JP2003307196A - 遠心ファン - Google Patents
遠心ファンInfo
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Abstract
能遠心ファンを実現する。 【解決手段】回転軸方向の一方の端部に回転軸支持部お
よび軸方向の気流を阻止する壁面を有し、回転軸方向の
他方の端部に開口部を有する、遠心ファンモータに使用
する片持ち型インペラであって、該インペラ翼の外周部
半径を、インペラの回転軸方向の長さより小さくする。
これによりインペラ開口部から吸引された気流がインペ
ラ翼の外周方向に押し出される際、インペラ他端部の壁
面上における風損を低下させることができ、モータ性能
に対応した高効率の冷却性能を実現した。
Description
る冷却用ファンモータおよびインペラに関し、特に高静
圧および高風量が要求されるファンモータ及びこれに使
用する片持ち型インペラに関する。
8に図7のX1−O1−Y1−Z1線に関する縦断面図を示
す。この遠心ファンモータは、回転駆動力を生み出すモ
ータ部104、気流を生み出すインペラ部101,およ
びハウジング106により構成される。
3により構成され、モータ部104の正回転に伴い、翼
103は矢印B1の方向の気流を生みだす。この気流に
引き込まれる形で、吸気口108から吸気流が矢印A1
の方向に生じ、他方この気流B1に押し出される形で、
排気流が矢印C1の方向で生じる。翼103は下端壁1
02にのみ支持される、いわゆる片持ち構造を有してい
る。そして翼103の外形部半径をr1、軸線方向の長
さをh1とすると、従来の電子機器等の冷却用に使用さ
れる遠心ファンのインペラ部101の形状は、翼半径r
1をその長さh1に対して大きくする傾向にあった。これ
は、軸方向の省スペース化が目的であるが、更に翼10
3の回転周速向上による排気流B1の風量および静圧の
向上をも目的としていた。従って本発明に直接関連する
電子機器等の冷却用途における片持ちインペラを有する
従来の遠心ファンでは、そのインペラは、r1>h1の関
係を有する薄型形状あった。
ンでは、図8に示す吸気流A1が気流B1を押し下げるこ
とから、インペラ101の回転軸上の風速分布は図4の
(b)図に示す様になる。即ち吸入されるインペラ内気
流の風速は、インペラ下端壁102の上面で最大になっ
ており、ここで気流は下端壁102にぶつかり、壁面と
の間で大きな風損が生じていることが分かる。この風損
のため、ファンの流量は減少し、このファンモータが本
来有する性能に比較して、それ以下の冷却効率しか実現
できなかった。
進み、携帯電話やモバイル用パーソナルコンピュータ等
は一層の小型化が要請されてきている。その反面、電子
回路の集積度は向上し、処理スピードも増大しているこ
とから、LSIチップおよび内蔵電子回路部の総発熱量は
増加傾向にあり、より小型で冷却効率の高いファンモー
タが求められていた。
にも対応可能な超小型・高冷却効率のファンモータおよ
びこれに使用するインペラを提供することである。また
本発明の他の目的は、最少の吸込み口面積で最大の冷却
効果を上げるファンモータおよびこれに使用するインペ
ラを提供することである。
めに、本発明では、携帯可能な電子機器を冷却するため
のファンモータにおいて、回転軸方向の一方の端部に回
転軸支持部および軸方向の気流を阻止する壁面を有し、
回転軸方向の他方の端部に開口部を有する、遠心ファン
モータに使用する片持ち型インペラであって、該インペ
ラ翼の外周部半径をr、回転軸方向の長さをhとする
と、r ≦ hであることを特徴としている。
に回転軸支持部および軸方向の気流を阻止する壁面を有
し、回転軸方向の他方の端部に開口部を有する、遠心フ
ァンモータに使用する片持ち型インペラであって、該イ
ンペラ翼の外周部半径をr、回転軸方向の長さをhとす
ると、パラメータkに対して 2πrh = kπr2 4≦ k ≦ 40 であることを特徴としている。
に回転軸支持部および軸方向の気流を阻止する壁面を有
し、回転軸方向の他方の端部は開口部に開口部を有す
る、遠心ファンモータに使用する片持ち型インペラであ
って、該インペラ翼の外周部半径をr、回転軸方向の長
さをhとすると、パラメータkに対して 2πrh = kπr2 5≦ k ≦ 35 であることを特徴としている。
部に回転軸支持部および軸方向の気流を阻止する壁面を
有し、回転軸方向の他方の端部に開口部を有する、遠心
ファンモータに使用する片持ち型インペラであって、該
インペラ翼の外周部半径をr、回転軸方向の長さをh、
インペラ翼枚数をZ、翼の厚さをdとすると、パラメー
タmに対して 2πrεh = mπr2 3≦ m ≦ 30 ここで ε = (2πr−Zd)/2πr であることを特徴としている。
おいて、他方の端部の前記開口部は、気流を外部からイ
ンペラ内部に流入させるために使用することを特徴とし
ている。
を有するファンモータとして構成している。
施形態である遠心ファンモータの平面図を、図2に図1
のX−O−Y−Z線に関する縦断面図を示す。このファ
ンモータは、インペラ部1,モータ部4およびハウジン
グ6により構成される。
で明らかなように、インペラ部1は、回転軸方向の一方
の端部に回転軸支持部5および軸方向の気流を阻止する
壁面である下端壁2を有し、軸方向の他方の端部に開口
部9を有する、いわゆる片持ち型インペラである。図2
に示す如く、インペラ翼3の上端外周部には、これらを
束ねて補強する円環状連結部10がある。そして回転軸
支持部5がモータ部4のロータと接続され、モータ回転
に対応して軸線方向に延びる複数の翼3が気流Bを発生
することにより、送風機能を実現する。この気流Bは、
インペラ開口部9からの吸気流Aを誘導し、結果的に
A、B、Cの気流を発生させ、気流Cが被冷却体(図示
せず)に導かれる。
に示した従来の遠心ファンモータに比較して、インペラ
部1の翼3の外形部半径rが、インペラ部の長さ(排気
流を発生可能な翼3の軸線方向長さ)hより大きい形状
を有している。それ以外のファンモータの構成は、従来
のファンモータとほぼ同一である。
半径rに比較して長くすると、翼3による回転外周方向
の気流Bにより生じた吸気流Aは、インペラ部1の下端
壁2に到達するまでに気流Bにスムーズに乗り変わり、
下端壁2の上部表面での風速を低減することが可能とな
る。
向長さhが、翼3外形半径rにほぼ等しい場合の、イン
ペラ部1の軸線上における気流の流速分布を示してい
る。hが長くなると、流速分布の最大点Pがインペラ内
部の軸線上に現れ、下端壁2の上面における気流の流速
が従来の遠心ファン(図4)に比べて低下し、その結果
下端壁2上面での風損が低下することが予想できる。こ
の場合注目すべき点は、図5の図(b)での風速最大点
Pが軸線上のどの位置に来るかである。
遠心ファンでは、この流速最大点Pは現れることなく、
図4の図(b)で示すように、下端壁2の上面で気流流
速が最大になっていた。これに対し図5の図(a)に示
すように、インペラ部1の翼3の外形部半径rとインペ
ラ部の長さhとの関係を、 r≦h (式1) とした場合には、この流速最大点Pがインペラ内部の軸
線上に現れ、下端壁2の上面で気流流速は最大にならな
い。その結果、従来の遠心ファンに比べて、下端壁2上
面での風損が低下し、冷却効率が向上する。
るか否か、また現れる場合には軸線上のどこに現れるか
は、インペラ部の形状に大きく依存している。本発明で
は、インペラ部1への気流流入面積(インペラ部の上端
部における軸と直角な断面の断面積:πr2)と翼3が
押し出す気流流出面積(インペラ部の翼3が気流を押し
出すのに寄与する有効側面:2πrh)との関係が、パ
ラメータkに対して、 2πrh = kπr2 (式2) 4≦ k ≦ 40 (式3) であるとき、流速最大点Pがインペラ内部の軸線上に現
れ、下端壁2の上面で気流流速は最大にならないことが
明らかになった。これにより従来の遠心ファンに比べて
風損が小さく、高効率なファンモータを実現できた。
ンペラ軸線上に現れるが、kが大きくなるとインペラ形
状が軸線方向に長くなり、片持ち型で安定な回転を実現
するのは困難になる。
の軸線上で、かつ下端壁2から比較的離れた位置に現
れ、これに対応して下端壁2上面では十分な気流流速の
低下が生じている。従って下端壁2上面での風損は、一
層低減可能であり、より効率の良い遠心ファンが実現で
きる。この状態を図6の図(b)に示す。図5の図
(b)に比較して、下端壁2上面での気流流速が低下し
ていることが分かる。
軸線方向に対して短くなり、片持ち型でより安定な回転
を実現することが可能になる。
ンペラ翼3が押し出す気流流出面積との比較は、インペ
ラ外周側面積:2πrhが、インペラ翼3の軸線を中心
とする円筒面断面積:dh(ここでdは翼の厚さ)の総
和:dhZ(ここでZはインペラ翼枚数)に対して十分
大きい場合に適用される。しかしインペラ翼外周半径r
が小さくなり、これが無視できなくなった場合、次式の
空隙率εを考慮する必要が生じる。
流出実効面積は2πrεhとなり、パラメータmに対し
て、 2πrεh = mπr2 (式6) 3≦ m ≦ 30 (式7) であるとき、流速最大点Pがインペラ内部の軸線上に現
れ、下端壁2の上面で気流流速は最大にならないことが
明らかになった。これにより従来の遠心ファンに比べて
風損が小さく、高効率なファンモータを実現できた。
では、流速最大点Pがインペラ内部の軸線上に現れ、図
4の図(b)に示すように下端壁2の上面で気流流速は
最大となることから、従来の遠心ファンと同様の風損を
生じるためである。他方m≦30としたのは、mがこの
値以上では、この風速最大点Pがインペラ軸線上に現れ
るが、mが大きくなるとインペラ形状が軸線方向に長く
なり、片持ち型で安定な回転を実現するのは困難になる
ため、実用上30またはそれ以下が最適であることによ
る。
さを短くした扁平なインペラを用いることにより、軸線
方向のスペースを最小化した遠心ファンを用いていた。
しかし本発明では、この従来の発想を逆転させ、軸方向
に長いペンシルタイプのインペラ形状を有する高効率遠
心ファンを開発することにより、例えば携帯電話やモバ
イルPCと呼ばれる携帯用途のパーソナルコンピュータ
の電子回路に最適な冷却ファンを実現した。本発明に係
るペンシルタイプの遠心ファンの特徴は、小さな円形の
吸気口を設けるだけで、内部の電子回路に最大効率で気
流を発生でき、分散して設けられた排気口から熱風を排
出できることである。これにより従来は、電子回路動作
時に発生する熱を十分に外部に排出できないため、小型
集積化できなかった電子機器に対して、省スペースで十
分な冷却機能を提供することが可能となり、結果的に電
子回路の一層の小型化が可能になった。
面図
気流流速を示す図
ンペラ軸線上での気流流速を示す図
ンペラ軸線上での気流流速を示す図
面図
Claims (6)
- 【請求項1】携帯可能な電子機器を冷却するためのファ
ンモータにおいて、回転軸方向の一方の端部に回転軸支
持部および軸方向の気流を阻止する壁面を有し、回転軸
方向の他方の端部に開口部を有する、遠心ファンモータ
に使用する片持ち型インペラであって、該インペラ翼の
外周部半径をr、回転軸方向の長さをhとすると、 r ≦ h であることを特徴とするファンインペラ。 - 【請求項2】回転軸方向の一方の端部に回転軸支持部お
よび軸方向の気流を阻止する壁面を有し、回転軸方向の
他方の端部に開口部を有する、遠心ファンモータに使用
する片持ち型インペラであって、該インペラ翼の外周部
半径をr、回転軸方向の長さをhとすると、パラメータ
kに対して 2πrh = kπr2 4≦ k ≦ 40 であることを特徴とするファンインペラ。 - 【請求項3】回転軸方向の一方の端部に回転軸支持部お
よび軸方向の気流を阻止する壁面を有し、回転軸方向の
他方の端部は開口部に開口部を有する、遠心ファンモー
タに使用する片持ち型インペラであって、該インペラ翼
の外周部半径をr、回転軸方向の長さをhとすると、パ
ラメータkに対して 2πrh = kπr2 5≦ k ≦ 35 であることを特徴とするファンインペラ。 - 【請求項4】回転軸方向の一方の端部に回転軸支持部お
よび軸方向の気流を阻止する壁面を有し、回転軸方向の
他方の端部は開口部に開口部を有する、遠心ファンモー
タに使用する片持ち型インペラであって、該インペラ翼
の外周部半径をr、回転軸方向の長さをh、インペラ翼
枚数をZ、翼の厚さをdとすると、パラメータmに対し
て 2πrεh = mπr2 3≦ m ≦ 30 ここで ε = (2πr−Zd)/2πr であることを特徴とするファンインペラ。 - 【請求項5】請求項1〜4に記載した片持ち型インペラ
において、他方の端部の前記開口部は、気流を外部から
インペラ内部に流入させるために使用することを特徴と
するファンインペラ。 - 【請求項6】請求項1〜5に記載した片持ち型インペラ
を有するファンモータ。
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Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US7217087B2 (en) | 2004-03-26 | 2007-05-15 | Nidec Corporation | Centrifugal fan |
CN100424360C (zh) * | 2004-02-11 | 2008-10-08 | 台达电子工业股份有限公司 | 风扇及其扇叶组件 |
US7481616B2 (en) | 2003-08-21 | 2009-01-27 | Nidec Corporation | Centrifugal fan, cooling mechanism, and apparatus furnished with the cooling mechanism |
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- 2002-04-12 JP JP2002110453A patent/JP4243072B2/ja not_active Expired - Fee Related
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CN100424360C (zh) * | 2004-02-11 | 2008-10-08 | 台达电子工业股份有限公司 | 风扇及其扇叶组件 |
US7217087B2 (en) | 2004-03-26 | 2007-05-15 | Nidec Corporation | Centrifugal fan |
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