JP5363138B2

JP5363138B2 - ファン装置

Info

Publication number: JP5363138B2
Application number: JP2009041856A
Authority: JP
Inventors: 譲鈴木; 裕樹高橋; 良樹坂本
Original assignee: Minebea Co Ltd
Current assignee: Minebea Co Ltd
Priority date: 2009-02-25
Filing date: 2009-02-25
Publication date: 2013-12-11
Anticipated expiration: 2029-02-25
Also published as: JP2010196574A; US20100215527A1; US8540496B2

Description

本発明は、ファン装置に係り、特に電子機器の筐体内で発生する熱の外部への排出等に用いられる小型のファン装置に関する。

例えば、パーソナルコンピュータやコピー機等のＯＡ機器のように、多数の電子部品を比較的狭い筐体内に収容した電子機器においては、上記電子部品から発生する熱が筐体内にこもり、電子部品を熱破壊させる虞がある。そこで、このような電子機器の筐体の壁面や天井面に通気口を設け、その通気口に送風機を取り付けて筐体内の熱を外部に排出するようにしている。大きな風量の確保が実現できる送風機として、近年、外形状や特性の揃った２台の軸流ファンを直列に接続した直列送風装置が利用されている（例えば、特許文献１参照）。

また、送風装置自体の小型化を図りつつ、大きな風量を確保するためには軸流ファンのモータを高速で回転させて大きな風量を得ることになる。軸流ファンのモータを高速で回転させるためには、モータのコイルに大きな電流を流すことになり、コイルからの発熱によりモータ自身の発熱量が増加すると共に、モータを駆動するために回路基板に実装された電子部品からの発熱量も増加してしまい、電子部品の耐熱温度を越えた場合、電子部品が熱暴走する虞もある。

このような高速回転に伴う軸流ファンにおいて、モータで発生する熱を外部に放熱することができる軸流ファンが提案されている（例えば、特許文献２参照）。

特開２００４−０３６５６９号公報特開２００６−３２２４５１号公報

しかしながら、特許文献１のような２台の軸流ファンを直列に接続した直列送風装置は１台の軸流ファンから構成される送風装置に比べて大きな風量を確保することができるが、２つのモータを駆動させるため、必然的に消費電力が大きくなってしまい、省エネの要望に応えられない。

また、特許文献２の軸流ファンでは、モータのケースの下面に固定されたプレートに回路基板が取り付けられているが、送風装置自体の小型化に伴い、軸流ファンのモータも小型化する必要がある。このため、軸流ファンのモータの外径寸法に合わせて回路基板を小さくする必要があるが、モータを駆動するための電子部品の実装配置に制約され、回路基板を小さくできないという問題がある。

本発明は、上記の課題に鑑みなされたもので、風量の増加を実現できると共に軸流ファンの放熱性に優れた小型のファン装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するにあたり、本発明は、筒状のハウジングの軸芯部に固定羽根で連結支持される回路基板収納部を備え、該回路基板収納部の上端にモータを配設し、該モータのシャフトに結合したインペラにて送風するファン装置であって、前記筒状のハウジングと前記固定羽根と前記回路基板収納部が一体成形にて形成され、前記回路基板収納部の外周に軸方向に伸長する溝を複数形成し、前記回路基板収納部の内側に軸方向に平行に回路基板を収納し、前記回路基板収納部の下面の端面に形成した係止爪にて前記回路基板収納部の下面に底蓋を係合させてなり、前記底蓋には複数の通風穴が形成されていることを特徴とする。

また本発明は、請求項１に記載のファン装置において、前記筒状のハウジングは、軸方向に直交する断面が四角形であり、軸方向の長さは前記断面が四角形の一辺の長さよりも大きい寸法を有していることを特徴とする。

また本発明は、請求項１または２に記載のファン装置において、前記回路基板が前記回路基板収納部の内側に形成されたガイドに沿って挿入したことを特徴とする。

また本発明は、請求項１乃至３のうちのいずれか１項に記載のファン装置において、前記回路基板を押さえバネにて前記回路基板収納部の内側に保持したことを特徴とする。

本発明によれば、風量の増加を実現できると共に軸流ファンの放熱性に優れえた小型のファン装置を提供することができる。

また請求項１に記載のファン装置によれば、電子部品を実装した回路基板を軸方向と平行に配置すると共に、回路基板収納部の内側に収納した構成としたので、送風を阻害することなく、また回路基板の大きさに制約されることなくファン装置を小型化できる。

本発明によるファン装置の一実施形態を示した斜視図である。図１に示したファン装置の平面図である。図１に示したファン装置の底面図である。図３のＡ−Ａ断面図である。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。

図１は本発明による一実施形態を示すファン装置の斜視図、図２は図１の平面図、図３は底面図、図４は図３のＡ−Ａ断面図である。

ファン装置１において、２は外形状が長方形（縦長）で回転軸に直角な面での断面が正方形からなるハウジングで、その中央部には略円形の通風孔２ａが形成され、四隅部にはファン装置１を機器筐体等（図示せず）へ取り付けるための取付用貫通孔２ｂが各々設けられている。本実施形態では、ハウジング２は一辺４０ｍｍ角で、軸方向の長さが約５６ｍｍにて形成されている。ハウジング２の送風の排出口の端面側に形成されている係止溝２ｃは回路基板７への給電用電源コードを係止するための溝である。

なお、ハウジング２は本実施形態のような四角柱の形状に限定されるものではなく、円筒形状であってもよい。

このハウジング２の通風孔２ａ内の中央部には、回路基板収納部３が複数の固定羽根４（図では８枚）によって保持固定されている。したがって、この固定羽根４は回路基板収納部３の外周面に配設されると共にハウジング２に連結している。ハウジング２と回路基板収納部３と固定羽根４は一般的な樹脂材料（ＰＢＴ、ＡＢＳなどの合成樹脂）にて射出成形で一体に成形される。また、固定羽根４は回路基板収納部３の外周面で円周方向に等間隔で配設され、いずれも適切に湾曲している。

回路基板収納部３の下面には回路基板収納部３内側へ異物等の混入を防止するために底蓋５が装着されている。

回路基板収納部３の外周には軸方向に伸長する溝３ａが周方向に複数、形成されている（図では、周方向に等間隔で４箇所、形成されている）。この溝３ａによって、回路基板収納部３の内部空間と外部空間が連通している。

また、回路基板収納部３の内側にはファン装置１を駆動するための電子部品を実装した回路基板７の位置決め用ガイド３ｂが形成されており、このガイド３ｂに沿って回路基板７を差し込むことによって、回路基板７を容易に回路基板収納部３の内側に位置決めできると共に収納できる。回路基板７を回路基板収納部３の内側に位置決めした後、押さえバネ（図示せず）を回路基板収納部３の内側に挿入し、回路基板収納部３の内側に形成したフック部（図示せず）に押さえバネ（図示せず）を装着し、押さえバネ（図示せず）が回路基板７の一方端を押えることにより回路基板７が回路基板収納部３の内側に保持、装着される。また、回路基板７が軸方向と平行で、回路基板収納部３の内側に収納される構成としているため、送風が回路基板７によって阻害されず、かつ、回路基板７の大きさ（回路素子の実装面の面積）に制約を受けることなくファン装置１を小型化できる。

回路基板収納部３の下面の端面には複数箇所、係止爪３ｃが形成されており、底蓋５のボス５ｂを回路基板収納部３の下面に嵌め込むことによって係止爪３ｃが底蓋５の段部５ｃに係合し、底蓋５が回路基板収納部３の下面に装着される。また、底蓋５には複数の通風穴５ａが形成されており、この通風穴は２ｍｍ以下で形成されている。

この回路基板収納部３の上面にはファンモータ８が配設されている。ファンモータ８は、円筒状のベアリング保持体９とシャフト１０とステータコア１１とインペラ１２とを含んでいる。

回路基板収納部３の中央部には円筒状のベアリング保持体９が固着されており、ベアリング保持体９の内側には所定間隔を隔てて２個の軸受１３，１４が保持されている。軸受１３，１４には、シャフト１０が挿入されて回転可能に支持される。シャフト１０の一方端にはＣ形止め輪１５が装着されており、シャフト１０の抜止めと軸方向の位置決めがなされている。

ベアリング保持体９の外周には、複数枚のコアが積層されてなるステータコア１１が装着されており、ステータコア１１にはインシュレータ１６が装着され、インシュレータ１６にはコイル１７が巻回されている。

１２はインペラであり、円筒部１２ｂを有するインペラ本体１２ａの外周に複数枚の回転羽根１２ｃを回転方向に等間隔で備えている（図では５枚）。回転羽根１２ｃは前縁と後縁を有する翼型であって、流入する空気を、もしくはその他の流体を受け入れたり誘導したりするための独特な曲率を備えている。インペラ１２の円筒部１２ｂの内周には有底円筒状のバックヨーク１８が填め込み装着されている。インペラ１２のバックヨーク１８への装着は、インペラ本体１２ａの内側に一体に形成されたボス１２ｄをバックヨーク１８の底に形成された穴に挿入することによって行われる。また、バックヨーク１８の内周には円筒状の永久磁石１９が装着されている。バックヨーク１８の中央部にはアルミダイキャストからなるボス部２１を備え、シャフト１０の他端はボス部２１によってバックヨーク１８と一体に形成されている。このため、インペラ１２はシャフト１０の他端に結合され、シャフト１０の回転に伴い、このシャフト１０を中心に回転羽根１２ｃを回転するように構成されている。また、ボス部２１と軸受１３の内輪との間には軸受１３，１４に予圧を付与するための予圧ばね２２としてコイルばねが介装される。

インペラ１２は一般的な樹脂材料（ＰＢＴ、ＡＢＳなどの合成樹脂）にて射出成形で一体に成形される。回転羽根１２ｃの軸方向の長さと固定羽根４の軸方向の長さの比率は略１：１に設定されているため、短い長さで整流化を図ることができる。また、ハウジング２の通風口２ａの入口端からインペラ１２の回転羽根１２ｃまでの距離が短いとファン特性である、風圧Ｐ−風量Ｑ特性の中域が低下するため、この距離は５ｍｍ以上に設定することが好ましい。

ファンモータ８と回路基板７との電気的接続は、フレキシブルプリント回路（ＦＰＣ）（図示せず）にて接続されている。ＦＰＣ（図示せず）の一端はファンモータ８のコイル１７の端末が接続されたＰＣＢ基板２０に接続され、ＦＰＣ（図示せず）の他端は回路基板収納部３の上面に形成された貫通孔３ｄを介して回路基板７に接続されている。

次に、送風の動作について説明する。

ファン装置１に所定電圧の直流電源を供給するとファンモータ８が可動してインペラ１２が回転する。すると、筐体内部の空気が通風孔２ａに吸引され、吸引された空気は固定羽根側に送風される。

そして、送風された空気は固定羽根４に沿って誘導され、固定羽根４の間を通過してハウジング２の端面から排出される。この結果、筐体内部の空気は筐体外部に排出される。このような送風動作により、筐体内部の冷却が行われる。このとき、固定羽根４に沿って誘導された送風は回路基板収納部３の外周に形成された溝３ａの近傍を通過する際、送風の一部は溝３ａを通って底蓋５に設けられた複数の通風穴５ａを通して排出されるので、回路基板７から発熱し、回路基板収納部３の内部にこもった熱は溝３ａを通して送風された空気の流れにより回路基板収納部３の外部に排熱される。このため、回路基板収納部３の内部にこもった熱が効率よく放熱されて冷却されるので、回路基板７に実装された電子部品が熱暴走することを防止できる。

１ファン装置
２ハウジング
２ａ通風孔
２ｂ取付用貫通孔
２ｃ係止溝
３回路基板収納部
３ａ溝
３ｂガイド
３ｃ係止爪
３ｄ貫通孔
４固定羽根
５底蓋
５ａ通風穴
５ｂボス
５ｃ段部
７回路基板
８ファンモータ
９ベアリング保持体
１０シャフト
１１ステータコア
１２インペラ
１２ａインペラ本体
１２ｂ円筒部
１２ｃ回転羽根
１２ｄボス
１３軸受
１４軸受
１５Ｃ形止め輪
１６インシュレータ
１７コイル
１８バックヨーク
１９永久磁石
２０ＰＣＢ基板
２１ボス部
２２予圧ばね

Claims

筒状のハウジングの軸芯部に固定羽根で連結支持される回路基板収納部を備え、該回路基板収納部の上端にモータを配設し、該モータのシャフトに結合したインペラにて送風するファン装置であって、
前記筒状のハウジングと前記固定羽根と前記回路基板収納部が一体成形にて形成され、
前記回路基板収納部の外周に軸方向に伸長する溝を複数形成し、前記回路基板収納部の内側に軸方向に平行に回路基板を収納し、
前記回路基板収納部の下面の端面に形成した係止爪にて前記回路基板収納部の下面に底蓋を係合させてなり、
前記底蓋には複数の通風穴が形成されている
ことを特徴とするファン装置。
前記筒状のハウジングは、軸方向に直交する断面が四角形であり、軸方向の長さは前記断面が四角形の一辺の長さよりも大きい寸法を有していることを特徴とする請求項１に記載のファン装置。
前記回路基板が前記回路基板収納部の内側に形成されたガイドに沿って挿入したことを特徴とする請求項１または２に記載のファン装置。
前記回路基板を押さえバネにて前記回路基板収納部の内側に保持したことを特徴とする請求項１乃至３のうちのいずれか１項に記載のファン装置。