(57)【要約】  軸流ファンのハブが開示される。ハブは、主ファンブレードと、当該主ファンブレードの対間に配置された副ファンブレードとを含んでいる。結果として得られるファンは、ファン動作中に音ノイズを低減させることが観測された。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
モータによって駆動されて回転軸を中心に回転するときに軸方向気流を生成するように構成されたインペラを備える軸流ファンであって、
前記インペラは、
ハブと、
前記ハブの周囲に配置される複数の主ブレードと、
前記ハブの周囲に配置される複数の副ブレードと、
を備え、
前記副ブレードの翼弦長は、前記主ブレードの翼弦長よりも短く、
少なくとも一つの前記副ブレードが、前記主ブレードの前縁と後縁との間に配置される、
ことを特徴とする軸流ファン。
【請求項２】
少なくとも一つの前記副ブレードの前縁が、前記主ブレードの前縁の下流側にあることを特徴とする請求項１に記載の軸流ファン。
【請求項３】
前記主ブレードのうちの一つと前記副ブレードのうちの一つとが協働して圧縮領域と拡張領域とを形成し、前記拡張領域が前記圧縮領域の下流側にあることを特徴とする請求項１に記載の軸流ファン。
【請求項４】
少なくとも一つの前記副ブレードの後縁が、前記主ブレードの後縁の上流側にあることを特徴とする請求項１に記載の軸流ファン。
【請求項５】
インペラと前記インペラに接続されたモータとを備える軸方向気流用ファンであって、
前記インペラは、
ハブと、
少なくとも一対の主ファンブレードと、
前記主ファンブレード対の間に配置されるとともに、前記主ファンブレード対に対して相対的に位置合わせされた一つ以上の副ファンブレードと、
を備え、
前記主ファンブレードのうちの一つと前記副ファンブレードのうちの一つとが拡張領域を画定する、
ことを特徴とする軸方向気流用ファン。
【請求項６】
副ファンブレードの翼弦長が、前記主ファンブレードのうちの少なくとも一部の翼弦長よりも短いことを特徴とする請求項５に記載のファン。
【請求項７】
前記主ファンブレードの第１の対間の副ファンブレードの翼弦長が、前記主ファンブレードの前記第１の対の翼弦長よりも短いことを特徴とする請求項５に記載のファン。
【請求項８】
前記一つ以上の副ファンブレードの前縁が、前記主ファンブレードの対の前縁の下流側にあることを特徴とする請求項５に記載のファン。
【請求項９】
前記一つ以上の副ファンブレードの後縁が、前記主ファンブレードの対の後縁の上流側にあることを特徴とする請求項５に記載のファン。
【請求項１０】
駆動装置と、
前記駆動装置に結合され、前駆駆動装置によって回転軸を中心に回転させられるハブ部材と、
前記ハブ部材に対して動作可能に結合され、軸方向に向けられる気流を流入口で捕捉し且つ軸方向に向けられる気流を流出口で出力するように構成されているとともに、それぞれが前縁と後縁とを有する複数の主ブレード部材と、
前記複数の主ブレード部材のうちの少なくとも一対の間に配置されるとともに、前記前縁と前記後縁との間に空間的に配置される一つ以上の副ブレード部材であって、一つの副ブレード部材が副ブレード前縁と副ブレード後縁とを有する、前記一つ以上の副ブレードと、
前記主ブレード部材の各対間にある面積圧縮領域及び面積拡張領域であって、前記面積圧縮領域が前記副ブレード前縁に近接し、前記面積拡張領域が前記副ブレード後縁に近接している、前記面積圧縮領域及び前記面積拡張領域と、
を備えることを特徴とするファンアセンブリ。
【請求項１１】
前記面積圧縮領域及び前記面積拡張領域は、前記複数の主ブレード部材の作用にのみ関係する音響エネルギの低減を引き起こすことを特徴とする請求項１０に記載のファンアセンブリ。
【請求項１２】
前記副ブレード後縁が、前記主ブレード部材の後縁の上流側にあることを特徴とする請求項１０に記載のファンアセンブリ。
【請求項１３】
前記副ブレードが、複数の副ブレードのうちの一つであることを特徴とする請求項１０に記載のファンアセンブリ。
【請求項１４】
第２の圧縮領域及び第２の拡張領域を更に備えることを特徴とする請求項１０に記載のファンアセンブリ。
【請求項１５】
前記面積圧縮領域及び前記面積拡張領域が、前記ハブ部材の空間領域内にあることを特徴とする請求項１０に記載のファンアセンブリ。
【請求項１６】
気流を生成するためにモータによって回転軸を中心に回転させられるインペラを備える軸方向気流ファンであって、
前記インペラは、
第１のファンブレードと、
前記第１のファンブレードの第１の対間の下流側に圧縮領域を形成するとともに、前記第１のファンブレードの前記第１の対間の上流側に拡張領域を形成するための手段と、
を備え、
前記第１のファンブレードの前記第１の対によって捕捉される気流の一部が、前記圧縮領域内で圧縮され、
前記圧縮領域で圧縮された気流の一部は、前記拡張領域に入るときに拡張する、
ことを特徴とする軸方向気流ファン。
【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６０／７５５，４７４号の優先権を主張する。
【技術分野】
【０００２】
本発明は、概して軸流ファンに関し、特に、ノイズを低減するためのファンブレードの形態に関する。
【背景技術】
【０００３】
図４は、従来の軸流ファンを備える部品の分解断面図を示している。図は、ステータが装着される冷却ファンハウジング（図示せず）の一部であるベース４０２を示している。一般に、ベース４０２は、モータ動作を制御するエレクトロニクスのための小型のプリント基板を含んでいる。外部電源及びコンピュータに接続するため、プリント基板からは給電及び制御配線（図示せず）が延長されている。ステータアセンブリは、ベアリングライナ４０６の周囲に巻回されるいくつかの個々に励起されるコイルを備えるステータコイル４０４を備えている。ロータアセンブリは、ステータコイル４０４の周囲に配置されている。ロータアセンブリは、ステータコイル４０４の周囲に嵌合するカップのような形状のヨーク４０８を含んでいる。ヨーク４０８の内側には、シャフト４１０が軸方向に接続されている。ヨーク４０８の内周面には複数の永久磁石４１２が装着固定されている。ヨーク４０８がステータアセンブリと共に組み立てられる際には、シャフト４１０がベアリングライナ４０６内に収容されると共に、永久磁石４１２がステータコイル４０４の周囲に配置される。シャフト４１０は、ベアリングライナ４０６の底部近傍の軸受面に載置される。ハブ４１６と当該ハブに取り付けられる複数のファンブレード４１８とを備えるインペラ４１４は、ヨーク４０８の外側に嵌合されて、ヨークに接続される。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ファンに関して共通する問題は、それらが動作中に発生するノイズである。特に不快なノイズ成分は、音ノイズである。音ノイズは、ファンブレードの回転の結果である。音ノイズの周波数スペクトルは、主に、ファンブレードの数とシャフト速度（回転／秒）との積である翼通過周波数の成分（基本波及び高調波）からなっている。広帯域ノイズは、他のノイズ成分であるが、その周波数スペクトルが一般に音ノイズの周波数スペクトルよりもかなり広く且つその周波数成分の振幅が小さいため、音ノイズと比較してあまり目立たない。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明に係る実施の一形態は、翼通過周波数に関連する任意の音ノイズを分散させるために各ファンブレードの翼弦長を交互にする。例えば、８ブレードインペラにおいて、四つのブレードが一つの翼弦長を有し、四つのブレードが他の翼弦長を有する。あるファンブレードの翼弦の長さを他のファンブレードに対して異ならせることが本発明の重要な態様である。これにより、一つの強力な翼通過周波数を二つのより小さい翼通過周波数に変え、翼通過周波数の音ノイズを低減させる。他には、ファン設計において、翼弦長の数を増加させることが含まれる。
【発明の効果】
【０００６】
本発明に係るファンブレードの構成を有する冷却ファンによれば、翼通過周波数に起因する音ノイズを著しく低減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
図１は、本発明の教示内容に従って形成される軸流インペラ１００を示している。図１Ａは、図１に示されるインペラの試作品の写真である。当該インペラは、ハブ１０２を備えている。ハブ１０２の周囲には、複数のファンブレード１０４，１０６が配置される。図は、一般に「フルブレード」１０４と称されるものを示している。一対のフルブレード１０４間には、「スプリッタブレード」１０６と称されるものが配置されている。ファンブレード１０４，１０６は、当該ファンブレードの根元部でハブ１０２に接続される。インペラ１００がその回転軸を中心に回転すると、矢印によって示されるように軸方向気流が生成される。本発明に従って、図１のスプリッタブレード１０６は、フルブレードに対するそれらの相対的軸方向位置がフルブレード１０４の前縁１１２と後縁１１４との間に収まるようにハブ１０２に接続される。このことを図２においてさらに詳細に説明する。
【０００８】
ここで一旦図５を参照し、ファンブレードの断面図について考察する。図は、ファンブレードの断面形状５１４を部分的に画定するファンブレードにおける様々なパラメータを示している。ファンブレードの各断面（翼断面と称される）は、前縁５１６と、後縁５１８と、上面５２２と、下面５２４とを有している。断面５１４は、食違い角５２６と、キャンバ角５２８と、翼弦線５３２と、その翼弦長（「ｃ」によって示される）５３４と、平均キャンバ線５３６と、厚さ５３８寸法によって更に画定されてもよい。従来の技術のファンにおいて、翼弦長５３４は、一般に、ファンを構成する各ファンブレードにおいてほぼ同じである。
【０００９】
引き続いて図２を参照すると、本発明に従って、一対のフルブレード間に二つ以上のスプリッタブレードを配置することができる。図１の実施の形態は、一対のフルブレード間に一つのスプリッタブレードを示しているが、図２は、一対のフルブレード間に二つのスプリッタブレードが設けられている例を示している。無論、更なる数のそのようなスプリッタブレードが設けられてもよい。ｃ１及びｃ４によってそれぞれ示されるフルブレードの翼弦長は、ｃ２及びｃ３によってそれぞれ示されるスプリッタブレードの翼弦長よりも長い。
【００１０】
尚、スプリッタブレードの食違い角及びキャンバ角は、フルブレードの食違い角及びキャンバ角と同じである必要はないことは留意される。一般に、スプリッタブレードは、異なる食違い角、キャンバ角及び翼弦長を有することができる。
【００１１】
また、翼弦長ｃ１，ｃ４が等しい値又は異なる値を取ることができることも留意される。同様に、スプリッタブレードの翼弦長ｃ２，ｃ３も等しい値又は異なる値を取ることができる。更に、フルブレードが異なる翼弦長を有する場合、フルブレードは、それらのフルブレードが取り付けられるハブの周囲に対称的に配置され、それにより、フルブレードの翼弦長がハブの周囲に対称に分布されるようにすべきであることも留意される。同様に、スプリッタブレードは、それらの翼弦長がハブの周囲に対称に分布されるようにハブの周囲に配置されなければならない。ハブの周囲にこのように対称分布されることにより、インペラは、ファンの動作中の動揺を回避するように平衡をとることができる。
【００１２】
図３は、本発明の簡単な実施の形態を示している。単一のスプリッタブレード３０２は、当該スプリッタブレードの前縁がフルブレードの対応する対３０４ａ，３０４ｂ（総称して３０４という）の前縁の下流側となるように、また、同様に、スプリッタブレード３０２の後縁がフルブレード３０４の後縁の上流側となるように配置される。一般に理解されるように、「上流」方向とは、気流（図３に矢印で示される）と向き合う方向のことである。逆に、「下流」方向とは、気流の方向のことである。従って、スプリッタブレード３０２は、フルブレードの前縁とフルブレードの後縁との間に配置される。
【００１３】
同様に、例えば図２に示されるように二つ以上のスプリッタブレードがそれらの関連するフルブレード間に存在する場合には、各スプリッタブレードの前縁がフルブレードの関連する対の前縁の下流側にあり、各スプリッタブレードの後縁が関連するフルブレードの後縁の上流側にある。換言すると、各スプリッタブレードは、その対応するフルブレードの前縁と対応するフルブレードの後縁との間に配置される。
【００１４】
このように、一般的には、翼弦長を各スプリッタブレードごとに同じにすることができるが、形態変更可能範囲（spectrum）の他端では、翼弦長を各スプリッタブレードごとに異なるものとすることができる。他の実施の形態では、翼弦長が一部のスプリッタブレード間で異なる。前述したように、スプリッタブレード間で他のパラメータ（例えば、食違い角、キャンバ角）を固定することができ又は可変にすることができる。いくつかの実施の形態では、フルブレードの各対間のスプリッタブレードの数が同じである。他の実施の形態では、一対のフルブレード間のスプリッタブレードの数が対間で異なる。尚、スプリッタブレードは、対称的な形式でハブの周囲に配置されなければならないことが留意される。例えば、フルブレードの対間でスプリッタブレードの数が異なる場合、その数は、ハブの周囲において対称的な態様で異なっていなければならない。
【００１５】
本発明において、スプリッタブレードは、一対のフルブレード間に、面積圧縮領域と面積拡張領域とを形成する。これらの圧縮領域及び拡張領域は、気流の翼通過雑音（音波）を低減する役割を果たす。図３を参照すると、軸方向に向かう気流が矢印によって示されている。気流がフルブレード３０４の対間を通過すると、この気流は、それがスプリッタブレード３０２に出会うときに二つの流れに分かれることが理解される。スプリッタブレード３０２とフルブレード３０４ｂとの間を通過する（図３に示される）気流の下側成分の音波は、圧縮領域Ｃで面積圧縮をかけられる（即ち、断面積が減少させられる）。気流が下流側方向に進み続けるにつれて、スプリッタブレード３０２とフルブレード３０４ｂとの間の間隔が増加し、それにより、面積拡張領域が形成される（即ち、断面積が拡張する）。音波は、この面積拡張領域Ｅ１へと拡張し、その拡張の結果、音波のエネルギが低減され、結果として雑音が低減される。図３から理解されるように、第２の拡張領域Ｅ２は、一対のフルブレード３０４ａ，３０４ｂによって形成される面積拡張領域である。
【００１６】
前述したように、翼弦長を各スプリッタブレードごとに同じにすることができるが、形態変更可能範囲（spectrum）の他端では、翼弦長を各スプリッタブレードごとに異なるものとすることができる。他の実施の形態では、翼弦長が一部のスプリッタブレード間で異なる。いくつかの実施の形態では、フルブレードの各対間のスプリッタブレードの数が同じである。他の実施の形態では、一対のフルブレード間のスプリッタブレードの数が対ごとに異なる。尚、スプリッタブレードは、対称的な形式でハブの周囲に配置されなければならないことが留意される。例えば、フルブレードの対間でスプリッタブレードの数が異なる場合、その数は、ハブの周囲において対称的な様態で異なっていなければならない。
【００１７】
本発明に係るファンの実施の形態は、図４に示されるハブ４１６を図１に示されるハブ１０２と置き換えることによって得ることができる。他のハブの形態が図２に示されており、この図では、二つのスプリッタブレードが一対のフルブレード間に配置される。
【００１８】
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、それを考慮した様々な改良又は変更が、当業者に示唆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】
【００１９】
【図１】本発明に係る軸流ファンのハブの例図である。
【図１Ａ】図１に示されるハブの試作品の画像である。
【図２】本発明に係るフルブレード及びスプリッタブレードの配置の概略図である。
【図３】本発明の簡単な実施の形態の概略図である。
【図４】従来のファンの分解図である。
【図５】翼の様々なパラメータを示す、翼の図である。
【図１】
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【図１Ａ】
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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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【国際調査報告】
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