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Die vorliegende Erfindung betrifft einen Lüfter mit einem Ringelement, das sich in der Form einer Glocke an den radialen Außenrändern der Lüfterschaufeln erstreckt, und eine Gebläseeinheit mit dem Lüfter.
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US 6 027 307 A beschreibt einen Lüfter mit einem zylindrischen Ansatzbereich, von dem aus sich Schaufeln radial nach außen erstrecken, die am radial äußeren Ende mit einem Ringelement verbunden sind, dessen axiale Abmessung kleiner als die axiale Abmessung der Schaufeln ist und das einen radial abstehenden Verlängerungsbereich in einem stromaufwärtigen Bereich der Schaufeln aufweist, der an das ringförmige Gehäuse des Lüfters angrenzt.
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JP H03 259000 A beschreibt einen Lüfter mit einem Ansatzbereich am Innenende der Schaufeln, wobei am radial äußeren Ende der Schaufeln ein glockenförmiger Ringkörper vorgesehen ist.
JP 2002201944 A zeigt ein Ringelement am äußeren Ende der Schaufeln eines Lüfters, wobei sich das Ringelement über die axiale Abmessung der Schaufeln erstreckt und über den Abmessungsbereich der Schaufeln hinaus einen radial nach außen gebogenen Verlängerungsbereich aufweist, der mit dem umgebenden Gehäuse einen Luftspalt bildet.
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JP H05-33797 A zeigt einen am radial äußeren Ende der Schaufeln eines Lüfters angeordneten Ringkörper, der sich in Achsrichtung über einen Teilbereich der Schaufeln erstreckt und eine in radialer Richtung abgewinkelte Verlängerung aufweist.
JP S57-41498 A beschreibt einen in Umfangsrichtung mit Unterbrechungen versehenen Ringkörper am radial äußeren Ende der Schaufeln eines Lüfters und
JP H10-281098 A zeigt ebenfalls einen Ringkörper auf dem Außenumfang der Schaufeln eines Lüfters.
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Bei einem Kühllüfter für eine Gebläseeinheit ist vorgeschlagen worden, ein Ringelement am Außenumfang der Lüfterschaufeln vorzusehen, das sich in radialer Richtung von einem zylindrischen Ansatzbereich aus erstreckt. Bei einem in der japanischen Gebrauchsmusteranmeldungs-Veröffentlichung Nr.
JP 62-152098 U offenbarten Propellerlüfter ist ein Ringbereich einstückig mit einer Vielzahl von Schaufeln als Luftführung derart ausgebildet, dass sich der Ringbereich linear erstreckt und mit den radialen Außenrändern der Schaufeln in Berührung steht. Bei dem Lüfter ist kein Spalt zwischen dem Ringbereich und den radialen Außenrändern der Schaufeln ausgebildet, um hierdurch das Lüftergeräusch zu reduzieren. Weiter bildet der Ringbereich einen Verlängerungsbereich in der Form einer Glocke, um die Effizienz des Blasens von Luft zu verbessern und das Geräusch zu reduzieren. Jedoch ist keine detaillierte Position des Verlängerungsbereichs mit Bezug auf die Schaufeln in der
JP 62-152098 U vorgeschlagen worden.
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Die vorliegende Erfindung ist in Hinblick auf den vorstehenden Sachverhalt gemacht worden, und es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Lüfter mit einem Ringelement, an dem ein Verlängerungsbereich zur weiteren Verbesserung der Effizienz des Blasens von Luft ausgebildet ist, und eine Gebläseeinheit mit dem Lüfter zu schaffen.
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Gemäß der vorliegenden Erfindung weist ein Lüfter die Merkmale gemäß Patentanspruch 1 auf.
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Entsprechend ist der Raum zwischen den stromaufwärtigen Enden der Schaufeln und dem Verlängerungsbereich des Ringelements vergrößert. Als Folge ist die Menge der in die Schaufeln in radialer Richtung einwärts strömenden Luft vergrößert. Daher ist die Effizienz des Blasens von Luft verbessert.
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Wenn der Basispunkt des Verlängerungsbereichs näher an den stromabwärtigen Enden der Schaufeln angeordnet ist, ist das radial Äußere der stromabwärtigen Bereiche der Schaufeln durch das Ringelement abgedeckt. Als Folge ist die Strömung von Luft, die in radialer Richtung nach außen abgegeben wird, blockiert. Bei der vorliegenden Erfindung ist, da eine obere Grenze für den Bereich, in dem der Basispunkt angeordnet ist, festgelegt ist, die Effizienz des Blasens von Luft des Kühlzwecken dienenden Lüfters weiter verbessert.
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Bei einer Gebläseeinheit ist der Lüfter in einem Mantel mit einem Mantelringbereich und einem Luftführungsbereich untergebracht, der sich vom Mantelringbereich aus in Richtung zu einer luftstromaufwärtigen Position hin erstreckt. Der Lüfter ist vorzugsweise derart angeordnet, dass ein Basispunkt des Luftführungsbereichs in der Nähe des Basispunkts des Verlängerungsbereichs angeordnet ist.
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Entsprechend sind der Luftführungsbereich des Mantels und der Verlängerungsbereich des Ringelements stromabwärts der stromaufwärtigen Enden der Lüfterschaufeln mit Bezug auf die Luftströmung angeordnet. Weil der Raum stromaufwärts des Lüfters vergrößert ist, ist die Menge der in den Lüfter in radialer Richtung einwärts angesaugten Luft vergrößert. Daher ist die Effizienz des Blasens von Luft in der Gebläseeinheit verbessert.
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Weitere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung sind deutlicher aus der nachfolgenden Detailbeschreibung ersichtlich, die auf die beigefügten Zeichnungen Bezug nimmt, in denen gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet sind und in denen zeigen
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1 eine Draufsicht auf eine Gebläseeinheit mit einem Kühlzwecken dienenden Lüfter gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
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2A einen Schnitt durch die in 1 dargestellte Gebläseeinheit entlang einer Linie IIA-IIA;
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2B einen Schnitt durch eine Gebläseeinheit als Vergleichsbeispiel;
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3 eine Draufsicht auf den Kühlzwecken dienenden Lüfter gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
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4 einen Schnitt durch den in 3 dargestellten Kühlzwecken dienenden Lüfter entlang einer Linie IV-IV;
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5 eine Seitensicht des Kühlzwecken dienenden Lüfters gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung bei Betrachtung radial von außen;
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6 ein Diagramm mit der Darstellung der Effizienz des Kühlzwecken dienenden Lüfters gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung mit Bezug auf die Position des Basispunkts eines Ringelements;
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7 ein Diagramm mit der Darstellung des Unterschieds des Geräuschlevels mit Bezug auf die Position des Basispunkts eines Ringelements gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung; und
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8 ein Balkendiagramm mit der Darstellung der Größe des Luftvolumens des Kühlzwecken dienenden Lüfters, wenn der Kühlzwecken dienende Lüfter eine Verbindungswand aufweist und wenn der Kühlzwecken dienende Lüfter keine Verbindungswand aufweist.
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Nachfolgend wird eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnung beschrieben.
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Unter Bezugnahme auf 1 wird ein Kühlzwecken dienender Lüfter 100 der vorliegenden Erfindung bei einer Gebläseeinheit (einem elektrischen Lüfter) 10 verwendet. Der Kühlzwecken dienende Lüfter 100 ist in einem Mantel 200 untergebracht und wird durch einen Motor 300 angetrieben. Die Gebläseeinheit 10 ist an der Motorseite eines Fahrzeugkühlers (nicht dargestellt) über vier Befestigungsbereiche 52 befestigt, die an den Ecken des Mantels 200 vorgesehen sind. Gemäß Darstellung in 2A erzeugt die Gebläseeinheit 10 einen Strom kühlender Luft, die durch einen Kernbereich 1a des Kühlers hindurchtritt. Hierbei ist die Gebläseeinheit 10 eine solche eines ansaugenden Typs, sodass die kühlende Luft von einem Grill des Fahrzeugs aus zum Motor hin angesaugt wird, dass heißt von dem Kernbereich 1a des Kühlers aus in Richtung zu dem Kühlzwecken dienenden Lüfter 100 hin.
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Der Kühlzwecken dienende Lüfter 100 ist ein Axialstromlüfter. Der Kühlzwecken dienende Lüfter 100 ist aus Polypropylen hergestellt, das im allgemeinen 20% Glasfasern enthält. Gemäß Darstellung in 3 und 4 weist der Kühlzwecken dienende Lüfter 100 einen Ansatzbereich 110, Schaufeln 120 und ein Ringelement 130 auf. Der Ansatzbereich 110, die Schaufeln 120 und das Ringelement 130 sind einstückig zu dem Kühlzwecken dienenden Lüfter 100 im Wege des Spritzgießens ausgebildet.
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Der Ansatzbereich 110 besitzt eine zylindrische Gestalt, deren eines Ende offen ist und deren gegenüberliegendes Ende mit einer Wand verschlossen ist. Ein Metalleinsatz 111 ist in der Mitte der Wand, die das Ende des Zylinders verschließt, im Wege des Einsetzgießens eingesetzt. Der Metalleinsatz 111 ist aus Aluminium hergestellt. Ferner ist am Zentrum des Metalleinsatzes 111 ein Wellenloch 111a zur Aufnahme und Erfassung einer Welle des Motors 300 ausgebildet.
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Die Schaufeln (fünf Schaufeln bei der Ausführungsform) 120 sind so angeordnet, dass sie sich vom Außenumfang des Ansatzbereichs 110 aus in radialer Richtung erstrecken. Der Außendurchmesser des Kühlzwecken dienenden Lüfters misst beispielsweise 340 mm. Der Außendurchmesser des Kühlzwecken dienenden Lüfters 100 wird im Allgemeinen innerhalb des Bereichs zwischen 250 mm und 400 mm unter Berücksichtigung der Anbaubarkeit am Fahrzeug und des benötigten Luftvolumens festgelegt.
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Das Ringelement 130 ist an den radialen Außenrändern 121 der Schaufeln 120 angeordnet. Das Ringelement 130 besitzt eine Ringbreite (axiale Abmessung) Rw kleiner als die Schaufelbreite (axiale Abmessung) Bw der Schaufel 120 am radialen Außenrand 121 mit Bezug auf die axiale Richtung des Ansatzbereichs 110. Insbesondere liegt das Verhältnis der Ringsbreite Rw zur Schaufelbreite Bw in dem Bereich zwischen 20% und 80%. Bei der Ausführungsform misst beispielsweise die Schaufelbreite Bw 28 mm, und misst die Ringsbreite Rw 13 mm; (das heißt, Ringsbreite Rw/Schaufelbreite Bw = 46 Prozent). In 4 zeigt eine strichpunktierte Linie mit zwei Punkten den Weg der Schaufeln 120 während des Umlaufens. Auch bezeichnet ein Pfeil A1 eine allgemeine Strömungsrichtung oder Luft. In 5 bezeichnet ein Pfeil A2 die axiale Richtung des Kühlzwecken dienenden Lüfters 100. Ferner weist das Ringelement 130 einen Verlängerungsbereich 131 auf, der sich in der Form einer Glocke in Richtung zu einer stromaufwärtigen Position der Schaufel 120 mit Bezug auf die Luftströmung erstreckt. Hierbei erstreckt sich der Verlängerungsbereich 131 von dem stromaufwärtigen Ende eines Körperbereichs des Ringelements 130 aus in radialer Richtung nach außen, wobei er gekrümmt ist (ein mit R bezeichneter Bereich).
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Insbesondere ist ein Ringbasispunkt (Ausgangspunkt des Bogens R) 132 des Verlängerungsbereichs 131 in einem Bereich angeordnet, der 60% der Schaufelbreite Bw umfasst, wobei der Bereich bei 25% des Abstands von dem stromaufwärtigen Ende 122 des radialen Außenrands 121 der Schaufel 120 mit Bezug auf die Luftströmung beginnt. Das heißt, der Ringbasispunkt 132 ist in einem Bereich angeordnet, die in einem Punkt bei 25% beginnt und in einem Punkt bei 85% endet jeweils bezogen auf den Abstand vom stromaufwärtigen Ende 122 in Hinblick auf die Schaufelbreite Bw. Stärker bevorzugt ist der Basispunkt 132 in einem Bereich angeordnet, die in einem Punkt bei 35% beginnt und in einem Punkt bei 75% endet jeweils bezogen auf den Abstand vom stromaufwärtigen Ende 122 des radialen Außenrands 121 der Schaufel 120. Bei der Ausführungsform ist der Basispunkt 132 in einem Punkt im Wesentlichen bei 50% der Schaufelbreite Bw gemäß Darstellung in 4 angeordnet.
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Ferner sind Verbindungswände 133 je mit dreieckiger Gestalt am radialen Außenrand 121 der Schaufel 120 in einer stromaufwärtigen Position und einer stromabwärtigen Position des Ringelements 130 gemäß Darstellung in 5 vorgesehen. Das heißt, die Verbindungswände 133 sind an einem stromaufwärtigen Bereich und einem stromabwärtigen Bereich des radialen Außenrands 121 der Schaufel 120 vorgesehen, wobei der stromaufwärtige Bereich und der stromabwärtige Bereich in axialer Richtung vom stromaufwärtigen Ende und vom stromabwärtigen Ende des Körperbereichs des Ringelements 130 aus vorstehen. Die Verbindungswände 133 erstrecken sich in axialer Richtung und stellen eine Verbindung mit dem Ringelement 130 her.
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Der in 1 dargestellte Mantel 200 ist aus Polypropylen hergestellt, das im allgemeinen 25% bis 30% Glasfasern enthält. Die Befestigungsbereiche 250, die zum Anbau an dem nicht-dargestellten Kühler verwendet werden, und jeweilige Bereiche 210 bis 240 des Mantels 200 sind einstückig zu einem einzigen Gegenstand im Wege des Spritzgießens hergestellt. Der Mantel 200 weist eine äußere Gestalt (beispielsweise rechteckige Gestalt) auf, die der Gestalt des Kernbereichs 1a des Kühlers entspricht. In einem im Wesentlichen mittleren Bereich des Mantels 200 ist ein Mantelringbereich 210 ausgebildet, der den Kühlzwecken dienenden Lüfter 100 umgibt. In einem Zustand, bei dem der Kühlzwecken dienende Lüfter am Mantel 200 mit dem Motor 300 befestigt ist, liegt der Mantelringbereich 210 am radial Äußeren des Ringelements 130.
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Ein Luftführungsbereich 220 ist zwischen dem Mantelringbereich 210 und dem äußeren Umfangsbereich des Mantels 200 ausgebildet. Der Luftführungsbereich 220 erstreckt sich vom Mantelringbereich 210 aus in Richtung zu einer stromaufwärtigen Position des Kühlzwecken dienenden Lüfters 100 mit Bezug auf die Luftströmung. Gemäß Darstellung in 2A ist der Basispunkt 221 des Luftführungsbereichs 220 (der Ausgangspunkt des Luftführungsbereichs 220), der eine Verbindung mit dem Mantelringbereich 210 herstellt, in einer Position nahe bei dem Basispunkt 132 des Verlängerungsbereichs 131 des Ringelements 130 angeordnet.
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Ein Motorhaltebereich 230 in der Form eines Kreises ist am Zentrum des Mantelringbereichs 210 ausgebildet. Der Motorhaltebereich 230 ist durch eine Vielzahl von Motorstreben 240 abgestützt, die sich in radialer Richtung erstrecken und eine Verbindung mit dem Mantelringbereich 210 herstellen.
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Der Motor 300 ist am Motorhaltebereich 230 befestigt, und die Welle (nicht dargestellt) des Motors 300 ist im Wellenloch 111a des Kühlzwecken dienenden Lüfters 100 aufgenommenen und steht mit diesem im Eingriff. Daher sinα die Welle des Motors 300 und der Kühlzwecken dienende Lüfter 100 miteinander befestigt. Hierbei ist der Motor 300 ein hinlänglich bekannter Gleichstrom-Ferritmotor und mit einem Regler (nicht dargestellt) verbunden. Der Regler ist dazu vorgesehen, den durchschnittlichen Stromwert durch Änderung des Zeitverhältnisses zwischen EIN und AUS des elektrischen Stroms zu ändern, der dem Motor 300 zugeführt wird. Auf diese Weise wird die Drehzahl des Kühlzwecken dienenden Lüfters 100, der direkt mit dem Regler verbunden ist, entsprechend der erforderlichen Kühlleistung des Kühlers geändert, wodurch die Menge der mittels des Kühlzwecken dienenden Lüfters 100 geblasenen Luft geregelt wird.
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Bei der obigen Gebläseeinheit 10 wird der Kühlzwecken dienende Lüfter 100 durch den Motor 300 angetrieben, sodass kühlende Luft so zugeführt wird, dass sie durch den Kernbereich 1a des Kühlers hindurchtritt, wodurch die Abstrahlung von Wärme des Kühlwassers, das durch das Innere des Kühlers strömt, erleichtert wird.
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Weil der Verlängerungsbereich 131 für eine die Luftströmung in radialer Richtung der Schaufeln 120 korrigierende Wirkung sorgt, kann die Effizienz des Blasens von Luft weiter verbessert werden, indem die Position des Verlängerungsbereichs 131 eingestellt wird.
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Bei der Ausführungsform ist der Basispunkt 132 des Verlängerungsbereichs 131 in dem vorbestimmten Bereich des radialen Außenrands 121 der Schaufel 120 mit Bezug auf die Schaufelbreite Bw angeordnet. Daher ist der Raum zwischen dem stromaufwärtigen Ende 122 der Schaufel 120 und dem Verlängerungsbereich 131 des Ringelements 130 vergrößert. Entsprechend ist die Menge der in die Schaufel 120 radial nach innen angesaugten Luft vergrößert, und ist die Effizienz des Blasens von Luft verbessert.
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Wenn der Basispunkt 132 des Verlängerungsbereichs 131 näher am stromabwärtigen Ende 123 (4) des radialen Außenrands 121 angeordnet ist, sind die stromabwärtigen Bereiche der radialen Außenränder 121 der Schaufel 120 verschlossen oder durch das Ringelement 130 abgedeckt. In diesem Fall ist die Strömung der von dem Kühlzwecken dienenden Lüfter 100 radial nach außen abgegebenen Luft blockiert. Andererseits ist bei der Ausführungsform die obere Grenze (85%) für den Bereich festgelegt, in dem der Basispunkt 132 des Verlängerungsbereichs 131 angeordnet ist. Daher ist die Effizienz des Blasens von Luft an der stromabwärtigen Position des Kühlzwecken dienenden Lüfters 100 weiter verbessert.
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6 zeigt ein Testergebnis in Hinblick auf die Effizienz (Effizienz des Blasens von Luft) des Kühlzwecken dienenden Lüfters 100 mit Bezug auf die Position des Basispunkts 132 des Verlängerungsbereichs 131. Gemäß Darstellung in 6 liegt, wenn der Basispunkt 132 an dem Punkt im Wesentlichen bei 50% mit Bezug auf die Schaufelbreite Bw angeordnet ist, die Effizienz des Kühllüfters 100 auf dem maximalen Wert. Daher ist der Punkt im Wesentlichen bei 50% mit Bezug auf die Schaufelbreite Bw als optimale Position des Basispunkts 132 festgelegt. Ferner ist der Bereich, der an dem Punkt bei 25% des Abstands vom stromaufwärtigen Ende 122 der Schaufel 120 beginnt und an dem Punkt bei 85% des Abstands vom stromaufwärtigen Ende 122 endet, als anwendbarer Bereich festgelegt. Des weiteren ist der Bereich, der an dem Punkt bei 35% des Abstands vom stromaufwärtigen Ende 122 der Schaufel 120 beginnt und an dem Punkt bei 75% des Abstands vom stromaufwärtigen Ende 122 endet, als stärker bevorzugter anwendbarer Bereich festgelegt.
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Ferner ist, wie in 7 gezeigt ist, die Wirkung einer Geräuschereduzierung mit der Vergrößerung der Effizienz des Blasens von Luft (der Vergrößerung der Effizienz des Lüfters) geschaffen.
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In einem Zustand, bei dem der Kühlzwecken dienende Lüfter 100 mit dem Mantel 200 verbunden ist, ist der Basispunkt 221 des Luftführungsbereichs 220 des Mantels 200 in einer Position in der Nähe des Basispunkts 132 des Verlängerungsbereichs 131 angeordnet. Daher sind gemäß Darstellung in 2A der Luftführungsbereich 220 und der Verlängerungsbereich 131 stromabwärts der stromaufwärtigen Enden 122 der Schaufeln 120 angeordnet. Wenn der Basispunkt 132 des Ringelements 130 und der Basispunkt 121 des Luftführungsbereichs 220 stromaufwärts der stromaufwärtigen Enden 122 der Schaufeln 120 oder in der Nähe der stromaufwärtigen Enden 122 gemäß Darstellung in 2B angeordnet sind, ist der Raum stromaufwärts des Kühlzwecken dienenden Lüfters 100, d. h. der Raum zwischen dem Kernbereich 1a des Kühlers und dem Luftführungsbereich 220, klein. In diesem Fall ist es schwierig, die Strömung der Luft stromaufwärts des Kühlzwecken dienenden Lüfters 100 zu erleichtern. Andererseits ist bei der in 2A dargestellten Ausführungsform, weil der Raum stromaufwärts des Kühlzwecken des dienenden Lüfters 100 vergrößert ist, das Verweilen der Luft zwischen dem Kernbereich 1a und dem Luftführungsbereich 220 eingeschränkt. Ferner ist die Menge der Luft, die vom radialen Äußeren aus in die Schaufeln 120 einströmt, vergrößert, wodurch die Effizienz des Blasens von Luft verbessert ist.
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Da die Verbindungswände 133, die eine Verbindung mit dem Ringelement 130 herstellen, an dem radialen Außenrand 121 der Schaufel 120 stromaufwärts und stromabwärts des Ringelements 130 vorgesehen sind, ist es weniger wahrscheinlich, dass Luft von einer positiven Seite aus zu einer negativen Seite hin am radialen Außenrand 121 der Schaufel 120 austritt. Entsprechend ist die Effizienz des Blasens von Luft gemäß Darstellung in 8 weiter verbessert.
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Der Kühlzwecken dienende Lüfter 100 ist einstückig aus Kunststoff gegossen. In den Gießformen für den Kühlzwecken dienenden Lüfter 100 gibt es infolge des Vorhandenseins der Verbindungswände 133 keinen Bereich, in dem eine obere Gießform und eine untere Gießform sich direkt zueinander in einer Richtung verschieben, in der sich die Gießform bewegt. Daher ist die Standzeit der Gießformen verbessert.
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Bei der obigen Ausführungsform wird der Kühlzwecken dienende Lüfter 100 in der Gebläseeinheit 10 verwendet, die durch den Elektromotor 300 angetrieben ist. Jedoch ist die vorliegende Erfindung nicht auf Obiges beschränkt. Beispielsweise kann der Kühlzwecken dienende Lüfter 100 der vorliegenden Erfindung als Motorlüfter verwendet werden, der durch die Antriebskraft des Fahrzeugmotors in Umlauf versetzt wird.
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Bei der obigen Ausführungsform ist der Kühlzwecken dienende Lüfter 100 dazu vorgesehen, eine Luftströmung zu schaffen, die durch den Kühler hindurchtritt. Jedoch ist der Zweck des Kühlzwecken dienenden Lüfters 100 nicht auf den obigen Zweck beschränkt. Der Kühlzwecken dienende Lüfter 100 kann als Wärmetauscher zu anderen Zwecken verwendet werden, beispielsweise als Kondensator zum Kondensieren eines Kühlmittels einer Klimaanlage, als Ölkühler zum Kühlen von Öl, als Ladeluftkühler zum Kühlen von Ansaugluft.
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Weiter kann in Hinblick auf die Verbesserung der Effizienz des Blasens von Luft die Verbindungswand 133 an nur einem Bereich von Bereich stromaufwärts des Ringelements 130 und Bereich stromabwärts des Ringelements 130 vorgesehen sein. Alternativ kann die Verbindungswand 133 an einem Teil des radialen Außenrands 121 der Schaufel 120 vorgesehen sein, an dem das Ringelement 130 nicht ausgebildet ist.
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Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die obigen Ausführungsformen beschränkt, sondern kann in anderweitiger Weise, ohne das Gedankengut der Erfindung zu verlassen, realisiert werden.
