專利名稱：軸流風扇的制作方法
技術領域：
本發明涉及在風扇的旋轉軸方向上串聯排列的軸流風扇。
背景技術：
在家電制品、0Α、ΙΤ設備中會搭載用于冷卻發熱電子部件的冷卻風扇。近年來，在市場上，這些家電制品、0Α、ΙΤ設備的小型化、高性能化正在推進。隨著該小型化、高性能化， 由于設備內部構造中的電子部件的高密度化，來自電子部件的發熱量有增加的趨勢。針對來自電子部件的發熱量增加，作為風扇，通常采用小型且易于獲得風量的小型軸流風扇。但是，在利用小型軸流風扇進行冷卻的情況下，為了獲得所希望的冷卻風量，必須使風扇高速旋轉。但是，通過高速旋轉，雖然風量增大，但是會產生噪音增大的問題。另一方面，為了應對電子部件的高密度化所導致的壓力損失的增加，采用了將軸流風扇串聯地排列在風扇的旋轉軸方向上進行使用的構造。特別是在數據中心中的服務器設備類所代表的那樣，在以長時間的連續運轉為前提的設備類中，從確保冗長性以便不會因為冷卻風扇的故障導致冷卻設備完全停止的觀點來看，也是采用將多個軸流風扇串聯排列來使用的結構。因此，在串聯排列而使用的軸流風扇中，冷卻風量增加時的低噪音化技術被視為是很重要的。專利文獻1 日本專利第4167861號公報上述專利文獻1中，在風扇的旋轉軸方向上串聯排列有兩個軸流風扇。在該上游側軸流風扇與下游側軸流風扇之間安裝有具有內表面和外表面的被稱為定子的框、和具有從該框的中心部放射狀安裝的葉片的裝置(以下稱為整流格柵)。通過該整流格柵來去除由軸流風扇產生的氣流的旋轉成分以抑制噪音的產生。然而，專利文獻1中的整流格柵針對由在氣流方向上置于自身的上游側的軸流風扇吹出的氣流發揮作用，但是對從置于下游側的軸流風扇吹出的氣流不發揮作用。因此，通過所述整流格柵的作用，即使能夠去除由上游側的軸流風扇吹出的氣流的旋轉成分，也無法去除由下游側的軸流風扇吹出的氣流的旋轉成分。因此，在從串聯使用的軸流風扇整體來看的情況下，專利文獻1未必提供了對產生噪音這一所述課題有效的手段。
發明內容
本發明的目的在于提供一種能夠實現串聯使用的軸流風扇的大風量化和低噪音化的軸流風扇。上述目的通過如下技術方案來實現一種軸流風扇，具有相對于氣流設置在上游側的第一軸流風扇；設置在該第一軸流風扇的下游側的第一整流格柵；設置在該第一整流格柵的下游側的第二軸流風扇；和設置在該第二軸流風扇的下游側的第二整流格柵，其中，構成所述第一整流格柵的定子葉片是相對于所述第一軸流風扇的旋轉方向翹曲的形狀，構成所述第二整流格柵的定子葉片是后緣朝向相對于所述氣流的方向平行的方向的形狀。上述目的通過如下技術方案來實現構成所述第一整流格柵的定子葉片是U字形翹曲的形狀。上述目的通過如下技術方案來實現構成所述第一整流格柵的定子葉片被分割成兩部分。上述目的通過如下技術方案來實現一種軸流風扇，具有相對于氣流設置在上游側的第一軸流風扇；設置在該第一軸流風扇的下游側的第一整流格柵；設置在該第一整流格柵的下游側的第二軸流風扇；和設置在該第二軸流風扇的下游側的第二整流格柵，所述第二軸流風扇的旋轉與所述第一軸流風扇的旋轉不同，其中，構成所述第一整流格柵的定子葉片是相對于所述第一軸流風扇的旋轉方向朝向反向的形狀，構成所述第二整流格柵的定子葉片成為后緣朝向相對于所述氣流方向平行的方向的形狀。上述目的通過如下技術方案來實現所述第一軸流風扇、所述第二軸流風扇和所述第一整流格柵、所述第二整流格柵被作為服務器設備類的冷卻裝置來使用。根據本發明，能夠提供實現了串聯使用的軸流風扇的大風量化和低噪音化的軸流風扇。
圖1是軸流風扇和整流格柵交替地串聯排列的概要構成圖。圖2是軸流風扇單體的側視圖。圖3是軸流風扇單體的立體圖。圖4是整流格柵單體的側視圖。圖5是整流格柵單體的立體圖。圖6是本發明的實施例1的串聯使用的軸流風扇所在的圓筒面。圖7是表示軸流風扇的動葉片的流入速度與流出速度的關系的圖。圖8是表示軸流風扇的性能曲線與阻力曲線的曲線圖。圖9是表示通過反向預旋導致的氣流的剝離的圖。圖10是本發明的實施例2的軸流風扇所在的圓筒面。圖11是具有本發明的實施例3的軸流風扇和整流格柵的構成圖。圖12是本發明的實施例3的串聯使用的軸流風扇所在的圓筒面。圖13是具有本發明的實施例4的軸流風扇和整流格柵的構成圖。圖14是本發明的實施例4的串聯使用的軸流風扇所在的圓筒面。圖15是本發明的實施例5的刀片服務器的概要構成圖。附圖標記的說明L···第一軸流風扇；2…第一整流格柵；3…第二軸流風扇；4…第二整流格柵；101…凸臺；102…動葉片；103…電動機；104…殼體；105…支柱；201…內框；202…外框；203…定子葉片。
具體實施例方式以下根據
本發明的一實施例，使用圖2 圖5來說明串聯排列的軸流風扇和整流格柵的概要結構。圖1是軸流風扇和整流格柵交替地串聯排列的概要構成圖。圖2是軸流風扇單體的側視圖。圖3是軸流風扇單體的立體圖。圖4是整流格柵單體的側視圖。圖5是整流格柵單體的立體圖。在圖1中，在箭頭所示的氣流方向上，從上游側串聯配置有第一軸流風扇1和處于該第一軸流風扇1的下游側的第二整流格柵2。在該第一整流格柵2的下游側配置有第二軸流風扇3，在該第二軸流風扇3的下游側配置有第二整流格柵4。在圖2、圖3中，第一軸流風扇1和第二軸流風扇3在中央具有凸臺101。在該凸臺101的外周安裝有多片動葉片102。在所述凸臺101上連結有電動機103，通過該電動機 103使凸臺101旋轉，從而使動葉片102旋轉。支柱105用于將所述電動機103支承在殼體 104 上。在圖4、圖5中，第一整流格柵2和第二整流格柵4具有內框201和外框202。該內框201和外框202通過從內框201以放射狀伸出了多片的定子葉片203連結。在上述的專利文獻1中，在第一軸流風扇1與第二軸流風扇3之間夾置有整流格柵2，不存在下游側的第二整流格柵4。因此，在專利文獻1中，通過整流格柵2的作用，即使能夠去除從第一軸流風扇1吹出的氣流的旋轉成分也無法去除從第二軸流風扇3吹出的氣流的旋轉成分。因此，本發明的發明人們在第二軸流風扇3的下游側安裝第二整流格柵4，并且對第二整流格柵4的定子葉片的形狀進行了各種研究之后，得到了如下各實施例。實施例1圖6是本發明的實施例1的串聯使用的軸流風扇所在的圓筒面。S卩，圖6是將圖1所示的第一軸流風扇1和第二軸流風扇3的動葉片102的剖面、 第一整流格柵2和第二整流格柵4的定子葉片203的剖面作為圓筒面而部分取出的圖。在圖6中，在箭頭所示的氣流方向上，從上游側開始，有旋轉的第一軸流風扇1的動葉片10加(以下稱為第一動葉片102a)存在。在該動葉片10 的下游側，有第一整流格柵2的定子葉片203a(以下稱為第一定子葉片203a)以靜止狀態存在。在該定子葉片203a 的下游側，有第二軸流風扇3的動葉片102b (以下稱為第二動葉片102b)旋轉地存在。在旋轉的動葉片102b的下游側設置有靜止狀態的第二整流格柵4的定子葉片20 (以下稱為第二定子葉片20 )。所述第一動葉片10 和第二動葉片102b在同一方向上旋轉，并且各自的旋轉軸存在于同一直線上。此外，第一定子葉片203a為相對于動葉片10 及動葉片102b的旋轉方向U字形翹曲的形狀。第二定子葉片20 具有朝向相對于氣流方向平行的方向的后緣形狀。通過這些整流格柵2、4，氣流在旋轉場中以相對速度302a、在靜止場中以絕對速度303a流入動葉片102a。在通常以三維圓柱坐標系表示的旋轉場中，相對速度是作為周速度與絕對速度的和而被給出。通過了所述動葉片10 的氣流在旋轉場中以相對速度302b、在靜止場中以絕對速度30 流出。圖7是表示通常的軸流風扇的動葉片中的氣流的流入速度與流出速度的關系的圖。在圖7中，氣流相對于定子葉片在旋轉場中以相對流入速度302 (a)及相對流入角 305 (a)、在靜止場中以絕對流入速度303 (a)及絕對流入角304 (a)流入。氣流在通過動葉片之后，在旋轉場中以相對流出速度302(b)及相對流出角305(b)、在靜止場中以絕對流出速度303(b)及絕對流出角304(b)流出。關于氣流因定子葉片的作用而承受的速度的變化， 在旋轉場中為所述相對流入速度305(a)和所述相對流出速度305(b)的差306(b)，在靜止場中為所述絕對流出速度303 (b)和所述絕對流入速度303 (a)的差306 (a)。式1 Pth = ρ μ (V0out-V0in) = PU(w0in_w0out)式1表示由于動葉片的作用而氣流所得到的理論全壓升。式中的各個符號是，Pth 表示理論全壓升，P表示空氣密度，U表示周速度，W0in表示相對流入速度的旋轉成分，w0。ut 表示相對流出速度的旋轉成分，V0in表示絕對流入速度的旋轉成分，示絕對流出速度的旋轉成分。式1意味著氣流所得到的理論全壓升與由于動葉片的作用而氣流所承受的速度的變化成比例。在所述第一動葉片10 中，只與相對于圖6中的所述第一動葉片10 的氣流的流入速度及流出速度相對應的理論全壓升能夠由式1得到。從所述第一動葉片10 流出的氣流在靜止場中以所述絕對速度30 流入所述第一定子葉片230a，通過所述第一定子葉片203a的作用而減速并以絕對速度303c流出。所述第一定子葉片203a具有相對于所述第二動葉片102b的旋轉方向以U字形翹曲的形狀， 其結果是，所述絕對速度303c具有被稱為反向預旋的、相對于所述第二動葉片102b的旋轉方向逆向的旋轉成分。式2
權利要求
1.一種軸流風扇，具有相對于氣流設置在上游側的第一軸流風扇；設置在該第一軸流風扇的下游側的第一整流格柵；設置在該第一整流格柵的下游側的第二軸流風扇；和設置在該第二軸流風扇的下游側的第二整流格柵，其特征在于，構成所述第一整流格柵的定子葉片是相對于所述第一軸流風扇的旋轉方向翹曲的形狀，構成所述第二整流格柵的定子葉片是后緣朝向相對于所述氣流的方向平行的方向的形狀。
2.如權利要求1所述的軸流風扇，其特征在于，構成所述第一整流格柵的定子葉片是U字形翹曲的形狀。
3.如權利要求1所述的軸流風扇，其特征在于，構成所述第一整流格柵的定子葉片被分割成兩部分。
4.如權利要求1至3中任一項所述的軸流風扇，其特征在于，所述軸流風扇是串聯使用的軸流風扇，所述第一軸流風扇、所述第二軸流風扇和所述第一整流格柵、所述第二整流格柵被作為服務器設備類的冷卻裝置來使用。
5.一種軸流風扇，具有相對于氣流設置在上游側的第一軸流風扇；設置在該第一軸流風扇的下游側的第一整流格柵；設置在該第一整流格柵的下游側的第二軸流風扇；和設置在該第二軸流風扇的下游側的第二整流格柵，所述第二軸流風扇的旋轉與所述第一軸流風扇的旋轉不同，其特征在于，構成所述第一整流格柵的定子葉片是相對于所述第一軸流風扇的旋轉方向朝向反向的形狀，構成所述第二整流格柵的定子葉片成為后緣朝向相對于所述氣流方向平行的方向的形狀。
6.如權利要求5所述的軸流風扇，其特征在于，所述軸流風扇是串聯使用的軸流風扇，所述第一軸流風扇、所述第二軸流風扇和所述第一整流格柵、所述第二整流格柵被作為服務器設備類的冷卻裝置來使用。
全文摘要
本發明提供一種軸流風扇，其能夠同時實現串聯使用的軸流風扇的大風量化和低噪音化。一種串聯使用的軸流風扇，相對于氣流方向從上游側開始設置有第一軸流風扇(100-1)、第一整流格柵(200-2)、第二軸流風扇(100-2)和第二整流格柵(200-2)，其中，所述第一整流格柵具有定子葉片，該定子葉片具有相對于所述第一軸流風扇的旋轉方向以“く”形翹曲的形狀，所述第二整流格柵具有定子葉片，該定子葉片具有后緣朝向相對于氣流方向平行的方向的形狀。
文檔編號H05K7/20GK102338124SQ20111020814
公開日2012年2月1日 申請日期2011年7月20日 優先權日2010年7月20日
發明者內山祐介, 巖瀨拓, 椿繁裕 申請人:株式會社日立制作所