JP2013199861A - 軸流ファン - Google Patents

Abstract

【課題】軸流ファンの吐出口に形成したスポークの形状を改良することにより、スポーク上に配置するリード線の引き出し作業を容易に行うことができ、かつ低騒音化できる軸流ファンを提供する。
【解決手段】ケーシング１５が、円筒状のハウジング１９と、モータ１４を装着するモータベース２１と、ハウジング１９とモータベース２１の間を連結している複数のスポーク２２ａと、２２ｂ、２２ｃ、２２ｄとで形成される軸流ファン１０であって、複数のスポークが、リード線３０を配置する直線形状に形成されているスポーク２２ｄと、インペラ１３の回転方向に凸状に湾曲して形成されているスポーク２２ａ、２２ｂ、２２ｃを備える、構成とした。
【選択図】図１

Description

本発明は軸流ファンに関するものであり、特に、電子機器などの冷却用に用いられる軸流ファンに関するものである。

例えば、パーソナルコンピュータやコピー機などの電子機器においては、多数の電子部品を比較的狭い筐体内に収容している。このため、電子部品から発生する熱が筐体内にこもり、電子部品を熱破壊させる虞があり、大きな問題を引き起こす。そこで、電子機器の筐体の壁面や天井面に通気口を設け、その通気口から筐体内部の熱を外部に排出している。また、筐体内部の熱を外部に積極的に排出し冷却する手段として、軸流ファンを通気口の近傍に配設することが一般に知られている。このような電子機器を冷却するための軸流ファンはできる限り騒音を低減させ、また風量性能の向上が求められている。

軸流ファンは、吸込口と吐出口を有するケーシングを有し、ケーシングの内部に、複数の羽根を有するインペラと、このインペラを回転させるためのモータが配置された構造になっている。そのモータは、ケーシングと一体形成された直線形状からなる複数のスポークで連結されたベース部に配設されている。

また、従来、複数のスポークをケーシングの吐出口側に設け、スポークの断面形状を翼形や三角形などに形成して静翼として機能させることが知られている。静翼として機能させたスポークがケーシングの吐出し側に配置された場合、吐出口から吐き出される空気の静圧を増加させ、吐き出される空気の流れを整えることができる。このスポークの形状をすべて直線形状に形成したものや、すべて湾曲形状に形成したものが知られている。スポークの形状をすべて湾曲形状に形成したものとして、インペラの回転方向に向けて凸状に湾曲させてなる形状とした軸流ファンが知られている（例えば、特許文献１参照）。

図６は、特許文献１に記載の軸流ファンの正面図である。図６に示すように、軸流送風機１００の吐出口１０１内には、５枚の静止ブレード１０２Ａ〜１０２Ｅが配置されている。この静止ブレード１０２Ａ〜１０２Ｅはすべてインペラ１１０の回転方向Ｒに向けて凸状に湾曲させた形状を有しており、また静止ブレード１０２Ｅはモータに電力を供給するリード線１０３を内部に収納して引き出す溝部１０４を有している。

前記静止ブレード１０２Ｅの吐出口側端縁部１０５は、溝部１０４の両側に位置する２つの分割端縁１０５ａと１０５ｂによって構成されている。また、２つの分割端縁１０５ａと１０５ｂの内側端部１０６近傍における各形状は、モータケース１０７における底壁部１０８の平坦な底面１０９と２つの分割端縁１０５ａと１０５ｂとがそれぞれ面一になるように傾斜している。これによって、リード線１０３の溝部１０４への挿入作業が容易になることが特許文献１に記載されている。

特許第４８０８４８２号公報。

しかしながら、特許文献１に記載の軸流送風機では、２つの分割端縁１０５ａと１０５ｂの内側端部１０６近傍における形状を、モータケース１０７における底壁部１０８の平坦な底面１０９と２つの分割端縁１０５ａと１０５ｂとがそれぞれ面一になるように傾斜させてリード線１０３の溝部１０４への挿入作業を容易にしているが、静止ブレード１０２Ｅは湾曲形状を有しているため、湾曲形状に沿ってリード線１０３を配置する必要がある。このため、静止ブレード１０２Ｅにリード線１０３を配置する作業が必ずしも容易に行えるとは限らず、作業性が悪いという問題点があった。

そこで、本発明は上記問題点に鑑みなされたものであり、軸流ファンの吐出口に形成したスポークの形状を改良することにより、スポーク上に配置するリード線の引き出し作業を容易に行うことができ、かつ低騒音化できる軸流ファンを提供することを目的とする。

本発明は上記目的を達成するために提案されたものであり、本発明の軸流ファンは、複数の羽根を有するインペラと、前記インペラを回転させるモータと、前記インペラと前記モータを収容するケーシングと、前記モータに電力を供給するリード線とを備えるとともに、前記ケーシングは円筒状のハウジングと、前記モータを装着するモータベースと、前記ハウジングと前記モータベースの間を連結している複数のスポークとで形成してなる軸流ファンにおいて、前記複数のスポークは、前記リード線を配置する直線形状に形成されているスポークと、前記インペラの回転方向に凸状に湾曲して形成されているスポークを備える、構成である。

この構成によれば、モータに電力を供給するリード線を引き出すために使用するスポークは直線形状に形成されているので、リード線を配置する際は、リード線を直線状に延ばし、スポークに対して容易に位置決めすることができる。

また、直線形状をした前記スポークの半径方向の寸法をＬ、湾曲形状をしたスポークの湾曲量をＸとした場合、湾曲形状の変位（Ｘ/Ｌ）が０．２より小さくなるように設定してなる、構成が好ましい。

この構成によれば、スポークがすべて直線形状で形成された従来の軸流ファンに比べて風量特性を低下させることなく、騒音を低減することができる。

本発明によれば、リード線を引き出すためのスポークを直線形状に形成したので、スポーク上にリード線を配置する作業をより容易に行うことができるとともに、騒音を低減した軸流ファンを提供できる。

本発明の一実施形態における軸流ファンの断面図である。 図１に示す軸流ファンの底面図である。 本発明の一実施形態おける軸流ファンと従来の軸流ファンにおける静圧−風量特性を示す図である。 スポークの湾曲形状の変位を説明した図である。 スポークの湾曲形状の変位と騒音の関係を示した図である。 従来の軸流ファンの正面図である。

以下、本発明を実施するための形態(以下、「実施形態」という)を、添付図面に基づいて詳細に説明する。なお、以下の説明では、上下や左右などの方向を示す表現は、絶対的なものではなく相対的なものであり、本発明の軸流ファンの各部が描かれている姿勢である場合に適切であるが、その姿勢が変化した場合には姿勢の変化に応じて変更して解釈されるべきものである。

図１及び図２は本発明の一実施形態に係る軸流ファンを示すもので、図１はその断面図、図２は図１に示す軸流ファンの底面図である。

図１及び図２において、軸流ファン１０は、下側に開口するカップ形のハブ１１の外周に複数枚の羽根１２を等間隔で設けてなるインペラ１３と、インペラ１３を取り付けたモータ１４と、インペラ１３とモータ１４を収納するケーシング１５などにより構成されている。

モータ１４は、ロータ１４ａとステータ１４ｂにより構成されている。ロータ１４ａは、ハブ１１の内周面に固定された磁性材料からなる円筒状のロータヨーク１６と、ロータヨーク１６の内周面に取り付けられた回転駆動用のマグネット１７と、ハブ１１の中心に設けられたシャフト１８などを備えている。金属材料によって形成されたシャフト１８は樹脂製のインペラ１３にインサート成形されて、インペラ１３と一体化されている。

ケーシング１５は、筒状のハウジング１９と、このハウジング１９の上下両端において、それぞれ四方に広がるようにしてハウジング１９と一体に形成したフランジ２０と、モータ１４と対向してハウジング１９の下端側に配設された円板状に拡がるモータベース２１と、ハウジング１９の下端側開口縁部とモータベース２１を連結している４本のスポーク２２ａ、２２ｂ、２２ｃ、２２ｄを設けて、熱可塑性樹脂により一体に成形されている。また、フランジ２０の各コーナ部近傍には、軸流ファン１０を電子機器に取り付けるねじなどを挿通させるための孔２０ａが形成されている。

モータベース２１の中心部には、上下方向に開口するボス部２１ａが設けられている。このボス部２１ａには、上方に向かって延びる円筒形状をした軸受ハウジング２３の下端部が嵌合されて、モータベース２１に軸受ハウジング２３が取り付けられている。

そして、軸受ハウジング２３の内周面には、シャフト１８を回転自在に支持する一対の軸受２４が、上下に位置決め固定した状態にして取り付けられている。一方、軸受ハウジング２３の外周には、モータ１４のステータ１４ｂが配設されている。ステータ１４ｂは、珪素鋼板などを複数枚積層してなるステータコア２５と、ステータコア２５に装着されたインシュレータ２６に巻回されたコイル２７と、インシュレータ２６の下端に配置された回路基板２８とから構成され、ステータコア２５は軸受ハウジング２３の外周面に嵌着されている。なお、コイル２７は、回路基板２８に導通ピン２９を介して電気的に接続され、回路基板２８には外部電源に接続するためのリード線３０の一端が取り付けられている。

モータベース２１のスポーク２２ａ、２２ｂ、２２ｃ、２２ｄは、図２に示すように、円周方向に等間隔で設けられている。この４本のスポーク２２ａ、２２ｂ、２２ｃ、２２ｄの内、３本のスポーク２２ａ、２２ｂ、２２ｃはインペラ１３の羽根１２の回転方向（図２中に符号Ｒで示す矢印方向）に向かって凸状に湾曲した形状に形成され、スポーク２２ｄのみ直線形状に形成されている。そして、この直線形状に形成されたスポーク２２ｄには、回路基板２８に接続された前記リード線３０が、回路基板２８から引き出された状態で取り付けられている。

また、湾曲形状のスポーク２２a、２２ｂ、２２ｃ及び直線形状のスポーク２２ｄは、すべて断面形状が翼形状に形成されている。さらに、翼の傾斜角はすべて同じ角度（本実施の形態では５４°）にて形成されており、またスポーク２２ａ、２２ｂ、２２ｃ、２２ｄの半径方向における内側及び外側共、同じ傾斜角で形成されている。なお、直線形状のスポーク２２ｄには、保持片３１が一体成形にて形成されている。そして、回路基板２８に一端が取り付けられたリード線３０は、保持片３１上に載置され、さらにフランジ２０に形成した保持溝３２に挿入位置決めされてハウジング１９の外方に引き出される。その保持溝３２には図示しない固定栓が嵌合されてリード線３０を固定する。

そして、このように構成された軸流ファン１０では、リード線３０を介して回路基板２８に外部から電力が供給されると、回路基板２８に配線された制御回路からの信号に基づき、モータ１４に励磁電流が供給されてロータ１４ａがインペラ１３と共に回転する。

インペラ１３が回転すると、ケーシング１５の吸込口３３からケーシング１５の内部に空気が流入する。そして、ケーシング１５の内部に流入した空気は、羽根１２によってケーシング１５の内部を案内されて通過する。ケーシング１５の内部を通過した空気は、断面形状が翼形状に形成されたスポーク２２ａ、２２ｂ、２２ｃ、２２ｄにより吐出口３４側において圧力が増加され、この空気がケーシング１５の外部に吐き出される。

図３は本発明の軸流ファン１０と従来の軸流ファンにおける静圧−風量特性を示した図である。図３では、縦軸に静圧Ｐ［Ｐａ］、横軸に風量Ｑ［ｍ³／ｍｉｎ］をとっている。なお、図３に示す特性試験で使用した本発明の軸流ファン１０と従来の軸流ファンにおけるハウジング、インペラは共に同一構造であり、スポークの形状のみ、相違している。すなわち、本発明の軸流ファン１０は図１及び図２に示す構成で、４本のスポーク２２ａ〜２２ｄのうち、３本のスポーク２２ａ、２２ｂ、２２ｃは羽根１２の回転方向に向かって凸状に湾曲した形状に形成されている。そして、スポーク２２ｄのみ直線形状に形成され、そのスポーク２２ｄにリード線３０が配置されている。一方、従来の軸流ファンは、４本のスポークがすべて直線形状に形成された構成であり、また、リード線を取り付けたスポークは図１及び図２に示す本発明の軸流ファン１０のスポーク２２ｄと同一の直線形状を有している。

図３に示すように、破線で示す本発明の軸流ファン１０は、低域では静圧が僅かに低下するが、中域から高域では、実線で示す従来の軸流ファンよりも静圧が僅かに高い傾向を示す。しかし、この図３に示す静圧−風量特性では、両者の風量特性に違いはほとんどない。

図４は、羽根１２の回転方向に凸状に湾曲した形状をした３本のスポーク２２ａ、２２ｂ、２２ｃにおける湾曲形状の変位を説明する図である。図４のおけるスポーク２２Ａは直線形状をしたスポークの状態を示しており、スポークの湾曲量＝０である。一方、スポーク２２Ｂは湾曲形状をしたスポークを示しており、そのときの湾曲量はＸ、すなわち図４中における一対の白抜き矢印の先端と先端の間の距離Ｘである。そして、スポーク２２Ａの半径方向の寸法Ｌに対する湾曲量Ｘの比率を、スポーク２２Ｂの湾曲形状の変位（Ｘ/Ｌ）として表すことができる。

図５は３本のスポーク２２ａ、２２ｂ、２２ｃにおける湾曲形状の変位（Ｘ/Ｌ）と騒音［ｄＢ（Ａ）］の関係を示した図である。なお、いずれもスポーク２２ｄは直線形状で形成したものであり、インペラ１３はすべて同じ形状である。したがって、湾曲形状の変位（Ｘ/Ｌ）＝０の場合、スポーク２２ａ、２２ｂ、２２ｃ、２２ｄはすべて直線形状に形成される。

そして、図５に示すように、３本のスポーク２２ａと２２ｂ、２２ｃを回転方向に向けて凸状に湾曲させていくと、軸流ファンの騒音が低下していくが、湾曲形状の変位が大きくなると、逆に騒音が増加する傾向を示す。したがって、湾曲形状の変位（Ｘ/Ｌ）は約０．２より小さく設定するとよい。このように湾曲形状の変位（Ｘ/Ｌ）を約０．２以下にすると、スポークがすべて直線形状で形成された従来の軸流ファンに比べて、本実施形態の場合では、風量特性を低下させることなく、騒音を低減することができる。

したがって、上記実施形態で示す軸流ファン１０によれば、ケーシング１５の吐出口３４側に設けた複数のスポーク２２ａ、２２ｂ、２２ｃ、２２ｄの内、リード線３０が配置されるスポーク２２ｄのみ直線形状に形成し、他のスポーク２２ａ、２２ｂ、２２ｃは湾曲形状に形成している。このため、従来のようなスポークのすべてが湾曲形状を有する軸流ファンに比べて、リード線３０の引き出し作業を行う際、リード線３０を曲げたり、湾曲形状に沿わせて作業をすることがなくなるので、リード線３０の引き出し作業を容易に行うことができる。

また、スポークがすべて直線形状を有する従来の軸流ファンに比べて、風量特性を低下させることなく、騒音を低減することができる。

なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良などは本発明に含まれものである。例えば、本実施の形態では、ケーシング１５の吐出口３４側に４本のスポーク２２ａと２２ｂ、２２ｃ、２２ｄを設けた構成であるが、この構成に限定されるものではなく、スポークは３本以上の複数で構成され、その内、リード線３０を取り付けるためのスポークのみ、直線形状に形成すればよい。

１０ 軸流ファン
１１ ハブ
１２ 羽根
１３ インペラ
１４ モータ
１４ａ ロータ
１４ｂ ステータ
１５ ケーシング
１６ ロータヨーク
１７ 回転駆動用のマグネット
１８ シャフト
１９ ハウジング
２０ フランジ
２０ａ 孔
２１ モータベース
２１ａ ボス部
２２ａ〜２２ｃ 湾曲形状のスポーク
２２ｄ 直線形状のスポーク
２２Ａ,２２Ｂ スポーク
２３ 軸受ハウジング
２４ 軸受
２５ ステータコア
２６ インシュレータ
２７ コイル
２８ 回路基板
２９ 導通ピン
３０ リード線
３１ 保持片
３２ 保持溝
３３ 吸込口
３４ 吐出口
Ｒ 回転方向

Claims (2)

1. 複数の羽根を有するインペラと、前記インペラを回転させるモータと、前記インペラと前記モータを収容するケーシングと、前記モータに電力を供給するリード線とを備えるとともに、前記ケーシングは円筒状のハウジングと、前記モータを装着するモータベースと、前記ハウジングと前記モータベースの間を連結している複数のスポークとで形成してなる軸流ファンにおいて、
   前記複数のスポークは、前記リード線を配置する直線形状に形成されているスポークと、前記インペラの回転方向に凸状に湾曲して形成されているスポークを備えることを特徴とする軸流ファン。
2. 直線形状をした前記スポークの半径方向の寸法をＬ、湾曲形状をしたスポークの湾曲量をＸとした場合、湾曲形状の変位（Ｘ/Ｌ）が０．２より小さくなるように設定してなることを特徴とする請求項１記載の軸流ファン。

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