JP2015068258A - ファンブレード、送風装置および電子機器 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、支持部によって生じる空気の圧力変動を抑え、ノイズの抑制を達成することを目的とする。【解決手段】吸気口１０７、駆動部が載置される載置部１０８、および載置部１０８を支持する支持部１０２が設けられる第１の面を有する筐体を備える送風装置１００に搭載されるファンブレード２００であって、前記駆動部を収納する金属部２０２と、金属部２０２から遠心方向に設けられるブレード部２０３と、ブレード部２０３の前記第１の面側に設けられるリング２０４と、を備える。【選択図】図６

Description

本発明は、ファンブレードおよび送風装置に関するものである。

本発明は、例えばパーソナルコンピュータなどの電子機器において、発熱部品を冷却する送風装置に備えられるファンブレード、それを用いた送風装置及び電子機器に関する。

最近のコンピュータにおけるデータ処理の高速化の動きはきわめて急速であり、ＭＰＵのクロック周波数は、以前と比較して格段に高いものになってきている。

その結果、ＭＰＵの発熱量が増大し、従来のように放熱フィンを有するヒートシンクを発熱体に接触させて放熱する方法だけでなく、そのヒートシンクを送風装置であるファン装置で直接冷却する方法などが必要不可欠となっている。送風装置は、冷却効果を高めるために風量の向上が求められる。しかしながら、風量を大きくすると、送風装置から発生する騒音も大きくなってしまう。

送風装置から発生する騒音を抑制する技術として、送風装置のファンブレードにリング状のガイドを設けることが知られている（特許文献１）。

特開２０１２−１０７５７７号公報

特許文献１に記載の送風装置は、モータ（ステータ）の設けられている吸気口には、モータやファンブレードのシャフトを載置するための面を送風装置の筐体に支えるために、スポーク状の支持部が設けられている。この場合、支持部の真上をファンブレードのブレード部分が通過する際には圧力が高くなり、ブレード部分が通過した後は圧力が下がることになり、ブレード部分が支持部を通過する毎に周期的な圧力変動を繰り返すことになる。この圧力変動がノイズ発生の原因となる。また、ファンブレードの回転によって吸気口へ吸気される空気は、支持部と衝突することによって流れが乱されるので、乱流によるノイズの発生や風量の低下といった問題を引き起こす。

しかしながら、この送風装置は、リング状のガイドがモータの設けられている吸気口に対応する側には設けられていない。このため、支持部によって生じた圧力変動や支持部によって流れが乱された空気を整流することが難しく、ノイズの抑制や風量の向上を達成することが難しかった。

上記課題に鑑みて、本発明は、支持部によって生じる空気の圧力変動や送風装置に吸気される空気と支持部との衝突によって発生する乱流を抑え、ノイズの抑制と風量の向上を達成することを目的とする。

本発明は、吸気口、駆動部が載置される載置部、および前記載置部を支持する支持部が設けられる第１の面を有する筐体を備える送風装置に搭載されるファンブレードであって、前記駆動部を収納する収納部と、前記収納部から遠心方向に設けられるブレード部と、前記ブレード部の前記第１の面側に設けられる連続部と、を備えるファンブレードである。

本発明によれば、前記連続部によって、支持部による圧力変動を抑えることができ、また、前記支持部との衝突により乱れた空気の流れを前記連続部によって整流することができるので、ノイズの抑制と風量の向上を行うことが可能になる。

実施の形態１の送風装置の斜視図 吸気口側から見た実施の形態１の送風装置の平面図 実施の形態１のファンブレードの斜視図 実施の形態１のファンブレードの分解図 実施の形態１のファンブレードの断面図 実施の形態１の送風装置の断面図 実施の形態２のファンブレードの斜視図 実施の形態２のファンブレードの断面図 実施の形態３のファンブレードの斜視図 実施の形態３のファンブレードの断面図

（実施の形態１）
図１は、実施の形態１の送風装置１００の斜視図である。送風装置１００は、筐体１０１、ファンブレード２００および筐体１０１のカバー（図示せず）を含む。筐体１０１は、カバーを筐体１０１に固定するための締結部１０３を３箇所有している。カバーは、ネジ等を利用して締結部１０３に固定される。ファンブレード２００は、筐体１０１と筐体１０１のカバーに挟まれる様に配置される。

なお、締結部１０３の数は、３つに限られない。必要に応じて適当な数を選択可能である。

筐体１０１は側壁１０４を有しており、この側壁１０４は、吸気した空気の流れを規制する流路として機能する。また、筐体１０１には、側壁１０４が設けられていない開口部１０５が設けられている。開口部１０５は、吸気した吸気を排気するための排気口として機能する。

また、筐体１０１は第１の面１０６を有する。第１の面１０６には、吸気口、ファンブレード２００を駆動させるモータを載置するための載置部、および当該載置部を支持するための支持部が設けられる。これらの詳細については後述する。

ここで、筐体１０１は、樹脂成型、アルミニウム合金のダイカスト成型、またはプレス成型などによって、側壁１０４と底壁（第１の面１０６を有する壁面）が一体となって成型される。

また、筐体１０１のカバーは、スチール、アルミニウム、銅などの金属材料の打ち抜き成型や樹脂成型により、プレート状に成型される。筐体１０１のカバーにも、ファンブレード２００と対応する位置に吸気口１０７とは別の吸気口を設けてもよい。筐体１０１のカバーにも吸気口を設けることで、送風装置の風量を向上させることが可能になる。

ファンブレード２００は、シャフト２０１を介して筐体１０１と回転自在に設置されている。シャフト２０１は、金属部２０２に設けられた貫通孔に挿入することによって配置される。シャフト２０１は、金属部２０２とレーザー溶接等によって接合される。

また、ファンブレード２００は、金属部２０２、ブレード部２０３、及びリング２０４を有する。ブレード部２０３は、金属部２０２の周囲から遠心方向に設けられ、樹脂成形によって作られる。ブレード部２０３は、金属部２０２から遠心方向に設けても良いし、図１に示すように、金属部２０２の外周から少し離れた位置から遠心方向に設けても良い。

リング２０４は、ブレード部２０３が支持部１０２の真上を通過する際に生じる圧力変動を抑えるために設けられる。リング２０４は、連続的な形状を有している。

リング２０４を設けると、ブレード部２０３が支持部１０２の真上を通過したとしても、支持部１０２の真上を通過する物体の形状は一定になるので、圧力変動を抑えることができる。これにより、ノイズの発生を抑えることができる。

また、リング２０４はファンブレード２００の回転によって第１の面１０６に設けられた吸気口から吸気された空気の流れを整流するために、ブレード部２０３の第１の面１０６側に設けられる。

なお、シャフトの材料としては、ステンレス（ＳＵＳ４２０、マルテンサイト系）等が用いられる。シャフトの断面積の径は１〜３ｍｍ程度である。

図２は、吸気口側から見た実施の形態１の送風装置１００の平面図である。筐体１０１には、吸気口１０７、ファンブレード２００を駆動させるモータを載置するための載置部１０８、および載置部１０８と筐体１０１とを接続すると共に、載置部１０８を支持するための支持部１０２が設けられる。

空気はファンブレード２００が回転することによって、吸気口１０７に取り込まれる。吸気口１０７に取り込まれた空気は、支持部１０２と衝突してしまうので、その流れが乱される。支持部１０２によって空気の流れが乱されることによって、ノイズの発生や風量の低下といった問題が発生するが、ファンブレード２００は、ブレード部２０３の第１の面１０６側（支持部１０２が設けられている吸気口１０７側）に空気の流れを整流するリング２０４を設けているので、ノイズの抑制と風量の向上を行うことが可能になる。

図３は、実施の形態１のファンブレードの斜視図である。図４は、実施の形態１のファンブレードの分解図である。図５は、実施の形態１のファンブレードの断面図である。

ブレード部２０３は、金属部２０２の外周から遠心方向に設けられており、湾曲した形状を有している。金属部２０２は円筒の形状を有し、その内側にファンブレード２００を駆動させるためのモータを収納する。また、金属部２０２は、ファンブレード２００のハブとしても機能する。

ここで、ファンブレード２００の樹脂部分の素材としては、ポリフェニレンスルフィド（ＰＰＳ）、ポリブチレンテフレタート（ＰＢＴ）、ポリエチレンテフレタート（ＰＥＴ）などが用いられる。ファンブレード２００の樹脂部分は、これらの素材を一体成型することによって設けられる。

金属部２０２の素材としては、冷間圧延鋼板（ＳＰＣＣ）、電気亜鉛めっき鋼板（ＳＥＣＣ）、ステンレス（ＳＵＳ４２０、マルテンサイト系）、ステンレス（ＳＵＳ４３０、フェライト系）などが考えられる。

なお、金属部の厚みは０．３〜０．５ｍｍ、金属部の外径は１０〜３０ｍｍ程度である。

ハブとして金属部２０２を用いることで、ハブを薄型化した場合でも剛性を保つことができる。金属部２０２を薄型化すると、モータを収納する容積を広くできるほか、ファンブレード２００を軽量化することも可能である。

リング２０４は、一体成型によって設けられたブレード部２０３の第１の面１０６側に接着剤等により接着されて設けられる。リング２０４は、ファンブレード２００の樹脂部分と一体成型によって設けることも可能である。しかしながら、この場合は、一体成型に必要な圧力が大きくなるので、加工が難しくなるという側面がある。

逆に、リング２０４をブレード部２０３に後付けする場合は、一体成型の場合よりもリング２０４を薄くすることが容易になるので、ブレード部２０３の有効面積（空気を捕らえて、かき出す面積）を広くすることが可能になる。よって、送風装置１００の風量を向上させることができる。

リング２０４の素材としては、ポリフェニレンスルフィド（ＰＰＳ）、ポリブチレンテフレタート（ＰＢＴ）、ポリエチレンテフレタート（ＰＥＴ）、ポリフェニレンエーテル（ＰＰＥ）などが用いられる。

図６は、実施の形態１の送風装置の断面図である。ファンブレード２００の金属部２０２は、ロータ２０５、およびステータ２０６等のモータを構成する部品のほか、モータを制御するための回路基板等を収納する。ロータ２０５、およびステータ２０６は対向している。ロータ２０５は、金属部２０２の側面に固定されており、ファンブレード２００は、ロータ２０５の回転に伴って回転する。

ステータ２０６は、磁性材料からなる金属板をシャフト２０１の軸方向に積層して形成されたもので、各ティース部には電着塗装などによって、絶縁層が形成され、この絶縁層を介してコイルが巻装されている。

（実施の形態２）
図７は、実施の形態２のファンブレードの斜視図、図８は、実施の形態２のファンブレードの断面図である。実施の形態２のファンブレード３００は、実施の形態１のファンブレード２００と同様に送風装置１００に搭載することが可能である。

ファンブレード３００は、シャフト３０１、金属部３０２、ブレード部３０３、およびリング３０４を有する。シャフト３０１、金属部３０２、およびブレード部３０３については、ファンブレード２００と同じ構成になるので、説明を割愛する。

ファンブレード３００のリング３０４は、ブレード部３０３やその他の樹脂部分と共に一体成型によって設けられる。リング３０４の一体成型は、リング３０４がブレード部３０３から脱落することを確実に防止できるので、ファンブレード３００の耐久性が向上する。また、実施の形態１のように、リングを分割して配置する場合に比べて接着等の工程を削減することが可能である。

（実施の形態３）
図９は、実施の形態３のファンブレードの斜視図、図１０は、実施の形態３のファンブレードの断面図である。実施の形態３のファンブレード４００は、実施の形態１のファンブレード２００と同様に送風装置１００に搭載することが可能である。

ファンブレード４００は、シャフト４０１、金属部４０２、ブレード部４０３、およびリング４０４を有する。シャフト４０１、金属部４０２、およびブレード部４０３については、ファンブレード２００と同じ構成になるので、説明を割愛する。

リング４０４は、実施の形態２のファンブレード３００と同様に、ブレード部４０３やその他の樹脂部分と共に一体成型によって設けられる。しかしながら、リング４０４は、ブレード部４０３の遠心方向の端部（ファンブレード４００の外周）に至るまで設けられている。リング４０４は、実施の形態１のリング２０４や実施の形態２のリング３０４よりも幅が広いので、ブレード部４０３が支持部１０２を通過する際の圧力変動をより強く抑えることが可能である。

実施の形態１〜３の送風装置は、ノートパソコンやタブレット端末をはじめとした電子機器に冷却装置として搭載することが可能である。

本発明によるファンブレード、送風装置、および電子機器は、筐体内部に実装されたＭＰＵや様々な発熱電子部品を冷却することが可能であり、特に、より小型化、薄型化が求められるノートパソコン、タブレット端末、サーバー、音響機器、映像機器などの電子機器に有用である。

１００ 送風装置
１０１ 筐体
１０２ 支持部
１０３ 締結部
１０４ 側壁
１０５ 開口部
１０６ 第１の面
１０７ 吸気口
１０８ 載置部
２００、３００、４００ ファンブレード
２０１、３０１、４０１ シャフト
２０２、３０２、４０２ 金属部
２０３、３０３、４０３ ブレード部
２０４、３０４、４０４ リング

Claims (2)

1. 吸気口、駆動部が載置される載置部、および前記載置部を支持する支持部が設けられる第１の面を有する筐体を備える送風装置に搭載されるファンブレードであって、
   前記駆動部を収納する収納部と、
   前記収納部から遠心方向に設けられるブレード部と、
   前記ブレード部の前記第１の面側に設けられる連続部と、を備えるファンブレード。
2. 送風装置であって、
   ファンブレードと、
   前記ファンブレードを駆動させる駆動部と、
   吸気口、前記駆動部が載置される載置部、および前記載置部を支持する支持部が設けられる第１の面を有する筐体と、を備え、
   前記ファンブレードは、第１の面側に連続部が設けられた送風装置。

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