JP2014238059A - 直列式軸流ファン - Google Patents

Abstract

【課題】直列式軸流ファンの双方向の送風において、高い静圧を容易に得る。【解決手段】直列式軸流ファンは、第１モータ部と、前記第１モータ部の第１回転部に固定される第１インペラと、前記第１モータ部の中心軸に沿って配置される第２モータ部と、前記第２モータ部の第２回転部に固定される第２インペラと、前記第１インペラおよび前記第２インペラの外周を囲む筒状の風洞部と、前記風洞部と、前記第１モータ部および前記第２モータ部とを接続する複数の支持リブ１２０と、を備え、前記第１インペラが、前記中心軸を中心とする周方向に配列された複数の第１翼１２１を含み、前記第２インペラが、前記周方向に配列された複数の第２翼２２１を含み、前記第１インペラおよび前記第２インペラが双方向に回転可能であり、前記第２インペラの回転方向が前記第１インペラの回転方向とは逆であり、前記複数の第１翼の前記第２インペラに対向する面が、凹状である。【選択図】図４

Description

本発明は、２つのインペラを直列に配置した直列式軸流ファンに関する。

従来より、家電機器、オフィス機器、産業機械等の冷却、空調または換気、車両用の送風機等に送風ファンは広く用いられている。このような送風ファンの１つとして、中心軸に沿って２つの軸流ファンが接続された直列式軸流ファンが知られている。例えば、特開２００４−２７８３７０号公報には、２重反転式軸流送風機が開示される。この送風機では、第１のインペラと第２のインペラとがハウジング内にて中心軸に沿って配列される。第１のインペラと第２のインペラとは互いに反対方向に回転する。

特開２００２−２１７７７号公報には、トンネルの本坑天井部に設置されるジェットファンが開示される。ジェットファンは、第１の羽根車と、第２の羽根車と、第１の羽根車および第２の羽根車を互いに反対方向に回転させる反転回動手段と、を含む。第１の羽根車および第２の羽根車は可逆的に回転可能である。特開２００９−２５０２２５号公報には、軸流送風機が開示される。軸流送風機は、２段の羽根車を含み、正方向・逆方向双方に回転可能である。動翼は、湾曲した断面形状を有する。
特開２００４−２７８３７０号公報 特開２００２−２１７７７号公報 特開２００９−２５０２２５号公報

直列式軸流ファンでは、通常、特開２００４−２７８３７０号公報に例示されるように、送風方向は固定される。そのため、翼の形状は、一方向への送風に適した形状となっている。例えば、特開２００４−２７８３７０号公報の二重反転式軸流送風機では、前方ブレードおよび後方ブレードは、排気側に向かって凹部が開口する湾曲形状である。

一方、送風ファンの用途によっては、双方向に同等の送風を行い、かつ、各方向において静圧を高めることが望まれる。例えば、様々な機器に同一設計の送風ファンを設置する場合、双方向に送風可能であることが望ましい。しかし、一方向の送風のために設計された送風ファンでは、反対方向に送風を行おうとすると、静圧特性が著しく低下する。

特開２００２−２１７７７号公報に開示されるジェットファンでは、双方向に送風が可能である。ジェットファンでは、翼が平板状であるため、静圧を稼ぐことができない。特開２００９−２５０２２５号公報に開示される軸流送風機も、双方向に送風が可能である。しかし、中心軸に沿って見た場合に、２つの羽根車が同方向に回転するため、排気流は大きな旋回成分を有し、径方向に広がる。そのため、高い静圧を得ることができない。

本発明は、直列式軸流ファンの双方向の送風において、高い静圧を容易に得ることを目的としている。

本発明の例示的な一の実施形態に係る直列式軸流ファンは、第１モータ部と、前記第１モータ部の第１回転部に固定される第１インペラと、前記第１モータ部の中心軸に沿って配置される第２モータ部と、前記第２モータ部の第２回転部に固定される第２インペラと、前記第１インペラおよび前記第２インペラの外周を囲む筒状の風洞部と、前記風洞部と、前記第１モータ部および前記第２モータ部とを接続する複数の支持リブと、を備える。前記第１インペラは、前記中心軸を中心とする周方向に配列された複数の第１翼を含み、前記第２インペラは、前記周方向に配列された複数の第２翼を含む。前記第１インペラおよび前記第２インペラは双方向に回転可能であり、前記第２インペラの回転方向は前記第１インペラの回転方向とは逆である。前記複数の第１翼の前記第２インペラに対向する面は、凹状であり、前記複数の第２翼の前記第１インペラに対向する面は、凹状である。

本発明によれば、直列式軸流ファンにおける双方向の送風において、高い静圧を容易に得ることができる。

図１は、一の実施形態に係る直列式軸流ファンを示す縦断面図である。 図２は、第１軸流ファンの平面図である。 図３は、第２軸流ファンの平面図である。 図４は、第１翼、第２翼および支持リブの断面図である。 図５は、支持リブの断面の他の例を示す図である。 図６は、支持リブの断面のさらに他の例を示す図である。 図７は、直列式軸流ファンおよび回転制御部を示す図である。 図８は、第１翼および第２翼の他の例の断面図である。

本明細書では、図１の直列式軸流ファン１の中心軸方向における上側を単に「上側」と呼び、下側を単に「下側」と呼ぶ。なお、上下方向は、実際の機器に組み込まれたときの位置関係や方向を示すものではない。また、中心軸に平行な方向を「軸方向」と呼び、中心軸を中心とする径方向を単に「径方向」と呼び、中心軸を中心とする周方向を単に「周方向」と呼ぶ。

図１は、本発明の好ましい一の実施形態に係る直列式軸流ファン１を示す縦断面図である。直列式軸流ファン１は、サーバやルータ等の電子機器を空冷するための冷却ファンとして用いられる。直列式軸流ファン１は、第１軸流ファン１１と、第２軸流ファン２１と、を含む。第１軸流ファン１１は、図１における上側に位置する。第２軸流ファン２１は、中心軸Ｊ１に沿って、第１軸流ファン１１の下側に接続される。中心軸Ｊ１は、第１軸流ファン１１および第２軸流ファン２１の中心軸に一致する。

直列式軸流ファン１では、上下双方向に送風を行うことができる。すなわち、図１中の上側からエアを取り込んで下側へと送出することも、下側からエアを取り込んで上側へと送出することも可能である。

第１軸流ファン１１は、第１インペラ１１１と、第１モータ部１１２と、第１ハウジング１１３と、複数の第１リブ要素１１４と、を含む。第１モータ部１１２は、中心軸Ｊ１を中心に第１インペラ１１１を回転することでエアの流れを発生する。第１ハウジング１１３は、第１インペラ１１１の外周を囲む筒状である。複数の第１リブ要素１１４は、第１インペラ１１１の下側に位置する。第１リブ要素１１４は、第１モータ部１１２を支持する。

第１インペラ１１１は、複数の第１翼１２１と、カップ１２２と、を含む。カップ１２２は、有蓋略円筒状であり、第１モータ部１１２の外側を覆う。複数の第１翼１２１は、カップ１２２の外側面から径方向外方に向けて広がり、周方向に配列される。複数の第１翼１２１の配列間隔は、等間隔でも不等間隔でもよい。第１モータ部１１２は、回転体である第１回転部１３１と、固定体である第１静止部１３２と、を含む。第１回転部１３１は、第１静止部１３２の上側に位置する。

図１では、図示の都合上、第１インペラ１１１の第１翼１２１の概略形状を、中心軸Ｊ１の左右に示している。第１モータ部１１２は誇張して大きく示している。各構成要素の断面に対するハッチングの図示を省略している。第２軸流ファン２１に関しても、同様に示している。

第１回転部１３１は、有蓋略円筒状の金属製のヨーク１４１と、略円筒状のロータマグネット１４２と、シャフト１４３と、を含む。ロータマグネット１４２は、ヨーク１４１の内側に固定される。シャフト１４３は、ヨーク１４１の上部中央から下方に突出する。カップ１２２がヨーク１４１を覆うようにして、第１インペラ１１１は第１回転部１３１に固定される。

第１静止部１３２は、略円板状のベース部１５１と、軸受保持部１５２と、ステータ１５３と、回路基板１５４と、を含む。軸受保持部１５３は、略円筒状であり、ベース部１５１の中央から上側に突出する。ステータ１５３は、軸受保持部１５２の外周に取り付けられる。回路基板１５４は、ステータ１５３の下側に配置され、ステータ１５３に電気的に接続される。

第１ハウジング１１３、ベース部１５１および第１リブ要素１１４は、樹脂の射出成形により、一繋がりの部材として形成される。これにより、部品の製造コストが低減される。第１リブ要素１１４を介して、第１ハウジング１１３とベース部１５１とが接続される。

ステータ１５３は、ロータマグネット１４２と径方向に対向する。ステータ１５３とロータマグネット１４２との間にて、中心軸Ｊ１を中心とするトルクが発生する。軸受保持部１５２の上部および下部の内側には、軸受機構である玉軸受１５５，１５６が配置される。軸受保持部１５２に挿入されたシャフト１４３は、玉軸受１５５，１５６により回転可能に支持される。

第２軸流ファン２１は、一部の形状を除いて第１軸流ファン１１を上下に反転したものと同じ構造を有する。第２軸流ファン２１は、第２インペラ２１１と、第２モータ部２１２と、第２ハウジング２１３と、複数の第２リブ要素２１４と、を含む。第２モータ部２１２は、第２インペラ２１１を回転することにより、第１インペラ１１１と同方向のエアの流れを発生する。中心軸Ｊ１に沿う一方向から見て、第１インペラ１１１の回転方向と、第２インペラ２１１の回転方向とは逆である。第１インペラ１１１および第２インペラ２１１は、双方向に回転可能である。

第１モータ部１１２および第２モータ部２１２は、中心軸Ｊ１に沿って配置される。中心軸Ｊ１は、第１モータ部１１２の中心軸でもあり、第２モータ部２１２の中心軸でもある。換言すれば、第２モータ部２１２は、第１モータ部１１２の中心軸に沿って配置される。

第２ハウジング２１３は、第２インペラ２１１の外周を囲む筒状である。複数の第２リブ要素２１４は、第２インペラ２１１の上側に位置する。第２リブ要素２１４は、第２モータ部２１２を支持する。第２ハウジング２１３は、中心軸Ｊ１に沿って第１ハウジング１１３に接続される。第１ハウジング１１３と第２ハウジング２１３との接続は、様々な手法により行われてよい。例えば、第１ハウジング１１３に第２ハウジング２１３に向かって延びる複数の突出部を設け、突出部の弾性変形を利用するスナップフィットにより、第１ハウジング１１３と第２ハウジング２１３とが接続される。第１ハウジング１１３と第２ハウジング２１３とは、ねじやクリップにより締結されてもよい。第１ハウジング１１３と第２ハウジング２１３とが接続されることにより、筒状の風洞部１１０が構成される。風洞部１１０は、第１インペラ１１１および第２インペラ２１１の外周を囲む。

第２インペラ２１１は、複数の第２翼２２１と、カップ２２２と、を含む。カップ２２２は、有底略円筒状であり、第２モータ部２１２の外側を覆う。複数の第２翼２２１は、カップ２２２の外側面から径方向外方に向けて広がり、周方向に配列される。複数の第１翼１２１の配列間隔は、等間隔でも不等間隔でもよい。第２モータ部２１２は、第１モータ部１１２とほぼ同様の構造を有する。第２モータ部２１２は、回転体である第２回転部２３１と、固定体である第２静止部２３２と、を含む。第２回転部２３１は、第２静止部２３２の下側に位置する。

第２回転部２３１は、有底略円筒状の金属製のヨーク２４１と、略円筒状のロータマグネット２４２と、シャフト２４３と、を含む。ロータマグネット２４２は、ヨーク２４１の内側に固定される。シャフト２４３は、ヨーク２４１の中央から上方に突出する。カップ２２２がヨーク２４１を覆うようにして、第２インペラ２１１は第２回転部２３１に固定される。

第２静止部２３２は、略円板状のベース部２５１と、軸受保持部２５２と、ステータ２５３と、回路基板２５４と、を含む。軸受保持部２５２は、略円筒状であり、ベース部２５１の中央から下側に突出する。ステータ２５３は、軸受保持部２５２の外周に取り付けられる。回路基板２５４は、ステータ２５３の上側に配置され、ステータ２５３に電気的に接続される。

第２ハウジング２１３、ベース部２５１および第２リブ要素２１４は、樹脂の射出成形により、一繋がりの部材として形成される。これにより、部品の製造コストが低減される。第２リブ要素２１４を介して、第２ハウジング２１３とベース部２５１とが接続される。

ステータ２５３は、ロータマグネット２４２と径方向に対向する。ステータ２５３とロータマグネット２４２との間にて、中心軸Ｊ１を中心とするトルクが発生する。軸受保持部２５２の下部および上部の内側には、軸受機構である玉軸受２５５，２５６が配置される。軸受保持部２５２に挿入されたシャフト２４３は、玉軸受２５５，２５６により回転可能に支持される。

図２は第１軸流ファン１１の平面図である。図３は第２軸流ファン２１の平面図である。第１軸流ファン１１の底面図は、翼の形状が異なるという点を除いて図３と同様である。第２軸流ファン２１の底面図は、翼の形状が異なるという点を除いて図２と同様である。ただし、第１ハウジング１１３と第２ハウジング２１３との接続箇所等の細部については異なってもよい。中心軸Ｊ１に沿って見た場合の第１ハウジング１１３および第２ハウジング２１３の外形は、正方形である。なお、外形は長方形でもよく、完全な正方形または長方形である必要はない。中心軸Ｊ１に沿って見た場合の風洞部１１０全体においても外形は矩形である。

第１リブ要素１１４は、放射状に配置される。第１リブ要素１１４は、径方向に直線状に延びる。第２リブ要素２１４も、放射状に配置される。第２リブ要素２１４は、径方向に直線状に延びる。第１リブ要素１１４の数と第２リブ要素２１４の数とは等しい。第１リブ要素１１４と第２リブ要素２１４とは、図１に示すように上下方向に重なる。これらのリブ要素は、接してもよく、僅かに離間してもよい。これにより、エアの流れがリブ要素により妨げられることを抑制することができる。第１リブ要素１１４と第２リブ要素２１４との間に気流が生じることも防止される。第１リブ要素１１４と第２リブ要素２１４とが僅かに離間する場合は、第１軸流ファン１１と第２軸流ファン２１との間の振動伝達を抑え、振動の干渉を低減することができる。

１つの第１リブ要素１１４と１つの第２リブ要素２１４とが上下に接触または近接することにより、１つの支持リブ１２０が構成される。すなわち、複数の支持リブ１２０は、第１インペラ１１１と第２インペラ２１１との間において放射状に配置され、各支持リブ１２０は、径方向に直線状に延びる。支持リブ１２０の中心線の延長線は、中心軸Ｊ１を通る。複数の支持リブ１２０は、風洞部１１０と、第１モータ部１１２および第２モータ部２１２とを接続する。これにより、第１モータ部１１２および第２モータ部２１２は風洞部１１０に対して支持される。

図２に示すように、第１ハウジング１１３において、平面視した場合の矩形の四隅の内面の上部は、上方に向かって中心軸Ｊ１から離れる傾斜面１５７を含む。同様に、第２ハウジング２１３において、平面視した場合の矩形の四隅の内面の下部は、下方に向かって中心軸Ｊ１から離れる傾斜面を含む。換言すれば、風洞部１１０が構成する矩形の四隅の内面は、風洞部１１０の両側の開口端部に近づくに従って中心軸Ｊ１から離れる傾斜面を含む。これにより、直列式軸流ファン１が下方へと送風する場合と、上方へと送風する場合との双方の送風特性、すなわち、静圧−風量特性を容易に向上することができる。なお、第２ハウジング２１３の内面の上部には傾斜面を設けても設けなくてもよい。また、第１ハウジング１１３の内面の下部には傾斜面を設けても設けなくてもよい。

図１に示すように、直列式軸流ファン１では、第１インペラ１１１のカップ１２２の上部は、上方に凸となる形状を含む。第２インペラ２１１のカップ２２の下部は、下方に凸となる形状を含む。これによっても、双方の送風特性を容易に向上することができる。

第１モータ部１１２からは、４本の導線１５８が引き出される。第２モータ部２１２からも、４本の導線２５８が引き出される。４本の導線のうち２本は、電力線である。他の１本はモータ部の回転速度を外部へと出力する。残りの１本は回転速度を制御する信号を外部からモータ部に入力する。回転速度を制御する信号としてＰＷＭ（pulse width modulation）信号が利用される。信号のパルス幅が予め定められた値未満の場合と当該値を超える場合とで、回転部の回転方向が異なる。パルス幅に応じて回転方向および回転速度を変更する駆動回路は、回路基板１５４，２５４上に配置される。

図４は、中心軸Ｊ１を中心とする円筒面による第１翼１２１、第２翼２２１および支持リブ１２０の断面を平面に展開して示す図である。複数の第１翼１２１の第２インペラ２１１に対向する面１６１は、凹状である。同様に、複数の第２翼２２１の第１インペラ１１１に対向する面２６１は、凹状である。このような翼形状により、双方向のいずれの送風の際にも、高い静圧特性を容易に得ることができる。また、二重反転式であることによっても、上流側のファンからのエアの旋回成分を下流側のファンで回収して整流し、高い静圧特性を得ることができる。

面１６１は全体として凹状であればよく、厳密な意味で全体が凹状である必要はない。面２６１に関しても同様である。第１翼１２１の面１６１とは反対側の面１６２は、凸状である。第２翼２２１の面２６１とは反対側の面２６２も、凸状である。面１６２，２６２も全体として凸状であればよく、厳密な意味で全体が凸状である必要はない。

上記翼断面の説明における断面形状は、径方向外側の断面形状のことである。断面の径方向位置は、原則として限定される必要はないが、翼の付け根といった部位では、翼の断面形状に上記形状は適用されなくてよい。例えば、翼の付け根は平板状であってもよく、他の部位とは逆向きに湾曲してもよい。

矢印９１にて示すように、エアが下方へと送られる場合は、矢印９１１、９１２に示すように、第１翼１２１は左から右へと移動し、第２翼２２１は右から左へと移動する。矢印９２にて示すように、エアが上方へと送られる場合は、矢印９２１，９２２に示すように、第１翼１２１は右から左へと移動し、第２翼２２１は左から右へと移動する。第１翼１２１の数と第２翼２２１の数とは等しい。これにより、双方向の送風特性を容易に近づけることができる。さらに、複数の第１翼１２１の軸方向長さ、すなわち、上端と下端との間の距離と、複数の第２翼２２１の軸方向長さも等しい。これによっても、双方向の送風特性を容易に近づけることができる。好ましくは、第１インペラ１１１と第２インペラ２１１とは、中心軸Ｊ１に垂直な面であって第１モータ部１１２と第２モータ部２１２との間を２等分する面に関して面対称である。

また、図１に概略にて示すように、好ましくは、複数の第１翼１２１の第２インペラ２１１とは反対側のエッジ１６３は、径方向外方に向かうに従って第２インペラ２１１から遠ざかる傾斜部１６４を含む。エッジ１６３の全体が傾斜部１６４であってもよい。傾斜部１６４は好ましくは第１翼１２１の付け根部に少なくとも設けられる。同様に、複数の第２翼２２１の第１インペラ１１１とは反対側のエッジ２６３は、径方向外方に向かうに従って第１インペラ１１１から遠ざかる傾斜部２６４を含む。エッジ２６３の全体が傾斜部２６４であってもよい。傾斜部２６４は好ましくは第２翼２２１の付け根部に少なくとも設けられる。これにより、吸気側のファンの送風効率が向上され、全体の送風効率を容易に向上することができる。

図２および図３に示す例では、第１軸流ファン１１が直列式軸流ファン１の吸気側に位置する場合、第１インペラ１１１は上側から見て反時計回りに回転し、第１翼１２１は回転方向に対して前側に反る。つまり、中心軸Ｊ１と第１翼１２１の前縁の径方向内側の付け根までとを結んだ直線に対して、中心軸Ｊ１と前縁の径方向外側の外端とを結んだ直線は回転方向に対して前側に位置する。第２インペラ２１１は上側から見て時計回りに回転し、第２翼２２１は回転方向に対して後側に反る。つまり、中心軸Ｊ１と第２翼２２１の前縁の径方向内側の付け根までとを結んだ直線に対して、中心軸Ｊ１と前縁の径方向外側の外端とを結んだ直線は回転方向に対して後側に位置する。第２軸流ファン２１が直列式軸流ファン１の吸気側に位置する場合、第２インペラ２１１は下側から見て時計回りに回転し、第２翼２２１は回転方向に対して前側に反る。第１インペラ１１１は下側から見て反時計回りに回転し、第１翼１２１は回転方向に対して後側に反る。

翼が回転方向に対していずれに方向に反るかは、得るべき送風特性に応じて適宜決定される。ただし、第１インペラ１１１の回転方向に対して第１翼１２１の反る方向は、第２インペラ２１１の回転方向、すなわち、第１インペラ１１１とは逆方向の回転方向に対して第２翼２２１が反る方向とは逆である。換言すれば、上側から平面視した場合、第１翼１２１と第２翼２２１とは同方向に反る。

さらに換言すれば、第１インペラ１１１の回転方向に対する複数の第１翼１２１の前縁と、第２インペラ２１１の回転方向に対する複数の第２翼２２１の後縁とは、平面視した場合に互いに翼に対して同じ側に位置し、第１翼１２１の前縁と、第２翼２２１の後縁とは、各回転方向に対して異なる方向に反っている。これにより、双方向の送風特性を容易に近づけることができる。

第１翼１２１および第２翼２２１の前縁および後縁は、径方向外方に向かうに従って周方向両側に反る形状であってもよい。この場合、前縁は回転方向前側に反り、後縁は回転方向後側に反る。すなわち、第１翼１２１および第２翼２２１は、平面視した場合に扇状であってもよい。逆に、平面視した場合に、第１翼１２１および第２翼２２１の前縁が、径方向外方に向かって回転方向後側に反り、後縁が回転方向前側に反ってもよい。この場合、翼は先端に向かうほど細くなる。

図４に示す例では、支持リブ１２０の断面は円形である。ここでの「断面」とは、各支持リブ１２０の延びる方向に垂直な面による断面を指す。中心軸Ｊ１に垂直な方向における各支持リブ１２０の断面の幅は、第１インペラ１１１から第２インペラ２１１に向かって漸次増大した後、漸次減少するのであれば様々に変形されてよい。好ましくは、第１リブ要素１１４の断面は、第１インペラ１１１から第２インペラ２１１に向かって漸次増大し、第２リブ要素２１４の断面は、第１インペラ１１１から第２インペラ２１１に向かって漸次減少する。支持リブ１２０の断面は、例えば、図５に示すように、角が面取形状の菱形であってもよく、図６に示すように楕円であってもよい。

また、双方向の送風特性を近づけるために、好ましくは、中心軸Ｊ１に沿って第１インペラ１１１側から見た場合の複数の支持リブ１２０の全体の形状と、中心軸Ｊ１に沿って第２インペラ２１１側から見た場合の複数の支持リブ１２０の全体の形状とは、同一である。ここでの「全体の形状」とは、複数の支持リブ１２０の配置、および、各支持リブ１２０の３次元形状を指す。

図７は、直列式軸流ファン１に電気的に接続される回転制御部３を示す図である。回転制御部３からは第１軸流ファン１１および第２軸流ファン１２のそれぞれに、回転速度を制御する信号が入力される。以下、回転速度を制御する信号を「回転制御信号」という。既述のように、回転制御信号はＰＷＭ信号であり、回転方向の指示も兼ねる。正確には、第１軸流ファン１１用の回転制御信号は第１モータ部１１２の回路基板１５４の駆動回路に入力される。回路基板１５４には回転速度検出センサが設けられており、回転速度を示す信号が第１軸流ファン１１から回転制御部３に入力される。回転制御部３は、センサからの信号を参照して回転制御信号のパルス幅を調整する。第２軸流ファン１２用の回転制御信号も同様に調整される。

回転制御部３は、送風方向設定部３１と、回転速度設定部３２と、を含む。送風方向設定部３１は、外部からの入力に従って、直列式軸流ファン１の送風方向を設定する。ただし、直列式軸流ファン１が設置される機器において送風方向が予め一方向に定められている場合は、送風方向設定部３１は実質的に設けられなくてよい。

回転速度設定部３２は、第１軸流ファン１１および第２軸流ファン１２の回転速度を個別に設定する。機器から回転速度設定部３２に入力される値は１つであり、例えば、最大回転速度に対する割合が入力される。これにより、吸気側の軸流ファンの回転速度および排気側の軸流ファンの回転速度が回転速度設定部３２により設定される。

ここで、直列式軸流ファン１では、回転速度設定部３２により、第１インペラ１１１および第２インペラ２１１のうち、吸気側、すなわち、上流側に位置するインペラの回転速度が、排気側、すなわち、下流側に位置するインペラの回転速度よりも高く設定される。例えば、吸気側の軸流ファンの最大回転速度が１０，０００ｍｉｎ^−１（回転／分）、排気側の軸流ファンの最大回転速度が７，０００ｍｉｎ^−１と予め設定されており、機器から５０％で回転する信号が回転制御部３に入力されると、回転速度設定部３２は、吸気側の軸流ファンに５，０００ｍｉｎ^−１で回転する回転制御信号を入力し、排気側の軸流ファンに３，５００ｍｉｎ^−１にて回転する回転制御信号を入力する。

直列式軸流ファン１では、吸気側のインペラの翼の排気側のインペラに対向する面は凹状であるため、吸気側の軸流ファンの方が排気側の軸流ファンよりも送風効率が高い。そのため、吸気側の軸流ファンの回転速度を排気側の軸流ファンよりも高くすることにより、直列式軸流ファン全体の送風効率を容易に向上することができる。また、両軸流ファンで回転速度が異なることにより、各ファンにて生じる騒音の基本周波数をずらすことができ、騒音の周波数特性を望ましいものとすることができる。

なお、回転制御部３は、直列式軸流ファン１の一部として捉えられてもよい。さらに、回転制御部３は直列式軸流ファン１の回路基板１５４，２５４上に個別に設けられてもよい。この場合、例えば、機器から第１軸流ファン１１および第２軸流ファン２１のそれぞれに信号が入力され、この信号に従って各軸流ファンの回転制御部が回転制御信号を生成する。

図８は第１翼１２１および第２翼２２１の他の例を示す断面図であり、図４と同様の手法にて示している。図４の場合と同様に、各第１翼１２１の第２インペラ２１１に対向する面１６１は、全体として凹状と捉えられる。各第２翼２２１の第１インペラ１１１に対向する面２６１も、全体として凹状と捉えられる。各第１翼１２１の面１６１とは反対側の面１６２は、全体として凸状と捉えられる。面１６２は、第１翼１２１の第２インペラ２１１とは反対側の面である。各第２翼２２１の面２６１とは反対側の面２６２も、全体として凸状と捉えられる。面２６２は、第２翼２２１の第１インペラ１１１とは反対側の面である。

ただし、面１６２の一部の小さい領域１６５は、凹状である。領域１６５は、第１インペラ１１１が風洞部１１０からエアを送出する場合、すなわち、第１軸流ファン１１が排気側のファンである場合、面１６２のうち、第１インペラ１１１の回転方向前側に位置する領域１６５である。同様に、面２６２の一部の小さい領域２６５も、凹状である。領域２６５は、第２インペラ２１１が風洞部１１０からエアを送出する場合、すなわち、第２軸流ファン２１が排気側のファンである場合、面２６２のうち、第２インペラ２１１の回転方向前側に位置する領域２６５である。これにより、排気側のファンに起因する、直列式軸流ファン１全体の送風効率の低下を抑制することができる。第１翼１２１において、領域１６５とは反対側の領域１６６は凸状である。第２翼２２１において、領域２６５とは反対側の領域２６６は凸状である。

直列式軸流ファン１は、上記実施の形態に示したものには限定されず、様々な変形が可能である。

翼断面において、上面および下面が全体として上下いずれの方向に凹状または凸状であるかは、様々に定義されてよい。全体としての湾曲状態をおよそ示すのであれば、様々な手法が採用可能である。例えば、翼断面において、周方向の両端点を結ぶ直線を翼弦と定義し、上面および下面から等距離に位置する面を翼の中間面と定義し、翼弦に対して中間面の半分を超える領域が存在する側に向かって翼の上面および下面が凸状または凹状である、と定義されてもよい。また、既述のように、径方向の任意の位置で翼断面の凹凸状態が同様である必要はない。

直列式軸流ファン１の双方向の送風特性は、仕様を満たす範囲内で異なってもよい。したがって、第１翼１２１の数と第２翼２２１の数とは異なってもよい。

上記実施の形態では、吸気側のインペラの回転速度が排気側のインペラの回転速度よりも高いが、回転制御は、必ずしもこのようなものには限定されない。例えば、両インペラの回転速度は等しくてもよい。さらに、吸気側のインペラの回転速度が排気側のインペラの回転速度よりも低くてもよい。

支持リブ１２０は、直線状には限定されない。第１インペラ１１１と第２インペラ２１１とはおよそ上下に面対称であるため、支持リブ１２０は湾曲していても双方向の送風特性の相違に与える影響は小さい。また、支持リブ１２０は、周方向に等間隔に存在しなくてもよい。第１リブ要素１１４および第２リブ要素２１４が存在せず、これらが一体化された支持リブ１２０のみが存在してもよい。

第１リブ要素１１４および第２リブ要素２１４は、第１モータ部１１２と第２モータ部２１２との間に位置する必要はない。例えば、第１回転部１３１、第１静止部１３２、第２回転部２３１、第２静止部２３２がこの順で中心軸Ｊ１に沿って並び、第１インペラ１１１、第１リブ要素１１４、第２インペラ２１１、第２リブ要素２１４がこの順で配列されてもよい。この場合、第１リブ要素１１４および第２リブ要素２１４のそれぞれが、支持リブとして機能する。もちろん、第１リブ要素１１４、第１インペラ１１１、第２インペラ２１１、第２リブ要素２１４の順でこれらが配列されてもよい。

支持リブ１２０は、中心軸Ｊ１に垂直な面に対して傾斜する方向に延びてもよい。

風洞部１１０の外形は円形でもよい。風洞部１１０は１つの部材として構成されてもよい。

各軸流ファンにおいて、回転部とカップとは区別可能な部位として設けられる必要はない。例えば、ヨークを円筒状とし、カップの中央にシャフトが結合されてもよい。カップが円筒状に成型され、有蓋略円筒状のヨークの外周面にカップが固定されてもよい。

直列式軸流ファン１により流れが形成される流体は、エアには限定されない。他の種類の気体でもよく、液体でもよい。

上記実施形態および各変形例における構成は、相互に矛盾しない限り適宜組み合わされてよい。

本発明は、流体に流れを生じさせる様々な軸流ファンに利用可能である。好ましくは、直列式軸流ファンは、電子機器等の冷却用のファンとして利用される。

１ 直列式軸流ファン
３ 回転制御部
１１０ 風洞部
１１１ 第１インペラ
１１２ 第１モータ部
１２０ 支持リブ
１２１ 第１翼
１５７ 傾斜面
１６２，２６２ （翼の）面
１６３，２６３ （翼の）エッジ
１６４，２６４ （翼エッジの）傾斜部
１６５，２６５ （翼の）領域
２１１ 第２インペラ
２１２ 第２モータ部
２２１ 第２翼
Ｊ１ 中心軸

Claims (11)

1. 第１モータ部と、
   前記第１モータ部の第１回転部に固定される第１インペラと、
   前記第１モータ部の中心軸に沿って配置される第２モータ部と、
   前記第２モータ部の第２回転部に固定される第２インペラと、
   前記第１インペラおよび前記第２インペラの外周を囲む筒状の風洞部と、
   前記風洞部と、前記第１モータ部および前記第２モータ部とを接続する複数の支持リブと、
   を備え、
   前記第１インペラが、前記中心軸を中心とする周方向に配列された複数の第１翼を含み、前記第２インペラが、前記周方向に配列された複数の第２翼を含み、
   前記第１インペラおよび前記第２インペラが双方向に回転可能であり、前記第２インペラの回転方向が前記第１インペラの回転方向とは逆であり、
   前記複数の第１翼の前記第２インペラに対向する面が、凹状であり、前記複数の第２翼の前記第１インペラに対向する面が、凹状である、直列式軸流ファン。
2. 前記第１インペラおよび前記第２インペラのうち、上流側に位置するインペラの回転速度を下流側に位置するインペラの回転速度よりも高くする回転制御部、をさらに備える、請求項１に記載の直列式軸流ファン。
3. 前記複数の第１翼の数と、前記複数の第２翼の数とが等しい、請求項１または２に記載の直列式軸流ファン。
4. 前記中心軸に沿って見た場合の前記風洞部の外形が矩形であり、
   前記矩形の四隅の内面が、前記風洞部の両側の開口端部に近づくに従って前記中心軸から離れる傾斜面、を含む、請求項１ないし３のいずれかに記載の直列式軸流ファン。
5. 前記複数の支持リブが、前記第１インペラと前記第２インペラとの間に位置する、請求項１ないし４のいずれかに記載の直列式軸流ファン。
6. 前記複数の第１翼の前記第２インペラとは反対側のエッジが、径方向外方に向かうに従って前記第２インペラから遠ざかる傾斜部を含み、
   前記複数の第２翼の前記第１インペラとは反対側のエッジが、径方向外方に向かうに従って前記第１インペラから遠ざかる傾斜部を含む、請求項５に記載の直列式軸流ファン。
7. 各支持リブの延びる方向に垂直な面による前記各支持リブの断面において、前記中心軸に垂直な方向における幅が、前記第１インペラから前記第２インペラに向かって漸次増大した後、漸次減少し、
   前記中心軸に沿って前記第１インペラ側から見た場合の前記複数の支持リブの形状と、前記中心軸に沿って前記第２インペラ側から見た場合の前記複数の支持リブの形状とが、同一である、請求項１ないし６のいずれかに記載の直列式軸流ファン。
8. 前記複数の支持リブのそれぞれが、径方向に直線状に延びる、請求項７に記載の直列式軸流ファン。
9. 前記第１インペラの回転方向に対する前記複数の第１翼の前縁と、前記第２インペラの回転方向に対する前記複数の第２翼の後縁とは、各回転方向に対して異なる方向に反っている、請求項１ないし８のいずれかに記載の直列式軸流ファン。
10. 前記複数の第１翼の軸方向長さと、前記複数の第２翼の軸方向長さとが等しい、請求項１ないし９のいずれかに記載の直列式軸流ファン。
11. 前記複数の第１翼の前記第２インペラとは反対側の面のうち、前記第１インペラが前記風洞部から流体を送出する場合の回転方向前側の領域が凹状であり、
    前記複数の第２翼の前記第１インペラとは反対側の面のうち、前記第２インペラが前記風洞部から流体を送出する場合の回転方向前側の領域が凹状である、請求項１ないし１０のいずれかに記載の直列式軸流ファン。

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