JPH04234599A - 軸流空気インペラ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は自動車のラジエタ、熱交
換器等に使用する軸流空気インペラに関する。

【０００２】

【従来の技術】種々の軸流ファンの設計が自動車の冷却
ラジエタ及び同様の熱交換器への適用において成されて
きて、ある設計は一般的に十分であるが単一のインペラ
の設計はあらゆる点において全く十分ではない。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、最小
の騒音の発生、効率の高い空気力学運転及び材料及び製
造の経済性のような設計目標を達成した改良した軸流空
気インペラを提供することである。

【０００４】

【課題を解決するための手段】前述の目的を達成するの
に、自動車ラジエタファンの用途又はその他のための改
良した軸流空気インペラは、軸線の回りで回転するよう
になっていて複数の一体に形成された同じような軸線の
回りに隔てられた空気移動羽根を支持するハブを備えて
いる。羽根はハブからほぼ半径方向外側に突出しかつ各
羽根はハブと一体の付け根端部と、半径方向外側に配置
された先端部と、付け根端部と先端部との間の滑らかに
曲がった両側縁とを有している。空気インペラは一定方
向に回転するようになっており、側縁は羽根の先行縁と
後続縁とを有している。

【０００５】本発明によれば、各羽根の先行縁は付け根
端部から先端部に見たときほぼ前方に曲がっており、そ
の結果、各羽根の突出した幅は先端部において付け根端
部に於けるよりも少なくとも４０％大きい。好ましくは
、かつ現に好まれている設計において、各羽根の先端部
は付け根端部よりほぼ４０％ないし８０％幅が広い。

【０００６】各羽根の最大厚さは付け根端部における最
大から先端部における最小に変化し、先端部における最
小厚さは好ましくは羽根の後続縁における厚さより少な
くとも３倍である。

【０００７】最後に、オリフィスリングが各羽根の先端
部と一体に形成されかつ複数の羽根を囲んでいる。リン
グは上流端及び下流端を有し、滑らかな半径が設けられ
かつ上流端又は下流端において示されるように任意に少
なくともおおよそ朝顔形の口をしている。

【０００８】

【実施例】以下、図面を参照して本発明の実施例につい
て説明する。特に図１において、ハブが部分的に示され
かつ全体を参照番号１０で示されている。ハブ１０は電
気モータの出力軸、内燃機関からの駆動ベルトその他に
よって回転され、複数の空気移動羽根を支えかつ回転さ
せる。空気移動羽根は１２で示されかつ第２の空気移動
羽根は部分的に１２ａで示されている。示された空気イ
ンペラは軸線の回りに等しく隔てられた９個の同じ羽根
が設けられかつ各羽根はハブ１０から半径方向外側に突
出している。好ましくは、インペラは成形プラスチック
構造でありかつハブ１０及び羽根１２は一体的に形成さ
れる。すなわち、各羽根１２の付け根端部はハブ１０と
一体的に形成されかつ羽根はハブ１０から終端１８まで
ほぼ半径方向外側に突出する。

【０００９】羽根１２の付け根端部は１４で示されかつ
図２に最も良く示されているように、羽根１２の付け根
端部１４は回転軸線１６に関して「ピッチ」の角度で傾
斜されている。図２から明らかなように、羽根の「ピッ
チ」は付け根端部から羽根の先端部１８まで減少する。

【００１０】羽根１２は付け根端部１４と先端部１８と
の間で伸びている滑らかに湾曲した側縁を有し、更に詳
細には、羽根は先行縁２０と後続縁２２とを有している
。本発明の空気インペラは一方向性でありかつ図１にお
いて矢印２４で示されるように半時計回り方向に回転す
る。

【００１１】本発明によれば、本発明のインペラの各羽
根１２の先行縁は付け根端部から先端部に向かって見た
ときほぼ前方に曲がり、かつ各羽根の幅は付け根端部か
ら先端部に徐々に実質的に増加する。すなわち、各羽根
１２の後続縁は、羽根の幅又は「弦」における実質的な
増加が羽根の先行縁２０の前部掃引すなわちスイープ（
ｓｗｅｅｐ）の結果として起こるように、図１に示され
るように少なくともほぼ半径方向であるのが好ましい。 好ましくは、羽根全長に亙って羽根の突出幅は少なくと
も４０％増加し、かつ示されているように、羽根は先端
部において付け根端部におけるよりもほぼ２倍幅が広く
、このように幅が１００％増加することを示している。 更に、羽根の先行縁の前部スイープは好ましくは半径方
向外側に配置された部分において起こる。このように、
各羽根の先行縁における前方の曲線の主要な部分は付け
根端部から先端部まで測定された羽根の長さの外側１／
２において起こり、更に詳細には、そのように測定され
た羽根の長さの外側１／３においてである。

【００１２】各羽根１２の先行縁の前部スイープは羽根
の先行縁の外側部分に沿った半径方向点に対して時間発
生格差（ｔｉｍｅ　　ｉｎｃｉｄｅｎｃｅ　　ｄｉｆｆ
ｅｒｅｎｔｉａｌ）を実質的に改良する。これにより、
騒音の発生を著しく減少する。

【００１３】図２において、羽根の厚さは、羽根が付け
根端部１４から先端部１８に進むに従って顕著に変化す
ることが分かり、その羽根の厚さはかなり減少する。厚
さの変化は、羽根の応力を最小にしかつ同時に同じ強さ
の均一な厚さの羽根に関して羽根を作るのに必要な材料
の量を可能な程度に減少するように設計されている。羽
根の付け根端部近くの羽根の最大厚さＴｓは、羽根の付
け根端部から先端部まで羽根の長さ方向に沿った種々の
部分の厚さのように思慮深く選択される。すなわち、羽
根のあらゆる部分の厚さＴｓは次のように決定される。 Ｔｓ　　＝　　Ｔｍａｘ（ｒｓ／ｒｒｏｏｔ）ｘであり
、ここにおいて、Ｔｓは測定された部分ｓにおける羽根
の厚さ、Ｔｍａｘは付け根先端部近くの羽根の最大厚さ
、ｒｓは部分ｓにおける半径比率ｘ、ｒｒｏｏｔは羽根
の付け根端部における断面半径、ｘは１．０と０．５と
の間（Ｔｓの最小値が羽根の後続縁における厚さの３倍
より少なくないように与えられた値）である。

【００１４】羽根の厚さの最大値Ｔｓが羽根の縁の厚さ
の３倍より少なくないようにするために、ｘの値は上記
のように１．０と０．５との間になるように選択される
。羽根の縁の厚さの３倍の限界は好ましいが羽根の縁の
厚さの４倍も本発明の範囲内にある。

【００１５】前述から明らかなように、羽根の弦中央点
（ｍｉｄ−ｃｈｏｒｄ　　ｐｏｉｎｔｓ）は羽根の先行
縁の前部スイープによって羽根の付け根端部から先端部
まで進むにつれて徐々に前方に移動される。このように
、図２に示されている寸法ｘは羽根の付け根端部から先
端部への羽根の中央点のおおよその全体の前方移動を示
す。

【００１６】最後に、本発明によれば、改良された空気
インペラは部分的に２６で示されているオリフィスリン
グが設けられている。オリフィスリング２６は羽根１２
の外側端部すなわち先端部１８と一体に形成されかつイ
ンペラを形成している複数の羽根を囲むようにインペラ
の残りの９枚の羽根と同様にして形成されている。図２
に最も良く示されているように、上流縁すなわち上流端
と下流縁すなわち下流端とを有しかつ上流縁又は下流縁
は少なくともおおよそ朝顔形の口（ｂｅｌｌｍｏｕｔｈ
ｅｄ）になっている。これは空気がファンの羽根に又は
そこから滑らかに流れるようにしかつ羽根の先端の回り
での空気の羽根から羽根への漏れを阻止する。明らかに
、オリフィスリングの外側表面は取り付けられるハウジ
ング又はインペラが取り付けられる他の開口と合うよう
に形つくられている。リングの外径における移動面と静
止面との間の隙間は大きい容積の市販の用途に見られる
通常の製造公差で与えられる。この配列により、オリフ
ィスリングが無いが非常に満つな回転公差を採用してい
る通常のインペラの設計を使用するよりもより良い空気
のシールが達成される。すなわち、リングがある０．１
０の隙間はリングが無い隙間０．００５に相当する。

【００１７】

【発明の効果】前述のように、本発明の改良された軸流
空気インペラは、低い動作音、最大の空気力学効率、改
良された機械的強度及び製造における材料の最小の使用
という効果を奏する。厚さの変化は羽根の応力を最小限
にしかつ同時に羽根を作るのに必要な材料の量を減少す
る。オリフィスリングを加えることにより、インペラの
羽根の横強度を与えて羽根の断面を比較的薄くでき、更
に、オリフィスリングの主な機能に加えて羽根先端の漏
れを減少できる。羽根先端の漏れの減少は高い空気力学
効率に直接寄与しかつ羽根先端の回りの流れの乱れの減
少は騒音の発生の減少に寄与する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に従ってつくられた改良された軸流空気
インペラの部分後面図である。

【図２】図１の空気インペラの部分側面図である。

【符号の説明】

１０　　ハブ １２　　羽根 １４　　付け根端部 １６　　回転軸線 １８　　先端部 ２０　　先行縁 ２２　　後続縁

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　自動車ラジエタ、熱交換器の用途及び
   その他のための軸流空気インペラにおいて、軸線の回り
   に回転するようになっておりかつ複数の一体に形成され
   、同じように軸の回りに隔てられかつほぼ半径方向外側
   に突出している空気移動羽根を支持しているハブと、各
   羽根の先端部と一体になっていて複数の羽根を囲んでい
   るオリフィスリングとを備え、前記羽根の各々がハブと
   一体になった付け根端部、半径方向外側に配置された先
   端部及びそれらの間で滑らかに湾曲する側縁を有し、前
   記空気インペラは一定方向に回転するようになっていて
   、前記側縁が先行縁と後続縁とを有し、先行縁が付け根
   端部から先端部に向かって見たときほぼ前方に曲がって
   おり、各羽根の突出した幅は先端部において付け根端部
   よりも少なくとも４０％大きく、各羽根の最大厚さは付
   け根端部における最大値から先端部における最小値まで
   変化し、先端部における最大厚さは羽根の後続縁におけ
   る厚さの少なくとも３倍であり、前記リングが上流端及
   び下流端を有しかつリング部分との接続部においてほぼ
   滑らかな半径を有するフランジを一端に有していること
   を特徴とする軸流空気インペラ。
2. 【請求項２】　　前記羽根の後続縁が少なくとも半径方
   向線におおよそ沿って伸び、羽根の弦中央点が羽根の先
   行縁の前部掃引によって付け根端部から先端部に前方に
   進むにしたがって徐々に移動さられている請求項１に記
   載の軸流空気インペラ。
3. 【請求項３】　　各羽根の先行縁の前部曲線は、羽根の
   幅が先端部において付け根端部におけるよりもほぼ４０
   ％ないし８０％大きいようになっている請求項１に記載
   の軸流空気インペラ。
4. 【請求項４】　　各羽根の先端部における羽根の最大厚
   さは羽根の後続縁における厚さの少なくとも３倍である
   請求項１に記載の軸流空気インペラ。
5. 【請求項５】　　各羽根の先行縁における前部曲線の主
   要な部分は付け根端部から先端部に測定された羽根の１
   ／２外側で起こる請求項２に記載の軸流空気インペラ。
6. 【請求項６】　　各羽根の先行縁における前部曲線の主
   要部は、付け根端部から先端部に測定された羽根の外側
   １／３において起こる請求項５に記載の軸流空気インペ
   ラ。
7. 【請求項７】　　羽根のあらゆる部分における厚さが、
   Ｔｓ　　＝　　Ｔｍａｘ（ｒｓ／ｒｒｏｏｔ）ｘであり
   、ここにおいて、Ｔｓは測定された部分ｓにおける羽根
   の厚さ、Ｔｍａｘは付け根先端部近くの羽根の最大厚さ
   、ｒｓは部分ｓにおける半径比率ｘ、ｒｒｏｏｔは羽根
   の付け根端部における断面半径、ｘは１．０と０．５と
   の間（Ｔｓの最小値が羽根の後続縁における厚さの３倍
   より少なくないように与えられた値）である請求項１に
   記載の軸流空気インペラ。