JP5892122B2

JP5892122B2 - ファン装置及び電子機器

Info

Publication number: JP5892122B2
Application number: JP2013168374A
Authority: JP
Inventors: 亨匡青木; 鈴木　真純; 真純鈴木; 唯伸松村
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 2013-08-13
Filing date: 2013-08-13
Publication date: 2016-03-23
Anticipated expiration: 2025-09-30
Also published as: JP2013227985A

Description

この発明は、ファン装置及び電子機器に関する。

従来より、ファン装置は、機器駆動時に生じる熱を冷却するために、ＯＡ機器や家電機器等の各種機器に幅広く使用されている。特にパーソナルコンピュータやサーバ装置では、処理速度の飛躍的向上に伴い、ＣＰＵチップその他のＬＳＩ等の動作時において発熱量が増大している。このため、より小型で風量の大きい、高効率のファン装置が求められている。

このような従来のファン装置の一例として、たとえば、図１２〜図１５に示すものが公知である。ここで、図１２は、従来のファン装置を示す断面図であり、後述する図１３のＤ−Ｄ断面図である。また、図１３は、従来のファン装置を示す底面図、図１４は、ケーブル固定部近傍を示す断面図、図１５は、図１４のＥ−Ｅ断面におけるケーブル固定部を示す断面図である。なお、図中の符号Ｆを付した矢印は、空気の流れを模式的に示したものである。

図１２〜図１４に示すように、従来の遠心型のファン装置１００は、ロータ部１１の周縁部に複数の羽根１２を有したファン１３と、ロータ部１１の内方に同軸状に配置され、ファン１３を回転させるモータ手段１５と、ファン１３およびモータ手段１５とを収納し、吸気口１６，１７をファン１３の回転軸方向に有するとともに排気口１８をファン１３の径方向に有したケーシング２０とを備え、ファン１３を回転させることにより吸気口１６，１７から吸入した空気を排気口１８に送風するものである。

ファン１３のロータ部１１は、天面部１１ａと側面部１１ｂとからなる円筒状に形成されている。ケーシング２０の穴２０ａは、ケーシング２０をプリント基板４２等にねじで固定するために設けた穴である。

また、ファン１３は、モータ手段１５のロータ部１１として形成されている。すなわち、ファン１３のロータ部１１は、天面部１１ａの内壁中心部から回転軸（モータ手段）１４が垂設され、側面部１１ｂの内周面にマグネット（モータ手段）２２を備えている。なお、回転軸１４は、金属で形成されている。

また、モータ手段１５のステータ部は、上記回転軸１４を回転自在に支持する軸受（モータ手段）２３と、この軸受２３を支持し、後述するモータ搭載部１３０に固定する支持部材（モータ手段）２４と、駆動電流等を制御する制御ＩＣ２６を実装した制御基板２７と、制御基板２７に固定されたコイル２５とを備える。

また、モータ搭載部１３０は、モータ手段１５を搭載するために形成されたものである。このモータ搭載部１３０は、吸気口１７近傍のケーシング２０の底面の一部を当該ケーシング２０の他の外表面部分２１よりも外方（下方）に突出して配置されている。また、このモータ搭載部１３０は、３本〜４本のリブ１３１によって吸気口１７の開口周縁部と接続されている。

また、図１２〜図１５に示すように、制御基板２７からのケーブル４０は、ケーシング２０の外表面（底面）に沿わせてケーシング２０の外部に引き出され、プリント基板４２上のコネクタ４１と接続されている。

なお、関連する従来技術として、上記モータ搭載部１３０に相当する部分が、ケーシングの他の外表面部分から外方（下方）に突出していないタイプのものも公知である（たとえば、特許文献１参照）。

特開２００４−５２７３５号公報

発熱量の大きい装置やＬＳＩを冷却するには、大きなサイズのファン装置が必要となってきている。特に、上記図示例にて説明した従来技術にあっては、モータ搭載部１３０がケーシング２０の他の外表面部分２１よりも外方（下方）に突出して配置されているので、モータ搭載部１３０下方に風路スペースを十分に確保できなかった。このため、更に装置レイアウトや実装の自由度が減り、また装置の大型化にもつながっていた。

この発明は、上記に鑑みてなされたものであって、設計レイアウトの自由度が高く、小型で高性能なファン装置を提供することを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、この発明は、ロータ部の周縁部に複数の羽根を有したファンと、前記ロータ部の内方に同軸状に配置され前記ファンを回転させるモータ手段と、前記ファンおよび前記モータ手段を収納し、吸気口を前記ファンの回転軸方向に有するとともに排気口を前記ファンの径方向に有したケーシングと、を備え、前記ケーシングは、前記回転軸を中心とした前記ファンの羽根の外延で形成される円の領域の一部が窪んでおり、窪んだ箇所に前記モータ手段が搭載されるファン装置である。

また、この発明は、前記モータ手段は、前記ファンの回転を制御する制御用電子部品と当該制御用電子部品を実装する制御基板とを含み、前記モータ搭載部は、複数の切り欠き部若しくは貫通穴を備え、前記制御基板の前記制御用電子部品を前記切り欠き部若しくは前記貫通穴の近傍に配置したことを特徴とするものである。

また、この発明は、前記モータ手段は、前記ファンの回転を制御する制御用電子部品と当該制御用電子部品を実装する制御基板とを含み、前記モータ搭載部に放熱部材を設けたことを特徴とするものである。

また、この発明は、前記モータ手段は、支持部材を介して前記モータ搭載部に固定されており、当該支持部材はアルミニウムまたはアルミニウム合金を含む材料にて形成されていることを特徴とするものである。

また、この発明は、前記ケーシングは、前記制御基板から前記ケーシングの外部に取り出される配線の一部を収納するための溝部を備えたことを特徴とするものである。

この発明によれば、モータ搭載部を、ケーシングの他の外表面部分よりも内方に配置させたので、モータ搭載部下方に従来よりも風路スペースを十分に確保することができ、小型で高性能なファン装置を提供することができる。

また、この発明によれば、切り欠き部若しくは貫通穴を通過した吸入空気が制御基板の制御用電子部品に当たり易くなり、当該制御用電子部品の放熱を更に促進することができる。また、切り欠き部若しくは貫通穴を通過した吸入空気によって、モータ手段の他の構成部品に対しても放熱を促進することができる。

また、この発明によれば、吸気口からの吸入空気が放熱部材に当たり、モータ搭載部に搭載されたモータ手段の放熱、特に制御用電子部品の放熱を促進することができる。

また、この発明によれば、モータ手段で発生する熱が支持部材を介してモータ搭載部に
伝導し易くなり、このモータ搭載部からの放熱を促進することができる。

また、この発明によれば、配線の位置決め作業が容易になり、溝部に収納された配線を固定する場合にもその作業が容易になるので、装置の組立性が向上する。

図１は、この発明の実施例１に係るファン装置を示す断面図である。図２は、ファン装置を示す底面図である。図３は、ファン装置の内部を示す平面図である。図４は、ケーブル固定部近傍を示す断面図である。図５は、図４のＢ−Ｂ断面におけるケーブル固定部を示す断面図である。図６は、この発明の実施例２に係るファン装置を示す断面図である。図７は、この発明の実施例３に係るファン装置を示す断面図である。図８は、ファン装置を示す底面図である。図９は、多数の丸穴を設けたモータ搭載部を示す底面図である。図１０は、この発明の実施例４に係るファン装置を示す断面図である。図１１は、ファン装置を示す底面図である。図１２は、従来のファン装置を示す断面図である。図１３は、従来のファン装置を示す底面図である。図１４は、ケーブル固定部近傍を示す断面図である。図１５は、図１４のＥ−Ｅ断面におけるケーブル固定部を示す断面図である。

以下に、この発明にかかるファン装置の実施例を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施例によりこの発明が限定されるものではない。また、以下の説明において、すでに説明した部材と同一もしくは相当する部材には、同一の符号を付して重複説明を省略または簡略化する。

図１は、この発明の実施例１に係るファン装置を示す断面図であり、後述する図２のＡ−Ａ断面図である。また、図２は、ファン装置を示す底面図、図３は、ファン装置の内部を示す平面図、図４は、ケーブル固定部近傍を示す断面図、図５は、図４のＢ−Ｂ断面におけるケーブル固定部を示す断面図である。

なお、図中の符号Ｆを付した矢印は、空気の流れを模式的に示したものである。また、図３中における黒塗りの矢印は、後述するファン１３の回転方向を示している。

図１〜図４に示すように、遠心型のファン装置１０は、ロータ部１１の周縁部に複数の羽根１２を有したファン１３と、ロータ部１１の内方に同軸状に配置され、ファン１３を回転させるモータ手段１５と、ファン１３およびモータ手段１５とを収納し、吸気口１６，１７をファン１３の回転軸方向に有するとともに排気口１８をファン１３の径方向に有したケーシング２０とを備え、ファン１３を回転させることにより吸気口１６，１７から吸入した空気を排気口１８に送風するものである。

ファン１３のロータ部１１は、天面部１１ａと側面部１１ｂとからなる円筒状に形成されている。このロータ部１１と側面部１１ｂに設けられた羽根１２とは、たとえば、合成樹脂にて一体的に形成されている。

また、ケーシング２０は、たとえばアルミニウムやその合金等により形成されているが、合成樹脂にて形成することもできる。

また、制御基板２７は、吸気口１７から吸気される空気が制御ＩＣ２６に当たって放熱し易くなるように、制御ＩＣ２６の実装面が下向きとなるように支持部材２４に固定されている。

また、上記支持部材２４は、たとえばアルミニウムやその合金等、熱伝導性の高い材料にて形成されている。これにより、ファン１３の回転によって発生する軸受２３の摩擦熱や、制御基板２７を介して伝わる制御ＩＣ２６の熱およびコイル２５で発生する熱等が、この支持部材２４を介してモータ搭載部３０に伝導し放熱され易くなるとともに、吸気口１７から吸入される空気によって冷却され易くなる。

また、モータ搭載部３０は、吸気口１７近傍のケーシング２０の底面の一部を当該ケーシング２０の他の外表面部分２１よりも内方に配置させ、モータ手段１５を搭載するために形成されたものである。また、このモータ搭載部３０は、３本〜４本のリブ３１によって吸気口１７の開口周縁部と接続されている。本実施例１では、リブ３１は放射状に配置されているが、配置はこれに限定されない。

モータ搭載部３０をこのように形成することで、モータ搭載部３０下方に従来よりも風路スペースを確保でき、モータ手段１５に供給される風量が増加するため、モータ手段１５の冷却効率を向上することができる。

したがって、モータ手段１５の許容温度に余裕ができ、モータ手段１５の回転数を上昇させることができるため、ファン装置１０の風量を増加させることができる。

また、モータ搭載部３０を上記のように形成することで、モータ搭載部３０下方に従来よりも風路スペースを確保できるので、プリント基板４２上に配置される図示しない部品の実装エリアを拡大することができ、設計レイアウトの自由度を増加することができる。

また、図２、図４および図５に示すように、ケーシング２０は、制御基板２７からケーシング２０の外部に取り出されるケーブル（配線）４０の一部を収納するための溝部５０を備えている。すなわち、この溝部５０にケーブル４０の一部を嵌め込んで収納し、接着テープや接着剤等で固定する。

これにより、ケーブル４０の取り付け位置への位置決め作業が容易になり、溝部５０に収納されたケーブル４０を接着固定する場合にもその作業が容易になるので、装置の組立性が向上する。

また、ケーブル４０を上記のように固定することにより、ケーブル４０の撓みを抑制することができるので、撓んだケーブル４０が回転しているファン１３に接触し、ケーブル４０の絶縁被覆が破損したり、断線したりするのを抑制することができる。

以上のように、この実施例１に係るファン装置１０によれば、モータ搭載部３を、ケーシング２０の他の外表面部分２１よりも内方に配置させたので、モータ搭載部３０下方に従来よりも風路スペースを十分に確保することができ、小型で高性能なファン装置１０を提供することができる。

図６は、この発明の実施例２に係るファン装置を示す断面図である。図６に示すように、本実施例２は、上記実施例１の構成において、モータ手段１５の高さおよびロータ部１１の高さを更に低くしたものである。

上記実施例１において説明したように、モータ搭載部３０下方に従来よりも風路スペースを確保でき、モータ手段１５に供給される風量が増加するため、モータ手段１５の冷却効率を向上することができるようなった。この結果、モータ手段１５の許容温度に余裕ができ、モータ手段１５の回転数を上昇させることができるため、ファン装置１０の風量を増加させることができるようになった。

したがって、従来と同一の風量を得ようとする場合、従来よりもモータ手段１５の高さおよびロータ部１１の高さを更に低くすることができるため、本実施例２ではこれを実施し、ファン１３上部の吸気口１６の吸気スペースを増大したものである。

これにより、吸気口１６からの風量が実施例１の場合よりも増大し、モータ手段１５の冷却効率が更に向上する。なお、その他の構成については、上記実施例１の場合と同様であるので、重複説明を省略する。

以上のように、この実施例２に係るファン装置１０によれば、上記実施例１の場合と同様の効果を奏するほか、吸気口１６からの風量を更に増大させ、モータ手段１５の冷却効率を更に向上することができる。

図７は、この発明の実施例３に係るファン装置を示す断面図であり、後述する図８のＣ−Ｃ断面図である。図８は、ファン装置を示す底面図である。

図７および図８に示すように、本実施例３は、上記実施例２に示した構成において、吸入空気が通過し易くなるように、モータ搭載部３０に複数（たとえば、４つ）の矩形のスリット（切り欠き部）６０を設けたものである。

また、制御基板２７の制御ＩＣ２６は、スリット６０を通過する吸入空気が当たり易くなるように、スリット６０の近傍に配置してある。なお、その他の構成については、上記実施例２の場合と同様であるので、重複説明を省略する。

以上のように、この実施例３に係るファン装置１０によれば、上記実施例２の場合と同様の効果を奏するほか、スリット６０を通過した吸入空気が制御基板２７の制御ＩＣ２６に当たり易くなり、当該制御ＩＣ２６の放熱を更に促進することができる。また、スリット６０を通過した吸入空気によって、軸受２３やコイル２５に対しても放熱を促進することができる。

なお、上記実施例３においては、矩形のスリット６０を４つ設けるものとして説明したが、これに限定されず、たとえば、図９に示すように、多数の丸穴（貫通穴）６２を設けてもよい。この場合も、上記実施例３と同様の効果を期待できる。ここで、図９は、多数の丸穴を設けたモータ搭載部を示す底面図である。

図１０は、この発明の実施例４に係るファン装置を示す断面図、図１１は、ファン装置を示す底面図である。図１０および図１１に示すように、本実施例４は、上記実施例２に示した構成において、モータ搭載部３０の裏面にヒートシンク（放熱部材）７０を設けたものである。

また、上述したように、制御ＩＣ２６が実装された制御基板２７は、熱伝導性の良好な支持部材２４を介してモータ搭載部３０の近傍に配置してある。なお、その他の構成については、上記実施例２の場合と同様であるので、重複説明を省略する。

以上のように、この実施例４に係るファン装置１０によれば、上記実施例２の場合と同様の効果を奏するほか、吸気口１７からの吸入空気がヒートシンク７０に当たり、モータ搭載部３０とともに支持部材２４が放熱されるので、支持部材２４を介して制御基板２７の制御ＩＣ２６を放熱することができる。

また、支持部材２４を介して、モータ手段１５の構成部材である軸受２３やコイル２５に対しても放熱を促進することができる。

また、汎用的な放熱部材であるヒートシンク７０を用いることにより、モータ手段１５の放熱構造を安価に構築することができる。

なお、上記実施例４においては、放熱部材としてヒートシンク７０を設けるものとして説明したが、これに限定されず、たとえば、リッド、ヒートスプレッダ等の汎用的な放熱部材を用いてもよい。この場合も、上記実施例４と同様の効果を期待できる。

また、上記実施例１〜４においては、ケーシング２０に吸気口１６を設けるものとして説明したが、所定の吸入空気量を確保できれば、これに限定されず、たとえば、吸気口１７のみであってもよい。

また、上記実施例１〜４においては、制御基板２７が固定された支持部材２４をモータ搭載部３０に固定するものとして説明したが、これに限定されず、支持部材２４を介さずに制御基板２７を直接、モータ搭載部３０に固定してもよい。

また、上記実施例１〜４においては、リブ３１を３本設けるものとして説明したが、所定の剛性ないし強度を確保し、吸入空気抵抗の影響を配慮できるのであれば、これに限定されず、リブ３１の本数を増減してもよい。

（付記１）ロータ部の周縁部に複数の羽根を有したファンと、
前記ロータ部の内方に同軸状に配置され前記ファンを回転させるモータ手段と、
前記ファンおよび前記モータ手段とを収納し、吸気口を前記ファンの回転軸方向に有するとともに排気口を前記ファンの径方向に有したケーシングと、
を備え、
前記ファンを回転させることにより前記吸気口から吸入した空気を前記排気口に送風するファン装置において、
前記吸気口近傍の前記ケーシングの一部を当該ケーシングの他の外表面部分よりも内方に配置させ、前記モータ手段を搭載するためのモータ搭載部として形成したことを特徴とするファン装置。

（付記２）前記モータ手段は、前記ファンの回転を制御する制御用電子部品と当該制御用電子部品を実装する制御基板とを含み、
前記モータ搭載部は、複数の切り欠き部若しくは貫通穴を備え、前記制御基板の前記制御用電子部品を前記切り欠き部若しくは前記貫通穴の近傍に配置したことを特徴とする付記１に記載のファン装置。

（付記３）前記モータ手段は、前記ファンの回転を制御する制御用電子部品と当該制御用電子部品を実装する制御基板とを含み、
前記モータ搭載部に放熱部材を設けたことを特徴とする付記１に記載のファン装置。

（付記４）前記モータ手段は、支持部材を介して前記モータ搭載部に固定されており、当該支持部材は熱伝導性の高い材料にて形成されていることを特徴とする付記２または３に記載のファン装置。

（付記５）前記ケーシングは、前記制御基板から前記ケーシングの外部に取り出される配線の一部を収納するための溝部を備えたことを特徴とする付記４に記載のファン装置。

（付記６）前記放熱部材は、ヒートシンク、リッド、ヒートスプレッダのうちのいずれか一つであることを特徴とする付記３に記載のファン装置。

以上のように、この発明に係るファン装置は、設計レイアウトの自由度が高く、小型で高性能なファン装置に有用であり、特に、パーソナルコンピュータやサーバ装置に適している。

１０ファン装置
１１ロータ部
１１ａ天面部
１１ｂ側面部
１２羽根
１３ファン
１４回転軸（モータ手段）
１５モータ手段
１６、１７吸気口
１８排気口
２０ケーシング
２０ａ穴
２１他の外表面部分
２２マグネット（モータ手段）
２３軸受（モータ手段）
２４支持部材（モータ手段）
２５コイル（モータ手段）
２６制御ＩＣ（制御用電子部品）
２７制御基板
３０モータ搭載部
３１リブ
４０ケーブル（配線）
４１コネクタ
４２プリント基板
５０溝部
６０スリット（切り欠き部）
６２丸穴（貫通穴）
７０ヒートシンク（放熱部材）
Ｆ空気の流れ

Claims

ロータ部の周縁部に複数の羽根を有したファンと、
前記ロータ部の内方に同軸状に配置され前記ファンを回転させるモータ手段と、
前記ファンおよび前記モータ手段を収納し、吸気口を前記ファンの回転軸方向に有するとともに排気口を前記ファンの径方向に有したケーシングと、
を備え、
前記ケーシングは、該ケーシングが基板に対して前記ファンの回転軸が垂直になるように該基板に配置され、前記回転軸を中心とした前記ファンの羽根の外延で形成される円の領域の一部が該ケーシングの内側に窪み、窪んだ箇所に前記モータ手段が搭載され、該窪んだ箇所と前記吸気口の開口周縁部とが複数のリブによってテーパ形状に繋がって設けられ、
前記吸気口は、前記ケーシングの前記窪んだ箇所の外側であって、前記複数のリブの間に設けられる、
ファン装置。
前記ケーシングの前記窪んだ箇所にモータ搭載部が形成され、該モータ搭載部の上面に回転軸を含む前記モータ手段が搭載される請求項１に記載のファン装置。
前記吸気口の径は前記羽根の外径より短い請求項１または２に記載のファン装置。
前記モータ手段は複数の切り欠き部若しくは貫通穴を備えた請求項１から３の何れかに記載のファン装置。
前記モータ手段が搭載される前記窪んだ箇所に放熱部材を設けたことを特徴とする請求項１から４の何れかに記載のファン装置。
基板と、
ロータ部の周縁部に複数の羽根を有したファンと、
前記ロータ部の内方に同軸状に配置され前記ファンを回転させるモータ手段と、
前記ファンおよび前記モータ手段を収納し、吸気口を前記ファンの回転軸方向に有するとともに排気口を前記ファンの径方向に有したケーシングと、
を備え、
前記ケーシングは、該ケーシングが前記基板に対して前記ファンの回転軸が垂直になるように前記基板に配置され、前記回転軸を中心とした前記ファンの羽根の外延で形成される円の領域の一部が該ケーシングの内側に窪み、窪んだ箇所に前記モータ手段が搭載され、該窪んだ箇所と前記吸気口の開口周縁部とが複数のリブによってテーパ形状に繋がって設けられ、
前記基板に前記ケーシングが搭載され、
前記吸気口は、前記ケーシングの前記窪んだ箇所の外側であって、前記複数のリブの間に設けられる、
電子機器。
前記ケーシングの前記窪んだ箇所にモータ搭載部が形成され、該モータ搭載部の上面に回転軸を含む前記モータ手段が搭載される請求項６に記載の電子機器。
前記吸気口の径は前記羽根の外径より短い請求項６または７に記載の電子機器。
前記モータ手段は複数の切り欠き部若しくは貫通穴を備えた請求項６から８の何れかに記載の電子機器。
前記モータ手段が搭載される前記窪んだ箇所に放熱部材を設けたことを特徴とする請求項６から９の何れかに記載の電子機器。