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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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Gebiet der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Zentrifugal-Mehrflügellüfterrad, das mehrere um eine Drehachse angeordnete Flügel enthält.
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Beschreibung anderer Bauformen
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Herkömmlicherweise ist bei dieser Art des Zentrifugal-Mehrflügellüfterrades eine vordere Kante (eine Kante auf der Drehachsenseite) jedes Flügels in eine im Querschnitt gleichmäßig gekrümmte Form geformt, um eine Ablösung des Luftstroms an der vorderen Kante auf ein bestimmtes Niveau zu reduzieren, und sie verringert eine Lüfterleistungsreduzierung und eine durch die Ablösung verursachte Geräuscherzeugung.
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Wenn jedoch die vordere Kante jedes Flügels in die im Querschnitt gleichmäßig gekrümmte Form geformt ist, werden ein Punkt, wo sich der Luftstrom ablöst, und ein Punkt, wo sich der Luftstrom wieder anschließt, mit der Zeit variieren. Deshalb wird der Luftstrom zwischen den Flügeln instabil. Als Ergebnis wird die Lüfterleistung verringert und das Geräusch wird erzeugt.
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Ein Zentrifugal-Mehrflügellüfterrad, das das Ablösen des Luftstroms verringern kann, ist zum Beispiel in der
JP-A-2002-168194 beschrieben. Bei diesem Zentrifugal-Mehrflügellüfterrad ist ein Geschwulst mit einer ähnlichen Form wie die einer Trennfläche des Luftstroms an einer Rückseite jedes Flügels vorgesehen. Die Rückseite jedes Flügels ist eine Oberfläche auf der einer Drehrichtung des Zentrifugal-Mehrflügellüfterrades abgewandten Seite, und eine Vorderseite jedes Flügels ist eine der Rückseite abgewandten Oberfläche.
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Auf diese Weise reduziert das Zentrifugal-Mehrflügellüfterrad gemäß der
JP-A-2002 -
168194 einen Raum, wo das Ablösen des Luftstroms von der Rückseite jedes Flügels erzeugt wird, und verringert die durch das Ablösen bewirkte Geräuscherzeugung.
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Der Punkt, wo sich der Luftstrom ablöst, und der Punkt, wo sich der Luftstrom wieder anschliesst, variieren jedoch mit der Zeit. Ferner ist es schwierig, dass der Geschwulst genau die gleiche Form wie jene der Trennfläche des Luftstroms hat. Deshalb kann der Raum, wo das Ablösen des Luftstroms erzeugt wird, nicht genügend reduziert werden.
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Die
DE 697 24 368 T2 beschreibt einen Mehrschaufelrotor für Kreisellüfter, bei dem der Unterdruckbereich eliminiert werden soll, der in jedem Luftstromkanal zwischen zwei benachbarten Schaufeln entsteht. Nach einem Ausführungsbeispiel dieser Druckschrift sind obere Wände und unteren Wände von Schlitzen an deren hinteren Enden abgerundet und die oberen Wände und die unteren Wände der Schlitze können auch an deren vorderen Enden abgerundet sein.
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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In Anbetracht der vorstehenden Probleme ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein Zentrifugal-Mehrflügellüfterrad zu schaffen, bei dem eine Lüfterleistung verbessert ist und ein Geräusch verringert ist.
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Gemäss einem ersten Aspekt der Erfindung saugt ein Zentrifugal-Mehrflügellüfterrad Luft von einer Stirnseite einer Axialrichtung einer Drehachse zu einer radialen Innenseite an und bläst die Luft zu einer radialen Aussenseite. Das Zentrifugal-Mehrflügellüfterrad enthält mehrere um die Drehachse angeordnete Flügel. Jeder Flügel hat eine an der radialen Innenseite positionierte vordere Kante und eine an einer radialen Aussenseite positionierte hintere Kante. Die vordere Kante jedes Flügels hat eine Kantenform mit einem Krümmungsradius von 0,2 mm oder weniger.
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Weil die vordere Kante die Kantenform mit einem Krümmungsradius von 0,2 mm oder weniger hat, kann der Luftstrom an der vorderen Kante immer abgelöst werden. Deshalb kann eine Variation eines Ablösepunkts und eines Anschlusspunkts verhindert werden, und der Luftstrom zwischen den Flügeln kann an einer Instabilität eingeschränkt werden. Ausserdem können, wenn die vordere Kante diese Kantenform hat, der Ablösepunkt und der Anschlusspunkt im Vergleich dazu, wenn die vordere Kante eine gleichmässig gekrümmte Form hat, an einer luftstromaufwärtigen Seite positioniert werden. Deshalb wird ein Weg, auf dem der Luftstrom zwischen den Flügeln auf einer Vorderkantenseite gerichtet werden kann, grösser und der zwischen den Flügeln ausgeblasene Luftstrom kann stabil gemacht werden.
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Als Ergebnis kann das Zentrifugal-Mehrflügellüfterrad gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung die Lüfterleistung verbessern sowie das Geräusch verringern.
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Gemäß einem zweiten Aspekt der Erfindung saugt ein Zentrifugal-Mehrflügellüfterrad Luft von einer Stirnseite einer Axialrichtung einer Drehachse zu einer radialen Innenseite an und bläst die Luft zu einer radialen Außenseite. Das Zentrifugal-Mehrflügellüfterrad enthält mehrere um die Drehachse angeordnete Flügel. Jeder Flügel hat eine an der radialen Innenseite positionierte vordere Kante und eine an einer radialen Außenseite positionierte hintere Kante. Jeder Flügel hat eine Vorderseite auf einer vorderen Seite in einer Drehrichtung sowie eine der vorderen Seite abgewandte Rückseite. Die vordere Kante hat ein erstes Winkelteil auf einer Seite der Vorderseite und ein zweites Winkelseite auf einer Seite der Rückseite, und wenigstens das zweite Winkelteil besitzt eine Kantenform.
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Weil das zweite Winkelteil die Kante ist, kann der Luftstrom immer von der Linie der Rückseite am zweiten Winkelteil abgelöst werden. Deshalb kann die Variation des Ablösepunkts und des Anschlusspunkts verhindert werden, und eine Instabilität des Luftstroms zwischen den Flügeln kann beschränkt werden. Außerdem können, wenn das zweite Winkelteil die Kantenform ist, der Ablösepunkt und der Anschlusspunkt im Vergleich dazu, wenn das zweite Winkelteil eine gleichmäßig gekrümmte Form ist, an einer luftstromaufwärtigen Seite positioniert werden. Deshalb wird der Weg, auf dem der Luftstrom zwischen den Flügeln auf einer Vorderkantenseite gerichtet werden kann, größer und der zwischen den Flügeln ausgeblasene Luftstrom kann stabil gemacht werden.
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Als Ergebnis kann das Zentrifugal-Mehrflügellüfterrad gemäß dem zweiten Aspekt der Erfindung die Lüfterleistung verbessern und das Geräusch reduzieren.
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Gemäß einem dritten Aspekt der Erfindung saugt ein Zentrifugal-Mehrflügellüfterrad Luft von einer Stirnseite einer Axialrichtung einer Drehachse zu einer radialen Innenseite und bläst die Luft zu einer radialen Außenseite. Das Zentrifugal-Mehrflügellüfterrad enthält mehrere um die Drehachse angeordnete Flügel. Jeder Flügel hat eine an der radialen Innenseite positionierte vordere Kante und eine an einer radialen Außenseite positioniere hintere Kante. Die vordere Kante hat ein kantenförmiges Teil derart, dass Luft von der einen Stirnseite der Axialrichtung der Drehachse immer an dem kantenförmigen Teil getrennt wird.
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Weil der Luftstrom immer am kantenförmigen Teil abgelöst werden kann, kann die Variation des Ablösepunkts und des Anschlusspunkts verhindert werden und eine Instabilität des Luftstroms zwischen den Flügeln kann eingeschränkt werden. Außerdem können, wenn die vordere Kante das kantenförmige Teil besitzt, der Ablösepunkt und der Anschlusspunkt im Vergleich dazu, wenn die vordere Kante nicht das kantenförmige Teil hat, an einer luftstromaufwärtigen Seite positioniert werden. Deshalb wird ein Weg, auf dem der Luftstrom zwischen den Flügeln auf einer Vorderkantenseite gerichtet werden kann, größer und der zwischen den Flügeln ausgeblasene Luftstrom kann stabil gemacht werden.
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Als Ergebnis kann das Zentrifugal-Mehrflügellüfterrad gemäß dem dritten Aspekt der Erfindung die Lüfterleistung verbessern sowie die Geräusche reduzieren.
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Figurenliste
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Weitere Aufgaben und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden detaillierten Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele im Zusammenhang mit den beiliegenden Zeichnungen besser verständlich. Darin zeigen:
- 1 eine Teilquerschnittsansicht eines Gebläses mit einem Zentrifugal-Mehrflügellüfterrad gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung;
- 2 eine Vorderansicht des Gebläses in 1;
- 3 eine vergrößerte Querschnittsansicht eines Teils des Zentrifugal-Mehrflügellüfterrades gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel;
- 4 eine Musterdarstellung eines Luftstroms zwischen Flügeln des Zentrifugal-Mehrflügellüfterrades gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel;
- 5A ein Diagramm einer Beziehung zwischen einer maximalen Dickenposition der Flügel des Zentrifugal-Mehrflügellüfterrades und einem spezifischen Geräuschpegel;
- 5B ein Diagramm einer Beziehung zwischen der maximalen Dickenposition der Flügel und einer Lüfterleistung gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel;
- 6 eine vergrößerte Querschnittsansicht eines Teils eines Zentrifugal-Mehrflügellüfterrades gemäß einem Vergleichsbeispiel 2;
- 7A - 7D Diagramme der Wirkungen aufgrund der Erfindung;
- 8 eine Darstellung einer Spezifikation von Flügeln im ersten Ausführungsbeispiel und im Vergleichsbeispiel 2, die für die Messungen in 7A - 7D verwendet wurden;
- 9 eine vergrößerte Querschnittsansicht eines Teils eines Zentrifugal-Mehrflügellüfterrades gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel; und
- 10 eine vergrößerte Querschnittsansicht eines Teils eines Zentrifugal-Mehrflügellüfterrades gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
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(Erstes Ausführungsbeispiel)
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Ein erstes Ausführungsbeispiel wird unter Bezug auf 1 bis 8 beschrieben. Ein Gebläse 10 mit einem Zentrifugal-Mehrflügellüfterrad gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung wird typischerweise für eine Fahrzeug-Klimaanlage benutzt. 1 ist eine Querschnittsansicht eines Gebläses 10 mit dem Zentrifugal-Mehrflügellüfterrad 11 gemäß der Erfindung. 2 ist eine Vorderansicht des Gebläses 10.
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Das Zentrifugal-Mehrflügellüfterrad (nachfolgend als ein Lüfterrad abgekürzt) 11 gemäß der Erfindung enthält mehrere Flügel 13 um eine Drehachse (eine Mittellinie in 1) 12 und eine die Flügel 13 haltende Halteplatte (einen Nabenwulst) 14. Das Lüfterrad 11 saugt Luft von einer Stirnseite einer Axialrichtung der Drehachse 12 zu einer radialen Innenseite an und bläst die Luft zu einer radialen Außenseite.
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An einer Ansaugseite (d.h. der einen Stirnseite der Axialrichtung der Drehachse 12) des Lüfterrades 11 sind in eine im Querschnitt kurze Kreisbogenform geformte Schirmbleche 15 so vorgesehen, dass eine Höhe H jedes Flügels 13 von der radialen Innenseite zur radialen Außenseite des Lüfterrades 11 allmählich kleiner wird.
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In diesem Ausführungsbeispiel sind die Flügel 13 zusammen mit den Schirmblechen 15 stückweise durch Kunststoffschneiden geformt und die Flügel 13 sind an der Halteplatte 14 integral befestigt, um das Lüfterrad 11 zu bilden. Die Flügel 13 können auch durch Metallschneiden geformt werden, und die Flügel 13, die Schirmbleche 15 und die Halteplatte 14 können auch integral aus einem Kunststoff oder einem Metall gebildet werden.
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Ein Kunststoff-Spiralgehäuse 16 nimmt das Lüfterrad 11 darin auf und bildet einen spiralförmigen Strömungskanal 17, durch den die vom Lüfterrad 11 geblasene Luft vereint wird.
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Das Spiralgehäuse 16 ist spiralförmig derart ausgebildet, dass das Lüfterrad 11 in seiner Mitte positioniert ist. Ein Maß von einer eine Außenwand des Spiralgehäuses 16 bildenden Spiralseitenplatte 16a zur Drehachse 12 (einer Mitte des Lüfterrades 11), d.h. ein Spiralradius R, ist so eingestellt, dass er von einer Spiralanfangsseite zu einer Spiralendseite im Spiralgehäuse 16 allmählich größer wird.
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Deshalb dehnt sich eine Querschnittsfläche des Strömungskanals 17, die die vom Lüfterrad 11 geblasene Luft zu einem an der Stirnseite des Spiralgehäuses 16 vorgesehenen Auslass 18 leitet, allmählich von der Spiralanfangsseite zur Spiralendseite des Spiralgehäuses 16 aus.
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An einem Teil des Spiralgehäuses 16, der der einen Stirnseite der Axialrichtung der Drehachse 12 entspricht, ist ein Einlass 19 zum Leiten der Luft zur radialen Innenseite des Lüfterrades 11 ausgebildet. An einem Teil entsprechend der anderen Stirnseite der Axialrichtung ist ein Elektromotor 20 als eine Antriebsvorrichtung zum Antreiben und Drehen des Lüfterrades 11 positioniert.
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An einer äußeren Kante des Einlasses 19 ist ein Schalltrichter 21 zum Ausdehnen der Luft zur radialen Innenseite des Lüfterrades 11 und Leiten der Ansaugluft zum Lüfterrad 11 integral mit dem Spiralgehäuse 16 ausgebildet.
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3 zeigt Querschnittsformen der Flügel 3 in einer Ebene senkrecht zur Drehachse 12. Jeder Flügel 13 hat eine Kreisbogenform im Querschnitt. Jeder Flügel 13 ist so angeordnet, dass die einen Stirnseiten zur radialen Innenseite des Lüfterrades 11 zeigen und die anderen Stirnseiten zur radialen Außenseite des Lüfterrades 11 zeigen.
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Eine Vorderseite (d.h. eine in die Drehrichtung „a“ des Lüfterrades 11 zeigende Fläche) 13a jedes Flügels 13 hat eine konkave Form und eine Rückseite (eine der Vorderseite abgewandte Oberfläche) 13b jedes Flügels 13 hat eine konvexe Form.
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Eine vordere Kante 22 ist ein Kantenteil jedes Flügels 13 auf der radialen Innenseite des Lüfterrades 11. An der vorderen Kante 22 sind ein erstes Winkelteil 22a auf einer Seite der Vorderseite 13a und ein zweites Winkelteil 22b auf einer Seite der Rückseite 13b separat ausgebildet. Die vordere Kante 22 hat eine im Wesentliche flache Oberfläche, und die beiden Winkelteile 22a und 22b haben Kantenformen.
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Das erste Winkelteil 22a ist in einem vorbestimmten Abstand (nachfolgend als ein Innendurchmesser bezeichnet) „d“ vom Drehzentrum des Lüfterrades 11 positioniert. In diesem Ausführungsbeispiel ist auch das zweite Winkelteil 22b in dem Abstand des Innendurchmesser „d“ vom Drehzentrum des Lüfterrades 11 positioniert.
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Eine hintere Kante 25 ist ein Kantenteil jedes Flügels 13 auf der radialen Außenseite des Lüfterrades 11. An den hinteren Kanten 25 sind ein drittes Winkelteil 25a auf einer Seite der Vorderseite 13a und ein viertes Winkelteil 25b auf einer Seite der Rückseite 13b separat ausgebildet. Die hintere Kante 25 hat eine im Wesentlichen flache Oberfläche, und die beiden Winkelteil 25a und 25b haben Kantenformen.
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Das dritte Winkelteil 25a ist in einem vorbestimmten Abstand (nachfolgend als ein Außendurchmesser bezeichnet) „D“ vom Drehzentrum des Lüfterrades 11 positioniert. In diesem Fall ist das vierte Winkelteil 25b ebenfalls in dem Abstand des Außendurchmessers „D“ vom Drehzentrum des Lüfterrades 11 positioniert.
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Weil die Flügel 13 in diesem Ausführungsbeispiel durch Kunststoffschneiden geformt werden, sind alle Krümmungsradien der oben beschriebenen Winkelteile 22a, 22b, 25a und 25b ohne Einschränkung nahe Null. Wenn die Flügel 13 durch Gesenkformen geformt werden, werden die Krümmungsradien der oben beschriebnen Winkelteile 22a, 22b, 25a und 25b aufgrund der Gesenkherstellung zu etwa 0,2 mm.
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Obwohl eine Wölbungslinie jedes Flügels 13 normalerweise auf eine Mittellinie einer Dickenrichtung jedes Flügels 13 gesetzt ist, ist die Wölbungslinie in diesem Ausführungsbeispiel auf die Vorderseite 13a gesetzt. Deshalb wird ein das erste Winkelteil 22a und das dritte Winkelteil 25a verbindendes Segment zu einer Bogensehne 29. Die Wölbungslinie und die Bogensehne sind gemäß JIS B 0132 definiert. Eine Flügeldicke, eine Bogensehnenlänge, ein Neigungswinkel und ein spezifischer Geräuschpegel sind ebenfalls gemäß JIS B 0132 definiert.
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Die Flügeldicke jedes Flügels 13 ändert sich in der Richtung, in der die Bogensehne 29 verläuft (nachfolgend wird die Richtung als eine Bogensehnenrichtung bezeichnet). Insbesondere erweitert sich die Rückseite 13b jedes Flügels 13 zu einer Rückseite der Drehrichtung „a“ des Lüfterrades 11 derart, dass die Flügeldicke jedes Flügels 13 von sowohl der vorderen Kante 22 als auch der hinteren Kante 25 zu einem Dickenabschnitt 28 hin in der Bogensehnenrichtung allmählich größer wird.
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In diesem Fall wird ein Verhältnis (Lm/Lc) eines Bogensehnenabstandes (Lm) von der vorderen Kante 22 zum Dickenabschnitt 28, wo die Flügeldicke jedes Flügels 13 maximal wird, und einer Bogensehnenlänge (Lc) von der vorderen Kante zur hinteren Kante jedes Flügels 13 auf 0,5 eingestellt. Außerdem ist ein Verhältnis (tm/tf) einer maximalen Flügeldicke (tm) jedes Flügels 13 und einer Flügeldicke (tf) am ersten und zweiten Winkelteil 22a, 22b auf 2,8 eingestellt.
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Eine Funktionsweise des ersten Ausführungsbeispiels mit der obigen Konstruktion wird nachfolgend beschrieben. Durch Anlegen von Strom an den Motor 20, um das Lüfterrad 11 in der Richtung des Pfeils „a“ in 2 anzutreiben und zu drehen, saugt das Lüfterrad 11 Luft vom Einlass 19 an einer Stirnseite der Axialrichtung der Drehachse 12 zur radialen Innenseite und bläst die angesaugte Luft zur radialen Außenseite. Die vom Lüfterrad 11 geblasene Luft strömt durch den Strömungskanal 17 zum Auslass 18 und wird vom Auslass 18 zu einer Außenseite des Gebläses 10 geblasen.
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4 ist eine Musterdarstellung eines Luftstroms zwischen den Flügeln 13. Wie durch den Pfeil „b“ dargestellt, strömt die vom Einlass 19 angesaugt Luft zu jedem Flügel in einem Neigungswinkel „i“. In dem Luftstrom zu jedem Flügel 13 strömt die gegen die Vorderseite 13a jedes Flügel treffende Luft entlang der konkaven Form der Vorderseite 13a, wie durch den Pfeil „c“ dargestellt, und wird zur radialen Außenseite des Lüfterrades 11 geblasen, wie durch den Pfeil „m“ dargestellt.
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Andererseits strömt bei der zu jedem Flügel 13 strömenden Luft die gegen die vordere Kante 22 treffende Luft zu einer Seite der Rückseite 13b, wie durch den Pfeil „e“ dargestellt. Die Luft kann jedoch nicht entlang der Linie der Rückseite 13b strömen, weil das zweite Winkelteil 22b die Kantenform mit dem Krümmungsradius von 0,2 mm oder weniger besitzt. Deshalb löst sich der Luftstrom durch das zweite Winkelteil 22b immer von der Linie der Rückseite 13b.
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Der getrennte Luftstrom schließt sich dem Flügel 13 in einer Nähe eines Mittelteils der Bogensehnenrichtung wieder an, wie durch einen Anschlusspunkt A an der Rückseite 13b dargestellt. An der Seite der Rückseite 13b jedes Flügels 13 ist ein Ablösebereich S des Luftstroms gebildet. Die wieder an die Rückseite 13b des Flügels 13 angeschlossene Luft strömt entlang der konvexen Form und wird zur radialen Außenseite des Lüfterrades 11 geblasen, wie durch den Pfeil „f“ dargestellt.
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In 4 ist die doppelstrichpunktierte Linie C die Rückseite 13b jedes Flügels 13 in einem Vergleichsbeispiel 1, bei dem die Flügeldicke in der Bogensehnenrichtung im Wesentlichen konstant ist. Ein Punkt B in 4 zeigt den Anschlusspunkt im Vergleichsbeispiel 1.
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Im ersten Ausführungsbeispiel wird die Rückseite 13b jedes Flügels 13 zur Rückseite der Drehrichtung „a“ des Lüfterrades 11 derart erweitert, dass die Flügeldicke von sowohl der vorderen Kante 22 als auch der hinteren Kanten 25 zum Dickenabschnitt 28 hin in der Bogensehnenrichtung allmählich größer wird. Deshalb kann der Raum, wo das Ablösen des Luftstroms auf der Seite der Rückseite 13b erzeugt wird, verringert werden.
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Insbesondere kann der Anschlusspunkt A im ersten Ausführungsbeispiel im Vergleich zum Anschlusspunkt B im Vergleichsbeispiel 1 auf einer Seite der vorderen Kante 22 positioniert werden. Im ersten Ausführungsbeispiel kann der Ablösebereich S des Luftstroms kleiner als im Vergleichsbeispiel 1 gemacht werden, sodass die Reduzierung der Lüfterleistung η und die durch die Luftstromablösung bewirkte Geräuscherzeugung mehr als jene im Vergleichsbeispiel 1 verringert werden.
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Die Lüfterleistung η wird ausgedrückt durch η = Q × Pt / (L × N), wobei Q ein Luftvolumen (m3/s) ist, Pt ein Totaldruck des Lüfterrades (Pa) ist, L eine Wellenleistung (Nm) ist und N eine Drehzahl (rad/s) ist.
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5A ist ein Diagramm einer Beziehung zwischen einer maximalen Dickenposition jedes Flügels 13 von der vorderen Kante zur hinteren Kante und einem spezifischen Geräuschpegel. 5B ist ein Diagramm einer Beziehung zwischen der Position maximaler Dicke jedes Flügels 13 und einer Lüfterleistung η. 5A und 5B zeigen Versuchsergebnisse, die den spezifischen Geräuschpegel und die Lüfterleistung η an einem Arbeitspunkt für mehrere Arten der Lüfter 13 mit unterschiedlichen Positionen maximaler Dicke messen. Die Querachsen geben das Verhältnis Lm/Lc des Abstandes Lm von der vorderen Kante 22 zur Position maximaler Dicke und der Bogensehnenlänge Lc an.
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Wie in 5A und 5B dargestellt, werden durch Einstellen des obigen Verhältnisses Lm/Lc im Bereich von 0,4 bis 0,6 der spezifische Geräuschpegel und die Lüfterleistung η verbessert. Außerdem werden durch Einstellen des Verhältnisses Lm/Lc im Bereich von 0,45 bis 0,55 der spezifische Geräuschpegel und die Lüfterleistung η weiter verbessert.
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Wenn die Position maximaler Dicke weiter auf einer Seite der hinteren Kante 25 (Lm/Lc = 1) als der Dickenabschnitt 28 (Lm/Lc =0,5) angeordnet ist, werden der spezifische Geräuschpegel und die Lüfterleistung η schlechter. Dies gilt aus dem nachfolgend beschriebenen Grund.
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Bekanntermaßen ist es zum Erhöhen eines zur Seite der Drehrichtung „a“ des Lüfterrades 11 geblasenen Luftvolumens effektiv, den Abstand zwischen den Flügeln 13 in einer Nähe der vorderen Kante 25 auf der Seite der Drehrichtung „a“ des Lüfterrades 11 zu vergrößern und eine Luftkanalfläche in der Nähe der hinteren Kante 25 zu vergrößern.
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Durch Setzen der Position maximaler Dicke in die Nähe der hinteren Kante 25 wird der Abstand zwischen den Flügeln 13 verkürzt und das zur Seite der Drehrichtung „a“ des Lüfterrades 11 geblasene Luftvolumen wird verringert. Deshalb wird die Lüfterleistung η schlechter. Außerdem muss, wenn das Luftvolumen reduziert wird, die Drehzahl des Lüfterrades 11 erhöht werden, um ein vorbestimmtes Luftvolumen zu blasen. Deshalb wird der spezifische Geräuschpegel entsprechend der Erhöhung der Drehzahl des Lüfterrades 11 schlechter.
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6 ist eine vergrößerte Querschnittsansicht eines Teils eines Zentrifugal-Mehrflügellüfterrades gemäß einem Vergleichsbeispiel 2. Im Vergleichsbeispiel 2 ist die Flügeldicke jedes Flügels 13 in der Bogensehnenrichtung im Wesentlichen konstant, und die vordere Kante 22 und die hintere Kante 25 jedes Flügels 13 haben gegenüber dem ersten Ausführungsbeispiel gleichmäßig gekrümmte Formen.
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Wenn die vordere Kante 22 eine gleichmäßig gekrümmte Form wie das Vergleichsbeispiel 2 hat, wird in der zu jedem Flügel 13 strömenden Luft (wie durch den Pfeil „b“) dargestellt, die gegen die vordere Kante 22 treffende Luft in die zu einer Seite der Vorderseite 13a strömende Luft, wie durch den Pfeil „g“, dargestellt, und die zu einer Seite der Rückseite 13b strömende Luft, wie durch den Pfeil „h“ dargestellt, aufgeteilt. Die zur Seite der Vorderseite 13a strömende Luft „g“ strömt entlang der konkaven Form in der Vorderseite 13a und wird zur radialen Außenseite des Lüfterrades 11 geblasen, wie durch den Pfeil „k“ dargestellt.
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Andererseits kann die zur Seite der Rückseite 13b strömende Luft „h“ nicht entlang der Rückseite 13b strömen und der Luftstrom löst sich von der Rückseite 13b.
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Gemäß Versuchen des Erfinders der vorliegenden Anmeldung variiert ein Ablösepunkt, bei dem sich der Luftstrom vorübergehend löst, wie durch die Punkte C1 und C2 in 6 dargestellt. Entsprechend der Variation des Ablösepunktes variieren auch die Anschlusspunkte D1, D2 des getrennten Luftstroms mit der Zeit, wie in 6 dargestellt.
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Wegen der Variation der Ablösepunkte C1 und C2 und der Anschlusspunkte D1 und D2 variiert auch der Trennbereich, wie durch S1 und S2 in 6 dargestellt, und der Luftstrom zwischen den Flügeln 13 wird instabil. Deshalb wird die Lüfterleistung η verringert und die Geräusche werden erzeugt.
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Im ersten Ausführungsbeispiel ist, wie in 4 dargestellt, wenigstens das zweite Winkelteil 22b in die Kantenform mit dem Krümmungsradius von 0,2 mm oder weniger geformt, sodass sich der Luftstrom durch das zweite Winkelteil 22b immer von der Linie der Rückseite 13b löst. Weil die Variation des Ablösepunkts, des Anschlusspunkts und des Trennbereichs des Luftstroms verhindert werden kann, kann die Instabilität des Luftstroms zwischen den Flügeln 13 eingeschränkt werden. Deshalb kann die Lüfterleistung η verbessert und die Geräusche können reduziert werden.
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7A bis 7D sind Diagramme, die die Wirkungen der Erfindung zeigen und die Versuchsergebnisse am ersten Ausführungsbeispiel (FE) im Vergleich zu Versuchsergebnissen am Vergleichsbeispiel 2 (CE2) zeigen. 8 zeigt eine Spezifikation der für die Messungen in 7A bis 7D verwendeten Flügel 13. Die obige Untersuchung steht in Einklang mit JIS B 8330 und JIS B 8346. Ein Einlasswinkel, ein Auslasswinkel und ein Versatzwinkel sind gemäß JIS B 0132 definiert.
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Wie in 7A bis 7D dargestellt, kann durch Vergleichen des Lüftergesamtdrucks Pt, der Lüfterleistung η und des spezifischen Geräuschpegels am Arbeitspunkt (einem Punkt an einer Schnittstelle bei einer Luftstromwiderstandskurve) und des Lüftergesamtdrucks Pt) im ersten Ausführungsbeispiel mit jenen im Vergleichsbeispiel 2 der Lüftergesamtdruck Pt um 11 Pa erhöht, die Lüfterleistung η um 4% verbessert und der spezifische Geräuschpegel um 1,7 dB verringert werden.
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Wenn das erste Winkelteil 22a und das zweite Winkelteil 22b Kantenformen haben, wird beim Treffen des Luftstroms gegen das erste Winkelteil 22a und das zweite Winkelteil 22b ein Kantenton erzeugt und der spezifische Geräuschpegel wird höher. Jedoch ist ein reduzierter Pegel des spezifischen Geräuschpegels durch die obigen Effekte größer als ein erhöhter Pegel des spezifischen Geräuschpegels durch den Kantenton. Deshalb wird im ersten Ausführungsbeispiel der spezifische Geräuschpegel insgesamt reduziert.
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(Zweites Ausführungsbeispiel)
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Im oben beschrieben ersten Ausführungsbeispiel sind das erste Winkelteil 22a und das zweite Winkelteil 22b separat voneinander an der vorderen Kante 22 jedes Flügels 13 ausgebildet. Im zweiten Ausführungsbeispiel sind jedoch, wie in 9 dargestellt, das erste Winkelteil 22a und das zweite Winkelteil 22b nicht an der vorderen Kante 22 ausgebildet, und die vordere Kante 22 ist in eine scharf zugespitzte Form geformt.
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Außerdem sind im zweiten Ausführungsbeispiel das dritte Winkelteil 25a und das vierte Winkelteil 25b des ersten Ausführungsbeispiels nicht an der hinteren Kante 25 jedes Flügels ausgebildet, und die hintere Kante 25 ist ebenfalls in eine scharf zugespitzte Form geformt.
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Im zweiten Ausführungsbeispiel löst sich der Luftstrom, weil die vordere Kante 22 in eine scharf zugespitzte Form geformt ist, immer an der vorderen Kante 22. Deshalb kann man Wirkungen ähnlich dem ersten Ausführungsbeispiel erzielen.
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Außerdem kann im zweiten Ausführungsbeispiel die Flügeldicke auf der Seite der vorderen Kante 22 und der Seite der hinteren Kante 25 dünner als jene im ersten Ausführungsbeispiel sein. Weil der zwischen den Flügeln 13 gebildete Luftdurchgang gegenüber dem ersten Ausführungsbeispiel erweitert werden kann, kann das vom Lüfterrad 11 geblasene Luftvolumen gegenüber dem ersten Ausführungsbeispiel vergrößert werden.
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Im zweiten Ausführungsbeispiel können die weiteren Merkmale der Flügel 13 ähnlich jenen des ersten Ausführungsbeispiels gemacht sein.
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(Drittes Ausführungsbeispiel)
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Im oben beschriebenen ersten Ausführungsbeispiel wird die Flügeldicke jedes Flügels von sowohl der vorderen Kante 22 als auch der hinteren Kante 25 in der Bogensehnenrichtung zum Dickenabschnitt 28 hin allmählich vergrößert. Im dritten Ausführungsbeispiel ist jedoch die Flügeldicke in der Bogensehnenrichtung im Wesentlichen konstant, wie in 10 dargestellt.
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Obwohl im dritten Ausführungsbeispiel die hintere Kante 25 jedes Flügels 13 in eine im Querschnitt gleichmäßig gekrümmte Form geformt ist, können auch wie im ersten Ausführungsbeispiel das dritte Winkelteil 25 und das vierte Winkelteil 25b separat an der hinteren Kante 25 ausgebildet werden.
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Im dritten Ausführungsbeispiel kann sich der Luftstrom, weil das zweite Winkelteil 22b in die Kantenform geformt ist, immer am zweiten Winkelteil 22b lösen. Der abgelöste Luftstrom schließt sich an den Flügel 13 an einem Anschlusspunkt E an, und der Trennbereich S des Luftstroms wird auf der Seite der Rückseite 13b des Flügels 13 gebildet.
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In 10 ist das Vergleichsbeispiel 2 durch eine doppelstrichpunktierte Linie F dargestellt. Im Vergleichsbeispiel 2 ist die vordere Kante 22 jedes Flügels 13 im Gegensatz zum dritten Ausführungsbeispiel in eine gleichmäßig gekrümmte Form geformt.
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Wie oben beschrieben, ist im Vergleichsbeispiel 2 die vordere Kante 22 die im Querschnitt gleichmäßig gekrümmte Form, sodass der Ablösepunkt, der Anschlusspunkt und der Trennbereich mit der Zeit variieren. Im Vergleichsbeispiel 2 ist an stromaufwärtigster Stelle des Luftstroms ein Ablösepunkt durch C3 dargestellt, ein Anschlusspunkt durch D3 dargestellt, und ein Trennbereich durch S3 in 10 dargestellt.
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Wenn die vordere Kante 22 die Kantenform wie im dritten Ausführungsbeispiel hat, kann der Ablösepunkt weiter luftstromauf als im Vergleichsbeispiel 2 positioniert werden, sodass der Anschlusspunkt E und der Trennbereich des Luftstroms S weiter luftstromauf positioniert werden können.
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Weil der Weg, über den der Luftstrom zwischen den Flügeln 13 gerichtet werden kann auf der Seite der hinteren Kante 25 größer wird, wird der zwischen den Flügeln 13 ausgeblasene Luftstrom im dritten Ausführungsbeispiel stabil gemacht. Als Ergebnis kann das Zentrifugal-Mehrflügellüfterrad gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel die Lüfterleistung verbessern und die Geräusche reduzieren.
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Die im dritten Ausführungsbeispiel beschriebene Wirkung kann auch im ersten Ausführungsbeispiel und im zweiten Ausführungsbeispiel erzielt werden. D.h. bei den Flügeln 13, bei denen die Flügeldicke von sowohl der vorderen Kante 22 als auch der hinteren Kante 25 zum Dickenabschnitt 28 allmählich größer wird, können durch Formen der vorderen Kante 22 in die Kantenform der Ablösepunkt, der Anschlusspunkt E und der Trennbereich S weiter luftstromauf positioniert werden als wenn die vordere Kante 22 im Querschnitt die gleichmäßig gekrümmte Form hat.
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Im dritten Ausführungsbeispiel können die weiteren Merkmale der Flügel 13 ähnlich jenen des ersten Ausführungsbeispiels gemacht sein.
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(Weitere Ausführungsbeispiele)
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Obwohl die vorliegende Erfindung in Zusammenhang mit ihren bevorzugten Ausführungsbeispielen unter Bezug auf die beiliegenden Zeichnungen vollständig beschrieben worden ist, ist zu beachten, dass verschiedene Änderungen und Modifikationen für den Fachmann offensichtlich sein werden.
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Zum Beispiel sind im ersten Ausführungsbeispiel nicht nur das zweite Winkelteil 22b, sondern auch das erste Winkelteil 22a, das dritte Winkelteil 25a und das vierte Winkelteil 25b in die Kantenformen geformt. Jedoch müssen das erste Winkelteil 22a, das dritte Winkelteil 25a und das vierte Winkelteil 25b nicht notwendigerweise die Kantenformen haben. Zum Beispiel können sie in Kreisbogenformen mit einem Krümmungsradius über 0,2 mm geformt werden. Im ersten Ausführungsbeispiel ist wenigstens das zweite Winkelteil 22b in die Kantenform geformt, und die anderen Formen des ersten Winkelteils 22a, des dritten Winkelteils 25a und des vierten Winkelteils 25b können in geeigneter Weise geändert werden.
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Im zweiten Ausführungsbeispiel ist nicht nur die vordere Kante 22 des Flügels 13, sondern auch die hintere Kante 25 in die scharf zugespitzte Form geformt. Jedoch muss die hintere Kante 25 nicht notwendigerweise eine scharf zugespitzte Form haben. Zum Beispiel kann sie auch in eine Kreisbogenform mit einem Krümmungsradius über 0,2 mm geformt werden.
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Solche Änderungen und Modifikationen liegen selbstverständlich im Schutzumfang der vorliegenden Erfindung, wie er durch die anhängenden Ansprüche definiert ist.
