JP3743227B2 - 冷却用ファン - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、軸流ファンに係り、特に電子機器等の冷却に好適に利用できるようにした冷却用ファンに関する。
【0002】
【従来の技術】
パーソナルコンピュータ等の電子機器は、高機能化かつ省スペース化が加速的に推進されている。このような高機能化や省スペース化は電子部品の高密度化及び高速化が必要となり、電子部品や機器の発熱による影響が大きな問題を引き起こす。このため、電子部品や機器を冷却するための冷却用ファンの冷却性能の向上や、省スペースの観点から冷却用ファンのコンパクト化の要望が強い。
【0003】
図9は従来の電子機器用の冷却ファンの概略図であって、(a)正面図、(b)は右側面図、(c)は底面図である。
【0004】
図9において、フレーム50の中に軸流ファンとして機能する翼51が配置され、翼51の中央に配置したハウジング52に内蔵したモータ(図示せず)によって翼51を回転駆動可能としている。フレーム50はパーソナルコンピュータ等のケーシングの側面などに組み込まれ、翼51の回転によってケーシング内からの空気を排気して内蔵機器の熱を外に逃がして冷却する。
【0005】
このような冷却ファンでは、フレーム50外形寸法を変えないままで冷却性能を上げるためには、翼51の回転による風量アップが必要である。このような風量アップを図るために、従来からモータの回転数を上げるかまたは翼51の形状を工夫することで対応するのが一般的であった。しかしながら、モータの回転数を上げると翼51の風切り音による騒音値が大きくなり、低騒音化に対する点で好ましくない。また、翼51の形状変更や翼列の配置などを最適化することでも或る程度の成果は得られるものの、冷却性能の向上には限界があるとされている。
【0006】
一方、翼51の背部側からだけの空気の吸込みに加えて吸気量を増やすため、同図の(b),(c)に一点鎖線で示すようにフレーム50の側壁にスリット53を開けたものも従来から知られている。このようなスリット53を設けることで、吸気量が増えることから風量の増大だけでなく、空気の整流化も図ることができるという改善も得られている。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このようなスリット53をフレーム50の側面に設けるためには、金型構造にはフレーム50の4つの側面に対してそれぞれスライドする4個のスライドコア部を設ける必要がある。このため、製造用の金型構造が複雑で大型となり、金型費用が高くなり設備面や製造コストの面での障害が大きい。また、金型の1面当りの製造製品の取り数も少なくなるため、生産性の低下を伴うことにもなる。
【0008】
本発明は、外形寸法を変更することなく高風量化及び低騒音化を実現し且つコスト及び生産性の両面での大幅な改善が可能な冷却用ファンを提供することを目的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】
本発明は、フレームに凹部を形成するとともに前記凹部の中に軸流の翼を回転駆動可能に備え、前記翼の回転によって空気を前記凹部側から反対方向に送風可能とした冷却用ファンであって、前記フレームの外郭の一部を切除して前記凹部を外部に開放し、前記フレームの外郭の開放された部分を前記翼への空気吸込路としたことを特徴とする。
【0010】
本発明によれば、軸流の翼の軸線方向からの吸気に加えて、凹部に連ねて外郭を開放させた部分からも吸気することができ、フレームの外形寸法を大きくしたり翼の回転数を増やすことなく高風量化が可能となる。
【0011】
【発明の実施の形態】
請求項1に記載の発明は、フレームに凹部を形成するとともに前記凹部の中に軸流の翼を回転駆動可能に備え、前記翼の回転によって空気を前記凹部側から反対方向に送風可能とした冷却用ファンであって、前記フレームの外郭の一部を切除して前記凹部を外部に開放し、前記フレームの外郭によって囲まれていない開口部分を前記翼への空気吸込路としたことを特徴とする冷却用ファンであり、凹部を外部に開放した部分からの吸気が可能となり、フレームを大きくしたり翼の回転数を増やすことなく高風量を得ることができるという作用を有する。
【0012】
請求項2に記載の発明は、前記フレームの外郭形状を箱形とし、前記フレームの幅方向に対して前記凹部に連なる外郭の開口部は20〜80%の領域を占め、且つ前記フレームの厚さ方向に対して前記凹部に連なる外郭の開口部は10〜70%の断面を占めることを特徴とする請求項1記載の冷却用ファンであり、冷却用ファンの高風量化を図ることができるという作用を有する。
【0013】
請求項3に記載の発明は、前記凹部に連なる外郭の開口部を、前記翼への空気吸込み側となるフレームの上面に形成することを特徴とする請求項1または2記載の冷却用ファンであり、金型にスライドコア部を設けることなく、安価な金型とすることができ、且つ金型の1面当たりの製品の取り数を増やすことができるため、生産性の向上が図れるという作用を有する。
【0014】
請求項4に記載の発明は、前記凹部に連なる外郭の開口部を対向する2辺に形成したことを特徴とする請求項2または3記載の冷却用ファンであり、フレームの対向する2辺はフレームの外郭形状がそのまま残るので、組立等の取扱い作業時に凹部が開放されていない2辺を用いて取り扱うことで、冷却用ファンの翼への衝撃を防止することができるという作用を有する。
【0015】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
【0016】
図1は本発明の実施の形態における冷却用ファンの概略であって、(a)は正面図、(b)は同図(a)の右側面図、(c)は同図(a)の底面図である。なお、本実施の形態における冷却用ファンは、特に電子機器等を冷却するための箱型タイプの軸流ファンである。
【0017】
図1において、本実施の形態における冷却用ファンは、電子機器の側面に組み込まれるフレーム1と、このフレーム1に支持されて回転する翼2とから構成されたものである。そして、翼2の中心に配置したハウジング2aに内蔵した駆動用のモータ(図示せず)は数本のリブ1aによってフレーム1に固定され、このモータによって翼2を回転させる。なお、フレーム1はナイロン等の樹脂による成形品とするかアルミニウム等の金属によって鋳造したものであり、翼2はナイロン等の樹脂によって成形したものである。
【0018】
モータによって翼2が回転すると、図1の(c)においてフレーム1の上面部から吸気し、フレーム1の下面部から排気を行う構造である。翼2を取り付ける側の面のフレーム1には、図1の(a)に示すように凹部3として形成され、この凹部3の中に翼2が組み込まれている。そして、フレーム1の四方の側面のうち互いに対向する2面に形成されてフレーム1の吸気側の凹部3に連なる開口部3aが設けられ、フレーム1の上面部からの吸気に加えこの開口部3aから空気を吸引することによって、フレーム1の寸法を大きくしないでも従来構造に比べると風量を上げることができる。このことを図2により説明する。
【0019】
図2の(a)は本発明の冷却用ファンのより具体的な構造を示す縦断面図、(b)は従来の技術の縦断面図である。図2の(a)に示すように、フレーム1の上下両端は開放していて凹部3に連通し、翼2が回転するとその正面側(図において右側)からの空気の吸引に加えて、上下両端の開放している部分からも翼2によって空気が吸引される。これに対し、同図(b)の従来構造では、フレーム50によって翼51の周囲が取り囲まれているので、翼51の正面側からのみの空気の吸込みしかできない。したがって、本発明の冷却用ファンでは従来構造に比べると吸気量を増やすことができ、フレーム1の全体の大きさが従来例と変わらなくても、またモータの出力を上げて翼2の回転速度を増やさなくても、風量を上げることができる。
【0020】
図3は図2の(a)に示した本発明品と同図の(b)の従来構造のものとの風量の比較図であり、本発明による冷却用ファンでは風量を大幅に増加させることができる。また、図4は翼を回転駆動するモータの回転数の比較を示す図で、翼2,51を回転駆動するモータの回転数を比較したもので、同一風量を得ることができるモータの回転数は、従来構造に比べて低くなる。したがって、冷却用ファンから発生する騒音の主要因である翼2の回転によって発生する騒音が小さくなり、騒音値の低減を図ることができる。
【0021】
更に、図5は、開口部の段差の幅の範囲を変更したときの、任意の負荷ポイントにおける同一風量(m3/分)での静圧(Pa)の変化量を示す図、及び図6は、フレームの凹部に形成される上下両端の開口部の高さの範囲を変更したときの、任意の負荷ポイントにおける同一風量(m3/分)での静圧(Pa)の変化量を示す図で、フレーム1の凹部3に連なる外郭の開口部3aの幅及び高さの範囲を変更したときの、任意の負荷ポイントにおける同一風量(m3/分)での静圧(Pa)の変化量を示す。
【0022】
図5に示す通り、フレーム1の全幅に対して凹部3に連なる外郭の開口部3aが占める大きさの範囲が20%付近から静圧が徐々に高くなり、80%付近になるとフレーム1の上下両端をその全幅が開口するようにした場合と同等の静圧を得ることができる。同様に図6に示す通り、フレーム1の厚さ方向に凹部3に連なる外郭の開口部3aを10%低くした付近から徐々に高くなり、70%程度の深さまでなると飽和して実質的に100%の深さの凹部とした場合と同等の静圧を得ることができる。したがって、凹部3に連なる外郭の開口部3aはフレーム1の幅方向に20〜80%を占め、フレーム1の厚み方向については10〜70%の比率となるように設定すれば、風量の増大を図ることができる。
【0023】
なお、フレーム1の四方の側面のうち、互いに対向する2面がの開口部3aが凹部3と連なって外に開放し、残りの2面についてはフレーム1の外郭がそのまま残る。したがって、冷却用ファンの組立や搬出等の取扱い作業時には、凹部3が開放していない2面をハンドリングすることで、翼2に衝撃等を加えることなく作業することができる。
【0024】
フレーム1を型成形する場合には、金型装置は図7の本発明のフレーム成形のための型構造を示す概略図に示す下型4と上型5の組合せであればよい。すなわち、フレーム1はその一面側に凹部3に連なる外郭の開口部3aを形成するだけなので、固定側とした下型4及び可動側とした上型5の金型装置で対応でき、スリットを形成するためのスライドコア構造等の複雑な金型構造とする必要がなく、安価な金型にすることができる。また、このような金型装置であれば、金型の省スペース化が図られるほか、金型1面当りの製品取り数を増やすことができるので生産性の向上も図られる。
【0025】
また、フレーム1に設ける凹部3に連なる外郭の開口部3aの断面形状は、図1及び図2の(a)で示したもの以外に図8のフレームに設ける開口部の他の構成例を示す要部の断面図に示す(a)〜(f)のように様々なものとすることができる。これらの例においても、冷却用ファンが製品に組み込まれる際の製品との干渉及びフレーム1荷重に対する強度等の兼ね合いにより、凹部3に連なる外郭の開口部3aのフレーム1の幅方向及び厚み方向での比率は、先に示した値の範囲とすることが好ましい。
【0026】
【発明の効果】
請求項1の発明では、冷却用ファンのフレームの凹部に連なる外郭を開放して吸気路とするので、フレームを外形寸法を大きくすることなくでの高風量化を図ることができ、かつ同一風量時には、モータの回転数を低減することで低騒音化も図ることができる。
【0027】
請求項2の発明では、フレームの幅及び厚さ方向の凹部に連なる外郭の開口部の大きさを最適化することで、より一層高風量化を図ることができる。
【0028】
請求項3の発明では、フレームの型製作をする場合、スライドコア部を必要としない安価な金型を用いることができ、金型装置の省スペース化によって金型の1面当りの製品の取り数が増え、生産性を高めることができる。
【0029】
請求項4の発明では、凹部に連なる開放部分をフレームの外郭の対向する2辺に設けているので、フレームをハンドリングするときは残りの2辺の開放されていない外郭部分を取り扱うことで、翼に衝撃などの外力が及ぶことがなく破損も防止される。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態における冷却用ファンの概略図
(a)正面図
(b)同図(a)の右側面図
(c)同図(a)の底面図
【図2】(a)本発明の冷却用ファンのより具体的な構造を示す縦断面図
(b)従来の技術の縦断面図
【図3】図2の(a)に示した本発明品と同図の(b)の従来構造のものとの風量の比較図
【図4】翼を回転駆動するモータの回転数の比較を示す図
【図5】開口部の段差の幅の範囲を変更したときの、任意の負荷ポイントにおける同一風量(m3/分)での静圧(Pa)の変化量を示す図
【図6】フレームの凹部に形成される上下両端の開口部の高さの範囲を変更したときの、任意の負荷ポイントにおける同一風量(m3/分)での静圧(Pa)の変化量を示す図
【図7】本発明のフレーム成形のための型構造を示す概略図
【図8】フレームに設ける開口部の他の構成例を示す要部の断面図
【図9】従来の電子機器用の冷却ファンの概略図
(a)正面図
(b)右側面図
(c)底面図
【符号の説明】
1 フレーム
1a リブ
2 翼
2a ハウジング
3 凹部
3a 開口部
4 下型
5 上型
Claims (4)
- フレームに凹部を形成するとともに前記凹部の中に軸流の翼を回転駆動可能に備え、前記翼の回転によって空気を前記凹部側から反対方向に送風可能とした冷却用ファンであって、前記フレームの外郭の一部を切除して前記凹部を外部に開放し、前記フレームの外郭によって囲まれていない開口部分を前記翼への空気吸込路としたことを特徴とする冷却用ファン。
- 前記フレームの外郭形状を箱形とし、前記フレームの幅方向に対して前記凹部に連なる外郭の開口部は20〜80%の領域を占め、且つ前記フレームの厚さ方向に対して前記凹部に連なる外郭の開口部は10〜70%の断面を占めることを特徴とする請求項1記載の冷却用ファン。
- 前記凹部に連なる外郭の開口部を、前記翼への空気吸込み側となるフレームの上面に形成する請求項1または2に記載の冷却用ファン。
- 前記凹部に連なる外郭の開口部を対向する2辺に形成したことを特徴とする請求項2または3記載の冷却用ファン。
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