(57)【要約】【課題】１個のファンによって生成される気流により発熱体を効率的に冷却することができるとともに、省スペース化及び低騒音化を図ることができる吸排気装置を提供すること。【解決手段】回転軸の周囲に羽根を有する軸流ファン７と、該軸流ファン７からの排気流の一部を分流するダクト８と、を有する吸排気装置において、前記ダクト８は、前記軸流ファン７から排気された直後の気流を軸流ファン７の回転軸方向に対して異なる方向に分流するよう構成され、前記異なる方向は、前記ダクト８が前記軸流ファン７と対向する領域における前記軸流ファン７の回転方向に対して略同じ方向であることを特徴とする。【選択図】図５
2005163733.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転軸の周囲に羽根を有する軸流ファンと、該軸流ファンからの排気流の一部を分流するダクトと、を有する吸排気装置において、
前記ダクトは、前記軸流ファンから排気された直後の気流を軸流ファンの回転軸方向に対して異なる方向に分流するよう構成され、前記異なる方向は、前記ダクトが前記軸流ファンと対向する領域における前記軸流ファンの回転方向に対して略同じ方向であることを特徴とする吸排気装置。
【請求項２】
前記ダクトが、前記軸流ファンの略半分の領域と対向する場合、前記異なる方向は、前記略半分の領域におけるファン回転軌跡の中央部における軸流ファンの移動方向であることを特徴とする請求項１記載の吸排気装置。
【請求項３】
前記ダクトが、前記軸流ファンの略１／４の領域と対向する場合、前記異なる方向は、前記略１／４の領域におけるファン回転軌跡の最上流部における軸流ファンの移動方向であることを特徴とする請求項１記載の吸排気装置。
【請求項４】
前記ダクトにおける前記軸流ファン側の壁が前記回転軸に対して垂直方向に延びていたと仮定した場合の前記軸流ファンの流量を最大流量としたとき、該最大流量の８割以上の流量が得られるようなダクト構成とすることを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載の吸排気装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子機器等に用いられる吸排気装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、電子機器においては、モータや制御基板等の発熱体を冷却するために、単数若しくは複数のファンを用いる必要がある。
【０００３】
しかしながら、電子機器の省スペース化や低騒音化が望まれているため、最低限の数のファンを用いての効率的な冷却が求められる。
【０００４】
そこで、各１個の吸気ファンとダクトの少ない部材によって効率的に冷却するための技術としては、特許文献１に開示されているものがある。
【０００５】
上記特許文献１に記載されたダクトは、吸気ファンによって吸引された気流を分流することにより、１個のファンによって生成される気流が発熱体を効率的に冷却するように構成されたものである。
【０００６】
【特許文献１】特開平７−１３４５３２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献１に記載されたダクトの場合には、ファン直後の壁面部分において急激な圧力損失が生じ、ファンの吸気効率が低下するという問題があった。
【０００８】
本発明は上記問題に鑑みてなされたもので、その目的とする処は、１個のファンによって生成される気流により発熱体を効率的に冷却することができるとともに、省スペース化及び低騒音化を図ることができる吸排気装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するため、請求項１記載の発明は、回転軸の周囲に羽根を有する軸流ファンと、該軸流ファンからの排気流の一部を分流するダクトと、を有する吸排気装置において、前記ダクトは、前記軸流ファンから排気された直後の気流を軸流ファンの回転軸方向に対して異なる方向に分流するよう構成され、前記異なる方向は、前記ダクトが前記軸流ファンと対向する領域における前記軸流ファンの回転方向に対して略同じ方向であることを特徴とする。
【００１０】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明において、前記ダクトが、前記軸流ファンの略半分の領域と対向する場合、前記異なる方向は、前記略半分の領域におけるファン回転軌跡の中央部における軸流ファンの移動方向であることを特徴とする。
【００１１】
請求項３記載の発明は、請求項１記載の発明において、前記ダクトが、前記軸流ファンの略１／４の領域と対向する場合、前記異なる方向は、前記略１／４の領域におけるファン回転軌跡の最上流部における軸流ファンの移動方向であることを特徴とする。
【００１２】
請求項４記載の発明は、請求項１〜３の何れかに記載の発明において、前記ダクトにおける前記軸流ファン側の壁が前記回転軸に対して垂直方向に延びていたと仮定した場合の前記軸流ファンの流量を最大流量としたとき、該最大流量の８割以上の流量が得られるようなダクト構成とすることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、分流した気流の流れが遮られることにより生じる圧力損失を低減するダクト構成としたため、ファンの吸気効率の低下を抑えることができる。このため、１個のファンによって生成される気流は、効率的に冷却することができ、省スペース化及び低騒音化を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下に本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。
【００１５】
本発明は、回転軸の周囲に羽根を有する軸流ファン（以下、単にファンと称する）と、該ファンからの排気流の一部を分流するダクトと、を有する吸排気装置において、前記ダクトは、前記ファンから排気された直後の気流をファンの回転軸方向に対して異なる方向に分流するよう構成されていることを特徴とする。ここで、前記異なる方向とは、ダクトがファンと対向する領域におけるファンの回転方向に対して略同じ方向である。
【００１６】
例えば、図１に示すように、ダクトが、ファンの略半分の領域１と対向する場合、前記異なる方向は、前記略半分の領域１におけるファン回転軌跡２の中央部４におけるファンの移動方向（接線方向）である。尚、図１において、３はダクト内を２分割する分岐板である。
【００１７】
又、図２に示すように、ダクトが、ファンの略１／４の領域５と対向する場合、前記異なる方向は、前記略１／４の領域５におけるファン回転軌跡２の最上流部６におけるファンの移動方向である。尚、図２において、３はダクト内を４分割する分岐板である。
【００１８】
以下に本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。
【００１９】
＜実施の形態１＞
ところで、ダクト形成によるファンの吸気効率の向上を考えた場合に、流体シミュレーションを用いてファン周りの流れの様子を確認することにより、一段と効率の高いダクトを形成することができる。そこで、ファンによって吸引された気流を分流した際の流れの様子を流体シミュレーションにより確認した。
【００２０】
図３（Ａ）はファンによって吸気された気流を２分割に分流するダクトの概略斜視図、図３（Ｂ），（Ｃ）はそれぞれ図３（Ａ）のａ−ａ’線断面及びｂ−ｂ’線断面おけるファン周りの流れベクトル分布図である。
【００２１】
図３（Ａ）において、７はファン、８は矩形のダクトであり、図示矢印方向に回転するファン７によって吸引された気流は、分岐板３によって内部が上下に２分割されたダクト８内を図示矢印方向に流れて電子機器内のモータや制御基板等の発熱体（不図示）を冷却する。
【００２２】
ところで、図３（Ｂ）に示す流れベクトル分布図から分かるように、ファン７によって吸引された気流は吸排気方向に向けて回転しながら進むため、気流を上下に分流している分岐板３部分に沿って流れることが分かる。そのため、流体シミュレーション結果から、ダクト８により分流された流れは、図３（Ｂ），（Ｃ）の流れベクトル分布図に示すように、吸排気方向に向けて真っ直ぐ均一ではなく、偏り広がりながら進んでいることが分かる。
【００２３】
そこで、従来のダクトにおける流れの様子についても、流体シミュレーションにより確認した。図４は従来のダクトの概略斜視図、図４（Ｂ）は図４（Ａ）のｃ−ｃ’線断面におけるファン周りの流れベクトル分布図、図４（Ｃ）は図４（Ａ）のｃ−ｃ’線断面おけるファン周りの圧力分布図である。図４（Ｃ）においては、等高線の形式で圧力を示してある。圧力の単位はPaで表してある。
【００２４】
図３（Ｂ），（Ｃ）で示した流れベクトル分布図のように、分流された気流は真っ直ぐ均一に進むのではなく、偏り広がりながら進む。そのため、従来のダクト８の場合には、図４（Ｂ）に示すように、分流された気流がファン７直後の壁面に衝突するため、図４（Ｃ）に示すように、ファン７直後の壁面部分（図中に○で囲んだ部分）において、圧力が高くなっており、これにより急激な圧力損失が生じ、ファン７の吸気効率が低下してしまう。
【００２５】
次に、図５に本発明の実施の形態に係るダクトの一例の概略斜視図を示す。
【００２６】
本実施の形態に係る吸排気装置は、吸気ファン７と該吸気ファン７からの排気流の一部を分流するダクト８とで構成されており、ダクト８は、吸気ファン７から排気された直後の気流を、吸気ファン７の回転軸方向に対して異なる方向（図示例では左右方向）に分流するように構成されている。ここで、気流を分流する方向である吸気ファン７の回転軸方向に対して異なる方向とは、ダクト８が吸気ファン７と対向する領域における吸気ファン７の回転方向に対して略同じ方向であり、本実施の形態では、吸気ファン７の回転軌跡に対して互いに逆向きの接線方向である。尚、吸気ファン７は、回転軸の周囲に羽根を有する軸流ファンで構成されている。
【００２７】
而して、図５に示すように、吸気ファン７により冷却するための気流を発生させ、吸引された気流をダクト８により２分割して分流し、分流した流れを電子機器本体内の各冷却目的箇所に送って発熱体の冷却に供する。ここで、ダクト８には、分流したそれぞれの流れを遮らないように、吸気ファン７の直後に開口面が設けられている。
【００２８】
図６に本実施の形態に係るダクトの流体シミュレーション結果を示す。図６（Ａ）は図５のｄ−ｄ’線断面おけるファン周りの流れベクトル分布図、図６（Ｂ）は図５のｄ−ｄ’線断面おけるファン周りの圧力分布図である。
【００２９】
本実施の形態においてダクト８により分流された流れは、図６（Ａ）の流れベクトル分布図に示すように、真っ直ぐではなく、偏り広がりながら進んでいる。
【００３０】
しかしながら、図４（Ｂ）に示す従来のダクトの流れベクトル分布とは異なり、分流された流れは吸気ファン７の直後の壁によって遮られることなく、スムーズに電子機器本体内の各冷却目的箇所に進む。そのため、図６（Ｂ）の圧力分布図に示すように、本発明に係るダクト８では、従来のダクトの吸気ファン直後において生じる、図４（Ｃ）に示すような急激な圧力損失を低く抑えることができる。
【００３１】
つまり、本発明に係るダクト８は、従来のダクトに比べて約２０Ｐａの圧力損失を低減することができ、その結果、吸気効率の低下を抑えることができる。
【００３２】
ダクト８により分流された流れ分布は、図３（Ｂ），（Ｃ）に示したように偏り広がりながら進む。この分流された流れの広がり方については、ファンの風量特性とダクトの組み合わせによって異なってくる。そのため、本発明では、ファン７の直後にダクト８の開口面を設けることにより、様々なファンとダクトの組み合わせであっても、分流した流れを遮ることがなく、吸気効率の低下を抑えることができるダクトとなる。
【００３３】
＜実施の形態２＞
次に、本発明の実施の形態２について説明する。
【００３４】
尚、実機における冷却箇所は様々であるため、図５に示した本発明の実施形態のように、ファンの吸排気面と平行方向のみのダクトに限定する必要はない。又、実機の形状は様々であるため、ファン直後の壁をファン排気面と水平に設けることができない場合がある。
【００３５】
そこで、例えば図７（Ａ）に示す分流した気流を排気面に対して水平に流出させて途中で曲げる形状のダクト８、図８（Ａ）に示す分流した気流をファン排気面に対して斜めに流出する形状のダクトを、以下に示すようにして形成することが望ましい。ここで、図７（Ａ）及び図８（Ｂ）のｅ−ｅ’、ｆ−ｆ’線における断面図を図７（Ｂ）及び図８（Ｂ）にそれぞれ示す。
【００３６】
ファンとダクトの各組み合わせにおいて、図５に示した実施の形態のように、ファン直後の壁をファンの面方向上に設け、ダクト開口面を形成した場合のファン吸気流量を最大流量Ｑと定義する。これは、前記の場合がファンとダクトの各組み合わせにおいて、分流された気流がファン直後の壁に遮られないため、ファン直後において生じる圧力損失が最小限となるからである。
【００３７】
図７（Ａ）及び図８（Ａ）のダクト形状についての最大流量Ｑの定義は、それぞれのダクト形状においてファン直後の圧力損失が最小限となる、図７（Ａ）に対しては図９（Ａ）、図８（Ａ）に対しては図１０（Ａ）に示すダクトの流量となる。図９（Ａ）及び図１０（Ａ）のｇ−ｇ’、ｈ−ｈ’線における断面を図９（Ｂ）、図１０（Ｂ）にそれぞれ示す。そして、開口面から冷却箇所までに、ファン直後の壁も含め、分流された気流の流れを遮って最大流量Ｑを減らす要因を障害物と見なす。
【００３８】
そこで、ダクトを設計する上で、最大流量Ｑに対して８０％までが、実機内に用いる有効範囲として妥当であるため、各組み合わせのファン吸気流量が、最大流量Ｑに対して８０％以下となる障害物を設けないようにダクトを形成することが望ましい。
【００３９】
つまり、図７（Ａ）に示すダクト８の形状については、図７（Ａ）中の太線で示すファン７直後に分流した気流の流れ方向を変える壁を設けると急激な圧力損失が生じてしまうため、図９（Ａ）のダクト８におけるファン７の吸気流量の８０％以下にならないように、流れ方向を変える壁をファン７直後から離して設ける必要がある。そして、図８（Ａ）に示すダクト８の形状については、分流された気流は偏り広がりながら進むため、この広がり方に対して遮るようにファン７直後に壁を大きく斜めに設けると、急激な圧力損失が生じてしまう。
【００４０】
そこで、図１０（Ａ）のダクト８におけるファン７の吸気流量の８０％以下にならないように、ファン７直後の壁を斜めに設けることが必要である。
【００４１】
＜実施の形態３＞
次に、本発明の実施の形態３について説明する。
【００４２】
前記実施の形態１及び実施の形態２では、ファンによって吸引した気流を２分割に分流しているが、４分割以上に分流するダクトを形成しても良い。そこで、図１１に示すファン７により吸気した気流を４分割に分流するダクト８について、流体シミュレーションにより確認した。
【００４３】
図１１（Ａ）はファンによって吸気した気流を４分割に分流する本発明の実施の形態に係るダクトの概略斜視図、図１１（Ｂ）は図１１（Ａ）のｉ−ｉ’線における断面図、図１２（Ａ）〜（Ｄ）は図１１（Ａ）のそれぞれｊ−ｊ’線断面、ｋ−ｋ’線断面、ｌ−ｌ’線断面、ｍ−ｍ’線断面における圧力分布図である。
【００４４】
図１２（Ａ）〜（Ｄ）のファン７周りの圧力分布図から、分流されたそれぞれの領域において、分流された気流がファン７直後の壁面に衝突することにより、急激な圧力損失が生じていないことが分かる。つまり、前記実施の形態１と同様、分流した流れを遮ることにより生じる圧力損失を抑え、ファン７の吸気効率の低下を抑えることができる。
【産業上の利用可能性】
【００４５】
本発明は、軸流ファンと該軸流ファンからの排気流の一部を分流するダクトとで構成される吸排気装置に対して適用可能であって、吸排気装置の用途としては任意であって、電子機器内の発熱体の冷却にその用途が限定されるものではない。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】ファンによって吸引された気流を２分割に分流した模式図である。
【図２】ファンによって吸引された気流を４分割に分流した模式図である。
【図３】（Ａ）はファンによって吸気した気流を２分割に分流するダクトの概略斜視図、（Ｂ），（Ｃ）は（Ａ）のａ−ａ’線断面及びｂ−ｂ’線断面におけるファン周りの流れベクトル分布図である。
【図４】（Ａ）は従来におけるダクト概略斜視図、（Ｂ）は（Ａ）のｃ−ｃ’線断面におけるファン周りの流れベクトル分布図、（Ｃ）は（Ａ）のｃ−ｃ’線断面におけるファン周りの圧力分布図である。
【図５】本発明の実施の形態１に係るダクトの一例の概略斜視図である。
【図６】（Ａ）は図５のｄ−ｄ’線断面おけるファン周りの流れベクトル分布図、（Ｂ）は（Ａ）のｄ−ｄ’線断面おけるファン周りの圧力分布図である。
【図７】（Ａ）は本発明の実施の形態２に係るダクトの一例の概略斜視図、（Ｂ）は（Ａ）のｅ−ｅ’線断面図である。
【図８】（Ａ）は本発明の実施の形態２に係るダクトの一例の概略斜視図、（Ｂ）は（Ａ）のｆ−ｆ’線断面図である。
【図９】（Ａ）は本発明の実施の形態２に係るダクトの一例の概略斜視図、（Ｂ）は（Ａ）のｇ−ｇ’線断面図である。
【図１０】（Ａ）は本発明の実施の形態２に係るダクトの一例の概略斜視図、（Ｂ）は（Ａ）のｈ−ｈ’線断面図である。
【図１１】（Ａ）は本発明の実施の形態３に係るダクトの一例の概略斜視図、（Ｂ）は（Ａ）のｉ−ｉ’線断面図である。
【図１２】（Ａ）〜（Ｄ）は図１１（Ａ）のｊ−ｊ’線断面、ｋ−ｋ’線断面、ｌ−ｌ’線断面、ｍ−ｍ’線断面における圧力分布図である。
【符号の説明】
【００４７】
１    略半分の領域
２    ファン回転軌跡
３    分岐板
４    中央部
５    略１／４の領域
６    最上流部
７    ファン（軸流ファン）
８    ダクト
【図１】
2005163733.tif 000003
【図２】
2005163733.tif 000004
【図３】
2005163733.tif 000005
【図４】
2005163733.tif 000006
【図５】
2005163733.tif 000007
【図６】
2005163733.tif 000008
【図７】
2005163733.tif 000009
【図８】
2005163733.tif 000010
【図９】
2005163733.tif 000011
【図１０】
2005163733.tif 000012
【図１１】
2005163733.tif 000013
【図１２】
2005163733.tif 000014