JP6681539B2 - 送風装置 - Google Patents

Description

本発明は、塵埃旋回分離手段を備えた送風装置に関するものである。

例えば発熱をともなう電子機器を収納した盤では、盤内の空気を換気するため、盤に換気吸気口と換気排気口を設け、送風機によって、盤外の空気をこの盤内に導入し、これによって前記電子機器の冷却を行い、その後、暖気を前記換気排気口から盤外に排出させるようにしている。なお、前記換気吸気口には、塵埃を捕集するフィルターを設置し、塵埃の濃度を低下させた空気を盤内へ導入している。これに類似する先行文献としては、例えば下記特許文献１が存在する）。

特開平７−３１０１４号公報

上記従来例においては、管理ボックスの一例である盤の外の空気をこの盤内に導入することで管理体の一例である電子機器の冷却を行うことができるが、盤外の空気には塵埃が含まれており、フィルターが塵埃で徐々に目詰まりを起こしていくため、フィルターを定期的にメンテナンスする必要があった。

このような構成では、メンテナンスを怠ると、例えば、換気量が低下し、電子機器などの冷却が十分に出来なくなるため、各種動作不良を起こしたりすることがある。

このように、従来の盤では、電子機器などの管理という観点では不適切なものであった。

そこで、本発明は、管理体の目視による管理の頻度を低くすることを目的としている。

そして、この目的を達成するために本発明は、流入口、および流出口を有する円筒形状の筐体と、前記筐体の内部に前記流入口から前記筐体内に吸い込んだ気流を前記流出口から前記筐体外に排出するファンとモータを備えた送風装置であって、前記筐体は、前記流出口から前記筐体内側へ突出した円筒形状の流出円筒と、前記流入口から吸込んだ気流に含まれる塵埃を前記筐体の側壁部において排出する塵埃排出口とを備え、前記ファンは、前記モータの中心から突出した回転軸に接続され、前記ファンの下流側で前記モータを前記筐体内に固定するモータ支持部材を有し、前記モータ支持部材は、前記筐体の中心軸側から前記筐体の側壁部に向けて放射状に延設した足部と前記足部に形成した旋回促進部とを有した送風装置であって、前記ファンは、タ―ボファンであり、前記ファンの遠心方向先端と前記筐体の側壁部との間には空間を設け、前記旋回促進部は、前記筐体の中心軸の方向へ進む気流が前記ファンの回転方向に広がるように前記足部の少なくとも一部を折り曲げて形成した傾斜面であり、これにより所期の目的を達成するものである。

本発明によれば、流入口、および流出口を有する円筒形状の筐体と、前記筐体の内部に前記流入口から前記筐体内に吸い込んだ気流を前記流出口から前記筐体外に排出するファンとモータを備えた送風装置であって、前記筐体は、前記流出口から前記筐体内側へ突出した円筒形状の流出円筒と、前記流入口から吸込んだ気流に含まれる塵埃を前記筐体の側壁部において排出する塵埃排出口とを備え、前記ファンは、前記モータの中心から突出した回転軸に接続され、前記ファンの下流側で前記モータを前記筐体内に固定するモータ支持部材を有し、前記モータ支持部材は、前記筐体の中心軸側から前記筐体の側壁部に向けて放射状に延設した足部と前記足部に形成した旋回促進部とを有した送風装置であって、前記ファンは、タ―ボファンであり、前記ファンの遠心方向先端と前記筐体の側壁部との間には空間を設け、前記旋回促進部は、前記筐体の中心軸の方向へ進む気流が前記ファンの回転方向に広がるように前記足部の少なくとも一部を折り曲げて形成した傾斜面としたことで、管理体の目視による管理の頻度を低くすることができるようになる。

すなわち、本発明では、ファンから吹き出して流出口まで到達するまでの気流の旋回回数が多くなり、筐体の中心軸から側壁部側へ移動する塵埃を多くすることができ、塵埃は、塵埃排出口から筐体外へ排出される。塵埃濃度が低下した空気を流出口より管理体へ向けて供給することができ、管理体が塵埃の影響を受けにくく、管理体の目視による管理の頻度を低くすることができるようになる。

本発明の実施の形態１の送風装置を設置した管理庫の図 同送風装置の斜視図 同送風装置の断面図 同モータ支持部材の斜視図 同送風装置の模式図

本発明の請求項１に係わる送風装置は、流入口、および流出口を有する円筒形状の筐体と、前記筐体の内部に前記流入口から前記筐体内に吸い込んだ気流を前記流出口から前記筐体外に排出するファンとモータを備えた送風装置であって、前記筐体は、前記流出口から前記筐体内側へ突出した円筒形状の流出円筒と、前記流入口から吸込んだ気流に含まれる塵埃を前記筐体の側壁部において排出する塵埃排出口とを備え、前記ファンは、前記モータの中心から突出した回転軸に接続され、前記ファンの下流側で前記モータを前記筐体内に固定するモータ支持部材を有し、前記モータ支持部材は、前記筐体の中心軸側から前記筐体の側壁部に向けて放射状に延設した足部と前記足部に形成した旋回促進部とを有した送風装置であって、前記ファンは、タ―ボファンであり、前記ファンの遠心方向先端と前記筐体の側壁部との間には空間を設け、前記旋回促進部は、前記筐体の中心軸の方向へ進む気流が前記ファンの回転方向に広がるように前記足部の少なくとも一部を折り曲げて形成した傾斜面としたものである。

これにより、ファンから吹き出して流出口まで到達するまでの気流の旋回回数が多くなり、筐体の中心軸から側壁部側へ移動する塵埃を多くすることができ、塵埃は、塵埃排出口から筐体外へ排出される。この時、ファンの下流側は陽圧となっているため、一部の気流は塵埃とともに塵埃排出口から流出する。塵埃の濃度が薄くなった大半の気流は流出口から筐体外へ送風される。つまり塵埃の濃度が濃い気流と塵埃の濃度が薄い気流に分離することの可能な送風装置であり、塵埃の濃度の薄い気流を管理体へ送風することで、管理体が塵埃の影響を受けにくく、管理体の目視による管理の頻度を低くすることができるようになる。

さらに、送風装置が塵埃を分離し、筐体外へ排出するため、従来塵埃を捕集するために使用していたフィルターが必要なくなり、フィルターの管理が不要となる。

また、本発明の請求項２に係わる送風装置は、前記流入口と前記ファンと前記モータと前記回転軸と前記流出口と前記流出円筒と前記モータ支持部材のこれら全てを前記筐体の中心軸上に配置したものである。

これにより、送風装置の流入口から流出口までの気流の流れがスムーズとなり、最小限の動力で送風を行うことができる。

また、本発明の請求項３に係わる送風装置は、前記ファンから発生する気流は、その下流側で前記筐体の中心軸の回りを旋回しながら軸方向へ進行する特徴を持ったものである。

これにより、旋回促進部に衝突する前から旋回流となっていることで、旋回促進部での気流の旋回流への変換を、少ない抵抗で行うことができる。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。

（実施の形態１）
図１において、箱型の管理ボックス１の内部には、携帯電話の基地局やサーバー等の電子器機である管理体２が収納されている。

この管理体２は、通電により発熱をともなうので、本実施の形態では、管理ボックス１外の空気を、換気給気口３部分から管理ボックス１内に導入し、前記管理体２を冷却し、それによって暖気となった空気を換気排気口４から管理ボックス１外に排出することで、前記管理体２の冷却を行うようにしている。

本実施の形態の特徴は、管理ボックス１の換気給気口３部分に送風装置５を設けたことである。

送風装置５は、まず、外気を塵埃濃度の高い空気と少ない空気に分離するものである。続いて、塵埃濃度の少ない空気を管理ボックス１内に送風し、前記管理体２を冷却し、それによって暖気となった空気を換気排気口４から管理ボックス１外に排出することで、前記管理体２の冷却を行うようにしている。また、塵埃濃度の高い空気は、送風装置５から直接、管理ボックス１外に排出するものである。

送風装置５は、図２に示す外観構造のように、円筒形状の筐体６と、該円筒形状の中心軸である筐体の中心軸７上の一方の面に流入口８、他方の面に流出口９を備え、筐体６内の流入口８側にファン１０を備えている。

図３は、送風装置５の断面図である。図３に示す円筒形状の筐体６の一方の面（図３の左側の面）は、外周部（図示せず）において、蓋をする構造となっており、前記一方の面の中心部（図示せず）において、開口する構造となっている。前記中心部（図示せず）が流入口８となっている。流入口８は、その端部に丸みを持たせたベルマウス構造とし、圧損を低減している。

ファン１０は、モータ１１から流入口８側に突出した回転軸１２に固定され、モータ１１が回転軸１２を回転させるとファン１０が回転する。

本実施の形態のファン１０は、遠心送風機に分類されるターボファンという形式である。ファン１０の遠心方向に気流が発生し、筐体６の側壁部１３により、流出口９側へ流れる気流を発生させることができる。この際、ファン１０が回転している影響により、気流は回転した旋回気流となる。

モータ１１は、ファン１０の下流側に配置しているが、ファン１０とモータ１１とを筐体の中心軸７上に配置するためにモータ支持部材１４を用いて筐体６とモータ１１を固定している。

図４に、流入口８側から見たモータ支持部材１４の外観を示す。

モータ支持部材１４は、中心部１５に備えたモータ１１の外径より大きなモータ支持部材の開口１６と、前記モータ支持部材の開口１６の周囲に備えた二つのネジ穴１７と、中心部１５から等間隔かつ放射状に備えた３つの足部１８と、足部１８の先端側に備えたネジ穴１９とを有している。

モータ支持部材の開口１６は、モータ１１を貫通させて、中心側の２個のネジ穴１７でモータ１１を固定できるものである。

ネジ穴１９は、足部１８の先端を筐体６へ固定するものである。

以上のモータ支持部材１４の構造により、ファン１０とモータ１１が筐体の中心軸７上に固定される。

また、足部１８の一部は折り曲げられている。折り曲げ方向は、気流の進行方向に対して角度を持った方向であり、ファン１０の回転方向に向かって広がるように角度を持って傾斜した旋回促進部２０を形成している。送風装置５の気流の進行方向とファン１０の回転方向は、ほぼ９０度の角度であるので、旋回促進部２０は、前記角度の範囲内で傾斜している。なお、旋回促進部２０は、足部１８全体を傾斜させて形成してもよい。

また、図３に示すように、筐体６の流入口８対して反対側となる面（図３の右側の面）は、外周部において、蓋をする構造となっており、中心部（図示せず）において、開口する構造となっている。前記中心部の開口が流出口９となっている。

流出口９には円筒形状の流出円筒２１を備えている。流出円筒２１は、流出面２２を中心にして、筐体６内側と筐体６外へ突出した構造となっている。なお、筐体６外への突出は他のダクトとの接続時などに使用するもので、他のダクトへ接続することがない場合は、筐体６外への突出はなくてもよい。

筐体６の側壁部１３に設けた開口は塵埃排出口２５で、本実施の形態では四角形状であり、流出面２２に隣接し、塵埃排出口２５の端部で流入口８側の端部Ｂ２３は、流出円筒２１の筐体６側の端部Ａ２４よりも、流出面２２側に配置されている。なお、塵埃排出口２５の形状は四角に限らず、丸や楕円、多角形でもよい。また本実施の形態では塵埃排出口２５の数は１つであるが、複数設けても良い。

送風装置５は、管理ボックス１外の空気を管理ボックス１内に供給することが第１の目的であるため、流入口８から筐体６内へ流入した空気のほとんどは流出口９から放出される。

流入口８から筐体６内へ流入した風量Ｑｉｎに対して、塵埃排出口２５から流出した風量Ｑｄｕｓｔの比を漏れ率Ｒとし、次式で表される。

Ｒ＝Ｑｄｕｓｔ／Ｑｉｎ×１００ ［％］ ・・・（式１）
漏れ率は、最大で５%程度に抑えたほうがよく、本実施の形態では、３％程度となるように塵埃排出口２５の開口面積を調整した。

次に、送風装置５の特徴である塵埃分離機能について説明する。

筐体６内で旋回流を発生させ、塵埃に加わった遠心力により、筐体６の側壁部１３側へ移動し、塵埃排出口２５から筐体６外へ排出する構造である。

送風装置５のファン１０は、ターボファンであり、ファン１０が回転することで、ファン１０の中心付近から空気を吸い込み、遠心方向へ空気を押し出す。これにより流入口８から空気が吸込まれ、筐体６内でファン１０の遠心方向に空気が流れる。ファン１０の遠心方向の先端２６と筐体６の側壁部１３との間には空間があり、該空間部分の流入口８側は流入面２７によって円筒形状の筐体６の一方が塞がれているため、ファン１０の遠心方向に吹き出した気流は、流入面２７から離れた側の流出口９側へ方向を変えて、筐体の中心軸７の軸方向へ進行する。この時の気流は、ファン１０の回転による影響を受けて、ファン１０の回転方向と同方向に旋回成分を持った状態で筐体の中心軸７の軸方向へ進行する。

図５は、送風装置５内部構造を模式的に表したもので、筐体６のみを断面図として、筐体６の中が見えるように表したものである。そして、太線でモータ支持部材１４の足部１８の断面を１つだけ表記している。白矢印で送風装置５へ流入・流出する気流を表し、塵埃排出口２５から出る気流は風量が流入風量の５%以下と少ないので細い黒矢印で示している。ファン１０の回転方向を回転軸１２部分に示した矢印で表しており、この回転方向によって、筐体６の手前側半分の空間の気流は、右上方向を向いた速度ベクトルとなる。この速度ベクトルは、筐体６の軸方向とそれと直角の方向（円周方向と呼ぶ）の速度成分に分解することができる。

円周方向の速度成分が大きいほど、塵埃に遠心力が強く働き、また流出口９から出て行くまでの旋回流の回転数が多くなることで、塵埃の旋回時間が長くなり、筐体６の側壁部１３側へ移動する塵埃が多くなる。

通常、モータ支持部材１４の足部１８は、筐体６内部の気流に対して抵抗となり、発生させる風量が減ってしまう。本実施の形態では、足部１８を折り曲げ、筐体６の軸方向から見て斜めにしたことで、気流に対して単なる抵抗となるのではなく、より確実な旋回流を促進することができる。つまり、足部１８の旋回促進部２０は、円周方向の速度成分が増すように傾斜させているので、塵埃に遠心力を強く働かせることができる。また、ファン１０から吹出して流出口９まで到達するまでの気流の旋回回数が多くなることで、塵埃の旋回時間が長くなり、筐体の中心軸７側から側壁部１３側へ移動する塵埃が多くなる。なお、本実施の形態では、旋回促進部２０は放射状に３つを備えているが、数が多いほど確実に気流の旋回を促進することができる。

モータ１１を支える上で、どうしても気流中に配置することになってしまうモータ支持部材１４の足部１８を、旋回流を促進する構造としたので、送風装置５の塵埃分離性能はより向上したものとなる。

さらに、塵埃分離性能を高めるため、流出口９から筐体６の内部へ突出するように流出円筒２１を設けている。単に流出面２２の中央に開口があるだけでは、流出面２２に衝突した塵埃が流出面２２を中心側へ移動する気流が存在するため、その気流に沿って、塵埃が流出口９から送風路の下流側へ流出してしまうことがある。これを抑制するために、流出円筒２１によって障壁を設けることで、塵埃が流出面２２上を中心側へ移動しても、流出円筒２１に衝突し、流出口９から流れ出るのを抑制することができる。

送風装置５は、旋回流によって流入気流に含まれる塵埃に遠心力を加え、筐体６の側壁部１３側に塵埃を分離することで、筐体の中心軸７側の塵埃の少ない空気を送風装置５の送風路の下流側へ送ることができる。分離された塵埃は、流入口８の外側と同じ空間に排出することが可能となり、送風装置５の送風路の下流側が塵埃によって汚れることを抑制することができる。

つまり、図１に示すように、管理ボックス１外の空気に塵埃が含まれていても、送風装置５によって、外気に含まれる塵埃を分離でき、塵埃の濃度を低下させた空気を管理ボックス１内へ取り込むことができ、管理体２から発生した熱を換気排気口４から出すことができ、管理体２を冷却することができる。

従来は、換気給気口３部にフィルターを設置して塵埃を除去していたが、フィルターは徐々に目詰まりを起こしていくため、換気風量が低下することが課題であり、フィルターの交換が定期的に必要であったが、送風装置５を用いると、分離した塵埃は管理ボックス１外に排出することができるため、塵埃は送風装置５内に溜まることがなく、原理的に目詰まりを起こすことがない。つまり、換気風量の低下がなく、フィルターの定期的な交換も不要となる。よって、管理体２の目視による管理の頻度を低くすることができるようになる。

以上のように本発明は、送風機によって供給された本体ケース外の空気から塵埃を、塵埃旋回分離手段によって分離し、その後、塵埃の除去された空気を管理体の内へ取り込む構成としたので、管理体が外気に含まれる塵埃の影響を受けにくく、管理体の目視による管理の頻度を低くすることができる。

１ 管理ボックス
２ 管理体
３ 換気給気口
４ 換気排気口
５ 送風装置
６ 筐体
７ 筐体の中心軸
８ 流入口
９ 流出口
１０ ファン
１１ モータ
１２ 回転軸
１３ 側壁部
１４ モータ支持部材
１５ 中心部
１６ モータ支持部材の開口
１７ ネジ穴
１８ 足部
１９ ネジ穴
２０ 旋回促進部
２１ 流出円筒
２２ 流出面
２３ 端部Ｂ
２４ 端部Ａ
２５ 塵埃排出口
２６ 遠心方向の先端
２７ 流入面

Claims (3)

1. 流入口、および流出口を有する円筒形状の筐体と、前記筐体の内部に前記流入口から前記筐体内に吸い込んだ気流を前記流出口から前記筐体外に排出するファンとモータを備えた送風装置であって、前記筐体は、前記流出口から前記筐体内側へ突出した円筒形状の流出円筒と、前記流入口から吸込んだ気流に含まれる塵埃を前記筐体の側壁部において排出する塵埃排出口とを備え、前記ファンは、前記モータの中心から突出した回転軸に接続され、前記ファンの下流側で前記モータを前記筐体内に固定するモータ支持部材を有し、前記モータ支持部材は、前記筐体の中心軸側から前記筐体の側壁部に向けて放射状に延設した足部と前記足部に形成した旋回促進部とを有した送風装置であって、前記ファンは、タ―ボファンであり、前記ファンの遠心方向先端と前記筐体の側壁部との間には空間を設け、前記旋回促進部は、前記筐体の中心軸の方向へ進む気流が前記ファンの回転方向に広がるように前記足部の少なくとも一部を折り曲げて形成した傾斜面である送風装置。
2. 前記流入口と前記ファンと前記モータと前記回転軸と前記流出口と前記流出円筒と前記モータ支持部材のこれら全てを前記筐体の中心軸上に配置した請求項１記載の送風装置。
3. 前記ファンから発生する気流は、その下流側で前記筐体の中心軸の回りを旋回しながら軸方向へ進行する特徴を持った請求項１または２いずれか一つに記載の送風装置。