JP2007009831A - インペラ及びそれを備えた送風ファン - Google Patents

Abstract

【課題】ブレード部の内周側で空気を取りこみやすく、吸気した空気を円滑に遠心方向に送り出し吸気効率を高めると共に、ブレード部先端における空気を離脱しやすくすることでファン騒音を抑制し、従来の送風ファンに比べ同一のファン騒音レベルで高風量、高静圧を得られるインペラ及びそれを備えた送風ファンの提供を目的とする。
【解決手段】本発明のインペラ１は、円筒状のボス部２と、ボス部２の外周面から略放射状に延びる複数のブレード部３とを備えた遠心型の送風ファンのインペラ１であって、ブレード部３が、ボス部２の外周面から延びインペラ１の回転方向前方からみて凹状に湾曲し回転方向の入口角を有する前進翼部４と、前進翼部４の外周側端部から延びインペラ１の回転方向前方からみての凸状に湾曲した後退翼部５とを備えている。
【選択図】図１

Description

本発明は、遠心型の送風ファンに用いられるインペラ及びそれを備えた送風ファンに関する。

近年、種々の電子機器において小型化、薄型化が求められている。一方で、電子機器の多機能化も進み、電子機器の筐体の内部においては中央処理装置（以下ＣＰＵと称する）などの発熱電子部品の駆動周波数が高速化、または電子回路が高密度、高集積化することにより、それらの発熱量は急速に増大する傾向にある。このため、それら発熱電子部品の冷却や他の駆動回路基板や電源基板などの発熱電子部品を冷却するために、それらから発生した熱を電子機器の筐体の外部に効率的に放熱することがより強く求められている。

ＣＰＵなどの発熱電子部品を冷却するために、電子機器の筐体の内部にある空気を筐体の外部に排気し筐体の内部で発生した熱を外部に放出するものとしては、一般的に送風ファンが広く用いられている。電子機器の筐体の内部は高密度に電子部品が実装配置されていることから、このような用途に用いられる送風ファンは、小型或いは薄型であることが要求されている。そこで、このような小型或いは薄型に対応した従来の送風ファンの事例としては、（特許文献１）に開示されたような遠心型の送風ファンが広く用いられている。その送風ファンについて、図１２を用いて説明する。図１２は、従来の送風ファンの分解斜視図である。

回転軸１００の一方端に結合されたインペラ１０１は、円筒形状のボス部１０７とボス部１０７の外周面１０７ａの周方向に一定の間隔で略放射状に配置されたブレード部１０８を有しており、全体として回転駆動部を形成するボビン型巻線１０２と複数個の磁極片１０３を有するステータヨーク１０４と回路基板１０９とを備えたステータ１０５の外周及び上部を覆うように配置し内側にマグネット１０６を設け、回転時にはそのインペラ１０１が回転軸１００の軸方向の両方向または片方向より吸気し、インペラ１０１の回転軸１００に直交する遠心方向へ送風の方向を変化させて、冷却しようとする発熱電子部品や発熱電子部品と熱的に接続された放熱フィン（図示せず）などの放熱部が配置された方向に送風するものである。回転軸１００の略遠心方向に空気を送風するため、ＣＰＵなどの発熱電子部品、またはその発熱電子部品と熱接続された放熱フィンなどの放熱部に比較的容易に近接した状態で側方に並べて配置して用いることができるので、特に電子機器の筐体の内部に空きスペースが少ない小型或いは薄型の電子機器の場合にはよく用いられる。
特開２００２−３１５２８９号公報（第４頁、図２）

しかしながら、上記従来の小型或いは薄型の電子機器に対応した送風ファンのインペラのブレード部形状は、通常、単純な直線形状またはゆるやかな弓形形状である。ここで、送風ファンの冷却性能は、風量と静圧の特性値で示され、その風量と静圧のそれぞれの値が高いほどより冷却性能が高いことを示す。つまり、密閉された空気流路内において送風の妨げとなる送風抵抗いわゆる圧力損失が大きくなると結果的に必要とする風量が得られなくなるが、設置されるファンがその空気流路内の圧力損失を上回る風量静圧特性を有するファンであれば、必要な風量を得ることができるので、一般的にこの風量静圧特性が送風ファンの冷却性能を示している。一方、ブレード部が直線形状や弓形形状の場合、単純にそのブレード部の長さや幅を大きくしブレード部の表面積を大きくすることで容易にその風量や静圧を高めることができるが、送風ファン全体として大型化することとなり、筐体の内部に空きスペースが少ない小型または薄型の電子機器には搭載でき難くなるという課題を有していた。

また、インペラの回転数を上昇させることによっても同様に風量や静圧を高めることができるが、ブレード部の先端での空気の急激な圧力変化によるファン騒音も大きくなり、特に静音性の要求される情報処理機器、音響機器、または映像機器などには搭載でき難くなるという課題を有していた。

本発明は、このような従来の課題を解決するもので、ブレード部の内周側において空気を取りこみ易く、吸気した空気をブレード部表面では円滑にブレード部の先端へ送り出して吸気効率を高め、さらにブレード部先端では空気を離脱しやすくすることにより、ブレード部の先端での空気の急激な圧力変化を小さくしてファン騒音を抑制できるインペラを提供することを目的とする。

言い換れば、同一のファン騒音レベルで比較した場合、従来のブレード部形状のインペラを用いた送風ファンに比較してより高回転数で駆動することができるので、結果として高風量、高静圧の送風ファンが実現可能なインペラを提供することを目的とする。

本発明のインペラは上記目的を達成するために、円筒状のボス部と、ボス部の外周面から略放射状に延びる複数のブレード部とを備えた遠心型の送風ファンのインペラであって、ボス部の外周面とブレード部の接続部において鈍角を形成する側を回転方向とし、ブレード部が、ボス部の外周面より延び回転方向前方からみて凹状に湾曲し回転方向の入口角を有する前進翼部と、この前進翼部の外周側端部より延び回転方向前方からみて凸状に湾曲した後退翼部とを備えたことを主要な特徴としている。

本発明のインペラ及びそれを備えた送風ファンによれば、ブレード部の内周側において空気を取りこみ易く、吸気した空気をブレード部表面では円滑にブレード部先端へ送り出して吸気効率を高め、さらにブレード部先端では空気を離脱しやすくすることにより、ブレード部先端での空気の急激な圧力変化を小さくしてファン騒音を抑制できるという効果があり、結果として高風量、高静圧の送風ファンが実現可能となる。

請求項１に記載の発明は、円筒状のボス部と、ボス部の外周面から略放射状に延びる複数のブレード部とを備えた遠心型の送風ファンのインペラであって、ボス部の外周面とブレード部の接続部において鈍角を形成する側を回転方向とし、ブレード部がボス部の外周面より延び回転方向前方からみて凹状に湾曲し回転方向の入口角を有する前進翼部と、この前進翼部の外周側端部より延び回転方向前方からみて凸状に湾曲した後退翼部とを備えたもので、前進翼部がインペラの回転方向前方からみて凹状に湾曲し、その前進翼部の空気を受ける前面が窪んでいるので、吸気口から空気を取りこみ易く空気を効率よく吸気できる。

また、後退翼部がインペラの回転方向前方からみて凸状に湾曲し、その後退翼部の空気の通過する前面が膨らんでいるので、ブレード部の前面に沿って流れた空気が後退翼部の前面を通過してブレード部先端で離脱しやすくなり、ブレード部先端での空気の急激な圧力変化を小さくしてファン騒音を抑制できる。

つまり、同一のファン騒音レベルで比較した場合、従来のブレード部が直線形状や弓形形状のインペラを用いた送風ファンに比較してより高回転数で駆動することができるので、結果として高風量、高静圧の達成が可能なインペラを提供することができる。

請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明に従属する発明で、インペラの回転軸を中心としボス部の外周側端部を通る仮想円の前進翼部のボス部との接続点における接線と前進翼部の内周側仮想延長線とのなす角度のうち回転方向にとった角度（以下、前進翼部の入口角と称する）を０°〜３８°とするのが好ましく、送風ファンに用いた場合、吸気口より空気を取り込み易いので、より効率よく吸気できるインペラを提供することができる
請求項３記載の発明は、請求項１記載の発明に従属する発明で、インペラの回転軸を中心とし後退翼部の外周側端部を通る仮想円の後退翼部の外周側端部における接線と後退翼部の外周側端部の延長線とのなす角度のうち回転方向にとった角度（以下、後退翼部の出口角と称する）を３２°〜５８°とするのが好ましく、空気が後退翼部の前面を通過してブレード部の先端から離脱し易くなるために、空気の急激な圧力変化を小さくすることができ、送風ファンに用いた場合、ファン騒音を抑制できるインペラを提供することができる。

請求項４記載の発明は、請求項１記載の発明に従属する発明で、インペラの回転軸を中心とし変曲部を通る仮想円と変曲部における仮想円の接線と前進翼部の外周側端部の延長線とのなす角度のうち回転方向にとった角度（以下、前進翼部の出口角と称する。）を６０°〜８４°とするのが好ましく、吸気された空気がブレード部前面の内周側から外周側へ円滑に流れるので、送風ファンに用いた場合、ファン騒音の原因にもなる渦流や乱流も抑制され、その際の空気の急激な圧力変化も小さく、十分な空気をブレード部の先端側に送り出すことができ、風量や静圧を損なうことが少ない。

請求項５記載の発明は、請求項１記載の発明に従属する発明で、インペラの最大外径に応じて、前進翼部と後退翼部との長さの比を１：１．２〜６．８とするのが好ましく、吸気した空気を風量や静圧を損なうことなく円滑にブレード部の先端側へ送り出し、吸気量と排気量のバランスを適切に調整することができ、結果として、より冷却性能に優れたインペラを提供することができる。

請求項６記載の発明は、扁平状のファンケーシングと、ファンケーシングの上壁または底壁のうち少なくともいずれか一方に形成した吸気口と、ファンケーシングの側壁に形成した排気口と、ファンケーシングの内部に配設した請求項１から５いずれか１項に記載のインペラと、インペラの回転駆動部とを備えたことを特徴とする送風ファンで、インペラのブレード部が単純な直線形状や弓形形状ではない前進翼部と後退翼部を備えているので空気を取りこみ易くかつファン騒音を抑制できるだけでなく、吸気された空気がファンケーシングの上壁と底壁及び側壁により方向規制されているので、不要な渦流や乱流を発生させることを少なくすることでファン騒音を抑制し、同一のファン騒音レベルでより高速回転で駆動できるため、結果的に同一のファン騒音レベルで比較して高風量と高静圧である冷却性能に優れた送風ファンを提供することができる。

請求項７記載の発明は、請求項６記載の発明に従属する発明で、ファンケーシングの上壁または底壁の少なくともその一方に形成した吸気口を略円形状に形成して、吸気口の周縁部がインペラの前進翼部と後退翼部とを接続する変曲部または後退翼部に対向するように形成しているので、インペラに結合された回転軸の軸方向の両方向または片方向よりファンケーシング内への吸気量の調整が容易でかつ吸気が円滑に行われ、結果的により高風量で高静圧も達成でき、より冷却性能の高い送風ファンを提供することができる。

以下、本発明の実施例について図面を用いて説明する。

（実施例１）
図１（ａ）は実施例１における送風ファンのインペラの平面図であり、図１（ｂ）は前進翼部の入口角と出口角及び後退翼部の出口角を説明するためのインペラの模式平面図で、ブレード部の回転方向の肉厚中心線を示したものである。

図１（ａ）において、インペラ１は、円筒状のボス部２とその天面部２ｂの下面中央部に固定された回転軸２ａとボス部２の外周面から放射状に伸びる複数のブレード部３より形成されている。ここで、ボス部２の外周面とブレード部３の接続部７において鈍角を形成する側への方向、つまりＸ方向を回転方向とし、ブレード部３は、インペラ１の回転方向Ｘ前方からみて凹状に湾曲した前進翼部４、前進翼部４と後退翼部５をなめらかに接続する変曲部６、及び前進翼部４の外周側端部から延びインペラ１の回転方向Ｘ前方からみて凸状に湾曲した後退翼部５を有している。

また、図１（ｂ）において、前進翼部４の入口角β１、後退翼部５の出口角β２、前進翼部４の出口角β３を示しており、図から明らかなように、前進翼部４の出口角β３は、後退翼部５の入口角と同一のものである。

ここで、前進翼部４の入口角β１とは、インペラ１の回転軸２ａの中心であるＯを中心としボス部２の外周側端部を通る仮想円の前進翼部４のボス部２との接続部７における接線と前進翼部４の内周側仮想延長線とのなす角度のうちインペラ１の回転方向Ｘにとった角度である。

次に、後退翼部５の出口角β２とは、インペラ１の回転軸２aの中心であるＯを中心とし後退翼部５の外周側端部を通る仮想円の後退翼部５の外周側端部における接線と後退翼部５の外周側端部の延長線とのなす角度のうちインペラ１の回転方向Ｘにとった角度である。

さらに、前進翼部４の出口角β３とは、インペラ１の回転軸２ａの中心であるＯを中心とし変曲部６を通る仮想円と変曲部６における仮想円の接線と前進翼部４の外周側端部の延長線とのなす角度のうちインペラ１の回転方向Ｘにとった角度である。

各々のブレード部３は、前進翼部４の入口角β１が０°〜３８°、後退翼部５の出口角β２が３２°〜５８°、前進翼部４の出口角（後退翼部５の入口角）β３が６０°〜８４°となるように形成されている。

また、前進翼部４と後退翼部５の長さの比は、１：１．２〜６．８となる様に形成されている。

以上のように構成された実施例１におけるインペラ１を備えた送風ファン１０について、図２及び図３を用いて説明する。

次に、図２（ａ）は実施例１における送風ファンの斜視図であり、図２（ｂ）は実施例１における送風ファンの内部透視平面図であり、図２（ｃ）は図２（ｂ）の送風ファンのＡＡ’ラインで切断した横断面図であり、図３は実施例１におけるインペラの要部拡大平面図である。

これらの図で、送風ファン１０は、ファンケーシング１１の底壁１１ａと側壁１１ｂとを有し、側壁１１ｂの内側は排気口１５を除いて略円形状に形成された内周面１１ｃで、ケーシングカバー１２はファンケーシング１１の上面に覆設され上壁を形成している。ここで、ファンケーシング１１の底壁１１ａにはその中央部に略円形状の下部吸気口１３が形成され、ケーシングカバー１２の中央部に略円形状の上部吸気口１４が形成され、ファンケーシング１１の側壁１１ｂの所定部には略矩形の排気口１５が形成されている。下部吸気口１３の略中央部に支持部材（図示せず）により支持された保持板１６が配置され、保持板１６の上面にはインペラ１の回転軸２ａを回転自在に軸支する軸受部１７が立設固定され、軸受部１７の周囲にはコイルが巻着されたステータ１８が固定され、ステータ１８に対向してボス部２の内周面に嵌合固定された円筒状マグネット１９が配置され、ステータ１８の下部には回路基板２０が配設されている。

ここで、排気口１５は側壁１１ｂの一つの辺を全て開口してもよく、一つの辺の一部を適宜略矩形に開口して形成してもよい。

ここで、ケーシングカバー１２としては、アルミニウムまたはアルミニウム合金、もしくはステンレス鋼などの熱伝導性のよい金属が用いられ、ファンケーシング１１の底壁１１ａや側壁１１ｂについては樹脂製の扁平状の箱形に形成されたものが用いられる。また、ケーシングカバー１２やファンケーシング１１の底壁１１ａのうち少なくともいずれかの一方にインペラ１の回転軸２ａを略中心とする略円形状や多角形状などの上部吸気口１４または下部吸気口１３が形成され、それぞれの吸気口の周縁部がインペラ１の後退翼部５の中央よりやや中心側の部分に対向するように形成されている。

一方、上部吸気口１４または下部吸気口１３の中央部には、周縁部から延びるリブなどの支持部材（図示せず）で支持された保持板１６が配設され、その保持板１６上にインペラ１の回転駆動部であるモータを構成する回路基板２０やステータ１８、軸受部１７などの部品が搭載され、インペラ１に結合された回転軸２ａはその軸受部１７に軸支される。

以上のように構成された実施例１におけるインペラ１及び送風ファン１０の動作について図面を用いて説明する。

回路基板２０に電力が供給されると、ステータ１８に巻着された各コイルに電流が流れステータ１８に磁力が発生する。円筒状マグネット１９は周方向にＮ極とＳ極が交互に着磁されており、ステータ１８に発生した磁力と引き合ってインペラ１が回転する。このとき、回路基板２０に実装されたホール素子（図示せず）は円筒状マグネット１９のＮ極とＳ極を検出し出力信号を発生する。各コイルに流れる電流をホール素子の出力信号により転流するように制御することで、ステータ１８に発生する磁力の磁極は逐次変わって円筒状マグネット１９のＮ極やＳ極と引き合い、インペラ１は所定のインペラ１の回転方向Ｘに連続的に回転する。インペラ１の回転方向Ｘへの回転により、下部吸気口１３及び上部吸気口１４から外部の空気が吸気される。

また、インペラ１が回転方向Ｘに回転すると、ファンケーシング１１の内部に吸気された空気は、図３に示すように、ブレード部３の内周側の前進翼部４により外周側へ送り出される。このとき、前進翼部４はインペラ１の回転方向Ｘ前方からみて凹状に湾曲しインペラ１の回転方向Ｘの入口角を有しており、空気を受ける前面が窪んでいるので、吸気口から空気を取りこみ易く空気を効率よく吸気できる。そして、前進翼部４と後退翼部５とがゆるやかな変曲部で接続されているので、送風ファン１０に用いた場合、ファン騒音の原因にもなる不要な渦流や乱流も抑制され、吸気された空気がブレード部前面の内周側から外周側へ円滑に流れるので、その際の空気の圧力変化も小さく、十分な空気をブレード部先端側に送り出すことができ、風量や静圧を損なうことが少ない。

さらに、ブレード部３の外周側へ送り出された空気は、後退翼部５によりブレード部３の先端の端面側、すなわちブレード部３の先端とファンケーシング１１の内周面１１ｃとの間に送り出される。このとき、後退翼部５はインペラ１の回転方向Ｘ前方からみて凸状に湾曲し、その後退翼部５の空気の通過する前面が膨らんでいるので、ブレード部３の前面に沿って流れた空気が後退翼部５の前面を通過してブレード部３の先端で離脱しやすくなり、ブレード部３の先端での空気の急激な圧力変化を小さくしてファン騒音を抑制できる。

次に、実施例１における送風ファン１０の冷却性能について図４〜図１１を参照しながら説明する。

図４は、実施例１の送風ファンと従来の送風ファンの風量と静圧との関係を示す風量静圧特性曲線図で、実施例１の送風ファン１０と従来の送風ファンを同一のファン騒音レベルで比較したもので、図５は実施例１の送風ファンにおいて前進翼部の入口角β１を変化させたときの風量との関係を示す特性相関図で、図６は実施例１の送風ファンにおいて前進翼部の入口角β１を変化させたときの静圧との関係を示す特性相関図で、図７は実施例１の送風ファンにおいて後退翼部の出口角β２を変化させたときの風量との関係を示す特性相関図で、図８は実施例１の送風ファンにおいて後退翼部の出口角β２を変化させたときの静圧との関係を示す特性相関図で、図９は実施例１の送風ファンにおいて前進翼部の出口角β３を変化させたときの風量との関係を示す特性相関図で、図１０は実施例１の送風ファンにおいて前進翼部の出口角β３を変化させたときの静圧との関係を示す特性相関図で、図１１は実施例１の送風ファンにおいて前進翼部の長さと後退翼部の長さの比を変化させたときの風量及び静圧との関係を示す特性相関図である。

図４において、Ａは実施例１の送風ファン、Ｂは従来の送風ファンの風量静圧特性曲線であって、同一のファン騒音レベルで比較したものである。実施例１のインペラ１としては、ブレード部３の前進翼部４の入口角β１を１５°、後退翼部５の出口角β２を４０°、前進翼部４の出口角β３を７０°に設定し、ボス部２の外径、インペラ１の外径（インペラ１の回転軸２ａの中心とブレード部３の先端部との直線距離）、送風ファン１０を構成する他のファンケーシング１１、上部吸気口１４、下部吸気口１３、排気口１５などの寸法条件については比較用の従来の送風ファンと同一とし、従来の送風ファンとしては、インペラのブレード部がボス部の外周面に対して接線方向に直線形状となるように形成したものを用いた。

図４は風量静圧特性が改善されていることを示しており、実施例１の送風ファン１０はブレード部３が前進翼部４と後退翼部５を有しているので、前進翼部４における上部吸気口１４または下部吸気口１３からの空気導入のしやすさによる風量の増大効果と、取りこんだ空気を後退翼部５により適度に離脱し易くすることにより空気の急激な圧力変化を小さくして、ファン騒音を低減できることから、従来の送風ファンに比較して高回転数で駆動することができるので、結果として従来の送風ファンに比べ風量や静圧を改善できる。

図５において、Ａ１は前進翼部４の入口角β１を変化させた時の風量との関係を示し、図６において、Ａ２は前進翼部４の入口角β１を変化させた時の静圧との関係を示す。なお、ブレード部３の後退翼部５の出口角β２は４０°に固定し、ブレード部３の前進翼部４の出口角β３は７０°に固定し、インペラ１の回転数は、従来の送風ファンのファン騒音レベルと同一となるようそれぞれのプロットにおいて回転数を調整した。ここで、ボス部２の外径、インペラ１の外径（インペラ１の回転軸２ａの中心とブレード部３の先端部との直線距離）、送風ファン１０を構成する他のファンケーシング１１、上部吸気口１４、下部吸気口１３、排気口１５などについても比較用の従来の送風ファンと同一条件とし、従来の送風ファンとしては、インペラのブレード部がボス部の外周面に対して接線方向に直線形状となるように形成したものを用いた。

従来の送風ファンの測定値は、風量が１３８Ｌ／ｍｉｎで、静圧が１６．２Ｐａであることから、本実施例１の送風ファン１０であれば、風量については、前進翼部４の入口角β１を０°〜４２°とすることで、１３８Ｌ／ｍｉｎを超え最大約１４３Ｌ／ｍｉｎの風量が得られ、静圧については、前進翼部４の入口角β１を０°〜３８°とすることで、１６．２Ｐａを超え最大約１７．６Ｐａの静圧が得られることが分かった。つまり、従来の送風ファンと比較して風量静圧共に同等以上である特性が得られるのは、前進翼部４の入口角β１を０°〜３８°とした場合に、最大で約３％の風量と約２２％程度の静圧を高めることができ、冷却性能に優れることがわかった。

図７において、Ａ３は後退翼部５の出口角β２を変化させた時の風量との関係を示し、図８において、Ａ４は後退翼部５の出口角β２を変化させた時の静圧との関係を示す。なお、ブレード部３の前進翼部４の入口角β１は１０°に、前進翼部４の出口角β３は７０°に固定し、インペラ１の回転数は、従来の送風ファンと同一のファン騒音レベルと同一となるようそれぞれのプロットにおいて回転数を調整した。ここで、ボス部２の外径、インペラ１の外径（インペラ１の回転軸２ａの中心とブレード部３の先端部との直線距離）、送風ファン１０を構成する他のファンケーシング１１、上部吸気口１４、下部吸気口１３、排気口１５などの寸法条件については比較用の従来の送風ファンと同一とし、従来の送風ファンとしては、インペラのブレード部がボス部の外周面に対して接線方向に直線形状となるように形成したものを用いた。

従来の送風ファンの測定値は、風量が１３８Ｌ／ｍｉｎで、静圧が１６．２Ｐａであることから、実施例１の送風ファン１０であれば、風量については、後退翼部５の出口角β２を２９°〜５８°とすることで、１３８Ｌ／ｍｉｎを超え最大約１４４Ｌ／ｍｉｎの風量が得られ、静圧については、後退翼部５の出口角β２を３２°〜５８°とすることで、１６．２Ｐａを超え最大約１８Ｐａの静圧が得られることが分かった。つまり、従来の送風ファンと比較して風量静圧共に同等以上である特性が得られるのは、後退翼部５の出口角β２を３２°〜５８°とした場合で、最大で約４％程度の風量と約１１％程度の静圧を高めることができ、冷却性能に優れることがわかった。

図９において、Ａ５は前進翼部４の出口角β３を変化させた時の風量との関係を示し、図１０においてＡ６は前進翼部４の出口角β３を変化させた時の静圧との関係を示す。なお、ブレード部３の前進翼部４の入口角β１は１０°に固定し、後退翼部５の出口角β２は４０°に固定し、インペラ１の回転数は、従来の送風ファンと同一のファン騒音レベルと同一となるようそれぞれのプロットにおいて回転数を調整した。ここで、ボス部２の外径、インペラ１の外径（インペラ１の回転軸２ａの中心とブレード部３の先端部との直線距離）、送風ファン１０を構成する他のファンケーシング１１、上部吸気口１４、下部吸気口１３、排気口１５などの寸法条件については比較用の従来の送風ファンと同一とし、従来の送風ファンとしては、インペラのブレード部がボス部の外周面に対して接線方向に直線形状となるように形成したものを用いた。

従来の送風ファンの測定値は、風量が１３８Ｌ／ｍｉｎで、静圧が１６．２Ｐａであることから、本実施例１の送風ファン１０であれば、風量については、前進翼部４の出口角β３を６０°〜８４°とすることで、１３８Ｌ／ｍｉｎを超え最大約１４５Ｌ／ｍｉｎの風量が得られ、静圧については、前進翼部４の出口角β３を６０°〜８５°とすることで、１６．２Ｐａを超え最大約１７．７Ｐａの静圧が得られることが分かった。つまり、従来の送風ファンと比較して風量静圧共に同等以上である特性が得られるのは、前進翼部４の出口角β３を６０°〜８４°とした場合に、最大で約５％程度の風量と約９％程度の静圧を高めることができ、冷却性能に優れることがわかった。

ここで、前進翼部４の出口角が６０°より小さくなると前進翼部４が凹状に湾曲した形状ではなくなりしかも変曲部６が形成されなくなるので、特性相関図にプロットしていない。また、逆に前進翼部４の出口角が８４°より大きくなるにつれ前進翼部４がインペラ１の回転方向Ｘに直交するように立ち上がるため、吸気した空気が前進翼部４の回転方向Ｘ側の面内に溜まりがちになりブレード部３の外周側へ空気を円滑に送り出すことができ難くなるばかりでなく、前進翼部４と後退翼部５との間に空気の急激な圧力変化が発生し易くなり、そのことによりファン騒音も増大することになり好ましくない。

また、図１１において、Ａ７とＡ８はブレード部３における前進翼部４と後退翼部５の長さの比、つまり（後退翼部の長さ）／（前進翼部の長さ）を変化させた時の風量と静圧のそれぞれの変化を示す。なお、ブレード部３の前進翼部４の入口角β１は５°に固定し、後退翼部５の出口角β２は４５°に固定し、前進翼部４の出口角β３は６０°に固定し、インペラ１の回転数は、従来の送風ファンのファン騒音レベルと同一となるようそれぞれのプロットにおいて回転数を調整した。

ここで、ボス部２の外径、インペラ１の外径（インペラ１の回転軸２ａの中心とブレード部３の先端部との直線距離）、送風ファン１０を構成する他のファンケーシング１１、上部吸気口１４、下部吸気口１３、排気口１５などの寸法条件については比較用の従来の送風ファンと同一とし、従来の送風ファンとしては、インペラのブレード部がボス部の外周面に対して接線方向に直線形状となるように形成したものを用いた。

従来の送風ファンの測定値は、風量が１３８Ｌ／ｍｉｎで、静圧が１６．２Ｐａであるところから、本実施例１の送風ファン１０であれば、風量については、ブレード部３における前進翼部４と後退翼部５の長さの比、つまり（後退翼部の長さ）／（前進翼部の長さ）を０．９〜６．９とすることで、１３８Ｌ／ｍｉｎを超え最大約１４３．７Ｌ／ｍｉｎの風量が得られ、静圧については、ブレード部３における前進翼部４と後退翼部５の長さの比、つまり（後退翼部の長さ）／（前進翼部の長さ）を１．２〜６．８とすることで、１６．２Ｐａを超え最大約１７．５Ｐａの静圧が得られることが分かった。つまり、従来の送風ファンと比較して風量静圧共に同等以上である特性が得られるのは、ブレード部３における前進翼部４と後退翼部５の長さの比、つまり（後退翼部の長さ）／（前進翼部の長さ）を１．２〜６．８とした場合に、最大で約４％程度の風量と約８％程度の静圧を高めることができ、冷却性能に優れることがわかった。

つまり、本発明のインペラを送風ファンに用いた場合、ファン騒音の原因にもなる吸気口での渦流や乱流を抑制することも可能となり、吸気口でのファン騒音を抑制することができ、特に、（後退翼部の長さ）／（前進翼部の長さ）を１．２以上とすることで、吸気した空気を効率よく遠心方向へ送り出すことができる。また、（後退翼部の長さ）／（前進翼部の長さ）を６．８以下とすることで、吸気口から効率よく空気を吸気することができ、吸気口での渦流を抑制し、低騒音化の効果を得ることができる。従って、（後退翼部の長さ）／（前進翼部の長さ）が１．２より小さくなるにつれて、吸気口より流入する空気が効率よく吸気され易くなる反面、後退翼部５において空気を離脱し難くなり、ブレード部３の先端で空気を離脱するときの急激な圧力変化が大きくなるためにファン騒音が大きくなる傾向があり、好ましくない。また、（後退翼部の長さ）／（前進翼部の長さ）が６．８より大きくなるにつれて、空気が吸気口から効率よく吸気され難くなることによって、風量が損なわれることとなり、それも好ましくない。さらに、ブレード部３の外周側へ送り出される空気量が前進翼部４の前面で吸気する空気量よりも増大する傾向があるため、前進翼部４と後退翼部５との間に空気の急激な圧力変化が発生し易くなり、そのことによりファン騒音も増大することとなり好ましくない。

実施例１におけるインペラ１及びそれを備えた送風ファン１０は上述したように構成されているので、以下のような作用を有する。

前進翼部４がインペラ１の回転方向Ｘ前方からみて凹状に湾曲し、その前進翼部４の空気を受ける前面が窪んでいるので、吸気口から空気を取りこみ易く空気を効率よく吸気できる。また、前進翼部４と後退翼部５とがなめらかな変曲部６で接続されているので、送風ファン１０に用いた場合、ファン騒音の原因にもなる不要な渦流や乱流も抑制され、取りこまれた空気がブレード部３前面の内周側から外周側へ円滑に流れるので、その際の空気の圧力変化も小さく、十分な空気をブレード部１先端側に送り出すことができ、風量や静圧を損なうことが少ない。さらに、後退翼部５がインペラ１の回転方向Ｘ前方からみて凸状に湾曲し、その後退翼部５の空気が通過する前面が膨らんでいるので、ブレード部３の前面に沿って流れた空気が後退翼部５の前面を通過してブレード部３の先端で離脱しやすくなり、ブレード部３の先端での空気の急激な圧力変化を小さくしてファン騒音を抑制できる。

本発明のインペラ及びそれを備えた送風ファンは、筐体の内部に空きスペースが少ない薄型の電子機器に搭載が容易で、特に静音性の要求される情報処理機器、音響機器、または映像機器などに実装される発熱電子部品、またはその発熱電子部品と熱接続された放熱フィンなどの放熱部の冷却に適用できる。

（ａ）実施例１における送風ファンのインペラの平面図、（ｂ）前進翼部の入口角と出口角及び後退翼部の出口角を説明するためのインペラの模式平面図 （ａ）実施例１における送風ファンの斜視図、（ｂ）実施例１における送風ファンの内部透視平面図、（ｃ）図２（ｂ）の送風ファンのＡＡ’ラインで切断した横断面図 実施例１におけるインペラの要部拡大平面図 実施例１の送風ファンと従来の送風ファンの風量と静圧との関係を示す風量静圧特性曲線図 実施例１の送風ファンにおいて前進翼部の入口角β１を変化させたときの風量との関係を示す特性相関図 実施例１の送風ファンにおいて前進翼部の入口角β１を変化させたときの静圧との関係を示す特性相関図 実施例１の送風ファンにおいて後退翼部の出口角β２を変化させたときの風量との関係を示す特性相関図 実施例１の送風ファンにおいて後退翼部の出口角β２を変化させたときの静圧との関係を示す特性相関図 実施例１の送風ファンにおいて前進翼部の出口角β３を変化させたときの風量との関係を示す特性相関図 実施例１の送風ファンにおいて前進翼部の出口角β３を変化させたときの静圧との関係を示す特性相関図 実施例１の送風ファンにおいて前進翼部の長さと後退翼部の長さの比を変化させたときの風量及び静圧との関係を示す特性相関図 従来の送風ファンの分解斜視図

符号の説明

１ インペラ
２ ボス部
２ａ 回転軸
２ｂ 天面部
３ ブレード部
４ 前進翼部
５ 後退翼部
６ 変曲部
７ 接続部
１０ 送風ファン
１１ ファンケーシング
１１ａ 底壁
１１ｂ 側壁
１１ｃ 内周面
１２ ケーシングカバー（ケーシング上壁）
１３ 下部吸気口
１４ 上部吸気口
１５ 排気口
１６ 保持板
１７ 軸受部
１８ ステータ
１９ 円筒状マグネット
２０ 回路基板
Ｏ 回転軸の中心
Ｘ インペラの回転方向
β１ 前進翼部の入口角
β２ 後退翼部の出口角
β３ 前進翼部の出口角（後退翼部の入口角）

Claims (7)

1. 円筒状のボス部と、前記ボス部の外周面から略放射状に延びる複数のブレード部とを備えた遠心型の送風ファンのインペラであって、前記ボス部の外周面と前記ブレード部の接続部において鈍角を形成する側を回転方向とし、前記ブレード部が、前記ボス部の外周面より延び回転方向前方からみて凹状に湾曲し回転方向の入口角を有する前進翼部と、前記前進翼部の外周側端部より延び回転方向前方からみて凸状に湾曲した後退翼部とを備えたことを特徴とするインペラ。
2. 前記インペラの前記前進翼部の入口角を０°〜３８°としたことを特徴とする請求項１記載のインペラ。
3. 前記インペラの前記後退翼部の出口角を３２°〜５８°としたことを特徴とする請求項１記載のインペラ。
4. 前記インペラの前記前進翼部の出口角を６０°〜８４°としたことを特徴とする請求項１記載のインペラ。
5. 前記前進翼部と前記後退翼部の長さの比が１：１．２〜６．８であることを特徴とする請求項１記載のインペラ。
6. 扁平状のファンケーシングと、前記ファンケーシングの上壁または底壁のうち少なくともいずれか一方に形成した吸気口と、前記ファンケーシングの側壁に形成した排気口と、前記ファンケーシングの内部に配設した請求項１から５いずれか１項に記載のインペラと、前記インペラの回転駆動部とを備えたことを特徴とする送風ファン。
7. 前記ファンケーシングの上壁または底壁の少なくともその一方に形成した吸気口を略円形状に形成し、前記吸気口の周縁部が前記インペラの前記前進翼部と前記後退翼部とを接続する変曲部または前記後退翼部に対向するように形成したことを特徴とする請求項６記載の送風ファン。

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