JP2017219032A - 送風装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】送風装置において、上下方向に気流が漏れにくく、送風効率を向上させる。
【解決手段】軸方向隙間を介して配列された複数の平板を有する送風部と、送風部を回転させるモータ部と、送風部およびモータ部を収容するハウジングとを有する。ハウジングは、送風部の上部において軸方向に貫通する吸気口と、送風部の径方向外側において径方向に向けて開口する送風口201とを有する。複数の平板のうち上側平板411および中間平板413〜416は、通気孔60と、通気孔の外側の送風領域とを有する。送風部が回転すると、平板の表面の粘性抵抗および遠心力により、平板間に径方向外側へと向かう気流が発生し、吸気口および通気孔を介して供給された気体が、送風部の径方向外側へと向かう。平板間に気流を生じさせるため、また、中間平板の送風領域の径方向中心は、上方に隣接する平板の送風領域の径方向中心よりも径方向外側に配置される。
【選択図】図4
【解決手段】軸方向隙間を介して配列された複数の平板を有する送風部と、送風部を回転させるモータ部と、送風部およびモータ部を収容するハウジングとを有する。ハウジングは、送風部の上部において軸方向に貫通する吸気口と、送風部の径方向外側において径方向に向けて開口する送風口201とを有する。複数の平板のうち上側平板411および中間平板413〜416は、通気孔60と、通気孔の外側の送風領域とを有する。送風部が回転すると、平板の表面の粘性抵抗および遠心力により、平板間に径方向外側へと向かう気流が発生し、吸気口および通気孔を介して供給された気体が、送風部の径方向外側へと向かう。平板間に気流を生じさせるため、また、中間平板の送風領域の径方向中心は、上方に隣接する平板の送風領域の径方向中心よりも径方向外側に配置される。
【選択図】図4
Description
本発明は、送風装置に関する。
従来、複数の羽根を有するインペラを回転させることで、径方向外側へ向かって気流を発生させる遠心型の送風装置が知られている。インペラを有する従来の送風装置については、例えば、特開2008−88985号公報に記載されている。
特開2008−88985号公報に記載の送風装置では、ファンブレードと呼ばれる複数の羽根が周囲の気体を押し出すことにより、径方向外側へ向かう気流が発生する。
特開2008−88985号公報
近年、電子機器の小型化・薄型化が引き続き求められている。このため、電子機器内の冷却に用いられる送風装置についても薄型化が求められている。
ここで、特開2008−88985号公報に記載の送風装置のように、インペラを用いて気流を発生させる場合、回転時に、羽根の軸方向上下端部から、羽根が押し出した気流が漏れる。これにより、羽根の軸方向の上下端部での風圧は、羽根の軸方向中央付近での風圧と比べて小さくなる。このため、送付装置を薄型化してインペラの軸方向の長さが小さくなると、十分な送風効率を得られなくなるという問題が生じる。
本発明の目的は、送風効率の良好な遠心型の送風装置を実現できる技術を提供することである。
本願の例示的な第1発明は、送風装置であって、上下方向に延びる中心軸を中心として回転する送風部と、前記送風部を回転させるモータ部と、前記送風部および前記モータ部を収容するハウジングと、を有する。前記ハウジングは、前記送風部の上部に配置され、軸方向に貫通する吸気口と、前記送風部の径方向外側に配置され、周方向の少なくとも一部に径方向に向けて開口する送風口と、を有する。前記送風部は、軸方向隙間を介して軸方向に配列された複数の平板を有する。複数の前記平板は、最も上方に配置された上側平板と、最も下方に配置された下側平板と、前記上側平板と前記下側平板との間に配置された複数の中間平板と、を含む。前記上側平板および前記中間平板はそれぞれ、軸方向に貫通する通気孔と、前記通気孔の径方向外側の領域である送風領域と、を有する。最も下方に配置された前記中間平板の前記送風領域の径方向中心位置の前記中心軸からの距離は、前記上側平板の前記送風領域の径方向中心位置の前記中心軸からの距離よりも大きい。それぞれの前記中間平板の前記送風領域の径方向中心位置の前記中心軸からの距離は、上方に隣り合う前記平板の前記送風領域の径方向中心位置の前記中心軸からの距離と同じ、または、上方に隣り合う前記平板の前記送風領域の径方向中心位置の前記中心軸からの距離より大きい。
本願の例示的な第1発明によれば、送風部が回転すると、平板の表面の粘性抵抗および遠心力により、平板間の軸方向隙間に径方向外側へと向かう気流が発生する。これにより、吸気口および通気孔を介して供給された気体が、送風部の径方向外側へと向かう。平板間に気流を生じさせるため、上下方向に当該気流が漏れにくく、送風効率を向上できる。したがって、薄型化した場合であっても、送風効率が低下しにくい。また、送風領域の径方向中心位置が下方へ向かうほど径方向外側へずれることにより、吸気効率が向上する。これにより、送風効率がさらに向上する。また、インペラを有する遠心ファンと比べて、静音性に優れている。
以下に、送風装置の例を開示する。なお、本開示では、下プレート部に対して上プレート部を上として、各部の形状および位置関係を説明する。ただし、この上下方向の定義により、送風装置の製造時および使用時の向きを限定する意図はない。
<1.第1実施形態>
図1は、第1実施形態に係る送風装置1の斜視図である。図2は、送風装置1の上面図である。図3は、A−A断面における送風装置1の断面図である。図4は、送風装置1の分解斜視図である。図5は、送風装置1の部分断面図である。この送風装置1は、送風部40が回転することにより、径方向外側へ向かう気流を発生させる遠心型の送風装置である。この送風装置1は、例えば、パーソナルコンピュータ等の電子機器に搭載され、その内部を冷却するのに用いられる。なお、本発明の送風装置は、その他の目的に使用されてもよい。
図1は、第1実施形態に係る送風装置1の斜視図である。図2は、送風装置1の上面図である。図3は、A−A断面における送風装置1の断面図である。図4は、送風装置1の分解斜視図である。図5は、送風装置1の部分断面図である。この送風装置1は、送風部40が回転することにより、径方向外側へ向かう気流を発生させる遠心型の送風装置である。この送風装置1は、例えば、パーソナルコンピュータ等の電子機器に搭載され、その内部を冷却するのに用いられる。なお、本発明の送風装置は、その他の目的に使用されてもよい。
図1〜図4に示すように、送風装置1は、ハウジング20と、モータ部30と、送風部40とを有する。
ハウジング20は、モータ部30および送風部40を収容する筐体である。ハウジング20は、下プレート部21と、側壁部22と、上プレート部23とを有する。
下プレート部21は、ハウジング20の底部を構成する。下プレート部21は、送風部40の下方において径方向に拡がり、送風部40の下側の少なくとも一部を覆う。また、下プレート部21は、モータ部30を支持する。
側壁部22は、下プレート部21から上方へ向かって延びる。側壁部22は、下プレート部21と上プレート部23との間において送風部40の側方を覆う。また、側壁部22は、周方向の一部に、径方向に向けて開口する送風口201を有する。本実施形態では、下プレート部21と側壁部22とは、一体に形成される。ただし、下プレート部21と側壁部22とは、別部材であってもよい。
上プレート部23は、ハウジング20の蓋部を構成する。上プレート部23は、下プレート部21の上方において、径方向に拡がる。また、上プレート部23は、軸方向に貫通する吸気口202を有する。すなわち、上プレート部23は、吸気口202を構成する内縁部231を有する。上面視における吸気口202の形状は、例えば、中心軸9を中心とする円形である。
モータ部30は、送風部40を回転させる駆動部である。図5に示すように、モータ部30は、静止部31と、回転部32とを有する。静止部31は、下プレート部21に固定される。これにより、静止部31は、ハウジング20に対して相対的に静止する。回転部32は、静止部31に対して、中心軸9を中心として回転可能に支持される。
静止部31は、ステータ固定部311と、ステータ312と、軸受ハウジング313とを有する。
ステータ固定部311は、下プレート部21に設けられた固定孔211に嵌まる。これにより、ステータ固定部311は、下プレート部21に固定される。ステータ固定部311は、固定孔211との固定部から上方へ向かって、中心軸9を中心として円筒状に延びる。ステータ固定部311の上部の外周部には、ステータ312が固定される。
ステータ312は、外部から供給される駆動電流に応じて磁束を発生させる電機子である。ステータ312は、上下に延びる中心軸9の周りを環状に取り囲む。ステータ312は、例えば、積層鋼板からなる環状のステータコアと、ステータコアに巻かれた導線とを有する。
軸受ハウジング313は、有底円筒状の部材である。すなわち、軸受ハウジング313は、円板状の底部と、底部から上方へ延びる円筒状部とを有する。軸受ハウジング313は、ステータ固定部311の内周面に固定される。
回転部32は、シャフト321と、ハブ322と、軸受部材323と、マグネット324とを有する。
シャフト321は、中心軸9に沿って配置された部材である。本実施形態のシャフト321は、後述する第1円筒部512の内部に配置され、かつ、中心軸9を中心として延びる円柱状の部位と、当該円柱状の部位の下端部から径方向に延びる円板状の部位とを有する。
ハブ322は、シャフト321に固定される。ハブ322は、ハブ本体部材51と、フランジ部材52とから成る。
ハブ本体部材51は、第1天板部511と、第1円筒部512と、第2円筒部513と、マグネット保持部514とを有する。
第1天板部511は、中心軸9を中心として径方向に拡がる円板状の部位である。第1天板部511は、ステータ312の上方に配置される。第1天板部511は、その外縁部に、上面から凹む凹部515を有する。
第1円筒部512は、第1天板部511から下方へ向かって、中心軸9を中心として円筒状に延びる。第1円筒部512の内部には、シャフト321の円柱状の部位が収容される。そして、シャフト321は、第1円筒部512に固定される。
第2円筒部513は、第1天板部511から下方へ向かって、中心軸9を中心として円筒状に延びる。第2円筒部513の内径は、第1円筒部512の外径よりも大きい。すなわち、第2円筒部513は、第1円筒部512の径方向外側に配置される。
マグネット保持部514は、第1天板部511の径方向外端から下方へ向けて、中心軸9を中心として円筒状に延びる。マグネット保持部514は、ステータ312の径方向外側に配置される。マグネット保持部514の内周面には、マグネット324が固定される。
フランジ部材52は、外壁部521と、第2天板部522と、平板保持部523とを有する。
外壁部521は、中心軸9を中心として上下に延びる円筒状の部位である。外壁部521は、ハブ本体部材51のマグネット保持部514の外周面に沿って配置される。
第2天板部522は、外壁部521の上端部から径方向内側へ円環状に延びる。第2天板部522は、ハブ本体部材51の第1天板部511の上面に設けられた凹部515内に配置される。また、第1天板部511の上面と、第2天板部522の上面とは、軸方向の位置が同一である。
平板保持部523は、外壁部521の下端部から径方向外側へ延びる。平板保持部523は、ハブ本体部材のマグネット保持部514の径方向外側において、送風部40を保持する。本実施形態では、送風部40は、平板保持部523の上面に載置される。これにより、平板保持部523は、送風部40の有する複数の平板410を保持する。
軸受部材323は、中心軸9を中心として上下に延びる円筒状の部材である。軸受部材323は、ハブ本体部材51の第1円筒部512の外周面に沿って配置される。また、軸受部材323は、第1円筒部512の外周面に固定される。軸受部材323の径方向外側かつハブ本体部材51の第2円筒部513の径方向内側には、軸受ハウジング313の円筒状部が配置される。
マグネット324は、ハブ本体部材51のマグネット保持部514の内周面に固定される。また、マグネット324は、ステータ312の径方向外側に配置される。本実施形態では、円環状のマグネット324が使用される。マグネット324の径方向内側の面は、ステータ312と、僅かな間隙を介して径方向に対向する。また、マグネット324の内周面には、N極とS極とが周方向に交互に着磁されている なお、円環状のマグネット324に代えて、複数のマグネットを使用してもよい。複数のマグネットを使用する場合には、N極のマグネットとS極のマグネットとが交互に並ぶように、複数のマグネットを周方向に配列すればよい。
図5中に拡大して示すように、軸受ハウジング313と、シャフト321、軸受部材323およびハブ本体部材51との間には、潤滑流体300が介在する。潤滑流体300には、例えば、ポリオールエステル系オイルまたはジエステル系オイルが使用される。シャフト321、ハブ322および軸受部材323は、軸受ハウジング313に対して、潤滑流体300を介して回転可能に支持される。このように、本実施形態では、静止部31の構成要素である軸受ハウジング313と、回転部32の構成要素であるシャフト321、軸受部材323およびハブ本体部材51と、潤滑流体300とにより、流体動圧軸受が構成される。
潤滑流体300の界面は、軸受ハウジング313の外周面とハブ本体部材51の第2円筒部513の内周面との間隙であるシール部301に配置される。シール部301において、上方から下方へ向かうにつれて、軸受ハウジング313の外周面と第2円筒部513の内周面との距離が大きくなる。すなわち、シール部301において、潤滑流体300の界面から遠ざかるにつれて、軸受ハウジング313の外周面と第2円筒部513の内周面との距離が大きくなる。このように、シール部301の径方向の幅が上方から下方へ向かうにつれて大きくなることにより、界面付近において潤滑流体300が上方へと引きつけられる。したがって、潤滑流体300がシール部301の外部へと漏れ出るのが抑制される。
このように、静止部31と回転部32とを接続する軸受機構として流体動圧軸受を用いることにより、回転部32が安定して回転できる。したがって、モータ部30から異音が発生するのを抑制できる。
このようなモータ部30において、ステータ312に駆動電流を供給すると、ステータ312に磁束が生じる。そして、ステータ312とマグネット324との間の磁束の作用により、静止部31と回転部32との間に、周方向のトルクが発生する。その結果、静止部31に対して回転部32が、中心軸9周りに回転する。回転部32の平板保持部523に保持された送風部40は、回転部32とともに、中心軸9周りに回転する。
図4および図5に示すように、送風部40は、複数の平板410と、複数のスペーサ420とを有する。平板410とスペーサ420とは、軸方向に交互に配列される。また、隣り合う平板410およびスペーサ420は、接着等により固定される。
図4および図5に示すように、本実施形態では、複数の平板410は、最も上方に配置された上側平板411と、最も下方に配置された下側平板412と、上側平板411の下方かつ下側平板412の上方に配置された4つの中間平板413〜416とを含む。ここで、4つの中間平板413〜416をそれぞれ、上方から下方へ向かって順に、第1中間平板413、第2中間平板414、第3中間平板415および第4中間平板416と称する。本実施形態の送風部40は、6つの平板410を有する。複数の平板410は、軸方向隙間400を介して軸方向に配列される。
各平板410は、例えば、ステンレス等の金属材料または樹脂材料により形成される。また、各平板410は、例えば、紙により形成されてもよい。その場合、植物繊維にガラス繊維または金属線等を含む紙が用いられてもよい。平板410を金属材料により形成すると、平板410を樹脂材料により形成する場合と比べて、平板410の寸法精度を向上できる。
図1、図2および図5に示すように、上側平板411および中間平板413はそれぞれ、内環状部61、外環状部62、複数のリブ63および複数の通気孔60を有する。なお、本実施形態では、各平板410の有するリブ63の数および通気孔60の数はそれぞれ5つである。
内環状部61は、中心軸9を中心として配置される、環状の部位である。内環状部61は、その中央に、上下に貫通する中央孔65(図4参照)を有する。外環状部62は、中心軸9を中心として内環状部61の径方向外側に配置される、環状の部位である。リブ63はそれぞれ、内環状部61と外環状部62を連結する。通気孔60のそれぞれと、送風部40の径方向外側の空間とは、当該通気孔60を有する平板410の上下に隣り合う軸方向隙間400を介して連通する。なお、通気孔60はそれぞれ、軸方向に見て、ハウジング20の吸気口202と重なる位置に配置される。
下側平板412は、中心軸9を中心として配置される、環状かつ板状の部材である。下側平板412は、その中央に、上下に貫通する中央孔65を有する。
図4に示すように、スペーサ420のそれぞれは、円環状の部材である。スペーサ420が平板410間に配置されることにより、平板410間に軸方向隙間400が確保される。スペーサ420はそれぞれ、その中央に、上下に貫通する中央孔429を有する。各平板410の中央孔65と、各スペーサ420の中央孔429との内部には、モータ部30が配置される。
スペーサ420は、上側平板411および中間平板413の内環状部61と軸方向に重なる位置に配置される。このように、スペーサ420は、軸方向隙間400内の径方向の一部の領域のみに配置される。
モータ部30が駆動すると、回転部32とともに、送風部40が回転する。これにより、各平板410の表面の粘性抵抗および遠心力により、各平板410の表面付近に、径方向外側へと向かう気流が発生する。したがって、平板410間の軸方向隙間400に径方向外側へと向かう気流が発生する。すると、ハウジング20の吸気口202と、上側平板411および中間平板413の通気孔60とを介して、ハウジング20の上部の気体が各軸方向隙間400へと供給される。これにより、十分な気体が各軸方向隙間400へと供給され、ハウジング20の側部に設けられた送風口201から送風装置1の外部へと排出される。
ここで、各平板410の軸方向厚みは、約0.1mmである。一方、各軸方向隙間400の軸方向の長さは、約0.3mmである。軸方向隙間400の軸方向の長さは、0.2mm〜0.5mmであることが好ましい。軸方向隙間400の軸方向の長さが大きいと、送風部40の回転時に、上側の平板410の下面で生じる気流と下側の平板410の上面で生じる気流との間に間隔が空く。すると、軸方向隙間400内における静圧が大きくならず、十分な風量を排出できない可能性がある。また、軸方向隙間400の軸方向の長さが大きいと、送風装置1の軸方向の体格を小さくするのが困難となる。そのため、この送風装置1では、軸方向隙間400の軸方向の長さを0.2mm〜0.5mmの範囲内としている。これにより、軸方向隙間400内の静圧を高め、十分な排出風量を得ることができるとともに、送風装置1をより薄型化できる。
上側平板411および中間平板413〜416はそれぞれ、通気孔60と、通気孔60の径方向外側の領域である送風領域とを有する。上側平板411および中間平板413〜416では、通気孔60の外側に配置された外環状部62が、表面付近に気流を発生させる送風領域となる。図5中には、上側平板411および中間平板413〜416における送風領域の径方向中心位置が、黒塗り逆三角で示されている。以下では、上側平板411の送風領域の径方向中心位置を上側中心位置P1、第1中間平板413の径方向中心位置を第1中心位置P2、第2中間平板414の径方向中心位置を第2中心位置P3、第3中間平板415の径方向中心位置を第3中心位置P4、第4中間平板416の径方向中心位置を第4中心位置P5と称する。
一方、下側平板412は、通気孔60を有しない。このため、下側平板412の上面側では、スペーサ420と接触する部分より外側の領域全体が送風領域となる。また、下側平板412の下面側では、平板保持部523と接触する部分より外側の領域全体が送風領域となる。なお、平板保持部523の下面においても、気流が発生する。
この送風装置1では、下側平板412の外径は、上側平板411の外径よりも大きい。そして、平板410のそれぞれの外径は、上方に隣り合う平板410の外径よりも大きい。具体的には、第1中間平板413の外径は、上方に隣り合う上側平板411の外径よりも大きい。第2中間平板414の外径は、上方に隣り合う第1中間平板413の外径よりも大きい。第3中間平板415の外径は、上方に隣り合う第2中間平板414の外径よりも大きい。第4中間平板416の外径は、上方に隣り合う第3中間平板415の外径よりも大きい。下側平板412の外径は、上方に隣り合う第4中間平板416の外径よりも大きい。
この送風装置1では、上側平板411および中間平板413〜416の送風領域となる外環状部62の径方向内端の位置が同じである。このため、中間平板413〜416のそれぞれの送風領域の径方向中心位置は、上方に隣り合う平板410の送風領域の径方向中心位置よりも径方向外側に配置される。具体的には、第1中間平板413の第1中心位置P2は、上側平板411の上側中心位置P1よりも径方向外側に配置される。第2中間平板414の第2中心位置P3は、第1中間平板413の第1中心位置P2よりも径方向外側に配置される。第3中間平板415の第3中心位置P4は、第2中間平板414の第2中心位置P3よりも径方向外側に配置される。第4中間平板416の第4中心位置P5は、第3中間平板415の第3中心位置P4よりも径方向外側に配置される。
このように、中間平板413〜416のうち最も下方に配置された第4中間平板416の第4中心位置P5の中心軸9からの距離は、上側平板411の上側中心位置P1の中心軸9からの距離よりも大きい。また、中間平板413〜416の送風領域の径方向中心位置の中心軸9からの距離は、上方に隣り合う平板410の送風領域の径方向中心位置の中心軸9からの距離より大きい。
具体的には、第1中間平板413の第1中心位置P2の中心軸9からの距離は、上方に隣り合う上側平板411の上側中心位置P1の中心軸9からの距離よりも大きい。第2中間平板414の第2中心位置P3の中心軸9からの距離は、上方に隣り合う第1中間平板413の第1中心位置P2の中心軸9からの距離よりも大きい。第3中間平板415の第3中心位置P4の中心軸9からの距離は、第2中間平板414の第2中心位置P3の中心軸9からの距離よりも大きい。また、第4中間平板416の第4中心位置P5の中心軸9からの距離は、第3中間平板415の第3中心位置P4の中心軸9からの距離よりも大きい。
このように、下方へ向かうにつれ、送風領域の径方向中心が次第に径方向外側へとずれる。特に、この送風装置1では、下方へ向かうにつれ、送風領域が次第に大きくなる。これにより、下方に向かうにつれて、軸方向隙間400における静圧が向上する。
吸気口202および複数の通気孔60を下方へと向かって通過する気流は、各軸方向隙間400において径方向外側へと引きつけられる。このため、下方へ向かうにつれて、通気孔60を通過する気流が弱まる。本実施形態では、下方に向かうにつれて各平板410の送風領域を大きくすることにより、下方に向かうにつれて軸方向隙間400において発生する気流が強くなる。このため、通気孔60を通過する気流が下方へと引きつけられる。これにより、最も下方に配置された軸方向隙間400にも十分な量の気体が供給される。その結果、送風部40における送風効率がより向上する。
複数の羽根を有するインペラを回転させて気流を発生させる従来の送風装置では、インペラにより発生する気流が、インペラの上下の端部において漏れる。また、当該気流の漏れは、送風装置の軸方向の長さによらず発生する。このため、送風装置を薄型化すると、送風装置全体における当該漏れの影響が大きくなるため、送風効率が低下する。一方、本実施形態の送風装置1では、平板410の表面付近に気流が生じるため、上下方向に当該気流が漏れにくい。したがって、気流を発生させる送風部40の軸方向の長さを小さくした場合であっても、気流の漏れによる送風効率の低下が生じにくい。すなわち、送風装置1を薄型化した場合であっても、送風効率が低下しにくい。
また、インペラを有する送風装置では、羽根の形状、枚数、配置等に起因する周期的な騒音が発生する。しかしながら、この送風装置1は平板410の表面の粘性抵抗および遠心力により気流を発生させるため、インペラを有する送風装置と比べて、静音性に優れている。
なお、この送風装置1では、各平板410のそれぞれの外径が、上方に隣り合う平板410の外径よりも大きい。しかしながら、一部の平板410の外径が、上方に隣り合う平板410の外径と同じであってもよい。そのような場合であっても、下側平板412の外径が上側平板411の外径よりも大きく、かつ、一部の平板410の外径が上方に隣り合う平板410の外径よりも大きければ、同様の効果が得られる。
また、PQ特性(風量−静圧特性)の観点において、複数の平板410を有する送風装置1は、インペラを有する送風装置と比べて、低風量領域における静圧が大きい。このため、送風装置1は、インペラを有する送風装置と比べて、比較的低い風量しか排出できない高密度な筐体内で用いるのに適している。このような筐体としては、例えば、パーソナルコンピュータ等の電子機器が挙げられる。
本実施形態では、上側平板411および全ての中間平板413が通気孔60を有する。これにより、吸気口202および通気孔60を介して、全ての軸方向隙間400がハウジング20の上方の空間と軸方向に連通する。
図2に示すように、吸気口202は、中心軸9を中心として配置される。すなわち、吸気口202の中心は、中心軸9と一致する。一方、送風部40も、中心軸9を中心として配置される。これにより、送風部40において、周方向に圧力差が生じにくい。その結果、騒音の発生を抑制できる。なお、「一致する」とは、完全に一致する場合だけで無く、略一致する場合を含めるものとする。
<2.変形例>
以上、本発明の例示的な実施形態について説明したが、本発明は、上記の実施形態に限定されない。
以上、本発明の例示的な実施形態について説明したが、本発明は、上記の実施形態に限定されない。
図6は、一変形例に係る送風装置1Aの部分断面図である。図6の例の送風装置1Aでは、送風部40Aが、軸方向隙間400Aを介して配置された複数の平板410Aを有する。複数の平板410Aは、上方から下方に向かって順に、上側平板411A、第1中間平板413A、第2中間平板414A、第3中間平板415A、第4中間平板416Aおよび下側平板412Aを含む。上側平板411Aおよび中間平板413A〜416Aはそれぞれ、通気孔60Aと、通気孔60Aの径方向外側の領域である送風領域とを有する。
下側平板412Aの外径は、上側平板411Aの外径よりも大きい。また、上側平板411Aおよび中間平板413A〜416Aの送風領域の内端部の径方向の位置は同じである。また、平板410Aのそれぞれの外径は、上方に隣り合う平板410Aの外径より大きい。このため、第4中間平板416Aの送風領域の径方向中心位置P5Aの中心軸9Aからの距離は、上側平板411Aの送風領域の径方向中心位置P1Aの中心軸9Aからの距離よりも大きい。また、中間平板413A〜416Aの送風領域の径方向中心位置P2A〜P5Aの中心軸9Aからの距離は、それぞれ、上方に隣り合う平板410Aの送風領域の径方向中心位置P1A〜P4Aの中心軸9Aからの距離よりも大きい。
このように、下方へ向かうにつれ、送風領域の径方向中心が次第に径方向外側へとずれる。特に、本発明では、下方へ向かうにつれ、送風領域が次第に大きくなる。これにより、下方に向かうにつれて、軸方向隙間400Aにおける静圧が向上する。
ここで、下側平板412Aは、ハウジング20Aの下プレート部21Aと軸方向に重なって配置される。このため、下側平板412Aと下プレート部21Aとの接触を抑制するためには、下側平板412Aと下プレート部21Aとの軸方向の間隔をある程度とる必要がある。ただし、下側平板412Aと下プレート部21Aとの間に軸方向に間隔があると、径方向外側へ向かう気流がハウジング20A内の上部に偏る。送風口付近で空気の流れに軸方向の偏りが生じると、気流が径方向外側へ向かって真っ直ぐ排出されない虞がある。
送風装置1Aでは、図6中に拡大して示すように、平板410Aの外端面601Aは、軸方向下側に向かうにつれ径方向外側へ傾斜する。これにより、平板410Aの上面に沿う気流が、下方へと案内される。これにより、送風部40Aの径方向外側において、径方向外側へ向かう気流がハウジング20A内の上部に偏りにくい。したがって、気流の向きが真っ直ぐとなり、排気効率および排気風量が向上し、ひいては送風効率が向上する。
図7は、他の変形例に係る送風装置1Bの部分断面図である。図7の例の送風装置1Bでは、送風部40Bが、軸方向隙間400Bを介して配置された複数の平板410Bを有する。複数の平板410Bは、上方から下方に向かって順に、上側平板411B、第1中間平板413B、第2中間平板414B、第3中間平板415B、第4中間平板416Bおよび下側平板412Bを含む。上側平板411Bおよび中間平板413B〜416Bはそれぞれ、通気孔60Bと、通気孔60Bの径方向外側の領域である送風領域とを有する。
この送風装置1Bでは、全ての平板410Bの外径は同じである。また、最も下方に配置された通気孔60Bの径方向外端の中心軸9Bからの距離は、最も上方に配置された通気孔60Bの径方向外端の中心軸9Bからの距離よりも大きい。すなわち、第4中間平板416Bの通気孔60Bの径方向外端は、上側平板411Bの通気孔60Bの径方向外端よりも径方向外側に配置される。また、それぞれの通気孔60Bの径方向外端の中心軸9Bからの距離は、上方に隣り合う通気孔60Bの径方向外端の中心軸9Bからの距離よりも大きい。すなわち、中間平板413B〜416Bの通気孔60Bの径方向外端は、それぞれ、上方に隣り合う平板410Bの通気孔60Bの径方向外端よりも径方向外側に配置される。
このため、第4中間平板416Bの送風領域の径方向中心位置P5Bの中心軸9Bからの距離は、上側平板411Bの送風領域の径方向中心位置P1Bの中心軸9Bからの距離よりも大きい。また、中間平板413B〜416Bの送風領域の径方向中心位置P2B〜P5Bの中心軸9Bからの距離は、それぞれ、上方に隣り合う平板410Bの送風領域の径方向中心位置P1B〜P4Bの中心軸9Bからの距離よりも大きい。
各平板410Bの通気孔60Bを上方から下方へと通過する気流が、軸方向隙間400Bにおいて径方向外側へと引きつけられる。この送風装置1Bでは、下方に向かうにつれて通気孔60Bの径方向外端を径方向外側に配置することにより、上方から供給された気体を、通気孔60Bを介して最も下方に配置された下側平板412Bまで供給できる。これにより、吸気効率および送風効率が向上する。
なお、この送風装置1Bでは、各平板410Bの通気孔60Bの径方向外端の中心軸9Bからの距離が、上方に隣り合う平板410Bの通気孔60Bの径方向外端の中心軸9Bからの距離よりも大きい。しかしながら、一部の平板410Bの通気孔60Bの径方向外端の中心軸9Bからの距離が、上方に隣り合う平板410Bの通気孔60Bの径方向外端の中心軸9Bからの距離と同じであってもよい。そのような場合であっても、最も下方に配置される通気孔60Bである第4中間平板416Bの径方向外端の中心軸9Bからの距離が、最も上方に配置される通気孔60Bである上側平板411Bの径方向外端の中心軸9Bからの距離よりも大きく、かつ、一部の平板410Bの通気孔60Bの径方向外端の中心軸9Bからの距離が、上方に隣り合う平板410Bの通気孔60Bの径方向外端の中心軸9Bからの距離よりも大きければ、同様の効果が得られる。
図8は、他の変形例に係る送風装置1Cの部分断面図である。図8の例の送風装置1Cでは、送風部40Cが、軸方向隙間400Cを介して配置された複数の平板410Cを有する。複数の平板410Cは、上方から下方に向かって順に、上側平板411C、第1中間平板413C、第2中間平板414C、第3中間平板415C、第4中間平板416Cおよび下側平板412Cを含む。上側平板411Cおよび中間平板413C〜416Cはそれぞれ、通気孔60Cと、通気孔60Cの径方向外側の領域である送風領域とを有する。
この送風装置1Cでは、図7の例の送風装置1Bと同様、全ての平板410Cの外径は同じである。また、最も下方に配置された通気孔60Cの径方向外端の中心軸9Cからの距離は、最も上方に配置された通気孔60Cの径方向外端の中心軸9Cからの距離よりも大きい。すなわち、第4中間平板416Cの通気孔60Cの径方向外端は、上側平板411Cの通気孔60Cの径方向外端よりも径方向外側に配置される。また、それぞれの通気孔60Cの径方向外端の中心軸9Cからの距離は、上方に隣り合う通気孔60Cの径方向外端の中心軸9Cからの距離よりも大きい。すなわち、中間平板413C〜416Cの通気孔60Cの径方向外端は、それぞれ、上方に隣り合う平板410Cの通気孔60Cの径方向外端よりも径方向外側に配置される。
この送風装置1Cでは、図7中に拡大して示すように、通気孔60Cの外縁を形成する各平板410Cの端面602Cは、軸方向下側に向かうにつれ径方向外側へ傾斜する。これにより、複数の平板410Cの通気孔60Cを上方から下方へと通過する気流が、当該端面に沿って平板410Cの下面に沿って案内される。すなわち、通気孔60Cを上方から下方へと通過する気流が、平板410C間の軸方向隙間400Cへと向かいやすい。したがって、吸気効率が向上し、ひいては送風効率が向上する。
図9は、他の変形例に係る送風装置1Dの部分断面図である。図9の例の送風装置1Dでは、送風部40Dが、軸方向隙間400Dを介して配置された複数の平板410Dを有する。複数の平板410Dは、上方から下方に向かって順に、上側平板411D、第1中間平板413D、第2中間平板414D、第3中間平板415D、第4中間平板416Dおよび下側平板412Dを含む。上側平板411Dおよび中間平板413D〜416Dはそれぞれ、通気孔60Dと、通気孔60Dの径方向外側の領域である送風領域とを有する。
下側平板412Dの外径は、上側平板411Dの外径よりも大きい。また、平板410Dのそれぞれの外径は、上方に隣り合う平板410Dの外径より大きい。これにより、上記の実施形態の送風装置1および図6の例の送風装置1Aと同様に、吸気効率および送風効率が向上する。
一方、最も下方に配置された通気孔60Dの径方向外端の中心軸9Dからの距離は、最も上方に配置された通気孔60Dの径方向外端の中心軸9Dからの距離よりも大きい。すなわち、第4中間平板416Dの通気孔60Dの径方向外端は、上側平板411Dの通気孔60Dの径方向外端よりも径方向外側に配置される。また、それぞれの通気孔60Dの径方向外端の中心軸9Dからの距離は、上方に隣り合う通気孔60Dの径方向外端の中心軸9Dからの距離よりも大きい。すなわち、中間平板413D〜416Dの通気孔60Dの径方向外端は、それぞれ、上方に隣り合う平板410Dの通気孔60Dの径方向外端よりも径方向外側に配置される。これにより、図7の例の送風装置1Bおよび図8の例の送風装置1Cと同様に、吸気効率および送風効率が向上する。
このため、第4中間平板416Dの送風領域の径方向中心位置P5Dの中心軸9Dからの距離は、上側平板411Dの送風領域の径方向中心位置P1Dの中心軸9Dからの距離よりも大きい。また、中間平板413D〜416Dの送風領域の径方向中心位置P2D〜P5Dの中心軸9Dからの距離は、それぞれ、上方に隣り合う平板410Dの送風領域の径方向中心位置P1D〜P4Dの中心軸9Dからの距離よりも大きい。このように、下方へ向かうにつれ、送風領域の径方向中心が次第に径方向外側へとずれる。これにより、送風効率が向上する。
図10は、他の変形例に係る送風装置1Eの部分断面図である。図10の例の送風装置1Eでは、モータ部30Eが、静止部31Eと、回転部32Eと、2つの玉軸受33Eとを有する。
静止部31Eは、ステータ固定部311Eと、ステータ312Eとを有する。ステータ固定部311Eは、ハウジング20Eに固定される有底円筒状の部材である。ステータ312Eは、ステータ固定部311Eの外周面に固定された電機子である。
回転部32Eは、シャフト321Eと、ハブ322Eと、マグネット324Eとを有する。シャフト321Eは、少なくとも下端部がステータ固定部311Eの内部に配置される。また、シャフト321Eの上端部は、ハブ322Eに固定される。マグネット324Eは、ハブ322Eに固定される。マグネット324Eは、ステータ312Eと径方向に対向して配置される。
玉軸受33Eはそれぞれ、回転部32Eを静止部31Eに対して回転可能に接続する。具体的には、玉軸受33Eの外輪が静止部31Eのステータ固定部311Eの内周面に固定される。また、玉軸受33Eの内輪が回転部32Eのシャフト321Eの外周面に固定される。そして、外輪と内輪との間に複数の球状の転動体である玉が介在する。このように、モータ部30Eの軸受構造として、流体動圧軸受に代えて、玉軸受等の転がり軸受(ベアリング)が用いられてもよい。
図10の例では、モータ部30Eが2つの玉軸受33Eを有する。そして、ステータ固定部311Eの内周面とシャフト321Eとが対向している軸方向領域の上端付近と下端付近に玉軸受33Eが配置される。これにより、シャフト321Eが中心軸9Eに対して傾斜するのが抑制される。
図11は、他の変形例に係る送風装置1Fの上面図である。図11の例の送風装置1Fでは、ハウジング20Fは、複数の送風口201Fを有する。具体的には、側壁部22Fが、周方向の複数箇所に、径方向に向けて開口する送風口201Fを有する。ハウジング20Fは、各送風口201Fの周囲に舌部203Fを有する。また、送風部40Fは、軸方向隙間を介して軸方向に配列された複数の平板410Fを有する。
インペラを有する遠心ファンでは、羽根の形状、枚数、配置等に起因する周期的な騒音が発生する。また、当該騒音は舌部周辺で発生しやすい。このため、複数方向に排気しようとすると舌部が増えるため、さらに騒音特性が悪化する。しかしながら、この送風装置1Fでは、平板410Fの回転により径方向外側へ向かう気流を発生させるため、インペラを有する遠心ファンと比べて周期的な騒音を小さくできる。したがって、この送風装置1Fのように、複数方向に排気を行った場合でも、舌部203Fとの関係により騒音特性が悪化することを抑制できる。
上記の実施形態および変形例では、送風部の有する平板の数が6つであったが、本発明はこれに限られない。平板の数は、2〜5つであってもよいし、7つ以上であってもよい。
また、上記の実施形態および変形例では、ハブがハブ本体部材とフランジ部材との2部材から構成されたが、本発明はこれに限られない。ハブは、1部材で構成されてもよいし、3つ以上の部材で構成されてもよい。
また、各部材の細部の形状については、本願の各図に示された形状と、相違していてもよい。例えば、ハウジング、送風部またはモータ部の形状が、上記の実施形態および変形例と異なっていてもよい。また、上記の各要素を、矛盾が生じない範囲で、適宜に組み合わせてもよい。
本発明は、送風装置に利用できる。
1,1A,1B,1C,1D,1E,1F 送風装置
9,9A,9B,9C,9D,9E 中心軸
20,20A,20E,20F ハウジング
30,30E モータ部
31,31E 静止部
32,32E 回転部
33E 玉軸受
40,40A,40B,40C,40D,40F 送風部
60,60A,60B,60C,60D 通気孔
201,201F 送風口
202 吸気口
300 潤滑流体
301 シール部
312,312E ステータ
313 軸受ハウジング
321,321E シャフト
324,324E マグネット
400,400A,400B,400C,400D 軸方向隙間
410,410A,410B,410C,410D,410F 平板
411,411A,411B,411C,411D 上側平板
412,412A,412B,412C,412D 下側平板
413,413A,413B,413C,413D,414,414A,414B,414C,414D,415,415A415B,415C,415D,416,416A,416B,416C,416D 中間平板
9,9A,9B,9C,9D,9E 中心軸
20,20A,20E,20F ハウジング
30,30E モータ部
31,31E 静止部
32,32E 回転部
33E 玉軸受
40,40A,40B,40C,40D,40F 送風部
60,60A,60B,60C,60D 通気孔
201,201F 送風口
202 吸気口
300 潤滑流体
301 シール部
312,312E ステータ
313 軸受ハウジング
321,321E シャフト
324,324E マグネット
400,400A,400B,400C,400D 軸方向隙間
410,410A,410B,410C,410D,410F 平板
411,411A,411B,411C,411D 上側平板
412,412A,412B,412C,412D 下側平板
413,413A,413B,413C,413D,414,414A,414B,414C,414D,415,415A415B,415C,415D,416,416A,416B,416C,416D 中間平板
Claims (11)
- 送風装置であって、
上下方向に延びる中心軸を中心として回転する送風部と、
前記送風部を回転させるモータ部と、
前記送風部および前記モータ部を収容するハウジングと、
を有し、
前記ハウジングは、
前記送風部の上部に配置され、軸方向に貫通する吸気口と、
前記送風部の径方向外側に配置され、周方向の少なくとも一部に径方向に向けて開口する送風口と、
を有し、
前記送風部は、軸方向隙間を介して軸方向に配列された複数の平板を有し、
複数の前記平板は、
最も上方に配置された上側平板と、
最も下方に配置された下側平板と、
前記上側平板と前記下側平板との間に配置された複数の中間平板と、
を含み、
前記上側平板および前記中間平板はそれぞれ、
軸方向に貫通する通気孔と、
前記通気孔の径方向外側の領域である送風領域と、
を有し、
最も下方に配置された前記中間平板の前記送風領域の径方向中心位置の前記中心軸からの距離は、前記上側平板の前記送風領域の径方向中心位置の前記中心軸からの距離よりも大きく、
それぞれの前記中間平板の前記送風領域の径方向中心位置の前記中心軸からの距離は、上方に隣り合う前記平板の前記送風領域の径方向中心位置の前記中心軸からの距離と同じ、または、上方に隣り合う前記平板の前記送風領域の径方向中心位置の前記中心軸からの距離より大きい、送風装置。 - 請求項1に記載の送風装置であって、
前記下側平板の外径は、前記上側平板の外径よりも大きく、
前記平板のそれぞれの外径は、上方に隣り合う前記平板の外径と同じ、または、上方に隣り合う前記平板の外径より大きい、送風装置。 - 請求項2に記載の送風装置であって、
前記平板のそれぞれの外径は、上方に隣り合う前記平板の外径より大きい、送風装置。 - 請求項2または請求項3に記載の送風装置であって、
前記平板の外端面は、軸方向下側に向かうにつれ径方向外側へ傾斜する、送風装置。 - 請求項1ないし請求項4のいずれかに記載の送風装置であって、
最も下方に配置された前記通気孔の径方向外端の前記中心軸からの距離は、最も上方に配置された前記通気孔の径方向外端の前記中心軸からの距離よりも大きく、
それぞれの前記通気孔の径方向外端の前記中心軸からの距離は、上方に隣り合う前記通気孔の径方向外端の前記中心軸からの距離と同じ、または、上方に隣り合う前記通気孔の径方向外端の前記中心軸からの距離よりも大きい、送風装置。 - 請求項5に記載の送風装置であって、
それぞれの前記通気孔の径方向外端の前記中心軸からの距離は、上方に隣り合う前記通気孔の径方向外端の前記中心軸からの距離よりも大きい、送風装置。 - 請求項5または請求項6に記載の送風装置であって、
前記通気孔の外縁を形成する前記平板の端面は、軸方向下側に向かうにつれ径方向外側へ傾斜する、送風装置。 - 請求項1ないし請求項7のいずれかに記載の送風装置であって、
前記吸気口は、前記中心軸を中心として配置される、送風装置。 - 請求項1ないし請求項8のいずれかに記載の送風装置であって、
前記モータ部は、
電機子と、軸受ハウジングとを有する静止部と、
前記電機子の径方向に対向する位置に配置されたマグネットと、シャフトと、軸受部材とを有する回転部と、
を有し、
前記軸受ハウジングと、前記シャフトおよび前記軸受部材との間には、潤滑流体が介在し、
前記潤滑流体の界面が、前記軸受ハウジングと前記回転部との間隙であるシール部に配置され、
前記シール部は、前記界面から遠ざかるにつれて前記軸受ハウジングと前記回転部との距離が大きくなる、送風装置。 - 請求項1ないし請求項8のいずれかに記載の送風装置であって、
前記モータ部は、
電機子を有する静止部と、
前記電機子の径方向に対向する位置に配置されたマグネットを有する回転部と、
前記回転部を前記静止部に対して回転可能に接続する玉軸受と、
を有する、送風装置。 - 請求項1ないし請求項10のいずれかに記載の送風装置であって、
前記ハウジングは、周方向の複数箇所に前記送風口を有する、送風装置。
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