JP2020186669A - 遠心ファン及び電子機器 - Google Patents

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。

特開２０１１−２２７９２５号公報

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、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。

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。 図３における矢視Ｉ−Ｉ断面図である。 本発明の実施形態における突起部の変形例を示す拡大斜視図である。 本発明の実施形態における突起部の変形例を示す断面図である。 本発明の実施形態における突起部の個数と遠心ファンの冷却性能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。

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、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

Claims (8)

1. 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。
2. 前記金属板は、銅板である、請求項１に記載の遠心ファン。
3. 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。
4. 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。
5. 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。
6. 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。
7. 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。
8. 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。

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