JP4670285B2 - インペラ及びそれを備えた送風ファン - Google Patents

Description

本発明は、遠心型の送風ファンに用いられるインペラ及びそれを備えた送風ファンに関する。

近年、種々の電子機器において小型化、薄型化が求められている。一方で、電子機器の多機能化が進み、筐体内部は高密度化し発熱量は増加する傾向にある。このため、筐体内部の駆動回路基板や電源部等の発熱素子や発熱部品を冷却し、発生した熱を外部に効率的に放熱することが強く求められている。

発熱素子や発熱部品を冷却するために、筐体内部の空気を筐体外部に排気するものとしては送風ファンが広く用いられている。このような送風ファンは、電子機器の筐体内部には高密度に素子や部品が実装されていることから、小型或いは薄型であることが必要とされている。そこで、小型或いは薄型の送風ファンとして、近年、特許文献１や特許文献２に開示されたような遠心型の送風ファンが広く用いられている。遠心型の送風ファンは、インペラの回転軸方向の両側又は片側から吸気し、回転軸に直交する遠心方向に送出して発熱部や放熱部等の方向に排気するもので、遠心方向に排気するため、発熱素子や発熱部品、又は放熱部の側方に並べて配置して用いることができるので、特に筐体内部の空きスペースが少ない薄型の電子機器に好適に用いられる。

特許文献１には、円筒状のボスと、ボスの外周面から径方向に延びる幅広の複数のリブと、ボスの外周面から離れた位置にリブに設けられた羽根と、を備えたインペラ、及び該インペラを備えたファンモータが開示されている。

特許文献２には、円板状主板と該主板に対向する円環状側板間に長手方向が挟まれ周方向に一定間隔で略放射状に配置された羽根を有する羽根車と、該羽根車を軸支して内部に設置し側板側から空気を導入し円周方向に吹き出すケーシングとを備えた多翼前向ファンが開示されている。
特開２００４−５２７３５号公報 特開２０００−１４５６９３号公報

しかしながら上記従来の技術では、特許文献１に記載されたインペラの羽根のように、一般的にインペラのブレード部は直線状である。ブレード部が直線状の場合、その長さや幅を大きくしブレードの面積を大きくすることで風量や静圧を高めることができるが、全体として大型化し、小型或いは薄型の電子機器に搭載でき難くなるという課題を有していた。

また、インペラの回転数を上げることによっても風量や静圧を高めることができるが、発生する騒音が大きくなり、静音性の要求される音響機器や情報処理機器等には搭載でき難くなるという課題を有していた。

特許文献２の多翼前向ファンでは、羽根の出口角が１５０°以上と大きく形成されているので、圧力損失が増大し、風量及び静圧共に低下してしまうという課題を有していた。特に、ボス部より連結された遠心型送風ファンの羽根の先端部近傍にケーシングの内壁が配設される場合は、羽根の出口角が１５０°以上であると圧力損失が著しく増大し、風量
及び静圧が益々低下するという課題を有していた。

本発明は上記従来の課題を解決するもので、ブレード部の内周側において吸気した空気を効率よく遠心方向へ送り出すことで吸気効率を高め高風量を得ることができると共に、ブレード部の外周側においてブレード部の表面から空気の流出を適切に抑制することで高静圧を得ることができるインペラを提供することを目的とする。

また、本発明は上記従来の課題を解決するもので、高風量及び高静圧を得ることで従来の送風ファンに比べ低回転数で同等或いはそれ以上の性能を実現でき、回転数と共に大きくなる騒音を低減できる送風ファンを提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明のインペラは、円筒状のボス部と、ボス部の外周面から放射状に延びる複数のブレード部と、を備えた遠心型の送風ファンのインペラであって、ブレード部が、ボス部の外周面から延びインペラの回転方向の反対方向に湾曲又は屈曲した後退翼部と、変曲部を介して後退翼部の外周側端部から延びインペラの回転方向に湾曲又は屈曲した前進翼部と、を備え、後退翼部が前進翼部よりインペラの回転軸中心側に位置し、インペラの回転軸を中心とし前記変曲部を通る仮想円の接線と前記後退翼部の外周側端部の延長線とのなす角度が１０°〜５０°である構成を有している。

これにより、ブレード部の内周側において吸気した空気を効率よく遠心方向へ送り出すことで吸気効率を高め高風量を得ることができると共に、ブレード部の外周側においてブレード部の表面から空気の流出を適切に抑制することで高静圧を得ることができるインペラを提供することができる。

上記課題を解決するために、本発明の送風ファンは、扁平状のケーシングと、ケーシングの上壁及び底壁に形成された上部吸気口及び下部吸気口と、ケーシングの側壁に形成された排気口と、ケーシングの内部に配設されたインペラと、を備え、インペラが、円筒状のボス部と、ボス部の外周面から放射状に延びる複数のブレード部と、を備えた遠心型の送風ファンのインペラであって、ブレード部が、ボス部の外周面から延びインペラの回転方向の反対方向に湾曲又は屈曲した後退翼部と、変曲部を介して後退翼部の外周側端部から延びインペラの回転方向に湾曲又は屈曲した前進翼部と、を備え、後退翼部が前進翼部よりインペラの回転軸中心側に位置し、インペラの回転軸を中心とし前記変曲部を通る仮想円の接線と前記後退翼部の外周側端部の延長線とのなす角度が１０°〜５０°である構成を有している。

これにより、高風量及び高静圧を得ることで従来の送風ファンに比べ低回転数で同等或いはそれ以上の性能を実現でき、回転数と共に大きくなる騒音を低減できる送風ファンを提供することができる。

以上説明したように本発明のインペラ及びそれを備えた送風ファンによれば、以下のような有利な効果が得られる。

請求項１に記載の発明によれば、後退翼部がインペラの回転方向の反対方向に湾曲又は屈曲し、その前面が外周側に傾斜しているので、吸気した空気を効率よく外周側へ向かって送り出すことができると共に、前進翼部がインペラの回転方向に湾曲又は屈曲し、その前面が内周側に傾斜しているので、空気が前進翼部の前面から流出し難くなり、空気を外側へ強く押し出すことができ、風量及び静圧を共に高めることができファン性能を高めることができるインペラを提供することができる。

また、後退翼部と前進翼部とが滑らかな変曲部で接続されているので、空気がブレード部の内周側から外周側へ送り出される際の圧力損失が小さくでき、その結果ブレード部で
の渦流が抑制され、騒音を低減できるばかりでなく風量及び静圧の低下をも防止できるインペラを提供することができる。また、後退翼部の出口角が１０°〜５０°であるので、吸気した空気を効率よくブレード部の外周側へ向かって送り出すことができ、吸気効率を高めることができるインペラを提供することができる。

請求項２に記載の発明によれば、請求項１の効果に加え、後退翼部と前進翼部が対称に形成されているので、吸気と排気のバランスがよく、吸気した空気を効率よく外周側へ送り出し、且つ送り込まれた空気を効率よく強く押し出し排気ができ、その結果低回転で高風量且つ高静圧を得ることができ、低騒音のインペラを提供することができる。

請求項３に記載の発明によれば、請求項１又は２の効果に加え、請求項１又は２の効果に加え、吸気の開口径及びインペラの外径に応じて、後退翼部と前進翼部との長さの比を１：０．５〜１．５の範囲とすることで、吸気と排気のバランスを適切に調整することができ、吸気した空気を効率良く外周部へ送り出し、効率良く強く押出し排気することができ、高風量且つ高静圧を得ることができるファン性能に優れた送風ファンで、低騒音の送風ファンを提供することができる。

また効率よく吸気することができることで、吸気する際の渦流が抑制され、吸気による乱流騒音が低減できることで、低騒音の送風ファンを提供することができる。

請求項４に記載の発明によれば、請求項１乃至３の内いずれか１項の効果に加え、前進翼部の出口角が５５°〜１１０°であるので、空気が前進翼部の前面から流出し難くなると共に、空気を外側へ強く押し出す力を損なうことがなく、静圧を高めることができるインペラを提供することができる。

請求項５に記載の発明によれば、インペラが後退翼部と前進翼部を有しているので吸気された空気を効率よく且つ強く送り出して排気でき、高風量且つ高静圧を得ることができるファン性能に優れた送風ファンを提供することができる。

また、従来の送風ファンに比べ低回転数で同等或いはそれ以上の性能を実現でき、回転数と共に大きくなる騒音を低減できる低騒音の送風ファンを提供することができる。

請求項６に記載の発明によれば、請求項５の効果に加え、略円形状の上部吸気口及び／又は下部吸気口の周縁部がインペラの変曲部の近傍に位置するので、ケーシング内に導入された空気を後退翼部により効率よく送り出すことができる吸気効率の高い送風ファンを提供することができる。

本発明は、ブレード部の内周側において吸気した空気を効率よく遠心方向へ送り出すことで吸気効率を高め高風量を得ることができると共に、ブレード部の外周側においてブレード部の表面から空気を流出し難くすることで高静圧を得ることができるインペラを提供するという目的を、インペラのブレード部が、ボス部の外周面から延びインペラの回転方向の反対方向に湾曲又は屈曲した後退翼部と、変曲部を介して後退翼部の外周側端部から延びインペラの回転方向に湾曲又は屈曲した前進翼部と、を備え、後退翼部が前進翼部よりインペラの回転軸中心側に位置することにより実現した。

本発明は、高風量及び高静圧を得ることで従来の送風ファンに比べ低回転数で同等或い
はそれ以上の性能を実現でき、回転数と共に大きくなる騒音を低減できる送風ファンを提供するという目的を、扁平状のケーシングと、ケーシングの上壁及び底壁に形成された上部吸気口及び下部吸気口と、ケーシングの側壁に形成された排気口と、ケーシングの内部に配設されたインペラと、を備え、インペラのブレード部が、ボス部の外周面から延びインペラの回転方向の反対方向に湾曲又は屈曲した後退翼部と、変曲部を介して後退翼部の外周側端部から延びインペラの回転方向に湾曲又は屈曲した前進翼部と、を備え、後退翼部が前進翼部よりもインペラの回転軸中心側に位置することにより実現した。

上記課題を解決するためになされた第１の発明は、円筒状のボス部と、ボス部の外周面から放射状に延びる複数のブレード部と、を備えた遠心型の送風ファンのインペラであって、ブレード部が、ボス部の外周面から延びインペラの回転方向の反対方向に湾曲又は屈曲した後退翼部と、変曲部を介して後退翼部の外周側端部から延びインペラの回転方向に湾曲又は屈曲した前進翼部と、を備え、後退翼部が前進翼部よりもインペラの回転軸中心側に位置する構成を有している。

この構成により、以下の作用を有する。

ブレード部の後退翼部により空気を外周側へ押し出す際に、後退翼部がインペラの回転方向の反対方向に湾曲又は屈曲し、空気を押し出す後退翼部の前面が外周側に傾斜しているので、吸気した空気を効率よく外周側へ向かって送り出すことができ、風量を高めることができる。

また、前進翼部がインペラの回転方向に湾曲又は屈曲し、空気を押し出す前進翼部の前面が内周側に傾斜しているので、空気が前進翼部の前面から流出し難くなり、空気を外側へ強く押し出すことができ、静圧を高めることができる。

後退翼部と前進翼部とが滑らかな変曲部で接続されているので、空気がブレード部の内周側から外周側へ送り出される際の圧力損失が小さく、風量及び静圧の低下を防止できる。

また、吸気した空気をブレード部の内周側から外周側へ送り出す際の圧力損失が小さくなることで、ブレード部での渦流が抑制され、インペラの回転に伴い発生する騒音を低減することができる。

上記課題を解決するためになされた第２の発明は、第１の発明に記載のインペラであって、後退翼部と前進翼部が、変曲部を対称中心として対称に形成された構成を有している。

この構成により、第１の発明の作用に加え、以下の作用を有する。

後退翼部と前進翼部が対称に形成されているので、吸気と排気のバランスがよく、吸気した空気を効率よく外周側へ送り出し、且つ送り込まれた空気を効率よく強く押し出すことができる。

上記課題を解決するためになされた第３の発明は、第１又は第２の発明に記載のインペラであって、後退翼部と前進翼部の長さの比が１：０．５〜１．５である構成を有している。

この構成により、第１又は第２の発明の作用に加え、以下の作用を有する。

吸気口の開口径及びインペラの外径に応じて、後退翼部と前進翼部との長さを１：０．５〜１．５の範囲で可変する事で、ファン及びインペラのサイズと吸気径及び排気口のサイズに応じて吸気と排気とのバランスの調整を適切に設定し、ファンの吸気の際の渦流を抑制することが可能となり、吸気による乱流騒音の低減ができ、低騒音化が実現できる。

特に、（前進翼部の長さ）／（後退翼部の長さ）を０．５以上とすることで、送り込まれた空気を効率よく強く押し出すことができる。また、（前進翼部の長さ）／（後退翼部の長さ）を１．５以下とすることで、吸気した空気を効率よく外周へ送り出すことができ、吸気口での渦流を抑制し、送風ファンの低騒音ができ、かつ高風量を得る事ができる。

（前進翼部の長さ）／（後退翼部の長さ）が０．５より小さくなるにつれて、ブレード部の外周側に向かって送り出された空気を適切に流出しない状態でインペラの回転方向に対し外側へ強く押出す力が損なわれる傾向があり、静圧を高めることができ難くなり好ましくない。

また、（前進翼部の長さ）／（後退翼部の長さ）が１．５より大きくなるにつれて、吸気した空気を効率よくブレード部の外周側へ向かって送り出す範囲が短くなり、ブレード部の内径に近い範囲でインペラの回転方向に直交するように立ち上がるため、羽根の外周部へ吸気した空気を円滑に外周側へ押し出すことができ難くなり、好ましくない。

さらに、（前進翼部の長さ）／（後退翼部の長さ）が１．５を超えると、吸気され外周側へ押し出される空気量が前進翼部の前面で保持される空気量よりも減少する傾向があるため、前進翼部の前面から空気が流出し難くなる。これにより、空気を外側へ強く押し出す力を得る事ができるが、空気が前進翼部の前面から流出し難いことにより発生する渦流が一因となって生成される騒音の増大という副作用の影響が発生するため、ファンの低騒音という観点から好ましくない。

上記課題を解決するためになされた第４の発明は、第１乃至第３の発明の内いずれか１に記載のインペラであって、インペラの回転軸を中心とし前記変曲部を通る仮想円の接線と前記後退翼部の外周側端部の延長線とのなす角度が１０°〜５０°である構成を有している。

この構成により、第１乃至第３の発明の内いずれか１の作用に加え、以下の作用を有する。

変曲部を通る仮想円の接線と後退翼部の外周側端部の延長線とのなす角度、すなわち後退翼部の出口角が１０°〜５０°であるので、吸気した空気を効率よくブレード部の外周側へ向かって送り出すことができ、吸気効率を高めることができる。

ここで、後退翼部の出口角が１０°より小さくなるにつれ後退翼部がインペラの回転方向に沿うように傾斜していくため、吸気した空気を外周側へ押し出す力が小さくなり、また、５０°より大きくなるにつれ後退翼部がインペラの回転方向に直交するように立ち上がるため、吸気した空気を円滑に外周側へ押し出すことができ難くなり、いずれも好ましくない。

上記課題を解決するためになされた第５の発明は、第１乃至第４の発明の内いずれか１に記載のインペラであって、インペラの回転軸を中心とし前記前進翼部の外周側端部を通る仮想円の接線と前記前進翼部の外周側端部の延長線とのなす角度が５５°〜１１０°である構成を有している。

この構成により、第１乃至第４の発明の内いずれか１の作用に加え、以下の作用を有する。

前進翼部の外周側端部を通る仮想円の接線と前進翼部の外周側端部の延長線とのなす角度、すなわち前進翼部の出口角が５５°〜１１０°であるので、空気が前進翼部の前面から流出し難くなると共に、空気を外側へ強く押し出す力を損なうことがなく、静圧を高めることができる。

ここで、前進翼部の出口角が５５°より小さくなるにつれ空気が前進翼部の前面から流出し易くなり、前進翼部における空気の保持力が低下し、また、１１０°より大きくなるにつれ前進翼部の外周側端部が大きく湾曲又は屈曲するため圧力損失が増大し、風量及び静圧共に低下してしまうため、いずれも好ましくない。特に、ボス部より連結されたブレード部を有する遠心ファンにおいてブレード前進翼部の先端部近傍にケーシングの内壁が配設されている場合は、前進翼部の出口角が１１０°より大きくなるにつれ圧力損失が著しく増大し、風量及び静圧が益々低下するため好ましくない。

上記課題を解決するためになされた第６の発明は、送風ファンであって、扁平状のケーシングと、ケーシングの上壁又は底壁の内少なくともいずれか一方に形成された吸気口と、ケーシングの側壁に形成された排気口と、ケーシングの内部に配設された第１乃至第５の発明の内いずれか１に記載のインペラと、を備えた構成を有している。

この構成により、以下の作用を有する。

インペラが後退翼部と前進翼部を有しているので上部吸気口及び下部吸気口で吸気された空気を排気口から効率よく且つ強く送り出すことができ、高風量及び高静圧を得ることができ、従来の送風ファンに比べ低回転数で同等或いはそれ以上の性能を実現でき、回転数と共に大きくなる騒音を低減できる。

ここで、ケーシングとしては、アルミニウム等の金属や合成樹脂等により底壁、上壁、及び側壁を有する扁平状の箱形に形成されたものが用いられる。また、ケーシングの上壁又は底壁の内少なくともいずれか一方に吸気口がインペラの回転軸を中心とする略円形状や多角形状等に形成される。下部吸気口又は上部吸気口の中央部には、周縁部から延びるリブ等の支持部材で支持された保持板が配設され、該保持板上に回路基板やステータ、軸支部等の駆動部が搭載され、インペラは該軸支部に軸支される。

上記課題を解決するためになされた第７の発明は、第６の発明に記載の送風ファンであって、上部吸気口及び／又は下部吸気口が略円形状に形成され、その周縁部がインペラの変曲部の近傍に位置するように形成された構成を有している。

この構成により、第６の発明の作用に加え、以下の作用を有する。

略円形状の上部吸気口及び／又は下部吸気口の周縁部がインペラの変曲部の近傍に位置するので、上部吸気口及び／又は下部吸気口からケーシング内に導入された空気を後退翼部により効率よく送り出すことができる。

（実施の形態１）
以下、本発明の実施の形態について、各図に基づいて説明する。

図１（ａ）は本発明の実施の形態１におけるインペラの平面図であり、図１（ｂ）は後退翼部と前進翼部の入口角及び出口角を説明するためのインペラの模式平面図である。

図１において、１は本発明の実施の形態１におけるインペラ、２は円筒状のボス部、２ａはボス部２の天面部２ｂの下面中央部に固定された回転軸、３はボス部２の外周面から放射状に延びる複数のブレード部、４はボス部２の外周面から延びインペラ１の回転方向Ｘの反対方向に湾曲したブレード部３の後退翼部、５は後退翼部４の外周側端部から延びインペラ１の回転方向Ｘに湾曲した前進翼部、６はブレード部３において後退翼部４から前進翼部５へ変異する部分である変曲部、β１は後退翼部４の入口角、β２は前進翼部５の出口角、β３は後退翼部４の出口角であると共に前進翼部５の入口角である。

ここで、各々のブレード部３の後退翼部４と前進翼部５は、同一の長さ及び同一の曲率半径を有する円弧上に形成され、変曲部６を対称中心として対称となるように形成されている。

また、後退翼部４の入口角β１とは、後退翼部４とボス部２の外周面との接続部６ａにおけるボス部２の外周面の接線と後退翼部４の内周側端部とのなす角度のうち接線より外径側で接線から回転方向にとった角度である。前進翼部５の出口角β２とは、前進翼部５の外周側端部における回転軸２ａを中心とする仮想円の接線と前進翼部５の外周側端部の延長線とのなす角度のうち接線より外径側で接線から回転方向にとった角度である。後退翼部４の出口角β３とは、変曲部６における回転軸２ａを中心とする仮想円の接線と後退翼部４の外周側端部の延長線とのなす角度のうち接線より外径側で接線から回転方向にとった角度である。なお、後退翼部４と前進翼部５とはなめらか変曲部６で接続されている。すなわち、後退翼部４の出口角β３は前進翼部５の入口角と同一となっている。なお、前進翼部５の入口角β３とは、変曲部６における回転軸２ａを中心とする仮想円の接線に対する前進翼部５の内周側端部とのなす角度である。

各々のブレード部３は、前進翼部５の出口角β２が５５°〜１１０°、後退翼部４の出口角（前進翼部５の入口角）β３が１０°〜５０°となるように形成されている。

また、後退翼部と前進翼部の長さの比は、１：０．５〜１．５となる様に形成されている。

以上のように構成された本発明の実施の形態１におけるインペラ１を備えた送風ファンについて、図２及び図３を用いて説明する。

図２（ａ）は本発明の実施の形態１における送風ファンの要部斜視図であり、図２（ｂ）は本発明の実施の形態１における送風ファンの内部透視平面図であり、図２（ｃ）は図２（ｂ）の送風ファンの中央横断面図であり、図３はインペラ１の要部拡大平面図である。

図中、１０は本発明の実施の形態１における送風ファン、１１は底壁１１ａと側壁１１ｂとを有するケーシング、１１ｃは側壁１１ｂの内周面、１２はケーシング１１の上面に覆設されたケーシング１１の上壁を形成するケーシングカバー、１３はケーシング１１の底壁１１ａの中央部に形成された円形の下部吸気口、１４はケーシングカバー１２の中央部に形成された円形の上部吸気口、１５はケーシング１１の側壁１１ｂの所定部に形成された矩形の排気口、１６は下部吸気口１３の略中央部に支持部材（図示せず）により支持された保持板、１７は保持板１６の上面に立設固定されインペラ１の回転軸２ａを回転自在に軸支する軸受部、１８は軸受部１７の周囲に固定されたコイルが巻着されたステータ、１９はステータ１８に対向してボス部２の内周面に嵌合固定された円筒状マグネット、２０はステータ１８の下部に配設された回路基板である。

ここで、ケーシング１１の内周面１１ｃは排気口１５を除いて略円形状に形成されている。排気口１５は側壁１１ｂの一つの辺を全て開口して形成してもよく、一つの辺の一部を開口して形成してもよい。

また、上部吸気口１４及び下部吸気口１３は、その周縁部がインペラ１の変曲部６の近傍に位置するような径で形成されている。

以上のように構成された本発明の実施の形態１におけるインペラ１及び送風ファン１０について、以下その動作を図面を用いて説明する。

回路基板２０に電力が供給されると、ステータ１８に巻着された各コイルに電流が流れステータ１８に磁力が発生する。円筒状マグネット１９は周方向にＮ極とＳ極が交互に着磁されており、ステータ１８に発生した磁力と引き合ってインペラ１が回転する。このとき、回路基板２０に実装されたホール素子（図示せず）は円筒状マグネット１９のＮ極とＳ極を検出し出力信号を発生する。各コイルに流れる電流をホール素子の出力信号により転流するように制御することで、ステータ１８に発生する磁力の磁極は逐次変わって円筒状マグネット１９のＮ極やＳ極と引き合い、インペラ１は所定の回転方向Ｘに連続的に回転する。インペラ１の回転により、下部吸気口１３及び上部吸気口１４から外気が吸気される。

ケーシング１１の内部に吸気された外気は、図３に示すように、ブレード部３の内周側の後退翼部４により外周側へ押し出される。このとき、後退翼部４はインペラ１の回転方向Ｘの反対方向に湾曲し、空気を押し出す後退翼部４の前面が外周側に向けて傾斜している。これにより、吸気した空気を効率よく外周側へ向かって遠心方向へ送り出すことができる。外周側へ送り出された空気は、ブレード部３の外周側の前進翼部５によりブレード部３の外側、すなわちブレード部３の外周側端部とケーシング１１の内周面１１ｃとの間に押し出される。このとき、前進翼部５はインペラ１の回転方向Ｘに湾曲し、空気を押し出す前進翼部５の前面が内周側に向けて傾斜している。これにより、空気が前進翼部５の前面から流出し難くなり、ブレード部３は空気を外側へ強く押し出すことができる。

次に、本発明の実施の形態１における送風ファンのファン性能について図４乃至図７を参照しながら説明する。

図４は本発明の実施の形態の送風ファンと従来の送風ファンの風量と静圧との関係を示す風量静圧特性曲線図であり、図５は本発明の実施の形態１の送風ファンの後退翼部の出口角β３を変化させた時の静圧の変化を示す相関図であり、図６は本発明の実施の形態１の送風ファンの前進翼部の出口角β２を変化させた時の静圧の変化を示す相関図であり、図７は本発明の実施の形態１の送風ファンの後退翼部の長さと前進翼部の長さの比率を変化させた時の静圧の変化を示す相関図である。

図４において、Ａは本発明の実施の形態１の送風ファンの風量静圧特性曲線、Ｂは従来の送風ファンの風量静圧特性曲線である。ここで、従来の送風ファンとしては、インペラのブレード部として直線状のブレード部を用いた。この直線状のブレード部の入口角は実施の形態１のインペラの後退翼部４の入口角と同一とし、外径（インペラの回転軸からブレード部の外周側端部までの直線距離）も同一とした。従来の送風ファンのその他の構成は、実施の形態１の送風ファンと同じものを用い、インペラの回転数も略同一の約３５００ｒ／ｍｉｎとした。

図５において、Ａ１は本発明の実施の形態１の送風ファン１０の後進翼部４の出口角β３を変化させた時の静圧の変化を示す。なお、ブレード部３の前進翼部５の出口角β２は
１００°に固定し、インペラ１の回転数は約３５００ｒ／ｍｉｎとし、風量は５０Ｌ／ｍｉｎとした。

図６において、Ａ２は本発明の実施の形態１の送風ファン１０の前進翼部５の出口角β２を変化させた時の静圧の変化を示す。なお、ブレード部３の後進翼部４の出口角β３は４０°に固定した。インペラ１の回転数及び風量は図５の場合と同一とした。

図７において、Ａ３は本発明の実施の形態１の送風ファン１０の前進翼部５の長さと後進翼部４の長さの比率を変化させた時の静圧の変化を示す。なお、実施の形態１の前進翼部５の出口角β３は４０°に固定し、後進翼部４の出口角β２は１００°に固定した。インペラ１の回転数及び風量は図５の場合と同一とした。

図４に示すように、実施の形態１の送風ファン１０はブレード部３が後退翼部４と前進翼部５を有しているので、従来の送風ファンと比較して風量及び静圧が高く、インペラの回転数が同じであっても高風量及び高静圧を発生できることがわかった。この結果から、実施の形態１の送風ファン１０はインペラの回転数を低くしても従来の送風ファンと同等のファン性能が得られることは明らかであり、通常、送風ファンの駆動時に発生する騒音はインペラの回転数が高くなると大きくなることから、実施の形態１によれば従来と同等のファン性能を得ながら騒音を低減できることがわかった。

また、図５に示すように、後退翼部４の出口角β３が１０°〜５０°で形成されることで、吸気した空気を効率よくブレード部３の外周側へ向かって送り出すことができ、吸気効率を高めることができ、風量を一定にした場合の静圧を高めることができることがわかった。

また、図６に示すように、前進翼部５の出口角β２が５５°〜１１０°で形成されることで、送り込まれた空気が前進翼部５の前面から流出し難くなり、風量を一定にした場合は静圧を高めることができることがわかった。

また、図７に示すように、後退翼部４と前進翼部５のブレードの長さの比が１：０．５〜１．５で形成されることで、吸気と排気のバランスがよく、吸気した空気を効率よく外周側へ向かって遠心方向へ送り出すことができ、且つ外周側へ送り込まれた空気を効率よく強く押し出すことができることで、風量を一定にした場合は静圧を高めることができることがわかった。

また、上述したような直線状のブレード部を有する従来の送風ファンについて、図５乃至図７の場合と同一の条件（インペラ１の回転数：約３５００ｒ／ｍｉｎ、風量：５０Ｌ／ｍｉｎ）でその静圧を測定したところ、１５Ｐａであった。この結果から、本発明の実施の形態１の送風ファン１０では、後退翼部４の出口角β３を１０°〜５０°とすることで、又は、前進翼部５の出口角β２を５５°〜１１０°とすることで、若しくは、後退翼部４と前進翼部５のブレードの長さの比が１：０．５〜１．５とすることで、いずれも約１７Ｐａ以上の静圧を発生することができ、従来より約１０％以上静圧を高めることができ、ファン性能に著しく優れることがわかった。

以上のように本発明の実施の形態１におけるインペラ１及びそれを備えた送風ファン１０は構成されているので、以下のような作用を有する。

後退翼部４がインペラ１の回転方向Ｘの反対方向に湾曲し、空気を押し出す後退翼部４の前面が外周側に向かって傾斜しているので、吸気した空気を効率よく外周側へ向かって送り出すことができ、風量を高めることができる。また、前進翼部５がインペラ１の回転
方向Ｘに湾曲し、空気を押し出す前進翼部５の前面が内周側に向かって傾斜しているので、空気が前進翼部５の前面から流出し難くなり、空気を外側へ強く押し出すことができ、静圧を高めることができる。

後退翼部４と前進翼部５とが滑らかな変曲部６で接続されているので、空気がブレード部３の内周側から外周側へ送り出される際の圧力損失が小さく、風量及び静圧の低下を防止できる。

後退翼部４と前進翼部５が変曲部６を対称中心として対称に形成されているので、吸気と排気のバランスがよく、吸気した空気を効率よく外周側へ送り出し、且つ送り込まれた空気を効率よく強く押し出すことができる。

インペラ１が後退翼部４と前進翼部５を有しているので上部吸気口１４及び下部吸気口１３で吸気された空気を効率よく且つ強く送り出して排気口１５から外部へ排気でき、高風量及び高静圧を得ることができ、従来の送風ファンに比べ低回転数で同様或いはそれ以上の性能を実現でき、回転数と共に大きくなる騒音を低減できる。

略円形状の上部吸気口１４及び下部吸気口１３の周縁部がインペラ１の変曲部６の近傍に位置するので、ケーシング１１内に導入された空気を後退翼部４により効率よく外周側へ送り出すことができ、吸気効率を高めることができる。

本発明は、遠心型の送風ファンに用いられるインペラに関し、特に本発明によれば、ブレード部の内周側において吸気した空気を効率よく遠心方向へ送り出すことで吸気効率を高め高風量を得ることができると共に、ブレード部の外周側においてブレード部の表面から空気の流出を適切に抑制することで高静圧を得ることができるインペラを提供することができる。

本発明は、遠心型の送風ファンに関し、特に本発明によれば、高風量及び高静圧を得ることで従来の送風ファンに比べ低回転数で同様或いはそれ以上の性能を実現でき、回転数と共に大きくなる騒音を低減できる送風ファンを提供することができる。

（ａ）本発明の実施の形態１におけるインペラの平面図、（ｂ）後退翼部と前進翼部の入口角及び出口角を説明するためのインペラの模式平面図 （ａ）本発明の実施の形態１における送風ファンの要部斜視図、（ｂ）本発明の実施の形態１における送風ファンの内部透視平面図、（ｃ）図２（ｂ）の送風ファンの中央横断面図 インペラの要部拡大平面図 本発明の実施の形態の送風ファンと従来の送風ファンの風量と静圧との関係を示す風量静圧特性曲線図 本発明の実施の形態１の送風ファンの後退翼部の出口角β３を変化させた時の静圧の変化を示す相関図 本発明の実施の形態１の送風ファンの前進翼部の出口角β２を変化させた時の静圧の変化を示す相関図 本発明の実施の形態１の送風ファンの後退翼部の長さと前進翼部の長さの比率を変化させた時の静圧の変化を示す相関図

符号の説明

１ インペラ
２ ボス部
２ａ 回転軸
２ｂ 天面部
３ ブレード部
４ 後退翼部
５ 前進翼部
６ 変曲部
６ａ 接続部
１０ 送風ファン
１１ ケーシング
１１ａ 底壁
１１ｂ 側壁
１１ｃ 内周面
１２ ケーシングカバー（ケーシング上壁）
１３ 下部吸気口
１４ 上部吸気口
１５ 排気口
１６ 保持板
１７ 軸受部
１８ ステータ
１９ 円筒状マグネット
２０ 回路基板
Ｘ インペラの回転方向
β１ 後退翼部の入口角
β２ 前進翼部の出口角
β３ 後退翼部の出口角（前進翼部の入口角）

Claims (6)

1. 円筒状のボス部と、前記ボス部の外周面から放射状に延びる複数のブレード部と、を備えた遠心型の送風ファンのインペラであって、
   前記ブレード部が、前記ボス部の外周面から延びインペラの回転方向の反対方向に湾曲又は屈曲した後退翼部と、変曲部を介して前記後退翼部の外周側端部から延びインペラの回転方向に湾曲又は屈曲した前進翼部と、を備え、前記後退翼部が前記前進翼部よりインペラの回転軸中心側に位置し、インペラの回転軸を中心とし前記変曲部を通る仮想円の接線と前記後退翼部の外周側端部の延長線とのなす角度が１０°〜５０°であることを特徴とするインペラ。
2. 前記後退翼部と前記前進翼部が、前記変曲部を対称中心として対称に形成されていることを特徴とする請求項１に記載のインペラ。
3. 前記後退翼部と前記前進翼部の長さの比が１：０．５〜１．５であることを特徴とする請求項１又は２に記載のインペラ。
4. インペラの回転軸を中心とし前記前進翼部の外周側端部を通る仮想円の接線と前記前進翼部の外周側端部の延長線とのなす角度が５５°〜１１０°であることを特徴とする請求項１乃至３の内いずれか１項に記載のインペラ。
5. 扁平状のケーシングと、前記ケーシングの上壁又は底壁の内少なくともいずれか一方に形成された吸気口と、前記ケーシングの側壁に形成された排気口と、前記ケーシングの内部に配設された請求項１乃至４の内いずれか１項に記載のインペラと、を備えていることを特徴とする送風ファン。
6. 前記ケーシングの上壁又は底壁の少なくともその一方に形成された吸気口が略円形状に形成され、その周縁部が前記インペラの前記変曲部の近傍に位置するように形成されていることを特徴とする請求項５に記載の送風ファン。

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