JP2007300788A - ファンシステム - Google Patents

Abstract

【課題】簡単な製造、駆動装置の熱エネルギーの減少、コストの減少、出力効率の増加などの効果を達成することができるファンシステムを提供する。
【解決手段】第１スイッチＳ１と、第２スイッチＳ２と、コイルＬと、これら前記第１スイッチＳ１、前記第２スイッチＳ２及び前記コイルＬと、ブリッジ接続を形成する第３スイッチＳ３と第４スイッチＳ４とを有する駆動装置４０とを含むファンシステム４。これにより簡単な製造、駆動装置の熱エネルギーの減少、コストの減少、出力効率の増加などの効果を達成することができる。
【選択図】図３

Description

本発明は、ファンシステムに関し、特に、出力効率を高め、製造コストを低減できるファンシステムに関するものである。

現在、電子システムの情報処理量が絶え間なく増加していることから、発生する熱エネルギーもそれに伴って増加している。多数の電子システムが高速で持続的に操作できることがユーザーに求められていることから、これらの電子システムの熱放散が益々必要となっている。各種の熱放散の製品も増加し、需要が高い。

図１を参照下さい。従来のファンシステム１を表している。ファンシステム１は、電源供給器２に電気的接続され、電源を受ける。ファンシステム１は、主に、駆動装置１０、センサ２０、第１スイッチＳ１、第２スイッチＳ２、第３スイッチＳ３、第４スイッチＳ４及びコイルＬにより構成される。駆動装置１０は、電源供給器２に電気的接続され、センサ２０は、ホールセンサであることができ、駆動装置１０に電気的接続される。第１スイッチＳ１、第２スイッチＳ２、第３スイッチＳ３、第４スイッチＳ４及びコイルＬは、ブリッジ接続を形成することができる。第１スイッチＳ１と第２スイッチＳ２とは、電源供給器２と駆動装置１０とに更にそれぞれ電気的接続され、第３スイッチＳ３と第４スイッチＳ４とは、駆動装置１０に更にそれぞれ電気的接続される。

駆動装置１０は、これらのスイッチ（第１スイッチＳ１、第２スイッチＳ２、第３スイッチＳ３、第４スイッチＳ４）のオン／オフを制御してコイルＬに流れる電流に変化を生じさせ、ファンシステム１内に設置されて、コイルを有するモーター（未図示）を運転することができる。センサ２０は、モーターの回転を感知するように用いられ、信号を駆動装置１０に発生する。よって、駆動装置１０は、モーターの回転速度を調整することができる。

図２を参照下さい。もう１つのファンシステム３を表している。ファンシステム３は、電源供給器２に電気的接続され、電源を受ける。ファンシステム３は、主に、駆動装置３０、センサ２０、コイルＬにより構成される。駆動装置３０は、電源供給器２に電気的接続され、センサ２０は、ホールセンサであることができ、駆動装置３０に電気的接続される。コイルＬは、駆動装置３０に電気的接続される。図１に示すファンシステム１と異なるのは、駆動装置３０が集積回路（ＩＣ）で実施され、第１スイッチＳ１、第２スイッチＳ２、第３スイッチＳ３、第４スイッチＳ４が駆動装置３０内に設置されることであるが、これらのスイッチ（第１スイッチＳ１、第２スイッチＳ２、第３スイッチＳ３、第４スイッチＳ４）とコイルＬとは、ブリッジ接続を形成する。

ファンシステム３の各構成要素の性能と図１のファンシステム１とは、ほぼ同じであり、ファン運転の基本原理であるため、説明を省く。

図１のファンシステム１は、スイッチＳ１〜Ｓ４を駆動装置１０の外部に設置しているが、この実施方式は、回路が複雑であり、部品が多いなどの欠点が存在し、テスト、または製造プロセス時の労働力、時間、コストの負担をかける。よって、図２のファンシステム３がこれに取って代わり開発されたが、駆動装置３０内に設置されるスイッチＳ１〜Ｓ４は、熱エネルギーを生じ易い素子であり、高温により駆動装置３０を故障させ、ひいては破損させる。また、この配置方式は、逆に出力効率を低下させ、適用性と経済性とが図１のファンシステム１より劣る。

上述の両ファンシステム１及び３は、このようにいくつかの欠点を有し、よって、改善する必要がある。

上述の課題に鑑みて、本発明の目的は、ファンシステムを提供する。

ファンシステムは、第１スイッチと第２スイッチとを駆動装置の外部に設置し、第３スイッチと第４スイッチとを駆動装置の内部に設置し、且つ、これらのスイッチ（、第１〜第４スイッチ）とコイルがブリッジ接続を形成することによって、従来のファンシステムの複雑な回路、困難な製造、熱エネルギーが発生し易い、コストが高い、効率が低いなどの欠点を改善することができる。

本発明のファンシステムとその装置とによれば、２つのスイッチを駆動装置の外部に設置し、もう２つのスイッチを駆動装置の内部に設置することで、簡単な製造、駆動装置の熱エネルギーの減少、コストの減少、出力効率の増加などの効果を達成することができる。また、本発明は、駆動装置とセンサとの間に電流を制限するレジスタを設置し、ファンシステムの運転の雑音を効果的に低下させることができる。また、本発明は、ファンシステムの仕事効率を全体的に高めることができる。

本発明についての目的、特徴、長所が一層明確に理解されるよう、以下に実施形態を例示し、図面を参照しながら、詳細に説明する。

図３を参照下さい。本発明のファンシステム４は、電源供給器２に電気的接続され、ファンシステム４は、駆動装置４０、センサ２０、第１スイッチＳ１、第２スイッチＳ２及びコイルＬを含む。駆動装置４０は、電源供給器２に電気的接続され、センサ２０は、駆動装置４０に電気的接続される。第１スイッチＳ１と第２スイッチＳ２とは、電源供給器２と駆動装置４０とにそれぞれ同時に電気的接続され、コイルＬは、第１スイッチＳ１と第２スイッチＳ２との間に電気的接続される。

駆動装置４０は、第３スイッチＳ３と第４スイッチＳ４とを更に有し、第３スイッチＳ３と第４スイッチＳ４とは、第１スイッチＳ１、第２スイッチＳ２及びコイルＬとブリッジ接続を形成する。駆動装置４０は、これらのスイッチ（第１スイッチＳ１、第２スイッチＳ２、第３スイッチＳ３、第４スイッチＳ４）のオン／オフを制御してコイルＬに流れる電流に変化を生じさせ、ファンシステム４内に設置されて、コイルを有するモーター（未図示）を運転することができる。センサ２０は、ホールセンサで実施されることができ、モーターの回転を感知するように用いられ、信号を駆動装置４０に発生する。よって、駆動装置４０がモーターの回転速度を調整することができる。

駆動装置４０は、集積回路（ＩＣ）で実施されることができ、集積回路の製造プロセスの方式によって、第３スイッチＳ３と第４スイッチＳ４とを集積回路の内部に直接製造する。

ここで補充しなければならないのは、第１スイッチＳ１と第２スイッチＳ２とは、Ｐ型トランジスタで実施されることができ、第３スイッチＳ３と第４スイッチＳ４とは、Ｎ型トランジスタで実施されることができる。よって、駆動装置４０の回路内に容易に直接製造されるＮ型トランジスタは、生産プロセスの間、駆動装置４０により高い成功率を持たせることができる。また、Ｎ型トランジスタの素子の特性により、駆動装置４０により高い出力効率を持たせることができ、ファンシステム４の適用性を大幅に高め、コストの支出を低減することができる。また、第１スイッチＳ１と第２スイッチＳ２とを駆動装置４０の外部に設置することで駆動装置４０の内部で発生する熱エネルギーを減少することができ、駆動装置４０の破損の可能性を減少する。

図４を参照下さい。センサ２０と駆動装置４０との間は、第１レジスタＲ１を更に含み、第１レジスタＲ１は、電流を制限するように用いられる。駆動装置４０よりセンサ２０に出力された電流は、第１レジスタＲ１を経て低減されることができ、センサ２０から駆動装置４０に供給された電圧波形に変化を生じさせる。図５Ａと図５Ｂとを一緒に参照下さい。図５Ａは、第１レジスタＲ１がまだファンシステム４に設置されていない時（図３）のセンサ２０から駆動装置４０に供給された電圧波形（正弦波）と、駆動装置４０からスイッチに出力された電流波形（２つの方形波）とを表している。この状況では、駆動装置４０より出力された電流波形は、遷移時にサージ波（ｓｕｒｇｅ ｗａｖｅ）を生じる。その発生原因は、駆動装置４０の内部で発生された高周波振幅が遷移時に急速に変化（遷移時の斜率が大きい）するためであり、よって、モーターが回転する時に回避できない雑音が発生する。また、図５Ｂに示すように、第１レジスタＲ１の設置により電圧波形の振幅を縮小し、電圧波形の遷移時の斜率を小さくすることができ、電圧波形が比較的緩やかに変化し、高周波振幅が電流波形に対する影響をより減少し、遷移時にモーターが発生する雑音を効果的に制御することができる。

図６を参照下さい。本発明のファンシステム４は、ソフトスタートユニット５０と保護ユニット６０とを更に含む。ソフトスタートユニット５０は、駆動装置４０に電気的接続され、保護ユニット６０は、駆動装置４０とソフトスタートユニット５０との両方に電気的接続される。

ソフトスタートユニット５０は、第２レジスタＲ２、第３レジスタＲ３及びコンデンサＣより構成され、第２レジスタＲ２の１つの端子は、駆動装置４０に電気的接続され、もう１つの端子も駆動装置４０に電気的接続される。第３レジスタＲ３の１つの端子は、第２レジスタＲ２のもう１つの端子に電気的接続され、第３レジスタＲ３のもう１つの端子は、接地端子に電気的接続される。コンデンサＣの１つの端子は、第３レジスタＲ３の１つの端子に電気的接続され、コンデンサＣのもう１つの端子は、接地端子に電気的接続される。第２レジスタＲ２と第３レジスタＲ３とは、分圧構造を形成し、駆動装置４０より受けた電圧を分圧し、コンデンサＣに入力して充電することができる。コンデンサＣが基準値に充電された時、駆動装置４０は、最大電流をスイッチに出力し始め、モーターを駆動し、全速力で運転する。充電時間は、ソフトスタートの時間である。

保護ユニット６０は、第４レジスタＲ４、第５レジスタＲ５及び第５スイッチＳ５より構成され、第４レジスタＲ４の１つの端子は、ソフトスタートユニット５０に電気的接続され、もう１つの端子は、第５スイッチＳ５の第１端子に電気的接続される。第５レジスタＲ５の１つの端子は、ソフトスタートユニット５０に電気的接続され、もう１つの端子は、第５スイッチＳ５の第２端子に電気的接続される。第５スイッチＳ５の第３端子は、接地端子に電気的接続される。ファンシステム４がブロックされた状態の時（例えば、ファンが物体によってブロックされた時）、第５スイッチＳ５の第２端子は、アラーム信号Ｖを受け、第５スイッチＳ５をオンの状態にし、コンデンサＣは、第５スイッチＳ５を経由して接地端子に迅速に放電する。よって、ファンシステム４がブロック状態から解除された時、コンデンサＣ内に電圧が残らないことを確保でき、よって、駆動装置４０が再起動した時、ソフトスタートの機能エラーが発生しない。

上述のように、本発明のファンシステム４とその装置とによれば、２つのスイッチ（第１スイッチＳ１及び第２スイッチＳ２）を駆動装置４０の外部に設置し、もう２つのスイッチ（第３スイッチＳ３及び第４スイッチＳ４）を駆動装置４０の内部に設置することで、簡単な製造、駆動装置の熱エネルギーの減少、コストの減少、出力効率の増加などの効果を達成することができ、優れた設計であることが言える。

また、本発明は、駆動装置４０とセンサ２０との間に電流を制限するレジスタ（第１レジスタＲ１）を設置し、ファンシステム４の運転の雑音を効果的に低下させることができ、これも優れた設計であることが言える。

また、本発明は、ソフトスタートユニット６０が駆動装置４０に接続される。また、保護ユニット５０を設置してソフトスタートユニット６０の操作の正確性を保護して、ソフトスタートユニット６０のエラーを減少し、ファンシステム４の仕事効率を全体的に高めることができる。

以上、本発明の好適な実施例を例示したが、これは本発明を限定するものではなく、本発明の精神及び範囲を逸脱しない限りにおいては、当業者であれば行い得る少々の変更や修飾を付加することは可能である。従って、本発明が保護を請求する範囲は、特許請求の範囲を基準とする。

従来のファンシステムの構成概略図である。 従来のもう１つのファンシステムの構成概略図である。 本発明のファンシステムの構成概略図である。 本発明のファンシステムのもう１つの好ましい実施例である。 図３のファンシステムの電圧と電流波形図である。 図４のファンシステムの電圧と電流波形図である。 本発明のファンシステムのもう１つの好ましい実施例である。

符号の説明

１、３、４ ファンシステム
２ 電源供給器
１０、３０、４０ 駆動装置
２０ センサ
５０ ソフトスタートユニット
６０ 保護ユニット
Ｓ１ 第１スイッチ
Ｓ２ 第２スイッチ
Ｓ３ 第３スイッチ
Ｓ４ 第４スイッチ
Ｓ５ 第５スイッチ
Ｃ コンデンサ
Ｒ１ 第１レジスタ
Ｒ２ 第２レジスタ
Ｒ３ 第３レジスタ
Ｒ４ 第４レジスタ
Ｒ５ 第５レジスタ
Ｌ コイル

Claims (15)

1. 第１スイッチと、
   第２スイッチと、
   コイルと、
   前記第１スイッチ、前記第２スイッチ及び前記コイルと、ブリッジ接続を形成する第３スイッチと第４スイッチとを有する駆動装置とを含むファンシステム。
2. 前記ファンシステムは、電源供給器に更に電気的接続される請求項１に記載のファンシステム。
3. 前記駆動装置は、前記電源供給器に電気的接続される請求項２に記載のファンシステム。
4. 前記駆動装置に電気的接続されたセンサを更に含む請求項１に記載のファンシステム。
5. 前記センサと前記駆動装置との間には、第１レジスタが設置される請求項４に記載のファンシステム。
6. 前記センサは、ホールセンサである請求項４に記載のファンシステム。
7. 前記駆動装置は、集積回路からなる請求項１に記載のファンシステム。
8. 前記第１スイッチと前記第２スイッチとは、Ｐ型トランジスタからなる請求項１に記載のファンシステム。
9. 前記第３スイッチと前記第４スイッチとは、Ｎ型トランジスタからなる請求項１に記載のファンシステム。
10. 前記駆動装置に電気的接続されたソフトスタートユニットを更に含む請求項１に記載のファンシステム。
11. 前記ソフトスタートユニットは、第２レジスタと、第３レジスタと、コンデンサＣとを含み、
    前記第２レジスタと前記第３レジスタとは、分圧構造を形成し、且つ、前記駆動装置と接地端子との間に電気的接続され、
    前記コンデンサの１つの端子は、前記第２レジスタと前記第３レジスタとの間に電気的接続され、前記コンデンサのもう１つの端子は、前記接地端子に電気的接続される請求項１０に記載のファンシステム。
12. 前記駆動装置と前記ソフトスタートユニットとが保護ユニットに更に電気的接続される請求項１０に記載のファンシステム。
13. 前記保護ユニットは、第５スイッチを含み、且つ、前記第５スイッチの第１端子は、前記駆動装置に電気的接続され、前記第５スイッチの第２端子は、アラーム信号を受け、前記第５スイッチの第３端子は、接地端子に電気的接続される請求項１２に記載のファンシステム。
14. 前記保護ユニットは、前記駆動装置と前記第５スイッチの前記第１端子との間に電気的接続された第４レジスタを更に含む請求項１３に記載のファンシステム。
15. 前記保護ユニットは、前記駆動装置と前記第５スイッチの前記第２端子との間に電気的接続された第５レジスタを更に含む請求項１３に記載のファンシステム。

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