JP2014055531A - 遠心ファン - Google Patents

Abstract

【課題】薄型の遠心ファンにおける送風効率を向上する。
【解決手段】遠心ファンは、中心軸を中心とするインペラと、中心軸回りに回転するモータ部と、インペラを収納するハウジングと、を備え、インペラの側方を覆い、上プレート部３１および下プレート部と共に送風口を形成する側壁部３３と、を備え、前記上プレート部３１または前記下プレート部が、吸気口を有し、前記上プレート部３１、前記側壁部３３および前記下プレート部により、前記インペラを囲む風洞部が構成され、前記上プレート部３１の下面３１２および前記下プレート部の上面の一方の面と前記側壁部３３の内側面３３３との境界３５０に、前記境界に沿って延びる線状の整流部材３５が配置され、前記整流部材３５が、前記一方の面３１２から前記内側面３３３に至り、前記一方の面３１２から離れるに従って径方向外方へと向かう整流面３５１を含む。
【選択図】図４

Description

本発明は、遠心ファンに関する。

ノート型ＰＣ等の小型かつ高性能な電子機器では、筐体内部のＣＰＵ等における発熱量が多い。したがって、発熱対策が重要となる。発熱対策の一手法として、送風ファンを筐体内部に設け、熱の排出が行われる。一方、ノート型ＰＣでは、薄型化が求められている。これに伴い、送風ファンには、送風性能の低下を抑制しつつ薄型化が求められる。

送風ファンが遠心ファンである場合、このような要求を満たすために、金属や樹脂にて形成された薄板状の部材を組み合わせてハウジングが構成される。例えば、特開２００８−１５７２１６号公報では、ファンケーシングは、フレームと、カバーと、により構成される。フレームは、底部と側壁部とを有し、樹脂やアルミニウム合金のダイカストにより成型される。カバーは、プレート状の樹脂または金属である。カバーは、フレーム上に固定される。
特開２００８−１５７２１６号公報

ところで、側壁部に板状のプレートを取り付ける場合、ハウジングの内側において、側壁部とプレートとの間に直角の隅部が形成される。隅部では、インペラから径方向外方へと送り出された空気が淀む。これにより、送風口から空気を送出する効率が低下する。また、隅部では空気の流れが乱れるため、隅部の存在は騒音の原因にもなる。

本発明は、上記課題に鑑みなされたものであり、薄型の遠心ファンにおける送風効率を向上することを目的としている。

本発明の一の側面に係る遠心ファンは、上下方向を向く中心軸を中心とするインペラと、前記インペラを前記中心軸回りに回転するモータ部と、前記インペラを収納するハウジングと、を備え、前記ハウジングが、前記インペラの上側を覆う上プレート部と、前記インペラの下側を覆うとともに前記モータ部が固定される下プレート部と、前記インペラの側方を覆い、前記上プレート部および前記下プレート部と共に送風口を形成する側壁部と、を備え、前記上プレート部または前記下プレート部が、吸気口を有し、前記上プレート部、前記側壁部および前記下プレート部により、前記インペラを囲む風洞部が構成され、前記上プレート部の下面および前記下プレート部の上面の一方の面と前記側壁部の内側面との境界に、前記境界に沿って延びる線状の整流部材が配置され、前記整流部材が、前記一方の面から前記内側面に至り、前記一方の面から離れるに従って径方向外方へと向かう整流面を含む。

本発明では、送風効率を向上することができる。

図１は、一の実施形態に係る遠心ファンの断面図である。 図２は、上プレート部および側壁部の組立体の底面図である。 図３は、上プレート部および側壁部の組立体の平面図である。 図４は、上プレート部、側壁部および整流部材の縦断面図である。 図５は、整流部材の周方向端部近傍を斜め下方から見た図である。

本明細書では、図１中における遠心ファンの中心軸方向の上側を単に「上側」と呼び、下側を単に「下側」と呼ぶ。本明細書における上下方向は、実際の機器に組み込まれたときの上下方向を示すものではない。また、中心軸を中心とする周方向を、単に「周方向」と呼び、中心軸を中心とする径方向を、単に「径方向」と呼ぶ。中心軸に平行な方向を、単に「軸方向」と呼ぶ。

図１は、本発明の例示的な一の実施形態に係る遠心ファン１を示す断面図である。遠心ファン１は、例えば、ノート型パーソナルコンピュータ（以下、「ノート型ＰＣ」という。）に搭載され、ノート型ＰＣの筐体内部の機器の冷却に利用される。

遠心ファン１は、モータ部２と、ハウジング３と、インペラ４と、を含む。インペラ４は、上下方向を向く中心軸Ｊ１を中心とする。モータ部２は、インペラ４を中心軸Ｊ１回りに回転する。ハウジング３は、モータ部２およびインペラ４を収納する。

ハウジング３は、上プレート部３１と、下プレート部３２と、側壁部３３と、を含む。上プレート部３１は、インペラ４の上側を覆う。下プレート部３２は、インペラ４の下側を覆う。下プレート部３２には、モータ部２が固定される。側壁部３３は、インペラ４の側方を覆う。側壁部３３は、上プレート部３１および下プレート部３２と共に送風口３３１を形成する。上プレート部３１、側壁部３３および下プレート部３２により、インペラ４を囲む風洞部３０が構成される。

上プレート部３１および下プレート部３２は、アルミニウム合金もしくはステンレスなどの金属により、薄板状に形成される。側壁部３３は、アルミニウム合金のダイカストにより成型される。側壁部３３の下端部と下プレート部３２の周縁部とは、ねじ留めにより締結される。上プレート部３１は、側壁部３３の上端部にかしめにより固定される。上プレート部３１は吸気口３１１を含む。吸気口３１１は、インペラ４の上方に位置する。

モータ部２は、アウターロータ型である。モータ部２は、固定組立体である静止部２１と、回転組立体である回転部２２と、軸受であるスリーブ２３と、を含む。スリーブ２３は、中心軸Ｊ１を中心とする略円筒状である。回転部２２は、スリーブ２３により、中心軸Ｊ１を中心として静止部２１に対して回転可能に支持される。

静止部２１は、ステータ２１０と、軸受保持部２４と、を含む。軸受保持部２４は、スリーブ２３を収容する。軸受保持部２４は、中心軸Ｊ１を中心とする略円筒状であり、樹脂により形成される。軸受保持部２４は、下プレート部３２のおよそ中央から上向きに突出する。軸受保持部２４は、下プレート部３２に設けられた孔部３２７に固定される。軸受保持部２４の下端部と、孔部３２７の周囲の部位とは、インサート成型により締結される。

ステータ２１０は、中心軸Ｊ１を中心とする環状であり、軸受保持部２４の外側面に取り付けられる。ステータ２１０は、ステータコア２１１と、インシュレータ２１２と、コイル２１３と、を含む。ステータコア２１１は、薄板状の珪素鋼板が積層されて形成される。インシュレータ２１２は、ステータコア２１１の表面を被覆する絶縁体である。

回転部２２は、シャフト２２１と、ヨーク２２２と、ロータマグネット２２３と、カップ２２４と、を含む。カップ２２４は、中心軸Ｊ１を中心とする有蓋略円筒状であり、下側に向かって開口する。シャフト２２１は、中心軸Ｊ１を中心として配置され、上端部がカップ２２４に固定される。ヨーク２２２は、中心軸Ｊ１を中心とする略円筒状であり、カップ２２４の内側面に固定される。ロータマグネット２２３は、中心軸Ｊ１を中心とする略円筒状であり、ヨーク２２２の内側面に固定される。

シャフト２２１は、スリーブ２３に挿入される。スリーブ２３は、含油性の多孔質金属体により形成され、軸受保持部２４に挿入されて固定される。なお、軸受機構として、例えば、ボール軸受が利用されてもよい。

インペラ４は、複数の翼４１を含む。複数の翼４１は、カップ２２４の外側にて、中心軸Ｊ１を中心として環状に配列される。各翼４１の径方向内側の端部は、カップ２２４の外側面に固定される。静止部２１に電流が供給されることにより、ロータマグネット２２３とステータ２１０との間に、中心軸Ｊ１を中心とするトルクが発生する。これにより、インペラ４が、中心軸Ｊ１を中心として回転部２２と共に回転する。インペラ４の回転により、吸気口３１１からハウジング３内へと空気が吸引され、送風口３３１から送出される。

図２は、上プレート部３１および側壁部３３の組立体の底面図である。図３は、組立体の平面図である。図２および図３の上側が送風口３３１に対応する。側壁部３３は、第１側壁部３４１と、第２側壁部３４２と、第３側壁部３４３と、を含む。第１側壁部３４１は、吸気口３１１の送風口３３１とは反対側に位置する。すなわち、第１側壁部３４１は、インペラ４の送風口３３１とは反対側に位置する。

第１側壁部３４１は、インペラ４の外周に沿って湾曲する。第１側壁部３４１は、中心軸Ｊ１から離れた軸を中心として周方向に延びる。第１側壁部３４１の内側面も、インペラ４の外周に沿って湾曲する。すなわち、側壁部３３の内側面３３３は、インペラ４に対して送風口３３１の反対側において、インペラ４の外周に沿って湾曲する湾曲面３４５を含む。

第２側壁部３４２は、第１側壁部３４１からインペラ４の回転方向に延びる。第３側壁部３４３は、第１側壁部３４１からインペラ４の回転方向とは逆方向に延びる。第１側壁部３４１の径方向の厚さは、第２側壁部３４２および第３側壁部３４３の図２の左右方向の厚さよりも薄い。

図３に示すように、側壁部３３と上プレート部３１とは、複数のかしめ部３４４にて結合される。かしめ部３４４の側壁部３３に含まれる部位は、上方に向かって僅かに突出する突起３４６を含む。かしめ部３４４の上プレート部３１に含まれる部位は、突起３４６が挿入される孔部を含む。突起３４６が孔部に挿入されて突起３４６が僅かに押しつぶされることにより、側壁部３３と上プレート部３１とが結合される。上プレート部３１の孔部の周囲は、他の部位に対して僅かに軸方向下方に位置する。

本実施形態では、突起３４６は、側壁部３３の水平方向外方へと突出する部位上に設けられるが、突起３４６の位置は、適宜変更されてよい。本実施形態では、第１側壁部３４１に２つのかしめ部３４４が配置され、第２側壁部３４２に１つのかしめ部３４４が配置され、第３側壁部３４３に１つのかしめ部３４４が配置される。

なお、側壁部３３において突起３４６の下方には、図２に示すように、下プレート部３２と側壁部３３とを締結するための複数のねじ穴３４７が設けられる。ねじ穴３４７が、側壁部３３の下面から上方へと窪む。

図２に示すように、上プレート部３１の下面と側壁部３３の内側面との境界に整流部材３５が配置される。整流部材３５は、境界に沿って延びる線状である。本実施形態では、整流部材３５は、上プレート部３１の下面と第１側壁部３４１の内側面との間の境界に配置される。さらに詳細には、整流部材３５は、送風口３３１から最も離れた２つのかしめ部３４４、すなわち、第１側壁部３４１の２つのかしめ部３４４の間に位置する。

図４は、上プレート部３１、側壁部３３および整流部材３５の縦断面図である。整流部材３５は、インペラ４に対向する整流面３５１を含む。整流面３５１は、上プレート部３１の下面３１２から側壁部３３の内側面３３３に至る。整流面３５１は、下面３１２から軸方向下方に離れるに従って径方向外方へと向かう。整流部材３５は、下面３１２と内側面３３３との間の境界３５０に沿って接着剤を塗布することにより形成される。整流部材３５を形成する接着剤は、実質的に接着剤として機能する材料であればよく、接着剤として使用されない材料により形成されてもよい。整流部材３５を容易に理想的な形状とするために、整流部材３５は、流動性を有する樹脂が硬化したものであることが好ましい。

整流部材３５を設けることにより、上プレート部３１の下面３１２と側壁部３３の内側面３３３との間の隅部が直角ではなくなり、下面３１２と内側面３３３とは滑らかに繋がる。これにより、インペラ４により吸気口３１１から吸引されて径方向外方へと向かう空気の乱れが抑制され、滑らかに周方向へと流れる。その結果、遠心ファン１における送風効率が向上する。また、整流面３５１が境界３５０に向かって窪む凹状であることから、遠心ファン１の送風効率をさらに向上することができる。

整流部材３５は、上プレート部３１の下面３１２および側壁部３３の内側面３３３に結合する。ここでの結合とは、容易に分離しない程度に密着していることをいう。これにより、上プレート部３１および側壁部３３の振動を抑制することができる。特に、送風口３３１から最も離れた２つのかしめ部３４４の間の領域は振動の発生箇所となる可能性が高いため、この領域に整流部材３５を設けることにより、振動を効果的に抑制することができる。また、結合にかしめも利用するため、上プレート部３１と側壁部３３とを強固に結合することができる。

なお、送風口３３１から最も離れた２つのかしめ部３４４とは、最も離れた１つのかしめ部３４４と２番目に離れた１つのかしめ部３４４とを指す。換言すれば、側壁部３３において送風口３３１から最も離れた位置に隣接する２つのかしめ部３４４を指す。また、送風口３３１とかしめ部３４４との間に距離は、平面視した場合に送風口３３１が直線の場合は、その直線からの距離を指し、曲線の場合は、最小二乗法等により近似させた直線からの距離を指す。

本実施形態では、第１側壁部３４１が第２側壁部３４２および第３側壁部３４３よりも薄いため、第１側壁部３４１が振動の原因になり易い。このような構造であっても、整流部材３５を上プレート部３１と第１側壁部３４１との間に設けることにより、振動を効果的に抑制することができる。

境界３５０上には、撥油剤が塗布され、撥油膜３６が形成される。撥油剤の一部は上プレート部３１と側壁部３３との間に進入する。図４では、境界３５０上に存在する撥油膜３６を太線にて示す。撥油膜３６により、接着剤を塗布した際に接着剤がハウジング３の外側までしみ出すことが防止される。整流部材３５は、撥油膜３６の径方向内側のエッジよりも径方向外側において上プレート部３１の下面３１２に結合する。整流部材３５は、撥油膜３６の軸方向下側のエッジよりも軸方向上側において側壁部３３の内側面３３３に結合する。すなわち、整流部材３５と下面３１２との間、および、整流部材３５と内側面３３３との間の全体に、撥油膜３６が存在する。このように、撥油膜３６が介在する状態で、上プレート部３１と側壁部３３とが整流部材３５を介して結合する。

図５は、整流部材３５の周方向端部３５２近傍をインペラ４側から、すなわち、斜め下方から見た図である。図５では、各部材に平行斜線を付している。撥油膜３６は、境界３５０に沿って、整流部材３５の端部３５２よりも周方向外側まで存在する。整流部材３５の反対側の端部３５２においても同様である。これにより、接着剤を塗布する際に、撥油膜３６の端部から接着剤がハウジング３の外側にしみ出すことが防止される。

端部３５２では、整流部材３５の幅は、端点３５３に向かって漸次減少する。整流部材３５の幅とは、境界３５０に垂直な面による断面における整流面３５１の幅である。これに伴い、整流面３５１は、端点３５３に近づくに従って境界３５０へと近づく。整流部材３５がこのような形状を有することにより、端部３５２における気流の乱れが抑制され、送風効率の低下が防止される。

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。

上記実施形態では、第１側壁部３４１の２つのかしめ部３４４の間に整流部材３５が配置されるが、整流部材３５の配置は適宜変更されてよい。例えば、整流部材３５は、第１側壁部３４１の全体に設けられてもよく、あるいは、第１側壁部３４１から第２側壁部３４２や第３側壁部３４３へと延びてもよい。すなわち、整流部材３５の少なくとも一部は、上プレート部３１の下面３１２と、側壁部３３の図２に示す湾曲面３４５との境界に沿って配置される。これにより、送風効率を効果的に向上することができる。

吸気口は、下プレート部３２に設けられてもよい。すなわち、吸気口は上プレート部３１または下プレート部３２に設けられる。ここでの「上プレート部３１または下プレート部３２」とは、「上プレート部３１および下プレート部３２の少なくとも一方」を意味する。吸気口が設けられることによりプレート部の剛性が低下することから、整流部材３５は、上プレート部３１の下面３１２および下プレート部３２の上面のうち、吸気口が設けられる部材の面と、側壁部３３の内側面３３３との境界に配置されることが好ましい。これにより、振動を抑制することができる。もちろん、整流部材３５は吸気口を有しないプレート部と側壁部３３との間に設けられてもよい。

下プレート部３２の上面と側壁部３３の内側面との間に整流部材３５が設けられ、かつ、整流部材３５が接着剤である構造は、下プレート部３２と側壁部３３とがかしめにて結合される場合の振動抑制にも適している。

整流部材３５は、上プレート部３１の下面３１２と側壁部３３の内側面３３３との境界、および、下プレート部３２の上面と側壁部３３の内側面３３３との境界の双方に配置されてもよい。整流部材３５は、接着剤以外の部材、例えば、樹脂にて別途成型された部材であってもよい。この場合、整流部材３５は、接着剤等を用いて境界３５０上に配置される。

整流面３５１は、中心軸Ｊ１を含む面による縦断面において凹状でなくてもよく、例えば、縦断面において直線でもよい。

接着剤がハウジング３の外側に漏れないのであれば、撥油膜３６は省略されてもよい。撥油膜３６に代えて他の材料が用いられてもよい。

上記実施形態および各変形例における構成は、相互に矛盾しない限り適宜組み合わされてよい。

本発明に係る遠心ファンは、ノート型ＰＣやデスクトップ型ＰＣの筐体内部における機器の冷却、その他の機器の冷却、様々な対象物に対する空気の供給等に利用可能である。さらに、他の用途として利用することができる。

１ 遠心ファン
２ モータ部
３ ハウジング
４ インペラ
３０ 風洞部
３１ 上プレート部
３２ 下プレート部
３３ 側壁部
３５ 整流部材
３６ 撥油膜
３１１ 吸気口
３３１ 送風口
３４１ 第１側壁部
３４２ 第２側壁部
３４３ 第３側壁部
３４４ かしめ部
３４５ 湾曲面
３５０ 境界
３５１ 整流面
Ｊ１ 中心軸

Claims (11)

1. 上下方向を向く中心軸を中心とするインペラと、
   前記インペラを前記中心軸回りに回転するモータ部と、
   前記インペラを収納するハウジングと、
   を備え、
   前記ハウジングが、
   前記インペラの上側を覆う上プレート部と、
   前記インペラの下側を覆うとともに前記モータ部が固定される下プレート部と、
   前記インペラの側方を覆い、前記上プレート部および前記下プレート部と共に送風口を形成する側壁部と、
   を備え、
   前記上プレート部または前記下プレート部が、吸気口を有し、
   前記上プレート部、前記側壁部および前記下プレート部により、前記インペラを囲む風洞部が構成され、
   前記上プレート部の下面および前記下プレート部の上面の一方の面と前記側壁部の内側面との境界に、前記境界に沿って延びる線状の整流部材が配置され、
   前記整流部材が、前記一方の面から前記内側面に至り、前記一方の面から離れるに従って径方向外方へと向かう整流面を含む、遠心ファン。
2. 前記側壁部の前記内側面が、前記インペラに対して前記送風口の反対側において、前記インペラの外周に沿って湾曲する湾曲面、を含み、
   前記整流部材の少なくとも一部が、前記一方の面と前記湾曲面との境界に沿って配置される、請求項１に記載の遠心ファン。
3. 前記整流部材の前記中心軸を中心とする周方向両端部において、前記整流面の幅が漸次減少して前記整流面が前記境界へと近づく、請求項１または２に記載の遠心ファン。
4. 前記整流面が、前記境界に向かって窪む凹状である、請求項１ないし３のいずれかに記載の遠心ファン。
5. 前記整流部材が、前記一方の面および前記内側面に結合する、請求項１ないし４のいずれかに記載の遠心ファン。
6. 前記整流部材が、流動性を有する樹脂が硬化したものである、請求項５に記載の遠心ファン。
7. 前記境界上に撥油膜が存在し、
   前記撥油膜が、前記整流部材の前記中心軸を中心とする周方向両端部よりも周方向外側まで存在する、請求項６に記載の遠心ファン。
8. 前記整流部材と前記一方の面との間、および、前記整流部材と前記内側面との間の全体に、前記撥油膜が存在する、請求項７に記載の遠心ファン。
9. 前記側壁部と前記一方の面を含む部材とが、複数のかしめ部にて結合され、
   前記送風口から最も離れた２つのかしめ部の間に、前記整流部材が位置する、請求項５ないし８のいずれかに記載の遠心ファン。
10. 前記吸気口が、前記上プレート部に設けられ、前記一方の面が、前記上プレート部の下面である、請求項５ないし９のいずれかに記載の遠心ファン。
11. 前記側壁部が、前記インペラの前記送風口とは反対側において、前記インペラの外周に沿って湾曲する第１側壁部と、
    前記第１側壁部から、前記インペラの回転方向に延びる第２側壁部と、
    前記第１側壁部から、前記インペラの回転方向とは逆方向に延びる第３側壁部と、
    を含み、
    前記一方の面と前記第１側壁の内側面との間の境界に前記整流部材が配置され、
    前記第１側壁部が、前記第２側壁部および前記第３側壁部よりも薄い、請求項５ないし１０のいずれかに記載の遠心ファン。

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