(57)【要約】  【課題】所定の同じ孔径や孔数で比較したときに、その孔を通してインペラの外側からインペラの内側により多くの空気が流入され、更に流入した空気がインペラ内を流れて開口と反対の下流側に形成された開口から排出されるようにしてインペラ内を換気し、インペラ内で発生する熱を外部に効率的に排出することができる軸流送風機を提供する。  【解決手段】モータ１３のロータ１３ａと一体に回転するインペラ１４のハブ２７を、中央に回転軸１５が連結支持される円板状の天井部２９と、天井部２９の外周端から拡径するように傾斜された傾斜面部３０と、傾斜面部３０の外周端から軸方向に伸長して設けられた円筒部３１と、を順に設けて概略カップ状に形成し、その傾斜面部３０にハブ内面からハブ外面に連通している通気用の貫通孔３２を設けた。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
モータのロータと送風用のインペラを一体に回転させて送風する軸流送風機であって、
前記インペラは、回転軸と、該回転軸と一体に回転するハブと、該ハブに一体に形成された複数の羽根を備え、
前記ハブは、中央に前記回転軸が連結支持される円板状の天井部と、該天井部の外周端から拡径するように傾斜された傾斜面部と、該傾斜面部の外周端から軸方向に伸長して設けられた円筒部と、を順に設けて概略カップ状に形成されているとともに、前記傾斜面部にハブ内面からハブ外面へと連通して設けられた通気用の貫通孔を有し、
前記複数の羽根は、前記円筒部の外周面から前記傾斜面部にかけて設けられている、
ことを特徴とする軸流送風機。
【請求項２】
前記複数の羽根の各々は、それぞれ等間隔で回転方向前方に向けて傾斜して設けられており、
前記貫通孔は、前記傾斜面部上で、羽根の始端Ａと終端Ｂの間の円周方向区間Ｓ１内に設けられていることを特徴とする請求項１記載の軸流送風機。
【請求項３】
前記複数の羽根の各々は、それぞれ等間隔で回転方向前方に向けて傾斜して設けられており、
前記貫通孔は、前記傾斜面部上で、羽根の終端Ｂと該羽根と回転方向後方で隣り合う羽根の始端Ｃの間の円周方向区間Ｓ２内に設けられていることを特徴とする請求項１記載の軸流送風機。
【請求項４】
前記複数の羽根の各々は、それぞれ等間隔で回転方向前方に向けて傾斜して設けられており、
前記貫通孔は、前記傾斜面部上で、羽根の終端Ｂと該羽根と回転方向後方で隣り合う羽根の始端Ｃの間の円周方向区間Ｓ２内で、該隣り合う羽根の始端Ｃの直近に設けられていることを特徴とする請求項１記載の軸流送風機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は軸流送風機に関するものであり、特に、電子機器などの筐体内で発生する熱の外部への排出などに用いられる軸流送風機に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
例えば、パーソナルコンピュータやコピー機などのＯＡ機器のように、多数の電子部品を比較的狭い筐体内に収容した電子機器においては、上記電子部品から発生する熱が筐体内にこもり、電子部品を熱破壊させる虞がある。そこで、このような電子機器の筐体の壁面や天井面に通気口を設け、その通気口に送風機を取り付けて筐体内の熱を外部に排出するようにしている。
【０００３】
また、送風機自体の小型化を図りつつ、大きな風量を確保するためには、軸流送風機の羽根及びモータを高速で回転させて大きな風量を得ることになる。軸流送風機のモータを高速で回転させるためには、モータのコイルに大きな電流を流すことになり、コイルからの発熱によりモータ自身の発熱量が増加すると共に、モータを駆動するために回路基板に実装された電子部品からの発熱量も増加してしまう。電子部品の耐熱温度を越えた場合、電子部品が熱暴走する虞もある。
【０００４】
そこで、従来、このような高速回転に伴う軸流送風機において、モータで発生する熱を外部に放熱することができる軸流送風機が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００５】
特許文献１には、モータの回転軸にインペラとロータを同心的に取り付け、回転軸とインペラとロータを一体に回転させて送風する軸流送風機において、モータ部を冷却するため、カップ状に形成され、かつ外周面に複数の羽根を設け、内周側にモータ部を収容してなるインペラの円板状をした天井部に、インペラの内側及び外側を空気が流通可能なように形成された複数個の貫通孔を設け、インペラの外側に存在する空気を天井部の貫通孔を通してインペラの内側に流入させ、更に流入した空気がインペラ内を流れて天井部と反対の下側開口から排出するようにして、インペラ内を換気し、インペラ内で発生する熱を外部に排出する構造が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１０−１８３９号公報。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上述したように、特許文献１記載の軸流送風機は、インペラの内側及び外側を空気が流通可能な複数個の貫通孔を、インペラの円板状をした天井部に設けている。この貫通孔は孔径が大きく、また孔数を増大させるほど、空気を取り込む量が大きくなる。しかし、高速で回転される点を考慮すると孔径の拡大や孔数の増大は、機械的強度の低下を考慮すると限界がある。また、これを解消するためにインペラの天井部の厚みを増加させると、送風機の小型化や軽量化を妨げ、この送風機を備える電子機器の大型化や重量増加などの問題を来すおそれがある。
【０００８】
上述したように、インペラに設けられる通気用の貫通孔は、機械的強度の低下を考慮すると孔径や孔数をむやみに増やすことができない。しがって、所定の同じ孔径や孔数で比較したとき、少しでも多くの空気をインペラ内に取り込んで効率的に換気を行うことができる構造にして設けることが好ましい。
【０００９】
そこで、本発明は上記問題点に鑑みなされたものであり、所定の同じ孔径や孔数で比較したときに、その孔を通してインペラの外側からインペラの内側により多くの空気が流入され、更に流入した空気がインペラ内を流れて孔と反対の下流側に形成された開口から排出されるようにしてインペラ内を換気し、インペラ内で発生する熱を外部に効率的に排出することができる軸流送風機を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は上記目的を達成するために提案されたものであり、本発明の軸流送風機は、モータのロータと送風用のインペラを一体に回転させて送風する軸流送風機であって、前記インペラは、回転軸と、該回転軸と一体に回転するハブと、該ハブに一体に形成された複数の羽根を備え、前記ハブは、中央に前記回転軸が連結支持される円板状の天井部と、該天井部の外周端から拡径するように傾斜された傾斜面部と、該傾斜面部の外周端から軸方向に伸長して設けられた円筒部と、を順に設けて概略カップ状に形成されているとともに、前記傾斜面部にハブ内面からハブ外面へと連通して設けられた通気用の貫通孔を有し、前記複数の羽根は、前記円筒部の外周面から前記傾斜面部にかけて設けられている構成とした。
【００１１】
この構成によれば、傾斜面部にハブ内面からハブ外面へと連通して設けられた通気用の貫通孔を有し、その貫通孔は回転軸と平行に設けられているので、傾斜面部に沿って斜めに切られた形状を呈し、結果的に開口面積が大きくなる。これにより、従来の貫通孔と同じ孔径及び孔数で貫通孔を形成しても、本発明の場合では従来の構造に比べて開口面積が大きいので、より多くの空気が貫通孔を通してカップ状のハブ内部に流入し、このハブ内部、すなわちインペラ内の換気が効率的に行われる。その換気により、インペラ内に設けられたモータなどが発生する熱を外部に排出して、インペラ内の温度上昇を防止できる。
【００１２】
また、前記複数の羽根の各々は、それぞれ等間隔で回転方向前方に向けて傾斜して設けられており、前記貫通孔は、前記傾斜面部上で、羽根の始端Ａと終端Ｂの間の円周方向区間Ｓ１内に設けられている、構成が好ましい。
【００１３】
この構成によれば、貫通孔は、傾斜面部上で、羽根の始端Ａと終端Ｂの間の円周方向区間Ｓ１内に設けられているので、羽根の回転方向後壁(負圧面)に流入して来る空気は、その羽根の後壁形状により案内されて貫通孔内にスムーズに吸い込まれる。そして、この空気がハブ内部、すなわちインペラ内を流れて孔と反対側の下流側に形成された開口から排出されてインペラ内の換気が更に効率的に行われる。
【００１４】
また、前記複数の羽根の各々は、それぞれ等間隔で回転方向前方に向けて傾斜して設けられており、前記貫通孔は、前記傾斜面部上で、羽根の終端Ｂと該羽根と回転方向後方で隣り合う羽根の始端Ｃの間の円周方向区間Ｓ２内に設けられている、構成が好ましい。
【００１５】
この構成によれば、貫通孔は、前記傾斜面部上で、羽根の終端Ｂと該羽根と回転方向後方で隣り合う羽根の始端Ｃの間の円周方向区間Ｓ２内に設けられているので、羽根の後壁(負圧面)と回転方向後方に位置する羽根の前壁(圧力面)との間に流入して来る空気は、その羽根の後壁形状と前壁形状とにより案内されて貫通孔内にスムーズに吸い込まれ、この空気がハブ内部、すなわちインペラ内を流れて孔と反対側の下流側に形成された開口から排出されてインペラ内の換気が更に効率的に行われ、モータなどの温度上昇を防止できる。
【００１６】
また、前記複数の羽根の各々は、それぞれ等間隔で回転方向前方に向けて傾斜して設けられており、前記貫通孔は、前記傾斜面部上で、羽根の終端Ｂと該羽根と回転方向後方で隣り合う羽根の始端Ｃの間の円周方向区間Ｓ２内で、該隣り合う羽根の始端Ｃの直近に設けられている、構成が好ましい。
【００１７】
この構成によれば、貫通孔は、前記傾斜面部上で、羽根の終端Ｂと該羽根と回転方向後方で隣り合う羽根の始端Ｃの間の円周方向区間Ｓ２内で、該隣り合う羽根の始端Ｃの直近に設けられているので、羽根の回転方向後壁(負圧面)に流入して来る空気は、その羽根の後壁形状により案内されて貫通孔内にスムーズに吸い込まれる。そして、この空気がハブ内部、すなわちインペラ内を流れて貫通孔と反対側の下流側に形成された開口から排出されてインペラ内の換気が更に効率的に行われ、モータなどの温度上昇を防止できる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、従来の貫通孔と同じ孔径及び孔数で貫通孔を形成しても、本発明の場合では従来の構造に比べて、より多くの空気が貫通孔を通してハブ内に流れ込み、この空気でハブ内部、すなわちインペラ内を効率的に換気し、モータのコイルや駆動回路基板などで発生した熱を外部に排出することでインペラ内に溜まることを防止できるので、モータ及び駆動回路基板の故障を低減して常に高い回転性能を維持することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の一実施形態として示す軸流送風機を吸い込み口側から示す図である。
【図２】図１のＸ−Ｘ線断面図である。
【図３】同上軸流送風機のインペラの一実施例を示す図で、(ａ)はそのインペラ全体の側面図、(ｂ)は上面図、(ｃ)は(ｂ)のＹ−Ｙ線断面図である。
【図４】同上インペラに貫通孔を設ける位置を説明する側面展開部分拡大図である。
【図５】同上軸流送風機のインペラの他の実施例を示す図で、(ａ)はそのインペラ全体の上面図、(ｂ)は同上インペラに貫通孔を設ける位置を説明する側面展開部分拡大図である。
【図６】同上軸流送風機のインペラの更に他の実施例を示す図で、(ａ)はそのインペラ全体の上面図、(ｂ)は同上インペラに貫通孔を設ける位置を説明する側面展開部分拡大図である。
【図７】傾斜面に貫通孔を設けていないインペラと傾斜面に通気用の貫通孔を設けた本発明の実施例との静圧−風量及び効率−風量を示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明を実施するための形態(以下、「実施形態」という)を、添付図面に基づいて詳細に説明する。
【００２１】
図１及び図２は本発明の一実施形態に係る軸流送風機を示すもので、図１はその軸流送風機を吸い込み口側から見た図、図２は図１のＸ−Ｘ線断面図である。図２に示すように、軸流送風機１０は、本体ケース１１と、その本体ケース１１内に設けられるモータ１３と、そのモータ１３のロータ１３ａと一体に回転するインペラ１４とを備える。また、モータ１３のロータ１３ａは、インペラ１４内に組み込まれており、そのインペラ１４の回転軸１５と一体に回転する。
【００２２】
前記本体ケース１１は、回転軸１５に直角な面、すなわち吸い込み口側から見た面が正方形で、その中央には略円形の通風孔１２が形成されている。なお、本体ケース１１は本実施形態のような正方形の形状に限定されるものではなく、円筒形状であってもよい。
【００２３】
前記モータ１３は、図２に示すように、インペラ１４側に取り付けられる前記ロータ１３ａと本体ケース１１側に固定して取り付けられるステータ１３ｂとからなり、ステータ１３ｂに対してロータ１３ａを回転させることで、インペラ１４を回転駆動させる。
【００２４】
前記ステータ１３ｂは、本体ケース１１の下面部１１ａに固定して取り付けられているステータハウジング１６を備える。そのステータハウジング１６には、中心部に中空円筒状に突出して形成された軸受ホルダー１７が一体に設けられている。さらに、ステータ１３ｂには、軸受ホルダー１７の外周に取り付けられた鉄心１８と、その鉄心１８に絶縁を施して巻回された駆動用のコイル１９と、そのコイル１９に供給する駆動電流を制御するための電子部品を実装した駆動回路基板２０が備えられている。
【００２５】
前記軸受ホルダー１７は、軸方向上端の内周及び下端の内周に、それぞれ凹部２１ａ,２１ｂが形成されており、その凹部２１ａ,２１ｂ内にそれぞれ、軸受２２ａ,２２ｂが圧入により収容されている。
【００２６】
軸受２２ａ,２２ｂの内周には、前記回転軸１５が回転自在に取り付けられている。また、凹部２１ｂ内において、回転軸１５の下側の軸受２２ｂと軸受ホルダー１７の間における外周部分には、コイルスプリング２３が予圧バネとして取り付けられ、さらに軸受２２ｂの下側の外周部分には止め輪２４が取り付けられ、その止め輪２４により、回転軸１５に対する軸受２２ｂ及びコイルスプリング２３の抜け止めが施されている。
【００２７】
前記ロータ１３ａは、インペラ１４における後述する円筒部３１の内周面に設けられる磁性ヨーク２５と、その磁性ヨーク２５のさらに内周面に設けられるロータマグネット２６とを有する。
【００２８】
図１及び図２、図３に示すように、前記インペラ１４は、前記回転軸１５と、その回転軸１５と一体に回転するハブ２７と、複数の羽根２８とで構成されている。
【００２９】
前記ハブ２７は、一般的な樹脂材料(ＰＢＴ、ＡＢＳなどの合成樹脂)を射出成形してなり、回転軸１５に連結支持される円板状の天井部２９と、その天井部２９の外周端から拡径するように傾斜された平面視円形状の傾斜面部３０と、その傾斜面部３０の外周端から軸方向に伸長して設けられた円筒部３１と、を設けて概略カップ状に形成されている。また、ハブ２７の成形時に前記複数の羽根２８(図では５枚)が一体に形成される。そして、ハブ２７は、天井部２９の内面中央に設けられたボス孔３３に回転軸１５の一端が圧入され、回転軸１５と同心的に配置されて一体化されている。なお、傾斜面部３０の傾斜角度は本実施例の場合は天井部２９に対して約４５度である。
【００３０】
図１及び図３(ｂ)に示すように、前記複数の羽根２８は、本実施例では５枚の羽根が円周方向に等間隔で設けられている。また、図３(ａ)及び図４に示すように、各羽根２８はそれぞれが側面視円弧翼形であって、円筒部３１の外周面から傾斜面部３０の外周面に掛けて連続し、かつ、それぞれ円筒部３１の外周面及び傾斜面部３０の外周面から外側に突出した状態にして形成されている。その翼形の各羽根２８は、全体が回転方向前方に向かって、同じ間隔で傾斜されており、インペラ１４がロータ１３ａと共に回転されると、各羽根２８の前壁２８ａ(図４参照)が空気を押し出す側の面(圧力面)、その逆側の後壁２８ｂ(図４参照)の面が空気を吸い込む側の面(負圧面)となり、図２に白抜き矢印で空気の流れを示すように、本体ケース１１の前方の空気が通風孔１２ａ(吸気口)から本体ケース１１内に吸引され、吸引された空気は下面部１１ａ側に送風されて、本体ケース１１の下面に設けられた通風孔１２ｂ(排気口)より排出され、いわゆる軸方向へ送風することができるようになっている。
【００３１】
なお、図１,図２,図３,図４に示すように、ハブ２７の傾斜面部３０には、ハブ内面からハブ外面に連通している複数の通気用の貫通孔３２(図では５つ)が、ハブ２７の成形時に一体に形成されている。傾斜面部３０に設けられた各貫通孔３２は、図４に示すように、それぞれ各羽根２８の後壁２８ｂの直後で、羽根２８の始端Ａと終端Ｂの間の円周方向区間Ｓ１内に、回転軸１５と平行で軸方向に延びる形で形成されている。したがって、傾斜面部３０に設けられた各貫通孔３２の切り口は、図２及び図３(ｃ)に示すように、傾斜面部に沿って斜めに切られた形状を呈する。このように斜めに切られた形状は、水平な天井部に開口を設けた従来の貫通孔の場合と比較すると、切り口の面積が格段に大きくなる。
【００３２】
次に、本発明に係る軸流送風機１０の動作について図２及び図３、図４を用いて説明する。駆動回路基板２０からモータ１３のコイル１９に所定の駆動電流を供給すると、ロータ１３ａが可動してインペラ１４が回転する。この回転により、各羽根２８の前壁２８ａ(図４参照)が空気を押し出す側の面(圧力面)、その反対側の後壁２８ｂ(図４参照)の面が空気を吸い込む側の面(負圧面)となり、本体ケース１１の前方の空気が通風孔１２から本体ケース１１内に吸引されて下面側の通風孔１２ｂより排出される、軸方向への送風が行われる。この結果、この軸流送風機１０を取り付けている電子機器筐体では、換気(または空気循環)が行われて内部冷却がなされる。
【００３３】
このとき、モータ１３が配置されているハブ２７内の圧力は、インペラ１４とロータ１３ａが回転することにより、そのハブ２７内の空気が下端開口より排出されて、ハブ２７の外側よりも負圧になる。このため、通風孔１２ａから本体ケース１１内に吸引された空気の一部は、通気用の貫通孔３２を通ってハブ２７内に吸い込まれ、また、この空気がモータ１３内を流れて本体ケース１１の下面に設けられた通風孔１２ｂから排出されるようにしてハブ２７内の換気が行われ、コイル１９や駆動回路基板２０などで発生した熱がハブ２７内に溜まるのを防止する。これにより、モータ１３の部分などで発生した熱を効率よく放熱して冷却し、駆動回路基板２０に実装された電子部品が熱暴走するのを防止できる。
【００３４】
図５は、図１,図２,図４に示す実施例のインペラ１４(以下、「実施例１」という)における傾斜面部３０に設けた通気用の貫通孔３２の位置を変更してなる、インペラ１４の一変形例(以下、「実施例２」という)を示すものである。この実施例２では、傾斜面部３０に設けられる貫通孔３２を、羽根２８の終端Ｂと該羽根２８と回転後方で隣り合う羽根２８の始端Ｃの間の円周方向区間Ｓ２内に、回転軸１５と平行で軸方向に延びる形で設けている。
【００３５】
このインペラ１４では、隣り合う前後の羽根２８,２８の中、回転方向前方に位置している羽根２８の後壁２８ｂ(負圧面)と回転方向後方に位置している羽根２８の前壁２８ａ(圧力面)との間に流入して来る空気は、その羽根２８の後壁２８ｂの形状と前壁２８ａの形状に案内されて貫通孔３２内にスムーズに吸い込まれ、ハブ２７内を換気する。
【００３６】
図６は、図１,図２,図４に示す実施例１のインペラ１４における傾斜面部３０に設けた通気用の貫通孔３２の位置を変更してなる、インペラ１４の他の変形例(以下、「実施例３」という)を示すものである。この第３実施例では、傾斜面部３０に設けられる貫通孔３２を、羽根２８の終端Ｂと該羽根２８と回転方向後方で隣り合う羽根２８の始端Ｃの間の円周方向区間Ｓ２内に、回転軸１５と平行で軸方向に延びる形で設けられている。
【００３７】
このインペラ１４では、隣り合う前後の羽根２８,２８の中、回転方向前方に位置している羽根２８の後壁２８ｂ(負圧面)と回転方向後方に位置している羽根２８の前壁２８ａ(圧力面)との間に流入して来る空気は、その羽根２８の前壁２８ａの形状と後壁２８ｂの形状に案内されて貫通孔３２内にスムーズに吸い込まれ、ハブ２７を換気する。
【００３８】
図７は、図１〜図４で説明した実施例１のインペラ１４と、図５で説明した実施例２のインペラ１４と、図６で説明した実施例３のインペラ１４と、通気用の貫通孔を設けていなインペラ(以下、「比較例」という)との静圧−風量及び効率−風量を示した図である。
【００３９】
図７中グラフの横軸は風量を示し、左側の縦軸は静圧、右側の縦軸は効率を示している。また、グラフ中に実線で実施例１の特性、細かい点線で実施例２の特性、長い細線で実施例３の特性、１点鎖線で比較例の特性をそれぞれ示している。
【００４０】
図７に示されるように、本発明の送風機１０は、実施例１、実施例２、実施例３でそれぞれ説明したインペラ１４を使用することにより、比較例のインペラを使用した場合に対して実使用領域である風量0.35ｍ３／min以上の領域で、静圧及び効率が優れていることがわかる。
【００４１】
また、特に、実施例１のインペラ１４のように、各羽根２８の回転方向後方に位置する傾斜面上で、かつ該傾斜面上での羽根２８の始端Ａと終端Ｂの間の円周方向区間Ｓ１内で、各羽根２８の回転方向後方直近、すなわち後壁２８ｂ(負圧面)直近に通気用の貫通孔３２を設けた場合には、実使用領域である風量0.35ｍ３／min以上の領域で、静圧及び効率がより向上するということもわかった。
【００４２】
なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良等は本発明に含まれものである。
【符号の説明】
【００４３】
１０      軸流送風機
１３      モータ
１３ａ    ロータ
１３ｂ    ステータ
１４      インペラ
１５      回転軸
１９      コイル
２０      駆動回路基板
２６      ロータマグネット
２７      ハブ
２８      羽根
２８ａ    前壁
２８ｂ    後壁
２９      天井部
３０      傾斜面部
３１      円筒部
３２      貫通孔
Ａ        傾斜面上での羽根の始端
Ｂ        傾斜面上での羽根の終端
Ｃ        傾斜面上での羽根の始端
Ｓ１      Ａ−Ｂ区間
Ｓ２      Ｂ−Ｃ区間
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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