JP5099115B2 - Axial fan device and electronic device - Google Patents
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Description
本発明は、軸流方向に送風する軸流ファン装置及びこの軸流ファン装置を搭載した電子機器に関する。 The present invention relates to an axial fan device that blows air in the axial flow direction, and an electronic apparatus equipped with the axial fan device.
今日、ＰＣ等のほとんどの電子機器では、発熱体の冷却のために用いられるファンが用いられている。この場合、ファンの風量を増加させることと、ファンが動作することによる騒音を低減することは必須である。 Today, most electronic devices such as PCs use a fan used for cooling a heating element. In this case, it is essential to increase the air volume of the fan and to reduce the noise caused by the operation of the fan.
特許文献１の軸流ファンは、ファンロータ（１）の周囲を囲うハウジング（５）を備え、ハウジング（５）には横方向のスリット（１４）が形成されている。このスリット（１４）の幅は、空気の流れが層流になるように設定されている。このような構成により、空気の乱流の発生が抑えられ、騒音が低減される、と記載されている（例えば、特許文献１参照。）。 The axial fan of Patent Document 1 includes a housing (5) surrounding the fan rotor (1), and a lateral slit (14) is formed in the housing (5). The width of the slit (14) is set so that the air flow is laminar. It is described that such a configuration suppresses the occurrence of turbulent air flow and reduces noise (see, for example, Patent Document 1).
しかしながら、騒音低減のためにさらにファンの改良が必要である。また、ユーザによるファンの低騒音化の要請も強い。特に、本出願人は、ファンの最大風量の半分を基準として±１０％〜±２０％、つまり、当該最大風量の３０〜７０％を動作範囲とする時の、動作を改善を望んでいる。 However, further fan improvements are necessary to reduce noise. In addition, there is a strong demand for noise reduction of fans by users. In particular, the present applicant desires to improve the operation when the operating range is ± 10% to ± 20%, that is, 30 to 70% of the maximum airflow, based on half of the maximum airflow of the fan.
以上のような事情に鑑み、本発明の目的は、軸流ファン装置の、最大風量の半分を基準として、最大風量の３０〜７０％を動作範囲とする時の騒音が低減され、かつ、その動作範囲における風量−静圧特性（Ｐ−Ｑ特性）が改善された軸流ファン装置及びその軸流ファン装置が搭載された電子機器を提供することにある。 In view of the circumstances as described above, the object of the present invention is to reduce the noise when the operating range is 30 to 70% of the maximum air volume, based on half of the maximum air volume of the axial fan device, and An object of the present invention is to provide an axial fan device with improved air volume-static pressure characteristics (PQ characteristics) in the operating range and an electronic device equipped with the axial fan device.
上記目的を達成するため、本発明に係る軸流ファン装置は、
（ａ）回転可能に設けられた軸流羽根車であって、回転の軸方向に対して傾くように設けられた複数のブレードを有する軸流羽根車と、
（ｂ）軸流ファン装置の最大風量の３０〜７０％の風量を出力する動作点範囲内で、前記軸流羽根車を回転させる駆動部と、
（ｃ）前記軸流羽根車の周囲に設けられた側壁と、
前記軸流羽根車の回転により気体を吸入する吸入口と、
前記軸流羽根車の回転により前記吸入口から吸入された気体を排出する排出口と、
前記各ブレードの、前記排出口に近い側の端部の位置に比べ、前記軸方向において前記排出口に近くなるように配置された排出口側端部を有し、前記回転の周方向で並ぶように前記側壁に連続して複数設けられ、前記回転の軸方向に対して前記複数のブレードの傾きとは反対側に傾くように前記側壁に設けられた、気体を流通させるスリットと
を有し、前記駆動部が搭載されたハウジングと
を具備する。
In order to achieve the above object, an axial fan device according to the present invention comprises:
(A) an axial-flow impeller provided rotatably, the axial-flow impeller having a plurality of blades provided to be inclined with respect to an axial direction of rotation;
(B) a driving unit that rotates the axial flow impeller within an operating point range that outputs an air volume of 30 to 70% of the maximum air volume of the axial fan device ;
(C) side walls provided around the axial flow impeller;
A suction port for sucking gas by rotation of the axial flow impeller;
A discharge port for discharging gas sucked from the suction port by rotation of the axial flow impeller;
Compared to the position of the end portion of each blade close to the discharge port, the blade has a discharge port side end portion arranged so as to be close to the discharge port in the axial direction, and is arranged in the circumferential direction of the rotation. A plurality of continuous slits provided on the side wall, and provided on the side wall so as to be inclined to the opposite side of the inclination of the plurality of blades with respect to the axial direction of rotation. And a housing on which the driving unit is mounted.
前記複数のスリットは、前記回転の軸方向に対して０°より大きく４５°以下の範囲の角度で傾くように前記側壁に設けられていてもよい。 The plurality of slits may be provided in the side wall so as to be inclined at an angle in a range of greater than 0 ° and less than or equal to 45 ° with respect to the axial direction of rotation.
前記複数のスリットは、前記各ブレードの、前記吸入口に近い側の端部の位置に比べ、前記軸方向において前記吸入口に近くなるように配置された吸入口側端部を有してもよい。 The plurality of slits may have suction port side end portions arranged so as to be closer to the suction port in the axial direction than the positions of the end portions of the blades closer to the suction port. Good.
一般的に、軸流羽根車が回転するときに、ブレードの負圧発生面側（空気の吸入側）とは反対側の面（空気の排出側）から当該負圧発生面側に向かって、ブレードの端部で空気が流れる（以下、これを旋回流という）。この旋回流が騒音の原因の１つとなる。本発明では、軸流羽根車が回転すると、複数のスリットを介して、ハウジング外からハウジング内へ空気が流れ込む。複数のスリットは、ブレードの傾きとは反対側に傾くように設けられているので、上記の旋回流を整流する作用が働く。これにより、騒音を低減することが可能となる。 In general, when the axial impeller rotates, from the surface (air discharge side) opposite to the negative pressure generation surface side (air suction side) of the blade toward the negative pressure generation surface side, Air flows at the end of the blade (hereinafter referred to as swirl flow). This swirl flow is one of the causes of noise. In the present invention, when the axial-flow impeller rotates, air flows from the outside of the housing into the housing through the plurality of slits. Since the plurality of slits are provided so as to be inclined to the side opposite to the inclination of the blade, the action of rectifying the swirl flow described above works. Thereby, it becomes possible to reduce noise.
本発明において、前記複数のブレードは、回転の外周側の端部と、負圧を発生させるための負圧発生面と、前記端部で前記負圧発生面から立つように設けられた補助翼とを有する。これにより、上記したようなブレードの端部における旋回流が発生することを抑制することができる。したがって、騒音はさらに低減される。 In the present invention, the plurality of blades include an end portion on the outer peripheral side of rotation, a negative pressure generating surface for generating negative pressure, and an auxiliary wing provided so as to stand from the negative pressure generating surface at the end portion. And have. Thereby, generation | occurrence | production of the swirling flow in the edge part as mentioned above can be suppressed. Therefore, noise is further reduced.
本発明において、前記補助翼は、前記負圧発生面からブレードの厚さより低い。これにより、補助翼の高さが高すぎる場合、軸流羽根車の回転時に、スリットからハウジング内に吸入され、ブレードの負圧発生面に向かおうとするが、補助翼により遮られる。この場合、スリットによる旋回流の整流作用が低下する。しかしながら、補助翼が前記負圧発生面からブレードの厚さより低く設定されることにより、スリットによる旋回流の整流作用と、補助翼による旋回流の抑制作用とがバランス良く働き、騒音が低減される。 In the present invention, the auxiliary blade is lower than the thickness of the blade from the negative pressure generating surface. As a result, when the height of the auxiliary blade is too high, it is sucked into the housing through the slit and rotated toward the negative pressure generating surface of the blade when the axial flow impeller rotates, but is blocked by the auxiliary blade. In this case, the rectifying action of the swirling flow by the slit is reduced. However, by setting the auxiliary blade to be lower than the blade thickness from the negative pressure generating surface, the rectifying action of the swirling flow by the slit and the suppressing action of the swirling flow by the auxiliary blade work in a balanced manner, and noise is reduced. .
本発明において、前記側壁は、環状の内周面と、環状の外周面とを有する。すなわち、側壁の厚さが実質的に一定となっている。したがって、例えば環状の内周面と平面でなる外周面とで構成される側壁、つまり、だ肉を有する側壁に比べ、スリットの開口の総面積をふやすことができる。だ肉を有する側壁を有するハウジングの場合、一般的に直方体形状でなるハウジングが多い。平面より環状の面（曲面）の方が面積が大きいため、そのような平面状の側壁に、例えばスリットが形成される場合に比べ、本発明のように環状の側壁にスリットが形成される方が、スリットの数を増やすことができる。これにより、吸気量を増やすことができ、風量を高めることができる。 In the present invention, the side wall has an annular inner peripheral surface and an annular outer peripheral surface. That is, the thickness of the side wall is substantially constant. Therefore, for example, the total area of the slit opening can be increased as compared with a side wall constituted by an annular inner peripheral surface and a flat outer peripheral surface, that is, a side wall having a thick wall. In the case of a housing having a side wall having a thick wall, there are generally many housings having a rectangular parallelepiped shape. Since an annular surface (curved surface) has a larger area than a flat surface, for example, a slit is formed on an annular side wall as in the present invention as compared to a case where a slit is formed on such a planar side wall. However, the number of slits can be increased. Thereby, the amount of intake air can be increased, and the air volume can be increased.
本発明に係る電子機器は、
（ａ）筐体と、
（ｂ）軸流ファン装置であって、
回転可能に設けられた軸流羽根車であって、回転の軸方向に対して傾くように設けられた複数のブレードを有する軸流羽根車と、
前記軸流ファン装置の最大風量の３０〜７０％の風量を出力する動作点範囲内で、前記軸流羽根車を回転させる駆動部と、
前記軸流羽根車の周囲に設けられた側壁と、前記軸流羽根車の回転により気体を吸入する吸入口と、前記軸流羽根車の回転により前記吸入口から吸入された気体を排出する排出口と、前記各ブレードの、前記排出口に近い側の端部の位置に比べ、前記軸方向において前記排出口に近くなるように配置された排出口側端部を有し、前記回転の周方向で並ぶように前記側壁に連続して複数設けられ、前記回転の軸方向に対して前記複数のブレードの傾きとは反対側に傾くように前記側壁に設けられた、気体を流通させるスリットとを有し、前記駆動部が搭載され、前記筐体内に配置されたハウジングと
を備える軸流ファン装置と
を具備する。
The electronic device according to the present invention is
(A) a housing;
(B) an axial fan device,
An axial-flow impeller provided rotatably, the axial-flow impeller having a plurality of blades provided so as to be inclined with respect to an axial direction of rotation;
A drive unit that rotates the axial flow impeller within an operating point range that outputs an air volume of 30 to 70% of the maximum air volume of the axial fan device ;
A side wall provided around the axial flow impeller, a suction port for sucking gas by rotation of the axial flow impeller, and a discharge for discharging gas sucked from the suction port by rotation of the axial flow impeller. Compared to the position of the outlet and the end of each blade on the side close to the outlet, the outlet has an end on the outlet side arranged closer to the outlet in the axial direction. A plurality of continuous slits on the side wall so as to be aligned in a direction, and a slit for circulating gas provided on the side wall so as to be inclined opposite to the inclination of the plurality of blades with respect to the axial direction of rotation. And an axial fan device including the housing on which the driving unit is mounted and disposed in the housing.
前記筐体は、開口部を有する背面を有し、前記軸流ファン装置は、前記ハウジングの前記排出口を前記開口部に対面させるように前記背面に取り付けられてもよい。 The housing may have a back surface having an opening, and the axial fan device may be attached to the back so that the discharge port of the housing faces the opening.
以上のように、本発明によれば、騒音を低減することができ、風量を高めることができる。 As described above, according to the present invention, noise can be reduced and the air volume can be increased.
以下、本発明の実施の形態を図面を参照しながら説明する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
図１は、本発明の一実施の形態に係る軸流ファン装置を示す斜視図である。図２は、図１に示す軸流ファン装置１０の裏面側を示す平面図である。図３は、その軸流ファン装置の側面図である。 FIG. 1 is a perspective view showing an axial fan apparatus according to an embodiment of the present invention. FIG. 2 is a plan view showing the back side of the axial fan apparatus 10 shown in FIG. FIG. 3 is a side view of the axial fan device.
軸流ファン装置１０は、ハウジング３と、ハウジング３内で回転可能に設けられた軸流羽根車５とを備えている。軸流羽根車５は、図示しないモータ（駆動部）が内蔵されたボス部６と、ボス部６の周囲に設けられた複数のブレード７を有する。 The axial flow fan device 10 includes a housing 3 and an axial flow impeller 5 that is rotatably provided in the housing 3. The axial-flow impeller 5 includes a boss portion 6 in which a motor (drive unit) (not shown) is incorporated, and a plurality of blades 7 provided around the boss portion 6.
ハウジング３は、環状の側壁３５を備えている。側壁３５の上部の開口は、ブレード７のθ方向の回転により発生する軸流方向（Ｚ軸方向）の気流をハウジング３内に吸入する吸入口３ａとして機能する。図２に示すように、側壁３５の下部には、吸入口３ａから吸入された気体を排出する排出口３ｂが設けられている。気体とは、典型的には空気であるが、別の気体も考えられる。以下、気体を空気として説明する。なお、側壁３５の下部には、軸流ファン装置１０を例えば電子機器内の所定の場所に取り付けるための取り付け板２が設けられている。取り付け板２にはネジ穴２ａが設けられ、軸流ファン装置１０はネジ止めされるようになっている。 The housing 3 includes an annular side wall 35. The opening at the top of the side wall 35 functions as an inlet 3 a that sucks an airflow in the axial direction (Z-axis direction) generated by the rotation of the blade 7 in the θ direction into the housing 3. As shown in FIG. 2, a discharge port 3 b that discharges the gas sucked from the suction port 3 a is provided at the lower portion of the side wall 35. The gas is typically air, but other gases are also conceivable. Hereinafter, the gas will be described as air. An attachment plate 2 for attaching the axial fan device 10 to, for example, a predetermined location in the electronic device is provided at the lower portion of the side wall 35. The mounting plate 2 is provided with a screw hole 2a so that the axial fan device 10 is screwed.
図２に示すように、排出口３ｂには、リブ９に連結された、上記モータを保持する保持板４が配置されている。保持板４は、モータを搭載する搭載部となる。この搭載部の形態は、保持板４のような板状に限られず、どのような形状であってもよい。保持板４上には、モータを駆動する図示しない回路基板が設けられており、この回路基板上であってボス部６内に当該モータが配置される。 As shown in FIG. 2, a holding plate 4 that holds the motor and is connected to the rib 9 is disposed at the discharge port 3 b. The holding plate 4 serves as a mounting portion on which the motor is mounted. The form of the mounting portion is not limited to a plate shape like the holding plate 4 and may be any shape. A circuit board (not shown) for driving the motor is provided on the holding plate 4, and the motor is disposed in the boss portion 6 on the circuit board.
ハウジング３の側壁３５には、気体を流通させる複数のスリット３５ａが設けられている。図３に示すように、複数のスリット３５ａは、軸流羽根車５の回転の軸方向（Ｚ方向）に対してブレード７の傾きとは反対側に傾くようにそれぞれ設けられている。回転軸方向に対するブレード７の傾きは、図３に示すように、左下から右上にわたる傾きである。 The side wall 35 of the housing 3 is provided with a plurality of slits 35a through which gas flows. As shown in FIG. 3, the plurality of slits 35 a are provided so as to be inclined to the opposite side to the inclination of the blade 7 with respect to the axial direction (Z direction) of rotation of the axial flow impeller 5. As shown in FIG. 3, the inclination of the blade 7 with respect to the rotation axis direction is an inclination extending from the lower left to the upper right.
各スリット３５ａは、軸流羽根車５の回転周方向（θ方向）に沿って所定のピッチで配置されており、そのピッチは適宜設定可能である。また、そのピッチは、スリット３５ａの幅ｕや、ハウジング３の側壁３５の径Ｒ（図２参照）にもよる。スリット３５ａの幅ｕは、すべて実質的に同じ幅でなる。側壁３５の直径Ｒが、例えば４０〜６０ｍｍでなる場合、スリット３５ａの幅ｕは、１〜２ｍｍでなる。しかし、これらの範囲に限られない。あるいは、スリット３５ａの幅ｕは、場所により異なるように設定されていてもよい。 The slits 35a are arranged at a predetermined pitch along the rotational circumferential direction (θ direction) of the axial flow impeller 5, and the pitch can be set as appropriate. The pitch also depends on the width u of the slit 35a and the diameter R of the side wall 35 of the housing 3 (see FIG. 2). All the widths u of the slits 35a are substantially the same. When the diameter R of the side wall 35 is 40 to 60 mm, for example, the width u of the slit 35a is 1 to 2 mm. However, it is not limited to these ranges. Alternatively, the width u of the slit 35a may be set differently depending on the location.
ブレード７は、吸入口３ａ側に設けられた負圧発生面７ａと、その負圧発生面７ａと反対側の裏面７ｂとを有する。負圧発生面７ａは、気体の層流を発生させて負圧を発生させる面であり、曲面状になっている。したがって、厳密に言うと、上記ブレード７の傾きとは、その曲面状の負圧発生面７ａ上のうちの任意の点における接線の傾きであって、軸流羽根車５の回転周方向へ向かう方向の接線の、回転軸方向に対する傾きである。あるいは、これらの複数の接線の傾きの平均値を、ブレード７の傾きと定義してもよい。 The blade 7 has a negative pressure generating surface 7a provided on the suction port 3a side, and a back surface 7b opposite to the negative pressure generating surface 7a. The negative pressure generating surface 7a is a surface that generates a laminar flow of gas to generate a negative pressure, and has a curved surface shape. Therefore, strictly speaking, the inclination of the blade 7 is an inclination of a tangent line at an arbitrary point on the curved negative pressure generating surface 7a and is directed in the rotational circumferential direction of the axial flow impeller 5. This is the inclination of the tangent of the direction with respect to the rotation axis direction. Alternatively, the average value of the inclinations of the plurality of tangents may be defined as the inclination of the blade 7.
一方、回転軸方向に対するスリット３５ａの傾きとは、スリット３５ａの長さ方向の回転軸方向に対する傾きαである。このスリット３５ａの傾きαは、右下から左上にわたる傾きであり、そのスリット３５ａに最も接近した位置にあるブレード７の傾きとは、回転軸方向に対して逆である。回転軸方向に対するスリット３５ａの傾きαは、０°より大きく９０°より小さく設定される。典型的には、３０°〜６０°であり、または、４５°である。 On the other hand, the inclination of the slit 35a with respect to the rotation axis direction is an inclination α of the length direction of the slit 35a with respect to the rotation axis direction. The inclination α of the slit 35a is an inclination extending from the lower right to the upper left, and the inclination of the blade 7 closest to the slit 35a is opposite to the rotation axis direction. The inclination α of the slit 35a with respect to the rotation axis direction is set larger than 0 ° and smaller than 90 °. Typically, it is 30 ° to 60 °, or 45 °.
軸流羽根車５は、典型的には樹脂でなるが、金属、またはゴム等であってもよい。ハウジング３も同様に、典型的には樹脂であるが、他の材料で構成されていてもよい。 The axial flow impeller 5 is typically made of resin, but may be metal, rubber, or the like. Similarly, the housing 3 is typically a resin, but may be made of other materials.
以上のように構成された軸流ファン装置１０の作用について説明する。 The operation of the axial fan device 10 configured as described above will be described.
モータが駆動すると、軸流羽根車５が回転する。このブレード７の回転方向は、図１の上面側から見て反時計回りである。図４に示すように、軸流羽根車５が回転することにより、ブレード７の負圧発生面７ａ上に気流Ａが発生し、この負圧発生面７ａ付近に負圧が発生する。これによりハウジング３の吸入口３ａから軸流方向に気流が発生し、排出口３ｂからその空気が排出される。 When the motor is driven, the axial flow impeller 5 rotates. The rotation direction of the blade 7 is counterclockwise when viewed from the upper surface side in FIG. As shown in FIG. 4, when the axial flow impeller 5 rotates, an airflow A is generated on the negative pressure generating surface 7a of the blade 7, and a negative pressure is generated in the vicinity of the negative pressure generating surface 7a. Thereby, an air flow is generated in the axial direction from the suction port 3a of the housing 3, and the air is discharged from the discharge port 3b.
また、一般的には、図４に示すように、上記負圧発生面７ａ上に負圧が発生することにより、ブレード７の裏面７ｂ側から、ブレード７の外周側の端部７ｃを介して負圧発生面７ａへ気流が回り込もうとする。つまり、渦流が発生する。以下、これを旋回流Ｃという。この旋回流Ｃが騒音の原因となる。ここで、負圧発生面７ａで負圧が発生することで、ハウジング３のスリット３５ａを介してハウジング３外からハウジング３内へ空気が流れ込む。スリット３５ａは、ブレード７の傾きとは反対側に傾くように設けられているので、図５に示すように、スリット３５ａを介してハウジング３内に取り込まれた空気は、上記旋回流Ｃを整流し、整流された流れＢとなる。つまり、渦流の発生が抑えられるので、騒音が低減される。 In general, as shown in FIG. 4, when negative pressure is generated on the negative pressure generating surface 7 a, the back surface 7 b side of the blade 7 passes through the end portion 7 c on the outer peripheral side of the blade 7. The airflow tends to wrap around the negative pressure generating surface 7a. That is, a vortex is generated. Hereinafter, this is referred to as swirl flow C. This swirl flow C causes noise. Here, when negative pressure is generated on the negative pressure generating surface 7 a, air flows from the outside of the housing 3 into the housing 3 through the slit 35 a of the housing 3. Since the slit 35a is provided so as to be inclined to the opposite side to the inclination of the blade 7, the air taken into the housing 3 through the slit 35a rectifies the swirl flow C as shown in FIG. Thus, a rectified flow B is obtained. That is, since the generation of eddy current is suppressed, noise is reduced.
また、本実施の形態では、図１に示すように、側壁３５が環状であり、すなわち、側壁３５は環状の内周面３５ｂ及び外周面３５ｃを有しており、側壁３５の厚さｄ１が実質的に一定となっている。したがって、例えば図６で示すような環状の内周面１３５ａと平面でなる外面１３５ｃとで構成される側壁１３５、つまり、だ肉を有する側壁１３５に比べ、スリット３５ａの総開口面積をふやすことができる。図６は、従来の一般的な軸流ファン装置を示す斜視図である。だ肉を有する側壁１３５を有するハウジング１０３の場合、一般的に直方体形状でなるハウジング１０３が多い。平面より環状の面（曲面）の方が面積が大きいため、そのような平面状の外面１３５ｃに例えばスリット３５ａが形成される場合に比べ、本実施形態のように環状の側壁３５にスリット３５ａが形成される方が、スリット３５ａの数を増やすことができる。これにより、吸気量を増やすことができ、風量を高めることができる。 Further, in the present embodiment, as shown in FIG. 1, the side wall 35 is annular, that is, the side wall 35 has an annular inner peripheral surface 35b and an outer peripheral surface 35c, and the thickness d1 of the side wall 35 is It is substantially constant. Therefore, for example, the total opening area of the slit 35a can be increased as compared with a side wall 135 constituted by an annular inner peripheral surface 135a and a flat outer surface 135c as shown in FIG. it can. FIG. 6 is a perspective view showing a conventional general axial fan device. In the case of the housing 103 having the thick side wall 135, the housing 103 generally has a rectangular parallelepiped shape. Since the area of the annular surface (curved surface) is larger than that of the plane, the slit 35a is formed in the annular side wall 35 as in the present embodiment, for example, compared to the case where the slit 35a is formed in such a planar outer surface 135c. The number of slits 35a can be increased by being formed. Thereby, the amount of intake air can be increased, and the air volume can be increased.
図７は、ハウジング５３が有する環状の側壁８５に、複数の円形の通気口８５ａが設けられた、参考例に係る軸流ファン装置を示す斜視図である。図８は、図１に示した本実施の形態に係る軸流ファン装置１０（これを軸流ファンＡとする）、図６に示した軸流ファン装置Ｃ及び図７に示した軸流ファン装置ＢのそれぞれのＰ−Ｑ特性（風量−静圧特性）（騒音レベルの特性も含む）の実測結果を示すグラフである。この実験で用いられた各軸流ファン装置Ａ、Ｂ、Ｃの設計値を下記に示す。 FIG. 7 is a perspective view showing an axial fan device according to a reference example in which a plurality of circular vent holes 85 a are provided in an annular side wall 85 of the housing 53. FIG. 8 shows an axial fan device 10 according to the present embodiment shown in FIG. 1 (referred to as an axial fan A), an axial fan device C shown in FIG. 6, and an axial fan shown in FIG. 4 is a graph showing actual measurement results of PQ characteristics (air volume-static pressure characteristics) (including noise level characteristics) of the device B; The design values of the axial fan devices A, B, and C used in this experiment are shown below.
（１）軸流ファン装置Ａ
側壁の直径：４０[mm]
スリット３５ａの総開口面積：４７６[mm2]
スリット３５ａの傾きθ：４５°
（２）軸流ファン装置Ｂ
側壁の直径：４０[mm]
通気口の総開口面積：４１４．５[mm2]
（３）軸流ファン装置Ｃ
ハウジング３の側壁の一辺の長さ：４０[mm]
なお、軸流ファン装置Ａ、Ｂ、Ｃのすべてにおいて、軸流羽根車の直径は、上記側壁の直径（（３）の場合ハウジング１０３の側壁１３５の一辺の長さ）よりも、０．５〜２mm小さい程度である。
(1) Axial fan device A
Side wall diameter: 40 [mm]
Total opening area of slit 35a: 476 [mm 2 ]
Inclination θ of slit 35a: 45 °
(2) Axial fan device B
Side wall diameter: 40 [mm]
Total opening area of the vent: 414.5 [mm 2 ]
(3) Axial fan device C
The length of one side of the side wall of the housing 3: 40 [mm]
In all of the axial fan devices A, B, and C, the diameter of the axial impeller is 0.5 than the diameter of the side wall (the length of one side of the side wall 135 of the housing 103 in the case of (3)). About 2 mm smaller.
軸流ファン装置は、最大風量の半分を基準として±（１０〜２０）％（以下、動作点範囲という）の風量で動作する。実際には、Ｐ−Ｑのグラフとシステムインピーダンスの曲線（図示せず）との交点が動作点とされる。このグラフにおいては、３つの軸流ファン装置Ａ、Ｂ、Ｃの動作点範囲の風量は、例えば０．０６〜０．１０[m3/min]である。 Axial fan apparatus, ± relative to the half of the maximum air flow (10-20)% (hereinafter, referred to as the operating point range) to operate in air volume. In fact, the intersection of the graphs of P-Q and the system impedance curve (not shown) Ru is an operating point. In this graph, the air volume in the operating point range of the three axial fan devices A, B, and C is, for example, 0.06 to 0.10 [m 3 / min].
動作点範囲で見ると、本実施形態に係る軸流ファン装置Ａが最も静圧が高い。すなわち、動作点範囲では、軸流ファン装置Ａ、Ｂ、Ｃの中で、同じ静圧で換算した場合、軸流ファン装置１０が最も風量が多くなる。その上、動作点範囲では、軸流ファン装置Ａは、騒音レベルは最も低く、従来の一般的な軸流ファン装置Ｃが最も騒音レベルが高い。軸流ファン装置Ａは、軸流ファン装置Ｃに比べ、９〜１０dBの騒音の低下が見られた。 When viewed in the operating point range, the axial fan device A according to the present embodiment has the highest static pressure. That is, in the operating point range, the axial fan device 10 has the largest air volume when converted with the same static pressure among the axial fan devices A, B, and C. In addition, in the operating point range, the axial fan device A has the lowest noise level, and the conventional general axial fan device C has the highest noise level. Compared with the axial fan device C, the axial fan device A showed a noise reduction of 9 to 10 dB.
なお、図９は、図８のグラフのデータである。 FIG. 9 is data of the graph of FIG.
図１０は、本発明の他の実施形態に係る軸流ファン装置を示す斜視図である。これ以降の説明では、図１等に示した実施の形態に係る軸流ファン装置１０の部材や機能等について同様のものは説明を簡略または省略し、異なる点を中心に説明する。 FIG. 10 is a perspective view showing an axial fan apparatus according to another embodiment of the present invention. In the following description, the same members and functions of the axial fan device 10 according to the embodiment shown in FIG. 1 and the like will not be described or will be mainly described.
本実施の形態に係る軸流ファン装置２０の軸流羽根車１５の各ブレード１７には、補助翼１８がそれぞれ設けられている。補助翼１８は、ブレード１７の回転外周側の端部１７ｃ（図１１参照）で、負圧発生面１７ａから立つように設けられている。水平面（Ｘ−Ｙ平面）からの補助翼１８の立つ角度は、典型的には、実質的に９０度とされている。しかし、その角度は、７０〜１１０度程度、あるいはこの範囲外の角度であってもよい。 Each blade 17 of the axial-flow impeller 15 of the axial-flow fan device 20 according to the present embodiment is provided with an auxiliary blade 18. The auxiliary blade 18 is provided so as to stand up from the negative pressure generating surface 17a at an end 17c (see FIG. 11) on the rotating outer peripheral side of the blade 17. The angle at which the auxiliary wing 18 stands from the horizontal plane (XY plane) is typically substantially 90 degrees. However, the angle may be about 70 to 110 degrees or an angle outside this range.
また、ハウジング３は、上記実施形態に係るハウジング３と同様の構成であり、側壁３５はスリット３５ａを有する。スリット３５ａの傾きは、ブレード１７の傾きとは反対となっている。 Moreover, the housing 3 is the same structure as the housing 3 which concerns on the said embodiment, and the side wall 35 has the slit 35a. The inclination of the slit 35 a is opposite to the inclination of the blade 17.
このように、各ブレード１７が補助翼１８を有することにより、上記旋回流Ｃが整流される。例えば図１１に示すように、上記旋回流Ｃは抑制され、補助翼１８に沿った層流Ｄが発生するので、騒音が低減される。 As described above, the blades 17 have the auxiliary blades 18 so that the swirl flow C is rectified. For example, as shown in FIG. 11, the swirl flow C is suppressed and a laminar flow D along the auxiliary blades 18 is generated, so that noise is reduced.
負圧発生面１７ａからの補助翼１８の高さ（補助翼１８のうち負圧発生面１７ａから最も離れた部分の当該負圧発生面１７ａからの高さ）は、補助翼１８と他の部材との接触がなければ、特に制限がない。しかし、補助翼１８の高さは、負圧発生面１７ａからブレード１７の厚さの２倍より低く設定されると、さらなる低騒音化が図れる。このことについて、以下説明する。 The height of the auxiliary wing 18 from the negative pressure generating surface 17a (the height of the auxiliary wing 18 farthest from the negative pressure generating surface 17a from the negative pressure generating surface 17a) is the same as that of the auxiliary wing 18 and other members. If there is no contact with, there is no particular limitation. However, if the height of the auxiliary blade 18 is set lower than twice the thickness of the blade 17 from the negative pressure generating surface 17a, further noise reduction can be achieved. This will be described below.
図１２は、補助翼１８がない軸流羽根車を備えた軸流ファン装置、及び、補助翼１８の高さが異なる３種類の軸流羽根車を備えた軸流ファン装置のＰ−Ｑ特性の実測結果を示すグラフである。図１２において、補助翼１８がない軸流羽根車を備えた軸流ファン装置をＤで示す。また、補助翼１８の高さが高い順に、軸流ファン装置をＥ、Ｆ、Ｇとする。図１２における軸流ファン装置Ｄは、図８で説明した実験で用いられた軸流ファン装置Ａと実質的に同じ設計である。軸流ファン装置Ｅ、Ｆ、Ｇの形態は、その軸流ファン装置Ａに高さがそれぞれ異なる補助翼１８が設けられた形態である。 FIG. 12 shows the PQ characteristics of the axial fan device having an axial flow impeller without the auxiliary blades 18 and the axial fan device having three types of axial flow impellers having different heights of the auxiliary blades 18. It is a graph which shows the actual measurement result. In FIG. 12, an axial flow fan device having an axial flow impeller without the auxiliary blades 18 is indicated by D. Further, the axial fan devices are denoted by E, F, and G in descending order of the height of the auxiliary blades 18. The axial fan device D in FIG. 12 has substantially the same design as the axial fan device A used in the experiment described in FIG. The forms of the axial fan devices E, F, and G are forms in which auxiliary blades 18 having different heights are provided in the axial fan device A.
図１３は、上記軸流ファン装置Ｅ、Ｆ、Ｇのそれぞれの補助翼１８Ｅ、１８Ｆ、１８Ｇの高さを説明するための図である。軸流ファン装置Ｅ、Ｆ、Ｇがそれぞれ有する軸流羽根車のブレードを符号１７Ｅ、１７Ｆ、１７Ｇで表す。軸流ファン装置Ｅの補助翼１８Ｅの高さｔ１は最も高く、ブレード１７Ｅの厚さｔ０の３倍以上となっている。軸流ファン装置Ｆの補助翼１８Ｆの高さｔ２は、ブレード１７Ｆの厚さｔ０を超えるが、その２倍（２×ｔ０）より低い。軸流ファン装置Ｇの補助翼１８Ｇの高さｔ３は、ブレード１７Ｇの厚さｔ０より低い。 FIG. 13 is a diagram for explaining the heights of the auxiliary blades 18E, 18F, and 18G of the axial fan devices E, F, and G, respectively. Reference numerals 17E, 17F, and 17G denote the blades of the axial-flow impeller that the axial-flow fan devices E, F, and G respectively have. The height t1 of the auxiliary blade 18E of the axial fan device E is the highest, and is at least three times the thickness t0 of the blade 17E. The height t2 of the auxiliary blade 18F of the axial fan apparatus F exceeds the thickness t0 of the blade 17F, but is lower than twice that (2 × t0). The height t3 of the auxiliary blade 18G of the axial fan device G is lower than the thickness t0 of the blade 17G.
図１２のグラフから、補助翼を持たない軸流ファン装置Ｄに比べ、最も高い補助翼１８Ｅを持つ軸流ファン装置Ｅは、動作点範囲において、静圧は最も低くなるが、騒音は最も低い。軸流ファン装置Ｆ、Ｇが用いられることにより、極力静圧を高くして、騒音も抑えることができる。つまり、ｔ２以下の高さを持つ補助翼１８Ｆ、１８Ｇが適しており、特にｔ１が最適であることが分かった。 From the graph of FIG. 12, the axial fan device E having the highest auxiliary blade 18E has the lowest static pressure but the lowest noise in the operating point range as compared with the axial fan device D having no auxiliary blade. . By using the axial fan devices F and G, the static pressure can be increased as much as possible and noise can be suppressed. That is, it was found that the auxiliary wings 18F and 18G having a height of t2 or less are suitable, and that t1 is particularly optimum.
図１４、図１５は、上記ｔ１及びｔ２の高さの補助翼１８Ｇ及び１８Ｆ及びハウジング３のスリット３５ａの周辺の流体の状態がシミュレーションされた図である。図１４は、音源の位置を特定するためのシミュレーションであり、図１５は、空気の圧力分布を示すためのシミュレーションである。図１４（Ａ）、（Ｂ）は補助翼１８Ｇ、１８Ｆをそれぞれ示し、図１５（Ａ）、（Ｂ）は補助翼１８Ｇ、１８Ｆをそれぞれ示す。 14 and 15 are diagrams in which the states of the fluid around the auxiliary blades 18G and 18F having the heights of t1 and t2 and the slit 35a of the housing 3 are simulated. FIG. 14 is a simulation for specifying the position of the sound source, and FIG. 15 is a simulation for showing the air pressure distribution. 14A and 14B show the auxiliary wings 18G and 18F, respectively, and FIGS. 15A and 15B show the auxiliary wings 18G and 18F, respectively.
図１４（Ａ）、（Ｂ）に示すように、補助翼１８Ｇ、１８ＧＦの外周の側面が音源になっており、補助翼１８Ｆに比べ補助翼１８Ｇの方が音源の面積が小さいが、補助翼１８Ｇの方は、スリット３５ａの内部にも音源が発生している。 As shown in FIGS. 14A and 14B, the outer peripheral side surfaces of the auxiliary wings 18G and 18GF are sound sources, and the auxiliary wing 18G has a smaller sound source area than the auxiliary wings 18F. For 18G, a sound source is also generated inside the slit 35a.
図１５（Ａ）、（Ｂ）に示すように、ｔ２の補助翼１８Ｆの方が補助翼１８Ｆによる旋回流Ｃの抑制効果が表れている。一方、ｔ１の補助翼１８Ｇは、その高さがｔ２に比べて低い分、ブレード１７Ｇの負圧発生面１７ａ付近で発生する低圧部が、図１５（Ａ）の破線Ｈで示すように、スリット３５ａの近傍にまで及び、スリット３５ａの近傍では圧力差が大きくなる。したがって、ｔ１の補助翼１８Ｇでは、スリット３５ａによる旋回流Ｃの抑制効果が表れている。 As shown in FIGS. 15A and 15B, the effect of suppressing the swirling flow C by the auxiliary blade 18F appears in the auxiliary blade 18F at t2. On the other hand, in the auxiliary blade 18G at t1, the low pressure portion generated in the vicinity of the negative pressure generating surface 17a of the blade 17G is slit as shown by the broken line H in FIG. The pressure difference increases up to the vicinity of 35a and in the vicinity of the slit 35a. Therefore, in the t1 auxiliary blade 18G, the effect of suppressing the swirling flow C by the slit 35a appears.
以上のことから、補助翼１８の高さは負圧発生面１７ａからブレード１７の厚さの２倍より低いことが望ましい。これにより、スリット３５ａによる旋回流Ｃの整流作用と、補助翼１８による旋回流Ｃの抑制作用とがバランス良く働き、風量が高められ、騒音が低減される。 From the above, it is desirable that the height of the auxiliary blade 18 is lower than twice the thickness of the blade 17 from the negative pressure generating surface 17a. Thereby, the rectifying action of the swirling flow C by the slit 35a and the suppressing action of the swirling flow C by the auxiliary blade 18 work in a well-balanced manner, the air volume is increased, and the noise is reduced.
図１６は、本発明の一実施の形態に係る電子機器として、デスクトップ型のＰＣ（Personal Computer）を示す概略斜視図である。 FIG. 16 is a schematic perspective view showing a desktop PC (Personal Computer) as an electronic apparatus according to an embodiment of the present invention.
ＰＣ５０は、筐体６３を備え、筐体６３内には、軸流ファン装置１０（または２０）が配置されている。この軸流ファン装置１０（または２０）は、例えば、筐体６３の背面６３ａに設けられた図示しない開口部に取り付けられる。あるいは、軸流ファン装置１０（または２０）は、例えばＣＰＵ５５に接続されたヒートシンク５７に取り付けられる。 The PC 50 includes a housing 63, and the axial fan device 10 (or 20) is disposed in the housing 63. The axial fan device 10 (or 20) is attached to, for example, an opening (not shown) provided on the back surface 63a of the housing 63. Alternatively, the axial fan device 10 (or 20) is attached to a heat sink 57 connected to the CPU 55, for example.
電子機器としては、このようなＰＣ５０に限られず、サーバ型のコンピュータ、ディスプレイ装置、オーディオ／ビジュアル機器、プロジェクタ、ゲーム機器、カーナビゲーション機器、その他の電化製品等が挙げられる。 The electronic device is not limited to such a PC 50, and includes a server type computer, a display device, an audio / visual device, a projector, a game device, a car navigation device, and other electrical appliances.
本発明に係る実施の形態は、以上説明した実施の形態に限定されず、他の種々の実施形態が考えられる。 Embodiments according to the present invention are not limited to the embodiments described above, and other various embodiments are conceivable.
上記実施形態に係る軸流ファン装置１０、２０では、スリット３５ａは、側壁の周方向に実質的に全周にわたって設けられていた。しかし、スリット３５ａは、周方向において所定の角度分だけ複数設けられていてもよい。あるいは、その所定の角度分の複数のスリット３５ａのグループが、周方向において１８０°対称位置に２つ、あるいは１２０°対称位置に３つ設けられるなど、さまざまなスリット３５ａの配置が考えられる。 In the axial fan apparatuses 10 and 20 according to the above-described embodiment, the slit 35a is provided over substantially the entire circumference in the circumferential direction of the side wall. However, a plurality of slits 35a may be provided by a predetermined angle in the circumferential direction. Alternatively, various arrangements of the slits 35a are conceivable, such that two groups of the slits 35a corresponding to the predetermined angle are provided at two 180 ° symmetrical positions or three 120 ° symmetrical positions in the circumferential direction.
３、５３…ハウジング
５、１５…軸流羽根車
７、１７…ブレード
７ａ、１７ａ…負圧発生面
７ｂ、１７ｂ…裏面
７ｃ、１７ｃ…端部
１０、２０…軸流ファン装置
１８…補助翼
３５…側壁
３５ａ…スリット
３５ｂ…内周面
３５ｃ…外周面
５０…ＰＣ
５３…筐体
DESCRIPTION OF SYMBOLS 3, 53 ... Housing 5, 15 ... Axial flow impeller 7, 17 ... Blade 7a, 17a ... Negative pressure generation surface 7b, 17b ... Back surface 7c, 17c ... End part 10, 20 ... Axial fan device 18 ... Auxiliary blade 35 ... Side wall 35a ... Slit 35b ... Inner peripheral surface 35c ... Outer peripheral surface 50 ... PC
53 ... Case
Claims (11)
（ｂ）軸流ファン装置の最大風量の３０〜７０％の風量を出力する動作点範囲内で、前記軸流羽根車を回転させる駆動部と、
（ｃ）前記軸流羽根車の周囲に設けられた側壁と、
前記軸流羽根車の回転により気体を吸入する吸入口と、
前記軸流羽根車の回転により前記吸入口から吸入された気体を排出する排出口と、
前記各ブレードの、前記排出口に近い側の端部の位置に比べ、前記軸方向において前記排出口に近くなるように配置された排出口側端部を有し、前記回転の周方向で並ぶように前記側壁に連続して複数設けられ、前記回転の軸方向に対して前記複数のブレードの傾きとは反対側に傾くように前記側壁に設けられた、気体を流通させるスリットと
を有し、前記駆動部が搭載されたハウジングと
を具備する軸流ファン装置。 (A) an axial-flow impeller provided rotatably, the axial-flow impeller having a plurality of blades provided to be inclined with respect to an axial direction of rotation;
(B) a driving unit that rotates the axial flow impeller within an operating point range that outputs an air volume of 30 to 70% of the maximum air volume of the axial fan device ;
(C) side walls provided around the axial flow impeller;
A suction port for sucking gas by rotation of the axial flow impeller;
A discharge port for discharging gas sucked from the suction port by rotation of the axial flow impeller;
Compared to the position of the end portion of each blade close to the discharge port, the blade has a discharge port side end portion arranged so as to be close to the discharge port in the axial direction, and is arranged in the circumferential direction of the rotation. A plurality of continuous slits provided on the side wall, and provided on the side wall so as to be inclined to the opposite side of the inclination of the plurality of blades with respect to the axial direction of rotation. An axial fan device comprising: a housing on which the driving unit is mounted.
駆動部は、前記最大風量の４０〜６０％の風量を出力する動作点範囲内で、前記軸流羽根車を回転させる A drive part rotates the said axial flow impeller within the operating point range which outputs the air volume of 40 to 60% of the said maximum air volume.
軸流ファン装置。 Axial fan device.
前記最大風量の３０〜７０％の風量を出力する前記動作点範囲内での風量−静圧曲線は、該曲線のうち、前記最大風量の３０％における静圧値と前記最大風量の７０％における静圧値とを結ぶ直線で表される静圧値より低い部分を含まないAn air volume-static pressure curve within the operating point range that outputs an air volume of 30 to 70% of the maximum air volume is a static pressure value at 30% of the maximum air volume and 70% of the maximum air volume. Does not include the part lower than the static pressure value represented by the straight line connecting the static pressure value
軸流ファン装置。 Axial fan device.
前記複数のスリットは、前記回転の軸方向に対して０°より大きく４５°以下の範囲の角度で傾くように前記側壁に設けられている
軸流ファン装置。 The axial fan device according to any one of claims 1 to 3 ,
The plurality of slits are provided on the side wall so as to be inclined at an angle in a range of greater than 0 ° and less than or equal to 45 ° with respect to the axial direction of rotation.
前記複数のスリットは、前記各ブレードの、前記吸入口に近い側の端部の位置に比べ、前記軸方向において前記吸入口に近くなるように配置された吸入口側端部を有する
軸流ファン装置。 The axial fan device according to any one of claims 1 to 4 ,
The plurality of slits have suction port side end portions that are disposed so as to be closer to the suction port in the axial direction than the positions of the end portions of the blades close to the suction port. apparatus.
前記複数のブレードは、
回転の外周側の端部と、
負圧を発生させるための負圧発生面と、
前記端部で前記負圧発生面から立つように設けられた補助翼と
を有する軸流ファン装置。 The axial fan device according to claim 1 , 4 or 5 ,
The plurality of blades are:
The outer peripheral end of the rotation;
A negative pressure generating surface for generating negative pressure;
An axial fan device comprising: an auxiliary blade provided to stand from the negative pressure generating surface at the end.
前記補助翼は、前記負圧発生面からブレードの厚さの２倍より低い
軸流ファン装置。 The axial fan device according to claim 6 ,
The auxiliary blade is lower than twice the thickness of the blade from the negative pressure generating surface.
（ｂ）軸流ファン装置であって、
回転可能に設けられた軸流羽根車であって、回転の軸方向に対して傾くように設けられた複数のブレードを有する軸流羽根車と、
前記軸流ファン装置の最大風量の３０〜７０％の風量を出力する動作点範囲内で、前記軸流羽根車を回転させる駆動部と、
前記軸流羽根車の周囲に設けられた側壁と、前記軸流羽根車の回転により気体を吸入する吸入口と、前記軸流羽根車の回転により前記吸入口から吸入された気体を排出する排出口と、前記各ブレードの、前記排出口に近い側の端部の位置に比べ、前記軸方向において前記排出口に近くなるように配置された排出口側端部を有し、前記回転の周方向で並ぶように前記側壁に連続して複数設けられ、前記回転の軸方向に対して前記複数のブレードの傾きとは反対側に傾くように前記側壁に設けられた、気体を流通させるスリットとを有し、前記駆動部が搭載され、前記筐体内に配置されたハウジングと
を備える軸流ファン装置と
を具備する電子機器。 (A) a housing;
(B) an axial fan device,
An axial-flow impeller provided rotatably, the axial-flow impeller having a plurality of blades provided so as to be inclined with respect to an axial direction of rotation;
A drive unit that rotates the axial flow impeller within an operating point range that outputs an air volume of 30 to 70% of the maximum air volume of the axial fan device ;
A side wall provided around the axial flow impeller, a suction port for sucking gas by rotation of the axial flow impeller, and a discharge for discharging gas sucked from the suction port by rotation of the axial flow impeller. Compared to the position of the outlet and the end of each blade on the side close to the outlet, the outlet has an end on the outlet side arranged closer to the outlet in the axial direction. A plurality of continuous slits on the side wall so as to be aligned in a direction, and a slit for circulating gas provided on the side wall so as to be inclined opposite to the inclination of the plurality of blades with respect to the axial direction of rotation. An electronic apparatus comprising: an axial fan apparatus comprising: a housing on which the driving unit is mounted and a housing disposed in the housing.
前記筐体は、開口部を有する背面を有し、
前記軸流ファン装置は、前記ハウジングの前記排出口を前記開口部に対面させるように前記背面に取り付けられる電子機器。 The electronic device according to claim 8 ,
The housing has a back surface having an opening,
The axial fan device is an electronic device attached to the back surface so that the discharge port of the housing faces the opening.
前記駆動部は、前記最大風量の４０〜６０％の風量を出力する動作点範囲内で、前記軸流羽根車を回転させる The said drive part rotates the said axial flow impeller within the operating point range which outputs the air volume of 40 to 60% of the said maximum air volume.
電子機器。 Electronics.
前記最大風量の３０〜７０％の風量を出力する前記動作点範囲内での風量−静圧曲線は、該曲線のうち、前記最大風量の３０％における静圧値と前記最大風量の７０％における静圧値とを結ぶ直線で表される静圧値より低い部分を含まないAn air volume-static pressure curve within the operating point range that outputs an air volume of 30 to 70% of the maximum air volume is a static pressure value at 30% of the maximum air volume and 70% of the maximum air volume. Does not include the part lower than the static pressure value represented by the straight line connecting the static pressure value
電子機器。 Electronics.
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