JPH07501593A - レーク及び翼弦方向キャンバーが補正された前方スキューファン - 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】 レーク及び翼弦方向キャンバ−が補正された前方スキューファン発明の背景 本発明は、前方にスキューをつけられたブレードを有する軸流ファンに関する。

より詳細には、自動車用装置用に、及び、コンピュータ冷却、建物の暖冷房を含 むその他の空気調節装置用にデザインされた、バンドを取り付けたプラスチック ファンに関する。

さまざまな応用では、軸流ファンは、隣接する熱交換器を通して、またはエアチ ャネルを通して空気の流れを駆動するように設計されている。ノイズ、強度、パ ッケージング（サイズ）、及び効率（エネルギー消費量）は、多くの軸流ファン の応用において考慮されるべき重要な点である。

特に、前方にスキューをつけられたブレードを有するファン（例えば、ファンの ブレードの翼弦中央線、及び／または、前縁が、ファンの回転方向に湾曲してい る）では、かなりの低ノイズを実現できることが知られている。これは、米国特 許第４．３５８，２４５号（グレイ）に開示される。グレイ特許′　２４５は、 さらに、前方にスキューしたブレードのデザインでは、半径を増加させてブレー ド角を増大させることが有益であると教示する。

米国特許第４，５６９，６３１号（グレイ）は、ブレード先端に前方スキューを 有し、ブレード根元に後方スキニーを有し、これによりブレードの根元と先端の 間の回転の面における全体的な角度の変位が低減され、より大きな強度を達成す るファンを開示する。ブレード角は、ブレード先において比較的一定に保たれる 。

米国特許第４，９００．２２９号（ブラケット他）には、シヌソイド形状の前縁 を有するブレードから構成される軸流ファンが開示される。

ヨーロッパ特許第０　１６８　５９４号は、前方に湾曲した前縁を有するブレー ドから成る軸流ファンを開示する。

米国特許第５，０００，６６０号は、前方または後方いずれかの異なるスキュ一 度の複数のブレードを有する軸流ファンを開示する。

米国特許第４，７９１，５２０号は、制御された後縁（ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ　 ｔｒａｉｌｌｎｇｅｄｇｅ）を何する前方にスキューしたファンのブレードを開 示する。

米国特許第４，９８１，４６１号は、スキューが急変し、ブレード先に高い前方 スキューを有するブレードから成るファンを開示する。

米国特許第３，２８５，５０１号（マクドナルド）は、ファン車（ｒａｎ　ｗｈ ｅｅｌ　）の入り口周囲に回転するエア（ｓｐｌｎｎｌｎ　ａｉｒ　）の環状リ ングを生成すべく配置されたブレード３０を有する遠心ファンを開示する。

米国特許第３，３０７，７７６号（ホワイト）は、ファン周辺の漏れを導き安定 させるガイドブレード１６を有する遠心流体流れ装置（ｃｅｎｔｒｊ４ｕｇａｌ 　ｒｌｕｌｄ　ｆｌｏｗ　ａｐｐａｒａｔｕｓ）を開示する。

米国特許第２，９８１，４６１号（マーフィ）は、ブレードの開放外側端部（Ｏ ｐｅｎ　ｏｕｔｅｒ　ｅｄｇｅ　）からの空気の流れを量制御として用いる、つ まり、ファン回転方向に回転する出口の渦状の流れが２次的なエアとして再循環 されて回転装置の入り口に導かれ、正味量を減少することができる遠心ファンを 開示する。

米国特許第４．４３２，６９９号（クロダ他）は、ファンと入り口囲い板（ｓｈ ｒｏｕｄ　）の間の通路の壁に設けられた毛髪状要素６９（図６）を有する遠心 送風機を開示する。この毛髪状要素は抵抗を増加し、再循環を減少する。

米国特許第４，３５７，９１４号（ハウザー）は、再循環を減少するためのバッ フルリング１１を有するラジェータ用の冷却ファンを開示する。

米国特許第３，６２７，４４０号（ウッド）は、境界層が吸気（ｉｎｌｅｔ　ａ ｉｒ　）を均一に分布するのを補助するための、遠心ファンの入りロ用シール板 ３０を開示する。

ＤＥＯ５２４６２４６５（ンユワエベル）は、ローターブレード先端とハウジン グの間の隙間にリブを有する圧縮タービンを開示する。

ＤＥＯ５１９０５２６９（ブルーノ）は、インペラーのネックリングと通風機の 吸気開口の間にシールを有するインペラーを開示する。

ＳＵ　９１８，５５９は、シールリングの環状突起に係合するフランジを有する 遠心ポンプを開示する。

発明の概要 我々は、前方にスィーブされた前縁（少なくともｒ／Ｒ＞　０．　９）を有する ブレードから構成される軸流ファンに対して改良を行った。これにより、ブレー ドのキャンバ−Ｃｃａｍｂｅｒ）　、レーク（ｒａｋｅ）を補正することにより ファンの性能及び効率が向上する。このようなファンのキャンバ−、レーク、及 びスキューを厳密に調整することにより、ノイズを低減し、しかもかなりの高ピ ツチ比を維持することができる。この結果帯られるファンは、低ノイズ、高効率 のファンであり、比較的低い回転速度で、所定の装置に対して所望の圧力及び空 気流を供給する。より詳細には、本発明のファンは次のような特徴を持つブレー ドを有する：（注１） ａ）ブレードの軸方向投影図において、変化する半径位置＜ｒ＞の関数として翼 弦方向の最大キャンバ（ｆ　）の点により決定される線は、ブレードの根元■ａ ｘ 方向に向かい、「の値における翼弦中央ライン（ＭｃＬ）の前縁側に位置する。

半径方向関数’　ＩａＸの前方スキューは、前記ブレードの前縁（ＬＥ）、翼弦 中央線（ＭｃＬ）、後縁（ＴＥ）のスキニーよりも小さい。

ｂ）ブレードは前方にレークをつけられ、その結果ブレード先端の後縁が軸方向 の前方、すなわちブレード根元の後端より（所望の軸方向流から見て）上流側に 位置する（注２）。前方レーク（ｆｏｒｗａｒｄ　ｒａｋｅ）量の絶対値（ｋ） は、半径位置ｒが０．７５Ｒから１．ＯＲまで増加するとき（Ｒはファンの半径 ）、それに従い増加する。「に関するレークの絶対値の１次微分係数も、ｒが０ ．７５がらＲ１，ＯＲまで増加すると、それに伴い増加するのが非常に望ましい 。

Ｃ）ブレードは比較的大きいピッチ比（Ｐ／Ｄ）を有する。すなわち、ブレード の全域にわたって、通学生なくとも０．６のピッチ比である。より好ましくは、 Ｐ／Ｄは０．７５Ｒから１．ＯＲまでの半径では、少なくとも０．７５である。

最も好適には、同じ範囲においてＰ／Ｄは少なくとも０．８である。

ｄ）ｒ／Ｒ＞　０．７５の範囲における所定の半径位置ｒにおいて、レーク（ｋ ）は、半径位置ｒにおける「度」単位で（Ｉｎ　ｄｅｇｒｅｅｓ　）表される翼 弦中央角度変位（Ａ　Ｄ　Ｍｏ）の実質的な一次関数であり、最大キャンバ−の 翼弦方向の位置について補正されて、空気流の半径方向平衡が維持される。

（注１）ここで用いられる用語は当業界では一般的なものであり、図面に照らし て後に定義されるので、ここではその定義を省く。

（注２）レーク距離の符号は任意であり、ここでは、上記に定めたように、前方 レークに対し負の符号を用いた。

好適な実施例においては、ファンのブレードはさらに下記のような特徴を有する ： ａ）各ブレードの翼弦の長さＣ１及び最も好適には半径方向位置に関するＣの１ 次微分係数（ｄＣ（ｒ）　／ｄ　ｒ）が、半径「が０．７５からＲ１，ＯＲまで 増加すると、それに伴い増加する。

ｂ）各ブレードの翼弦中央のスキニー（注３）の絶対値（すなわち角度の変位） （ＡＤＨｏ）、及び、最も好適には、これに対する半径位置に関する１次微分係 数（ＡＤＭＣ（ｒ）／ｄ　ｒ）は、増加する半径位置「に関連して増加する（「 ／Ｒ＞０．７５）。

Ｃ）各ブレードの翼弦中央線（ＡＤＭｏ）の全体的な（根元から先端まで）角度 変位の絶対値は、０．２５にブレード間隔（３６０＠／Ｎ、Ｎはブレードの数） を乗算した値である。

ｅ）前縁スィーブ角度（Ｓ　ＬＥ）は、ｒ／Ｒ−０，９とｒ　−Ｒの間の点にお いて、少なくとも５０°である。

ｆ）最大キャンバ一対翼弦比（ｆ　／Ｃ）は、半径位置が増加するにつれてａＸ 減少しくつまり、最大キャンバ一対翼弦比の、半径についての１次微分係数［ｄ ｇ）レークには、以下に説明され、図３に示される特定関数、ｋ　（ｒＮ）　− Ａ十Ｂ−Ｃにより、最大キャンバー（Ｘｒｌａりの翼弦方向位置に対して補正さ れた中央弦角度変位の１次関数である。

ｈ）ピッチ比Ｐ／Ｄは、「の全値にわたって、少なくとも０．８である。

ｉ）ピッチ比Ｐ／Ｄは、「が０．７５Ｒから１．ＯＲまで増加するにつれ減少す る。

以下に詳説するように、本発明によるファンは、ブレードが前方に大きくスキュ ー（ｓｋｅｖ）される外側半径において、半径方向の流れ成分の低減された空気 流を生成する（ここで、半径方向の流れ成分というのは、所望の軸方向流、及び 接線方向流に垂直方向の流れの成分をいう）。

本発明のファンは、半径方向に平衡な空気流を生成する。詳細には、伴流（つ工 −り）直径が大きく、流速が低くなるように半径方向の流入運動量（ｒａｄｌａ ｌ　Ｉｎｆｌｏｖ　ｓｏ履ｅｎｔｕｓ）が制御され、それにより全体的なファン 効率が向上する。特に、ＷＤ（伴流直径）が減少すると、浪費エネルギーは１／ ＷＤ’の関数として増加する。

（注３）レークに関し、スキューすなわち角度変位の符号は任意である。ここで は、上記に定めたように前方スキューに負の符号を用いた。ただし、前縁の前方 スィーブに対しては正の符号を用いた。

本発明の第２の態様は、バンドとハウジングの間に形成されたチャネルへ逆循環 （ｒｅｃｉｒｃｕｌａｔｅ　）する（すなわち、所望の軸方向気流に逆流する） 空気流を制御するためのハウジング／バンド構造である。第２の態様は本発明の 第１の態様との組み合わせが効果的であるが、本発明の第１態様を含まないファ ンにこれを用いても良い。詳細には、ハウジング（例えば、熱交換器に関連する ファンの囲い板（ｓｈｒｏｕｄ）　、または、ファンを収容するダクトなど）は 、バンドを収容できる大きさを有する円筒開口を決定する。バンドは、ハウジン グと協調的に機能する大きさを有し、ハウジングの開口円周周囲の溝に一致する よう配置され、ハウジングとバンドの間に、気流を逆循環するための屈曲したチ ャネルを決定する。

チャネルは、半径方向気流制御面を有する、逆循環空気流から渦流を除去する形 状を有するステータ（ｓｔａｔｏｒ）のアレイを含む。バンドとハウジングは気 流制御面の手前（逆循環空気流の上流側）に、リストリクジョン（絞り部）を形 成し、逆循環気流が、有効全圧力の実質的な大きさによって、ステータに供給さ れる（ｅｎｃｏｕｔｅｒ）前に高速度に励起される。このように、逆循環気流は ステータを避けられないが、これは、流線を湾曲させてステータを回避させる静 圧場が実質的に存在しないためである。一実施例においては、バンドの下流端部 から延びる軸方向リップ軸ｘｉａｌ　ｔｉｐ　）がチャネルへの入り口において 絞り部を形成する。あるいは、このリップをバンドの上流端部から延びる用に形 成し、チャネルの中央部に絞り部を形成してもよい。絞り部におけるチャネルの 断面積は、チャネルの出口の断面積の２分の１未満である。ステータの下流側に 行くにつれ、断面積は増加し、逆循環気流の速度が減少し、これにより主流気流 との干渉も縮小される。

ステータは低流体抵抗（ｆｌｏｗ　ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ　）を達成するよう成 型される。つまりステータは、丸みを帯びた前縁を有し、薄い。

本発明の第３の態様は逆循環空気流を制御するための、別のハウジング／バンド 構造を特徴とし、第１の態様、第２の態様、さらに第１及び第２の態様との組み 合わせが可能である。第３の態様は、半径方向の入り口（ｒａｄｉａｌ　ｌｙ　 ｏｒｉｅｎｔｅｄＩｎｌｅｔ　）を有するステータ／チャネル構造を特徴とする （すなわち、半径方向の逆循環空気流を受けるような配置を有する）。このよう なステータの（逆循環空気流から見た）上流側部分は、半径方向に向かって入り 口の半径方向の外側に位置し、これにより遠心力が逆循環空気流をステータに運 び込む。ステータは入り口と垂直方向、つまりチャネルの軸方向下流側に延びる 。一実施例においては、バンドのリップとハウジングの間に形成されたチャネル の出口は、逆循環気流の絞り部を構成する。出口から出ていく漏れ気流に曝され 渦流を起こす表面領域が不十分であるため、この構造は効果的である。あるいは 、第２実施例と同様に絞り部をステータの上流に設けて、ステータへの巻き込み （ｅｎｔｒａｌｎａｅｎｔ　）をさらに確保することもできる。

以下に詳説するように、逆循環空気流から渦流を除去することにより、本発明の 第２及び第３態様は、より整った流入気流をファンに供給し、これによりファン のブレードが適切な迎え角に方向付けられる。

本発明のその他の特徴及び利点は、好適な実施例に関する下記の説明（図面を含 む）、及び請求の範囲から明らかである。

発明の詳細な説明 、　まず、図面について簡単に説明する。

図ＩＡ及びＩＢは本発明によるファンのブレードの軸方向からの投影図であり、 半径Ｒ３における前縁スィーブ角（ＳＬＥ）、半径方向位置（ｒａｄｉａｌ　ｐ ｏｓｉｔｉｏｎ　）（「）、翼弦中央線（ＭＣＬ）、Ｒ１”　’　（ＨＬＩＢ） とＲ２−Ｈの間の翼弦中央線の角度変位（ＡＤＨｏ）、最大キャンバ−の点によ り定義される線（’　ＩａＸ　）　％及び後縁（ＴＥ）を示している。。

図２はスキューとキャンバ−を示すブレードの投影図である。最大キャンバ−の 位置（Ｘｆｓａｘ）に対してレークは補正されていない。

図３は、最大キャンバ−の翼弦方向位置Ｘｒ、ａｘに対するレーク（ｋ）の補正 を示す。

図４Ａ−４Ｄは、均等間隔の４つのｒ値に対する、レーク補正された位置のブレ ードの投影図である。

図５は、半径方向位置の関数として、図４のブレードのさまざまな特性を示した グラフである。

図６Ａ、６Ｂ、７．８．９．１０、ＩＩＡ、１１Ｂは、逆循環空気流を制御する ステータ翼（ｓｔａｔｏｒ　ｖａｎｅ　）を示すファンの断面図である。

本発明を具体化する特定のファンを説明する前に、本発明で使用される用語を、 図面を参照して、簡単に定義する。

特定の半径方向関数（ｒａｄｉａｌ　ｆｕｎｃｌｔ＋ｏｎ）の前方スィーブ角度 （Ｓ）１例えば前縁の軸方向投影（Ｓ　Ｌ、）などは、前記半径方向関数上の点 ｒを通過する半径（図ＩＢのＲ３）と、前記関数に対する点「における接線Ｔと の間の角度Ｓとして「度」単位で表される。このように、図ＩＢはｒにおけるブ レード５の前縁の前方スィーブ（Ｓ　、Ｅ）を示す。当業者は、後縁、翼弦中央 などのその他の半径方向関数、及び最大キャンバ−の半径方向関数（ｆ　Ｃｒ） ）の前方スィーブも、ａＫ 同様にして示すことができることが理解できるであろう。

スキュー角、すなわち翼弦中央線（Ｍ、Ｌ）などの特定の半径方向関数の「１か ら「　までの正味の角度変位（ｒＡＤＪ）とは、「１を通る半径とｒ２を通る半 径の間の角度である。図ＩＡに示されるように、ＡＤＭｃは、半径Ｒ１（ハブに おいてＭＣＬを通過する）とＲ２（「−ＲにおいてＭＣＬを通過する）の間の角 度である。

ピッチ比Ｐ／ＤはピッチＰ（軸方向距離２０ｒ＠ｔａｎβ（βはブレード角度、 図２及び３参照））をファン直径りで割ったものである。図２に示され、以下に 説明するように、ブレード角度βは、半径「の円筒上における翼弦Ｃのノーズテ イル線（ｎｏｓｅ−ｔａｉｌ　１ｉｎｅ）と回転の面との間の角度である。

図２は、（それぞれ、半径ｍ、ｎの翼弦における）２つのブレード断面を示す。

図２において、座標Ｚはファン回転の軸、座標Ｙはファン回転の面と前記断面と の交わりである。ブレード翼弦距離Ｃは、半径ｒの円筒と交差するノーズテイル 線の長さである。翼弦中央線（ＭｃＬ）は、ｒがハブからＲまで変化するときの 、それぞれのブレード翼弦ノーズテイル線Ｃの中点によって定義される線である 。

図ＩＡ参照。半径位置ｒにおけるブレードキャンバ−ｆは、翼弦Ｃの前縁からの 特定の距離Ｘにおける、翼弦Ｃのノーズテイル線に垂直な線の長さを示す。最大 キャンバ−半径方向関数は、半径「がハブからＲまで変化するときの、半径「に おける翼弦の最大キャンバ−（ｆ　）の点によって定義される線である。図１■ ａｘ Ａ参照。最大キャンバ−の翼弦上の位置は、前縁からの翼弦に沿った距離Ｘを翼 弦の全長Ｃによって割ることにより、無次元化して表される。

レーク（ｋ）は、翼弦中央における軸方向のずれ（オフセット）である。図３は （図２とは対照的に）、半径方向位置の関数としてレーク補正を示す。つまり、 図２ではレーク補正は行われていない。図３においては、翼弦ｎの位置は、後述 する関数に従って、翼弦ｍに関連して補正される。

以上のように用語が定義されたので、次に本発明の詳細な説明する。通常、ファ ンのブレード（特に、ブレードのレーク、スキュー、及び最大キャンバ−の翼弦 に関する位置）は、エヤブレードの揚力方向が、局所流線及び揚力面に対して垂 直になるように調節される。本発明に係るブレードデザインの調節では、付随す る非効率とともにスパン方向の任意の揚力や気流への半径方向成分の導入を防ぐ 。

スキューすなわち翼弦中央角度変位（Ａ　Ｄ　ＭＣ（ｒ　）　）の半径方向への 分布、及び前縁スイープの半径方向への分布（ＳＬＥ　（ｒ）　）は、低いノイ ズレベルを達成できるように選択される。前縁スィーブ及び前方スキューは、ブ レードとバンドが接し速度が高いブレード先端において大きい。一般的に、十分 なノイズ効果を達成するためには、ブレード先端における前縁の前方スィーブ角 度は十分でなければならない（例えば、５０°より大きくなければならない）。

速度（ノイズポテンシャル）が低く、ブレードの翼面荷重が最も高いため、ブレ ードの根元側の前縁のスィーブ及びスキューは小さい。前縁はハブ付近ではスイ ープをつけられない。これは、このようなスイープが有効な翼弦長を低減してし まうためであり、その場合、ブレードが次のブレードに遮られないようにファン は射出成形されなければならない。通常、スキニーはブレード先端における翼弦 の長さによって限定される。ブレード先端の後縁は、ブレード根元の後縁も対し 円周方向に向かって下流側に位置しなければならない。根元の前縁を通る半径が 、ブレード先端においてほぼ翼弦中央にくるように角度変位が設定される。翼弦 長が増加するにつれて、前縁の角度変位の度合いも増大する。さらに、この角度 変位は、ブレードの数が少ないほど大きくなる。

ファンデザインは厳密に調整されるので、比較的大きいピッチ比Ｐ／Ｄの値が得 られる。０．８より大きい先端ピッチ比Ｑｉｐ　ｐｉｔｃｈ　ｒａｔｉｏ　）の 値が許容できることが知られており、先端よりも内側の部分のピッチは先端ピッ チより大きい。

通常、キャンバ−ｆ／Ｃは根元で最も高く、ブレード先端に近づくにつれ減少す る。典型的なｆ／Ｃキャンバ−の値は、ハブにおいてｆ／Ｃ−０，１０、Ｒにお いてｆ／Ｃ＜０．０４である。

本発明に係るファンは、空力荷重をブレード全体にわたって均等に拡散するレー ク補正を有する。ただし、大きいスキューを有するブレード先端の三角部分は、 ノイズを低減するために、意図的に荷重をかけないでおくか、わずかに負の荷重 をかける。

図３では、レーク補正を行うために、翼弦断面が共通線つまりマスター半径方向 線ｍに関して重なるように３次元のブレードが描かれている。これにより、翼弦 断面をほぼ共通線上に移動するために必要なレーク補正ｋ　（ｒ）を計算するこ とができる。ファンによる気流の半径方向の平衡を維持するために、局所揚力ベ クトルの半径方向成分（揚力面に垂直）が最小化される。

具体的には、レークは翼弦中央のスキニーの１次関数であり、最大キャンノクー ーの翼弦方向位置（Ｘ、１ａｘ）に対して、次のように補正される。レークの半 径方向関数は、ｋ　（ｒ　）　−Ａ十Ｂ−Ｅであり、ここで、Ａ−π／１８０・ ＡＤ）ＩｃＬ（「ｎ）・「。・ｔａｎβ（「。）；Ｂ−Ｃ（ｒ　）　・（０−５ −Ｘｒ＠ａＸ　（ｒ　ｎ　）・ｓｉｎβ（ｒｎ）；Ｅ−Ｃ（ｒ）・（０，５−Ｘ ｒ、ａｘ（ｒｎ）　）・ｃｏｓβ（「。）・ｔａｎβ（「ｎ）である。上記の式 において、ｒ　は任意の翼弦ｎ上の半径、ｒ、はマスター翼弦ｍの半径である。

Ｇは翼弦ｍにおけるｆ　の位置である。ＬＥ、ＴＥは、レーａＸ り補正していない、翼弦ｎの前縁及び後縁である。ＬＥ’　、ＴＥ’　は、レー ク補正後の翼弦ｎの前後縁である。Ｈは、ノーズテイルラインＮの翼弦中央点で ある。

図３には、５（ｒ）、β、Ａ、Ｂ、Ｅ、Ｇ、Ｈが示される。翼弦ｎ上の最大キャ ンバ一点（ｆ　）は、補正されない翼弦ｎの位置に対しても補正された翼弦ａｘ ｎの位置に対しても示されている。ｆｌａｘ　（ｎ）に対してさらに補正するこ とは原理的に可能であるが、この補正は非常に小さいものであり、本発明の固有 の関数に対しては必要でない。

図４Ａ−４Ｄは、本発明に係る１つの特定ファン（７ＦＳ２と称する）を示す。

これらは例としてあげられたもので、本発明を限定するものではない。図４Ａ− Ｄは、均等間隔の半径において切り取られた４つブレード断面を示す。４Ａが最 もハブに近く、４Ｄが最も先端に近い。

ファン７ＦＳ２は、コンピュータ装置を冷却するための７枚ブレードのファンで ある。各半径におけるピッチ及びキャンバ−は、半径「から独立した静圧の上昇 （ｓｔａｔｌｃ　ｐｒｅｓｓｕｒｅ　ｒｉｓｅ）を達成するべく選択されている 。前縁の角度変位ＡＤ　（ハブから先端まで）は２１１である。ブレードの間隔 （隣接するブレードＥ の対応する位置からの角度変位）は５１．４°である。次の表は、キャンバー− 比（ｆ／Ｃ）　、前縁から測定した最大キャンバー−の翼弦上の位置（ＸＦＭＡ ｘ／Ｃ）、ピッチ比（Ｐ／Ｄ）　、翼弦長（Ｃ／Ｄ）　、レーク／Ｄの値を、フ ァン半径Ｒの＊負のレークは、断面が軸方向の前方、つまり、ブレード根元の上 流側にあることを意味する。

林負の変位は、断面が接線方向の前方、つまり根元の上流方向にあることを意味 する。

図５は、半径方向位置の関数としての表１の値を示すグラフである。

図６−１０は、ファンの外周バンドと、回転するファンを内部に収めるハウジン グとの間に設けられた漏れ気流ステータ部材（ｌｅａｋａｇｅ　５ｔａｔｏｒ　 ｓｅｓ＋ｂｅｒｓ）　）を有するファンの断面図である。

図６Ａはファン２０の部分断面図である。軸Ａは、ファン２０によって生成され る軸方向の空気流の方向を示す。バンド２４に接するファンの外周までがブレー ド２２である。ハウジング２６は漏れ気流ステータ２８を有する。バンド２４は 、下流側の端部であるリップ３０までである。全体として、バンド２４とハウジ ング２６は、ファン２０の下流側からの空気の逆循環のためのチャネル３２を形 成する。逆循環気流は、リップ３０とハウジングのリップ３１の間に形成された 絞り部３４を通って、曲がった通路を進む。絞り部３４から噴出した流れは、ス テータ２８に運ばれ、ここで回転が除去される。その後、気流は９０°回転して チャネル３２を進み、外部に出される。出口３６はバンド２４の上流側端部とハ ウジング２６の間に形成される。絞り部の幅は、漏れ気流及び損失エネルギーを 最小限にするために、製造行程上可能な範囲で最も狭くするのが好ましい。実際 には、本発明によるステータに漏れ気流を運び込むジェット（噴出流）を生成す るために、絞り部３４の幅は０．００５Ｄから０．０２Ｄ　（Ｄはファンの直径 ）の間がよい。出口３６の幅は、入り口３４の幅の少なくとも２倍である。出口 の幅を広げることにより、漏れ気流の速度が低減し、その結果、逆循環気流が主 流に流れ込むときの気流の分裂を減少する。ステータ２８は半径方向に設けられ 、ファンの周上に１／８〜１／２インチの間隔で配置される。非常に小さいファ ンでは非常に小さい間隔となる。ステータは、軸方向に延びる部分２８ａと、半 径方向に延びる部分２８ｂを有する。

図６は、図６Ａにおける線６Ｂ−６Ｂでの切断図であり、ステータ２８を示す。

図７は図６Ａと同様であるが、詳細には、囲い板４２に収容され、ファンの上流 に設けられた図示しないラジェータを通過する空気流を制御するファン４０のた めに設計されている。漏れ気流ステータ４４は、半径方向を向かってＬ字型であ る。リップ４６は、リップ４７との間に絞り入り口４８を形成する。入り口４８ 及び出口５０の大きさは、図６Ｂで説明したのと同じである。

図８は、バンド６６の下流側でなく上流側に位置するステータ６４を有するダク トまたは囲い板がハウジング６２となっているファン６０を示す。絞り部７０は 、バンド６６の上流端部とダクト６２の間に形成される。ここでも絞り部は、お よそ０．００５Ｄから０．０２Ｄである。逆循環空気流はステータ６４に運び込 まれ、スロット６４の開口側を通って放出される。

図９に示されるファン８０は、上流側の端部が軸方向に折り返されてリップ８４ を形成するバンド８２を有する。囲い板（ｓｈｒｏｕｄ）　８６は漏れ気流ステ ータ８８を含む。囲い板８６のリップ９０は逆循環通路内に絞り部９２を形成し 、空気流をステータ８８へ、さらにステータから出口９４は送る。他の構成と同 様に、出口は絞り部の幅の少なくとも２倍である。

図１０において、ファン１０１のバンド１００は後端部リップ１０２を有し、こ れが囲い板１０４との間に絞り部１０３を形成する。漏れ気流ステータ１０５は 囲い板１０４から延び、バンド１００の軸方向に向かって前方側の端部との間に 出口１０６を形成する。

図１１Ａ及び１１Ｂは、逆光環チャネルを形成するバンド１１２と囲いハウジン グ１１４を有するファン１１０を示す。チャネルの入り口１１６は半径方向を向 いており、半径方向の空気流をステータ１２０の（逆循環空気流から見た）上流 側部分１１８に送り込む。逆循環空気流はバンドリップ１２４とハウジング１１ ４の間に形成された絞りのつけられた出口１２２を通って外部に出される。

前述の実施例とは異なり、図１１Ａ及び１１Ｂのファンにおいては、絞り部がス テータの下流側に生成されているため、絞り部は空気流を加速せずにステータに 送り込む。図１１人及びＩＩＢの実施例は、遠心力により漏れ気流がステータに 送り込まれるので効果的である。ステータは、はぼバンドのリップの部分まで延 びている。逆循環気流は、ステータによって除去された渦流を再生するのに十分 程度の表面には当たらない。通路の断面面積（つまり、軸に垂直な面により切り 取られた断面図におけるステータ１１８間の領域、すなわち図１１Ｂにおいて１ １８．１１８．１１４に囲まれた影をつけた領域Ｊ）は円筒型入り口１１６の全 面積より大きくなければならない。

逆光環（漏れ）気流から接線方向の速度を除去することにより、上述のステータ はより整った気流をブレードに供給し、はとんどブレード全体にわたって（漏れ 気流がブレードに再流入するバンド付近の小さい環状領域を含めて）、局所ブレ ード迎え角が補正される。このようにして、この領域における気流の分裂及びノ イズが制御される。

もっとも重要なことには、気流は、回転または渦を実質的に帯びずに、漏れ気流 ステータから出る。その結果、ステータは、ブレードの前縁間の相互作用及び回 転する漏れ気流の渦運動によって生じる広帯域のノイズ及びトーンを、相当量低 減できる。

その他の実施例も次の請求の範囲の範囲内にある。

ＦＩＧ、６Ａ ７（’）　Ｘ 固い板

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．軸回りに回転可能なハブと、このハブから半径方向に延び各々の先端部が円 形バンドでつながれている複数のブレードとを有する軸流ファンであり、前記ブ レードはそれぞれ、ｒを半径方向位置としＲをファンの半径として、少なくとも ｒ／Ｒ＞０．９０で定義される領域において前方に向かってスィーブする前縁と 、同じく前記領域で前方にスィーブする後続とを有し、前記ブレードはさらに以 下の特徴を有する。 ａ）前記ブレードの軸方向投影において、変化する半径方向位置（ｒ）の関数と しての最大キャンバ（ｆｍａｘ）の点により決定されるラインは、ブレードの根 元方向において翼弦中央線ＭＣＬよりも前縁寄りにあり、半径方向関数ｆｍａｘ は、ブレードの前縁、中央翼弦線及び後縁に比べて前方へのスキューが小さい。 ｂ）前記ブレードは、ブレード先端の後縁のほうがブレード根元の後縁よりも軸 方向に向かって前方に来るようにレークが付けられており、前記レーク（ｋ）の 絶対埴は、Ｒをファン半径として、半径方向位置ｒの値が０．７５Ｒから１．０ Ｒまで増加するにつれて単調に増加する。 ｃ）前記ブレードは、ブレード全域にわたって、少なくとも０．６のピッチ比Ｐ ／Ｄ（Ｐはピッチ、Ｄはファン直径）を有する。 ｄ）ｒ／Ｒ＞０．７５の領域でのレーク（ｋ）は、半径方向位置ｒにおける度単 位で表された翼弦中央線の角度変位（ＡＤＭＣ）の一次関数であり、最大キャン バーの翼弦方向の位置について補正される。 ２．請求項１に記載の軸流ファンにおいて、前記各ブレードの翼弦長Ｃは、半径 方向位置ｒが０．７５Ｒから１．０Ｒに増加するにつれて、単調に増加すること を特徴とする。 ３．請求項２に記載の軸流ファンにおいて、半径方向位置の増加に対する翼弦長 の１次導関数（ｄＣ（ｒ）／ｄｒ）は、半径方向位置ｒが０．７５Ｒから１．０ Ｒに増加するにつれて単調に増加する ４．請求項１に記載の軸流ファンにおいて、各ブレードの翼弦中央線の角度変位 （ＡＤＭＣ）の絶対値は、半径方向位置ｒが０．７５Ｒから１．０Ｒに増加する につれて単調に増加する ５．請求項４に記載の軸流ファンにおいて、半径方向位置ｒにおける翼弦中央線 の角度変位の絶対値の導関数（ＡＤＭＣ（ｒ）／ｄｒ）が、半径方向位置ｒが０ ．７５Ｒから１．０Ｒに増加するにつれて単調に増加することを特徴とする。 ６．請求項１に記載の軸流ファンにおいて、前記各ブレードの翼弦中央線全体（ ブレードつけ根からチップまで）の角度変位（ＡＤＭＣ）の絶対値は、少なくと も０．２５・ブレード間隔（３６０／Ｎ、Ｎはブレード数）であることを特徴と する。 ７．請求項１に記載の軸流ファンにおいて、前縁のスイーブ角（ＳＬＥ）の絶対 値が、ｒ−０．９Ｒとｒ−Ｒとの間の点では少なくとも５０°であることを特徴 とする。 ８．請求項１に記載の軸流ファンにおいて、半径方向位置ｒがｒ＝０．７５から １．０Ｒに増加するにつれて、最大ブレードキャンバ対翼弦比（ｆＭａｘ／Ｃ） が、単調に減少することを特徴とする。 ９．請求項１に記載の軸流ファンにおいて、レークｋの絶対値は、最大キャンバ の翼弦方向位置（ＸｆＭａｘ）における翼弦中央線のスキューＳのほぼ一次関数 であり、図３に示したように、関数Ｋ（ｒｎ）＝Ａ＋Ｂ−Ｃにしたがって補正さ れることを特徴とする。 １０．請求項９に記載の軸流ファンにおいて、レークの絶対値のｒについての１ 次導関数（ｄｋ（ｒ）／ｄｒ）は、ｒが０．７５Ｒから１．０Ｒに増加するにつ れて単調に増加することを特徴とする。 １１．請求項１に記載の軸流ファンにおいて、前記ピッチ比（Ｐ／Ｄ）が、ｒが ０．７５Ｒからし．０Ｒに増加するにつれて単調に減少することを特徴とする。 １２．請求項１に記載の軸流ファンにおいて、前記ピッチ比（Ｐ／Ｄ）は、Ｒが いかなる値をとっても、（Ｐ／Ｄ）＞０．８であることを特徴とする。 １３．請求項１に記載の軸流ファンにおいて、この軸流ファンはさらに、前記バ ンドを収容できるサイズの円筒形の開口部を有するハウジングを含み、前記バン ドは、ハウジング開口部の円周に沿った溝に対応するサイズと配置位置にあり、 ハウジングとバンドとの間に屈曲したチャネルを形成し、これによって、バンド とハウジングとの間で逆循環する気流が前記チャネルを通過するとともに、前記 バンドはまた、前記チャネルにおいて絞り部を形成するようなサイズと配置位置 にあり、さらに前記チャネルは、前記逆循環気流から渦流を除去する位置に配置 され半径方向気流制御面を有するステータのアレイを有し、前記絞り部はこれら ステータの前方に位置して、気流をステータにむけて加速して導入することを特 徴とする。 １４．軸回りに回転可能なハブと、このハブから半径方向に延びて各々の先端部 が円形バンドでつながれている複数のブレードとを有する軸流ファンであって、 この軸流ファンは、前記バンドを取り囲む開口部を有するハウジングを含み、前 記バンドはハウジングの開口部の周囲に沿った溝に対応するサイズであり、この 溝に適合するように配置され、前記バンドと溝とで屈曲するチャネルを形成し、 これにより前記バンドとハウジングとの間でチャネルを通って気流が逆循環し、 前記バンドは前記チャネルに絞り部を形成するようなサイズおよび配置であり、 前記チャネルは、逆循環気流から渦流を除去する位置に配置されたステータ面の アレイを有し、前記ステータは半径方向気流制御面を有し、前記絞り部はこれら ステータの上流側（逆循環流から見て）に配置され気流をステータにむけて加速 し誘導することを特徴とする。 １５．請求項１４に記載の軸流ファンにおいて、前記絞り部におけるチャネルの 断面積は、このチャネルヘの出口の断面積の１／２より小さいことを特徴とする 。 １６．請求項１４に記載の軸流ファンにおいて、前記バンドは、前記バンドから 延びるリップを有し、このリップと周囲のハウジングとの間にチャネル絞り部を 形成することを特徴とする。 １７．請求項１６に記載の軸流ファンにおいて、前記リップは前記バンドの下流 側から延びて、前記チャネルヘの気流入り口に絞り部を形成することを特徴とす る。 １８．請求項１６に記載の軸流フアンにおいて、前記リップは前記バンドの上流 側から延びて、前記チャネルの中間部に絞り部を形成することを特徴とする。 １９．軸回りに回転可能なハブと、このハブから半径方向に延び各々の先端部が 円形バンドでつながれた複数のブレードとを有する軸流ファンであり、この軸流 ファンは、前記バンドを取り囲む開口部を有するハウジングを含み、前記バンド はハウジング開口部の周囲に沿った溝に対応するサイズと位置配置であり、前記 バンドと溝とで屈曲するチャネルを形成し、これにより前記バンドとハウジング との間でチャネルを通って気流が逆循環し、前記バンドはまた前記チャネルに絞 り部を形成するようなサイズ及び位置配置であり、前記チャネルは逆循環気流か ら渦流を除去する位置に配置されたステータ面のアレイを有し、このステータは 半径方向気流制御面を有し、前記チャネルは半径方向外側に向かって導入される 気流を引き込む位置に配置された入り口を有し、前記ステータの上流側部分は前 記入り口の半径方向外側に位置し、これらステータは前記入り口の軸方向下流側 に向かってチャネル出口まで延び、これによって遠心力が前記逆循環気流を前記 ステータに導入することを特徴とする。 ２０．請求項１９に記載の軸流ファンにおいて、前記絞り部は前記出口であって 、バンドから延びるリップとこれに近接するハウジングとの間に形成されること を特徴とする。