专利名称：轴流风扇的制作方法
技术领域：
本发明涉及在风扇的旋转轴方向上串联排列的轴流风扇。
背景技术：
在家电制品、0Α、ΙΤ设备中会搭载用于冷却发热电子部件的冷却风扇。近年来，在市场上，这些家电制品、0Α、ΙΤ设备的小型化、高性能化正在推进。随着该小型化、高性能化， 由于设备内部构造中的电子部件的高密度化，来自电子部件的发热量有增加的趋势。针对来自电子部件的发热量增加，作为风扇，通常采用小型且易于获得风量的小型轴流风扇。但是，在利用小型轴流风扇进行冷却的情况下，为了获得所希望的冷却风量，必须使风扇高速旋转。但是，通过高速旋转，虽然风量增大，但是会产生噪音增大的问题。另一方面，为了应对电子部件的高密度化所导致的压力损失的增加，采用了将轴流风扇串联地排列在风扇的旋转轴方向上进行使用的构造。特别是在数据中心中的服务器设备类所代表的那样，在以长时间的连续运转为前提的设备类中，从确保冗长性以便不会因为冷却风扇的故障导致冷却设备完全停止的观点来看，也是采用将多个轴流风扇串联排列来使用的结构。因此，在串联排列而使用的轴流风扇中，冷却风量增加时的低噪音化技术被视为是很重要的。专利文献1 日本专利第4167861号公报上述专利文献1中，在风扇的旋转轴方向上串联排列有两个轴流风扇。在该上游侧轴流风扇与下游侧轴流风扇之间安装有具有内表面和外表面的被称为定子的框、和具有从该框的中心部放射状安装的叶片的装置(以下称为整流格栅)。通过该整流格栅来去除由轴流风扇产生的气流的旋转成分以抑制噪音的产生。然而，专利文献1中的整流格栅针对由在气流方向上置于自身的上游侧的轴流风扇吹出的气流发挥作用，但是对从置于下游侧的轴流风扇吹出的气流不发挥作用。因此，通过所述整流格栅的作用，即使能够去除由上游侧的轴流风扇吹出的气流的旋转成分，也无法去除由下游侧的轴流风扇吹出的气流的旋转成分。因此，在从串联使用的轴流风扇整体来看的情况下，专利文献1未必提供了对产生噪音这一所述课题有效的手段。
发明内容
本发明的目的在于提供一种能够实现串联使用的轴流风扇的大风量化和低噪音化的轴流风扇。上述目的通过如下技术方案来实现一种轴流风扇，具有相对于气流设置在上游侧的第一轴流风扇；设置在该第一轴流风扇的下游侧的第一整流格栅；设置在该第一整流格栅的下游侧的第二轴流风扇；和设置在该第二轴流风扇的下游侧的第二整流格栅，其中，构成所述第一整流格栅的定子叶片是相对于所述第一轴流风扇的旋转方向翘曲的形状，构成所述第二整流格栅的定子叶片是后缘朝向相对于所述气流的方向平行的方向的形状。上述目的通过如下技术方案来实现构成所述第一整流格栅的定子叶片是U字形翘曲的形状。上述目的通过如下技术方案来实现构成所述第一整流格栅的定子叶片被分割成两部分。上述目的通过如下技术方案来实现一种轴流风扇，具有相对于气流设置在上游侧的第一轴流风扇；设置在该第一轴流风扇的下游侧的第一整流格栅；设置在该第一整流格栅的下游侧的第二轴流风扇；和设置在该第二轴流风扇的下游侧的第二整流格栅，所述第二轴流风扇的旋转与所述第一轴流风扇的旋转不同，其中，构成所述第一整流格栅的定子叶片是相对于所述第一轴流风扇的旋转方向朝向反向的形状，构成所述第二整流格栅的定子叶片成为后缘朝向相对于所述气流方向平行的方向的形状。上述目的通过如下技术方案来实现所述第一轴流风扇、所述第二轴流风扇和所述第一整流格栅、所述第二整流格栅被作为服务器设备类的冷却装置来使用。根据本发明，能够提供实现了串联使用的轴流风扇的大风量化和低噪音化的轴流风扇。
图1是轴流风扇和整流格栅交替地串联排列的概要构成图。图2是轴流风扇单体的侧视图。图3是轴流风扇单体的立体图。图4是整流格栅单体的侧视图。图5是整流格栅单体的立体图。图6是本发明的实施例1的串联使用的轴流风扇所在的圆筒面。图7是表示轴流风扇的动叶片的流入速度与流出速度的关系的图。图8是表示轴流风扇的性能曲线与阻力曲线的曲线图。图9是表示通过反向预旋导致的气流的剥离的图。图10是本发明的实施例2的轴流风扇所在的圆筒面。图11是具有本发明的实施例3的轴流风扇和整流格栅的构成图。图12是本发明的实施例3的串联使用的轴流风扇所在的圆筒面。图13是具有本发明的实施例4的轴流风扇和整流格栅的构成图。图14是本发明的实施例4的串联使用的轴流风扇所在的圆筒面。图15是本发明的实施例5的刀片服务器的概要构成图。附图标记的说明L···第一轴流风扇；2…第一整流格栅；3…第二轴流风扇；4…第二整流格栅；101…凸台；102…动叶片；103…电动机；104…壳体；105…支柱；201…内框；202…外框；203…定子叶片。
具体实施例方式以下根据
本发明的一实施例，使用图2 图5来说明串联排列的轴流风扇和整流格栅的概要结构。图1是轴流风扇和整流格栅交替地串联排列的概要构成图。图2是轴流风扇单体的侧视图。图3是轴流风扇单体的立体图。图4是整流格栅单体的侧视图。图5是整流格栅单体的立体图。在图1中，在箭头所示的气流方向上，从上游侧串联配置有第一轴流风扇1和处于该第一轴流风扇1的下游侧的第二整流格栅2。在该第一整流格栅2的下游侧配置有第二轴流风扇3，在该第二轴流风扇3的下游侧配置有第二整流格栅4。在图2、图3中，第一轴流风扇1和第二轴流风扇3在中央具有凸台101。在该凸台101的外周安装有多片动叶片102。在所述凸台101上连结有电动机103，通过该电动机 103使凸台101旋转，从而使动叶片102旋转。支柱105用于将所述电动机103支承在壳体 104 上。在图4、图5中，第一整流格栅2和第二整流格栅4具有内框201和外框202。该内框201和外框202通过从内框201以放射状伸出了多片的定子叶片203连结。在上述的专利文献1中，在第一轴流风扇1与第二轴流风扇3之间夹置有整流格栅2，不存在下游侧的第二整流格栅4。因此，在专利文献1中，通过整流格栅2的作用，即使能够去除从第一轴流风扇1吹出的气流的旋转成分也无法去除从第二轴流风扇3吹出的气流的旋转成分。因此，本发明的发明人们在第二轴流风扇3的下游侧安装第二整流格栅4，并且对第二整流格栅4的定子叶片的形状进行了各种研究之后，得到了如下各实施例。实施例1图6是本发明的实施例1的串联使用的轴流风扇所在的圆筒面。S卩，图6是将图1所示的第一轴流风扇1和第二轴流风扇3的动叶片102的剖面、 第一整流格栅2和第二整流格栅4的定子叶片203的剖面作为圆筒面而部分取出的图。在图6中，在箭头所示的气流方向上，从上游侧开始，有旋转的第一轴流风扇1的动叶片10加(以下称为第一动叶片102a)存在。在该动叶片10 的下游侧，有第一整流格栅2的定子叶片203a(以下称为第一定子叶片203a)以静止状态存在。在该定子叶片203a 的下游侧，有第二轴流风扇3的动叶片102b (以下称为第二动叶片102b)旋转地存在。在旋转的动叶片102b的下游侧设置有静止状态的第二整流格栅4的定子叶片20 (以下称为第二定子叶片20 )。所述第一动叶片10 和第二动叶片102b在同一方向上旋转，并且各自的旋转轴存在于同一直线上。此外，第一定子叶片203a为相对于动叶片10 及动叶片102b的旋转方向U字形翘曲的形状。第二定子叶片20 具有朝向相对于气流方向平行的方向的后缘形状。通过这些整流格栅2、4，气流在旋转场中以相对速度302a、在静止场中以绝对速度303a流入动叶片102a。在通常以三维圆柱坐标系表示的旋转场中，相对速度是作为周速度与绝对速度的和而被给出。通过了所述动叶片10 的气流在旋转场中以相对速度302b、在静止场中以绝对速度30 流出。图7是表示通常的轴流风扇的动叶片中的气流的流入速度与流出速度的关系的图。在图7中，气流相对于定子叶片在旋转场中以相对流入速度302 (a)及相对流入角 305 (a)、在静止场中以绝对流入速度303 (a)及绝对流入角304 (a)流入。气流在通过动叶片之后，在旋转场中以相对流出速度302(b)及相对流出角305(b)、在静止场中以绝对流出速度303(b)及绝对流出角304(b)流出。关于气流因定子叶片的作用而承受的速度的变化， 在旋转场中为所述相对流入速度305(a)和所述相对流出速度305(b)的差306(b)，在静止场中为所述绝对流出速度303 (b)和所述绝对流入速度303 (a)的差306 (a)。式1 Pth = ρ μ (V0out-V0in) = PU(w0in_w0out)式1表示由于动叶片的作用而气流所得到的理论全压升。式中的各个符号是，Pth 表示理论全压升，P表示空气密度，U表示周速度，W0in表示相对流入速度的旋转成分，w0。ut 表示相对流出速度的旋转成分，V0in表示绝对流入速度的旋转成分，示绝对流出速度的旋转成分。式1意味着气流所得到的理论全压升与由于动叶片的作用而气流所承受的速度的变化成比例。在所述第一动叶片10 中，只与相对于图6中的所述第一动叶片10 的气流的流入速度及流出速度相对应的理论全压升能够由式1得到。从所述第一动叶片10 流出的气流在静止场中以所述绝对速度30 流入所述第一定子叶片230a，通过所述第一定子叶片203a的作用而减速并以绝对速度303c流出。所述第一定子叶片203a具有相对于所述第二动叶片102b的旋转方向以U字形翘曲的形状， 其结果是，所述绝对速度303c具有被称为反向预旋的、相对于所述第二动叶片102b的旋转方向逆向的旋转成分。式2
权利要求
1.一种轴流风扇，具有相对于气流设置在上游侧的第一轴流风扇；设置在该第一轴流风扇的下游侧的第一整流格栅；设置在该第一整流格栅的下游侧的第二轴流风扇；和设置在该第二轴流风扇的下游侧的第二整流格栅，其特征在于，构成所述第一整流格栅的定子叶片是相对于所述第一轴流风扇的旋转方向翘曲的形状，构成所述第二整流格栅的定子叶片是后缘朝向相对于所述气流的方向平行的方向的形状。
2.如权利要求1所述的轴流风扇，其特征在于，构成所述第一整流格栅的定子叶片是U字形翘曲的形状。
3.如权利要求1所述的轴流风扇，其特征在于，构成所述第一整流格栅的定子叶片被分割成两部分。
4.如权利要求1至3中任一项所述的轴流风扇，其特征在于，所述轴流风扇是串联使用的轴流风扇，所述第一轴流风扇、所述第二轴流风扇和所述第一整流格栅、所述第二整流格栅被作为服务器设备类的冷却装置来使用。
5.一种轴流风扇，具有相对于气流设置在上游侧的第一轴流风扇；设置在该第一轴流风扇的下游侧的第一整流格栅；设置在该第一整流格栅的下游侧的第二轴流风扇；和设置在该第二轴流风扇的下游侧的第二整流格栅，所述第二轴流风扇的旋转与所述第一轴流风扇的旋转不同，其特征在于，构成所述第一整流格栅的定子叶片是相对于所述第一轴流风扇的旋转方向朝向反向的形状，构成所述第二整流格栅的定子叶片成为后缘朝向相对于所述气流方向平行的方向的形状。
6.如权利要求5所述的轴流风扇，其特征在于，所述轴流风扇是串联使用的轴流风扇，所述第一轴流风扇、所述第二轴流风扇和所述第一整流格栅、所述第二整流格栅被作为服务器设备类的冷却装置来使用。
全文摘要
本发明提供一种轴流风扇，其能够同时实现串联使用的轴流风扇的大风量化和低噪音化。一种串联使用的轴流风扇，相对于气流方向从上游侧开始设置有第一轴流风扇(100-1)、第一整流格栅(200-2)、第二轴流风扇(100-2)和第二整流格栅(200-2)，其中，所述第一整流格栅具有定子叶片，该定子叶片具有相对于所述第一轴流风扇的旋转方向以“く”形翘曲的形状，所述第二整流格栅具有定子叶片，该定子叶片具有后缘朝向相对于气流方向平行的方向的形状。
文档编号H05K7/20GK102338124SQ20111020814
公开日2012年2月1日 申请日期2011年7月20日 优先权日2010年7月20日
发明者内山祐介, 岩濑拓, 椿繁裕 申请人:株式会社日立制作所