(57)【要約】【課題】故障等による停止時に自動的に逆流防止機能を発揮できる逆流防止機構付き軸流ファンを提供する。【解決手段】羽根支持ボス３ｂの周囲に複数の羽根３ａを配した羽根車３を、モータ２によって一定方向Ｃに回転駆動させることにより、一定方向Ｅに送風する軸流ファン１５において、羽根支持ボス３ｂに対して各羽根３ａを角度可変に取り付ける。各羽根３ａは、羽根支持ボス３ｂに対して軸６により角度可変となるよう回転自在に取り付け、各羽根３ａと軸６との関係を、羽根車３の駆動回転時（ａ）に、回転による空気抵抗を受けて羽根３ａを送風時角度の方向に回転させるモーメントを発生し、羽根車３の非駆動状態において送風方向Ｅと逆方向Ｇの風圧を受けた時（ｂ）に、羽根３ａを遮蔽時角度の方向に回転させるモーメントを発生するように設定した。【選択図】図１
2005201198.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
羽根支持ボスの周囲に複数の羽根を配した羽根車を、モータによって一定方向に回転駆動させることにより、一定方向に送風する軸流ファンにおいて、
前記羽根支持ボスに対して各羽根を、羽根車の駆動回転時に、回転による空気抵抗を受けて羽根間の隙間を大にする送風時角度に変位し、羽根車の非駆動状態において送風方向と逆方向の風圧を受けた時に、その風圧により羽根間の隙間を最小にする遮蔽時角度に変位するよう、角度可変に取り付けたことを特徴とする逆流防止機構付き軸流ファン。
【請求項２】
請求項１に記載の逆流防止機構付き軸流ファンであって。
前記各羽根を羽根支持ボスに対して軸により前記送風時角度と前記遮蔽時角度の間で角度可変となるよう回転自在に取り付け、前記各羽根と前記軸との関係を、羽根車の駆動回転時に、回転による空気抵抗を受けて羽根を前記送風時角度の方向に回転させるモーメントを発生し、羽根車の非駆動状態において送風方向と逆方向の風圧を受けた時に、羽根を前記遮蔽時角度の方向に回転させるモーメントを発生する関係に設定したことを特徴とする逆流防止機構付き軸流ファン。
【請求項３】
請求項１または２に記載の逆流防止機構付き軸流ファンを、ユニットボックスに並列に複数台配置したことを特徴とするユニットの冷却構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子機器等に使用される冷却用の逆流防止機構付き軸流ファン及びその軸流ファンを備えたユニットの冷却構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年の急速な情報化に伴い、コンピュータ等の電子機器を企業等で使用する場合、顧客サービス業務の観点から２４時間連続運転することが多くなってきている。従って、電子機器が故障等で制御不能になると顧客に多大な迷惑をかけることになるため、電子機器の信頼性向上に対する要求が一段と高まってきた。
【０００３】
このような要求に対し、電子機器を提供するメーカは、通常、主要ユニットに冗長性を持たせることで対応している。すなわち、メーカは、電子機器に搭載される付属ユニットの１つが故障しても、電子機器が制御不能とならずに常時運転が可能であるような設計を行うことで対応している。従って、電子機器に搭載される付属ユニットを冷却するファンについても、この例にもれず、複数台のファンでユニットを冷却し、１個のファンが故障した場合でも、残りのファンにより冷却を行えるようにしている。
【０００４】
図４（ａ）、（ｂ）は、ＨＤＤ（ハードディスクドライブ）搭載装置２０の冷却構造を一例として示したもので、（ａ）は上面図、（ｂ）は後面図である。図（ａ）中の矢印は空気の流れを示している。この例では、矩形筒状のシャーシ２１内に、被冷却体であるＨＤＤ２２が複数台隣接配置されている。ＨＤＤ２２と反対側には軸流ファン１４が２台並べて取り付けられている。このＨＤＤ搭載装置２０の冷却構造は、ファン１４によってシャーシ２１内の空気を引くことにより、隣接するＨＤＤ２２間の隙間から吸気してＨＤＤ２２を冷却する方式である。また、このＨＤＤ搭載装置２０のＨＤＤ冷却能力はファン１４が１個で可能なように考慮されているが、あと１個のファン１４が故障時の冗長用として配備されている。なお、本例ではファン１４は２個であるが、実装可能な範囲で３個以上の台数であってもよい。
【０００５】
ファン１４は、羽根支持ボス（図示略）と羽根１３ａが一体となった羽根車１３と、羽根車１３を回転駆動するモータ（図示略）と、枠体（図示略）とで構成されており、羽根１３ａは羽根車１３の回転によって送風力を発生するように傾きが与えられ、且つ、所定の隙間１２をもって配置されている。羽根車１３の回転により、羽根１３ａによって起こされた風は、その隙間１２を通って流れる。
【０００６】
ところで、前記ＨＤＤ搭載装置２０のファン１４が１台故障して回転が停止した場合〔図４（ｂ）の右側が停止中〕、ＨＤＤ２２間の隙間だけでなく、停止側のファン１４の羽根１３ａの隙間１２からも空気の流入が始まり、本来の目的であるＨＤＤの２２の冷却効率が落ちてしまうという問題がある。
【０００７】
そこで従来、これを補うために、図示の点線で示すように、ファン１４の排気側にシャッタ２３を設けることが行われている（例えば、特許文献１、特許文献２参照）。
【０００８】
また、逆流防止の目的ではないが、送風性能を調節するために、羽根車の羽根の傾き角度（＝羽根ピッチ）を可変とし、つまみで羽根の傾きを調節できるようにしたものもある（例えば、特許文献３参照）。
【０００９】
【特許文献１】特開平６−１１１５５９号公報
【特許文献２】特開平４−３７１７４５号公報
【特許文献３】特開平２−５５９００号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
上述したように、２台あるファン１４のうちの１台が故障で停止した際に停止側のファン１４からの逆流を阻止するためのシャッタ２３をファン２３とは別に設けることが行われているが、その場合（特許文献１、２の場合も同様）、シャッタ２３を設ける分だけ構造が複雑になり、コスト高になるという問題がある。また、シャッタ２３の構造によっては、装置後面に図中Ｆで示す寸法のスペースが必要となり、その範囲に他の実装物、例えばケーブルでさえも配備できない等の制約が生じる可能性もある。
【００１１】
また、特許文献３の技術のように羽根車の羽根の角度を可変とする場合は、羽根間の隙間ができるだけ小さくなるように羽根の角度を調整することで、僅かながら逆流防止の効果を期待できるかもしれないが、そもそも特許文献３の技術の目的は、故障停止時の逆流防止ではなく、性能調整であるから、実効性のある逆流防止の効果は当然に期待できない。しかも、羽根の角度調整をつまみを手動操作して行う必要があるので、故障時の対策としては全く期待できるものではないと言える。
【００１２】
本発明は、上記事情を考慮し、シャッタを設ける場合のように余計なコストをかけず、また、特に余分なスペースをとらず、しかも、特別な操作を行うことなく、故障等による停止時に自動的に逆流防止機能を発揮することのできる逆流防止機構付き軸流ファン及びその軸流ファンを備えたユニットの冷却構造を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記の目的を達成するため、請求項１の発明は、羽根支持ボスの周囲に複数の羽根を配した羽根車を、モータによって一定方向に回転駆動させることにより、一定方向に送風する軸流ファンにおいて、前記羽根支持ボスに対して各羽根を、羽根車の駆動回転時に、回転による空気抵抗を受けて羽根間の隙間を大にする送風時角度に変位し、羽根車の非駆動状態において送風方向と逆方向の風圧を受けた時に、その風圧により羽根間の隙間を最小にする遮蔽時角度に変位するよう、角度可変に取り付けたことを特徴とする。
【００１４】
請求項２の発明は、請求項１において、前記各羽根を羽根支持ボスに対して軸により前記送風時角度と前記遮蔽時角度の間で角度可変となるよう回転自在に取り付け、前記各羽根と前記軸との関係を、羽根車の駆動回転時に、回転による空気抵抗を受けて羽根を前記送風時角度の方向に回転させるモーメントを発生し、羽根車の非駆動状態において送風方向と逆方向の風圧を受けた時に、羽根を前記遮蔽時角度の方向に回転させるモーメントを発生する関係に設定したことを特徴とする。
【００１５】
また、請求項３の発明のユニットの冷却構造は、請求項１または２に記載の逆流防止機構付き軸流ファンを、ユニットボックスに並列に複数台配置したことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
請求項１の発明によれば、羽根車の羽根を羽根支持ボスに対して角度可変に取り付け、羽根車の駆動回転時には、その羽根が、回転による空気抵抗を受けて自動的に羽根間の隙間を大にする送風時角度に変位し、また、羽根車の非駆動状態において送風方向と逆方向の風圧を受けた時には、その羽根が、風圧により自動的に羽根間の隙間を最小にする遮蔽時角度に変位するようにしてあるので、正常回転時には一般の軸流ファンと同じ送風機能を発揮させることができ、また、自身が故障等により停止している時には、空気の逆流入を羽根自身によって遮断することができる。
【００１７】
しかも、逆流防止を実現するための構造が、各羽根の取り付けに若干の工夫を施すだけであり、別にシャッタを設けるなどしないから、シャッタを設ける場合のように余計なコストがかからないし、余分なスペースもとらない。また、各羽根は空気抵抗や風圧により自動的に送風時角度と遮蔽時角度に変位するので、特別な操作が全く必要なく、故障等による停止時に自動的に逆流防止機能を発揮することができる。従って、低コストでユーザに満足感の高い装置を提供できる。
【００１８】
また、請求項２の発明のように羽根を角度可変に取り付けることにより、簡単に逆流防止機能を発揮させることができるし、請求項３の発明のようにユニットに複数組み込むことにより、故障時の冷却性能の低下を抑えることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、本発明の実施形態の逆流防止機構付き軸流ファン（以下、単に「軸流ファン」または「ファン」ということもある）について図面を参照して説明する。
【００２０】
図１は実施形態の軸流ファン１５の断面図であり、（ａ）は送風時の状態、（ｂ）は逆流防止機能を発揮する遮蔽時の状態を示している。また、図２は遮蔽時の状態における軸流ファン１５の正面図である。
【００２１】
図１に示すように、この軸流ファン１５は、枠体１と、モータ２と、羽根車３とを有する。モータ２は、図２に示すように、連結棒１１を介して枠体１の中心部に配され、モータ２の回転軸（図示略）に羽根車３が取り付けられている。羽根車３は、複数枚の羽根３ａと羽根支持ボス３ｂとを有する。羽根３ａは、羽根支持ボス３ｂの周囲に一定間隔で配されており、後述するように、羽根支持ボス３ｂに対して傾き角度が可変となるように取り付けられている。従って、この場合は従来と違って、羽根３ａと羽根ボス３ｂは一体成形品として構成されてはいない。羽根車３は、羽根支持ボス３ｂによってモータ２の回転軸（図示略）に取り付けられており、モータ２によって矢印Ｃ方向（一定方向）に回転駆動させられることで、矢印Ｅ方向（一定方向）に送風する。
【００２２】
次に羽根支持ボス３ｂに対して各羽根３ａがどのように取り付けられているかについて述べる。
羽根３ａは、羽根支持ボス３ｂに対して角度可変に取り付けられており、羽根車３の駆動回転時には、図１（ａ）に示すように、矢印Ｃ方向の回転による空気抵抗を回転方向前端縁の受風壁３ｅで受けて、羽根３ａ間の隙間１２を大にする送風時角度に変位し、一方、羽根車３の非駆動状態において送風方向と逆方向の風Ｇの圧を受けた時には、図１（ｂ）に示すように、その風圧により、羽根３ａ間の隙間１２を最小にする遮蔽時角度に変位するように構成されている。
【００２３】
すなわち、各羽根３ａは、図２に示すように、羽根支持ボス３ｂの円筒周壁３ｃに形成した孔７に、内周端に突設した軸６を嵌めることで、羽根支持ボス３ｂの半径方向に沿った軸線の周りに回転自在に支持されている。この軸６の孔７を貫通した先端には、軸６の抜け止め用のフランジ８が設けられており、そのフランジ８の外周に係止棒９が突設されている。一方、羽根支持ボス３ｂの内部には、係止棒９が当たることで羽根３ａを図１（ａ）に示す送風時角度と（ｂ）に示す遮蔽時角度とに位置決めする２つのストッパ１０が突設されている。これにらストッパ１０の規制より、羽根３ａは、２つのストッパ１０に係止棒９が当たる範囲で自由に回動できるようになっている。
【００２４】
羽根３ａには、前述したように、回転方向の前端縁に受風壁３ｅが設けられている。この受風壁３ｅは、羽根３ａの角度がどのような位置にあろうと、羽根車３の矢印Ｃ方向への駆動回転時に、回転による空気抵抗を受けて、羽根３ａを送風時角度の方向に回転させるモーメントを発生するように形成されている。
【００２５】
また、羽根３ａと軸６の位置関係は、羽根車３が非駆動状態において送風方向と逆方向の風Ｇの圧を受けた時に、羽根３ａがどのような角度位置にあろうと、羽根３ａに遮蔽時角度の方向に回転させるモーメントを与えるように設定されている。つまり、軸６から羽根３ａの回転方向前端までの寸法Ａより、軸６から羽根３ａの回転方向後端までの寸法Ｂの方が大きくなるように設定されており、送風方向Ｅと逆方向Ｇの風圧を受けたとき、遮蔽側に羽根３ａが回転するようになっている。
【００２６】
次に作用を説明する。
軸流ファン１５のモータ２に通電すると、羽根車３が矢印Ｃ方向に回転を始める。このとき、羽根３の受風壁４は空気抵抗を受ける方向に向いているので、この抵抗により羽根３ａが軸６を中心に矢印Ｄ方向に回転して、最終的に図１（ａ）に示す送風時角度に保持される。そして、その状態のまま、羽根車３が回転を続けることになる。この状態は、一般の軸流ファンの回転状態と同一であり、軸流ファン１５として矢印Ｅ方向への送風機能を発揮する。
【００２７】
一方、羽根車３の回転が何らかの原因で停止すると、各羽根３ａは、軸６を中心に自由に回転できる状態になる。従って、何も外力が作用しない場合は、回転位置が不整列のままになることもある。しかし、ファン１５の送風方向Ｅと逆方向Ｇに空気が流れた場合は、羽根３の受風範囲がＡ＜Ｂに設定されているため、範囲Ｂに受ける風圧が範囲Ａに受ける風圧に勝ることで、羽根３ａが矢印Ｄと逆方向に回動し、図１（ｂ）に示すように、通風路である隙間１２を塞ぐ位置（遮蔽時位置）に保持される。このため、前記逆方向Ｇの空気の流れのほとんどを遮断できることになる。
【００２８】
図３は軸流ファン１５を２台並列に配したユニットの冷却構造の平面図（ａ）及び後面図（ｂ）である。
図３内の矢印は空気の流れを示している。矩形筒状のシャーシ２１内に被冷却体であるＨＤＤ２２が複数台隣接配置されている。ＨＤＤ２２と反対側には、上記実施形態の軸流ファン１５が２台取り付けられている。この装置２０の冷却構造は、ファン１５によってシャーシ２１内の空気を引くことにより、ＨＤＤ２２間の隙間から吸気してＨＤＤ２２を冷却する方式である。また、ファン１５によるＨＤＤ２２の冷却能力は、ファン１５が１個で可能なように考慮されており、あと１個のファン１５が故障時の冗長用として配備されている。ここで、１個のファン１５が故障停止した場合、停止したファン１５の羽根３ａ間の間隙１２から空気の逆流入が始まることになるが、逆流による羽根３ａの板面への圧力により、すべての羽根３ａが遮蔽時角度まで回転し、隙間１２を塞ぐ位置で保持されることになり、逆流のほとんどが遮断され且つその状態が保ち続けられる。
【００２９】
このように、羽根車３の羽根３ａが、駆動回転時には、回転による空気抵抗を受けて自動的に羽根３ａ間の隙間１２を大にする送風時角度〔図１（ａ）の角度〕に変位し、また、羽根車３の非駆動状態において送風方向と逆方向Ｇの風圧を受けた時には、その羽根３ａが、風圧により自動的に羽根３ａ間の隙間を最小にする遮蔽時角度〔図１（ｂ）の角度〕に変位するようにしてあるので、正常回転時には一般の軸流ファンと同じ機能を送風発揮することができる。また、自身が故障等により停止している時には、空気の逆流入を確実に遮断することができる。
【００３０】
しかも、逆流防止を実現するための構造が、各羽根３ａの取り付けに若干の工夫を施すだけ、つまり、軸６やストッパ１０等により所定の範囲において角度可変に取り付けるだけであり、別にシャッタを設けるなどしないから、従来のシャッタを設ける場合のように余計なコストがかからないし、余分なスペースもとらない。
【００３１】
また、各羽根３ａは自身の形状や軸６の位置関係により、空気抵抗や風圧により自動的に送風時角度と遮蔽時角度に変位するようになっているので、特別な操作が全く必要なく、故障等による停止時に自動的に逆流防止機能を発揮することができる。従って、ユーザに満足感の高い装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明の実施形態の軸流ファンの断面図であり、（ａ）は送風時の状態、（ｂ）は逆流防止機能を発揮する遮蔽時の状態を示している。
【図２】遮蔽時の状態における前記実施形態の軸流ファンの正面図である。
【図３】前記実施形態の軸流ファンを２台並列に配したユニットの冷却構造の平面図（ａ）及び後面図（ｂ）である。
【図４】従来の軸流ファンを２台並列に配したユニットの冷却構造の平面図（ａ）及び後面図（ｂ）である。
【符号の説明】
【００３３】
２  モータ
３  羽根車
３ａ  羽根
３ｂ  羽根支持ボス
６  軸
１０  ストッパ
１２  隙間
１５  逆流防止機構付き軸流ファン
【図１】
2005201198.tif 000003
【図２】
2005201198.tif 000004
【図３】
2005201198.tif 000005
【図４】
2005201198.tif 000006