JP2007303340A - 送風装置及び羽根車 - Google Patents

Abstract

【課題】風量特性を向上させ、かつ、騒音を低減することができる送風装置及びこれに搭載される羽根車を提供すること。
【解決手段】送風装置１０は、ケーシング２と、このケーシング２内に配置された羽根車３と、羽根車３を回転駆動するモータ４とを備えている。各羽根５の上端部５ａの内周側に傾斜部５ｂが設けられ、さらに、ボス部６に傾斜面６ａが設けられている。これにより、従来のような乱流渦の発生を防止し、騒音を低減することができる。また、乱流渦が発生しないので、空気の流通抵抗が下がり、風量特性を向上させることができる。
【選択図】図２

Description

本発明は、主に冷却用に用いられ、電子機器に搭載される送風装置及びこれに搭載される羽根車に関する。

従来において、多翼送風機に搭載される羽根車は、一般的に、円板状の主板の外周縁に設けられた複数の翼を備えている（例えば、特許文献１参照。）。さらに、この特許文献１の羽根車の複数の翼は、主板側から側板側に延びるにしたがって、その翼弦長が階段状に小さくなる形状を有している。このような構成により、翼の回転方向の後方側に生じる気体流れの剥離に起因する騒音を低減することができる、といった効果ことがこの特許文献１では述べられている。
特開２００３−３５２９４号公報（段落[００２６]、[００３７]、図５、図１０、図１１）

近年では、電子機器に搭載されるＩＣ（Integrated Circuit）、あるいは、プロジェクタに用いられる光源となるランプ等の発熱量は増加の一途をたどっている。このような発熱量の多大な部品を冷却するには、送風機の風量をさらに増加させる必要がある。また、風量が増加すると送風機の騒音も増加するため、この騒音を低減しなければならない。

以上のような事情に鑑み、本発明の目的は、風量特性を向上させ、かつ、騒音を低減することができる送風装置及びこれに搭載される羽根車を提供することにある。

上記目的を達成するため、本発明に係る送風装置は、気体の流入口を有するケーシングと、回転の軸方向で前記ケーシングの前記流入口から離れるにしたがって広がる傾斜面を有するボス部と、前記流入口側の端部と前記端部から前記回転の軸方向で前記回転の内周側へ向かって傾斜する傾斜部とをそれぞれ有し、前記ボス部の周囲に配置された複数の羽根と、前記ボス部及び前記各羽根を連結する連結部とを有する羽根車と、前記ボス部に接続され、前記羽根車を前記ケーシング内で回転させるモータとを具備する。

本発明では、ボス部に傾斜面が設けられ、かつ、各羽根にそれぞれ傾斜部が設けられていることにより、流入口から吸入された気体が当該傾斜面及び傾斜部をスムーズに流れ、乱流渦の発生を抑制し、騒音を低減することができる。また、乱流渦の発生が抑制されることにより、風量特性が向上し、つまりケーシング内の気体の流通抵抗が下がり風量を増加させることができる。

本発明において、前記傾斜部と前記軸方向との角度が、前記傾斜面と前記軸方向との角度の１／２以上であることが好ましい。

本発明において、前記各羽根は、前記傾斜部の前記回転の径方向の長さの１／４以上が、前記流入口の開口縁から内周側に配置されるように設けられていることが好ましい。

本発明において、前記連結部は、前記ボス部及び前記各羽根が前記軸方向の同じ位置で連結させる連結面を有し、前記軸方向における、前記各羽根の端部から前記傾斜面の前記流入口側の端部までの長さが、前記各羽根の端部から前記連結面までの長さの１／３以上１／２以下であることが好ましい。

本発明に係る羽根車は、気体の流入口を有するケーシングを備えた送風装置に用いられる回転可能な羽根車であって、前記回転の軸方向で前記ケーシングの前記流入口から離れるにしたがって広がる傾斜面を有するボス部と、前記流入口側の端部と前記端部から前記回転の軸方向で前記回転の内周側へ向かって傾斜する傾斜部とをそれぞれ有し、前記ボス部の周囲に配置された複数の羽根と、前記ボス部及び前記各羽根を連結する連結部とを具備する。

以上のように、本発明によれば、羽根車の周囲の気流の乱流渦の発生を抑制し、騒音を低減することができる。また、乱流渦の発生が抑制されることにより、風量特性を向上させることができる。

以下、本発明の実施の形態を図面を参照しながら説明する。

図１は、本発明の一実施の形態に係る送風装置を示す平面図である。図２は、図１におけるＡ−Ａ線断面図である。

送風装置１０は、ケーシング２と、このケーシング２内に配置された羽根車３と、羽根車３を回転駆動するモータ４とを備えている。ケーシング２には、空気を当該ケーシング２内に吸入する流入口２ａがケーシング２の上壁２ｂに設けられている。また、ケーシング２には、羽根車３の回転の周方向の接線方向に沿うように形成された通風路２ｃを内部に有し、通風路２ｃの端部にはケーシング２内の空気が流出される流出口２ｄが設けられている。この流出口２ｄは、縦方向に開口され、つまりＹ−Ｚ平面に沿って開口面を有する。この送風装置１０は、いわゆる遠心型の多翼送風装置である。

羽根車３は、モータ４の回転軸４ａに接続されたボス部６と、このボス部６の周囲に環状に並んで配置された複数の羽根５と、ボス部６及び各羽根５を連結する連結板７とを有する。この羽根車３は、一体成型で製造されることが、製造コストや製造の容易さの観点から望ましい。しかし、必ずしも一体成型に限らず、ボス部６、羽根５及び連結板７が別々の部品であって、あるいは、羽根５のみがボス部６及び連結板７とは別体であって、組み立てにより羽根車３が作製されてもよい。

羽根車３の材料としては、例えば樹脂が最も好ましいが、樹脂以外にも金属やセラミックスが考えられる。しかし、これらの材料に限られない。ケーシング２は、樹脂、金属、またはセラミックスでなるが、これらの材料に限られない。

各羽根５は、連結板７の連結面７ａからほぼ垂直に延びるように設けられている。図２中、連結面の位置は符号Ｂで示している。また、各羽根５は、ケーシング２の流入口２ａ側の端部５ａ（以下、「上端部」という。）から回転軸４ａ方向で内周側へ向かって傾斜する傾斜部５ｂを有する。図３は、各羽根５の一部、例えば３枚の羽根５の上端部５ａの付近を拡大して示した斜視図である。

なお、羽根５の形状は、図３に示すように、曲面部５ｃを有する形状であるが、曲面ではなく直線で折れ曲がるような形状であってもよい。また、各羽根５のすべての上端部５ａを連結するようにリング状の連結部材が設けられる場合もある。

図２に示すように、ボス部６は、ケーシング２の流入口２ａから離れるにしたがって広がる傾斜面６ａを有する。すなわち、ボス部６は、円錐形状の一部の形状を有している。傾斜面６ａの上部は、連結面７ａに対してほぼ垂直な側面６ｂを有する円筒形状に構成される。しかし、この円筒部は必ずしもなくてもよく、ボス部６の最上部から傾斜面６ａが設けられていてもよい。また、ボス部６は、連結面７ａにおいて、回転軸４ａ方向で各羽根５との連結位置Ｂと同じ高さ位置Ｂで連結されている。

以上のように構成された送風装置１０の動作を説明する。モータ４が羽根車３を回転駆動することにより、ケーシング２内外で圧力差が発生し、ケーシング２の外部の空気が流入口２ａを介してケーシング２内に流入する。ケーシング２内に流入した空気は、ボス部６と各羽根５との間の空間である空気の吸い込み領域Ｃ（破線で示す。）内に空気が吸い込まれ、吸い込まれた空気は、各羽根５の側面５ｄに沿って外周側へ流れる。外周側へ流れた空気は、ケーシング２の内周面２ｅに沿って回転周方向に流れ、通風路２ｃを通り、流出口２ｄを介してケーシング２の外部へ流出する。

ボス部６が傾斜面６ａを有することにより、吸い込み領域Ｃ内に吸い込まれた空気は、各羽根５に向かって、つまり外周側へスムーズに流れるので、騒音を抑制することができる。また、各羽根５は傾斜部５ｂを有するので、羽根車３が回転するときに、当該各羽根５の上端部５ａの周囲で乱流渦の発生を防止することができ、騒音が低減される。

図４は、従来の一般的な送風装置を示す断面図である。従来の送風装置１００では、羽根車１０３のボス部１０６の側面１０６ａが連結板１０７から垂直に延びるように設けられ、また、各羽根１０５には、図２に示すような傾斜部は設けられていない。このような送風装置１００では、羽根車１０３が回転すると、各羽根１０５の上端１０５ａ付近に乱流渦が発生し、これが騒音の原因の１つとなる。また、このような従来の送風装置１００では、空気の吸い込み領域Ｄの下部の領域においても乱流渦が発生し、騒音の原因となる。各羽根１０５の上端１０５ａ付近に乱流渦が発生する原因としては、流入口１０２ａからに流入する空気が、羽根１０５の上端１０５ａの内周側にぶつかるからであると考えられる。また、このような２つの乱流渦によって、空気の流通抵抗が増加し、風量が抑制されてしまう。

これに対し、上記本実施の形態に係る送風装置１０では、各羽根５の上端部５ａの内周側に傾斜部５ｂが設けられ、さらに、ボス部６に傾斜面６ａが設けられているので、従来のような乱流渦の発生を防止し、騒音を低減することができる。また、乱流渦が発生しないので、空気の流通抵抗が下がり、風量を増加させることができる。つまり、風量特性を向上させることができる。

また、本実施の形態では、羽根車３が一体成型で作製される場合、容易に金型で作製することができ、安価な送風装置１０を提供することが可能となる。

以下、上記傾斜部５ｂ及び傾斜面６ａの長さ等の関係についての具体的な例について説明する。

図５を参照して、各羽根５の傾斜部５ｂの傾斜方向と回転軸４ａ方向との角度をａ、ボス部６の円筒部の側面６ｂと、傾斜面６ａとの角度をｂとする。この場合、ａ／ｂ≧１／２、つまり、ａは、ｂの１／２以上であることが好ましい。

あるいは、図６を参照して、傾斜部５ｂの回転径方向の長さをｃ、流入口２ａの開口縁２ｆから径方向に突出する部分の径方向の長さをｄとすると、ｄ／ｃ≧１／４であることが好ましい。すなわち、各羽根５は、傾斜部５ｂの径方向の長さｃの１／４以上が、流入口２ａの開口縁２ｆから回転内周側に配置されるように設けられることが好ましい。

あるいは、図７を参照して、回転軸４ａ方向における、各羽根５の上端部５ａから、ボス部６の傾斜面６ａの流入口２ａ側端部までの長さをｅ、各羽根５の上端部５ａから連結面７ａまでの長さをｆとすると、ｅ／ｆ≧１／３〜１／２であることが好ましい。つまり、ｅは、１／３以上１／２以下であることが好ましい。

図８は、風量と騒音との関係（騒音特性）をシミュレーションしたグラフであり、図４に示した従来例と、図１及び図２等に示した本実施の形態に係る送風装置１０とを比較した例を示す。このグラフから分かるように、例えば、一般的に使用される風量領域である１６０（L/min）において、従来の送風装置１００から発生する騒音は、３３．３（dBA）（「A」はＡ特性補正のもの）であったのに対し、本実施の形態に係る送風装置１０は、３０．４（dBA）と、約３（dBA）の騒音の低減が見られた。

図９は、角度ａと風量（L/min）との関係を示すシミュレーションによるグラフである。図１０は、角度ｂと風量（m³/min）との関係を示すシミュレーションによるグラフである。図９及び図１０から、ａ／ｂの値が大きいほど風量が大きくなることが分かる。図１１は、ボス部６の径と風量（L/min）との関係を示すシミュレーションによるグラフである。この結果より、ボス部６の径が大きいほど風量が大きくなることが分かる。

図１２は、図４に示した従来例に係る送風装置、各羽根５に傾斜部５ｂが形成されており、かつ、ボス部６には傾斜面６ａは形成されてない、つまり垂直な側面を有するボス部を備える送風装置、及び、図２に示す本実施の形態に係る送風装置１０の各騒音を示すグラフである。本実施の形態に係る送風装置１０による騒音が最も小さいことがわかる。

本発明は以上説明した実施の形態には限定されるものではなく、種々の変形が可能である。

上記送風装置１０として、空気を送風する装置を例に挙げたが、空気以外の、窒素、ヘリウム、アルゴン等、その他の気体を送風する送風装置としても本発明は適用可能である。

各羽根５の傾斜部５ｂやボス部６の傾斜面６ａは、図２で見て直線状に形成されたが、曲線状に形成されてもよい。

上記の送風装置１０は、例えば、様々な電子機器に搭載することが可能である。例えば、電子機器として、ディスプレイ装置、プロジェクタ、あるいはコンピュータ等がある。ディスプレイ装置としては、液晶、プラズマ、ＥＬ（Electro-Luminescence）（有機または無機のどちらでもよい。）を利用した装置がある。液晶の場合、特にバックライト等の発熱体に送風装置１０により送風して冷却することができる。プロジェクタの場合、光源となるランプ等の発熱体に送風装置１０により送風して冷却することができる。プロジェクタには、リアプロジェクションディスプレイの概念も含まれる。発熱体として、上記したものに限られず、ＩＣ等の回路素子や、回路パネル基板であってもよく、発熱するものなら何でもよい。

本発明の一実施の形態に係る送風装置を示す平面図である。 図１におけるＡ−Ａ線断面図である。 各羽根の一部の上端部付近を拡大して示した斜視図である。 従来の一般的な送風装置を示す断面図である。 傾斜部及び傾斜面の長さ等の関係についての具体的な例を説明するための図である。 同じく、傾斜部及び傾斜面の長さ等の関係についての具体的な例を説明するための図である。 同じく、傾斜部及び傾斜面の長さ等の関係についての具体的な例を説明するための図である。 風量と騒音との関係（騒音特性）をシミュレーションしたグラフである。 羽根の傾斜部の角度と風量との関係を示すシミュレーションによるグラフである。 ボス部の傾斜面の角度と風量との関係を示すシミュレーションによるグラフである。 ボス部の径と風量との関係を示すシミュレーションによるグラフである。 図４に示した従来例に係る送風装置、各羽根に傾斜部が形成されており、かつ、ボス部には傾斜面は形成されてない送風装置、及び、図２に示す本実施の形態に係る送風装置の各騒音を示すグラフである。

符号の説明

２…ケーシング
２ａ…流入口
２ｃ…通風路
２ｄ…流出口
２ｅ…内周面
２ｆ…開口縁
３…羽根車
４…モータ
４ａ…回転軸
５…羽根
５ａ…端部
５ｂ…傾斜部
６…ボス部
６ａ…傾斜面
７…連結板（連結部）
７ａ…連結面
１０…送風装置

Claims (5)

1. 気体の流入口を有するケーシングと、
   回転の軸方向で前記ケーシングの前記流入口から離れるにしたがって広がる傾斜面を有するボス部と、前記流入口側の端部と前記端部から前記回転の軸方向で前記回転の内周側へ向かって傾斜する傾斜部とをそれぞれ有し、前記ボス部の周囲に配置された複数の羽根と、前記ボス部及び前記各羽根を連結する連結部とを有する羽根車と、
   前記ボス部に接続され、前記羽根車を前記ケーシング内で回転させるモータと
   を具備することを特徴とする送風装置。
2. 請求項１に記載の送風装置であって、
   前記傾斜部と前記軸方向との角度が、前記傾斜面と前記軸方向との角度の１／２以上であることを特徴とする送風装置。
3. 請求項１に記載の送風装置であって、
   前記各羽根は、
   前記傾斜部の前記回転の径方向の長さの１／４以上が、前記流入口の開口縁から内周側に配置されるように設けられていることを特徴とする送風装置。
4. 請求項１に記載の送風装置であって、
   前記連結部は、前記ボス部及び前記各羽根が前記軸方向の同じ位置で連結させる連結面を有し、
   前記軸方向における、前記各羽根の端部から前記傾斜面の前記流入口側の端部までの長さが、前記各羽根の端部から前記連結面までの長さの１／３以上１／２以下であることを特徴とする送風装置。
5. 気体の流入口を有するケーシングを備えた送風装置に用いられる回転可能な羽根車であって、
   前記回転の軸方向で前記ケーシングの前記流入口から離れるにしたがって広がる傾斜面を有するボス部と、
   前記流入口側の端部と前記端部から前記回転の軸方向で前記回転の内周側へ向かって傾斜する傾斜部とをそれぞれ有し、前記ボス部の周囲に配置された複数の羽根と、
   前記ボス部及び前記各羽根を連結する連結部と
   を具備することを特徴とする羽根車。

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