JP4205352B2 - 軸流型ファン装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子機器等を冷却するために用いる軸流型ファン装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
複写機、プリンタ、パソコン等の電子機器には、内部の電子素子等を冷却するためにファン装置が取り付けられている。この軸流型ファン装置は、例えば特開平１０−１７４３４２号公報に開示されているように、電子機器に取り付けられるファンハウジングと、ファンハウジングに軸受手段を介して回転自在に支持されたロータとを備え、ロータの外周面に複数枚の羽根部材部が設けられている。ファンハウジングには軸線方向の送風流路が形成され、この送風流路にロータ及びそれに設けられた羽根部材が配設される。このファン装置においては、ロータが所定方向に回転駆動されると、これと一体に回転する羽根部材の作用によって空気流が生じ、周囲の空気がファンハウジングの送風流路を通して軸線方向に流れる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
この種のファン装置においては、ロータに設けられた複数枚の羽根部材の先端とファンハウジングの内周面（送風流路を規定する内周面）との間に環状空間が存在しており、この環状空間を通して流出した空気が送風流路内に流入する傾向にある。即ち、このようなファン装置においては、ロータの回転数が大きくなると、複数枚の羽根部材によって周囲の空気が送風流路を通して下流側に送り込まれるようになり、送り込まれる空気流の圧力状態は、ファンハウジングの流入側では圧力が低く、その流出側では圧力高くなる。従って、ロータの回転数が上昇すると、流出側の高圧の空気が上記環状空間を通して低圧である流入側に逆流する傾向にあり、この傾向はロータの回転数が上昇するほど大きくなり、このことが原因となって、充分な静圧特性を得ることができず、また騒音が増大するという問題がある。
【０００４】
本発明の目的は、充分な静圧特性が得られるとともに、騒音の発生も抑えることができる軸流型ファン装置を提供することである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明は、送風流路が形成されたファンハウジングと、前記ファンハウジングの前記送風流路に配設され、軸受手段を介して前記ファンハウジングに回転自在に支持されたロータと、前記ロータに設けられた複数枚の羽根部材と、を備えた軸流型ファン装置において、前記複数枚の羽根部材には、それらの先端部を環状に接続する環状部材が設けられ、前記環状部材の外周面には、径方向外方に前記送風流路の内周面に向けて突出する複数個のリブが周方向に間隔をおいて設けられ、さらに前記環状部材には、周方向に隣接する一対のリブ間に径方向に貫通する貫通開口が設けられていることを特徴とする。
【０００６】
本発明に従えば、ロータに複数枚の羽根部材が設けられているので、ロータが所定方向に回転駆動されると、この羽根部材の作用によって周囲の空気が送風流路を通して流れ、空気を送風流路を通してその軸線方向に流すことができる。また、複数枚の羽根部材の先端部に環状部材が設けられ、この環境部材に複数個のリブが設けられているので、ロータが上記所定方向に回動すると、隣接するリブ間の各々において渦流（所謂、キャビティ渦）が発生し、かかる渦流が環状部材とファンハウジングの内周面（送風流路を規定する内周面）との間の環状空間部に生じる。それ故に、かかる渦流がエアカーテンのように作用し、ファンハウジングの流入側と流出側との圧力差に起因する空気の逆流、即ち複数枚の羽根部材の作用により流出した空気の送風流路内への逆流が抑えられ、これによって、静圧特性の向上を図ることができるとともに、風切り音等の騒音の発生を抑えることができる。そしてさらに、前記環状部材には、周方向に隣接する一対のリブ間に径方向に貫通する貫通開口が設けられているので、複数枚の羽根部材からの空気流の一部が、かかる貫通開口を通して一対のリブ間に生じる渦流に流れ、これによって、一対のリブ間の渦流が複雑なより高圧な流れとなり、複数枚の羽根部材の外側に生じる空気の流れを一層効果的に抑えることができる。
【０００７】
また、本発明では、前記複数個のリブは、前記送風流路の軸線方向に実質上平行に延びていることを特徴とする。
本発明に従えば、複数個のリブが送風流路の軸線方向に延びているので、ロータの回転によって隣接するリブ間に高圧力の渦流が生成され、複数枚の羽根部材の外側に生じる空気の逆流を抑えることができる。
【０００８】
また、本発明では、前記複数個のリブは、前記送風流路の軸線方向に対して湾曲して延びていることを特徴とする。
本発明に従えば、複数個のリブは送風流路の軸線方向に対して湾曲して延びているので、ロータの回転によって隣接するリブ間により高圧力の渦流が生成され、複数枚の羽根部材の外側に生じる空気の逆流をより効果的に抑えることができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照して、本発明に従う軸流型ファン装置の実施形態について説明する。
参考例
まず、図１〜図４を参照して、本発明に従う軸流型ファン装置の参考例について説明する。図１は、本参考例の軸流型ファン装置を示す正面図であり、図２は、図１におけるＩＩ−ＩＩ線による断面図であり、図３は、図１のファン装置における環状部材及びそれに設けられたリブを示す部分斜視図であり、図４は、図１のファン装置の隣接するリブ間に生じる渦流を説明するための図である。
【００１１】
図１及び図２において、図示のファン装置２は、空気を軸線方向（図１において紙面に垂直な方向、図２において上下方向）に流す軸流型のものであって、ファンハウジング４を有している。ファンハウジング４は矩形状のハウジング本体６を備え、このハウジング本体６の中央大部分には円形状の送風流路８が規定され、この送風流路８はファンハウジング４の軸線方向に延びている。ハウジング本体６の流出側（図２において下側）には円形状の支持壁部１０が配設され、この支持壁部１０が周方向に間隔をおいて設けられた複数個の接続壁部１２を介してハウジング本体６に接続されている。このハウジング本体６の４角部には、それぞれ、貫通孔１４が設けられ、これら貫通孔１４を通して取付ねじ（図示せず）を螺着することによって、プリンタ、パソコン等の電子機器のハウジング（図示せず）に取り付けられる。このようなファンハウジング４、即ちハウジング本体６、支持壁部１０及び接続壁部１２は、例えば合成樹脂の一体成型により形成される。
【００１２】
支持壁部１０には円筒スリーブ状の支持スリーブ壁１６が設けられ、この支持スリーブ壁１６に軸受手段１８を介してロータ２０が回転自在に支持されている。軸受手段１８は、含油スリーブ軸受２２から構成されており、このような含油スリーブ軸受２２に代えて、一対の玉軸受等から構成するようにしてもよい。ロータ２０は、回転軸２６及びカップ状のロータ本体２８を有し、ロータ本体２８の端壁部３０が回転軸２６の一端部に固定され、このロータ本体２８を支持する回転軸２６が含油スリーブ軸受２２に回転自在に支持されている。
【００１３】
ロータ本体２８の周側壁３２の内周面には環状のヨーク部材３４が装着され、このヨーク部材３４の内周面に環状のロータマグネット３６が取り付けられている。また、このロータマグネット３６に対向してステータ３８が配設されている。ステータ３８はステータコア４０とこれに所要の通りに巻かれたコイル４２から構成され、ステータコア４０が支持スリーブ壁１６の外周面に取り付けられている。従って、コイル４２に駆動電流が供給されると、ステータ３８とロータマグネット３６との相互磁気作用によって、ロータ２０が所定方向に回動される。
【００１４】
図３をも参照して、ロータ２０の周側壁３２の外周面には、周方向に実質上等間隔をおいて複数枚（図示の形態では７枚）の羽根部材４４が設けられ、これら羽根部材４４の先端部を接続するように環状部材４６が設けられている。また、環状部材４６の外周面には、周方向に実質上等間隔をおいて複数個のリブ４８が設けられ、各リブ４８は半径方向外方にファンハウジング４の送風流路８の内周面に向けて延びている。各リブ４８は、送風流路８の軸線方向（図１において紙面に垂直な方向、図２において上下方向）に実質上平行に延び、環状部材４６の一端から他端まで延びている。
【００１５】
各リブ４８は、後述するように渦流が所要の通りに発生するように、例えばその長さ（上記軸線方向の長さ）が１ｍｍ以上で、その肉厚が３ｍｍ以下であるとき、各リブ４８の先端とファンハウジング４の送風流路８の内周面との間隔Ｗ（図４参照）が２ｍｍ以下であるのが望ましく、このような間隔に設定することによって、後述する渦流が隣接する一対のリブ４８間の空間に保持され、渦流によるエアーカーテン状態が保たれる。
【００１６】
このようなロータ本体２８、複数枚の羽根部材４４、環状部材４６及び複数個のリブ４８は、例えば、合成樹脂の一体成型により形成され、このように一体成型することによって、比較的容易に形成することができる。尚、羽根部材４４の枚数とリブ４８の個数は、互いに素となるようにすることで、羽根部材４４及びリブ４８が発する騒音が相互に干渉して増幅することがないようにすることができる。
【００１７】
上述したファン装置２において、ロータ２０が矢印５２（図４参照）で示す方向に回動すると、ロータ２０と一体的に複数枚の羽根部材４４が回転し、これら羽根部材４４の送風作用によって、周囲の空気が流入側から矢印５４（図２参照）で示すようにファンハウジング４の送風流路８に流入し、この送風流路８を軸線方向に流れて流出側から流出される。このとき、複数枚の羽根部材４４と一体的に環状部材４６及び複数個のリブ４８も回転し、隣接する一対のリブ４８間において、それぞれ、図４に矢印５６で示すような渦流、所謂キャビティ渦が発生し、かかる渦流が環状部材４６とファンハウジング４の内周面（送風流路８を規定する内周面）との間の間隙を流れるようになる。それ故に、これら渦流がエアカーテンのように作用し、流出側から流入側への空気の逆流が抑えられ、かくして、ファン装置２の静圧特性を高めることができるとともに、風切り音等の騒音の発生も抑えることができる。特に、そのエアカーテンが送風流路８の全周に常時形成されるため、顕著な効果が得られる。
【００１８】
この参考例では、複数個のリブ４８を環状部材４６の一端から他端まで設けているが、このような構成に代えて、例えば、図５に示すように環状部材４６の片側部に複数個のリブ４８Ａを設けるようにしてもよい。図５の変形形態では、各リブ４８Ａは環状部材４６の一端、送風流路８の流入側から軸線方向のほぼ中央部まで設けられており、このように構成しても上述した作用効果が達成される。或いは、これらの構成に代えて、環状部材４６の他側部に複数個のリブを設けるようにしてもよい。また、これらリブは、軸線方向に実質上平行に設けることに代えて、上記軸線方向に対して湾曲して設けるようにしてもよく、湾曲させた場合、一対のリブ間に生じる渦流の圧力を高めることができ、より一層空気の逆流を抑えることができる。
【００１９】
第１の実施形態
次に、図６及び図７を参照して、本発明に従う軸流型ファン装置の第１の実施形態について説明する。図６は、第１の実施形態のファン装置を示す断面図であり、図７は、図６のファン装置における環状部材及びそれに設けられたリブを示す部分斜視図である。尚、この第１の実施形態において、参考例と実質上同一の部材には同一の参照番号を付し、その説明を省略する。
【００２０】
図６及び図７において、第１の実施形態のファン装置２Ｂでは、複数個の羽根部材４４の先端部を接続するように環状部材４６Ｂが設けられ、この環状部材４６Ｂの外周面に周方向に実質上等間隔をおいて複数個のリブ４８Ｂが設けられている。更に、環状部材４６Ｂの一対のリブ４８Ｂ間の部位に矩形状の貫通開口６２が設けられ、これら貫通開口６２を通して環状部材４６Ｂの半径方向内側と外側とが連通されている。これら貫通開口６２は、矩形状に形成する必要はなく、例えば円形状、楕円形状、細長いスリット状等の適宜の形状でよい。第１の実施形態のその多の構成は、上述した参考例と実質上同一である。
【００２１】
この第１の実施形態では、ファン装置２Ｂの基本的構成が参考例と実質上同一であるので、ロータ２０及び羽根部材４４が回転すると、その送風作用によって、周囲の空気をファンハウジング４の送風流路８を通して軸線方向に送給することができる。また、このとき、複数枚の羽根部材４４と一体的に環状部材４６Ｂ及び複数個のリブ４８Ｂも回転し、隣接する一対のリブ４８Ｂ間において上述した渦流、所謂キャビティ渦が発生するとともに、環状部材４６Ｂの半径方向内側にて軸線方向に流れる空気流の一部が貫通開口６２を通して一対のリブ４８Ｂ間の空間に流れる。従って、一対のリブ４８Ｂ間に生じる渦流に、羽根部材４４による空気流の一部が貫通開口６２を通して流れ、これによって、上記渦流がより複雑な渦流となり、またその圧力も高圧になり、かくして、渦流によるエアカーテン作用を高め、空気の逆流をより効果的に抑えることができる。
【００２２】
図８は、環状部材４６Ｃの片側部、例えば流入側に貫通開口６２Ｃを設けるようにした参考例を示している。図８では、各貫通開口６２Ｃは環状部材４６Ｃの一端、送風流路８の流入側から軸線方向に設けられており、このような構成では、かかる貫通開口６２Ｃを通して空気流の一部が一対のリブ４８Ｃ間に生じる渦流に流れる。
【００２３】
この貫通開口は、図９に示すように設けるにしてもよい。図９において、この変形形態では、貫通開口６２Ｄは複数個（この変形形態では３個）のリブ４８Ｄ間にわたって設けられ、送風流路の軸線方向に対して湾曲して設けられている。このように構成しても、羽根部材４４によって軸線方向に流れる空気流の一部が貫通開口６２Ｄを通して、一対のリブ４８Ｄ間に生じる渦流に流れ、上述したと同様の作用効果が達成される。
【００２４】
以上、本発明に従うファン装置の各種実施形態について説明したが、本発明はかかる実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲を逸脱することなく種々の変形乃至修正が可能である。
【００２５】
例えば、上述した実施形態では、いずれも、複数枚の羽根部材の先端部を接続する環状部材に周方向に実質上等間隔をおいて複数個のリブを設けているが、これらリブを不等間隔に配設するようにしても同様の作用効果が達成される。
【００２６】
【発明の効果】
本発明の請求項１の軸流型ファン装置によれば、ロータに設けられた複数枚の羽根部材の先端部に環状部材が設けられ、この環境部材に複数個のリブが設けられているので、ロータが上記所定方向に回動すると、隣接するリブ間の各々において渦流が発生し、かかる渦流が環状部材とファンハウジングの内周面との間の環状空間部に生じる。それ故に、かかる渦流がエアカーテンのように作用し、羽根部材の先端側の環状空間における空気の逆流が抑えられ、これによって、静圧特性の向上を図ることができるとともに、風切り音等の騒音の発生を抑えることができる。そしてさらに、前記環状部材には、周方向に隣接する一対のリブ間に径方向に貫通する貫通開口が設けられているので、複数枚の羽根部材からの空気流の一部が、かかる貫通開口を通して一対のリブ間に生じる渦流に流れ、これによって、一対のリブ間の渦流が複雑なより高圧な流れとなり、複数枚の羽根部材の外側に生じる空気の流れを一層効果的に抑えることができる。

【００２７】
また、本発明の請求項２の軸流型ファン装置によれば、複数個のリブが送風流路の軸線方向に延びているので、ロータの回転によって隣接するリブ間に高圧力の渦流が生成され、複数枚の羽根部材の外側に生じる空気の逆流を抑えることができる。
【００２８】
また、本発明の請求項３の軸流型ファン装置によれば、複数個のリブは送風流路の軸線方向に対して湾曲して延びているので、ロータの回転によって隣接するリブ間により高圧力の渦流が生成され、複数枚の羽根部材の外側に生じる空気の逆流をより効果的に抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に従う軸流型ファン装置の参考例を示す正面図である。
【図２】図１におけるＩＩ−ＩＩ線による断面図である。
【図３】図１のファン装置における環状部材及びそれに設けられたリブを示す部分斜視図である。
【図４】図１のファン装置の隣接するリブ間に生じる渦流を説明するための図である。
【図５】参考例のファン装置におけるリブの変形形態を示す部分斜視図である。
【図６】本発明に従う軸流型ファン装置の第１の実施形態を示す断面図である。
【図７】図６のファン装置における環状部材及びそれに設けられたリブを示す部分斜視図である。
【図８】その他の参考例のファン装置における貫通開口の変形形態を示す部分斜視図である。
【図９】第１の実施形態のファン装置における貫通開口の他の変形形態を示す部分斜視図である。

Claims (3)

1. 送風流路が形成されたファンハウジングと、前記ファンハウジングの前記送風流路に配設され、軸受手段を介して前記ファンハウジングに回転自在に支持されたロータと、前記ロータに設けられた複数枚の羽根部材と、を備えた軸流型ファン装置において、前記複数枚の羽根部材には、それらの先端部を環状に接続する環状部材が設けられ、前記環状部材の外周面には、径方向外方に前記送風流路の内周面に向けて突出する複数個のリブが周方向に間隔をおいて設けられ、さらに前記環状部材には、周方向に隣接する一対のリブ間に径方向に貫通する貫通開口が設けられていることを特徴とする軸流型ファン装置。
2. 前記複数個のリブは、前記送風流路の軸線方向に実質上平行に延びていることを特徴とする請求項１記載の軸流型ファン装置。
3. 前記複数個のリブは、前記送風流路の軸線方向に対して湾曲して延びていることを特徴とする請求項１記載の軸流型ファン装置。

Images