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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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1. Gebiet der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Radiallüfter, insbesondere auf einen Radiallüfter mit einem Gehäuse und einem Impeller.
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2. Stand der Technik
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Ein Radiallüfter (Radialgebläse) ist ein Lüfter, der durch Rotation eines Impellers, der eine Vielzahl von Schaufelblättern (auch Flügel, Impeller genannt) aufweist, Luft in einer radialen Richtung ausstößt. Einer dieser Art von Lüftern ist ein Mehrschaufelblatt-Radiallüfter, der ein Gehäuse beinhaltet, das eine Ansaugöffnung und eine Austrittsöffnung aufweist, und in dem ein Impeller untergebracht ist, der über eine Vielzahl von Schaufelblättern verfügt, die um eine Drehwelle eines Motors angeordnet sind. Der Mehrschaufelblatt-Radiallüfter saugt Luft durch die Ansaugöffnung an, ermöglicht eine Luftströmung, die ausgehend von der Mitte des Impellers zwischen den Schaufelblättern hindurchströmt und stößt die Luft in radialer Richtung des Impellers durch die von der Rotation des Impellers ausgehende Zentrifugalwirkung aus. Die Luft, die von der Außenseite des äußeren Umfangs des Impellers ausgestoßen wird, durchströmt das Gehäuse, wobei sich der Luftdruck erhöht, und die Luft mit hohem Druck aus der Austrittsöffnung ausgestoßen wird.
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Diese Mehrschaufelblatt-Radiallüfter sind weit verbreitet zur Kühlung, Belüftung und Klimatisierung in Haushaltsgeräten, in Bürogeräten und Industrieanlagen und in Gebläsen für Fahrzeuge und ähnlichem. Lüfterleistung und Geräuschentwicklung eines Mehrschaufelblatt-Radiallüfters werden dabei erheblich durch die Form der Impellerschaufeln und der Form des Gehäuses beeinflusst.
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Die folgenden Veröffentlichungen von Patentanmeldungen offenbaren beispielhaft Verbesserungen von Schaufelblatt-Formen von Lüftern.
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JP-A-H11-247795 offenbart einen Impeller eines Radiallüfters, wobei der Impeller eine Vielzahl von Erhebungen aufweist, die auf einer Oberfläche jedes Schaufelblatts ausgebildet sind, und in Rotationsrichtung so orientiert sind, dass die Erhebungen im Wesentlichen parallel zu einer Drehwelle sind.
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JP-A-H11-294386 offenbart einen Impeller eines Radiallüfters, wobei der Impeller eine Vielzahl von Erhebungen aufweist, die auf einer Oberfläche jedes Schaufelblatts ausgebildet sind, und in Rotationsrichtung so orientiert sind, dass die Erhebungen im Wesentlichen parallel zu einer Drehwelle sind, und die Breite und Höhe der Erhebungen von einer Seitenplatte aus in Richtung Hauptplatte zunimmt.
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JP-A-2005-16315 offenbart einen Radiallüfter, der eine Seitenplatte und eine Hauptplatte umfasst, die in einem Gehäuse untergebracht sind, und eine Vielzahl von Schaufelblättern, die ringförmig auf der Hauptplatte angeordnet sind. Auf der Rückseite jedes Schaufelblatts ist das Schaufelblatt in einer Schnittansicht senkrecht zu einer Drehwelle mit einer Vielzahl von Erhebungen und Rillen versehen, die sich von der Vorderkante des Schaufelblatts zur Hinterkante des Schaufelblatts erstrecken.
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JP-A-2001-32794 offenbart einen Radiallüfter, der einen Lüfter-Hauptkörper umfasst, an dem eine Anzahl von Schaufelblättern entlang einer Umfangsrichtung angeordnet ist, und einen Motor zur Rotation des Lüfter-Hauptkörpers, und der Luft in radialer Richtung des Lüfters von innen nach außen durch Rotation des Lüfter-Hauptkörpers abgibt. Die Schaufelblätter haben auf einer Unterdruckfläche in Rotationsrichtung strömungsabwärts Erhebungen (oder Rillen) ausgebildet.
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Durch die Verkleinerung der Abmessungen, dünnere Bauformen, höhere Montagedichte und Reduzierung der Leistungsaufnahme für diese Geräte wird von den darin eingebauten Lüftern dringend eine Erhöhung des statischen Drucks und des Wirkungsgrades verlangt. Bei den Lüftern ist es ebenfalls wichtig, die Geräuschentwicklung zu reduzieren. Insbesondere Radiallüfter gemäß dem Stand der Technik tendieren dazu, ein starkes diskretes Frequenzgeräusch (schmalbandiges Geräusch) und große Breitbandgeräusche zu entwickeln, wodurch sich eine starke Geräuschentwicklung ergibt, wenn diese Radiallüfter in Geräten eingebaut werden.
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Der hier verwendete Begriff ”diskretes Frequenzgeräusch” bedeutet ein Geräusch, das auf der Frequenz der vorbeistreichenden Schaufelblätter beruht, und wird auch als „NZ-Geräusch” (NZ Geräuschentwicklung) bezeichnet. Das diskrete Frequenzgeräusch ist ein Geräusch, das eine charakteristische Spitze bei einer bestimmten Frequenz des Schmalbandes aufweist. Diese Frequenz wird durch die folgende Gleichung ausgedrückt: fnz = (Rotationsfrequenz: n) × (Anzahl der Schaufelblätter: z). Dieses diskrete Frequenzgeräusch verursacht erhebliche Probleme im hörbaren Bereich, da sekundäre und höhere Komponenten, zusätzlich zu einer Grundkomponente, erzeugt werden. In anderen Worten, wenn solche Radiallüfter in Geräte eingebaut werden, so besteht die Gefahr, dass Geräusche erzeugt werden, die als deutlicher Ton wahrnehmbar sind. Da eine turbulente Strömung die Hauptursache für die Entstehung von breitbrandigem Geräusch ist und den Gesamt-Geräuschpegel bestimmt, muss auch das breitbandige Geräusch verringert werden.
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Zusätzlich zur Implementierung der obigen Anforderungen wird auch eine bessere Herstellbarkeit der Lüfter verlangt.
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OFFENBARUNG DER ERFINDUNG
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Die vorliegende Erfindung wurde in Anbetracht des obigen Sachverhalts gemacht, und eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Radiallüfter anzugeben, der die Geräuschentwicklung unterdrücken kann.
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Gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird ein Radiallüfter angegeben, der folgendes umfasst: ein oberes Gehäuseteil, das mit einer Luft-Ansaugöffnung versehen ist, ein unteres Gehäuseteil und einen Impeller, der zwischen dem oberen Gehäuseteil und dem unteren Gehäuseteil angeordnet ist, wobei der Impeller eine obere Abdeckung, die auf einer Seite eines oberen Gehäuseteils angeordnet ist, beinhaltet, und eine Vielzahl von Schaufelblättern, die entlang einer Umfangsrichtung unterhalb der oberen Abdeckung angeordnet sind. Der Impeller ist um eine Drehwelle drehbar. Eine Druckfläche jedes einzelnen Schaufelblatts der Vielzahl von Schaufelblättern hat eine konvexe Form in Rotationsrichtung und ist mit einer Vielzahl von Erhöhungen ausgebildet, die sich parallel zur Richtung der Drehwelle erstrecken.
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In dem obigen Radiallüfter kann die Vielzahl von Erhöhungen dicht zusammen in einem Bereich in der Nähe der Vorderkante jedes Schaufelblatts ausgebildet sein und in einem Bereich in der Nähe der Basis jedes Schaufelblatts nicht ausgebildet sein.
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In dem obigen Radiallüfter kann die Vielzahl von Erhöhungen aus der druckseitigen Oberfläche herausragen und mindestens einer der folgenden Anforderungen genügen: die Anzahl der Erhöhungen für jedes Schaufelblatt beträgt 3 oder mehr und 15 oder weniger, und der Durchmesser jeder Erhöhung ist größer als 0 mm und gleich oder weniger als 1 mm.
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In dem obigen Radiallüfter kann die Vielzahl von Erhöhungen, in einer Richtung parallel zur Drehwelle gesehen, eine halbkreisförmige Form haben und mindestens einer der folgenden Anforderungen genügen: die Anzahl von Erhöhungen für jedes Schaufelblatt beträgt 10, ein Abstand zwischen benachbarten Erhöhungen beträgt 1,5 mm, und der Durchmesser jeder Erhöhung beträgt 0,5 mm.
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In dem obigen Radiallüfter können das obere Gehäuseteil und das untere Gehäuseteil ein offenes Gehäuse bilden. Der Impeller kann ferner eine untere Abdeckung umfassen, die unterhalb der Vielzahl von Schaufelblättern angeordnet ist. Ein Außendurchmesser der unteren Abdeckung kann gleich oder kleiner sein als ein Innendurchmesser der oberen Abdeckung, und ein innerer Teilbereich der jeweiligen Schaufelblätter kann einen geneigten Abschnitt aufweisen, der einen inneren Kreisbereich der oberen Abdeckung und einen inneren Kreisbereich der unteren Abdeckung miteinander verbindet.
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Gemäß dem obigen Aufbau ist es möglich, einen Radiallüfter anzugeben, der die Geräuschentwicklung unterdrücken kann.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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In den begleitenden Zeichnungen gilt:
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1 ist eine perspektivische Ansicht, die einen Radiallüfter gemäß eines ersten Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung zeigt,
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2 ist eine Ansicht, die den vertikalen Querschnitt des mittleren Teils des Radiallüfters von 1 zeigt,
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3 ist eine perspektivische Ansicht, die den Impeller 3 zeigt, wie er von der Seite der oberen Abdeckung 23 aus gesehen wird,
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4 ist eine Ansicht, die eine Schaufelblatt-Form des Radiallüfters von. 1 zeigt, wie sie von einer Seite der oberen Abdeckung 23 aus gesehen,
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5 ist eine Schnittansicht entlang der Linie A-A in 4,
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6 ist eine Schnittansicht entlang der Linie B-B in 4,
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7 ist eine Schnittansicht entlang der Linie C-C in 4,
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8A und 8B sind Ansichten, die eine Querschnittsform beziehungsweise die Geräuschpegel-Kennlinie eines Impellers gemäß dem Stand der Technik zeigen,
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9A und 9B sind Ansichten, die eine Querschnittsform beziehungsweise die Geräuschpegel-Kennlinie eines Impellers gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigen, und
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10 ist eine Schnittansicht, die einen Impeller eines Radiallüfters gemäß einem abgewandelten Ausführungsbeispiel zeigt,
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11 ist eine perspektivische Ansicht, die einen Radiallüfter gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt,
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12 ist eine Ansicht, die einen vertikalen Querschnitt des mittleren Teils des Radiallüfters von 11 zeigt,
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13 ist eine Ansicht, die eine Luftströmung zwischen einer oberen Abdeckung und einem oberen Gehäuseteil des in der Schnittzeichnung von 2 gezeigten Radiallüfters zeigt,
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14 ist eine Ansicht, die eine Luftströmung zwischen einer oberen Abdeckung und einem oberen Gehäuseteil des in der Schnittzeichnung von 12 gezeigten Radiallüfters zeigt,
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15 ist ein Diagramm, das die Kennlinie von Luft-Volumenstrom und Druck des in der Schnittzeichnung von 2 gezeigten Radiallüfters und des in der Schnittzeichnung von 12 gezeigten Radiallüfters zeigt,
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16 ist eine Ansicht, die eine Querschnitts-Struktur eines Radiallüfters gemäß einem abgewandelten Ausführungsbeispiel zeigt,
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17 ist eine Ansicht eines Querschnitts, die den Radiallüfter gemäß einem abgewandelten Ausführungsbeispiel zeigt,
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18 ist eine Ansicht eines Querschnitts, die eine Hälfte eines Radiallüfters gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt,
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19A ist eine Ansicht eines Impellers gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel von unten, und 19B ist eine vergrößerte Ansicht eines Bereichs 'B' in 19A,
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20 ist eine Seitenansicht, die den Impeller von 19A zeigt, 21 ist eine Ansicht, die ein Messverfahren für den Radius jeder einzelnen Erhöhung sowie den Abstand (Intervall) zwischen benachbarten Erhöhungen zeigt,
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22 ist eine Ansicht, die zeigt, an welchen Stellen eines Schaufelblattes Erhöhungen ausgebildet sind,
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23 ist ein Diagramm, das die Kennlinien von statischem Druck und Luft-Volumenstrom (P-Q) des Impellers gemäß des ersten Ausführungsbeispiels (Vergleichsbeispiel) zeigt, der in 1 bis 7 abgebildet ist, und des Impellers gemäß des vierten Ausführungsbeispiels (Vierte Ausführung), und
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24 zeigt die Geräuschpegel-Kennlinie des Impellers gemäß des vierten Ausführungsbeispiels (Vierte Ausführung) zum Vergleich mit dem Impeller gemäß des ersten Ausführungsbeispiels (Vergleichsbeispiel), das in 9B gezeigt ist.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
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Nachstehend werden Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben.
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[Erstes Ausführungsbeispiel]
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1 ist eine perspektivische Ansicht, die einen Radiallüfter gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung veranschaulicht, und 2 ist ein vertikaler Querschnitt eines mittleren Teils des Radiallüfters von 1. 3 ist eine perspektivische Ansicht, die einen Impeller 3, von einer Seite der oberen Abdeckung 23 aus gesehen, zeigt, und 4 ist eine Ansicht einer Schaufelblatt-Form des Radiallüfters von 1 von der Seite der oberen Abdeckung 23 aus gesehen. Die Abbildungen 5 bis 7 sind Schnittansichten entlang der jeweiligen Linien A-A, B-B, und C-C in 4.
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Unter Bezugnahme auf die Abbildungen 1 bis 4 dreht sich in einem Radiallüfter 1 ein zentraler Impeller 3 zum Ausstoßen von Luft. Der Impeller 3 beinhaltet sieben Schaufelblätter 2, die in regelmäßigen Abständen angeordnet sind, und dreht sich um eine Drehwelle 11 eines Lüftermotors 13, der im Radiallüfter 1 angeordnet ist. Die Drehrichtung in 4 ist im Uhrzeigersinn.
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Der Impeller 3 ist in einem Gehäuse 4 untergebracht. Das Gehäuse 4 besteht aus einem oberen Gehäuseteil 5 und einem unteren Gehäuseteil 6, die jeweils plattenförmig ausgebildet sind. Ferner ist das Gehäuse 4 in den vier Eckbereichen mit vier Stützstreben 7 versehen, die das obere Gehäuseteil 5 und das untere Gehäuseteil 6 auf gleichmäßigem Abstand zueinander halten. Im oberen Teil des Radiallüfters 1 ist eine Ansaugöffnung 8 ausgebildet. Luft-Austrittsöffnungen 9 sind zwischen den jeweiligen Stützstreben 7 des Gehäuses 4 angeordnet. In anderen Worten sind die Luft-Austrittsöffnungen 9 an vier Seiten des Gehäuses 4 in vier verschiedene Richtungen vorgesehen (offener Gehäusetyp). Das Gehäuse 4 kann mit einer einzigen Austrittsöffnung versehen sein, die die vom Impeller 3 ausgestoßene Luft in eine Richtung bündelt (Spiralgehäuse-Typ).
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Wie in den Abbildungen 2 bis 7 zu sehen ist, weist der Impeller 3 eine ringförmige untere Abdeckung 21, eine ringförmige obere Abdeckung 23 und eine Vielzahl von Schaufelblättern 2 auf, die in Umfangsrichtung zwischen der unteren Abdeckung 21 und der oberen Abdeckung 23 angeordnet sind, und ist um die Drehwelle 11 drehbar.
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Wie in 4 gezeigt, weist die ringförmige untere Abdeckung 21 in Draufsicht einen inneren Kreis (Innenkreis) 21A und einen äußeren Kreis (Außenkreis) 21B auf. Der Innenkreis 21A und der Außenkreis 21B sind in Draufsicht kreisförmig. Die ringförmige obere Abdeckung 23 hat in Draufsicht einen inneren Kreis (Innenkreis) 23A und einen äußeren Kreis (Außenkreis) 23B. Der Innenkreis 23A und der Außenkreis 23B sind in Draufsicht kreisförmig. Der Außenkreis 21B der unteren Abdeckung 21 überlagert sich mit dem Innenkreis 23A der oberen Abdeckung 23. In anderen Worten, der Außenkreis 21B der unteren Abdeckung 21 ist gleich dem Innenkreis 23A der oberen Abdeckung 23. Jedoch kann der Außenkreis 21B der unteren Abdeckung 21 ein wenig kleiner sein als der Innenkreis 23A der oberen Abdeckung 23.
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In 4 ist die Form der jeweiligen Schaufelblätter 2, von dem Innenraum des Innenkreises 23A der oberen Abdeckung 23 aus gesehen, mit durchgehenden Linien dargestellt. Ferner ist die Form der einzelnen Schaufelblätter 2, die durch die obere Abdeckung 23 zwischen dem Innenkreis 23A und dem Außenkreis 23B der oberen Abdeckung 23 verdeckt sind, mit gestrichelten Linien dargestellt.
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Wie in 4 gezeigt, hat jedes Schaufelblatt 2 eine Form, die sich in der Draufsicht von innen (Drehwelle) nach außen verjüngt. In anderen Worten hat jedes Schaufelblatt 2 eine Form, die dünner wird, je größer die Entfernung zur Drehwelle 11 wird. Jedes Schaufelblatt 2 hat einen Eintrittswinkel von 45° und einen Austrittswinkel von 22°. Der Durchmesser des Außenkreises 23B beträgt 120 mm, und der Durchmesser des Innenkreises 21A beträgt 70 mm. Die Schaufelblätter 2 sind nach hinten gekrümmte Schaufelblätter.
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Wie in 3 bis 7 gezeigt, ist der obere Teil jedes Schaufelblatts 2 an der unteren Oberfläche der oberen Abdeckung 23 befestigt, und der untere Teil jedes Schaufelblatts 2 ist an der oberen Oberfläche der unteren Abdeckung 21 befestigt. Da hierbei der Außenkreis 21B der unteren Abdeckung 21 so ausgelegt ist, dass er gleich groß ist wie der Innenkreis 23A der oberen Oberfläche (oder der Außenkreis 21B der unteren Abdeckung 21 ist kleiner als der Innenkreis 23A der oberen Oberfläche), ist es möglich, den Impeller 3 nur unter Verwendung von oberen und unteren Gussformen einstückig auszuformen.
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Wie in 4 bis 7 gezeigt, ist die Innenkreis-Seite (die Seite nahe der Drehwelle) des oberen Teilbereichs jedes Schaufelblatts verbunden mit dem Innenkreisseitigen Endabschnitt der oberen Abdeckung 23. Von dieser Position bis zu dem Außenkreis-seitigen Endabschnitt des oberen Teilbereichs jedes Schaufelblatts 2 ist der obere Teilbereich jedes Schaufelblatts 2 mit der unteren Oberfläche der oberen Abdeckung 23 verbunden. In anderen Worten ist in einem Bereich, wie in 4 gezeigt, in dem in Draufsicht die obere Abdeckung 23 und die Schaufelblätter 2 liegen (der Bereich, der durch eine gestrichelte Linie eingegrenzt ist), die obere Abdeckung 23 in Berührung mit den Schaufelblättern 2.
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Ferner ist der untere Teilbereich jedes Schaufelblatts 2 verbunden mit der unteren Abdeckung 21.
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Wie in 5 gezeigt ist, ist die Innenkreis-Seite des oberen Teilbereichs jedes Schaufelblatts 2 verbunden mit dem Innenkreis-seitigen Endabschnitt der oberen Abdeckung 23. Der obere Teilbereich jedes Schaufelblatts 2 hat einen sich von dieser Position aus nach innen hin verjüngenden Abschnitt (geneigter Abschnitt). In anderen Worten hat der Innenkreis-Teilbereich jedes Schaufelblatts 2 einen geneigten Abschnitt, der den Innenkreis-Teilbereich (Innenkreis-seitiger Endbereich) der oberen Abdeckung 23 und den Innenkreis-Teilbereich der unteren Abdeckung 21 miteinander verbindet.
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Der sich verjüngende Abschnitt jedes Schaufelblatts 2 bildet eine geneigte Oberfläche mit einem Winkel γ von 42° in Bezug auf die Vertikale. In 4 ist ein Teilbereich jedes Schaufelblatts 2, der durch eine durchgehende Linie dargestellt ist, ein sich verjüngender Abschnitt, und ein Teilbereich jedes Schaufelblatts 2, der durch eine gestrichelte Linie dargestellt ist, zeigt einen Teilbereich, bei dem der obere Abschnitt des entsprechenden Schaufelblatts 2 mit der oberen Abdeckung 23 verbunden ist.
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Ferner zeigt der Teilbereich jedes Schaufelblatts 2, der durch die durchgehende Linie dargestellt ist, einen Abschnitt, in dem der untere Teil des entsprechenden Schaufelblatts 2 mit der unteren Abdeckung 21 verbunden ist. Der Teilbereich jedes Schaufelblatts 2, der durch die gestrichelte Linie dargestellt ist, zeigt einen Abschnitt, in dem der untere Teil des entsprechenden Schaufelblatts 2 nicht mit der unteren Abdeckung 21 verbunden ist (ein Abschnitt, unter dem die untere Abdeckung 21 nicht vorhanden ist).
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Der Winkel 7, der in 5 einen Wert von 42° hat, wird als Neigungswinkel bezeichnet, wobei der Winkel γ nicht auf 42° beschränkt ist.
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In einem Teilbereich des Impellers 3, in dem in Draufsicht die obere Abdeckung 23 vorhanden ist, existiert die untere Abdeckung 21 nicht. Deshalb ist es vorteilhaft, den oberen Abschnitt des unteren Gehäuseteils 6 mit einem Überstand 6a, wie in 2 abgebildet, zu versehen, so dass der Überstand 6a nach oben herausragt und die Stelle der unteren Abdeckung 21 in einem Abschnitt des Impellers 3 übernimmt, in dem die untere Abdeckung 21 nicht vorhanden ist. Der Überstand 6a ist in dem Abschnitt ausgebildet, in dem die obere Abdeckung 23 in Draufsicht vorhanden ist (der Abschnitt, in dem die untere Abdeckung 21 nicht vorhanden ist), so dass eine Entfernung zwischen dem unteren Teilbereich jedes Schaufelblatts 2 und dem unteren Gehäuseteil 6 kleiner wird. Der Überstand 6a ragt bis auf eine Höhe heraus, in der die untere Abdeckung 21 vorhanden ist. Auf diese Weise ist es möglich, dass das untere Gehäuseteil 6 eine Gestalt haben kann, durch die es die Funktion der unteren Abdeckung übernimmt.
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In dem oben erwähnten Impeller 3 hat der Innenkreis-Abschnitt jedes Schaufelblatts 2 eine sich verjüngende Form. Der Basisbereich des verjüngten Abschnitts ist an die untere Abdeckung 21 angeformt. Der obere Abschnitt jedes Schaufelblatts 2 ist vollständig an die obere Abdeckung 23 angeformt, mit Ausnahme des verjüngten Abschnitts. Ferner ist, wie in 5 gezeigt, der Innendurchmesser D1 der oberen Abdeckung 23 nahezu gleich groß wie der Außendurchmesser D2 der unteren Abdeckung 21 (D1 ≈ D2), oder er kann größer sein als der Außendurchmesser D2 der unteren Abdeckung 21 (D1 ≥ D2). Diese Form ermöglicht es, den Impeller 3 einstückig, nur unter Verwendung von oberen und unteren Gussformen, auszuformen und den leistungsfähigen Impeller 3 und den leistungsfähigen Radiallüfter 1 bereit zu stellen.
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Da es ferner nicht notwendig ist, den Durchmesser der Ansaugöffnung zu vergrößern oder zu verkleinern, lässt es sich vermeiden, dass der statische Druck und der Luftstrom verringert werden.
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Ferner ist es bei dem Radiallüfter 1 gemäß diesem Ausführungsbeispiel möglich, die Luftströmung durch die verjüngte Form jedes Schaufelblatts 2 zu verbessern. Des Weiteren ist es möglich, den Bereich der Ansaugöffnung mit den Abdeckungen abzudecken. Dadurch lässt sich die Geräuschentwicklung verringern. Dieses Merkmal wird weiter unten beschrieben.
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8A und 8B sind Ansichten, die eine Querschnittsform beziehungsweise die Geräuschpegel-Kennlinie eines Impellers gemäß dem Stand der Technik zeigen.
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Wie in der Schnittansicht von 8A zu sehen ist, umfasst ein Impeller 3' gemäß dem Stand der Technik eine untere Abdeckung 21', eine obere Abdeckung 23' und eine Vielzahl von Schaufelblättern 2', die zwischen der unteren Abdeckung 21' und der oberen Abdeckung 23' angeordnet sind. Der Außenkreis der unteren Abdeckung 21' ist gleich groß wie der Außenkreis der oberen Abdeckung 23'. Daher ist es nicht möglich, den Impeller 3' einstückig, nur unter Verwendung von oberen und unteren Gussformen, auszuformen.
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8B zeigt eine Geräuschpegel-Kennlinie während des Betriebs des Impellers 3' von 8A, in der die Frequenzen auf einer horizontalen Achse und die Geräuschpegelwerte in (dB(A)) auf einer vertikalen Achse aufgetragen sind.
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Die Geräuschentwicklung beträgt insgesamt 58,0 dB(A), und sowohl das diskrete Frequenzgeräusch als auch das Breitbandgeräusch (Verwirbelungsgeräusch) zeigen, wie in 8B abgebildet ist, hohe Werte.
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9A und 9B sind Ansichten, die eine Querschnittsform beziehungsweise die Geräuschpegel-Kennlinie eines Impellers gemäß dem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigen.
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Wie in der Schnittansicht von 9A dargestellt ist, umfasst der Impeller 3 gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel die untere Abdeckung 21, die obere Abdeckung 23 und die Vielzahl von Schaufelblättern 2, die zwischen der unteren Abdeckung 21 und der oberen Abdeckung 23 angeordnet sind. Der Außenkreis der unteren Abdeckung 21 ist nahezu gleich groß wie der Innenkreis der oberen Abdeckung 23. Daher ist es möglich, den Impeller 3 nur unter Verwendung von oberen und unteren Gussformen einstückig auszuformen.
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9B zeigt eine Geräuschpegel-Kennlinie während des Betriebs des Impellers von 9A, in der die Frequenzen auf einer horizontalen Achse und die Geräuschpegelwerte in (dB(A)) auf einer vertikalen Achse aufgetragen sind.
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Die Geräuschentwicklung beträgt insgesamt 57,3 dB(A). Ferner ist, wie in der durchgehenden Kreislinie in 9B gezeigt, das diskrete Frequenzgeräusch (die Primär- und Sekundärgeräusche der Schaufelblätter) niedriger als das in 8B. Ferner ist, wie in dem gestrichelt markierten Bereich von 9B gezeigt, auch das Breitbandgeräusch (Verwirbelungsgeräusch) niedriger als das in 8B.
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10 ist eine Schnittansicht, die einen Impeller eines Radiallüfters gemäß einem abgewandelten Ausführungsbeispiel zeigt.
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Ein Impeller 3 gemäß dem abgewandelten Ausführungsbeispiel unterscheidet sich von dem in den Abbildungen 1 bis 7 gezeigten Impeller dadurch, dass eine Grundplatte (Platte) 21a zur Erweiterung des Außenkreises der unteren Abdeckung 21 nach außen an dem unteren Abschnitt des Impellers 3 befestigt ist. Der Durchmesser (Innendurchmesser) eines hohlen Bereichs der Grundplatte 21a ist der gleiche wie der Außendurchmesser der unteren Abdeckung 21. Der Außendurchmesser der Grundplatte 21a ist der gleiche wie der Außendurchmesser der oberen Abdeckung 23. Dadurch ist es möglich, dass der Außenkreis der oberen Abdeckung 23 mit dem Außenkreis der Grundplatte 21a übereinstimmt, und die gleiche P-Q Kennlinie wie bei der in 8A gezeigten Konfiguration des Impellers 3 sichergestellt werden kann. In anderen Worten, die Grundplatte 21a wirkt wie eine dazugehörende untere Abdeckung. Da die Grundplatte 21a angebracht ist, ist es auch möglich, die Geräuschentwicklung unter Beibehaltung der P-Q Kennlinie zu reduzieren.
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Selbst bei diesem abgewandelten Ausführungsbeispiel lässt sich der Impeller 3, mit Ausnahme der Grundplatte 21a, einstückig ausformen, nur unter Verwendung von oberen und unteren Gussformen, wodurch die Produktivität des Impellers verbessert wird.
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[Sonstiges]
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Der Lüfter gemäß dem Ausführungsbeispiel ist für alle Zentrifugallüfter verwendbar, wie zum Beispiel Turbo-, Mehrschaufelblatt- und Radiallüfter. Der Lüfter kann hauptsächlich in Produkte eingebaut werden, die Luftabsaugung und Kühlung erfordern (wie Haushaltsgeräte, PCs, Bürogeräte und Fahrzeugausrüstung) und ähnliches.
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[Eigenschaften des Ausführungsbeispiels]
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Wie oben beschrieben, überdeckt bei dem Impeller gemäß dem Ausführungsbeispiel in der Draufsicht die obere Abdeckung die untere Abdeckung in keiner Weise. Es ist daher möglich, den Impeller durch einstückiges Ausformen unter der Verwendung einer oberen und einer unteren Gussform herzustellen, wodurch eine einfache Herstellbarkeit des Impellers gegeben ist.
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Der obere Teilbereich des Innenkreis-Abschnitts jedes Schaufelblatts berührt die obere Abdeckung. Der Innenkreis-Abschnitt jedes Schaufelblatts erstreckt sich von dieser Position zu einem tiefer liegenden Abschnitt mit einer Neigung (dem Neigungswinkel γ), so dass der untere Teilbereich des Innenkreis-Abschnitts des entsprechenden Schaufelblatts in Berührung mit der unteren Abdeckung kommt. Daher nimmt der Durchmesser der Ansaugöffnung nicht zu, und daher wird der höchste statische Druck nicht verringert.
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Ferner ist es gemäß dem Ausführungsbeispiel möglich, hinsichtlich der Luftströmung eine leistungsfähige Schaufelblatt-Form herzustellen, wodurch der Volumenstrom und der statische Druck zunehmen und die Geräuschentwicklung reduziert wird.
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[Zweites Ausführungsbeispiel]
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11 ist eine perspektivische Ansicht eines Radiallüfters gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung, und 12 ist ein vertikaler Querschnitt des mittleren Teils des Radiallüfters von 11.
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Der Radiallüfter in 11 unterscheidet sich von dem Radiallüfter in 1 durch den Aufbau des oberen Gehäuseteils 5A. Das heißt, das obere Gehäuseteil 5A hat eine obere Fläche, in der eine Vielzahl von Einbuchtungen 54 ausgebildet ist, sowie Rippen 52 zwischen benachbarten Einbuchtungen 54.
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Die Einbuchtungen 54 sind um die Drehwelle 11 herum ausgebildet. Die Rippen 52 sind in radialer Richtung um die Drehwelle 11 herum ausgebildet. Die Anzahl der Einbuchtungen 54 beträgt, wie in 16 zu sehen ist, 16. Die Anzahl der Rippen 52 ist ebenfalls 16. Die Anzahl der Einbuchtungen 54 oder Rippen 52 ist jedoch nicht darauf beschränkt.
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Wie in 12 zu sehen ist, hat die Oberseite der oberen Abdeckung 23 (die Fläche, die dem oberen Gehäuseteil 5A gegenüberliegt) einen Abschnitt (erster Abschnitt) der sich dem unteren Gehäuseteil 6 um so mehr nähert, je weiter er von der Drehwelle 11 entfernt ist. In diesem Abschnitt hat die obere Fläche der oberen Abdeckung 23 eine gekrümmte Form.
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Die jeweiligen Einbuchtungen 54 sind in einem Bereich nahe an der Drehwelle 11 flach, und in einem Bereich, der weiter von der Drehwelle 11 entfernt ist, tief, so dass die Bodenoberfläche der Einbuchtungen 54, die die beiden Bereiche verbindet, zu einer gekrümmten Fläche wird. Die Dicke eines Abschnitts zwischen der Bodenoberfläche der jeweiligen Einbuchtung 54 und der unteren Fläche des oberen Gehäuseteils 5A (die Fläche, die der oberen Abdeckung 23 gegenüberliegt) auf einer Seite des oberen Gehäuseteils 5A gegenüber der Bodenoberfläche der Einbuchtung 54 ist dabei konstant. In diesem Abschnitt, wo die Dicke konstant gehalten wird, hat der untere Flächenabschnitt (zweiter Abschnitt) des oberen Gehäuseteils 5A eine gekrümmte Oberfläche, die annähernd die gleiche Form hat (oder genau die gleiche) wie die Bodenoberfläche der Einbuchtung 54. In anderen Worten hat die gekrümmte Oberfläche des ersten Abschnitts annähernd die gleiche Form (oder genau die gleiche) wie die gekrümmte Oberfläche des zweiten Abschnitts.
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Gemäß dieser Konfiguration hat der Radiallüfter gemäß dem Ausführungsbeispiel die nachfolgenden Merkmale.
- (1) Die untere Oberfläche eines Gehäuseteils (des oberen Gehäuseteils 5A), das die Ansaugöffnung 8 beinhaltet, hat eine gekrümmte Form, die annähernd gleich (oder gleich) ist, wie die Form der oberen Oberfläche der oberen Abdeckung 23. Dadurch kann Luft, die von einer Austrittsöffnungs-Seite des Impellers 3 her kommt, daran gehindert werden, durch den Raum zwischen dem oberen Gehäuseteil 5A und der oberen Abdeckung 23 zurück zur Ansaugöffnung 8 zu strömen. Dadurch kann eine Verschlechterung der Lüftereigenschaften verhindert werden.
- (2) Wird die untere Oberfläche des oberen Gehäuseteils 5A einfach in der oben beschriebenen Form (1) ausgebildet, dann wird das obere Gehäuseteil 5A dick. Da jedoch die Einbuchtungen 54 ausgebildet sind, kann verhindert werden, dass das obere Gehäuseteil 5A dick wird (dadurch lässt sich der Materialverbrauch senken). An Stelle der Einbuchtungen 5 kann auch eine ringförmige Vertiefung mit ihrem Zentrum an der Drehwelle 11 ausgebildet sein. In diesem Falle kann, wenn die Rippen 52 in vorbestimmten Winkelabständen angeordnet sind, dem oberen Gehäuseteil 5A eine gleichmäßige Steifigkeit gegeben werden.
- (3) Als Impeller 3 kann jeder der Impeller in 1 bis 10 verwendet werden (selbst ein Impeller gemäß dem Stand der Technik kann verwendet werden). Ferner ist die Form der Schaufelblätter 2 beliebig.
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13 ist eine Darstellung einer Luftströmung zwischen einer oberen Abdeckung and einem oberen Gehäuseteil des Radiallüfters, der in der Schnittzeichnung 2 gezeigt ist, und 14 ist eine Darstellung eine Luftströmung zwischen einer oberen Abdeckung and einem oberen Gehäuseteil des Radiallüfters, der in der Schnittzeichnung 12 gezeigt ist.
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Wie in 13 gezeigt, ist in einem Fall, in dem das obere Gehäuseteil 5, das dem Impeller 3 gegenüberliegt, flach ist, ein kleiner Hohlraum zwischen dem Impeller 3 und dem oberen Gehäuseteil 5 ausgebildet, und ein Teil der Luft, die vom Impeller 3 ausgestoßen wird, strömt zurück in den kleinen Hohlraum in Richtung Ansaugöffnung 8. Ferner verwirbelt ein Teil der zurückströmenden Luft in dem kleinen Hohlraum.
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Im Gegensatz dazu lässt sich, wie 14 zeigt, für den Fall, dass das obere Gehäuseteil 5A so mit Einbuchtungen 54 versehen ist, dass die Oberfläche des oberen Gehäuseteils 5A, die dem Impeller 3 gegenüberliegt, eine Form hat mit der gleichen Krümmung wie die der oberen Abdeckung des Impellers 3, die Rückströmung von Luft unterdrücken (verbessern).
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15 ist ein. Diagramm, das die Kennlinien von Luft-Volumenstrom und Druck des in der Schnittzeichnung von 2 gezeigten Radiallüfters und des in der Schnittzeichnung von 12 gezeigten Radiallüfters zeigt
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In 15 ist die Kennlinie des in der Schnittzeichnung von 12 abgebildeten Radiallüfters durch die Markierung „VORLIEGENDES AUSFÜHRUNGSBEISPIEL” (Gehäuse mit unterdrückter Rückströmung) gekennzeichnet, und die Kennlinie des in der Schnittzeichnung von 2 abgebildeten Radiallüfters durch die Markierung „STAND DER TECHNIK” (Flaches Gehäuse). In anderen Worten: der Aufbau des oberen Gehäuseteils 5 mit dem in 2 abgebildeten flachen unteren Abschnitt wird als flaches Gehäuse bezeichnet, und der Aufbau des in 12 abgebildeten oberen Gehäuseteils 5A wird als Gehäuse mit unterdrückter Rückströmung bezeichnet.
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Wie in 15 gezeigt, lässt sich die Kennlinie des Lüfters verbessern, wenn der Aufbau zur Unterdrückung der Rückströmung verwendet wird.
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16 ist eine Ansicht, die eine Querschnitts-Struktur eines Radiallüfters gemäß einem abgewandelten Ausführungsbeispiel zeigt, und 17 ist eine Schnittzeichnung des Radiallüfters gemäß dem abgewandelten Ausführungsbeispiel.
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Der Radiallüfter gemäß diesem abgewandelten Ausführungsbeispiel ist so aufgebaut, dass Flansche 56A und 56B einstückig mit dem oberen Gehäuseteil 5A des in 11 und 12 gezeigten Lüfters ausgebildet sind, mit denen der Radiallüfter befestigt werden kann. In den Flanschen 56A und 56B sind Befestigungslöcher ausgebildet. Dadurch lässt sich der Lüfter leicht an einem anderen Bauteil befestigen, indem Schrauben durch die Befestigungslöcher geführt werden. Ein oder mehrere Flansche können ausgebildet sein, und die Befestigung des Lüfters kann vereinfacht werden.
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[Drittes Ausführungsbeispiel]
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18 ist eine Ansicht eines Querschnitts, die eine Hälfte eines Radiallüfters gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt. Dieser Radiallüfter verwendet einen Impeller wie er in 3 bis 7 gezeigt ist.
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Bezug nehmend auf 18 umfasst der Radiallüfter gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel einen Impeller 103 mit einer Vielzahl von Schaufelblättern 104, und ein Gehäuse, in dem der Impeller 103 untergebracht ist. Der Impeller 103 wird durch einen Motor 102 in Rotation versetzt.
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Der Impeller 103 beinhaltet eine Vielzahl von Schaufelblättern 104, die entlang einer Umfangsrichtung in regelmäßigen Abständen angeordnet sind und eine ringförmige Abdeckung 105, die die einen Endseiten der Schaufelblätter 104 stützt. An den anderen Endseiten der Schaufelblätter 104 ist keine Hauptplatte vorgesehen. Eine obere Fläche der ringförmigen Abdeckung 105 ist mit einer vorbestimmten gekrümmten Oberfläche ausgebildet, und ein zylindrischer Abschnitt 109 ist in der Mitte der Abdeckung 105 ausgebildet. Die innere Seite des zylindrischen Abschnitts 109 bildet eine Luft-Ansaugöffnung.
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Der Impeller 103 hat in seiner Mitte einen becherförmigen Nabenbereich 106. Die Schaufelblätter 104 haben eine gekrümmte Form mit vorbestimmter Krümmung und haben alle die gleiche Form. Die Schaufelblätter 104 sind nach hinten gekrümmte Schaufelblätter, deren Blattform rückwärts gekrümmt ist in Bezug auf die Rotationsrichtung und bilden einen Turbolüfter. Die Schaufelblätter 104, die ringförmige Abdeckung 105 und der Nabenbereich 106 werden aus Kunstharzmaterial einstückig ausgeformt. An der Innenseite des becherförmigen Nabenbereichs 106 ist ein Rotor des Motors 102 angebracht. Als Folge der Rotation des Motors 102 dreht sich auch der Impeller 103.
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Das Gehäuse hat eine viereckige Form. Das Gehäuse hat eine obere Platte 111, die aus Kunstharz gefertigt ist und eine kreisförmige Öffnung in der Mitte hat. Die obere Platte 111 ist in der Nähe ihrer vier Eckbereiche jeweils mit im Wesentlichen zylindrischen Stützstreben versehen. Am Öffnungsumfang der oberen Platte 111 ist ein umgebogener Bereich 112 ausgebildet, der nach unten herausragt. Auf der Innenseite des umgebogenen Bereichs 112 (Drehwellenseite des Impellers 103) ist der zylindrische Abschnitt 109 der Abdeckung 105 mit vorbestimmtem Abstand angeordnet.
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Eine Motor-Grundplatte 114 ist gegenüber der oberen Platte 111 angeordnet. Zwischen der oberen Platte 111 und der Motor-Grundplatte 114 sind die vier Stützstreben angeordnet. Die obere Platte 111 und die Stützstreben sind mit Verbindungsteilen 128 (wie Bolzen, Schrauben, Nieten, und ähnliches) miteinander verbunden. Die Stützstreben und die Motor-Grundplatte 114 sind mit Verbindungsteilen 128 (wie Bolzen, Schrauben, Nieten, und ähnliches) miteinander verbunden. Die Stützstreben und die obere Platte 111 können auch einstückig ausgeformt sein, und die Stützstreben und die Motor-Grundplatte 114 können mit den Verbindungsteilen 128 miteinander verbunden sein.
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Bereiche, die von benachbarten Stützstreben der Vielzahl von Stützstreben, der oberen Platte 111, und der Motor-Grundplatte 114 umgeben sind, werden zu Öffnungen. Die Öffnungen werden zu Luft-Austrittsöffnungen.
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Wie oben beschrieben, haben sämtliche vier Seiten des Radiallöftergehäuses gemäß des vorliegenden Ausführungsbeispiels diese Öffnungen. In anderen Worten: Die Seiten des Gehäuses bestehen nur aus den Stützstreben (die Öffnungen sind in den Bereichen ausgebildet, wo keine Stützstreben vorhanden sind).
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Der Außendurchmesser des Impellers 103, der im Gehäuse untergebracht wird, wird dabei kleiner gewählt als die Länge einer Seite des Gehäuses. In einem Fall, bei dem der Außendurchmesser des Impellers 103 größer ist als die Länge einer Seite des Gehäuses, und der rotierende Impeller 103 daher über den äußeren Rand des Gehäuses hinausragt, ist zu befürchten, dass andere Teile berührt und dadurch beschädigt werden könnten, was nicht bevorzugt wird. Aus diesem Grund ist es vorteilhaft, den Außendurchmesser des Impellers 103 so zu wählen, dass der Impeller 103 nicht über den äußeren Rand des Gehäuses hinausragt.
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Der Motor 102 ist ein bürstenloser Motor mit Außenrotor. Der Rotor ist aufgebaut aus einem becherförmigen Rotor-Rückschluss 125, einem ringförmigen Magneten 127 und einer Welle 107. Der Magnet 127 ist an der inneren Umfangsfläche des Rotor-Rückschlusses 125 befestigt. Die Welle 107 ist an einer Nabe 126 befestigt, die im Mittelteil des Rotor-Rückschlusses 125 ausgebildet ist.
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Die Welle 107 ist drehbar in einem Paar von Lager 119 gelagert, das in einer Lagerhalterung 118 eingebaut ist. An dem äußeren Umfang der Lagerhalterung 118 ist ein geschichteter Statorkern 120 angebracht. Auf dem Statorkern 120 ist ein Isolator 122, auf den eine Wicklung 121 gewickelt ist, angebracht. Die Lagerhalterung 118 ist auf der Motor-Grundplatte 114 befestigt. Der auf die Lagerhalterung 118 montierte Statorkern 120 ist dem Magneten 127 in radialer Richtung (horizontale Richtung in 18) gegenüberliegend, mit einem vorbestimmten Abstand, angeordnet. Die Motor-Grundplatte 114 wird durch Pressen einer Metallplatte (zum Beispiel einer Stahlplatte) ausgeformt. Die Motor-Grundplatte 114 hat eine viereckige Form, ähnlich wie das Gehäuse, und hat in der Mitte eine Einbuchtung 115 ausgebildet. Die Umfangskante ist in einer axialen Richtung umgebogen (vertikale Richtung in 18) und bildet dadurch die Seitenplatte 116. Durch die Ausbildung der Seitenplatte 116 lässt sich die Steifigkeit der Motor-Grundplatte 114 verbessern. In der Mitte der Einbuchtung 115 der Motor-Grundplatte 114 ist eine Öffnung ausgebildet. Die Lagerhalterung 118 ist in der Öffnung der Einbuchtung 115 befestigt, und der Motor 102 ist in der Einbuchtung 115 untergebracht.
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Die Schaufelblätter 104 des mit dem Rotor-Rückschluss 125 verbundenen Impellers 103 sind so angeordnet, dass sie einem ebenen Flächenabschnitt 117 der Motor-Grundplatte 114 in axialer Richtung (vertikale Richtung in 18) mit einem vorbestimmten Spalt der Breite G gegenüber liegen. In anderen Worten ist die Vielzahl von Schaufelblättern 104 des Impellers 103 so angeordnet, dass sich zumindest ein Teil des unteren Bereichs der einzelnen Schaufelblätter 104 in der Nähe des ebenen Flächenabschnitts 117 der Motor-Grundplatte 114 befindet. Der untere Bereich jedes Schaufelblatts 104 kann sich vollständig in der Nähe des ebenen Flächenabschnitts 117 der Motor-Grundplatte 114 befinden. An einer unteren Fläche des Isolators 122 ist eine Leiterplatte 123 befestigt. Auf der Leiterplatte 123 ist ein elektronisches Bauteil 124 montiert, das den Motor 102 steuert.
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Dreht sich der durch den Motor 102 angetriebene Impeller 103, so wird durch die Ansaugöffnung Luft angesaugt und strömt an den Schaufelblättern 104 des Impellers 103 vorbei und wird durch aerodynamische Kräfte auf Grund der Zentrifugalwirkung des rotierenden Impellers 103 in radialer Richtung des Impellers 103 nach außen ausgestoßen.
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Die Motor-Grundplatte 114 hat die Funktion einer Hauptplatte (untere Abdeckung), die in einem Aufbau nach dem Stand der Technik im unteren Bereich eines Impellers vorgesehen ist, und hat auch die Funktion einer unteren Platte des Gehäuses (unterer Gehäuseteil). Daher kann es wichtig sein, die Breite G des Spaltes, der zwischen dem Impeller 103 und dem ebenen Flächenabschnitt 117 der Motor-Grundplatte 114 ausgebildet ist, genau einzustellen. In einem Fall, bei dem die Spaltbreite G übermäßig groß ist, fließt die durch den Einlass angesaugte Luft sogar in den Spalt, während sie die Schaufelblätter 104 durchströmt. Das führt dazu, dass sich der Druck der von den Schaufelblättern 104 ausgestoßenen Luft verringert, und sich daher die Luft-Volumenstrom-Kennlinie verschlechtert. Ist die Spaltbreite G jedoch sehr klein, so ist zu befürchten, dass sich auf Grund von Abweichungen in den Abmessungen der einzelnen Bauteile die Schaufelblätter 104 des Impellers 103 und der ebene Flächenabschnitt 117 der Motor-Grundplatte 114 berühren. Zur Vermeidung einer solchen Berührung sind die Abmessungstoleranzen der einzelnen Bauteile in bestimmten Grenzen zu halten, was die Herstellungskosten des Radiallüfters erhöht.
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Wie oben beschrieben ist die Spaltbreite G ein wichtiger Faktor, der die Luft-Volumenstrom-Kennlinie eines Radiallüfters beeinflusst. Insbesondere wird die Spaltbreite G in Anbetracht der Luft-Volumenstromstrom-Kennlinie und Kosten des Radiallüfters gewählt. In einem Radiallüfter mit Spiralgehäuse nach dem Stand der Technik betrug die Geräuschentwicklung 61 dB(A). Im Gegensatz dazu betrug die Geräuschentwicklung bei dein Radiallüfter gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel 58 dB(A), wenn die Breite G des Spaltes zwischen dem Impeller 103 und dein ebenen Flächenabschnitt 117 der Motor-Grundplatte 114 auf 0,5 mm eingestellt wurde. Das bedeutet, dass es gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel möglich ist, die Geräuschentwicklung zu reduzieren.
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[Viertes Ausführungsbeispiel]
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19A ist eine Ansicht eines Impellers gemäß eines vierten Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung von unten, und 20 ist eine Seitenansicht, die den Impeller von 19A zeigt. 19B ist ein vergrößerter Ausschnitt des Bereichs 'B' in 19A.
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Der Impeller gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel hat den gleichen Aufbau wie der in 1 bis 14 und 16 bis 18 gezeigte Impeller, mit der Ausnahme, dass die Oberflächen der Druckseiten der Schaufelblätter mit Erhöhungen versehen sind. Insbesondere hat eine Druckseite jedes Schaufelblattes 2 eine konvexe Form in Rotationsrichtung und ist mit einer Vielzahl von Erhöhungen (Erhebungen) 2a ausgebildet, die sich parallel zur Drehwelle erstrecken. Dieser Impeller kann zwischen einem oberen Gehäuseteil (entsprechend der oberen Platte 111 in 18), aufgezeigt in Bezug auf 1, 2, 11, 12 und 16 bis 18, und einem unteren Gehäuseteil (entsprechend der Motor-Grundplatte 114 in 18) angeordnet sein, wodurch sich der Aufbau eines Radiallüfters ergibt.
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Die Vielzahl von Erhöhungen 2a sind dicht beieinander in einem Bereich in der Nähe der Vorderkante (an der äußeren Seite) jedes Schaufelblatts 2 ausgebildet und sind in einem Bereich in der Nähe der Basis (an der inneren Seite) jedes Schaufelblatts 2 nicht ausgebildet. In 19A bis 20 sind auf jedem Schaufelblatt 2 zehn Erhöhungen. 2a ausgebildet, deren Intervalle zwischen den Erhöhungen (Abstände) gleich groß sind. Ferner ragen die Erhöhungen 2a, wie in 19A und 19B gezeigt, aus der Druckseite jedes Schaufelblatts heraus und haben in der Draufsicht eine halbkreisförmige Form. Wie in 20 gezeigt, ist jede Erhöhung 2a eine streifenförmige Erhöhung, die sich von dem oberen Kantenbereich zu dem unteren Kantenbereich des entsprechenden Schaufelblatts 2 erstreckt.
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21 zeigt ein Verfahren zum Messen des Radius jeder Erhöhung 2a und des Abstands (Intervall) zwischen zwei benachbarten Erhöhungen.
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Die aus der Druck-Oberfläche herausragende Höhe H einer Erhöhung wird in der Draufsicht als Radius der Erhöhung bezeichnet, und ein Intervall zwischen benachbarten Erhöhungen wird als Abstand P bezeichnet. Die Höhe H ist auch die Hälfte des Durchmessers (nachstehend Erhöhungsdurchmesser genannt) eines Kreises, der durch Extrapolation der halbkreisförmigen. Form der Erhöhung in Draufsicht gewonnen wird. Verändern sich die Höhe H, der Abstand P, und die Anzahl der Erhöhungen, so ändert sich auch die Kennlinie von statischem Druck und Luft-Volumenstrom (P-Q) und die Geräuschentwicklung des Lüfters. Daher lässt sich die optimale Lüfterkennlinie durch die Einstellung der Höhe H, des Abstands P und der Anzahl von Erhöhungen erzielen, wie nachstehend beschrieben wird.
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Versuche wurden durchgeführt, bei denen die Anzahl der Erhöhungen für die einzelnen Schaufelblätter verändert wurde, um dadurch verschiedene Kennlinien von statischem Druck und Luft-Volumenstrom (P-Q), Luftströmungen und Geräuschentwicklungen zu erhalten.
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Gemäß der folgenden Art und Weise wurde festgestellt, dass ein Impeller seine optimale Ausgestaltung hat, wenn die Anzahl der Erhöhungen jedes einzelnen Schaufelblatts 10, der Abstand P 1,5 mm und der Erhöhungsdurchmesser 0,5 mm (die Höhe H ist dann 0,25 mm) in Draufsicht betragen.
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Zum Vergleich mit dem Impeller in seiner optimalen Ausgestaltung (Ausführungsbeispiel) mit 10 Erhöhungen (Erhebungen) für jedes Schaufelblatt wurden ein Vergleichsbeispiel A1 mit 3 Erhöhungen (Erhebungen) für jedes Schaufelblatt, ein Vergleichsbeispiel A2 mit 15 Erhöhungen (Erhebungen) für jedes Schaufelblatt, ein Vergleichsbeispiel A3 mit 20 Erhöhungen (Erhebungen) für jedes Schaufelblatt und ein Vergleichsbeispiel A4 mit 25 Erhöhungen (Erhebungen) für jedes Schaufelblatt angefertigt, und die Kennlinien von statischem Druck und Luft-Volumenstrom (P-Q) und Geräuschentwicklung des Ausführungsbeispiels und der Vergleichsbeispiele ermittelt.
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Obwohl sich die Anzahl der Erhöhungen änderte, lagen die Kennlinien von statischem Druck und Luft-Volumenstrom (P-Q) innerhalb einer Fehlergrenze. Die Geräuschentwicklung war am niedrigsten, wenn die Anzahl der Erhöhungen für jedes Schaufelblatt 10 betrug. Es war ferner zu sehen, dass sich die Geräuschentwicklung verringert, wenn die Anzahl der Erhöhungen für jedes Schaufelblatt 3 oder mehr und 15 oder weniger beträgt. Verglichen mit einem Fall, in dem die Anzahl von Erhöhungen (die Anzahl der Erhebungen) für jedes Schaufelblatt 0 beträgt, ist die Geräuschentwicklung durch die Ausbildung von Erhöhungen erheblich reduziert.
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Versuche wurden durchgeführt, bei denen der Abstand zwischen benachbarten Erhöhungen verändert wurde, so dass sich verschiedene Kennlinien von statischem Druck und Luft-Volumenstrom (P-Q), Strömungen, und Geräuschpegeln erhalten ließen.
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Zum Vergleich mit dem Impeller in seiner optimalen Ausgestaltung (Ausführungsbeispiel) mit einem Abstand P von 1,5 mm wurden ein Vergleichsbeispiel A5 mit einem Abstand P von 1 mm, ein Vergleichsbeispiel A6 mit einem Abstand P von 2 mm, und ein Vergleichsbeispiel A7 mit einem Abstand P von 2,5 mm angefertigt und die Kennlinien von statischem Druck und Luft-Volumenstrom (P-Q) und Geräuschentwicklung der Ausgestaltung und der Vergleichsbeispiele ermittelt.
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Obwohl sich der Abstand P änderte, lagen die Kennlinien von statischem Druck und Luft-Volumenstrom (P-Q) innerhalb der Fehlergrenze. Die Geräuschentwicklung war am niedrigsten, wenn der Abstand P einen Wert von 1,5 mm hatte.
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Versuche wurden durchgeführt, bei denen die Erhöhungsdurchmesser verändert wurden, so dass sich verschiedene Kennlinien von Druck und Luft-Volumenstrom (P-Q), Strömungen, und Geräuschpegeln erhalten ließen.
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Zum Vergleich mit dem Impeller in seiner optimalen Ausgestaltung (Ausführungsbeispiel) mit einem Erhöhungsdurchmesser R von 0,5 mm wurde ein Vergleichsbeispiel A8 mit einem Erhöhungsdurchmesser R von 1 mm und ein Vergleichsbeispiel A9 mit einem Erhöhungsdurchmesser R von 1,5 mm angefertigt, und die Kennlinien von statischem Druck und Luft-Volumenstrom (P-Q) und Geräuschentwicklung des Ausführungsbeispiels und der Vergleichsbeispiele ermittelt.
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Im Bereich hohen statischen Drucks waren die Kennlinien von statischem Druck und Luft-Volumenstrom (P-Q) am besten, wenn die Durchmesser einen Wert von 0,5 mm hatten. Ferner war auch die Geräuschentwicklung am niedrigsten, wenn die Durchmesser einen Wert von 0,5 mm hatten. Es hat sich auch gezeigt, dass in Fällen, in denen der Durchmesser jeder der Vielzahl von Erhöhungen größer als 0 mm und gleich oder kleiner als 1 mm ist, eine gewisse Verringerung der Geräuschentwicklung auftritt.
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22 zeigt, in welcher Position jedes Schaufelblatts Erhöhungen ausgebildet sind.
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Wie in 22 gezeigt, hat bei einem Impeller mit 10 Erhöhungen für jedes Schaufelblatt und einem Abstand P von 1,5 mm und einem Durchmesser jeder Erhöhung von 0,5 mm (die Höhe H jeder Erhöhung beträgt 0,25 mm), wenn die Länge jeder Druckfläche vom Außenkreis 21B der unteren Abdeckung (die gleich ist mit dem Innenkreis 23A der oberen Abdeckung) zur Vorderkante eines Schaufelblatts 2 mit L1 bezeichnet wird, die Länge der Druckfläche vom Außenkreis 21B der unteren Abdeckung zu der Position der in radialer Richtung am weitesten innen liegenden Erhöhung 2a mit L2 und die Länge der Druckfläche von der Position der in radialer Richtung am weitesten außen liegenden Erhöhung 2a zur Vorderkante jedes Schaufelblatts 2 mit L3 bezeichnet wird, L1 einen Wert von 56 mm, L2 einen Wert von 40 mm, und L3 einen Wert von 2,6 mm. In anderen Worten ist die Vielzahl von Erhöhungen 2a dicht beieinander in einem Bereich in der Nähe der Vorderkante jedes Schaufelblatts 2 ausgebildet, und ist nicht in einem Bereich in der Nähe der Basis jedes Schaufelblatts 2 ausgebildet. Versuche haben ergeben, dass das Verhältnis von L2 zu L1 50% oder mehr, und das Verhältnis von L3 zu L1 ungefähr 0% bis 10% betragen sollte.
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23 zeigt die Kennlinien von statischem Druck und Luft-Volumenstrom (P-Q) des Impellers (Vergleichsbeispiel) gemäß dem in 1 bis 7 gezeigten ersten Ausführungsbeispiel und den Impeller (Vierte Ausführung) gemäß dem vierten Ausführungsbeispiel. Ferner zeigt 24 die Geräuschpegel-Kennlinie des Impellers gemäß dem vierten Ausführungsbeispiel zum Vergleich mit dem Impeller gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel von 9A und 9B.
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Wie in 23 gezeigt, hat sich die Kennlinie von statischem Druck-Volumenstrom (P-Q) durch das Vorhandensein der Erhöhungen kaum verändert. Wie oben beschrieben, hatte die Geräuschentwicklung in 9B einen Wert von 57,3 dB(A) insgesamt, aber die Geräuschentwicklung in 24 betrug nur 54,3 dB(A) insgesamt. Daraus ließ sich erkennen, dass sich durch das Vorhandensein der Erhöhungen die Geräuschentwicklung um 3,0 dB(A) verringern ließ.
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[Sonstiges]
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Der Impeller gemäß dem vierten Ausführungsbeispiel ist nicht auf die Art eines Turbolüfters beschränkt, sondern kann für alle Arten von Zentrifugallüftern, wie z. B. Mehrschaufelblatt- und Radiallüfter verwendet werden. Der Impeller lässt sich vorzugsweise in Geräten verwenden, die Absaugung und Kühlung erfordern (wie Haushaltsgeräte, PCs, Bürogeräte und Fahrzeugausrüstung).
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Die Form der einzelnen Erhöhungen in der Draufsicht ist nicht auf einen Halbkreis beschränkt, sondern kann eine dreieckige, rechteckige, polygonale oder keilartige Form usw. aufweisen. Jedes Schaufelblatt kann mit zwei oder mehr Erhöhungen versehen sein. Ferner können in einem Fall, in dem drei oder mehr Erhöhungen an jedem Schaufelblatt vorgesehen sind, die Erhöhungen in regelmäßigen Abständen (so dass die Entfernungen von jeweils zwei benachbarten Erhöhungen gleich sind) oder unregelmäßigen Abständen (so dass die Entfernungen von jeweils zwei benachbarten Erhöhungen verschieden sind) angeordnet sein.
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Die Erhöhungen können im Bereich der Vorderkante, in einem mittleren Abschnitt, oder im Endbereich jedes Schaufelblatts angeordnet sein, oder über der gesamten Oberfläche jedes Schaufelblatts. Eine Vielzahl von Anordnungen von Erhöhungen 2a, wie die in 22 gezeigten, können an jedem Schaufelblatt ausgebildet sein.
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Vorzugsweise werden die Erhöhungen einstückig in einer Gussform zum Kunstharzgießen so ausgeformt, dass sich die Erhöhungen parallel zur Richtung der Drehwelle erstrecken.
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Die oben aufgeführten Ausführungsbeispiele dienen in jeder Hinsicht als Erläuterung und sind nicht beschränkend. Der Umfang der vorliegenden Erfindung ist durch die beigefügten Ansprüche definiert, und nicht durch die vorhergehenden Beschreibungen, und beinhaltet sämtliche Abwandlungen, die dem Sinn und Umfang der Ansprüche entsprechen.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Radiallüfter
- 2, 2'
- Schaufelblatt
- 2a
- Erhöhung
- 3, 3'
- Impeller
- 4
- Gehäuse
- 5, 5A
- Oberes Gehäuseteil
- 6
- Unteres Gehäuseteil
- 7
- Stützstreben
- 8
- Ansaugöffnung
- 9
- Austrittsöffnung
- 11
- Drehwelle
- 13
- Lüftermotor
- 21, 21'
- Untere Abdeckung
- 21a
- Grundplatte
- 21A
- Innerer Kreis, Innenkreis
- 21B
- Äußerer Kreis, Außenkreis
- 23, 23'
- Obere Abdeckung
- 23A
- Innerer Kreis, Innenkreis
- 23B
- Äußerer Kreis, Außenkreis
- 52
- Rippe
- 54
- Einbuchtung
- 56A
- Flansch
- 56B
- Flansch
- 102
- Motor
- 103
- Impeller
- 104
- Schaufelblatt
- 105
- Abdeckung
- 106
- Nabenbereich
- 107
- Welle
- 109
- Zylindrischer Abschnitt
- 111
- Obere Platte
- 112
- Umgebogener Bereich
- 114
- Motor-Grundplatte
- 115
- Einbuchtung
- 116
- Seitenplatte
- 117
- Ebener Flächenabschnitt
- 118
- Lagerhalterung
- 119
- Lager
- 120
- Statorkern
- 121
- Wicklung
- 122
- Isolator
- 123
- Leiterplatte
- 124
- Elektronisches Bauteil
- 125
- Rotor-Rückschluss
- 126
- Nabe
- 127
- Magnet
- 128
- Verbindungsteil
- D1
- Innendurchmesser
- D2
- Außendurchmesser
- G
- Spaltbreite
- H
- Höhe
- P
- Abstand
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
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Zitierte Patentliteratur
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- JP 11-247795 A [0005]
- JP 11-294386 A [0006]
- JP 2005-16315 A [0007]
- JP 2001-32794 A [0008]
