JPH11324995A - 送風装置 - Google Patents
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- JPH11324995A JPH11324995A JP10130894A JP13089498A JPH11324995A JP H11324995 A JPH11324995 A JP H11324995A JP 10130894 A JP10130894 A JP 10130894A JP 13089498 A JP13089498 A JP 13089498A JP H11324995 A JPH11324995 A JP H11324995A
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- F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
- F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
- F04D29/00—Details, component parts, or accessories
- F04D29/40—Casings; Connections of working fluid
- F04D29/52—Casings; Connections of working fluid for axial pumps
- F04D29/54—Fluid-guiding means, e.g. diffusers
- F04D29/541—Specially adapted for elastic fluid pumps
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
- F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
- F04D19/00—Axial-flow pumps
- F04D19/002—Axial flow fans
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
- F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
- F04D25/00—Pumping installations or systems
- F04D25/02—Units comprising pumps and their driving means
- F04D25/06—Units comprising pumps and their driving means the pump being electrically driven
- F04D25/0606—Units comprising pumps and their driving means the pump being electrically driven the electric motor being specially adapted for integration in the pump
- F04D25/0613—Units comprising pumps and their driving means the pump being electrically driven the electric motor being specially adapted for integration in the pump the electric motor being of the inside-out type, i.e. the rotor is arranged radially outside a central stator
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
- F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
- F04D29/00—Details, component parts, or accessories
- F04D29/40—Casings; Connections of working fluid
- F04D29/52—Casings; Connections of working fluid for axial pumps
- F04D29/522—Casings; Connections of working fluid for axial pumps especially adapted for elastic fluid pumps
- F04D29/526—Details of the casing section radially opposing blade tips
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- Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
- Y10S—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10S415/00—Rotary kinetic fluid motors or pumps
- Y10S415/914—Device to control boundary layer
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 送風装置のエネルギー効率を向上することを
目的とする。 【解決手段】 環状壁に設けたスリットから内部へ空気
を吸い込む送風装置において、最大風量のうち２０〜４
０％の風量を静圧ゼロの状態においてスリットから吸い
込むようにスリット６の幅ｗ及び本数を設定したことを
特徴とする。この構成により、スリットから流入した空
気流による、ファン失速の抑制効果と、スリットで発生
する空気の粘性によるエネルギー損失をバランスさせ、
送風装置の効率を向上させることができる。
目的とする。 【解決手段】 環状壁に設けたスリットから内部へ空気
を吸い込む送風装置において、最大風量のうち２０〜４
０％の風量を静圧ゼロの状態においてスリットから吸い
込むようにスリット６の幅ｗ及び本数を設定したことを
特徴とする。この構成により、スリットから流入した空
気流による、ファン失速の抑制効果と、スリットで発生
する空気の粘性によるエネルギー損失をバランスさせ、
送風装置の効率を向上させることができる。
Description
【０００１】
【発明に属する技術分野】本発明は送風装置に関するも
のである。
のである。
【０００２】
【従来の技術】近年、機器の小形化と電子化により、電
気回路の高密度実装が盛んに使用されるようになってき
た。これに伴い電子機器の発熱密度も増加するため、機
器冷却用に送風装置が使用されている。
気回路の高密度実装が盛んに使用されるようになってき
た。これに伴い電子機器の発熱密度も増加するため、機
器冷却用に送風装置が使用されている。
【０００３】従来の送風装置は図９に示すように、軸流
ファン１の翼先端から間隔をあけて環状壁２が形成され
ており、モータ部３に通電した送風状態では、軸流ファ
ン１が軸４を中心に回転し、吸引側から吐出側に向かう
空気流５が発生する。
ファン１の翼先端から間隔をあけて環状壁２が形成され
ており、モータ部３に通電した送風状態では、軸流ファ
ン１が軸４を中心に回転し、吸引側から吐出側に向かう
空気流５が発生する。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
送風状態においては、翼先端の背圧側において空気流の
速度が速くなり、これが圧力エネルギーに変換される翼
後縁側に翼間二次流れの影響による低エネルギー領域が
発生する。この部分は損失も大きく流れの剥離が生じ易
く、空気流がブレード面より離脱してしまい、その離脱
領域には渦発生が起き、これにより乱流騒音を増加さ
せ、騒音レベルならびに風量−静圧特性の悪化を招く問
題がある。
送風状態においては、翼先端の背圧側において空気流の
速度が速くなり、これが圧力エネルギーに変換される翼
後縁側に翼間二次流れの影響による低エネルギー領域が
発生する。この部分は損失も大きく流れの剥離が生じ易
く、空気流がブレード面より離脱してしまい、その離脱
領域には渦発生が起き、これにより乱流騒音を増加さ
せ、騒音レベルならびに風量−静圧特性の悪化を招く問
題がある。
【０００５】この現象は、特に吐出流側に流動抵抗（シ
ステムインピーダンス）がかかった場合、翼先端の漏れ
渦の発生が大きくなり、ファンとして失速状態を呈する
状態に陥る場合に頻繁に見られる。
ステムインピーダンス）がかかった場合、翼先端の漏れ
渦の発生が大きくなり、ファンとして失速状態を呈する
状態に陥る場合に頻繁に見られる。
【０００６】この問題に対しては、本発明と同一出願人
の先願（特開平１０−１８９９５号公報）に記載の送風
装置にように、送風状態において環状壁に設けたスリッ
トから環状壁の内部へ空気を吸い込み、これにより翼先
端漏れ渦および旋回失速が生じることを抑制することに
よって風量−静圧特性の向上と、静音化を図る方法が記
載されている。
の先願（特開平１０−１８９９５号公報）に記載の送風
装置にように、送風状態において環状壁に設けたスリッ
トから環状壁の内部へ空気を吸い込み、これにより翼先
端漏れ渦および旋回失速が生じることを抑制することに
よって風量−静圧特性の向上と、静音化を図る方法が記
載されている。
【０００７】図１０（ａ）〜（ｃ）は特開平１０−１８
９９５号公報に記載の送風装置を示している。この送風
装置は、軸流ファン１の周囲を取り巻く環状壁２にスリ
ット６が形成されている。具体的には、環状板７1，
７2，７3，７4，７5がその間にスペーサ８を挟んで積層
されており、環状板７1〜７5のうちの隣接する環状板と
の間にそれぞれスリット６が形成されている。
９９５号公報に記載の送風装置を示している。この送風
装置は、軸流ファン１の周囲を取り巻く環状壁２にスリ
ット６が形成されている。具体的には、環状板７1，
７2，７3，７4，７5がその間にスペーサ８を挟んで積層
されており、環状板７1〜７5のうちの隣接する環状板と
の間にそれぞれスリット６が形成されている。
【０００８】図１１はこの送風装置の同一の回転数での
特性を示したものである。環状壁２の外周から空気を流
入させたスリット付き送風装置は、同一のサイズの従来
型（スリットなし）送風装置と比較して、高圧時の風量
および騒音などには優れるものの、低圧時の風量が若干
低く、またファンを同一の回転数で駆動する際の仕事率
（駆動トルクに回転数を乗した値、以下ファン駆動力と
称する）が高いため、ファン静圧効率がかえって劣る場
合があるという問題点を有している。
特性を示したものである。環状壁２の外周から空気を流
入させたスリット付き送風装置は、同一のサイズの従来
型（スリットなし）送風装置と比較して、高圧時の風量
および騒音などには優れるものの、低圧時の風量が若干
低く、またファンを同一の回転数で駆動する際の仕事率
（駆動トルクに回転数を乗した値、以下ファン駆動力と
称する）が高いため、ファン静圧効率がかえって劣る場
合があるという問題点を有している。
【０００９】本発明は静音化を達成するとともに、送風
装置のエネルギー効率の向上を実現することを目的とす
る。
装置のエネルギー効率の向上を実現することを目的とす
る。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本発明の送風装置は、環
状壁にスリットを形成し、ファンの回転に伴って前記ス
リットから空気を環状壁の内周部に吸い込む送風装置に
おいて、スリットの幅及び本数を適切に設定して、静音
化と送風装置のエネルギー効率の向上を実現したもので
ある。
状壁にスリットを形成し、ファンの回転に伴って前記ス
リットから空気を環状壁の内周部に吸い込む送風装置に
おいて、スリットの幅及び本数を適切に設定して、静音
化と送風装置のエネルギー効率の向上を実現したもので
ある。
【００１１】この本発明によると、送風装置の効率を高
めることができ、機器の消費エネルギーの低減、又は冷
却能力の向上などを実現することができる。
めることができ、機器の消費エネルギーの低減、又は冷
却能力の向上などを実現することができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】本発明の請求項１に記載の送風装
置は、ファンの翼先端から間隔をあけて環状壁を形成
し、前記環状壁には前記の翼先端と対向する部分に環状
壁の内周部と外周部を連通するスリットを形成し、ファ
ンの回転に伴って前記スリットから空気を環状壁の内周
部に吸い込む送風装置であって、最大風量のうち２０〜
４０％の風量を静圧ゼロの状態において前記スリットか
ら吸い込むように前記スリットの幅および本数を設定し
たことを特徴とする。
置は、ファンの翼先端から間隔をあけて環状壁を形成
し、前記環状壁には前記の翼先端と対向する部分に環状
壁の内周部と外周部を連通するスリットを形成し、ファ
ンの回転に伴って前記スリットから空気を環状壁の内周
部に吸い込む送風装置であって、最大風量のうち２０〜
４０％の風量を静圧ゼロの状態において前記スリットか
ら吸い込むように前記スリットの幅および本数を設定し
たことを特徴とする。
【００１３】本発明の請求項２に記載の送風装置は、請
求項１において、空気の粘度をη、環状壁内径をＤ、ス
リットの半径方向長さをＬ、スリットの隙間の幅をｗ、
スリットの本数をｎ、送風装置最大静圧をＰmax、送風
装置最大風量をＱmaxとした場合に
求項１において、空気の粘度をη、環状壁内径をＤ、ス
リットの半径方向長さをＬ、スリットの隙間の幅をｗ、
スリットの本数をｎ、送風装置最大静圧をＰmax、送風
装置最大風量をＱmaxとした場合に
【００１４】
【数３】
【００１５】の条件を満足するように、スリットの幅及
び本数を設定したことを特徴とする。本発明の請求項３
に記載の送風装置は、請求項１において、空気の粘度を
η、環状壁内径をＤ、スリットの半径方向長さをＬ、前
記スリットの内周からの距離ｌでのスリットの隙間の幅
をｗ(l)、スリットの本数をｎ、送風装置最大静圧をＰm
ax、送風装置最大風量をＱmaxとした場合に
び本数を設定したことを特徴とする。本発明の請求項３
に記載の送風装置は、請求項１において、空気の粘度を
η、環状壁内径をＤ、スリットの半径方向長さをＬ、前
記スリットの内周からの距離ｌでのスリットの隙間の幅
をｗ(l)、スリットの本数をｎ、送風装置最大静圧をＰm
ax、送風装置最大風量をＱmaxとした場合に
【００１６】
【数４】
【００１７】の条件を満足するように、スリットの幅及
び本数を設定したことを特徴とする。以下、本発明の実
施の形態を図１〜図８に基づいて説明する。図１の
（ａ）（ｂ）（ｃ）は本発明の対象となるスリット付き
送風装置を示す。
び本数を設定したことを特徴とする。以下、本発明の実
施の形態を図１〜図８に基づいて説明する。図１の
（ａ）（ｂ）（ｃ）は本発明の対象となるスリット付き
送風装置を示す。
【００１８】図１の（ｃ）に示すように、環状壁２には
軸流ファン１の翼先端と対向する部分に内周部と外周部
を連通するスリット６が形成されている。また、各スリ
ット６の隙間の幅ｗは各部環状壁２の半径方向長さをＬ
として
軸流ファン１の翼先端と対向する部分に内周部と外周部
を連通するスリット６が形成されている。また、各スリ
ット６の隙間の幅ｗは各部環状壁２の半径方向長さをＬ
として
【００１９】
【数５】
【００２０】の条件を満足するように、各部スリット６
の隙間の幅ｗを、各部環状壁２の半径方向長さＬに合わ
せて連続的に変化させ、各部の流入抵抗が全周にわたっ
てほぼ等しくなるようにしている。
の隙間の幅ｗを、各部環状壁２の半径方向長さＬに合わ
せて連続的に変化させ、各部の流入抵抗が全周にわたっ
てほぼ等しくなるようにしている。
【００２１】軸流ファン１が回転駆動されることによっ
て、翼先端背圧側には負の圧力が発生し、環状壁内外周
の気圧差により、各スリットから環状壁内側に向って空
気流５の流れ込みが発生する。スリット６の隙間の幅ｗ
を適切な値に設定することにより、各スリット６から流
れ込む空気流は層流となり、翼先端において正圧側から
背圧側に流れる漏れ渦７が抑制され、背圧面での空気流
の剥離が無くなり、風量−静圧特性の向上、ならびに騒
音低減の効果がある。
て、翼先端背圧側には負の圧力が発生し、環状壁内外周
の気圧差により、各スリットから環状壁内側に向って空
気流５の流れ込みが発生する。スリット６の隙間の幅ｗ
を適切な値に設定することにより、各スリット６から流
れ込む空気流は層流となり、翼先端において正圧側から
背圧側に流れる漏れ渦７が抑制され、背圧面での空気流
の剥離が無くなり、風量−静圧特性の向上、ならびに騒
音低減の効果がある。
【００２２】しかしながら、上記のように環状壁外周か
ら空気を吸い込む送風装置は、静圧が高い高負荷時に
は、従来品に比べて大幅な特性改善効果が得られるもの
の、静圧が低い時には逆に風量が低下し、ファン静圧効
率も低下する傾向がある。
ら空気を吸い込む送風装置は、静圧が高い高負荷時に
は、従来品に比べて大幅な特性改善効果が得られるもの
の、静圧が低い時には逆に風量が低下し、ファン静圧効
率も低下する傾向がある。
【００２３】本発明は、この原因としてスリット部で発
生する空気流の粘性損失に着目し、この部分で発生する
粘性損失を理論的に解明し、種々の実験により送風装置
の効率を高めるための条件を導き出したものである。
生する空気流の粘性損失に着目し、この部分で発生する
粘性損失を理論的に解明し、種々の実験により送風装置
の効率を高めるための条件を導き出したものである。
【００２４】ここで、スリット部で発生する粘性損失に
ついて図２を用いて説明する。図２はスリット部の空気
の流れを示している。スリットの幅ｗは環状壁２の半径
方向長さＬに比較して十分狭いものとして、空気の慣性
力と体積力、及びスリット出入り口での空気流の乱れを
無視して考えると、ファンの回転に伴い環状壁内外周に
Δｐの気圧差が生じた場合、スリット内の空気流の速度
ｖの分布は、図２のように放物線状の分布を示す。
ついて図２を用いて説明する。図２はスリット部の空気
の流れを示している。スリットの幅ｗは環状壁２の半径
方向長さＬに比較して十分狭いものとして、空気の慣性
力と体積力、及びスリット出入り口での空気流の乱れを
無視して考えると、ファンの回転に伴い環状壁内外周に
Δｐの気圧差が生じた場合、スリット内の空気流の速度
ｖの分布は、図２のように放物線状の分布を示す。
【００２５】ここで空気流の速度ｖは、スリットの半径
方向長さをＬ、空気の粘度をηとして
方向長さをＬ、空気の粘度をηとして
【００２６】
【数６】
【００２７】と表わせる。この式を積分して単位スリッ
トから単位時間あたりに流入する空気の流量ｑｓは
トから単位時間あたりに流入する空気の流量ｑｓは
【００２８】
【数７】
【００２９】と表わせる。ここで、Δｐ、ｗ3／Ｌ、η
が一定とすると、各部のスリットで同じ流量の空気が流
入していると考えられるので、環状壁の内径をＤ、スリ
ットの本数をｎ本とした場合は、単位時間あたりに流入
する空気の総流量Ｑｓは
が一定とすると、各部のスリットで同じ流量の空気が流
入していると考えられるので、環状壁の内径をＤ、スリ
ットの本数をｎ本とした場合は、単位時間あたりに流入
する空気の総流量Ｑｓは
【００３０】
【数８】
【００３１】と表わせる。従ってΔｐ、ηが等しいと考
えると、単位時間あたりに流入する空気の流量Ｑｓはｗ
3／Ｌ及びスリットの本数をｎに比例する。このときス
リット内で単位時間あたりに消費される粘性によるエネ
ルギ損失ＷrossはΔｐ・Ｑｓであるので
えると、単位時間あたりに流入する空気の流量Ｑｓはｗ
3／Ｌ及びスリットの本数をｎに比例する。このときス
リット内で単位時間あたりに消費される粘性によるエネ
ルギ損失ＷrossはΔｐ・Ｑｓであるので
【００３２】
【数９】
【００３３】となる。つまり、環状壁内外周の気圧差Δ
ｐは一定と考えた場合、スリット部で発生する粘性損失
Ｗrossは、スリットから流入する空気の流入量Ｑｓに比
例し、このスリットから流入する空気の流入量Ｑｓはｗ
3／Ｌ及びスリットの本数をｎに比例して大きくなる。
ｐは一定と考えた場合、スリット部で発生する粘性損失
Ｗrossは、スリットから流入する空気の流入量Ｑｓに比
例し、このスリットから流入する空気の流入量Ｑｓはｗ
3／Ｌ及びスリットの本数をｎに比例して大きくなる。
【００３４】また式（５）は式（４）よりΔｐを消去し
て
て
【００３５】
【数１０】
【００３６】とも表わすことができ、スリット周辺の空
気の流速を測定する等の方法によりスリットに流入する
空気の流量Ｑｓを求めれば、この式を用いて実際の送風
装置のスリット内で消費される粘性によるエネルギ損失
Ｗrossを簡易的に計算することも可能である。
気の流速を測定する等の方法によりスリットに流入する
空気の流量Ｑｓを求めれば、この式を用いて実際の送風
装置のスリット内で消費される粘性によるエネルギ損失
Ｗrossを簡易的に計算することも可能である。
【００３７】なお、上記の説明では、環状壁内外周の気
圧差Δｐは一定と考えたが、実際上は環状壁内外周の気
圧差Δｐはスリットに流入する空気の流量Ｑｓにより若
干変化する。またスリット出入口での圧力損失の影響な
どもあり、スリットで消費されるエネルギ損失は上記計
算値より若干大きくなるが、ｗ3／Ｌ及びスリットの本
数ｎをできる限り小さく抑え、スリットから流入する空
気の流入量Ｑｓを少なくすることにより、スリットで消
費される粘性によるエネルギ損失Ｗrossは確実に低減さ
れる。
圧差Δｐは一定と考えたが、実際上は環状壁内外周の気
圧差Δｐはスリットに流入する空気の流量Ｑｓにより若
干変化する。またスリット出入口での圧力損失の影響な
どもあり、スリットで消費されるエネルギ損失は上記計
算値より若干大きくなるが、ｗ3／Ｌ及びスリットの本
数ｎをできる限り小さく抑え、スリットから流入する空
気の流入量Ｑｓを少なくすることにより、スリットで消
費される粘性によるエネルギ損失Ｗrossは確実に低減さ
れる。
【００３８】しかしながら、スリットの幅ｗ及びスリッ
トの本数ｎを小さくしすぎると、最初に示したような、
環状壁外周から空気を吸い込む送風装置の最大の特徴で
あるファン失速の抑制効果が失われるため、実際にはフ
ァン失速の抑制と粘性によるエネルギー損失の低減は相
反した特性である。
トの本数ｎを小さくしすぎると、最初に示したような、
環状壁外周から空気を吸い込む送風装置の最大の特徴で
あるファン失速の抑制効果が失われるため、実際にはフ
ァン失速の抑制と粘性によるエネルギー損失の低減は相
反した特性である。
【００３９】そこで本発明では、上記の失速の抑制とエ
ネルギー損失の低減という２つの特性がバランスする最
適ポイントを探すため、現在量産されている送風装置を
ベースとして、スリットの幅ｗ及びスリットの本数ｎを
変化させた図３（ａ）〜（ｅ）に示すNo.１〜No.５の５
台の送風装置を試作し、その特性の評価を行った。図３
（ｆ）はスリットなしの従来品を示す。外形サイズはい
ずれも６０ｍｍ×６０ｍｍ×２５．５ｍｍである。
ネルギー損失の低減という２つの特性がバランスする最
適ポイントを探すため、現在量産されている送風装置を
ベースとして、スリットの幅ｗ及びスリットの本数ｎを
変化させた図３（ａ）〜（ｅ）に示すNo.１〜No.５の５
台の送風装置を試作し、その特性の評価を行った。図３
（ｆ）はスリットなしの従来品を示す。外形サイズはい
ずれも６０ｍｍ×６０ｍｍ×２５．５ｍｍである。
【００４０】これらの送風装置は、それぞれスリットの
幅ｗ及び本数ｎを変えることにより、前記スリットから
流入する空気の流量Ｑｓを調整し、静圧ゼロの状態にお
いて、最大風量に対して、それぞれ約２７．０％、２
９．５％、３５．５％、４１．７％、４８．５％の割合
の風量をスリットから吸い込むように設定している。
幅ｗ及び本数ｎを変えることにより、前記スリットから
流入する空気の流量Ｑｓを調整し、静圧ゼロの状態にお
いて、最大風量に対して、それぞれ約２７．０％、２
９．５％、３５．５％、４１．７％、４８．５％の割合
の風量をスリットから吸い込むように設定している。
【００４１】それぞれの送風装置のスリット幅ｗ及び本
数ｎ、スリットから流入する空気の流入量Ｑｓは図４に
示す表のとおりである。図５〜図７は、これらの送風装
置を同一の回転数で駆動した場合の特性を示している。
数ｎ、スリットから流入する空気の流入量Ｑｓは図４に
示す表のとおりである。図５〜図７は、これらの送風装
置を同一の回転数で駆動した場合の特性を示している。
【００４２】図５は、これらの送風装置の風量−静圧特
性である。図５に示したとおり、それぞれの送風装置は
最大風量はほぼ等しく、最大静圧付近の風量が、スリッ
トから流入する空気の流量Ｑｓを小さくするにしたがっ
て減少する傾向にある。
性である。図５に示したとおり、それぞれの送風装置は
最大風量はほぼ等しく、最大静圧付近の風量が、スリッ
トから流入する空気の流量Ｑｓを小さくするにしたがっ
て減少する傾向にある。
【００４３】これは静圧が高い状態ほど、翼の抑え角が
大きくなりファン失速を生じ易いため、スリットから流
入する空気の流量Ｑｓを小さくするにしたがって、ファ
ン失速の抑制効果が薄れるためである。
大きくなりファン失速を生じ易いため、スリットから流
入する空気の流量Ｑｓを小さくするにしたがって、ファ
ン失速の抑制効果が薄れるためである。
【００４４】図６は、これらの送風装置の風量−ファン
駆動力特性である。図６に示したとおり、風量−ファン
駆動力特性は風量によらずほぼ一定で、スリットから流
入する空気の流量Ｑｓを小さくするほど低くなる傾向が
ある。これは、スリットから流入する空気の流量Ｑｓを
小さくした送風装置は、スリットで発生する粘性による
エネルギ損失Ｗrossが小さいため、同一の回転数でのフ
ァン駆動力が小さくなったものである。
駆動力特性である。図６に示したとおり、風量−ファン
駆動力特性は風量によらずほぼ一定で、スリットから流
入する空気の流量Ｑｓを小さくするほど低くなる傾向が
ある。これは、スリットから流入する空気の流量Ｑｓを
小さくした送風装置は、スリットで発生する粘性による
エネルギ損失Ｗrossが小さいため、同一の回転数でのフ
ァン駆動力が小さくなったものである。
【００４５】図７は、これらの送風装置の風量−ファン
静圧効率特性である。図７に示したとおり、風量−ファ
ン静圧効率曲線のピーク値、つまり最大効率はNo.３の
スリットから流入する空気の流量Ｑｓが最大風量に対し
て３５．５％の割合の場合が最大となった。
静圧効率特性である。図７に示したとおり、風量−ファ
ン静圧効率曲線のピーク値、つまり最大効率はNo.３の
スリットから流入する空気の流量Ｑｓが最大風量に対し
て３５．５％の割合の場合が最大となった。
【００４６】また、スリットから流入する空気の流量Ｑ
ｓを小さくするほど、最大効率の時の動作点が、低圧側
に移行する傾向がもあることも分かる。これは、スリッ
トから流入する空気の流量Ｑｓを小さくした送風装置
は、高圧時の風量−静圧特性が劣る分を、ファン駆動力
が少ない分で補っているためである。
ｓを小さくするほど、最大効率の時の動作点が、低圧側
に移行する傾向がもあることも分かる。これは、スリッ
トから流入する空気の流量Ｑｓを小さくした送風装置
は、高圧時の風量−静圧特性が劣る分を、ファン駆動力
が少ない分で補っているためである。
【００４７】図８はスリットから流入する空気の流量Ｑ
ｓの、最大風量に対する割合とファンの静圧効率の関係
を表わしたグラフである。図８に示したとおり、スリッ
トから流入する空気の流量Ｑｓの、最大風量に対する割
合が３５％の付近を頂点としてどちらに移動しても効率
が低下する傾向が確認できる。
ｓの、最大風量に対する割合とファンの静圧効率の関係
を表わしたグラフである。図８に示したとおり、スリッ
トから流入する空気の流量Ｑｓの、最大風量に対する割
合が３５％の付近を頂点としてどちらに移動しても効率
が低下する傾向が確認できる。
【００４８】ちなみに上記のうち最も効率が良いNo.３
に示すスリットから流入する空気の流量Ｑｓが最大風量
に対して３５．５％の割合の送風装置は、従来の環状壁
にスリットがない送風装置と比較して、約３０％もの効
率向上を実現している。
に示すスリットから流入する空気の流量Ｑｓが最大風量
に対して３５．５％の割合の送風装置は、従来の環状壁
にスリットがない送風装置と比較して、約３０％もの効
率向上を実現している。
【００４９】またこの時、同時に実験を行った外形４０
ｍｍ×４０ｍｍ×２０ｍｍ〜１２０ｍｍ×１２０ｍｍ×
３８ｍｍの各種サイズの送風装置においても、同様にス
リットから流入する空気の流量を変化させると、静圧効
率が最大となるポイントが図８に示すように存在し、総
合すると、実験した外形サイズのスリット付き送風装置
では、スリットから流入する空気の流量Ｑｓが最大風量
に対して２０〜４０％の割合の範囲内において効率を最
大にできることを確認した。
ｍｍ×４０ｍｍ×２０ｍｍ〜１２０ｍｍ×１２０ｍｍ×
３８ｍｍの各種サイズの送風装置においても、同様にス
リットから流入する空気の流量を変化させると、静圧効
率が最大となるポイントが図８に示すように存在し、総
合すると、実験した外形サイズのスリット付き送風装置
では、スリットから流入する空気の流量Ｑｓが最大風量
に対して２０〜４０％の割合の範囲内において効率を最
大にできることを確認した。
【００５０】従って、スリットから流入する空気流によ
るファン失速抑制効果と、スリットで発生する粘性損失
をバランスさせるためには、ファンの形状、送風装置の
大きさ等に関係なく、スリットから流入する空気の流量
Ｑｓが最大風量に対して２０〜４０％の割合にする必要
がある。
るファン失速抑制効果と、スリットで発生する粘性損失
をバランスさせるためには、ファンの形状、送風装置の
大きさ等に関係なく、スリットから流入する空気の流量
Ｑｓが最大風量に対して２０〜４０％の割合にする必要
がある。
【００５１】スリットで発生する粘性損失Ｗrossが小さ
くなるようにスリットから流入する空気の流量Ｑｓを小
さくし過ぎると、ファン失速が発生し、風量−静圧特性
が悪化し、負荷時の効率が極端に悪化してしまう。
くなるようにスリットから流入する空気の流量Ｑｓを小
さくし過ぎると、ファン失速が発生し、風量−静圧特性
が悪化し、負荷時の効率が極端に悪化してしまう。
【００５２】逆に、スリットから流入する空気の流量Ｑ
ｓを大きくすると、ファン失速は無くなるものの、スリ
ットで発生するの粘性損失Ｗrossが大きくなり、送風装
置の全体としての効率が悪化してしまう。
ｓを大きくすると、ファン失速は無くなるものの、スリ
ットで発生するの粘性損失Ｗrossが大きくなり、送風装
置の全体としての効率が悪化してしまう。
【００５３】ここで、スリットから流入する空気の流量
Ｑｓを最大風量に対して２０〜４０％の割合にする条件
について考える。一般的な軸流型送風装置では、環状壁
内外周の気圧差Δｐは、送風装置最大静圧Ｐmaxの３〜
５％程度となるので、スリットに流入する空気の流量Ｑ
ｓは式（４）より
Ｑｓを最大風量に対して２０〜４０％の割合にする条件
について考える。一般的な軸流型送風装置では、環状壁
内外周の気圧差Δｐは、送風装置最大静圧Ｐmaxの３〜
５％程度となるので、スリットに流入する空気の流量Ｑ
ｓは式（４）より
【００５４】
【数１１】
【００５５】という関係が成立する。このスリットから
流入する空気の流量Ｑｓが最大風量Ｑmaxに対して２０
〜４０％の割合にすれば良いので（つまり０．２Ｑmax
≦Ｑｓ≦０．４Ｑmax）、送風装置の最大風量をＱmaxと
すると
流入する空気の流量Ｑｓが最大風量Ｑmaxに対して２０
〜４０％の割合にすれば良いので（つまり０．２Ｑmax
≦Ｑｓ≦０．４Ｑmax）、送風装置の最大風量をＱmaxと
すると
【００５６】
【数１２】
【００５７】という関係が成立するように設定すること
により、ファン失速の抑制効果と、スリットで発生する
粘性損失をバランスさせ、同一サイズで最も効率の高い
送風装置が提供できる。
により、ファン失速の抑制効果と、スリットで発生する
粘性損失をバランスさせ、同一サイズで最も効率の高い
送風装置が提供できる。
【００５８】例えば外形９０ｍｍ×９０ｍｍ×２５．５
ｍｍの送風装置の場合、上式を用いて計算を行うと、環
状壁内径Ｄは８６ｍｍ（０．０８６ｍ）、環状壁の半径
方向長さＬは８ｍｍ（０．００８ｍ）、空気の粘度ηは
１８．２×１０-5Ｐａ・ｓ、送風装置最大静圧Ｐmaxは
４０Ｐａ、送風装置最大風量Ｑmaxは０．０２５ｍ3／ｓ
程度であるので、スリット本数ｎを４本とした場合は式
（８）に数値を代入して
ｍｍの送風装置の場合、上式を用いて計算を行うと、環
状壁内径Ｄは８６ｍｍ（０．０８６ｍ）、環状壁の半径
方向長さＬは８ｍｍ（０．００８ｍ）、空気の粘度ηは
１８．２×１０-5Ｐａ・ｓ、送風装置最大静圧Ｐmaxは
４０Ｐａ、送風装置最大風量Ｑmaxは０．０２５ｍ3／ｓ
程度であるので、スリット本数ｎを４本とした場合は式
（８）に数値を代入して
【００５９】
【数１３】
【００６０】と表せる。ｗについて整理して
【００６１】
【数１４】
【００６２】と表せる。つまりスリットの隙間の幅ｗは
１．５９ｍｍ〜２．３８ｍｍの間に設定する必要があ
る。また、この送風装置を機器に組み込んで使用した場
合、同一の送風条件においては送風装置の消費エネルギ
ーを最小限に抑え、機器全体の消費エネルギーの低減が
可能となる。また、送風装置の消費エネルギーを等しく
した場合は、送風装置の送風能力が向上し、機器の冷却
能力向上などの効果が得られることは言うまでもない。
１．５９ｍｍ〜２．３８ｍｍの間に設定する必要があ
る。また、この送風装置を機器に組み込んで使用した場
合、同一の送風条件においては送風装置の消費エネルギ
ーを最小限に抑え、機器全体の消費エネルギーの低減が
可能となる。また、送風装置の消費エネルギーを等しく
した場合は、送風装置の送風能力が向上し、機器の冷却
能力向上などの効果が得られることは言うまでもない。
【００６３】なお、上記のNo.１〜No.５のサンプルで
は、スリットの隙間の幅が半径方向に変化しない場合を
示しているが、本発明と同一出願人の先願（特願平９−
３５９５９３号）記載の送風装置のように、スリットの
隙間の幅を半径方向にも変化させて各部の流入抵抗が全
周にわたってほぼ等しくなるようにした場合は、計算は
若干複雑になるが上記の実施の形態と同様の計算を行
い、最終的には、環状壁の内周から外周までの空気の流
れ方向長さをＬ、前記スリットの内周からの距離ｌでの
スリットの隙間の幅をｗ(l)とした場合に、
は、スリットの隙間の幅が半径方向に変化しない場合を
示しているが、本発明と同一出願人の先願（特願平９−
３５９５９３号）記載の送風装置のように、スリットの
隙間の幅を半径方向にも変化させて各部の流入抵抗が全
周にわたってほぼ等しくなるようにした場合は、計算は
若干複雑になるが上記の実施の形態と同様の計算を行
い、最終的には、環状壁の内周から外周までの空気の流
れ方向長さをＬ、前記スリットの内周からの距離ｌでの
スリットの隙間の幅をｗ(l)とした場合に、
【００６４】
【数１５】
【００６５】という関係が成立するように設定すること
により、スリットから流入する空気の流量Ｑｓが最大風
量に対して２０〜４０％の割合になり、ファン失速の抑
制効果と、スリットで発生する粘性損失をバランスさ
せ、同一サイズで最も効率の高い送風装置が提供でき
る。
により、スリットから流入する空気の流量Ｑｓが最大風
量に対して２０〜４０％の割合になり、ファン失速の抑
制効果と、スリットで発生する粘性損失をバランスさ
せ、同一サイズで最も効率の高い送風装置が提供でき
る。
【００６６】
【発明の効果】以上のように本発明の構成によると、ス
リットから流入した空気流によるファン失速の抑制効果
と、スリットで発生する空気の粘性によるエネルギー損
失をバランスさせ、送風装置の効率を向上させることが
できる。
リットから流入した空気流によるファン失速の抑制効果
と、スリットで発生する空気の粘性によるエネルギー損
失をバランスさせ、送風装置の効率を向上させることが
できる。
【図１】本発明が対象とする軸流形送風装置の正面図と
側面図および断面図
側面図および断面図
【図２】スリット内の空気の流れを示した説明図
【図３】スリット付きサンプルとスリットなし従来品の
外観図
外観図
【図４】実験結果の比較表
【図５】サンプルとスリットなしの従来品の風量−静圧
特性図
特性図
【図６】サンプルとスリットなしの従来品の風量−ファ
ン駆動力特性図
ン駆動力特性図
【図７】サンプルとスリットなしの従来品の風量−ファ
ン静圧効率特性図
ン静圧効率特性図
【図８】スリットから流入する空気の流量Ｑｓの最大風
量に対する割合とファンの最大効率の関係を表わしたス
リット部粘性損失−最大効率特性図
量に対する割合とファンの最大効率の関係を表わしたス
リット部粘性損失−最大効率特性図
【図９】従来の軸流形送風装置の断面図
【図１０】スリット付き送風装置の正面図と側面図およ
び断面図
び断面図
【図１１】従来のスリット付き送風装置の送風装置の風
量−静圧特性図
量−静圧特性図
１ ファン ２ 環状壁 ３ モータ部 ４ 軸 ５ 空気流 ６ スリット ７1，７2，７3，７4，７5 環状板 ８ スペーサ ９ ファン回転方向
Claims (3)
- 【請求項１】 ファンの翼先端から間隔をあけて環状壁
を形成し、前記環状壁には前記の翼先端と対向する部分
に環状壁の内周部と外周部を連通するスリットを形成
し、ファンの回転に伴って前記スリットから空気を環状
壁の内周部に吸い込む送風装置であって、 最大風量のうち２０〜４０％の風量を静圧ゼロの状態に
おいて前記スリットから吸い込むように前記スリットの
幅および本数を設定した送風装置。 - 【請求項２】 空気の粘度をη、環状壁内径をＤ、スリ
ットの半径方向長さをＬ、スリットの隙間の幅をｗ、ス
リットの本数をｎ、送風装置最大静圧をＰmax、送風装
置最大風量をＱmaxとした場合に 【数１】 の条件を満足するように、スリットの幅及び本数を設定
した請求項１記載の送風装置。 - 【請求項３】 空気の粘度をη、環状壁内径をＤ、スリ
ットの半径方向長さをＬ、前記スリットの内周からの距
離ｌでのスリットの隙間の幅をｗ(l)、スリットの本数
をｎ、送風装置最大静圧をＰmax、送風装置最大風量を
Ｑmaxとした場合に 【数２】 の条件を満足するように、スリットの幅及び本数を設定
した請求項１記載の送風装置。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13089498A JP3188417B2 (ja) | 1998-05-14 | 1998-05-14 | 送風装置 |
| US09/311,357 US6183196B1 (en) | 1998-05-14 | 1999-05-13 | Blower |
| CNB991067177A CN1195161C (zh) | 1998-05-14 | 1999-05-14 | 送风装置及其缝隙形状决定方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13089498A JP3188417B2 (ja) | 1998-05-14 | 1998-05-14 | 送風装置 |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11324995A true JPH11324995A (ja) | 1999-11-26 |
| JP3188417B2 JP3188417B2 (ja) | 2001-07-16 |
Family
ID=15045210
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP13089498A Expired - Fee Related JP3188417B2 (ja) | 1998-05-14 | 1998-05-14 | 送風装置 |
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| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6183196B1 (ja) |
| JP (1) | JP3188417B2 (ja) |
| CN (1) | CN1195161C (ja) |
Cited By (3)
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| US8068339B2 (en) | 2007-04-17 | 2011-11-29 | Sony Corporation | Axial fan apparatus, housing, and electronic apparatus |
| KR20150146240A (ko) * | 2014-06-23 | 2015-12-31 | (주)테크윙 | 테스트핸들러 |
| KR20200045996A (ko) * | 2020-04-13 | 2020-05-06 | (주)테크윙 | 테스트핸들러 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6132171A (en) | 1997-06-10 | 2000-10-17 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Blower and method for molding housing thereof |
| US7630198B2 (en) * | 2006-03-08 | 2009-12-08 | Cray Inc. | Multi-stage air movers for cooling computer systems and for other uses |
| US6293753B1 (en) * | 2000-03-03 | 2001-09-25 | Motorola | Air moving apparatus and method of optimizing performance thereof |
| EP1408847B1 (en) * | 2001-07-26 | 2005-05-04 | Oregon Health Sciences University | Vessel closure member and delivery apparatus |
| TW592343U (en) * | 2002-04-30 | 2004-06-11 | Delta Electronics Inc | Improved cooling fan |
| TWI226410B (en) * | 2003-07-30 | 2005-01-11 | Sunonwealth Electr Mach Ind Co | Serial-connected heat dissipating fan module |
| US20060133037A1 (en) * | 2003-09-03 | 2006-06-22 | Sunonwealth Electric Machine Industry Co., Ltd. | Heat-dissipating module |
| TWI241382B (en) * | 2003-10-27 | 2005-10-11 | Sunonwealth Electr Mach Ind Co | Airflow guiding structure for a heat dissipating fan |
| US7314113B2 (en) * | 2004-09-14 | 2008-01-01 | Cray Inc. | Acoustic absorbers for use with computer cabinet fans and other cooling systems |
| EP1998108B1 (en) * | 2007-05-30 | 2015-04-29 | OSRAM GmbH | Cooling apparatus |
| CN101842600B (zh) | 2007-10-30 | 2012-08-08 | 日本电产株式会社 | 轴流风扇及其制造方法 |
| US20090154091A1 (en) | 2007-12-17 | 2009-06-18 | Yatskov Alexander I | Cooling systems and heat exchangers for cooling computer components |
| US8170724B2 (en) | 2008-02-11 | 2012-05-01 | Cray Inc. | Systems and associated methods for controllably cooling computer components |
| US7898799B2 (en) * | 2008-04-01 | 2011-03-01 | Cray Inc. | Airflow management apparatus for computer cabinets and associated methods |
| US7903403B2 (en) * | 2008-10-17 | 2011-03-08 | Cray Inc. | Airflow intake systems and associated methods for use with computer cabinets |
| US8081459B2 (en) * | 2008-10-17 | 2011-12-20 | Cray Inc. | Air conditioning systems for computer systems and associated methods |
| US8472181B2 (en) | 2010-04-20 | 2013-06-25 | Cray Inc. | Computer cabinets having progressive air velocity cooling systems and associated methods of manufacture and use |
| JP5668352B2 (ja) * | 2010-07-30 | 2015-02-12 | 日本電産株式会社 | 軸流ファン及びスライド金型 |
| US10400783B1 (en) * | 2015-07-01 | 2019-09-03 | Dometic Sweden Ab | Compact fan for a recreational vehicle |
| CN105570197A (zh) * | 2016-02-18 | 2016-05-11 | 太仓钰丰机械工程有限公司 | 一种带有风洞扇叶的硅油风扇离合器 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5292088A (en) * | 1989-10-10 | 1994-03-08 | Lemont Harold E | Propulsive thrust ring system |
| US5288203A (en) | 1992-10-23 | 1994-02-22 | Thomas Daniel L | Low profile fan body with heat transfer characteristics |
| US5393197A (en) | 1993-11-09 | 1995-02-28 | Lemont Aircraft Corporation | Propulsive thrust ring system |
| US5407324A (en) | 1993-12-30 | 1995-04-18 | Compaq Computer Corporation | Side-vented axial fan and associated fabrication methods |
| JP3188397B2 (ja) * | 1996-07-04 | 2001-07-16 | 松下電器産業株式会社 | 送風装置 |
-
1998
- 1998-05-14 JP JP13089498A patent/JP3188417B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
1999
- 1999-05-13 US US09/311,357 patent/US6183196B1/en not_active Expired - Fee Related
- 1999-05-14 CN CNB991067177A patent/CN1195161C/zh not_active Expired - Fee Related
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| KR20150146240A (ko) * | 2014-06-23 | 2015-12-31 | (주)테크윙 | 테스트핸들러 |
| KR20200045996A (ko) * | 2020-04-13 | 2020-05-06 | (주)테크윙 | 테스트핸들러 |
Also Published As
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|---|---|
| CN1195161C (zh) | 2005-03-30 |
| CN1236295A (zh) | 1999-11-24 |
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| US6183196B1 (en) | 2001-02-06 |
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