JP2004036569A - 直列送風装置 - Google Patents

Abstract

【課題】従来装置に対して外形状を大型化することなく風量を増加できる直列送風装置を提供する。
【解決手段】羽根正面側を同方向に向けて同方向に回転させたとき、羽根裏面側に送風を行う第１送風機Ｉと羽根正面側に送風を行う第２送風機ＩＩとを備える。第１送風機Ｉを、その羽根１０ｄの正面側を空気吸込み側に向けて装置の吸込み口側に配置する。第２送風機ＩＩを、その羽根１０ｄ′の正面側を空気吐出し側に向けて装置の吐出し口側に配置する。両送風機Ｉ，ＩＩを、それらの回転軸８，８′を同一直線状に位置させた直列状態で連結し、羽根枚数を両送風機Ｉ，ＩＩ間で相違させる。
【選択図】　　　　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば電子機器の筐体内で発生する熱の外部への排出等に用いられる送風装置に係り、特に２台の送風機を前後方向に配置して同時に運転する直列送風装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、パーソナルコンピュータやコピー機等のＯＡ機器のように、多数の電子部品を比較的狭い筐体内に収容した電子機器においては、上記電子部品から発生する熱が筐体内にこもり、電子部品を熱破壊させる虞がある。
そこで、このような電子機器の筐体の壁面や天井面に通気口を設け、その通気口に送風機を取り付けて筐体内の熱を外部に排出するようにしている。
【０００３】
ところで、送風機を用いて強制的に熱を排出する方法には、１台の送風機を使用する通常の方法の他、外形状や特性の揃った２台の送風機を組み合わせて同時に使用する直列運転方法及び並列運転方法がある。
このうち直列運転方法は、２台の送風機を、その回転軸を同一直線状に位置させた状態で同じ向きで前後方向に配置し、同方向に同時に運転する方法であり、これによれば主に静圧Ｐの増大が図れる。また並列運転方法は、２台の送風機を、その回転軸を平行に位置させた状態で同じ向きで左右方向に配置し、同方向に同時に運転する方法であり、これによれば主に風量Ｑの増大が図れる。
したがって設計者は、２台の送風機の設置スペースや、静圧Ｐと風量Ｑのうち、いずれを優先して増大させるか等の条件に従い、直列運転方法又は並列運転方法を選択する。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、２台の送風機の設置スペースの確保上、あるいはその他の理由により、直列運転方法を採らざるを得ない場合がある。また、静圧Ｐを優先して増大させたい場合もある。
このような場合には、直列運転方法が採用されるが、これによっても、１台の送風機を使用した場合に比べれば、それ以上に満足できる風量が得られる。しかし、近年の電子機器の小型化は著しく、これに伴い送風装置に求められる特性の向上も顕著なものになってきた。
すなわち、同じ外形状（寸法）の直列運転方法を採る送風装置（直列送風装置）であれば、少しでも風量の多い方が電子機器筐体内で発生する熱の外部への排出効果は大きく、したがって最近では、直列送風装置においても、外形状を大型化することなく、更なる風量の増加が要望されていた。
【０００５】
本発明は、上記のような要望に鑑みなされたもので、外形状を大型化することなく風量の増加を実現できる直列送風装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１に記載の直列送風装置は、羽根を含む送風機本体を収納するケイシングの外形状がほぼ等しく、羽根正面側を同方向に向けて同方向に回転させたとき、羽根裏面側に正規の送風を行う第１送風機と羽根正面側に正規の送風を行う第２送風機とを備え、前記第１送風機は、その羽根正面側を空気の吸込み側に向けて装置の吸込み口側に配置され、前記第２送風機は、その羽根正面側を空気の吐出し側に向けて装置の吐出し口側に配置され、両送風機は、それらの回転軸を同一直線状に位置させた直列状態で連結され、前記第１送風機の羽根枚数と前記第２送風機の羽根枚数が異なることを特徴とする。
【０００７】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の直列送風装置において、第１及び第２送風機のケイシングの外形状が、各々四隅の同じ位置に取付用貫通孔が穿設された方形に形成され、各ケイシングには、前記第１及び第２送風機の取付用貫通孔相互を結ぶ直線上の位置を除く位置であってそれら第１及び第２送風機を直列状態に配置したときに連通する位置に、第１及び第２送風機相互を連結するためのねじ止め用の孔又は切欠きが設けられることを特徴とする。
【０００８】
請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の直列送風装置において、ケイシングの外形状が長方形に形成され、その長方形の全領域中の送風機本体を収納する正方形領域を除いた長方形領域に、第１及び第２送風機相互を連結するためのねじ止め用の孔又は切欠きが設けられることを特徴とする。
【０００９】
請求項４に記載の発明は、請求項２に記載の直列送風装置において、ケイシングの外形状が正方形に形成され、その正方形の全領域中の送風機本体を収納する正方形領域を除いた周辺領域に、第１及び第２送風機相互を連結するためのねじ止め用の孔又は切欠きが設けられることを特徴とする。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づき説明する。
図１は本発明による直列送風装置の一実施形態を上半分につき切断して示す半断面図、図２は同上装置を吸込み口側から示す図（非切断状態における図１の左側面図）である。なお図２において、吐出し口側に配置される送風機については、そのファンモータ取付用貫通孔を除いて図示省略されている。また、図示例では各送風機にファンモータを用いた場合を示している。
【００１１】
両図において、Ｉは、羽根正面側を空気の吸込み側（図１中、左側）に向けて装置の吸込み口側に配置された第１ファンモータ、ＩＩは、羽根正面側を空気の吐出し側（図１中、右側）に向けて装置の吐出し口側に配置された第２ファンモータである。
両ファンモータＩ，ＩＩは、図１から分かるように外形状がほぼ等しく形成されており、送風方向と羽根枚数について大きく相違することを除き、各々ほぼ同様に構成されている。
【００１２】
以下、ファンモータＩ，ＩＩに共通する構成をファンモータＩについて図１，図２に基づき説明する。
すなわち、１は外形状が長方形（縦長）のケイシングで、その長方形の全領域中の縦方向中央に位置する正方形領域３１の中央部に円形の通風孔１ａが形成され、四隅部に機器筐体等（図示せず）へのファンモータＩの取付用貫通孔１ｂが各々設けられてなる。
【００１３】
このケイシング１の通風孔１ａ内の中央部には、この通風孔１ａの開口端縁の異なる位置から延出された複数本、ここでは３本のリブ３によってモータベース４が保持固定されている。このモータベース４の中央部には筒状のベアリング保持体５が固着されている。
ベアリング保持体５の内側には間隔を置いて２個のベアリング６，７の外輪が支持されており、ベアリング６，７の内輪には、モータ回転軸（以下、シャフトと記す。）８が挿入、支持されている。シャフト８の先端にはＣ形止め輪９が装着されており、シャフト８の抜止めと軸方向の位置決めがなされている。
【００１４】
１０はインペラであり、円筒部１０ａ及びボス部１０ｂを有するインペラ本体１０ｃの外周に複数枚の羽根１０ｄを回転方向に等間隔に備えてなる。このインペラ１０は、本体１０ｃの円筒部１０ａの中心軸４ａ上に位置するボス部１０ｂを介して上記シャフト８の後端に結合され、シャフト８の回転に伴い、このシャフト８を中心に羽根１０ｄを回転するように構成されている。
【００１５】
なお、ベアリング７の内輪とボス部１０ｂとの間にはコイルばね１１が介装されており、ボス部１０ｂ、換言すればインペラ１０に、シャフト８の後端方向への偏倚力が与えられている。更に、インペラ１０の円筒部１０ａ内周にはほぼ円筒状のモータヨーク１２が填め込み固着され、このモータヨーク１２内周には円筒状の永久磁石１３が固定されている。
【００１６】
上記ベアリング保持体５の外側には、上記モータヨーク１２及び永久磁石１３と共に直流モータＤＣＭの要部を構成するステータ巻線１４及びこのステータ巻線１４が施されたステータ鉄心１５が固定されている。
ステータ鉄心１５の近傍（静止部）には、ステータ巻線１４に所定の電流を供給してステータ巻線１４・鉄心１５側及びモータヨーク１２・永久磁石１３側をブラシレスの直流モータＤＣＭのステータ側及びロータ側として作動させるための電子回路（図示せず）を搭載した回路基板、ここではＰＣボード１６が取り付けられる。
【００１７】
ＰＣボード１６上の電子回路は、ステータ巻線１４・鉄心１５側に対してモータヨーク１２・永久磁石１３側を回転させるためにステータ巻線１４への供給電流を制御する。なお、図示しないがＰＣボード１６には、そのＰＣボード１６に電源供給するリード線が接続されている。
以上、ファンモータＩについて説明したが、ファンモータＩＩについては、ファンモータＩと同一又は相当部分に、「′」（ダッシュ）付きの同一符号を付してその説明を省略する。
【００１８】
次に、ファンモータＩ，ＩＩについて相違する構成部分について説明する。
ファンモータＩ，ＩＩは、送風方向と羽根枚数につき以下のように構成されている。
すなわち、ファンモータＩ，ＩＩの羽根正面側を、図３，図４に示すように同方向、すなわち図示面に対して垂直方向、手前側に向け、かつ同方向、図示例では反時計方向αに回転（順方向回転）させたとき、第１ファンモータＩは羽根裏面側に正規の送風を行い、第２ファンモータＩＩは羽根正面側に正規の送風を行うように構成されている。ここで正規の送風とは、ファンモータＩ，ＩＩの設計において積極的に送風を意図した方向への送風をいう。
また、第１ファンモータＩの羽根枚数（羽根１０ｄの枚数）ほうが第２ファンモータＩＩの羽根枚数（羽根１０ｄ′の枚数）に比べて多く設定されている。図示例では、第１ファンモータＩの羽根１０ｄの枚数は５枚、第２ファンモータＩＩの羽根１０ｄ′の枚数は３枚に設定されている。
【００１９】
両ファンモータＩ，ＩＩは、図示例ではねじ止めにより連結されるが、その他の方法によって連結するようにしてもよい。
ファンモータＩ，ＩＩをねじ止めにより連結する場合には、ねじ止め用の孔又は切欠きがファンモータＩ，ＩＩに穿設される。図１，図２に示すように、ここでは、連結用のセルフタップねじ（図示せず）のねじ部より径大の貫通孔２１がファンモータＩ側に、同上ねじ部よりやや径小の貫通孔２２がファンモータＩＩ側に、各々穿設される。この構造においては、ファンモータＩ側の貫通孔２１からファンモータＩＩ側の貫通孔２２に向けてセルフタップねじをねじ込むことにより、ファンモータＩ，ＩＩが連結される。
【００２０】
ファンモータＩ側につき、貫通孔２１に代え、図５に示すような切欠き２３を穿設してもよい。これによれば、ファンモータＩ，ＩＩの連結作業が、図１，図２に示す貫通孔２１へのセルフタップねじ先端の位置合わせが省略される分だけ容易になる。
図示しないが、ファンモータＩ，ＩＩの貫通孔を同径とし、連通する両貫通孔にボルトを挿通し、そのボルト先端部にナットを螺着することにより、ファンモータＩ，ＩＩを連結するようにしてもよい。この例においても、ファンモータＩ側につき、貫通孔に代えて切欠きを穿設することにより、ファンモータＩ，ＩＩの連結作業が容易になる。
【００２１】
上記貫通孔２１，２２や切欠き２３の位置、換言すればねじ止め位置は、各ケイシング１，１′の、ファンモータ取付用貫通孔１ｂ，１ｂ′相互を結ぶ直線上の位置を除く位置、つまり、貫通孔１ｂ，１ｂ′を用いた所望位置へのファンモータ（本発明装置）の取付けに支障を来たさない位置であれば、そのいずれでもよい。
図１，図２に示すように、ケイシング１，１′が長方形に形成される場合には、ファンモータ本体（おおよそケイシング１，１′を除いた装置構成部分）を収納する正方形領域３１，３１′（３１′は図示省略）を除いた長方形領域３２，３３；３２′，３３′（３２′，３３′は図示省略）にねじ止め位置を設定すればよい。これによれば、ファンモータＩ，ＩＩ相互を連結するためのねじ止め用の孔又は切欠き（貫通孔２１，２２、切欠き２３）の位置設定が容易になる。
【００２２】
上述したように構成された直列送風装置は、ＯＡ機器の筐体（図示せず）の通気孔に取り付けられて使用される。通気孔へは、例えば、図１中右方側を筐体の外側に向けた状態で取り付けられる。
この状態で両ファンモータＩ，ＩＩのリード線（図示せず）に所定電圧の直流電源を供給すると、ファンモータＩ，ＩＩは各々次のように動作する。すなわち、ＰＣボード１６，１６′上の電子回路により制御された電流がステータ巻線１４，１４′に流れる。これによりステータ鉄心１５，１５′から磁束流が発生し、この磁束流と永久磁石１３，１３′が発生する磁束流との相互磁気作用によってシャフト８，８′を中心にモータヨーク１２，１２′、インペラ１０，１０′（羽根１０ｄ，１０ｄ′）が順方向回転する。
【００２３】
すなわち第１ファンモータＩは、羽根正面側（装置の吸込み口側）から見て反時計方向αに回転し、図１中、左側から右側に向けて、つまり羽根裏面側に送風を行う。また、第２ファンモータＩＩは、羽根正面側（装置の吐出し口側）から見て反時計方向αに回転し、図１中、左側から右側に向けて、つまり羽根正面側に送風を行い、装置全体としても、図１中、左側から右側に向けて送風を行う（矢印β参照）。
その結果、図１中、左方側の、すなわち筐体内部の空気が吸引され、通風穴１ａ，１ａ′を通して同図中、右方側に、すなわち筐体外部に排出される。このような送風動作により、筐体内部の冷却が行われる。
【００２４】
図６は、上述実施形態の直列送風装置（本発明品）のＰ（静圧）−Ｑ（風量）特性を、従来の直列送風装置（従来品）のそれと共に示すグラフで、曲線イが本発明品のＰ−Ｑ特性、曲線ロが従来品のＰ−Ｑ特性を示す。
この図から分かるように、本発明品においては、従来品に比べてＰ−Ｑ特性、特に風量のＰ−Ｑ特性につき改善（風量の増加）が見られる。
なお図６において、曲線ハは本発明品の回転速度−風量特性、曲線二は従来品の回転速度−風量特性を示す。
【００２５】
上述実施形態では、図３，図４に示すように、第１ファンモータＩの羽根１０ｄの枚数を第２ファンモータＩＩの羽根１０ｄ′の枚数よりも多くしたが、第２ファンモータＩＩの羽根１０ｄ′の枚数を第１ファンモータＩの羽根１０ｄの枚数よりも多くしてもよい。これによっても、上述実施形態の場合と同様の効果（風量の増加）が得られる。
また上述実施形態では、図２に示すように、ケイシング１を外形状長方形に形成し、ファンモータ本体を収納する正方形領域３１を除いた長方形領域３２，３３に、両モータＩ，ＩＩを連結するためのねじ止め用の孔２１又は切欠き２３を設けたが、これのみに限定されることはない。例えば図７に示すように、ケイシング１を外形状正方形に形成し、ファンモータ本体を収納する正方形領域７１（図２中の正方形領域３１に相当する領域）を除いた周辺領域７２に、両モータＩ，ＩＩを連結するためのねじ止め用の孔７３を設けてもよい。孔７３に代えて、図５中の切欠き２３と同様の切欠き（図示せず）を設けてもよい。ファンモータＩＩの各部についても同様である。
【００２６】
また上述実施形態では、羽根を回転させるモータとしてアウタロータ形のモータを用いたが、これのみに限定されることはなく、インナロータ形のモータを用いてもよい。
更に上述実施形態では、本発明の送風機を機器筐体内の熱排出に用いる場合について述べたが、上述実施形態とは通風方向を逆向きにし、外気を筐体内に取り込む場合等に用いてもよい。
なお上掲図７において、図２と同一符号は同一又は相当部分を示す。また本明細書において、正方形とはほぼ正方形を含む。
【００２７】
【発明の効果】
以上述べたように請求項１に記載の発明では、羽根正面側を同方向に向けて同方向に回転させたとき、羽根裏面側に送風を行う第１送風機と羽根正面側に送風を行う第２送風機とを備え、第１送風機を、その羽根正面側を空気吸込み側に向けて装置の吸込み口側に配置し、第２送風機を、その羽根正面側を空気吐出し側に向けて装置の吐出し口側に配置する。そして、両送風機を、それらの回転軸を同一直線状に位置させた直列状態で連結し、かつ第１送風機の羽根枚数を第２送風機の羽根枚数より多く又は少なく設定して、例えば図６中の曲線イに示すようなＰ−Ｑ特性を得る。これによれば、従来の直列送風装置に対し、外形状を大型化することなく風量の増加を実現できる。
【００２８】
請求項２に記載の発明によれば、請求項１に記載の発明において、ファンモータ取付用貫通孔を用いた所望位置への本発明装置の取付けに支障を来たすことなく、第１，第２送風機を連結できる。
【００２９】
請求項３に記載の発明によれば、請求項２に記載の発明において、第１，第２送風機を連結するためのねじ止め用の孔又は切欠きの位置設定が容易になる。
【００３０】
請求項４に記載の発明によれば、請求項２に記載の発明において、第１，第２送風機を連結するためのねじ止め用の孔又は切欠きの位置を、ケイシング周囲四辺の各辺又は任意に選択された辺への設定が可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明装置の一実施形態の半断面図である。
【図２】同上装置を吸込み口側から示す図である。
【図３】第１ファンモータの羽根及びその周辺部分の正面図である。
【図４】第２ファンモータの羽根及びその周辺部分の正面図である。
【図５】貫通孔に代えて切欠きをケイシングに穿設した第１ファンモータの正面図である。
【図６】本発明装置のＰ−Ｑ特性を従来装置におけるそれと共に示すグラフである。
【図７】本発明装置の他の実施形態を吸込み口側から示す図である。
【符号の説明】
Ｉ　第１ファンモータ（第１送風機）
ＩＩ　第２ファンモータ（第２送風機）
１　ケイシング
８　シャフト（回転軸）
１０ｄ　羽根

Claims (4)

1. 羽根を含む送風機本体を収納するケイシングの外形状がほぼ等しく、羽根正面側を同方向に向けて同方向に回転させたとき、羽根裏面側に正規の送風を行う第１送風機と羽根正面側に正規の送風を行う第２送風機とを備え、
   前記第１送風機は、その羽根正面側を空気の吸込み側に向けて装置の吸込み口側に配置され、前記第２送風機は、その羽根正面側を空気の吐出し側に向けて装置の吐出し口側に配置され、両送風機は、それらの回転軸を同一直線状に位置させた直列状態で連結され、前記第１送風機の羽根枚数と前記第２送風機の羽根枚数が異なることを特徴とする直列送風装置。
2. 第１及び第２送風機のケイシングの外形状が、各々四隅の同じ位置に取付用貫通孔が穿設された方形に形成され、各ケイシングには、前記第１及び第２送風機の取付用貫通孔相互を結ぶ直線上の位置を除く位置であってそれら第１及び第２送風機を直列状態に配置したときに連通する位置に、第１及び第２送風機相互を連結するためのねじ止め用の孔又は切欠きが設けられることを特徴とする請求項１に記載の直列送風装置。
3. ケイシングの外形状が長方形に形成され、その長方形の全領域中の送風機本体を収納する正方形領域を除いた長方形領域に、第１及び第２送風機相互を連結するためのねじ止め用の孔又は切欠きが設けられることを特徴とする請求項２に記載の直列送風装置。
4. ケイシングの外形状が正方形に形成され、その正方形の全領域中の送風機本体を収納する正方形領域を除いた周辺領域に、第１及び第２送風機相互を連結するためのねじ止め用の孔又は切欠きが設けられることを特徴とする請求項２に記載の直列送風装置。

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