ファン装置
【課題】 ファン装置による冷却の効率を向上させることができる技術を提供することを目的とする。
【解決手段】 予め定められたループ状の軌跡であるとともに少なくとも一部の曲率が他の部分の曲率とは異なる軌跡に沿って移動可能な無端の移動体と、前記移動体を前記軌跡に沿って移動させる駆動部と、前記移動体に固定された羽根と、を備える、ファン装置を用いる。
【解決手段】 予め定められたループ状の軌跡であるとともに少なくとも一部の曲率が他の部分の曲率とは異なる軌跡に沿って移動可能な無端の移動体と、前記移動体を前記軌跡に沿って移動させる駆動部と、前記移動体に固定された羽根と、を備える、ファン装置を用いる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、送風技術に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、ラジエータ等の種々の装置を冷却するためにファン装置が用いられている。ファン装置としては、複数枚の羽根を放射状に配置した円形状を有するプロペラを回転させるものや、複数枚の羽根を円周上に垂直に並べて形成した筒を回転させるもの等が用いられている（例えば、特許文献１〜３参照）。
【０００３】
【特許文献１】特開平１０−３１７９６３号公報
【特許文献２】特開平５−２８３８７９号公報
【特許文献３】特開平５−１０５４１号公報
【０００４】
ところで、冷却の対象となる対象物（例えば、ラジエータ）は、種々の形状となり得る。ところが、対象物の形状と、ファン装置が送風可能な領域の形状（例えば、プロペラの形状である円形状）とは、必ずしも一致しているとは限らない。そこで、対象物を冷却するためには、対象物の形状に合わせた送風シュラウド（覆い）や送風ダクト（流路）を設けて風向きを強制的に変える方法や、ファン装置の風量を多めに設定して対象物の全体に送風する方法等が採用されていた。そのために、冷却の効率が低下する可能性があった。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、上述した従来の課題を解決するためになされたものであり、ファン装置による冷却の効率を向上させることができる技術を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題の少なくとも一部を解決するために、この発明によるファン装置は、予め定められたループ状の軌跡であるとともに少なくとも一部の曲率が他の部分の曲率とは異なる軌跡に沿って移動可能な無端の移動体と、前記移動体を前記軌跡に沿って移動させる駆動部と、前記移動体に固定された羽根と、を備える。
【０００７】
このファン装置によれば、羽根を対象物の形状に合わせて移動させることが可能となるので、ファン装置による冷却の効率を向上させることができる。
【０００８】
上記ファン装置において、さらに、前記羽根に接続されたスライド支持部と、前記羽根の軌跡の少なくとも一部において、前記スライド支持部を前記移動体の移動方向に沿ってスライド可能に案内するガイド部と、を備えることとしてもよい。
【０００９】
この構成によれば、羽根が、ガイド部によって、移動体の移動方向に沿って案内されるので、羽根の移動を滑らかにすることができる。
【００１０】
上記ファン装置において、さらに、平面内に互いに離れて配置されるとともに、前記移動体を巻き掛ける２つの巻掛車を備え、前記駆動部は、前記２つの巻掛車のうちの少なくとも一方を駆動し、前記移動体を含む面に垂直な方向に沿って見た前記ガイド部の位置は、前記移動体の軌跡で囲まれた範囲の外にあることとしてもよい。
【００１１】
この構成によれば、ガイド部が、移動体のループ形状で囲まれた範囲の外に設けられているので、巻掛車の大きさの小型化を図ることができる。その結果、駆動部に要求されるトルクが過剰に大きくなることを防止することができる。
【００１２】
上記各ファン装置において、さらに、前記羽根に固定された押力受部と、前記羽根の軌跡の少なくとも一部において、前記押力受部を前記移動体の移動方向に沿って押圧する押圧部と、を備えることが好ましい。
【００１３】
この構成によれば、羽根が、押圧部によって、移動体の移動方向に沿って押圧されるので、羽根の移動を滑らかにすることができる。
【００１４】
上記ファン装置において、前記移動体の軌跡の内の前記押圧部が前記押力受部を押圧する軌跡は平面に含まれる曲線形状を有し、前記平面に垂直な方向に沿って見た場合の前記押力受部の位置は、前記押圧部が前記押力受部を押圧する軌跡上の任意の位置において、前記移動体と前記羽根との接続位置を通り前記羽根の移動方向と平行である直線と、前記押力受部を通り前記羽根の移動方向と平行である直線と、の間に前記羽根の重心が位置するように設定されていることが好ましい。
【００１５】
この構成によれば、羽根が重心を中心として回転しようとすることを抑制し、羽根の移動を滑らかにすることができる。
【００１６】
なお、この発明は、種々の形態で実現することが可能であり、例えば、ファン装置、ファン装置とラジエータとを備えた冷却システム、その冷却システムと燃料電池とを備えた燃料電池システム、その冷却システムと内燃機関とを備えた内燃機関システム、これらの燃料電池システムまたは内燃機関システムを備えた車両、等の形態で実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
次に、この発明の実施の形態を実施例に基づいて以下の順序で説明する。
Ａ．第１実施例：
Ｂ．第２実施例：
Ｃ．第３実施例：
Ｄ．第４実施例：
Ｅ．第５実施例：
Ｆ．変形例：
【００１８】
Ａ．第１実施例：
図１は、本発明の一実施例としての冷却システム３００の構成を示す説明図である。この冷却システム３００は、ファン装置１００と、ファン装置１００の前面に配置されたラジエータ２００と、を有している。ラジエータ２００には、図示しない燃料電池を冷却するための冷却水が循環している。また、この冷却システム３００は、車両に搭載されており、その車両の前面に配置されている。
【００１９】
ファン装置１００は、２つのプーリ１１０、１２０と、これらのプーリ１１０、１２０に掛けられたベルト１４０と、ベルト１４０に固定された複数の羽根１５０と、プーリ１１０と機械的に接続されたモータ１３０と、を有している。なお、図中のＦ方向は、冷却システム３００を後から見る方向（以下「前方向Ｆ」と呼ぶ）を示している。
【００２０】
図２（Ａ）は、冷却システム３００を後面から（図１の前方向Ｆに沿って）見た概略図である。ラジエータ２００は、横に長い長方形状を有している。第１プーリ１１０は、ラジエータ２００の中央左側に位置し、第２プーリ１２０は、ラジエータ２００の中央右側に位置している。２つのプーリ１１０、１２０は同じ平面上に位置し、それぞれ、前方向Ｆと平行な軸を中心に回転可能である。また、２つのプーリ１１０、１２０には、ループ状の無端のベルト１４０が掛けられている。図中では、ベルト１４０がハッチングを付して示されている。また、モータ１３０は、第１プーリ１１０を回転させることが可能である。第１プーリ１１０が回転すると、ベルト１４０が、２つのプーリ１１０、１２０に掛かった状態で循環移動する。具体的には、ベルト１４０は、２つのプーリ１１０、１２０のそれぞれの位置でプーリの外周に沿って折り返すループ形状を有する軌跡に沿って循環移動する。以下、ベルト１４０の軌跡を含む面、すなわち、ベルト１４０を含む面を「軌跡面」と呼ぶ。
【００２１】
図２（Ｂ）は、ファン装置１００を側面から（図２（Ａ）のＡ方向に沿って）見た概略図である。図２（Ｂ）には、第２プーリ１２０の軸１２２よりも上の部分が示されている。この軸１２２は、ラジエータ２００に固定されている（図示省略）。
【００２２】
ベルト１４０には、駆動取っ手１５２が固定されている。駆動取っ手１５２には、ベルト１４０のループ形状の外側へ伸びる羽根１５０が接続されている。この羽根１５０は板状の形状を有しており、軌跡面Ｓと平行で、ベルト１４０の移動方向と垂直な方向に沿って伸びている（図２（Ａ）（Ｂ））。ただし、この羽根１５０は、ベルト１４０の移動方向とは逆の方向に向かって見ると、軌跡面Ｓの前面から後面に向かって傾斜している（図示省略）。その結果、ベルト１４０が移動すると、羽根１５０がベルト１４０の移動方向に沿って移動することによって、軌跡面Ｓの前面から後面へ向かう方向の風が生じる（以下、風の流れる方向を「風方向Ｗ」と呼ぶ）。この風は、ファン装置１００の前に位置するラジエータ２００を通って流れるので、ラジエータ２００は、この風によって冷却される。
【００２３】
第１プーリ１１０が回転すると、複数の羽根１５０は、２つのプーリ１１０、１２０のそれぞれの位置で折り返しつつ、ラジエータ２００の後面を左右に繰り返し移動する（図２（Ａ））。その結果、横に長いラジエータ２００の全体に効率よく風を通すことが可能となる。従って、ファン装置１００による冷却の効率を向上させることが可能となる。
【００２４】
このように、第１実施例では、複数の羽根１５０が、一部の曲率が他の部分の曲率と異なる軌跡、すなわち、非円形状の軌跡に沿って循環移動するベルト１４０に固定されている。従って、冷却の対象となる対象物（本実施例では、ラジエータ２００）の形状が円形状や正方形状ではない場合であっても、羽根１５０を対象物（ラジエータ２００）の形状に合わせて移動させることができるので、ファン装置１００による冷却の効率を向上させることが可能となる。
【００２５】
また、第１実施例では、ラジエータ２００の後ろのシュラウド等の壁を省略することができる。従って、車両の高速走行時には、ラジエータ２００の前面から吹き込む風の流れを阻害することを抑制することができるので、自然に流れる風を利用した効率のよい冷却を行うことができる。
【００２６】
Ｂ．第２実施例：
図３は、第２実施例における冷却システム３００ａを示す説明図である。図３（Ａ）は、図２（Ａ）と同様に冷却システム３００ａを後面から（前方向Ｆに沿って）見た概略図である。図３（Ｂ）は、ファン装置１００ａを側面から（図３（Ａ）のＡ方向に沿って）見た概略図である。図２に示す第１実施例との違いは、羽根１５０ａに滑車１５４ａが設けられ、さらに、ファン装置１００ａに、滑車１５４ａを案内する溝レール１６０ａが設けられている点だけである。他の構成は第１実施例と同じである。
【００２７】
羽根１５０ａの、駆動取っ手１５２に接続された端１５０ａ１（図３（Ｂ））とは反対側の端１５０ａ２には、スライド軸１５５ａが接続されている。このスライド軸１５５ａは、ベルト１４０のループ形状の外側へ向かって伸びた後、前方向Ｆに屈曲し、その先端には滑車１５４ａが嵌め込まれている。この滑車１５４ａは、スライド軸１５５ａを中心に回転可能である。
【００２８】
一方、溝レール１６０ａは、羽根１５０ａの移動に伴う滑車１５４ａの移動の軌跡に沿って、設けられている（図３（Ａ））。その結果、溝レール１６０ａは、ラジエータ２００の略外縁を辿るループ形状を有している。また、この溝レール１６０ａの、ベルト１４０の移動方向に垂直な断面は、ループ形状の外側から内側へ向かって窪んだ凹形状を有している（図３（Ｂ））。滑車１５４ａは、この溝レール１６０ａの凹部に掛けられている。また、この溝レール１６０ａは、ラジエータ２００に固定されている（図示省略）。
【００２９】
第１プーリ１１０が回転し、ベルト１４０が循環移動すると、羽根１５０ａがベルト１４０の移動方向に沿って移動する。この際、滑車１５４ａは、スライド軸１５５ａを介してベルト１４０の移動方向に引っ張られ、溝レール１６０ａに沿って移動する。その結果、羽根１５０ａの端１５０ａ２が、風圧によって風の流れの上流側（前方向Ｆ）に引っ張られ、羽根１５０ａが傾くことを抑制することができる。
【００３０】
このように、第２実施例では、羽根１５０ａに接続された滑車１５４ａが溝レール１６０ａによってベルト１４０の移動方向に沿って案内されるので、羽根１５０ａの移動を滑らかにすることができる。さらに、羽根１５０ａが風圧によって傾くことを抑制することができる。その結果、ファン装置１００ａによる冷却の効率を向上させることができる。
【００３１】
Ｃ．第３実施例：
図４は、第３実施例における冷却システム３００ｂを示す説明図である。図３に示す第２実施例との違いは、羽根１５０ｂの、ベルト１４０ｂとの固定位置と、滑車１５４ｂとの固定位置とが、入れ替わっている点である。また、２つのプーリ１１０ｂ、１２０ｂの大きさが大きくなっている。他の構成は第２実施例と同じである。
【００３２】
図４（Ａ）は、図３（Ａ）と同様に冷却システム３００ｂを後面から（前方向Ｆに沿って）見た概略図である。第３実施例のファン装置１００ｂでは、第１プーリ１１０ｂと第２プーリ１２０ｂとの大きさは、ラジエータ２００の縦方向の大きさとほぼ同じ大きさに設定されている。これらのプーリ１１０ｂ、１２０ｂに掛けられたベルト１４０ｂの軌跡は、ラジエータ２００の略外縁を辿るループ形状を有している。
【００３３】
図４（Ｂ）は、ファン装置１００ｂを側面から（図４（Ａ）のＡ方向に沿って）見た概略図である。図４（Ｂ）には、第２プーリ１２０ｂの軸１２２ｂよりも上の部分が示されている。軸１２２ｂはラジエータ２００に固定されている（図示省略）。ベルト１４０ｂには、駆動取っ手１５２ｂが固定されている。この駆動取っ手１５２ｂは、前方向Ｆに伸びた後、ベルト１４０ｂのループ形状の内側に向かって屈曲し、羽根１５０ｂに接続されている。この羽根１５０ｂは、図３に示す第２実施例の羽根１５０ａと同様に、ベルト１４０ｂを含む軌跡面Ｓｂと平行で、ベルト１４０ｂの移動方向と垂直な方向に沿って伸びている。
【００３４】
羽根１５０ｂの、駆動取っ手１５２ｂに接続された端１５０ｂ２（図４（Ｂ））とは反対側の端１５０ｂ１には、スライド軸１５５ｂが接続されている。このスライド軸１５５ｂは、ベルト１４０ｂのループ形状の内側へ向かって伸びた後、前方向Ｆに屈曲し、その先端には滑車１５４ｂが嵌め込まれている。この滑車１５４ｂは、スライド軸１５５ｂを中心に回転可能である。
【００３５】
一方、溝レール１６０ｂは、羽根１５０ｂの移動に伴う滑車１５４ｂの移動の軌跡に沿って設けられている（図４（Ａ））。また、この溝レール１６０ｂの、ベルト１４０ｂの移動方向に垂直な断面は、ベルト１４０のループ形状の内側から外側へ向かって窪んだ凹形状を有している（図４（Ｂ））。滑車１５４ｂは、この溝レール１６０ｂの凹部に掛けられている。また、この溝レール１６０ｂは、ラジエータ２００に固定されている（図示省略）。
【００３６】
第１プーリ１１０ｂが回転し、ベルト１４０ｂが循環移動すると、羽根１５０ｂがベルト１４０ｂの移動方向に沿って移動する。この際、滑車１５４ｂは、スライド軸１５５ｂを介してベルト１４０ｂの移動方向に引っ張られ、溝レール１６０ｂに沿って移動する。
【００３７】
このように、ベルト１４０ｂのループ形状の内側に溝レール１６０ｂを設けた場合にも、羽根１５０ｂに接続された滑車１５４ｂが溝レール１６０ｂによって案内される。従って、羽根１５０ｂの移動を滑らかにし、さらに、羽根１５０ｂが風圧によって傾くことを抑制することができる。その結果、ファン装置１００ｂによる冷却の効率を向上させることができる。
【００３８】
Ｄ．第４実施例：
図５は、第４実施例における冷却システム３００ｃを示す説明図である。図４に示す第３実施例との違いは、羽根１５０ｂのスライド軸１５５ｃに、プーリ１１０ｃ、１２０ｃ側に突出する力受突起部１５６ｃが設けられており、さらに、２つのプーリ１１０ｃ、１２０ｃのそれぞれに、羽根１５０ｂ側に突出する押圧突起部１１６ｃ、１２６ｃが複数設けられている点だけである。他の構成は図４に示す第３実施例と同じである。
【００３９】
図５（Ａ）は、図４（Ａ）と同様に冷却システム３００ｃを後面から（前方向Ｆに沿って）見た概略図である。ベルト１４０ｂの第１プーリ１１０ｃに掛かる部分に固定されている羽根１５０ｂは、第１プーリ１１０ｃと共に回転する。ここで、第１プーリ１１０ｃの、力受突起部１５６ｃと重なる位置の裏側（羽根１５０ｂ側）には、押圧突起部１１６ｃが固定されている。同様に、第２プーリ１２０ｂの、力受突起部１５６ｃと重なる位置の裏側には、押圧突起部１２６ｃが固定されている。
【００４０】
図５（Ｂ）は、ファン装置１００ｃを側面（図５（Ａ）のＡ方向に沿って）見た概略図である。図５（Ｂ）には、第２プーリ１２０ｃの軸１２２ｃよりも上の部分が示されている。ベルト１４０ｂの移動方向に沿って見ると、力受突起部１５６ｃと押圧突起部１２６ｃとは、一部が互いに重なっている。
【００４１】
図５（Ｃ）は、力受突起部１５６ｃと押圧突起部１２６ｃとの近辺を示す斜視図である。押圧突起部１２６ｃと力受突起部１５６ｃとの位置関係は、押圧突起部１２６ｃの移動方向の前方に力受突起部１５６ｃが接するように、設定されている。このような、力受突起部１５６ｃと押圧突起部１２６ｃとの位置関係は、ベルト１４０ｂにおける羽根１５０ｂの固定位置を調整することによって実現することができる。
【００４２】
図６は、力受突起部１５６ｃと押圧突起部１２６ｃとの位置関係の変化を示す説明図である。図６には、ベルト１４０ｂが第２プーリ１２０ｃに巻きとられ、羽根１５０ｂが第２プーリ１２０ｃの回転方向に沿って折り返す際の、位置関係の変化が示されている。
【００４３】
ベルト１４０ｂの移動に従って、力受突起部１５６ｃは、図中のａ位置からｌ位置まで順番に移動する。また、押圧突起部１２６ｃも、図中のａ位置からｌ位置まで順番に移動する。力受突起部１５６ｃと押圧突起部１２６ｃとのそれぞれの同じ符号が付された位置は、同じ時点での位置を示している。
【００４４】
ベルト１４０ｂと羽根１５０ｂとの固定位置（以下「羽根ベルト固定位置」と呼ぶ）が第２プーリ１２０ｃに掛かるまでは（第１範囲Ｒ１）、羽根１５０ｂは直線上を移動する。この際、力受突起部１５６ｃも直線上を移動する（ａ〜ｄ位置）。一方、押圧突起部１２６ｃは、第２プーリ１２０ｃの回転に従って、円周上を移動しつつ、力受突起部１５６ｃ（羽根１５０ｂ）に近づく。ここで、押圧突起部１２６ｃは、力受突起部１５６ｃに後ろから接する位置にくる（ｄ位置）。
【００４５】
羽根ベルト固定位置が、第２プーリ１２０ｃに掛かり、羽根１５０ｂが第２プーリ１２０ｃの回転に沿って移動すると（第２範囲Ｒ２）、力受突起部１５６ｃと押圧突起部１２６ｃとは、接した状態で円周上を移動する（ｄ〜ｉ位置）。この際、力受突起部１５６ｃは押圧突起部１２６ｃによって押される。すなわち、羽根１５０ｂの一端１５０ｂ１（図５（Ｂ））は、押圧突起部１２６ｃによって押され、羽根１５０ｂの他端１５０ｂ２は、ベルト１４０ｂによって押されることとなる。このように、羽根１５０ｂは、その両端１５０ｂ１、１５０ｂ２をベルト１４０ｂの移動方向に沿って押されるので、滑らかに向きを変えながら移動することができる。
【００４６】
羽根ベルト固定位置が、第２プーリ１２０ｃから離れると（第３範囲Ｒ３）、羽根１５０ｂは直線上を移動する。その結果、力受突起部１５６ｃも直線上を移動する（ｉ〜ｌ位置）。一方、押圧突起部１２６ｃは、第２プーリ１２０ｃの回転に従って、円周上を移動しつつ、力受突起部１５６ｃ（羽根１５０ｂ）から遠ざかる。
【００４７】
以上、羽根１５０ｂの力受突起部１５６ｃと、第２プーリ１２０ｃの押圧突起部１２６ｃとの位置関係について説明したが、力受突起部１５６ｃと、第１プーリ１１０ｃの押圧突起部１１６ｃとの位置関係についても、同様に設定されている。
【００４８】
このように、第４実施例では、羽根１５０ｂが回転移動する際に、羽根１５０ｂの一端はベルト１４０ｂに押され、他端は押圧突起部１１６ｃ、１２６ｃに押される。その結果、向きを変える移動を滑らかなものとすることができるので、ファン装置１００ｃによる冷却の効率を向上させることができる。
【００４９】
なお、図６中には、ｆ位置における羽根１５０ｂが示されている。この羽根１５０ｂ内部には、その重心位置ＣＭが示されている。また、位置ＦＰは、羽根ベルト固定位置ＦＰを示している。さらに、３つの直線Ｌ１〜Ｌ３は、いずれも、羽根１５０ｂの移動方向と平行な直線を示している。但し、第１直線Ｌ１は力受突起部１５６ｃを通り、第２直線Ｌ２は羽根ベルト固定位置ＦＰを通り、第３直線Ｌ３は重心位置ＣＭを通る。このように、重心位置ＣＭは、２つの直線Ｌ１、Ｌ２の間に位置している。換言すれば、羽根ベルト固定位置ＦＰと力受突起部１５６ｃとは、第３直線Ｌ３を挟んで互いに反対側にオフセットしている。従って、羽根１５０ｂを回転移動させる２つの力は、羽根１５０ｂを、その重心位置ＣＭを中心に回転させようとする力成分を互いに打ち消し合う。その結果、羽根１５０ｂが重心位置ＣＭを中心に回転しようとすることを抑制し、羽根１５０ｂの移動を滑らかにする効果をより高めることができる。
【００５０】
Ｅ．第５実施例：
図７は、第５実施例における冷却システム３００ｄを示す説明図である。図５に示す第４実施例との違いは、羽根１５０ｂの外側の端１５０ｂ２の代わりに、羽根１５０ｂの中央付近に駆動取っ手１５２ｄが接続されている点である。また、２つのプーリ１１０ｄ、１２０ｄの大きさが小さくなっている。他の構成は図５に示す第４実施例と同じである。
【００５１】
図７（Ａ）は、図５（Ａ）と同様に冷却システム３００ｄを後面から（前方向Ｆに沿って）見た概略図である。第５実施例のファン装置１００ｄでは、第１プーリ１１０ｄと第２プーリ１２０ｄとの大きさは、ラジエータ２００の縦方向の大きさのほぼ半分の大きさに設定されている。従って、これらのプーリ１１０ｄ、１２０ｄに掛けられたベルト１４０ｄは、羽根１５０ｂの中央付近と重なっている。また、第１プーリ１１０ｄには、図５の第４実施例の第１プーリ１１０ｃと同様の押圧突起部１１６ｄが設けられている。また、第２プーリ１２０ｄには、第４実施例の第２プーリ１２０ｃと同様の押圧突起部１２６ｄが設けられている。
【００５２】
図７（Ｂ）は、ファン装置１００ｄを側面から（図７（Ａ）のＡ方向に沿って）見た概略図である。図７（Ｂ）には、第２プーリ１２０ｄの軸１２２ｄよりも上の部分が示されている。ベルト１４０ｄには駆動取っ手１５２ｄが固定されている。この駆動取っ手１５２ｄは、前方向Ｆに伸びた後、羽根１５０ｂの中央付近に接続されている。
【００５３】
このように、第５実施例では、羽根１５０ｂとベルト１４０ｄとの固定位置が、羽根１５０ｂの中央付近に設定されている。従って、ベルト１４０ｄが、羽根１５０ｂの重心付近に力を加えることとなるので、羽根１５０ｂの移動を滑らかにすることができる。その結果、ファン装置１００ｄによる冷却の効率を向上させることができる。
【００５４】
なお、第５実施例において、押圧突起部１１６ｄ、１２６ｄと、力受突起部１５６ｃとを省略することとしてもよい。また、溝レール１６０ｂと、滑車１５４ｂとを省略することとしてもよい。
【００５５】
Ｆ．変形例：
なお、この発明は上記の実施例や実施形態に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の態様において実施することが可能であり、例えば次のような変形も可能である。
【００５６】
変形例１：
上述の各実施例において、羽根を固定したベルトと、溝レールと、の位置関係については、任意に設定することができる。ただし、図３に示す第２実施例のように、ベルト１４０を含む面Ｓに垂直な方向（例えば、前方向Ｆ）に沿って見た溝レール１６０ａの位置が、ベルト１４０で囲まれた範囲の外であれば、第１プーリ１１０の大きさを小さくすることができるので、第１プーリ１１０を回転させるモータ１３０のトルクを小さくすることができる。
【００５７】
変形例２：
羽根を移動方向に沿って案内するためのスライド支持部とガイド部との構成としては、図３、図４、図５、図７に示した各実施例における、滑車１５４ａ、１５４ｂと溝レール１６０ａ、１６０ｂとに限らず、種々の形式のものを採用することができる。例えば、滑車の回転軸を、軌跡面に平行で、ベルトの移動方向に垂直なものとしてもよい。この場合も、滑車を掛ける溝レールを用いて、滑車を羽根の移動方向に沿って案内すればよい。また、スライド支持部としては、滑車を用いる形式に限らず、他の形式を採用してもよい。例えば、溝レールに掛かる爪状の突起をスライド支持部として用いてもよい。一般に、スライド支持部とガイド部との構成としては、ガイド部が、スライド支持部を、羽根の移動方向に沿ってスライド可能に案内するものであればよい。換言すれば、ガイド部が、羽根の移動方向とは異なる方向へのスライド支持部の動きを抑制する構成を採用することができる。
【００５８】
また、ガイド部（例えば、上述の各実施例における溝レール）は、羽根の軌跡の全範囲に設けられていなくてもよい。ただし、少なくとも一部の軌跡においてガイド部が設けられていれば、羽根の移動を滑らかにすることができる。
【００５９】
変形例３：
羽根を移動方向に沿って押すための押圧部の構成としては、図５、図７に示した各実施例における押圧突起部１１６ｃ、１１６ｄ、１２６ｃ、１２６ｄに限らず、種々の形式のものを採用することができる。例えば、プーリと同じ軸を中心に、プーリと同じ角速度で回転する歯車を押圧部として用いてもよい。この際、歯車の歯に、羽根に固定された押力受部を掛けて歯車を回転させることとすればよい。なお、図５、図７に示した各実施例では、スライド軸１５５ｃを介して羽根１５０ｂに固定された力受突起部１５６ｃが「押力受部」に相当する。また、押圧部が羽根と接して羽根を直接に押すこととしてもよい。この場合には、羽根の押圧部と接する部分が「押力受部」に相当することとなる。いずれの場合も、羽根が向きを変えながら移動する軌跡（曲線形状の軌跡）に、押圧部を設ければ、羽根の向きを滑らかに変えることができる。
【００６０】
なお、羽根が方向を変えながら移動する軌跡に限らず、羽根が直進する軌跡に押圧部を設けてもよい。例えば、図５に示す実施例において、第１プーリ１１０ｃから第２プーリ１２０ｃへ（左から右へ）羽根１５０ｂが直進する軌跡において、力受突起部１５６ｃを後ろから押す突起部（以下「直進突起部」と呼ぶ）を、ベルト１４０ｂと平行に移動させることとしてもよい。具体的には、力受突起部１５６ｃの直線状の軌跡の側を繰り返し辿るループ状のベルト（以下「直進ベルト」と呼ぶ）を設け、この直進ベルトに直進突起部を固定すればよい。この際、この直進ベルトをベルト１４０ｂと同じ速度で循環移動させれば、直進突起部は、力受突起部１５６ｃを適切に押すことができる。
【００６１】
変形例４：
上述の各実施例では、２つのプーリを用いてベルトの軌跡を定めているが、３以上のプーリを用いてベルトの軌跡を定めてもよい。例えば、３つのプーリを用いて、三角形状の軌跡に沿ってベルトを循環移動させてもよい。ただし、プーリの数を２つとし、これら２つのプーリにベルトを巻き掛ける構成を採用すれば、ファン装置の構成を簡単なものとすることができる。
【００６２】
また、ベルトを駆動させる方法としては、ベルトの内側に設けられたプーリを回転させる方法に限らず、種々の方法を採用することができる。例えば、ベルトを挟むように、ベルトの内側と外側とにプーリを設け、外側のプーリを回転駆動させてもよい。
【００６３】
また、上述の各実施例では、巻掛伝動体と巻掛車との組み合わせとして、ベルトとプーリとを採用しているが、他の種類の組み合わせを採用してもよい。例えば、チェーンとスプロケットとを用いることとしてもよい。
【００６４】
変形例５：
上述の各実施例では、少なくとも一部の曲率が他の部分の曲率とは異なる軌跡に沿って移動可能な移動体を実現する方法として、無端の巻掛伝動体（例えば、ベルトやチェーン）を複数の巻掛車（例えば、プーリやスプロケット）に巻き掛けて循環移動させる巻掛伝動機構を用いる方法を採用している。従って、非円形状の軌跡に沿って移動する移動体を容易に実現することが可能である。
【００６５】
なお、上述の各実施例では、移動体の軌跡が１つの平面に含まれているが、移動体の軌跡は必ずしも１つの平面に含まれていなくてもよい。例えば、ラジエータ２００の後面上を移動した後に、ラジエータ２００の側面上に移動し、さらに、その側面上を移動することとしてもよい。ただし、移動体が１つの平面に含まれる軌跡を移動することとすれば、ファン装置の構成を簡略化することができる。
【００６６】
変形例６：
ファン装置の冷却対象としては、燃料電池の冷却水の放熱を行うラジエータに限らず、種々の装置を採用することができる。例えば、内燃機関の冷却水の放熱を行うラジエータを冷却してもよく、燃料電池の本体を冷却してもよく、燃料電池やバッテリ等の電源とモータとを接続するインバータ回路を冷却することとしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００６７】
【図１】本発明の一実施例としての冷却システム３００の構成を示す説明図。
【図２】第１実施例における冷却システム３００を示す説明図。
【図３】第２実施例における冷却システム３００ａを示す説明図。
【図４】第３実施例における冷却システム３００ｂを示す説明図。
【図５】第４実施例における冷却システム３００ｃを示す説明図。
【図６】力受突起部１５６ｃと押圧突起部１２６ｃとの位置関係の変化を示す説明図。
【図７】第５実施例における冷却システム３００ｄを示す説明図。
【符号の説明】
【００６８】
１００、１００ａ、１００ｂ、１００ｃ、１００ｄ...ファン装置
１１０、１１０ｂ、１１０ｃ、１１０ｄ...第１プーリ
１２０、１２０ｂ、１２０ｃ、１２０ｄ...第２プーリ
１２２、１２２ｂ、１２２ｃ、１２２ｄ...軸
１１６ｃ、１１６ｄ...押圧突起部
１２６ｃ、１２６ｄ...押圧突起部
１３０...モータ
１４０、１４０ｂ、１４０ｄ...ベルト
１５０、１５０ａ、１５０ｂ...羽根
１５２、１５２ｂ、１５２ｄ...駆動取っ手
１５４ａ、１５４ｂ...滑車
１５５ａ、１５５ｂ、１５５ｃ...スライド軸
１５６ｃ...力受突起部
１６０ａ、１６０ｂ...溝レール
２００...ラジエータ
３００、３００ａ、３００ｂ、３００ｃ、３００ｄ...冷却システム
Ｆ...前方向
Ｓ、Ｓｂ、Ｓｃ、Ｓｄ...軌跡面
Ｗ...風方向
ＣＭ...重心位置
ＦＰ...羽根ベルト固定位置
【技術分野】
【０００１】
本発明は、送風技術に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、ラジエータ等の種々の装置を冷却するためにファン装置が用いられている。ファン装置としては、複数枚の羽根を放射状に配置した円形状を有するプロペラを回転させるものや、複数枚の羽根を円周上に垂直に並べて形成した筒を回転させるもの等が用いられている（例えば、特許文献１〜３参照）。
【０００３】
【特許文献１】特開平１０−３１７９６３号公報
【特許文献２】特開平５−２８３８７９号公報
【特許文献３】特開平５−１０５４１号公報
【０００４】
ところで、冷却の対象となる対象物（例えば、ラジエータ）は、種々の形状となり得る。ところが、対象物の形状と、ファン装置が送風可能な領域の形状（例えば、プロペラの形状である円形状）とは、必ずしも一致しているとは限らない。そこで、対象物を冷却するためには、対象物の形状に合わせた送風シュラウド（覆い）や送風ダクト（流路）を設けて風向きを強制的に変える方法や、ファン装置の風量を多めに設定して対象物の全体に送風する方法等が採用されていた。そのために、冷却の効率が低下する可能性があった。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、上述した従来の課題を解決するためになされたものであり、ファン装置による冷却の効率を向上させることができる技術を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題の少なくとも一部を解決するために、この発明によるファン装置は、予め定められたループ状の軌跡であるとともに少なくとも一部の曲率が他の部分の曲率とは異なる軌跡に沿って移動可能な無端の移動体と、前記移動体を前記軌跡に沿って移動させる駆動部と、前記移動体に固定された羽根と、を備える。
【０００７】
このファン装置によれば、羽根を対象物の形状に合わせて移動させることが可能となるので、ファン装置による冷却の効率を向上させることができる。
【０００８】
上記ファン装置において、さらに、前記羽根に接続されたスライド支持部と、前記羽根の軌跡の少なくとも一部において、前記スライド支持部を前記移動体の移動方向に沿ってスライド可能に案内するガイド部と、を備えることとしてもよい。
【０００９】
この構成によれば、羽根が、ガイド部によって、移動体の移動方向に沿って案内されるので、羽根の移動を滑らかにすることができる。
【００１０】
上記ファン装置において、さらに、平面内に互いに離れて配置されるとともに、前記移動体を巻き掛ける２つの巻掛車を備え、前記駆動部は、前記２つの巻掛車のうちの少なくとも一方を駆動し、前記移動体を含む面に垂直な方向に沿って見た前記ガイド部の位置は、前記移動体の軌跡で囲まれた範囲の外にあることとしてもよい。
【００１１】
この構成によれば、ガイド部が、移動体のループ形状で囲まれた範囲の外に設けられているので、巻掛車の大きさの小型化を図ることができる。その結果、駆動部に要求されるトルクが過剰に大きくなることを防止することができる。
【００１２】
上記各ファン装置において、さらに、前記羽根に固定された押力受部と、前記羽根の軌跡の少なくとも一部において、前記押力受部を前記移動体の移動方向に沿って押圧する押圧部と、を備えることが好ましい。
【００１３】
この構成によれば、羽根が、押圧部によって、移動体の移動方向に沿って押圧されるので、羽根の移動を滑らかにすることができる。
【００１４】
上記ファン装置において、前記移動体の軌跡の内の前記押圧部が前記押力受部を押圧する軌跡は平面に含まれる曲線形状を有し、前記平面に垂直な方向に沿って見た場合の前記押力受部の位置は、前記押圧部が前記押力受部を押圧する軌跡上の任意の位置において、前記移動体と前記羽根との接続位置を通り前記羽根の移動方向と平行である直線と、前記押力受部を通り前記羽根の移動方向と平行である直線と、の間に前記羽根の重心が位置するように設定されていることが好ましい。
【００１５】
この構成によれば、羽根が重心を中心として回転しようとすることを抑制し、羽根の移動を滑らかにすることができる。
【００１６】
なお、この発明は、種々の形態で実現することが可能であり、例えば、ファン装置、ファン装置とラジエータとを備えた冷却システム、その冷却システムと燃料電池とを備えた燃料電池システム、その冷却システムと内燃機関とを備えた内燃機関システム、これらの燃料電池システムまたは内燃機関システムを備えた車両、等の形態で実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
次に、この発明の実施の形態を実施例に基づいて以下の順序で説明する。
Ａ．第１実施例：
Ｂ．第２実施例：
Ｃ．第３実施例：
Ｄ．第４実施例：
Ｅ．第５実施例：
Ｆ．変形例：
【００１８】
Ａ．第１実施例：
図１は、本発明の一実施例としての冷却システム３００の構成を示す説明図である。この冷却システム３００は、ファン装置１００と、ファン装置１００の前面に配置されたラジエータ２００と、を有している。ラジエータ２００には、図示しない燃料電池を冷却するための冷却水が循環している。また、この冷却システム３００は、車両に搭載されており、その車両の前面に配置されている。
【００１９】
ファン装置１００は、２つのプーリ１１０、１２０と、これらのプーリ１１０、１２０に掛けられたベルト１４０と、ベルト１４０に固定された複数の羽根１５０と、プーリ１１０と機械的に接続されたモータ１３０と、を有している。なお、図中のＦ方向は、冷却システム３００を後から見る方向（以下「前方向Ｆ」と呼ぶ）を示している。
【００２０】
図２（Ａ）は、冷却システム３００を後面から（図１の前方向Ｆに沿って）見た概略図である。ラジエータ２００は、横に長い長方形状を有している。第１プーリ１１０は、ラジエータ２００の中央左側に位置し、第２プーリ１２０は、ラジエータ２００の中央右側に位置している。２つのプーリ１１０、１２０は同じ平面上に位置し、それぞれ、前方向Ｆと平行な軸を中心に回転可能である。また、２つのプーリ１１０、１２０には、ループ状の無端のベルト１４０が掛けられている。図中では、ベルト１４０がハッチングを付して示されている。また、モータ１３０は、第１プーリ１１０を回転させることが可能である。第１プーリ１１０が回転すると、ベルト１４０が、２つのプーリ１１０、１２０に掛かった状態で循環移動する。具体的には、ベルト１４０は、２つのプーリ１１０、１２０のそれぞれの位置でプーリの外周に沿って折り返すループ形状を有する軌跡に沿って循環移動する。以下、ベルト１４０の軌跡を含む面、すなわち、ベルト１４０を含む面を「軌跡面」と呼ぶ。
【００２１】
図２（Ｂ）は、ファン装置１００を側面から（図２（Ａ）のＡ方向に沿って）見た概略図である。図２（Ｂ）には、第２プーリ１２０の軸１２２よりも上の部分が示されている。この軸１２２は、ラジエータ２００に固定されている（図示省略）。
【００２２】
ベルト１４０には、駆動取っ手１５２が固定されている。駆動取っ手１５２には、ベルト１４０のループ形状の外側へ伸びる羽根１５０が接続されている。この羽根１５０は板状の形状を有しており、軌跡面Ｓと平行で、ベルト１４０の移動方向と垂直な方向に沿って伸びている（図２（Ａ）（Ｂ））。ただし、この羽根１５０は、ベルト１４０の移動方向とは逆の方向に向かって見ると、軌跡面Ｓの前面から後面に向かって傾斜している（図示省略）。その結果、ベルト１４０が移動すると、羽根１５０がベルト１４０の移動方向に沿って移動することによって、軌跡面Ｓの前面から後面へ向かう方向の風が生じる（以下、風の流れる方向を「風方向Ｗ」と呼ぶ）。この風は、ファン装置１００の前に位置するラジエータ２００を通って流れるので、ラジエータ２００は、この風によって冷却される。
【００２３】
第１プーリ１１０が回転すると、複数の羽根１５０は、２つのプーリ１１０、１２０のそれぞれの位置で折り返しつつ、ラジエータ２００の後面を左右に繰り返し移動する（図２（Ａ））。その結果、横に長いラジエータ２００の全体に効率よく風を通すことが可能となる。従って、ファン装置１００による冷却の効率を向上させることが可能となる。
【００２４】
このように、第１実施例では、複数の羽根１５０が、一部の曲率が他の部分の曲率と異なる軌跡、すなわち、非円形状の軌跡に沿って循環移動するベルト１４０に固定されている。従って、冷却の対象となる対象物（本実施例では、ラジエータ２００）の形状が円形状や正方形状ではない場合であっても、羽根１５０を対象物（ラジエータ２００）の形状に合わせて移動させることができるので、ファン装置１００による冷却の効率を向上させることが可能となる。
【００２５】
また、第１実施例では、ラジエータ２００の後ろのシュラウド等の壁を省略することができる。従って、車両の高速走行時には、ラジエータ２００の前面から吹き込む風の流れを阻害することを抑制することができるので、自然に流れる風を利用した効率のよい冷却を行うことができる。
【００２６】
Ｂ．第２実施例：
図３は、第２実施例における冷却システム３００ａを示す説明図である。図３（Ａ）は、図２（Ａ）と同様に冷却システム３００ａを後面から（前方向Ｆに沿って）見た概略図である。図３（Ｂ）は、ファン装置１００ａを側面から（図３（Ａ）のＡ方向に沿って）見た概略図である。図２に示す第１実施例との違いは、羽根１５０ａに滑車１５４ａが設けられ、さらに、ファン装置１００ａに、滑車１５４ａを案内する溝レール１６０ａが設けられている点だけである。他の構成は第１実施例と同じである。
【００２７】
羽根１５０ａの、駆動取っ手１５２に接続された端１５０ａ１（図３（Ｂ））とは反対側の端１５０ａ２には、スライド軸１５５ａが接続されている。このスライド軸１５５ａは、ベルト１４０のループ形状の外側へ向かって伸びた後、前方向Ｆに屈曲し、その先端には滑車１５４ａが嵌め込まれている。この滑車１５４ａは、スライド軸１５５ａを中心に回転可能である。
【００２８】
一方、溝レール１６０ａは、羽根１５０ａの移動に伴う滑車１５４ａの移動の軌跡に沿って、設けられている（図３（Ａ））。その結果、溝レール１６０ａは、ラジエータ２００の略外縁を辿るループ形状を有している。また、この溝レール１６０ａの、ベルト１４０の移動方向に垂直な断面は、ループ形状の外側から内側へ向かって窪んだ凹形状を有している（図３（Ｂ））。滑車１５４ａは、この溝レール１６０ａの凹部に掛けられている。また、この溝レール１６０ａは、ラジエータ２００に固定されている（図示省略）。
【００２９】
第１プーリ１１０が回転し、ベルト１４０が循環移動すると、羽根１５０ａがベルト１４０の移動方向に沿って移動する。この際、滑車１５４ａは、スライド軸１５５ａを介してベルト１４０の移動方向に引っ張られ、溝レール１６０ａに沿って移動する。その結果、羽根１５０ａの端１５０ａ２が、風圧によって風の流れの上流側（前方向Ｆ）に引っ張られ、羽根１５０ａが傾くことを抑制することができる。
【００３０】
このように、第２実施例では、羽根１５０ａに接続された滑車１５４ａが溝レール１６０ａによってベルト１４０の移動方向に沿って案内されるので、羽根１５０ａの移動を滑らかにすることができる。さらに、羽根１５０ａが風圧によって傾くことを抑制することができる。その結果、ファン装置１００ａによる冷却の効率を向上させることができる。
【００３１】
Ｃ．第３実施例：
図４は、第３実施例における冷却システム３００ｂを示す説明図である。図３に示す第２実施例との違いは、羽根１５０ｂの、ベルト１４０ｂとの固定位置と、滑車１５４ｂとの固定位置とが、入れ替わっている点である。また、２つのプーリ１１０ｂ、１２０ｂの大きさが大きくなっている。他の構成は第２実施例と同じである。
【００３２】
図４（Ａ）は、図３（Ａ）と同様に冷却システム３００ｂを後面から（前方向Ｆに沿って）見た概略図である。第３実施例のファン装置１００ｂでは、第１プーリ１１０ｂと第２プーリ１２０ｂとの大きさは、ラジエータ２００の縦方向の大きさとほぼ同じ大きさに設定されている。これらのプーリ１１０ｂ、１２０ｂに掛けられたベルト１４０ｂの軌跡は、ラジエータ２００の略外縁を辿るループ形状を有している。
【００３３】
図４（Ｂ）は、ファン装置１００ｂを側面から（図４（Ａ）のＡ方向に沿って）見た概略図である。図４（Ｂ）には、第２プーリ１２０ｂの軸１２２ｂよりも上の部分が示されている。軸１２２ｂはラジエータ２００に固定されている（図示省略）。ベルト１４０ｂには、駆動取っ手１５２ｂが固定されている。この駆動取っ手１５２ｂは、前方向Ｆに伸びた後、ベルト１４０ｂのループ形状の内側に向かって屈曲し、羽根１５０ｂに接続されている。この羽根１５０ｂは、図３に示す第２実施例の羽根１５０ａと同様に、ベルト１４０ｂを含む軌跡面Ｓｂと平行で、ベルト１４０ｂの移動方向と垂直な方向に沿って伸びている。
【００３４】
羽根１５０ｂの、駆動取っ手１５２ｂに接続された端１５０ｂ２（図４（Ｂ））とは反対側の端１５０ｂ１には、スライド軸１５５ｂが接続されている。このスライド軸１５５ｂは、ベルト１４０ｂのループ形状の内側へ向かって伸びた後、前方向Ｆに屈曲し、その先端には滑車１５４ｂが嵌め込まれている。この滑車１５４ｂは、スライド軸１５５ｂを中心に回転可能である。
【００３５】
一方、溝レール１６０ｂは、羽根１５０ｂの移動に伴う滑車１５４ｂの移動の軌跡に沿って設けられている（図４（Ａ））。また、この溝レール１６０ｂの、ベルト１４０ｂの移動方向に垂直な断面は、ベルト１４０のループ形状の内側から外側へ向かって窪んだ凹形状を有している（図４（Ｂ））。滑車１５４ｂは、この溝レール１６０ｂの凹部に掛けられている。また、この溝レール１６０ｂは、ラジエータ２００に固定されている（図示省略）。
【００３６】
第１プーリ１１０ｂが回転し、ベルト１４０ｂが循環移動すると、羽根１５０ｂがベルト１４０ｂの移動方向に沿って移動する。この際、滑車１５４ｂは、スライド軸１５５ｂを介してベルト１４０ｂの移動方向に引っ張られ、溝レール１６０ｂに沿って移動する。
【００３７】
このように、ベルト１４０ｂのループ形状の内側に溝レール１６０ｂを設けた場合にも、羽根１５０ｂに接続された滑車１５４ｂが溝レール１６０ｂによって案内される。従って、羽根１５０ｂの移動を滑らかにし、さらに、羽根１５０ｂが風圧によって傾くことを抑制することができる。その結果、ファン装置１００ｂによる冷却の効率を向上させることができる。
【００３８】
Ｄ．第４実施例：
図５は、第４実施例における冷却システム３００ｃを示す説明図である。図４に示す第３実施例との違いは、羽根１５０ｂのスライド軸１５５ｃに、プーリ１１０ｃ、１２０ｃ側に突出する力受突起部１５６ｃが設けられており、さらに、２つのプーリ１１０ｃ、１２０ｃのそれぞれに、羽根１５０ｂ側に突出する押圧突起部１１６ｃ、１２６ｃが複数設けられている点だけである。他の構成は図４に示す第３実施例と同じである。
【００３９】
図５（Ａ）は、図４（Ａ）と同様に冷却システム３００ｃを後面から（前方向Ｆに沿って）見た概略図である。ベルト１４０ｂの第１プーリ１１０ｃに掛かる部分に固定されている羽根１５０ｂは、第１プーリ１１０ｃと共に回転する。ここで、第１プーリ１１０ｃの、力受突起部１５６ｃと重なる位置の裏側（羽根１５０ｂ側）には、押圧突起部１１６ｃが固定されている。同様に、第２プーリ１２０ｂの、力受突起部１５６ｃと重なる位置の裏側には、押圧突起部１２６ｃが固定されている。
【００４０】
図５（Ｂ）は、ファン装置１００ｃを側面（図５（Ａ）のＡ方向に沿って）見た概略図である。図５（Ｂ）には、第２プーリ１２０ｃの軸１２２ｃよりも上の部分が示されている。ベルト１４０ｂの移動方向に沿って見ると、力受突起部１５６ｃと押圧突起部１２６ｃとは、一部が互いに重なっている。
【００４１】
図５（Ｃ）は、力受突起部１５６ｃと押圧突起部１２６ｃとの近辺を示す斜視図である。押圧突起部１２６ｃと力受突起部１５６ｃとの位置関係は、押圧突起部１２６ｃの移動方向の前方に力受突起部１５６ｃが接するように、設定されている。このような、力受突起部１５６ｃと押圧突起部１２６ｃとの位置関係は、ベルト１４０ｂにおける羽根１５０ｂの固定位置を調整することによって実現することができる。
【００４２】
図６は、力受突起部１５６ｃと押圧突起部１２６ｃとの位置関係の変化を示す説明図である。図６には、ベルト１４０ｂが第２プーリ１２０ｃに巻きとられ、羽根１５０ｂが第２プーリ１２０ｃの回転方向に沿って折り返す際の、位置関係の変化が示されている。
【００４３】
ベルト１４０ｂの移動に従って、力受突起部１５６ｃは、図中のａ位置からｌ位置まで順番に移動する。また、押圧突起部１２６ｃも、図中のａ位置からｌ位置まで順番に移動する。力受突起部１５６ｃと押圧突起部１２６ｃとのそれぞれの同じ符号が付された位置は、同じ時点での位置を示している。
【００４４】
ベルト１４０ｂと羽根１５０ｂとの固定位置（以下「羽根ベルト固定位置」と呼ぶ）が第２プーリ１２０ｃに掛かるまでは（第１範囲Ｒ１）、羽根１５０ｂは直線上を移動する。この際、力受突起部１５６ｃも直線上を移動する（ａ〜ｄ位置）。一方、押圧突起部１２６ｃは、第２プーリ１２０ｃの回転に従って、円周上を移動しつつ、力受突起部１５６ｃ（羽根１５０ｂ）に近づく。ここで、押圧突起部１２６ｃは、力受突起部１５６ｃに後ろから接する位置にくる（ｄ位置）。
【００４５】
羽根ベルト固定位置が、第２プーリ１２０ｃに掛かり、羽根１５０ｂが第２プーリ１２０ｃの回転に沿って移動すると（第２範囲Ｒ２）、力受突起部１５６ｃと押圧突起部１２６ｃとは、接した状態で円周上を移動する（ｄ〜ｉ位置）。この際、力受突起部１５６ｃは押圧突起部１２６ｃによって押される。すなわち、羽根１５０ｂの一端１５０ｂ１（図５（Ｂ））は、押圧突起部１２６ｃによって押され、羽根１５０ｂの他端１５０ｂ２は、ベルト１４０ｂによって押されることとなる。このように、羽根１５０ｂは、その両端１５０ｂ１、１５０ｂ２をベルト１４０ｂの移動方向に沿って押されるので、滑らかに向きを変えながら移動することができる。
【００４６】
羽根ベルト固定位置が、第２プーリ１２０ｃから離れると（第３範囲Ｒ３）、羽根１５０ｂは直線上を移動する。その結果、力受突起部１５６ｃも直線上を移動する（ｉ〜ｌ位置）。一方、押圧突起部１２６ｃは、第２プーリ１２０ｃの回転に従って、円周上を移動しつつ、力受突起部１５６ｃ（羽根１５０ｂ）から遠ざかる。
【００４７】
以上、羽根１５０ｂの力受突起部１５６ｃと、第２プーリ１２０ｃの押圧突起部１２６ｃとの位置関係について説明したが、力受突起部１５６ｃと、第１プーリ１１０ｃの押圧突起部１１６ｃとの位置関係についても、同様に設定されている。
【００４８】
このように、第４実施例では、羽根１５０ｂが回転移動する際に、羽根１５０ｂの一端はベルト１４０ｂに押され、他端は押圧突起部１１６ｃ、１２６ｃに押される。その結果、向きを変える移動を滑らかなものとすることができるので、ファン装置１００ｃによる冷却の効率を向上させることができる。
【００４９】
なお、図６中には、ｆ位置における羽根１５０ｂが示されている。この羽根１５０ｂ内部には、その重心位置ＣＭが示されている。また、位置ＦＰは、羽根ベルト固定位置ＦＰを示している。さらに、３つの直線Ｌ１〜Ｌ３は、いずれも、羽根１５０ｂの移動方向と平行な直線を示している。但し、第１直線Ｌ１は力受突起部１５６ｃを通り、第２直線Ｌ２は羽根ベルト固定位置ＦＰを通り、第３直線Ｌ３は重心位置ＣＭを通る。このように、重心位置ＣＭは、２つの直線Ｌ１、Ｌ２の間に位置している。換言すれば、羽根ベルト固定位置ＦＰと力受突起部１５６ｃとは、第３直線Ｌ３を挟んで互いに反対側にオフセットしている。従って、羽根１５０ｂを回転移動させる２つの力は、羽根１５０ｂを、その重心位置ＣＭを中心に回転させようとする力成分を互いに打ち消し合う。その結果、羽根１５０ｂが重心位置ＣＭを中心に回転しようとすることを抑制し、羽根１５０ｂの移動を滑らかにする効果をより高めることができる。
【００５０】
Ｅ．第５実施例：
図７は、第５実施例における冷却システム３００ｄを示す説明図である。図５に示す第４実施例との違いは、羽根１５０ｂの外側の端１５０ｂ２の代わりに、羽根１５０ｂの中央付近に駆動取っ手１５２ｄが接続されている点である。また、２つのプーリ１１０ｄ、１２０ｄの大きさが小さくなっている。他の構成は図５に示す第４実施例と同じである。
【００５１】
図７（Ａ）は、図５（Ａ）と同様に冷却システム３００ｄを後面から（前方向Ｆに沿って）見た概略図である。第５実施例のファン装置１００ｄでは、第１プーリ１１０ｄと第２プーリ１２０ｄとの大きさは、ラジエータ２００の縦方向の大きさのほぼ半分の大きさに設定されている。従って、これらのプーリ１１０ｄ、１２０ｄに掛けられたベルト１４０ｄは、羽根１５０ｂの中央付近と重なっている。また、第１プーリ１１０ｄには、図５の第４実施例の第１プーリ１１０ｃと同様の押圧突起部１１６ｄが設けられている。また、第２プーリ１２０ｄには、第４実施例の第２プーリ１２０ｃと同様の押圧突起部１２６ｄが設けられている。
【００５２】
図７（Ｂ）は、ファン装置１００ｄを側面から（図７（Ａ）のＡ方向に沿って）見た概略図である。図７（Ｂ）には、第２プーリ１２０ｄの軸１２２ｄよりも上の部分が示されている。ベルト１４０ｄには駆動取っ手１５２ｄが固定されている。この駆動取っ手１５２ｄは、前方向Ｆに伸びた後、羽根１５０ｂの中央付近に接続されている。
【００５３】
このように、第５実施例では、羽根１５０ｂとベルト１４０ｄとの固定位置が、羽根１５０ｂの中央付近に設定されている。従って、ベルト１４０ｄが、羽根１５０ｂの重心付近に力を加えることとなるので、羽根１５０ｂの移動を滑らかにすることができる。その結果、ファン装置１００ｄによる冷却の効率を向上させることができる。
【００５４】
なお、第５実施例において、押圧突起部１１６ｄ、１２６ｄと、力受突起部１５６ｃとを省略することとしてもよい。また、溝レール１６０ｂと、滑車１５４ｂとを省略することとしてもよい。
【００５５】
Ｆ．変形例：
なお、この発明は上記の実施例や実施形態に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の態様において実施することが可能であり、例えば次のような変形も可能である。
【００５６】
変形例１：
上述の各実施例において、羽根を固定したベルトと、溝レールと、の位置関係については、任意に設定することができる。ただし、図３に示す第２実施例のように、ベルト１４０を含む面Ｓに垂直な方向（例えば、前方向Ｆ）に沿って見た溝レール１６０ａの位置が、ベルト１４０で囲まれた範囲の外であれば、第１プーリ１１０の大きさを小さくすることができるので、第１プーリ１１０を回転させるモータ１３０のトルクを小さくすることができる。
【００５７】
変形例２：
羽根を移動方向に沿って案内するためのスライド支持部とガイド部との構成としては、図３、図４、図５、図７に示した各実施例における、滑車１５４ａ、１５４ｂと溝レール１６０ａ、１６０ｂとに限らず、種々の形式のものを採用することができる。例えば、滑車の回転軸を、軌跡面に平行で、ベルトの移動方向に垂直なものとしてもよい。この場合も、滑車を掛ける溝レールを用いて、滑車を羽根の移動方向に沿って案内すればよい。また、スライド支持部としては、滑車を用いる形式に限らず、他の形式を採用してもよい。例えば、溝レールに掛かる爪状の突起をスライド支持部として用いてもよい。一般に、スライド支持部とガイド部との構成としては、ガイド部が、スライド支持部を、羽根の移動方向に沿ってスライド可能に案内するものであればよい。換言すれば、ガイド部が、羽根の移動方向とは異なる方向へのスライド支持部の動きを抑制する構成を採用することができる。
【００５８】
また、ガイド部（例えば、上述の各実施例における溝レール）は、羽根の軌跡の全範囲に設けられていなくてもよい。ただし、少なくとも一部の軌跡においてガイド部が設けられていれば、羽根の移動を滑らかにすることができる。
【００５９】
変形例３：
羽根を移動方向に沿って押すための押圧部の構成としては、図５、図７に示した各実施例における押圧突起部１１６ｃ、１１６ｄ、１２６ｃ、１２６ｄに限らず、種々の形式のものを採用することができる。例えば、プーリと同じ軸を中心に、プーリと同じ角速度で回転する歯車を押圧部として用いてもよい。この際、歯車の歯に、羽根に固定された押力受部を掛けて歯車を回転させることとすればよい。なお、図５、図７に示した各実施例では、スライド軸１５５ｃを介して羽根１５０ｂに固定された力受突起部１５６ｃが「押力受部」に相当する。また、押圧部が羽根と接して羽根を直接に押すこととしてもよい。この場合には、羽根の押圧部と接する部分が「押力受部」に相当することとなる。いずれの場合も、羽根が向きを変えながら移動する軌跡（曲線形状の軌跡）に、押圧部を設ければ、羽根の向きを滑らかに変えることができる。
【００６０】
なお、羽根が方向を変えながら移動する軌跡に限らず、羽根が直進する軌跡に押圧部を設けてもよい。例えば、図５に示す実施例において、第１プーリ１１０ｃから第２プーリ１２０ｃへ（左から右へ）羽根１５０ｂが直進する軌跡において、力受突起部１５６ｃを後ろから押す突起部（以下「直進突起部」と呼ぶ）を、ベルト１４０ｂと平行に移動させることとしてもよい。具体的には、力受突起部１５６ｃの直線状の軌跡の側を繰り返し辿るループ状のベルト（以下「直進ベルト」と呼ぶ）を設け、この直進ベルトに直進突起部を固定すればよい。この際、この直進ベルトをベルト１４０ｂと同じ速度で循環移動させれば、直進突起部は、力受突起部１５６ｃを適切に押すことができる。
【００６１】
変形例４：
上述の各実施例では、２つのプーリを用いてベルトの軌跡を定めているが、３以上のプーリを用いてベルトの軌跡を定めてもよい。例えば、３つのプーリを用いて、三角形状の軌跡に沿ってベルトを循環移動させてもよい。ただし、プーリの数を２つとし、これら２つのプーリにベルトを巻き掛ける構成を採用すれば、ファン装置の構成を簡単なものとすることができる。
【００６２】
また、ベルトを駆動させる方法としては、ベルトの内側に設けられたプーリを回転させる方法に限らず、種々の方法を採用することができる。例えば、ベルトを挟むように、ベルトの内側と外側とにプーリを設け、外側のプーリを回転駆動させてもよい。
【００６３】
また、上述の各実施例では、巻掛伝動体と巻掛車との組み合わせとして、ベルトとプーリとを採用しているが、他の種類の組み合わせを採用してもよい。例えば、チェーンとスプロケットとを用いることとしてもよい。
【００６４】
変形例５：
上述の各実施例では、少なくとも一部の曲率が他の部分の曲率とは異なる軌跡に沿って移動可能な移動体を実現する方法として、無端の巻掛伝動体（例えば、ベルトやチェーン）を複数の巻掛車（例えば、プーリやスプロケット）に巻き掛けて循環移動させる巻掛伝動機構を用いる方法を採用している。従って、非円形状の軌跡に沿って移動する移動体を容易に実現することが可能である。
【００６５】
なお、上述の各実施例では、移動体の軌跡が１つの平面に含まれているが、移動体の軌跡は必ずしも１つの平面に含まれていなくてもよい。例えば、ラジエータ２００の後面上を移動した後に、ラジエータ２００の側面上に移動し、さらに、その側面上を移動することとしてもよい。ただし、移動体が１つの平面に含まれる軌跡を移動することとすれば、ファン装置の構成を簡略化することができる。
【００６６】
変形例６：
ファン装置の冷却対象としては、燃料電池の冷却水の放熱を行うラジエータに限らず、種々の装置を採用することができる。例えば、内燃機関の冷却水の放熱を行うラジエータを冷却してもよく、燃料電池の本体を冷却してもよく、燃料電池やバッテリ等の電源とモータとを接続するインバータ回路を冷却することとしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００６７】
【図１】本発明の一実施例としての冷却システム３００の構成を示す説明図。
【図２】第１実施例における冷却システム３００を示す説明図。
【図３】第２実施例における冷却システム３００ａを示す説明図。
【図４】第３実施例における冷却システム３００ｂを示す説明図。
【図５】第４実施例における冷却システム３００ｃを示す説明図。
【図６】力受突起部１５６ｃと押圧突起部１２６ｃとの位置関係の変化を示す説明図。
【図７】第５実施例における冷却システム３００ｄを示す説明図。
【符号の説明】
【００６８】
１００、１００ａ、１００ｂ、１００ｃ、１００ｄ...ファン装置
１１０、１１０ｂ、１１０ｃ、１１０ｄ...第１プーリ
１２０、１２０ｂ、１２０ｃ、１２０ｄ...第２プーリ
１２２、１２２ｂ、１２２ｃ、１２２ｄ...軸
１１６ｃ、１１６ｄ...押圧突起部
１２６ｃ、１２６ｄ...押圧突起部
１３０...モータ
１４０、１４０ｂ、１４０ｄ...ベルト
１５０、１５０ａ、１５０ｂ...羽根
１５２、１５２ｂ、１５２ｄ...駆動取っ手
１５４ａ、１５４ｂ...滑車
１５５ａ、１５５ｂ、１５５ｃ...スライド軸
１５６ｃ...力受突起部
１６０ａ、１６０ｂ...溝レール
２００...ラジエータ
３００、３００ａ、３００ｂ、３００ｃ、３００ｄ...冷却システム
Ｆ...前方向
Ｓ、Ｓｂ、Ｓｃ、Ｓｄ...軌跡面
Ｗ...風方向
ＣＭ...重心位置
ＦＰ...羽根ベルト固定位置
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ファン装置であって、
予め定められたループ状の軌跡であるとともに少なくとも一部の曲率が他の部分の曲率とは異なる軌跡に沿って移動可能な無端の移動体と、
前記移動体を前記軌跡に沿って移動させる駆動部と、
前記移動体に固定された羽根と、
を備える、ファン装置。
【請求項２】
請求項１に記載のファン装置であって、さらに、
前記羽根に接続されたスライド支持部と、
前記羽根の軌跡の少なくとも一部において、前記スライド支持部を前記移動体の移動方向に沿ってスライド可能に案内するガイド部と、
を備える、ファン装置。
【請求項３】
請求項２に記載のファン装置であって、
さらに、平面内に互いに離れて配置されるとともに、前記移動体を巻き掛ける２つの巻掛車を備え、
前記駆動部は、前記２つの巻掛車のうちの少なくとも一方を駆動し、
前記移動体を含む面に垂直な方向に沿って見た前記ガイド部の位置は、前記移動体の軌跡で囲まれた範囲の外にある、ファン装置。
【請求項４】
請求項１ないし請求項３のいずれかに記載のファン装置であって、さらに、
前記羽根に固定された押力受部と、
前記羽根の軌跡の少なくとも一部において、前記押力受部を前記移動体の移動方向に沿って押圧する押圧部と、
を備える、ファン装置。
【請求項５】
請求項４に記載のファン装置であって、
前記移動体の軌跡の内の前記押圧部が前記押力受部を押圧する軌跡は平面に含まれる曲線形状を有し、
前記平面に垂直な方向に沿って見た場合の前記押力受部の位置は、前記押圧部が前記押力受部を押圧する軌跡上の任意の位置において、前記移動体と前記羽根との接続位置を通り前記羽根の移動方向と平行である直線と、前記押力受部を通り前記羽根の移動方向と平行である直線と、の間に前記羽根の重心が位置するように設定されている、ファン装置。
【請求項１】
ファン装置であって、
予め定められたループ状の軌跡であるとともに少なくとも一部の曲率が他の部分の曲率とは異なる軌跡に沿って移動可能な無端の移動体と、
前記移動体を前記軌跡に沿って移動させる駆動部と、
前記移動体に固定された羽根と、
を備える、ファン装置。
【請求項２】
請求項１に記載のファン装置であって、さらに、
前記羽根に接続されたスライド支持部と、
前記羽根の軌跡の少なくとも一部において、前記スライド支持部を前記移動体の移動方向に沿ってスライド可能に案内するガイド部と、
を備える、ファン装置。
【請求項３】
請求項２に記載のファン装置であって、
さらに、平面内に互いに離れて配置されるとともに、前記移動体を巻き掛ける２つの巻掛車を備え、
前記駆動部は、前記２つの巻掛車のうちの少なくとも一方を駆動し、
前記移動体を含む面に垂直な方向に沿って見た前記ガイド部の位置は、前記移動体の軌跡で囲まれた範囲の外にある、ファン装置。
【請求項４】
請求項１ないし請求項３のいずれかに記載のファン装置であって、さらに、
前記羽根に固定された押力受部と、
前記羽根の軌跡の少なくとも一部において、前記押力受部を前記移動体の移動方向に沿って押圧する押圧部と、
を備える、ファン装置。
【請求項５】
請求項４に記載のファン装置であって、
前記移動体の軌跡の内の前記押圧部が前記押力受部を押圧する軌跡は平面に含まれる曲線形状を有し、
前記平面に垂直な方向に沿って見た場合の前記押力受部の位置は、前記押圧部が前記押力受部を押圧する軌跡上の任意の位置において、前記移動体と前記羽根との接続位置を通り前記羽根の移動方向と平行である直線と、前記押力受部を通り前記羽根の移動方向と平行である直線と、の間に前記羽根の重心が位置するように設定されている、ファン装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２００６−７７６１２（Ｐ２００６−７７６１２Ａ）
【公開日】平成１８年３月２３日（２００６．３．２３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００４−２６０４３０（Ｐ２００４−２６０４３０）
【出願日】平成１６年９月８日（２００４．９．８）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年３月２３日（２００６．３．２３）
【国際特許分類】
【出願日】平成１６年９月８日（２００４．９．８）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
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