JP2000501808A

JP2000501808A - 高効率、低騒音の軸流ファン組立体

Info

Publication number: JP2000501808A
Application number: JP9503486A
Authority: JP
Inventors: カプデビラ，ヒューゴ; バートレット，エリック; ファルオア，ジョン; ガリバン，ウィリアム
Original assignee: ジーメンスカナダリミテッド
Priority date: 1995-06-23
Filing date: 1996-06-11
Publication date: 2000-02-15
Also published as: DE69605040T3; EP0834022A1; WO1997001040A1; MX9800703A; DE69605040T2; DE69605040D1; CA2224204A1; KR19990028367A; US5577888A; CA2224204C; EP0834022B2; CN1189880A; EP0834022B1; CN1066247C; KR100250165B1

Abstract

(57)【要約】本発明は、熱交換器に通す空気流を発生するための高効率のファン（１６）及びステータの構成に関する。ファン（１６）は電気モータによってその回転軸心周りで回転駆動される。ファン（１６）は、これのハブ（５４）から円形バンド（３８）まで半径方向に延在する８個のブレード（２２）を備える。各ファン・ブレード（２２）は、ブレード（２２）のスパンに沿って変化するくい違い角と弦長さを有する。各ファン・ブレード（２２）は又、後縁（６０）に沿って延在する平らな表面を有する該後縁を備える。各ファン・ブレードのその平らな表面は、回転軸心に直角な平面と合致する。ファンは回転軸心周りで回転駆動されて空気流を作り、この空気流のある成分は回転軸心に対し第１の角度で生じる。ファン支持は、中心ベアリング支持と、このベアリング支持から半径方向外方向に延在する２０個の長形のエアフォイルを有する。各エアフォイルは実質的にファン・ブレード（２２）と同じ長さを有し、そして、前縁と、この前縁より下流側の後縁をもった湾曲した空気流案内表面を備える。この案内表面の湾曲は全体的に円弧であり、そしてその案内表面への前縁における接線が回転軸心に対し実質的に前記第１角度を成し、後縁における接線が回転軸心に対しその第１角度より小さい第２角度を成すようにされる。ファン支持は熱交換器の下流側に置かれ、ファンの作る空気流を熱交換器に通すように案内する。

Description

【発明の詳細な説明】高効率、低騒音の軸流ファン組立体発明の分野本発明は一般的に、自動車の熱交換器に通す空気流を作るのに用いられる空気流発生機に関する。特に本発明は、ファン・モータ支持及び上流側又は下流側熱交換器との組合せによってファン効率を高め且つ騒音を少なくする改良されたブレード形状を有する軸流ファンに関する。発明の背景最近２０年以上に亘って、前輪駆動自動車は、新規に発売される自動車の大部分が前輪駆動である程に人気を博するようになっている。周知のように、前輪駆動自動車の最も効率的なトランスミッション及びエンジン構成の１つは、トランスミッションとエンジンを自動車の前部に設置し、そのエンジンのクランク軸の軸心が全体的に自動車の前部と平行であり且つラジエータ冷却ファンの回転軸心に直角になるようにしたものである。しかしこのような構成では、多くの後輪駆動自動車で行われているようにファンをエンジンで直接機械的に駆動することはできない。（普通の後輪駆動自動車では、エンジンの取付けは、そのクランク軸の軸心が自動車の前部に対して直角に且つラジエータ冷却ファンの回転軸心と平行になるようにされている。）従って前輪駆動自動車では通常、ラジエータ冷却ファンを回転駆動するのに電気モータを使用する。こうした電気モータは、エンジンの運転中、又は多くの場合エンジンが停止された後、自動車のバッテリや交流機によって電力供給され、操作する（エンジン運転中にバッテリは交流機によって充電される）。そこでバッテリの寿命を保ち、電力消費を少なくし、そしてバッテリの不適切な充電を防ぐために、当該用途のファンは、モータに供給されるある所与の量のエネルギーに対し最大のラジエータ冷却空気流を作るように設計することが重要である。エネルギーの節約の外に又、ラジエータの操作が静かに行われることが重要である。ラジエータとエンジンの冷却を行う際にファンが発生する騒音を低くし、又空気を効率的に動かすため、様々な覆い、ファン、及びファン支持のデザインが提示されている。そうしたデザインの中に、回転するファンを囲む円筒形リングを有する、ラジエータに固定される覆い組立体がある。これは、「軸流ファン及びダクト(Axial Flow Fans and Ducts)」（Wallis，R.Allen，pp.２３１〜２４１, John Wiley & Sons，Inc．（１９８３））（以下「論文」と称す）に記述されている型式のファン及びステータ形状を使用し、バンド付きのファン、円筒形リング、及びファンのバンドの組合せが相互に作用して操作機能を高め、そしてファン・モータの支持フィンが空気流を修正する。一般的に、上記論文は、例えば米国特許第４，５４８，５４８号に開示されているようなベーン形状を有する電気ファン・モータ支持を使用するステータ（例えばラジエータ・ファン支持）のデザインを教示する。その論文に述べられているように、「あるベアリング支持及び／又はロータ駆動システムの結果の不適切な空気力学的考察はしばしば操作の問題を招く。例えば、電気駆動モータはしばしば、１個又はそれ以上の半径方向補強プレートを含む、ダクトを横切るベンチ・プレート上に装架される。こうした限定された配列のプレートは、流れを真直化する（flow-straightening）機能をうまく果さない。そこで各プレートの前縁で流れが分離することによってファン効率が低くされ、そして下流側の流れの問題が生じる。」（上記論文、ｐ．３７）ステータ支持の様々なデザインを使用することに加えて又、ファン・ブレードのデザインを変えることによって騒音を減らし、効率を高めるいろいろな試みがなされている。しかしなお、高い効率と低い騒音で以って空気をラジエータに通すような、エアフォイル形状のステータ支持と組合せて使用される改良されたファン・ブレードのデザインの必要性は無くなっていない。発明の摘要本発明は、ファンを備える型式の空気流発生機を提供する。ファンは複数個の半径方向に延在するファン・ブレードを有し、これらブレードは、ファンがこれの回転軸心周りで回転駆動されるとき空気流を作る形状にされており、その空気流のある成分が回転軸心に対し第１角度で生じるようにされている。発生機は又ファン支持を備え、このファン支持は、中心ベアリング支持と、このベアリング支持から半径方向外方向へ延在する複数個の長形のエアフォイルを有する。各エアフォイルは、前縁と、この前縁より下流側の後縁を有する湾曲した空気流案内表面を備える。案内表面への前縁における接線は回転軸心に対し実質的に前記第１角度を成し、そして後縁における接線は回転軸心に対し第１角度より小さい第２角度を成すようにされる。ファンは、電気モータにおけるような適当なベアリング及び軸組立体によって、その回転軸心周りで回転するように支持される。空気流発生機の他の形態として、ファンは、ハブ、円形のバンド、及びそのハブから円形バンドまで半径方向に延在する複数個のファン・ブレードを備える。各ファン・ブレードは変化するくい違い角(stagger angle)を有し、このくい違い角は、ハブからのブレード長さより小さい第１の所定距離の個所で最小値になるようにされる。各ファン・ブレードは又、変化する弦の長さ（Chord length）を有し、この弦長さは、ハブからのブレード長さより小さい第２の所定距離の個所で最大値になるようにされる。ファンは、これの回転軸心周りで回転駆動されて、その回転軸心に対してある角度を成す空気流成分を作る。発生機は又、ベアリング支持から半径方向外方向へ延在する複数個のエアフォイルを有するファン支持を備える。各エアフォイルは、回転軸心と全体的に平行な行路の方へ空気流成分を案内する形状にされている。第１の発生機の形態におけるのと同様に、ファンは、電気モータにおけるような適当なベアリング及び軸組立体によって、回転軸心周りで回転するように支持される。本発明は又、回転軸心周りで回転するように軸によって支持されるファンを備える熱交換器組立体を提供する。ファンは、ハブ、円形のバンド、及びそのハブから円形バンドまで半径方向に延在する複数個のファン・ブレードを備える。各ファン・ブレードは変化するくい違い角を有し、このくい違い角は、ハブからのブレードの長さの２０から７０％の間の第１の所定距離の個所で最小値になるようにされる。各ファン・ブレードは又、変化する弦の長さを有し、この弦長さは、ハブからのブレード長さの２０から７０％の間の第２の所定距離の個所で最大値になるようにされる。ファンは、これの回転軸心周りで回転駆動されて、その回転軸心に対し第１角度を成す成分をもった空気流を作る。発生機は又、中心ベアリング支持と、このベアリング支持から半径方向外方向へ延在する複数個の長形のエアフォイルを有するファン支持を備える。各エアフォイルは、前縁と、この前縁より下流側の後縁を有する湾曲した空気流案内表面を備える。案内表面への前縁における接線は回転軸心に対し実質的に前記第１角度を成し、そして後縁における接線は回転軸心に対し第１角度より小さい第２角度を成すようにされる。ファン支持は、ファンが作る空気流を熱交換器へ案内するようにその熱交換器に対して支持される。熱交換器組立体の他の形態は、電気モータにより回転軸心周りで回転するように支持されるファンを備える。ファンは、ハブ、円形のバンド、及びそのハブから円形バンドまで半径方向に延在する８個のファン・ブレードを備える。各ファン・ブレードは変化するくい違い角を有し、このくい違い角は、ハブからのブレード長さの２０から７０％の間の第１の所定距離の個所で最小値になるようにされる。各ファン・ブレードは又、変化する弦の長さを有し、この弦長さは、ハブからのブレード長さの２０から７０％の間の第２の所定距離の個所で最大値になるようにされる。各ファン・ブレードは又、後縁の少なくとも５０％に沿って延在する平らな表面を有する後縁を備える。各ファン・ブレードのそれら平らな表面は回転軸心に直角な１つの平面と合致する。ファンは、これの回転軸心周りで回転駆動されて空気流を作り、この空気流のある成分が回転軸心に対して第１角度を成すようにされる。該組立体は又、中心ベアリング支持と、このベアリング支持から半径方向外方向へ延在する２０個の長形のエアフォイルを有するファン支持を備える。各エアフォイルはファン・ブレードと実質的に同じ長さを有し、そして前縁と、この前縁より下流側の後縁をもった湾曲した空気流案内表面を備える。この案内表面の湾曲は全体的に円弧とされ、案内表面への前縁における接線は回転軸心に対し実質的に前記第１角度を成し、そして後縁における接線は回転軸心に対し第１角度より小さい第２角度を成すようにされる。ファン支持は、ファンが作る空気流を熱交換器へ案内するようにその熱交換器の下流側に設置され、そして少なくとも１つのエアフォイルが、電気モータに接続される電線の上流側を覆う形状にされる。図面の簡単な説明図１は空気流発生機と熱交換器を備える熱交換器組立体の部分概略上面図である。図２はファン支持を備える空気流発生機の側面図である。図３はファン支持の後面図である。図４は図３の４−４線におけるステータ・エアフォイルの断面図である。図５はファンの斜視図である。図６はファンの前面図である。図７は図６の７−７線におけるファンの断面図である。図８はファンの後面図である。図９はファン・ブレードの向きを示す概略図である。好適な実施形態の詳細な説明図１に示されるように、熱交換器組立体１０は熱交換器１２と空気流発生機１４を備える。空気流発生機１４はファン１６とファン支持１８を備える。一般的に熱交換器１２は、自動車の空気−液体熱交換器型のラジエータ、コンデンサ、インタークーラ、又はそれらの組合せとすることができよう。ファン１６がこれの回転軸心２０周りで回転すると空気流が「車輛前部」と表示した矢印の反対の方向へ発生される。この空気流は、熱交換器１２内を流れる液体（不凍液）から熱エネルギーを除去する働きをする。図１の実施形態ではファン１６は熱交換器１２の上流側に置かれている。しかし熱交換器組立体１０を使用する車輛のデザイン形状によっては、支持１８とファン１６は、空気流を熱交換器１２に対して押出すのではなく、そこから空気流を引込ように支持されよう。図２と図３に、空気流発生機１４のファン１６とファン支持１８の形状が詳細に示される。図示の特定の実施形態で、ファン１６は、これが回転軸心２０周りで回転駆動されるとき空気流を作る形状にされた８個の半径方向に延在するファン・ブレード２２を備える。その空気流の成分の回転軸心２０に対する角度は９０゜から０゜の間の範囲になろう。一般的にファン１６は、電気モータ２６の軸２４とベアリング組立体によって回転可能に支持される。図示の好適な実施形態ではファン１６はファン・モータ２６の軸に直接取付けられる。しかしファン１６は又、モータ２６の軸２４から離して装架し、そして、ベルト、チェーン、又は直接的な継手のような適当なトランスミッションを介してモータ２６により駆動することも可能である。ファン支持１８は、中心ベアリング又はモータ支持２８、及び２０個の長形のエアフォイル３０を備える。これらエアフォイル３０はファン・ブレード２２より少し長い。エアフォイル３０はモータ支持２８と周縁リング３２との間に延在する。特に図２で明らかなように、リング３２は周縁フランジ３４と周縁装架フランジ３６を含む。フランジ３４はファン１６の周縁リング３８と協働して、支持１８とファン１６との間の望ましくない空気流成分（例えば再循環）を減少又は無くす。ファン１６は回転軸心２０周りで回転し、そこで周縁リング（バンド）３２と３８は相互に同心にされる。フランジ３６は、ファン支持１８を熱交換器１２へ取付るための位置決めを行う。図３の４−４線におけるステータ・エアフォイル３０の断面図である図４において、この図面に示されるようにエアフォイル３０は湾曲形にされ、そして丸くした前縁４０と後縁４２を有する。図示の好適な実施形態において、エアフォイル３０の空気案内表面への前縁４０における接線４４は空気流の方向と回転軸心２０との間の角度４６にされる。図示のファン１６の実施形態においてその角度は約３０゜である。しかし場合によって角度４６は１５〜４５゜の間にすることができる。エアフォイル３０の空気案内面への後縁４２における接線４７は、軸心２０に対して角度４６より小さいある角度にされる。図示のエアフォイル３０の実施形態においてその角度は、角度４６に応じて０〜４５゜の範囲内である。しかし、スペースの制約がない場合には、後縁４２を縁４８まで延長することによって、エアフォイル３０の案内面の後縁４２における接線５０が回転軸心２０に対し約０゜の角度になるようにもできる。この角度０゜は空気流の行路の望ましい方向である。エアフォイル３０の断面の実例としては、エアフォイル３０は半径Ｒ１とＲ２で作られる一定の厚さと円形の湾曲を備えるようにしてよい。Ｒ１とＲ２の差がエアフォイル３０の厚さになる。記述したように、図示の空気流発生機１４の実施形態は、ファン１６を直接支持する軸をもった電気モータを備える。従って、電気モータ２６に電力を供給するための電線５２が必要である。空気流発生機１４によって発生される騒音を減らすため、防風カバー３０Ａが図３に部分的に示されるようにＣ形状にされて電線５２の上流側を覆う。エアフォイル３０Ａのその形状は、それによる空気流シールドを備えなかった場合電線５２によって生じる乱流を少なくする。図５〜図８に示されるように、ファン１６は、Ｌ形の周縁フランジ３８とファン・ブレード２２の外にハブ５４を備える。特に図８で見られるように、ハブ５４は、各ファン・ブレード２２の前縁５８と後縁６０とに近く、対にして設けられる補強スパー５６を備える。ファン・ブレード２２はハブ５４からリング３８まで延在し、この距離がブレード長さとされる。ファン１６を回転させるためのトルクはハブ５４からファン・ブレード２２とリング３８とへ伝達される。スパ −５６はファン１６に剛性を与える。この剛性は、ファン１６の操作中に望ましくない騒音を作る周波数におけるファン１６の振動を少なくするのを助ける。単なる具体例であるが、ファン１６は、ポリカーボネート２０％Ｇ．Ｆ．Ｈｙｄｅｘ４３２０、又はミネラル及びグラス補強したポリアミド６／６（例えばｄｕＰｏｎｔＭｉｎｌｏｎ２２Ｃ）で作られる一体成形部品とすることができよう。図９はファン・ブレード２２の概略断面図で、ブレード２２の角度とその関連の部分を示す。同図において縁５８は前縁であり、縁６０は後縁である。このファン・ブレードの断面図は、回転軸心２０及びこの軸心に平行な望ましい空気流方向に対するものとして示されている。ファン・ブレードの弦Ｃは前縁５８から後縁６０まで延在し、そしてくい違い角６２は、回転軸心２０と、前縁５８から後縁６０との延在する線６４との間の角度である。図６と図８で見られるようにファン・ブレード２２は好適にはハブ５４の周りに等間隔で設けられる。ファン・ブレード２２は、変化するくい違い角、弦長さ、断面形状、及び断面積を有する。特に、くい違い角は、ハブの個所での７０゜から、ブレード長さのハブより２０％から７０％の間（例えば好適には３０％）の個所での最小の５０゜まで変化する。変化する弦長さについていうと、各ファン・ブレード２２は、ブレードの２０％から７０％の間（例えば好適には４０％）の距離の所で、ブレード２２の長さの約４４％の最大弦長さを有する。ハブの個所の弦長さはファン・ブレード２２の長さの約３０％であり、そしてリング３８の個所の弦長さはファン・ブレード長さの約３０％である。図７と図８に示されるように、各ファン・ブレード２２は、ファン１６の回転軸心２０と直角な平面７２と合致する平らな表面７０を有する後縁６０を備える。ファン１６がファン支持１８と協働して操作するとき、平らな表面７０はエアフォイル３０の前縁と相互作用して操作性能を高め、そして騒音を低減させる。好適には平らな表面７０は、ファン・ブレード２２の後縁６０の５０％に亘って延在するようにされる。１つの具体例に過ぎないが、回転軸心２０に対し直角な平面に投影されるファン１６の８個のブレード２２の面積の、同じ平面に投影されるエアフォイルの面積に対する比率は約０．３である。更に、熱交換器１２とファン１６との間に実質的に閉鎖された空気流チャンネルを作るため、リング３２はこれと協働する覆いと結合してもよい。又、ファン１６と同様に、ファン支持１８は、ポリカーボネート２０％Ｇ．Ｆ．Ｈｙｄｅｘ４３２０又は同様なもの、あるいはミネラル及びグラス補強したポリアミド６／６（例えばｄｕＰｏｎｔＭｉｎｌｏｎ２２Ｃ）の成形によって作られる単部品要素とすることができよう。ファン・ブレード２２の特定の形状について述べると、これらのファン・ブレードは、ＮＡＣＡ２３０カンバ線に基く追加のノーズ・カンバをもった円弧カンバ線を有するＣ４厚さ形状を備える。この型式のエアフォイルの断面は、「軸流ファン及びダクトのエアフォイル断面データ」（Wallace，R.Allen，pp．４２５〜４２９，John Wiley & Sons，Inc．（１９８３））に記載の計算法に基いて計算されよう。特に、各ファン・ブレード２２は、ハブ５４からリム３８まで約８個の違ったＣ４断面形状を有する。これらの断面形状を混ぜてハブ５４からリム３８までの連続したブレードを製作するために、スプライン・インターポレーション・ファンクション（spline interpolation functions）が使用される。勿論、所要の精度に応じて、ファン・ブレード２２に８個以上の違った断面形状又はエアフォイル形状を使用することもできる。更に、各ファン・ブレードは、軸心２０より半径方向に延在する線からずらされ、そこでファン・ブレード２２の前縁からその半径方向延在線までの距離が、ブレード２２の全弦長さの約１１５〜３５％になるようにされる。この形状はファン効率を高め、そして騒音を低くする。特にファン・ブレード２２をそれぞれの半径方向線に対してそのように位置決めすることによって、各ファン・ブレード２２の高い圧力ピークに対する低い圧力ピークの位置が最適にされる。いうまでもなく以上の記述は本発明の好適な実施形態に関するものであり、そして本発明はその記述及び図示の特定の形態に制約されるものではない。例えばＬ形リム３８はリム３２のＬ形部分３４と相互作用してファン１６とファン支持１８との間の再循環を少なくする。しかしそのような循環を少なくするためにＬ形以外の別の形状を使うことも可能である。又、他の例として、ファンをモータ・ハウジングに取付けることもでき、この場合モータ軸が支持２８に固定される。そこでファンは、モータ軸とでなく、モータ・ハウジングと一緒に回転する。その他、本発明は好適な実施形態のデザイン及び構成には、請求の範囲内で本発明の精神から逸脱しない様々な変化形や省略が可能である。

【手続補正書】特許法第１８４条の８第１項【提出日】１９９７年５月５日（１９９７．５．５）【補正内容】気を効率的に動かすため、様々な覆い、ファン、及びファン支持のデザインが提示されている。そうしたデザインの中に、回転するファンを囲む円筒形リングを有する、ラジエータに固定される覆い組立体がある。これは、「軸流ファン及びダクト(Axial Flow Fans and Ducts)」（Wallis，R.Allen，pp.２３１−２４１, John Wiley & Sons，Inc．（１９８３））（以下「論文」と称す）に記述されている型式のファン及びステータ形状を使用し、バンド付きのファン、円筒形リング、及びファンのバンドの組合せが相互に作用して操作機能を高め、そしてファン・モータの支持フィンが空気流を修正する。一般的に、上記論文は、例えば米国特許第４，５４８，５４８号に開示されているようなベーン形状を有する電気ファン・モータ支持を使用するステータ（例えばラジエータ・ファン支持）のデザインを教示する。その論文に述べられているように、「あるベアリング支持及び／又はロータ駆動システムの結果の不適切な空気力学的考察はしばしば操作の問題を招く。例えば、電気駆動モータはしばしば、１個又はそれ以上の半径方向補強プレートを含む、ダクトを横切るベンチ・プレート上に装架される。こうした限定された配列のプレートは、流れを真直化する（flow-straightening）機能をうまく果さない。そこで各プレートの前縁で流れが分離することによってファン効率が低くされ、そして下流側の流れの問題が生じる。」（上記論文、ｐ．３７）米国特許第４，５４８，５４８号は、ステータ・エアフォイル及びファン・ブレードの構成で、ファンのブレードにより発生される空気流がエアフォイルの空気案内表面に入射され、そしてその入射角に相当する角度で案内表面から反射される如き構成を教示する。米国特許第４，５４８，５４８号に教示されるような、ステータ支持の様々なデザインを使用することに加えて又、ファン・ブレードのデザインを変えることによって騒音を減らし、効率を高めるいろいろな試みがなされている。しかしなお、高い効率と低い騒音で以って空気をラジエータに通すような、エアフォイル形状のステータ支持と組合せて使用される改良されたファン・ブレードのデザインの必要性は無くなっておらず、技術上の問題を提示しているのである。空気流発生機の効率を高め且つ騒音を減らすその技術的問題の解決を本発明は目指している。そこで本発明によれば、熱交換器に通す空気流を作るための空気流発生機において、回転軸心周りで回転できるファンであって、このファンは、これが回転軸心周りで回転駆動されるとき空気流を作る形状にされた複数個の半径方向に延在するファン・ブレードを備える、該ファン、及び、ファン支持であって、このファン支持は、前記ファンを回転可能に支持する中心支持と、この中心支持から半径方向外方向に延在する複数個の長形のエアフォイルを備え、この各エアフォイルは、前縁と、この前縁より下流側の後縁を有する湾曲した空気流案内表面を備える、該ファン支持、を備え、その空気流発生機の特徴として、前記ファン・ブレードが、回転軸心に対し第１角度で空気流のある成分を作るように構成され、そして前記エアフォイルの案内表面への前縁における接線が回転軸心に対し実質的に上記第１角度を成し、後縁における接線が回転軸心に対し第２角度を成すようにされ、ここでその第２角度は第１角度より小さくされ、前記ファン・ブレードとエアフォイルが組合せになって実質的にエネルギー効率の高い空気流を作る、如き空気流発生機が提供される。好適には、各ファン・ブレードは、これのハブからブレード長さより小さい第１の所定距離の個所で最小値になる変化するくい違い角を有し、又各ファン・ブレードは、ハブからブレード長さより小さい第２の所定距離の個所で最大値になる変化する弦長さを有する。図面の簡単な説明図１は空気流発生機と熱交換器を備える熱交換器組立体の部分概略上面図であ【手続補正書】特許法第１８４条の８第１項【提出日】１９９７年７月２５日（１９９７．７．２５）【補正内容】請求の範囲 1．熱交換器（１２）に通す空気流を作るための空気流発生機（１４）において、回転軸心（２０）周りで回転できるファン（１６）であって、このファン（１６）は、これが回転軸心（２０）周りで回転駆動されるとき空気流を作る形状にされた複数個の半径方向に延在するファン・ブレード（２２）を備える、該ファン（１６）、及び、ファン支持（１８）であって、このファン支持（１８）は、前記ファンを回転可能に支持する中心支持（２８）と、この中心支持（２８）から半径方向外方向に延在する複数個の長形のエアフォイル（３０）を備え、この各エアフォイル（３０）は、前縁（４０）と、この前縁より下流側の後縁（４２）を有する湾曲した空気流案内表面を備える、該ファン支持（１８）、を備え、その空気流発生機（１４）の特徴として、前記案内表面の前縁が、前記ファン（１６）の回転軸心（２０）に対し実質的に第１角度（４６）で傾斜付けされ、そして前記案内表面の後縁（４２）が、前記ファン（１６）の回転軸心（２０）に対し実質的に第２角度で傾斜付けされ、この第２角度は第１角度より小さくされ、ここで前記ファン・ブレード（２２）の構造と配置が、使用に際して、ある所定の速度で回転駆動されるとき、空気流の実質的な部分が前記ファン（１６）から、回転軸心（２０）に対する前記第１角度で前記エアフォイル（３０）の方へ放出されるようなものとされ、そして前記案内表面の作用により該空気流が前記エアフォイルの後縁から、回転軸心（２０）に対する前記第２角度で離脱するようにされ、これにより前記ファンとエアフォイルが組合せになって実質的にエネルギー効率の高い空気流を作る、如き空気流発生機（１４）。 2．各前記ファン・ブレード（２２）が、これのハブ（５４）からブレード（２２）の長さより小さい第１の所定距離の個所で最小値になる変化するくい違い角（６２）を有し、又各前記ファン・ブレード（２２）は、前記ハブ（５４）からブレード（２２）の長さより小さい第２の所定距離の個所で最大値になる変化する弦長さを有し、ここで前記ファンは、前記所定速度で回転軸心（２０）周りで回転駆動されるとき、回転軸心（２０）に対する前記第１角度の空気流成分を作る、請求の範囲第１項に記載の空気流発生機（１４）。 3．前記ファン・ブレード（２２）が、ブレード（２２）の長さに沿って変化する断面形状を有する、請求の範囲第１項または第２項のいずれか１項に記載の空気流発生機（１４）。 4．前記案内表面の湾曲が全体的に円弧であり、そして前記エアフォイルの厚さがその円弧に沿って実質的に変化しない、請求の範囲第１項から第３項までのいずれか１項に記載の空気流発生機（１４）。 5．前記後縁が回転軸心に実質的に平行である、請求の範囲第１項から第４項までのいずれか１項に記載の空気流発生機（１４）。 6．前記エアフォイルが前記ブレードより少し長く、そしてそれらエアフォイルが全て実質的に同じ長さを有する、請求の範囲第１項から第５項までのいずれか１項に記載の空気流発生機（１４）。 7．前記ファンが８個のブレードを有し、そして前記ファン支持が２０個のエアフォイルを有する、請求の範囲第１項から第６項までのいずれか１項に記載の空気流発生機（１４）。 8. 回転軸心に直角な平面に投影される前記ブレードの面積の、同平面に投影される前記エアフォイルの面積に対する比率が約０．３である、請求の範囲第１項から第７項までのいずれか１項に記載の空気流発生機（１４）。 9．更に、ベアリング組立体と軸を有する電気モータを備え、その軸が前記ファンに取付けられ、そしてベアリング組立体が前記中心支持に取付けられる、請求の範囲第１項から第８項までのいずれか１項に記載の空気流発生機（１４）。 10．前記電気モータが少なくとも１個の電線によって電力供給され、そしてその電線の上流側を覆う少なくとも１個の空気力学形状の表面を有する支持が備えられる、請求の範囲第９項に記載の空気流発生機（１４）。 11．各前記ファン・ブレード（２２）の後縁が、この後縁の少なくとも５０％に沿って延在する平らな表面を有し、各ファン・ブレードのその平らな表面は回転軸心に直角な平面と合致する、請求の範囲第１項から第１０項までのいずれか１項に記載の空気流発生機（１４）。 12．前記ファン・ブレード（２２）が前記ハブ周りに等間隔で設けられ、そして前記第１と第２所定距離がブレード長さの２０から７０％の間とされる、請求の範囲第１項から第１１項までのいずれか１項に記載の空気流発生機（１４）。 13．前記ファンが、回転軸心を通る平面に沿ってＬ形の断面を有する第１の円形のバンドを備え、前記ファン・ブレードが前記ハブからその第１円形バンドまで延在する、請求の範囲第１項から第１２項までのいずれか１項に記載の空気流発生機（１４）。 14．前記ファン支持が、前記エアフォイルに取付けられ且つ前記第１円形バンドの外側に同心的に設けられる第２の円形のバンドを備える、請求の範囲第１３項に記載の空気流発生機（１４）。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者ファルオア，ジョンカナダ国エヌ２ジェイ４ピー７オンタリオ，ウォータールー，ペップラーストリート８−64 (72)発明者ガリバン，ウィリアムカナダ国エヌ６ケイ２シー１オンタリオ，ロンドン，シャトーコート 37 【要約の続き】り、そしてその案内表面への前縁における接線が回転軸心に対し実質的に前記第１角度を成し、後縁における接線が回転軸心に対しその第１角度より小さい第２角度を成すようにされる。ファン支持は熱交換器の下流側に置かれ、ファンの作る空気流を熱交換器に通すように案内する。

Claims

【特許請求の範囲】 1．熱交換器に通す空気流を作るための空気流発生機において、回転軸心周りで回転できるファンであって、このファンは、これが回転軸心周りで回転駆動されるとき空気流を作る形状にされた複数個の半径方向に延在するファン・ブレードを備え、ここでその空気流のある成分が回転軸心に対し第１の角度で生じるようにされている、該ファン、及び、ファン支持であって、このファン支持は、前記ファンと熱交換器との間に実質的に閉鎖された空気流チャンネルを作る覆い組立体、前記ファンを回転可能に支持する中心支持、及び、この中心支持から半径方向外方向に延在する複数個の長形のエアフォイルを備え、この各エアフォイルは、前縁と、この前縁より下流側の後縁を有する湾曲した空気流案内表面を備え、ここでこの案内表面への前縁における接線が回転軸心に対し実質的に前記第１角度を成し、そして後縁における接線が回転軸心に対しその第１角度より小さい第２角度を成すようにされている、該ファン支持、を備える空気流発生機。 2．前記ファン・ブレードが、ブレード長さに沿って変化する断面形状を有する、請求の範囲第１項の発生機。 3. 前記ファン・ブレードが、ブレード長さに沿って変化するくい違い角を有する、請求の範囲第２項の発生機。 4．前記案内表面の湾曲が全体的に円弧であり、そして前記エアフォイルの厚さがその円弧に沿って実質的に変化しない、請求の範囲第３項の発生機。 5．前記後縁における接線が回転軸心に実質的に平行である、請求の範囲第４項の発生機。 6．前記エアフォイルが前記ブレードより少しく長く、そしてそれらエアフォイルが全て実質的に同じ長さを有する、請求の範囲第５項の発生機。 7．前記ファンが８個のブレードを有し、そして前記ファン支持が２０個のエアフォイルを有する、請求の範囲第６項の発生機。 8．回転軸心に直角な平面に投影される前記ブレードの面積の、同平面に投影される前記エアフォイルの面積に対する比率が約０．３である、請求の範囲第７項の発生機。 9．更に、ベアリング組立体と軸を有する電気モータを備え、その軸が前記ファンに取付けられ、そしてベアリング組立体が前記中心支持に取付けられる、請求の範囲第１項の発生機。 10．前記電気モータが少なくとも１個の電線によって電力供給され、そして前記支持が、その電線の上流側を覆う少なくとも１個の空気力学形状の表面を有する、請求の範囲第９項の発生機。 11．空気流発生機において、回転軸心周りで回転できるファンであって、このファンは、ハブ、円形のバンド、及び、そのハブから円形バンドまで半径方向に延在する複数個のファン・ブレードを備え、この各ファン・ブレードは、前記ハブからのブレード長さより小さい第１の所定距離の個所で最小値になる変化するくり違い角を有し、又各前記ファン・ブレードは、前記ハブからのブレード長さより小さい第２の所定距離の個所で最大値になる変化する弦長さを有し、そこで該ファンは、回転軸心周りで回転駆動されるとき、その回転軸心に対しある角度の空気流成分を作る、該ファン、ファン支持であって、このファン支持は、中心ベアリング支持、及び、このベアリング支持から半径方向外方向へ延在する複数個のエアフォイルを備え、この各エアフォイルは、前記空気流のある成分を回転軸心に全体的に平行な行路の方へ案内する形状にされている、該ファン支持、上記ファン支持に取付けられるベアリング組立体、及び、前記ファンに固定され、そして上記ベアリング組立体によって回転可能に支持されて前記ファンを回転軸心周りで回転できるように支持する軸、を備える空気流発生機。 12．各前記ファン・ブレードが、後縁の少なくとも５０％に沿って延在する平らな表面を有する該後縁を備え、各ファン・ブレードのその平らな表面は回転軸心に直角な平面と合致する、請求の範囲第１１項の空気流発生機。 13．前記ファン・ブレードが前記ハブの周りに等間隔で設けられ、そして前記第１と第２所定距離がブレード長さの２０から７０％の間とされる、請求の範囲第１１項の空気流発生機。 14．前記円形バンドが、回転軸心を通る平面に沿ってＬ形の断面を有する、請求の範囲第１３項の空気流発生機。 15．前記ファン支持が、前記エアフォイルに取付けられ且つ前記ファンの円形バンドの外側に同心的に設けられる円形のバンドを備える、請求の範囲第１４項の空気流発生機。 16．前記エアフォイルが前記ファン・ブレードより少しく長く、そしてそれらエアフォイルが全て実質的に同じ長さを有する、請求の範囲第１５項の空気流発生機。 17．前記ファンが８個のブレードを有し、そして前記ファン支持が２０個のエアフォイルを有する、請求の範囲第１６項の発生機。 18．回転軸心に直角な平面に投影される前記ブレードの面積の、同平面に投影される前記エアフォイルの面積に対する比率が約０．３である、請求の範囲第１７項の発生機。 19．更に、ベアリング組立体と軸を有する電気モータを備え、そのベアリング組立体が前記中心ベアリング支持に取付けられる、請求の範囲第１８項の発生機。 20．前記電気モータが少なくとも１個の電線によって電力供給され、そして前記支持が、その電線の上流側を覆う少なくとも１個の空気力学形状の表面を有する、請求の範囲第１９項の発生機。 21．熱交換器組立体において、回転軸心周りで回転できるファンであって、このファンは、ハブ、円形のバンド、及び、そのハブから円形バンドまで半径方向に延在する複数個のファン・ブレードを備え、この各ファン・ブレードは、前記ハブからのブレード長さの２０から７０％の間の第１の所定距離の個所で最小値になる変化するくい違い角を有し、又各前記ファン・ブレードは、前記ハブからのブレード長さの２０から７０％の第２の所定距離の個所で最大値になる変化する弦長さを有し、該ファンは回転軸心周りで回転駆動されるとき空気流を作り、ここでその空気流のある成分が回転軸心に対し第１の角度で生じるようにされている、該ファン、ファン支持であって、このファン支持は、中心ベアリング支持、及び、このベアリング支持から半径方向外方向へ延在する複数個の長形のエアフォイルを備え、この各エアフォイルは、前縁と、この前縁より下流側の後縁を有する湾曲した空気流案内表面を備え、ここでこの案内表面への前縁における接線が回転軸心に対し実質的に前記第１角度を成し、そして後縁における接線が回転軸心に対しその第１角度より小さい第２角度を成すようにされている、該ファン支持、熱交換器であって、前記ファンによって作られる空気流をその熱交換器へ案内するように前記ファン支持がその熱交換器に対して支持される、該熱交換器、前記ファン支持に取付けられるベアリング組立体、及び、前記ファンに固定され、そして上記ベアリング組立体によって回転可能に支持されて前記ファンを回転軸心周りで回転できるように支持する軸、を備える熱交換器組立体。 22．前記ファン・ブレードが、ブレード長さに沿って変化する断面形状を有し、そしてそのブレードの最大断面積が、前記ハブからのブレード長さより小さい前記第２所定距離の個所になる、請求の範囲第２１項の発生機。 23．前記案内面の湾曲が全体的に円弧であり、そして前記エアフォイルの厚さがその円弧に沿って実質的に変化しない、請求の範囲第２２項の組立体。 24．前記後縁における接線が回転軸心に実質的に平行である、請求の範囲第２２項の組立体。 25．前記エアフォイルが前記ブレードより少しく長い、請求の範囲第２２項の組立体。 26．前記ファンが８個のブレードを有し、そして前記ファン支持が２０個のエアフォイルを有する、請求の範囲第２５項の組立体。 27．回転軸心に直角な平面に投影される前記ブレードの面積の、同平面に投影される前記エアフォイルの面積に対する比率が約０．３である、請求の範囲第２６項の組立体。 28．更に、ベアリング組立体と軸を有する電気モータを備え、そのベアリング組立体が前記中心ベアリング支持に取付けられる、請求の範囲第２６項の組立体。 29．前記電気モータが少なくとも１個の電線によって電力供給され、そして前記支持が、その電線の上流側を覆う少なくとも１個のエアフォイル形状を有する、請求の範囲第２８項の組立体。 30．各前記ファン・ブレードが、後縁の少なくとも５０％に沿って延在する平らな表面を有する該後縁を備え、各ファン・ブレードのその平らな表面は回転軸心に直角な平面と合致する、請求の範囲第２９項の組立体。 31．前記円形バンドが、回転軸心を通る平面に沿ってＬ形の断面を有する、請求の範囲第３０項の組立体。 32．前記ファン支持が、前記エアフォイルに取付けられ且つ前記ファンの円形バンドの外側に同心的に設けられる円形のバンドを備える、請求の範囲第３１項の組立体。 33．熱交換器組立体において、回転軸心周りで回転できるファンであって、このファンは、ハブ、円形のバンド、及び、そのハブから円形バンドまで半径方向に延在する８個のファン・ブレードを備え、この各ファン・ブレードは、前記ハブからのブレード長さの２０から７０％の間の第１の所定距離の個所で最小値になる変化するくい違い角を有し、又各前記ファン・ブレードは、前記ハブからのブレード長さの２０から７０％の間の第２の所定距離の個所で最大値になる変化する弦長さを有し、そして又各前記ファン・ブレードは、後縁の少なくとも５０％に沿って延在する平らな表面を有する該後縁を備え、各ファン・ブレードのその平らな表面は回転軸心に直角な平面と合致し、該ファンは回転軸心周りで回転駆動されるとき空気流を作り、ここでその空気流のある成分が回転軸心に対し第１の角度で生じるようにされている、該ファン、ファン支持であって、このファン支持は中心ベアリング支持、及び、このベアリング支持から半径方向外方向へ延在する２０個の長形のエアフォイルを備え、この各エアフォイルは前記ファン・ブレードより少しく長く、そして、前縁と、この前縁より下流側の後縁を有する湾曲した空気流案内表面を備え、ここでこの案内表面の湾曲が全体的に円弧であり、その案内表面への前縁における接線が回転軸心に対し実質的に前記第１角度を成し、そして後縁における接線が回転軸心に対しその第１角度より小さい第２角度を成すようにされている、該ファン支持、熱交換器であって、前記ファンによって作られる空気流をその熱交換へ案内するように前記ファン支持がその熱交換器に対して支持される、該熱交換器。前記中心ベアリング支持に固定される電気モータであって、この電気モータは、前記ファンに固定され、そしてベアリング組立体によって回転可能に支持されて前記ファンを回転軸心周りで回転できるように支持する軸を備える、該電気モータ、及び、この電気モータに電気接続される少なくとも１個の電線であって、ここで少なくとも１個の前記エアフォイルが更にその電線の上流側を覆う形状にされる、該電線、を備える熱交換器組立体。 34．前記ファン・ブレードが、ブレード長さに沿って変化する断面形状を有し、そしてそのブレードの最大断面積が、前記ハブからのブレード長さより小さい前記第２所定距離の個所になる、請求の範囲第３３項の発生機。 35．前記ファン支持エアフォイルの後縁における接線が回転軸心に実質的に平行である、請求の範囲第３４項の組立体。 36．回転軸心に直角な平面に投影される前記ブレードの面積の、同平面に投影される前記エアフォイルの面積に対する比率が約０．３である、請求の範囲第３５項の組立体。 37．前記円形バンドが、回転軸心を通る平面に沿ってＬ形の断面を有する、請求の範囲第３６項の組立体。 38．前記ファン支持が、前記エアフォイルに取付けられ且つ前記ファンの円形バンドの外側に同心的に設けられる円形のバンドを備える、請求の範囲第３７項の組立体。