却・廃熱
ファン装置として、前記ファンを、回転中心となる中心
軸に対して直交する方向に送風するクロスフロー方式と
されるとともに、前記ファンの羽根形状が、回転中心か
ら半径方向に沿った直径の長さよりも、前記羽根の前記
中心軸に沿った軸方向の長さの方が長く設定されている
冷却・廃熱ファン装置としている。

【００１０】この請求項１に記載の発明によれば、ファ
ンの軸に対して垂直方向に吸気及び排気を行なうクロス
フローファンをファン方式として用いることで、低消費
電力、低騒音で、かつ冷却・排熱能力の高い冷却・廃熱
ファン装置を作成することができる。すなわち、クロス
フローファンではファンの回転軸方向の長さを延ばすこ
とで通風面積を拡大することができ、径厚み方向の寸法
の増加はない。

【００１１】そのため、ファンの回転数を増大させるこ
となく、低消費電力、低騒音で風量を増大させることが
できる。それに加えて、ファンの幅方向への羽根の長さ
延長という１方向だけの寸法拡大で、冷却・排熱能力を
高めることができるので、電子機器の小型・薄型化にも
容易に対処することができる。

【００１２】また請求項２に記載の発明では、請求項１
記載の冷却・廃熱ファン装置において、前記ファンは、
前記ファンの前記羽根部分を回転駆動するとともに、前
記ファン駆動部にモータを組み込んで備え、さらに前記
ファンは、前記羽根の回転中心に沿って固定された中心
軸と、前記軸の互いに離れた少なくとも２ヶ所に設けら
れた軸受部材と、前記軸受部材の外周に回転自在に支持
された前記羽根とを備え、また前記モータは、前記軸に
固定された固定子と、前記軸受部材の少なくとも一方に
回転自在に支持されるとともに、前記固定子の周囲を前
記羽根と一体に回転可能に設けられたロータと、を有す
るモータ機構部を備えた冷却・廃熱ファン装置としてい
る。

【００１３】この請求項２に記載の発明によれば、固定
された軸に、軸受とモータの固定子とが取り付けられ、
軸受に、回転する羽根とモータのロータとが取り付けら
れている。よって、互いに離れて設置された２個の軸受
の軸心を容易に高い精度で一致させることができるの
で、冷却・廃熱ファンモータを能率よく作成することが
できる。

【００１４】従来の冷却・廃熱ファン装置では、軸受を
シャーシに固定しており、軸受の軸心合わせの精度は、
シャーシの剛性に依存していたが、本発明では、回転し
ない固定された軸に２個の軸受を取り付けており、軸受
の軸心合わせの精度は軸の剛性に依存する。すなわち、
軸の剛性はシャーシの剛性に較べて高いので、互いに離
れて設置された２個の軸受の軸心を容易に高い精度で一
致させることができる。

【００１５】それに加えて、本発明では冷却・廃熱ファ
ン装置のファンが正常に回転するか否かを確認する回転
テストを、従来のようにシャーシにファン及びモータを
取り付けた完成後ではなく、ファンとモータとを組んだ
時点でモータに通電して行なうことができる。よって、
ファンの回転不良を冷却・廃熱ファン装置の完成前に発
見することができるので、完成品の組み立て後の動作不
良発生を抑えることができ、冷却・廃熱ファン装置作成
に掛かる管理コストを削減することができる。

【００１６】また請求項３に記載の発明では、請求項２
に記載の冷却・廃熱ファン装置において、前記羽根の長
手方向の両端部に対応するファンの両端部に、それぞれ
前記モータを組み込むとともに、前記モータの位置近傍
に前記軸受部材を設けることとした。

【００１７】この請求項３に記載の発明によれば、ファ
ンの両端部に合わせて２個のモータを共通な部品仕様で
組みこむことで、冷却・廃熱ファン装置をトータルで安
いコストで作成することができる。また例えば、冷却・
廃熱ファン装置に大きい風量を付与するため、羽根を細
長く形成した場合でも、羽根を支持する両端部に設置さ
れた２個のモータにより、バランス良くロータ部全体が
回転することで、羽根が回転中にねじれることが回避さ
れる。よって、ファンを細長く形成した場合でもファン
部分にねじれ剛性等を特別に付与する必要はない。

【００１８】また、これら２個のモータを並列に接続し
て使用することで、事実上モータのコイルの巻き線数を
実質的に２倍にすることができるので、モータのトルク
特性を容易に向上させることができる。それに加えて、
微風で冷却・廃熱を行なう場合には２個のモータのうち
１個のモータだけを駆動するというような制御方法も可
能なので、モータを駆動制御するための駆動制御回路を
簡素に作成することができる。

【００１９】また請求項４に記載の発明では、請求項２
または３記載の冷却・廃熱ファン装置において、前記モ
ータが、リラクタンストルクを用いたリラクタンスモー
タであることとした。

【００２０】この請求項４に記載の発明によれば、モー
タは永久磁石を有さない。よって、例えば微風で冷却・
廃熱を行なうため、ファンの両端に設置された２個のモ
ータのうち一方のみを作動させるような場合、作動して
いない他方のモータでの鉄損及び誘導電流による電力の
損失は発生しない。従って、冷却・廃熱ファン装置を高
いエネルギー効率で作動させることができる。

【００２１】さらに請求項５に記載のように、請求項２
または３記載の冷却・廃熱ファン装置において、前記モ
ータの前記ロータがマグネットを備えて構成されること
としてもよい。

【００２２】本発明に用いられるモータは、リラクタン
ストルクを用いたものに限られるものではなく、磁石ト
ルクを用いたものでも、請求項２または３と同様の効果
を奏することができる。

【００２３】さらに請求項６に記載の発明では、請求項
２〜５のいずれか一つに記載の冷却・廃熱ファン装置に
おいて、前記モータを駆動するとともに制御する駆動制
御手段を備え、前記駆動制御手段に、発振回路が備えら
れるとともに、前記発振回路に基づく周波数の駆動信号
に基づいて、前記モータの回転数が制御されることとし
た。

【００２４】この請求項６に記載の発明によれば、モー
タの回転数は発振回路から出力される信号の発振周波数
に依存し、入力電圧には依存しない。よって、装置全体
での消費電力が大きくなり、冷却・廃熱ファン装置への
入力電圧が低下した際でも、冷却・廃熱ファン装置の回
転数低下が回避される。従って、装置全体での消費電力
に関係なくモータは所定の回転数で作動し、装置の冷却
・廃熱に必要な風量を確保することができる。よって、
装置の冷却・排熱の確実性が高まる。

【００２５】またさらに請求項７に記載の発明では、請
求項１〜６のいずれか一つに記載の冷却・廃熱ファン装
置において、前記モータを駆動するとともに制御する駆
動制御手段と、前記ファンで送風される空気の温度を検
知する温度センサとを備え、前記駆動制御手段は、前記
温度センサで検知される温度に基づいて、前記モータの
回転数を、停止を含む３段階以上で制御することとし
た。

【００２６】この請求項７に記載の発明によれば、より
効果的に冷却・廃熱ファン装置作動による騒音を抑制す
ることができる。すなわち、モータの回転数を３段階以
上で制御することで、例えば電子機器内部の温度が低い
場合には冷却・廃熱ファン装置を作動させないか、微風
での冷却・廃熱を行なうかして作動に伴なう騒音を排除
するとともに、電子機器内部の温度が上昇したときには
十分な風量で冷却・廃熱を行なうといったことができ
る。また、冷却・廃熱ファン装置が独立した駆動制御手
段を有することで、装置全体への供給電源の能力を抑え
ることができ、電子機器全体の作成経費を軽減すること
ができる。

【００２７】

【発明の実施形態】以下、図面を参照して本発明に係る
冷却・廃熱ファン装置100の構成について説明する。な
お、本実施例では、冷却・廃熱ファン装置100がノート
型パソコンに設置され、CPU 200の冷却・廃熱を行なう
ものとして説明を行なうが、冷却・廃熱ファン装置100
の用途はこれのみに限定されるものではない。

【００２８】冷却・廃熱ファン装置100全体は、外装の
シャーシ部10、駆動機構のモータ部20、送風機構のファ
ン部30、回路部分の駆動制御手段40等を備えて構成され
る。冷却・廃熱ファン装置100は、例えば図１に概略を
示すように、CPU 200と接続された放熱板210に対してほ
ぼ水平方向に隣接し、パソコン筐体内の略トンネル状に
形成された空間の中で、吸気口11が放熱板210側と対向
し、排気口12が実質的にパソコン本体の外部側に配置さ
れた形態で設置される。

【００２９】シャーシ部10は冷却・廃熱ファン装置100
の外装ケースをなし、モータ部20及びファン部30を内部
に収納する。シャーシ部10の、後述するファン部30の中
心軸に対して平行な一方の側面には、ファン部30により
放熱板210を通過した空気を吸入する吸気口11が設置さ
れる。また、ファン部30の中心軸に対して平行な他方の
側面には、ファン部30の働きにより吸気口11から吸入さ
れた空気を排出するための排気口12が設置される。

【００３０】モータ部20は、リラクタンスモータであ
り、後述するファン部30の両端部に組み込まれて２個別
々に設置される。モータ部20は、ステータ21、ロータ2
2、軸23、軸受24等を備えて構成される。

【００３１】軸23は、シャーシ部10に対して両端部２点
で固定されており、前記両端部近傍にはステータ21、21
が取り付けられている。ステータ21は、軸23の両端部近
傍に固定されて設置される。またステータ21は、例えば
略十字型の薄板状のケイ素鋼板を軸23方向に複数重ね合
わせて配置することにより、４極の突部を備えた図３の
ような形状に構成される。ステータ21に備えられた突部
にはそれぞれコイル21a、21a、…が備えられている。こ
のコイル21a、21a、…は後述する駆動制御手段40とそれ
ぞれ別個に接続されている。

【００３２】また軸受24は、例えばオイルレスメタル軸
受であり、軸23の両端部近傍に１個ずつ設置されるとと
もに後述するロータ22及びファン部30を二点間で回転自
在に支持する。

【００３３】ロータ22は、例えば、図４及び図５に一例
を示すように、軸方向に中空の略円筒形に形成され、前
記軸受24に対して内輪側で固定されるとともに、ファン
部30の両端に１個ずつ組み込まれて形成され、軸受24を
介して軸23に回転自在に支持される。

【００３４】またロータ22の円筒状の部分は、円筒の円
周に沿った方向に等分する形態で軸方向に分割された磁
気抵抗の異なる６ヶ所の区画に分けられる。これら区画
は、安定極22a、引込極22b、及びブランク極22cの３種
類であり、上記円周方向に例えば安定極22a、引込極22
b、ブランク極22c、…といった順番で、上記底面の径方
向に対向した２ヶ所の区画が同じ磁気抵抗を有するよう
に配列される。

【００３５】ここで、安定極22aは、例えば区画全体に
わたって鋼板が配列されて構成される。引込極22bは、
円筒形の長さ方向のほぼ半分にわたって鋼板が配列され
るとともに残りの部分は穴もしくは非磁性体によって構
成される。ブランク極22cはほぼ全体が穴もしくは非磁
性体として構成される。

【００３６】モータ部20は、後述する駆動制御手段41か
ら電力の供給を受けて以下に述べるように駆動する。ス
テータ21に備えられた４組のコイルのうち、図３におい
て垂直方向に配置された一対のコイル21a、21a、…と、
同じく水平方向に一対のコイル21a、21a、…とにモータ
部20の回転数に対応して駆動制御回路41から駆動電流が
供給される。

【００３７】こうして、ステータ21において、図３にお
ける垂直方向と水平方向とに交互に交番電流が流れるこ
とで、回転磁界が発生する。この磁場の方向が変化する
ごとに安定極22a、22a及び引込極22b、22bが磁気抵抗を
最小にする方向に移動することで、ロータ22が回転す
る。

【００３８】ファン部30は、例えばクロスフローファン
の１種であるパドルファンであり、平板状の８枚の羽根
31、31、…を備えて構成され、軸方向の両端部近傍に軸
受24、24が固定されている。ファン部30はこの軸受24、
24を介して軸23に回転自在に取り付けられる。また、フ
ァン部30の両端部にはロータ22、22が直接もしくは軸受
24、24を介して取り付けられており、羽根31、31と一体
に回転する。

【００３９】またファン部30は、軸両端のモータ部20、
20の作動により、図１においては反時計回りに回転し、
回転軸に対して垂直な方向である図１及び図３における
右から左方向（矢印方向）へと空気を圧送する。このと
き、空気は吸気口11から冷却・廃熱ファン装置100内に
取り込まれ、排気口12から排出される。

【００４０】駆動制御手段40は、図６に示す回路部41、
温度センサ部42等を備えて構成される。温度センサ部42
は図１に示すシャーシ部10の吸気口11近傍部分に設置さ
れる。また温度センサ部42は冷却・廃熱ファン装置100
により送風される空気の温度を検知して後述する駆動制
御回路41aへ信号を出力する。回路部41は、例えば、シ
ャーシ部10底部に備えらる基板に組み込まれ、図６に示
すように駆動制御回路41a、発振回路41b、電源回路41c
等を備えて構成される。

【００４１】電源回路41cは、モータ部20、20等の構成
要素を駆動するための電力を供給する。駆動制御回路41
aは、温度センサ部42によって検知されたファン部30が
吸い込む空気の温度に基づいて、ファン部30の回転モー
ドを決定し、後述する駆動制御回路41aへ信号を出力す
る。さらに、駆動制御回路41aは発振回路41bが出力する
駆動信号に基づいて、電源回路41cから供給された電流
を所定の切替周波数を有する駆動電流に変換し、モータ
部20のステータ21に備えられた各コイル21a、21a、…へ
出力する。

【００４２】発振回路41bは、駆動制御回路41aが選択し
た回転モードと対応した切替周波数の駆動信号を発生さ
せて駆動制御回路41aへ出力する。ここで、発振回路41b
が発生する駆動信号の切替周波数はモータ部20の特性に
基づいて適宜決定される。

【００４３】ここで、駆動制御回路41aが決定する回転
モードは、例えば、停止、低速、高速の３種類とする。
駆動制御回路41aには、例えば常温より高い所定の温度t
1と、t1よりもさらに高い所定の温度t2とが記憶されて
いる。

【００４４】温度センサ部42の検知する温度がt1よりも
低い場合には駆動制御回路41aは停止モードを選択す
る。このとき、モータ部20は停止している。上記温度が
t1以上t2未満であるときには駆動制御回路41aは低速モ
ードを選択する。このとき、モータ部20は、ファン部30
の発生する風切り音をパソコンの周囲にいる使用者等の
人間が認識しない領域の回転数で回転する。上記温度が
t2以上であるときには駆動制御回路41aは高速モードを
選択する。このとき、CPU 200の発熱量が最大となって
いても、ファン部30による冷却・廃熱が十分に行なえる
領域の回転数でモータ部20が回転する。

【００４５】低速モード及び高速モードにおける回転数
及び駆動制御回路41aがモータ部20に出力する電力の電
流、電圧、切替周波数及び位相はモータ部20の特性及び
実験結果を踏まえて適宜決定される。また、t1及びt2の
値はCPU 200の特性及び実験結果を踏まえて適宜決定さ
れる。

【００４６】次に、図面を参照して本発明に係る冷却・
廃熱ファン装置100の動作について説明する。

【００４７】CPU 200の作動に伴なう発熱で、シャーシ
部10の吸入口11近傍に設置された温度センサ42による検
知温度が温度t1に達すると、駆動制御回路41aは低速モ
ードでの運転を選択し、モータ部20を低速モードで駆動
する。低速モードでの作動では、モータ部20はあまり大
きな回転トルクを要さない。よって、この場合、ファン
部30の両端に合わせて２個組み込まれたモータ部20、20
のうち、片方のモータ部20のみを作動させてファン部30
を図３における矢印左方向に回転させる。

【００４８】モータ部20の駆動では、まず発振回路41b
でこの低速モードに対応した切替周波数の信号を発生
し、駆動制御回路41aに出力する。駆動制御回路41aは発
振回路41bから入力した信号に基づいて電源回路41cから
供給された電力を切り替え、モータ部20のステータ21に
備えられたコイル21a、21a、…に適宜出力してモータ部
20を駆動する。

【００４９】モータ部20の駆動によってファン部30が回
転することにより、空気は吸入口11から排出口12へと圧
送される。こうして放熱板210近傍の空気が放熱板210に
対する外部側へ圧送されることで、CPU 200で発生した
熱が放熱板210を介して排熱され、CPU 200が冷却され
る。低速モードでは、ファン部30の風切り音は低く抑え
られているので、CPU 200の冷却・廃熱は使用者等の人
間に認識されずに静かに行なわれる。

【００５０】低速モードでの冷却・廃熱がCPU 200での
発熱に追い付かず、さらにコンピュータ内部の温度が上
昇して、温度センサ部42の検知温度がt2に達すると、駆
動制御回路41aは高速モードを選択する。この状態で
は、発振回路41bは高速モードに対応した切替周波数の
信号を発生して駆動制御回路41aへ出力する。

【００５１】駆動制御回路41aでは前記信号に基づいて
電力回路41cから供給された電流を切り替え、コイル21
a、21a、…へ適宜出力する。高速モードでは、モータ部
20に高い回転トルクが求められるので、２個のモータ部
20、20は協調して作動し、ファン部30を回転させる。高
速モードでは、CPU 200の発熱量が最高に達しても十分
な風量で作動するので、効果的にCPU 200の冷却・廃熱
を行ない、CPU 200が正常に作動する温度を維持する。

【００５２】CPU 200の演算量が減ってCPU 200の温度が
低下し、温度センサ部42の検知温度がt2を下回ると、駆
動制御回路41aは再び低速モードを選択し、１個のモー
タ部20だけが作動して低騒音で冷却・廃熱を行なう。さ
らにCPU 200の温度が低下し、温度センサ部42の検知温
度がt1を下回ると駆動制御回路41aは停止モードを選択
してモータ部20を停止させる。

【００５３】コンピュータの作動中を通じて上述の動作
を繰り返すことにより、CPU 200は常に正常に動作可能
な温度条件に維持される。

【００５４】本実施形態に係る冷却・廃熱ファン装置10
0では、軸に対して垂直方向に吸気及び排気を行なうク
ロスフローファンをファン部30に用いている。クロスフ
ローファンでは、ファン部30の回転軸方向の長さを延ば
し、通風面積を拡大することで、容易に風量を増大させ
ることができる。そのため、モータ部20の回転数を増大
させることなく、低消費電力での空気圧送を行なうこと
ができる。それに加えて、ファン部30の回転数を増大さ
せることなく風量を増大させることができるので、ファ
ン部30の風切り音に起因する騒音を抑制することができ
る。

【００５５】また、冷却・廃熱ファン装置100は、ファ
ン部30の回転軸幅方向への延長という１方向だけの拡大
で冷却・廃熱能力を高めることができるが、このような
拡大の仕方は、シャーシ部の収納スペースに制約のある
小型電子機器への適用が比較的容易である。よって、高
い演算速度のCPU 200の適用と、このCPU 200を備えたパ
ソコン本体の小型化とを容易に両立させることができ
る。

【００５６】また、冷却・廃熱ファン装置100を冷却す
べき装置（本実施例ではCPU 200及び放熱板210）と同一
平面上又は水平方向に隣接して設置することで、電子機
器の小型化に容易に対応することができる。従来のファ
ン装置は、冷却すべき装置の上側に設置して使用されて
おり、例えばノート型パソコンのような薄型化が要求さ
れる電子機器に適用するためには、ファン装置自体を薄
型化して対応する必要があった。そのため、ファン部を
小型化することで風量が低下する等の理由で、冷却・廃
熱能力の確保が困難であった。一方、冷却・廃熱ファン
装置100では電子機器の薄型化にファン部30の小型化を
せずとも対応できるので、薄型化した電子機器において
も十分な冷却・廃熱能力を確保することができる。

【００５７】冷却・廃熱ファン装置100では、モータ部2
0とファン部30とを組むための軸23に軸受24を回転自在
に固定している。ここで、軸23はシャーシ部10に較べて
剛性が高いため、従来のようにシャーシ部に軸受を固定
していた場合によりも軸受24、24の軸心合わせを高い精
度で容易に行なう事ができる。よって、冷却・廃熱ファ
ン装置100は従来の冷却・廃熱ファン装置に較べて容易
に作成することができる。

【００５８】それに加えて、冷却・廃熱ファン装置100
では、作成の過程で、ファン部30が正常に回転するか否
かの回転テストを、モータ部20、20とファン部30とを組
んだ時点で行なうことができる。これは従来の冷却・廃
熱ファン装置のように、モータ部とファン部とをシャー
シ部に組み込んでから回転テストを行なう場合に較べ
て、早い段階でファン部30の回転不良を発見し対処する
ことができる。したがって、冷却・廃熱ファン装置100
では作成の際、完成品の動作不良を早期に発見し抑制す
ることで、製造にかかる経費を削減することができる。

【００５９】また、ファン部30の両端に２個のモータ部
20、20を組み込み、駆動動作させることで、羽根31が軸
方向に細長く形成されている場合でも、ファン部30が高
速回転した際の羽根31のねじれの心配がない。よって、
ファン部30をねじれ剛性の考慮なしに作成することがで
きる。また、冷却・廃熱ファン装置100では、２個のモ
ータ部20、20を備え、並列に接続して使用することで、
モータ部20やモータ部20の組みこまれたファン部30を大
型化することなしに、モータ部20のコイル21a、21a、…
の巻き数を事実上２倍にして使用することが可能とな
る。よって、冷却・廃熱ファン装置100では、モータ部2
0を２個備えることで、容易にすぐれたトルク特性を得
ることができ、結果として安価に高出力の冷却・廃熱フ
ァン装置100を作成することができる。

【００６０】冷却・廃熱ファン装置100では、例えば、
微風で冷却・廃熱を行なう場合には２個のモータ部20、
20のうち１個のモータ部20だけを駆動するというような
制御方法も可能なので、モータ部20を駆動制御するため
の駆動制御回路41aを簡素に作成することができる。こ
こで、モータ部20、20では永久磁石を用いていないの
で、作動していない方のモータ部20が発電機として作動
してエネルギー損が生じるということは回避される。よ
って、微風での冷却・廃熱においても高いエネルギー効
率で冷却・廃熱ファン装置100を作動させることができ
る。

【００６１】また、モータ部20を発振回路41bから出力
される駆動信号の切替周波数に基づいて駆動すること
で、モータ部20は入力電圧に関係なく所定の回転数で回
転することができる。パソコン本体が情報処理を高速で
行ない、CPU 200をはじめとしたコンピュータ内部部品
の各構成要素が大きな電力を消費している際には、電源
容量が不足すると電圧降下が発生する。

【００６２】しかし、モータ部20が入力電圧に関係なく
所定の回転数で回転することで、CPU供給電源とは別電
源でファン部を回転させることができ、CPU 200を冷却
・廃熱するために必要な風量が確保される。よって、コ
ンピュータの冷却・廃熱の確実性が高まり、コンピュー
タが正常に作動するための温度が容易に維持される。

【００６３】さらに、冷却・廃熱ファン装置100では、
送風される空気の温度を検知する温度センサ部42を備
え、この温度センサ部42が検知する温度に基づいてモー
タ部20、20の回転速度を停止モード、低速モード、高速
モードといった３段階で制御することで、冷却・廃熱フ
ァン装置100の作動に伴なう騒音を効果的に抑制するこ
とができる。

【００６４】すなわち、CPU 200の演算量が多く、大量
の熱を発している状態においてのみ、冷却・廃熱ファン
装置100を高速モード作動させる一方、CPU 200の演算量
が少なく、温度が低い場合には、ファン部30を停止させ
るか、低速モードでファン部30の風切り音を低く抑えな
がら冷却・廃熱を行なうことで、冷却・廃熱ファン装置
100の騒音を必要最小限に抑制することができる。

【００６５】また、冷却・廃熱ファン装置100では、独
立した駆動制御回路41aを備えることで、CPU 200に負荷
を与えることなくCPU 200の冷却・廃熱を行なうことが
できる。

【００６６】なお、本発明に係る冷却・廃熱ファン装置
100は上記のものに限らない。冷却・廃熱ファン装置100
はコンピュータに備えられ、CPU 200の冷却・廃熱を行
なうものに限らず、他の電子機器や他のチップに適用さ
れることとしてもよい。また、冷却・廃熱ファン装置10
0は冷却するべき装置のシャーシ部外部へ排風する使い
方や、冷却するべき装置のシャーシ部内部へ吸気する使
い方をしてもよい。さらに、冷却・廃熱ファン装置100
は適宜個数組み合わせて使用するものとしても良い。

【００６７】また、本発明に係る冷却・廃熱ファン装置
100に適用されるモータ部20は上述のものに限らない。
モータ部20は、リラクタンスモータではなく、ロータ22
にマグネットを備えたものとしてもよい。この場合、モ
ータ部20、20は低速モード、高速モードを通じて常に２
個とも駆動するものとする。このように、ロータ22にマ
グネットを備えることで、モータ部20の構成を簡素に
し、冷却・廃熱ファン装置100を安価に作成することが
できる。

【００６８】また、モータ部をリラクタンスモータとす
る場合においても、モータ部20、20の制御方法は上述の
ものに限らない。モータ部20、20は、高速モード、低速
モードを通じて常に２個とも作動させることとしても良
いし、低速モードで冷却・廃熱ファン装置100を起動さ
せる際には２個のモータ部20、20を駆動し、ファン部30
の回転が安定したところでモータ部20を１個だけ作動さ
せることとしてもよい。

【００６９】さらに、モータ部20の回転数は上述のよう
な停止を含む３段階とは限らない。モータ部20につい
て、より多段階で回転数を設定し、制御することとして
もよい。

【００７０】

【本発明の効果】請求項１に記載の発明によれば、低消
費電力、低騒音で風量の大きな冷却・廃熱ファン装置を
提供できる。また、電子機器の小型化にも容易に対処で
きる。

【００７１】請求項２に記載の発明によれば、互いに離
れて設置された２個の軸受の軸心を容易に高い精度で一
致させるとともに、組み立て段階での不良発見を容易に
することで、冷却・廃熱ファン装置を容易且つ安価に作
成することができる。

【００７２】請求項３に記載の発明によれば、ファン
部、モータ部及び駆動制御回路を安価にすることで、冷
却・廃熱ファン装置を容易且つ安価に作成することがで
きる。

【００７３】請求項４に記載の発明によれば、冷却・廃
熱ファン装置のエネルギー効率を向上できる。

【００７４】請求項５に記載の発明によれば、請求項２
または３と同様の効果を奏することができる。

【００７５】請求項６に記載の発明によれば、モータ部
の回転数は発振回路から出力される電流の切替周波数で
制御することにより、冷却・廃熱ファン装置による冷却
・排熱の確実性が高まる。

【００７６】請求項７に記載の発明によれば、モータ部
の回転数を３段階以上で制御することで、作動時の騒音
を抑制することができる。また、独立した駆動制御手段
を備えることで、電子機器本体の電源容量を抑えること
ができ、電子機器全体の作成経費とスペースを軽減する
ことができる

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る冷却・廃熱ファン装置100の構成
の概略を示すため、シャーシ部10の一部を破断した斜視
図である。

【図２】本発明に係る冷却・廃熱ファン装置100の要部
断面概略図である。

【図３】本発明に係る冷却・廃熱ファン装置100を図２
におけるＡ−Ａ直線で切断した側断面概略図である。

【図４】本発明に係る冷却・廃熱ファン装置100に適用
されるロータ22の正面図である。

【図５】本発明に係る冷却・廃熱ファン装置100に適用
されるロータ22の斜視図である。

【図６】本発明に係る冷却・廃熱ファン装置100の駆動
制御の要部ブロック図である。

【符号の説明】

10 シャーシ部 20 モータ部 21 ステータ 22 ロータ 23 軸 24 軸受 30 ファン部 31 羽根 40 駆動制御手段 41 回路部 41a 駆動制御回路 41b 発振回路 41c 電源回路 42 温度センサ部 100 冷却・廃熱ファン装置 200 CPU 210 放熱板

───────────────────────────────────────────────────── 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 29/04 Ｆ０４Ｄ 29/04 Ｎ // Ｈ０２Ｋ 7/14 Ｈ０２Ｋ 7/14 Ａ

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 冷却を必要とする電子機器の排熱を行な
   うロータ部に羽根を備えた冷却・廃熱ファン装置であっ
   て、 前記ファンが、回転中心となる中心軸に対して直交する
   方向に送風するクロスフロー方式とされるとともに、 前記ファンの羽根形状が、回転中心から半径方向に沿っ
   た直径の長さよりも、前記羽根の前記中心軸に沿った軸
   方向の長さの方が長く設定されていること、 を特徴とする冷却・廃熱ファン装置。
2. 【請求項２】 請求項１記載の冷却・廃熱ファン装置に
   おいて、 前記ファンは、前記ファンの前記羽根部分を回転駆動す
   るとともに、前記ファン駆動部にモータを組み込んで備
   え、 さらに前記ファンは、前記羽根の回転中心に沿って固定
   された中心軸と、その軸の互いに離れた少なくとも２ヶ
   所に設けられた軸受部材と、前記軸受部材の外周に回転
   自在に支持された前記羽根とを備え、 前記モータは、前記軸に固定された固定子と、前記軸受
   部材の少なくとも一方に回転自在に支持されるととも
   に、前記固定子の周囲を前記羽根と一体に回転可能に設
   けられたロータとを有するモータ機構部を備えたこと、 を特徴とする冷却・廃熱ファン装置。
3. 【請求項３】 請求項２に記載の冷却・廃熱ファン装置
   において、 前記羽根の長手方向の両端部に対応する駆動部に、それ
   ぞれ前記モータを組み込むとともに、前記モータの位置
   近傍に前記軸受部材を設けたこと、 を特徴とする冷却・廃熱ファン装置。
4. 【請求項４】 請求項２または３記載の冷却・廃熱ファ
   ン装置において、 前記モータが、リラクタンストルクを用いたリラクタン
   スモータであること、 を特徴とする冷却・廃熱ファン装置。
5. 【請求項５】 請求項２または３記載の冷却・廃熱ファ
   ン装置において、 前記モータの前記ロータが、マグネットを備えて構成さ
   れること、 を特徴とする冷却・廃熱ファン装置。
6. 【請求項６】 請求項２〜５のいずれか一つに記載の冷
   却・廃熱ファン装置において、 前記モータを駆動するとともに制御する駆動制御手段を
   備え、前記駆動制御手段に、発振回路が備えられるとと
   もに、 前記発振回路に基づく周波数の駆動信号に基づいて、前
   記モータの回転数が制御されること、 を特徴とする冷却・廃熱ファン装置。
7. 【請求項７】 請求項１〜６のいずれか一つに記載の冷
   却・廃熱ファン装置において、 前記モータを駆動するとともに制御する駆動制御手段
   と、前記ファンで送風される空気の温度を検知する温度
   センサとを備え、 前記駆動制御手段は、前記温度センサで検知される温度
   に基づいて、前記モータの回転数を、停止を含む３段階
   以上で制御すること、 を特徴とする冷却・廃熱ファン装置。