JP2020186669A - 遠心ファン及び電子機器 - Google Patents
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Abstract
【課題】遠心ファンの冷却性能の向上を目的とする。【解決手段】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を囲うと共に、中心軸Oが延びる軸方向に吸気口50aが形成され、中心軸Oと直交する直交方向に排気口50bが形成され、排気口50bに放熱フィン34が設けられたファンケーシング50と、を備え、ファンケーシング50の内部には、ファン40に近接する舌部54と、舌部54からファン40の周囲を周回し、排気口50bに至る内部流路55と、が形成され、ファンケーシング50は、軸方向で対向する天面及び底面の少なくともいずれか一方を形成するカバー(金属板)と、カバーに形成され、舌部54と反対側の内部流路55の吹き出し側に突出した突起部60と、を有する。【選択図】図3
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)。この遠心ファンの排気口には、放熱フィンが設けられている。
遠心ファンにおいては、吐き出す流体に遠心力がかかっているため、排気口における流体の流れが偏り、放熱フィンの一部にしか流体が当たらないことがあった。
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、遠心ファンの冷却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ファンと、前記ファンを囲うと共に、前記中心軸が延びる軸方向に吸気口が形成され、前記中心軸と直交する直交方向に排気口が形成され、前記排気口に放熱フィンが設けられたファンケーシングと、を備え、前記ファンケーシングの内部には、前記ファンに近接する舌部と、前記舌部から前記ファンの周囲を周回し、前記排気口に至る内部流路と、が形成され、前記ファンケーシングは、前記軸方向で対向する天面及び底面の少なくともいずれか一方を形成する金属板と、前記金属板に形成され、前記舌部と反対側の前記内部流路の吹き出し側に突出した突起部と、を有する。
また、上記遠心ファンにおいては、前記金属板は、銅板であってもよい。
また、上記遠心ファンにおいては、前記突起部は、前記金属板の一部を凹ませて形成されていてもよい。
また、上記遠心ファンにおいては、前記突起部は、前記軸方向から視て、前記内部流路の吹き出し側における主流方向に対して交差する方向に延びる斜辺を有する三角形状を呈していてもよい。
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、前記内部流路の吹き出し側における主流方向において間隔をあけて複数設けられていてもよい。
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、前記内部流路の吹き出し側における主流方向において前記中心軸よりも前記排気口側に設けられていてもよい。
また、上記遠心ファンにおいては、前記天面及び前記底面の一方に、前記突起部が形成され、前記天面及び前記底面の他方に、前記放熱フィンに接続されたヒートパイプが設けられていてもよい。
また、上記遠心ファンにおいては、前記金属板は、銅板であってもよい。
また、上記遠心ファンにおいては、前記突起部は、前記金属板の一部を凹ませて形成されていてもよい。
また、上記遠心ファンにおいては、前記突起部は、前記軸方向から視て、前記内部流路の吹き出し側における主流方向に対して交差する方向に延びる斜辺を有する三角形状を呈していてもよい。
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、前記内部流路の吹き出し側における主流方向において間隔をあけて複数設けられていてもよい。
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、前記内部流路の吹き出し側における主流方向において前記中心軸よりも前記排気口側に設けられていてもよい。
また、上記遠心ファンにおいては、前記天面及び前記底面の一方に、前記突起部が形成され、前記天面及び前記底面の他方に、前記放熱フィンに接続されたヒートパイプが設けられていてもよい。
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、遠心ファンの冷却性能を向上できる。
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。
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4は、図3における矢視I−I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。
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40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直交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。
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。
図3に示すように、ファンケーシング50の内部には、ファン40に近接する舌部54と、舌部54からファン40の周囲を周回し、排気口50bに至る内部流路55と、が形成されている。内部流路55は、舌部54においてファン40との隙間が最も狭くなり、舌部54からファン40の周囲を周回する回転方向(図3において矢印で示す方向)に向かうに従って、ファン40との隙間が徐々に大きくなる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、内部流路55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、舌部54と反対側の内部流路55の吹き出し側において接続ピン53を介して接続されている。なお、内部流路55の吹き出し側とは、中心軸Oと直交する直交方向のうち、中心軸Oと排気口50bとを最短で結ぶ第1直線L1を境界線とし、第1直線L1を挟んで舌部54が配置される側と反対側の内部流路55のことを言う(つまり、図3において第1直線L1よりも紙面下側を言う)。
当該内部流路55の吹き出し側には、突起部60が突設されている。突起部60は、ファンケーシング50の天面50d(図4参照)を形成するカバー51と、ファンケーシング50の底面50eを形成するフレーム52のうち、カバー51に設けられている。本実施形態では、カバー51は、銅板(金属板)から形成されている。また、フレーム52は、ステンレス鋼板(金属板)から形成されている。
突起部60は、図3に示すように、突起部60は、軸方向から視て、内部流路55の吹き出し側における主流方向Fにおいて間隔をあけて複数(本実施形態では2個)設けられている。なお、主流方向Fとは、内部流路55の吹き出し側において、流体がファンケーシング50の内側面50cに沿って排気口50bに向かって真っ直ぐに流れる方向であり、本実施形態では、上述した第1直線L1に平行な方向である。
また、突起部60は、軸方向から視て、当該主流方向Fに対して交差する方向に延びる斜辺61を有する三角形状を呈している。斜辺61は、主流方向Fに対し、鋭角(例えば30°〜60°程度)で形成されている。斜辺61の延長線上には、放熱フィン34が配置されている。斜辺61の傾きは、排気口50bの中央部に配設された放熱フィン34に斜辺61の延長線が向かうようにするとよい。
また、突起部60は、軸方向から視て、当該主流方向Fにおいて中心軸Oよりも排気口50b側に設けられている。つまり、突起部60は、中心軸Oと直交する直交方向のうち、上述した第1直線L1と直交する第2直線L2を境界線としたときの排気口50bが配置される側の内部流路55に設けられている(つまり、図3において第2直線L2よりも紙面左側に設けられている)。なお、突起部60は、当該内部流路55の排気口50b側において、ファン40の半径Rの1/3よりも排気口50b側に設けられるとより好ましい。
このような突起部60は、図2及び図4に示すように、カバー51(銅板)の一部を凹ませて形成されている。つまり、突起部60は、カバー51の一部をプレス加工により凹ませた有底筒状に形成されている。この突起部60は、図3に示すように、内部流路55の内側面50cから離間した位置に形成されている。なお、突起部60は、図5に示す変形例の斜視図及び図6に示す変形例の断面図に示すように、カバー51の縁部を三角形状に切り曲げして形成してもよい。
上記構成の遠心ファン31によれば、図3に示すように、中心軸O回りに回転するファン40と、ファン40を囲うと共に、中心軸Oが延びる軸方向に吸気口50aが形成され、中心軸Oと直交する直交方向に排気口50bが形成され、排気口50bに放熱フィン34が設けられたファンケーシング50と、を備え、ファンケーシング50の内部には、ファン40に近接する舌部54と、舌部54からファン40の周囲を周回し、排気口50bに至る内部流路55と、が形成され、ファンケーシング50は、軸方向で対向する天面50dを形成するカバー51(金属板)に、舌部54と反対側の内部流路55の吹き出し側に突出した突起部60が形成されているため、ファンケーシング50の内側面50cに沿って排気口50bに向かう主流方向Fの流体の流れを分配し、排気口50bに設けられた広範囲の放熱フィン34に対し流体を当てることができる。これにより、遠心ファン31の冷却性能を向上できる。
また、本実施形態では、突起部60が形成されるカバー51は、銅板であるため、熱伝導性に優れ、加工性が良い。したがって、プレス加工などにより、カバー51の一部を凹ませて簡単に突起部60を形成することができる。なお、突起部60を凹ませて形成することで、図5に示す変形例(切り曲げ)の突起部60と比べて、加工の際に、カバー51に隙間や孔が開くことが無いため、内部流路55から流体が漏出しない。したがって、遠心ファン31の風量の低下を防止することができる。また、図2に示すように、フレーム52にヒートパイプ31aが接続されている場合、カバー51に突起部60を形成することで、ヒートパイプ31aとの干渉を避けて突起部60を簡単に形成することができる。
また、本実施形態では、図3に示すように、突起部60は、軸方向から視て、内部流路55の吹き出し側における主流方向Fに対して交差する方向に延びる斜辺61を有する三角形状を呈しているので、主流方向Fの流体の流れを、排気口50bの中央部に設けられた放熱フィン34に向かって滑らかに分配することができる。また、当該突起部60は、内部流路55の内側面50cから離間した位置に形成されているため、本来の主流方向Fの流体の流れは阻害しないようにすることができる。
図7は、本発明の実施形態における突起部60の個数と遠心ファン31の冷却性能の関係を示す図である。なお、図中、「△」、「〇」、「◎」の順に性能が高いことを示している。なお、「突起部1個」とは、図3において符号Bで示す位置のみに突起部60を設けた場合を示し、「突起部2個」とは、図3において符号A及び符号Bに示す位置に突起部60を設けた場合を示し、「突起部3個」とは、図3において符号A、符号B、符号Cに示す位置に突起部60を設けた場合を示す。
図7に示すように、突起部60は、1個(性能△)よりも、2個(性能◎)、3個(性能〇)の方が性能面で好ましい。つまり、突起部60を2個、3個と設けることで、主流方向Fの流体の流れを十分に分配できることが分かる。したがって、図3に示すように、突起部60は、軸方向から視て、内部流路55の吹き出し側における主流方向Fにおいて間隔をあけて複数設けることが好ましい。
また、突起部60は、3個(性能〇)よりも、2個(性能◎)の方が性能面で好ましい。これは、図3において符号Cで示す位置の突起部60が、主流方向Fにおいて中心軸Oと略同じ位置にあるためと考えられる。つまり、符号Cで示す位置では、内部流路55において流体が未だ旋回している状態であり、突起部60の斜辺61に対し角度を持って流体が衝突した結果、流体の流速が落ち、斜辺61による分配機能が低減したものと考えられる。したがって、図3に示すように、突起部60は、軸方向から視て、内部流路55の吹き出し側における主流方向Fにおいて中心軸Oよりも排気口50b側に設けることが好ましい。より好ましくは、突起部60は、流体が内部流路55の内側面50cに沿って真っ直ぐに流れる、当該中心軸Oよりも排気口50b側における、ファン40の半径Rの1/3よりも排気口50b側に設けることがより好ましい。
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、天面50dを形成するカバー51に突起部60を形成する形態を例示したが、底面50eを形成するフレーム52に突起部60を形成してもよい。また、カバー51とフレーム52の両方に突起部60を形成してもよい。
また、突起部60は、本実施形態のようにファンケーシング50が上下から流体を吸気する場合、流体の吸気量の少ない方(つまり、流体の吸気量が多い方と対向する方(カバー51若しくはフレーム52))に設けてもよい。
また、突起部60は、本実施形態のようにファンケーシング50が上下から流体を吸気する場合、流体の吸気量の少ない方(つまり、流体の吸気量が多い方と対向する方(カバー51若しくはフレーム52))に設けてもよい。
また、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
31a ヒートパイプ
34 放熱フィン
40 ファン
50 ファンケーシング
50a 吸気口
50b 排気口
50d 天面
50e 底面
51 カバー
54 舌部
55 内部流路
60 突起部
61 斜辺
F 主流方向
O 中心軸
31 遠心ファン
31a ヒートパイプ
34 放熱フィン
40 ファン
50 ファンケーシング
50a 吸気口
50b 排気口
50d 天面
50e 底面
51 カバー
54 舌部
55 内部流路
60 突起部
61 斜辺
F 主流方向
O 中心軸
Claims (8)
- 中心軸回りに回転するファンと、
前記ファンを囲うと共に、前記中心軸が延びる軸方向に吸気口が形成され、前記中心軸と直交する直交方向に排気口が形成され、前記排気口に放熱フィンが設けられたファンケーシングと、を備え、
前記ファンケーシングの内部には、前記ファンに近接する舌部と、前記舌部から前記ファンの周囲を周回し、前記排気口に至る内部流路と、が形成され、
前記ファンケーシングは、
前記軸方向で対向する天面及び底面の少なくともいずれか一方を形成する金属板と、
前記金属板に形成され、前記舌部と反対側の前記内部流路の吹き出し側に突出した突起部と、を有する、遠心ファン。 - 前記金属板は、銅板である、請求項1に記載の遠心ファン。
- 前記突起部は、前記金属板の一部を凹ませて形成されている、請求項1または2に記載の遠心ファン。
- 前記突起部は、前記軸方向から視て、前記内部流路の吹き出し側における主流方向に対して交差する方向に延びる斜辺を有する三角形状を呈している、請求項1〜3のいずれか一項に記載の遠心ファン。
- 前記突起部は、前記軸方向から視て、前記内部流路の吹き出し側における主流方向において間隔をあけて複数設けられている、請求項1〜4のいずれか一項に記載の遠心ファン。
- 前記突起部は、前記軸方向から視て、前記内部流路の吹き出し側における主流方向において前記中心軸よりも前記排気口側に設けられている、請求項1〜5のいずれか一項に記載の遠心ファン。
- 前記天面及び前記底面の一方に、前記突起部が形成され、
前記天面及び前記底面の他方に、前記放熱フィンに接続されたヒートパイプが設けられている、請求項1〜6のいずれか一項に記載の遠心ファン。 - 請求項1〜7のいずれか一項に記載の遠心ファンを備える、電子機器。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2019090894A JP2020186669A (ja) | 2019-05-13 | 2019-05-13 | 遠心ファン及び電子機器 |
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JP2019090894A JP2020186669A (ja) | 2019-05-13 | 2019-05-13 | 遠心ファン及び電子機器 |
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