JP2009013974A - 受動ファン - Google Patents

Abstract

【課題】同じサイズでインペラ中央の無風領域を大幅に減少し、受動ファンの吸気、排気面積を大幅に上げる受動ファンを提供する。
【解決手段】フレーム、前記フレーム内に設置された少なくとも１つの受動インペラ３２ｂ、および前記フレーム上に設置され、前記受動インペラ３２ｂを駆動して回転し、且つ前記受動インペラ３２ｂとそれがそれぞれ独立して位置される少なくとも１つの回転子３３ｂを含む受動ファン。
【選択図】図４

Description

本発明は、ファンに関し、特に、受動ファン（ｐａｓｓｉｖｅ ｆａｎ）に関するものである。

電子製品の高性能、高周波数、高速度と、軽量薄型化への急速な発展に伴って、電子製品の発熱温度が高くなるため、不安定な現象を招き易く、製品の信頼度と使用寿命に影響を及ぼしている。よって、熱放散が電子製品の重要な課題の１つとなっている。また、ファンを用いた熱放散装置は、よく見かける構造の設置である。

図１を参照下さい。従来のファン１は、インペラ１１、モーター１２と、フレーム１３を含む。インペラ１１は、複数の回転翼１１１を有する。モーター１２は、インペラ１１の中央に設置され、インペラ１１と共にフレーム１３内に設置される。モーター１２は、インペラ１１に接続され、インペラ１１を駆動して回転させることで、気流を発生し、熱放散の効果を達成する。

しかし、このファン１では、モーター１２がインペラ１１の中央に位置し、且つ一定のサイズを有することから、モーター１２の配置空間とファン１の全体積を考慮したとき、インペラ１１の回転翼の面積を犠牲にしなければならず、ファン１の熱放散効率を下げることになる。また、モーター１２そのものもエネルギーを発生することから、ファン１の熱放散効率も更に下げられる。前述より分かるように、ファン１の設計と熱放散効率は、それぞれ大きな制限がある。

上述の問題を解決するために、本発明は、同じサイズでインペラ中央の無風領域を大幅に減少し、受動ファンの吸気、排気面積を大幅に上げる受動ファンを提供する。

上述の目的を達成するために、本発明は、フレーム、少なくとも１つの受動インペラと少なくとも１つの回転子を含む。回転子は、受動インペラを駆動して回転させる。受動インペラと回転子は、フレームの内側と外側にそれぞれ位置される。

本発明の受動ファンは、内部にモーターを含まない受動インペラを用いて、フレーム内に設置されていない回転子によって受動インペラを駆動する方式で、本発明の受動ファンを作動できる。この場合、受動インペラが自己回転する必要がないことから、受動インペラの中央にモーター等の設置がなく、中央の無風領域を大幅に減少して受動ファンの吸気、排気面積を大幅に上げ、ファンの熱放散効率を大幅に上げることができる。

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、図面を参照にしながら、詳細に説明する。

図２Ａと２Ｃを参照下さい。本発明の実施例の受動ファン３は、フレーム３１、少なくとも１つの受動インペラ３２と少なくとも１つの回転子３３を含む。受動ファン３は、軸流式ファンであることができ、遠心式ファンであることもできる。

フレーム３１は、フレーム体３１１、少なくとも１つのリブ３１２と軸管部３１３を有する。リブ３１２は、軸管部３１３とフレーム体３１１に接続される。リブ３１２の数量は、実際の需要に応じて決められ、１つであることもでき、２つ、または２つ以上であることもできる。

受動インペラ３２は、フレーム体３１１内に設置され、軸管部３１３上にはめ込まれる。また、受動インペラ３２は、複数の回転翼３２１、ハブ３２２、回転軸３２４と、少なくとも１つの駆動部３２３を有する。受動インペラ３２内は、例えばモーターなどのアクティブ制御装置が設置されないことが好ましい。受動インペラ３２にアクティブ制御装置がないことから、回転子の磁石、固定子の磁極、制御回路板などの空間を保留する必要がなく、受動インペラの吸気、排気面積を大幅に増加して、フレーム内に固定子の磁極が必要な体積を提供する必要もなくなる。よって、同じサイズのファンで最も大きなサイズのインペラを用いて最も大きな吸気、排気面積を得てファンの熱放散の効果を大幅に上げることができる。受動インペラ３２の回転子３３の駆動方式は、磁気駆動、摩擦駆動、または二つの円形ギアがそれぞれの軸に固定され、両ギアの噛合によって互いに伝動される噛合駆動であることができる。

回転翼３２１は、ハブ３２２の周縁に環設される。回転軸３２４は、軸管部３１３内にはめ込まれる。軸管部３１３内は、少なくとも１つの軸受３１３１が更に設置され、回転軸３２４の回転を支持する。

駆動部３２３は、回転子３３５と互いに対応し、且つ回転子３３の駆動を受けて、受動インペラ３２の回転をさせる。駆動部３２３は、受動インペラ３２の周縁の回りに設置されることができ、回転翼３２１の外縁に設置されることもできる。駆動部３２３は、例えば、多極環状の永久磁石、多極磁性体３２３１を覆う環状磁性体等の多極を有する環状磁気構造体、ガイドスロットを有する構造体、または歯状構造を有する構造体などであることができる。駆動部３２３の形状は、例えば、環状、円環形、弧形、多辺形、または湾曲形である。また、受動インペラ３２は、磁性を有する回転翼で、駆動部３２３を必要としないこともできる。

回転子３３と受動インペラ３２は、フレームの外側と内側にそれぞれ位置され、受動インペラ３２の回転を駆動する。回転子３３は、独立したモーター、駆動器、回転ホイール、または駆動ギアであることができる。回転子３３は、フレーム体３１１の１つ側の角、またはフレーム体３１１の外側にのみ設置することができる。回転子３３と受動インペラ３２との間は互いに接触することができ、互いに接触しないこともできる。

図２Ｄを参照下さい。本実施例では、回転子３３の周縁は、複数のＮ、Ｓ磁極を有する環状磁石３３１が設置される。環状磁石３３１と駆動部３２３との間は、磁気反作用力が存在する。回転子３３が回転する時、駆動部３２３は、前記磁気反作用力により駆動され、受動インペラ３２を回転させる。前記磁気反作用力は、磁気引力、磁気斥力、または磁気引力と磁気斥力を兼ねた磁気作用力であることができる。

図３を参照下さい。本発明の実施例２を表している。本実施例の受動ファン３ａと上述の実施例１の受動ファン３との違いは、回転子３３ａがガイドスロットを有する移動体からなり、且つ受動インペラ３２ａの駆動部３２３ａが回転子３３ａと互いに対応するガイドスロットを有する構造体からなることである。回転子３３ａは、例えば、ガイドスロットを有する駆動器、または回転ホイールである。この時、回転子３３ａと駆動部３２３ａは、伝動構造３４によって互いに回転される。伝動構造３４は、ベルト、チェーン、またはその他のテープ状体であることができる。この時、回転子３３ａと駆動部３２３ａは、互いに接触することができ、互いに接触しないこともできる。

図４を参照下さい。本発明の実施例３を表している。本実施例の受動ファン３ｂと上述の実施例１の受動ファン３との違いは、回転子３３ｂが駆動ギアからなり、且つ受動インペラ３２ｂの駆動部３２３ｂが回転子３３ｂと互いに対応する直歯平歯車、らせん状平歯車、十字ギア（double helical spur wheel/herringbone gear）、ピンギア、または歯状構造を有する構造体からなることである。この時、回転子３３ｂと駆動部３２３ｂは、直接係合、またはもう１つの独立したギア（伝動構造）によって間接係合することができる。この時、回転子３３ｂと駆動部３２３ｂは、互いに接触することができ、互いに接触しないこともできる。尚、十字ギアは山歯歯車であって、斜歯歯車（はすば歯車／ヘリカルギア）の長所を備えているだけでなく、その左右の歯のねじれ角度が等しく、方向が逆であるため、軸方向力を相殺させることができます。しかし、製作が困難であります。十字ギア駆動は高出力、高トルクの大型機械に多用されており、その歯のねじれ角度は斜歯歯車よりも若干大きくすることができます。即ち、Β＝１５°〜４５°であり、これに対して一般の角度は３０°くらいのものであります。

上述の実施例は、１つの回転子を用いて１つの受動インペラの回転を駆動しているが、１つの回転子を用いて複数の受動インペラの回転を駆動、複数の回転子を用いて１つの受動インペラの回転を駆動、または複数の回転子を用いて複数の受動インペラの回転を駆動することもできる。

図５を参照下さい。本発明の実施例４の受動ファン４を表している。受動ファン４は、フレーム４１、４つの受動インペラ４２と、回転子４３を含む。回転子４３は、４つの受動インペラ４２を駆動する実施様態である。回転子４３をフレーム４１の中央に設置することによって、回転子４３は、受動インペラ４２の回転を同時に、それぞれ、または順次に駆動することができる。回転子４３は、上述の任意の回転子を用いることができ、受動インペラ４２は、回転子４３と互いに対応する形式からなる。この時、受動ファン４は、従来のファンに比べ、より多くの風量を得ることができる。

図６を参照下さい。本発明の受動ファンと従来のファンの性能の曲線図を表している。この図では、Ｘ軸は風量（単位：Ｍ³／ｍｉｎ）を表し、Ｙ軸は風圧（単位：ｍｍＨ₂Ｏ）を表している。全サイズと騒音が同じ場合では、従来のファンは、拡大された回転翼を有するファンであり、本発明の受動ファンは、１つの受動回転子が２つのインペラを駆動する様態である。図６から分かるように、サイズと騒音が同じ場合では、本発明の受動ファンより出力される風圧と風量の特性は、従来技術に比べて好ましい。また、本発明の受動ファンは、回転翼が長過ぎるためにやや揺れ易い傾向や、熱を受けて変形し、構造強度が弱く、且つ壊れ易い等の欠点を防ぐことができる。

また、上述の実施例は、受動インペラが回転子によって駆動されるのを例に説明が行われているが、これを限定するものでなく、前述の受動ファンは、外部風力によって受動インペラを吹き動かして回転子を駆動して電力を発生する。

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。

従来のファンの概略図である。 本発明の実施例１の受動ファンの立体概略図である。 図２Ａの反対側の概略図である。 図２Ａの縦断面の概略図である。 図２Ｂの回転子と駆動部の磁気作用の概略図である。 本発明の実施例２の受動ファンの立体概略図である。 本発明の実施例３の受動ファンの概略図である。 本発明の実施例４の受動ファンの概略図である。 本発明の受動ファンと従来のファンのファン性能の曲線図である。

符号の説明

１ ファン
１１ インペラ
１１１、３２１ 回転翼
１２ モーター
１３、３１、４１ フレーム
３、３ａ、３ｂ、４ 受動ファン
３１１ フレーム体
３１２ リブ
３１３ 軸管部
３１３１ 軸受
３２、３２ａ、３２ｂ、４２ 受動インペラ
３２２ ハブ
３２３、３２３ａ、３２３ｂ 駆動部
３２３１ 磁性体
３３１ 環状磁石
３２４ 回転軸
３３、３３ａ、３３ｂ、４３ 回転子
３４ 伝動構造

Claims (14)

1. フレーム、
   前記フレーム内に設置された少なくとも１つの受動インペラ、および
   前記フレーム上に設置され、前記受動インペラを駆動して回転し、且つ前記受動インペラとそれがそれぞれ独立して位置される少なくとも１つの回転子を含む受動ファン。
2. 受動インペラが複数の時、前記回転子が前記受動インペラの回転を駆動、または回転子が複数の時、前記回転子が前記受動インペラの回転を共同して駆動する請求項１に記載の受動ファン。
3. インペラと受動回転子がそれぞれ複数の時、前記回転子が前記受動インペラの回転を駆動する請求項１に記載の受動ファン。
4. 前記回転子は、独立したモーター、駆動器、回転ホイール、または駆動ギアである請求項１に記載の受動ファン。
5. 前記回転子は、前記フレームの１つ側の角、または前記フレームの外側にのみ設置される請求項１に記載の受動ファン。
6. 前記回転子は、伝動構造によって前記受動インペラを駆動し、且つ前記伝動構造は、ギア、ベルト、チェーン、またはその他のテープ状体である請求項１に記載の受動ファン。
7. 前記受動インペラは、複数の回転翼と、少なくとも１つの駆動部を有し、前記駆動部は、前記回転子によって駆動され、受動インペラの回転をさせ、且つ前記駆動部は、前記受動インペラの周縁の周りに、または前記回転翼の外縁に設置される請求項１に記載の受動ファン。
8. 前記駆動部は、多極環状の永久磁石、多極磁性体を覆う環状磁性体、ガイドスロットを有する構造体、または歯状構造を有する構造体である請求項７に記載の受動ファン。
9. 前記回転子が駆動ギアの場合、前記駆動部は、前記回転子と互いに対応する直歯平歯車、らせん状平歯車、十字ギア、ピンギア、または歯状構造を有する構造体からなる請求項８に記載の受動ファン。
10. 前記回転子の周縁は、複数のＮ、Ｓ磁極を有する環状磁石が設置される請求項１または請求項８に記載の受動ファン。
11. 前記回転子は、ガイドスロットを有する移動体からなり、且つ前記駆動部は、前記回転子と互いに対応するガイドスロットを有する構造体からなる請求項８に記載の受動ファン。
12. 前記回転子によって受動インペラを駆動する方式は、磁気駆動、摩擦駆動、または係合駆動である請求項１に記載の受動ファン。
13. 外部風力が前記受動インペラを吹き動かした時、前記受動インペラが前記回転子を駆動して電力を発生する請求項１に記載の受動ファン。
14. 前記受動インペラは、磁性を有する複数の回転翼を有する請求項１に記載の受動ファン。

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