JP5321359B2

JP5321359B2 - 遠心ファン

Info

Publication number: JP5321359B2
Application number: JP2009199035A
Authority: JP
Inventors: 修本村
Original assignee: Toshiba Home Technology Corp
Current assignee: Toshiba Home Technology Corp
Priority date: 2009-08-28
Filing date: 2009-08-28
Publication date: 2013-10-23
Anticipated expiration: 2029-08-28
Also published as: JP2011047389A

Description

本発明は、羽根車を有する遠心ファンに関する。

従来技術において、例えば特許文献１には、羽根車の吐き出し方向に対して垂直な方向の慮面に、吸気口を備えた遠心ファンが開示されている。しかし、ノート型パソコンのようなモバイル機器ではビデオ機能が強化され、ＣＰＵの発熱量が増加するにしたがって、遠心ファンの高風量化が求められているだけでなく、静音化も強く求められていた。

特開２００４−９２４４６号公報

しかし、従来の遠心ファンの構成では、モバイル機器などによるビデオ鑑賞に適した静かな遠心ファンが提案されていなかった。

そこで本発明は上記課題を解消するものであり、冷却を行うだけの十分な風量を維持しても騒音の少ない静かな遠心ファンを提供することを目的とする。

請求項１の発明の遠心ファンでは、羽根車の吐き出し方向に排気部とケーシングが形成され、前記羽根車の吐き出し方向と垂直な方向に吸気部が形成されるとともに、前記羽根車は、カップ状のボスの円周部に複数のブレードが放射状に形成され、前記ボスに軸が取付けられた遠心ファンであって、前記羽根車に植毛部を形成し、前記植毛部を前記ブレードにおける前記吸気部との非対向領域全ての表面に形成し、前記ブレードにおける前記吸気部との対向領域への植毛を行わない構成とし、前記非対向領域は、前記ブレードの外周側であり、前記軸と平行な高さ方向の寸法が最大に形成される領域であることを特徴とする。

請求項２の発明の遠心ファンでは、前記植毛部の毛の長さを２ｍｍ以下としたことを特徴とする。

請求項３の発明の遠心ファンでは、前記植毛部の毛の向きを前記ブレードの表面に対し略垂直な方向としたことを特徴とする。

請求項１の発明によれば、遠心ファンに植毛を施すことにより騒音が低減する。遠心ファンへの植毛による風量の低下が少なく、従来の遠心ファンと比べ同一風量における騒音を小さくすることができる。

請求項２の発明によれば、遠心ファンへの植毛による風量の低下が少なく、従来の遠心ファンと比べ同一風量における騒音を小さくすることができる。

請求項３の発明によれば、植毛による遠心ファンへの効果が最適化され騒音を小さくすることができる。

本発明の第１実施例を示す遠心ファンの外観斜視図である。同上、図１のＡ方向から見た遠心ファンの外観斜視図である。同上、遠心ファンの断面図である。同上、カバーを取り外した状態での遠心ファンの要部外観図である。同上、羽根車の外観図である。同上、ブレードの要部断面図である。同上、本発明の遠心ファンおよび従来の遠心ファンにおいて、各遠心ファン単体での風量と騒音の関係を示すグラフである。同上、本発明の遠心ファン、従来の遠心ファン、さらに従来の遠心ファンにおいて羽根車の全面に植毛を施した遠心ファンにおいて、各遠心ファンを機器の筐体に実装した場合での風量と騒音の関係を示すグラフである。本発明の第２実施例を示す遠心ファンを含む冷却ユニットの外観図である。

以下、添付図面を参照しながら、本発明における遠心ファンの好ましい実施形態を説明する。

本実施例の遠心ファン１００の全体的な構成を図１〜図６で説明すると、１は回転する羽根車であり、２は羽根車１を内部に備えたケーシングである。前記羽根車１は、複数の翼であるブレード３と、カップ状のボス４とにより構成され、羽根車１の中央部をなすボス４の円周部に、遠心ファン１００本体としてのブレード３が放射状に形成される。また、ボス４の内側には、羽根車１の駆動部となるモータ５が配設される。当該モータ５は、巻線を装着した鉄心（コア）を有するステータ６と、ボス４の内周部に取付けられ、ステータ６からの磁力により回転するロータ（ヨーク）７と、ステータ６および他の各素子を実装して、モータ５としての電気回路を構成する充電部としての回路基板８とにより構成される。

遠心ファン１００の外郭をなすケーシング２は、羽根車１を取り囲む有底状のケース９と、ケース９の上部開口を覆うカバー１０とを備え、これらは何れも熱伝導性に優れた部材で形成される。またケース９には、スポーク１１によってその周囲部とつながれた島状のモータ取付け壁１２が形成され、このモータ取付け壁１２に前記モータ５を設置して、モータ取付け壁１２側と除くモータ５のほぼ全面を、カップ状のボス４によって取り囲まれている。より具体的には、モータ５取付け部たるモータ取付け壁１２の略中央には円筒状の軸受１３が立設される一方で、前記ボス４の中心には回転軸たるシャフト１４が取付けられ、このシャフト１４は軸受１３より回動自在に支承される。

そして、ロータ７の内周面に取付けられたマグネット１５と、これに対向するステータ６の電磁作用により、シャフト１４を中心としたロータ７および羽根車１が回転するようになっている。なお、１６はステータ６との電気的接続を図るリード線である。

軸受１３とシャフト１４により羽根車１は回転自在に取付けられており、この羽根車１の内側にはロータ７が設けられ、前記ロータ７は前記ステータ６の外周と対向する位置関係をなしている。そしてステータ６の回転磁界により、ロータ７はファンと共に回転し風が発生する構成となっている。

モータ取付け壁１２はケース９の一部をなし、ケース９には羽根車１の吐き出し方向に排気口１７とケーシング２が形成される。また、ケース９には羽根車１の吐き出し方向と垂直な方向に第１の吸気口１８が形成されると共に、この第１の吸気口１８に対向して、ケース９に取付けられたカバー１０にも、羽根車１の吐き出し方向と垂直な方向に別な第２の吸気口１９が形成される。第１の吸気口１８は、ケース９のモータ取付け壁１２と周囲部との間をスポーク１１で部分的に繋ぐことで形成される。また、各吸気口１８,１９の開口面積は、各吸気口１８,１９の吸い込み量を考慮して適宜決定すればよい。

各ブレード３の羽根車１の回転軸方向、つまりシャフト１４の軸方向における第１の吸気口１８および第２の吸気口１９と対向する領域を除く領域２０（以下、非対向領域と呼称）、つまり図３においては各ブレード３の外周側、且つ各ブレード３におけるシャフト１４の径方向と平行な高さ方向の寸法Ｈが最大に形成されている領域全ての表面Ｓには、静電植毛（フロック加工）等の植毛方法により合成繊維等の繊維部材からなる毛Ｆが植毛された植毛部２１が形成されている。図６に示すように、植毛部２１に施された毛Ｆの長さＬは０．３〜２ｍｍとし、これらの毛Ｆは領域２０の表面に対してほぼ垂直に植毛されているものとする。

このように羽根車１のほぼ内側にモータ５が配置される構成であるため、ノート型パソコン等のモバイル機器に望まれている薄型の筐体に実装するには、本発明の遠心ファン１００は最も適した形状である。

次に上記構成についてその作用を説明する。本実施例における遠心ファン１００は、ノート型パソコンなどのモバイル機器に実装する発熱部品などを冷却するために、図示しないモバイル機器の筐体内に実装される。そして、モータ５のステータ６に電力を供給し、このステータ６とロータ７の内周面に取付けられたマグネット１５との電磁作用によって、羽根車１を矢印の方向に回転させると、筐体とケーシング２の上面との隙間３１と、筐体とケーシング２の下面に存在する暖かい空気が、各吸気口１８,１９からそれぞれ吸い込まれる。各吸気口１８,１９から取り込まれた空気は、羽根車１の外側を周回して排気口１７に至り、そこから遠心ファン１００ひいては筐体の外部に排出される。

ここで、羽根車１に植毛部２１を形成したことにより、羽根車１を通過する空気と羽根車１との衝突が緩和されると、羽根車１を通過する空気の圧力変動が抑制され、羽根車１による風切り音等の騒音が低減する。

また、この植毛部２１をブレード３の領域２０に形成したことにより、羽根車１を通過する空気と羽根車１のブレード３との衝突が緩和され、羽根車１を通過する空気の圧力変動が抑制され騒音が低減すると共に、植毛部２１をブレード３における吸気口１８,１９との非対向部分である領域２０に形成して、ブレード３の吸気口１８,１９との対向部分への植毛を行わないことにより、各吸気口１８,１９からケーシング２内部へ取り込まれる空気の吸気時の抵抗の増大を防ぐので、風量の低下が抑制される。

さらに、植毛部２１の毛Ｆの長さＬを０．３〜２ｍｍとすることにより、羽根車１を通過する空気の圧力変動がさらに抑制され騒音がさらに低減する。ここで、植毛部２１の毛Ｆの長さＬが０．３ｍｍ未満であると、静音効果が得られなく、また植毛部２１の毛Ｆの長さＬが２ｍｍより長いと、風力低下を招くので好ましくない。

また、植毛部２１の毛Ｆの向きをブレード３の領域２０の表面に対しほぼ垂直な方向とすることにより、羽根車１を通過する空気の圧力変動がより一層抑制されるので、騒音もより一層低減される。

図７は、本発明における遠心ファン１００と従来の遠心ファンにおいて、各遠心ファン単体での風量対騒音の相関関係を示すグラフであり、符号２２が本発明における遠心ファン１００に関する特性であり、符号２３が従来の遠心ファンに関する特性である。同図から本発明における遠心ファン１００の方が騒音の発生が約１ｄＢ程度低減されているのがわかる。

図８は、本発明における遠心ファン１００と従来の遠心ファンと羽根車１の全面に植毛を施した遠心ファンとにおいて、各遠心ファンをそれぞれモバイル機器の筐体に実装した状態での風量隊騒音の相関関係を示すグラフであり、符号２４が本発明の遠心ファン１００に関する特性であり、符号２５が従来の遠心ファンに関する特性であり、さらに符号２６が羽根車１の全面に植毛を施した遠心ファンに関する特性である。同図から本発明のおける遠心ファン１００は従来の遠心ファンと比較して騒音の発生が約６ｄＢ程度低減されており、羽根車１の全面に植毛を施した遠心ファンと比較しても騒音の発生が約２〜３ｄＢ程度低減されていることがわかる。これら図７及び図８からも分かるように本発明の遠心ファン１００は静音化に対し大きく貢献できるものである。

上記実施例は請求項１に対応しており、羽根車１の吐き出し方向に排気口１７とケーシング２が形成され、羽根車１の吐き出し方向と垂直な方向に吸気口１８,１９が形成された遠心ファン１００において、羽根車１に植毛部２１を形成している。

この場合、羽根車１に植毛部２１が形成されたことにより、羽根車１のブレード３を通過する空気と羽根車１のブレード３との衝突が緩和され、羽根車１を通過する空気の圧力変動が抑制されると、羽根車１による風切り音等の騒音が低減する。

また請求項１に対応しており、植毛部２１を羽根車１に備えたブレード３における吸気口１８,１９との非対向な領域２０に形成している。

この場合、羽根車１のブレード３を通過する空気と羽根車１のブレード３との衝突が緩和され、羽根車１を通過する空気の圧力変動が抑制され騒音が低減すると共に、植毛部２１をブレード３における吸気口１８,１９との非対向領域２０に形成して、ブレード３の吸気口１８,１９との対向部分への植毛を行わないことにより、各吸気口１８,１９からケーシング２内部へ取り込まれる空気の吸気時の抵抗の増大を防ぐので、風量の低下が抑制される。このように、遠心ファン１００への植毛による風量の低下が少なく、従来の遠心ファンと比べ同一風量における騒音を小さくすることができる。

さらに請求項２に対応しており、植毛部２１の毛Ｆの長さＬを２ｍｍ以下としたことにより、羽根車１の植毛部２１を通過する空気の圧力変動がさらに抑制され騒音がさらに低減する。このように、遠心ファン１００への植毛部２１による風量の低下が少なく、従来の遠心ファンと比べ同一風量における騒音を小さくすることができる。

また請求項３に対応しており、植毛部２１の毛Ｆの向きをブレード３における領域２０の表面に対し略垂直な方向としたことにより、羽根車１の植毛部２１を通過する空気の圧力変動がより一層抑制されるので、騒音もより一層低減される。このように、植毛部２１を形成したことによる遠心ファン１００への効果が最適化され騒音を小さくすることができる。

実施例上の効果としては、本実施例の遠心ファン１では、吸気口１８,１９からケーシング内部に取り込まれた空気は、羽根車１の回転によって、ブレード３の内周側から次第に外周側へと流れてゆく。そして、ブレード３の外周先端に達した空気は、ケースの内壁に沿って流通した後、吸気口１８,１９と直交する方向に配設された排気口１７から外部に排出される。ここで、ブレード３の外周側は高さ寸法Ｈを最大に形成され、この外周側の領域２０に植毛部２１が形成されたことにより、空気を排気口１７に送り出す際のブレード３の外周による風切り音が低減され、遠心ファンの騒音が低減する。

図９は、本発明の第２実施例を示しており、遠心ファン１００を含む冷却ユニット２００の外観図である。同図において、遠心ファン１００は、第１実施例で説明した羽根車１やモータ５を備えている。ここでの冷却ユニット２００も、モバイル機器などの薄型筐体の幹部に配設される。

２７及び２８は、遠心ファン１００のケーシング２に熱を導く熱輸送手段としての第１のヒートパイプおよび第２のヒートパイプである。第１のヒートパイプ２７の一側には平板状の第１の受熱部２９が設けられると共に、第１のヒートパイプ２７の他側は、熱伝導性に優れた部材で構成されるケース９の、好ましくは排気口１７の近傍に熱的に接続される。また、第２のヒートパイプ２８の一側には平板状の第２の受熱部３０が設けられると共に、第２のヒートパイプ２８の他側は、熱伝導性に優れた部材で構成されるカバー１０の、好ましくは排気口１７の近傍に熱的に接続される。また、前記第１の受熱部２９や第２の受熱部３０には、モバイル機器のＭＰＵ（マイクロプロセッサユニット）や、他の発熱部品などが熱的に接続される。さらに、３１は排気口１７に設けた放熱フィンである。

そして本実施例では、ＭＰＵや他の発熱部品からの熱が、第１の受熱部２９および第２の受熱部３０から第１のヒートパイプ２７および第２のヒートパイプ２８を速やかに伝わって、ケース９およびカバー１０における排気口１７の近傍に導かれる。排気口１７からは前述したように、放熱フィン３１を介して各吸気口１８,１９から取り込んだ空気が効率よく排出されるため、この空気によってケース９およびカバー１０に到達した熱が交換され、筐体内において、ＭＰＵや他の発熱部品の温度上昇を抑制することができる。

なお、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で変更可能である。例えば、植毛部２１に用いられる毛Ｆは、ナイロンなどの合成繊維に限られるものではなく適宜変更が可能である。また、植毛部２１への植毛方法についても静電植毛に限られるものではなく適宜変更が可能である。さらに、羽根車１及びブレード３の形状についても、ターボファン型およびシロッコファン型に限定されず適宜変更が可能である。

１羽根車
３ブレード
４ボス
１４シャフト（軸）
１７排気口（排気部）
１８第１の吸気口（吸気部）
１９第２の吸気口（吸気部）
２０領域
２１植毛部
Ｆ毛
Ｈ寸法
Ｌ長さ

Claims

羽根車の吐き出し方向に排気部とケーシングが形成され、前記羽根車の吐き出し方向と垂直な方向に吸気部が形成されるとともに、前記羽根車は、カップ状のボスの円周部に複数のブレードが放射状に形成され、前記ボスに軸が取付けられた遠心ファンであって、前記羽根車に植毛部を形成し、前記植毛部を前記ブレードにおける前記吸気部との非対向領域全ての表面に形成し、前記ブレードにおける前記吸気部との対向領域への植毛を行わない構成とし、前記非対向領域は、前記ブレードの外周側であり、前記軸と平行な高さ方向の寸法が最大に形成される領域であることを特徴とする遠心ファン。
前記植毛部の毛の長さを２ｍｍ以下としたことを特徴とする請求項１記載の遠心ファン。
前記植毛部の毛の向きを前記ブレードの表面に対し略垂直な方向としたことを特徴とする請求項１又は２記載の遠心ファン。