WO2008062835A1

WO2008062835A1 - Ventilateur axial agencé en série

Info

Publication number: WO2008062835A1
Application number: PCT/JP2007/072563
Authority: WO
Inventors: Motoi Jin
Original assignee: Nidec Servo Corporation
Priority date: 2006-11-22
Filing date: 2007-11-21
Publication date: 2008-05-29
Also published as: JPWO2008062835A1; US20090226299A1; JP5259416B2; CN101529099B; CN101529099A; US7942627B2

Description

明細書

直列配置軸流ファン

技術分野

[0001] 本発明は、冷却効果を高めるために 2つの軸流ファンが直列に配置される直列配置軸流ファンに関するものである。

背景技術

[0002] 従来より、パーソナルコンピュータやサーバ等の電子機器では、筐体内部の電子部品を冷却するための冷却ファンが設けられており、筐体内部の電子部品の高密度実装化に伴って冷却ファンの性能向上が要求されている。特に、サーバ等の比較的大型の電子機器では、静圧が高ぐかつ、風量が大きい冷却ファンが求められている。

[0003] 例えば、冷却ファンの静圧を高める方法として、 2つの軸流ファンを直列に配置する方法がある。また、冷却ファンの静圧を高める方法の 1つとして、特許文献 1では、 2 つのインペラが回転軸方向において直列に配置されている構成が開示されている。

[0004] 特許文献 1 :特許 3717803号公報

発明の開示

発明が解決しょうとする課題

[0005] 上述のような従来技術の直列配置軸流ファンでは、上流側ファンによって発生されるエアの流れが下流側ファンへ流入する際にエネルギ損失が生じるため、風量および静圧の値の低下が課題となって V、る。

[0006] 例えば、風量および静圧が同特性の 2つの軸流ファンを回転軸に沿って直列（つまり、 2つの軸流ファンがほぼ同軸上）に配置する直列配置軸流ファンでは、 1つの軸流ファンと比較して最大静圧（風量がゼロのときの静圧）が 2倍となることが期待される。しかし、実際には 1. 5倍程度の静圧に留まっており、上流側ファンと下流側ファンとの間に静翼を設けたファンであっても 1. 8倍程度の静圧に留まっていることが実験的に分かっている。

[0007] 従来技術の直列配置軸流ファンにお V、ては、上流側ファンと下流側ファンとが同一方向に回転している。この場合、上流側ファンから下流側ファンに向けて流れる空気の速度成分には、上流側ファンの回転方向と同一の方向の旋回成分が含まれている。このため、下流側ファンには、下流側ファンの回転方向と同一の方向の旋回成分を有する速度成分の空気が流入することになる。これにより、空気の流れに対する下流側ファンの相対回転速度が小さくなり、下流側が空気に対して十分に仕事をすることができない。上述した作用が静圧特性を十分に向上することができない要因の一つと考免られる。

[0008] また、特許文献 1に開示される直列配置軸流ファンにお V、ては、下流側ファンと上流側ファンの回転方向が異なっている。このため、下流側ファンと上流側ファンの回転方向が同一の方向になった場合において、上流側ファンが回転することで発生するエアの流れに対して下流側ファンが十分に仕事をすることが想定されてレ、なレ、。

[0009] 本発明は、上記課題に鑑みなされたものであり、直列配置軸流ファンの風量および静圧の特性を向上することを目的の一つとしている。

課題を解決するための手段

[0010] 上記目的を達成するため、本発明の請求項 1に記載の直列配置軸流ファンは、径方向外方に向けて伸びる、中心軸を中心として周方向に並んで配置された複数の第

1翼を有する第 1インペラと、前記中心軸を中心として前記第 1インペラを回転させる第 1モータ部と、第 1インペラに対して前記中心軸に沿って配置され、径方向外方に向けて伸びる、前記中心軸を中心として周方向に並んで配置された複数の第 2翼を有する第 2インペラと、前記中心軸を中心として前記第 2インペラを回転させる第 2モータ部と、前記第 1インペラと前記第 2インペラとの間に配置される整流装置と、前記第 1インペラおよび前記第 2インペラを囲み、エアが流れる流路を構成するハウジングと、を備え、第 1インペラの回転と、第 2インペラの回転とによって、ほぼ同じ方向のエアの流れが発生しており、前記整流装置は、複数の整流板を備えており、前記整流板のそれぞれは前記第 1インペラ側に位置する第 1エッジと前記第 2インペラ側に位置する第 2エッジを有しており、前記第 1エッジは前記第 2エッジに対して前記第 2 インペラの回転方向下流側に位置する部位を有することを特徴とする。

[0011] 本発明の請求項 11に記載の直列配置軸流ファンは、直列配置軸流ファンであって、径方向外方に向けて伸びる中心軸を中心として周方向に並んで配置された複数の第 1翼を有する第 1インペラと、前記中心軸を中心として前記第 1インペラを回転させる第 1モータ部と、第 1インペラに対して前記中心軸に沿って配置され、径方向外方に向けて伸びる前記中心軸を中心として周方向に並んで配置された複数の第 2翼を有する第 2インペラと、前記中心軸を中心として前記第 2インペラを回転させる第 2モータ部と、前記第 1インペラと前記第 2インペラとの間に配置される整流装置と、前記第 1インペラおよび前記第 2インペラを囲み、エアが流れる流路を構成するハウジングと、を備え、第 1インペラの回転と、第 2インペラの回転とによって、ほぼ同じ方向のエアの流れが発生しており、前記整流装置は、複数の整流板を備えており、前記複数の整流板によって前記第 1インペラが回転することによって発生されたエアの流れに前記第 2インペラの回転方向とは逆方向の流速成分が付与されることを特徴とする発明の効果

[0012] 本発明の直列配置軸流ファンにおいては、第 1インペラの回転によって発生された空気流に対して整流装置によって第 2インペラの回転方向上流側に向力、う旋回成分が付与される。このため、第 2インペラに向力て進入する空気流に対して第 2インぺラの相対回転速度力 S、大きくなる。これにより、空気流は第 2インペラによって十分にエネルギが与えられ、静圧エネルギが上昇される。よって、本発明の直列配置軸流フアンにぉレ、ては、高!/、静圧特性を発揮することができる。

図面の簡単な説明

[0013] [図 1]本発明の一実施の形態に係る直列配置軸流ファン 1を分解して示す斜視図である。

[図 2]本発明の一実施の形態に係る直列配置軸流ファン 1の中心軸を含む平面で切断した場合の縦断面図である。

[図 3]図 2における直列配置軸流ファン 1の第 1静翼 24と整流板 43とが組み合わされてレ、る部分 Aが示されて!/、る斜視図である。

[図 4]図 2における中心車 1を中心とする任意の半径を有する円筒面で切断した際の第 1翼 211と、第 1静翼 24と、整流板 43と、第 2翼 311と、第 2静翼 34の断面を示す断面図である。符号の説明

1 直列配置軸流ファニ

2 第 1軸流ファン

3 第 2軸流ファン

4 整流装置

21 第 1インペラ

31 第 2インペラ

41 ハウジング

42 ベース部

43 整流板

211 第 1翼

311 第 2翼

212, 312 ハブ

22, 32 モータ咅^

221 , 321 固定組立体

2211 : , 3211 ベース部

2212: , 3212 軸受保持部

2213_: , 2214 玉軸受

2215_: , 3215 電機子

2216, , 3216 回路基板

222, 322 ロータ部

2221 , 3221 ヨーク

2222, 3222 界麵磁石

J1 中心軸

発明を実施するための最良の形態

図 1は、本発明の一実施の形態に係る直列配置軸流ファン 1を分解して示す斜視図である。図 2は、この直列配置軸流ファン 1の中心軸を含む平面で切断した場合の縦断面図である。直列配置軸流ファン 1は、例えば、サーバ等の電子機器を空冷するための電動式冷却ファンとして用いられる。図 1および図 2に示されているように、直列配置軸流ファン 1は、図 1中の上側に配置される第 1軸流ファン 2、および、中心車 1に沿って第 1軸流ファン 2に接続されて図 1中の中段に配置される整流装置 4、および、中心車 1に沿って整流装置 4に接続されて図 1中の下側に配置される第 2 軸流ファン 3を備える。第 1軸流ファン 2および整流装置 4、第 2軸流ファン 3はビス（図示省略)等により互いに対して固定される。

[0016] 本実施の形態に係る直列配置軸流ファン 1は、図 2に示されている第 1軸流ファン 2 の第 1インペラ 21と第 2軸流ファン 3の第 2インペラ 31とが、中心車 1を中心として同一方向に回転することにより、図 2中の上側（すなわち、第 1軸流ファン 2側）からエアが取り込まれ、下側（すなわち、第 2軸流ファン 3側）へと送出されて中心車 1方向のエアの流れが発生する。詳細には、第 1軸流ファン 2の第 1インペラ 21と第 2軸流ファン 3の第 2インペラ 31とは、図 2中における上側から見て中心車 1を中心として時計回りに回転する。また、以下の説明において、「軸方向」とは回転軸に平行な方向であり、「径方向」とは回転軸に垂直な方向である。更に、中心 $ 1方向において、エアが取り込まれる側である図 2中の上側を「上側」もしくは「吸気側」と呼び、エアが排出される側である図 2中の下側を「下側」もしくは「排気側」と呼ぶ。ただし、中心車 1は必ずしも重力方向と一致する必要はない。

[0017] 第 1軸流ファン 2は、第 1インペラ 21と、第 1モータ部 22と、第 1ハウジング 23と、複数の第 1静翼 24と、を有している。第 1インペラ 21は、中心車 1を中心として径方向外方に向けて伸びる複数の第 1翼 211を有している。また、複数の第 1翼 211は、中心車 1を中心として周方向に等ピッチにて配置されている。本実施の形態では、第 1 翼 211の枚数は 5枚である。第 1モータ部 22は、中心車 1を中心として第 1インペラ 2 1を図 2中において上側から見て時計回りに回転させる。これにより、中心車 1方向のエアの流れ（すなわち、図 2中の上側から下側へと向力、うエアの流れ）が発生される。第 1ハウジング 23は、第 1インペラ 21の径方向外側を囲むことで第 1インペラ 21が中心車 1を中心に回転することで発生したエアの流れの流路を形成している。複数の第 1静翼 24は、第 1インペラ 21の下側（すなわち、第 1インペラ 21と整流装置 4との間）において第 1モータ部 22から中心車 1を中心として径方向外方に向けて伸びるとともに第 1ハウジング 23に接続されて第 1モータ部 22を支持している。本実施の形態では 17本であり、以下、 17本の第 1静翼 24をまとめて「第 1静翼群」と総称する場合もある。第 1軸流ファン 2では、第 1ハウジング 23の内側に第 1インペラ 21、第 1モータ部 22および第 1静翼群が配置される。本実施形態においては、後述する静翼の効果を有する支持リブのことを便宜的に静翼と呼ぶ。

[0018] なお、図 2では、図示の都合上、第 1翼 211および第 1静翼 24についてはそれぞれ、側方から見た概略形状を示している。また、後述する第 2軸流ファン 3の第 2翼 311 および第 2静翼 34についても、第 1翼 211および第 1静翼 24と同様に、それぞれを側方から見た概略形状を示して!/、る。

[0019] 図 2に示すように、第 1モータ部 22は、固定組立体 221、および、回転組立体であるロータ部 222を備え、ロータ部 222は、後述する軸受機構を介して中心車 1を中心に固定組立体 221に対して回転可能に支持される。

[0020] 固定組立体 221は、図 2中上側から見た平面視において中心車 1を中心とする略円盤状のベース部 2211を備えている。ベース部 2211は、複数の第 1静翼 24を介して第 1ハウジング 23の略円筒状の内周面に固定されて固定組立体 221の各部を保持する。ベース部 2211はアルミニウム製であり、同じくアルミニウム製の複数の第 1静翼 24および第 1ハウジング 23と共にアルミダイカストにより形成される。ただし、ベース部 2211、第 1静翼 24および第 1ハウジング 23に使用される材料および製造方法は、例えば、アルミニウムおよびアルミダイカストに限定されず、例えば、樹脂材料を用いた射出成形によって形成して良!/、。

[0021] 図 2に示すように、ベース部 2211の中央には、ベース部 2211から上側（すなわち、吸気側）に向けて突出する略円筒状の軸受保持部 2212が固定されている。軸受保持部 2212の内側には、軸受機構の一部となる玉軸受 2213, 2214が中心 $ 1方向の上部および下部に離間して設けられる。

[0022] 固定組立体 221は、また、軸受保持部 2212の外側面に取り付けられる電機子 221 5、および、電機子 2215の下側に取り付けられるとともに電機子 2215に電気的に接続されてロータ部 232の回転を制御する回路を有する略円環板状の回路基板 2216 をさらに備える。回路基板 2216は、複数のリード線を束ねたリード線群を介して直列配置軸流ファン 1の外部に設けられた外部電源に接続される。なお、図 2では、リード線群および外部電源の図示は省略して!/、る。

[0023] ロータ部 222は、中心車 1を中心とする略円筒状であって磁性を有する金属製のョーク 2221、ヨーク 2221の側壁部の内側（すなわち、内側面）に固定されて電機子 2 215と径方向において対向する略円筒状の界磁用磁石 2222、および、中心車 1と同軸上で後述するハブ 212の中央から下側に向けて突出するシャフト 2223を備える

[0024] シャフト 2223 (ま、車由受保持き 2212ίこ揷入されて玉車由受 2213, 2214ίこより固定組立体 22に対して回転可能に支持される。第 1軸流ファン 2では、シャフト 2223および玉車由受 2213, 2214力中、車 1を中、にヨーク 2221をベースき 1に対して回転可能に支持する軸受機構の役割を果たす。

[0025] 第 1インペラ 21は、第 1モータ部 22のヨーク 2221の外側を覆う有蓋略円筒状のハブ 212、および、ハブ 212の側壁部の外側（すなわち、外側面）から径方向外方に向けて伸び、中心車 1を中心として周方向に並んで配列される複数の第 1翼 211を備える。ハブ 212は樹脂製であり、同じく樹脂製の第 1翼 211と共に射出成形により形成される。

[0026] 第 1軸流ファン 2では、電機子 2215に駆動電流が供給されることで、電機子 2215 と界磁用磁石 2222との間で中心車 1を中心とするトルクが発生する。さらに第 1モータ部 22の回路基板 2216に構成される回路を介して電機子 2215に供給される駆動電流が制御されることで、ロータ部 222に取り付けられた第 1インペラ 21の複数の第 1 翼 21 1が、中心車 1を中心として図 2中における上側から見て時計回りに予め設定された回転数にて回転する。これにより、図 2中の上側（すなわち、吸気側）からエアが取り込まれて下側（すなわち、排気側）と送出される。本実施の形態においては、回転数は約 3000rpmに設定されて!/、る。

[0027] 第 2軸流ファン 3は、第 2インペラ 31と、第 2モータ部 32と、第 2ハウジング 33と、複数の第 2静翼 34とを有している。第 2インペラ 31は、中心車 1を中心として径方向外方に向けて伸びる複数の第 2翼 311を有している。また、複数の第 2翼は、中心車 1 を中心として周方向に等ピッチにて配置されている。本実施の形態では、第 2翼 311 の枚数は 5枚である。第 2モータ部 32は、中心車 1を中心として第 2インペラ 31を図 2中において上側から見て時計回りに回転させる。このことにより、中心車 1方向のェァの流れ（すなわち、図 2中の上側から下側へと向かうエアの流れ）を発生する。第 2 ハウジング 33は、第 2インペラ 31の径方向外側を囲むことで第 2インペラ 31が中心車 1を中心に回転することで発生したエアの流れの流路を形成している。複数の第 2 静翼 34は、第 2インペラ 31の下側において第 2モータ部 32から中心車 1を中心として径方向外方に向けて伸びるとともに第 2ハウジング 33に接続されて第 2モータ部 3 2を支持している。本実施の形態では 17本であり、以下、 17本の第 2静翼 34をまとめて「第 2静翼群」と総称する場合もある。第 2軸流ファン 3では、第 2ハウジング 33の内側に第 2インペラ 31、第 2モータ部 32および第 2静翼群が配置される。

[0028] 図 3は、図 2における直列配置軸流ファン 1の第 1静翼 24と整流板 43とが組み合わされて!/、る部分 Aが示されて!/、る斜視図である。直列配置軸流ファン 1全体として見た場合、連続する第 1ハウジング 23、風洞部 41および第 2ハウジング 33の内側において空気流の流路には、図 2中の上側（すなわち、吸気側）から順に、第 1インペラ 2 1、第 1静翼群、整流装置 4、第 2インペラ 31、および、第 1静翼群とは異なる他の複数の静翼である第 2静翼群が配置される。直列配置軸流ファン 1では、第 1静翼 24の本数と第 2静翼 34の本数とが等しくされる。

[0029] 図 2に示すように、第 2モータ部 32の構成は第 1モータ部 22の構成と同様であり、固定組立体 321、および、固定組立体 321の上側（すなわち、吸気側）に配置されて固定組立体 321に対して回転可能に支持されるロータ部 322を備える。

[0030] 固定組立体 321は、複数の第 2静翼 34を介して第 2ハウジング 33の略円筒状の内周面に固定されて固定組立体 321の各部を保持するベース部 3211、玉軸受 3213 , 3214が内側に設けられる略円筒状の軸受保持部 3212、軸受保持部 3212の外周に取り付けられる電機子 3215、および、電機子 3215の下側に取り付けられるとともに電機子 3215に電気的に接続されて電機子 3215を制御する回路を有する略円環板状の回路基板 3216を備える。

[0031] ベース部 3211はアルミニウム製であり、同じくアルミニウム製の複数の第 2静翼 34 および第 2ハウジング 33と共にアルミダイカストにより形成される。ただし、ベース部 3 21 1、第 2静翼 34および第 2ハウジング 33に使用される材料および製造方法は、例えば、アルミニウムおよびアルミダイカストに限定されず、例えば、樹脂材料を用いた射出成形によって形成して良い。回路基板 3216は、複数のリード線を束ねたリード線群を介して直列配置軸流ファン 1の外部に設けられた外部電源に接続される。

[0032] ロータ部 322は、中心車 1を中心とする略円筒状であって磁性を有する金属製のョーク 3221、ヨーク 3221の側壁部の内側（すなわち、内側面）に固定されて電機子 3 215と径方向において対向する略円筒状の界磁用磁石 3222、および、中心車 1と同軸上で後述するハブ 312の中央から下側に向けて突出するシャフト 3223を備える。シャフト 3223 (ま、車由受保持き 3212内 ίこおレヽて玉車由受 3213, 3214 ίこより回転可倉に支持される。第 2車由流ファン 3で (ま、シャフト 3223および玉車由受 3213, 3214力 S 、中心車 1を中心にヨーク 3221をベース部 3211に対して回転可能に支持する軸受機構の役割を果たす。

[0033] 第 2インペラ 31は、第 2モータ部 32のヨーク 3221の外側を覆う有蓋略円筒状のハブ 312、および、ハブ 312の外側面から径方向外方に向けて伸びる複数の第 2翼 31 1を備える。また、複数の第 2翼 311は、中心車 1を中心とする周方向に並んで配列される。ハブ 312は樹脂製であり、同じく樹脂製の第 2翼 311と共に射出成形により形成される。

[0034] 第 2軸流ファン 3では、第 2モータ部 32が駆動されることにより、第 2インペラ 31の複数の第 2翼 311が中心車 1を中心として図 2中において上側から見て時計回りに予め設定された回転数にて回転する。これにより、図 2中の上側（すなわち、第 1軸流フアン 2側）からエアが取り込まれて下側（すなわち、第 2静翼 34側）へと送出される。本実施の形態においては、回転数は、約 3000rpmに設定されている。

[0035] 本実施形態においては、第 1軸流ファン 2と第 2軸流ファン 3としては全く同じ構成で全く同じ風量および静圧を発揮する 2つの軸流ファンが用いられる。そして、 2つの軸流ファンの間に後述する整流装置 4が介在されることで、 1つの軸流ファンと比較して倍以上の静圧の値を発揮することができる。また、同一の軸流ファンを用いることで、生産ラインの管理が容易となり生産性を向上することが可能である。ただし、風量値のバランスを考慮して第 1軸流ファン 2と第 2軸流ファン 3との形状は同一とするものの回転数を異ならせる等の相違があっても良い。また、第 1軸流ファン 2と第 2軸流ファン 3とが全く異なる形状であっても良い。

[0036] 中心車 1方向において、第 1軸流ファン 2と第 2軸流ファン 3の間には、図 2に示されているように、整流装置 4が配置されている。整流装置 4は、風洞部 41と、ベース部 42と、複数の整流板 43と、を有している。

[0037] 風洞部 41は、中心車 1方向の上側の端面の形状が図 2に示されているように、第 1 軸流ファン 2の排気側の端面の形状と略同一になるように形成されている。よって、第 1軸流ファン 2の第 1ハウジング 23の内周面と風洞部 41の内周面とは、第 1軸流ファン 2と整流装置 4とが接続されることで連続した面を形成している。また、風洞部 41は中心車 1方向の下側の端面の形状が図 2に示されているように、第 2軸流ファン 3の吸気側の端面と略同一になるように形成されている。よって、第 2軸流ファン 3の第 2 ノ、ウジング 33の内周面と風洞部 41の内周面とは、第 2軸流ファン 3と整流装置 4とが接続されることで連続した面を形成している。これらの構成により、第 1軸流ファン 2から送出されたエアが滑らかに第 1ハウジング 23から風洞部 41および第 2ハウジング 3 3の内周面に沿って第 2軸流ファン 3から外部に送出される。

[0038] 整流装置 4のベース部 42は、中心車 1を中心とする略円筒状に形成されている。

複数の整流板 43 (本実施形態では、 17本であり、以下、 17本の整流板 43をまとめて「整流板群」と総称する場合もある。）は、ベース部 42の外側面から径方向外方に向けて伸び、中心車 1を中心として周方向に並んで配列されるとともに風洞部 41に接続されている。ベース部 42はアルミニウム製であり、同じくアルミニウム製の複数の整流板 43およびハウジング 41と共にアルミダイカストにより形成される。ただし、ベース部 42、整流板 43およびハウジング 41に使用される材料および製造方法は、例えば、アルミニウムおよびアルミダイカストに限定されず、樹脂材料を用いた射出成形によって形成して良い。

[0039] 第 1静翼 24と整流板 43とは、図 3に示されているように、第 1静翼 24の下側の端面と、整流板 43の上側の端面とが、中心車 1方向上側から見てほぼ一致するように構成されている。図 3においては、複数の第 1静翼 24のうちの 1つとそれに対応する整流板 43の一部分のみを示している力、第 1静翼 24の上側の端面全体と、整流板 43 の上側の端面全体とが、中心車 1方向上側から見てほぼ一致するように構成されている。

[0040] 図 4は、図 2における中心車 1を中心とする任意の半径を有する円筒面で切断した際の第 1翼 211と、第 1静翼 24と、整流板 43と、第 2翼 311と、第 2静翼 34の断面を展開した状態を示す断面図である。尚、図 4においては、説明を容易にするために、第 1、第 2静翼 24, 34と整流板 43とを離して図示している。

[0041] 第 1静翼 24は、第 1翼 21 1側に位置する上側エッジ 241と整流板 43側に位置する下側エッジ 242を有している。上側エッジ 241は、下側エッジ 242よりも回転方向 R1 において上流側に位置するように構成されている。これにより、第 1翼 21 1が回転することによって発生するエアの流れを受ける受風面 243が中心車 1に対して排気方向側に向くように湾曲しながら傾斜する部位を有する。この構成により、第 1翼 211が回転することによって発生するエアの流れが有する回転方向 R1とほぼ同一の方向の旋回速度成分は、第 1静翼 24に干渉することによって、中心車 1方向の速度成分に変換される。以下、本実施形態において、旋回速度成分とは、中心車 1を中心とする周方向における接線と平行な方向の速度成分のことをさす。

[0042] 第 1静翼 24の受風面 243を通過したエアは、第 1静翼 24と連続的に形成されている整流板 43の傾斜面 433を通過する。整流板 43は、第 1静翼 24側に位置する上側エッジ 431と第 2翼 311側に位置する下側エッジ 432を有している。上側エッジ 431 は、下側エッジ 432よりも第 1翼 211の回転方向 R1において下流側に位置するように構成されている。これにより、受風面 243から流れてくるエアを受ける傾斜面 433が、中心車 1に対して吸気側方向に向くように湾曲しながら傾斜する部位を有する。これにより、受風面 243から送出されたエアが傾斜面 433を通過する際に、エアの流れが有する中心車 1方向の速度成分力 S、回転方向 Rlとは反対方向の旋回速度成分に変換される。

[0043] 第 1静翼 24と整流板 43とが組み合わされた状態において、受風面 243と傾斜面 4 33とは互いの面が図 3に示されているように、滑らかに組み合わされるのが理想的である。この構成により、受風面 243の表面上を流れるエアは、滑らかに傾斜面 433に送出される。また、受風面 243から傾斜面 433にかけて滑らかに中心車 1に対する傾斜角度が変化しており、第 1静翼 24および整流板 41が、効率良くエアの流れの流速方向を変化させている。

[0044] 整流板 41に沿って下側に排出されたエアは、図 4に示されているように、第 2翼 31 1の回転方向に対して上流側に向力、う旋回速度成分を有している。よって、第 2翼 31 1によって整流板 41から第 2軸流ファン 3に流入されるエアの旋回速度成分を中心軸 J1速度成分に変換することが可能である。整流板 41から第 2軸流ファン 3に流入されるエアは、第 2翼 311の回転方向において下流側に面する面に干渉し、旋回速度成分が中心車 1方向の速度成分に変換される。これらは、エアの流れが有する速度成分と第 2翼 311の回転方向において下流側に面する面の中心車 1に対する傾斜角度とその回転速度によって第 2翼 311から送出されるエアの流速方向が決定される。つまり、流入されるエアの流れのベクトルと回転して!/、る第 2翼 311によってエアに与えられる力のベクトルの和によって流速方向が決定される。

[0045] 第 2静翼 34は、図 4に示されているように、第 2翼 311側に位置する上側エッジ 341 と排気側に位置する下側エッジ 342を有して!/、る。上側エッジ 341は、下側エッジ 34 2よりも第 2翼 311の回転方向 R1にお!/、て上流側に位置するように構成されて V、る。これにより、第 2翼 311が回転することによって発生するエアの流れを受ける受風面 3 43が中心車 1に対して排気方向側に向くように湾曲しながら傾斜する部位を有する。この構成により、第 2翼 311が回転することによって発生するエアの流れが有する回転方向 R1とほぼ同一の方向の旋回速度成分は、第 2静翼 34に干渉することによつて、中心 $ 1方向の速度成分に変換される。

[0046] インペラ 21 , 31が回転することによって発生する、エアの流れは上述の通り旋回速度成分を有している。しかし、旋回速度成分を効率的に中心車 1方向の速度成分に変換することで、エアはスムーズに吸気側から排気側に向けて送出される。また、旋回速度成分が中心車 1方向の速度成分に変換されることで、エアに静圧エネルギが付与され、直列配置軸流ファン 1の静圧特性が向上する。第 2軸流ファン 3に流入されるエアの旋回速度成分が第 2インペラ 31の回転方向と同一の方向の速度成分を有している場合には、第 2インペラ 31によってエアに十分に静圧エネルギを付与することができない。また、上記の構成により、効率良くエアが、吸気側から排気側に流れることで、直列配置軸流ファン 1自体の効率が向上する。よって直列配置軸流ファン 1 の消費電力の低減が図られる。

[0047] 第 1軸流ファン 2から流入されるエアの流速方向を複数の整流板 43にて変換する際には、急激に変換することができない。急激に流速方向を変換させた場合には、エアの流れの流速方向に働いている慣性に伴って、エアの流れの内部に渦が発生する虞がある。しかし、流速方向を緩やかに変換することによって、エアの流れの内部に渦が発生し難くなる。急激な流速方向の変換を低減するためには、整流板 43の中心車 1に対する傾斜角を吸気側から排気側に向けて徐々に大きくしていく必要がある。このためには、整流板 43の中心車 1方向の長さが必要である。整流板 43の中心車 1方向の長さが、軸流ファン 2, 3の中心車 1方向の長さの約半分程度の長さが理想的である。

[0048] ただし、第 1軸流ファン 2から排出されるエアは、第 1軸流ファン 2から離れるに従つて静圧エネルギが下降する傾向がある。従って、第 1軸流ファン 2と整流板 43との中心車 1方向の間隔は近いほど良い。また、整流板 43の中心車 1方向の長さが長い場合には、整流板 43によってエアの流れの速度成分を旋回成分に変換すると同時に静圧エネルギを下降させる虞がある。このため、整流板 43の中心車 1方向の長さは長過ぎない方が良い。整流板 43の中心車 1方向の長さは、軸流ファン 2, 3の長さよりも短く構成される方が理想的である。

[0049] 上記においては、第 1軸流ファン 2および第 2軸流ファン 3が、第 1静翼 24および第 2静翼 34を有している構成を示した力第 1静翼 24および第 2静翼 34がベース部 22 11 , 3211と第 1ハウジング 23および第 2ハウジング 33とを接続するのみで、静翼の効果を有さない支持リブによって構成されても良い。この場合であれば、第 1インペラ 21が回転することによって発生するエアの流れが支持リブに沿って、流速方向が変換されずに整流装置 4に流入される。整流装置 4に流入されたエアは、複数の整流板 43によって第 2インペラ 31の回転方向において上流側に向力、う旋回速度成分のエアの流れに変換されるため、整流装置 4が構成されていない直列配置軸流ファンに対して静圧特性および風量特性を向上することが可能である。

[0050] また、上述の構成によると、第 1軸流ファン 2、第 2軸流ファン 3および整流装置は、それぞれ独立したものを組み合わせる構成である力第 1軸流ファン 2の第 1ハウジング 23、第 2軸流ファン 3の第 2ハウジング 33および整流装置 4のハウジング 41を単一部材として一体形成しても良い。

以上、直列配置軸流ファン 1について説明した力上記の構成はあくまでも一例であり、第 1軸流ファン 2によって発生されたエアの流れ力整流装置 4によって第 2インペラ 31の回転方向に対して上流側に向力、う旋回速度成分に変換されるような構成であれば、上記の形状および構成には限定されな!/、。

Claims

請求の範囲

[1] 直列配置軸流ファンであって、

径方向外方に向けて伸びる、中心軸を中心として周方向に並んで配置された複数の第 1翼を有する第 1インペラと、

前記中心軸を中心として前記第 1インペラを回転させる第 1モータ部と、第 1インペラに対して前記中心軸に沿って配置され、径方向外方に向けて伸びる、前記中心軸を中心として周方向に並んで配置された複数の第 2翼を有する第 2イン

^ラと、

前記中心軸を中心として前記第 2インペラを回転させる第 2モータ部と、前記第 1インペラと前記第 2インペラとの間に配置される整流装置と、

前記第 1インペラおよび前記第 2インペラを囲み、エアが流れる流路を構成するノ、を備え、

第 1インペラの回転と、第 2インペラの回転とによって、ほぼ同じ方向のエアの流れが発生しており、前記整流装置は、複数の整流板を備えており、前記整流板のそれぞれは前記第 1インペラ側に位置する第 1エッジと前記第 2インペラ側に位置する第 2ェッジを有しており、前記第 1エッジは前記第 2エッジに対して前記第 2インペラの回転方向下流側に位置する部位を有することを特徴とする直列配置軸流ファン。

[2] 前記ハウジングは、

前記第 1インペラを囲む第 1ハウジングと、

前記第 2インペラを囲む第 2ハウジングと、

前記複数の整流板を囲む風洞部と、

で構成されて!/、ることを特徴とする請求項 1に記載の直列配置軸流ファン。

[3] 前記第 1モータ部から径方向外方に向けて伸び、前記第 1ハウジングと径方向外方において接続する複数の第 1支持リブが構成されていることを特徴とする請求項 2に記載の直列配置軸流ファン。

[4] 前記複数の第 1支持リブのそれぞれの前記第 1インペラの回転方向上流側に向く面力 S、前記中心軸方向において前記第 2インペラ側に向くように前記中心軸に対して湾曲あるいは傾斜していることを特徴とする請求項 3に記載の直列配置軸流ファン

[5] 前記第 2モータ部から径方向外方に向けて伸び前記第 2ハウジングと径方向外方にお!/、て接続する複数の第 2支持リブが構成されてレ、ることを特徴とする請求項 2から 4の V、ずれかに記載の直列配置軸流ファン。

[6] 前記複数の第 2支持リブのそれぞれの前記第 2インペラの回転方向上流側に向く面力 S、前記第 2インペラとは反対側に向くように前記中心軸に対して湾曲あるいは傾斜していることを特徴とする請求項 5に記載の直列配置軸流ファン。

[7] 前記整流装置は、前記中心軸を中心とするベース部を有しており、前記複数の整流板は前記ベース部から径方向外方に向けて伸び、径方向外方において前記風洞部に接続されていることを特徴とする請求項 2から 6のいずれかに記載の直列配置軸流ファン。

[8] 前記ベース部は、略円筒形状に形成されていることを特徴とする請求項 7に記載の直列配置軸流ファン。

[9] 前記複数の整流板の数と前記複数の第 1支持リブの本数とが同一であり、前記中心軸方向において前記複数の整流板のそれぞれの前記第 1インペラ側の端部と、前記複数の整流板のそれぞれの前記第 2エッジと、が前記中心軸方向において第 1ィンペラ側から見てほぼ重なっていることを特徴とする請求項 4に記載の直列配置軸流ファン。

[10] 前記第 1ハウジングの前記風洞部側の端面の形状と前記風洞部の前記第 1ハウジング側の端面の形状とが略同一であり、前記風洞部の前記第 2ハウジング側の端面の形状と前記第 2ハウジングの前記風洞部側の端面の形状とが略同一であることを特徴とする請求項 2から 9のいずれかに記載の直列配置軸流ファン。

[11] 直列配置軸流ファンであって、

径方向外方に向けて伸びる中心軸を中心として周方向に並んで配置された複数の第 1翼を有する第 1インペラと、

前記中心軸を中心として前記第 1インペラを回転させる第 1モータ部と、第 1インペラに対して前記中心軸に沿って配置され、径方向外方に向けて伸びる前記中心軸を中心として周方向に並んで配置された複数の第 2翼を有する第 2イン ^ラと、

前記第 1インペラおよび前記第 2インペラを囲み、エアが流れる流路を構成するハを備え、

第 1インペラの回転と、第 2インペラの回転とによって、ほぼ同じ方向のエアの流れが発生しており、前記整流装置は、複数の整流板を備えており、前記複数の整流板によって前記第 1インペラが回転することによって発生されたエアの流れに前記第 2インペラの回転方向とは逆方向の流速成分が付与されることを特徴とする直列配置軸流ファン。

[12] 前記ハウジングは、

前記第 1インペラを囲む第 1ハウジングと、

前記第 2インペラを囲む第 2ハウジングと、

前記複数の整流板を取り囲む風洞部と、

で構成されて!/、ることを特徴とする請求項 11に記載の直列配置軸流ファン。

[13] 前記第 1モータ部から径方向外方に向けて伸び、前記第 1ハウジングと径方向外方において接続する複数の第 1支持リブが構成されていることを特徴とする請求項 12 に記載の直列配置軸流ファン。

[14] 前記複数の第 1支持リブのそれぞれの前記第 1インペラの回転方向上流側に向く面力 S、前記中心軸方向において前記第 2インペラ側に向くように前記中心軸に対して湾曲あるいは傾斜していることを特徴とする請求項 13に記載の直列配置軸流ファン。

[15] 前記第 2モータ部から径方向外方に向けて伸び、前記第 2ハウジングと径方向外方において接続する複数の第 2支持リブが構成されていることを特徴とする請求項 12 力、ら 14のいずれかに記載の直列配置軸流ファン。

[16] 前記複数の第 2支持リブのそれぞれの前記第 2インペラの回転方向上流側に向く面力 S、前記中心軸方向において前記第 2インペラとは反対側に向くように前記中心軸に対して湾曲あるいは傾斜していることを特徴とする請求項 15に記載の直列配置軸流ファン。

[17] 前記整流装置は、前記中心軸を中心とするベース部を有しており、前記複数の整流板は前記中心軸を中心として前記ベース部から径方向外方に向けて伸び、径方向外方において前記風洞部に接続されていることを特徴とする請求項 12から 16の V、ずれかに記載の直列配置軸流ファン。

[18] 前記ベース部は、略円筒形状に形成されていることを特徴とする請求項 17に記載の直列配置軸流ファン。

[19] 前記複数の整流板の数と前記複数の第 1支持リブの本数とが同一であり、前記複数の整流板のそれぞれの前記第 1インペラ側の端部と、前記複数の整流板のそれぞれの前記第 2エッジと、が前記中心軸方向において第 1インペラ側から見てほぼ重なつていることを特徴とする請求項 14に記載の直列配置軸流ファン。

[20] 前記第 1ハウジングの前記風洞部側の端面の形状と前記風洞部の前記第 1ハウジング側の端面の形状とが略同一であり、前記風洞部の前記第 2ハウジング側の端面の形状と前記第 2ハウジングの前記風洞部側の端面の形状とが略同一であることを特徴とする請求項 12から 19のいずれかに記載の直列配置軸流ファン。

[21] 前記第 1インペラと第 2インペラの回転方向が同一であることを特徴とする請求項 1 力も 20のいずれかに記載の直列配置軸流ファン。

[22] 前記第 1インペラの回転速度が前記第 2インペラの回転数よりも速いもしくは同等であることを特徴とする請求項 1から 21のいずれかに記載の直列配置軸流ファン。