JP2009108792A

JP2009108792A - ファン装置

Info

Publication number: JP2009108792A
Application number: JP2007283002A
Authority: JP
Inventors: Hirosuke Yoshida; 裕亮吉田
Original assignee: Nidec Corp
Current assignee: Nidec Corp
Priority date: 2007-10-31
Filing date: 2007-10-31
Publication date: 2009-05-21
Also published as: US8113775B2; US20090110551A1

Abstract

【課題】静翼の回転軸方向に沿った幅及びインペラの配置スペースを確保して風量、静圧に共に十分な性能を実現しつつ、射出成形等に伴って静翼と外枠体との接合部に生じる台座部の体積を削減できるファン装置を提供する。
【解決手段】このファン装置１１は、インペラ１２と、インペラ１２を駆動するモータと、外枠体１５と、前記モータを支持する支持体１６と、複数の静翼１３とを備えている。外枠体１５の回転軸方向下方側の開口部の少なくとも一部には、回転軸方向下方側に向かうにつれて径方向外方へと広がる内周面を有する拡径部４２が設けられている。複数の静翼１３のうちの径方向外方側の端部が拡径部４２に向けて延びる静翼１３Ａは、該静翼１３Ａの回転軸方向から見て拡径部４２と重なる部分５１の少なくとも一部が切欠かれてなる切欠部５２を有している。
【選択図】図３

Description

本発明は、ファン装置に関する。

近年の電子機器は、高性能化等に伴い、機器ハウジング内部の電子部品の発熱量が増加の一途を辿っている。電子部品の温度上昇を抑制するために、ファン装置が用いられる。

ファン装置の主な使い方としては、以下の２種類が考えられる。

(a) ハウジング内部に滞留する高温の空気をハウジング外部に排出する
(b) 発熱体（電子部品）に空気流を直接供給し、発熱体の温度上昇を抑制する
上の(a)の場合では、ファン装置の風量特性として、高風量・高静圧が求められる。(b)の場合おいては更に、風速分布特性に関する性能が求められる。ここで、風速分布特性とは、ファン装置の排気口から吐き出された空気流の風速がどのように分布しているかを示す特性である。また、(a)、(b)いずれの場合においても、静音性も重要な性能要素となっている。

通常のファン装置は、排気口から空気流が吐き出された際に、インペラの回転に伴う遠心力の影響により、空気流がインペラの径方向外方に向けて広がる傾向がある。しかし、上の(b)の場合においては、より多くの空気流を発熱体に供給できた方が冷却効率が高くなるため、空気流を発熱体に向けてあまり広がないように供給する必要がある。

そこで、冷却風の径方向外方への広がりを抑制するための構造として、ファン装置の排気口に静翼が設けられている。

通常、図６に示すように、風量を増加させるために、風洞を構成する外枠体１０１の吸気口と排気口付近には吸気側又は排気側に向かうにつれて径方向外方に向けて拡径する拡径部（例えば、テーパ面）１０１ａが形成されている。一般的には、静翼１０２はモータ等を支持する支持体１０３から径方向外方に伸延されて拡径部１０１ａと接合されている。

また、電子機器を冷却するために用いられるファン装置は、インペラ及び外枠体１０１等が合成樹脂等を用いた射出成形等により形成される場合が多い。よって、これらの成形品は、金型で成形できる形状でなければならない。金型で形成できる形状とは、金型の離型方向（上金型と下金型とがスライドする方向、ここではインペラの回転軸方向と同一である）において、死角が形成されていない形状である（但し、金型形状を複雑にしてもよければ死角が形成されていても金型で成形することは可能である）。

しかし、通常の場合、静翼１０２と拡径部１０１ａが連結されている部位においては、死角が形成されるため、死角となる部位に台座部１０４が形成されてしまう。インペラの回転によって発生された空気流がその台座部１０４と干渉することにより、騒音が発生する。また、台座部１０４が存在することで、空気流の妨げになり、風量も低下する。よって、台座部１０４の体積が小さくなるような静翼付きファン装置が求められている。

この点に関して、特許文献１では、静翼を軸方向に対して径方向外方に向かって吸気側に傾斜させることにより、静翼を、径方向外方において外枠体の拡径部ではなくストレート部に接合する構成が提案されている。
特開２００６−６３９７２号公報

静翼には空気流の流れ方向を変換する働きがある。つまり、空気流の流れ方向を変換するためには、静翼の軸方向に沿った幅が必要である。静翼の軸方向に沿った幅が大きくなれば、空気流が静翼に衝突するための十分な寸法を確保できる。

しかし、上記特許文献１の発明では、静翼が軸方向に対して径方向外方に向かって吸気側に傾斜しているため、静翼の軸方向に沿った幅は確保されるとしても、インペラが配置されるスペースが小さくなってしまう。このため、インペラ自体が小さくなり、風量、静圧共に十分な性能を得ることができない。

そこで、本発明の解決すべき課題は、静翼の回転軸方向に沿った幅及びインペラの配置スペースを確保して風量、静圧に共に十分な性能を実現しつつ、射出成形等に伴って静翼と外枠体との接合部に生じる台座部の体積を削減できるファン装置を提供することである。

上記の課題を解決するため、請求項１の発明では、ファン装置であって、回転することで回転軸方向の一方から吸気され、該回転軸方向の他方に排気される空気流を発生する複数の動翼を有するインペラと、前記インペラを駆動するモータと、前記インペラを収容し、前記回転軸方向の両端に開口部を有する外枠体と、前記外枠体内の前記回転軸方向下方側に設けられ前記モータを支持する支持体と、前記外枠体と前記支持体とを連結し前記動翼と対向して配置され、前記回転軸方向に対して傾斜する受風面を有する複数の静翼とを備え、前記回転軸方向下方側の開口部の少なくとも一部には、前記回転軸方向下方側に向かうにつれて径方向外方へと広がる内周面を有する拡径部が設けられ、前記複数の静翼のうちの前記径方向外方側の端部が前記拡径部に向けて延びる静翼は、該静翼の前記回転軸方向から見て前記拡径部と重なる部分の少なくとも一部が切欠かれてなる切欠部を有している。

また、請求項２の発明では、請求項１の発明に係るファン装置において、前記静翼が、前記径方向外方において、前記拡径部に接合されている。

また、請求項３の発明では、請求項１又は請求項２の発明に係るファン装置において、前記拡径部の上端は、前記回転軸方向上方側に向けて前記回転軸方向と実質的に平行に延びる内周面を有するストレート部に連なっており、前記静翼が、前記径方向外方において、前記ストレート部に接合されている。

また、請求項４の発明では、請求項１ないし請求項３のいずれかの発明に係るファン装置において、前記切欠部を規定する前記静翼の外縁部が、前記拡径部の最小径部と前記回転軸方向から見てほぼ重なるように形成されている。

また、請求項５の発明では、請求項１ないし請求項３のいずれかの発明に係るファン装置において、前記切欠部を規定する前記静翼の外縁部が、前記拡径部の最小径部よりも前記径方向内方側に位置するように形成されている。

また、請求項６の発明では、請求項１ないし請求項５のいずれかの発明に係るファン装置において、前記外枠体、前記支持体及び前記複数の静翼は、連続した単一部材として成形されている。

また、請求項７の発明では、請求項１ないし請求項６のいずれかの発明に係るファン装置において、前記複数の静翼の前記回転軸方向下方側の端面は、前記外枠体の前記回転軸方向下方側の端面とほぼ平行に前記支持体から前記径方向外方に向かって伸延している。

また、請求項８の発明では、請求項１ないし請求項７のいずれかの発明に係るファン装置において、前記切欠部を規定する前記静翼の前記外縁部と、前記静翼の前記回転軸方向下方側の端面とで構成される角部は、Ｒ又はＣ面とされている。

また、請求項９の発明では、請求項１ないし請求項８のいずれかの発明に係るファン装置において、前記複数の静翼は、前記インペラの前記回転軸方向排気側に配置されている。

請求項１ないし請求項９に記載の発明によれば、複数の静翼のうちの前記径方向外方側の端部が拡径部に向けて延びる静翼は、該静翼の前記回転軸方向から見て外枠体の拡径部と重なる部分の少なくとも一部が切欠かれてなる切欠部を有している。それ故、例えば静翼を支持体から径方向外方に向けて外枠体の回転軸方向下方側の端面に沿って伸延させた場合であっても、静翼に設けた前記切欠部により、射出成形等に伴って静翼と外枠体との接合部に生じる台座部の体積を削減できる。その結果、静翼の軸方向に沿った幅及びインペラの配置スペースを確保して風量、静圧に共に十分な性能を実現しつつ、射出成形等に伴って静翼と外枠体との接合部に生じる台座部の体積を削減できる。

請求項２に記載の発明によれば、静翼が径方向外方において外枠体の拡径部に接合されている場合であっても、静翼の回転軸方向に沿った幅及びインペラの配置スペースを確保して風量、静圧に共に十分な性能を実現しつつ、台座部の体積の削減を図れる。

請求項３に記載の発明によれば、静翼が径方向外方において外枠体の内周部におけるストレート部に接合されているため、静翼の回転軸方向に沿った幅を十分に確保でき、インペラが回転することによって発生された空気流の方向を静翼によって効果的に変換することができる。

請求項４に記載の発明によれば、切欠部を規定する静翼の外縁部が、拡径部の最小径部と回転軸方向から見てほぼ重なるように形成されている。このため、静翼の空気流の調節に対する寄与度の大きい部分である回転軸方向から見て拡径部の最小径部よりも径方向内方側に位置する部分について、切欠部により静翼の面積が削減されるのを防止できる。その結果、切欠部の形成による静翼の性能の低下を抑制しながら、静翼と外枠体との接合部に形成される台座部の体積を効率よく削減できる。

請求項６に記載の発明によれば、外枠体、支持体及び複数の静翼を射出成形又はダイキャスト等により連続した単一部材として成形することにより、部品点数の削減、組立工程の簡略化等が図れるとともに、射出成形等に伴って静翼と外枠体との接合部に生じる台座部の体積を削減できる。

請求項７に記載の発明によれば、複数の静翼の回転軸方向下方側の端面が、外枠体の回転軸方向下方側の端面とほぼ平行に支持体から径方向外方に向かって伸延しているため、ファン装置の大型化を招くことなく、静翼の回転軸方向に沿った幅及びインペラの配置スペースを効率よく確保できる。

請求項８に記載の発明によれば、切欠部を規定する静翼の外縁部と、静翼の回転軸方向下方側の端面とで構成される角部がＲ又はＣ面とされているため、インペラが回転することによって発生された空気流が静翼の角部の周辺を通過するときに生じる空気流の乱れ等を低減することができ、騒音低減等が図れる。

請求項９に記載の発明によれば、複数の静翼がインペラの回転軸方向排気側に配置されているため、インペラが回転することによって発生された空気流を静翼によって効率よく調節（例えば、集風）することができる。

図１は本発明の一実施形態に係るファン装置の排気側から見た斜視図であり、図２はそのファン装置の排気側から見た平面図であり、図３はそのファン装置の排気側を下側にして配置した断面図である。

このファン装置１１は、図１ないし図３に示すように、インペラ１２と、複数の静翼１３と、モータ１４と、外枠体１５と、支持体１６とを備えている。外枠体１５及び支持体１６は、このファン装置１１のハウジング１８を構成している。なお、本実施形態では、静翼１３及び支持体１６は、インペラ１２の回転軸２３方向排気側（図３における下方側）に設けられている。

外枠体１５、支持体１６及び静翼１３は、射出成形又はダイキャスト等により連続した部材として形成されている。一般的に射出成形又はダイキャスト等に用いられる金型は、ハウジング１８に対して回転軸２３方向に離型される可動側金型と固定側金型の主に２つの金型部材で構成される。これによって、ファン装置１１を安価に量産することができる。

インペラ１２は、モータ１４を収容するカップ部２１と、そのカップ部２１から径方向外方に延設された複数の動翼２２とを有しており、動翼２２が回転することで回転軸２３方向の一方から吸気され、回転軸２３方向の他方に排気される空気流を発生する。外枠体１５はインペラ１２を外囲するように設けられている。支持体１６はその外枠体１５の内方に設けられ、モータ１４、及びモータ１４を駆動する図示しない回路基板を支持している。

静翼１３は、外枠体１５と支持体１６とを連結し、支持体１６からこのファン装置１１の径方向外方に向けて放射状に伸延され、回転軸２３方向に対して傾斜する受風面を有している。ここで、受風面は、以下に説明する第１エッジ２５と第２エッジ２６とを結んだ２つの面２７，２８のいずれか一方である。本実施形態においては、第１エッジ２５と第２エッジ２６とを結んだ２つの面２７，２８のうち、インペラ１２の回転方向とは逆方向に向けられた面２７を受風面とする。ここでインペラ１２の回転方向とは、インペラ１２を排気側（図３における下方側）から見たときに、回転軸２３を中心として時計回りに回転する方向をいう。

また、インペラ１２の径方向に対して垂直な静翼１３の断面の形状は、翼形の断面形状（例えば、やや湾曲した断面形状）となっている。より詳細には、静翼１３は、動翼２２側に位置する第１エッジ２５と、動翼２２の反対側に位置する第２エッジ２６を有しており、径方向に垂直な静翼１３の断面において第１エッジ２５が第２エッジ２６よりもインペラ１２の回転方向後方側に位置するように回転軸２３方向に対して傾斜している。このような翼形状を有する静翼１３により、インペラ１２が回転することによって発生された空気流が回転軸２３中心に向けて的確かつ効率よく集風される。また、静翼１３によって空気流の向きを径方向内方又は径方向外方などの任意の方向に向けることができる。

このような静翼１３は、インペラ１２が発生させた空気の集風又は方向転換を効率よくできるようにインペラ１２の排気側に設けられている。このため、静翼１３の第１エッジ２５と第２エッジ２６とを結んだ２つの面２７，２８のうちの排気側に面する面（インペラ１２と反対側を向いた面）２７が受風面となっている。なお、変形例として、静翼１３をインペラ１２の吸気側に設けてもよい。ただし、静翼１３を吸気側に設けた場合、径方向に垂直な静翼１３の断面において、第２エッジ２６が第１エッジ２５よりもインペラ１２の回転方向後方側に位置するように、静翼１３が回転軸２３方向に対して傾斜している。

モータ１４は、インペラ１２の内周面に取り付けられたロータマグネット３１と、そのロータマグネット３１との間でトルクを発生させる電機子３２とを備えて構成されている。このようなモータ１４は、上述のインペラ１２の中央部に設けられたカップ部２１内に収容されている。

このファン装置１１では、図３に示す配置状態において、外枠体１５の回転軸２３下方側（排気側）の開口部４１の少なくとも一部には、回転軸２３方向下方側に向かうにつれて径方向外方へと広がる内周面を有する拡径部４２が設けられている。また、外枠体１５の回転軸２３上方側（吸気側）の開口部４３の少なくとも一部には、回転軸２３方向上方側に向かうにつれて径方向外方へと広がる内周面を有する拡径部４４が設けられている。より具体的には、回転軸２３方向から見たときの外枠体１５の形状が矩形状であるため、拡径部４２，４４は開口部４１，４３の４つの隅部（角部）に形成されている。

なお、図３の下方側（排気側）の拡径部４２の上端（吸気側端部）は、回転軸２３方向上方側に向けて回転軸２３方向と実質的に平行に延びる内周面を有するストレート部４５に連なっている。また、図３の上側（吸気側）の拡径部４４の下端（排気側端部）は、回転軸２３方向下方側に向けてストレート部４５に連なっている。

本実施形態では、複数の静翼１３のうちの、径方向外方の端部が拡径部４２に向けて延びる静翼１３Ａには、該静翼１３Ａの回転軸２３方向から見て拡径部４２と重なる部分５１の少なくとも一部が切欠かれてなる切欠部５２が設けられている。図３に示す例では、静翼１３Ａにおける前記部分５１の全部が切欠かれてなる切欠部５２が設けられている。なお、図３に示す例の変形例として、静翼１３Ａにおける前記部分５１の一部を切欠いて切欠部５２を設けてもよい。

これによって、例えば後述するように、静翼１３を支持体１６から径方向外方に向けて外枠体１５の回転軸２３方向排気側（図３の下方側）の端面１５ａに沿って伸延させた場合であっても、静翼１３Ａに設けた切欠部５２により、射出成形等に伴って静翼１３Ａと外枠体１５との接合部に生じる台座部の体積を削減できる。その結果、静翼１３の回転軸２３方向に沿った幅及びインペラ１２の配置スペースを確保して風量、静圧に共に十分な性能を実現しつつ、射出成形等に伴って静翼１３と外枠体１５との接合部に生じる台座部の体積を削減できる。

また、本実施形態では、静翼１３Ａを含む静翼１３が、径方向外方において外枠体１５の内周部のストレート部４５に接合されている。これによって、静翼１３の回転軸２３方向に沿った幅を十分に確保でき、インペラ１２が回転することによって発生された空気流の方向を静翼１３によって効果的に変換することができる。

また、本実施形態では、切欠部５２を規定する静翼１３Ａの外縁部５３が、拡径部４２の最小径部４２ａと回転軸２３方向から見てほぼ重なるように形成されている。これによって、静翼１３Ａの空気流の調節に対する寄与度の大きい部分である回転軸２３方向から見て拡径部４２の最小径部４２ａよりも径方向内方側に位置する部分について、切欠部５２により静翼１３Ａの面積が削減されるのを防止できる。その結果、切欠部５２の形成による静翼１３Ａの性能の低下を抑制しながら、静翼１３Ａと外枠体１５との接合部に形成される台座部の体積を効率よく削減できる。

また、本実施形態では、静翼１３Ａを含む静翼１３の回転軸２３方向排気側（図３の下方側）の端面１３ａは、外枠体１５の回転軸２３方向排気側の端面１５ａとほぼ平行に支持体１６から径方向外方に向かって伸延している。これによって、ファン装置１１の大型化を招くことなく、静翼１３の回転軸２３方向に沿った幅及びインペラ１２の配置スペースを効率よく確保できる。

以下では、上述の実施形態に係るファン装置１１の変形例について記載する。

図４に示す変形例では、切欠部５２を有する静翼１３Ａが、径方向外方において、外枠体１５の拡径部４２に接合されている。そして、静翼１３Ａには、静翼１３Ａにおける回転軸２３方向から見て拡径部４２と重なる部分５１の一部が切欠かれてなる切欠部５２が設けられている。このように、静翼１３Ａが径方向外方において拡径部４２に接合されている場合であっても、静翼１３Ａの回転軸２３方向に沿った幅及びインペラの配置スペースを確保して風量、静圧に共に十分な性能を実現しつつ、台座部の体積の削減を図れる。

なお、この図４に示す構成のさらなる変形例として、切欠部５２を有する静翼１３Ａが、径方向外方において、外枠体１５のストレート部４５と拡径部４２とに跨って接合されるようにしてもよい。

図５に示す変形例では、切欠部５２を規定する静翼１３Ａの外縁部５３と、静翼１３Ａの回転軸２３方向排気（図５では下方側）の端面１３ａとで構成される角部５４は、Ｒ又はＣ面とされている。これによって、インペラ１２が回転することによって発生された空気流が静翼１３Ａの角部５４の周辺を通過するときに生じる空気流の乱れ等を低減することができ、騒音低減等が図れる。

また、他の変形例として、切欠部５２を規定する静翼１３Ａの外縁部５３が、回転軸２３方向から見て拡径部４２の最小径部４２ａよりも径方向内方側又は径方向外方側に位置するようにしてもよい。

また、さらに他の変形例として、複数の静翼１３がインペラ１２の回転軸２３方向吸気側（図３では上方側）に配置されてもよい。この場合、複数の静翼１３のうち、径方向外方側の端部が外枠体１５の回転軸２３方向吸気側（図３では上方側）の開口部４３に設けられて拡径部４４に接合される静翼１３Ａ等に対して、上述の実施形態及びその変形例に係る構成が適用される。

以上にように実施形態及びその変形例を説明したが、それらの実施形態及び変形例に係る構成を組み合わせて用いてもよい。

本発明の一実施形態に係るファン装置の排気側から見た斜視図である。図１のファン装置の排気側から見た平面図である。図１のファン装置の排気側を下側にして配置した断面図である。図１のファン装置の第１の変形例を示す断面図である。図１のファン装置の第２の変形例を示す断面図である。従来のファン装置の斜視図である。

符号の説明

１１ファン装置、１２インペラ、１３，１３Ａ静翼、１４モータ、１５外枠体、１５ａ端面、１６支持体、１８ハウジング、２１カップ部、２２動翼、２３回転軸、２７，２８面、３１ロータマグネット、３２電機子、４１開口部、４２拡径部、４２ａ最小径部、４３開口部、４４拡径部、４５ストレート部、５１静翼の拡径部と重複する部分、５２切欠部、５３外縁部、５４角部。

Claims

ファン装置であって、
回転することで回転軸方向の一方から吸気され、該回転軸方向の他方に排気される空気流を発生する複数の動翼を有するインペラと、
前記インペラを駆動するモータと、
前記インペラを収容し、前記回転軸方向の両端に開口部を有する外枠体と、
前記外枠体内の前記回転軸方向下方側に設けられ前記モータを支持する支持体と、
前記外枠体と前記支持体とを連結し前記動翼と対向して配置され、前記回転軸方向に対して傾斜する受風面を有する複数の静翼と、
を備え、
前記回転軸方向下方側の開口部の少なくとも一部には、前記回転軸方向下方側に向かうにつれて径方向外方へと広がる内周面を有する拡径部が設けられ、
前記複数の静翼のうちの前記径方向外方側の端部が前記拡径部に向けて延びる静翼は、該静翼の前記回転軸方向から見て前記拡径部と重なる部分の少なくとも一部が切欠かれてなる切欠部を有していることを特徴とするファン装置。
請求項１に記載のファン装置において、
前記静翼が、前記径方向外方において、前記拡径部に接合されていることを特徴とするファン装置。
請求項１又は請求項２に記載のファン装置において、
前記拡径部の上端は、前記回転軸方向上方側に向けて前記回転軸方向と実質的に平行に延びる内周面を有するストレート部に連なっており、
前記静翼が、前記径方向外方において、前記ストレート部に接合されていることを特徴とするファン装置。
請求項１ないし請求項３のいずれかに記載のファン装置において、
前記切欠部を規定する前記静翼の外縁部が、前記拡径部の最小径部と前記回転軸方向から見てほぼ重なるように形成されていることを特徴とするファン装置。
請求項１ないし請求項３のいずれかに記載のファン装置において、
前記切欠部を規定する前記静翼の外縁部が、前記拡径部の最小径部よりも前記径方向内方側に位置するように形成されていることを特徴とするファン装置。
請求項１ないし請求項５のいずれかに記載のファン装置において、
前記外枠体、前記支持体及び前記複数の静翼は、連続した単一部材として成形されていることを特徴とするファン装置。
請求項１ないし請求項６のいずれかに記載のファン装置において、
前記複数の静翼の前記回転軸方向下方側の端面は、前記外枠体の前記回転軸方向下方側の端面とほぼ平行に前記支持体から前記径方向外方に向かって伸延していることを特徴とするファン装置。
請求項１ないし請求項７のいずれかに記載のファン装置において、
前記切欠部を規定する前記静翼の前記外縁部と、前記静翼の前記回転軸方向下方側の端面とで構成される角部は、Ｒ又はＣ面とされていることを特徴とするファン装置。
請求項１ないし請求項８のいずれかに記載のファン装置において、
前記複数の静翼は、前記インペラの前記回転軸方向排気側に配置されていることを特徴とするファン装置。