(57)【要約】【課題】多重反転軸流ファンの消費電力および騒音値を低減し、風量および静圧の値を向上する。【解決手段】多重反転軸流ファン１は、図１中の上側に配置される吸気側軸流ファン２、および、回転中心軸Ｊ１に沿って吸気側軸流ファン２に接続されて図１中の中段に配置される中間軸流ファン４、および、回転中心軸Ｊ１に沿って中間軸流ファン４に接続されて図１中の下側に配置される排気側軸流ファン３を備える。本実施の形態に係る多重反転軸流ファン１は、図２に示されている吸気側軸流ファン２の吸気側インペラ２１と中間軸流ファン４の中間インペラ４１とが、回転中心軸Ｊ１を中心として互いに異なる方向に回転する。また中間軸流ファン４の中間インペラ４１と排気側軸流ファン３の排気側インペラ３１とが、回転中心軸Ｊ１を中心として互いに異なる方向に回転する。【選択図】図１
2009144569.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
３の軸流ファンで構成される多重反転軸流ファンであって、  
吸気側軸流ファンと、
該吸気側軸流ファンの回転中心軸に沿って配置される排気側軸流ファンと、
前記吸気側軸流ファンと前記排気側軸流ファンの間に前記回転中心軸に沿って配置される中間軸流ファンと、
を備え、
前記吸気側ファンは、
径方向外方に向けて伸び、前記回転中心軸を中心として周方向に並んで配置された複数の吸気側翼を有する吸気側インペラと、
前記回転中心軸を中心として前記吸気側インペラを回転させる吸気側モータ部と、
前記吸気側インペラを囲み、エアが流れる流路を構成する吸気側ハウジングと、
を備え、
前記排気側ファンは、
径方向外方に向けて伸び、前記回転中心軸を中心として周方向に並んで配置された複数の排気側翼を有する排気側インペラと、
前記回転中心軸を中心として前記排気側インペラを回転させる排気側モータ部と、
前記排気側インペラを囲み、エアが流れる流路を構成する排気側ハウジングと、
を備え、
前記中間軸流ファンは、
径方向外方に向けて伸び、前記回転中心軸を中心として周方向に並んで配置された複数の中間翼を有する排気側インペラと、
前記回転中心軸を中心として前記中間インペラを回転させる中間モータ部と、
前記中間インペラを囲み、エアが流れる流路を構成するハウジングと、
を備え、
前記中間軸流ファンは、前記吸気側軸流ファンおよび前記排気側軸流ファンとは異なる方向に回転し、前記回転中心軸に沿ったエアの流れが発生されることを特徴とする多重反転軸流ファン。
【請求項２】
前記吸気側モータ部から径方向外方に向けて伸び、前記吸気側ハウジングと径方向外方において接続する複数の吸気側支持リブが構成されており、
前記排気側モータ部から径方向外方に向けて伸び、前記排気側ハウジングと径方向外方において接続する複数の排気側支持リブが構成されており、
前記中間モータ部から径方向外方に向けて伸び、前記中間ハウジングと径方向外方において接続する複数の中間支持リブが構成されていることを特徴とする請求項１に記載の多重反転軸流ファン。
【請求項３】
前記複数の吸気側支持リブが前記吸気側インペラと前記中間インペラの間に配置され、
前記複数の中間支持リブが前記中間インペラと前記排気側インペラの間に配置され、
前記複数の排気側支持リブが、前記排気側インペラの前記中間インペラとは反対側に配置されることを特徴とする請求項２に記載の多重反転軸流ファン。
【請求項４】
前記回転中心軸方向において隣接して配置される複数の翼と複数の支持リブとの数が異なるように構成されていることを特徴とする請求項３に記載の多重反転軸流ファン。
【請求項５】
前記吸気側ハウジングと前記中間ハウジングとが前記回転中心軸方向において当接した状態で互いに固定されており、
前記中間ハウジングと前記排気側ハウジングとが前記回転中心軸方向において当接した状態で互いに固定されていることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の多重反転軸流ファン。
【請求項６】
前記吸気側ハウジングと前記中間ハウジングとが前記回転中心軸方向において間隙を有して配置されており、
前記中間ハウジングと前記排気側ハウジングとが前記回転中心軸方向において間隙を有して配置されていることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の多重反転軸流ファン。
【請求項７】
４以上の軸流ファンで構成される多重反転軸流ファンであって、  
吸気側軸流ファンと、
該吸気側軸流ファンの回転中心軸に沿って配置される排気側軸流ファンと、
前記吸気側軸流ファンと前記排気側軸流ファンの間に前記回転中心軸に沿って配置される複数の中間軸流ファンと、
を備え、
前記吸気側ファンは、
径方向外方に向けて伸び、前記回転中心軸を中心として周方向に並んで配置された複数の吸気側翼を有する吸気側インペラと、
前記回転中心軸を中心として前記吸気側インペラを回転させる吸気側モータ部と、
前記吸気側インペラを囲み、エアが流れる流路を構成する吸気側ハウジングと、
を備え、
前記排気側ファンは、
径方向外方に向けて伸び、前記回転中心軸を中心として周方向に並んで配置された複数の排気側翼を有する排気側インペラと、
前記回転中心軸を中心として前記排気側インペラを回転させる排気側モータ部と、
前記排気側インペラを囲み、エアが流れる流路を構成する排気側ハウジングと、
を備え、
前記中間軸流ファンのそれぞれは、
径方向外方に向けて伸び、前記回転中心軸を中心として周方向に並んで配置された複数の中間翼を有する排気側インペラと、
前記回転中心軸を中心として前記中間インペラを回転させる中間モータ部と、
前記中間インペラを囲み、エアが流れる流路を構成する中間ハウジングと、
を備え、
前記中間軸流ファンは、前記回転中心軸に沿って隣り合って配置される両側の前記軸流ファンとは異なる方向に回転し、前記回転中心軸に沿ったエアの流れが発生されることを特徴とする多重反転軸流ファン。
【請求項８】
前記吸気側モータ部から径方向外方に向けて伸び、前記吸気側ハウジングと径方向外方において接続する複数の吸気側支持リブが構成されており、
前記排気側モータ部から径方向外方に向けて伸び、前記排気側ハウジングと径方向外方において接続する複数の排気側支持リブが構成されており、
前記複数の中間モータ部のそれぞれから径方向外方に向けて伸び、前記中間ハウジングと径方向外方において接続する複数の中間支持リブが構成されていることを特徴とする請求項７に記載の多重反転軸流ファン。
【請求項９】
前記複数の吸気側支持リブが前記吸気側インペラと前記中間インペラの間に配置され、
前記複数の中間インペラのそれぞれに対応する前記中間支持リブが、前記中間支持リブに対応する前記中間インペラよりも前記排気側インペラ側に配置され、
前記複数の排気側支持リブが、前記排気側インペラの前記中間インペラとは反対側に配置されることを特徴とする請求項８に記載の多重反転軸流ファン。
【請求項１０】
前記回転中心軸方向において隣接して配置される複数の翼と複数の支持リブとの数が異なるように構成されていることを特徴とする請求項９に記載の多重反転軸流ファン。
【請求項１１】
前記吸気側ハウジングと前記複数の中間ハウジングのうち最も前記吸気側ハウジング側に配置される前記中間ハウジングとが前記回転中心軸方向において当接した状態で互いに固定されており、
前記中間ハウジングは前記回転中心軸方向に沿って隣り合って配置される他の前記中間ハウジングと前記回転中心軸方向において当接した状態で互いに固定されており、
前記中間ハウジングのうち最も前記排気側ハウジング側に配置される前記中間ハウジングと前記排気側ハウジングとが前記回転中心軸方向において当接した状態で互いに固定されていることを特徴とする請求項７から１０のいずれかに記載の多重反転軸流ファン。
【請求項１２】
前記吸気側ハウジングと前記中間ハウジングとが前記回転中心軸方向において間隙を有して配置されており、
前記中間ハウジングは前記回転中心軸方向に沿って隣り合って配置される他の前記中間ハウジングと前記回転中心軸方向において間隙を有して配置されており、
前記中間ハウジングと前記排気側ハウジングとが前記回転中心軸方向において間隙を有して配置されていることを特徴とする請求項７から１０のいずれかに記載の多重反転軸流ファン。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、多重反転軸流ファンに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、パーソナルコンピュータやサーバ等の電子機器では、筐体内部の電子部品を冷却するための冷却ファンが設けられており、筐体内部の電子部品の高密度実装化に伴って冷却ファンの性能向上が要求されている。特に、サーバ等の比較的大型の電子機器では、静圧が高く、かつ、風量が大きい冷却ファンが求められている。
【０００３】
冷却ファンの静圧を高める方法として、２つの軸流ファンを直列に配置する方法がある。また、冷却ファンの静圧を高める方法の１つとして、特許文献１では、２つのインペラが回転中心軸方向において直列に配置されている構成が開示されている。
【０００４】
【特許文献１】特開２００２−３４９４７６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述のような従来技術の直列式軸流ファンでは、上流側ファンによって発生される空気流によって下流側ファンに流入され、エネルギ損失を最大限に抑えながら下流側ファンから効率良くエアが排出される。上記の構成により、直列式軸流ファンは、高風量で高静圧の冷却ファンを実現することが可能である。
【０００６】
しかしながら、２つの軸流ファンを回転中心軸を基準にして同軸となるように直列接続した場合、静圧特性の向上には寄与するものの、静圧の格段の向上は期待できない。こういった場合には、３つ以上の軸流ファンを回転中心軸を基準にして同軸となるように直列接続する必要がある。ただし、３つ以上の軸流ファンを回転中心軸を基準にして同軸となるように直列接続しただけでは、静圧および風量ともに向上することが期待できない。
【０００７】
本発明は、上記課題に鑑みなされたものであり、直列式軸流ファンの風量および静圧の特性を向上することを目的の一つとしている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
請求項１に記載の発明は、３の軸流ファンで構成される多重反転軸流ファンであって、吸気側軸流ファンと、該吸気側軸流ファンの回転中心軸に沿って配置される排気側軸流ファンと、前記吸気側軸流ファンと前記排気側軸流ファンの間に前記回転中心軸に沿って配置される中間軸流ファンと、を備え、前記吸気側ファンは、径方向外方に向けて伸び、前記回転中心軸を中心として周方向に並んで配置された複数の吸気側翼を有する吸気側インペラと、前記回転中心軸を中心として前記吸気側インペラを回転させる吸気側モータ部と、前記吸気側インペラを囲み、エアが流れる流路を構成する吸気側ハウジングと、を備え、前記排気側ファンは、径方向外方に向けて伸び、前記回転中心軸を中心として周方向に並んで配置された複数の排気側翼を有する排気側インペラと、前記回転中心軸を中心として前記排気側インペラを回転させる排気側モータ部と、前記排気側インペラを囲み、エアが流れる流路を構成する排気側ハウジングと、を備え、前記中間軸流ファンは、径方向外方に向けて伸び、前記回転中心軸を中心として周方向に並んで配置された複数の中間翼を有する排気側インペラと、前記回転中心軸を中心として前記中間インペラを回転させる中間モータ部と、前記中間インペラを囲み、エアが流れる流路を構成するハウジングと、を備え、前記中間軸流ファンは、前記吸気側軸流ファンおよび前記排気側軸流ファンとは異なる方向に回転し、前記回転中心軸に沿ったエアの流れが発生されることを特徴とする。
【０００９】
請求項６に記載の発明は、４以上の軸流ファンで構成される多重反転軸流ファンであって、吸気側軸流ファンと、該吸気側軸流ファンの回転中心軸に沿って配置される排気側軸流ファンと、前記吸気側軸流ファンと前記排気側軸流ファンの間に前記回転中心軸に沿って配置される複数の中間軸流ファンと、を備え、前記吸気側ファンは、径方向外方に向けて伸び、前記回転中心軸を中心として周方向に並んで配置された複数の吸気側翼を有する吸気側インペラと、前記回転中心軸を中心として前記吸気側インペラを回転させる吸気側モータ部と、前記吸気側インペラを囲み、エアが流れる流路を構成する吸気側ハウジングと、を備え、前記排気側ファンは、径方向外方に向けて伸び、前記回転中心軸を中心として周方向に並んで配置された複数の排気側翼を有する排気側インペラと、前記回転中心軸を中心として前記排気側インペラを回転させる排気側モータ部と、前記排気側インペラを囲み、エアが流れる流路を構成する排気側ハウジングと、を備え、前記中間軸流ファンのそれぞれは、径方向外方に向けて伸び、前記回転中心軸を中心として周方向に並んで配置された複数の中間翼を有する排気側インペラと、前記回転中心軸を中心として前記中間インペラを回転させる中間モータ部と、前記中間インペラを囲み、エアが流れる流路を構成する中間ハウジングと、を備え、前記中間軸流ファンは、前記回転中心軸に沿って隣り合って配置される両側の前記軸流ファンとは異なる方向に回転し、前記回転中心軸に沿ったエアの流れが発生されることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の多重反転軸流ファンは、多重反転軸流ファンにエアを流入してから排出するまでにエネルギ損失の低減を最大限に抑えることが可能であるため、風量および静圧を向上することが可能である。特に、静圧の値を格段に向上することができる。これにより、筐体内のシステムインピーダンス（エアの流入過程による筐体内の流路抵抗）が高い場合においても、筐体内からの空気排出や、電子部品への十分な冷却風の送風を行うことができる。また、多重反転軸流ファンにおいてインペラの回転を効率良く行うことができるため、消費電力の値を低減することが可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
図１は、本発明の一実施の形態に係る多重反転軸流ファン１を示す斜視図である。図２は、この多重反転軸流ファン１の回転中心軸を含む平面で切断した場合の縦断面図である。多重反転軸流ファン１は、例えば、サーバ等の電子機器を空冷するための冷却ファンとして用いられる。図１および図２に示されているように、多重反転軸流ファン１は、図１中の上側に配置される吸気側軸流ファン２、および、回転中心軸Ｊ１に沿って吸気側軸流ファン２に接続されて図１中の中段に配置される中間軸流ファン４、および、回転中心軸Ｊ１に沿って中間軸流ファン４に接続されて図１中の下側に配置される排気側軸流ファン３を備える。吸気側軸流ファン２および中間軸流ファン４、排気側軸流ファン３はビス（図示省略）等により互いに対して固定される。
【００１２】
本実施の形態に係る多重反転軸流ファン１は、図２に示されている吸気側軸流ファン２の吸気側インペラ２１と中間軸流ファン４の中間インペラ４１とが、回転中心軸Ｊ１を中心として互いに異なる方向に回転する。また中間軸流ファン４の中間インペラ４１と排気側軸流ファン３の排気側インペラ３１とが、回転中心軸Ｊ１を中心として互いに異なる方向に回転する。本実施形態においては、図１の上側から見て、吸気側インペラ２１が時計回りに回転し、中間インペラ４１が反時計回りに回転し、排気側インペラ３１が時計回りに回転する。このことにより、図１中の上側（すなわち吸気側軸流ファン２側）からエアが取り込まれ、下側（すなわち、排気側軸流ファン３側）へと送出されて回転中心軸Ｊ１方向のエアの流れが発生する。また、以下の説明において、「軸方向」とは回転中心軸に平行な方向であり、「径方向」とは回転中心軸に垂直な方向である。更に、回転中心軸Ｊ１方向において、エアが取り込まれる側である図１および図２中の上側を「上側」もしくは「吸気側」と呼び、エアが排出される側である図１および図２中の下側を「下側」もしくは「排気側」と呼ぶ。ただし、回転中心軸Ｊ１は必ずしも重力方向と一致する必要はない。
【００１３】
次に、各軸流ファンの詳細について図２を用いて説明する。吸気側軸流ファン２は、吸気側インペラ２１と、吸気側モータ部２２と、吸気側ハウジング２３と、複数の吸気側支持リブ２４と、を有している。吸気側インペラ２１は、回転中心軸Ｊ１を中心として径方向外方に向けて伸びる複数の吸気側翼２１１を有している。また、複数の吸気側翼２１１は、回転中心軸Ｊ１を中心として周方向に等ピッチにて配置されている。本実施の形態では、吸気側翼２１１の枚数は７枚である。吸気側モータ部２２は、回転中心軸Ｊ１を中心として吸気側インペラ２１を図２中において上側から見て時計回りに回転させる。これにより、回転中心軸Ｊ１方向のエアの流れ（すなわち、図２中の上側から下側へと向かうエアの流れ）が発生される。吸気側ハウジング２３は、吸気側インペラ２１の径方向外側を囲むことで吸気側インペラ２１が回転中心軸Ｊ１を中心に回転することで発生したエアの流れの流路を形成している。複数の吸気側支持リブ２４は、吸気側インペラ２１の下側（すなわち、吸気側インペラ２１と中間軸流ファン４との間）において吸気側モータ部２２から回転中心軸Ｊ１を中心として径方向外方に向けて伸びるとともに吸気側ハウジング２３に接続されて吸気側モータ部２２を支持している。本実施の形態では８本であり、以下、８本の吸気側支持リブ２４をまとめて「吸気側支持リブ群」と総称する場合もある。本実施形態においては、吸気側支持リブ２４の形状が後述する静翼の効果を有している。
【００１４】
なお、図２では、図示の都合上、吸気側翼２１１および吸気側支持リブ２４についてはそれぞれ、側方から見た概略形状を示している。また、後述する中間軸流ファン４の中間翼４１１および中間支持リブ４４、排気側軸流ファン３の排気側インペラ３１１および排気側支持リブ３４についても、吸気側翼２１１および吸気側支持リブ２４と同様に、それぞれを側方から見た概略形状を示している。
【００１５】
図２に示すように、吸気側モータ部２２は、固定組立体であるステータ部２２１、および、回転組立体であるロータ部２２２を備え、ロータ部２２２は、後述する軸受機構を介して回転中心軸Ｊ１を中心にステータ部２２１に対して回転可能に支持される。
【００１６】
ステータ部２２１は、図２中の上側から見た平面視において回転中心軸Ｊ１を中心とする略円盤状のベース部２２１１を備えている。ベース部２２１１は、複数の吸気側支持リブ２４を介して吸気側ハウジング２３の略円筒状の内周面に固定されてステータ部２２１の各部を保持する。ベース部２２１１は合成樹脂製であり、同じく合成樹脂製の複数の吸気側支持リブ２４および吸気側ハウジング２３と共に射出成形により形成される。ただし、ベース部２２１１、吸気側支持リブ２４および吸気側ハウジング２３に使用される材料および製造方法は、例えば、合成樹脂材料に限定されず、例えば、アルミニウム材料等を用いたアルミダイカストによって形成しても良い。
【００１７】
図２に示すように、ベース部２２１１の中央には、ベース部２２１１から上側（すなわち、吸気側）に向けて突出する略円筒状の軸受保持部２２１２が固定されている。軸受保持部２２１２の内側には、軸受機構の一部となる玉軸受２２１３，２２１４が回転中心軸Ｊ１方向の上部および下部に離間して設けられる。
【００１８】
ステータ部２２１は、また、軸受保持部２２１２の外側面に取り付けられる電機子２２１５、および、電機子２２１５の下側に取り付けられるとともに電機子２２１５に電気的に接続されてロータ部２２２の回転を制御する回路を有する略円環板状の回路基板２２１６をさらに備える。回路基板２２１６は、複数のリード線を束ねたリード線群を介して多重反転軸流ファン１の外部に設けられた外部電源に接続される。なお、図２では、リード線群および外部電源の図示は省略している。
【００１９】
ロータ部２２２は、回転中心軸Ｊ１を中心とする有蓋略円筒状であって磁性を有する金属製のヨーク２２２１、ヨーク２２２１の側壁部の内側（すなわち、内側面）に固定されて電機子２２１５と径方向において対向する略円筒状の界磁用磁石２２２２、および、回転中心軸Ｊ１と同軸上でヨーク２２２１の蓋部の中央から下側に向けて突出するシャフト２２２３を備える。
【００２０】
シャフト２２２３は、軸受保持部２２１２に挿入されて玉軸受２２１３，２２１４によりステータ部２２１に対して回転可能に支持される。吸気側軸流ファン２では、シャフト２２２３および玉軸受２２１３，２２１４が、回転中心軸Ｊ１を中心にヨーク２２２１をベース部２２１１に対して回転可能に支持する軸受機構の役割を果たす。
【００２１】
吸気側インペラ２１は、吸気側モータ部２２のヨーク２２２１の外側を覆う有蓋略円筒状のハブ２１２、および、ハブ２１２の側壁部の外側（すなわち、外側面）から径方向外方に向けて伸び、回転中心軸Ｊ１を中心として周方向に並んで配列される複数の吸気側翼２１１を備える。ハブ２１２は樹脂製であり、同じく合成樹脂製の吸気側翼２１１と共に射出成形により形成される。
【００２２】
吸気側軸流ファン２では、電機子２２１５に駆動電流が供給されることで、電機子２２１５と界磁用磁石２２２２との間で回転中心軸Ｊ１を中心とするトルクが発生する。さらに吸気側モータ部２２の回路基板２２１６に構成される回路を介して電機子２２１５に供給される駆動電流が制御されることで、ロータ部２２２に取り付けられた吸気側インペラ２１の複数の吸気側翼２１１が、回転中心軸Ｊ１を中心として図２中における上側から見て時計回りに予め設定された回転数にて回転する。これにより、図２中の上側（すなわち、吸気側）からエアが取り込まれて下側（すなわち、排気側）へと送出される。
【００２３】
次に、中間軸流ファン４について説明する。中間軸流ファン４は、中間インペラ４１と、中間モータ部４２と、中間ハウジング４３と、複数の中間支持リブ４４と、を有している。中間インペラ４１は、回転中心軸Ｊ１を中心として径方向外方に向けて伸びる複数の中間翼４１１を有している。また、複数の中間翼４１１は、回転中心軸Ｊ１を中心として周方向に等ピッチにて配置されている。本実施の形態では、中間翼４１１の枚数は７枚である。中間モータ部４２は、回転中心軸Ｊ１を中心として中間インペラ４１を図２中において上側から見て反時計回りに回転させる。これにより、回転中心軸Ｊ１方向のエアの流れ（すなわち、図２中の上側から下側へと向かうエアの流れ）が発生される。中間ハウジング４３は、中間インペラ４１の径方向外側を囲むことで中間インペラ４１が回転中心軸Ｊ１を中心に回転することで発生したエアの流れの流路を形成している。複数の中間支持リブ４４は、中間インペラ４１の下側（すなわち、中間インペラ４１と排気側軸流ファン３との間）において中間モータ部４２から回転中心軸Ｊ１を中心として径方向外方に向けて伸びるとともに中間ハウジング４３に接続されて中間モータ部４２を支持している。本実施の形態では８本であり、以下、８本の中間支持リブ４４をまとめて「中間支持リブ群」と総称する場合もある。本実施形態においては、中間支持リブ４４の形状が後述する静翼の効果を有している。
【００２４】
図２に示すように、中間モータ部４２は、固定組立体であるステータ部４２１、および、回転組立体であるロータ部４２２を備え、ロータ部４２２は、後述する軸受機構を介して回転中心軸Ｊ１を中心にステータ部４２１に対して回転可能に支持される。
【００２５】
ステータ部４２１は、図２中の上側から見た平面視において回転中心軸Ｊ１を中心とする略円盤状のベース部４２１１を備えている。ベース部４２１１は、複数の中間支持リブ４４を介して中間ハウジング４３の略円筒状の内周面に固定されてステータ部４２１の各部を保持する。ベース部４２１１は合成樹脂製であり、同じく合成樹脂製の複数の中間支持リブ４４および中間ハウジング４３と共に射出成形により形成される。ただし、ベース部４２１１、中間支持リブ４４および中間ハウジング４３に使用される材料および製造方法は、例えば、合成樹脂材料に限定されず、例えば、アルミニウム材料等を用いたアルミダイカストによって形成しても良い。
【００２６】
図２に示すように、ベース部４２１１の中央には、ベース部４２１１から上側（すなわち、吸気側）に向けて突出する略円筒状の軸受保持部４２１２が固定されている。軸受保持部４２１２の内側には、軸受機構の一部となる玉軸受４２１３，４２１４が回転中心軸Ｊ１方向の上部および下部に離間して設けられる。
【００２７】
ステータ部４２１は、また、軸受保持部４２１２の外側面に取り付けられる電機子４２１５、および、電機子４２１５の下側に取り付けられるとともに電機子４２１５に電気的に接続されてロータ部４２２の回転を制御する回路を有する略円環板状の回路基板４２１６をさらに備える。回路基板４２１６は、複数のリード線を束ねたリード線群を介して多重反転軸流ファン１の外部に設けられた外部電源に接続される。なお、図２では、リード線群および外部電源の図示は省略している。
【００２８】
ロータ部４２２は、回転中心軸Ｊ１を中心とする有蓋略円筒状であって磁性を有する金属製のヨーク４２２１、ヨーク４２２１の側壁部の内側（すなわち、内側面）に固定されて電機子４２１５と径方向において対向する略円筒状の界磁用磁石４２２２、および、回転中心軸Ｊ１と同軸上でヨーク４２２１の蓋部の中央から下側に向けて突出するシャフト４２２３を備える。
【００２９】
シャフト４２２３は、軸受保持部４２１２に挿入されて玉軸受４２１３，４２１４によりステータ部４２１に対して回転可能に支持される。中間軸流ファン４では、シャフト４２２３および玉軸受４２１３，４２１４が、回転中心軸Ｊ１を中心にヨーク４２２１をベース部４２１１に対して回転可能に支持する軸受機構の役割を果たす。
【００３０】
中間インペラ４１は、中間モータ部４２のヨーク４２２１の外側を覆う有蓋略円筒状のハブ４１２、および、ハブ４１２の側壁部の外側（すなわち、外側面）から径方向外方に向けて伸び、回転中心軸Ｊ１を中心として周方向に並んで配列される複数の中間翼４１１を備える。ハブ４１２は樹脂製であり、同じく合成樹脂製の中間翼４１１と共に射出成形により形成される。
【００３１】
中間軸流ファン４では、電機子４２１５に駆動電流が供給されることで、電機子４２１５と界磁用磁石４２２２との間で回転中心軸Ｊ１を中心とするトルクが発生する。さらに中間モータ部４２の回路基板４２１６に構成される回路を介して電機子４２１５に供給される駆動電流が制御されることで、ロータ部４２２に取り付けられた中間インペラ４１の複数の中間翼４１１が、回転中心軸Ｊ１を中心として図２中における上側から見て反時計回りに予め設定された回転数にて回転する。これにより、図２中の上側（すなわち、吸気側）からエアが取り込まれて下側（すなわち、排気側）へと送出される。
【００３２】
次に、排気側軸流ファン３について説明する。排気側軸流ファン３は、排気側インペラ３１と、排気側モータ部３２と、排気側ハウジング３３と、複数の排気側支持リブ３４と、を有している。排気側インペラ３１は、回転中心軸Ｊ１を中心として径方向外方に向けて伸びる複数の排気側翼３１１を有している。また、複数の排気側翼３１１は、回転中心軸Ｊ１を中心として周方向に等ピッチにて配置されている。本実施の形態では、排気側翼３１１の枚数は７枚である。排気側モータ部３２は、回転中心軸Ｊ１を中心として排気側インペラ３１を図２中において上側から見て時計回りに回転させる。これにより、回転中心軸Ｊ１方向のエアの流れ（すなわち、図２中の上側から下側へと向かうエアの流れ）が発生される。排気側ハウジング３３は、排気側インペラ３１の径方向外側を囲むことで排気側インペラ３１が回転中心軸Ｊ１を中心に回転することで発生したエアの流れの流路を形成している。複数の排気側支持リブ３４は、排気側インペラ３１の下側（すなわち、排気側）において排気側モータ部３２から回転中心軸Ｊ１を中心として径方向外方に向けて伸びるとともに排気側ハウジング３３に接続されて排気側モータ部３２を支持している。本実施の形態では８本であり、以下、８本の排気側支持リブ３４をまとめて「排気側支持リブ群」と総称する場合もある。本実施形態においては、排気側支持リブ３４の形状が後述する静翼の効果を有している。
【００３３】
図２に示すように、排気側モータ部３２は、固定組立体であるステータ部３２１、および、回転組立体であるロータ部３２２を備え、ロータ部３２２は、後述する軸受機構を介して回転中心軸Ｊ１を中心にステータ部３２１に対して回転可能に支持される。
【００３４】
ステータ部３２１は、図２中の上側から見た平面視において回転中心軸Ｊ１を中心とする略円盤状のベース部３２１１を備えている。ベース部３２１１は、複数の排気側支持リブ３４を介して排気側ハウジング３３の略円筒状の内周面に固定されてステータ部３２１の各部を保持する。ベース部３２１１は合成樹脂製であり、同じく合成樹脂製の複数の排気側支持リブ３４および排気側ハウジング３３と共に射出成形により形成される。ただし、ベース部３２１１、排気側支持リブ３４および排気側ハウジング３３に使用される材料および製造方法は、例えば、合成樹脂材料に限定されず、例えば、アルミニウム材料等を用いたアルミダイカストによって形成しても良い。
【００３５】
図２に示すように、ベース部３２１１の中央には、ベース部３２１１から上側（すなわち、吸気側）に向けて突出する略円筒状の軸受保持部３２１２が固定されている。軸受保持部３２１２の内側には、軸受機構の一部となる玉軸受３２１３，３２１４が回転中心軸Ｊ１方向の上部および下部に離間して設けられる。
【００３６】
ステータ部３２１は、また、軸受保持部３２１２の外側面に取り付けられる電機子３２１５、および、電機子３２１５の下側に取り付けられるとともに電機子３２１５に電気的に接続されてロータ部３２２の回転を制御する回路を有する略円環板状の回路基板３２１６をさらに備える。回路基板３２１６は、複数のリード線を束ねたリード線群を介して多重反転軸流ファン１の外部に設けられた外部電源に接続される。なお、図２では、リード線群および外部電源の図示は省略している。
【００３７】
ロータ部３２２は、回転中心軸Ｊ１を中心とする有蓋略円筒状であって磁性を有する金属製のヨーク３２２１、ヨーク３２２１の側壁部の内側（すなわち、内側面）に固定されて電機子３２１５と径方向において対向する略円筒状の界磁用磁石３２２２、および、回転中心軸Ｊ１と同軸上でヨーク３２２１の蓋部の中央から下側に向けて突出するシャフト３２２３を備える。
【００３８】
シャフト３２２３は、軸受保持部３２１２に挿入されて玉軸受３２１３，３２１４によりステータ部３２１に対して回転可能に支持される。排気側軸流ファン３では、シャフト３２２３および玉軸受３２１３，３２１４が、回転中心軸Ｊ１を中心にヨーク３２２１をベース部３２１１に対して回転可能に支持する軸受機構の役割を果たす。
【００３９】
排気側インペラ３１は、排気側モータ部３２のヨーク３２２１の外側を覆う有蓋略円筒状のハブ３１２、および、ハブ３１２の側壁部の外側（すなわち、外側面）から径方向外方に向けて伸び、回転中心軸Ｊ１を中心として周方向に並んで配列される複数の排気側翼３１１を備える。ハブ３１２は樹脂製であり、同じく合成樹脂製の排気側翼３１１と共に射出成形により形成される。
【００４０】
排気側軸流ファン３では、電機子３２１５に駆動電流が供給されることで、電機子３２１５と界磁用磁石３２２２との間で回転中心軸Ｊ１を中心とするトルクが発生する。さらに排気側モータ部３２の回路基板３２１６に構成される回路を介して電機子３２１５に供給される駆動電流が制御されることで、ロータ部３２２に取り付けられた排気側インペラ３１の複数の排気側翼３１１が、回転中心軸Ｊ１を中心として図２中における上側から見て時計回りに予め設定された回転数にて回転する。これにより、図２中の上側（すなわち、吸気側）からエアが取り込まれて下側（すなわち、排気側）へと送出される。
【００４１】
多重反転軸流ファン１全体として見た場合、連続する吸気側ハウジング２３、中間側ハウジング４３、排気側ハウジング３３の内側において空気流の流路には、図２中の上側（すなわち、吸気側）から順に、吸気側インペラ２１、吸気側支持リブ群、中間インペラ４１、中間支持リブ群、排気側インペラ３１、排気側支持リブ群が配置される。上述のとおり吸気側インペラ２１は７枚の吸気側翼２１１を有しており、吸気側支持リブ群は８本の吸気側支持リブ２４を有している。また、上述のとおり、中間インペラ４１は７枚の中間翼４１１を有している。ここで、吸気側支持リブ群に着目すると、吸気側支持リブ群の吸気側支持リブ２４の本数と、回転中心軸Ｊ１方向において隣り合うインペラ（吸気側インペラ２１および中間インペラ４１）の翼の枚数とが異なるように構成されている。例えば、中間インペラ２１に着目すると、中間インペラ２１の中間翼４１１の枚数と、回転中心軸Ｊ１方向において隣り合う支持リブ（吸気側支持リブ群および中間支持リブ群）の支持リブの本数とが異なるように構成されている。つまり、多重反転軸流ファン１は、回転中心軸Ｊ１方向において隣り合うインペラおよび支持リブ群の枚数および本数が互いに異なるように構成されている。この構成により、多重反転軸流ファン１の騒音値を低減することが可能である。
【００４２】
吸気側ハウジング２３の下端面と中間ハウジング４３の上端面とは、図２に示されているように一致している。また、中間ハウジング４３の下端面と排気側ハウジング３３の上端面とは、図２に示されているように一致している。よって、これらのハウジングが互いに接続されることで、回転軸Ｊ１方向において上側から下側にかけて吸気側ハウジング２３、中間ハウジング４３、排気側ハウジング３３のそれぞれの内周面は連続した一つ面が構成される。これらの構成により、吸気側軸流ファン２から流入されたエアが、各ハウジングの内周面に沿って排気側軸流ファン３から外部に排出される。
【００４３】
図３は、図２における回転中心軸Ｊ１を中心とする任意の半径を有する円筒面で切断した際の吸気側翼２１１と、吸気側支持リブ２４と、中間翼４１１と、中間支持リブ４４と、排気側翼３１１と、排気側支持リブ３４の断面を展開した状態を示す断面図である。尚、図３においては、説明を容易にするために、複数の吸気側翼２１１のうちの１つと、複数の吸気側翼２１１のうちの１つと、複数の吸気側支持リブ２４うちの１つと、複数の中間翼４１１のうちの１つと、複数の中間支持リブ４４のうちの１つと、複数の排気側翼３１１のうちの１つと、複数の排気側支持リブ３４うちの１つを図示している。
【００４４】
吸気側支持リブ２４は、吸気側翼２１１側に位置する上側エッジ２４１と中間軸流ファン４側に位置する下側エッジ２４２を有している。上側エッジ２４１は、下側エッジ２４２よりも回転方向Ｒ２において上流側に位置するように構成されている。これにより、吸気側翼２１１が回転することによって発生するエアの流れを受ける受風面２４３が回転中心軸Ｊ１に対して排気側に向くように傾斜する。
【００４５】
吸気側インペラ２１が回転中心軸Ｊ１を中心に回転することによって発生するエアの流れを方向成分に分解すると、径方向外方に向かう遠心成分、回転中心軸と平行な方向である回転中心軸方向成分、インペラの回転に対する接線方向である旋回方向成分がある。上記の構成により、吸気側翼２１１が回転することによって発生するエアの流れが有する回転方向Ｒ２とほぼ同一の方向の旋回方向速度成分は、吸気側支持リブ２４に干渉することによって、旋回方向速度成分の一部が回転中心軸Ｊ１方向の速度成分に変換される。
【００４６】
吸気側支持リブ２４の受風面２４３を通過したエアは、中間翼４１１に流入される。中間翼４１１は、図３に示されているように回転中心軸Ｊ１に対して吸気側支持リブ２４と同一の方向に傾斜している。このため、吸気側支持リブ２４によって速度成分が変換されたエアの流れがスムーズに中間翼４１１に流入され、エネルギ損失の発生が抑制される。
【００４７】
中間支持リブ４４は、中間翼４１１側に位置する上側エッジ４４１と排気側軸流ファン３側に位置する下側エッジ４４２を有している。上側エッジ４４１は、下側エッジ４４２よりも回転方向Ｒ４において上流側に位置するように構成されている。これにより、中間翼４１１が回転することによって発生するエアの流れを受ける受風面４４３が回転中心軸Ｊ１に対して排気側に向くように傾斜する。
【００４８】
上記の構成により、中間翼４１１が回転することによって発生するエアの流れが有する回転方向Ｒ４とほぼ同一の方向の旋回方向速度成分は、中間支持リブ４４に干渉することによって、旋回方向速度成分の一部が回転中心軸Ｊ１方向の速度成分に変換される。
【００４９】
中間支持リブ４４の受風面４４３を通過したエアは、排気側翼３１１に流入される。排気側翼３１１は、図３に示されているように回転中心軸Ｊ１に対して中間支持リブ４４と同一の方向に傾斜している。このため、中間支持リブ４４によって速度成分が変換されたエアの流れがスムーズに排気側翼３１１に流入され、エネルギ損失の発生が抑制される。
【００５０】
排気側支持リブ３４は、排気側翼３１１側に位置する上側エッジ３４１と排気側に位置する下側エッジ３４２を有している。上側エッジ３４１は、下側エッジ３４２よりも回転方向Ｒ３において上流側に位置するように構成されている。これにより、排気側翼３１１が回転することによって発生するエアの流れを受ける受風面３４３が回転中心軸Ｊ１に対して排気側に向くように傾斜する。
【００５１】
上記の構成により、排気側翼３１１が回転することによって発生するエアの流れが有する回転方向Ｒ３とほぼ同一の方向の旋回方向速度成分は、排気側支持リブ３４に干渉することによって、旋回方向速度成分の一部が回転中心軸Ｊ１方向の速度成分に変換される。
【００５２】
排気側支持リブ３４の受風面３４３を通過したエアは、多重反転軸流ファン１から送出される。
【００５３】
以上の構成により、多重反転軸流ファン１は、エアが翼および支持リブを通過する際のエネルギ損失が小さいため、消費電力の増加を抑制することができる。また、多重反転軸流ファン１内をエアがスムーズに流れるため、エアが逆流入し難く静圧を増加させることができる。
【００５４】
また、各翼が回転中心軸Ｊ１を中心に回転することにより発生したエアの流れが、回転中心軸Ｊ１に沿って隣接する各支持リブに干渉し、騒音が発生する。しかし、上述したとおり、回転中心軸Ｊ１方向において隣り合うインペラおよび支持リブ群の枚数および本数が互いに異なるように構成されているため、インペラが回転することで発生する風切音の周波数と、エアが支持リブに干渉して発生する干渉音の周波数とが一致しない。このため、風切音と干渉音との共振による、騒音値の増大を防止することができる。
【００５５】
図４は、本発明の一実施形態のその他の例に係る多重反転軸流ファン１ａを示す斜視図である。一実施形態のその他の例においては、各軸流ファンが互いに対して固定されているが、図４に示されているように、回転中心軸Ｊ１方向において各軸流ファンが互いに間隙を有して配置されていても良い。
【００５６】
具体的には、吸気側ハウジング２３と中間ハウジング４３とが、回転中心軸Ｊ１方向において間隙を有して配置される。また、中間ハウジング４３と排気側ハウジング３３とが、回転中心軸Ｊ１方向において間隙を有して配置される。これらの各軸流ファンのそれぞれは、多重反転軸流ファン１が搭載される電子機器等の筐体に直接取り付けられる。その際に、上記で示した各ハウジング間の間隙が構成される。また、各軸流ファン同士をスペーサ等で接続して、各ハウジング間に間隙を構成しても良い。
【００５７】
この構成により、間隙からエアを流入することができ風量の値を増加することができる。また、筐体のサイズに合わせて多重反転軸流ファン１ａを配置することができるため、様々なサイズに適用することが可能である。
【００５８】
次に、本発明の第２の実施形態に係る多重反転軸流ファンについて説明する。第２の実施形態に係る多重反転軸流ファンは、中間軸流ファンが１つ追加される点を除き、図１および図２に示す多重反転軸流ファン１と同様の構成を有するため、以下の説明では、中間軸流ファン以外の他の構成に同符号を付す。
【００５９】
図５は、本発明の第２の一実施の形態に係る多重反転軸流ファン１Ａを示す斜視図である。図６は、第２の一実施の形態に係る多重反転軸流ファン１Ａの回転中心軸を含む平面で切断した場合の縦断面図である。図５および図６に示されているように、多重反転軸流ファン１Ａは、図５中の上側に配置される吸気側軸流ファン２、および、回転中心軸Ｊ１に沿って吸気側軸流ファン２に接続されて図５中の中段に配置される第１中間軸流ファン４、および、回転中心軸Ｊ１に沿って第１中間軸流ファン４に接続されて図５中の中段に配置される第２中間軸流ファン５、および、回転中心軸Ｊ１に沿って第２中間軸流ファン５に接続されて図１中の下側に配置される排気側軸流ファン３を備える。吸気側軸流ファン２および中間軸流ファン４、排気側軸流ファン３はビス（図示省略）等により互いに対して固定される。
【００６０】
本実施の形態に係る多重反転軸流ファン１Ａは、図５に示されている吸気側軸流ファン２の吸気側インペラ２１と第１中間軸流ファン４の中間インペラ４１とが、回転中心軸Ｊ１を中心として互いに異なる方向に回転する。また、第１中間軸流ファン４の第１中間インペラ４１と第２中間軸流ファン５の第２中間インペラ５１とが、回転中心軸Ｊ１を中心として互いに異なる方向に回転する。また、第２中間軸流ファン５の第２中間インペラ５１と排気側軸流ファン３ａの排気側インペラ３１ａとが、回転中心軸Ｊ１を中心として互いに異なる方向に回転する。本実施形態においては、図５の上側から見て、吸気側インペラ２１が時計回りに回転し、第１中間インペラ４１が反時計回りに回転し、第２中間インペラ５１が時計回りに回転し、排気側インペラ３１ａが反時計回りに回転する。このことにより、図５中の上側（すなわち吸気側軸流ファン２側）からエアが取り込まれ、下側（すなわち、排気側軸流ファン３ａ側）へと送出されて回転中心軸Ｊ１方向のエアの流れが発生する。
【００６１】
第２の実施形態における多重反転軸流ファン１Ａは、第１の実施形態における多重反転軸流ファン１に対して第２中間軸流ファン５が追加され、それに伴い、排気側軸流ファン３のインペラ形状および回転方向が異なっている。よって、吸気側軸流ファン２は、第１の実施形態と形状および構成が同じであり、第１中間軸流ファン４は、説明する上で便宜上名称を変更しているが、第１実施形態の中間軸流ファン４と形状および構成が同じである。よって、吸気側軸流ファン２と第１中間軸流ファン４に関しての説明は省略する。また、第１中間軸流ファン４に付す符号に関しては第１実施形態の中間軸流ファン４と同様である。
【００６２】
第２中間軸流ファン５について説明する。第２中間軸流ファン５は、第２中間インペラ５１と、第２中間モータ部５２と、第２中間ハウジング５３と、複数の第２中間支持リブ５４と、を有している。第２中間インペラ５１は、回転中心軸Ｊ１を中心として径方向外方に向けて伸びる複数の第２中間翼５１１を有している。また、複数の第２中間翼５１１は、回転中心軸Ｊ１を中心として周方向に等ピッチにて配置されている。本実施の形態では、第２中間翼５１１の枚数は７枚である。第２中間モータ部５２は、回転中心軸Ｊ１を中心として第２中間インペラ５１を図６中において上側から見て時計回りに回転させる。これにより、回転中心軸Ｊ１方向のエアの流れ（すなわち、図６中の上側から下側へと向かうエアの流れ）が発生される。第２中間ハウジング５３は、第２中間インペラ５１の径方向外側を囲むことで第２中間インペラ５１が回転中心軸Ｊ１を中心に回転することで発生したエアの流れの流路を形成している。複数の第２中間支持リブ５４は、第２中間インペラ５１の下側（すなわち、第２中間インペラ５１と排気側軸流ファン３との間）において第２中間モータ部５２から回転中心軸Ｊ１を中心として径方向外方に向けて伸びるとともに第２中間ハウジング５３に接続されて第２中間モータ部５２を支持している。本実施の形態では８本であり、以下、８本の第２中間支持リブ５４をまとめて「第２中間支持リブ群」と総称する場合もある。本実施形態においては、第２中間支持リブ５４の形状が後述する静翼の効果を有している。
【００６３】
図６に示すように、第２中間モータ部５２は、固定組立体であるステータ部５２１、および、回転組立体であるロータ部５２２を備え、ロータ部５２２は、後述する軸受機構を介して回転中心軸Ｊ１を中心にステータ部５２１に対して回転可能に支持される。
【００６４】
ステータ部５２１は、図６中の上側から見た平面視において回転中心軸Ｊ１を中心とする略円盤状のベース部５２１１を備えている。ベース部５２１１は、複数の第２中間支持リブ５４を介して第２中間ハウジング５３の略円筒状の内周面に固定されてステータ部５２１の各部を保持する。ベース部５２１１は合成樹脂製であり、同じく合成樹脂製の複数の第２中間支持リブ５４および第２中間ハウジング５３と共に射出成形により形成される。ただし、ベース部５２１１、第２中間支持リブ５４および第２中間ハウジング５３に使用される材料および製造方法は、例えば、合成樹脂材料に限定されず、例えば、アルミニウム材料等を用いたアルミダイカストによって形成しても良い。
【００６５】
図６に示すように、ベース部５２１１の中央には、ベース部５２１１から上側（すなわち、吸気側）に向けて突出する略円筒状の軸受保持部５２１２が固定されている。軸受保持部５２１２の内側には、軸受機構の一部となる玉軸受５２１３，５２１４が回転中心軸Ｊ１方向の上部および下部に離間して設けられる。
【００６６】
ステータ部５２１は、また、軸受保持部５２１２の外側面に取り付けられる電機子５２１５、および、電機子５２１５の下側に取り付けられるとともに電機子５２１５に電気的に接続されてロータ部５２２の回転を制御する回路を有する略円環板状の回路基板５２１６をさらに備える。回路基板５２１６は、複数のリード線を束ねたリード線群を介して多重反転軸流ファン１Ａの外部に設けられた外部電源に接続される。なお、図６では、リード線群および外部電源の図示は省略している。
【００６７】
ロータ部５２２は、回転中心軸Ｊ１を中心とする有蓋略円筒状であって磁性を有する金属製のヨーク５２２１、ヨーク５２２１の側壁部の内側（すなわち、内側面）に固定されて電機子５２１５と径方向において対向する略円筒状の界磁用磁石５２２２、および、回転中心軸Ｊ１と同軸上でヨーク５２２１の蓋部の中央から下側に向けて突出するシャフト５２２３を備える。
【００６８】
シャフト５２２３は、軸受保持部５２１２に挿入されて玉軸受５２１３，５２１４によりステータ部５２１に対して回転可能に支持される。第２中間軸流ファン５では、シャフト５２２３および玉軸受５２１３，５２１４が、回転中心軸Ｊ１を中心にヨーク５２２１をベース部５２１１に対して回転可能に支持する軸受機構の役割を果たす。
【００６９】
第２中間インペラ５１は、第２中間モータ部５２のヨーク５２２１の外側を覆う有蓋略円筒状のハブ５１２、および、ハブ５１２の側壁部の外側（すなわち、外側面）から径方向外方に向けて伸び、回転中心軸Ｊ１を中心として周方向に並んで配列される複数の中間翼５１１を備える。ハブ５１２は樹脂製であり、同じく合成樹脂製の第２中間翼５１１と共に射出成形により形成される。
【００７０】
第２中間軸流ファン５では、電機子５２１５に駆動電流が供給されることで、電機子５２１５と界磁用磁石５２２２との間で回転中心軸Ｊ１を中心とするトルクが発生する。さらに第２中間モータ部５２の回路基板５２１６に構成される回路を介して電機子５２１５に供給される駆動電流が制御されることで、ロータ部５２２に取り付けられた第２中間インペラ５１の複数の第２中間翼５１１が、回転中心軸Ｊ１を中心として図６中における上側から見て時計回りに予め設定された回転数にて回転する。これにより、図６中の上側（すなわち、吸気側）からエアが取り込まれて下側（すなわち、排気側）へと送出される。
【００７１】
次に、排気側軸流ファン３ａについて説明する。排気側軸流ファン３ａは、排気側インペラ３１ａと、排気側モータ部３２と、排気側ハウジング３３と、複数の排気側支持リブ３４ａと、を有している。排気側インペラ３１ａは、回転中心軸Ｊ１を中心として径方向外方に向けて伸びる複数の排気側翼３１１ａを有している。また、複数の排気側翼３１１ａは、回転中心軸Ｊ１を中心として周方向に等ピッチにて配置されている。本実施の形態では、排気側翼３１１ａの枚数は７枚である。排気側モータ部３２は、回転中心軸Ｊ１を中心として排気側インペラ３１ａを図６中において上側から見て反時計回りに回転させる。これにより、回転中心軸Ｊ１方向のエアの流れ（すなわち、図６中の上側から下側へと向かうエアの流れ）が発生される。排気側ハウジング３３は、排気側インペラ３１ａの径方向外側を囲むことで排気側インペラ３１ａが回転中心軸Ｊ１を中心に回転することで発生したエアの流れの流路を形成している。複数の排気側支持リブ３４ａは、排気側インペラ３１ａの下側（すなわち、排気側）において排気側モータ部３２から回転中心軸Ｊ１を中心として径方向外方に向けて伸びるとともに排気側ハウジング３３に接続されて排気側モータ部３２を支持している。本実施の形態では８本であり、以下、８本の排気側支持リブ３４ａをまとめて「排気側支持リブ群」と総称する場合もある。本実施形態においては、排気側支持リブ３４ａの形状が後述する静翼の効果を有している。
【００７２】
図６に示すように、排気側モータ部３２は、固定組立体であるステータ部３２１、および、回転組立体であるロータ部３２２を備え、ロータ部３２２は、後述する軸受機構を介して回転中心軸Ｊ１を中心にステータ部３２１に対して回転可能に支持される。
【００７３】
ステータ部３２１は、図６中の上側から見た平面視において回転中心軸Ｊ１を中心とする略円盤状のベース部３２１１を備えている。ベース部３２１１は、複数の排気側支持リブ３４ａを介して排気側ハウジング３３の略円筒状の内周面に固定されてステータ部３２１の各部を保持する。ベース部３２１１は合成樹脂製であり、同じく合成樹脂製の複数の排気側支持リブ３４および排気側ハウジング３３と共に射出成形により形成される。ただし、ベース部３２１１、排気側支持リブ３４および排気側ハウジング３３に使用される材料および製造方法は、例えば、合成樹脂材料に限定されず、例えば、アルミニウム材料等を用いたアルミダイカストによって形成しても良い。
【００７４】
図６に示すように、ベース部３２１１の中央には、ベース部３２１１から上側（すなわち、吸気側）に向けて突出する略円筒状の軸受保持部３２１２が固定されている。軸受保持部３２１２の内側には、軸受機構の一部となる玉軸受３２１３，３２１４が回転中心軸Ｊ１方向の上部および下部に離間して設けられる。
【００７５】
ステータ部３２１は、また、軸受保持部３２１２の外側面に取り付けられる電機子３２１５、および、電機子３２１５の下側に取り付けられるとともに電機子３２１５に電気的に接続されてロータ部３２２の回転を制御する回路を有する略円環板状の回路基板３２１６をさらに備える。回路基板３２１６は、複数のリード線を束ねたリード線群を介して多重反転軸流ファン１Ａの外部に設けられた外部電源に接続される。なお、図６では、リード線群および外部電源の図示は省略している。
【００７６】
ロータ部３２２は、回転中心軸Ｊ１を中心とする有蓋略円筒状であって磁性を有する金属製のヨーク３２２１、ヨーク３２２１の側壁部の内側（すなわち、内側面）に固定されて電機子３２１５と径方向において対向する略円筒状の界磁用磁石３２２２、および、回転中心軸Ｊ１と同軸上でヨーク３２２１の蓋部の中央から下側に向けて突出するシャフト３２２３を備える。
【００７７】
シャフト３２２３は、軸受保持部３２１２に挿入されて玉軸受３２１３，３２１４によりステータ部３２１に対して回転可能に支持される。排気側軸流ファン３ａでは、シャフト３２２３および玉軸受３２１３，３２１４が、回転中心軸Ｊ１を中心にヨーク３２２１をベース部３２１１に対して回転可能に支持する軸受機構の役割を果たす。
【００７８】
排気側インペラ３１ａは、排気側モータ部３２のヨーク３２２１の外側を覆う有蓋略円筒状のハブ３１２、および、ハブ３１２の側壁部の外側（すなわち、外側面）から径方向外方に向けて伸び、回転中心軸Ｊ１を中心として周方向に並んで配列される複数の排気側翼３１１ａを備える。ハブ３１２は樹脂製であり、同じく合成樹脂製の排気側翼３１１ａと共に射出成形により形成される。
【００７９】
排気側軸流ファン３ａでは、電機子３２１５に駆動電流が供給されることで、電機子３２１５と界磁用磁石３２２２との間で回転中心軸Ｊ１を中心とするトルクが発生する。さらに排気側モータ部３２の回路基板３２１６に構成される回路を介して電機子３２１５に供給される駆動電流が制御されることで、ロータ部３２２に取り付けられた排気側インペラ３１ａの複数の排気側翼３１１が、回転中心軸Ｊ１を中心として図６中における上側から見て反時計回りに予め設定された回転数にて回転する。これにより、図６中の上側（すなわち、吸気側）からエアが取り込まれて下側（すなわち、排気側）へと送出される。
【００８０】
多重反転軸流ファン１Ａ全体として見た場合、連続する吸気側ハウジング２３、第１中間側ハウジング４３、第２中間ハウジング５３、排気側ハウジング３３の内側において空気流の流路には、図６中の上側（すなわち、吸気側）から順に、吸気側インペラ２１、吸気側支持リブ群、第１中間インペラ４１、第１中間支持リブ群、第２中間インペラ５１、第２中間支持リブ群、排気側インペラ３１、排気側支持リブ群が配置される。上述のとおり吸気側インペラ２１は７枚の吸気側翼２１１を有しており、吸気側支持リブ群は８本の吸気側支持リブ２４を有している。また、上述のとおり、第１中間インペラ４１は７枚の第１中間翼４１１を有している。ここで、吸気側支持リブ群に着目すると、吸気側支持リブ群の吸気側支持リブ２４の本数と、回転中心軸Ｊ１方向において隣り合うインペラ（吸気側インペラ２１および第１中間インペラ４１）の翼の枚数とが異なるように構成されている。例えば、第１中間インペラ２１に着目すると、第１中間インペラ２１の第１中間翼４１１の枚数と、回転中心軸Ｊ１方向において隣り合う支持リブ（吸気側支持リブ群および第１中間支持リブ群）の支持リブの本数とが異なるように構成されている。つまり、多重反転軸流ファン１Ａは、回転中心軸Ｊ１方向において隣り合うインペラおよび支持リブ群の枚数および本数が互いに異なるように構成されている。この構成により、多重反転軸流ファン１Ａの騒音値を低減することが可能である。
【００８１】
吸気側ハウジング２３の下端面と第１中間ハウジング４３の上端面とは、図６に示されているように一致している。また、第１中間ハウジング４３の下端面と第２中間ハウジング５３の上端面とは、図６に示されているように一致している。また、第２痛感ハウジング５３の下端面と排気側ハウジング３３の上端面とは、図６に示されているように一致している。よって、これらのハウジングが互いに接続されることで、回転軸Ｊ１方向において上側から下側にかけて吸気側ハウジング２３、中間ハウジング４３、排気側ハウジング３３のそれぞれの内周面は連続した一つ面が構成される。これらの構成により、吸気側軸流ファン２から流入されたエアが、各ハウジングの内周面に沿って排気側軸流ファン３から外部に排出される。
【００８２】
図７は、図６における回転中心軸Ｊ１を中心とする任意の半径を有する円筒面で切断した際の吸気側翼２１１と、吸気側支持リブ２４と、第１中間翼４１１と、第１中間支持リブ４４と、第２中間翼５１１と、第２中間支持リブ５４と、排気側翼３１１と、排気側支持リブ３４の断面を展開した状態を示す断面図である。尚、図７においては、説明を容易にするために、複数の吸気側翼２１１のうちの１つと、複数の吸気側翼２１１のうちの１つと、複数の吸気側支持リブ２４うちの１つと、複数の第１中間翼４１１のうちの１つと、複数の第１中間支持リブ４４のうちの１つと、複数の第２中間翼５１１のうちの１つと、複数の第２中間支持リブ５４のうちの１つと、複数の排気側翼３１１のうちの１つと、複数の排気側支持リブ３４うちの１つを図示している。
【００８３】
吸気側支持リブ２４は、吸気側翼２１１側に位置する上側エッジ２４１と中間軸流ファン４側に位置する下側エッジ２４２を有している。上側エッジ２４１は、下側エッジ２４２よりも回転方向Ｒ２において上流側に位置するように構成されている。これにより、吸気側翼２１１が回転することによって発生するエアの流れを受ける受風面２４３が回転中心軸Ｊ１に対して排気側に向くように傾斜する。
【００８４】
吸気側インペラ２１が回転中心軸Ｊ１を中心に回転することによって発生するエアの流れを方向成分に分解すると、径方向外方に向かう遠心成分、回転中心軸と平行な方向である回転中心軸方向成分、インペラの回転に対する接線方向である旋回方向成分がある。上記の構成により、吸気側翼２１１が回転することによって発生するエアの流れが有する回転方向Ｒ２とほぼ同一の方向の旋回方向速度成分は、吸気側支持リブ２４に干渉することによって、旋回方向速度成分の一部が回転中心軸Ｊ１方向の速度成分に変換される。
【００８５】
吸気側支持リブ２４の受風面２４３を通過したエアは、中間翼４１１に流入される。中間翼４１１は、図３に示されているように回転中心軸Ｊ１に対して吸気側支持リブ２４と同一の方向に傾斜している。このため、吸気側支持リブ２４によって速度成分が変換されたエアの流れがスムーズに第１中間翼４１１に流入され、エネルギ損失の発生が抑制される。
【００８６】
第１中間支持リブ４４は、第１中間翼４１１側に位置する上側エッジ４４１と第２中間軸流ファン５側に位置する下側エッジ４４２を有している。上側エッジ４４１は、下側エッジ４４２よりも回転方向Ｒ４において上流側に位置するように構成されている。これにより、第１中間翼４１１が回転することによって発生するエアの流れを受ける受風面４４３が回転中心軸Ｊ１に対して排気側に向くように傾斜する。
【００８７】
上記の構成により、第１中間翼４１１が回転することによって発生するエアの流れが有する回転方向Ｒ４とほぼ同一の方向の旋回方向速度成分は、第１中間支持リブ４４に干渉することによって、旋回方向速度成分の一部が回転中心軸Ｊ１方向の速度成分に変換される。
【００８８】
第１中間支持リブ４４の受風面４４３を通過したエアは、第２中間翼５１１に流入される。第２中間翼５１１は、図７に示されているように回転中心軸Ｊ１に対して第１中間支持リブ４４と同一の方向に傾斜している。このため、第１中間支持リブ４４によって速度成分が変換されたエアの流れがスムーズに第２中間翼５１１に流入され、エネルギ損失の発生が抑制される。
【００８９】
第２中間支持リブ５４は、第２中間翼５１１側に位置する上側エッジ５４１と排気側軸流ファン３側に位置する下側エッジ５４２を有している。上側エッジ５４１は、下側エッジ５４２よりも回転方向Ｒ５において上流側に位置するように構成されている。これにより、第２中間翼５１１が回転することによって発生するエアの流れを受ける受風面５４３が回転中心軸Ｊ１に対して排気側に向くように傾斜する。
【００９０】
上記の構成により、第２中間翼５１１が回転することによって発生するエアの流れが有する回転方向Ｒ５とほぼ同一の方向の旋回方向速度成分は、第２中間支持リブ５４に干渉することによって、旋回方向速度成分の一部が回転中心軸Ｊ１方向の速度成分に変換される。
【００９１】
第２中間支持リブ５４の受風面５４３を通過したエアは、排気側翼３１１に流入される。排気側翼３１１は、図７に示されているように回転中心軸Ｊ１に対して第２中間支持リ５４４と同一の方向に傾斜している。このため、第２中間支持リブ５４によって速度成分が変換されたエアの流れがスムーズに排気側翼３１１に流入され、エネルギ損失の発生が抑制される。
【００９２】
第２中間支持リブ５４の受風面５４３を通過したエアは、排気側翼３１１に流入される。排気側翼３１１は、図７に示されているように回転中心軸Ｊ１に対して第２中間支持リブ５４と同一の方向に傾斜している。このため、第２中間支持リブ５４によって速度成分が変換されたエアの流れがスムーズに排気側翼３１１に流入され、エネルギ損失の発生が抑制される。
【００９３】
排気側支持リブ３４は、排気側翼３１１側に位置する上側エッジ３４１と排気側に位置する下側エッジ３４２を有している。上側エッジ３４１は、下側エッジ３４２よりも回転方向Ｒ３において上流側に位置するように構成されている。これにより、排気側翼３１１が回転することによって発生するエアの流れを受ける受風面３４３が回転中心軸Ｊ１に対して排気側に向くように傾斜する。
【００９４】
上記の構成により、排気側翼３１１が回転することによって発生するエアの流れが有する回転方向Ｒ３とほぼ同一の方向の旋回方向速度成分は、排気側支持リブ３４に干渉することによって、旋回方向速度成分の一部が回転中心軸Ｊ１方向の速度成分に変換される。
【００９５】
排気側支持リブ３４の受風面３４３を通過したエアは、多重反転軸流ファン１Ａから送出される。
【００９６】
以上の構成により、多重反転軸流ファン１Ａは、エアが翼および支持リブを通過する際のエネルギ損失が小さいため、消費電力の増加を抑制することができる。また、多重反転軸流ファン１Ａ内をエアがスムーズに流れるため、エアが逆流入し難く静圧を増加させることができる。
【００９７】
また、各翼が回転中心軸Ｊ１を中心に回転することにより発生したエアの流れが、回転中心軸Ｊ１に沿って隣接する各支持リブに干渉し、騒音が発生する。しかし、上述したとおり、回転中心軸Ｊ１方向において隣り合うインペラおよび支持リブ群の枚数および本数が互いに異なるように構成されているため、インペラが回転することで発生する風切音の周波数と、エアが支持リブに干渉して発生する干渉音の周波数とが一致しない。このため、風切音と干渉音との共振による、騒音値の増大を防止することができる。
【００９８】
第２の実施形態においても、各軸流ファンが互いに対して固定されているが、図４に示されているように、回転中心軸Ｊ１方向において各軸流ファンが互いに間隙を有して配置されていても良い。
【００９９】
以上、多重反転軸流ファン１について説明したが、上記の構成はあくまでも一例であり、隣り合う軸流ファン同士の回転方向が異なるように構成されていれば、上記の形状および構成には限定されない。
【０１００】
尚、上記で説明した実施形態においては、多重反転軸流ファンの例として３重反転軸流ファンと４重反転軸流ファンについて説明したが、回転中心軸Ｊ１に沿って隣接される各軸流ファン同士が互いに異なる方向に回転されていれば、多重反転軸流ファンに使用される軸流ファンの数量は限定されず、例えば５つ、６つの軸流ファンを使用しても良い。
【図面の簡単な説明】
【０１０１】
【図１】本発明の一実施の形態に係る多重反転軸流ファン１を分解して示す斜視図である。
【図２】本発明の一実施の形態に係る多重反転軸流ファン１の回転中心軸を含む平面で切断した場合の縦断面図である。
【図３】図２における回転中心軸Ｊ１を中心とする任意の半径を有する円筒面で切断した際の吸気側翼２１１と、吸気側支持リブ２４と、中間翼４１１と、中間支持リブ４４と、排気側翼３１１と、排気側支持リブ３４の断面を展開した状態を示す断面図である。
【図４】本発明の一実施形態のその他の例に係る多重反転軸流ファン１ａを示す斜視図である。
【図５】本発明の第２の一実施の形態に係る多重反転軸流ファン１Ａを示す斜視図である。
【図６】本発明の第２の一実施の形態に係る多重反転軸流ファン１Ａの回転中心軸Ｊ１を含む平面で切断した場合の縦断面図である。
【図７】図６における回転中心軸Ｊ１を中心とする任意の半径を有する円筒面で切断した際の吸気側翼２１１と、吸気側支持リブ２４と、第１中間翼４１１と、第１中間支持リブ４４と、第２中間翼５１１と、第２中間支持リブ５４と、排気側翼３１１ａと、排気側支持リブ３４の断面を展開した状態を示す断面図である。
【符号の説明】
【０１０２】
１        多重反転軸流ファン
２        吸気側軸流ファン
３        排気側軸流ファン
４        中間軸流ファン（第１中間軸流ファン）
５        第２中間軸流ファン
２１      吸気側インペラ
２２，３２      モータ部
３１      排気側インペラ
４１      中間インペラ（第１中間軸流インペラ）
５１      第２中間インペラ
２１１    吸気側翼
２１２，３１２    ハブ
２２１，３２１    ステータ部
２２２，３２２，４２２，５２２    ロータ部
３１１    排気側翼
４１１    中間翼（第１中間翼）
５１１    第２中間翼
２２１１，３２１１，４２１１，５２１１  ベース部
２２１２，３２１２，４２１２，５２１２  軸受保持部
２２１３，２２１４  玉軸受
２２１５，３２１５，４２１５，５２１５  電機子
２２１６，３２１６，４２１６，５２１６  回路基板
２２２１，３２２１，４２２１，５２２１  ヨーク
２２２２，３２２２，４２２２，５２２２  界磁用磁石
Ｊ１      回転中心軸
【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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