JP2011047387A

JP2011047387A - 遠心ファン

Info

Publication number: JP2011047387A
Application number: JP2009199022A
Authority: JP
Inventors: Osamu Motomura; 修本村
Original assignee: Toshiba Home Technology Corp
Current assignee: Toshiba Home Technology Corp
Priority date: 2009-08-28
Filing date: 2009-08-28
Publication date: 2011-03-10
Anticipated expiration: 2029-08-28
Also published as: JP5152703B2

Abstract

【課題】冷却性能を損なわない複数吸気構造とし、かつ遠心ファン全体の高さを抑えた構造とした、防水性に優れた遠心ファンを提供する。
【解決手段】ロータ７とブレード３の間に、ボス４の外周部に備えた第１及び第２の突条部２０,２１と、モータ取付け壁１２の外周部に備えた第３の突条部２２及び第４の突条部２３とを、互い違いに、且つ、所定の間隔を空けてラビリンス構造２９の隙間３１を形成すると共に、第４の突条部２３に防水リング２４を設け、隙間３１に幅広部３３を形成し、幅広部３３を防水リング２４に形成した傾斜部２５により、隙間３１の入口側よりも奥側が広く形成された袋状部３４としたことにより、両面吸気構造と遠心ファン全体の高さを低く抑えた構造を有する遠心ファンにおいても、十分な防水性を得ることが可能となる。
【選択図】図５

Description

本発明は、機器の冷却装置に用いる遠心ファンに関する。

従来より、機器のモバイルを目的とした筐体は、ＣＰＵなどを冷却するための冷却装置を設置するスペースに余裕が無いため、薄型で効率よく冷却することを可能とする両面吸気のような複数吸気構造の遠心ファンが冷却装置として用いられていた。このため裏表の両面に吸気口が配置され、しかもファンやモータの高さを低く抑えているため水が侵入しやすく、侵入した水が充電部や軸受部に達すると故障するものであった。

このような問題点を解消するために、防水構造を備えた遠心ファンが開示されている（特許文献１）。

特許第３６９４２２４号公報

しかし、特許文献１の遠心ファンの構成では、その大きさから特に遠心ファンの高さ方向が筐体に収まらなく、また防水性も十分なものではなく、モバイルに要求される、薄型などの小型、軽量、防水性などの強靭等の条件を兼ね備えたものではなかった。

そこで本発明は上記課題を解消するものであり、冷却性能を損なわない複数吸気構造とし、かつ遠心ファン全体の高さを抑えた構造とした、防水性に優れた遠心ファンを提供することを目的とする。

請求項１の発明の遠心ファンでは、ロータとブレードの間に、複数の突条部からなるラビリンス構造の隙間を形成すると共に、前記突条部の少なくとも１つにリング部材を設け、前記隙間の一部に広い部分と狭い部分を形成すると共に、前記隙間の広い部分を、前記リング部材に形成した傾斜部により、前記隙間の入口側よりも奥側が広く形成された袋状部としたことを特徴とする。

請求項１の発明によれば、両面吸気のような複数吸気構造と、遠心ファン全体の高さを低く抑えた構造とを有する遠心ファンにおいても、十分な防水性を得ることが可能となる。

本発明の第１実施例における遠心ファンの斜視図である。同上、遠心ファンの底面図である。同上、羽根車の斜視図である。同上、ケースとモータを表示した斜視図である。同上、遠心ファンの断面図である。同上、防水試験の結果データである。同上、水に対する保護等級の種類を示した表である。

以下、添付図面を参照しながら、本発明における遠心ファンの好ましい実施形態を説明する。

本実施例の遠心ファンの全体的な構成を図１〜図５で説明すると、１は回転する羽根車であり、２は羽根車１を内部に備えたケーシングである。前記羽根車１は、複数の翼であるブレード３と、カップ状のボス４とにより構成され、羽根車１の中央部をなすボス４の円周部に、遠心ファン本体としてのブレード３が放射状に形成される。また、ボス４の内側には、羽根車１の駆動部となるモータ５が配設される。当該モータ５は、巻線を装着した鉄心（コア）を有するステータ６と、ボス４の内周部に取付けられ、ステータ６からの磁力により回転するロータ（ヨーク）７と、ステータ６および他の各素子を実装して、モータ５としての電気回路を構成する充電部としての回路基板８とにより構成される。

遠心ファンの外郭をなすケーシング２は、羽根車１を取り囲む有底状のケース９と、ケース９の上部開口を覆うカバー１０とを備え、これらは何れも熱伝導性に優れた部材で形成される。またケース９には、スポーク１１によってその周囲部とつながれた島状のモータ取付け壁１２が形成され、このモータ取付け壁１２に前記モータ５を設置して、モータ取付け壁１２側と除くモータ５のほぼ全面を、カップ状のボス４によって取り囲まれている。より具体的には、モータ５取付け部たるモータ取付け壁１２の略中央には円筒状の軸受１３が立設される一方で、前記ボス４の中心には回転軸たるシャフト１４が取付けられ、このシャフト１４は軸受１３より回動自在に支承される。

そして、ロータ７の内周面に取付けられたマグネット１５と、これに対向するステータ６の電磁作用により、シャフト１４を中心としたロータ７および羽根車１が回転するようになっている。なお、１６はステータ６との電気的接続を図るリード線である。

軸受１３とシャフト１４により羽根車１は回転自在に取付けられており、この羽根車１の内側にはロータ７が設けられ、前記ロータ７は前記ステータ６の外周と対向する位置関係をなしている。そしてステータ６の回転磁界により、ロータ７はファンと共に回転し風が発生する構成となっている。

モータ取付け壁１２はケース９の一部をなし、ケース９には羽根車１の吐き出し方向に排気口１７とケーシング２が形成される。また、ケース９には羽根車１の吐き出し方向と垂直な方向に第１の吸気口１８が形成されると共に、この第１の吸気口１８に対向して、ケース９に取付けられたカバー１０にも、羽根車１の吐き出し方向と垂直な方向に別な第２の吸気口１９が形成される。第１の吸気口１８は、ケース９のモータ取付け壁１２と周囲部との間をスポーク１１で部分的に繋ぐことで形成される。また、各吸気口１８,１９の開口面積は、各吸気口１８,１９の吸い込み量を考慮して適宜決定すればよい。

続いて、ボス４の外周部には、シャフト１４と同心的に配設されてシャフト１４の径方向に所定の間隔を空けて並設され、シャフト１４の軸線方向をモータ取付け壁１２側に突設して形成された２つの円筒状のリブからなる２つの第１及び第２の突条部２０,２１が一体に形成されている。一方、モータ取付け壁１２の外周部には、シャフト１４と同心的に配設されてシャフト１４の径方向に所定の間隔を空けて並設され、シャフト１４の軸線方向をボス４側に突設して形成された２つの円筒状のリブからなる２つの第３及び第４の突条部２２,２３が一体に形成されている。

図５に示すように第４の突条部２３には、第４の突条部２３の先端側及び先端側外周の半分を覆うようにして、第４の突条部２３の先端側に防水リング２４が嵌着され取付けられている。

防水リング２４は、断面略逆Ｌ型に形成された環状体であり、モータ取付け壁１２に対向する底面部を、シャフト１４の径方向外側に向かう程に、シャフト１４の軸線方向にモータ取付け壁１２側に近接させたテーパ状の傾斜部２５として形成されている。

ここで、前記防水リング２４は、第４の突条部２３のモータ取付け壁１２側の基端外周に円環状に突設された段部２６と互いにシャフト１４の径方向における外径を略同一に形成されており、防水リング２４と第４の突条部２３とにより第３の突条部２２と同心的な円筒体２７が構成される。円筒体２７の外周面の軸方向中段には、防水リング２４の底面部と第４の突条部２３の外周面及び段部２６とに囲まれ、且つ、シャフト１４と同心的の環状溝２８を備えている。環状溝２８のシャフト１４の軸線方向における断面形状は、円筒体２７の外周面に配設されたその開口縁からシャフト１４の径方向内側に向けて開口面積を、防水リング２４の傾斜部２５の傾斜に沿って漸次増大させた形状としている。

ここで、羽根車１のロータ７とブレード３の間には、ボス４の外周部に備えた第１及び第２の突条部２０,２１と、モータ取付け壁１２の外周部に備えた第３の突条部２２及び円筒体２７（第４の突条部２３及び防水リング２４）とは、互い違いに、且つ、所定の間隔を空けてシャフト１４の径方向に対して互いに非接触な状態に並設したラビリンス構造２９が形成されており、ボス４の外周部とモータ取付け壁１２の外周部同士の突き合せ部分３０に形成された、モータ取付け壁１２に設置されたモータ５に対してファンを回転可能するための隙間３１は、シャフト１４の径方向に連続して凹凸が形成されたギャップ状に形成されている。

第１の突条部２０と円筒体２７との隙間３１には、第１の突条部２０の内周面と防水リング２４または段部２６との間に形成された幅狭部３２と、第１の突条部２０の内周面と環状溝２８における第３の突条部２２の外周面との間に形成された幅広部３３とを設けている。そして隙間３１には、幅広部３３と防水リング２４の端面に形成した傾斜部２５により、隙間３１の一部を構成する環状溝２８の径方向外側方向の入口側よりも径方向内側方向の奥側が広く形成された袋状部３４が形成される。

ここで、傾斜部２５は、突き合せ部分３０から隙間３１に浸入した水等の流体の流通方向Ｆと対向する対向部である防水リング２４の底面部における隙間３１に近い側である外周部分２５Ａから遠い側である内周部分２５Ｂにかけて流通方向Ｆの上流側から下流側へ向けて傾斜して形成されている。

次に上記構成についてその作用を説明する。本実施例における遠心ファンは、ノート型パソコンなどのモバイル機器に実装する発熱部品などを冷却するために、図示しないモバイル機器の筐体内に実装される。そして、モータ５のステータ６に電力を供給し、このステータ６とロータ７の内周面に取付けられたマグネット１５との電磁作用によって、羽根車１を矢印の方向に回転させると、筐体とケーシング２の上面との隙間３１と、筐体とケーシング２の下面に存在する暖かい空気が、各吸気口１８,１９からそれぞれ吸い込まれる。各吸気口１８,１９から取り込まれた空気は、羽根車１の外側を周回して排気口１７に至り、そこから遠心ファンひいては筐体の外部に排出される。

続いて、ボス４の外周部に備えた第１及び第２の突条部２０,２１と、モータ取付け壁１２の外周部に備えた第３の突条部２２及び円筒体２７（第４の突条部２３及び防水リング２４）とは、互い違いに、且つ、所定の間隔を空けてシャフト１４の径方向に並設したラビリンス構造２９を備え、ボス４の外周部とモータ取付け壁１２の外周部との間の隙間３１を、シャフト１４の径方向に連続して凹凸が形成されたギャップ状に形成したことにより、ボス４の外周部とモータ取付け壁１２の外周部同士の突き合せ部分３０に形成された隙間３１から、ボス４とモータ取付け壁１２との間に形成される空間に水が入り込むのを防止する。そして、ボス４の外周部とモータ取付け壁１２の外周部同士の突き合せ部分３０から、ラビリンス構造２９の隙間３１の中ほどまで浸入した水に対しては、第１及び第２の突条部２０,２１と、第３の突条部２２及び円筒体２７（第４の突条部２３及び防水リング２４）とによって構成されるこの溝状の隙間３１により浸入した水を遠心ファンの円周方向に流してケーシング２のケース９側又はカバー１０側のどちらか設置姿勢の低くなる部位に対応した隙間３１から外部に水を排出する。これによりボス４の外周部とモータ取付け壁１２の外周部同士の突き合せ部分３０の隙間３１から浸入した水がボス４及びモータ取付け壁１２に囲まれた空間に設けられたモータ５又は軸受１３に到るのを防止することができる。

また、前記ラビリンス構造２９を、ボス４の外周部に備えた第１及び第２の突条部２０,２１と、モータ取付け壁１２の外周部に備えた第３の突条部２２及び円筒体２７（第４の突条部２３及び防水リング２４）とを、互い違いに、且つ、所定の間隔を空けてシャフト１４の径方向に並設した構成とし、ラビリンス構造２９を羽根車１のロータ７とブレード３の間に形成したことにより、ボス４の外周部とモータ取付け壁１２の外周部同士の突き合せ部分３０の形状がシャフト１４の軸線方向に大きくなることを防止するので、遠心ファン全体の高さを低く抑えるとともに両面吸気も可能になる。

さらに、第４の突条部２３の先端側に防水リング２４が取付けられており、この第４の突条部２３とシャフト１４の径方向外側に対向する第１の突条部２０の内周面とによって構成されるラビリンス構造２９の隙間３１の一部に袋状部３４を形成したので、第１の突条部２０と第４の突条部２３との間の隙間３１に浸入した水は袋状部３４で捕捉され、ここで防水リング２４に形成された傾斜部２５が袋状部３４に捕捉された水が隙間３１に戻ろうとする逆流を防ぐ逆止弁の役割をするため、袋状部３４に捕捉された水は速やかに隙間３１の外部に排出されることとなるので、隙間３１に浸入した水の円周方向の流れが更に良くなり、より多くの水がラビリンス構造２９の隙間３１に浸入してきても、この袋状部３４を通じて隙間３１の外部に排出することができるとともに、ボス４とモータ取付け壁１２に囲まれた空間に設けられたモータ５又は軸受１３方向への水の流れを抑制できるため、防水性に優れた遠心ファンを提供することができる。ここで、本実施例の遠心ファンの防水性は、図６に示すように、水滴落下方向を排気口１７、第１の吸気口１８、又は、第２の吸気口１９とした防水試験において、いずれの場合においても保護等級２及び３を達成するものである。ここで、図７に上記各保護等級の定義を示す。

上記実施例は請求項１に対応しており、ロータ７とブレード３の間に、複数の突条部としてボス４の外周部に備えた第１及び第２の突条部２０,２１と、モータ取付け壁１２の外周部に備えた第３の突条部２２及び円筒体２７（第４の突条部２３及び防水リング２４）とを、互い違いに、且つ、所定の間隔を空けてシャフト１４の径方向に対して互いに非接触な状態に並設してなるラビリンス構造２９の隙間３１を形成すると共に、各突条部２０,２１,２２,２３の少なくとも１つである第４の突条部２３にリング部材として防水リング２４を設け、隙間３１の一部として第１の突条部２０と第４の突条部２３との間の隙間３１に広い部分として幅広部３３と狭い部分として幅狭部３２を形成すると共に、幅広部３３を、防水リング２４の端面部としてモータ取付け壁１２に対向すると共に、突き合せ部分３０から隙間３１に浸入した前記隙間を流通可能な水等の流体の流通方向Ｆと対向する対向部たる底面部を隙間３１に近い側である外周部分２５Ａから遠い側である内周部分２５Ｂにかけて流通方向Ｆの上流側から下流側へ向けて傾斜させた傾斜部２５により、隙間３１の入口側よりも奥側が広く形成された袋状部３４としている。

この場合、複数の円筒状の突条部２０,２１,２２,２３からなるラビリンス構造２９によりボス４の外周部とモータ取付け壁１２の外周部同士の突き合せ部分３０からの水の侵入を最小限に食い止めて、それでもラビリンス構造２９の隙間３１の中ほどのまで侵入した水は第１及び第２の突条部２０,２１と、第３の突条部２２及び円筒体２７（第４の突条部２３及び防水リング２４）とによって構成されるこの溝状の隙間３１により侵入した水を円周方向に流して設置姿勢で低くなる部位から外部に水を排出する。また、浸入した水が回路基板８または軸受１３まで到るのを防止することができる。そしてラビリンス構造２９を羽根車１のロータ７とブレード３の間に形成したので遠心ファン全体の高さを低く抑えるとともに両面吸気構造を採用することも可能になる。さらに、第４の突条部２３の先端側に防水リング２４を取り付けてこれと対面する第１の突条部２０とによって構成される溝状の隙間３１に幅広の袋状部３４を形成したので侵入した水の円周方向の流れが更に良くなり、より多くの水がラビリンス構造２９に侵入してきても、この隙間３１を幅広に形成した袋状部３４を通して外部に水を排出することができるとともに回路基板８または軸受１３方向への水の流れを抑制できるため、防水性に優れた遠心ファンを提供することができる。そのため、遠心ファンの外郭をなすケーシング２に第１の吸気口１８と第２の吸気口１９の複数の吸気部を備える両面吸気のような複数吸気構造と遠心ファン全体の高さを低く抑えた構造を有する遠心ファンにおいても、十分な防水性を得ることが可能となる。

なお、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で変更可能である。例えば、ボス４又はモータ取付け壁１２にそれぞれ設けた突条部の数は、２つに限定されるものではなく、適宜変更可能である。また、ボス４又はモータ取付け壁１２に設けた突条部の数をそれぞれ３つ以上の複数とすることで、ラビリンス構造２９による隙間３１の形状をさらに複雑なものとすることで、遠心ファンの防水性を更に向上させることも可能である。また、防水リング２４、特に傾斜部２５の形状は適宜変更可能である。

３ブレード
７ロータ
２０第１の突条部
２１第２の突条部
２２第３の突条部
２３第４の突条部
２５傾斜部
２９ラビリンス構造
３１隙間
３２幅狭部（狭い部分）
３３幅広部（広い部分）
３４袋状部

Claims

ロータとブレードの間に、複数の突条部からなるラビリンス構造の隙間を形成すると共に、前記突条部の少なくとも１つにリング部材を設け、前記隙間の一部に広い部分と狭い部分を形成すると共に、前記隙間の広い部分を、前記リング部材に形成した傾斜部により、前記隙間の入口側よりも奥側が広く形成された袋状部としたことを特徴とする遠心ファン。