JP2008180124A - ファン装置 - Google Patents

Abstract

【課題】風量特性及び騒音特性等の性能向上が図れるファン装置を提供する。
【解決手段】このファン装置（１１）は、複数の動翼を有するインペラと、インペラを駆動するモータと、インペラを収容する外枠体（１５）と、外枠体内に設けられ、モータを支持する支持体（１６）と、動翼の吸気側又は排気側において、動翼と対向して配置され、外枠体と支持体とを連結する複数の両持型の静翼（１７）と、を備え、外枠体における両持型の静翼が配置される吸気側又は排気側の開口部には、その内周面が軸方向に対して略平坦な平坦部（２８）と、その内周面が軸方向開口端側に向かうにつれて径方向外方へと広がる拡径部（２６）とが設けられ、複数の両持型の静翼のすべての径方向外方側端部と外枠体との接合部（２９）は、該接合部の少なくとも一部が外枠体の内周面における平坦部に位置するように設けられる。
【選択図】図１

Description

本発明は、ファン装置に関する。

近年の電子機器は、高性能化等に伴い、機器ハウジング内部の電子部品の発熱量が増加の一途を辿っている。電子部品の温度上昇を抑制するために、ファン装置が用いられる。

ファン装置の主な使い方としては、以下の２種類が考えられる。

(a) ハウジング内部に滞留する高温の空気をハウジング外部に排出する
(b) 発熱体（電子部品）に冷却風を直接供給し、発熱体の温度上昇を抑制する
上の(a)の場合では、ファン装置の風量特性として、高風量・高静圧が求められる。(b)の場合おいては更に、風速分布特性に関する性能が求められる。ここで、風速分布特性とは、ファン装置の排気口から吐き出された冷却風の風速がどのように分布しているかを示す特性である。また、(a)、(b)いずれの場合においても、静音性も重要な性能要素となっている。

通常のファン装置は、排気口から冷却風が吐き出された際に、インペラの回転に伴う遠心力の影響により、冷却風がインペラの径方向外方に向けて広がる傾向がある。しかし、上の(b)の場合においては、より多くの冷却風を発熱体に供給できた方が冷却効率が高くなるため、冷却風を発熱体に向けてあまり広がないように供給する必要がある。

そこで、冷却風の径方向外方への広がりを抑制するための構造として、ファン装置の排気口に静翼が設けられている（特許文献１）。
特開２０００−２５７５９７号公報

ファン装置の騒音の原因の一つとして、射出成形に伴って静翼とハウジングの外枠体との接合部に形成される台座部による空気流の乱れが挙げられる。この種のファン装置では、静翼とハウジングは射出成形により連続した部材として成形される。この射出成形に伴い、図６に示されるように、静翼１とハウジング２の外枠体３との接合部４に台座部５が形成される。この台座部５に空気流が衝突するため、空気流が乱れ、風量特性の低下、騒音特性の低下等の問題が発生する。

上記のような台座部５が形成される理由について説明する。その射出成形に用いる金型には上金型と下金型があり、それらをファン装置の軸方向６の両側から互いに当接させて金型内部に空間を形成する。その空間に加熱溶融した樹脂を射出し、樹脂が冷却・固化した後に金型を取り外す。また、ハウジング２の外枠体３の排気側及び吸気側の開口部の内周面には、空気流の安定や風量増加等のために、その内周面が軸方向開口端側に向かうにつれて径方向外方へと広がる拡径部３ａが設けられる場合がある。このような場合、ハウジング２を軸方向６から見ると、ハウジング２の外枠体３の内周面に形成される拡径部３ａと静翼１との接合部４に、死角となる部分７が生じる。射出成形の際にこの死角部分７に溶融した樹脂が射出され、樹脂が冷却・固化することにより、台座部５が形成される。なお、この台座部５を形成しない成形方法として、アンダーカット処理を行う方法がある。しかし、この方法では、金型の形状が複雑になり工程数が増加することから、成型品の寸法精度の悪化や製造コストが大幅に上昇するという問題が生じる。

そこで、本発明の解決すべき課題は、風量特性及び騒音特性等の性能向上が図れるファン装置を提供することである。

上記の課題を解決するため、請求項１の発明では、回転することで軸方向に吸気し、軸方向に排気する複数の動翼を有するインペラと、前記インペラを駆動するモータと、前記インペラを収容する外枠体と、前記外枠体内に設けられ、前記モータを支持する支持体と、前記動翼の吸気側又は排気側において、前記動翼と対向して配置され、前記外枠体と前記支持体とを連結する複数の両持型の静翼とを備え、前記外枠体における前記両持型の静翼が配置される吸気側又は排気側の開口部には、その内周面が軸方向に対して略平坦な平坦部と、その内周面が軸方向開口端側に向かうにつれて径方向外方へと広がる拡径部とが設けられ、前記複数の両持型の静翼のすべての径方向外方側端部と前記外枠体との接合部は、該接合部の少なくとも一部が前記外枠体の前記内周面における前記平坦部に位置するように設けられる。

また、請求項２の発明では、請求項１の発明に係るファン装置において、前記外枠体は、軸方向から見て略四角枠状の平面形状を有し、前記拡径部は、前記外枠体の排気側又は吸気側の開口部の内周面における４つの隅部周辺に設けられ、前記平坦部は、前記外枠体の排気側又は吸気側の開口部の内周面における前記各拡径部の間に設けられる。

また、請求項３の発明では、回転することで軸方向に吸気し、軸方向に排気する複数の動翼を有するインペラと、前記インペラを駆動するモータと、軸方向から見て略四角枠状の平面形状を有し、前記インペラを収容する外枠体と、前記外枠体内に設けられ、前記モータを支持する支持体と、前記動翼の吸気側又は排気側において、前記動翼と対向して配置され、前記外枠体と前記支持体とを連結する複数の両持型の静翼とを備え、前記外枠体の前記両持型の静翼が配置される吸気側又は排気側の開口部の内周面における４つの隅部周辺に、その内周面が軸方向開口端側に向かうにつれて径方向外方へと広がる拡径部が設けられるとともに、該内周面における互いに隣り合う前記拡径部の間に、内周面が軸方向に対して略平坦な平坦部がそれぞれ設けられ、前記外枠体の前記両持型の静翼が配置される吸気側又は排気側の開口部の端面において、前記各平坦部の周方向両側には該平坦部と前記拡径部との交点がそれぞれ構成されており、前記複数の両持型の静翼のすべての径方向外方側端部と前記外枠体との接合部が、前記外枠体の吸気側又は排気側の開口部の内周面における、前記平坦部を挟んで隣接する２つの前記交点の間に設けられる。

また、請求項４の発明では、請求項１ないし請求項４のいずれかの発明に係るファン装置において、前記動翼の吸気側又は排気側において、前記動翼と対向して配置され、その径方向内方側端部が前記支持体と接合されることにより片持ち状態で支持された複数の片持型の静翼をさらに備える。

また、請求項５の発明では、請求項４の発明に係るファン装置において、前記片持型の静翼は、前記支持体から前記外枠体の内周面における前記拡径部に向けて延設されている。

また、請求項６の発明では、請求項４又は請求項５の発明に係るファン装置において、前記片持型の静翼の最大外径は、前記外枠体の内周面の最小内径よりも小さい。

また、請求項７の発明では、請求項４ないし請求項６のいずれかの発明に係るファン装置において、前記両持型の静翼と前記片持型の静翼とは、交互に配置されている。

また、請求項８の発明では、請求項１ないし請求項７のいずれかの発明に係るファン装置において、前記外枠体、前記支持体及び前記両持型の静翼は、射出成形を含む工程により形成された連続した樹脂部材である。

請求項１に記載の発明によれば、すべての両持型の静翼の径方向外方側端部と外枠体との接合部が、該接合部の少なくとも一部が外枠体の内周面における平坦部に位置するように設けられるため、すべての両持型の静翼についてその接合部に射出成形により形成される台座部の大きさを小さくする、あるいは実質的に無くすことができる。これにより、台座部に空気流が衝突して空気流の乱れ等が生じるのを抑制でき、風量特性及び騒音特性等の性能向上が図れる。

請求項２に記載の発明によれば、略四角枠状の平面形状を有する外枠体の４つの隅部周辺に拡径部を設けて空気流の安定や風量増加等を図りつつ、各両持型の静翼と外枠体との接合部に射出成形により形成される台座部の大きさを小さくする、あるいは実質的に無くし、台座部に空気流が衝突して空気流の乱れ等が生じるのを抑制できる。

請求項３に記載の発明によれば、すべての両持型の静翼の径方向外方側端部と前記外枠体との接合部が、略四角枠状の平面形状を有する外枠体の吸気側又は排気側の開口部の内周面における、平坦部を挟んで隣接する平坦部と拡径部との２つの交点の間に設けられ、拡径部を挟んで隣接する２つの交点の間には設けられない構成となっている。このため、略四角枠状の平面形状を有する外枠体の４つの隅部周辺に拡径部を設けて空気流の安定や風量増加等を図りつつ、各両持型の静翼と外枠体との接合部に射出成形により形成される台座部の大きさを小さくする、あるいは実質的に無くし、台座部に空気流が衝突して空気流の乱れ等が生じるのを抑制でき、その結果、風量特性及び騒音特性等の性能向上が図れる。

請求項４に記載の発明によれば、片持型の静翼は外枠体との間で接合部を形成しないため、静翼と外枠体との接合部及びその接合部に形成される台座部で生じる空気流の乱れ等の発生を回避しつつ、調風に必要な数の静翼を設けて、静翼による空気流の十分な調節を行うことができる。

請求項５に記載の発明によれば、片持型の静翼が、支持体から外枠体の内周面における拡径部に向けて延設されているため、両持型の静翼を支持体から外枠体の拡径部に向けて延設する必要がない。このため、両持型の静翼と外枠体との接合部に射出成形により台座部が形成されるのを回避又は接合部に形成される台座部の大きさを抑制しつつ、調風に必要な数の静翼を設けて、静翼による空気流の十分な調節を行うことができる。

請求項６に記載の発明によれば、片持型の静翼の最大外径が外枠体の内周面の最小内径よりも小さいため、片持型の静翼を、外枠体、支持体及び両持型の静翼と共に、射出成形を含む工程により連続した樹脂部材として形成することができる。

請求項７に記載の発明によれば、両持型の静翼と片持型の静翼とが交互に配置されているため、支持体と外枠体とを連結する両持型の静翼の数を確保してファン装置の強度を確保しつつ、静翼と外枠体との間に形成される接合部の数を減らして風量特性及び騒音特性等の性能向上を図ることができる。

請求項８に記載の発明によれば、外枠体、支持体及び両持型の静翼が、射出成形を含む工程により形成された連続した樹脂部材であるため、外枠体、支持体及び両持型の静翼を低コストで量産することができる。

図１ないし図３は本発明の一実施形態に係るファン装置の平面図、斜視図及び断面図である。なお、図１及び図２ではインペラ１２が便宜上省略されている。

このファン装置１１は、図１ないし図３に示すように、インペラ１２と、モータ１３と、回路基板１４と、外枠体１５と、支持体１６と、複数（例えば、４つ）の両持型の静翼１７と、複数（例えば、４つ）の片持型の静翼１８とを備えている。外枠体１５及び支持体１６は、このファン装置１１のハウジング１９を構成している。

外枠体１５、支持体１６及び静翼１７，１８は、射出成形により樹脂製の連続した部材として形成されている。その射出成形に用いる金型には上金型と下金型があり、それらをファン装置１１の軸方向２３の両側から互いに当接させて金型内部に空間を形成する。そして、その空間に加熱溶融した樹脂を射出し、樹脂が冷却・固化した後に金型を取り外すようになっている。

インペラ１２は、モータ１３を収容するカップ部２１と、そのカップ部２１から径方向外方に延設された複数の動翼２２とを有しており、動翼２２が回転することで軸方向Ａに吸気し、軸方向２３に排気する。外枠体１５はインペラ１２を外囲するように設けられている。支持体１６はその外枠体１５の内方に設けられ、モータ１３及び回路基板１４を支持している。

両持型の静翼１７は、外枠体１５と支持体１６とを連結し、支持体１６からこのファン装置１１の径方向外方に向けて放射状に延伸されている。片持型の静翼１８は、その径方向内方側端部が支持体１６と接合されることにより片持ち状態で支持され、支持体１６からこのファン装置１１の径方向外方に向けて放射状に延伸されている。これらの静翼１７，１８は、翼形の断面形状（例えば、やや湾曲した断面形状）を有している。より詳細には、静翼１７，１８の軸方向断面形状は、インペラ１２の軸方向２３と平行な方向に対して、インペラ１２の動翼２２が傾斜する方向と反対方向に傾斜した翼形状を有しており、動翼２２の回転方向に対して、静翼１７，１８の凸面が同方向を向くように湾曲している。このような翼形状を有する静翼１７，１８により、インペラ１２によって発生された冷却風が軸中心に向けて的確かつ効率よく集風されるようになっている。

このような静翼１７，１８は、インペラ１２が発生させた冷却風を効率よく集風できるようにインペラ１２の排気側に設けられている。なお、変形例として、静翼１７，１８をインペラ１２の吸気側に設けてもよい。

また、外枠体１５は、軸方向から見て略四角枠状（例えば、正方形の四角枠状）の平面形状を有している。そして、静翼１７，１８が設けられる外枠体１５の排気側の開口部の内周面における４つの隅部周辺には、排気される空気流の安定や風量増加等のために、その内周面が軸方向２３開口端側に向かうにつれて径方向外方へとラッパ状（又は逆テーパ状）に広がる拡径部２６がそれぞれ設けられている。また、外枠体１５の吸気側の開口部の内周面における４つの隅部周辺にも、吸気される空気流の安定や風量増加等のために、その内周面が軸方向２３開口端側に向かうにつれて径方向外方へとラッパ状（又は逆テーパ状）に広がる拡径部２７がそれぞれ設けられている。

また、静翼１７，１８が設けられる外枠体１５の排気側の開口部の内周面には、互いに隣り合う各拡径部２６の間に、該内周面が軸方向２３に対して略平坦な平坦部２８がそれぞれ設けられている。同様に、外枠体１５の吸気側の開口部の内周面にも、図面上は現れていないが、互いに隣り合う各拡径部２７の間に、該内周面が軸方向２３に対して略平坦な平坦部がそれぞれ設けられている。

このような外枠体１５の排気側及び吸気側の開口部の端面には、各平坦部２８の周方向両側には該平坦部２８と拡径部２６又は２７との交点Ｐがそれぞれ構成されている。この交点Ｐは、外枠体１５の排気側及び吸気側の開口部の各端面に、それぞれ８つ存在している。

複数の両持型の静翼１７のすべてについて、静翼１７の径方向外方側端部と外枠体１５の内周面との接合部２９が、該接合部２９の少なくとも一部が外枠体１５の排気側の開口部の内周面における平坦部２８に位置するように設けられている。換言すれば、すべての両持型の静翼１７と外枠体１５との接合部２９が、外枠体１５の排気側の開口部の内周面における、平坦部２８を挟んで隣接する２つの交点Ｐの間に設けらている。

図１及び図２に示す構成では、すべての両持型の静翼１７と外枠体１５との接合部２９が外枠体１５の内周面における平坦部２８の周方向の中央部に設けられ、接合部２９のほぼ全体が平坦部２８内に位置している。

また、本実施形態では、両持型の静翼１７と片持型の静翼１８とが交互に配置されている。そして、各片持型の静翼１８は、支持体１６から外枠体１５の内周面における拡径部２６に向けて延設されている。また、片持型の静翼の最大外径は、静翼１７が支持体１６及び外枠体１５等と共に射出成形により一度に形成できるように、外枠体１５の内周面の最小内径よりも小さく設定されている。

モータ１３は、インペラ１２の内周面に取り付けられたロータマグネット３１と、そのロータマグネット３１との間でトルクを発生させる電機子３２とを備えて構成されている。このようなモータ１３は、上述のインペラ１２の中央部に設けられたカップ部２１内に収容されている。回路基板１４は、モータ１３の回転を制御するための制御回路を備えている。

以上のように、本実施形態によれば、すべての両持型の静翼１７と外枠体１５との接合部２９が、該接合部２９の少なくとも一部が、略四角枠状の平面形状を有する外枠体１５の内周面における平坦部２８に位置するように設けられている。このため、略四角枠状の平面形状を有する外枠体１５の４つの隅部周辺に拡径部２６を設けて空気流の安定や風量増加等を図りつつ、すべての両持型の静翼１７についてその接合部２９に上述の射出成形により形成される台座部の大きさを小さくする、あるいは実質的に無くすことができる。これにより、台座部に空気流が衝突して空気流の乱れ等が生じるのを抑制でき、風量特性及び騒音特性等の性能向上が図れる。特に、図１及び図２に示す構成では、すべての両持型の静翼１７と外枠体１５との接合部２９が外枠体１５の内周面における平坦部２８の周方向の中央部に設けられ、接合部２９のほぼ全体が平坦部２８内に位置しているため、すべての両持型の静翼１７の接合部２９について、射出成形により形成される台座部を実質的に無くすことができるようになっている。

また、片持型の静翼１８は外枠体１５との間で接合部を形成しないため、静翼と外枠体１５との接合部及びその接合部に形成される台座部で生じる空気流の乱れ等の発生を回避しつつ、調風に必要な数の静翼を設けて、静翼による空気流の十分な調節を行うことができる。

また、片持型の静翼１８が、支持体１６から外枠体１５の内周面における拡径部２６に向けて延設されているため、両持型の静翼１７を支持体１６から外枠体１５の拡径部２６に向けて延設する必要がない。このため、両持型の静翼１７と外枠体１５との接合部２９に射出成形により台座部が形成されるのを回避又は接合部２９に形成される台座部の大きさを抑制しつつ、調風に必要な数の静翼を設けて、静翼による空気流の十分な調節を行うことができる。

また、片持型の静翼１８の最大外径が外枠体１５の内周面の最小内径よりも小さいため、片持型の静翼１８を、外枠体１５、支持体１６及び両持型の静翼１７と共に、射出成形を含む工程により連続した樹脂部材として形成することができる。

また、両持型の静翼１７と片持型の静翼１８とが交互に配置されているため、支持体１６と外枠体１５とを連結する両持型の静翼１７の数を確保してファン装置１１の強度を確保しつつ、静翼１７と外枠体１５との間に形成される接合部２９の数を減らして風量特性及び騒音特性等の性能向上を図ることができる。

また、外枠体１５、支持体１６、両持型の静翼１７及び片持型の静翼１８が、射出成形を含む工程により形成された連続した樹脂部材であるため、これらを低コストで量産することができる。

以下では、本実施形態に係るファン装置１１の変形例について説明する。

上述の実施形態に係るファン装置１１では、外枠体１５の開口部の端面における各平坦部２８を挟んで隣接する交点Ｐの間に接合部２９が設けられた両持型の静翼１７を１つずつ設けたが、図４（ａ）又は図４（ｂ）に示すファン装置１１ａ，１１ｂのように、各平坦部２８を挟んで隣接する交点Ｐの間に接合部２９が設けられた両持型の静翼１７を２つ又は３つずつ設けてもよく、あるいは４つ以上ずつ設けるようにしてもよい。

また、上述の実施形態に係るファン装置１１では、両持型の静翼１７と片持型の静翼１８とを交互に配置したが、図４（ａ）に示すファン装置１１ａのように、複数（図４（ａ）では３つ）の両持型の静翼１７を続けて配置し、その続けて配置された両持型の静翼１７のグループの各間に、１つの片持型の静翼１８を配置するようにしてもよい。あるいは、図４（ｂ）に示すファン装置１１ｂのように、その続けて配置された複数（図４（ｂ）では２つ）の両持型の静翼１７からなるグループの各間に、複数（図４（ｂ）では２つ）の片持型の静翼１８を続けて配置するようにしてもよい。

また、上述の実施形態に係るファン装置１１では、両持型の静翼１７の他に片持型の静翼１８を設ける構成とたが、図５（ａ）ないし図５（ｃ）に示すファン装置１１ｃ〜１１ｅのように、静翼として両持型の静翼１７のみ設け、片持型の静翼１８を省略した構成としてもよい。なお、図５（ａ）の構成は図１の構成から片持型の静翼１８を省略したものであり、図５（ｂ）の構成は図４（ｂ）の構成から片持型の静翼１８を省略したものであり、図５（ｃ）の構成は図４（ａ）の構成から片持型の静翼１８を省略したものである。

本発明の一実施形態に係るファン装置の平面図である。 図１のファン装置の斜視図である。 図１のファン装置の断面図である。 （ａ），（ｂ）は図１のファン装置の変形例を示す平面図である。 （ａ）〜（ｃ）は図１のファン装置の変形例を示す平面図である。 ファン装置の静翼と外枠体との接合部に形成される台座部に関する説明図である。

符号の説明

１１，１１ａ〜１１ｅ ファン装置、１２ インペラ、１３ モータ、１４ 回路基板、１５ 外枠体、１６ 支持体、１７ 両持型の静翼、１８ 片持型の静翼、２１ カップ部、２２ 動翼、２３ 軸方向、２６，２７ 拡径部、２８ 平坦部、２９ 接合部、３１ ロータマグネット、３２ 電機子。

Claims (8)

1. 回転することで軸方向に吸気し、軸方向に排気する複数の動翼を有するインペラと、
   前記インペラを駆動するモータと、
   前記インペラを収容する外枠体と、
   前記外枠体内に設けられ、前記モータを支持する支持体と、
   前記動翼の吸気側又は排気側において、前記動翼と対向して配置され、前記外枠体と前記支持体とを連結する複数の両持型の静翼と、
   を備え、
   前記外枠体における前記両持型の静翼が配置される吸気側又は排気側の開口部には、その内周面が軸方向に対して略平坦な平坦部と、その内周面が軸方向開口端側に向かうにつれて径方向外方へと広がる拡径部とが設けられ、
   前記複数の両持型の静翼のすべての径方向外方側端部と前記外枠体との接合部は、該接合部の少なくとも一部が前記外枠体の前記内周面における前記平坦部に位置するように設けられることを特徴とするファン装置。
2. 請求項１に記載のファン装置において、
   前記外枠体は、軸方向から見て略四角枠状の平面形状を有し、
   前記拡径部は、前記外枠体の排気側又は吸気側の開口部の内周面における４つの隅部周辺に設けられ、
   前記平坦部は、前記外枠体の排気側又は吸気側の開口部の内周面における前記各拡径部の間に設けられることを特徴とするファン装置。
3. 回転することで軸方向に吸気し、軸方向に排気する複数の動翼を有するインペラと、
   前記インペラを駆動するモータと、
   軸方向から見て略四角枠状の平面形状を有し、前記インペラを収容する外枠体と、
   前記外枠体内に設けられ、前記モータを支持する支持体と、
   前記動翼の吸気側又は排気側において、前記動翼と対向して配置され、前記外枠体と前記支持体とを連結する複数の両持型の静翼と、
   を備え、
   前記外枠体の前記両持型の静翼が配置される吸気側又は排気側の開口部の内周面における４つの隅部周辺に、その内周面が軸方向開口端側に向かうにつれて径方向外方へと広がる拡径部が設けられるとともに、該内周面における互いに隣り合う前記拡径部の間に、内周面が軸方向に対して略平坦な平坦部がそれぞれ設けられ、
   前記外枠体の前記両持型の静翼が配置される吸気側又は排気側の開口部の端面において、前記各平坦部の周方向両側には該平坦部と前記拡径部との交点がそれぞれ構成されており、
   前記複数の両持型の静翼のすべての径方向外方側端部と前記外枠体との接合部が、前記外枠体の吸気側又は排気側の開口部の内周面における、前記平坦部を挟んで隣接する２つの前記交点の間に設けられることを特徴とするファン装置。
4. 請求項１ないし請求項４のいずれかに記載のファン装置において、
   前記動翼の吸気側又は排気側において、前記動翼と対向して配置され、その径方向内方側端部が前記支持体と接合されることにより片持ち状態で支持された複数の片持型の静翼をさらに備えることを特徴とするファン装置。
5. 請求項４に記載のファン装置において、
   前記片持型の静翼は、前記支持体から前記外枠体の内周面における前記拡径部に向けて延設されていることを特徴とするファン装置。
6. 請求項４又は請求項５に記載のファン装置において、
   前記片持型の静翼の最大外径は、前記外枠体の内周面の最小内径よりも小さいことを特徴とするファン装置。
7. 請求項４ないし請求項６のいずれかに記載のファン装置において、
   前記両持型の静翼と前記片持型の静翼とは、交互に配置されていることを特徴とするファン装置。
8. 請求項１ないし請求項７のいずれかに記載のファン装置において、
   前記外枠体、前記支持体及び前記両持型の静翼は、射出成形を含む工程により形成された連続した樹脂部材であることを特徴とするファン装置。

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