(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
制御ボックスの天井板の取付孔に嵌め込まれ、該天井板に設置される制御ボックス用冷却ファンであって、
前記天井板に固着される、非磁性絶縁体からなる仕切板と、前記仕切板の制御ボックス内部側の片面に取り付けられる電動ファンと、前記仕切板の制御ボックス外部側の片面に取り付けられる従動ファンとを備え、
前記電動ファンは、前記仕切板に近接配置される永久磁石部を有する駆動側回転体を備えるとともに、前記従動ファンは、前記仕切板に近接配置されかつ前記永久磁石部に対向配置される非磁性導体部を有する従動側回転体と、前記仕切板の制御ボックス外部側の片面に取着される従動側ブラケットに、前記非磁性導体部を前記永久磁石部とで挟むように配置されるドーナツ板形状の磁性板とを備え、
前記従動ファンは、前記電動ファンの回転時に、前記永久磁石部の移動に基づく電磁誘導によって前記非磁性導体部に渦電流が発生し、この渦電流がローレンツ力を受けることにより、前記電動ファンに追従して回転する
ことを特徴とする制御ボックス用冷却ファン。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、制御ボックス用冷却ファンに関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、制御ボックス内に収容される電気機器は、電源部、操作部、制御部などを構成する。なお、電源部は、例えば、外部からの２００Ｖの交流電力を１００Ｖの交流電圧に変圧するトランス（Ｔ）や、１００Ｖの交流電圧を２４Ｖの直流電圧に降圧、整流するＡＣ／ＤＣコンバータや、電流路を開閉するブレーカ（ＣＢ）、マグネットスイッチ、リレーなどからなる。
【０００３】
従来の制御ボックスは、大きな容積を有しており、電気機器は比較的小さな密度で収容されていた。このため、従来は、制御ボックス内部における熱対策の必要性は殆ど無かった。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、最近、制御ボックス内の電気機器の占有容積率の大幅な向上の要請があり、この要請に応じて、制御ボックスを小型化するとともに部品、機器を比較的高密度で配置する必要が生じるようになった。そして、電気機器の占有容積率の向上を図ろうとすると、発熱部主に電源部で発生した熱によって制御ボックス内の温度が上昇し、制御部など半導体素子を構成要素としている他の電気機器が熱によって誤作動、動作不良、劣化等するおそれが強くなるため、高価な冷却機を備えることが必要とされていた。
【０００５】
本発明による制御ボックス用冷却ファンは、上記の点にかんがみなされたものであり、制御ボックス内の温度上昇を抑制することにより、熱による電気機器の不具合の発生を防止することを主な目的としてなされたもので、しかも、安価に構成できるものを提供するものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明による制御ボックス用冷却ファンは、制御ボックスの天井板の取付孔に嵌め込まれ、該天井板に設置される制御ボックス用冷却ファンであって、前記天井板に固着される、非磁性絶縁体からなる仕切板と、前記仕切板の制御ボックス内部側の片面に取り付けられる電動ファンと、前記仕切板の制御ボックス外部側の片面に取り付けられる従動ファンとを備え、前記電動ファンは、前記仕切板に近接配置される永久磁石部を有する駆動側回転体を備えるとともに、前記従動ファンは、前記仕切板に近接配置されかつ前記永久磁石部に対向配置される非磁性導体部を有する従動側回転体と、前記仕切板の制御ボックス外部側の片面に取着される従動側ブラケットに、前記非磁性導体部を前記永久磁石部とで挟むように配置されるドーナツ板形状の磁性板とを備え、前記従動ファンは、前記電動ファンの回転時に、前記永久磁石部の移動に基づく電磁誘導によって前記非磁性導体部に渦電流が発生し、この渦電流がローレンツ力を受けることにより、前記電動ファンに追従して回転することを特徴とする。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、図面に基づいて本発明の一実施形態を説明する。
【０００９】
図１は、一実施形態に係る冷却ファンの断面図を示す。
【００１０】
図１において、冷却ファン１は、合成樹脂材等非磁性絶縁体からなる仕切板２と、電動ファン３と、従動ファン４とを備える。
【００１１】
電動ファン３は、仕切板２の片面２ａに取着される駆動側ブラケット５と、駆動側ブラケット５に駆動側保持アーム６を介して固定されるモータ７例えば交流モータと、モータ７の出力軸に固着される駆動側羽根車（駆動側回転体）８とを備えて構成される。
【００１２】
駆動側羽根車８は、図２に示すように、各羽根８1 〜８5 の一部に、永久磁石部９1 〜９5 が設けられている。各永久磁石部９1 〜９5 は、仕切板２に近接して配置される。
【００１３】
駆動側ブラケット５は、側面に通気口５ａを有している。
【００１４】
駆動側羽根車８は、モータ回転時に、仕切板２と平行な方向から外部の空気を通気口５ａを介して吸い込み、仕切板２に対し垂直方向に吐き出す動作、あるいは、このような動作とは反対に、仕切板２に対し垂直方向から外部の空気を吸い込み、仕切板２と平行な方向に通気口５ａを介して吐き出す動作を行うよう構成されている。
【００１５】
一方、従動ファン４は、仕切板２の片面２ｂに取着される従動側ブラケット１０と、従動側ブラケット１０に従動側保持アーム１１を介して固定される軸受１２と、軸受１２に回転可能に保持される従動側回転体１３と、従動側ブラケット１０に固定されるドーナツ板形状の磁性板１４とを備えて構成される。
【００１６】
従動側回転体１３は、従動側羽根車１５と円板形状の非磁性導体部１６とから構成される。非磁性導体部１６は、仕切板２に近接して配置され、かつ、永久磁石部９1 〜９5 に対し対向して配置される。非磁性導体部１６は、Ａｌ（アルミ）板又は銅メッキが施されたＡｌ板などで構成される。ここで、非磁性導体部１６を銅メッキが施されたＡｌ板で構成した場合、単にＡｌ板で構成した場合に比べ導電率が向上し、後述する渦電流に作用するローレンツ力の増大を図ることができる。
【００１７】
磁性板１４は、図１に示すように、非磁性導体部１６を永久磁石部９1 〜９5 とで挟むように配置される。
【００１８】
従動側ブラケット１０は、側面に通気口１０ａを有している。
【００１９】
従動側回転体１３は、駆動側羽根車８の回転時に、永久磁石部９1 〜９5 の移動に基づく電磁誘導によって非磁性導体部１６に渦電流が発生し、この渦電流がローレンツ力を受けることにより、駆動側羽根車８に追従して回転する。この従動側回転体１３換言すると従動側羽根車１５は、回転時、仕切板２と平行な方向から外部の空気を通気口１０ａを介して吸い込み、仕切板２に対し垂直方向に吐き出す動作、あるいは、このような動作とは反対に、仕切板２に対し垂直方向から外部の空気を吸い込み、仕切板２と平行な方向に通気口１０ａを介して吐き出す動作を行うよう構成されている。
【００２０】
上記のように構成された冷却ファン１において、電動ファン３に電源が投入されると、モータ７が回転し、駆動側羽根車８が回転する。この駆動側羽根車８の回転により、外部の空気は、仕切板２と平行な方向から通気口５ａを介して吸い込まれ、仕切板２に対し垂直方向に吐き出され、あるいは、仕切板２に対し垂直方向から吸い込まれ、仕切板２と平行な方向に通気口５ａを介して吐き出される。また、駆動側羽根車８が回転すると、従動側回転体１３は、永久磁石部９1 〜９5 の移動に基づく電磁誘導によって非磁性導体部１６に渦電流が発生し、この渦電流がローレンツ力を受けることにより、駆動側羽根車８に追従して回転する。この従動側回転体１３の回転、換言すると従動側羽根車１５の回転により、外部の空気は、仕切板２と平行な方向から通気口１０ａを介して吸い込まれ、仕切板２に対し垂直方向に吐き出され、あるいは、仕切板２に対し垂直方向から吸い込まれ、仕切板２と平行な方向に通気口１０ａを介して吐き出される。
【００２１】
このような冷却ファン１の回転時、磁性板１４は駆動側羽根車１５の永久磁石部９1 〜９5 の磁束をとらえ非磁性導体部１６を横切る磁束密度を増大させる作用を果たす。このため、非磁性導体部１６に発生する渦電流が増大し、この渦電流に作用するローレンツ力が増大し、電動ファン３への従動ファン４の追従性が向上する。換言すると、電動ファン３に対する従動ファン４のスリップ率が減少し、従動ファン４の回転速度が増大し、従動ファン４の風量が増大する。
【００２２】
図３は、電動ファンの変形例の要部の正面図を示す。この電動ファン３は、永久磁石部９1 〜９5 を有していない通常の駆動側羽根車８の回転軸に駆動側円板（駆動側回転体）１７を固着し、駆動側円板１７に局所的に永久磁石部９1 〜９5 を設けて構成される。
【００２３】
図４及び図５は、それぞれ、上述した冷却ファン１の使用例を示す。
【００２４】
図４に示す使用例は、制御ボックス５０の天井板５１に冷却ファン１を設置した場合を示し、天井板５１に予め形成された取付孔５２に、制御ボックス５０内部側から冷却ファン１を嵌め込み、仕切板２を天井板５１に取付金具を用いて固着することによって冷却ファン１は制御ボックス５０に設置される。このとき、電動ファン３は、制御ボックス５０内の電源部から電力供給を受けられるよう、制御ボックス５０の内側に配置され、一方、従動ファン４は、制御ボックス５０の外側に配置され、従動ファン４に対し外部からの電力供給は不要となり、メンテナンスが容易になる。
【００２５】
冷却ファン１を制御ボックス５０に使用した場合、制御ボックス５０内部の発熱によって天井板５１付近まで上昇してきた高温空気が電動ファン３によって攪拌され、これにより、制御ボックス５０内部の温度分布の均一化が図れる。また、制御ボックス５０内部の温度上昇に伴い高温化した天井板５１の上面付近の空気が従動ファン４によって攪拌され、これにより、天井板５１の上面付近に低温空気が流れ込むことにより、天井板５１を介して制御ボックス５０内部が冷却される。
【００２６】
図５に示す使用例は、放熱面積の増大化を図るべく冷却フィン５３を設けた天井板５１に、冷却ファン１を設置した場合を示す。この冷却ファン１の取付方法は、図４に示した例と同様である。この場合、冷却フィン５３により制御ボックス５０内部をより効果的に冷却することができる。
【００２７】
【発明の効果】
本発明の制御ボックス用冷却ファンによると、電動ファンの回転と同時に従動ファンを電動ファンに追従して回転させるよう構成したため、従動ファンの電源及び配線が不要になる。また、仕切板の両側でファンが回転するため、効果的な冷却を行うことができる。
【００２８】
さらに、従動ファンに磁性板を設けたことにより、非磁性導体部を横切る磁束密度が増大し、非磁性導体部に発生する渦電流が増大する。そして、この渦電流の増大により、渦電流に作用するローレンツ力が増大し、電動ファンへの従動ファンの追従性が向上する。換言すると、電動ファンに対する従動ファンのスリップ率が減少する。このため、従動ファンの回転速度が増大し、従動ファンの風量が増大する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係る冷却ファンの断面図である。
【図２】駆動側羽根車の正面図である。
【図３】電動ファンの変形例の要部の正面図である。
【図４】冷却ファンの使用例を示す要部斜視図である。
【図５】冷却ファンの他の使用例を示す要部斜視図である。
【符号の説明】
１    冷却ファン
２    仕切板
３    電動ファン
４    従動ファン
８    駆動側回転体
９１ 〜９５     永久磁石部
１３    従動側回転体
１４    磁性板
１６    非磁性導体部
１７    駆動側円板（駆動側回転体）
５０ 制御ボックス
５１ 天井板
５２ 取付孔
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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