JP2014060908A - エネルギー変換機能を有する扇風機 - Google Patents

Abstract

【課題】エネルギー変換機能を有する扇風機を提供する。
【解決手段】本発明のエネルギー変換機能を有する扇風機が備えるモータは機械エネルギーを出力するシャフトを具備し、発電機ユニットは三相発電コイルおよびマグネットリングを具備し、三相発電コイルはシャフト上に設置され、マグネットリングは三相発電コイルを被覆し、シャフトが回転して三相発電コイルが連動するとき、三相発電コイルは機械エネルギーを受け取り、磁場を誘導して交流誘導起電力を発生させ、エネルギー貯蔵ユニットは三相発電コイルに電気的に接続し、流誘導起電力を受け取り、電気エネルギーとして貯蔵する。また本発明は、インバータを増設することで交流電力に変換された電気エネルギーをモータに供給でき、または切替器を増設することで、エネルギー貯蔵ユニットの充電が飽和状態に達しモータを駆動するのに十分であるとき、モータの電源がエネルギー貯蔵ユニットから直接供給されるよう切り替えられる。
【選択図】図２

Description

本発明は扇風機に関するものであり、特にエネルギー変換機能を有する扇風機に関するものである。

今日の一般的な扇風機の設計においては、主に部屋の電源コンセントから直接電源が供給され、扇風機モータにより羽根を回転させ機械エネルギーを生成する。しかし、現在はこれらの扇風機モータが生成した機械エネルギーを回収して再利用できる技術あるいは装置は何も無く、これらの機械エネルギーはそのまま無駄になっている。そのため、月日が経過するなかで実際相当なエネルギーが浪費されると考えられる。

扇風機は、夏場にはどの家庭でも最も頻繁に使用される電化製品の１つであるが、扇風機の技術は、いかに電力により機器を動かすかという点のみを追及し、モータを駆動した後に発生するエネルギーのリサイクルをどのように行うかまでは考慮されていない。
また、最近の地球温暖化やエネルギー資源価格の高騰により、どのように二酸化炭素を削減するかが重要視され、地球環境への配慮のために、各地でグリーンエネルギーと二酸化炭素削減関連の対策が提唱されている。したがって、もし扇風機のエネルギーをリサイクルできる装置があれば、エネルギー使用量が大幅に削減でき、電気料金も節約できる。

これらの問題に鑑みて、本発明者は、関連産業の研究開発に従事した長年の経験にもとづき、既存の扇風機の使用上生じる問題を深く追求し、多くの分析を行い、解決策を積極的に模索し、研究と発展のため長期的に努力を重ねてきた。その結果、上述の欠点を改善すべく、エネルギー変換機能を有する扇風機の発明についに成功した。

本発明の主な目的は、モータによりシャフトを回転させて機械エネルギーを出力すると同時に、三相発電コイルをシャフト上に設置することにより、機械エネルギーを受け取り、マグネットリング中のＮ磁場およびＳ磁場を誘導して交流誘導起電力を発生させ、最後にエネルギー貯蔵ユニットを三相発電コイルに電気的に接続することで交流誘導起電力を受け取り、電気エネルギーとして貯蔵することで、モータから発生したエネルギーを回収する、エネルギー変換機能を有する扇風機を提供することである。

本発明のもう１つの目的は、モータに交流電動機を使用するとき、インバータを増設し、交流電力に変換して出力することで電気エネルギーをモータに供給すると同時に、検出器を２組またはそれ以上の個数のエネルギー貯蔵ユニットの間に増設することにより、２組またはそれ以上の個数のエネルギー貯蔵ユニットの自動検出循環充電の効果を達成し、また切替器を増設することで、エネルギー貯蔵ユニットの充電が飽和状態に達しモータを駆動するのに十分であるとき、モータの電源がエネルギー貯蔵ユニットから直接供給されるように切り替え、逆にエネルギー貯蔵ユニットの電力がモータに供給するのに不十分であるとき、モータの電力供給源をもとの外部電源に切り替える、というようなモータの電源供給により、電気エネルギーのリサイクルおよび環境保護のためのエネルギー節約という目的を果たせる、エネルギー変換機能を有する扇風機を提供することである。

本発明のさらなる目的は、電源プラグ差し込み口および充電ベースを扇風機ベース上に設置し、エネルギー貯蔵ユニットが変換された電気エネルギーを電源プラグ差し込み口および充電ベースまで出力して供給することにより、ユーザーが家電機器を電源プラグ差し込み口に接続して電気エネルギーを取得したり、充電ベースを３Ｃ製品（コンピュータ、通信機器、生活用電子製品）の電池充電に使用できる、エネルギー変換機能を有する扇風機を提供することである。

上述の目的を達成するために、本発明の提供するエネルギー変換機能を有する扇風機は、扇風機ベース上に支柱を設け、モータは支柱上方に設置し、モータはシャフトを具備し、モータは電源に電気的に接続してシャフトを回転させ機械エネルギーを出力する。
発電機ユニットは三相発電コイルおよびマグネットリングを具備し、マグネットリングは磁場を有し、三相発電コイルはシャフト上に設置され、マグネットリングは三相発電コイルを被覆する。シャフトの回転に三相発電コイルが連動するとき、三相発電コイルは機械エネルギーを受け取り、磁場を誘導して交流誘導起電力を発生させる。
羽根は軸穴を有し、シャフトが軸穴を貫通し、羽根固定部材によりシャフトを締結することでシャフトと羽根が連動できるようになる。エネルギー貯蔵ユニットは、扇風機ベース上に設置され、三相発電コイルに電気的に接続し、交流誘導起電力を受け取り、電気エネルギーとして貯蔵し、エネルギー貯蔵ユニットから電気エネルギーを出力できる。

本発明がここで開示するエネルギー変換機能を有する扇風機の技術的特徴は、シャフト上に設置された三相発電コイルが機械エネルギーを受け取り、マグネットリング中のＮ磁場およびＳ磁場を誘導して交流誘導起電力を発生させ、エネルギー貯蔵ユニットにより電気エネルギーを貯蔵することにある。

モータに交流電動機を使用するとき、本発明はインバータを増設することにより、発電機ユニットを用いてモータから出力された機械エネルギーを電気エネルギーに変換する。さらにインバータを利用してエネルギー貯蔵ユニットの電気エネルギーを交流電力に変換して出力してモータに電力供給することで、エネルギーリサイクルおよび環境保護のためのエネルギー節約の目的が達成できる。

さらに本発明によれば、電源プラグ差し込み口および充電ベースを扇風機ベース上に増設することで、エネルギー貯蔵ユニットは変換された電気エネルギーを出力して電源プラグ差し込み口および充電ベースに供給し、ユーザーが家電機器を電源プラグ差し込み口に接続して電気エネルギーを取得することや、充電ベースを３Ｃ製品（コンピュータ、通信機器、生活用電子製品）の電池充電に使用することが可能になる。

本発明のエネルギー変換機能を有する扇風機の斜視図。 本発明のエネルギー変換機能を有する扇風機の第一実施例の分解図。 本発明のエネルギー変換機能を有する扇風機の回路図。 本発明の羽根および発電機ユニットの組み立てを示す図。 本発明の電源プラグ差し込み口および充電ベースを増設したエネルギー変換機能を有する扇風機を示す図。 本発明の整流器、インバータ、検出器および切替器を増設したエネルギー変換機能を有する扇風機の回路図。 本発明第二実施例のエネルギー変換機能を有する扇風機の分解図。

本発明の目的、技術内容、特徴および達成される効果のさらなる理解のため、以下に具体的実施例と図面を併せて詳細に説明する。

ここで本発明の実施例を１つ挙げる。まず、図１の本発明のエネルギー変換機能を有する扇風機の斜視図、図２の第一実施例の分解図、および図３の回路図を参照されたい。

図が示すように、本発明がここで開示するエネルギー変換機能を有する扇風機１０が備える扇風機ベース１２上部には支柱１４を設け、支柱１４上方にはモータ１６を設置し、モータ１６はシャフト１８を具備し、モータ１６は電源２０に電気的に接続し、シャフト１８が回転して機械エネルギーを出力する。
発電機ユニット２２は三相発電コイル２４およびマグネットリング２６を具備し、マグネットリング２６は磁場を有する。三相発電コイル２４はシャフト１８上に設置され、マグネットリング２６が三相発電コイル２４を被覆する。シャフト１８が回転するとき、三相発電コイル２４が連動し、三相発電コイル２４は機械エネルギーを受け取り、磁場を誘導して交流誘導起電力を発生させる。
羽根２８は軸穴３０を有し、シャフト１８は軸穴３０を貫通し、羽根固定部材３２によりシャフト１８が締結固定されることで、羽根２８がシャフト１８と連動するようになる。
さらに、扇風機ベース１２上に設置されるとともに三相発電コイル２４に電気的に接続する少なくとも１つのエネルギー貯蔵ユニット３４を使用し、交流誘導起電力を受け取り、電気エネルギーとして貯蔵する。エネルギー貯蔵ユニット３４はまた電気エネルギーの出力にも用いられる。

つまり、本発明のエネルギー変換機能を有する扇風機１０は、その技術思想によれば、モータ１６が電源２０に電気的に接続するとき、シャフト１８が回転して機械エネルギーが出力され、このとき、シャフト１８上に設置された三相発電コイル２４は、機械エネルギーを受け取り、マグネットリング２６中のＮ磁場およびＳ磁場を誘導して交流誘導起電力が発生する。
そして、少なくとも１つのエネルギー貯蔵ユニット３４が、三相発電コイル２４に電気的に接続して交流誘導起電力を受け取り、電気エネルギーとして貯蔵する。このように、本発明のエネルギー変換機能を有する扇風機１０は、モータ１６から発生したエネルギーを回収し、交流誘導起電力を発生させ、電力として蓄える機能を有する。

また、本発明が開示するエネルギー変換機能を有する扇風機１０のモータ１６は、直流電動機または交流電動機であり、発電機ユニット２２は三相永久磁石同期発電機ユニットであり、エネルギー貯蔵ユニット３４はセルである。

図４の本発明の羽根および発電機ユニットの組み立てを示す図と、図２を同時に参照されたい。図が示すように、本発明のエネルギー変換機能を有する扇風機１０の発電機ユニット２２は、シャフト１８上に設置され三相発電コイル２４を固定するコイル固定ベース３６と、シャフト１８上に設置されマグネットリング２６を固定するマグネットリングベース３８をさらに備える。

コイル固定ベース３６、三相発電コイル２４、マグネットリング２６およびマグネットリングベース３８を順に組み立てた後、図４が示すように、ここではコイル固定ベース３６およびマグネットリングベース３８により三相発電コイル２４およびマグネットリング２６がシャフト１８上にしっかり固定され、脱落することがない。

図２が示すように、本発明のエネルギー変換機能を有する扇風機１０がさらに備える支柱１４上方に設置されたモータケース４０は、モータ１６を覆い、外部にシャフト１８を露出させ、第一羽根ガード４２は孔口４４を有し、孔口４４はシャフト１８を貫通させる。
第一羽根ガード４２はモータケース４０の側辺に設置される。そして第二羽根ガード４６は、第一羽根ガード４２に対応して接続されて、三相発電コイル２４、マグネットリング２６、羽根２８、羽根固定部材３２、コイル固定ベース３６およびマグネットリングベース３８を覆う。

図５の本発明に電源プラグ差し込み口および充電ベースを増設したエネルギー変換機能を有する扇風機を示す図と、図３を同時に参照されたい。図が示すように、本発明のエネルギー変換機能を有する扇風機１０は、扇風機ベース１２上に設置された電源プラグ差し込み口４８および充電ベース５０をさらに備える。
電源プラグ差し込み口４８および充電ベース５０はエネルギー貯蔵ユニット３４に電気的に接続し、エネルギー貯蔵ユニット３４は変換された電気エネルギーを出力して電源プラグ差し込み口４８および充電ベース５０に供給する。この電源プラグ差し込み口４８は家庭用交流電源プラグ差し込み口であるため、ユーザーは電化製品のプラグを電源プラグ差し込み口４８上に接続できる。さらに、充電ベース５０は３Ｃ製品（コンピュータ、通信機器、生活用電子製品）の電池５２の充電に使用できる。

本発明は明細書および図により明確かつ十分に発明の開示がなされているが、実施例および図中の、扇風機ベース１２上に設置された電源プラグ差し込み口４８および充電ベース５０は説明のための例に過ぎず、本発明の技術思想にもとづいたものであるが、当然これに限定されることはない。
製品の実際のニーズに応じて、電源プラグ差し込み口４８および充電ベース５０は、支柱１４上に設置されることも可能であり、この本発明の図中では２つのエネルギー貯蔵ユニット３４を例に挙げているが、実際の状況に応じてエネルギー貯蔵ユニット３４の個数を増減することができ、そのエネルギー貯蔵ユニット３４の個数上の差異は本発明の技術思想に影響を及ぼすものではない。

続いて、図６の本発明に整流器、インバータ、検出器および切替器を増設したエネルギー変換機能を有する扇風機の回路図を参照されたい。図が示すように、本発明のエネルギー変換機能を有する扇風機１０は、三相発電コイル２４およびエネルギー貯蔵ユニット３４に電気的に接続する整流器５４をさらに備えることで、交流誘導起電力を受け取り、さらに直流電力に変換して出力してエネルギー貯蔵ユニット３４に対し充電を行う。
中でもモータ１６が交流電動機であるとき、エネルギー変換機能を有する扇風機１０は、モータ１６およびエネルギー貯蔵ユニット３４に電気的に接続するインバータ５６を増設して電気エネルギーを受け取り、交流電力としてモータ１６に出力できる。
このように本発明は、モータ１６から出力された機械エネルギーを、三相発電コイル２４を用いて電気エネルギーに変換し、さらにインバータ５６を用いてエネルギー貯蔵ユニット３４の電気エネルギーを交流電力に変換して出力し、モータ１６に電力供給することで、エネルギーリサイクルおよび環境保護のためのエネルギー節約という目的を達成できる。

また本発明は、２組またはそれ以上の個数のエネルギー貯蔵ユニット３４を使用するとき、２組のエネルギー貯蔵ユニット３４の間を電気的に接続する検出器５８を増設し、当該のエネルギー貯蔵ユニット３４の電気量を検出することで、２組のエネルギー貯蔵ユニット３４の自動検出循環充電機能を果たすことができる。

さらに本発明は、エネルギー貯蔵ユニット３４の充電が飽和状態に達し、かつモータ１６の駆動に十分であるとき、モータ１６、電源２０およびエネルギー貯蔵ユニット３４に電気的に接続する切替器６０を増設し、モータ１６の電源２０をエネルギー貯蔵ユニット３４から直接電源供給するように切り替えることができる。
逆に、エネルギー貯蔵ユニット３４の電力がモータ１６に供給するには不十分であるときは、切替器６０によりモータ１６の電力源をもとの電源２０に切り替え戻すことができる。

前述の第一実施例では発電機ユニット２２を利用したものを例に挙げ説明したが、この部分の技術特徴は本発明中の実施例の１つに過ぎず、本発明がこれにより限定されることはもちろんない。
続いて図７の本発明第二実施例のエネルギー変換機能を有する扇風機の分解図を参照されたい。図が示すように、前述した三相発電コイル２４、マグネットリング２６、コイル固定ベース３６およびマグネットリングベース３８の構造とその接続関係は第一実施例で述べたものと同じであり、ここでは再述しない。ただし、第二実施例で異なるのは、本発明がここで発電機ユニット２２を増設できる点である。このため、１組の発電機ユニット２２がフルロード状態になったとき、もう１組の発電機ユニット２２の増設によりモータ１６の機械エネルギーを受け取り電気エネルギーの供給を継続することができる。

以上に開示した本発明の実施例は、本発明の実施範囲を限定するものではない。本発明の精神と領域を脱しない範囲内で加えた変更や潤色は全て、本発明の特許請求の範囲内に含まれる。本発明の特許請求の範囲は添付した請求項を参照する。

１０ エネルギー変換機能を有する扇風機
１２ 扇風機ベース
１４ 支柱
１６ モータ
１８ シャフト
２０ 電源
２２ 発電機ユニット
２４ 三相発電コイル
２６ マグネットリング
２８ 羽根
３０ 軸穴
３２ 羽根固定部材
３４ エネルギー貯蔵ユニット
３６ コイル固定ベース
３８ マグネットリングベース
４０ モータケース
４２ 第一羽根ガード
４４ 孔口
４６ 第二羽根ガード
４８ 電源プラグ差し込み口
５０ 充電ベース
５２ 電池
５４ 整流器
５６ インバータ
５８ 検出器
６０ 切替器

Claims (12)

1. 上部に支柱を設けた扇風機ベースと、
   前記支柱上方に設置され、シャフトを具備し、電源に電気的に接続することで、前記シャフトが機械エネルギーを出力するようにするモータと、
   三相発電コイルおよびマグネットリングを具備し、前記マグネットリングは磁場を有し、前記三相発電コイルは前記シャフト上に設置され、前記マグネットリングは前記三相発電コイルを被覆し、前記シャフトが回転して前記三相発電コイルが連動するとき、前記三相発電コイルが前記機械エネルギーを受け取り、前記磁場を誘導して、交流誘導起電力を発生させる発電機ユニットと、
   軸穴を有し、前記シャフトが前記軸穴を貫通する羽根と、
   前記シャフトを締結することで、前記シャフトと前記羽根を連動させるための羽根固定部材と、
   前記扇風機ベース上に設置され、前記三相発電コイルに電気的に接続し、前記交流誘導起電力を受け取り、電気エネルギーとして貯蔵し、前記電気エネルギーを出力する少なくとも１つのエネルギー貯蔵ユニットと、を少なくとも備えることを特徴とする、
   エネルギー変換機能を有する扇風機。
2. 前記発電機ユニットは、前記シャフト上に設置され、前記三相発電コイルを固定するためのコイル固定ベースと、前記シャフト上に設置され、前記マグネットリングを固定するためのマグネットリングベースと、をさらに備えることを特徴とする、請求項１に記載のエネルギー変換機能を有する扇風機。
3. 前記支柱上方に設置され、前記モータを覆うとともに、前記シャフトを外部に露出させるモータケースと、前記モータケースの側辺に設置され、孔口を有し、前記シャフトが前記孔口を貫通する第一羽根ガードと、前記第一羽根ガードと対応して接続され、前記三相発電コイル、前記マグネットリング、前記コイル固定ベース、前記マグネットリングベース、前記羽根および前記羽根固定部材を覆う第二羽根ガードと、をさらに備えることを特徴とする、請求項２に記載のエネルギー変換機能を有する扇風機。
4. 前記扇風機ベース上に設置され、前記エネルギー貯蔵ユニットに電気的に接続する電源プラグ差し込み口をさらに備え、前記エネルギー貯蔵ユニットは前記電気エネルギーを出力して前記電源プラグ差し込み口に供給することを特徴とする、請求項１に記載のエネルギー変換機能を有する扇風機。
5. 前記扇風機ベース上に設置され、前記エネルギー貯蔵ユニットに電気的に接続する充電ベースをさらに備え、前記エネルギー貯蔵ユニットは前記電気エネルギーを前記充電ベースに出力することを特徴とする、請求項１に記載のエネルギー変換機能を有する扇風機。
6. 前記三相発電コイルおよび前記エネルギー貯蔵ユニットに電気的に接続し、前記交流誘導起電力を受け取り、直流電力に変換して前記エネルギー貯蔵ユニットに出力する整流器をさらに備えることを特徴とする、請求項１に記載のエネルギー変換機能を有する扇風機。
7. 前記モータは直流電動機または交流電動機であることを特徴とする、請求項１に記載のエネルギー変換機能を有する扇風機。
8. 前記モータが交流電動機であるとき、前記エネルギー貯蔵ユニットおよび前記モータに電気的に接続し、前記電気エネルギーを受け取り、交流電力として前記モータに出力するインバータをさらに備えることを特徴とする、請求項７に記載のエネルギー変換機能を有する扇風機。
9. 前記エネルギー貯蔵ユニットの数量が２つであるとき、前記エネルギー貯蔵ユニットに電気的に接続し、前記エネルギー貯蔵ユニットの電気量を検出する検出器をさらに備えることを特徴とする、請求項１に記載のエネルギー変換機能を有する扇風機。
10. 前記電源、前記モータおよび前記エネルギー貯蔵ユニットに電気的に接続し、前記電源、前記モータおよび前記エネルギー貯蔵ユニットの電気的に接続関係を切り替える切替器をさらに備えることを特徴とする、請求項１に記載のエネルギー変換機能を有する扇風機。
11. 前記発電機ユニットは三相永久磁石同期発電機ユニットであることを特徴とする、請求項１に記載のエネルギー変換機能を有する扇風機。
12. 前記エネルギー貯蔵ユニットはセルであることを特徴とする、請求項１に記載のエネルギー変換機能を有する扇風機。

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