直列式軸流ファン
【課題】２つのモータ部のベース部が対向する直列式軸流ファンにおいて２つのモータ部による振動の干渉を低減する。
【解決手段】直列式軸流ファン１は第１モータ部２２および第２モータ部３２を備え、互いに対向する第１モータ部２２の第１ベース部２２１１と第２モータ部３２の第２ベース部３２１１との間にはモータ間隙４１が設けられる。モータ間隙４１は、好ましくは、中心軸Ｊ１方向の幅が０．３ｍｍ以上２．０ｍｍ以下とされる。これにより、第１モータ部２２の振動および第２モータ部３２の振動のそれぞれが他方へと伝わることが低減され、２つのモータ部２２，３２による振動の干渉を抑制することができる。
【解決手段】直列式軸流ファン１は第１モータ部２２および第２モータ部３２を備え、互いに対向する第１モータ部２２の第１ベース部２２１１と第２モータ部３２の第２ベース部３２１１との間にはモータ間隙４１が設けられる。モータ間隙４１は、好ましくは、中心軸Ｊ１方向の幅が０．３ｍｍ以上２．０ｍｍ以下とされる。これにより、第１モータ部２２の振動および第２モータ部３２の振動のそれぞれが他方へと伝わることが低減され、２つのモータ部２２，３２による振動の干渉を抑制することができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の軸流ファンを直列に接続した直列式軸流ファンに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、様々な電子機器の筐体内部に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、電子部品の高性能化に伴う発熱量の増加や、筐体の小型化等に起因する配置密度の上昇に伴って冷却ファンの静圧−風量特性の向上が要求されている。十分な静圧および風量を確保する冷却ファンとして、近年では複数のファンを直列に接続した直列式軸流ファンが利用されており、例えば、特許文献１では、２つのファンのインペラが互いに反対方向に回転する二重反転式軸流送風機が開示されている。この送風機では、第１の単体軸流送風機の第１のモータおよびリブと第２の単体軸流送風機の第２のモータおよびリブとが接触して配置される。
【０００３】
また、特許文献２では、第１のファンユニットと第２のファンユニットの間においてケーシングに吸気口が設けられる冷却モジュールが開示されており、特許文献３の図７では、１つの部材である本体内に互いに反対方向を向く第１および第２のモータが設けられた二重反転式換気装置が開示されている。
【特許文献１】特開２００４−２７８３７１号公報
【特許文献２】米国特許第６，８２７，５４９号明細書
【特許文献３】特開平３−１５６１９３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、二重反転式に代表される直列式軸流ファンでは大きな静圧および風量を確保することができるが、一方の軸流ファンの回転による作動音が他方の軸流ファンの作動音と干渉し、大きな、あるいは、耳障りな騒音を引き起こす場合がある。特に、特許文献１のようにモータ同士が接触したり、特許文献３のようにハウジングである本体が１つの部材である場合は、振動の大きな干渉が発生する可能性が高くなる。また、特許文献２に示す冷却モジュールでは、ケーシング間を伝達する振動を低減することができるが、吸気口からのエアの漏れにより、静圧−風量特性が低下してしまう。
【０００５】
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静圧−風量特性を低下させることなく、２つの軸流ファンの間における振動の干渉を低減することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
請求項１に記載の発明は、直列式軸流ファンであって、第１軸流ファンと、前記第１軸流ファンの中心軸に沿って前記第１軸流ファンに接続された第２軸流ファンとを備え、前記第１軸流ファンが、前記第２軸流ファンに隣接して配置された第１ベース部を有する第１モータ部と、前記中心軸を中心として放射状に配置された複数の第１翼を有し、前記第１モータ部により前記中心軸を中心として回転して前記中心軸方向のエアの流れを発生する第１インペラと、前記第１インペラの外周を囲む第１ハウジングと、前記第１モータ部の前記第１ベース部と前記第１ハウジングとを放射状に接続する複数の第１支持リブとを備え、前記第２軸流ファンが、前記第１ベース部との間にモータ間隙を設けつつ前記第１ベース部に対向する第２ベース部を有する第２モータ部と、前記中心軸を中心として放射状に配置された複数の第２翼を有し、前記第２モータ部により前記中心軸を中心として回転して前記第１インペラによるエアの流れと同方向のエアの流れを発生する第２インペラと、前記第２インペラの外周を囲むとともに前記第１ハウジングの端面の全周に亘って当接する、または、部分的に０．５ｍｍ以下のハウジング間隙を設けつつ当接する第２ハウジングと、前記第２モータ部の前記第２ベース部と前記第２ハウジングとを放射状に接続する複数の第２支持リブとを備える。
【０００７】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の直列式軸流ファンであって、前記複数の第１支持リブと前記複数の第２支持リブの本数が等しく、前記複数の第１支持リブと前記複数の第２支持リブとがそれぞれ前記中心軸方向に関して離間しつつ対向する。
【０００８】
請求項３に記載の発明は、請求項１に記載の直列式軸流ファンであって、前記複数の第１支持リブと前記複数の第２支持リブの本数が等しく、前記複数の第１支持リブと前記複数の第２支持リブとがそれぞれ当接する。
【０００９】
請求項４に記載の発明は、請求項１に記載の直列式軸流ファンであって、前記複数の第１支持リブのそれぞれが、前記中心軸を中心とする周方向に関して前記複数の第２支持リブの間に位置する。
【００１０】
請求項５に記載の発明は、請求項１ないし４のいずれかに記載の直列式軸流ファンであって、前記第１ハウジングと前記第２ハウジングとの間の領域のうち、半分以上の領域において前記第１ハウジングおよび前記第２ハウジングの内部と外部とを連通する０．１ｍｍ以上０．５ｍｍ以下の前記ハウジング間隙が設けられる。
【００１１】
請求項６に記載の発明は、請求項５に記載の直列式軸流ファンであって、前記ハウジング間隙がラビリンス構造を有する。
【００１２】
請求項７に記載の発明は、請求項１ないし６のいずれかに記載の直列式軸流ファンであって、前記第１ベース部と前記第２ベース部との間の前記モータ間隙に緩衝材が設けられる。
【００１３】
請求項８に記載の発明は、請求項１ないし７のいずれかに記載の直列式軸流ファンであって、前記第１インペラの回転方向と前記第２インペラの回転方向とが逆である。
【００１４】
請求項９に記載の発明は、請求項１ないし８のいずれかに記載の直列式軸流ファンであって、前記第１ベース部、前記複数の第１支持リブおよび前記第１ハウジングが樹脂の射出成形により一体的に形成されており、前記第２ベース部、前記複数の第２支持リブおよび前記第２ハウジングが樹脂の射出成形により一体的に形成されている。
【００１５】
請求項１０に記載の発明は、請求項１ないし９のいずれかに記載の直列式軸流ファンであって、前記モータ間隙が、０．３ｍｍ以上２．０ｍｍ以下である。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、第１モータ部と第２モータ部との間にモータ間隙を設けることにより、第１モータ部と第２モータ部との間に発生する振動の干渉を低減することができ、請求項２の発明では第１支持リブと第２支持リブとを離間させることにより振動の干渉をさらに低減することができる。請求項３の発明では、第１支持リブと第２支持リブとを接触させることにより、エアの流れの乱れを抑制することができる。
【００１７】
請求項５の発明では、ハウジング間隙を設けることにより、振動の干渉をさらに低減することができ、請求項６の発明では、ラビリンス構造により、エアが直列式軸流ファンの外側へと漏れ出ることを抑制することができる。請求項７の発明では、緩衝材により第１モータ部および第２モータ部の振動および干渉をより低減することができる。請求項８の発明では、第１インペラと第２インペラとを逆方向に回転させることにより風量および静圧を向上することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
図１は、本発明の第１の実施の形態に係る直列式軸流ファン１を示す斜視図である。直列式軸流ファン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。直列式軸流ファン１は、図１中の上側に配置される第１軸流ファン２、および、中心軸Ｊ１に沿って第１軸流ファン２に接続されて図１中の下側に配置される第２軸流ファン３を備える。直列式軸流ファン１の中心軸Ｊ１は第１軸流ファン２の中心軸でもあり、第２軸流ファン３の中心軸でもある。第１軸流ファン２および第２軸流ファン３はビス（図示省略）等により互いに固定される。
【００１９】
図２は直列式軸流ファン１を中心軸Ｊ１を含む平面で切断した縦断面図である。直列式軸流ファン１は、いわゆる二重反転式軸流ファンであり、第１軸流ファン２の第１インペラ２１と第２軸流ファン３の第２インペラ３１とが逆方向に回転することにより、図１中の上側（すなわち、第１軸流ファン２の上側）からエアが取り込まれ、下側（すなわち、第２軸流ファン３の下側）へと送出されて中心軸Ｊ１方向のエアの流れが発生する。これにより、十分な風量が確保されるとともに静圧を向上することができる。以下の説明では、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中の上側を「吸気側」または単に「上側」と呼び、エアが排出される側である図１中の下側を「排気側」または単に「下側」と呼ぶ。「上側」および「下側」という表現は必ずしも重力方向に対する上側および下側と一致する必要はない。
【００２０】
図３は、第１軸流ファン２を吸気側から見た平面図である。図２および図３に示すように、第１軸流ファン２は、第２軸流ファン３に隣接して配置されたベース部２２１１（図２参照）を有する第１モータ部２２、第１モータ部２２により中心軸Ｊ１を中心として回転して中心軸Ｊ１方向のエアの流れを発生する第１インペラ２１、第１インペラ２１の外周を囲む第１ハウジング２３、および、第１ハウジング２３と第１モータ部２２とを接続する複数の第１支持リブ２４（本実施の形態では３本）を備える。第１軸流ファン２では、第１ハウジング２３の内側に第１インペラ２１、第１モータ部２２および複数の第１支持リブ２４が配置される。
【００２１】
なお、図２では、図示の都合上、第１インペラ２１の第１翼２１１および第１支持リブ２４の概略形状を中心軸Ｊ１の左右に示している。また、第１モータ部２２は誇張して大きく示しており、各構成要素の断面に対する平行斜線の図示を省略している。第２軸流ファン３および他の実施の形態の同様の図に関しても同様の手法にて図示している。
【００２２】
図２に示すように、第１インペラ２１は、第１モータ部２２の外側を覆う略有蓋円筒状のハブ２１２、および、中心軸Ｊ１を中心としてハブ２１２の外側面から放射状に等ピッチにて配置された複数の第１翼２１１（本実施の形態では７枚）を有し、モータ部２２の回転により図３中における時計回りに回転する。ハブ２１２は樹脂製であり、同じく樹脂製の第１翼２１１と共に射出成形により形成される。
【００２３】
第１モータ部２２は、回転組立体である第１ロータ部２２２および固定組立体である第１ステータ部２２１を備え、中心軸Ｊ１に沿って第１ロータ部２２２が第１ステータ部２２１に対して上側に位置する。
【００２４】
第１ロータ部２２２は、中心軸Ｊ１を中心とする略有蓋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）に固定される略円筒状の界磁用磁石２２２２、および、ヨーク２２２１の上部中央から下方に突出するシャフト２２２３を備える。第１ロータ部２２２は、ヨーク２２２１がハブ２１２に覆われることにより第１インペラ２１と一体の部品とされる。
【００２５】
第１ステータ部２２１は、第１ロータ部２２２を回転可能に支持する軸受機構である玉軸受２２１３、２２１４、略円筒状の軸受保持部２２１２、界磁用磁石２２２２との間でトルクを発生する電機子２２１５、電機子２２１５に電気的に接続されて電機子２２１５を制御する略円環状の回路基板２２１６、および、第１ステータ部２２１の各部を保持する第１ベース部２２１１を備える。玉軸受２２１３、２２１４は軸受保持部２２１２内において中心軸Ｊ１方向の上部および下部に設けられ、玉軸受２２１３、２２１４にシャフト２２２３が挿入されて回転可能に支持される。
【００２６】
電機子２２１５は、軸受保持部２２１２の外側面に取り付けられ、界磁用磁石２２２２と対向する。回路基板２２１６は、電機子２２１５の下側に取り付けられ、複数のリード線を束ねたリード線群を介して直列式軸流ファン１の外部に設けられた外部電源に接続される。なお、リード線群および外部電源の図示は省略している。
【００２７】
第１ベース部２２１１は、第１ステータ部２２１の下部に位置し、複数の第１支持リブ２４（図３参照）により第１ハウジング２３と放射状に接続される。これにより、第１ベース部２２１１が第１ステータ部２２１の他の各部を第１ハウジング２３に対して相対的に固定する役割を果たす。また、第１ベース部２２１１、複数の第１支持リブ２４および第１ハウジング２３は、樹脂の射出成形により一体的に形成されている。
【００２８】
図４は、第２軸流ファン３を排気側から見た図（すなわち、図２の上下関係における底面図）であり、図３の上側が図４の下側に対応する。図２および図４に示すように、第２軸流ファン３は、第２モータ部３２、第２モータ部３２により中心軸Ｊ１を中心として回転して第１インペラ２１によるエアの流れと同方向のエアの流れを発生する第２インペラ３１、第２インペラ３１の外周を囲む第２ハウジング３３、および、第２ハウジング３３に第２モータ部３２を接続する複数の第２支持リブ３４（本実施の形態では３本）を備える。
【００２９】
第２ハウジング３３は第２インペラ３１および第２モータ部３２の外周を囲み、第２ハウジング３３の図２中の上側の端面は第１ハウジング２３の下側の端面と全周に亘って当接する。すなわち、第２ハウジング３３と第１ハウジング２３との間は密閉される。
【００３０】
第２モータ部３２は、第１モータ部２２の上下を反転した点を除いて第１モータ部２２とほぼ同様の構造を有し、図２に示すように、第２モータ部３２では第２ロータ部３２２に対して第２ステータ部３２１が上側に位置する。第２ステータ部３２１は、第１ベース部２２１１との間に間隙４１を設けつつ第１ベース部２２１１に対向する第２ベース部３２１１を有し、間隙４１（以下、「モータ間隙４１」という。）は、中心軸Ｊ１方向の高さ（すなわち、間隙の幅）は、設計上、好ましくは、０．３ｍｍ以上２．０ｍｍ以下とされる。
【００３１】
モータ間隙４１が設計上０．３ｍｍ以上とされることにより、ファン用の一般的な樹脂材料（ＰＢＴ、ＡＢＳ等）が使用される場合に、第１ベース部２２１１および第２ベース部３２１１の熱による変形および成型精度のばらつきの影響を受けることなく第１ベース部２２１１と第２ベース部３２１１とを確実に離間させることができる。また、大型の軸流ファン（例えば、１２０ｍｍ角のファン）の場合には、製造誤差も考慮してモータ間隙４１の設計値は２．０ｍｍ程度とされることが好ましく、また、モータ間隙４１が２．０ｍｍ以下されることにより、直列式軸流ファン１の高さが不必要に大きくなってしまうことが回避される。
【００３２】
第２モータ部３２の第２ステータ部３２１は、第１モータ部２２と同様に、略円筒状の軸受保持部３２１２を有し、軸受保持部３２１２内の上下に玉軸受３２１３、３２１４が保持される。また、軸受保持部３２１２の外周には電機子３２１５が取り付けられ、電機子３２１５の上側に回路基板３２１６が取り付けられる。回路基板３２１６はリード線群を介して外部電源（図示省略）に接続される。
【００３３】
第２ロータ部３２２も第１モータ部２２の第１ロータ部２２２と同様の構造となっており、中心軸Ｊ１を中心とするカップ状のヨーク３２２１、ヨーク３２２１の側壁部の内側に固定される略円筒状の界磁用磁石３２２２、および、ヨーク３２２１の中央から上方に突出するシャフト３２２３を備え、界磁用磁石３２２２は電機子３２１５との間で所定の回転力（トルク）を発生する。
【００３４】
第２インペラ３１は、ヨーク３２２１の外側を覆う第２ハブ３１２、および、中心軸Ｊ１を中心として第２ハブ３１２の外側面から放射状に等ピッチにて配置された複数の第２翼３１１（図４参照）を有し、第２ハブ３１２および第２翼３１１は一体に樹脂にて成形される。ただし、第１インペラ２１とは異なり、第２翼３３１の数は５とされる。第２インペラ３１は、第２モータ部３２により図４中の時計回りに回転することにより、すなわち、中心軸Ｊ１を中心として第１インペラ２１とは逆方向に回転することにより、第１軸流ファン２により上方から送り込まれるエアを下方へと排出する。
【００３５】
図２および図４に示すように、第２支持リブ３４は、第２モータ部３２の第２ベース部３２１１と第２ハウジング３３とを放射状に接続し、これにより、第２ステータ部３２１が、第２ハウジング３３に対して相対的に固定される。また、図３および図４に示すように、複数の第２支持リブ３４と複数の第１支持リブ２４の本数は等しく、複数の第２支持リブ２４は複数の第１支持リブ３４とそれぞれ中心軸Ｊ１方向に関して離間しつつ対向する。すなわち、複数の第１支持リブ２４と複数の第２支持リブ３４とは非接触とされるが、吸気側から中心軸Ｊ１に沿って直列式軸流ファン１を見た場合、第１支持リブ２４と第２支持リブ３４とは重なる。なお、第１軸流ファン２の場合と同様に、第２ベース部３２１１、複数の第２支持リブ３４および第２ハウジング３３は、樹脂の射出成形により一体的に形成されている。
【００３６】
以上、第１の実施の形態に係る直列式軸流ファン１について説明したが、直列式軸流ファン１では、第１モータ部２２と第２モータ部３２との間にモータ間隙４１を設けることにより、第１モータ部２２と第２モータ部３２との間に発生する振動の干渉を低減することができる。すなわち、モータ部２２，３２の振動が互いに干渉して発生する耳障りなうなり（「モジュレーション」とも呼ばれる。）の大きさを小さくすることができる。さらに、直列式軸流ファン１では第１支持リブ２４と第２支持リブ３４との間にも間隙が設けられるため、第１モータ部２２および第２モータ部３２の振動に起因する第１軸流ファン２と第２軸流ファン３との間の振動の干渉をさらに低減することが実現される。
【００３７】
特に、風量特性を向上するために回転速度を高めた場合、インペラの回転軸に対するアンバランス（回転軸に対する中心位置の偏心）の影響によりファン自体の振動が大きくなり、２つの軸流ファンの振動の干渉は無視できないものとなる。図２に示す直列式軸流ファン１の構造は、このような問題が生じるファンに適用されることが好ましい。
【００３８】
図５．Ａは、直列式軸流ファン１における振動特性の例を示す図であり、図５．Ｂは２つのモータ部を当接させた場合の直列式軸流ファン（以下、「比較例」という。）の振動特性を示す図である。図５．Ａおよび図５．Ｂでは２つの軸流ファンの振動特性を重ねて描いている。図５．Ａおよび図５．Ｂ中の符号６１，６２を付す部位から明らかなように、２つのモータ部を離間させることにより、振動干渉に起因する低周波から２００Ｈｚまでのうなり音が低減されることが判る。
【００３９】
また、直列式軸流ファン１では、第１支持リブ２４と第２支持リブ３４とが対向するため、リブによるエアの流れの妨げを最小限に抑えることができ、風量の低下を防止することができる。
【００４０】
次に、第１の実施の形態に係る直列式軸流ファン１の他の例について説明する。他の例に係る直列式軸流ファン１では、第２軸流ファン３が図６に示すものとされ、他の構造は図２および図３と同様である。図６は第２軸流ファン３を排気側から見た底面図であり、図６における下側は図３の上側に対応する。また、図６ではに二点鎖線にて図３の３本の第１支持リブ２４の位置を重ねて示している。
【００４１】
図６に示す第２軸流ファン３は、図４に示すものと比べて、第２支持リブ３４の配置が異なるという点を除いて同様であり、図６に示すように複数の第１支持リブ２４のそれぞれは、中心軸Ｊ１を中心とする周方向に関して複数の第２支持リブ３４の間に位置する。すなわち、吸気側から直列式軸流ファン１を見た場合、複数の第１支持リブ２４は複数の第２支持リブ３４とは重ならない。
【００４２】
図６に示す第２軸流ファン３が採用される場合、平面視した際の支持リブの面積が大きいため、図４に示すものを採用する場合に比べて直列式軸流ファン１の風量は若干低下するが、第１支持リブ２４と第２支持リブ３４との間の間隔を適宜調整することにより、第１軸流ファン２から第２軸流ファン３へ流れるエアにより発生する騒音の周波数特性を変えることが可能となるため、直列式軸流ファン１から発生するの望ましくない周波数成分を低減することができる。
【００４３】
図７は、本発明の第２の実施の形態に係る直列式軸流ファン１ａの縦断面図である。直列式軸流ファン１ａは、第１の実施の形態と同様に互いに反対方向を向く第１軸流ファン２と第２軸流ファン３とを中心軸Ｊ１に沿って直列に接続したものであり、第１モータ部２２の第１ベース部２２１１と第２モータ部３２の第２ベース部３２１１との間に間隙４１が設けられる。ここで、第１軸流ファン２の複数の第１支持リブ２４ａと第２軸流ファン３の複数の第２支持リブ３４ａの本数は等しされ、かつ、図７に示すように複数の第１支持リブ２４ａと複数の第２支持リブ３４ａとはそれぞれ対向するとともに当接する。すなわち、図７の直列式軸流ファン１ａは支持リブ同士が当接するという点で図２の構造と相違している。
【００４４】
直列式軸流ファン１ａでは、第１モータ部２２と第２モータ部３２との間にモータ間隙４１が設けられることにより、第１の実施の形態と同様に、２つのモータ部２２，３２による振動の干渉を低減することができる。また、複数の第１支持リブ２４ａと複数の第２支持リブ３４ａとが当接することにより、個々の支持リブの剛性が低い場合であっても第１モータ部２２および第２モータ部３２の振動を抑制することができ、第１支持リブ２４ａおよび第２支持リブ３４ａによるエアの流れの乱れも抑制される。なお、モータ間隙４１は、第１の実施の形態と同様に、０．３ｍｍ以上２．０ｍｍ以下とされることが好ましい。
【００４５】
図８は、第３の実施の形態に係る直列式軸流ファン１ｂの斜視図である。直列式軸流ファン１ｂは、第１軸流ファン２の第１ハウジング２３と第２軸流ファン３の第２ハウジング３３との間にスリット状の間隙（以下、「ハウジング間隙」という。）４２が設けられるという点で第１の実施の形態と相違する。他の構造は第１の実施の形態に係る直列式軸流ファン１と同様である。
【００４６】
ハウジング間隙４２は、直列式軸流ファン１ｂの略直方体状の外形の４つの側面のそれぞれの中央に設けられる。ハウジング間隙４２は中心軸に垂直な方向にハウジング（すなわち、第１ハウジング２３および第２ハウジング３３により構成されるハウジング）の内部と外部とを連通し、これにより、第２ハウジング３３の上端面は第１ハウジング２３の下端面と部分的に当接することとなる。
【００４７】
なお、直列式軸流ファン１ｂの内部構造は第２の実施の形態や後述の第４の実施の形態に係る直列式軸流ファンと同様とされてもよい。内部構造が第２の実施の形態に係る直列式軸流ファン１ａと同様であり、かつ、１組の第１支持リブ２４ａおよび第２支持リブ３４ａがハウジング間隙４２に向かって伸びる場合は、第１支持リブ２４ａおよび第２支持リブ３４ａはハウジング間隙４２の近傍にて上下に離間してそれぞれ第１ハウジング２３および第２ハウジング３３に接続される。また、全ての支持リブを意図的にハウジング間隙４２が存在する位置にてハウジングに接続することにより、ハウジング間隙４２からのエアの漏れを最小限に留める対策が施されてもよい。さらに、支持リブをハウジング間隙４２が存在する位置にてハウジングに接続することにより、ハウジング間隙４２の周囲にて振動が吸収されて支持リブからハウジングへの振動伝達も抑制される。
【００４８】
ハウジング間隙４２を設けることにより、第１モータ部２２および第２モータ部３２の振動が第１ハウジング２３および第２ハウジング３３に伝わって干渉することを低減することができる。その結果、第１軸流ファン２と第２軸流ファン３との間の振動の干渉をさらに低減することが実現される。振動伝達の低減という観点からは、ハウジング間隙４２は、第１ハウジング２３と第２ハウジング３３との間の領域のうち、半分以上の領域に設けられることが望ましい。また、ハウジング間隙４２の中心軸Ｊ１方向の幅は０．１ｍｍ以上（設計上０．１ｍｍであれば厳密に０．１ｍｍとされる必要はない。）０．５ｍｍ以下とされることが好ましく、これにより、直列式軸流ファン１を流れるエアがハウジング間隙４２から漏れ出すことを回避しつつ、振動の干渉を低減することができる。
【００４９】
図９は、ハウジング間隙の他の例を示す図であり、第１ハウジング２３および第２ハウジング３３の境界近傍を拡大して示す縦断面図である。なお、図９では、第１支持リブ２４および第２支持リブ３４の一部も図示している。
【００５０】
図９に示すハウジング間隙４２ａは、第１ハウジング２３および第２ハウジング３３の外部（すなわち、直列式軸流ファン１のハウジングの外部）から内部に至る間に上下に伸びる部分を有するいわゆるラビリンス構造４３を有する。より具体的には、ハウジングの外部から水平に（すなわち、中心軸に垂直に）内部側に僅かに入り込んでから下方に伸び、そして、再度水平に内部側に広がってハウジングの内部空間へと至る。ラビリンス構造４３においても、水平方向および上下方向に広がる間隙の幅は、好ましくは０．１ｍｍ以上０．５ｍｍとされる。また、このようなラビリンス構造４３は第１ハウジング２３と第２ハウジング３３との間の境界の可能な限り広い範囲に設けられる。
【００５１】
ラビリンス構造４３を有するハウジング間隙４２ａが設けられることにより、第１軸流ファン２と第２軸流ファン３との間の振動の干渉を低減するとともに、エアが直列式軸流ファンの外側へ漏れ出すことを抑制することができる。なお、ラビリンス構造４３はさらに複雑な構造とされてもよい。
【００５２】
図１０は、第４の実施の形態に係る直列式軸流ファンの一部の縦断面図である。第４の実施の形態に係る直列式軸流ファンは第１の実施の形態とほぼ同様であり、図１０では第１軸流ファン２と第２軸流ファン３との間の部分のみを示している。また、図１０では、第１モータ部２２および第２モータ部３２の内部構造の図示を省略している。
【００５３】
第４の実施の形態に係る直列式軸流ファンは、第１の実施の形態に係る直列式軸流ファン１のモータ間隙４１に防振材、クッション材等と呼ばれる振動を吸収する、あるいは、弾性が高い緩衝材５を設けたものとなっている。これにより、第１モータ部２２および第２モータ部３２の振動を低減し、その干渉をより低減することができる。緩衝材５の配置は第２または第３の実施の形態に係る直列式軸流ファン１ａ，１ｂに対して行われてもよい。
【００５４】
なお、軸流ファンの２つのベース部に機種名、定格仕様、ロット番号等が印字された銘板（ネームプレート）を貼り付け、２つの銘板を当接させて直列式軸流ファンを組み立てた場合、２つの軸流ファンから発生する振動の共振を低減することは可能であるが、このような直列式軸流ファンでは共振に伴ううなりを十分には低減することはできない。これは、銘板には一般的に、上質紙や合成樹脂にて形成される合成紙、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）等の材料が使用され、裏面には粘着層が形成されているにすぎず、銘板は緩衝材としての役割を十分には発揮できないからである。
【００５５】
これに対し、複数の材料を積層して銘板を製造し、かつ、いずれかの材料層にゴム等の弾性体やクッション材等の振動吸収体を採用することにより、緩衝材としての役割を果たす銘板を製造することができる。第４の実施の形態に係る直列式軸流ファンでは、このような銘板が緩衝材５として利用されてもよい。
【００５６】
以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明は上記実施の形態に限定されず様々な変更が可能である。
【００５７】
上記実施の形態では、第１モータ部２２および第２モータ部３２はモータ間隙４１を介して完全に離れているが、実質的に第１モータ部２２と第２モータ部３２との間にモータ間隙４１が設けられるのであれば、第１モータ部２２と第２モータ部３２とは完全に非接触とはされなくてもよい。
【００５８】
例えば、図１１に示すように、第１の実施の形態に係る直列式軸流ファン１の第１モータ部２２の第１ベース部２２１１の第２モータ部３２側の面に複数の点状の突起２５が設けられ、第２モータ部３２の第２ベース部３２１１の第１モータ部２２側の面にも複数の点状の突起３５が設けられ、突起２５と突起３５とが点接触する状態でモータ間隙４１が設けられてもよい。このような構造により第１モータ部２２と第２モータ部３２との接触面積を極めて小さくして振動伝達率を低減することにより、両モータ部２２，３２の振動が干渉することを抑制することができる。
【００５９】
なお、この場合、突起２５，３５は図１０の緩衝材５と同等の機能を有するものと捉えられてもよい。また、突起２５，３５はベース部表面に沿って線状に伸びる突起であってもよい。さらに、突起を利用する微小な接触あるいは緩衝材は、第１支持リブ２４と第２支持リブ３４との間の間隙に設けられてもよい。
【００６０】
上記実施の形態では、ハウジング間隙４２は０．１ｍｍ以上に設定されるが、誤差が小さい高度な成形技術が採用される場合は０．１ｍｍ以下に設定されてもよい。同様に、モータ間隙４１も高度な成形技術の採用により０．３ｍｍ以下に設定されてもよい。
【００６１】
第１支持リブ２４，２４ａおよび第２支持リブ３４，３４ａは直線状のものには限定されず、湾曲していてもよく、中心軸Ｊ１に平行または傾斜している板状であってもよい。さらに、第１支持リブの数と第２支持リブの数とは異なっていてもよい。
【００６２】
また、第３の実施の形態におけるハウジング間隙４２内に通気性を有さない緩衝材が設けられてもよい。これにより、振動の干渉を抑制しつつ静圧−風量特性の低下を防止することができる。第１ハウジング２３および第２ハウジング３３の外形は直方体には限定されず、例えば、円柱状であってもよい。ハウジング間隙４２を形成する切り欠きも第１ハウジング２３および第２ハウジング３３の一方のみに設けられてもよい。
【００６３】
直列式軸流ファンでは、第１軸流ファン２の第１インペラ２１および第２軸流ファン３の第２インペラ３１が同じ方向に回転してもよい。さらに、直列式軸流ファンでは第１軸流ファン２および第２軸流ファン３に加えて、１つ以上の他の軸流ファンが中心軸Ｊ１に沿って配置されてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００６４】
【図１】第１の実施の形態に係る直列式軸流ファンを示す斜視図である。
【図２】直列式軸流ファンの縦断面図である。
【図３】第１軸流ファンの平面図である。
【図４】第２軸流ファンの底面図である。
【図５．Ａ】直列式軸流ファンの振動特性の例を示す図である。
【図５．Ｂ】比較例の振動特性を示す図である。
【図６】第１の実施の形態の他の例に係る直列式軸流ファンの第２軸流ファンの底面図である。
【図７】第２の実施の形態に係る直列式軸流ファンの縦断面図である。
【図８】第３の実施の形態に係る直列式軸流ファンを示す斜視図である。
【図９】ハウジング間隙の他の例を示す断面図である。
【図１０】第４の実施の形態に係る直列式軸流ファンの一部の縦断面図である。
【図１１】他の例に係る直列式軸流ファンの一部の縦断面図である。
【符号の説明】
【００６５】
１，１ａ，１ｂ 直列式軸流ファン
２ 第１軸流ファン
３ 第２軸流ファン
５ 緩衝材
２１ 第１インペラ
２２ 第１モータ部
２３ 第１ハウジング
２４，２４ａ 第１支持リブ
３１ 第２インペラ
３２ 第２モータ部
３３ 第２ハウジング
３４，３４ａ 第２支持リブ
４１ モータ間隙
４２ ハウジング間隙
４３ ラビリンス構造
２１１ 第１翼
３１１ 第２翼
２２１１ 第１ベース部
３２１１ 第２ベース部
Ｊ１ 中心軸
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の軸流ファンを直列に接続した直列式軸流ファンに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、様々な電子機器の筐体内部に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、電子部品の高性能化に伴う発熱量の増加や、筐体の小型化等に起因する配置密度の上昇に伴って冷却ファンの静圧−風量特性の向上が要求されている。十分な静圧および風量を確保する冷却ファンとして、近年では複数のファンを直列に接続した直列式軸流ファンが利用されており、例えば、特許文献１では、２つのファンのインペラが互いに反対方向に回転する二重反転式軸流送風機が開示されている。この送風機では、第１の単体軸流送風機の第１のモータおよびリブと第２の単体軸流送風機の第２のモータおよびリブとが接触して配置される。
【０００３】
また、特許文献２では、第１のファンユニットと第２のファンユニットの間においてケーシングに吸気口が設けられる冷却モジュールが開示されており、特許文献３の図７では、１つの部材である本体内に互いに反対方向を向く第１および第２のモータが設けられた二重反転式換気装置が開示されている。
【特許文献１】特開２００４−２７８３７１号公報
【特許文献２】米国特許第６，８２７，５４９号明細書
【特許文献３】特開平３−１５６１９３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、二重反転式に代表される直列式軸流ファンでは大きな静圧および風量を確保することができるが、一方の軸流ファンの回転による作動音が他方の軸流ファンの作動音と干渉し、大きな、あるいは、耳障りな騒音を引き起こす場合がある。特に、特許文献１のようにモータ同士が接触したり、特許文献３のようにハウジングである本体が１つの部材である場合は、振動の大きな干渉が発生する可能性が高くなる。また、特許文献２に示す冷却モジュールでは、ケーシング間を伝達する振動を低減することができるが、吸気口からのエアの漏れにより、静圧−風量特性が低下してしまう。
【０００５】
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静圧−風量特性を低下させることなく、２つの軸流ファンの間における振動の干渉を低減することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
請求項１に記載の発明は、直列式軸流ファンであって、第１軸流ファンと、前記第１軸流ファンの中心軸に沿って前記第１軸流ファンに接続された第２軸流ファンとを備え、前記第１軸流ファンが、前記第２軸流ファンに隣接して配置された第１ベース部を有する第１モータ部と、前記中心軸を中心として放射状に配置された複数の第１翼を有し、前記第１モータ部により前記中心軸を中心として回転して前記中心軸方向のエアの流れを発生する第１インペラと、前記第１インペラの外周を囲む第１ハウジングと、前記第１モータ部の前記第１ベース部と前記第１ハウジングとを放射状に接続する複数の第１支持リブとを備え、前記第２軸流ファンが、前記第１ベース部との間にモータ間隙を設けつつ前記第１ベース部に対向する第２ベース部を有する第２モータ部と、前記中心軸を中心として放射状に配置された複数の第２翼を有し、前記第２モータ部により前記中心軸を中心として回転して前記第１インペラによるエアの流れと同方向のエアの流れを発生する第２インペラと、前記第２インペラの外周を囲むとともに前記第１ハウジングの端面の全周に亘って当接する、または、部分的に０．５ｍｍ以下のハウジング間隙を設けつつ当接する第２ハウジングと、前記第２モータ部の前記第２ベース部と前記第２ハウジングとを放射状に接続する複数の第２支持リブとを備える。
【０００７】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の直列式軸流ファンであって、前記複数の第１支持リブと前記複数の第２支持リブの本数が等しく、前記複数の第１支持リブと前記複数の第２支持リブとがそれぞれ前記中心軸方向に関して離間しつつ対向する。
【０００８】
請求項３に記載の発明は、請求項１に記載の直列式軸流ファンであって、前記複数の第１支持リブと前記複数の第２支持リブの本数が等しく、前記複数の第１支持リブと前記複数の第２支持リブとがそれぞれ当接する。
【０００９】
請求項４に記載の発明は、請求項１に記載の直列式軸流ファンであって、前記複数の第１支持リブのそれぞれが、前記中心軸を中心とする周方向に関して前記複数の第２支持リブの間に位置する。
【００１０】
請求項５に記載の発明は、請求項１ないし４のいずれかに記載の直列式軸流ファンであって、前記第１ハウジングと前記第２ハウジングとの間の領域のうち、半分以上の領域において前記第１ハウジングおよび前記第２ハウジングの内部と外部とを連通する０．１ｍｍ以上０．５ｍｍ以下の前記ハウジング間隙が設けられる。
【００１１】
請求項６に記載の発明は、請求項５に記載の直列式軸流ファンであって、前記ハウジング間隙がラビリンス構造を有する。
【００１２】
請求項７に記載の発明は、請求項１ないし６のいずれかに記載の直列式軸流ファンであって、前記第１ベース部と前記第２ベース部との間の前記モータ間隙に緩衝材が設けられる。
【００１３】
請求項８に記載の発明は、請求項１ないし７のいずれかに記載の直列式軸流ファンであって、前記第１インペラの回転方向と前記第２インペラの回転方向とが逆である。
【００１４】
請求項９に記載の発明は、請求項１ないし８のいずれかに記載の直列式軸流ファンであって、前記第１ベース部、前記複数の第１支持リブおよび前記第１ハウジングが樹脂の射出成形により一体的に形成されており、前記第２ベース部、前記複数の第２支持リブおよび前記第２ハウジングが樹脂の射出成形により一体的に形成されている。
【００１５】
請求項１０に記載の発明は、請求項１ないし９のいずれかに記載の直列式軸流ファンであって、前記モータ間隙が、０．３ｍｍ以上２．０ｍｍ以下である。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、第１モータ部と第２モータ部との間にモータ間隙を設けることにより、第１モータ部と第２モータ部との間に発生する振動の干渉を低減することができ、請求項２の発明では第１支持リブと第２支持リブとを離間させることにより振動の干渉をさらに低減することができる。請求項３の発明では、第１支持リブと第２支持リブとを接触させることにより、エアの流れの乱れを抑制することができる。
【００１７】
請求項５の発明では、ハウジング間隙を設けることにより、振動の干渉をさらに低減することができ、請求項６の発明では、ラビリンス構造により、エアが直列式軸流ファンの外側へと漏れ出ることを抑制することができる。請求項７の発明では、緩衝材により第１モータ部および第２モータ部の振動および干渉をより低減することができる。請求項８の発明では、第１インペラと第２インペラとを逆方向に回転させることにより風量および静圧を向上することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
図１は、本発明の第１の実施の形態に係る直列式軸流ファン１を示す斜視図である。直列式軸流ファン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。直列式軸流ファン１は、図１中の上側に配置される第１軸流ファン２、および、中心軸Ｊ１に沿って第１軸流ファン２に接続されて図１中の下側に配置される第２軸流ファン３を備える。直列式軸流ファン１の中心軸Ｊ１は第１軸流ファン２の中心軸でもあり、第２軸流ファン３の中心軸でもある。第１軸流ファン２および第２軸流ファン３はビス（図示省略）等により互いに固定される。
【００１９】
図２は直列式軸流ファン１を中心軸Ｊ１を含む平面で切断した縦断面図である。直列式軸流ファン１は、いわゆる二重反転式軸流ファンであり、第１軸流ファン２の第１インペラ２１と第２軸流ファン３の第２インペラ３１とが逆方向に回転することにより、図１中の上側（すなわち、第１軸流ファン２の上側）からエアが取り込まれ、下側（すなわち、第２軸流ファン３の下側）へと送出されて中心軸Ｊ１方向のエアの流れが発生する。これにより、十分な風量が確保されるとともに静圧を向上することができる。以下の説明では、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中の上側を「吸気側」または単に「上側」と呼び、エアが排出される側である図１中の下側を「排気側」または単に「下側」と呼ぶ。「上側」および「下側」という表現は必ずしも重力方向に対する上側および下側と一致する必要はない。
【００２０】
図３は、第１軸流ファン２を吸気側から見た平面図である。図２および図３に示すように、第１軸流ファン２は、第２軸流ファン３に隣接して配置されたベース部２２１１（図２参照）を有する第１モータ部２２、第１モータ部２２により中心軸Ｊ１を中心として回転して中心軸Ｊ１方向のエアの流れを発生する第１インペラ２１、第１インペラ２１の外周を囲む第１ハウジング２３、および、第１ハウジング２３と第１モータ部２２とを接続する複数の第１支持リブ２４（本実施の形態では３本）を備える。第１軸流ファン２では、第１ハウジング２３の内側に第１インペラ２１、第１モータ部２２および複数の第１支持リブ２４が配置される。
【００２１】
なお、図２では、図示の都合上、第１インペラ２１の第１翼２１１および第１支持リブ２４の概略形状を中心軸Ｊ１の左右に示している。また、第１モータ部２２は誇張して大きく示しており、各構成要素の断面に対する平行斜線の図示を省略している。第２軸流ファン３および他の実施の形態の同様の図に関しても同様の手法にて図示している。
【００２２】
図２に示すように、第１インペラ２１は、第１モータ部２２の外側を覆う略有蓋円筒状のハブ２１２、および、中心軸Ｊ１を中心としてハブ２１２の外側面から放射状に等ピッチにて配置された複数の第１翼２１１（本実施の形態では７枚）を有し、モータ部２２の回転により図３中における時計回りに回転する。ハブ２１２は樹脂製であり、同じく樹脂製の第１翼２１１と共に射出成形により形成される。
【００２３】
第１モータ部２２は、回転組立体である第１ロータ部２２２および固定組立体である第１ステータ部２２１を備え、中心軸Ｊ１に沿って第１ロータ部２２２が第１ステータ部２２１に対して上側に位置する。
【００２４】
第１ロータ部２２２は、中心軸Ｊ１を中心とする略有蓋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）に固定される略円筒状の界磁用磁石２２２２、および、ヨーク２２２１の上部中央から下方に突出するシャフト２２２３を備える。第１ロータ部２２２は、ヨーク２２２１がハブ２１２に覆われることにより第１インペラ２１と一体の部品とされる。
【００２５】
第１ステータ部２２１は、第１ロータ部２２２を回転可能に支持する軸受機構である玉軸受２２１３、２２１４、略円筒状の軸受保持部２２１２、界磁用磁石２２２２との間でトルクを発生する電機子２２１５、電機子２２１５に電気的に接続されて電機子２２１５を制御する略円環状の回路基板２２１６、および、第１ステータ部２２１の各部を保持する第１ベース部２２１１を備える。玉軸受２２１３、２２１４は軸受保持部２２１２内において中心軸Ｊ１方向の上部および下部に設けられ、玉軸受２２１３、２２１４にシャフト２２２３が挿入されて回転可能に支持される。
【００２６】
電機子２２１５は、軸受保持部２２１２の外側面に取り付けられ、界磁用磁石２２２２と対向する。回路基板２２１６は、電機子２２１５の下側に取り付けられ、複数のリード線を束ねたリード線群を介して直列式軸流ファン１の外部に設けられた外部電源に接続される。なお、リード線群および外部電源の図示は省略している。
【００２７】
第１ベース部２２１１は、第１ステータ部２２１の下部に位置し、複数の第１支持リブ２４（図３参照）により第１ハウジング２３と放射状に接続される。これにより、第１ベース部２２１１が第１ステータ部２２１の他の各部を第１ハウジング２３に対して相対的に固定する役割を果たす。また、第１ベース部２２１１、複数の第１支持リブ２４および第１ハウジング２３は、樹脂の射出成形により一体的に形成されている。
【００２８】
図４は、第２軸流ファン３を排気側から見た図（すなわち、図２の上下関係における底面図）であり、図３の上側が図４の下側に対応する。図２および図４に示すように、第２軸流ファン３は、第２モータ部３２、第２モータ部３２により中心軸Ｊ１を中心として回転して第１インペラ２１によるエアの流れと同方向のエアの流れを発生する第２インペラ３１、第２インペラ３１の外周を囲む第２ハウジング３３、および、第２ハウジング３３に第２モータ部３２を接続する複数の第２支持リブ３４（本実施の形態では３本）を備える。
【００２９】
第２ハウジング３３は第２インペラ３１および第２モータ部３２の外周を囲み、第２ハウジング３３の図２中の上側の端面は第１ハウジング２３の下側の端面と全周に亘って当接する。すなわち、第２ハウジング３３と第１ハウジング２３との間は密閉される。
【００３０】
第２モータ部３２は、第１モータ部２２の上下を反転した点を除いて第１モータ部２２とほぼ同様の構造を有し、図２に示すように、第２モータ部３２では第２ロータ部３２２に対して第２ステータ部３２１が上側に位置する。第２ステータ部３２１は、第１ベース部２２１１との間に間隙４１を設けつつ第１ベース部２２１１に対向する第２ベース部３２１１を有し、間隙４１（以下、「モータ間隙４１」という。）は、中心軸Ｊ１方向の高さ（すなわち、間隙の幅）は、設計上、好ましくは、０．３ｍｍ以上２．０ｍｍ以下とされる。
【００３１】
モータ間隙４１が設計上０．３ｍｍ以上とされることにより、ファン用の一般的な樹脂材料（ＰＢＴ、ＡＢＳ等）が使用される場合に、第１ベース部２２１１および第２ベース部３２１１の熱による変形および成型精度のばらつきの影響を受けることなく第１ベース部２２１１と第２ベース部３２１１とを確実に離間させることができる。また、大型の軸流ファン（例えば、１２０ｍｍ角のファン）の場合には、製造誤差も考慮してモータ間隙４１の設計値は２．０ｍｍ程度とされることが好ましく、また、モータ間隙４１が２．０ｍｍ以下されることにより、直列式軸流ファン１の高さが不必要に大きくなってしまうことが回避される。
【００３２】
第２モータ部３２の第２ステータ部３２１は、第１モータ部２２と同様に、略円筒状の軸受保持部３２１２を有し、軸受保持部３２１２内の上下に玉軸受３２１３、３２１４が保持される。また、軸受保持部３２１２の外周には電機子３２１５が取り付けられ、電機子３２１５の上側に回路基板３２１６が取り付けられる。回路基板３２１６はリード線群を介して外部電源（図示省略）に接続される。
【００３３】
第２ロータ部３２２も第１モータ部２２の第１ロータ部２２２と同様の構造となっており、中心軸Ｊ１を中心とするカップ状のヨーク３２２１、ヨーク３２２１の側壁部の内側に固定される略円筒状の界磁用磁石３２２２、および、ヨーク３２２１の中央から上方に突出するシャフト３２２３を備え、界磁用磁石３２２２は電機子３２１５との間で所定の回転力（トルク）を発生する。
【００３４】
第２インペラ３１は、ヨーク３２２１の外側を覆う第２ハブ３１２、および、中心軸Ｊ１を中心として第２ハブ３１２の外側面から放射状に等ピッチにて配置された複数の第２翼３１１（図４参照）を有し、第２ハブ３１２および第２翼３１１は一体に樹脂にて成形される。ただし、第１インペラ２１とは異なり、第２翼３３１の数は５とされる。第２インペラ３１は、第２モータ部３２により図４中の時計回りに回転することにより、すなわち、中心軸Ｊ１を中心として第１インペラ２１とは逆方向に回転することにより、第１軸流ファン２により上方から送り込まれるエアを下方へと排出する。
【００３５】
図２および図４に示すように、第２支持リブ３４は、第２モータ部３２の第２ベース部３２１１と第２ハウジング３３とを放射状に接続し、これにより、第２ステータ部３２１が、第２ハウジング３３に対して相対的に固定される。また、図３および図４に示すように、複数の第２支持リブ３４と複数の第１支持リブ２４の本数は等しく、複数の第２支持リブ２４は複数の第１支持リブ３４とそれぞれ中心軸Ｊ１方向に関して離間しつつ対向する。すなわち、複数の第１支持リブ２４と複数の第２支持リブ３４とは非接触とされるが、吸気側から中心軸Ｊ１に沿って直列式軸流ファン１を見た場合、第１支持リブ２４と第２支持リブ３４とは重なる。なお、第１軸流ファン２の場合と同様に、第２ベース部３２１１、複数の第２支持リブ３４および第２ハウジング３３は、樹脂の射出成形により一体的に形成されている。
【００３６】
以上、第１の実施の形態に係る直列式軸流ファン１について説明したが、直列式軸流ファン１では、第１モータ部２２と第２モータ部３２との間にモータ間隙４１を設けることにより、第１モータ部２２と第２モータ部３２との間に発生する振動の干渉を低減することができる。すなわち、モータ部２２，３２の振動が互いに干渉して発生する耳障りなうなり（「モジュレーション」とも呼ばれる。）の大きさを小さくすることができる。さらに、直列式軸流ファン１では第１支持リブ２４と第２支持リブ３４との間にも間隙が設けられるため、第１モータ部２２および第２モータ部３２の振動に起因する第１軸流ファン２と第２軸流ファン３との間の振動の干渉をさらに低減することが実現される。
【００３７】
特に、風量特性を向上するために回転速度を高めた場合、インペラの回転軸に対するアンバランス（回転軸に対する中心位置の偏心）の影響によりファン自体の振動が大きくなり、２つの軸流ファンの振動の干渉は無視できないものとなる。図２に示す直列式軸流ファン１の構造は、このような問題が生じるファンに適用されることが好ましい。
【００３８】
図５．Ａは、直列式軸流ファン１における振動特性の例を示す図であり、図５．Ｂは２つのモータ部を当接させた場合の直列式軸流ファン（以下、「比較例」という。）の振動特性を示す図である。図５．Ａおよび図５．Ｂでは２つの軸流ファンの振動特性を重ねて描いている。図５．Ａおよび図５．Ｂ中の符号６１，６２を付す部位から明らかなように、２つのモータ部を離間させることにより、振動干渉に起因する低周波から２００Ｈｚまでのうなり音が低減されることが判る。
【００３９】
また、直列式軸流ファン１では、第１支持リブ２４と第２支持リブ３４とが対向するため、リブによるエアの流れの妨げを最小限に抑えることができ、風量の低下を防止することができる。
【００４０】
次に、第１の実施の形態に係る直列式軸流ファン１の他の例について説明する。他の例に係る直列式軸流ファン１では、第２軸流ファン３が図６に示すものとされ、他の構造は図２および図３と同様である。図６は第２軸流ファン３を排気側から見た底面図であり、図６における下側は図３の上側に対応する。また、図６ではに二点鎖線にて図３の３本の第１支持リブ２４の位置を重ねて示している。
【００４１】
図６に示す第２軸流ファン３は、図４に示すものと比べて、第２支持リブ３４の配置が異なるという点を除いて同様であり、図６に示すように複数の第１支持リブ２４のそれぞれは、中心軸Ｊ１を中心とする周方向に関して複数の第２支持リブ３４の間に位置する。すなわち、吸気側から直列式軸流ファン１を見た場合、複数の第１支持リブ２４は複数の第２支持リブ３４とは重ならない。
【００４２】
図６に示す第２軸流ファン３が採用される場合、平面視した際の支持リブの面積が大きいため、図４に示すものを採用する場合に比べて直列式軸流ファン１の風量は若干低下するが、第１支持リブ２４と第２支持リブ３４との間の間隔を適宜調整することにより、第１軸流ファン２から第２軸流ファン３へ流れるエアにより発生する騒音の周波数特性を変えることが可能となるため、直列式軸流ファン１から発生するの望ましくない周波数成分を低減することができる。
【００４３】
図７は、本発明の第２の実施の形態に係る直列式軸流ファン１ａの縦断面図である。直列式軸流ファン１ａは、第１の実施の形態と同様に互いに反対方向を向く第１軸流ファン２と第２軸流ファン３とを中心軸Ｊ１に沿って直列に接続したものであり、第１モータ部２２の第１ベース部２２１１と第２モータ部３２の第２ベース部３２１１との間に間隙４１が設けられる。ここで、第１軸流ファン２の複数の第１支持リブ２４ａと第２軸流ファン３の複数の第２支持リブ３４ａの本数は等しされ、かつ、図７に示すように複数の第１支持リブ２４ａと複数の第２支持リブ３４ａとはそれぞれ対向するとともに当接する。すなわち、図７の直列式軸流ファン１ａは支持リブ同士が当接するという点で図２の構造と相違している。
【００４４】
直列式軸流ファン１ａでは、第１モータ部２２と第２モータ部３２との間にモータ間隙４１が設けられることにより、第１の実施の形態と同様に、２つのモータ部２２，３２による振動の干渉を低減することができる。また、複数の第１支持リブ２４ａと複数の第２支持リブ３４ａとが当接することにより、個々の支持リブの剛性が低い場合であっても第１モータ部２２および第２モータ部３２の振動を抑制することができ、第１支持リブ２４ａおよび第２支持リブ３４ａによるエアの流れの乱れも抑制される。なお、モータ間隙４１は、第１の実施の形態と同様に、０．３ｍｍ以上２．０ｍｍ以下とされることが好ましい。
【００４５】
図８は、第３の実施の形態に係る直列式軸流ファン１ｂの斜視図である。直列式軸流ファン１ｂは、第１軸流ファン２の第１ハウジング２３と第２軸流ファン３の第２ハウジング３３との間にスリット状の間隙（以下、「ハウジング間隙」という。）４２が設けられるという点で第１の実施の形態と相違する。他の構造は第１の実施の形態に係る直列式軸流ファン１と同様である。
【００４６】
ハウジング間隙４２は、直列式軸流ファン１ｂの略直方体状の外形の４つの側面のそれぞれの中央に設けられる。ハウジング間隙４２は中心軸に垂直な方向にハウジング（すなわち、第１ハウジング２３および第２ハウジング３３により構成されるハウジング）の内部と外部とを連通し、これにより、第２ハウジング３３の上端面は第１ハウジング２３の下端面と部分的に当接することとなる。
【００４７】
なお、直列式軸流ファン１ｂの内部構造は第２の実施の形態や後述の第４の実施の形態に係る直列式軸流ファンと同様とされてもよい。内部構造が第２の実施の形態に係る直列式軸流ファン１ａと同様であり、かつ、１組の第１支持リブ２４ａおよび第２支持リブ３４ａがハウジング間隙４２に向かって伸びる場合は、第１支持リブ２４ａおよび第２支持リブ３４ａはハウジング間隙４２の近傍にて上下に離間してそれぞれ第１ハウジング２３および第２ハウジング３３に接続される。また、全ての支持リブを意図的にハウジング間隙４２が存在する位置にてハウジングに接続することにより、ハウジング間隙４２からのエアの漏れを最小限に留める対策が施されてもよい。さらに、支持リブをハウジング間隙４２が存在する位置にてハウジングに接続することにより、ハウジング間隙４２の周囲にて振動が吸収されて支持リブからハウジングへの振動伝達も抑制される。
【００４８】
ハウジング間隙４２を設けることにより、第１モータ部２２および第２モータ部３２の振動が第１ハウジング２３および第２ハウジング３３に伝わって干渉することを低減することができる。その結果、第１軸流ファン２と第２軸流ファン３との間の振動の干渉をさらに低減することが実現される。振動伝達の低減という観点からは、ハウジング間隙４２は、第１ハウジング２３と第２ハウジング３３との間の領域のうち、半分以上の領域に設けられることが望ましい。また、ハウジング間隙４２の中心軸Ｊ１方向の幅は０．１ｍｍ以上（設計上０．１ｍｍであれば厳密に０．１ｍｍとされる必要はない。）０．５ｍｍ以下とされることが好ましく、これにより、直列式軸流ファン１を流れるエアがハウジング間隙４２から漏れ出すことを回避しつつ、振動の干渉を低減することができる。
【００４９】
図９は、ハウジング間隙の他の例を示す図であり、第１ハウジング２３および第２ハウジング３３の境界近傍を拡大して示す縦断面図である。なお、図９では、第１支持リブ２４および第２支持リブ３４の一部も図示している。
【００５０】
図９に示すハウジング間隙４２ａは、第１ハウジング２３および第２ハウジング３３の外部（すなわち、直列式軸流ファン１のハウジングの外部）から内部に至る間に上下に伸びる部分を有するいわゆるラビリンス構造４３を有する。より具体的には、ハウジングの外部から水平に（すなわち、中心軸に垂直に）内部側に僅かに入り込んでから下方に伸び、そして、再度水平に内部側に広がってハウジングの内部空間へと至る。ラビリンス構造４３においても、水平方向および上下方向に広がる間隙の幅は、好ましくは０．１ｍｍ以上０．５ｍｍとされる。また、このようなラビリンス構造４３は第１ハウジング２３と第２ハウジング３３との間の境界の可能な限り広い範囲に設けられる。
【００５１】
ラビリンス構造４３を有するハウジング間隙４２ａが設けられることにより、第１軸流ファン２と第２軸流ファン３との間の振動の干渉を低減するとともに、エアが直列式軸流ファンの外側へ漏れ出すことを抑制することができる。なお、ラビリンス構造４３はさらに複雑な構造とされてもよい。
【００５２】
図１０は、第４の実施の形態に係る直列式軸流ファンの一部の縦断面図である。第４の実施の形態に係る直列式軸流ファンは第１の実施の形態とほぼ同様であり、図１０では第１軸流ファン２と第２軸流ファン３との間の部分のみを示している。また、図１０では、第１モータ部２２および第２モータ部３２の内部構造の図示を省略している。
【００５３】
第４の実施の形態に係る直列式軸流ファンは、第１の実施の形態に係る直列式軸流ファン１のモータ間隙４１に防振材、クッション材等と呼ばれる振動を吸収する、あるいは、弾性が高い緩衝材５を設けたものとなっている。これにより、第１モータ部２２および第２モータ部３２の振動を低減し、その干渉をより低減することができる。緩衝材５の配置は第２または第３の実施の形態に係る直列式軸流ファン１ａ，１ｂに対して行われてもよい。
【００５４】
なお、軸流ファンの２つのベース部に機種名、定格仕様、ロット番号等が印字された銘板（ネームプレート）を貼り付け、２つの銘板を当接させて直列式軸流ファンを組み立てた場合、２つの軸流ファンから発生する振動の共振を低減することは可能であるが、このような直列式軸流ファンでは共振に伴ううなりを十分には低減することはできない。これは、銘板には一般的に、上質紙や合成樹脂にて形成される合成紙、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）等の材料が使用され、裏面には粘着層が形成されているにすぎず、銘板は緩衝材としての役割を十分には発揮できないからである。
【００５５】
これに対し、複数の材料を積層して銘板を製造し、かつ、いずれかの材料層にゴム等の弾性体やクッション材等の振動吸収体を採用することにより、緩衝材としての役割を果たす銘板を製造することができる。第４の実施の形態に係る直列式軸流ファンでは、このような銘板が緩衝材５として利用されてもよい。
【００５６】
以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明は上記実施の形態に限定されず様々な変更が可能である。
【００５７】
上記実施の形態では、第１モータ部２２および第２モータ部３２はモータ間隙４１を介して完全に離れているが、実質的に第１モータ部２２と第２モータ部３２との間にモータ間隙４１が設けられるのであれば、第１モータ部２２と第２モータ部３２とは完全に非接触とはされなくてもよい。
【００５８】
例えば、図１１に示すように、第１の実施の形態に係る直列式軸流ファン１の第１モータ部２２の第１ベース部２２１１の第２モータ部３２側の面に複数の点状の突起２５が設けられ、第２モータ部３２の第２ベース部３２１１の第１モータ部２２側の面にも複数の点状の突起３５が設けられ、突起２５と突起３５とが点接触する状態でモータ間隙４１が設けられてもよい。このような構造により第１モータ部２２と第２モータ部３２との接触面積を極めて小さくして振動伝達率を低減することにより、両モータ部２２，３２の振動が干渉することを抑制することができる。
【００５９】
なお、この場合、突起２５，３５は図１０の緩衝材５と同等の機能を有するものと捉えられてもよい。また、突起２５，３５はベース部表面に沿って線状に伸びる突起であってもよい。さらに、突起を利用する微小な接触あるいは緩衝材は、第１支持リブ２４と第２支持リブ３４との間の間隙に設けられてもよい。
【００６０】
上記実施の形態では、ハウジング間隙４２は０．１ｍｍ以上に設定されるが、誤差が小さい高度な成形技術が採用される場合は０．１ｍｍ以下に設定されてもよい。同様に、モータ間隙４１も高度な成形技術の採用により０．３ｍｍ以下に設定されてもよい。
【００６１】
第１支持リブ２４，２４ａおよび第２支持リブ３４，３４ａは直線状のものには限定されず、湾曲していてもよく、中心軸Ｊ１に平行または傾斜している板状であってもよい。さらに、第１支持リブの数と第２支持リブの数とは異なっていてもよい。
【００６２】
また、第３の実施の形態におけるハウジング間隙４２内に通気性を有さない緩衝材が設けられてもよい。これにより、振動の干渉を抑制しつつ静圧−風量特性の低下を防止することができる。第１ハウジング２３および第２ハウジング３３の外形は直方体には限定されず、例えば、円柱状であってもよい。ハウジング間隙４２を形成する切り欠きも第１ハウジング２３および第２ハウジング３３の一方のみに設けられてもよい。
【００６３】
直列式軸流ファンでは、第１軸流ファン２の第１インペラ２１および第２軸流ファン３の第２インペラ３１が同じ方向に回転してもよい。さらに、直列式軸流ファンでは第１軸流ファン２および第２軸流ファン３に加えて、１つ以上の他の軸流ファンが中心軸Ｊ１に沿って配置されてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００６４】
【図１】第１の実施の形態に係る直列式軸流ファンを示す斜視図である。
【図２】直列式軸流ファンの縦断面図である。
【図３】第１軸流ファンの平面図である。
【図４】第２軸流ファンの底面図である。
【図５．Ａ】直列式軸流ファンの振動特性の例を示す図である。
【図５．Ｂ】比較例の振動特性を示す図である。
【図６】第１の実施の形態の他の例に係る直列式軸流ファンの第２軸流ファンの底面図である。
【図７】第２の実施の形態に係る直列式軸流ファンの縦断面図である。
【図８】第３の実施の形態に係る直列式軸流ファンを示す斜視図である。
【図９】ハウジング間隙の他の例を示す断面図である。
【図１０】第４の実施の形態に係る直列式軸流ファンの一部の縦断面図である。
【図１１】他の例に係る直列式軸流ファンの一部の縦断面図である。
【符号の説明】
【００６５】
１，１ａ，１ｂ 直列式軸流ファン
２ 第１軸流ファン
３ 第２軸流ファン
５ 緩衝材
２１ 第１インペラ
２２ 第１モータ部
２３ 第１ハウジング
２４，２４ａ 第１支持リブ
３１ 第２インペラ
３２ 第２モータ部
３３ 第２ハウジング
３４，３４ａ 第２支持リブ
４１ モータ間隙
４２ ハウジング間隙
４３ ラビリンス構造
２１１ 第１翼
３１１ 第２翼
２２１１ 第１ベース部
３２１１ 第２ベース部
Ｊ１ 中心軸
【特許請求の範囲】
【請求項１】
直列式軸流ファンであって、
第１軸流ファンと、
前記第１軸流ファンの中心軸に沿って前記第１軸流ファンに接続された第２軸流ファンと、
を備え、
前記第１軸流ファンが、
前記第２軸流ファンに隣接して配置された第１ベース部を有する第１モータ部と、
前記中心軸を中心として放射状に配置された複数の第１翼を有し、前記第１モータ部により前記中心軸を中心として回転して前記中心軸方向のエアの流れを発生する第１インペラと、
前記第１インペラの外周を囲む第１ハウジングと、
前記第１モータ部の前記第１ベース部と前記第１ハウジングとを放射状に接続する複数の第１支持リブと、
を備え、
前記第２軸流ファンが、
前記第１ベース部との間にモータ間隙を設けつつ前記第１ベース部に対向する第２ベース部を有する第２モータ部と、
前記中心軸を中心として放射状に配置された複数の第２翼を有し、前記第２モータ部により前記中心軸を中心として回転して前記第１インペラによるエアの流れと同方向のエアの流れを発生する第２インペラと、
前記第２インペラの外周を囲むとともに前記第１ハウジングの端面の全周に亘って当接する、または、部分的に０．５ｍｍ以下のハウジング間隙を設けつつ当接する第２ハウジングと、
前記第２モータ部の前記第２ベース部と前記第２ハウジングとを放射状に接続する複数の第２支持リブと、
を備えることを特徴とする直列式軸流ファン。
【請求項２】
請求項１に記載の直列式軸流ファンであって、
前記複数の第１支持リブと前記複数の第２支持リブの本数が等しく、
前記複数の第１支持リブと前記複数の第２支持リブとがそれぞれ前記中心軸方向に関して離間しつつ対向することを特徴とする直列式軸流ファン。
【請求項３】
請求項１に記載の直列式軸流ファンであって、
前記複数の第１支持リブと前記複数の第２支持リブの本数が等しく、
前記複数の第１支持リブと前記複数の第２支持リブとがそれぞれ当接することを特徴とする直列式軸流ファン。
【請求項４】
請求項１に記載の直列式軸流ファンであって、
前記複数の第１支持リブのそれぞれが、前記中心軸を中心とする周方向に関して前記複数の第２支持リブの間に位置することを特徴とする直列式軸流ファン。
【請求項５】
請求項１ないし４のいずれかに記載の直列式軸流ファンであって、
前記第１ハウジングと前記第２ハウジングとの間の領域のうち、半分以上の領域において前記第１ハウジングおよび前記第２ハウジングの内部と外部とを連通する０．１ｍｍ以上０．５ｍｍ以下の前記ハウジング間隙が設けられることを特徴とする直列式軸流ファン。
【請求項６】
請求項５に記載の直列式軸流ファンであって、
前記ハウジング間隙がラビリンス構造を有することを特徴とする直列式軸流ファン。
【請求項７】
請求項１ないし６のいずれかに記載の直列式軸流ファンであって、
前記第１ベース部と前記第２ベース部との間の前記モータ間隙に緩衝材が設けられることを特徴とする直列式軸流ファン。
【請求項８】
請求項１ないし７のいずれかに記載の直列式軸流ファンであって、
前記第１インペラの回転方向と前記第２インペラの回転方向とが逆であることを特徴とする直列式軸流ファン。
【請求項９】
請求項１ないし８のいずれかに記載の直列式軸流ファンであって、
前記第１ベース部、前記複数の第１支持リブおよび前記第１ハウジングが樹脂の射出成形により一体的に形成されており、
前記第２ベース部、前記複数の第２支持リブおよび前記第２ハウジングが樹脂の射出成形により一体的に形成されていることを特徴とする直列式軸流ファン。
【請求項１０】
請求項１ないし９のいずれかに記載の直列式軸流ファンであって、
前記モータ間隙が、０．３ｍｍ以上２．０ｍｍ以下であることを特徴とする直列式軸流ファン。
【請求項１】
直列式軸流ファンであって、
第１軸流ファンと、
前記第１軸流ファンの中心軸に沿って前記第１軸流ファンに接続された第２軸流ファンと、
を備え、
前記第１軸流ファンが、
前記第２軸流ファンに隣接して配置された第１ベース部を有する第１モータ部と、
前記中心軸を中心として放射状に配置された複数の第１翼を有し、前記第１モータ部により前記中心軸を中心として回転して前記中心軸方向のエアの流れを発生する第１インペラと、
前記第１インペラの外周を囲む第１ハウジングと、
前記第１モータ部の前記第１ベース部と前記第１ハウジングとを放射状に接続する複数の第１支持リブと、
を備え、
前記第２軸流ファンが、
前記第１ベース部との間にモータ間隙を設けつつ前記第１ベース部に対向する第２ベース部を有する第２モータ部と、
前記中心軸を中心として放射状に配置された複数の第２翼を有し、前記第２モータ部により前記中心軸を中心として回転して前記第１インペラによるエアの流れと同方向のエアの流れを発生する第２インペラと、
前記第２インペラの外周を囲むとともに前記第１ハウジングの端面の全周に亘って当接する、または、部分的に０．５ｍｍ以下のハウジング間隙を設けつつ当接する第２ハウジングと、
前記第２モータ部の前記第２ベース部と前記第２ハウジングとを放射状に接続する複数の第２支持リブと、
を備えることを特徴とする直列式軸流ファン。
【請求項２】
請求項１に記載の直列式軸流ファンであって、
前記複数の第１支持リブと前記複数の第２支持リブの本数が等しく、
前記複数の第１支持リブと前記複数の第２支持リブとがそれぞれ前記中心軸方向に関して離間しつつ対向することを特徴とする直列式軸流ファン。
【請求項３】
請求項１に記載の直列式軸流ファンであって、
前記複数の第１支持リブと前記複数の第２支持リブの本数が等しく、
前記複数の第１支持リブと前記複数の第２支持リブとがそれぞれ当接することを特徴とする直列式軸流ファン。
【請求項４】
請求項１に記載の直列式軸流ファンであって、
前記複数の第１支持リブのそれぞれが、前記中心軸を中心とする周方向に関して前記複数の第２支持リブの間に位置することを特徴とする直列式軸流ファン。
【請求項５】
請求項１ないし４のいずれかに記載の直列式軸流ファンであって、
前記第１ハウジングと前記第２ハウジングとの間の領域のうち、半分以上の領域において前記第１ハウジングおよび前記第２ハウジングの内部と外部とを連通する０．１ｍｍ以上０．５ｍｍ以下の前記ハウジング間隙が設けられることを特徴とする直列式軸流ファン。
【請求項６】
請求項５に記載の直列式軸流ファンであって、
前記ハウジング間隙がラビリンス構造を有することを特徴とする直列式軸流ファン。
【請求項７】
請求項１ないし６のいずれかに記載の直列式軸流ファンであって、
前記第１ベース部と前記第２ベース部との間の前記モータ間隙に緩衝材が設けられることを特徴とする直列式軸流ファン。
【請求項８】
請求項１ないし７のいずれかに記載の直列式軸流ファンであって、
前記第１インペラの回転方向と前記第２インペラの回転方向とが逆であることを特徴とする直列式軸流ファン。
【請求項９】
請求項１ないし８のいずれかに記載の直列式軸流ファンであって、
前記第１ベース部、前記複数の第１支持リブおよび前記第１ハウジングが樹脂の射出成形により一体的に形成されており、
前記第２ベース部、前記複数の第２支持リブおよび前記第２ハウジングが樹脂の射出成形により一体的に形成されていることを特徴とする直列式軸流ファン。
【請求項１０】
請求項１ないし９のいずれかに記載の直列式軸流ファンであって、
前記モータ間隙が、０．３ｍｍ以上２．０ｍｍ以下であることを特徴とする直列式軸流ファン。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５．Ａ】
【図５．Ｂ】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５．Ａ】
【図５．Ｂ】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【公開番号】特開２００８−１０６７０５（Ｐ２００８−１０６７０５Ａ）
【公開日】平成２０年５月８日（２００８．５．８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−２９１９７０（Ｐ２００６−２９１９７０）
【出願日】平成１８年１０月２７日（２００６．１０．２７）
【出願人】（０００２３２３０２）日本電産株式会社 (697)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年５月８日（２００８．５．８）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年１０月２７日（２００６．１０．２７）
【出願人】（０００２３２３０２）日本電産株式会社 (697)
【Ｆターム（参考）】
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