JP2021085409A

JP2021085409A - ファン

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Publication number: JP2021085409A
Application number: JP2020193920A
Authority: JP
Inventors: 邱永順; Yung Shun Chiu
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2019-11-27
Filing date: 2020-11-21
Publication date: 2021-06-03
Anticipated expiration: 2040-11-21
Also published as: TWM594648U; US20230204040A1; US11946477B2; JP7058043B2; US20210156387A1; US11746793B2

Abstract

【課題】従来技術よりもファンの体積が小さく、ファンが発生させる音が極めて小さいファンを提供する。【解決手段】ファン２は、リング状の枠体２０と、枠体２０のリング状縁部に沿って配置されたガイドレールアセンブリ２１と、枠体２０のリング内に配置され、軸部材２４上に接続された複数のブレード２２と、複数のブレード２２のうちの一つに接続されるとともに、電磁動力移動方式により、ガイドレールアセンブリ２１上に位置する少なくとも１つの駆動部材２３とを備える。枠体２０は、ガイドレールアセンブリ２１が配置される溝構造２００を有する。駆動部材２３は、溝構造２００中に位置する。ガイドレールアセンブリ２１は、複数の電磁部材２１ａ，２１ｂを有する。ガイドレールアセンブリ２１は、リニアモータの固定子構造である。駆動部材２３は、複数の磁性部を有する。【選択図】図２Ａ

Description

本発明は、ファンに関し、特に、電磁動力式ファンに関する。

扇風機などのファンは、現代人にとって必要不可欠な家庭用電気器具の一つとなっており、消費電力が多くて高価なクーラーと比べ、安価で温度を容易に下げることもできる。

図１に示すように、従来のファン１は、枠体１０の後方にモータモジュール１１が設置されていることが一般的であった。モータモジュール１１には、軸部材１４介してブレード１２が接続され、モータモジュール１１が発生させた動力によりブレード１２を回転させて、所望の風力を得ていた。従来のファン１は、枠体１０の後方にモータモジュール１１が設置されていたため、ファン１の体積が大きくなりすぎて広いスペースが必要であった。モータモジュール１１には、電動モータが用いられていたため、機械による騒音が大きく、使い勝手が悪かった。

そのため、従来のファンの数々の問題点を改善する技術が求められていた。

こうした現状に鑑み、本発明者は鋭意研究を重ねた結果、従来技術の問題点を改善し、本発明を完成させたものである。

上記課題を解決するために、本発明の第１の形態によれば、リング状の枠体と、前記枠体のリング状縁部に沿って配置されたガイドレールアセンブリと、前記枠体のリング内に配置され、軸部材上に接続された複数のブレードと、前記複数のブレードのうちの一つに接続されるとともに、電磁動力移動方式により、前記ガイドレールアセンブリ上に位置する少なくとも１つの駆動部材と、を備えることを特徴とする、ファンが提供される。

前記枠体は、前記ガイドレールアセンブリが配置される溝構造を有することが好ましい。

前記駆動部材は、前記溝構造中に位置することが好ましい。

前記ガイドレールアセンブリは、複数の電磁部材を有することが好ましい。

前記電磁部材は、電磁体と、前記電磁体に巻付けられるコイルと、を有することが好ましい。

前記ガイドレールアセンブリは、リニアモータの固定子構造であることが好ましい。

前記駆動部材は、複数の磁性部を有することが好ましい。

互いに対応した第１の磁性部材及び第２の磁性部材を含む磁性アセンブリをさらに備え、前記第１の磁性部材は、前記駆動部材上に配置され、前記第２の磁性部材は、前記枠体上に配置されることが好ましい。

前記枠体の外周に設けた複数の機能ブレードと、前記機能ブレードの外周に設けた機能枠体と、をさらに備え、前記ガイドレールアセンブリが前記機能枠体の縁部に沿って配置されているため、前記枠体の外周に配置された前記機能ブレードが前記機能枠体に沿って回転可能であることが好ましい。

前記枠体上に接続された補助枠体と、前記補助枠体の外周に設けた複数の機能ブレードと、をさらに備え、前記ガイドレールアセンブリが前記補助枠体の縁部に沿って配置されているため、前記補助枠体の外周に配置された前記機能ブレードが前記補助枠体に沿って回転可能であることが好ましい。

本発明のファンは、以下（１）及び（２）の効果を有する。
（１）電磁動力により駆動部材を移動させるため、従来技術のようにモータモジュールを使用する必要がなく、枠体の後方に動力機構が設けられていないため、ファンの体積が小さい。
（２）従来のモータモジュールを使用する必要がない上、ブレードが回転するときに、駆動部材が枠体及びガイドレールアセンブリに触れず、機械による騒音をファンが発生させないため、従来技術と比べてファンが発生させる音が極めて小さい。

図１は、従来のファンの斜視図である。図２Ａは、本発明の第１実施形態に係るファンを示す正面図である。図２Ｂは、図２Ａの電磁部材の動作の説明図である。図２Ｃは、図２Ａの電磁動力の発生過程の説明図である。図３Ａは、本発明の第２実施形態に係るファンを示す斜視図である。図３Ａａは、図３Ａの他の態様の斜視図である。図３Ｂは、図３Ａの部分断面図である。図３Ｂａは、図３Ｂの他の態様の部分断面図である。図３Ｃは、図３Ａの一部を示す斜視図である。図４Ａは、本発明の第３実施形態に係るファンを示す正面図である。図４Ｂは、図４Ａの一部を示す斜視図である。図５Ａは、本発明の第４実施形態に係るファンを示す正面図である。図５Ｂは、図５Ａの部分断面図である。図５Ｃは、図５Ａの応用例の一部を示す斜視図である。図５Ｄは、図５Ａの応用例の一部を示す斜視図である。

以下、本発明の実施形態について図に基づいて説明する。なお、これによって本発明が限定されるものではない。

（第１実施形態）
図２Ａ〜図２Ｃを参照する。図２Ａ〜図２Ｃは、本発明の第１実施形態に係るファン２を示す。図２Ａに示すように、本発明の第１実施形態に係るファン２は、少なくとも枠体２０と、ガイドレールアセンブリ２１と、複数のブレード２２と、少なくとも１つの駆動部材２３と、から構成されてなる。

ファン２の配置に基づき、各図面の矢印方向Ｘは前後方向を表し、矢印方向Ｙは左右方向を表し、矢印方向Ｚは上下方向を表す。

上述したリング状の枠体２０は、ファン２が使用し易いように、円形縁部がリング体を呈し、その表面は絶縁体からなる。

枠体２０は、下向きのコ字状を呈するか馬蹄形状を呈する溝構造２００を有し、上下左右の方向に構成された二次元平面により、内側壁２０ａ及び外側壁２０ｂを画成し、溝構造２００の底側２０ｃが後方に形成され、溝構造２００は前向きに開口する。

上述したガイドレールアセンブリ２１は、例えば、溝構造２００の内側壁２０ａ及び外側壁２０ｂ上に配置されるなど、枠体２０のリング状縁部に沿って配置されてもよい。

第１実施形態のガイドレールアセンブリ２１は、複数の第１の電磁部材２１ａ，２１ａ’及び複数の第２の電磁部材２１ｂ，２１ｂ’を含む。複数の第１の電磁部材２１ａ，２１ａ’及び複数の第２の電磁部材２１ｂ，２１ｂ’は互いに貫通配置される。互いに隣り合う第１の電磁部材２１ａの磁性は、第２の電磁部材２１ｂの磁性と異なる。詳細には、第１の電磁部材２１ａ，２１ａ’及び第２の電磁部材２１ｂ，２１ｂ’は、電磁体２１０と、電磁体２１０に巻付けられるコイル２１１と、を有し、コイル２１１が発生させた電流方向Ｉ，Ｉ’をコントローラ９により制御し、互いに隣り合う第１の電磁部材２１ａ，２１ａ’及び第２の電磁部材２１ｂ，２１ｂ’が発生させる磁性は異なる（例えば、Ｎ極及びＳ極）。

また、ガイドレールアセンブリ２１は、リニアモータの固定子構造である。例えば、第１の電磁部材２１ａ，２１ａ’及び第２の電磁部材２１ｂ，２１ｂ’を枠体２０のリング状縁部の内側壁２０ａ及び外側壁２０ｂに沿って間隔（例えば、間隙ｔ）をおいて配置し（図２Ｃを参照する）、内側壁２０ａ及び外側壁２０ｂが対応した第１の電磁部材２１ａ，２１ａ’（又は第２の電磁部材２１ｂ，２１ｂ’）が発生させる磁性は互いに異なる（例えば、Ｎ極及びＳ極）。

上述したブレード２２は、枠体２０のリング内に配置され、複数のブレード２２のうちの一つの端部２２ａは、軸部材２４上に接続される。

第１実施形態において、軸部材２４は、枠体２０の中心部に配設され、複数のブレード２２を軸部材２４に対して放射線状に配置する。例えば、軸部材２４とブレード２２とは一体成形されてもよい。

上述した駆動部材２３は、複数のブレード２２のうちの一つの端部２２ｂに接続され、電磁動力移動方式により、ガイドレールアセンブリ２１上に位置する。駆動部材２３は、ガイドレールアセンブリ２１及び枠体２０には触れない。

第１実施形態の駆動部材２３は、ブレード２２により支えられ、枠体２０の溝構造２００の内側壁２０ａ、外側壁２０ｂ及び底側２０ｃには触れない。ここで、駆動部材２３をブレード２２に接続させる方式には、例えば、溶接など様々なものがあるが、これだけに限定されるわけではない。

図２Ｃを参照する。図２Ｃに示すように、駆動部材２３は、矩形状ブロックであり、互いに対をなす第１の側部２３ａ及び第２の側部２３ｂを有する。第１の側部２３ａは、例えば磁石のような第１の磁性部２３１，２３１’が複数配置され、第２の側部２３ｂは、例えば磁石のような第２の磁性部２３２，２３２’が複数配置され、第１の磁性部２３１，２３１’の磁性は、第２の磁性部２３２，２３２’の磁性と異なる。

図２Ｃを参照する。図２Ｃに示すように、同一側（例えば、内側壁２０ａ又は外側壁２０ｂ）において、第１の磁性部２３１，２３１’及び第１の電磁部材２１ａ，２１ａ’が互いに異なる極性である場合、吸引し合い（例えば、吸引力ｆ１）、第１の磁性部２３１，２３１’及び第２の電磁部材２１ｂ，２１ｂ’が互いに同じ極性である場合、排斥し合う（例えば、排斥力ｆ２）。同じ道理により、第２の磁性部２３２，２３２’及び第１の電磁部材２１ａ，２１ａ’が互いに同じ極性である場合、排斥し合い（例えば、排斥力ｆ２）、第２の磁性部２３２，２３２’及び第２の電磁部材２１ｂ，２１ｂ’が互いに異なる極性である場合、吸引し合う（例えば、吸引力ｆ１）。

そのため、図２Ｃに示すように、ファン２を実際に使用する際、第１の電磁部材２１ａ，２１ａ’及び第２の電磁部材２１ｂ，２１ｂ’に通電すると、駆動部材２３とガイドレールアセンブリ２１との間には、内側壁２０ａ及び外側壁２０ｂ上に電磁動力が発生し（例えば、排斥力ｆ２及び吸引力ｆ１）、枠体２０の縁部に沿って駆動部材２３が目標方向Ｒへ向かって移動し（図２Ａ及び図２Ｃを参照する）、ブレード２２が軸部材２４に対して回転する。

（第２実施形態）
図３Ａ〜図３Ｃを参照する。図３Ａ〜図３Ｃは、本発明の第２実施形態に係るファン３を示す。本発明の第２実施形態に係るファン３は、枠体３０の底側３０ｃの方位が第１実施形態と異なるが、他の構造及び作動方式に関しては略同じであるため、以下では第１実施形態と異なる点に関してのみ説明し、同じ点に関しては説明を省略する。

図３Ａ〜図３Ｃを参照する。図３Ａ〜図３Ｃに示すように、枠体３０の溝構造３００の内側壁３０ａ及び外側壁３０ｂは、前方及び後方を向いている。溝構造３００の底側３０ｃは、上下左右に向かって取り囲むように設けられ、溝構造３００の開口は、軸部材２４（又は枠体３０の中心部）を向いている。

第２実施形態では、必要に応じて枠体３０が支持座３ａ上に設置され、ファン３を家庭用電気器具ファンとして用い、各ブレード２２が安定して回転するように、各ブレード２２は駆動部材２３にそれぞれ接続されている。

また、ファン３は、互いに対応した第１の磁性部材３４ａ及び第２の磁性部材３４ｂを含む磁性アセンブリ３４をさらに含んでもよい。例えば、第１の磁性部材３４ａが駆動部材２３上に配置され、第２の磁性部材３４ｂが枠体３０の底側３０ｃ上に配置され、第１の磁性部材３４ａの磁性と第２の磁性部材３４ｂの磁性とが互いに排斥されて駆動部材２３が枠体３０の底側３０ｃに触れないため、ブレード２２が回転する際、駆動部材２３が枠体３０に摩擦したり当たったりすることを防ぐことができる。

磁性アセンブリ３４が永久磁石群である場合、ブレード２２の回転が止まると、駆動部材２３は枠体３０に触れない。磁性アセンブリ３４が電磁石群である場合、ブレード２２の回転が止まると、磁性アセンブリ３４を選択的に通電させ、駆動部材２３が枠体３０に触れなくしてもよいし、磁性アセンブリ３４を選択的に通電させず、駆動部材２３が枠体３０に触れるようにしてもよい。

ここで、軸部材２４が支持座３ａ上に設置される場合、図３Ａａに示すように、ブレード２２の回転の有無に関わらず、駆動部材２３は枠体３０に触れない。

（第３実施形態）
図４Ａ及び図４Ｂを参照する。図４Ａ及び図４Ｂは、本発明の第３実施形態に係るファン４を示す。本発明の第３実施形態に係るファン４は、ファン群４ａをさらに備える点で第２実施形態と異なるが、他の構造及び作動方式に関しては略同じであるため、以下では第２実施形態と異なる点に関してのみ説明し、同じ点に関しては説明を省略する。

図４Ａ及び図４Ｂを参照する。図４Ａ及び図４Ｂに示すように、本発明の第３実施形態に係るファン群４ａは、軌道として用いる機能枠体４０と、ガイドレールアセンブリ２１と、枠体３０上に固着（例えば、螺着、溶接又は他の方式）された複数の機能ブレード４２と、を含む。機能枠体４０は、枠体３０を中心として枠体３０の外側に取り囲むように設ける。即ち、機能枠体４０及び枠体３０は、軸部材２４を中心とした同心リング構造を構成する。

第３実施形態において、機能枠体４０と枠体３０とは同じ構造である。即ち、機能枠体４０の溝構造４００の内側壁４０ａ及び外側壁４０ｂは、前方及び後方を向いており、溝構造４００の底側３０ｃは、上下左右の方向に取り囲むように設けられ、溝構造４００が枠体３０（又は軸部材２４）に向かって開口している。

ガイドレールアセンブリ２１は、機能枠体４０のリング状縁部に配置され、各機能ブレード４２が駆動部材２３にそれぞれ接続され、各機能ブレード４２は軸部材２４に対して回転する。例えば、枠体３０が軸座４ｂに軸着され、枠体３０により各機能ブレード４２が回転されてもよい。

また、枠体３０を内軌道として用い、機能枠体４０を外軌道として用いてファン４を多軌道形式に形成し、機能枠体４０及び軸座４ｂを支持座３ａ上に設置してもよい。

また、機能枠体４０の数を必要に応じて増やし、多数組のファン群４ａのファンを形成してもよい。

ファン４を実際に使用する際、ファン群４ａの機能ブレード４２の回転方向は、ブレード２２の回転方向と異なってもよい。例えば、機能ブレード４２を時計回りで回転させ、ブレード２２を逆時計回りで回転させ、ファン４が異なる方向の風力を提供できるようにしてもよい。ここで、ファン群４ａの機能ブレード４２の回転方向は、ブレード２２の回転方向と同じでもよい。

（第４実施形態）
図５Ａ及び図５Ｂを参照する。図５Ａ及び図５Ｂは、本発明の第４実施形態に係るファン５を示す。本発明の第４実施形態に係るファン５は、補助枠体５０をさらに備える点で第３実施形態と異なるが、他の構造及び作動方式に関しては略同じであるため、以下では第３実施形態と異なる点に関してのみ説明し、同じ点に関しては説明を省略する。

図５Ａ及び図５Ｂを参照する。図５Ａ及び図５Ｂに示すように、本発明の第４実施形態に係るファン群５ａは、軌道として用いる機能枠体４０と、ガイドレールアセンブリ２１と、枠体３０上に接続（例えば、一体成形、螺着、溶接、軸着又は他の方式）された補助枠体５０と、複数の機能ブレード５２と、を含む。補助枠体５０は、枠体３０を中心として枠体３０の外側に取り囲むように設けられる。即ち、補助枠体５０、機能枠体４０及び枠体３０は、軸部材２４を中心とした同心リング構造を構成する。

第４実施形態において、補助枠体５０と枠体３０とは同じ構造である。即ち、補助枠体５０の溝構造５００の内側壁５０ａ及び外側壁５０ｂは、前方及び後方を向いている。溝構造５００の底側５０ｃは、上下左右の方向に取り囲むように設けられ、溝構造５００が機能枠体４０に向けて開口している。

ガイドレールアセンブリ２１は、補助枠体５０のリング状縁部に配置され、各機能ブレード５２の両端縁には駆動部材２３がそれぞれ接続され、各機能ブレード５２が軸部材２４に対して回転する。例えば、補助枠体５０を補助外軌道として用い、機能枠体４０を主要な外軌道として用い、ファン５を多軌道形式に形成してもよい。

ファン５を実際に使用する際、ファン群５ａの機能ブレード５２の回転方向をブレード２２の回転方向と異なるようにしてもよい。例えば、機能ブレード５２を時計回りで回転させ、ブレード２２を逆時計回りで回転させることにより、ファン５は異なる方向の風力を提供することができ、枠体３０を回転させる必要がない。また、ファン群５ａの機能ブレード５２の回転方向は、ブレード２２の回転方向と同じでもよい。

そのため、ファン５を必要に応じて無人機６上に配置し（図５Ｃ又は図５Ｄを参照する）、機能枠体４０及び補助枠体５０を枠体３０に軸着し、枠体３０（及び図示されていないブレード２２）を機体本体（又は翼６０）に対して回転させるか、機能枠体４０及び補助枠体５０（及び図示されていない機能ブレード５２）を機体本体（又は翼６０）に対して回転させ、無人機６の上昇・下降及び前進の動力を得てもよい。

また、溝構造２００，３００，４００，５００の態様には様々なものがあり、例えば、図３Ｂａに示すように断面が爪形状を呈する溝構造３００’のようなものに限定されるわけではない。

本発明のファン２，３，４，５は、主に電磁動力により駆動部材２３を移動させるため、従来技術のようにモータモジュールを使用しなくてもよく、枠体２０，３０、補助枠体５０及び機能枠体４０の後方に動力機構が設けられていないため、ファン２，３，４，５の体積を小さくすることができる。

また、本発明のファン２，３，４，５は、従来のモータモジュールを使用する必要がない上、ブレード２２（及び機能ブレード４２）が回転するときに、駆動部材２３が枠体２０，３０（補助枠体５０及び機能枠体４０）及びガイドレールアセンブリ２１に触れず、機械による騒音をファン２，３，４，５が発生させないため、ファン２，３，４，５が発生させる音が極めて小さい。

また、支持座３ａを利用してブレード２２（及び機能ブレード４２）を支えて駆動部材２３を支えているため、重力に打ち勝つ磁気浮力を発生させる必要がない。そのため、溝構造２００，３００，４００，５００の底側２０ｃ，３０ｃ，４０ｃ，５０ｃと駆動部材２３との間に磁気浮力を発生させる必要はない。しかし、従来の回路構成を採用するために、磁気浮上式鉄道が使用している磁気浮上動力システム（即ち、磁性アセンブリ３４）を使用して駆動部材２３を支えるため、製造コスト及び設計コストを減らすことができる。

また、本発明はファン２，３，４，５への使用のみに限定されるわけではなく、ブレード２２が配置された関連機構、例えば、コンピュータの放熱ファン、飛行機（無人機６）の回転翼又は船（船舶、潜水船）などのスクリューに利用してもよい。

当該分野の技術を熟知するものが理解できるように、本発明の好適な実施形態を前述の通り開示したが、これらは決して本発明を限定するものではない。本発明の主旨と領域を逸脱しない範囲内で各種の変更や修正を加えることができる。従って、本発明の特許請求の範囲は、このような変更や修正を含めて広く解釈されるべきである。

１ファン
２ファン
３ファン
３ａ支持座
４ファン
４ａファン群
４ｂ軸座
５ファン
５ａファン群
６無人機
９コントローラ
１０枠体
１１モータモジュール
１２ブレード
１４軸部材
２０枠体
２０ａ内側壁
２０ｂ外側壁
２０ｃ底側
２１ガイドレールアセンブリ
２１ａ第１の電磁部材
２１ａ’ 第１の電磁部材
２１ｂ第２の電磁部材
２１ｂ’ 第２の電磁部材
２２ブレード
２２ａ端部
２２ｂ端部
２３駆動部材
２３ａ第１の側部
２３ｂ第２の側部
２４軸部材
３０枠体
３０ａ内側壁
３０ｂ外側壁
３０ｃ底側
３４磁性アセンブリ
３４ａ第１の磁性部材
３４ｂ第２の磁性部材
４０機能枠体
４０ａ内側壁
４０ｂ外側壁
４０ｃ底側
４２機能ブレード
５０補助枠体
５０ａ内側壁
５０ｂ外側壁
５０ｃ底側
５２機能ブレード
６０翼
２００溝構造
２１０電磁体
２１１コイル
２３１第１の磁性部
２３１’ 第１の磁性部
２３２第２の磁性部
２３２’ 第２の磁性部
３００溝構造
３００’ 溝構造
４００溝構造
５００溝構造
ｆ１吸引力
ｆ２排斥力
Ｉ電流方向
Ｉ’ 電流方向
Ｒ目標方向
ｔ間隔
Ｘ矢印方向
Ｙ矢印方向
Ｚ矢印方向

Claims

リング状の枠体と、
前記枠体のリング状縁部に沿って配置されたガイドレールアセンブリと、
前記枠体のリング内に配置され、軸部材上に接続された複数のブレードと、
前記複数のブレードのうちの一つに接続されるとともに、電磁動力移動方式により、前記ガイドレールアセンブリ上に位置する少なくとも１つの駆動部材と、を備えることを特徴とする、ファン。
前記枠体は、前記ガイドレールアセンブリが配置される溝構造を有することを特徴とする請求項１に記載のファン。
前記駆動部材は、前記溝構造中に位置することを特徴とする請求項２に記載のファン。
前記ガイドレールアセンブリは、複数の電磁部材を有することを特徴とする請求項１に記載のファン。
前記電磁部材は、電磁体と、前記電磁体に巻付けられるコイルと、を有することを特徴とする請求項４に記載のファン。
前記ガイドレールアセンブリは、リニアモータの固定子構造であることを特徴とする請求項１に記載のファン。
前記駆動部材は、複数の磁性部を有することを特徴とする請求項１に記載のファン。
互いに対応した第１の磁性部材及び第２の磁性部材を含む磁性アセンブリをさらに備え、
前記第１の磁性部材は、前記駆動部材上に配置され、
前記第２の磁性部材は、前記枠体上に配置されることを特徴とする請求項１に記載のファン。
前記枠体の外周に設けた複数の機能ブレードと、前記機能ブレードの外周に設けた機能枠体と、をさらに備え、
前記ガイドレールアセンブリが前記機能枠体の縁部に沿って配置されているため、前記枠体の外周に配置された前記機能ブレードが前記機能枠体に沿って回転可能であることを特徴とする請求項１に記載のファン。
前記枠体上に接続された補助枠体と、前記補助枠体の外周に設けた複数の機能ブレードと、をさらに備え、
前記ガイドレールアセンブリが前記補助枠体の縁部に沿って配置されているため、前記補助枠体の外周に配置された前記機能ブレードが前記補助枠体に沿って回転可能であることを特徴とする請求項１に記載のファン。