JP4213150B2 - ファンおよびそのファンフレーム - Google Patents

Description

本発明は、ファンとそのファンフレームに関し、特に、システム端末間との雑音を低減できるファンとそのファンフレームに関するものである。

電子装置の性能の絶え間ない向上に伴って、熱放散装置または熱放散システムは、既に現在の電子装置で不可欠な配備の一つとなっている。電子装置が発するエネルギーを適当に散逸しなければ、性能に支障をきたし、更には電子装置を焼いて破壊させる。熱放散装置は、マイクロ電子装置（例えば集積回路）にとっては更に重要である。集積度の増加とパッケージング技術の進歩に伴って、集積回路の面積も縮小させるため、各単位の面積に累積されるエネルギーもそれに応じて高くなる。よって、高効率の熱放散装置は、電子産業界が積極的に研究開発している対象である。

現在の熱放散システムで最も広範に使用している熱放散装置は、ファンである。図１Ａと１Ｂを一緒に参照する。図１Ａは、従来のファンの断面概略図を表し、図１Ｂは、システム端末に応用した図１Ａのファンの概略図を表す。従来のファン１０の構造は、主にファンフレーム１１、インペラ１４と、モーター（図示せず）によって構成される。インペラ１４は、ハブ１５と回転翼１６を含み、複数の回転翼１６は、ハブ１５の外縁に放射状に接続される。モーターは、ハブ１５の中に設置される。

インペラ１４とモーターは、ファンフレーム１１の中に設置され、モーターの駆動によってインペラ１４を回転させる。ファンフレーム１１とモーターベース１２は、複数のリブ１３によって接続され、リブ１３は、モーターベース１２を支える。

しかし、ファン１０を発熱のシステム端末１に用いた時、図１Ｂに見られるように、モーターベース１２とファンフレーム１１の底部が同じ平面であることから、気流の排気の空間を制限する。これは、風量に影響するだけでなく、雑音を低減することができない。また、ファン１０は、ファンフレーム１１上の固定孔（図示せず）によって外部部材２に接合される。ファン１０が動作する時、モーター自体と回転翼１４の回転によって生じる振動は、モーターベース１２とリブなどを介して外部部材２またはシステム端末１に伝えられ、雑音を引き起こす。また、この振動は、部材の破損を招く可能性がある。

よって、上述の問題を解決するために、本発明は、ファンのモーターベースをハウジングの中に上げ、気流の流出または流入の面積を増加し、安定した気流を提供することができるファンとそのファンフレームを提供する。また、従来のファンが動作の時、インペラの回転によって生じる振動がモーターベースを介してシステム端末に伝わり、雑音を引き起こす問題を解決する。

本発明の目的に基づいて、ハウジングとモーターベースを含むファンフレームを提供する。ハウジングは、貫通孔を有し、貫通孔は、ハウジングの両端にそれぞれ排気口と吸入口を形成する。モーターベースは、ハウジングの中に位置し、モーターベースが排気口と吸入口に位置した時、モーターベースの底面は、排気口の端または吸入口の端と異なる平面に位置する。ファンフレームは、ハウジングとモーターベースの間に設置された複数のリブを更に含み、モーターベースを支える。モーターベースからハウジングの各リブの断面、幅またはその厚さは、異なる。ハウジングは、吸入口または排気口に位置する拡大部を有し、気流の流出または流入の面積を増やすことができる。モーターベースの側辺は、径方向に傾斜しており、気流の流出または流入の面積を調節する。また、モーターベースは、ファンアセンブリを含むシステムのフレームによって構成され、そのシステムは、電力供給装置、サーバー、またはコンピュータである。また、モーターベースは、例えば、ファンガードのシステムハウジングの側壁である。

本発明のもう一つの目的に基づいて、例えば、ファンフレームとインペラを含む軸流式ファンのファンを提供する。ファンフレームは、ハウジングとモーターベースを含む。ハウジングは、貫通孔を有し、貫通孔は、ハウジングの両端にそれぞれ排気口と吸入口を形成する。モーターベースは、ハウジングの中に位置し、インペラはモーターベースの上に位置する。モーターベースが排気口と吸入口に位置した時、モーターベースの底面は、排気口の端または吸入口の端と異なる平面に位置する。ファンフレームは、ハウジングとモーターベースの間に設置された複数のリブを更に含み、モーターベースを支える。モーターベースからハウジングの各リブの断面、幅またはその厚さは、異なる。ハウジングは、吸入口または排気口に位置する拡大部を有し、気流の流出または流入の面積を増やすことができる。拡大部は、リード角、斜角、リード角と斜角、または弧角を有する。モーターベースの側辺は、径方向に傾斜しており、気流の流出または流入の面積を調節する。

また、ファンは、発熱の光源に応用することができ、貫通孔の周縁は、曲面を有し、光源が発した光線が貫通孔に入射した時、曲面は、光線が貫通孔に射出するのを妨げることができる。インペラの外側の縁は、貫通孔周縁の曲面と平行する。曲面は、一つまたは複数の徐々に縮小と徐々に拡大の曲面を含む。インペラの各回転翼と隣接するもう一つの回転翼は、貫通孔の軸方向で部分的に重なる。ハウジングは、実質的に、長方形、円形、楕円形または菱形である。モーターベースは、ファンアセンブリを含むシステムのフレームによって構成され、そのシステムは、電力供給装置、サーバー、またはコンピュータである。また、モーターベースは、例えば、ファンガードのシステムハウジングの側壁である。

結論として、本発明は、従来のモーターベースの底面とファンフレームが同平面の欠点について、特に、モーターベースをハウジングの中に上げることで変位深度を形成し、ファンに安定した気流の機能を提供する。また、拡大部の設置を加えることで気流の流入と流出の面積を増やし、減速と整流の効果を得てファンの風圧と風量を上げる。また、厚さ、幅または断面のリブの変化に合わせた設計は、ファン構造の強度を強化することができ、同時に、回転翼の下縁とリブ間の距離を異なる断面にさせ、リブと回転中の回転翼の相互影響を低減し、雑音を低減する目的を達成する。また、モーターベース５２に径方向に傾斜の側辺、且つ、斜面または曲面からなる設計を合わせて、雑音を低減し、ファンの性能を上げる目的を達成する。また、徐々に縮小した弧曲面のハウジングと、湾曲した回転翼の外縁の設計を合わせ、ハウジングと回転翼の間隙を遮蔽することができる。ファンが発光物体に用いられ、熱放散する時、従来の軸流ファンに生じる漏光問題を改善する。

本発明についての目的、特徴、長所が一層明確に理解されるよう、以下に実施形態を例示し、図面を参照にしながら、詳細に説明する。
〔実施例〕

図２Ａ〜２Ｃは、本発明の参考例に基づいた第一ファンの概略図を表す。図２Ａを参照する。この参考例のファン２０は、好ましくは軸流式ファンであり、ファンフレーム２１とインペラ２４を含む。ファンフレーム２１は、貫通孔２７を有するハウジング２１であり、実質的に、長方形、円形、楕円形または菱形であることができる。ハウジング２１は、モーターベース２２と複数のリブ２３を含む。インペラ２４は、ハブ２５と回転翼２６を含み、複数の回転翼２６は、ハブ２５の外縁にそれぞれ接続され、ハブ２５の中にモーター（図示せず）が設置される。インペラ２４、モーターベース２２とモーターは、ハウジング２１の中に設置され、インペラ２４は、モーターベース２２の上に位置され、モーターの駆動によってインペラ２４を回転させる。リブ２３は、貫通孔２７の周縁２７１とモーターベース２２の間に設置され、モーターベース２２を支える。貫通孔２７は、ハウジング２１の両端にそれぞれ排気口２１１と吸入口２１２を形成する。排気口２１１の端と吸入口２１２の端は、それぞれ第一仮想面２２１と第二仮想面２２２を有する。

この参考例の発明は、従来のモーターベース２２の底面が同一平面上にある欠点について、特にモーターベース２２をハウジング２１の中に上げ、変位深度を形成し、ファンに安定した気流を提供する。図２Ａに示すように、モーターベース２２は、好ましくは排気口２１１に位置し、モーターベース２２の底面は、排気口２１１の端（第一仮想面２２１）と異なる平面に位置する。また、モーターベース２２を吸入口２１２に設置し、モーターベース２２の底面を吸入口２１２の端（第二仮想面２２２）と異なる平面に位置させることもできる。

モーターベース２２をハウジング２１の中に上げた後、もともとモーターベース２２の上に配置されたハブ２５の頂面は、図２Ｂに示すように第二仮想面２２２から突出し、ファン１０の動作と性能に影響を与えない。また、ファン２０をシステム端末に応用することを考えた時、そのファン２０のサイズは、システム端末の各部材と互いに適合しなければならない。そのため、ハブ２５のサイズの大きさを対応させて調節し、ハブ２５の頂面を第二仮想面２２２に一直線に合わせ（図２Ａ）、または第二仮想面２２２より少し低くして（図２Ｃ）、突出したハブ２５の頂面がその他の部材に影響しないようにすることができる。

また、図３Ａを参照する。本発明の参考例に基づいた第二ファンの概略図を表している。この参考例の発明は、モーターベース３２をハウジング３１の中に上げ、変位深度を形成すること意外に、好ましくは、ハウジング３１近くの排気口３１１または吸入口３１２に拡大部３９も設置して、気流の流入または流出の面積を増やし、ファン３０の風圧と風量を上げることができる。また、拡大部３９が排気口３１１に設置された時、更に減速と整流の効果を得ることができる。拡大部３９は、リード角、斜角、リード角と斜角、または弧角（ｃｕｒｖｅｄａｎｇｌｅ）などからなることができ、リブ３３は、拡大部３９とモーターベース３２に直接接続されることができる。また、リブ３３を拡大部３９外部のハウジング３１のその他の部位の上に接続することができる。

図３Ａと図３Ｂを一緒に参照する。図３Ｂは、システム端末に応用した図３Ａのファンの概略図を表す。図３Ｂに示すように、ファン３０を発熱のシステム端子３に応用する時、モーターベース３２の底面とハウジング３１の底面に変位深度を有することから、気流の出風の空間を増やしただけでなく、ファン風量を上げる目的を達成する。また、拡大部３９の設置を加えて更に減速と整流の効果を得え、従来の流れ場の乱れによる雑音を改善することができる。また、モーターベース３２の底面がハウジング３１の底面より高いことから、モーター自体とインペラ３４の回転によって生じる振動がモーターベース３２とリブ３３などを介して、外部部材４またはシステム端子３に伝わるのを低減することができ、システム端子３に設置されたファン３０が引き起こす雑音の問題を減少し、部材がこの振動を受けて破損する可能性がある問題を防ぐことができる。

モーターベース３２は、ファンアセンブリを含むシステムのフレームによって構成され、システム端子３は、電力供給装置、サーバー、またはコンピュータであることができる。また、モーターベース３２は、例えば、ファンガードのシステムハウジングの側壁である。

しかし、本発明の参考例はこれに限定するものでなく、例えば、モーターベース３２と拡大部３９の設計以外に、その厚さ、幅、または断面のリブの設計に変化を加え、互いに適合させて用いることができる。図４Ａと図４Ｄを一緒に参照下さい。本発明の参考例に基づいた第三ファンの概略図を表している。図４Ａでは、ファン４０のハウジング４１は、拡大部４９を含み、拡大部４９とモーターベース４２に接続された複数のリブ４３の配列形式は、例えば、輻射型、軸流式ファン型などであり、リブ４３の形状は、例えば、円柱型、弧型、流線型などである。

特に注意しなければならないのは、仮にリブ４３が非直線方式でモーターベース４２とファンフレーム４１に接続された場合、実際の断面は、不連続な断面が生じる。説明を簡単にするために、本発明の全実施例のリブの側面は、図面に全て表わされ、且つ、回転翼もより明白ではあるが、実際でない単一の断面で見ることができる方式で表している。

モーターベース４２からハウジング４１の各リブ４３の厚さは、異なる厚さからなる。図４Ａに示すように、モーターベース４２に接続された各リブ４３の厚さは、ハウジング４１に接続されたリブ４３の厚さより小さい。また、モーターベース４２からハウジング４１に延伸した所の各リブ４３の厚さは、徐々に増加する変化をなし、この厚さの変化は、直線傾斜で徐々に減少する変化、または曲線傾斜で徐々に傾斜する変化であることができる。

また、モーターベース４２に接続された各リブ４３の厚さは、ハウジング４１に接続されたリブ４３の厚さより大きい。また、モーターベース４２からハウジング４１に延伸した所の各リブ４３の厚さは、徐々に減少する変化（図４Ｂ）をなし、この厚さの変化は、直線傾斜で徐々に減少する変化（図４Ｂ）、または曲線傾斜で徐々に傾斜する変化（図４Ｃ）であることができる。または、モーターベース４２とハウジング４１に近い二端のリブ４３の厚さは、最大であり、リブ４３の中間部分は、薄い（図４Ｄ）。また、モーターベース４２とハウジング４１に近い二端のリブ４３の厚さは、最小である。

回転翼４６が回転した時、回転翼４６の外縁に近いほど、その流体の流速が大きくなる。即ち、ハウジング４１に近い流体の流速は、モーターベース４２に近い流体の流速に比べ、大きい。異なる厚さのリブの設計は、リブ４３と回転翼４６の下縁の距離を異ならせ、流体が流動する方向から見て、回転翼４６とリブ４３の間の距離は同じでない。よって、回転翼４６が回転する時のリブ４３間の互いの影響を低減し、気流の抵抗を減少し、雑音を低減する目的を達成することができる。

また、モーターベース４２からハウジング４１の各リブ４３の幅も異なる幅に設計することができる。例えば、モーターベース４２に接続した各リブ４３の幅は、ハウジング４１に接続したリブ４３の幅より小さい。また、モーターベース４２からハウジング４１に延伸した所の各リブ４３の幅は、徐々に増加する変化をなし、この厚さの変化は、直線傾斜で徐々に減少する変化、または曲線傾斜で徐々に傾斜する変化であることができる。また、モーターベース４２に接続された各リブ４３の幅は、ハウジング４１に接続されたリブ４３の幅より大きい。また、モーターベース４２からハウジング４１に延伸した所の各リブ４３の幅は、直線傾斜で徐々に減少する変化、または曲線傾斜で徐々に傾斜する変化であることができる。また、モーターベース４２とハウジング４１に近い二端のリブ４３の幅は、最大であり、リブ４３の中間部分は、狭い。また、モーターベース４２とハウジング４１に近い二端のリブ４３の幅は、最小である。

回転翼４６が回転した時、回転翼４６の外縁に近いほど、その流体の流速が大きくなる。即ち、ハウジング４１に近い流体の流速は、モーターベース４２に近い流体の流速に比べ、大きい。モーターベース４２からハウジング４１の各リブ４３の幅が異なる幅であることから、回転翼４６が回転する方向から見て、リブ４３の幅は、同じでない。この設計は、リブ４３がハウジング４１に近い所の比較的早い流速の影響を低減することができ、気流の抵抗を減少し、雑音を低減することができる。

リブ４３の幅と厚さの変化は互いに合わせることができ、例えば、回転翼４６の回転方向で異なる幅のリブ４３の設計では、リブの幅が比較的小さい所に適当な厚さを加え、リブ４３が細すぎるためにハウジング４１の構造強度に影響することを防ぐことができる。例えば、モーターベース４２に接続した各リブ４３の幅は、ハウジング４１に接続した各リブ４３の幅より小さく、モーターベース４２に接続した各リブ４３の厚さは、ハウジング４１に接続した各リブ４３の厚さより大きい。または、モーターベース４２に接続した各リブ４３の幅は、ハウジング４１に接続した各リブ４３の幅より大きく、モーターベース４２に接続した各リブ４３の厚さは、ハウジング４１に接続した各リブ４３の厚さより小さい。リブ４３の幅と厚さの変化は、同時に直線変化、または曲線変化であることができる。よって、モーターベース４２からハウジング４１の各リブ４３の断面を異なる断面にさせ、従来の距離が比較的近い回転翼の下縁とリブの間の、気流の抵抗の影響によって生じる大きな音量を防ぐことができる。

また、図５Ａ〜５Ｄを参照する。本発明の参考例に基づいた第四ファンの概略図を表している。図５Ａ〜５Ｄのファンは、上に上げたモーターベース５２と拡大部５９を有する設計以外に、モーターベース５２に径方向に傾斜の側辺を合わせて、気流底面から外側に広がり、この傾斜は、例えば平面（図５Ａ）または曲面（図５Ｂ）である。よって、雑音を低減し、ファンの性能を高める目的を達成する。モーターベース５２は、の流出または流入の面積を調節し、ファン内部の流れ場を最適化させることができる。

また、ファンを発熱の光源Ｌに応用する時、図６Ａを参照する。本発明の好ましい実施例に基づいた第五ファンの概略図を表している。図６Ａのファンは、上に上げたモーターベース６２と拡大部６９を有する設計以外に、徐々に縮小した弧曲面のハウジングを合わせている。即ち、ハウジングの中の貫通孔６７の周縁６７１は、曲面を有し、光源Ｌが発した光線が貫通孔６７に入射した時、曲面は、光線が貫通孔６７から射出するのを妨げることができる。曲面は、一つまたは複数の徐々に縮小と徐々に拡大の曲面を含むことができる。弧型の内側に縮小したファンフレームの内周縁と弧型の回転翼の設計を互いに合わせる。つまり、インペラ６４の外側の縁は、貫通孔周縁６７１の曲面と平行し、回転翼６６とハウジング６１の間の間隙を効果的に遮蔽することができ、ファンに遮光の機能を持たせる。また、回転翼６６の外縁に湾曲した設計をすることで回転翼６６の面積を増やし、ファンの単一特性を高めることができる。また、貫通孔周縁６７１の曲面の変化に合わせてモーターベース６２とハウジング６１底部の変位深度の大きさを設定し、インペラ６４とハウジング６１間の流れ場を調整し、流れ場の乱れによる雑音を効果的に低減することができる。

図６Ｂを参照する。本発明の好ましい実施例に基づいたインペラの上面図を表している。回転翼とハウジング間の間隙を効果的に遮蔽するために、インペラ６４の各回転翼６６ａと隣接するもう一つの回転翼６６ｂを貫通孔の軸方向で重なる設計をすることができる。

以上、本発明の好適な実施例を例示したが、これは本発明を限定するものではなく、本発明の精神及び範囲を逸脱しない限りにおいては、当業者であれば行い得る少々の変更や修飾を付加することは可能である。従って、本発明が保護を請求する範囲は、特許請求の範囲を基準とする。

従来のファンの断面概略図を表している。 システム端末に応用した図１Ａのファンの概略図を表している。 本発明の参考例に基づいた第一ファンの概略図を表している。 本発明の参考例に基づいた第一ファンの概略図を表している。 本発明の参考例に基づいた第一ファンの概略図を表している。 本発明の参考例に基づいた第二ファンの概略図を表している。 システム端末に応用した図３Ａのファンの概略図を表している。 本発明の参考例に基づいた第三ファンの概略図を表している。 本発明の参考例に基づいた第三ファンの概略図を表している。 本発明の参考例に基づいた第三ファンの概略図を表している。 本発明の参考例に基づいた第三ファンの概略図を表している。 本発明の参考例に基づいた第四ファンの概略図を表している。 本発明の参考例に基づいた第四ファンの概略図を表している。 本発明の参考例に基づいた第四ファンの概略図を表している。 本発明の参考例に基づいた第四ファンの概略図を表している。 本発明の好ましい実施例に基づいた第五ファンの概略図を表している。 本発明の好ましい実施例に基づいたインペラの上面図を表している。

符号の説明

１、３ システム端末
２、４ 外部部材
１０、２０、３０、４０ ファン
１１、２１、３１、４１、６１ ハウジング（フレーム）
１２、２２、３２、４２、５２、６２ モーターベース
１３、２３、３３、４３ リブ
１４、２４、３４、４４、６４ インペラ
１５、２５ ハブ
１６、２６、４６、６６ａ、６６ｂ 回転翼
２１１、３１１ 排気口
２１２、３１２ 吸入口
２２１ 第一仮想面
２２２ 第二仮想面
２７、６７ 貫通孔
２７１、６７１ 周縁
３９、４９、５９、６９ 拡大部

Claims (17)

1. その両端にそれぞれ排気口と吸入口を形成する貫通孔を有するハウジング、および
   前記ハウジングの中に位置されるモーターベースを含み、
   前記モーターベースが前記排気口と前記吸入口に位置された時、前記モーターベースの底面は、前記排気口の端、または前記吸入口の端と異なる平面に位置し、
   発熱の光源に応用することができ、前記貫通孔の周縁は、曲面を有し、前記光源が発した光線が前記貫通孔に入射した時、前記曲面は、前記光線が前記貫通孔から射出するのを妨げることができるファンフレーム。
2. 前記ハウジングと前記モーターベースの間に設置され、前記モーターベースを支え、前記モーターベースから前記ハウジングの各前記リブの断面は、異なる断面である複数のリブを更に含む請求項１に記載のファンフレーム。
3. 前記モーターベースから前記ハウジングの各前記リブの幅は、異なる幅、徐々に増加する幅、徐々に減少する幅である請求項２に記載のファンフレーム。
4. 前記モーターベースと前記ハウジングの両端に近い各前記リブの幅は、最大、または最小である請求項３に記載のファンフレーム。
5. 前記モーターベースから前記ハウジングの各前記リブの厚さは、異なる厚さ、徐々に増加する厚さ、徐々に減少するのいずれかの厚さである請求項２に記載のファンフレーム。
6. 前記モーターベースと前記ハウジングの二端に近い各前記リブの厚さは、最大、または最小である請求項５に記載のファンフレーム。
7. 前記ハウジングは、前記吸入口と前記排気口に拡大部を有し、気流の流出、または流入の面積を増加する請求項２に記載のファンフレーム。
8. 前記モーターベースの側辺は、径方向に傾斜しており、気流の流出または流入の面積を調節することができ、前記傾斜は、平面または曲面である請求項２に記載のファンフレーム。
9. ファンであって、
   その両端にそれぞれ排気口と吸入口を形成する貫通孔を有するハウジング、および
   前記ハウジングの中に位置されるモーターベースを含むファンフレーム、および
   前記モーターベースの上に位置されるインペラを含み、
   前記モーターベースが前記排気口と前記吸入口に位置された時、前記モーターベースの底面は、前記排気口の端、または前記吸入口の端と異なる平面に位置し、
   発熱の光源に応用することができ、前記貫通孔の周縁は、曲面を有し、前記光源が発した光線が前記貫通孔に入射した時、前記曲面は、前記光線が前記貫通孔から射出するのを妨げることができるファン。
10. 前記貫通孔の周縁は、前記貫通孔の軸心に向いて凹の曲面であり、前記インペラの外側の縁は、前記曲面の二端の接続点を超え、または、前記貫通孔の周縁は、前記貫通孔の軸心に向いて凸の曲面であり、前記インペラの外側の縁は、前記貫通孔の曲面の凹面に対応し、前記貫通孔の曲面は、前記凹面の二端の接続点を超えて凹んでいる請求項９に記載のファン。
11. 前記インペラの外側の縁と前記貫通孔の周縁の前記曲面は、平行する請求項９に記載のファン。
12. 前記曲面は、徐々に縮小または徐々に拡大する曲面を含む請求項９に記載のファン。
13. 前記曲面は、ファンの軸方向に徐々に縮小、または徐々に拡大する曲面を含み、各二つの接続した前記曲面は、異なる曲率を有する請求項９に記載のファン。
14. 前記インペラの外側の縁は、平面、先細の面、階段状である請求項９に記載のファン。
15. 前記インペラの各回転翼と隣り合う回転翼は、前記貫通孔の軸方向で部分的に重なる請求項１０に記載のファン。
16. 前記モーターベースは、ファンアセンブリを含むシステムのフレームによって構成される請求項９に記載のファン。
17. 前記モーターベースは、システムハウジングの側壁である請求項９に記載のファン。

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