JP2020183721A - 遠心ファン及び電子機器 - Google Patents

Abstract

【課題】遠心ファンの性能の向上を目的とする。【解決手段】遠心ファンは、中心軸回りに回転するハブ４１と、ハブ４１の外周に設けられた複数のブレード４２と、を備え、ブレード４２の先端部４２ａは、ハブ４１と共に回転したときに圧を受ける正圧面とは反対の負圧面４５に、突起部４６を有し、突起部４６は、ハブ４１の中心軸が延びる軸方向において第１寸法Ｓ１を有すると共に、ブレード４２が延びる延在方向において第１寸法Ｓ１以上の第２寸法Ｓ２を有する。【選択図】図６

Description

本発明は、遠心ファン及び電子機器に関するものである。

電子機器として、例えば、携帯可能なノート型のパーソナルコンピュータは、筐体内の電子部品から発せられる熱を、外部に放熱する遠心ファンを備えている（例えば、特許文献１参照）。

特開２０１１−２２７９２５号公報

近年、電子機器の薄型化の要請によって、遠心ファンも薄型化してきており、遠心ファンの性能の低下が懸念されている。例えば、遠心ファンの風量が低下したり、ノイズ（不快音）が発生する虞がある。

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、遠心ファンの性能の向上を目的とする。

上記の課題を解決するために、本発明の一態様に係る遠心ファンは、中心軸回りに回転するハブと、前記ハブの外周に設けられた複数のブレードと、を備え、前記ブレードの先端部は、前記ハブと共に回転したときに圧を受ける正圧面とは反対の負圧面に、突起部を有し、前記突起部は、前記ハブの中心軸が延びる軸方向において第１寸法を有すると共に、前記ブレードが延びる延在方向において前記第１寸法以上の第２寸法を有する。
また、上記遠心ファンにおいては、前記ブレードの先端部は、前記延在方向において、前記ブレードのエッジと、前記エッジに対して離間して配置された前記突起部と、前記エッジと前記突起部との間に形成された平坦面と、を有してもよい。
また、上記遠心ファンにおいては、前記突起部は、前記軸方向と直交した平行面を有する板状に形成されていてもよい。
また、上記遠心ファンにおいては、前記ブレードの先端部は、前記軸方向から視て、前記負圧面が凸となるように湾曲していてもよい。
また、上記遠心ファンにおいては、前記負圧面から前記突起部の先端までの突起部高さをｈ、前記負圧面から隣り合う他のブレードの前記正圧面までのブレード間距離をＬとしたときに、ｈ／Ｌは、０．２以上且つ０．５以下であってもよい。
また、上記遠心ファンにおいては、前記突起部は、前記軸方向から視て、半円状に形成されていてもよい。

また、本発明の一態様に係る電子機器は、先に記載の遠心ファンを備える。

本発明によれば、遠心ファンの性能を向上できる。

本発明の実施形態における電子機器の斜視図である。 本発明の実施形態における遠心ファンの斜視図である。 本発明の実施形態における遠心ファンの平断面図である。 本発明の実施形態におけるファンの平面図である。 図４に示すＩ−Ｉ断面の斜視図である。 本発明の実施形態におけるブレードを直線状に延ばし負圧面側から視た展開図である。 本発明の実施形態におけるブレードを軸方向から視た平面拡大図である。 本発明の実施形態におけるブレードの延在方向における突起部の位置と、風量及び静音性の関係を示す図である。 本発明の実施形態における突起部高さとブレード間距離の比（ｈ／Ｌ）と、風量及び静音性の関係を示す図である。 本発明の実施形態における突起部を軸方向から視て三角形状にした変形例である。 本発明の実施形態における突起部を軸方向から視て四角形状にした変形である。 本発明の実施形態における突起部を軸方向から視た形状と、風量及び静音性の関係を示す図である。

図１は、本発明の実施形態における電子機器１の斜視図である。
電子機器１は、筐体１０及び蓋体２０を備える。この電子機器１は、クラムシェル型のラップトップパーソナルコンピュータ（いわゆるノート型のパーソナルコンピュータ）である。

筐体１０は、扁平な箱状に形成されている。筐体１０の上面１０ａには、キーボード１１と、タッチパッド１２が設けられている。キーボード１１は、上面１０ａの奥側に配置され、タッチパッド１２は、上面１０ａの手前側に配置されている。また、上面１０ａにおけるタッチパッド１２の左右両側には、パームレスト部１３が形成されている。

蓋体２０は、筐体１０の上面１０ａに対向する面に、表示装置２１を備えている。表示装置２１は、例えば、液晶ディスプレイや有機ＥＬディスプレイなどから形成されている。蓋体２０の下端部は、筐体１０の奥側に設けられた図示しないヒンジに対し、左右方向に延びる軸回りに回転可能に連結されている。

図１に示すように蓋体２０が開かれると、表示装置２１が手前側を向き、筐体１０の上面１０ａが開放された状態になる。一方、蓋体２０が閉じられると、蓋体２０は、表示装置２１及び筐体１０の上面１０ａを覆うカバーとなる。

筐体１０内には、マザーボード３０、遠心ファン３１、及び図示しないバッテリなどが設けられている。筐体１０の左側面１０ｂには、排気口１４、ＵＳＢ（Universal Serial Bus）レセプタクル３２が開口している。排気口１４は、左側面１０ｂの奥側から手前側に向かって複数形成されている。

マザーボード３０は、筐体１０の底部に立設された図示しない複数のボスにネジ止めにより固定され、当該底部に対し空間をあけてほぼ平行に対向して配置されている。このマザーボード３０は、キーボード１１の裏面側に配置され、筐体１０のほぼ半分の面積に亘って設けられている。

遠心ファン３１は、筐体１０の左奥隅に配置されている。遠心ファン３１は、ヒートパイプ３１ａを介してマザーボード３０を冷却すると共に、筐体１０内の空気を排気口１４から外部に排気する。なお、筐体１０の上面１０ａや底面などには、外部の空気を筐体１０の内部に取り込むための図示しない吸気口ないし隙間が形成されている。

図２は、本発明の実施形態における遠心ファン３１の斜視図である。図３は、本発明の実施形態における遠心ファン３１の平断面図である。
図２に示すように、遠心ファン３１から延びるヒートパイプ３１ａには、押付部材３３が取り付けられている。押付部材３３は、マザーボード３０の発熱部品（例えばＣＰＵなど）にヒートパイプ３１ａを押し付ける。ヒートパイプ３１ａは、遠心ファン３１の排気口５０ｂに設けられた放熱フィン３４と熱的に接続されており、発熱部品の熱を放熱フィン３４まで輸送する。

遠心ファン３１は、中心軸Ｏ回りに回転するファン４０と、ファン４０を囲うファンケーシング５０と、を備えている。ファンケーシング５０には、吸気口５０ａと、排気口５０ｂとが形成されている。吸気口５０ａは、ファン５０の中心軸Ｏが延びる軸方向に開口し、排気口５０ｂは、当該軸方向と直交する方向に開口している。排気口５０ｂには、上述した複数の放熱フィン３４が配設されている。

ファンケーシング５０は、ファン４０の上部を囲うカバー５１と、ファン４０の下部を囲うフレーム５２と、を備えている。カバー５１には、上述した吸気口５０ａが形成されている。また、図３に示すように、フレーム５２にも、複数の吸気口５０ａが形成されており、ファンケーシング５０の上下面から空気が吸気される。

図３に示すように、ファンケーシング５０は、ファン４０から周囲に吐き出される空気を排気口５０ｂに導くスクロール流路を形成している。カバー５１とフレーム５２は、当該スクロール流路におけるファン４０とファンケーシング５０との隙間が大きくなる箇所において接続ピン５３を介して接続されている。

ファン４０は、中心軸Ｏ回りに回転するハブ４１と、ハブ４１の外周に設けられた複数のブレード４２と、を備えている。本実施形態のファン４０は、複数のブレード４２の先端を中心軸Ｏ回りの周方向において環状に接続するリングプレート４３を備えている。これら、ハブ４１、ブレード４２、及びリングプレート４３は、樹脂材によって一体で形成されている。なお、ハブ４１、ブレード４２、及びリングプレート４３の少なくとも一つが、金属材によって形成されていても構わない。

ハブ４１は、有頂筒状に形成され、ファンケーシング５０のフレーム５２に固定された図示しないモータと接続されている。複数のブレード４２は、中心軸Ｏが延びる軸方向から視て、略Ｓ字状に形成されている。このブレード４２の形状によれば、高風圧時でも騒音が比較的少なくなる。このような遠心ファン３１は、サイレントファンとも称される。

次に、図４〜図７を参照して、ファン４０のブレード４２の構成について詳しく説明する。
図４は、本発明の実施形態におけるファン４０の平面図である。図５は、図４に示すＩ−Ｉ断面の斜視図である。図６は、本発明の実施形態におけるブレード４２を直線状に延ばし負圧面４５側から視た展開図である。図７は、本発明の実施形態におけるブレード４２を軸方向から視た平面拡大図である。

図４に示すように、ブレード４２は、ハブ４１と共に回転方向Ｒに回転したときに圧を受ける正圧面４４と、正圧面４４とは反対の負圧面４５と、を備えている。ブレード４２の先端部４２ａにおける負圧面４５には、突起部４６が設けられている。ブレード４２の先端部４２ａは、図５に示すように、ハブ４１から略水平方向に延伸する延伸部４２ｂよりも、軸方向において一段下がっている。

ブレード４２の先端部４２ａは、図４に示すように、軸方向から視て、負圧面４５が凸となるように湾曲している。一方、ブレード４２の延伸部４２ｂは、軸方向から視て、正圧面４４が凸となるように湾曲している部分と言える。また、ブレード４２の先端部４２ａは、ブレード４２のエッジ４７（図５及び図６参照）からブレード４２の根本に向かって、ブレード４２の全寸法の１／３の領域内の部分とも言える。

図６に示すように、突起部４６は、ハブ４１の中心軸Ｏ（図４参照）が延びる軸方向において第１寸法Ｓ１を有すると共に、ブレード４２が延びる延在方向において第１寸法Ｓ１以上の第２寸法Ｓ２を有する。なお、ブレード４２が延びる延在方向とは、ブレード４２の負圧面４５（湾曲面）に沿う方向であり、図６に示すブレード４２の展開図において紙面左右方向である。

本実施形態の突起部４６は、第２寸法Ｓ２が第１寸法Ｓ１の倍以上の長さを有しており、軸方向と直交した平行面４６ａを有する板状に形成されている。なお、突起部４５は、第１寸法Ｓ１と第２寸法Ｓ２が等しい半球状ないし正方形状であっても構わない。突起部４６の第２寸法Ｓ２は、先端部４２ａの延在方向の寸法Ｓ３より小さく、本実施形態では寸法Ｓ３の１／５以上１／３以下である。また、突起部４６の第１寸法Ｓ１は、先端部４２ａの軸方向の寸法Ｓ４より小さく、本実施形態では寸法Ｓ５の１／１０以上１／３以下である。

ブレード４２の先端部４２ａは、延在方向において、ブレード４２のエッジ４７と、エッジ４７に対して離間して配置された突起部４６と、エッジ４７と突起部４６との間に形成された平坦面４８と、を有している。平坦面４８は、突起部４６よりもエッジ４７側でブレード４２の負圧面４５を形成している滑らかな湾曲面である。突起部４６は、平坦面４８の存在によってエッジ４７に達していない。なお、突起部４６は、先端部４２ａの軸方向の中央位置に配置されており、突起部４６の軸方向両側にも平坦面が形成されていると言える。

図７に示すように、突起部４６は、軸方向から視て、半円状に形成されている。負圧面４５から突起部４６の先端（半円の頂点）までの突起部４６高さをｈ、当該突起部４６の先端を通り、負圧面４５から隣り合う他のブレード４２の正圧面４４までのブレード間距離をＬとしたときに、ｈ／Ｌは、０．２以上且つ０．５以下の関係を有している。つまり、突起部４６は、ブレード間距離の半分以下の高さで形成すると好ましい。

上記構成の遠心ファン３１によれば、図４及び図５に示すように、ブレード４２の先端部４２ａは、ハブ４１と共に回転したときに圧を受ける正圧面４４とは反対の負圧面４５を有し、負圧面４５に突起部４６を有するので、回転時に先端部４２ａの裏面である負圧面４５の凸部近傍で発生する負圧領域を突起部４６によりかき乱し（あるいは、負圧領域が発生する空間部を突起部４６によって埋めて、負圧領域の発生を阻害し）、ブレード４２間を抜けていく空気の流れを滑らかにすることができる。これにより、遠心ファン３１の風量を増加させることができる。
また、突起部４６は、図６に示すように、ハブ４１の中心軸Ｏが延びる軸方向において第１寸法Ｓ１を有すると共に、ブレード４２が延びる延在方向において第１寸法Ｓ１以上の第２寸法Ｓ２を有するので、ブレード４２の延在方向における空気の流れを滑らかにすることができる。さらに、突起部４６は、軸方向と直交した平行面４６ａを有する板状に形成されているので、空気の流れをより滑らかにすることができる。
このように、本実施形態によれば、突起部４６を設けることで、遠心ファン３１の風量を増加させ、遠心ファン３１の性能を向上させることができる。

図８は、本発明の実施形態におけるブレード４２の延在方向における突起部４６の位置と、風量及び静音性の関係を示す図である。なお、図中、「×」は突起部４６が無い従来の遠心ファン３１の性能を示し、「×」に対し「△」、「〇」、「◎」の順に性能が高いことを示している（以下同じ）。
図８に示すように、ブレード４２の延在方向における突起部４６の位置は、風量に関しては、突起部４６が無い（性能×）よりも、図６において符号Ｃで示すＣ位置が好ましく（性能△）、Ｃ位置よりも図６において符号Ｂで示すＢ位置が好ましく（性能〇）、Ｂ位置よりも図６において符号Ａで示すＡ位置が好ましい（性能◎）。
一方、静音性（不快音の発生が少ない）に関しては、突起部４６が無い（性能×）よりも、図６に示すＣ位置が好ましく（性能△）、Ｃ位置よりも図６に示すＡ位置が好ましく（性能〇）、Ａ位置よりも図６に示すＢ位置が好ましい（性能◎）。
このように、突起部４６は、エッジ４７まで達していないことがより好ましい。したがって、図６に示すように、ブレード４２の先端部４２ａは、延在方向において、ブレード４２のエッジ４７と、エッジ４７に対して離間して配置された突起部４６と、エッジ４７と突起部４６との間に形成された平坦面４８と、を有することが好ましい。

図９は、本発明の実施形態における突起部高さｈとブレード間距離Ｌの比（ｈ／Ｌ）と、風量及び静音性の関係を示す図である。
図９に示すように、突起部高さｈとブレード間距離Ｌの比（ｈ／Ｌ：図７参照）は、風量に関しては、０．４８が好ましく（性能△）、０．４８よりも０．３７が好ましく（性能〇）、０．３７よりも０．２６が好ましい（性能◎）。
一方、静音性に関しては、０．４８が好ましく（性能△）、０．４８よりも０．３７及び０．２６が好ましい（性能◎）。
このように、ｈ／Ｌは、０．２以上且つ０．５以下であることが好ましい。

図１０は、本発明の実施形態における突起部５６を軸方向から視て三角形状にした変形例である。図１１は、本発明の実施形態における突起部５６を軸方向から視て四角形状にした変形例である。図１２は、本発明の実施形態における突起部５６を軸方向から視た形状と、風量及び静音性の関係を示す図である。
図１２に示すように、突起部５６を軸方向から視た形状は、風量に関しては、図１０に示す三角形状が好ましく（性能△）、三角形状よりも図１１に示す四角形状が好ましく（性能〇）、四角形状よりも図７に示す半円形状が好ましい（性能◎）。
一方、静音性に関しては、図１１に示す四角形状が好ましく（性能△）、三角形状よりも図１０に示す三角形状が好ましく（性能〇）、四角形状よりも図７に示す半円形状が好ましい（性能◎）。
このように、突起部４６は、軸方向から視て、半円状に形成されることが好ましい。

以上、この発明の実施形態について図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成は上記の実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計等も含まれる。上記の実施形態において説明した各構成は、矛盾しない限り任意に組み合わせることができる。

例えば、上記実施形態では、電子機器の一例としてノート型パーソナルコンピュータを用いて説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えばタブレット等の他の電子機器にも適用できるものである。

１ 電子機器
３１ 遠心ファン
４１ ハブ
４２ ブレード
４２ａ 先端部
４４ 正圧面
４５ 負圧面
４６ 突起部
４６ａ 平行面
４７ エッジ
４８ 平坦面
Ｏ 中心軸
Ｓ１ 第１寸法
Ｓ２ 第２寸法

Claims (7)

1. 中心軸回りに回転するハブと、
   前記ハブの外周に設けられた複数のブレードと、を備え、
   前記ブレードの先端部は、前記ハブと共に回転したときに圧を受ける正圧面とは反対の負圧面に、突起部を有し、
   前記突起部は、前記ハブの中心軸が延びる軸方向において第１寸法を有すると共に、前記ブレードが延びる延在方向において前記第１寸法以上の第２寸法を有する、遠心ファン。
2. 前記ブレードの先端部は、前記延在方向において、
   前記ブレードのエッジと、
   前記エッジに対して離間して配置された前記突起部と、
   前記エッジと前記突起部との間に形成された平坦面と、を有する、請求項１に記載の遠心ファン。
3. 前記突起部は、前記軸方向と直交した平行面を有する板状に形成されている、請求項１または２に記載の遠心ファン。
4. 前記ブレードの先端部は、前記軸方向から視て、前記負圧面が凸となるように湾曲している、請求項１〜３のいずれか一項に記載の遠心ファン。
5. 前記負圧面から前記突起部の先端までの突起部高さをｈ、前記負圧面から隣り合う他のブレードの前記正圧面までのブレード間距離をＬとしたときに、ｈ／Ｌは、０．２以上且つ０．５以下である、請求項１〜４のいずれか一項に記載の遠心ファン。
6. 前記突起部は、前記軸方向から視て、半円状に形成されている、請求項１〜５のいずれか一項に記載の遠心ファン。
7. 請求項１〜６のいずれか一項に記載の遠心ファンを備える、電子機器。

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