JP4145906B2 - 散熱ファン - Google Patents

Description

本発明は、散熱ファンに関するものであって、特に、軸流ファンに関するものである。

コンピュータなどの一般の電子製品において、電子装置は、操作時に、大量の熱を生成する。電子装置は、高温下で連続して使用されると、損傷しやすい。よって、損傷を回避するため、電子装置に散熱ファンを設置して、熱を周辺に消散させている。

図１は、コンピュータの公知の軸流ファンを示す図である。公知の軸流ファンは、主に、ハウジング１０、モーター１１、及び、複数のローターブレード１２１を有するインペラー１２、からなる。ハウジング１０は、モーター１１を支承するベース１４を有し、軸流ファンの排気口側に、複数のリブ１３を有する。モーター１１が、インペラー１２を駆動して回転させる時、ブレード１２１は、軸流ファンの排気口側から気流を放出する。しかし、一般的な設計では、各ローターブレード１２１の下端は水平で、気流の流速は、ローターブレードの終端で、最も速くなっている。更に多くの気流が、ローターブレード内外、特に、終端近くで流れる。よって、気流がリブ１３に接触する時、気流が入り混じり、多くのノイズが生じる。ブレード１２１の下端（水平）とリブ１３間の間隔Hは小さく、気流が経過する時、短い時間で多くのノイズが生成され、音が一層ひどくなる。

よって、回転時に生成される軸流ファンのノイズを減少させることが望まれる。

本発明は、上述の問題を解決する散熱ファンを提供することを目的とする。

本発明の散熱ファンは、ハウジング、ハブとハブの周りに配列された複数のローターブレードを有するインペラー、及び、ハウジング内に位置し、インペラーを支承するベース、からなり、少なくとも一つのローターブレードは、散熱ファンの軸に垂直なラインに対し第一傾斜角を有する第一端を有する。

好ましくは、第一傾斜角は３〜４５°で、散熱ファンの吸気口近くに位置する。

更に、ローターブレードは、第一端と反対に位置し、ラインに対し第二傾斜角を有する第二端を有し、第二端は、散熱ファンの排気口近くに位置し、好ましくは３〜４５°である。第一傾斜角は、第二傾斜角より、大きいか、小さいか、或いは、等しい。

散熱ファンは、更に、ハウジングとベース間にエアガイド素子を有し、散熱ファンの吸気口、或いは、排気口に配置する。エアガイド素子は、散熱ファンの風上に位置するラインに対し第三傾斜角を有する一端を有し、第三傾斜角は、好ましくは、３〜４５°である。

更に、エアガイド素子は、ラインに対し第四傾斜角を有する反対端を有する。第三傾斜角は、第四傾斜角より、大きいか、小さいか、或いは、等しい。第四傾斜角は、好ましくは、３〜４５°である。

好ましくは、エアガイド素子は、ベースと連接する一端と、ハウジングの内壁方向に延伸するもう一端と、を有する。或いは、エアガイド素子は、ハウジングの内壁に連接する一端と、ベースの方向に延伸するもう一端と、を有する。又は、エアガイド素子は、複数のリブ、或いは、固定ブレードからなり、幾つかは、ベースと連接する一端と、ハウジングの内壁方向に延伸するもう一端と、を有し、その他は、ハウジングの内壁に連接する一端と、ベースの方向に延伸するもう一端と、を有する。

好ましくは、エアガイド素子は、ベースからハウジングへ、徐々に増加、或いは、減少する断面領域を有するか、或いは、厚さが、二つの反対端よりも大きいか小さい中央部分を有する。

好ましくは、エアガイド素子は、複数のリブ、或いは、固定ブレードからなり、数量は、ローターブレードと同数ではない。エアガイド素子は、棒状、湾曲状、台形、或いは、羽根状断面である。ハウジングは円筒形部分を有し、エアガイド素子は、ベースと連接する一端と、円筒形部分の内壁に接続するもう一端と、を有する。

ハウジングは、散熱ファンの吸気口、或いは、排気口側に位置する、外向きの拡張部分を有し、空気の吸い込みと排出量を増加する。エアガイド素子は、ベースと連接する一端と、円筒形部分の内壁と外向きの拡張部分とに接続されるもう一端と、を有する。

好ましくは、ベース、エアガイド素子、ハウジングは、射出成型により、モノリス片として一体的に形成される。ローターブレードは、湾曲、或いは、羽根状断面を有し、散熱ファンの軸に対し、１５〜６０°である傾斜角を有する。

更に、散熱ファンは、ハブ内にはめ込まれ、複数の開口を有する金属シェルを有し、金属シェルの頂部周辺上に、階段構造を有する。ハブは、頂部に形成された複数のスルーホールを有し、よって、ファン内の内部素子により生成される熱は、金属シェルの開口とハブのスルーホールにより、外に消散する。

散熱ファンは、更に、ハブ内側に搭載された駆動装置を有し、インペラーを駆動する。

ハブは、頂部周辺に形成された傾斜、或いは、弧状構造、及び、垂直部分を有する。インペラーのローターブレードは、傾斜、或いは、弧状構造と垂直部分間の交差部に位置する上内端を有する。インペラーのローターブレードは、垂直部分の底端より高い下内端を有する。

本発明により、回転時に生成される軸流ファンのノイズを減少させることが出来る。

図２は、散熱ファンの第一参考例を示す断面図である。散熱ファンは、ハウジング２０、ハウジング２０内に搭載され、散熱ファンを駆動し回転させる駆動装置、或いは、モーター２４を支承するベース２１、及び、ハウジング２０とベース２１間に配置され、散熱ファンの排気口、或いは、吸気口に位置するエアガイド素子２３、からなる。

散熱ファンは、更に、ハブ２２１と、ハブ２２１の周りに配列された複数のローターブレード２２２と、からなるインペラー２２を有する。ハブ２２１は、頂部周辺に位置し、多くの気流を、ローターブレード２２２に導引する傾斜構造２２１ａを有する。ハウジング２０は、図２で示されるような正方形である以外に、長方形、或いは、円形でもよい。ハウジング２０、ベース２１、エアガイド素子２３は、プラスチック、金属、或いは、その他同様の材料を用いて、射出成型により、モノリス片として一体的に形成される。

散熱ファンは、更に、ハブ２２１内にはめ込まれる金属シェル２５を有し、ハブの傾斜構造２２１ａの位置に対応する上端に、階段構造２５ｂを有する。駆動装置２４は、ハブと金属シェル内に搭載されて、占領領域を減少させる。更に、金属シェル２５は、上部に形成される複数の開口２５ａを有し、作動中にファン内に生成される熱を効果的に消散させる。

ハウジング２０は、ファンの排気口に位置する外向きの拡張部分２０ａと、ファンの吸気口に位置するもう一つの拡張部分２０ｂと、を有し、気流の吸い込みと排出量を増加し、気流をインペラーの方向に、円滑に引導する。

エアガイド素子２３は、外向きの拡張部分２０ａとベース２１間に接続される複数のリブ、或いは、固定ブレードからなる。しかし、エアガイド素子２３の配置は、応用によって変化、修正できる。例えば、エアガイド素子２３の一端はベース２１と連接し、もう一端は、外向きの拡張部分２０ａに延伸する。或いは、エアガイド素子２３の一端は、拡張部分２０ａと連接し、もう一端は、ベース２１の方向に延伸する。或いは、リブ、又は、固定ブレードの幾つかは、ベース２１に連接される一端と、拡張部分２０ａ方向に延伸する反対端を有するが、他は、拡張部分２０ａに接続される一端と、ベース２１の方向に延伸する反対端を有する。更に、エアガイド素子２３の断面領域は一定か、或いは、ベース２１から拡張部分２０ａの方へ、徐々に、増加、或いは、減少する。又は、エアガイド素子２３は、内側に窪むか、或いは、外側に突き出た形状である。つまり、エアガイド素子２３の中央部分の厚さは、二つの反対する端より、大きいか、小さい。

図２で示されるように、吸気口側近くのローターブレード２２２の上端は、ファンの軸Ａに垂直な水平線Ｈに対し、傾斜角θ_１を有する。傾斜角θ_１は、好ましくは、３〜４５°である。ローターブレードの上内端の位置は、ハブ２２１の上表面より低い。つまり、それらは、同一面にない。ローターブレードの上端と水平線Ｈ間に傾斜角θ_１があるので、ハブ２２１近くの動作範囲の増大、及び、ローターブレード全体上の均一な空気分布を提供する。これにより、ローターブレードの上端で、気流が堆積するのを防止し、渦流により生じるノイズを消去する。

図３は、散熱ファンの第二参考例を示す断面図である。この構造は、ローターブレード２３の上端がハブの上表面と同一面に位置し、つまり、同じ高さで、排気口近くのローターブレードの下端と水平線Ｈ間に、傾斜角θ_２を有すること以外は、第一具体例と同様である。傾斜角θ_２は、好ましくは、３〜４５°である。ローターブレードは、上向きの下端を有するので、ローターブレードの働きが、底部の気流を阻害するのを減少させて、放熱効果を増加させる。更に、このような設計は、気流が、エアガイド素子２３に達する時間を引き離し、これにより、渦流により生じるノイズを消去する。

図４は、散熱ファンの第三参考例を示す断面図である。本構造は、第一具体例と同様である。異なるのは、本具体例では、ローターブレード２２２の上端（吸気口近く）と水平線Ｈ間に、傾斜角θ_１があり、下端（排気口近く）と水平線Ｈ間に、傾斜角θ_２を有することである。傾斜角θ_１は、傾斜角θ_２より大きいか、小さいか、或いは、等しい。

図５Ａと図５Ｂは、本発明の散熱ファンの第四実施例を示す図である。本構造は、第三実施例と同様である。異なるのは、本具体例において、上方に延伸したローターブレード２２２の上下端だけでなく、エアガイド素子２３の上端と水平線Ｈ間に傾斜角θ_３、エアガイド素子２３の下端と水平線Ｈ間に傾斜角θ_４を有することである。傾斜角θ_３、θ_４は、好ましくは、３〜４５°である。傾斜角θ_３は、傾斜角θ_４より大きいか、小さいか、或いは、等しい。或いは、傾斜角θ_１、θ_２、θ_３、θ_４は、等しくない。このような設計は、気流がエアガイド素子２３に接触する到着時間を引き離す。よって、渦流により生じるノイズを消去し、音質を改善する。ユーザーは、任意で、実際の応用により、エアガイド素子２３の上下端の一つを選択することができる。

更に、エアガイド素子２３の一端はベース２１上に固定され、もう一端は、ハウジング２０の円筒形部分２０ｃの内壁上に固定される。或いは、図５Ａと図５Ｂで示されるように、エアガイド素子２３の一端はベース２１上に固定され、もう一端は、ハウジング２０の円筒形部分２０ｃの内壁と、拡張部分２０ａの内壁に接続される。

エアガイド素子は、棒状、湾曲状、台形、或いは、羽根状断面で、ローターブレードは、湾曲状、或いは、好ましくは、図５Ｂで示されるように、ファンの軸に対し、１５〜６０°の傾斜角を有する羽根状である。エアガイド素子は、複数のリブ、或いは、固定ブレードからなる。インペラーのローターブレード数は、リブ、或いは、固定ブレードより多い。

図６は、散熱ファンの第五参考例を示す断面図である。本構造は、図４の第三実施例と同様である。異なるのは、金属シェル２５は、ハブ２２１に嵌めこまれ、外に露出せずに、ハブ内に完全に収まり、ハブ２２１は、三部分を有し、頂部は、複数のスルーホール２２１ｂを有して、作動中に内部素子により生成される熱を消散し、金属シェル上に形成された開口２５ａにより、外部に排出する。円弧構造２２１ａ（Ｒ角構造と称される）は、頂部周辺に形成される。垂直部分２２１ｃは、インペラーのローターブレード２２２と接続され、ローターブレードの上内端は、垂直部分２２１ｃと円弧構造２２１ａ間の交差位置に位置し、ノイズの生成を防止する。各ブレードの下内端は、垂直部分２２１ｃの下端より若干高く、端部のギザギザの発生を減少させる。更に、ブレード２２２の上端の傾斜角θ_１は、ブレード２２２の下端の傾斜角θ_２と等しくない。

最後に、図７は、図１で示される公知の軸流ファンと本発明の軸流ファン間の気圧と気流量の比較図である。図からわかるように、上向き設計のローターブレードは、気圧と気流量を効果的に増加させるだけでなく、渦流によるノイズを大幅に減少させる。例えば、同じ回転速度７５００ｒｐｍで、上向き設計のローターブレードを有する散熱ファンは、公知技術と比較すると、少なくとも５ｄＢＡ減少させることが出来る。

結論として、本発明は、散熱ファンを提供し、吸気口、或いは、排気口近くの直線と傾斜端を有する上向きローターブレードを有するそのハウジングは、渦流によるノイズを大幅に減少させ、気圧と気流量を大幅に増加するので、散熱ファン全体の効率を向上させ、ローターブレードの負荷を減少させる。

本発明では好ましい実施例を前述の通り開示したが、これらは決して本発明に限定するものではなく、当該技術を熟知する者なら誰でも、本発明の精神と領域を脱しない範囲内で各種の変動や潤色を加えることができ、従って本発明の保護範囲は、特許請求の範囲で指定した内容を基準とする。

公知の軸流ファンの断面図である。 散熱ファンの第一参考例を示す断面図である。 散熱ファンの第二参考例を示す断面図である。 散熱ファンの第三参考例を示す断面図である。 本発明の散熱ファンの第四実施例を示す断面図である。 本発明の散熱ファンの第四実施例の分解図である。 散熱ファンの第五参考例を示す断面図である。 公知の軸流ファンと本発明の軸流ファン間の気圧と気流量の比較図である。

符号の説明

１０…ハウジング
１１…モーター
１２…インペラー
１３…リブ
１４…ベース
１２１…ローターブレード
H…間隔
２０…ハウジング
２０ａ、２０ｂ…拡張部分
２１…ベース
２２…インペラー
２３…エアガイド素子
２４…駆動装置（モーター）
２２１…ハブ
２２１ａ…傾斜構造
２２２…ローターブレード
２５…金属シェル
２５ａ…開口
２５ｂ…階段構造

Claims (22)

1. ハウジングと、
   ハブと前記ハブの周りに配列された複数のローターブレードを有し、前記ハブの頂端周辺に、傾斜、或いは、弧状面、及び、垂直部分を有し、前記ローターブレードの頂端内側縁が、前記傾斜、或いは、弧状面と前記垂直部分の交差点に連接されるインペラーと、
   前記ハウジング内に設置され、前記インペラーを支承し、前記ローターブレードの頂端縁と前記散熱ファンの軸線に垂直な水平線が第一傾斜角を形成し、前記ローターブレードの底端縁と前記散熱ファンの軸線に垂直な水平線が第二傾斜角を形成するベースと、
   前記ハウジングと前記ベース間に位置する複数の固定ブレードと、
   からなり、
   前記第一傾斜角と前記第二傾斜角は、等しくなく、
   且つ、前記固定ブレードの頂端縁の傾斜方向と、前記固定ブレードの底端縁の傾斜方向とが一致して、上に向かって傾斜していることを特徴とする散熱ファン。
2. 前記第一傾斜角、或いは、前記第二傾斜角は、３〜４５°であることを特徴とする請求項１に記載の散熱ファン。
3. 前記各ローターブレードの下内端は、前記ハブの垂直部分の下端より若干高いことを特徴とする請求項１に記載の散熱ファン。
4. 前記複数の固定ブレードの頂端縁、或いは、底端縁と前記水平線は、傾斜角を形成し、前記複数の固定ブレードの頂端縁の傾斜角は、前記複数の固定ブレードの底端縁の傾斜角より、大きいか、小さいか、或いは、等しく、前記複数の固定ブレードは、前記散熱ファンの排気口、或いは、吸気口に位置することを特徴とする請求項１に記載の散熱ファン。
5. ハウジングと、
   ハブと前記ハブの周りに配列された複数のローターブレードを有するインペラーと、
   前記ハウジング内に設置され、前記インペラーを支承し、散熱ファンの吸気口端に近い、或いは、遠い前記ローターブレードの一端縁は、前記散熱ファンの軸線に垂直な水平線と傾斜角を形成するベースと、
   前記ハウジングと前記ベース間に位置する複数の固定ブレードと、
   からなり、
   前記傾斜角は、３〜４５°の範囲内にあり、
   前記複数の固定ブレードの頂端縁における傾斜方向と、前記複数の固定ブレードの底端縁における傾斜方向が一致して、上に向かって傾斜していることを特徴とする散熱ファン。
6. 前記散熱ファンの吸気口に近い前記ローターブレード端縁の傾斜角は、前記散熱ファンの吸気口から遠い前記ローターブレード端縁の傾斜角と等しくないことを特徴とする請求項５に記載の散熱ファン。
7. ハウジングと、
   ハブと前記ハブの周りに配列された複数のローターブレードを有するインペラーと、
   前記ハウジング内に設置され、前記インペラーを支承し、前記ローターブレードの一端縁は、散熱ファンの軸線に垂直な水平線と第一傾斜角を形成するベースと、
   前記ハウジングと前記ベース間に位置する複数の固定ブレードと、
   からなり、
   前記複数の固定ブレードの頂端縁における傾斜方向と、前記複数の固定ブレードの底端縁における傾斜方向が一致して、上に向かって傾斜していることを特徴とする散熱ファン。
8. 前記第一傾斜角は、３〜４５°であることを特徴とする請求項７に記載の散熱ファン。
9. 前記ローターブレードのもう一端縁と前記水平線は、第二傾斜角を形成することを特徴とする請求項７に記載の散熱ファン。
10. 前記第二傾斜角は、３〜４５°であることを特徴とする請求項９に記載の散熱ファン。
11. 前記第一傾斜角は、前記第二傾斜角と等しくないことを特徴とする請求項９に記載の散熱ファン。
12. 更に、前記ハブ内にはめ込まれ、複数の開口を有し、頂部周辺上に階段構造を有する金属シェルと、前記金属シェル、或いは、前記ハブ内に設置され、前記インペラーを駆動して回転させ、気流を生成する駆動装置と、を有することを特徴とする請求項７に記載の散熱ファン。
13. 前記ハブの頂端周縁は、傾斜、或いは、弧状構造を有することを特徴とする請求項７に記載の散熱ファン。
14. 前記複数の固定ブレードは、前記散熱ファンの排気口、或いは、吸気口に位置することを特徴とする請求項７に記載の散熱ファン。
15. 前記複数の固定ブレードの一端縁と前記水平線は、第三傾斜角を形成し、前記第三傾斜角は、３〜４５°であることを特徴とする請求項１４に記載の散熱ファン。
16. 前記複数の固定ブレードのもう一端縁と前記水平線は、第四傾斜角を形成し、前記第四傾斜角は、３〜４５°であることを特徴とする請求項１５に記載の散熱ファン。
17. 前記複数の固定ブレードの一端は、前記ベースに連接され、もう一端は、前記ハウジングの内壁方向に延伸するか、或いは、前記複数の固定ブレードの一端は、前記ハウジングの内壁に連接し、もう一端は、前記ベースの方向に延伸するか、或いは、前記複数の固定ブレードの一部分の一端は、前記ハウジング内壁に連接され、もう一端は、前記ベースの方に延伸し、もう一部分の一端は、前記ベースに連接され、もう一端は、前記ハウジング内壁方向に延伸することを特徴とする請求項１４に記載の散熱ファン。
18. 前記複数の固定ブレードの、前記ベースから前記ハウジングの内壁方向への断面は、徐々に、増加、或いは、減少するか、又は、内側に窪むか、或いは、外側に突き出た形状であることを特徴とする請求項１４に記載の散熱ファン。
19. 前記ハウジング、前記ベース、前記複数の固定ブレードは一体射出成型で、プラスチック、金属、或いは、類似の材料からなることを特徴とする請求項１４に記載の散熱ファン。
20. 前記複数の固定ブレードの数量は、前記ローターブレードより少なく、棒状、湾曲状、台形、或いは、羽根状断面で、前記ハウジングは、正方形、長方形、或いは、円形構造であることを特徴とする請求項１４に記載の散熱ファン。
21. 前記ローターブレードは湾曲状で、傾斜角は１５〜６０°であることを特徴とする請求項７に記載の散熱ファン。
22. 前記ハウジングは、前記散熱ファンの排気口、或いは、吸気口に位置する外向きの拡張部分を有して、気流の吸い込みと排出量を増加し、前記ベースと前記外向きの拡張部分間に位置する前記複数の固定ブレードを有することを特徴とする請求項７に記載の散熱ファン。

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