JP2007303333A

JP2007303333A - 二重反転式軸流ファン

Info

Publication number: JP2007303333A
Application number: JP2006131426A
Authority: JP
Inventors: Hirosuke Yoshida; 裕亮吉田
Original assignee: Nidec Corp
Current assignee: Nidec Corp
Priority date: 2006-05-10
Filing date: 2006-05-10
Publication date: 2007-11-22
Also published as: US20080095623A1; US20070264123A1

Abstract

【課題】二重反転式軸流ファンの作動音の特性を向上する。
【解決手段】二重反転式軸流ファンでは、第１軸流ファン２の複数の第１翼２１１の吸気側に複数の第２支持リブ３４が設けられ、排気側に複数の第１支持リブ２４が設けられる。二重反転式軸流ファンでは、複数の第１翼２１１のそれぞれにおいて、第１翼２１１の後縁２１１２の一部が任意の１本の第１支持リブ２４に重なる状態において、当該第１翼２１１の前縁２１１１全体が、いずれの第２支持リブ３４とも重なることなく、２本の第２支持リブ３４の間に位置する。このため、第１翼２１１により導入されるエアと第２支持リブ３４との干渉、および、第１翼２１１から送出されるエアと第１支持リブ２４との干渉が同時に発生することを防止することができ、その結果、二重反転式軸流ファンの作動音の特性を向上することができる。
【選択図】図６

Description

本発明は、二重反転式軸流ファンに関する。

従来より、パーソナルコンピュータやサーバ等の電子機器では、筐体内部の電子部品を冷却するための冷却ファンが設けられており、筐体内部の電子部品の密度上昇に伴って冷却ファンの性能向上が要求されている。特に、サーバ等の比較的大型の電子機器では、静圧が高く、かつ、風量が大きい冷却ファンが求められており、このような冷却ファンの１つとして、特許文献１では、所定の中心軸に沿って２つの軸流ファンを接続した直列ファンが開示されている。特許文献１の直列ファンでは、メインフレームの内部において、第１動翼用のモータを支持する第１サポートと第２動翼用のモータを支持する第２サポートとが、第１動翼と第２動翼との間に配置される。

また、特許文献２および特許文献３は、互いに反対方向に回転する２つのインペラを中心軸方向に配列した二重反転式軸流送風機に関し、当該二重反転式軸流送風機では、第１のモータをケースに固定する３本のウエブと第２のモータをケースに固定する３本のウエブとが、第１のインペラと第２のインペラとの間に配置される。
特開２００２−３４９４７６号公報特開２００４−２７８３７０号公報特開２００４−２７８３７１号公報

ところで、電子機器に使用されるファンモータでは、当該電子機器が使用される作業環境の向上等の観点から、ファンモータの作動音の特性向上が求められている。作動音の特性を評価する基準の１つとして、可聴音域における顕著な離散周波数音の割合を示すプロミネンス・レシオ（prominence ratio）が利用されており、プロミネンス・レシオを低減することにより、作動音の特性を向上することができる。

一方、二重反転式軸流ファン等の直列ファンでは、設計上の都合等により、各軸流ファンのインペラに対して同じ側に当該インペラを支持する支持リブを配置することが要求されることがある。この場合、一のインペラの排気側および吸気側に支持リブが配置されることとなり、当該インペラの回転時にインペラの排気側および吸気側においてエアの流れや圧力の変化が干渉すると、作動音の特性が低下してしまう（すなわち、可聴音域における耳障りな騒音が大きくなってしまう）恐れがある。

本発明は、上記課題に鑑みなされたものであり、二重反転式軸流ファンの作動音の特性を向上することを目的としている。

請求項１に記載の発明は、二重反転式軸流ファンであって、所定の中心軸を中心として放射状に配置された複数の第１翼を有する第１インペラと、前記中心軸を中心として前記第１インペラを回転することにより、前記中心軸方向のエアの流れを発生する第１モータ部と、前記中心軸に沿って前記第１インペラに隣接して配置され、前記中心軸を中心として放射状に配置された複数の第２翼を有する第２インペラと、前記第１インペラとは反対方向に前記第２インペラを回転することにより、前記第１インペラによるエアの流れと同方向のエアの流れを発生する第２モータ部と、前記第１インペラおよび前記第２インペラの外周を囲む筒状のハウジングと、前記第１インペラの前記第２インペラとは反対側において、前記第１モータ部から前記中心軸を中心として放射状に伸びるとともに前記ハウジングに接続されて前記第１モータ部を支持する複数の第１支持リブと、前記第１インペラと前記第２インペラとの間において、前記第２モータ部から前記中心軸を中心として放射状に伸びるとともに前記ハウジングに接続されて前記第２モータ部を支持する複数の第２支持リブとを備え、各第１翼の前記複数の第１支持リブ側のエッジの径方向中央よりも外側の部分が任意の１つの第１支持リブに重なる状態において、前記各第１翼の前記複数の第２支持リブ側のエッジの前記径方向中央よりも外側の部分が前記複数の第２支持リブの間に位置する。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の二重反転式軸流ファンであって、前記各第１翼の前記複数の第１支持リブ側の前記エッジが任意の１つの第１支持リブに重なる状態において、前記各第１翼の前記複数の第２支持リブ側の前記エッジ全体が前記複数の第２支持リブの間に位置する。

請求項３に記載の発明は、二重反転式軸流ファンであって、所定の中心軸を中心として放射状に配置された複数の第１翼を有する第１インペラと、前記中心軸を中心として前記第１インペラを回転することにより、前記中心軸方向のエアの流れを発生する第１モータ部と、前記中心軸に沿って前記第１インペラに隣接して配置され、前記中心軸を中心として放射状に配置された複数の第２翼を有する第２インペラと、前記第１インペラとは反対方向に前記第２インペラを回転することにより、前記第１インペラによるエアの流れと同方向のエアの流れを発生する第２モータ部と、前記第１インペラおよび前記第２インペラの外周を囲む筒状のハウジングと、前記第１インペラの前記第２インペラとは反対側において、前記第１モータ部から前記中心軸を中心として放射状に伸びるとともに前記ハウジングに接続されて前記第１モータ部を支持する複数の第１支持リブと、前記第１インペラと前記第２インペラとの間において、前記第２モータ部から前記中心軸を中心として放射状に伸びるとともに前記ハウジングに接続されて前記第２モータ部を支持する複数の第２支持リブとを備え、前記複数の第１翼のそれぞれの径方向中央よりも外側の部位並びに前記複数の第１支持リブおよび前記複数の第２支持リブを前記中心軸を中心とする任意の径の円筒面により切断した場合に、各第１翼の断面の両端部を前記円筒面に沿って結ぶ線の前記中心軸に対する傾きが、任意の第１支持リブおよび任意の第２支持リブの断面を前記円筒面に沿って結ぶ線の前記中心軸に対する傾きと異なる。

請求項４に記載の発明は、請求項３に記載の二重反転式軸流ファンであって、前記複数の第１翼並びに前記複数の第１支持リブおよび前記複数の第２支持リブを前記中心軸を中心とする任意の径の円筒面により切断した場合に、前記各第１翼の断面の両端部を前記円筒面に沿って結ぶ線の前記中心軸に対する傾きが、任意の第１支持リブおよび任意の第２支持リブの断面を前記円筒面に沿って結ぶ線の前記中心軸に対する傾きと異なる。

請求項５に記載の発明は、請求項１ないし４のいずれかに記載の二重反転式軸流ファンであって、各第１支持リブが、前記複数の第２支持リブの間に位置する。

請求項６に記載の発明は、請求項１ないし５のいずれかに記載の二重反転式軸流ファンであって、前記複数の第１支持リブの本数が、前記複数の第２支持リブの本数と等しい。

請求項７に記載の発明は、請求項１ないし６のいずれかに記載の二重反転式軸流ファンであって、前記複数の第１支持リブが、前記第１インペラの排気側に配置されるとともに前記中心軸から離れるに従って前記第１インペラの回転方向とは反対方向に傾いている。

請求項８に記載の発明は、請求項７に記載の二重反転式軸流ファンであって、前記複数の第２支持リブが、前記第２インペラの排気側に配置されるとともに前記中心軸から離れるに従って前記第２インペラの回転方向とは反対方向に傾いている。

請求項９に記載の発明は、請求項１ないし８のいずれかに記載の二重反転式軸流ファンであって、前記複数の第１支持リブおよび前記複数の第２支持リブがそれぞれ、前記中心軸を中心として等ピッチにて配置される。

請求項１０に記載の発明は、請求項１ないし９のいずれかに記載の二重反転式軸流ファンであって、前記ハウジングが、前記第１インペラの外周を囲むとともに前記複数の第１支持リブが接続される第１ハウジング部材と、前記第２インペラの外周を囲むとともに前記複数の第２支持リブが接続される第２ハウジング部材とを備える。

請求項１および３の発明では、二重反転式軸流ファンの作動音の特性を向上することができる。請求項２、４および５の発明では、二重反転式軸流ファンの作動音の特性をより向上することができる。

請求項６の発明では、二重反転式軸流ファンの作動音の特性を向上するための支持リブの配置を容易に実現することができる。請求項７の発明では、第１軸流ファンの作動音の特性を向上することができる。請求項８の発明では、第２軸流ファンの作動音の特性を向上することができる。

請求項９の発明では、第１モータ部および第２モータ部を安定して支持することができる。請求項１０の発明では、ハウジングを容易に形成することができる。

図１は、本発明の第１の実施の形態に係る二重反転式軸流ファン１を示す斜視図である。図２は、二重反転式軸流ファン１を分解して示す斜視図である。二重反転式軸流ファン１は、例えば、サーバ等の電子機器を空冷するための電動式冷却ファンとして用いられる。図１に示すように、二重反転式軸流ファン１は、図１中の下側に配置される第１軸流ファン２、および、中心軸Ｊ１に沿って第１軸流ファン２に接続された図１中の上側に配置される第２軸流ファン３を備える。第１軸流ファン２および第２軸流ファン３はビス（図示省略）等により互いに対して固定される。

二重反転式軸流ファン１では、第１軸流ファン２および第２軸流ファン３が駆動されると、図１中の上側（すなわち、第２軸流ファン３側）からエアが取り込まれて下側（すなわち、第１軸流ファン２側）へと送出されることにより、中心軸Ｊ１方向のエアの流れが発生する。以下の説明では、中心軸Ｊ１方向において、エアが取り込まれる側である図１中の上側を「吸気側」と呼び、エアが排出される側である図１中の下側を「排気側」と呼ぶ。

図３は、二重反転式軸流ファン１を中心軸Ｊ１を含む平面で切断した縦断面図であり、図４は、第１軸流ファン２を吸気側から見た平面図である。図３および図４に示すように、第１軸流ファン２は、中心軸Ｊ１を中心として放射状に等ピッチにて配置された複数（本実施の形態では、５枚）の第１翼２１１を有する第１インペラ２１、中心軸Ｊ１を中心として第１インペラ２１を図２および図４中における反時計回りに回転することにより中心軸Ｊ１方向のエアの流れ（すなわち、図３中の上側から下側へと向かうエアの流れ）を発生する第１モータ部２２、第１インペラ２１の外周を囲む第１ハウジング２３、および、第１モータ部２２から中心軸Ｊ１を中心として放射状に伸びるとともに第１ハウジング２３に接続されて第１モータ部２２を支持する複数（本実施の形態では、３本）の第１支持リブ２４を備える。

図３に示すように、第１モータ部２２は、固定組立体であるステータ部２２１、および、回転組立体であるロータ部２２２を備え、ロータ部２２２は、後述する軸受機構を介して中心軸Ｊ１を中心にステータ部２２１に対して回転可能に支持される。以下の説明では、便宜上、中心軸Ｊ１に沿ってロータ部２２２側を上側、ステータ部２２１側を下側として説明するが、中心軸Ｊ１は必ずしも重力方向と一致する必要はない。
ステータ部２２１は、平面視において中心軸Ｊ１を中心とする略円環状のベース部２２１１を備え、ベース部２２１１は、図３および図４に示すように、複数の第１支持リブ２４を介して第１ハウジング２３の略円筒状の内側面２３１に固定されてステータ部２２１の各部を保持する。ベース部２２１１は樹脂製であり、同じく樹脂製の複数の第１支持リブ２４および第１ハウジング２３と共に射出成形により形成される。

図３に示すように、ベース部２２１１の中央の開口には、ベース部２２１１から上側（すなわち、ロータ部２２２側）に突出する略円筒状の軸受保持部２２１２が固定されている。軸受保持部２２１２の内側には、軸受機構の一部となる玉軸受２２１３，２２１４が中心軸Ｊ１方向の上部および下部に設けられる。

ステータ部２２１は、また、軸受保持部２２１２の外周に取り付けられる（すなわち、軸受保持部２２１２の周囲にてベース部２２１１に取り付けられる）電機子２２１５、および、電機子２２１５の下側に取り付けられるとともに電機子２２１５に電気的に接続されて電機子２２１５を制御する略円環板状の回路基板２２１６をさらに備える。回路基板２２１６は、複数のリード線を束ねたリード線群を介して二重反転式軸流ファン１の外部に設けられた外部電源に接続される。なお、図３では、リード線群および外部電極の図示は省略している。

ロータ部２２２は、中心軸Ｊ１を中心とする略有蓋円筒状であって磁性を有する金属製のヨーク２２２１、ヨーク２２２１の側壁部の内側（すなわち、内側面）に固定されて電機子２２１５と対向する略円筒状の界磁用磁石２２２２、および、ヨーク２２２１の蓋部から下向きに突出するシャフト２２２３を備える。

シャフト２２２３は、軸受保持部２２１２に挿入されて玉軸受２２１３，２２１４により回転可能に支持される。第１軸流ファン２では、シャフト２２２３および玉軸受２２１３，２２１４が、中心軸Ｊ１を中心にヨーク２２２１をベース部２２１１に対して回転可能に支持する軸受機構の役割を果たす。

第１インペラ２１は、第１モータ部２２のヨーク２２２１の外側を覆う略有蓋円筒状のハブ２１２、および、ハブ２１２の側壁部の外側（すなわち、外側面）から放射状に伸びる複数の第１翼２１１を備える。ハブ２１２は樹脂製であり、同じく樹脂製の第１翼２１１と共に射出成形により形成される。

第１軸流ファン２では、第１モータ部２２の回路基板２２１６を介して電機子２２１５に供給される駆動電流が制御されて電機子２２１５と界磁用磁石２２２２との間で中心軸Ｊ１を中心とするトルクが発生することにより、ロータ部２２２に取り付けられた第１インペラ２１の複数の第１翼２１１が、中心軸Ｊ１を中心として図４中における反時計回りに回転する。これにより、図３中の上側（すなわち、第２軸流ファン３側）からエアが取り込まれて下側（すなわち、第１支持リブ２４側）へと送出される。

第１軸流ファン２の第１インペラ２１では、図２に示すように、各第１翼２１１のハブ２１２の外側面上のエッジ（すなわち、第１翼２１１とハブ２１２の外側面との境界線）が中心軸Ｊ１に対して傾斜しており、中心軸Ｊ１方向において吸気側から排気側へと（図２中における上側から下側へと）向かうに従って、中心軸Ｊ１を中心とする周方向において第１インペラ２１の回転方向とは反対方向に向かう。換言すれば、中心軸Ｊ１を中心とする周方向において、図４に示す各第１翼２１１の吸気側のエッジ（以下、「前縁」という。）２１１１は、排気側のエッジ（以下、「後縁」という。）２１１２よりも第１インペラ２１の回転方向（すなわち、図４中における反時計回り）側に位置する。

第１軸流ファン２では、第１インペラ２１の排気側に配置される複数の第１支持リブ２４が、図４に示すように、中心軸Ｊ１を中心として等ピッチにて配置される。すなわち、第１支持リブ２４と第１モータ部２２との接続位置、および、第１支持リブ２４と第１ハウジング２３との接続位置が、共に中心軸Ｊ１を中心として等ピッチとなっている。また、複数の第１支持リブ２４のそれぞれは、中心軸Ｊ１から離れるに従って第１インペラ２１の回転方向とは反対方向に傾いている。

図５は、第２軸流ファン３を吸気側から見た平面図である。図３および図５に示すように、第２軸流ファン３は、中心軸Ｊ１に沿って第１インペラ２１に隣接して配置される第２インペラ３１を備え、第２インペラ３１は、中心軸Ｊ１を中心として放射状に等ピッチにて配置された複数（本実施の形態では、７枚）の第２翼３１１を有する。

第２軸流ファン３は、また、中心軸Ｊ１を中心として第２インペラ３１を第１インペラ２１とは反対方向（すなわち、図２および図５中における時計回り）に回転することにより第１インペラ２１によるエアの流れと同方向のエアの流れ（すなわち、図３中の上側から下側へと向かう中心軸Ｊ１方向のエアの流れ）を発生する第２モータ部３２、第２インペラ３１の外周を囲む第２ハウジング３３、および、第１インペラ２１と第２インペラ３１との間において第２モータ部３２から中心軸Ｊ１を中心として放射状に伸びるとともに第２ハウジング３３に接続されて第２モータ部３２を支持する複数（本実施の形態では、３本）の第２支持リブ３４を備える。本実施の形態では、第２支持リブ３４の本数が第１支持リブ２４（図４参照）の本数と等しくされる。

図３に示すように、第２モータ部３２の構成は第１モータ部２２の構成と同様であり、ステータ部３２１、および、ステータ部３２１の上側（すなわち、吸気側）に配置されてステータ部３２１に対して回転可能に支持されるロータ部３２２を備える。

ステータ部３２１は、複数の第２支持リブ３４を介して第２ハウジング３３の略円筒状の内側面３３１に固定されてステータ部３２１の各部を保持するベース部３２１１、玉軸受３２１３，３２１４が内側に設けられる略円筒状の軸受保持部３２１２、軸受保持部３２１２の外周に取り付けられる電機子３２１５、および、電機子３２１５の下側に取り付けられるとともに電機子３２１５に電気的に接続されて電機子３２１５を制御する略円環板状の回路基板３２１６を備える。

ベース部３２１１は樹脂製であり、同じく樹脂製の複数の第２支持リブ３４および第２ハウジング３３と共に射出成形により形成される。回路基板３２１６は、複数のリード線を束ねたリード線群を介して二重反転式軸流ファン１の外部に設けられた外部電源に接続される。

ロータ部３２２は、金属製のヨーク３２２１、ヨーク３２２１の内側面に固定される界磁用磁石３２２２、および、ヨーク２２２１から下向きに突出するシャフト３２２３を備える。シャフト３２２３は、軸受保持部３２１２内において玉軸受３２１３，３２１４により回転可能に支持される。第２軸流ファン３では、シャフト３２２３および玉軸受３２１３，３２１４が、中心軸Ｊ１を中心にヨーク３２２１をベース部３２１１に対して回転可能に支持する軸受機構の役割を果たす。

第２インペラ３１は、第２モータ部３２のヨーク３２２１の外側を覆う略有蓋円筒状のハブ３１２、および、ハブ３１２の外側面から放射状に伸びる複数の第２翼３１１を備える。ハブ３１２は樹脂製であり、同じく樹脂製の第２翼３１１と共に射出成形により形成される。

第２軸流ファン３では、第２モータ部３２が駆動されて第２インペラ３１の複数の第２翼３１１が中心軸Ｊ１を中心として図５中における時計回りに回転することにより、図３中の上側（すなわち、第２モータ部３２のロータ部３２２側）からエアが取り込まれて下側（すなわち、第２支持リブ３４および第１軸流ファン２側）へと送出される。

図２に示すように、第２軸流ファン３の第２インペラ３１では、第１インペラ２１と同様に、各第２翼３１１のハブ３１２の外側面上のエッジが中心軸Ｊ１に対して傾斜しており、中心軸Ｊ１方向において吸気側から排気側へと向かうに従って、中心軸Ｊ１を中心とする周方向において第２インペラ３１の回転方向とは反対方向に向かう。換言すれば、中心軸Ｊ１を中心とする周方向において、図５に示す各第２翼３１１の吸気側のエッジである前縁３１１１は、排気側のエッジである後縁３１１２よりも第２インペラ３１の回転方向（すなわち、図５中における時計回り）側に位置する。

第２軸流ファン３では、第１軸流ファン２と同様に、第２インペラ３１の排気側に配置される複数の第２支持リブ３４が、図５に示すように、中心軸Ｊ１を中心として等ピッチにて配置される。また、複数の第２支持リブ３４のそれぞれは、中心軸Ｊ１から離れるに従って第２インペラ３１の回転方向とは反対方向に傾いている。

図６は、第１軸流ファン２を吸気側（すなわち、第２軸流ファン３側）から見た平面図である。図６では、中心軸Ｊ１方向において第１支持リブ２４との間に第１インペラ２１を挟む第２軸流ファン３の第２支持リブ３４も二点鎖線にて併せて描いている。図６に示すように、二重反転式軸流ファン１では、各第１支持リブ２４の全体が、中心軸Ｊ１方向において（すなわち、平面視において）いずれの第２支持リブ３４とも重なることなく、２本の第２支持リブ３４の間に位置する。

図６では、破線１１１にて囲むように、５枚の第１翼２１１のうち、図６中の最も下側（紙面上における下側）の１枚の第１翼２１１（以下、他の第１翼２１１と区別するために、「第１翼２１１ａ」という。）の後縁２１１２（すなわち、第１支持リブ２４側のエッジ）の一部が、中心軸Ｊ１方向において（すなわち、平面視において）１本の第１支持リブ２４に重なった状態を描いている。図６に示すように、第１翼２１１ａでは、後縁２１１２の一部が第１支持リブ２４に重なった状態において、前縁２１１１（すなわち、第２支持リブ３４側のエッジ）の全体が、中心軸Ｊ１方向においていずれの第２支持リブ３４とも重なることなく、２本の第２支持リブ３４の間に位置する。

二重反転式軸流ファン１では、第１翼２１１、第１支持リブ２４および第２支持リブ３４が中心軸Ｊ１を中心として等ピッチに配置されているため、複数の第１翼２１１のそれぞれにおいて、第１翼２１１の後縁２１１２の一部が任意の１本の第１支持リブ２４に重なる状態において、当該第１翼２１１の前縁２１１１全体が、いずれの第２支持リブ３４とも重なることなく、２本の第２支持リブ３４の間に位置する。

このため、第１翼２１１により導入されるエアと第２支持リブ３４との干渉、および、第１翼２１１から送出されるエアと第１支持リブ２４との干渉が同時に発生することを防止することができ、その結果、二重反転式軸流ファン１の作動音の特性を向上することができる。二重反転式軸流ファン１では、特に、作動音の特性を評価する基準の１つである、可聴音域における顕著な離散周波数音の割合を示すプロミネンス・レシオ（prominence ratio）を大きく低減することができる。

図７は、二重反転式軸流ファン１の第１翼２１１、第１支持リブ２４および第２支持リブ３４を、中心軸Ｊ１を中心とする所定の径の円筒面１００（図６中において、一点鎖線にて示す。）により切断した断面を、当該円筒面１００の一部を周方向に展開した状態にて示す断面図である。図７では、中心軸Ｊ１方向も符号Ｊ１１を付して併せて描いている。

図７では、円筒面１００上において、第１翼２１１ａの断面の前縁２１１１および後縁２１１２（すなわち、両端部）を円筒面１００に沿って結ぶ線１０１を破線にて描いており、線１０１の中心軸Ｊ１（の方向Ｊ１１）に対する傾きをθ１とする。また、図７では、第１翼２１１ａの後縁２１１２に最も近接する１本の第１支持リブ２４の断面と、第１翼２１１ａの前縁２１１１に最も近接する１本の第２支持リブ３４の断面とを円筒面１００に沿って結ぶ線１０２も破線にて描いており、線１０２の中心軸Ｊ１に対する傾きをθ２とする。

図７に示すように、円筒面１００上では、線１０１および線１０２の中心軸Ｊ１に対する傾きθ１，θ２が互いに異なる。したがって、線１０１の傾きθ１は、円筒面１００上における任意の第１支持リブ２４の断面と任意の第２支持リブ３４の断面とを円筒面１００に沿って結ぶ線の中心軸Ｊ１に対する傾きと異なる。二重反転式軸流ファン１では、円筒面１００の径を、第１インペラ２１のハブ２１２（図６参照）の外径から第１インペラ２１の外径までの間で任意に変更した場合であっても、第１翼２１１ａの両端部を結ぶ線の傾きは、任意の第１支持リブ２４の断面と任意の第２支持リブ３４の断面とを円筒面１００に沿って結ぶ線の中心軸Ｊ１に対する傾きと異なる。

二重反転式軸流ファン１では、複数の第１翼２１１の中心軸Ｊ１に対する傾斜が等しく、さらに、第１翼２１１、第１支持リブ２４および第２支持リブ３４が中心軸Ｊ１を中心として等ピッチに配置されている。このため、複数の第１翼２１１並びに複数の第１支持リブ２４および複数の第２支持リブ３４を中心軸Ｊ１を中心とする任意の径の円筒面により切断した場合に、各第１翼２１１の断面の両端部を当該円筒面に沿って結ぶ線の中心軸Ｊ１に対する傾きが、任意の第１支持リブ２４の断面および任意の第２支持リブ３４の断面を当該円筒面に沿って結ぶ線の中心軸Ｊ１に対する傾きと異なる。換言すれば、二重反転式軸流ファン１では、各第１翼２１１の両端部を結ぶ線を延長した延長線上に、第１支持リブ２４および第２支持リブ３４が同時に存在することはない。

その結果、第１翼２１１により導入されるエアと第２支持リブ３４との干渉、および、第１翼２１１から送出されるエアと第１支持リブ２４との干渉が同時に発生することを防止することができ、二重反転式軸流ファン１の作動音の特性を向上する（特に、プロミネンス・レシオを大きく低減する）ことができる。

以上に説明したように、二重反転式軸流ファン１では、吸気側および排気側に第２支持リブ３４および第１支持リブ２４が配置された第１インペラ２１において、各第１翼２１１の前縁２１１１および後縁２１１２が同時に第２支持リブ３４および第１支持リブ２４に重なること防止し、また、第１翼２１１の傾きと第１支持リブ２４と第２支持リブ３４とを結ぶ線の傾きとを異ならせることにより、作動音の特性を向上することができる。さらに、各第１支持リブ２４が第２支持リブ３４と重なることを防止することにより、二重反転式軸流ファン１の作動音の特性をより向上することができる。

二重反転式軸流ファン１では、第１支持リブ２４の本数と第２支持リブ３４の本数とを等しくすることにより、第１翼２１１と第１支持リブ２４および第２支持リブ３４との上記位置関係、すなわち、二重反転式軸流ファン１の作動音の特性を向上するための支持リブの配置を容易に実現することができる。

第１軸流ファン２では、第１インペラ２１の排気側に配置される第１支持リブ２４が、中心軸Ｊ１から離れるに従って第１インペラ２１の回転方向とは反対方向に傾いているため、第１インペラ２１から送出されるエアと第１支持リブ２４との干渉をより低減することができ、第１軸流ファン２の作動音の特性をより向上することができる。また、各第１支持リブ２４が第１インペラ２１の回転方向に凸状となるように湾曲していることにより、第１軸流ファン２の作動音の特性をさらに向上することができる。

第２軸流ファン３では、第１軸流ファン２と同様に、第２インペラ３１の排気側に配置される第２支持リブ３４が、中心軸Ｊ１から離れるに従って第２インペラ３１の回転方向とは反対方向に傾いているため、第２インペラ３１から送出されるエアと第２支持リブ３４との干渉をより低減することができ、第２軸流ファン３の作動音の特性をより向上することができる。また、各第２支持リブ３４が第２インペラ３１の回転方向に凸状となるように湾曲していることにより、第２軸流ファン３の作動音の特性をさらに向上することができる。

第１軸流ファン２および第２軸流ファン３では、第１支持リブ２４および第２支持リブ３４の上記傾きにより、第１インペラ２１および第２インペラ３１から送出されるエアの中心軸Ｊ１から離れる方向への広がりを抑制することができ、二重反転式軸流ファン１の送風効率を向上することもできる。

第１軸流ファン２では、複数の第１支持リブ２４が中心軸Ｊ１を中心として等ピッチにて配置されることにより、第１モータ部２２を安定して支持することができる。また、第２軸流ファン３では、複数の第２支持リブ３４が中心軸Ｊ１を中心として等ピッチにて配置されることにより、第２モータ部３２を安定して支持することができる。

二重反転式軸流ファン１では、個別に形成された第１ハウジング２３および第２ハウジング３３が互いに固定されることにより、第１インペラ２１および第２インペラ３１の外周を囲む筒状のハウジングが形成される。このように、個別に形成された２つのハウジング部材を互いに固定することにより、二重反転式軸流ファン１のハウジングを容易に形成することができるとともに、第１インペラ２１および第２インペラ３１、並びに、第１モータ部２２および第２モータ部３２のハウジングへの取り付けを容易とすることができる。

次に、本発明の第２の実施の形態に係る二重反転式軸流ファンについて説明する。第２の実施の形態に係る二重反転式軸流ファンの構成は、図１ないし図５に示す二重反転式軸流ファン１と同様であり、以下の説明において同符号を付す。第２の実施の形態に係る二重反転式軸流ファンでは、第１支持リブ２４の第２支持リブ３４に対する相対位置のみが異なる。

図８は、第２の実施の形態に係る二重反転式軸流ファンの第１軸流ファン２を吸気側から見た平面図である。図８では、図６と同様に、中心軸Ｊ１方向において第１支持リブ２４との間に第１インペラ２１を挟む第２軸流ファンの第２支持リブ３４も二点鎖線にて併せて描いている。図８では、破線１１２にて囲むように第１翼２１１ａの後縁２１１２（すなわち、第１支持リブ２４側のエッジ）の径方向中央よりも外側の部位が、中心軸Ｊ１方向において（すなわち、平面視において）１本の第１支持リブ２４に重なった状態を描いている。

図８に示すように、第１翼２１１ａでは、後縁２１１２の径方向中央よりも外側の部位が第１支持リブ２４に重なった状態において、前縁２１１１（すなわち、第２支持リブ３４側のエッジ）の径方向中央よりも内側の部位は、破線１１３にて囲むように１本の第２支持リブ３４と重なっているが、前縁２１１１の径方向中央よりも外側の部位は、中心軸Ｊ１方向においていずれの第２支持リブ３４とも重なることなく、２本の第２支持リブ３４の間に位置する。

第２の実施の形態に係る二重反転式軸流ファンでは、第１の実施の形態と同様に、第１翼２１１、第１支持リブ２４および第２支持リブ３４が中心軸Ｊ１を中心として等ピッチに配置されているため、複数の第１翼２１１のそれぞれにおいて、第１翼２１１の後縁２１１２の径方向中央よりも外側の部位が任意の１本の第１支持リブ２４に重なる状態において、当該第１翼２１１の前縁２１１１の径方向中央よりも外側の部位が、いずれの第２支持リブ３４とも重なることなく、２本の第２支持リブ３４の間に位置する。

このため、第１翼２１１の径方向中央よりも外側において、第１翼２１１により導入されるエアと第２支持リブ３４との干渉、および、第１翼２１１から送出されるエアと第１支持リブ２４との干渉が同時に発生することを防止することができる。二重反転式軸流ファンでは、第１翼２１１の径方向中央よりも外側におけるエアの流速が、径方向中央よりも内側（すなわち、中心軸Ｊ１側）におけるエアの流速よりも大きい。従って、第１翼２１１の径方向中央よりも外側において、第１翼２１１の吸気側および排気側におけるエアと支持リブとの干渉の同時発生を防止することにより、二重反転式軸流ファンの作動音の特性を向上する（特に、プロミネンス・レシオを大きく低減する）ことができる。

図８に示すように、第２の実施の形態に係る二重反転式軸流ファンでは、第１の実施の形態と同様に、各第１支持リブ２４の全体が、中心軸Ｊ１方向において（すなわち、平面視において）いずれの第２支持リブ３４とも重なることなく、２本の第２支持リブ３４の間に位置する。このため、二重反転式軸流ファンの作動音の特性をより向上することができる。

図９は、第２の実施の形態に係る二重反転式軸流ファンの第１翼２１１、第１支持リブ２４および第２支持リブ３４を、中心軸Ｊ１を中心とする所定の径の円筒面１００ａ（図８中において、一点鎖線にて示す。）により切断した断面を、当該円筒面１００ａの一部を周方向に展開した状態にて示す断面図である。円筒面１００ａは、第１翼２１１の径方向中央よりも外側に位置する。図９では、中心軸Ｊ１の方向も符号Ｊ１１を付して併せて描いている。

図９に示すように、円筒面１００ａ上では、第１翼２１１ａの断面の前縁２１１１および後縁２１１２（すなわち、両端部）を円筒面１００ａに沿って結ぶ線１０１、および、第１翼２１１ａの後縁２１１２に最も近接する１本の第１支持リブ２４の断面と第１翼２１１ａの前縁２１１１に最も近接する１本の第２支持リブ３４の断面とを円筒面１００ａに沿って結ぶ線１０２の中心軸Ｊ１に対する傾きθ１，θ２が互いに異なる。

したがって、線１０１の傾きθ１は、円筒面１００ａ上における任意の第１支持リブ２４の断面と任意の第２支持リブ３４の断面とを円筒面１００ａに沿って結ぶ線の中心軸Ｊ１に対する傾きと異なる。第２の実施の形態に係る二重反転式軸流ファンでは、円筒面１００ａの径を、第１翼２１１の径方向中央を通る円周の径から第１インペラ２１の外径までの間で任意に変更した場合であっても、第１翼２１１ａの両端部を結ぶ線の傾きは、任意の第１支持リブ２４の断面と任意の第２支持リブ３４の断面とを円筒面１００ａに沿って結ぶ線の中心軸Ｊ１に対する傾きと異なる。

第２の実施の形態に係る二重反転式軸流ファンでは、第１の実施の形態と同様に、複数の第１翼２１１の中心軸Ｊ１に対する傾斜が等しく、さらに、第１翼２１１、第１支持リブ２４および第２支持リブ３４が中心軸Ｊ１を中心として等ピッチに配置されている。このため、複数の第１翼２１１のそれぞれの径方向中央よりも外側の部位、並びに、複数の第１支持リブ２４および複数の第２支持リブ３４を中心軸Ｊ１を中心とする任意の径の円筒面により切断した場合に、各第１翼２１１の断面の両端部を当該円筒面に沿って結ぶ線の中心軸Ｊ１に対する傾きが、任意の第１支持リブ２４の断面および任意の第２支持リブ３４の断面を当該円筒面に沿って結ぶ線の中心軸Ｊ１に対する傾きと異なる。換言すれば、第２の実施の形態に係る二重反転式軸流ファンでは、第１翼２１１の径方向中央よりもの外側において、各第１翼２１１の両端部を結ぶ線を延長した延長線上に、第１支持リブ２４および第２支持リブ３４が同時に存在することはない。

その結果、第１翼２１１により導入されるエアと第２支持リブ３４との干渉、および、第１翼２１１から送出されるエアと第１支持リブ２４との干渉が、第１翼２１１の径方向中央よりも外側において同時に発生することを防止することができ、二重反転式軸流ファンの作動音の特性を向上する（特に、プロミネンス・レシオを大きく低減する）ことができる。

二重反転式軸流ファンでは、作動音の特性をより確実に、かつ、より一層向上するという観点からは、第１の実施の形態に係る二重反転式軸流ファン１のように、第１翼２１１の後縁２１１２の一部が任意の１本の第１支持リブ２４に重なる状態において、当該第１翼２１１の前縁２１１１全体が第２支持リブ３４の間に位置することが好ましく、また、中心軸Ｊ１を中心とする任意の径の円筒面上において、第１翼２１１の断面の両端部を結ぶ線の中心軸Ｊ１に対する傾きが、任意の第１支持リブ２４の断面および任意の第２支持リブ３４の断面を結ぶ線の中心軸Ｊ１に対する傾きと異なることが好ましい。

ただし、装置構造の制限等により、第１支持リブ２４の第２支持リブ３４に対する相対位置を第１の実施の形態と同様の位置とすることができない場合であっても、第２の実施の形態に係る二重反転式軸流ファンのように、第１翼２１１の径方向中央よりも外側において、第１支持リブ２４と第２支持リブ３４とが１枚の第１翼２１１の前縁２１１１および後縁２１１２と重なることを防止し、また、第１翼２１１の傾きを第１支持リブ２４と第２支持リブ３４とを結ぶ線の傾きと異ならせることにより、第２軸流ファン３の作動音の特性を十分に向上することができる。

以上、本発明の実施の形態について説明してきたが、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、様々な変更が可能である。

上記実施の形態に係る二重反転式軸流ファンでは、中心軸Ｊ１を中心とする円筒面における第１支持リブ２４および第２支持リブ３４の断面形状は略三角形とされるが、両支持リブの断面はそれぞれ他の形状とされてもよい。例えば、第１支持リブ２４および第２支持リブ３４の断面形状が翼型とされ、第１支持リブ２４および第２支持リブ３４が、第１インペラ２１および第２インペラ３１から送出されるエアの中心軸Ｊ１から離れる方向への広がりをより一層抑制する静翼の役割を兼ね備えてもよい。

第１支持リブ２４および第２支持リブ３４の本数は必ずしも等しくされる必要はなく、例えば、４本の第１支持リブ２４が第１軸流ファン２に設けられ、３本の第２支持リブ３４が第２軸流ファン３に設けられてもよい。

上記実施の形態に係る二重反転式軸流ファンでは、第１ハウジング２３および第２ハウジング３３が互いに固定されることにより、第１ハウジング２３および第２ハウジング３３を備えるハウジングが形成されるが、当該ハウジングは、必要に応じて一体物として形成されてもよい。

二重反転式軸流ファンでは、第１インペラ２１および第２インペラ３１において第１翼２１１および第２翼３１１の翼型や配置、回転方向等が変更されることにより、図３中の下側（すなわち、第１軸流ファン２の第１支持リブ２４側）からエアが取り込まれて上側（すなわち、第２軸流ファン３の第２モータ部３２側）からエアが送出されてもよい。

第１の実施の形態に係る二重反転式軸流ファンの斜視図である。二重反転式軸流ファンの分解斜視図である。二重反転式軸流ファンの縦断面図である。第１軸流ファンの平面図である。第２軸流ファンの平面図である。第１軸流ファンの平面図である。第１翼、第１支持リブおよび第２支持リブの断面図である。第２の実施の形態に係る第１軸流ファンの平面図である。第１翼、第１支持リブおよび第２支持リブの断面図である。

符号の説明

１二重反転式軸流ファン
２第１軸流ファン
３第２軸流ファン
２１第１インペラ
２２第１モータ部
２３第１ハウジング
２４第１支持リブ
３１第２インペラ
３２第２モータ部
３３第２ハウジング
３４第２支持リブ
１００，１００ａ円筒面
１０１，１０２線
２１１，２１１ａ第１翼
３１１第２翼
２１１１前縁
２１１２後縁
Ｊ１中心軸

Claims

二重反転式軸流ファンであって、
所定の中心軸を中心として放射状に配置された複数の第１翼を有する第１インペラと、
前記中心軸を中心として前記第１インペラを回転することにより、前記中心軸方向のエアの流れを発生する第１モータ部と、
前記中心軸に沿って前記第１インペラに隣接して配置され、前記中心軸を中心として放射状に配置された複数の第２翼を有する第２インペラと、
前記第１インペラとは反対方向に前記第２インペラを回転することにより、前記第１インペラによるエアの流れと同方向のエアの流れを発生する第２モータ部と、
前記第１インペラおよび前記第２インペラの外周を囲む筒状のハウジングと、
前記第１インペラの前記第２インペラとは反対側において、前記第１モータ部から前記中心軸を中心として放射状に伸びるとともに前記ハウジングに接続されて前記第１モータ部を支持する複数の第１支持リブと、
前記第１インペラと前記第２インペラとの間において、前記第２モータ部から前記中心軸を中心として放射状に伸びるとともに前記ハウジングに接続されて前記第２モータ部を支持する複数の第２支持リブと、
を備え、
各第１翼の前記複数の第１支持リブ側のエッジの径方向中央よりも外側の部分が任意の１つの第１支持リブに重なる状態において、前記各第１翼の前記複数の第２支持リブ側のエッジの前記径方向中央よりも外側の部分が前記複数の第２支持リブの間に位置することを特徴とする二重反転式軸流ファン。
請求項１に記載の二重反転式軸流ファンであって、
前記各第１翼の前記複数の第１支持リブ側の前記エッジが任意の１つの第１支持リブに重なる状態において、前記各第１翼の前記複数の第２支持リブ側の前記エッジ全体が前記複数の第２支持リブの間に位置することを特徴とする二重反転式軸流ファン。
二重反転式軸流ファンであって、
所定の中心軸を中心として放射状に配置された複数の第１翼を有する第１インペラと、
前記中心軸を中心として前記第１インペラを回転することにより、前記中心軸方向のエアの流れを発生する第１モータ部と、
前記中心軸に沿って前記第１インペラに隣接して配置され、前記中心軸を中心として放射状に配置された複数の第２翼を有する第２インペラと、
前記第１インペラとは反対方向に前記第２インペラを回転することにより、前記第１インペラによるエアの流れと同方向のエアの流れを発生する第２モータ部と、
前記第１インペラおよび前記第２インペラの外周を囲む筒状のハウジングと、
前記第１インペラの前記第２インペラとは反対側において、前記第１モータ部から前記中心軸を中心として放射状に伸びるとともに前記ハウジングに接続されて前記第１モータ部を支持する複数の第１支持リブと、
前記第１インペラと前記第２インペラとの間において、前記第２モータ部から前記中心軸を中心として放射状に伸びるとともに前記ハウジングに接続されて前記第２モータ部を支持する複数の第２支持リブと、
を備え、
前記複数の第１翼のそれぞれの径方向中央よりも外側の部位並びに前記複数の第１支持リブおよび前記複数の第２支持リブを前記中心軸を中心とする任意の径の円筒面により切断した場合に、各第１翼の断面の両端部を前記円筒面に沿って結ぶ線の前記中心軸に対する傾きが、任意の第１支持リブおよび任意の第２支持リブの断面を前記円筒面に沿って結ぶ線の前記中心軸に対する傾きと異なることを特徴とする二重反転式軸流ファン。
請求項３に記載の二重反転式軸流ファンであって、
前記複数の第１翼並びに前記複数の第１支持リブおよび前記複数の第２支持リブを前記中心軸を中心とする任意の径の円筒面により切断した場合に、前記各第１翼の断面の両端部を前記円筒面に沿って結ぶ線の前記中心軸に対する傾きが、任意の第１支持リブおよび任意の第２支持リブの断面を前記円筒面に沿って結ぶ線の前記中心軸に対する傾きと異なることを特徴とする二重反転式軸流ファン。
請求項１ないし４のいずれかに記載の二重反転式軸流ファンであって、
各第１支持リブが、前記複数の第２支持リブの間に位置することを特徴とする二重反転式軸流ファン。
請求項１ないし５のいずれかに記載の二重反転式軸流ファンであって、
前記複数の第１支持リブの本数が、前記複数の第２支持リブの本数と等しいことを特徴とする二重反転式軸流ファン。
請求項１ないし６のいずれかに記載の二重反転式軸流ファンであって、
前記複数の第１支持リブが、前記第１インペラの排気側に配置されるとともに前記中心軸から離れるに従って前記第１インペラの回転方向とは反対方向に傾いていることを特徴とする二重反転式軸流ファン。
請求項７に記載の二重反転式軸流ファンであって、
前記複数の第２支持リブが、前記第２インペラの排気側に配置されるとともに前記中心軸から離れるに従って前記第２インペラの回転方向とは反対方向に傾いていることを特徴とする二重反転式軸流ファン。
請求項１ないし８のいずれかに記載の二重反転式軸流ファンであって、
前記複数の第１支持リブおよび前記複数の第２支持リブがそれぞれ、前記中心軸を中心として等ピッチにて配置されることを特徴とする二重反転式軸流ファン。
請求項１ないし９のいずれかに記載の二重反転式軸流ファンであって、
前記ハウジングが、
前記第１インペラの外周を囲むとともに前記複数の第１支持リブが接続される第１ハウジング部材と、
前記第２インペラの外周を囲むとともに前記複数の第２支持リブが接続される第２ハウジング部材と、
を備えることを特徴とする二重反転式軸流ファン。