JP2008507654A

JP2008507654A - Fan blades, kits, and fans

Info

Publication number: JP2008507654A
Application number: JP2007522481A
Authority: JP
Inventors: リチャードミッチェルエインズレイ
Original assignee: デルタティーコーポレーション
Priority date: 2004-07-21
Filing date: 2005-01-28
Publication date: 2008-03-13
Also published as: AU2005278207B2; WO2006022812A1; JP4987147B2; NO20070961L; KR20130036381A; CN101099028B; AU2005278207A1; RU2008144966A; NZ553003A; SG139757A1; RU2007106444A; JP2011236914A; NZ578817A; RU2353817C2; KR20130008635A; MX2007000821A; AU2010214764A1; CN101099028A; CA2574762A1; KR101297469B1

Abstract

ウィングレットは、垂直部材及び取り付け部材を備える。取り付け部材は、ウィングレットをファンブレードの先端に取り付けやすくするように構成される。垂直部材は、ファンブレードの先端に対して垂直に延在するように構成される。ウィングレットをファンブレードに追加することにより、ファンブレードの空気力学作用が改善され、それにより、ファンの効率を高めることができる。
【選択図】図１０The winglet includes a vertical member and an attachment member. The attachment member is configured to facilitate attachment of the winglet to the tip of the fan blade. The vertical member is configured to extend perpendicular to the tip of the fan blade. By adding a winglet to the fan blade, the aerodynamic behavior of the fan blade can be improved, thereby increasing the efficiency of the fan.
[Selection] Figure 10

Description

本発明は、包括的にはファンブレードに関し、特にファンブレードに使用するのに適する翼、及びファンブレードに使用するのに適するウィングレットを対象とする。 The present invention relates generally to fan blades, and more particularly to wings suitable for use with fan blades and winglets suitable for use with fan blades.

倉庫や製造工場等の大型構造物内で働く人々は、不快であったり危険であったりという労働状態におかれる場合がある。同じことは、家畜が詰め込まれた構造物内等の農業環境にも当てはまりうる。暑い日には、内部の空気温度は、人又は他の動物が、健康的な又はその他の望ましい体温を維持することができない温度に達することがある。温度が不快又は危険な高温である領域内では、その領域内に空気流を発生又は促進するように作動可能な装置を設けることが望ましい場合がある。そのような空気流を起こすことは、その領域内の温度低下にある程度役立つ。 People working in large structures such as warehouses and manufacturing factories may be in an uncomfortable or dangerous working state. The same may be true for agricultural environments, such as in structures filled with livestock. On hot days, the internal air temperature may reach a temperature at which a person or other animal cannot maintain a healthy or other desirable body temperature. In regions where the temperature is uncomfortable or dangerous, it may be desirable to provide a device operable to generate or facilitate air flow within the region. Creating such airflow will help to some extent in reducing the temperature in that region.

さらに、これらの環境で行われる幾つかの活動、たとえば溶接又は内燃機関の動作は、曝される人々に有害となる空中浮遊汚染物を発生させる。その領域内の空気流が理想より少ない場合、空中浮遊汚染物の影響が拡大する可能性がある。上記及び同様な状況では、領域内に空気流を発生又は促進するように作動可能な装置を有することが望ましい。そのような空気流は、汚染物の悪影響の低減を、たとえば汚染物の希釈・除去によって、ある程度促進する。 In addition, some activities performed in these environments, such as welding or internal combustion engine operation, generate airborne contaminants that are harmful to exposed people. If there is less than ideal airflow in the area, the effects of airborne contaminants can be magnified. In the above and similar situations, it is desirable to have a device that is operable to generate or facilitate air flow within the region. Such air flow promotes, to some extent, the reduction of adverse effects of contaminants, for example by dilution / removal of contaminants.

一定の構造物及び環境では、熱が構造物の天井付近に集まって残ることが問題となる。このことは、構造物の床付近の領域が比較的より低温であることに関係する。当業者であれば、上記及び他の不均衡な空気／温度分布を原因として起こりうる不利益を、ただちに認識する。上記及び同様な状況では、その領域内で空気流を発生又は促進するように作動可能な装置を有することが望まれる。そのような空気流は、層の分解（de-stratification）及びより理想的な空気／温度分布の誘導にある程度役立つ。 In certain structures and environments, the problem is that heat remains collected near the ceiling of the structure. This is related to the relatively cooler area near the floor of the structure. Those skilled in the art will immediately recognize the disadvantages that can occur due to these and other imbalanced air / temperature profiles. In the above and similar situations, it is desirable to have a device that is operable to generate or facilitate air flow within the region. Such air flow is useful to some extent for de-stratification of the bed and the induction of a more ideal air / temperature profile.

エネルギー消費量を減少させることができるファンを有することも望まれる。そのようなエネルギー消費量の減少は、効率的に動作するファンを設けることによって成し遂げられる。こうしたファンは、たとえば、ファンを駆動するために必要な電力が、他のファンと比べて少ないものがある。エネルギー消費量の減少は、空気分布を改善することによっても効果を上げることができ、それにより、他の装置に付随する暖房又は冷房コストを削減する。 It is also desirable to have a fan that can reduce energy consumption. Such a reduction in energy consumption is achieved by providing a fan that operates efficiently. Some of these fans, for example, require less electric power to drive the fans than other fans. Reduction in energy consumption can also be beneficial by improving the air distribution, thereby reducing the heating or cooling costs associated with other devices.

明細書に組み込まれ、その一部を形成する添付図面は、本発明の幾つかの態様を示し、また説明と一緒に、本発明の原理を説明するのに役立つが、本発明は図示のそのままの構造に限定されない。図面では、同一の符号は幾つかの図面を通して同一の部品を表す。 The accompanying drawings, which are incorporated in and form a part of the specification, illustrate several aspects of the present invention and, together with the description, serve to explain the principles of the invention, which are not shown in the drawings. It is not limited to the structure. In the drawings, like numbering represents like parts throughout the several views.

次に、本発明の現時点での好適な実施形態を詳細に参照するが、その一例が添付図面に示されている。 Reference will now be made in detail to the presently preferred embodiments of the invention, examples of which are illustrated in the accompanying drawings.

次に、全図を通して同一符号が同一部品を表す図面を詳細に参照すると、図１は、一例としてのファンハブ１０を示し、これを使用して、ファンブレード３０又は５０を有するファンを提供することができる。本例では、ファンハブ１０は、ファンブレード３０又は５０を取り付けることができる複数のハブ取り付け部材１２を有する。一実施形態では、ファンハブ１０は、選択可能な、又は所定の速度でファンハブ１０を回転させる駆動機構に結合される。したがって、適当なハブアセンブリは、ハブ１０と、ハブ１０に結合された駆動機構とを有する。もちろん、ハブアセンブリは、異なったハブを含む多様な他の部品を含むことができ、またファンハブ１０を任意の適当な手段によって駆動してもよい。また、ファンハブ１０は、任意の適当な数のハブ取り付け部材１２を有することができる。 Referring now in detail to the drawings in which like numerals represent like parts throughout the drawings, FIG. 1 illustrates an exemplary fan hub 10 that may be used to provide a fan having fan blades 30 or 50. Can do. In this example, the fan hub 10 has a plurality of hub attachment members 12 to which the fan blades 30 or 50 can be attached. In one embodiment, the fan hub 10 is coupled to a drive mechanism that rotates the fan hub 10 at a selectable or predetermined speed. Accordingly, a suitable hub assembly includes the hub 10 and a drive mechanism coupled to the hub 10. Of course, the hub assembly may include a variety of other parts including different hubs, and the fan hub 10 may be driven by any suitable means. Also, the fan hub 10 can have any suitable number of hub mounting members 12.

図１〜図３に示されているように、各ハブ取り付け部材１２は、上面１４及び底面１６を有し、これらの終端が前縁１８及び後縁２０になっている。また、各ハブ取り付け部材１２は、上面１４に貫設されて底面１６を貫通する開口２２を有する。本例では、開口２２は、締結具２６を受け取る寸法になっている。各ハブ取り付け部材１２は、ファンブレード３０又は５０を受け取るように構成される。当業者であれば、ハブ取り付け部材１２を多様な代替構造で設けることができることは明らかである。 As shown in FIGS. 1 to 3, each hub mounting member 12 has a top surface 14 and a bottom surface 16, which are terminated by a leading edge 18 and a trailing edge 20. Each hub attachment member 12 has an opening 22 penetrating the top surface 14 and penetrating the bottom surface 16. In this example, the opening 22 is sized to receive the fastener 26. Each hub mounting member 12 is configured to receive a fan blade 30 or 50. Those skilled in the art will appreciate that the hub attachment member 12 may be provided in a variety of alternative configurations.

一実施形態では、ファンブレード３０又は５０は、米国特許第６，２４４，８２１号に開示されているハブアセンブリに取り付けられる。もちろん、ファンブレード３０又は５０を任意の他のハブやハブアセンブリに取り付けてもよい。適当なハブアセンブリは、ハブ１０を任意の適当な角速度で回転させるように作動可能である。例示にすぎないが、そのような角速度は、約７〜１０８回転数／分の範囲にある。 In one embodiment, fan blade 30 or 50 is attached to a hub assembly disclosed in US Pat. No. 6,244,821. Of course, the fan blades 30 or 50 may be attached to any other hub or hub assembly. A suitable hub assembly is operable to rotate the hub 10 at any suitable angular speed. By way of example only, such angular velocities are in the range of about 7 to 108 revolutions per minute.

図２は、ハブ１０に取り付けられた、カール状後縁３８を有する一例としてのファンブレード３０の断面を示す。この断面は、ファンブレード３０の中心に位置する横断面に沿ったものであり、ハブ１０の方を見た断面である。ファンブレード３０は、上面３２及び底面３４を有し、その各々の終端が前縁３６及び後縁３８になっている。図示のように、後縁３８は、上面３２の一部で後縁３８に近い部分、及び底面３４の一部で後縁３８に近い部分に対して、約４５°の勾配を有する。もちろん、後縁３８は、例示にすぎないが、単一の平坦面を有する範囲で、０°等の任意の他の適当な勾配を有してもよい。後縁３８を他の適当な構造とできることは、当業者には明らかである。 FIG. 2 shows a cross section of an exemplary fan blade 30 having a curled trailing edge 38 attached to the hub 10. This cross section is along a cross section located at the center of the fan blade 30 and is a cross section viewed from the hub 10. The fan blade 30 has a top surface 32 and a bottom surface 34, each of which has a leading edge 36 and a trailing edge 38. As shown, the trailing edge 38 has a slope of about 45 ° with respect to a portion of the top surface 32 near the trailing edge 38 and a portion of the bottom surface 34 near the trailing edge 38. Of course, the trailing edge 38 is merely exemplary, and may have any other suitable slope, such as 0 °, as long as it has a single flat surface. It will be apparent to those skilled in the art that the trailing edge 38 can have other suitable structures.

本例では、ファンブレード３０はほぼ中空である。複数のリブ又はボス４０が、ファンブレード３０の内部に配置されている。図示のように、ハブ取り付け部材１２をファンブレード３０内へ挿入したとき、リブ又はボス４０が、ハブ取り付け部材１２の上面１４、底面１６、前縁１８及び後縁２０と接触するように位置付けられる。したがって、ボス４０は、ファンブレード３０及びハブ取り付け部材１２間を滑合させる。ファンブレード３０の代替構造として、ファンブレード３０及びハブ取り付け部材１２間の関係に影響する構造を含むものがあり、これに限定するものではないことは、当業者には明らかである。 In this example, the fan blade 30 is substantially hollow. A plurality of ribs or bosses 40 are arranged inside the fan blade 30. As shown, when the hub mounting member 12 is inserted into the fan blade 30, the ribs or bosses 40 are positioned to contact the top surface 14, bottom surface 16, leading edge 18 and trailing edge 20 of the hub mounting member 12. . Accordingly, the boss 40 slides between the fan blade 30 and the hub mounting member 12. It will be apparent to those skilled in the art that alternative structures for fan blade 30 include, but are not limited to, structures that affect the relationship between fan blade 30 and hub attachment member 12.

ここで使用されるように、「弦」、「弦長」、「最大厚さ」、「最大キャンバー」、「迎え角」等の用語は、航空機の羽又は他の翼設計の技術で使用される用語が持つとされるものと、同じ意味を持つとする。一実施形態において、ファンブレード３０の弦長は、約６．４４インチ（１６．３５ｃｍ）である。ファンブレード３０の最大厚さは弦の約１６．２％であり、最大キャンバーは弦の約１２．７％である。前縁３６の半径は、弦の約３．９％である。底面３４の四半分の後縁３８の半径は、弦の約６．８％である。代替実施形態では、ファンブレード３０の弦が約７インチ（１７．７８ｃｍ）である。別の実施形態では、ファンブレード３０の弦が約６．６８７５インチ（１６．９８６２ｃｍ）である。もちろん、任意の他の適当な寸法や比率を使用してもよい。 As used herein, the terms “string”, “string length”, “maximum thickness”, “maximum camber”, “attack angle”, etc. are used in aircraft wing or other wing design techniques. It has the same meaning as what the term is supposed to have. In one embodiment, the chord length of the fan blade 30 is approximately 6.44 inches (16.35 cm). The maximum thickness of the fan blade 30 is about 16.2% of the string and the maximum camber is about 12.7% of the string. The radius of the leading edge 36 is about 3.9% of the chord. The radius of the trailing edge 38 of the bottom half 34 is about 6.8% of the chord. In an alternative embodiment, the fan blade 30 string is approximately 7 inches (17.78 cm). In another embodiment, the fan blade 30 has a string of about 6.6875 inches (16.862 cm). Of course, any other suitable dimensions and ratios may be used.

例示にすぎないが、ファンブレード３０は、レイノルズ数が約１２０，０００である状態での約３９．８から、レイノルズ数が約２５０，０００である状態での約９３．３までの範囲にわたる揚抗比を示す。もちろん、ファンブレード３０で他の揚抗比を得ることもできる。 By way of example only, the fan blade 30 may be lifted over a range from about 39.8 with a Reynolds number of about 120,000 to about 93.3 with a Reynolds number of about 250,000. Shows the drag ratio. Of course, other lift-drag ratios can be obtained with the fan blade 30.

一実施形態では、ファンブレード３０は、レイノルズ数が約７５，０００である状態での約０．０２７から、レイノルズ数が約１１２，５００である状態での約０．１２７までの範囲にわたる抗力係数を示す。もちろん、ファンブレード３０で他の抗力係数を得ることもできる。 In one embodiment, the fan blade 30 has a drag coefficient that ranges from about 0.027 with a Reynolds number of about 75,000 to about 0.127 with a Reynolds number of about 112,500. Indicates. Of course, other drag coefficients can be obtained with the fan blade 30.

一例では、レイノルズ数が約２００，０００である状態において、ファンブレード３０は、空気を移動させることにより、ファンブレード３０の後端３８の底面３４での速度比を約１．６とする。他の速度比を、ファンブレード３０によって得ることもできる。 In one example, in a state where the Reynolds number is about 200,000, the fan blade 30 moves air so that the speed ratio at the bottom surface 34 of the rear end 38 of the fan blade 30 is about 1.6. Other speed ratios can also be obtained by the fan blade 30.

一実施形態では、ファンブレード３０は、レイノルズ数が約１１２，０００である状態では約−１°〜７°の迎え角の場合に、またレイノルズ数が約２５０，０００である状態では約−２°〜１０°の迎え角の場合に、非失速空気力学作用を与える。もちろん、これらの値は単なる例示である。 In one embodiment, the fan blade 30 has a Reynolds number of about 112,000 for an angle of attack of about −1 ° to 7 °, and a Reynolds number of about −250,000. In the case of an angle of attack of 10 ° to 10 °, a non-stall aerodynamic action is given. Of course, these values are merely illustrative.

図３は、全体的に楕円形の上面５２及び底面５４を有する他の例としてのファンブレード５０であって、上面及び底面の各々の終端が前縁５６及び後縁５８になっている、ハブ１０に取り付けられたファンブレード５０の断面を示す。この断面は、ファンブレード５０の中心に位置する横断面に沿ったものであり、ハブ１０の方を見た断面である。本例では、ファンブレード５０は中空である。複数のボス６０が、ファンブレード５０の内部に配置されている。図示のように、ハブ取り付け部材１２をファンブレード５０内へ挿入したとき、ボス６０が、ハブ取り付け部材１２の上面１４、底面１６、前縁１８及び後縁２０と接触するように位置付けられる。したがって、ボス６０は、ファンブレード５０及びハブ取り付け部材１２間を滑合させる。ファンブレード５０の代替構造として、ファンブレード５０及びハブ取り付け部材１２間の関係に影響を及ぼすものを含むものがあり、これに限定するものではないことは、当業者には明らかである。 FIG. 3 shows another example fan blade 50 having a generally oval top surface 52 and bottom surface 54, with the top and bottom surfaces each terminating in a leading edge 56 and a trailing edge 58. 10 shows a cross section of a fan blade 50 attached to 10. This cross section is along a cross section located at the center of the fan blade 50 and is a cross section as viewed from the hub 10. In this example, the fan blade 50 is hollow. A plurality of bosses 60 are arranged inside the fan blade 50. As shown, the boss 60 is positioned to contact the top surface 14, bottom surface 16, front edge 18 and rear edge 20 of the hub mounting member 12 when the hub mounting member 12 is inserted into the fan blade 50. Therefore, the boss 60 slides between the fan blade 50 and the hub mounting member 12. It will be apparent to those skilled in the art that alternative constructions for fan blade 50 include, but are not limited to, those that affect the relationship between fan blade 50 and hub attachment member 12.

図示のように、ファンブレード５０は、その後縁５８に向かって漸増する曲率半径を有するのに比べて、その前縁５６に向かって漸減する曲率半径を有する。ファンブレード５０の湾曲は、少なくとも部分的に、次式を使用した２つの楕円の生成を介して得られる。当業者であれば、原点がデカルトｘ、ｙ軸の交点に位置する第１楕円が、次式：
［１］ｘ＝ａ（ＣＯＳ（ｔ））、及び
［２］ｙ＝ｂ（ＳＩＮ（ｔ））
によって生成されることが理解される。
但し、
ａ＝一次半径の長さ、
ｂ＝二次半径の長さ、
ｔ＝原点を中心にした半径の回転角（たとえばラジアン単位）、
である。 As shown, the fan blade 50 has a radius of curvature that gradually decreases toward its leading edge 56 as compared to a radius of curvature that increases gradually toward its trailing edge 58. The curvature of the fan blade 50 is obtained, at least in part, through the generation of two ellipses using the following equation: A person skilled in the art knows that the first ellipse whose origin is located at the intersection of Cartesian x and y axes is:
[1] x = a (COS (t)), and [2] y = b (SIN (t))
It is understood that
However,
a = length of primary radius,
b = length of secondary radius,
t = rotational angle of the radius around the origin (eg in radians),
It is.

したがって、上記式を使用して、第１楕円を生成することができる。同様に、式［１］及び［２］を使用して、第１楕円の１組の座標を得ることができる。例示的な第１楕円２００が、ａ＝３、ｂ＝２として図４に描かれたグラフに示されている。
第２楕円の座標が、次式：
［３］ｘ_２＝ｘ（ＣＯＳ（θ））−ｙ（ＳＩＮ（θ））、及び
［４］ｙ_２＝ｙ（ＣＯＳ（θ））−ｘ（ＳＩＮ（θ））
を使用して得られる。
但し、
ｘ_２＝第１楕円が原点を中心にしてθラジアンだけ反時計回りに回転した後の第２「ｘ」座標、及び
ｙ_２＝第１楕円が原点を中心にしてθラジアンだけ反時計回りに回転した後の第２「ｙ」座標、
である。 Therefore, the first ellipse can be generated using the above equation. Similarly, equations [1] and [2] can be used to obtain a set of coordinates for the first ellipse. An exemplary first ellipse 200 is shown in the graph depicted in FIG. 4 with a = 3 and b = 2.
The coordinates of the second ellipse are:
[3] x ₂ = x (COS (θ)) − y (SIN (θ)), and [4] y ₂ = y (COS (θ)) − x (SIN (θ))
Is obtained using
However,
x ₂ = the second “x” coordinate after the first ellipse is rotated counterclockwise by θ radians around the origin, and y ₂ = the first ellipse is rotated counterclockwise by θ radians around the origin. The second “y” coordinate after rotation,
It is.

したがって、第２楕円の寸法は、第１楕円の寸法によって決まる。例示的な第２楕円３００が、θ＝０．５２５ラジアンとして図４に描かれたグラフに示されている。第１及び第２楕円を式［１］〜［４］に従って描く場合、２つの楕円が４点で交わることが理解される（「楕円交点」）。図４は、第１楕円２００及び第２楕円３００間に４つの楕円交点４００を示している。 Therefore, the dimension of the second ellipse is determined by the dimension of the first ellipse. An exemplary second ellipse 300 is shown in the graph depicted in FIG. 4 as θ = 0.525 radians. When drawing the first and second ellipses according to the equations [1] to [4], it is understood that the two ellipses intersect at four points (“elliptical intersection”). FIG. 4 shows four ellipse intersections 400 between the first ellipse 200 and the second ellipse 300.

上面５２及び底面５４の湾曲は、第１楕円及び第２楕円の、２つの連続した楕円交点間の湾曲に少なくとも部分的に基づく。第１楕円２００及び第２楕円３００のそのような部分の一例が図５に示され、これは、楕円２００及び３００の、連続した楕円交点４００間の部分を描いている。したがって、式［１］〜［４］を使用して、ファンブレード５０の上面５２及び底面５４の少なくとも一部分の表面座標を生じることができる。 The curvature of the top surface 52 and the bottom surface 54 is based at least in part on the curvature between two successive ellipse intersections of the first ellipse and the second ellipse. An example of such a portion of the first ellipse 200 and the second ellipse 300 is shown in FIG. 5, which depicts the portion of the ellipses 200 and 300 between successive ellipse intersections 400. Thus, equations [1]-[4] can be used to produce surface coordinates for at least a portion of the top surface 52 and the bottom surface 54 of the fan blade 50.

ファンブレード５０の弦長対厚さ比が、２つの楕円に関する回転量θに伴って変化することが理解される。 It will be appreciated that the chord length to thickness ratio of the fan blade 50 varies with the amount of rotation θ for the two ellipses.

もちろん、ファンブレード５０の一部分は、第１楕円及び第２楕円の湾曲からずれてもよい。例示にすぎないが、図３に示すように、前縁５６を、ほぼ円形の湾曲を有するように変更してもよい。当業者には、他のずれも明らかである。 Of course, a portion of the fan blade 50 may deviate from the curvature of the first ellipse and the second ellipse. By way of example only, as shown in FIG. 3, the leading edge 56 may be modified to have a substantially circular curvature. Other deviations will be apparent to those skilled in the art.

一実施形態では、ファンブレード５０は、ａ＝３単位、ｂ＝２単位、θ＝０．５２５ラジアンとして式［１］〜［４］を使用することによって作製される。本実施形態では、ファンブレード５０は、弦長の３．５％の直径を有する円形の前縁５６を備える。この前縁５６の湾曲は、上面５２及び底面５４の湾曲と接線方向に一致する。図３及び図５を比較することによって、そのような一致が考えられる。もちろん、他の寸法も使用することができる。 In one embodiment, the fan blade 50 is made by using equations [1]-[4] where a = 3 units, b = 2 units, and θ = 0.525 radians. In this embodiment, the fan blade 50 includes a circular leading edge 56 having a diameter of 3.5% of the chord length. The curvature of the front edge 56 coincides with the curvature of the upper surface 52 and the bottom surface 54 in the tangential direction. By comparing FIG. 3 and FIG. 5, such a match can be considered. Of course, other dimensions can be used.

一実施形態では、ファンブレード５０は、約７．６７インチ（１９．４８ｃｍ）の弦長を有する。別の実施形態では、ファンブレードは、約７．６８７インチ（１９．５２４ｃｍ）の弦長を有する。もちろん、ファンブレード５０は、任意の他の適当な弦長を有することもできる。 In one embodiment, fan blade 50 has a chord length of approximately 7.67 inches (19.48 cm). In another embodiment, the fan blade has a chord length of about 7.687 inches (19.524 cm). Of course, the fan blade 50 can have any other suitable chord length.

本例では、前縁５６の半径が、弦の約３．５％である。ファンブレード５０の最大厚さは、弦の約１４．２％である。ファンブレード５０の最大キャンバーは、弦の約１５．６％である。もちろん、任意の他の適当な寸法や比率を使用してもよい。 In this example, the radius of the leading edge 56 is about 3.5% of the chord. The maximum thickness of the fan blade 50 is approximately 14.2% of the string. The maximum camber of the fan blade 50 is about 15.6% of the string. Of course, any other suitable dimensions and ratios may be used.

一例では、直径が２４フィート（７．３ｍ）であって、１０枚のファンブレード５０を１０°の迎え角で取り付けたファンは、約７回転数／分（ｒｐｍ）で回転するとき、約５．２ｌｂ．（２．３５９ｋｇ）の推力を発生して、約８７，３０２立方フィート／分（ｃｆｍ）を置き換える。約１４ｒｐｍで回転するとき、ファンは約４．７７２ｋｇ（１０．５２ｌｂ．）の推力を発生して、約１２４，１７４ｃｆｍを置き換える。約４２ｒｐｍで回転するとき、ファンは約７１．０１ｌｂ．（３２．２１ｋｇ）の推力を発生して、約３２２，６１３ｃｆｍを置き換える。ファンブレード５０を有するファンで、他の推力や置き換え量も得られる。 In one example, a fan having a diameter of 24 feet (7.3 m) with 10 fan blades 50 mounted at an angle of attack of 10 ° is about 5 when rotating at about 7 revolutions per minute (rpm). .2 lb. Generate a thrust of (2.359 kg) to replace about 87,302 cubic feet per minute (cfm). When rotating at about 14 rpm, the fan generates about 4.752 kg (10.52 lb.) of thrust, replacing about 124,174 cfm. When rotating at about 42 rpm, the fan is about 71.01 lb. Generate a thrust of (32.21 kg) to replace about 322,613 cfm. With the fan having the fan blade 50, other thrust and replacement amount can be obtained.

例示にすぎないが、約１０°の迎え角を有するファンブレード５０は、レイノルズ数が約１２０，０００である状態での約３９から、レイノルズ数が約２５０，０００である状態での約６０までの範囲にわたる揚抗比を示す。ファンブレード５０で他の揚抗比を得ることもできる。 By way of example only, fan blades 50 having an angle of attack of about 10 ° range from about 39 with a Reynolds number of about 120,000 to about 60 with a Reynolds number of about 250,000. The lift-drag ratio over the range is shown. Other lift-drag ratios can be obtained with the fan blade 50.

一実施形態では、ファンブレード５０は、レイノルズ数が約１１２，０００である状態では約１°〜１１°の迎え角の場合に、レイノルズ数が約２００，０００である状態では約０°〜１３°の迎え角の場合に、またレイノルズ数が約２５０，０００である状態では約１°〜１３°の迎え角の場合に、非失速空気力学作用を与える。もちろん、これらの値は単なる例示である。 In one embodiment, the fan blade 50 has a Reynolds number of about 112,000 at a Reynolds number of about 112,000 and a Reynolds number of about 200,000 for an angle of attack of about 1 ° to 11 °. A non-stall aerodynamic action is applied in the case of an angle of attack of °, and in the state where the Reynolds number is about 250,000, an angle of attack of about 1 ° to 13 °. Of course, these values are merely illustrative.

一例では、直径が１４フィート（４．２ｍ）であって、１０枚のファンブレード５０を有するファンを約２５ｒｐｍで回転させる。ファンは、約５４ワットで動作し、トルクが約７８．８０インチポンド（ｉｎ．ｌｂｓ．）、流量が約３４，１６９ｃｆｍである。したがって、ファンの効率は約６３２．７６ｃｆｍ／ワットである。 In one example, a fan having a diameter of 14 feet and having 10 fan blades 50 is rotated at about 25 rpm. The fan operates at about 54 watts, has a torque of about 78.80 inch pounds (in. Lbs.), And a flow rate of about 34,169 cfm. Therefore, the fan efficiency is about 6332.76 cfm / watt.

別の例では、直径が１４フィート（４．２ｍ）であって、１０枚のファンブレード５０を有するファンを約３７．５ｒｐｍで回転させる。ファンは、約８２ワットで動作し、トルクが約１８７．５３インチポンド（ｉｎ．ｌｂｓ．）、流量が約６２，４２１ｃｆｍである。したがって、ファンの効率は約７６１．２３ｃｆｍ／ワットである。 In another example, a fan that is 14 feet (4.2 m) in diameter and has 10 fan blades 50 is rotated at about 37.5 rpm. The fan operates at about 82 watts, has a torque of about 187.53 inch pounds (in. Lbs.), And a flow rate of about 62,421 cfm. Thus, the fan efficiency is approximately 761.23 cfm / watt.

さらに別の例では、直径が１４フィート（４．２ｍ）であって、１０枚のファンブレード５０を有するファンを約５０ｒｐｍで回転させる。ファンは、約２６３ワットで動作し、トルクが約３７６．５９インチポンド（ｉｎ．ｌｂｓ．）、流量が約９６，８１６ｃｆｍである。したがって、ファンの効率は約３６８．１２ｃｆｍ／ワットである。 In yet another example, a fan that is 14 feet (4.2 m) in diameter and has 10 fan blades 50 is rotated at about 50 rpm. The fan operates at about 263 watts, has a torque of about 376.59 inch pounds (in. Lbs.), And a flow rate of about 96,816 cfm. Thus, the fan efficiency is about 368.12 cfm / watt.

以下は、例示にすぎないが、ファンブレード３０又はファンブレード５０を含めた任意のファンブレードに適用される。 The following applies to any fan blade, including fan blade 30 or fan blade 50, which is exemplary only.

一実施形態では、各ファンブレード３０又は５０は、均質な材料連続体を有する。例示にすぎないが、ファンブレード３０及び５０は、押し出しアルミニウムで構成されることができる。しかしながら、ファンブレード３０や５０が、任意の他の適当な材料（複数可）で構成されてもよいことが理解される。この材料としては、任意の金属やプラスチックを含むが、これに限定されるものではない。また、ファンブレード３０や５０は、任意の適当な製造方法によって形成されてもよい。製造方法には、打ち抜き、曲げ加工、溶接や成形を含むが、これに限定するものではない。当業者には、他の適当な材料及び製造方法が明らかである。 In one embodiment, each fan blade 30 or 50 has a homogeneous material continuum. By way of example only, fan blades 30 and 50 can be constructed of extruded aluminum. However, it is understood that the fan blades 30 and 50 may be composed of any other suitable material (s). This material includes, but is not limited to, any metal or plastic. The fan blades 30 and 50 may be formed by any appropriate manufacturing method. Manufacturing methods include, but are not limited to, punching, bending, welding and molding. Other suitable materials and manufacturing methods will be apparent to those skilled in the art.

ファンブレード３０又は５０をハブ１０に取り付けるとき、ハブ取り付け部材１２がファンブレード３０又は５０内へ、例示にすぎないが、約６インチ（１５．２４ｃｍ）だけ延出する。代替として、ハブ取り付け部材１２は、ファンブレード３０又は５０内へ任意の適当な長さまで延出してもよい。ハブ１０は、ファンブレード３０又は５０の内側ではなく、その外側に取り付けられる取り付け部材１２を有してもよい。代替として、取り付け部材１２は、部分的にファンブレード３０又は５０の内側、及び部分的にその外側の両方に取り付けられてもよい。 When the fan blade 30 or 50 is mounted to the hub 10, the hub mounting member 12 extends into the fan blade 30 or 50, by way of example only, by approximately 6 inches (15.24 cm). Alternatively, the hub attachment member 12 may extend into the fan blade 30 or 50 to any suitable length. The hub 10 may have a mounting member 12 attached to the outside of the fan blade 30 or 50 instead of the inside thereof. Alternatively, the attachment member 12 may be attached both partially inside the fan blade 30 or 50 and partially outside thereof.

ファンブレード３０又は５０は、ハブ取り付け部材１２内の開口２２に整合するように構成された１つ又は複数の開口も有することができる。本実施形態では、ファンブレード３０又は５０の開口をハブ取り付け部材１２の開口２２に整合させたとき、締結具２６を開口に挿通させ、それにより、ファンブレード３０又は５０をハブ取り付け部材１２に固定することができる。一実施形態では、締結具２６はボルトである。締結具（複数可）２６に代わる他の適当なものが、当業者に明らかである。他の適当なものとして、接着剤を含むが、これに限定するものではない。したがって、開口２２が任意選択であることが理解される。 The fan blade 30 or 50 may also have one or more openings configured to align with the opening 22 in the hub mounting member 12. In the present embodiment, when the opening of the fan blade 30 or 50 is aligned with the opening 22 of the hub mounting member 12, the fastener 26 is inserted through the opening, thereby fixing the fan blade 30 or 50 to the hub mounting member 12. can do. In one embodiment, the fastener 26 is a bolt. Other suitable alternatives to fastener (s) 26 will be apparent to those skilled in the art. Other suitable ones include, but are not limited to, adhesives. Thus, it is understood that the opening 22 is optional.

ファンブレード３０又は５０は、長さが約４、５、６、７、８、９、１０、１１、１２、１３又は１４フィート（１．２、１．５、１．８、２．１、２．４、２．７、３．０、３．３、３．６、３．９、又は４．２ｍ）でもよい。代替として、ファンブレード３０又は５０は任意の他の適当な長さでもよい。一実施形態では、ファンブレード３０又は５０及びハブ１０は、ファンブレード３０又は５０及びハブ１０を有するファンの直径が約２４フィート（７．３ｍ）になるような寸法である。別の実施形態では、ファンブレード３０又は５０及びハブ１０は、ファンブレード３０又は５０及びハブ１０を有するファンの直径が約１４フィート（４．２ｍ）になるような寸法である。当業者には他の適当な寸法も明らかである。 The fan blade 30 or 50 is about 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13 or 14 feet long (1.2, 1.5, 1.8, 2.1, 2.4, 2.7, 3.0, 3.3, 3.6, 3.9, or 4.2 m). Alternatively, fan blade 30 or 50 may be any other suitable length. In one embodiment, the fan blade 30 or 50 and the hub 10 are dimensioned such that the fan having the fan blade 30 or 50 and the hub 10 has a diameter of about 24 feet (7.3 m). In another embodiment, the fan blade 30 or 50 and the hub 10 are sized such that the fan having the fan blade 30 or 50 and the hub 10 has a diameter of about 14 feet (4.2 m). Other suitable dimensions will be apparent to those skilled in the art.

ファンブレード３０又は５０の長さに沿ったすべての断面が同一である必要がないことが理解される。言い換えると、ファンブレード３０又は５０の構造は、ファンブレード３０又は５０の全長に沿って均一である必要はない。例示にすぎないが、ファンブレード３０又は５０の「ハブ取り付け端部」（すなわち、ファンブレード３０又は５０の、ハブ１０に取り付けられる端部）の一部分を除去してもよい。一例では、ハブ１０上に別のブレード５０を収容するために、ファンブレード５０の前縁５６に斜めカットを行う。 It is understood that not all cross sections along the length of the fan blade 30 or 50 need be the same. In other words, the structure of the fan blade 30 or 50 need not be uniform along the entire length of the fan blade 30 or 50. By way of example only, a portion of the “hub attachment end” of the fan blade 30 or 50 (ie, the end of the fan blade 30 or 50 attached to the hub 10) may be removed. In one example, a diagonal cut is made on the leading edge 56 of the fan blade 50 to accommodate another blade 50 on the hub 10.

別法として、ハブ取り付け端部の一部分又は別の部分を省く、除去する、又は他の方法で「欠落させる」ようにして、ファンブレード３０又は５０を形成又は構成してもよい。そのような部分が（取り除かれるか、最初からないかに関係なく）存在しないことは、ハブ１０の位置で互いに干渉するブレード３０又は５０に伴う問題を改善することができる。そのような干渉は多様な要素によって引き起こされる。こうした要素として、ファンブレード３０又は５０の弦長を含むが、これに限定するものではない。もちろん、干渉以外の要素も、ファンブレード３０又は５０の一部分の除去又は他の欠如に影響を及ぼす。欠如部分は、前縁３６又は５６の一部分、後縁３８又は５８の一部分、又はその両方を含む。 Alternatively, fan blades 30 or 50 may be formed or configured such that a portion or another portion of the hub mounting end is omitted, removed, or otherwise “missed”. The absence of such portions (whether removed or not present) can ameliorate problems with blades 30 or 50 that interfere with each other at the location of hub 10. Such interference can be caused by a variety of factors. Such elements include, but are not limited to, the fan blade 30 or 50 chord length. Of course, factors other than interference also affect the removal or other lack of a portion of the fan blade 30 or 50. The missing portion includes a portion of the leading edge 36 or 56, a portion of the trailing edge 38 or 58, or both.

別法として、ハブ１０の位置でのファンブレード３０又は５０の干渉に対処するために、（たとえば、ハブ取り付け部材１２の数を増加させないで）ハブの直径を増加させてもよい。別法では、ファンブレード３０又は５０の弦を短くしてもよい。当業者には、ハブ１０やファンブレード３０又は５０のさらに別の代替及び変形が明らかである。 Alternatively, the hub diameter may be increased (eg, without increasing the number of hub attachment members 12) to address interference of the fan blades 30 or 50 at the hub 10 location. Alternatively, the strings of the fan blades 30 or 50 may be shortened. Still other alternatives and variations of the hub 10 or fan blade 30 or 50 will be apparent to those skilled in the art.

当業者であれば、ファンブレード３０又は５０の迎え角がゼロ又は非ゼロでもよいことを理解する。例示にすぎないが、ハブ取り付け部材１２に取り付けられたとき、ファンブレード３０又は５０は、例示にすぎないが、約−１°〜７°（７°を含む）、−２°〜１０°（１０°を含む）、又は７°、８°、１０°又は１３°の範囲の迎え角を有することができる。もちろん、ファンブレード３０又は５０は、任意の他の適当な迎え角を有することができる。ファンブレード３０又は５０をその長さに沿ってほぼ直線的にすることができ、且つ所望の迎え角を有するハブ取り付け部材１２を設けることにより、迎え角を与えてもよい。 One skilled in the art will appreciate that the angle of attack of the fan blade 30 or 50 may be zero or non-zero. By way of example only, when attached to the hub mounting member 12, the fan blade 30 or 50 is only by way of example, but is about -1 ° to 7 ° (including 7 °), -2 ° to 10 ° (including Or an angle of attack in the range of 7 °, 8 °, 10 ° or 13 °. Of course, the fan blade 30 or 50 can have any other suitable angle of attack. The fan blade 30 or 50 can be made substantially linear along its length, and the angle of attack may be provided by providing a hub mounting member 12 having a desired angle of attack.

別法として、ハブ取り付け部材１２の迎え角をゼロにして、ファンブレード３０又は５０のねじれにより、ファンブレード３０又は５０に迎え角を与えてもよい。言い換えると、ファンブレード３０又は５０を、ハブ取り付け部材１２がファンブレード３０又は５０内に延在する長さに沿ってほぼ直線的にして、ファンブレード３０又は５０の残り部分に対して迎え角を与えるために、ねじりを設けてもよい。そのようなねじりは、ファンブレード３０又は５０の任意の適当な長さにわたって生じることができる（たとえば、ファンブレード３０又は５０の長さの残り全体がねじりを有するか、ねじりが短く、それにより、ファンブレード３０又は５０の残りのほとんどすべてがほぼ直線的である、等である）。ファンブレード３０の全体又は一部に迎え角を与えるためのさらに別の適当な構造及び方法が、当業者には明らかである。また、ファンブレード３０又は５０の全体又は任意部分が任意の目的で１つ又は複数のねじれを有してもよい。 Alternatively, the angle of attack of the hub mounting member 12 may be zero and the angle of attack of the fan blade 30 or 50 may be imparted by twisting of the fan blade 30 or 50. In other words, the fan blade 30 or 50 is substantially linear along the length that the hub mounting member 12 extends into the fan blade 30 or 50 so that the angle of attack is relative to the rest of the fan blade 30 or 50. A twist may be provided to provide. Such torsion can occur over any suitable length of fan blade 30 or 50 (eg, the entire remainder of the length of fan blade 30 or 50 has a torsion, or a torsion is short, thereby Almost all of the rest of the fan blades 30 or 50 are substantially linear, etc.). Still other suitable structures and methods for providing an angle of attack to all or a portion of the fan blade 30 will be apparent to those skilled in the art. Also, the whole or any part of the fan blade 30 or 50 may have one or more twists for any purpose.

ファンブレード（たとえば３０又は５０）を多くの方法で変更してもよいことは、当業者は理解する。そのような変更形は、ファン性能の特性を変える。図６〜図１０に例示の形で示されているように、１つのそのような変更形は、ウィングレット７０を有する。ウィングレット７０をファンブレード３０及び５０の文脈で論じるが、ウィングレット７０を任意の他の適当なファンブレードで使用してもよい。 Those skilled in the art will appreciate that the fan blades (eg, 30 or 50) may be modified in many ways. Such modifications change the performance characteristics of the fan. One such variation has a winglet 70, as shown in an exemplary manner in FIGS. Although winglet 70 is discussed in the context of fan blades 30 and 50, winglet 70 may be used with any other suitable fan blade.

本例のウィングレット７０は、垂直部材７２を有する。垂直部材７２は、平坦な内面７４及び丸み付き外面７６を有する。内面７４及び外面７６の他の適当な構造は、当業者には明らかである。本例では、垂直部材７２の外周縁が、下縁部７８、上縁部８０及び後縁部８２によって画定されている。各縁部７８、８０及び８２は、一般的にそれぞれの隅部８４で合流する。したがって、本例では、垂直部材７２は３つの隅部８４を有する。図示のように、各隅部８４に丸みが付けられている。したがって、本明細書で使用する際の「隅部」という用語は、尖った角度を必要とするように解釈されるべきでない。言い換えると、隅部は、１対の直線が合流又は交差する点又は領域に制限される必要はない。本例では、垂直部材７２が３つの隅部を有するように説明されているが、垂直部材７２が任意の適当な数の隅部８４を有することができる。 The winglet 70 of this example has a vertical member 72. The vertical member 72 has a flat inner surface 74 and a rounded outer surface 76. Other suitable structures for inner surface 74 and outer surface 76 will be apparent to those skilled in the art. In this example, the outer peripheral edge of the vertical member 72 is defined by a lower edge 78, an upper edge 80, and a rear edge 82. Each edge 78, 80 and 82 generally meets at a respective corner 84. Accordingly, in this example, the vertical member 72 has three corners 84. As shown, each corner 84 is rounded. Thus, the term “corner” as used herein should not be construed as requiring a sharp angle. In other words, the corners need not be limited to points or regions where a pair of straight lines meet or intersect. In this example, the vertical member 72 is described as having three corners, but the vertical member 72 may have any suitable number of corners 84.

垂直部材７２の他の変更例が、当業者には明らかである。 Other variations of the vertical member 72 will be apparent to those skilled in the art.

本例のウィングレット７０は、ウィングレット取り付け部材９０をさらに有し、これは、垂直部材７２の内面７４からほぼ垂直に延出している。図示のように、ウィングレット取り付け部材９０は、ハブ取り付け部材１２に似た構造である。ウィングレット取り付け部材９０は、上面９２及び底面９４を有し、それらの各々の終端が前縁９６及び後縁９８になっている。また、各ウィングレット取り付け部材９０は、上面９２及び底面９４に貫設された開口１００を有する。本例では、各開口１００が、締結具２６を受け取る寸法になっている。ウィングレット取り付け部材９０は、ファンブレード３０又は５０の端部に挿入されるように構成される。当業者であれば、ウィングレット取り付け部材９０を多様な代替構造で設けることができることが理解される。 The winglet 70 of this example further includes a winglet mounting member 90 that extends substantially vertically from the inner surface 74 of the vertical member 72. As shown, the winglet mounting member 90 has a structure similar to the hub mounting member 12. The winglet mounting member 90 has a top surface 92 and a bottom surface 94, each of which has a leading edge 96 and a trailing edge 98. Each winglet mounting member 90 has an opening 100 penetrating the top surface 92 and the bottom surface 94. In this example, each opening 100 is sized to receive the fastener 26. The winglet attachment member 90 is configured to be inserted into the end of the fan blade 30 or 50. Those skilled in the art will appreciate that the winglet mounting member 90 can be provided in a variety of alternative configurations.

図９は、ウィングレット７０を取り付けたファンブレード３０の断面を示す。この断面は、ファンブレード３０の中心に位置する横断面に沿ってとり、ウィングレット７０の方を（すなわち、ハブ１０から離れる方向に）見た断面である。本例では、図９及び図１０に示されているように、ウィングレット取り付け部材９０は、ファンブレード３０又は５０の端部にはまるように構成される。ハブ取り付け部材１２のように、ウィングレット取り付け部材９０は、ファンブレード３０又は５０内のボス４０又は６０に滑合する。本例では、ウィングレット７０の上縁部８０は、ファンブレード３０又は５０の上面３２又は５２より上方に延出し、また前縁３６又は５６を越えて延出している。同様に、ウィングレット７０の下縁部７８は、ファンブレード３０又は５０の底面３４又は５４より下方に延出している。ウィングレット７０の後縁部８２は、ファンブレード３０又は５０の後縁３８又は５８を越えて延出している。もちろん、ウィングレット７０及びファンブレード３０又は５０は、任意の他の相対寸法や構造を有してもよい。 FIG. 9 shows a cross section of the fan blade 30 with the winglets 70 attached. This cross section is a cross section taken along the cross section located at the center of the fan blade 30 and viewing the winglet 70 (that is, in a direction away from the hub 10). In this example, as shown in FIGS. 9 and 10, the winglet mounting member 90 is configured to fit on the end of the fan blade 30 or 50. Like the hub attachment member 12, the winglet attachment member 90 slides onto the boss 40 or 60 in the fan blade 30 or 50. In this example, the upper edge 80 of the winglet 70 extends above the upper surface 32 or 52 of the fan blade 30 or 50 and extends beyond the leading edge 36 or 56. Similarly, the lower edge 78 of the winglet 70 extends below the bottom surface 34 or 54 of the fan blade 30 or 50. The trailing edge 82 of the winglet 70 extends beyond the trailing edge 38 or 58 of the fan blade 30 or 50. Of course, the winglet 70 and the fan blade 30 or 50 may have any other relative size or structure.

ファンブレード３０又は５０は、ファンブレード３０又は５０の先端付近で上面３２又は５２や底面３４又は５４に貫設された１つ又は複数の開口を有することができ、この、又はこれらの開口は、ウィング取り付け部材９０をファンブレード３０又は５０に挿入したとき、ウィングレット取り付け部材９０の開口（複数可）１００に整合するように位置付けられ、且つ締結具２６を受け取る寸法になっている。したがって、ウィングレット７０は、１つ又は複数の締結具２６でファンブレード３０又は５０に固定されることができる。一実施形態では、締結具２６がボルトである。別の実施形態では、締結具２６は、相補対の細いヘッド連動結合ねじ、たとえば大量の紙をとじ合わせるためにしばしば使用されるねじポスト（たとえば、ねじ付き外面を有する「雄」ねじを、ねじ付き内面を有する「雌」ねじとかみ合わせるように構成したもの）を有する。しかしながら、接着剤を含めた任意の他の適当な締結具（複数可）を使用することができるが、これに限定する訳ではない。したがって、開口１００が任意選択である。 The fan blade 30 or 50 may have one or more openings penetrating into the top surface 32 or 52 or the bottom surface 34 or 54 near the tip of the fan blade 30 or 50, which, or these openings, When the wing attachment member 90 is inserted into the fan blade 30 or 50, it is positioned to align with the opening (s) 100 of the winglet attachment member 90 and is sized to receive the fastener 26. Accordingly, the winglet 70 can be secured to the fan blade 30 or 50 with one or more fasteners 26. In one embodiment, the fastener 26 is a bolt. In another embodiment, the fastener 26 may include a complementary pair of thin head interlocking screws, such as a screw post (eg, a “male” screw having a threaded outer surface, which is often used to bind large quantities of paper. Configured to mate with a “female” screw having an inner surface. However, any other suitable fastener (s) can be used including, but not limited to, an adhesive. Accordingly, the opening 100 is optional.

ウィングレット取り付け部材９０をファンブレード３０又は５０の端部に挿入しなくてもよいことも理解される。言い換えると、ハブ取り付け部材１２と同様に、ウィングレット取り付け部材９０は、ファンブレード３０又は５０の内側ではなく、その外側に取り付けられるように形成されてもよい。代替として、ウィングレット取り付け部材９０は、部分的にファンブレード３０又は５０の内側、及び部分的にその外側の両方に取り付けられてもよい。当業者には、さらに別の構造も明らかである。 It will also be appreciated that the winglet mounting member 90 may not be inserted into the end of the fan blade 30 or 50. In other words, like the hub attachment member 12, the winglet attachment member 90 may be configured to be attached to the outside of the fan blade 30 or 50 rather than the inside thereof. Alternatively, the winglet attachment member 90 may be attached both partially inside the fan blade 30 or 50 and partially outside thereof. Still other structures will be apparent to those skilled in the art.

代替実施形態では、ウィングレット７０の取り付け部材９０をなくし、代わりに、垂直部材７２の内面７４内にリセスを形成する。本実施形態では、ウィングレット７０をファンブレード３０又は５０に取り付けるために、ファンブレード３０又は５０の先端をウィングレット７０に挿入する。さらに別の実施形態では、ファンブレード３０又は５０がウィングレット７０と一体成形される。したがって、当業者であれば、ウィングレット７０付きのファンブレード３０又は５０を提供するための多様な構造が存在する。 In an alternative embodiment, the mounting member 90 of the winglet 70 is eliminated and instead a recess is formed in the inner surface 74 of the vertical member 72. In the present embodiment, the tip of the fan blade 30 or 50 is inserted into the winglet 70 in order to attach the winglet 70 to the fan blade 30 or 50. In yet another embodiment, the fan blade 30 or 50 is integrally formed with the winglet 70. Accordingly, there are a variety of structures for those skilled in the art to provide fan blades 30 or 50 with winglets 70.

垂直部材７２が、取り付け部材９０に対してほぼ垂直であるように示されているが、これらの２つの部材が互いに対して任意の適当な角度を成してもよい。したがって、例示にすぎないが、ウィングレット７０をファンブレード３０又は５０に取り付けるとき、垂直部材７２が内方又は外方に傾斜してもよい。代替として、垂直部材７２が複数の角度を有してもよい。言い換えると、ウィングレットをファンブレード３０又は５０に取り付けるとき、垂直部材の上部及び垂直部材の底部の各々が内方に傾斜するようにして、垂直部材７２を構成してもよい。他のウィングレット７０の変形例として角度変化を含み、これに限定するものではないことは、当業者には明らかである。 Although the vertical member 72 is shown as being substantially perpendicular to the mounting member 90, the two members may form any suitable angle with respect to each other. Thus, by way of example only, when the winglet 70 is attached to the fan blade 30 or 50, the vertical member 72 may be inclined inward or outward. Alternatively, the vertical member 72 may have multiple angles. In other words, when the winglet is attached to the fan blade 30 or 50, the vertical member 72 may be configured such that each of the top of the vertical member and the bottom of the vertical member is inclined inward. It will be apparent to those skilled in the art that other variations of winglet 70 include, but are not limited to, angular changes.

本明細書では、ウィングレット７０が特にファンブレード３０又は５０の変更形として記載されているが、ウィングレット７０を使用して任意の他のファンブレードを変更することができる。 Although the winglet 70 is specifically described herein as a modification of the fan blade 30 or 50, the winglet 70 can be used to modify any other fan blade.

一実施形態では、ウィングレット７０は、成形プラスチックの均質な連続体から形成される。しかしながら、ウィングレット７０は、任意の適当な金属やプラスチックを含めた、これに限定されない多様な材料から形成されることができ、また複数の部材片を有することができることも理解される。また、ウィングレットを任意の適当な製造方法によって形成することができることも理解される。 In one embodiment, winglet 70 is formed from a homogeneous continuous body of molded plastic. However, it is understood that the winglet 70 can be formed from a variety of materials, including but not limited to any suitable metal or plastic, and can have multiple pieces. It is also understood that the winglets can be formed by any suitable manufacturing method.

ファンブレード３０又は５０の先端又はその付近に発生する後流渦が、ファンブレード３０又は５０の先端付近の揚力を増加させることも理解される。ウィングレット７０は、ファンブレード３０又は５０の先端付近で、上面３２若しくは５２や、底面３４若しくは５４を横切る半径方向空気流を抑制する。そのような抑制により、空気が前縁３６又は５６から後縁３８又は５８に流されるのがより通常となり、それにより、少なくとも一定の回転速度において、ウィングレット７０付きのファンブレード３０又は５０を有するファンの効率を向上させることができる。 It is also understood that wake vortices generated at or near the tip of fan blade 30 or 50 increase lift near the tip of fan blade 30 or 50. The winglet 70 suppresses the radial air flow across the upper surface 32 or 52 and the bottom surface 34 or 54 near the tip of the fan blade 30 or 50. Such suppression makes it more normal for air to flow from the leading edge 36 or 56 to the trailing edge 38 or 58, thereby having a fan blade 30 or 50 with winglets 70 at least at a constant rotational speed. The efficiency of the fan can be improved.

一例では、ウィングレット７０は、直径が６フィート（１．８ｍ）のファンのファンブレード３０又は５０の端部に取り付けられる。ウィングレット７０の追加により、ファンの空気流量が、１７１ｒｐｍで４．８％増加する。 In one example, winglet 70 is attached to the end of fan blade 30 or 50 of a 6 foot (1.8 m) diameter fan. The addition of the winglet 70 increases the fan air flow rate by 4.8% at 171 rpm.

別の例では、ウィングレット７０は、直径が１４フィート（４．２ｍ）のファンのファンブレード３０又は５０の端部に取り付けられる。ウィングレット７０の追加により、ファンの空気流量が、７５ｒｐｍで４．４％増加する。 In another example, the winglet 70 is attached to the end of a fan blade 30 or 50 of a 14 foot (4.2 m) diameter fan. The addition of the winglet 70 increases the fan air flow rate by 4.4% at 75 rpm.

次の２つの表は、直径が１４フィート（４．２ｍ）のファンにウィングレット７０を追加することによって得ることができる効率を示す。 The next two tables show the efficiency that can be obtained by adding winglets 70 to a fan that is 14 feet in diameter.

もちろん、ウィングレット７０の使用によって他の値を実現することができる。また、ウィングレットの適当な変形として、代替ウィングレット構造を含み、これに限定されないことは、当業者には明らかである。 Of course, other values can be realized through the use of winglets 70. It will also be apparent to those skilled in the art that suitable variations of winglets include, but are not limited to, alternative winglet structures.

以上をまとめると、本発明の概念を用いることから生じる多くの利点を説明してきた。本発明の１つ又は複数の実施形態の上記説明は、図示及び説明のために示されたものである。網羅的であること、又は本発明を開示されたそのままの形に制限することは意図していない。上記教示に照らして、明白な変更又は変形が可能である。本発明の原理及びその実際的な適用を最善に示し、それにより、当業者であれば、本発明をさまざまな実施形態で、また考えられる特定の使用に適するようにさまざまな変更を加えて最善に利用できるようにするために、１つ又は複数の実施形態を選択して説明した。本発明の範囲は、添付の特許請求の範囲によって規定されるものとする。 In summary, the many advantages resulting from using the concepts of the present invention have been described. The foregoing description of one or more embodiments of the invention has been presented for purposes of illustration and description. It is not intended to be exhaustive or to limit the invention to the precise form disclosed. Obvious modifications or variations are possible in light of the above teaching. Best illustrate the principles of the invention and its practical application so that those skilled in the art will best understand the invention in various embodiments and with various modifications to suit the particular use contemplated. One or more embodiments have been selected and described in order to be available for use. The scope of the present invention is defined by the appended claims.

ファンブレードを取り付けるためのハブの平面図である。It is a top view of the hub for attaching a fan blade. ファンブレード翼の一例の断面図である。It is sectional drawing of an example of a fan blade blade | wing. ファンブレード翼の他の例の断面図である。It is sectional drawing of the other example of a fan blade blade | wing. ２つの楕円を示すグラフである。It is a graph which shows two ellipses. 図４のグラフの一部分を示す図である。It is a figure which shows a part of graph of FIG. ウィングレットファンブレード変更形の一例の側面図である。It is a side view of an example of a change type of a winglet fan blade. 図６のウィングレットの断面図である。It is sectional drawing of the winglet of FIG. 図６のウィングレットの上面図である。It is a top view of the winglet of FIG. 図６のウィングレットで変更した図２のファンブレードの端面図である。FIG. 7 is an end view of the fan blade of FIG. 2 modified by the winglet of FIG. 6. 図９のウィングレット／ブレードアセンブリの分解斜視図である。FIG. 10 is an exploded perspective view of the winglet / blade assembly of FIG. 9.

Explanation of symbols

１０ファンハブ
１２ハブ取り付け部材
３０，５０ファンブレード
７０ウィングレット
９０ウィングレット取り付け部材 DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Fan hub 12 Hub attachment member 30,50 Fan blade 70 Winglet 90 Winglet attachment member

Claims

(A) a vertical member;
(B) an attachment member;
At least a portion of the attachment member is substantially perpendicular to at least a portion of the vertical member, the attachment member configured to be attached to a fan blade first end, wherein the fan blade is configured to attach to the fan blade. A winglet for a fan blade configured to be attached to a fan hub at a second end, the second end being in a position opposite to the first end.

The winglet for a fan blade according to claim 1, wherein the vertical member has a rounded outer surface.

The winglet for a fan blade according to claim 2, wherein the vertical member further has a substantially flat inner surface.

The winglet for a fan blade according to claim 1, wherein the vertical member has an outer peripheral edge defined by a lower edge portion, an upper edge portion and a rear edge portion.

The fan blade winglet of claim 4, wherein each of the edges generally meets at a respective corner.

The fan blade winglet according to claim 5, wherein each of the corners is substantially rounded.

The fan blade winglet of claim 1, wherein at least a portion of the attachment member is configured to fit within the fan blade first end.

The fan blade winglet of claim 1, wherein the vertical member is configured to constrain radial airflow across the fan blade across at least a portion of the fan blade near a first end of the fan blade.

The winglet for a fan blade according to claim 1, wherein the mounting member has an inner surface, and at least a portion of the inner surface is non-perpendicular to the mounting member.

The fan blade winglet of claim 1, wherein the mounting member is configured to be substantially secured to the fan blade first end by one or more fasteners.

The vertical member has an upper edge, and the attachment member has a front edge, and when attached to the first end of the fan blade having a front edge, the vertical member extends from the attachment member front edge. The winglet for a fan blade according to claim 1, wherein a distance to a point on the upper edge of the member is larger than a distance from the leading edge of the mounting member to the fan blade leading edge of the first end.

The vertical member has a trailing edge, and the mounting member has a trailing edge, and when attached to the first end of the fan blade having a trailing edge, the vertical member extends from the mounting member trailing edge. The winglet for a fan blade according to claim 1, wherein a distance to a point on the trailing edge of the member is larger than a distance from a trailing edge of the mounting member to the fan blade trailing edge of the first end.

The vertical member has a lower edge, the mounting member has a bottom surface, and when the vertical member is attached to the first end of the fan blade having the bottom surface, the vertical member has the bottom surface. 2. The fan blade according to claim 1, wherein a distance to a point on the lower edge is greater than a distance from the bottom surface of the mounting member to an arbitrary point on the fan blade bottom surface of the first end of the fan blade. Winglet.

The vertical member has an upper edge, the mounting member has an upper surface, and when attached to the first end of the fan blade having an upper surface, the vertical member has an upper surface. The fan blade according to claim 1, wherein a distance to a point on the upper edge is larger than a distance from an upper surface of the mounting member to an arbitrary point on the upper surface of the fan blade at the first end of the fan blade. Winglet.

(A) a vertical member;
(B) an attachment member, wherein the attachment member is substantially perpendicular to at least a portion of the vertical member and configured to be attached to a first end of the fan blade, the fan blade being a second end of the fan blade; An attachment member configured to be attached to the fan hub at a portion, wherein the second end is opposite the first end;
(C) A fan blade kit comprising: at least one fastener configured to secure the attachment member to the first end.

(A) a hub operable to rotate;
(B) a plurality of fan blades, each fan blade having a first end and a second end, the plurality of fan blades being attached to the hub at each first end;
(C) A fan comprising: a winglet attached to the second end of each fan blade.

The fan of claim 16, wherein each winglet has a vertical member and a mounting member.

The fan of claim 17, wherein the mounting member extends substantially vertically from the vertical member.

The fan of claim 17, wherein at least a portion of each mounting member is configured to fit into the second end of a respective fan blade.

The fan of claim 16, wherein the distance between the first end and the second end of each fan blade is at least about 4 feet.

A method for changing a fan blade,
Securing a winglet having a vertical member and a mounting member to the fan blade end;
A method of modifying a fan blade, wherein at least a portion of the mounting member is substantially perpendicular to at least a portion of the vertical member, and wherein the mounting member is configured to be coupled to the fan blade end.

A fan blade configured to be attached to a rotating fan hub,
(A) a top surface that is generally elliptically curved;
(B) a bottom surface that is generally elliptically curved;
(C) a front edge, each of the upper surface and the bottom surface being terminated at the front edge;
(D) a trailing edge, each trailing end of the top surface and the bottom surface being the trailing edge;
Fan blade with.

23. The fan blade of claim 22, further comprising a first radius of curvature near the leading edge and a second radius of curvature near the trailing edge, wherein the first radius of curvature is less than the second radius of curvature. .

23. The fan blade of claim 22, wherein the curvature of the top surface is based on a first ellipse and the curvature of the bottom surface is based on a second ellipse.

25. The fan blade of claim 24, wherein the curvature of the second ellipse is determined by the curvature of the second ellipse.