(57)【要約】  冷却ファンが開示されている。冷却ファンは、主ブレード部品と副ブレード部品とを有するファンブレードを備える。主ブレード部品は軸方向気流を生成する。副ブレード部品は径方向気流を生成する。主ブレード部品及び副ブレード部品によってそれぞれ生成される軸方向気流と径方向気流とが組み合わさって増大された軸方向気流をもたらす。主ブレード部品及び副ブレード部品は、ファンブレードによって生成される軸方向気流及び径方向気流をそれぞれ組み合わせて、増大された空気流出を生成する。本構造は、音ノイズも低減させることが観測された。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ハブと第１のファンブレードとを有するインペラであって、前記第１のファンブレードのそれぞれが前記ハブの周囲に径方向に装着され、前記インペラの回転軸と平行な経路に沿って方向付けられる気流を生成するように前記第１のファンブレードは構成され、前記インペラの回転軸に対して径方向に且つ回転軸に向かって内側に向けられた空気の流れを生成するように構成される第２のファンブレードを更に有する、前記インペラと、
前記インペラを回転させるように動作可能に結合されるモータと、
前記モータが取り付け固定されるベースと、
を備えることを特徴とする冷却ファン。
【請求項２】
前記第２のファンブレードのそれぞれが第１のファンブレードに結合されることを特徴とする請求項１に記載の冷却ファン。
【請求項３】
前記第２のファンブレードのそれぞれが第１のファンブレードのチップに近接して結合されることを特徴とする請求項２に記載の冷却ファン。
【請求項４】
前記第２のファンブレードのそれぞれが第１のファンブレードに結合され、前記第２のファンブレードの数が前記第１のファンブレードの数に等しいことを特徴とする請求項１に記載の冷却ファン。
【請求項５】
前記第２のファンブレードのそれぞれが第１のファンブレードに結合され、前記第２のファンブレードの数が前記第１のファンブレードの数よりも少ないことを特徴とする請求項１に記載の冷却ファン。
【請求項６】
前記ベースに接続され且つ前記インペラを内部に含む筐体を更に備え、前記筐体がその側部に開口を有することを特徴とする請求項１に記載の冷却ファン。
【請求項７】
前記筐体がワイヤフレーム筐体であることを特徴とする請求項６に記載の冷却ファン。
【請求項８】
モータと、前記モータに対して動作可能に結合されるハブとを備えるインペラであって、前記ハブに対して接続される複数の主ブレードを前記ハブが有し、前記各主ブレードが前記ハブに接続する根元端部とチップとを有し、前記主ブレードのうちの少なくとも一部がそれぞれそのチップに近接して接続される副ブレードを有する、前記インペラと、
前記モータが結合されるベースを有し、前記インペラ内への径方向の空気の流れに対する障害が実質的に無いように構成されるファンハウジングと、
を備えることを特徴とする冷却ファン。
【請求項９】
前記ファンハウジングは、前記ベースに対して接続されるワイヤフレームケージを更に有することを特徴とする請求項８に記載の冷却ファン。
【請求項１０】
前記ワイヤフレームケージが一つ以上の支柱部材を含むことを特徴とする請求項９に記載の冷却ファン。
【請求項１１】
前記各主ブレードが一つの副ブレードを有することを特徴とする請求項８に記載の冷却ファン。
【請求項１２】
前記副ブレードの数が前記主ブレードの数よりも少ないことを特徴とする請求項８に記載の冷却ファン。
【請求項１３】
第１のファンブレードと第２のファンブレードとを備えるインペラユニットと、
ベースユニットを有するファンハウジングであって、前記ファンハウジングへと向かう空気の径方向の流れのための実質的に遮るものがない径方向に向けられた経路を有する前記ファンハウジングと、
を備え、
前記インペラユニットが前記ファンハウジング内で前記ベースユニット上に配置され、前記第２のファンブレードが前記径方向に向けられた経路に沿って位置し、
前記第１のファンブレードは、前記第１のファンブレードがモータによって回転させられるときに前記ファンハウジングへと向かう空気の軸方向の流れを生成し、
前記第２のファンブレードは、前記径方向に向けられた経路に沿って前記ファンハウジングへと向かう空気の径方向の流れを生成する、
ことを特徴とする冷却ファン。
【請求項１４】
前記第２のファンブレードが前記第１のファンブレードに対して接続されることを特徴とする請求項１３に記載の冷却ファン。
【請求項１５】
前記第２のファンブレードは、前記第１のファンブレードのチップに近接して前記第１のファンブレードに対して接続されることを特徴とする請求項１３に記載の冷却ファン。
【請求項１６】
前記第２のファンブレードの数が前記第１のファンブレードの数よりも少ないことを特徴とする請求項１３に記載の冷却ファン。
【請求項１７】
前記ファンハウジングは、前記ベースユニットに対して取り付けられるワイヤフレームケージを更に備えていることを特徴とする請求項１３に記載の冷却ファン。
【請求項１８】
前記ファンハウジングが前記インペラユニットを収容するための筐体を更に備え、前記筐体が側部開口を有していることを特徴とする請求項１３に記載の冷却ファン。
【発明の詳細な説明】
【関連出願の相互参照】
【０００１】
本出願は、２００５年１２月２９日に出願され且つ総ての目的において参照することによって本明細書に組み込まれる米国仮出願６０／７５５，３０３号の優先権を主張する。
【技術分野】
【０００２】
本発明は、一般に冷却ファンに関し、特に、軸流ファン構造において気流及びノイズ性能を向上させるように構成されるインペラに関する。
【背景技術】
【０００３】
従来の技術のファン（例えば、図６）は、別個のハウジング及びファンアセンブリを備えている。ファンアセンブリは、ハウジング内に設けられる空気通路領域に組み込まれる。空気通路の外周は、回転するファンブレードによって画定される空間の体積の外周よりも大きくなければならない。その結果、ファンブレードのチップ（先端）とハウジング壁との間には、空気通路領域を画定する隙間が存在する。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
この隙間は、大きい場合があり、それによって、送風装置の性能を低下させる可能性がある。
【課題を解決するための手段、及び、発明の効果】
【０００５】
本発明に係る冷却ファンは、主ブレード部品と副ブレード部品（チップブレード部品とも称される）とを有するファンブレードを備える。主ブレード部品は、軸方向気流を生成する。副ブレード部品は、径方向気流を生成する。主ブレード部品及び副ブレード部品によってそれぞれ生成される軸方向気流と径方向気流とが組み合わさって増大された軸方向流出が与えられ、それにより、空気のより大きな移動がファンの冷却効果を向上させることができる。結果として得られる装置は、空気力学的な効率を向上させる。また、試験により、チップブレード部品を組み込まない従来のファンブレード構造と比較して音ノイズが低減されることも判明した。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００６】
図１は、本発明の実施の一形態に係る冷却ファン１００のための試作品の側面画像及び平面画像を示している。画像は、モータ１２４とファンブレード１２６とを備えるインペラユニット１０４を示している。ファンブレード１２６は、ハブ１２２に対して接続され、ハブ１２２は、モータ１２４のロータ部１２８に対して結合固定される。インペラユニット１０４は、ファンハウジング１０２に装着される。図１に示される実施の形態において、ファンハウジングは、モータが装着されるベース部１１２のみからなる。また、図１の画像は、モータ１２４への電気的な接続のための配線も示している。
【０００７】
本発明において、図１の例示的な実施の形態は、ファンブレード１２６が主ブレード１３２と副ブレード１３６とを備えていることを示している。図１の例示的な実施の形態では、副ブレード１３４が主ブレード１３２のチップ（先端）に配置されている。
【０００８】
また、図１の実施の形態に示される本発明の一態様において、ファンハウジング１０２は、ベース部１１２のみを備えており、ファンブレードを径方向において包囲する従来のケーシング筐体は存在しない。例えば、従来の冷却ファン構造を示す図６を参照されたい。従来のファンハウジングは、ベース部とファンブレード筐体（ケーシング）とを含んでおり、ファンブレード筐体は、ファンブレードを径方向に沿って取り囲むが、軸方向の空気通路を形成するために軸方向に開放している。
【０００９】
図２Ａ及び図２Ｂは、本発明に係るファンブレード２２６の形態を示す例図である。図２Ａは、ハブ２２２に接続する根元端部２４２を有する主ブレード２３２を示している。主ブレードの他端部は、チップ領域（先端領域）２４４又は単にチップ（先端）と称される。本発明においては、副ブレード２３４がチップ領域２４４に近接して配置される。図１に示され且つ図２Ａに描かれるように、副ブレード２３４は、実質的に主ブレード２３２のチップ２４４に形成される。図２Ｂは、副ブレード２３４がチップ２４４に形成される必要がなく且つ主ブレード２３２のチップの一部が副ブレードの外面を越えて延在してもよいことを示している。副ブレード２３４が主ブレード２３２のチップの近傍に配置されることが必要なだけである。
【００１０】
図２Ａは、副ブレード２３４が主ブレード２３２に対して略垂直に配置されることを更に示している。副ブレード２３４を９０°以外の角度θで設けることもできる。また、副ブレード２３４は、主ブレード２３２と同様、例えば翼弦長及びキャンバ等のブレード設計で使用されるパラメータの任意の適切な組み合わせを有するように形成することができる。実際に、副ブレード２３４は、主ブレード２３２とほとんど同じ様態で特徴付けられる。このことが図１に示されており、図１において、上面画像は、ファン回転の方向を図示のように仮定している。例えば、主ブレード１３２は、それぞれ前縁１５２と後縁１５４とを有している。同様に、副ブレード１３４は、それぞれ前縁１４２と後縁１４４とを有している。
【００１１】
動作時においては、本発明に従って構成される冷却ファンは、通常の軸方向の空気流入に加えて、径方向の空気流入を生成する。従って、結果として得られる軸方向に向けられる空気の流出は、更なる径方向への空気流入により増大させられる。図１及び図４を参照すると、本発明に係る冷却ファンは、ファンを収容する従来の筐体が存在しない。筐体が存在しないため、側方が開放され、従って、副ブレード１３４は、ファンブレード１２６の径方向に向けられた外周から空気を捕捉することができる。
【００１２】
図４は、本発明に係る冷却ファンによって生成される様々な空気の流入を示している。第１に、主ブレード１３２の回転によって生成される従来の軸方向の空気流入がある。軸方向気流は、ブレードの回転軸（図３Ａ）と略平行な空気の流れである。
【００１３】
また、図４は、径方向に沿って入る空気の径方向流入も示している。当業者には理解されるように、径方向とは、図３Ｂに示されるように、主ブレードがハブからチップへと向かって延在している方向である。径方向流入は、ファンブレード１２６が回転するにつれて空気が副ブレード１３４により捕捉されるときの空気の径方向におけるすくい取り作用によってもたらされる。径方向に沿った空気のこのすくい取りは、筐体内にインペラ１０４を収容しないことによって、即ち、側壁を排除することによって容易化される。更なる径方向流入空気量は、結果として生じる軸方向に向けられる流出空気量に寄与し、従って、流出量がかなり増大する。
【００１４】
副ブレード１３４により径方向において捕捉される空気は、軸方向に強制的に変えられるとともに、軸方向流入と組み合わさって図４に示されるように軸方向流出を生み出す。理解されるように、空気の捕捉及びその後の再方向付け並びに軸方向流入との組み合わせは、主ブレード１３２及び副ブレード１３４の設計によって制御される。キャンバ角、食違い角、翼弦長、及び、ブレードの数を含むパラメータは、副ブレードの捕捉効果を制御する主な設計パラメータである。例えば、副ブレード１３４は、主ブレード１３２によって生成される軸方向気流量の１０％である径方向気流量を生み出すように設計することができる。そのような設計は、流出する空気量をほぼ１０％増大させる。
【００１５】
図１に示される実施の形態は、各主ブレード１３２ごとに副ブレード１３４が設けられることを示している。しかしながら、他の可能な実施の形態は、主ブレードの一部だけに関して副ブレードを設けることを含んでいる。例えば、主ブレードにはｎ個おきにそのチップに近接して副ブレードを形成することができる。ｎの数は、主ブレードの総数によって決まる。インペラ１０４を釣り合わせて動作中の揺れを回避するためには、副ブレードが主ブレード間に均一に分布させられなければならない。また、周方向（又は、方位角方向）における副ブレードの対称分布は、適切なすくい取り作用を確保する。例えば、一つの構成において、インペラは、主ブレードの一つおきに一つの副ブレードを備えることができる。他の構成において、インペラは、一つの副ブレードが設けられる主ブレードを三つおきに備えることができる。
【００１６】
図１に示される実施の形態は、ファンハウジング１０２がベース部１１２のみを備えることを示している。インペラユニット１０４が収容されるケーシング又は筐体は存在しない。図１の実施の形態は、簡単に且つ高い費用効率で形成される。しかしながら、インペラユニット１０４を収容するためのある種のオープンスペース筐体を設けることが望ましい場合がある。本発明のこの態様が、図５Ａ及び図５Ｂに関連して説明される。
【００１７】
図５Ａ及び図５Ｂは、本発明の更なる態様を明らかにするための他の実施の形態を示している。図５Ａは、ワイヤフレームケージ５０２（破線によって示される）を筐体として設けることができる実施の形態を示している。例えば、ワイヤフレーム部材５１２は、中実部材、管状、円形断面を有するもの等とすることができる。尚、ケージ構造は、ファン動作中に径方向に向けられる空気の流れに対する障害を低減するために、側壁を含まない。
【００１８】
図５Ｂは変形例を示しており、この変形例において、ケージ５０２は、当該ケージに対して機械的強度を付加するために支柱部材５１４を含んでいる。支柱部材５１４はケージの側部に設けられるが、これらの支柱部材が径方向に向けられる気流を実質的に閉塞しないことが分かる。図５Ａ及び図５Ｂに示されるケージ構造の実施例に基づいて、任意の適切な筐体を設けることができることは理解されるであろう。但し、そのような筐体の側部が十分に開放され、それにより、適切な径方向気流を許容できる場合に限る。このように、本発明のインペラがそのような側方が開放された筐体構造内で動作させられると、副ブレード１３６が径方向に向けられた空気の流入を生成することができる。
【００１９】
本発明の以上の実施例は、筐体が実質的に無いファンハウジングを示している。前述したように、この理由は、径方向の気流に対する障害を低減して副ブレード１３４による空気の捕捉を容易にするためである。しかしながら、従来の筐体が無いファンハウジングは、いくつかの用途に適した実施の形態であってもよいが、本発明は筐体が全く存在しないことを必要としない。図５Ａ及び図５Ｂのワイヤフレームは、そのような筐体の一例である。他の例では、径方向に向けられる空気の流入を可能にするために、図５Ａ及び図５Ｂのワイヤケージに単にとどまらない筐体（図示せず）の側部に開口を設けることができる（図６は、この説明との関連で、筐体の側部とは何かを示している）。その側部に開口を有する筐体は、回転するファンブレードからユーザを保護するために望ましい場合があると同時に、本発明によって与えられる軸方向流出を向上させる。開口は、十分な量の空気が通過できるように適切に形成することができ、それにより、副ブレード１３４は、適切な径方向の空気流入を生成することができるとともに、その流れを軸方向流出空気流へと方向付けることができる。開口は、数、サイズ、形状（例えば、スロット状、円形等）、方向（例えば、斜め、水平等）に関して変更することができる。
【００２０】
本明細書中で説明される実施例及び実施の形態は単なる例示目的のものであり、それを踏まえた様々な改良又は変更は当業者に想起されるとともに、本出願の精神及び範囲並びに添付の特許請求の範囲内に含まれることが理解される。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の実施の形態に係る冷却ファンの側面図及び平面図を示している。
【図２Ａ】本発明に係るファンブレードの概略図である。
【図２Ｂ】本発明に係るファンブレードの概略図である。
【図３Ａ】回転軸を示している。
【図３Ｂ】径方向を示している。
【図４】本発明に係るファンにより生成される気流を示している。
【図５Ａ】本発明に係るワイヤフレームハウジングの変形例を示している。
【図５Ｂ】本発明に係るワイヤフレームハウジングの変形例を示している。
【図６】ハウジングを有する従来のファンを示している。
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図４】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図６】
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【国際調査報告】
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