JP2008519244A - 電気システム - Google Patents

Abstract

ファンと組み合わされた２次ファン及び発電機手段を含み、２次ファンはファンと同軸に取り付けられ、ファンのブレードの比較的近傍に位置するブレードを備え、発電機手段は２次ファンと組み合わされている。ファンを通過する空気の流れによって２次ファンが回転し、それによって電力を発生させることができる。２次ファンのブレード数は、ファンと同じかまたはそれよりも少なくてもよく、ブレードのピッチは必要な出力を発生させるようなピッチとすることができる。

Description

技術分野
本発明は、電気システムに関し、特に、すでに他の仕事を行っているファンの入口または出口から電力を発生させるシステムに関する。

発明の背景
建物には、多数の大容量ファンおよび小容量ファンが設けられることが少なくない。このようなファンは、一般に空調や冷却塔等、あるいは熱交換器と組み合わされた排気システムや配気システムの中に配置される。これらのファンは、たとえば空気取り入れ口に配置し、そこから空気がダクトを通って建物の内部に送られるようにすることができる。これらのファンは、冷却システムの空調または加熱に関連する場合もあれば、関連しない場合もある。また、これらのファンは、建物からの空気出口、あるいは主出口ダクトにつながる特定の領域の出口に配置することもできる。

発明の概要
本明細書では、純粋に説明の簡略化のために、「ファン」という用語を用いるときには排気ファンを指す。以下に本発明を排気ファンに関して説明するが、これは決して限定的な意味であるとはみなされない。

本発明の目的は、ファンの運転コストを増やすことなく、ファンを通過する流体のエネルギーという恩恵を得るために、既存のファンと組み合わせることができる手段を提供することである。

本発明は、その最も広義の意味において、ファンに関連して、ファンと同軸に取り付けられファンのブレードの比較的近くにブレードを備える２次ファンと、２次ファンに関連する発電機手段とを含み、ファンを通過する空気によって２次ファンが回転させられることによって電力を発生させることができる。

本発明の特定の一形態では、２次ファンのブレードは、ファンのブレードと向かい合う方向に配置され、したがって、空気が２次ファンに当たると、それによって２次ファンがファンと同じ方向に回転する。

本発明の好ましい実施態様では、２次ファンは、ファンのブレードの数より少ない数のブレードを備えている。

本発明の他の態様では、２次ファンは、負荷をかけられず、自由に運転することができる。

発明の実施形態の説明
本発明をより容易に理解できるように、添付の図面を参照する。

本発明は、ほとんどのサイズのファンに適用可能である。予想されるように、特定のサイズに応じて、本発明の出力は変化し、用途は様々であってよい。

図１〜４に例示されている第１の実施形態では、本発明は、１２枚のブレードが付いたファン１３を備え、５００ｍｍの円筒形ダクトまたはケーシング１２内に配置された４馬力のモータ１１を有し、ブレード１４がケーシング１２の内面の近くまで延びているファン１０に適用される。このファンはダクト内に配置され、中形または小形の商用建物用の排気ファンを実現する。

ファンおよび発電機は、ダクトの他の部分に連結することのできる一体ダクト内に台座を用いて取り付けるか、またはファン本体とダクト１２の壁との間を延びるロッド１６，１７等によって支持することができる。

ブレード１４は、ハブ１５の周囲に３０°のピッチで配置することができる。

ファン１０は、送電網から供給される通常の２４０Ｖ電源に接続されると、運転時に行われた試験から、５．３アンペアの電流を使用することが分かっている。

ダクトは空気を環境に排出するために外壁まで延びており、ファン１０は、外壁から少し離れたダクト内の位置に配置することができる。しかし、ファン１０は外壁に設けられた排気口の近傍に配置してもよい。

ファンが内側に配置される場合、本発明の２次ファン２０および発電機２１は、ハブ２２の外面が排気ファンのハブ１５の外面に隣接するようにダクト内に配置することができる。

ハブ１５，２２はいずれも、比較的平坦な外側面を有することが好ましい。離隔距離は、必要な出力に応じて、わずか４〜６ｍｍ程度から１２０ｍｍまで、あるいはそれ以上とすることができる。

さらに、両方のハブの直径は同じであることが好ましいが、同じ直径でなくとも、本発明は良好な結果をもたらす。

もちろん、いずれかのファンのブレードがハブを越えて前方に延びている場合には、ファンブレードの外側縁部同士の間に少なくとも同等の間隔が確保されるように配置しなければならない。

２次ファン２０のブレード数は、４枚から排気ファンのブレード数までの間の数とすることができるが、これに限定されず、また、ファンのピッチと反対向きのピッチを有していてもよい。これらのブレードは工業グレードのプラスチックで作ることもできるが、好ましくは金属で作られる。また、これらのブレードの大きさは、ファンに取り付けられたブレードと同程度であるが、それより小さくてもよい。

排気ファン１０の運転時には、ファンブレードを通過した空気が２次ファンのブレードに当たり、それによって２次ファンが回転し、それに取り付けられた発電機２１を回転させる。

２次ファン／発電機２０のブレード２５は、排気ファンの吸気からのエネルギーの伝達が最適化されるように加速する。発電機は、ファン発電機のブレードのピッチ、およびファンのブレードと発電機のブレードとの間の間隔に応じて、異なる速度で回転させることができる。これによって、発電機は、必要な出力電圧および周波数を発生させるのに必要な速度で駆動される。これらは通常、５０Ｈｚで２４０Ｖ、または６０Ｈｚで１１０Ｖである。

この実施形態では、公称最大定格電流が５．７アンペアである排気ファンモータは、発電機が負荷を受けているか否かに拘らず、２次ファンが発電機を駆動している状態で、５．３アンペアで運転した。

発電機は、公称１５００ワットの２極発電機であり、外部エンジニアの実施した試験によって、発電機が負荷に対して５４０Ｗを発生可能であることが分かった。排気ファンから得られる電流を調べたところ、電流は、発電機が負荷を受けているか否かに拘らず、５．３アンペアの一定値であることが分かった。

したがって、本発明の装置では明らかに運転コストがかからなかった。

８００ｍｍのケーシング内に１０馬力のモータが配置された本発明の第２の実施形態では、建物から排気ファンに供給された電流の、試験条件下での測定値は、２次ファンが存在することによって、負荷が変化したにもかかわらず９．９アンペアから変化しなかった。

別の試験では、発電機から以下の結果を得た。

２４４．６ボルトおよび５０Ｈｚで１１３５ワット
２４０ボルトおよび５０Ｈｚで１１６０ワット
２３６．４ボルトおよび５０Ｈｚで１１８０ワット
この場合、ファンは１２枚のブレードを有し、発電機は６枚のブレードを有していた。この場合も、ファンの回転速度が上がると補助ファンの回転速度が上がることが確認され、上述のように発電機から出力が得られた。

直径のより大きいこの形態では、ファンは１０枚または１２枚のブレードを有し、発電機は同数またはそれより少ない数のブレードを有していてもよい。実際、発電機のブレード数がファンのブレード数の概ね半分であるときに満足できる結果が得られた。

いずれの場合でも、両方のファンが共に効率的に運転しているときに、出口空気流の乱流は増大せず、かつ上述のように、ファンの電気使用量は変化しないようであった。また、これと同時に、２次ファンからはかなりの電気出力が得られた。

他に指摘する点として、２次ファンに発電機負荷がかかっていないと、排気ファンの実際の負荷が低減し、排気ファンの実際の電気負荷が低減するようであり、したがって、無負荷の２次ファンが所定の位置に設けられるとファンは実際に、より効率的に運転することが挙げられる。

ある程度大型のファンモータに関連して本発明の使用方法について説明したが、本発明をより低出力のファンモータと共に使用できることも理解されよう。

再び排気システムについて言えば、ダクトを通して空気を引き込み、建物の外に空気を排出する前述の種類の主排気ファンを設けると共に小形の多数のファンを設け、各エリアから空気を引き込むと共に排気ファンによって空気が引き込まれるダクトに空気を送出するようにしてもよい。

たとえば、大規模な建物では、各トイレエリアおよび台所に排気ファンが備えられ、この排気ファンによって空気が対象エリアから引き込まれ、次いでダクトに送られ、前述のより大形の排気ファンによって実質的に移動させられることがある。

屋根用ファンなどの用途もある。ファンは、屋根の貫通口の近傍または貫通口内に配置され、屋根空間内の空気を屋根の周りの隙間または空間から排出し入れ替えることができる。本発明の２次ファンはそのようなファンに組み合わせることができる、さらに、時々または常時運転する小形のファンが設けられた建物内では一定の用途が考えられ、本発明をこれらの用途に適用することができる。

たとえば、低電力の定電流を必要とする用途、たとえば、非常灯や出口照明のバッテリーを維持するための用途がある。

これらは直流蓄電池によって作動することが多く、出口照明等は常時点灯され、緊急照明等は常時は点灯されず、停電が起こった場合に点灯される。

本発明は、エリア内にあるファンの運転中に、単にこのような照明用バッテリーの細流充電を維持するような用途に特に適している。

排気ファンに関連して本発明の特定の例について説明したが、本発明は空気取入れ部などの、ファンが用いられる他の用途にも適用できることが理解されよう。本発明は、ファンによって空気がラジエータなどを連続的に通過し、ラジエータ内に送られて処分される流体から熱を除去するための熱交換器にも適用できる。本発明はまた、対象物が空気を加熱および／または冷却する空気加熱および／または冷却システムにも適用できる。

ファンと発電機がラジエータの両側に配置される場合、ファンと発電機は、ファンからラジエータを通って発電機に至る空気の移動が最適化されるように、ダクトで結ばれていることが好ましい。ラジエータを通過する空気が特に制限されない場合でも、本発明によって一定の有用性が得られる。

内部に排気ファンおよび本発明の２次ファンが配置されたダクトの斜視図である。 排気ファンを含むと共に本発明の２次ファンも含むダクトの長手方向断面図である。 ダクト内の排気ファンおよび２次ファンの拡大破断斜視図である。 本装置の破断斜視図である。

Claims (7)

1. ファンと組み合わされた２次ファン及び発電機手段を含み、該２次ファンは前記ファンと同軸に取り付けられ、前記ファンのブレードの比較的近傍に位置するブレードを備え、前記発電機手段は該２次ファンと組み合わされ、前記ファンを通過する空気によって前記２次ファンが回転させられ、それによって電力を発生させることができる装置。
2. 前記２次ファンの前記ブレードは、前記ファンの前記ブレードと反対向きに配置されており、空気が前記２次ファンに当たると該２次ファンは前記ファンと同じ方向に回転する、請求項１に記載の装置。
3. 前記ファンの前記ブレードと前記２次ファンの前記ブレードとの間隔は、前記発電機が必要な出力を発生させるように選択されている、請求項１または２に記載の装置。
4. 前記２次ファンの前記ブレードのピッチは、前記発電機が必要な出力を発生させるように選択されている、請求項１から３のいずれか一項に記載の装置。
5. 前記２次ファンは、前記ファンの前記ブレードの数より少ない数の前記ブレードを備えている、請求項１から４のいずれか一項に記載の装置。
6. 前記２次ファンは、前記ファンの前記ブレードの数と同じ数の前記ブレードを備えている、請求項１から４のいずれか１項に記載の装置。
7. 前記２次ファンは、負荷をかけられておらず、自由に回転することができる、請求項１から６のいずれか１項に記載の装置。

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