JP5749195B2

JP5749195B2 - 二重反転式送風機

Info

Publication number: JP5749195B2
Application number: JP2012034909A
Authority: JP
Inventors: 藤井　秀紀; 秀紀藤井
Original assignee: Rhythm Watch Co Ltd
Current assignee: Rhythm Watch Co Ltd
Priority date: 2012-02-21
Filing date: 2012-02-21
Publication date: 2015-07-15
Anticipated expiration: 2032-02-21
Also published as: JP2013170505A

Description

本発明は、上流側のインペラと下流側のインペラとが互いに異なる方向に回転する二重反転式送風機に関する。

軸流型の送風機としては、特許文献１乃至５に開示されているように、軸流方向に回転軸中心をそろえて上流側のインペラと下流側のインペラとを配置したものが知られている。このような二重反転式送風機は、単一のインペラを回転するものと比較すると、整流効果により風の流れが軸流方向に集中するため冷却対象への風量が大きくなる、カウンタートルクを相殺することができる、などの利点がある。その利点を利用することにより、送風機の小型化、省電力化、及び静寂化が可能となる。

特許第３９５３５０３号公報特許第３９５９３５９号公報特許第４１２８１９４号公報特開２００８−１２１４４０号公報特開２０１１−５８４２０号公報

二重反転式送風機としては、パソコン内部に設けられる空冷装置として利用されたものがよく知られている。その場合、通常は上流側のインペラと下流側のインペラとがダクトの内部に配置されている。つまり、静圧を得るためにクローズド構造となっている。これに対し、本願発明者は、パソコンの周辺機器としてパソコンの外部から風を当てる送風機の性能向上を図るべく、上流側のインペラと下流側のインペラとの間からも空気を吸い込むオープン構造の二重反転式送風機を提案した。そして、鋭意検討の末に極めて優れた構成の特定に至り、本発明を達成した。

本発明は、かかる事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、合理的に構成されたオープン構造の二重反転式送風機を提供することである。

本願第１請求項に記載した発明は、軸流方向に回転軸中心をそろえて配置された上流側の第１インペラ及び下流側の第２インペラと、前記第１インペラを回転する第１モータと、前記第２インペラを回転する第２モータと、前記第１インペラ及び前記第２インペラを包囲するガードとを備え、前記第１インペラと前記第２インペラとが互いに異なる方向に回転する二重反転式送風機において、前記第１インペラの回転数をＸ、前記第２インペラの回転数をＹとし、前記第１インペラの直径をＬ１、前記第２インペラの直径をＬ２とし、前記第１インペラの前記ブレードの数をＡ、前記第２インペラの前記ブレードの数をＢとするとき、前記第１モータ及び第２モータをスペックが共通の同型のモータとし、第１モータ及び第２モータを等しい電圧で駆動した場合に、それらは、Ｘ＞Ｙ、Ｌ１＜Ｌ２、Ａ＜Ｂ、の関係が成り立つようにした構成の二重反転式送風機である。

本願第２請求項に記載した発明は、請求項１において、前記軸流方向に対する前記第１インペラのブレードの幅をＷ１、前記第２インペラのブレードの幅をＷ２とするとき、それらは、Ｗ１＞Ｗ２、の関係が成り立つようにした構成の二重反転式送風機である。

本発明によれば、オープン構造の二重反転式送風機の構成が確実に合理化される。以下に、その考え方を説明する。

二重反転式送風機は、その送風効率の点で、上流側の第１インペラの回転数が下流側の第２インペラの回転数よりも大きい方が優れている。しかし、スペックが異なる第１モータと第２モータとを組合わせて用いることは、設計・製造におけるコストパフォーマンスの観点から、望ましい構成とはいえない。

そこで本願発明者は、第１モータ及び第２モータをスペックが共通の同型のモータとし、第１モータ及び第２モータを等しい電圧で駆動した場合における第１インペラ及び第２インペラの構造を工夫することとした。

第１モータ及び第２モータは、それぞれ駆動時における回転数及びトルクが適正負荷の許容範囲内となればよい。条件としては、空気に作用するブレードの面積が大きくなればトルクが増して回転数が低下する。つまり、インペラの直径が大きくなれば回転数が低下する。ブレードの枚数が多くなれば回転数が低下する。また、軸流方向に対するインペラのブレードの幅が大きくなれば回転数が低下する。

ここで、オープン構造、すなわち第１インペラと第２インペラとの間からも空気を吸い込むことにより風量を増すことを考慮して、第２インペラの直径Ｌ２を第１インペラの直径Ｌ１よりも大きく設定した。また、第２インペラの直径Ｌ２が第１インペラの直径Ｌ１より大きいことを踏まえつつ空気の流れ等を考慮して、第２インペラのブレードの数Ｂを第１インペラのブレードの数Ａよりも多く設定した。すると、第１インペラの回転数Ｘは、第２インペラの回転数Ｙよりも相対的に大きくなる。このような構成によると、二重反転式送風機の送風効率を高めることが可能となる。

更に、第１インペラの回転数Ｘを第２インペラの回転数Ｙよりも大きくするという条件の下で、軸流方向に対する第１インペラのブレードの幅Ｗ１を第２インペラのブレードの幅Ｗ２よりも大きく設定した。つまりこれは、第２インペラの直径Ｌ２をより大きくするための工夫である。このような構成によると、第１インペラと第２インペラとの間からより積極的に空気を吸い込むことが可能となる。構造的にバランスのとれた設計となり、送風効率が向上する。

本願発明者は、優れたオープン構造の二重反転式送風機を得るべく試作と検証を繰返し、本発明を完成させた次第である。本発明の構成が極めて有効であることは、条件が異なる試作品との比較実験によっても確認されている。

本発明によれば、合理的に構成されたオープン構造の二重反転式送風機を得ることができる。

本発明の実施例に係り、二重反転式送風機の正面図である。本発明の実施例に係り、二重反転式送風機の側面図である。本発明の実施例に係り、二重反転式送風機の側面断面図である。本発明の実施例に係り、第１インペラの説明図であり、（ａ）は正面図、（ｂ）は側面図、（ｃ）は背面図である。本発明の実施例に係り、第２インペラの説明図であり、（ａ）は正面図、（ｂ）は側面図、（ｃ）は背面図である。本発明の実施例に係り、第１インペラ及び第２インペラの説明図である。

以下に、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。図１乃至図６に示す本例の二重反転式送風機１は、パソコンのＵＳＢを電源として駆動する小型の送風機である。この二重反転式送風機１は、軸流方向に回転軸中心をそろえて配置された上流側の第１インペラ１１０及び下流側の第２インペラ１２０と、第１インペラ１１０を回転する第１モータ２１０と、第２インペラ１２０を回転する第２モータ２２０と、第１インペラ１１０及び第２インペラ１２０を包囲するガード３００とを備え、第１インペラ１１０と第２インペラ１２０とが互いに異なる方向に回転する構成となっている。ガード３００は格子状又は網状の覆いであり、本例の二重反転式送風機１は、第１インペラ１１０と第２インペラ１２０との間からも空気を吸い込むオープン構造のものである。尚、図２中の黒矢印は空気の流れを示している。また、図４中の白矢印は第１インペラ１１０の回転方向を示し、図５中の白矢印は第２インペラ１２０の回転方向を示している。

第１モータ２１０及び第２モータ２２０は、スペックが共通の同型のＤＣモータであり、ＵＳＢを電源とする５［Ｖ］の直流電源に対して直列配線されている。或は、並列配線してもよい。いずれにしても、等しい電圧で駆動する回路構成となっている。各インペラ１１０，１２０は、各モータ２１０，２２０の駆動軸にそれぞれハブ１１０ａ，１２０ａが直結されている。各インペラ１１０，１２０のハブ１１０ａ，１２０ａは、直径が等しく設定されている。

各モータ２１０，２２０及びガード３００は、台座１０に対して角度調整可能に支持された支持体２０に装着されている。支持体２０又は台座１０の要所には、第１モータ２１０及び第２モータ２２０のＯＮ／ＯＦＦを切換えるスイッチ３０が設けられている。尚、図例したスイッチ３０は、ＯＮ／ＯＦＦの他に、電圧を変えることにより風量の調整を可能としたものである。以下の説明における回転数は、最大電圧にて駆動した際の値である。

本例の二重反転式送風機１は、第１インペラ１１０の回転数をＸ、第２インペラ１２０の回転数をＹとし、第１インペラ１１０の直径をＬ１、第２インペラ１２０の直径をＬ２とし、第１インペラ１１０のブレード１１１の数をＡ、第２インペラ１２０のブレード１２１の数をＢとし、軸流方向に対する第１インペラ１１０のブレード１１１の幅をＷ１、第２インペラ１２０のブレード１２１の幅をＷ２とするとき、それらは、Ｘ＞Ｙ、Ｌ１＜Ｌ２、Ａ＜Ｂ、Ｗ１＞Ｗ２の関係が成り立つように構成されている。

本例の場合、第１インペラ１１０の回転数Ｘは２４００［ｒｐｍ］、第２インペラ１２０の回転数Ｙは１４００［ｒｐｍ］である。ＸとＹとの望ましい関係は、Ｘ／Ｙ＝１．６〜２．０、である。Ｘの実用的な値は２０００〜４０００［ｒｐｍ］であり、Ｙの実用的な値は１４００〜２０００である。

第１インペラ１１０の直径Ｌ１は８０［ｍｍ］、第２インペラ１２０の直径Ｌ２は８５［ｍｍ］である。Ｌ１とＬ２との望ましい関係は、Ｌ２／Ｌ１＝１．０６〜１．２０、である。Ｌ１の実用的な値は８０〜１００［ｍｍ］であり、Ｌ２の実用的な値は８５〜１２０［ｍｍ］である。

第１インペラ１１０のブレード１１１の数Ａは５枚であり、第２インペラ１２０のブレード１２１の数Ｂは７枚である。Ａの実用的な枚数は３〜６枚であり、このときＢの望ましい枚数はＡより１〜４枚多い枚数である。

軸流方向に対する第１インペラ１１０のブレード１１１の幅Ｗ１は２１［ｍｍ］、第２インペラ１２０のブレード１２１の幅Ｗ２は１８［ｍｍ］である。Ｗ１とＷ２との望ましい関係は、Ｗ１／Ｗ２＝１．１６〜１．４０である。

第１インペラ１１０のブレード１１１と第２インペラ１２０のブレード１２１との間隔Ｇは、１４．５［ｍｍ］である。Ｇの実用的な値は１２．０〜１６．５［ｍｍ］であり、より望ましい値は１４．０〜１５．０［ｍｍ］である。

このような構成によると、製造性に優れるとともに騒音が小さく送風性能の高い極めて優れた二重反転式送風機を得ることができる。

以上説明したように、本例はオープン構造の二重反転式送風機として極めて合理的に構成されたものである。尚、本例における各部の構成は、特許請求の範囲に記載した技術的範囲において適宜に設計変更が可能であり、図例説明したものに限定されないことは勿論である。

本発明の二重反転式送風機は、パソコンのＵＳＢを電源として駆動する小型の送風機として好適に利用することが可能である。

１二重反転式送風機
１０台座
２０支持体
３０スイッチ
１１０第１インペラ
１１０ａハブ
１１１ブレード
１２０第２インペラ
１２０ａハブ
１２１ブレード
２１０第１モータ
２２０第２モータ
３００ガード
Ｌ１第１インペラの直径
Ｌ２第２インペラの直径
Ｗ１軸流方向に対する第１インペラのブレードの幅
Ｗ２軸流方向に対する第２インペラのブレードの幅
Ｇ第１インペラのブレードと第２インペラのブレードとの間隔

Claims

軸流方向に回転軸中心をそろえて配置された上流側の第１インペラ及び下流側の第２インペラと、前記第１インペラを回転する第１モータと、前記第２インペラを回転する第２モータと、前記第１インペラ及び前記第２インペラを包囲するガードとを備え、前記第１インペラと前記第２インペラとが互いに異なる方向に回転する二重反転式送風機において、
前記第１インペラの回転数をＸ、前記第２インペラの回転数をＹとし、
前記第１インペラの直径をＬ１、前記第２インペラの直径をＬ２とし、
前記第１インペラの前記ブレードの数をＡ、前記第２インペラの前記ブレードの数をＢとするとき、
前記第１モータ及び第２モータをスペックが共通の同型のモータとし、第１モータ及び第２モータを等しい電圧で駆動した場合に、それらは、Ｘ＞Ｙ、Ｌ１＜Ｌ２、Ａ＜Ｂ、の関係が成り立つようにしたことを特徴とする二重反転式送風機。
前記軸流方向に対する前記第１インペラのブレードの幅をＷ１、前記第２インペラのブレードの幅をＷ２とするとき、それらは、Ｗ１＞Ｗ２、の関係が成り立つようにしたことを特徴とする請求項１記載の二重反転式送風機。