JP4329623B2 - 送風ファン及びそれを備えた電子機器 - Google Patents

Description

本発明は、プラズマディスプレイパネル（以下、ＰＤＰという）や液晶表示パネル等の表示装置を有する電子機器の筐体内部に配設され、表示装置やその駆動回路基板、電源部等の発熱体の放熱を促進させるための送風ファン及びそれを備えた電子機器に関する。

ＰＤＰや液晶表示パネル等の表示装置を有する電子機器等は、本体が薄型であり筐体内部の空間が狭いため内部の駆動回路基板に実装された発熱素子や電源部等から発生する熱の放熱効率が著しく悪かった。近年、さらなる薄型化が求められると共にスピーカやドライバ等の種々の機器が新たに組み込まれたものが開発されつつあり、筐体内部が高密度化し発熱量は増加する傾向にある。このため、筐体内部の駆動回路基板や電源部等で発生した熱を外部に効率的に放熱することが強く求められている。薄型電子機器の放熱構造としては、特許文献１や特許文献２に開示されたものがある。

特許文献１には、ＰＤＰ等を取り付けるフレームの背面に電源部を配置したプラズマディスプレイにおいて、電源部の上部に冷却用のファン（軸流ファン）を設けると共に電源部と筐体の後カバーの吸気孔との間に絶縁シートを設け、ファンの駆動により吸気孔から吸気した外気を絶縁シートにより電源部に導風して電源部を冷却し、ファンの上部の排気口から排気することが記載されている。また、特許文献２には、表示装置の筐体の上部及び側部に複数の排気穴を形成し該排気穴に対向して複数のファン（軸流ファン）を配設すると共に、表示装置の設置角度を検出する角度検出器、温度検出器、演算装置等を設け、角度検出器で検出された表示装置の設置角度に応じて所定のファンのみを駆動させたりファンの回転数を変化させたりすることで放熱動作の最適化とファン騒音の抑制を行うことが記載されている。

しかしながら、特許文献１に記載された放熱構造では、絶縁シート等を設けているので構造が複雑になると共に、ファンが軸流ファンであるので、扁平状のファンを筐体内部の空気流の方向（すなわち筐体の上下方向）に対して吸排気面を直交して設ける必要がある。一方、排気量を増すためには吸排気面積を大きくする必要があるため、筐体の奥行きが大きくなり薄型化が困難であるという問題点があった。また、特許文献２に記載された表示装置では、角度検出器、温度検出器、演算装置等を筐体内部に配設するため構造が複雑になると共に、ファンが軸流ファンであるので、扁平状のファンを筐体内部の空気流の方向（すなわち筐体の上下方向又は左右方向）に対して吸排気面を直交して設ける必要がある。一方、排気量を増すためには吸排気面積を大きくする必要があるため筐体の奥行きが大きくなり薄型化が困難である。又、複数のファンを設けて排気量を増す場合は、同一空気流の方向にファンが並列する為、ファン騒音の抑制が困難であるという問題点があった。

そこで、ノート型パソコン等の筐体内に搭載されるマイクロプロセッサユニット（以下、ＭＰＵという）を冷却するためのファンとして遠心ファンを用いたものが特許文献３に開示されている。特許文献３には、ファンモータが、ファンと、ファンを駆動する駆動部と、ファン及び駆動部を収容する外郭部材とを備え、外郭部材の上下各々の面に吸気孔と外郭部材側面に排気孔を備えたことが記載されている。
特開平１０−２３３９７９号公報 特開２０００−１３２１１２号公報 特開２０００−２８３０８９号公報

しかしながら上記従来の技術では、以下のような課題を有していた。

特許文献３に記載されたファンモータでは、該ファンモータをＰＤＰや液晶表示パネル等の表示装置の排気部に用いると、吸気方向は排気方向と直交しており、さらに吸気孔はその全周方向から空気を吸い込むため、排気方向の反対方向側に位置する発熱素子や電源機器部等から発生する熱を効率よく排気するのに適していない。また、筐体側に専用の排気構造を設けない場合は、一旦排気された空気が回り込んで吸気孔から吸われて再循環し易く、放熱効率が悪くなる。つまり、吸気面を発熱源に対向するように設置しない場合は、排気効率が良くならないという問題点を有していた。

また、外郭部材においてファン及び駆動部を保持するための保持部（ケーシング下面の円形の吸引孔の外周部から中心に向かって延びる複数の脚）を設ける必要があり、ファン及び駆動部で発生した振動が、保持部を介して直接ケーシングに伝達するため、スイッチング（Ｎ極とＳ極の切り替え）及び駆動部のトルクリプル等の影響による固有振動数と、ケーシング等筐体の固有振動数との共振点でのピーク騒音（共振音）が高くなり、ファン騒音特性が悪化するという課題を有していた。

また、ファン及び駆動部を保持するための保持部がケーシングの下面の吸気孔を一部塞いでいるので、ケーシングの下面側の吸気ギャップ（ケーシングの下面とそれに対向した筐体内部底面等との間隔）が小さくなると、下面の吸気孔からの吸気流が保持部に当たり乱流騒音となってファン騒音の悪化を引き起こし、前記共振点のピーク騒音が拡大される傾向にある為、騒音特性が悪化するという課題を有していた。

また、薄型電子機器の筐体内部に複数のファンを設ける場合、排気能力を向上する為同一方向に並列にファンを配置し、ファンの数を増加するとファン騒音も増加するため、各々のファンの騒音特性が悪いと騒音特性が更に悪化する事になる。特に音響機器を内蔵した薄型電子機器のようなファン騒音の低減化が求められる機器においてはファン騒音特性の悪化の影響が顕著である。

また、排気能力の向上のためには、薄型電子機器に複数個配設することが必要で、そのために筐体内で容易に組立可能なファン構造であることが要求される。

また、安定したファン性能を得るためには一定の吸気量が必要となる事から、筐体に吸気用の開口部を設けるか吸気スペースを設ける必要があり、筐体の薄型化に対しファン性能の低下が予想される。また性能の低下を抑制する為に筐体に吸気用の開口部を設けた場合、筐体内部への塵埃の侵入による電子部品等のトラッキングの影響が想定される為、塵埃対策が求められる。

本発明は上記従来の課題を解決するもので、ファン部の回転により発生する振動が直接ケーシングに伝達することを防止し、ファン騒音を抑制しながら強制排気する際に安定した排気量が得られる放熱効率に優れた送風ファンを提供することを目的とする。

また、本発明は上記従来の課題を解決するもので、据え置きだけでなく壁掛けにも対応でき、筐体内部への塵や埃の侵入を防ぐと共に、筐体内部に発熱素子や駆動回路基板、電源部等が高密度で配設されていても低騒音でかつ十分な放熱を行うことができる電子機器を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明の送風ファンは、対向する面に形成された第１の吸気孔及び第２の吸気孔と側面に形成された排気孔とを有するケーシングと、前記ケーシングの内部に配設された複数のブレードと、前記ブレードの内周側に配設された回転子と、前記回転子を軸支する軸受部と、前記軸受部の周囲に配設された固定子とを有する送風ファンであって、前記ケーシングの外側の下部に第１の吸気孔に対向して固定された板状のベース部を有し、前記ベース部の上面に前記軸受部が立設された構成を有している。

これにより、ファン部の回転により発生する振動が直接ケーシングに伝達することを防止し、ファン騒音を抑制しながら強制排気する際に安定した排気量が得られる放熱効率に優れた送風ファンを提供することができる。

上記課題を解決するために、本発明の電子機器は、筐体の上面に形成された排気開口部と、前記筐体の内部の上部に配設され前記排気孔が前記排気開口部に対向した送風ファンと、前記筐体の下面及び／又は背面に形成された吸気開口部と、を備えた構成を有している。

これにより、筐体に特別に吸気口を設ける事なく安定した風量特性を得る事が可能となり、吸気効率を考慮する必要が無くなる事から、据え置きだけでなく壁掛けにも対応でき、筐体内部への塵や埃の侵入を防ぐと共に、筐体内部に発熱素子や駆動回路基板、電源部等が高密度で配設されていても低騒音で十分な放熱を行うことができる電子機器を提供することができる。

以上説明したように本発明の送風ファン及びそれを備えた電子機器によれば、以下のような有利な効果が得られる。

請求項１に記載の発明によれば、
ケーシングの上面及び下面に吸気孔が形成されているので、安定した風量で吸気及び排気を行うことができると共に、内部に発熱素子や駆動回路基板、電源部等が高密度で設けられた筐体内にも実装でき、高密度の薄型電子機器にも対応可能で且つ冷却性能の高い送風ファンを提供することができる。

ケーシングの両面の吸気孔から吸気することができるので、本発明の送風ファンを電子機器に組み込まれる実装基板に隣接して取り付けた場合、基板の一方の側面と他方の側面の両側に吸気流路が形成されることにより、基板の両面を冷却することができる冷却性能の高い送風ファンを提供することができる。

第１の吸気孔周囲は、ベース部との間隙により吸入路を形成するため排気孔の反対側からケーシングに向かう吸気空気の流れが生じるので、吸気方向を限定できる。つまり排気方向の反対方向側に位置する発熱素子や電源機器部等から発生する熱を効率よく排気するので筐体内部の放熱構造の設計が容易になると共に放熱効率を高めることができる送風ファンを提供することができる。

ファン部がベース部に立設された軸受部に軸支されているので、スイッチング（Ｎ極とＳ極の切り替え）に伴い発生する駆動部のトルクリプル等の影響によるスイッチング周波数とファンのケーシング等筐体の固有振動数との共振点をずらしてピーク騒音を低減させることができ、ファン騒音を低減させることができる低騒音の送風ファンを提供することができる。

ファン部がベース部に立設された軸受部に軸支されているので、ケーシングの下面の吸気孔を従来あったファン部の保持用の脚等で塞ぐことがなく、ケーシングの下面の吸気ギャップ（下面とそれに対向したベース部との間隔）が小さくなった場合であっても、下面の吸気孔における乱流騒音の発生を抑制することができ、吸気の際のファン回転との共振周波数でのピーク騒音の影響を抑制することができる低騒音の送風ファンを提供することができる。

請求項２に記載の発明によれば、請求項１の効果に加え、
排気孔が拡開部を備えているので排気流の再循環を防止でき、放熱効率の低下を防ぐことができる送風ファンを提供することができる。

拡開部により再循環を防止することで吸気方向を任意に設定することができ、筐体内部に専用の排気構造を設ける必要がなく放熱構造の設計が容易になると共に放熱効率を高めることができる送風ファンを提供することができる。

請求項３に記載の発明によれば、請求項１又は２の効果に加え、
取り付け固定部のケーシング上面からの突出長さを適宜設定しておくことで、取り付け面に取り付けるだけで取り付け面とケーシング上面との間隔（吸気ギャップ）を設定できるので、スペーサ等の別部材を取り付け面に取り付けておく必要がない実装性に優れた送風ファンを提供することができる。

請求項４に記載の発明によれば、請求項１乃至３の内いずれか１項の効果に加え、
受熱部で受熱された発熱体の熱を伝熱部を介して放熱部に伝熱し、放熱部により排気孔から排気された空気により放熱部を冷却して、発熱体の冷却を行うことができる冷却性能の高い送風ファンを提供することができる。

伝熱部をファン駆動部を有するベース部の外上面に沿設することで、伝熱部が吸気孔を迂回せずに配置することが可能となり、伝熱部を含めた送風ファンの全体厚さを大きくすることなく高効率の伝熱部が配設でき、高密度の薄型電子機器等にも実装できる省スペース性に優れた送風ファンを提供することができる。

請求項５に記載の発明によれば、
筐体の下面に形成された吸気開口部から吸気し、吸気した空気を筐体内部を下方から上方へ流して送風ファンを介して排気開口部から外気に排気することができるので、発熱により下方から上方へ生じる対流と同じ方向に空気を流すことにより放熱効率を高める
ことができる放熱性に優れた電子機器を提供することができる。

吸気開口部を筐体下面に設けた場合は、筐体の背面側に吸気孔を形成しなくても安定したファン性能を得る事が可能となるので壁掛け型などに対応し易い電子機器を提供することができる。

また、吸気孔からの吸気に伴う塵埃を抑制する事が出来るため、電子部品のトラッキング等の抑制をする事が可能となる塵埃対策に優れた電子機器を提供する事ができる。

筐体の下部から吸気して上部から排気することにより、塵や埃が筐体内部に侵入することを防ぐことができる電子機器を提供することができる。

冷却効果を向上させるため、複数個の送風ファンを用いてもファン騒音を抑制した電子機器を提供できる。

請求項６に記載の発明によれば、請求項５の効果に加え、各々の空間内の発熱素子の個数や発熱量に応じて個別に送風ファンの風量や駆動時間等を設定することで、ファンの駆動に伴う消費電力の低減を図り、無駄のない放熱を行うとともにファン駆動によるファン騒音を低減することができる放熱効率に優れた電子機器を提供することができる。

本発明は、ファン部の回転により発生する振動が直接ケーシングに伝達することを防止し、振動による騒音（共振音）を抑制しながら強制排気する際に安定した排気量が得られる放熱効率に優れた送風ファンを提供するという目的を、対向する面に形成された第１の吸気孔及び第２の吸気孔と側面に形成された排気孔とを有するケーシングと、前記ケーシングの内部に配設された複数のブレードと、前記ブレードの内周側に配設された回転子と、前記回転子を軸支する軸受部と、前記軸受部の周囲に配設された固定子とを有する送風ファンであって、前記ケーシングの外側の下部に第１の吸気孔に対向して固定された板状のベース部を有し、前記ベース部の上面に前記軸受部が立設されたことにより実現した。

本発明による電子機器は、据え置きだけでなく壁掛けにも対応でき、筐体内部への塵や埃の侵入を防ぐと共に、筐体内部に発熱素子や駆動回路基板、電源部等が高密度で配設されていても低騒音で十分な放熱を行うことができる電子機器を提供するという目的を、筐体の上面に形成された排気開口部と、筐体の内部の上部に配設され排気孔が排気開口部に対向した送風ファンと、筐体の下面及び／又は背面に形成された吸気開口部と、を備えることにより実現した。

上記課題を解決するためになされた第１の発明は、送風ファンであって、対向する面に形成された第１の吸気孔及び第２の吸気孔と側面に形成された排気孔とを有するケーシングと、前記ケーシングの内部に配設された複数のブレードと、前記ブレードの内周側に配設された回転子と、前記回転子を軸支する軸受部と、前記軸受部の周囲に配設された固定子とを有する送風ファンであって、前記ケーシングの外側の下部に第１の吸気孔に対向して固定された板状のベース部を有し、前記ベース部の上面に前記軸受部が立設された構成を有している。

この構成により、以下の作用を有する。

ケーシングの上面及び下面に吸気孔が形成されているので、両方の吸気孔から吸気して排気孔から排気することにより、安定した風量で吸気及び排気を行うことができ、放熱性能を向上させることができ、内部に発熱素子や駆動回路基板、電源部等が高密度で設けられた筐体内にも実装でき、高密度の薄型電子機器に対応することができる。

ケーシングの両面の吸気孔から吸気することができるので、例えば薄型電子機器の筐体内の基板上部に同一線上に送風ファンを配設した場合は、基板の一方の側面と他方の側面の両側に吸気流路が形成されるので、基板の両面を冷却することができる。

第１の吸気孔に対向してベース部が形成されているので、排気孔の反対側からケーシング下面とベース部との間を介して第１の吸気孔より吸気し排気孔から排気できる。また、ケーシングの上面と取り付け面との間に所定の間隔が形成されるように取り付け面に取り付けることにより、排気孔の反対側からケーシング上面と取り付け面との間を介して上面の吸気孔より吸気し排気孔から排気できる。これにより、排気孔の反対側からケーシングに向かって吸気流が流れるので、吸気方向を限定できる。吸気方向を限定することにより、筐体内部の放熱構造の設計が容易になると共に放熱効率を高めることができる。

ファン部がベース部に立設された軸受部に軸支され、ファン部で発生した振動が直接ケーシングに伝達されないので、スイッチング（Ｎ極とＳ極の切り替え）に伴うトルクリプル等の影響によるスイッチング周波数と筐体及びケーシング等の固有振動数との共振点をずらしてピーク騒音を低減させることができ、ファン駆動によるファン騒音を低減させることができる。また、安価で簡単な構造で簡単に前記スイッチング周波数による共振の影響を抑制することができる。

ファン部がベース部に立設された軸受部に軸支されているので、ケーシングの下面の吸気孔を従来あったファン部の保持用の脚等で塞ぐことがなく、ケーシングの下面の吸気ギャップ（下面とそれに対向したベース部との間隔）が小さくなった場合であっても、下面の吸気孔における乱流騒音の発生を抑制することができ、ファンの回転数と保持部の脚等との乱流騒音による共振周波数でのピーク騒音の影響を抑制することができる。特に、筐体内部に回路基板や素子等が高密度で実装されたＡＶ機器等の薄型電子機器は、吸気ギャップが小さくなり易いため、特に好適に用いることができる。

ここで、ベース部としては、アルミニウム等の金属板や合成樹脂板等が用いられる。ベース部の上面にケーシングを固定するための固定手段としては、ケーシングの側面に固設された柱状のベース固定部等が用いられ、ベース固定部のケーシング底面からの突出長さによりベース部の上面とケーシングの下面との間隔が設定される。ベース固定部とベース部とを固定する手段としては、ボルトによるネジ止めや凸部と凹部による嵌合固定等が用いられる。

ケーシングの上面吸気孔及び下面吸気孔は回転子の回転軸と同軸の円形等に形成され、その外径はモータ性能に応じて適宜設定されることが好ましい。

上記課題を解決するためになされた第２の発明は、第１の発明に記載の送風ファンであって、排気孔が外側に向けて拡開した拡開部を備えた構成を有している。

この構成により、第１の発明の作用に加え、以下の作用を有する。

排気孔が拡開部を備えているので、排気孔からの排気流が回り込んで再び吸気孔から吸い込まれる、いわゆる再循環を防止でき、放熱効率の低下を防ぐことができる。特に、拡開部により再循環を防止することで吸気方向を確実に限定でき、吸気方向を任意に設定することで筐体内部の放熱構造の設計が容易になると共に放熱効率を高めることができる。

ここで、少なくとも排気孔の下部側の拡開部は、その先端部がベース部の上面に接触することが好ましい。また、少なくとも排気孔の上部側の拡開部は、その先端部が取り付け面に接触することが好ましい。これにより、排気孔から排気された空気が排気孔の下部側や上部側から回り込んで下面吸気孔や上面吸気孔に吸引され再循環することを防ぐことができ、放熱効率の低下を抑制できる。

上記課題を解決するためになされた第３の発明は、第１又は第２の発明に記載の送風ファンであって、ケーシングに配設された取り付け固定部を備えた構成を有している。

この構成により、第１又は第２の発明の作用に加え、以下の作用を有する。

取り付け固定部により送風ファンを電子機器筐体の内部の取り付け面に取り付けることができ、取り付け面とケーシングの上面との間にケーシングの上面の吸気孔から吸引される空気の流路が形成されるので、上側の吸気孔を塞ぐことなく取り付けることができる。

取り付け固定部のケーシング上面からの突出長さを適宜に設定することで、取り付け面に取り付けるだけで取り付け面とケーシング上面との間隔（吸気ギャップ）を設定できるので、スペーサ等の別部材を取り付け面に取り付けておく必要がなく実装性に優れる。

ここで、一の送風ファンの取り付け固定部を他の送風ファンのベース部に取り付けることにより、複数の送風ファンを安定した吸気ギャップを保持した形態で縦に段積みして配置することができる。これにより、ラジエータ等の密度の高い放熱フィンに排気孔からの排気流を送り込んで冷却する場合等に、排気流を放熱フィンの隙間に圧力をかけて押し込むことができるので、密度の高い放熱フィンであっても確実に効率の高い空冷効果を得ることができる。

上記課題を解決するためになされた第４の発明は、第１乃至第３の発明の内いずれか１に記載の送風ファンであって、排気孔の外側に対向して配設された放熱部と、回路基板に実装された素子等の発熱体に接触した受熱部と、ベース部の上面に沿設され放熱部と受熱部とを接続する伝熱部と、を備えた構成を有している。

この構成により、第１乃至第３の発明の内いずれか１の作用に加え、以下の作用を有する。

受熱部で受熱された発熱体の熱を伝熱部を介して放熱部に伝熱し、放熱部により排気孔から排気された空気により放熱部を冷却して、発熱体の冷却を行うことができる。

伝熱部をファン駆動部を有するベース部の外上面に沿設することで、伝熱部が吸気孔を迂回せずに配置することが可能となり、伝熱部を含めた送風ファンの全体厚さを大きくすることなく高効率の伝熱部が配設でき、省スペース性を向上させることができ、薄型電子機器にも対応できる。

ここで、放熱部としては放熱フィン等を有するヒートシンク等が用いられ、伝熱部としてはヒートパイプ等が用いられる。なお、放熱部はベース部に固定することもできる。

上記課題を解決するためになされた第５の発明は、電子機器であって、筐体の上面に形成された排気開口部と、筐体の内部の上部に配設され排気孔が排気開口部に対向した請求項１乃至４の内いずれか１項に記載の送風ファンと、筐体の下面及び／又は背面に形成された吸気開口部と、を備えた構成を有している。

この構成により、以下の作用を有する。

筐体の上面に形成された排気開口部に送風ファンの排気孔が対向して配設されることにより筐体の下面に形成された吸気開口部から吸気し、吸気した空気を筐体内部の下方から上方へ流して送風ファンを介して排気開口部から外気に排気することができる。

筐体の背面側に吸気孔を形成しない場合は壁掛け型に対応し易い。また、吸気孔からの塵埃の侵入が抑制される事で電子部品等のトラッキング等の抑制が可能となる。

筐体の下部から吸気して上部から排気することにより、塵や埃が筐体内部に侵入することを防ぐことができる。

発熱により下方から上方へ生じる対流と同じ方向に空気を流すことにより放熱効率を高めることができる。

上記課題を解決するためになされた第６の発明は、第５の発明に記載の電子機器であって、筐体の内部を複数の空間に仕切る１乃至複数の仕切り壁と、仕切り壁により仕切られた各々の空間に配設された排気開口部、送風ファン、及び吸気開口部と、を備えた構成を有している。

この構成により、第５の発明の作用に加え、以下の作用を有する。

筐体内部を複数の空間に仕切る仕切り壁を備え、各々の該空間に排気開口部と送風ファンと吸気開口部とを備えていることにより、各々の空間内発熱素子の個数や発熱量に応じて個別に送風ファンの風量や駆動時間等を設定することで、ファンの駆動に伴う消費電力の低減を図り、無駄のない放熱を行うとともにファン駆動によるファン騒音を低減することができる放熱効率に優れた電子機器を提供することができる。

（実施の形態１）
以下、本発明の実施の形態について、各図に基づいて説明する。

図１は本発明の実施の形態１における送風ファンの斜視図であり、図２は本発明の実施の形態１における送風ファンの分解組立図である。

図１において、１は本実施の形態１における送風ファン、２はケーシングフレーム２ａとその上面を覆うケーシングカバー２ｂからなるケーシング、３はケーシング２の下部に所定間隔を有して固定された板状のベース部、４はケーシングフレーム２ａの側部に固定されたベース固定部、５はベース部３の上面に形成されベース固定部４の下端部の突起４ａ（図２参照）が嵌合固定される固定用ボス部、６はベース固定部４の上端部に形成されたネジ孔（取り付け固定部）、７はケーシングカバー２ｂに開口された円形の上面吸気孔、８はケーシング２の一側部に開口された排気孔、９は排気孔８の周縁部に形成された拡
開部、１０はケーシング２の内部に配設されたファン部である。

図２において、１１はファン部１０を構成する回転子、１２は回転子１１の外周部に放射状に配設された複数のブレード、１３はベース部３に対向するケーシングフレーム２ａの下面に開口された円形の下面吸気孔、１４はベース部３の上面に立設された軸受部、１５は軸受部１４の周囲に配設された後述の絶縁部１８，鉄心１９，コイル２０等からなる固定子である。

以上のように構成された本実施の形態１における送風ファン１について、以下その動作を図面を用いて説明する。

図３は本発明の実施の形態１における送風ファン１を取り付け面Ｘに取り付けた状態を示す要部断面図である。

図３において、１６はベース部３の上面略中央部に形成され軸受部１４が固定された軸受固定部、１７は軸受部１４に形成された軸受孔、１８は合成樹脂等の絶縁材料により形成された絶縁部、１９は複数の薄板を積層した鉄心、２０は鉄心１９に巻線されたコイル、２１は軸受部１４の外周部の固定子１５の下部に配設された円板状のファン基板、２２は回転子１１の中心に配設され軸受孔１７に挿入された回転軸、２３はカップ状の回転子１１の内側に嵌合固定された円筒形マグネット、Ｘは送風ファン１が取り付けられる薄型電子機器等の筐体内のフレームや回路基板等の取り付け面、２４は取り付け面Ｘを挟んでネジ孔（取り付け固定部）６に螺着される固定ネジ、Ｌ１はケーシングフレーム２ａの下面からベース部３の上面までの距離、Ｌ２は取り付け面Ｘからケーシングカバー２ｂの上面までの距離である。

図３に示すように、薄型電子機器等の筐体内の電源部（図示せず）から直流電流がファン基板２１に供給され、送風ファン１が駆動されると、固定子１５の各々のコイル２０に電流が流れ各々の鉄心１９に磁力が発生する。また、円筒形マグネット２３は周方向にＮ極とＳ極が交互に着磁されており、回転子１１が回転するとファン基板２１上に配設されたホール素子（図示せず）は円筒形マグネット２３のＮ極とＳ極を検出して出力信号を発生する。各コイル２０に流れる電流はホール素子の出力信号により転流するように制御されており、これにより、鉄心１９に発生する磁力の磁極が逐次変わって円筒形マグネット２３のＮ極やＳ極と引き合うことで、回転子１１は所定の方向に回転する。

送風ファン１は、回転子１１と共に複数のブレード１２が回転し、上面吸気孔７及び下面吸気孔１３から吸気し、吸気した空気を排気孔８から排気する。これにより、薄型電子機器等の筐体内の空気は、ケーシング２の下面（ケーシングフレーム２ａの下面）とベース部３の上面との間、及び、ケーシング２の上面（ケーシングカバー２ｂの上面）と取り付け面Ｘとの間を通って下面吸気孔１３から吸引され排気孔８から排気される。ここで、ケーシング２の下面とベース部３の上面との間の距離（吸気ギャップ）Ｌ１はベース固定部４の下端部の長さと固定用ボス部５の高さにより設定することができる。また、ケーシング２の上面と取り付け面Ｘとの間の距離（吸気ギャップ）Ｌ２はベース固定部４上端部のケーシング２の上面からの突出長さにより設定することができる。この突出長さを所定長さに設定する事で筐体内のスペースに応じた吸気ギャップが形成される。

なお、下面吸気孔１３に対向してベース部３が設けられ、上面吸気孔７に対向して取り付け面Ｘが設けられると共に、排気孔８に拡開部９が形成されているので、排気孔８の反対側からケーシング２に向かって吸気流の流れが生じる。これにより、吸気方向を限定されるので、薄型電子機器等の筐体内部の放熱構造の設計が容易になると共に放熱効率を高めることができる。なお、拡開部９の上部の先端部は取り付け面Ｘに接触するように形成
され、下部の先端部はベース部３に接触するように形成されている。

次に本発明の実施例１における送風ファンの騒音特性について比較例１と比較して説明する。

実施例１の送風ファンは実施の形態１において説明したものと同様の送風ファンである。比較例１の送風ファンは従来の送風ファンであり、ベース部及びベース固定部を設けずに軸受部をケーシングの下面吸気孔に保持部（ケーシングの下面の円形の吸引孔の外周部から中心に向かって延びる複数の脚）を介して保持固定したものである。なお、実施例１と比較例１の送風ファンは、ケーシングの形状及び大きさや上面吸気孔、下面吸気孔の外径、排気孔の形状及び大きさ、ファン部のブレードの枚数や形状、大きさ、ファン駆動部の性能等は同様のものを用いた。

このような実施例１と比較例１の送風ファンについて、騒音周波数特性を測定した。測定にはＦＦＴ分析器を用い、各々の送風ファンの駆動時のファン騒音をマイクロホンで検出し、その信号をＦＦＴ分析器に入力して周波数分析を行った。なお、実施例１及び比較例１の送風ファンの回転数、ファンの吸気騒音（Ａレンジ）、駆動電圧、最大静圧、及び最大風量を（表１）に示す。なお、実施例１の送風ファンについては駆動電圧が４．７Ｖの場合と５．０Ｖの場合について示した。

（表１）に示すように、同一の駆動電圧で略同一の回転数で駆動した場合であっても、実施例１の送風ファンについてファン騒音の低下が測定された。実施例１の騒音値が低くなるのは、このように特定周波数でのピーク騒音が減衰しているためであり、これは、ファン部がベース部に立設された軸受部に軸支され、ファン部で発生した振動が直接ケーシングに伝達されないのでスイッチング（Ｎ極とＳ極の切り替え）等の影響によるファンの固有振動数との共振点をずらしてピーク騒音を低減させたためと考えられる。このように、実施例１の送風ファンはベース部を備え、ファン部がベース部に立設された軸受部に軸支されているのでファン騒音を低減させることがわかった。

次に、本実施例１における送風ファンのファン性能について比較例１と比較して説明する。

図４は実施例１と比較例１における送風ファンの風量と静圧との関係を示すグラフである。なお、実施例１及び比較例１の送風ファンは、上述したものと同様のものを用い、駆動電圧はいずれも５Ｖとした。

実施例１の送風ファンは、比較例１と異なり、ファン部がベース部に立設された軸受部に軸支されているので、ケーシングの下面の吸気孔を従来あったファン部の保持用の脚等で塞ぐことがない。このため、吸気の際の負荷（インピーダンス）が低減し高効率で吸気が可能となり、図４に示すように風量及び静圧が向上し、同じ回転数であっても大風量及び大静圧を発生することがわかった。

また、（表１）に示すように、実施例１の送風ファンは比較例１に対して低い回転数であっても同等の風量を得られることがわかった。また、ファンの回転数が低回転で同等のファン性能が得られることで、ファンの回転数に依存するファン騒音を低減できる事がわかった。

以上のように本実施の形態１における送風ファン１は構成されているので、以下のような作用を有する。

ケーシング２の両面の上面吸気孔７及び下面吸気孔１３から吸気することができるので、風量を増加させることができると共に、例えば薄型電子機器筐体内の基板の上部に送風ファン１を配設した場合は、基板の一方の側面と他方の側面の両側に吸気流路が形成されるので、基板の両面を冷却することができる。

下面吸気孔１３に対向してベース部３が形成されると共に、上面吸気孔７が取り付け面Ｘに対向するように取り付けられているので、排気孔８の反対側からケーシング２の下面とベース部３との間を介して下面吸気孔１３より吸気し、また、排気孔８の反対側からケーシング２の上面と取り付け面Ｘとの間を介して上面吸気孔７より吸気することで、排気孔８の反対側からケーシング２に向かって吸気流の流れが生じ、吸気方向が限定されるので、筐体内部の放熱構造の設計が容易になると共に放熱効率を高めることができる。

ファン部１０がベース部３に立設された軸受部１４に軸支され、ファン部１０で発生した振動が直接ケーシング２に伝達されないので、ファン回転の際のスイッチング（Ｎ極とＳ極の切り替え）によるトルクリプル及びファンの固有振動等の影響による共振点をずらしてピーク騒音を低減させることができ、ファン騒音を低減させることができる。

ファン部１０がベース部３に立設された軸受部１４に軸支されているので、ケーシング２の下面吸気孔１３を従来のファン部保持用の脚等で塞ぐことがなく、吸気効率が高くなることで、同一風量を得る際のファン回転数の低減が図る事ができ、同一のファン性能を得る際のファン騒音を低減する事ができる。またケーシング２の下面側の吸気ギャップ（ケーシング２の下面とそれに対向したベース部３との間隔）が小さくなった場合であっても、下面吸気孔１３における乱流騒音の発生を抑制することができ、ファン回転時にファン部保持用の脚とファンブレードの間で発生する風切のピーク騒音の影響を抑制することができる。

排気孔８が拡開部９を備えているので、排気孔８からの排気流が回り込んで再び吸気孔７，１３から吸い込まれる、いわゆる再循環を防止し、放熱効率の低下を防ぐことができ、拡開部９により再循環を防止することで吸気方向を確実に限定でき、筐体内部の放熱構造の設計が容易になると共に放熱効率を高めることができる。

（実施の形態２）
図５は本発明の実施の形態２における電子機器の要部斜視図であり、図６は本発明の実施の形態２における電子機器の分解図である。

図５及び図６において、１は送風ファン、３はベース部、４はベース固定部、６はネジ孔（取り付け固定部）、７は上面吸気孔、８は排気孔、１０はファン部であり、これらは実施の形態１において説明したものと同様のものであるので同一の符号を付けて説明を省略する。３１は本実施の形態２におけるプラズマディスプレイ等の電子機器、３２はＰＤＰ等のパネル、３３は前面側フレーム、３４は背面側フレーム、３５は前面側フレーム３３と背面側フレーム３４との間に設けられた回路基板、３６は回路基板３５に実装された素子等の発熱体である。なお、図５及び図６においては、説明をわかり易くするために薄型の電子機器３１の筐体は図示を省略している。

以上のように構成された本実施の形態２の送風ファンについて、以下その動作を図面を用いて説明する。

図５に示すように、複数の送風ファン１を駆動すると筐体の下部側から吸気して上部側に排気し、前面側フレーム３３と背面側フレーム３４との間に下方から上方へ向かう空気の流れが生じる。また、図６に示すように、送風ファン１が回路基板３５の上部に配設されているので、上面吸気孔７及び下面吸気孔１３から吸気することにより回路基板３５の一方の側面と他方の側面の両側に吸気流路が形成される。

以上のように本実施の形態２における電子機器は構成されているので、実施の形態１の作用に加え、以下のような作用を有する。

電子機器３１の筐体内の回路基板３５の上部に複数の送風ファン１が配設され、送風ファン１はケーシング２の両面の上面吸気孔７及び下面吸気孔１３から吸気することができるので、回路基板３５の一方の側面と他方の側面の両側に吸気流路が形成され、回路基板３５の両面を冷却することができ、放熱効率を高めることができる。

（実施の形態３）
図７は本発明の実施の形態３における電子機器の内部透視要部正面図である。

図７において、１は実施の形態１において説明したものと同様の送風ファン、４１は本実施の形態３における電子機器、４２は電子機器４１の筐体、４３は筐体４２の内部を仕切る仕切り壁、４４は仕切り壁４３によって仕切られた各々の空間に配設された回路基板、４５は回路基板４４に実装された素子等の発熱体、４６は筐体４２の上部に形成された排気開口部、４７は筐体４２の下部に形成された吸気開口部、４８は筐体４２の背面及びそれに連通するように回路基板４４に形成された吸気開口部である。

以上のように本実施の形態３における電子機器は構成されているので、実施の形態１の作用に加え、以下のような作用を有する。

筐体４２の上面に形成された排気開口部４６に送風ファン１の排気孔が対向して配設されているので、筐体４２の下面に形成された吸気開口部４７から吸気し、吸気した空気を筐体４２の内部を下方から上方へ流して送風ファン１を介して排気開口部４６から外気に排気することができる。

筐体４２の下部から吸気して上部から排気することにより、塵や埃が筐体内部に侵入することを防ぐことができる。また、発熱により下方から上方へ生じる対流と同じ方向に空気を流すことにより放熱効率を高めることができる。

筐体４２内部を複数の空間に仕切る仕切り壁４３を備え、各々の空間に排気開口部４６と送風ファン１と吸気開口部４７とを備えていることにより、各々の空間内の発熱体４５の個数や発熱量に応じて個別に送風ファン１の風量や駆動時間等を設定することで、無駄のない放熱を行うことができ、放熱効率に優れる。

筐体４２内の発熱体４５の近傍の筐体４２の背面に形成された吸気開口部４８を備えているので、送風ファン１を駆動することにより背面側の吸気開口部４８から吸気された外気を直接発熱体４５に当て冷却できるので、従来のように発熱体４５を個別に冷却するためのファンを各々に設ける必要がない。

（実施の形態４）
図８は本発明の実施の形態４における送風ファンの使用方法を示す要部斜視図である。

図８において、１は実施の形態１において説明したものと同様の送風ファン、５１は放熱部、５２は放熱ベース、５３は放熱ベース５２上に立設された複数の放熱フィンである。

図８に示すように、一の送風ファン１を他の送風ファンのベース部３に取り付けることにより、複数の送風ファン１を縦段積みして配置することができる。

以上のように本実施の形態４における送風ファン１は構成されているので、実施の形態１の作用に加え、以下のような作用を有する。

複数の送風ファン１を一定の吸気ギャップを有した形態で縦段積みして配置することができるので、放熱フィン５３の高さに応じて放熱フィン５３全体に高風量の風を当てて冷却することができる。

ラジエータ等の密度の高い放熱フィン５３に排気孔８からの排気流を送り込んで冷却する場合等に、排気流を放熱フィン５３の隙間に圧力をかけて押し込むことができるので、密度の高い放熱フィン５３であっても確実に風冷効果を得ることができる。

（実施の形態５）
図９は本発明の実施の形態５における送風ファンの要部平面図である。

図９において、２はケーシング、３はベース部、４はベース固定部、７は上面吸気孔、８は排気孔、１０はファン部であり、これらは実施の形態１において説明したものと同様のものであるので同一の符号を付けて説明を省略する。６１は本実施の形態５における送風ファン、６２はベース部３の排気孔８側に延設された放熱ベース、６３は放熱ベース６２上に立設された複数の放熱フィン、６４は放熱ベース６２と放熱フィン６３からなる放熱部、６５はベース部３の放熱部６４の反対側に延設された延設部、６６は延設部６５の先端部に配設された受熱部、６７は受熱部６６に載置された素子等の発熱体、６８は放熱部６４からベース部３上面に沿設され延設部６５を介して受熱部６６に接続された伝熱部である。

以上のように本発明の実施の形態５における送風ファン６１は構成されているので、実施の形態１の作用に加え、以下のような作用を有する。

受熱部６６で受熱された発熱体６７の熱を伝熱部６８を介して放熱部６４に伝熱し、放熱部６４は排気孔８から排気された空気により冷却されるので、発熱体６７の冷却を効率
良く行うことができる。

伝熱部６８がベース部３の上面に沿設されているので、送風ファン１を全高を大きくすることなく伝熱部６８を配設でき、省スペース性を向上させることができる。

本発明は、プラズマディスプレイパネル（以下、ＰＤＰという）や液晶表示パネル等の表示装置を有する電子機器の筐体内部に配設され、表示装置やその駆動回路基板、電源部等の発熱体の放熱を促進させるための送風ファンに関し、特に本発明によれば、ファン部の回転により発生する振動が直接ケーシングに伝達することを防止し、ファン騒音を抑制しながら強制排気する際に安定した排気量が得られる放熱効率に優れた送風ファンを提供することができる。

本発明は、筐体内部に配設され、ＰＤＰやその駆動回路基板、電源部等の発熱体の放熱を促進させるための送風ファンを備えた電子機器に関し、特に本発明によれば、据え置きだけでなく壁掛けにも対応でき、筐体内部への塵や埃の侵入を防ぐと共に、筐体内部に発熱素子や駆動回路基板、電源部等が高密度で配設されていても十分な放熱を行うことができ複数のファンを用いた場合でもファン騒音を抑制できる電子機器を提供することができる。

本発明の実施の形態１における送風ファンの斜視図 本発明の実施の形態１における送風ファンの分解組立図 本発明の実施の形態１における送風ファンを取り付け面に取り付けた状態を示す要部断面図 実施例１と比較例１における送風ファンの風量と静圧との関係を示 すグラフ 本発明の実施の形態２における電子機器の要部斜視図 本発明の実施の形態２における電子機器の分解図 本発明の実施の形態３における電子機器の内部透視要部正面図 本発明の実施の形態４における送風ファンの使用方法を示す要部斜 視図 本発明の実施の形態５における送風ファンの要部平面図

符号の説明

１ 送風ファン
２ ケーシング
２ａ ケーシングフレーム
２ｂ ケーシングカバー
３ ベース部
４ ベース固定部
４ａ 突起
５ 固定用ボス部
６ ネジ孔（取り付け固定部）
７ 上面吸気孔
８ 排気孔
９ 拡開部
１０ ファン部
１１ 回転子
１２ ブレード
１３ 下面吸気孔
１４ 軸受部
１５ 固定子
１６ 軸受固定部
１７ 軸受孔
１８ 絶縁部
１９ 鉄心
２０ コイル
２１ ファン基板
２２ 回転軸
２３ 円筒形マグネット
２４ 固定ネジ
３１ 電子機器
３２ パネル
３３ 前面側フレーム
３４ 背面側フレーム
３５ 回路基板
３６ 発熱体
４１ 電子機器
４２ 筐体
４３ 仕切り壁
４４ 回路基板
４５ 発熱体
４６ 排気開口部
４７ 吸気開口部
４８ 吸気開口部
５１ 放熱部
５２ 放熱ベース
５３ 放熱フィン
６１ 送風ファン
６２ 放熱ベース
６３ 放熱フィン
６４ 放熱部
６５ 延設部
６６ 受熱部
６７ 発熱体
６８ 伝熱部
Ｘ 取り付け面

Claims (6)

1. 対向する面に形成された第１の吸気孔及び第２の吸気孔と側面に形成された排気孔とを有するケーシングと、
   前記ケーシングの内部に配設された複数のブレードと、
   前記ブレードの内周側に配設された回転子と、
   前記回転子を軸支する軸受部と、
   前記軸受部の周囲に配設された固定子とを有する送風ファンであって、
   前記ケーシングの外側の下部に第１の吸気孔に対向して固定された板状のベース部を有し、
   前記ベース部の上面に前記軸受部が立設されたことを特徴とする送風ファン。
2. 前記排気孔が外側に向けて拡開した拡開部を備えていることを特徴とする請求項１に記載の送風ファン。
3. 前記ケーシングに配設された取り付け固定部を備えていることを特徴とする請求項１又は２に記載の送風ファン。
4. 前記排気孔の外側に対向して配設された放熱部と、発熱体に接触した受熱部と、前記ベース部の上面に沿設され前記放熱部と前記受熱部とを接続する伝熱部と、を備えていることを特徴とする請求項１乃至３の内いずれか１項に記載の送風ファン。
5. 筐体の上面に形成された排気開口部と、前記筐体の内部の上部に配設され前記排気孔が前記排気開口部に対向した請求項１乃至４の内いずれか１項に記載の送風ファンと、前記筐体の下面及び／又は背面に形成された吸気開口部と、を備えていることを特徴とする電子機器。
6. 前記筐体の内部を複数の空間に仕切る１乃至複数の仕切り壁と、前記仕切り壁により仕切られた各々の前記空間に配設された前記排気開口部、前記送風ファン、及び前記吸気開口部と、を備えていることを特徴とする請求項５に記載の電子機器。

Images