JPH10510021A - 球根状先端縁を有した高揚力翼形と湾曲した平面形状とを伴った冷却ファン翼 - Google Patents

球根状先端縁を有した高揚力翼形と湾曲した平面形状とを伴った冷却ファン翼

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JPH10510021A
JPH10510021A JP8516966A JP51696696A JPH10510021A JP H10510021 A JPH10510021 A JP H10510021A JP 8516966 A JP8516966 A JP 8516966A JP 51696696 A JP51696696 A JP 51696696A JP H10510021 A JPH10510021 A JP H10510021A
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ニーリー、マイケル・ジェイ
サベイジ、ジョン・アール
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アイティーティー・オートモーティブ・エレクトリカル・システムズ・インコーポレーテッド
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Abstract

(57)【要約】 車両用機関冷却ファン組立体の為の翼(100)は、湾曲した平面形状と高揚力翼形とを有している。平面形状は、翼の根元の近傍で前方への湾曲を有した第1の領域と、翼の先端の近傍で後方への湾曲を有した第2の領域と、そして、第1の領域と第2の領域との間に配置されて実質的に真っ直ぐな湾曲を有した中間領域と、を有している。翼形は、先縁(106)と;先縁(106)の近傍で丸められた,球根状の先端部(110)と;後縁(108)と;先端部から後縁へと、不連続にではなく、滑らかに延出している湾曲した圧力表面(104)と;先端部(110)から後縁へと、不連続にではなく、滑らかに延出している湾曲した吸引表面(102)と;そして、圧力表面(104)と吸引表面(102)との間で後縁(108)の近傍に形成されて薄く、高く反った翼尾部(112)と;を有している。先端部(110)は圧力表面(104)と吸引表面(102)との間の翼形の厚さよりも大きな厚さを有していて、先端部(110)は圧力表面(104)と吸引表面(102)に滑らかに溶け込んでいる。

Description

【発明の詳細な説明】 球根状先端縁を有した高揚力翼形と湾曲した平面形状とを伴った冷却ファン翼 これは1994年11月18日に提出された米国特許出願第08/342,3 58号の一部継続出願である。 発明の技術分野 この発明は、一般的には車両の機関冷却ファン組立体に関係しており、そして より詳細にはこのような組立体のファン翼(fan blade)に関係している。ファン 翼は、湾曲した平面形状と、先端縁の近傍に球根状先端部を有した高揚力翼形(h igh-lift airfoil)と、を統合しており、先端縁は翼形の加圧および吸引の両方 の表面へと滑らかに溶け込まされている。 発明の背景 多数の翼を有した空気冷却ファン組立体10(この発明と合体する)が第1図 に示されている。陸上用の車両において使用される為に設計されているファン組 立体10はラジエータを介して空気の流れを導入し機関を冷却している。送風機 組立体10は、ハブ12と、外側回転リング14と、を有していて、外側回転リ ング14は、ファンの外側から内側への再循環流れの通路を阻止する。複数の翼 (第1図では7個が示されている)100が、ハブ12(ここでは個々の翼10 0の根元が連結されている)からリング14(ここでは個々の翼100の先端が 連結されている)へと半径方向に延出している。 ファン組立体10は多数の異なった考慮を調整しなければならない。例えば、 ファン組立体10が自動車において使用される時には、ファン組立体10はラジ エータの後方に配置される。結果として、ファン組立体10は機関区画中の限ら れた空間に合致するようコンパクトでなければならない。ファン組立体10は、 所望の軸方向流れから遠ざかる乱流パターンの空気に向けられる無駄なエネルギ ーを防止するよう効率が良く;比較的静かで;そして、空気の流れと遠心力とに より発生される大きな力に耐えられる程に強く、なければならない。 一般的に、翼100は「曲げられていない」。このような翼は真っ直ぐな平面 を有しており、真っ直ぐな平面においては翼100の半径方向中心線が真っ直ぐ であり、この半径方向中心線に対して直角な翼弦が半径方向中心線について均等 に分配されている。しばしば翼100は前方に向かい曲げられており:翼中心線 は、翼がハブ12からリング14へと半径方向に延出している間にファン組立体 10の回転の方向に湾曲している。気流研究及び製造会社(Airflow Research a nd Manufacturing Corporation: ARMC)に譲渡された米国特許第4,35 8,245号は、前方に向かい曲げられたファン翼を開示しており、ここにおい ては翼取り付け角が翼の外側30%を越えて増大している。 米国特許第5,393,199号もまた、先端近傍の翼の部分に少なくとも沿 って前方に向かい曲げられているファン翼を開示している(コラム5の55行目 乃至コラム6の44行目を参照)。個々の翼は先端縁及び後端縁を有していて、 先端縁及び後端縁はファンの中心から延出している半径と実質的に共通の直線状 の根元の近傍の部分を含んでいる。米国特許第5,393,199号の第8図に は、共通の直線状の部分がX1,X2,そしてX3により指摘されている。 他の翼100は後方に向かい(ファンの回転の方向から遠ざかる)曲げられて いる。ゼネラル モータース 会社(General Motors Corporation)は、その「 X−カー(X−Car)」において僅かに後方に向かう曲げを伴ったファン翼を使用 している。そのファン翼の翼取り付け角は翼の外部に沿い直径を増大させること にともない増大しており、翼先端の曲げ角は略40°である。 ARMCに譲渡された米国特許第4,569,632号は、ハブからリングへ の移動の関数として後方への曲げが増大されている翼を伴った軸流ファンを開示 している。この翼は、翼の半径方向外端部の30%に沿う翼の半径の増大の関数 として連続的に減少するピッチ比率で配向されている。 依然として他の翼100は、ファン組立体10のハブの近傍の翼の根元領域に おいて後方に曲げられており、また翼の先端領域では前方に曲げられている。米 国特許第4,569,631号(これもまたARMCに譲渡されている);米国 特許第4,684,324号;そして米国特許第5,064,345号の夫々は 、 このような翼を開示している。これらの文献の夫々は、後方に曲げられた根元領 域と前方に曲げられた先端領域との間の(もしあるならば)短くて急な過渡領域 を教えている。例えば、米国特許第5,064,345号は、ファンの半径がR である場合に、0.01Rよりも小さな過渡領域を特に開示している。 ファン組立体10の動作を改良する為に、多くの注意が翼の翼形の設計または 形状に集中されている。高揚力と高効率とは、車両用機関冷却ファン組立体の為 のこれまで増大してきた動作基準に合致することが要求されている。多くの異な った翼形状があり、形状の僅かな変更が翼形の性質を一方において、または他に おいて、変更している。 ほんの僅かの翼形の設計の変更が空力学の性能における大きな異なりを生じさ せるので、略1920年から多数の異なった翼形が開発されてきた。その時には 、異なった翼形を鑑定する整然としたシステムがなかった。実効を提供すると思 われるこれらは、例えばRAF6,ゲッチンゲン(Gettingen )G−398,及 びクラーク(Clark)Yの如く任意に指定されているだけであった。 NASAの前身である航空詰問委員会(The National Advisory Committee fo r Aeronautics :NACA)は、1920年代末に特定システムを開発した。N ACAの風洞試験は2つの形状:厚さ形状及び翼形中心線形状:の変更に一次的 に従った翼形の空力学的性質を示していた。NACAは次にこれらの性質を翼形 の為の番号付けシステムで特定することを進めていた。 最初のこのような翼形は、NACA 4−桁(digit )シリーズとして引用さ れた。NACA2412翼形は典型的な例である。最初の番号(この例では2) は弦長のパーセント(即ち百分率)による最大反り(camber)である。2番目の 番号である4は、弦の10分率による最大反り地点の位置を示しており、そして 最後の2つの数字である12は弦のパーセントによる最大厚さを指摘している。 全ての性質は弦長(c)を基礎にしており、その理由はこれらの全てが弦に比例 しているからである。この翼形の為に、最大反りは0.02cであり、最大反り の位置は0.4cであり、そして最大厚さは0.12cである。 第2a図において空気流18中に示されている平坦な板20は、最も簡単な翼 形である。迎え角(α)では平坦な板20は揚力を発生しないが、これは平坦な 板20が実際に対称な翼形(平坦な板20が反りを有していない)であるからで ある。しかしながら、迎え角が僅かに大きくなると、平坦な板20は、第2b図 に示す如く、揚力を発生する。平坦な板20は、非常に効率の良い翼形ではない 。何故ならば、平坦な板20は多量の抗力を発生させるからである。鋭い先縁2 2もまた迎え角が非常に小さな時に失速を生じさせ、そして、それ故に、平坦な 板20の揚力創出能力を厳しく制限している。失速状態が第2c図に図示されて いる。 これらの理由の為に、翼形には先縁の近傍に湾曲した先端部が設けられている 。このような変形が、翼形が失速することなく迎え角をより高くすることを可能 にしている。このような翼形は効率は良いが、しかしながら、小さな迎え角の範 囲だけである。従って、湾曲した先端部が満たされると迎え角のより広い範囲が 可能とされる。これらのより厚い翼形はより大きな持ち上げ能力を発揮し、そし て最終的には、第3a図及び第3b図に示されている如き「典型的」または「古 典的」な厚翼形30として認められている形状に発展した。 第3a図は、先縁32,後縁34,そして実質的に平行な表面36及び38を 有している従来の厚翼形30を図示している。厚翼形30の弦は、先縁32から 後縁34へと翼形を直接的に横切って延出している直線(寸法「C」で表示され ている)である。反りは、先縁32から後縁34へと厚翼形30の翼形中心線4 0に沿い延出しているアーチ状の湾曲線(寸法「a」で表示されている)である 。反りは、翼形の先縁と後縁との間を延出している線(即ち、弦長)及び厚翼形 30の翼形中心線40から測定されている。 第3b図に示す如く、厚翼形30が空気の流れ18に接触した時、空気の流れ は先縁32と係合し、そして流れ42及び44に分かれる。流れ42は表面36 に沿い通過し、流れ44は表面38に沿い通過する。良く知られている如く、流 れ42は流れ44よりも大きな速度で多くの距離を移動し、この結果として表面 36の近傍の空気の圧力が表面38の近傍の空気の圧力よりも低くなる。結果と して、表面36は厚翼形30の「吸引側」と呼ばれており、そして表面38は厚 翼形30の「圧力側」と呼ばれている。この圧力差が揚力を生じさせる。 第3a図及び第3b図に図示されている厚翼形30の古典的な輪郭を伴った翼 形は機関冷却ファン組立体にも使用されていた。このような翼形は同時代の競争 相手の翼形輪郭に比べるとファン効率を向上させていた。これらは、しかしなが ら、自動車への適用の為に現在要求されているより高い揚力−対−抗力の比率を い創出することが出来ないでいた。高い揚力と増大された効率は、車両機関冷却 ファン組立体の為の高い動作基準に合致させる必要がある。従って、さらなる翼 形設計が開発されて来ている。 ARMCに譲渡された米国特許第5,151,014号は、その弦長の大部分 に渡り減少されて実質的に一定の厚さを有している翼形を開示している。従って 、ARMC翼形50(米国特許第5,151,014号の第2a図,第2b図, そして第3図に対応している第4a図,第4b図,そして第4c図を参照)は、 厚翼形30よりも軽く、見かけ上は、増大された効率を提供する。ARMC翼形 50は、先縁52,後縁54,そして実質的に平行な吸引表面56及び圧力表面 58を有している。 圧力表面58は圧力表面58が吸引表面56に向かい逸れ、または折れ曲がる 、第1の鋭い隅60を有していて、これにより厚い先端部62及び減少された厚 さ部分64とを作り出している。隅60と先縁52との間の距離は、ARMC翼 形50の弦長の5%と10%との間である。圧力表面58はまた、圧力表面58 の直線部分59の終了により第2の鋭い隅61を有している。第4a図及び第4 b図における点線66は、厚翼形30の圧力表面を図示している。 第4b図は、ARMC翼形50における空気の流れを図示している。空気流1 8は先縁52でARMC翼形50と交わり、流れ68及び70に分離する。流れ 68は吸引表面56に沿い流れる。流れ70は、しかしながら、圧力表面58に 沿っては流れない。米国特許第5,151,014号に従えば、流れ70は隅6 0で圧力表面58から分離し、第3bに示されている厚翼形30の為の流れ44 に従った通路と同様な通路に従う。それ故に、ARMC翼形50は厚翼形30と 実質的に同じ流れの性質を有するように見える。 流れ70が圧力表面58から分離したことを考えると、圧力表面58が隅60 で逸れる角度は限界角度よりも大きくなければならない。もしも曲がりが余りに も緩やかであると、流れ70は隅70で曲がり、圧力表面58に接近し続け、負 荷と騒音を増大させる結果となる。第4c図を見ると、隅60は少なくとも30 °の角度θで折れ曲がっている。角度θは隅60の両側で圧力表面58に接する 線の間で測定される。米国特許第5,151,014号に開示されている気流が 生じているにもかかわらず、高揚力,軽量翼形の設計の為にはそれは不要である 。 最初はゼネラル・モータス会社に譲渡された米国特許第4,692,098号 は、改良された圧力回復の為に形作られた翼形を開示している。この設計におい ては、平坦で、段付きで、手書き印(scribe mark)で、凹所で、または表面荒さ の形状の不連続が、米国特許第4,692,098号の不連続な翼形80(米国 特許第4,692,098号の第4図に対応している第5図を参照)の吸引表面 86に…圧力表面88よりもむしろ…形成されている。好ましくは、不連続な翼 形80の弦を横切り翼形先端部84に隣接している平坦82が吸引表面86に形 成されている。平坦82は層流境界層領域の前端に向かい位置している鋭い縁9 4から後方に延出している。平坦82は、不連続な翼形80の上流吸引表面86 に対して接線96が9°の角度を形成している斜面を形成している。不連続な翼 形80はまた、丸められた先端縁90,後縁92,そして平坦82を後縁92に 接続させているいわゆるストラトフォード(Stratford)回復領域を有している。 不連続な翼形80は、その翼形が低レイノズル数環境で操作された時に吸引表 面86に形成される層状分離泡の寸法と位置とを制御するよう設計されている。 この種の翼形は層状分離泡の寸法を減少させるとともに吸引表面86における流 れの再付着を確実にすることにおいて非常に効果的である。このようにして、分 離と再付着とを制御することにより、不連続な翼形80は高い揚力−対−抗力の 比率で動作する。 不連続な翼形80の如き翼形は、ゼネラル・モータース車両の機関冷却ファン 組立体において多年に渡り使用されて来た。真っ直ぐな平面形状を伴った翼形で は、平坦82を伴った不連続な翼形80が幅の広い動作範囲において特別な性能 を発揮する。(例えば)塩素化したフルオロカーボン(chlorinated fluorocarb ons :CFCs)無しの空気調整システムにおいて使用された新たな、後方に湾 曲した翼では、しかしながら、不連続な翼形80は滑らかで、連続した吸引表面 を伴った翼形のようには効率ではなかった。 従来のファン組立体の欠点を克服する為に、新たなファン組立体が提供された 。この発明の目的は、複数の翼を含んでおり、効率的で空気供給能力を有した、 機関冷却ファン組立体を提供することである。もう1つの目的は、コンパクトな 形状を有した改良されたファン組立体を提供することである。この発明のさらに もう1つの目的は、ファン組立体により創出される騒音を減少させることである 。この発明のさらにもう1つの目的は、ファン組立体のリングの軸方向深さを減 少させることである。 翼はファン組立体を通して気流の戻しを創出し、これによりファン組立体の全 体に渡る圧力上昇を創出する。この発明のさらなる1つの目的は、ファン翼が湾 曲した平面形状と高揚力翼形とを合体しているファン組立体を提供することであ る。このファン翼の翼形は、翼形の圧力及び吸引表面の両者に滑らかに溶け込む 球根状の先端部をその先端の近傍に有している。関連した目的は、ファン組立体 の全体に渡る高い圧力上昇を創出するとともに質量を減少させる、機関冷却ファ ン組立体におけるファン翼を提供することである。最後に、この発明の目的は、 アイドリング状態を含む、機関冷却ファン組立体の動作の全ての範囲の為に適切 な翼設計を提供することである。 発明の概要 これらのそして他の目的を達成する為に、そしてその目的の観点から、この発 明は、湾曲した平面形状と高揚力翼形とを有した(車両機関冷却ファン組立体の 為の)翼を提供する。平面形状は、翼の根元近傍で前方に湾曲した第1の領域と 、翼の先端近傍で後方に湾曲した第2の領域と、そして第1の領域と第2の領域 との間に配置されて実質的に真っ直ぐな湾曲を伴った中間領域と、を有している 。その翼形は、先縁と;先縁の近傍で丸めらた、球根状の先端部と;後縁と;先 端部から後縁へと滑らかに不連続なしで延出している湾曲した圧力表面と;先端 部から後縁へと滑らかに不連続なしで延出している湾曲した吸引表面と;そして 、圧力表面と吸引表面との間で後縁の近傍に形成され、薄く、高く反った翼尾部 と;を有している。先端部は圧力表面と吸引表面との間の翼形の厚さよりも大き な厚さを有しており、先端部は圧力表面と吸引表面とに滑らかに溶け込んでいる 。 前述した概略的な記載及び以下の詳細な記載の両者は、この発明の例示であっ てこの発明を限定するものでないことを理解して下さい。 図面の簡単な記載 この発明は、以下の詳細な記載を添付の図面に関連して読んだ時に最も良く理 解される。ここで: 第1図は、この発明の翼形と平面形状とを有した翼を組み込んでいる多数翼冷 却空気ファン組立体の正面図であり; 第2a図は、気流中の従来の平坦な板状の翼形を示しており; 第2b図は、第2a図に図示されている平坦な板状の翼形が僅かな迎え角で気 流の中にいる様子を示しており; 第2c図は、第2a図に図示されている平坦な板状の翼形を失速状態で示して おり; 第3a図は、従来の厚翼形の横断面図であり; 第3b図は、第3a図に示されている従来の厚翼形を気流中で示しており; 第4a図は、従来例のARMC翼形の横断面図であり; 第4b図は、第4a図に示されている従来例のARMC翼形を気流中で示して おり; 第4c図は、第4a図に示されている従来例のARMC翼形の横断面の一部の 拡大図であり; 第5図は、従来の不連続な翼形の横断面図であり; 第6図は、この発明の翼の翼形の横断面図であり; 第7図は、第3a図に示された厚翼形と第6図に示されたこの発明の翼の翼形 との間の比較であり; 第8図は、より高い及びより低い反りを伴った翼形の為の迎え角(α) 対 揚力係数(CL)のグラフであり; 第9a図は、翼形が高い迎え角を有した時の第1図のファン組立体のリングの 軸方向深さを示しており; 第9b図は、翼形が低い迎え角を有した時の第1図のファン組立体のリングの 軸方向深さを示しており; 第10図は、第6図に示されているこの発明の翼の翼形を第3a図に示されて いる従来の厚翼形とを比較した、ファン組立体静止効率 対 ファン組立体動作 位置のグラフであり; 第11図は、第4a図に示された従来例のARMC翼形を第6図に示されてい るこの発明の翼の翼形に重ねた図であり; 第12図は、第6図に示されているこの発明の翼の翼形の横断面の一部の拡大 図であり; 第13図は、真っ直ぐな平面形状を伴った翼を図示しており; 第14a図は、高く湾曲した平面形状を伴った翼を図示しており; 第14b図は、第14a図に図示されていた高く湾曲した翼平面形状の上の複 雑な3次元流れ域の流線を示しており; 第15図は、この発明の翼の平面形状湾曲の大きさを測定する為の傾斜角度を 図示しており; 第16図は、この発明に従った前方湾曲領域,直線領域,そして後方湾曲領域 を伴った平面形状を有する翼を示しており; 第17図は、前方湾曲,直線,そして後方湾曲を伴った翼の為の正規化された (normalized)全圧力 対 翼幅の比率のグラフであり; 第18a図は、真っ直ぐな平面形状を伴った翼の翼形の為の典型的な入口速度 三角形を図示しており; 第18b図は、湾曲した平面形状を伴った翼の翼形の為の典型的な入口速度三 角形を図示しており;そして、 第19図は、この発明に従い…第6図に示された球根状先縁を有した高揚力翼 形を、第16図に示されている、ハブからリングへの40%前方湾曲,20%直 線,そして40%後方湾曲を伴った平面形状と合体させている…翼の圧力表面を 示している。 発明の詳細な記載 ここで図面を参照すると、第6図はこの発明に従った翼100の翼形を示して いる。翼100は機関冷却ファン翼組立体10(第1図参照)中で使用される。 共通の慣習に従って、図面の種々の特徴は一定の縮尺ではないことを強調してお く。それどころか、種々の特徴の幅又は長さ及び厚さは明確化の為に任意に拡大 されまたは縮小されている。 翼100の翼形は吸引表面102及び圧力表面104を有していて、これらの 表面は先縁106及び後縁108で合致する。丸められ,厚い,球根状の先端部 110は、吸引表面102及び圧力表面104の両者と薄くて,高く反った翼尾 部112で滑らかに溶け込む。ここでは、吸引表面102または圧力表面104 のいずれにおいても不連続または急激な変化がない。 翼100の翼形は気流18と迎え角(α)を提供している。丸められた,厚い ,球根状の先端部110は空気が翼100の翼形を先縁106から後縁108へ と横断する時に剥離を阻止する。 翼100の翼形の反りは、先縁106から後縁108へと中心線または翼形中 心線104に反って延出しているアーチ状湾曲(寸法「b」で表示されている) である。薄い翼尾部112は高い反り及び、結果として、高い揚力を生じさせて いる。翼尾部112の最大反りの位置における反りは、翼弦の5%と12%との 間である。 第6図の翼100の翼形と第3a図の厚翼形30との間の(厚翼形30上への 翼100の翼形の重複を介した)比較を提供している第7図に示す如く、厚翼形 30に比べて翼100の翼形の圧力表面104から材料が取り除かれている。こ のような材料の除去は翼形の翼形中心線を(厚翼形30の翼形中心線40と翼1 00の翼形の翼形中心線とを比較すると)上方に向かい変位させ、そして反りを 増大(b>a)させる。厚翼形30の翼形中心線40はその長さの大部分に沿っ て翼100の翼形の圧力表面104と合わさっていて;それ故に薄い翼尾部11 2は厚翼形30の翼尾部の厚さの略半分である。厚翼形30の吸引表面36及び 翼100の翼形の吸引表面102は合致している。 第7図に図示された比較の定量分析が行われた。略75mmの翼弦を伴った翼 の為に、厚翼形30の中間翼幅における反りは略5.7mm(即ち、翼弦の7. 7%)であり、また翼100の翼形の中間翼幅における反りは略6.7mm(即 ち、翼弦の8.9%)である。従って、b(=6.7mm)はこの例ではa(= 5.7mm)よりも略15%大きい。 圧力表面104への丸められた,薄い,球根状の先端部の「滑らかな溶け込み 」は、記載されている発明の実施例の為には、2つの混合半径R1及びR2(第 6図参照)により達成されている。R1は翼100の翼形の先縁106に近い先 端部110から延出している凸状表面を形成しており、R2は凸状表面から翼1 00の翼形の残りの圧力表面104へと延出している凹状表面を形成している。 大きな混合半径R1及びR2は、気流が圧力表面104の全体に渡り付着され続 けることを確実にしている。吸引表面102及び圧力表面104の両者に対して 気流が付着し続けることは、低い騒音及び低い抗力で高い揚力を発生させる為に は非常に重要である。好ましくは、R1及びR2は略等しく、そして翼弦cの略 8%以上でなくてはならない。 略75mmの翼弦を有している上述した翼100の翼形の例の為には、R1及 びR2は両者とも翼弦の僅かに10%以下(R1=7.3mm又は翼弦の9.7 %;R2=7.2mm又は翼弦の9.6%)である。この実施例において丸めら れた,厚い,球根状の先端部110は薄い翼尾部112の厚さの略2倍である。 丸められた,厚い,球根状の先端部110(流れの剥離を阻止する)と;吸引表 面102及び圧力表面104の両者への先端部110の滑らかな溶け込み(吸引 表面102及び圧力表面104の全体に渡り気流が付着し続けることを確実にす る);そして、薄い翼尾部112(高い反りを生じさせるとともに、その結果と して、高い揚力を発生させる)を合体させた設計が、特有の効率的な輪郭を翼1 00の翼形に与える。 厚翼形30(第7図)に関して翼100の翼形の厚さが減少されたことにより 、もちろん、より低い質量の翼形となる。上述した如き輪郭を有している翼形を 伴った実験的な翼100では、翼の質量が比較対象となる厚翼形30の翼に比べ て略35%減少された。より詳しくは、翼100は略19.7グラムの質量を有 し、 厚翼形30を伴った翼は略31.9グラムの質量を有している。翼100の質量 が減少されたことにより、ひいては、ファン組立体10の質量が減少することに なる。 上述した如く、翼100の翼形は比較対象となる厚翼形30に比べてより高い 反りと増大された揚力とを創出する。翼100の高揚力翼形は、それ故に、厚翼 形30と同じ揚力を生み出す為にはより低い仰え角に傾斜させることが出来る。 これは、より高い及びより低い反りを伴った翼形の為の揚力係数(CL) 対 迎え角(α)のグラフである第8図によって図示されている。この翼形の効率は 従って迎え角が減少するのに伴い増大する。 従って、翼100の翼形により創出される揚力の向上は迎え角の減少を許容す る。迎え角の減少はファン組立体10のリング14の軸方向深さの減少を許容す る。この利点は第9a図及び第9b図に図示されている(第9a図及び第9b図 の両者はリング14を上から見た時にリング14がその中心軸の回りに時計回り 方向に回転する場合を描いている)。第9a図は、翼形が高い迎え角を有してい る時のリング14の軸方向深さX1を示している。第9b図は、翼形が低い迎え 角を有している時のリング14の軸方向深さX2を示している。明らかに、X2は X1よりも小さい。RLはリング入口の半径である。 特別な例を見てみると、翼形が略15.5°のピッチを有している時のリング 14の軸方向深さはX1=25.4mmである。翼形が略13.5°のピッチを 有している時のリング14の軸方向深さはX2=23.4mmである。従って、 X1−X2=2mm(即ち、略8%)の軸方向深さの減少が達成された。リング軸 方向深さはRL+翼弦×サイン(翼形ピッチ角度)で計算される。リング入口の 半径RLは、この特別な例では略10mmである。 厚翼形30の性能と同じ性能を創出するよう(即ち、減少された迎え角で)ピ ッチが付けられた翼100の翼形によれば、リング14の減少された軸方向深さ はリング14の質量の9%の減少という結果になった。上述した実施例では、リ ング14の質量は略7.3グラムだけ(略81グラムから略74グラムへと)減 少された。リング14の軸方向深さをより低くしたことは、それ故に、翼100 の質量の減少に加えて、さらにファン組立体10の質量を減少させる結果となる 。 この例の為のファン組立体10の質量の減少の全体は、リング質量における7. 3グラムの減少に翼質量における85.4グラム(12.2グラム×7つの翼= 85.4グラム)の減少を加えたとして計算した、略92.7グラムである。 結果として、ファン組立体10は慣性モーメントが減少し、これはファン組立 体10のバランスをとることを容易にしている。ファン組立体10の減少された 質量はまた、車両の質量を減少させることに貢献するとともに材料コストを減少 させることにも貢献する。車両のパッケージングもまた向上される。何故ならば 、ファン組立体10から隣接した機関区画への、または熱交換機への、隙間が軸 方向において増大されるからである。 ファン組立体10はハブ12を有していなければならないが、ファン組立体1 0はリング14を有している必要はない。翼100の翼形により創出されたリン グ14の質量の好ましい減少は、もちろん、リング14を有していないファン組 立体10に適用することは出来ない。にもかかわらず、翼100の翼形はリング 無しのファン組立体10に(パッケージングの如き)他の利点を与える。何故な らば、翼100の翼形は深さが減少された翼を可能とするからである(この翼は より低い迎え角で設定することが出来て翼が占有する軸方向深さを減少すること を許容している)。 翼100の外端は翼100の全幅に渡りリング14に連結されていて、単一の 点で連結されたり狭められた連結リング14に連結されることはない。この連結 の形状は、翼100の圧力(仕事)表面104から吸引表面102へ向かう空気 の循環を制御するに際し重要である。それはまた、最小の乱流しか伴わずに翼1 00の圧力表面104上へと空気を向けることにも役立つ。最後に、リング14 により創出された支持は翼100に強度を提供する。 リング14はまたファン効率を向上させる。翼100をその先端で支持するこ とによりファン組立体10に構造的な強度を付加することに加え、リング14は 翼100の圧力表面104上に空気を保持し、そして、特に、空気が翼100の 外端の回りを流れることにより翼100の圧力表面104から吸引表面102へ と向かい流れることを阻止する。リング14は、半径方向においては薄く、先端 における翼100の軸方向幅に少なくとも等しい距離を軸方向に延出しているよ うな横断面形状を有していることが好ましい。 上述した如き翼形を使用している翼100の試作品が作成され、そしてファン 組立体10において試験された。第7図に示されている如き翼100の翼形と比 較されるような形をした(即ち、同じ吸引表面を有している)厚翼形30もまた 、同様なファン組立体10において試験された。ファン組立体10は、130m mの直径を伴ったハブ12,7つの翼(夫々は翼100の翼形または厚翼形30 を有している),そして340mmの内側(先端)直径を伴った回転リング14 を含んでいた。気流性能試験は、厚翼形30に比べて翼100の翼形の為の効率 の僅かな変更で高い圧力上昇を見せる結果となった。 表I中で以下に表示された性能情報は、異なった先端ピッチ設定角における翼 100の翼形(軽量または「Lt.Wt」翼形)及び厚翼形30(標準または「 Std.」翼形)の両者の為のデータを提供している。試験は室温で行われ、性 能データは1.4(無−次元:non-dimensional)の動作…車両のアイドル状態を 現している…に対応している。 ファン組立体10の動作ポイントはファン組立体を通した空気流とファン組立 体を横切る圧力上昇との合体であり;それは本質的には無−次元性(non-dimens ionalization)を創出する為の追加の要素を含んでいる、空気流に対する圧力の 比率である。より高い値の動作地点は、より高い圧力上昇とより低い空気流動作 を示す。より低い値は、ファン組立体10を通したより高い空気流率、及びファ ン組立体10を横切るより低い圧力上昇とを示す。 典型的な自動車機関冷却ファン組立体の為の無−次元(non-dimensional)動作 範囲は、略0.7と略1.5との間の値を含む。アイドル動作は、ファン組立体 の性能の為の最も重要な地点である。典型的なアイドル動作の地点範囲は、1. 3から1.5である。従って、ファン組立体の動作のこの範囲はファン組立体の 性能評価の為に最も重要である。 ファン組立体10の「押し込み(pumping)」性能は、ファン組立体10が所定 の空気流性能を発揮する為に回転しなければならない速度として規定されている 。押し込み(pumping)、即ち速度に対する空気流の比率、は、圧力上昇及びファ ン組立体10の空気流動作地点の関数として変化する。ファン組立体10に、高 い 押し込み(pumping)と高い動作効率(eta,η)の両者を伴わせることが好ましい 。ファン組立体の間の性能の比較は、押し込み及び効率性能の両者の異なりを考 慮して行わなければならない。 翼100の翼形に対する比較の為の「基準線」データ地点(表IのAを参照) は、15.5°の先端ピッチ設定角度を伴った厚翼形30である。厚翼形30は また、…先端からハブまでの翼幅を横断する翼形ピッチ角捩じり分配が基準線設 計から変更されなかったにもかかわらず…18°の先端ピッチ設定角度(表Iの Bを参照)でも行われた。翼部全体の設定角は調整された。この試験状況は、よ り高い押し込み体制での厚翼形30の性能を見せる為に含まれている。 この発明の翼形を伴った翼100を有しているファン組立体10は、基準線試 験(表IのCを参照)と同じ(15.5°の)翼先端ピッチ設定角で試験された 。この試験状況は、厚翼形30と比較した時の、翼100の翼形の強い驚きを示 している。この試験状況はまた、より高い(18°)ピッチ角度での厚翼形30 の押し込み(pumping)に合致している。最後に、翼100の翼形を有しているフ ァン組立体10は、13.5°の翼先端ピッチ設定角で試験された(表IのDを 参照)。この試験状況は、厚翼形30に対して減少されたピッチ角度であるが等 しい空気流性能を与える。 表I中で上に提供されたデータは、厚翼形30と同じピッチ(15.5°)で 試験された翼100の翼形が同じ効率(46%)と同じ気流性能(24.6Cm m)(「Cmm」は1分当たりの立法メートル(Cubic meters per minute )を 表現している)を有しているが、より良い押し込み(pumping)(1920 対 2000 RPM)を有している、ことを示している。18°の厚翼形30を伴ったファン 組立体10の押し込み(pumping)は、15.5°の翼100の翼形を伴ったファ ン組立体10と本質的に合致する(略1920RPM)が、しかしより低い効率 (44.9% 対 46.0%)を有している。従って、ファン組立体10のリ ング14は、同じ押し込み(pumping)でも厚翼形30よりも低い軸方向深さの翼 100の翼形を有する。最後に、13.5°のピッチとより低い軸方向深さのリ ング14とを伴った翼100の翼形は、15.5°のピッチの厚翼形30に比べ て素晴らしい効率と押し込み性能とを発揮している。 第10図は、ファン組立体静止効率 対 ファン組立体動作地点のグラフであ る。自動車冷却ファン組立体の為の0.7乃至1.5の典型的な動作範囲が、上 記グラフ上に示されている。最初に興味が引かれる領域は、アイドル動作を示し ている1.3から1.5までの動作範囲である。4つの湾曲線が提出されていて 、1つ1つは、15.5°の等ピッチの厚翼形30であり、15.5°の等ピッ チの翼100の翼形の為であり、15.5°のピッチの厚翼形30の押し込み(p umping)と合致する翼100の翼形の為であり、そして18°のより高いピッチ の厚翼形30の為である。第10図中のグラフを観察すると、同じ押し込み(pum ping)を伴った標準の厚翼形30と比べた時の、翼100の翼形の為の興味ある アイドル範囲中における向上された効率を見ることが出来る。 要約すると、ファン組立体の性能試験は、上述した証拠から、この発明の翼形 を使用してファン組立体の効率における大きな損失を伴うことなく押し込み(pum ping)を向上させることが出来たという結果になった。向上された押し込み(pump ing)は、改良された翼形により生み出されたより高い揚力のお陰である。向上さ れた押し込み(pumping)と合体された実質的に等しい効率性能は、揚力が抗力に 対してより大きな比率で増大されたことを示している。言い換えれば、翼100 の翼形は、従来の厚翼形30よりもより高い揚力−対−抗力の比率を提供する。 この発明に従った翼形とARMC翼形50との間の比較に戻ると、第11図は これら2つの翼形の間の輪郭の差異を明確にしている。第11図は翼100の翼 形上へのARMC翼形50の重複を示している。圧力表面58上の直線部59を 規定している鋭い隅60及び61を伴った(第4a図を参照)ARMC翼形50 は、厚翼形30の上の気流の複製を求めている。これに対し翼100の翼形は、 丸められ,厚い,球根状先端部110と薄くて,高く反った翼尾部112(第6 図参照)との間に滑らかに溶け込むことにより圧力表面104上における気流の 付着を確実にしている。翼100の翼形が圧力表面104のこの領域における気 流の付着を維持するので、設計者は、前述した如く増大された揚力を創出すると いう、翼100の翼形の増大された反りの利点を得ることが出来る。 第4c図を見ると、第1の鋭い隅50は少なくとも30°の角度θで折れ曲が っている。第12図では、翼100の翼形が、圧力表面104上の先端部110 に対して接する第1の線116と序々に変化する(鋭くなく)領域120の中間 地点に対して接する第2の線118とを伴って、示されている。接線116及び 118の間の結果としての角度βはたったの24.1°であり、…ARMC翼形 50の30°よりも充分に小さい。それは異なった翼形の翼弦,反り,そして他 の特徴の関数として変更出来るが、角度βは20°と28°との間である。 平坦82を伴った不連続な翼形80(第5図参照)は、真っ直ぐな平面形状を 伴った翼として幅広い動作の範囲を横切って特別な性能を発揮する。第13図は 、真っ直ぐな平面形状130を伴った翼を図示している。しかしなながら、環境 への関心は、自動車用空気調整システム中で使用された塩素化されたフルオロカ ーボン(chlorinated fluorocarbon)含有冷媒(例えば、R12)を非CFC− 含有冷媒(例えば、R134a)に置き換えることを促進している。非CFC− 含有冷媒は、それが置き換える冷媒よりも効率が低く、CFC−含有冷媒と等し い性能を発揮する為には向上されたファン組立体の気流効率を要求する。 もしも現存する真っ直ぐな翼付きのファン組立体が非CFC−含有冷媒を使用 する空気調整システム中で使用されたならば、この組立体はより高い速度で動作 しなければならず、…従って、増大された空気伝搬騒音を生じさせる。それ故に 、受容出来る低騒音水準とともに新たな空気調整システムにより要求されていた 空気移動性能を創出する為に、第14a図に示されている如き、高く湾曲した翼 平面140が使用されて来ている。CFC無しの空気調整システム中で使用され た後方に湾曲した翼においては、しかしながら、不連続な翼形80が滑らかに連 続する吸引表面を伴った翼100の翼形のようには効率が良くない。 車両設計の他の概念が、非CFC−含有空気調整システムへの変換に加えて、 平面形状140を伴った高い押し込み(pumping)で,高い効率の翼の使用を促進 している。これらの概念には、そのシステムの制限を増大させるスタイリング( 閉鎖された前端,より小さなグリル,そしてこれらと同様なものを伴っている) ,より効率的なファン組立体を要求する増大された電気効率の為の要求,そして 減少されたパッケージング空間,減少された騒音,そして減少された質量が含ま れる。高く湾曲された翼平面形状140を伴った翼100の翼形が、これらの設 計概念の全てに当てはまる。 高く湾曲された翼平面形状140は、翼表面上に複雑な3次元流れ場150を 創出する。このような流れ場150の流線が、第14b図に図示されている。結 果としての流線は一定の半径に沿って翼を横断せず;むしろ、流線はファンの入 口から出口に向かい半径を増大させる傾向にある。このような流れの半径方向移 動は、不連続な翼形80の如き低レイノズル数翼形の設計を困難にしている。第 14b図に示されている、流線の半径方向移動は、一定の半径方向気流の為に設 計されたものからは全く異なった効率的な翼形の結果となる。 これに対して、高く湾曲した翼平面形状140を伴ったこの発明の翼100の 翼形は首尾よく試験された。後方に湾曲した翼上での翼100の翼形の首尾の良 い動作は、以下の設計上の特徴により達成され:大きな先縁半径(気流が入射角 の範囲に渡り吸引表面102に付着し続けことを許容する)及び高い反り(増大 された揚力と押し込め(pumping)を創出する)。削られた吸引表面104はこれ ら設計上の特徴により達成される積極的な性能を維持し、同時にファン組立体の 質量及びコストを減少させる。従って、不連続な翼形80とは異なり、翼100 の翼形は、湾曲したまたは真っ直ぐな平面形状を伴った翼の為に適している。 上述した翼形に加えて、この発明の翼100はまたファンの性能を向上させる 為の独特の傾斜されているかまたは湾曲にされている平面形状が設けられている 。傾斜は翼100の先縁106の湾曲に関係し、第15図に図示されている。翼 100の先縁106上の任意の地点152で、傾斜角は地点152を通過した先 縁106に対する接線154と地点152を通過したハブ12の中心158(及 びファン組立体10の中心)からの線156との間の角度「T」である。傾斜ま たは平面形状の湾曲の程度は傾斜角「T」により規定されている。 翼100の平面形状は、異なった平面形状を有した3つの領域の合成である。 翼100の翼幅はRT−RHとして規定されており、ここでRTは先端半径であり 、RHはハブ半径である。ハブ12からリング14への翼幅の下方の40%の為 に、翼100は前方に向かう湾曲を有しており:先縁106は回転の方向(矢印 160)に向かい湾曲している。翼100の平面形状は、翼幅の中間の20%に 僅かの湾曲を有しているかまたは何等の湾曲も有していない(即ち、真っ直ぐな 湾曲)。翼幅の外側の40%では、翼100が後方に向かう湾曲を有しており: 先縁106が回転の方向から遠ざかるよう湾曲している。 平面形状の湾曲のこの合体は任意ではない。平面形状は、3つの分離した翼: 1つは前方に向かい湾曲し、1つは真っ直ぐで;そして1つは後方に湾曲してい る、の為のファン性能データを比較した後に選択される。ファン設計における1 つの重要な変化は、ファンを(入口平面から出口平面まで)横切る圧力上昇であ る。 第17図においては、正規化された全圧力が、翼幅の比率として描かれている 。翼幅の比率は(R−RH)÷(RT−RH)として規定されており、ここでrは 局部半径である。このデータは、最も均一に正規化された圧力上昇が翼の平面形 状の合成により達成されている。前方に湾曲された翼はハブから翼幅の略40% に至るまで最も高い圧力上昇を有しており;真っ直ぐな平面形状は翼幅の中間の 20%において最も良く働き;そして後方に湾曲した翼は翼幅の外側30%乃至 40%…翼の先端の近傍…において最も大きな圧力上昇を有する個々の翼が翼幅 の所定の領域の内で優れた性能を発揮するので、翼100は、翼幅の下方40% に前方に向かう湾曲を、中間の20%に僅かな湾曲または湾曲無しを、そして翼 幅の上方40%に前方に向かう湾曲を備えて設計されている。翼100の平面形 状は第16図に図示されている。 ファン組立体10中に装備されている翼100の寸法はファン組立体10の適 用に従い変化するとはいうものの、上述した寸法は多数の自動車用への適用に使 用される為に適している発明の好ましい形態を記載している。 平面形状の湾曲を伴った翼は、真っ直ぐな平面形状を伴った翼よりも空気を伝 搬する騒音を低くする。上述した翼100の最適な圧力負荷によってさえも、し かしながら、湾曲した平面形状翼に関連した正味空気移動性能における低下が依 然として存在している。この性能の損失は同様な湾曲した羽根または翼にも存在 している吹き下ろしの結果である。吹き下ろしは、後縁渦により引き起こされた 上流接線速度要素を記載する為に使用された用語である。この誘発された接線速 度は翼形の効果的な迎え角を減少させ、そして、結果として、揚力と翼押し出し (pumping)とを減少させる。 真っ直ぐな平面形状を伴った翼の翼形の為と湾曲した平面形状を伴った翼の翼 形の為の典型的な入口速度図表が、第18a図及び第18b図に示されている。 ここの場合において、「P」は翼のピッチ角である。線形翼速度はωrにより表 され、ここでωは翼の角速度であり、そしてrは半径である。軸流ファン組立体 10において気流は、ファン組立体10の回転軸に対して平行な速度要素(Va )と接線方向に対して平行な速度要素(VT)とを有しており、…しかし僅かの 半径方向速度も有している。気流18の為の迎え角(α)は、真っ直ぐな平面形 状の翼(第18a図)の為にはαsにより表示され、湾曲した平面形状の翼(第 18b図)の為にはαcにより表示されている。なお、αc<αsである。 幾つかの変形例が、湾曲した平面形状の翼上への下向き流れに対する翼形性能 損失の回復の為に存在している。1つの解決は、湾曲した平面形状翼を有してい るファン組立体をより高速度で操作して真っ直ぐな平面形状翼の空気の流れに合 致させることである。この変形例は、高速度において騒音を増大させるので好ま しくない。もう1つの変形例は、翼形のピッチ角度を増大させて、速度を上昇さ せせることなく押し込み(pumping)を増大させ、そして所望の流れを得ることで ある。この変形例はファンの騒音を増大させることはないが、ファンの深さが: D(r)=C(r)*sin(P(r)) (1) により表現された翼形のピッチの関数であるので、より深いファンのパッケージ が要求される。 なお上記の式で、D(r)は半径rにおける翼深さであり、C(r)は翼形の 翼弦であり、そしてP(r)は第18a図及び第18b図に示された如き翼形の ピッチの角度である。近代の自動車において入手可能で理解可能な空間中の制限 により、深さDを出来る限り小さく保つことは重要である。 もう1つの変形例は、翼弦Cを増大させることである。この変形例は、翼が発 生させることが出来る翼形の揚力と押し込み(pumping)を増大させる。翼弦C( r)の増大は、しかしながら、上述した方程式(1)中に示されている如く深さ D(r)の増大を生じさせる。 第4の取り付きは、翼形のピッチ角度や翼弦を増大させることなくより多くの 揚力を(そして、これにより、より多くの押し込み(pumping)を)創出するよう に、翼形自身の設計を変更することである。上述した如く、翼形の揚力は増大さ れた反りにより向上される。反らされた翼形により同等の揚力を創出する為には 、翼形のピッチ角度を減少出来る。このことは、より高い反りとより低い反りと を伴った翼形の為の揚力係数(CL) 対 迎え角(α)のグラフである第8図 に示されている。高揚力翼形と湾曲した平面形状との合体である翼100の吸引 表面104は、第19図に図示されている。翼100に、球根状先端縁(第6図 参照)を有している高揚力翼形を伴なわせるとともに、ハブ12からリング14 に向かう40%の前方に向かう湾曲と、20%の直線と、40%の後方に向かう 湾曲と(第16図参照)を伴なわせることにより、騒音の減少と翼100の適切 な 負荷とが達成される。翼100を有しているファン組立体10もまた、良好な動 作効率を有する。これらの動作の向上は、翼100の高揚力翼形と湾曲した平面 形状の両者の特徴の合体を通して達成される。 試験結果は動作の向上を確認している。3種類の試作翼が作られ、そして比較 の為にファン組立体10中で試験された。第1の翼(翼1)は真っ直ぐな平面形 状と第3a図に示されている厚翼形30とを有している。翼1は、基準線を提供 している。第2の翼(翼2)は翼1と同じ翼形を有しているが、上述され第16 図に示された40%−20%−40%の湾曲した平面形状を有している。第3の 翼(翼3)は、上述され第6図に示された如き球根状の先縁を伴った高揚力翼形 と、40%−20%−40%の湾曲した平面形状の両者を有している。等しい空 気流が比較の為の基礎として選択され:ファン速度は15°のピッチ角度で18 50RPMの速度の翼1のファンの流量に合致するよう調整された。その結果が 以下の表II中に示されている。 テストの結果は、翼平面形状の湾曲が単独で2.7dB(A)の騒音軽減を生じさせ た結果となったが、基準線空気流性能と合致させる為に(翼1 対 翼2)10 4RPMの追加が必要となった。 湾曲した平面形状翼の騒音減少を保ちながら損失した空気流を回復する為に、 翼3には平面形状の湾曲と高揚力,球根状先縁翼形との両者が形成されている。 翼3は基準線性能に合致する為に1914RPMの速度を要求し、そして72. 2dB(A)の騒音水準を創出している。1850RPMの速度で翼3を基準線空気 流に合致させる為には、ピッチ角度を15°から17.5°に増大しなければな らない。1850RPMの速度で翼2を基準線空気流に合致させる為には、ピッ チ角度を15°から19°に増大しなければならない。、 翼1の空気流の基準線(真っ直ぐな平面形状)に合致する為に翼2及び3の為 により高いファン速度が要求されているとはいうものの、これらの湾曲した平面 形状により発生される騒音が低いことに注目しなければならない。翼2(湾曲し た平面形状,標準翼形)の場合には、同じ空気流動作速度で騒音が翼1よりも低 い2.7dB(A)であり;翼3の場合には、同じ空気流動作速度で騒音が翼1より も大きな3.4dB(A)である。 高揚力翼形を使用する利点は、翼2を翼3と比較すると分かる。1850RP Mの速度で真っ直ぐな平面形状の翼空気流と合致する為に、翼2(標準翼形)は 4°のピッチ角度の増大を必要としている。高く反った高揚力翼形を伴った翼3 は、僅か2.5°のピッチ角度の増大しか必要としていない。56.0mmの先 端翼弦を伴った翼上での、1.5°のピッチ角度の減少(翼3 対 翼2)は、 リングの軸方向深さにおける5%の減少をもたらす。このことは、5.0グラム の質量の減少(リング深さにおける減少が1.4mm,厚さがが2.5mm,リ ングの半径が161.25mm,そしてナイロン6/6の密度が1.4グラム/ 立法センチメータであると仮定して)に対応する。 リング14の軸方向深さの減少は、2つの道の中の1つ中に影響を与え:ファ ン組立体10は機関から前方に離れるよう引くことが出来、従ってファン組立体 10と理解可能な構成要素との間の隙間を増大させるか;または、ファン組立体 10を熱交換器表面から後方に遠ざけることができて、これにより熱交換機の隅 からの熱の吸引の為に覆われたファン組立体10の能力を向上させる。いずれの 場合でも、ファン組立体10の減少された軸方向長さは機関冷却システム設計家 に利点をもたらすよう働く。近代の車両のフードの下における非常に厳しいパッ ケージングは、ファン組立体の軸方向長さにおけるこのように小さな改良さえも 重要になっている。さらに、翼3(湾曲した平面形状,高揚力翼形)の質量が翼 2(湾曲した平面形状,標準翼形)の質量よりも9.3グラムも軽い。このこと は、従来の厚翼形と比べて翼の質量の34%の減少になる。 翼100は、上述した2つの、別な特徴(湾曲した平面形状及び高揚力翼形) のいずれも有することが出来る。好ましくは、しかしながら、翼100は2つの 特徴を有している。上述した3つの平面形状の合体を伴った翼100は、均一な 翼幅圧力負荷を伴いながら低い空気伝搬騒音しか生じさせない。翼平面形状の湾 曲の結果である押し込み(pumping)の減少を補償する為に、特別な高揚力翼形が 使用される。湾曲した平面形状及び高揚力翼形の合体は、所望の空気移動性能を ファン組立体10に与える。 湾曲した平面形状及び高揚力翼形を伴った翼100は、高い効率,低い空気伝 搬騒音,そして低い質量を伴った略均一な翼幅圧力負荷を生じさせる。独特な翼 形は従来の厚翼形よりも低い迎え角で動作し、リング及び翼の軸方向深さの減少 と、軸方向パッケージング空間の対応する減少とをもたらす。(従来の厚翼形の 湾曲した翼と比較した)ファン及びリングの軸方向深さの減少は、より容易なパ ッケージングと熱交換器を通過するより良い空気流を許容する。 ある特定の実施例に関連してここに記載し図示されていたが、この発明は図示 の詳細に限定する意図はない。むしろ、この発明の精神から離れない限り、請求 の範囲の均等物の範囲内で種々の変形例を詳細に作ることが出来る。この発明の 翼形を取り込んでいる機関冷却ファン組立体は、例えば、ファンクラッチ,電気 モータ,あるいは液圧モータにより駆動することが出来、そして添付の回転リン グとともに使用することが出来るし、あるは添付の回転リングを使用しないこと も出来る。
【手続補正書】特許法第184条の8第1項 【提出日】1996年8月29日 【補正内容】 明細書 発明の技術分野 この発明は、一般的には車両の機関冷却ファン組立体に関係しており、そして より詳細にはこのような組立体のファン翼(fan blade)に関係している。ファン 翼は、湾曲した平面形状と、先端縁の近傍に球根状先端部を有した高揚力翼形(h igh-lift airfoil)と、を統合しており、先端縁は翼形の加圧および吸引の両方 の表面へと滑らかに溶け込まされている。 発明の背景 多数の翼を有した空気冷却ファン組立体10(この発明と合体する)が第1図 に示されている。陸上用の車両において使用される為に設計されているファン組 立体10はラジエータを介して空気の流れを導入し機関を冷却している。送風機 組立体10は、ハブ12と、外側回転リング14と、を有していて、外側回転リ ング14は、ファンの外側から内側への再循環流れの通路を阻止する。複数の翼 (第1図では7個が示されている)100が、ハブ12(ここでは個々の翼10 0の根元が連結されている)からリング14(ここでは個々の翼100の先端が 連結されている)へと半径方向に延出している。 ファン組立体10は多数の異なった考慮を調整しなければならない。例えば、 ファン組立体10が自動車において使用される時には、ファン組立体10はラジ エータの後方に配置される。結果として、ファン組立体10は機関区画中の限ら れた空間に合致するようコンパクトでなければならない。ファン組立体10は、 所望の軸方向流れから遠ざかる乱流パターンの空気に向けられる無駄なエネルギ ーを防止するよう効率が良く;比較的静かで;そして、空気の流れと遠心力とに 軸方向深さを示しており; 第10図は、第6図に示されているこの発明の翼の翼形を第3a図に示されて いる従来の厚翼形とを比較した、ファン組立体静止効率 対 ファン組立体動作 位置のグラフであり; 第11図は、第4a図に示された従来例のARMC翼形を第6図に示されてい るこの発明の翼の翼形に重ねた図であり; 第12図は、第6図に示されているこの発明の翼の翼形の横断面の一部の拡大 図であり; 第13図は、従来の真っ直ぐな平面形状を伴った翼を図示しており; 第14a図は、高く湾曲した平面形状を伴った翼を図示しており; 第14b図は、第14a図に図示されていた高く湾曲した翼平面形状の上の複 雑な3次元流れ域の流線を示しており; 第15図は、この発明の翼の平面形状湾曲の大きさを測定する為の傾斜角度を 図示しており; 第16図は、この発明に従った前方湾曲領域,直線領域,そして後方湾曲領域 を伴った平面形状を有する翼を示しており; 第17図は、前方湾曲,直線,そして後方湾曲を伴った翼の為の正規化された (normalized)全圧力 対 翼幅の比率のグラフであり; 第18a図は、真っ直ぐな平面形状を伴った翼の翼形の為の典型的な入口速度 三角形を図示しており; 第18b図は、湾曲した平面形状を伴った翼の翼形の為の典型的な入口速度三 角形を図示しており;そして、 第19図は、この発明に従い…第6図に示された球根状先縁を有した高揚力翼 形を、第16図に示されている、ハブからリングへの40%前方湾曲,20%直 線,そして40%後方湾曲を伴った平面形状と合体させている…翼の圧力表面を 示している。 からの熱の吸引の為に覆われたファン組立体10の能力を向上させる。いずれの 場合でも、ファン組立体10の減少された軸方向長さは機関冷却システム設計家 に利点をもたらすよう働く。近代の車両のフードの下における非常に厳しいパッ ケージングは、ファン組立体の軸方向長さにおけるこのように小さな改良さえも 重要になっている。さらに、翼3(湾曲した平面形状,高揚力翼形)の質量が翼 2(湾曲した平面形状,標準翼形)の質量よりも9.3グラムも軽い。このこと は、従来の厚翼形と比べて翼の質量の34%の減少になる。 翼100は、上述した2つの、別な特徴(湾曲した平面形状及び高揚力翼形) のいずれも有することが出来る。好ましくは、しかしながら、翼100は2つの 特徴を有している。上述した3つの平面形状の合体を伴った翼100は、均一な 翼幅圧力負荷を伴いながら低い空気伝搬騒音しか生じさせない。翼平面形状の湾 曲の結果である押し込み(pumping)の減少を補償する為に、特別な高揚力翼形が 使用される。湾曲した平面形状及び高揚力翼形の合体は、所望の空気移動性能を ファン組立体10に与える。 湾曲した平面形状及び高揚力翼形を伴った翼100は、高い効率,低い空気伝 搬騒音,そして低い質量を伴った略均一な翼幅圧力負荷を生じさせる。独特な翼 形は従来の厚翼形よりも低い迎え角で動作し、リング及び翼の軸方向深さの減少 と、軸方向パッケージング空間の対応する減少とをもたらす。(従来の厚翼形の 湾曲した翼と比較した)ファン及びリングの軸方向深さの減少は、より容易なパ ッケージングと熱交換器を通過するより良い空気流を許容する。 この発明の翼形を取り込んでいる機関冷却ファン組立体は、例えば、ファンク ラッチ,電気モータ、あるいは液圧モータにより駆動することが出来、そして添 付の回転リングとともに使用することが出来るし、あるは添付の回転リングを使 用しないことも出来る。 【図13】 【図14】 【手続補正書】特許法第184条の8第1項 【提出日】1997年1月29日 【補正内容】 より発生される大きな力に耐えられる程に強く、なければならない。 一般的に、翼100は「曲げられていない」。このような翼は真っ直ぐな平面 を有しており、真っ直ぐな平面においては翼100の半径方向中心線が真っ直ぐ であり、この半径方向中心線に対して直角な翼弦が半径方向中心線について均等 に分配されている。しばしば翼100は前方に向かい曲げられており:翼中心線 は、翼がハブ12からリング14へと半径方向に延出している間にファン組立体 10の回転の方向に湾曲している。気流研究及び製造会社(Airflow Research a nd Manufacturing Corporation: ARMC)に譲渡された米国特許第4,35 8,245号は、前方に向かい曲げられたファン翼を開示しており、ここにおい ては翼取り付け角が翼の外側30%を越えて増大している。 米国特許第5,393,199号もまた、先端近傍の翼の部分に少なくとも沿 って前方に向かい曲げられているファン翼を開示している(コラム5の55行目 乃至コラム6の44行目を参照)。個々の翼は先端縁及び後端縁を有していて、 先端縁及び後端縁はファンの中心から延出している半径と実質的に共通の直線状 の根元の近傍の部分を含んでいる。米国特許第5,393,199号の第8図に は、共通の直線状の部分がX1,X2,そしてX3により指摘されている。 他の翼100は後方に向かい(ファンの回転の方向から遠ざかる)曲げられて いる。ゼネラル モータース 会社(General Motors Corporation)は、その「 X−カー(X−Car)」において僅かに後方に向かう曲げを伴ったファン翼を使用 している。そのファン翼の翼取り付け角は翼の外部に沿い直径を増大させること にともない増大しており、翼先端の曲げ角は略40°である。 ARMCに譲渡された米国特許第4,569,632号は、ハブからリングへ の移動の関数として後方への曲げが増大されている翼を伴った軸流ファンを開示 している。この翼は、翼の半径方向外端部の30%に沿う翼の半径の増大の関数 として連続的に減少するピッチ比率で配向されている。 依然として他の翼100は、ファン組立体10のハブの近傍の翼の根元領域に おいて後方に曲げられており、また翼の先端領域では前方に曲げられている。米 国特許第4,569,631号(これもまたARMCに譲渡されている);米国 特許第4,684,324号;そして米国特許第5,064,345号(国際公 開出願番号WO91/075939に対応している)の夫々は、 請求の範囲 1.車両機関冷却ファン組立体(10)の翼(100)の形状を規定してお り、翼弦(c)と、先縁(106)と、先縁(106)の近傍の先端部(110 )と、後縁(108)と、先端部(110)から後縁(108)へと延出してい る圧力表面(104)と、先端部(110)から後縁(108)へと延出してい る吸引表面(102)と、そして圧力表面(104)と吸引表面(102)との 間で後縁(108)の近傍に形成されていて翼尾部(112)と、を有している 翼形は: 先端部(110)が丸められていて球根状であり; 圧力表面(104)は連続的して湾曲しており、先端部(110)から 後縁(108)へと、不連続にではなく、平坦部分なしで、滑らかに延出してい る; 吸引表面(102)は湾曲しており、先端部(110)から後縁(10 8)へと、不連続にではなく、滑らかに延出しており; 翼尾部(112)は薄くて高く反えり、最大反り位置を有しており;そ して、 先端部(110)は圧力表面(104)と吸引表面(102)との間の 翼形の厚さよりも大きな厚さを有していて、先端部(110)は第1の混合半径 (R1)及び第1の混合半径(R1)と略同じ第2の混合半径(R2)を介して 圧力表面(104)に滑らかに溶け込んでおり、第1の混合半径(R1)は先縁 (106)の近傍の先端部(110)から延出している凸状表面を形成しており 、そして第2の混合半径(R2)は凸状表面から翼形の圧力表面(104)へと 延出している凹状表面を形成している。 2.請求項1に従った翼形において、翼尾部(112)の最大反り位置の反 り(b)は翼弦(c)の5%と12%との間にある。 3.請求項1または2に従った翼形において、先端部(110)は翼尾部( 112)の厚さの略2倍の厚さを有している。 4.請求項1乃至3のいずれか1項に従った翼形において、第1及び第2の 混合半径(R1,R2)は翼弦(c)の略8%以下である。 5.請求項1乃至4のいずれか1項に従った翼形において、第1及び第2の 混合半径(R1,R2)は翼形の先端部(110)と圧力表面(104)との間 に序々に変化する領域(120)を形成している。 6.請求項5に従った翼形において、序々に変化する領域(120)は中間 地点を有しており、圧力表面(104)の近傍で先端部(110)に対する接線 (116)と序々に変化する領域(120)の中間地点における接線(118) との間に形成された角度(β)は20°と28°の間である。 7.請求項1乃至6のいずれか1項に従った翼形を伴った翼(100)を有 しているファン組立体(10)。 8.請求項7に従ったファン組立体(10)はさらに、中心ハブ(12)を 備えていて、ここにおいて翼(100)はハブ(12)から略半径方向の外方に 向かい延出している。 9.請求項8に従ったファン組立体(10)はさらに、外側リング(14) を備えていて、ここにおいて翼(100)はハブ(12)からリング(14)に 向かい略半径方向の外方に延出している。 10.請求項9に従ったファン組立体(10)においては、リング(14)は 略23mmの軸方向深さを有している。 11.請求項1乃至6のいずれか1項に従った翼形においては、上記翼形を有 している翼(100)が真っ直ぐな平面形状を有している。 12.請求項1乃至6のいずれか1項に従った翼形においては、上記翼形を有 している翼(100)が湾曲した平面形状を有している。 13.根元(RH)と、先端(RT)と、根元(RH)と先端(RT)との間の翼 幅(RT−RH)と、そして翼(100)の形状を規定していて翼弦(c),先縁 (106),そして後縁(108)を有している翼形部と、備えている、車両機 関冷却ファン組立体(10)の翼(100)は: (a)翼(100)の根元(RH)の近傍で前方への湾曲を有した第1 の領域と、 (b)翼(100)の先端(RT)の近傍で後方への湾曲を有した第2 の領域と、そして、 (c)第1の領域と第2の領域との間に配置されて実質的に真っ直ぐな 湾曲を有した中間領域と、 を有した平面形状を備えており; 上記翼形部は: (a)先端(106)の近傍で、丸められていて、球根状である先端部 (110)と、 (b)先端部(110)から後縁(108)へと、不連続にではなく、 滑らかに延出している湾曲した圧力表面(104)と、 (c)先端部(110)から後縁(108)へと、不連続にではなく、 滑らかに延出している湾曲した吸引表面(102)と、そして、 (d)圧力表面(104)と吸引表面(102)との間で後縁(108 )の近傍に形成されていて、最大反り位置を有している、薄くて高く反えった翼 尾部(112)と、 を有しており、 先端部(110)は圧力表面(104)と吸引表面(102)との間の 翼形の厚さよりも大きな厚さを有していて、先端部(110)は圧力表面(10 4)及び吸引表面(102)に滑らかに溶け込んでいる。 14.請求項13に従った翼においては、前方への湾曲を有した第1の領域が 根元(RH)から翼(100)の翼幅(RT−RH)の略40%に位置する終端地 点まで延出している。 15.請求項14に従った翼においては、実質的に真っ直ぐな湾曲を有した中 間領域は第1の領域の上記終端地点から翼(100)の翼幅(RT−RH)の略6 0%に位置する終端地点まで延出しており、後方への湾曲を有した第2の領域は 中間領域の上記終端地点から翼(100)の先端(RH)まで延出している。 16.請求項13に従った翼においては、後方への湾曲を有した第2の領域は 先端(RH)から翼(100)の翼幅(RT−RH)の略70%と略60%との間 に位置する中間領域の終端地点へと延出している。 17.請求項13乃至16に従った翼(100)を有しているファン組立体 (10)。 18.請求項17に従ったファン組立体(10)はさらに、中心ハブ(12) を備えていて、ここにおいて翼(100)がハブ(12)から略半径方向の外方 に向かい延出している。 19.請求項18に従ったファン組立体(10)はさらに、外側リング(14 )を備えていて、ここにおいて翼(100)はハブ(12)からリング(14) に向かい略半径方向の外方に延出している。 20.請求項19に従ったファン組立体(10)においては、リング(14) は略23mmの軸方向深さを有している。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 EP(AT,BE,CH,DE, DK,ES,FR,GB,GR,IE,IT,LU,M C,NL,PT,SE),JP (72)発明者 サベイジ、ジョン・アール アメリカ合衆国、オハイオ州 45440、ケ ッターリング、ブルックバンク・プレイス 5551

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1.(補正)車両機関冷却ファン組立体の翼の形状を規定している翼形は: 尖っていない先縁と; 先縁の近傍で丸められた,球根状の先端部と; 後縁と; 先端部から後縁へと、不連続にではなく、平坦部分なしで、滑らかに延出 している連続的な湾曲した圧力表面と; 先端部から後縁へと、不連続にではなく、滑らかに延出している連続的な 湾曲した吸引表面と;そして、 圧力表面と吸引表面との間で後縁の近傍に形成されていて、最大反り位置 を有している、薄く、高く反った翼尾部と; を備えており、 先端部は圧力表面と吸引表面との間の翼形の厚さよりも大きな厚さを有し ていて、先端部は第1の混合半径及び第1の混合半径と略同じ第2の混合半径を 介して圧力表面に滑らかに溶け込んでいるとともに吸引表面にも滑らかに溶け込 んでおり、第1の混合半径は先縁の近傍の先端部から延出している凸状表面を形 成しており、そして第2の混合半径は凸状表面から翼形の圧力表面へと延出して いる凹状表面を形成している。 2.(削除) 3.(削除) 4.(削除) 5.(補正)請求項1に従った翼形において、上述した翼形は翼弦を有して いて、第1及び第2の混合半径は翼弦の略8%以下である。 6.(補正)請求項5に従った翼形において、第1及び第2の混合半径は翼 形の先端部と圧力表面との間に序々に変化する領域を形成している。 7.(補正)請求項6に従った翼形において、序々に変化する領域は中間地 点を有しており、圧力表面の近傍で先端部に対する接線と序々に変化する領域の 中間地点における接線との間に形成された角度は20°と28°の間である。 8.(補正)請求項1に従った翼形において、上述した翼形を有している翼 は真っ直ぐな平面形状を有している。 9.(補正)請求項1に従った翼形において、上述した翼形を有している翼 は高く湾曲した平面形状を有している。 10.(補正)請求項1に従った翼形において、上述した翼形は翼弦を有して いて、翼尾部の最大反り位置における反りは翼弦の5%と12%との間にある。 11.(補正)車両機関冷却ファン組立体の翼の形状を規定しており、翼弦を 有している翼形は: 尖っていない先縁と; 先縁の近傍で丸められた,球根状の先端部と; 後縁と; 先端部から後縁へと、不連続にではなく、平坦部分なしで、滑らかに延出 している連続的な湾曲した圧力表面と; 先端部から後縁へと、不連続にではなく、滑らかに延出している連続的な 湾曲した吸引表面と;そして、 圧力表面と吸引表面との間で後縁の近傍に形成されていて、最大反り位置 を有しており、最大反り位置における反りが翼弦の5%と12%との間にある、 薄い翼尾部と; を備えており、 先端部は翼尾部の厚さの略2倍の厚さを有していて、吸引表面に滑らかに 溶け込んでおり、そして先縁の近傍の先端部から延出している凸状表面を形成し ている第1の混合半径及び凸状表面から翼形の圧力表面へと延出している凹状表 面を形成している第2の混合半径とを介して圧力表面に滑らかに溶け込んでおり 、そして第1の混合半径と第2の混合半径とは略等しい。 12.(補正)請求項11に従った翼形において、第1及び第2の混合半径は 翼弦の略8%以下である。 13.請求項12に従った翼形において、第1及び第2の混合半径は翼形の先 端部と圧力表面との間に序々に変化する領域を形成しており、序々に変化する領 域は中間地点を有しており、圧力表面の近傍で先端部に対する接線と序々に変化 する領域の中間地点における接線との間に形成された角度は20°と28°の間 である。 14.請求項11に従った翼形において、上述した翼形を有している翼は真っ 直ぐな平面形状を有している。 15.請求項11に従った翼形において、上述した翼形を有している翼は高く 湾曲した平面形状を有している。 16.(補正)機関冷却の為に空気を循環させる為の車両用ファン組立体は: 中心ハブと;そして、 翼形を伴い、ハブから略半径方向の外方に延出している複数の翼と; を備えていて、 上記翼形は: (a)尖っていない先縁と; (b)先縁の近傍で丸められた,球根状の先端部と; (c)後縁と; (d)先端部から後縁へと、不連続にではなく、平坦部分なしで、滑ら かに延出している連続的な湾曲した圧力表面と; (e)先端部から後縁へと、不連続にではなく、滑らかに延出している 連続的な湾曲した吸引表面と;そして、 (f)圧力表面と吸引表面との間で後縁の近傍に形成されている、薄く 、高く反った翼尾部と; を有しており、 先端部は圧力表面と吸引表面との間の翼形の厚さよりも大きな厚さを有し ていて、先端部は第1の混合半径及び第1の混合半径と略同じ第2の混合半径を 介して圧力表面に滑らかに溶け込んでいるとともに吸引表面にも滑らかに溶け込 んでおり、第1の混合半径は先縁の近傍の先端部から延出している凸状表面を形 成しており、そして第2の混合半径は凸状表面から翼形の圧力表面へと延出して いる凹状表面を形成している。 17.請求項16に従った車両用ファン組立体は、外側リングをさらに備えて いて、翼がハブからリングに向かい略半径方向の外方に向かい延出している。 18.請求項17に従った車両用ファン組立体において、リングは略23mm の軸方向深さを有している。 19.請求項16に従った車両用ファン組立体において、翼は真っ直ぐな平面 形状を有している。 20.請求項16に従った車両用ファン組立体において、翼は高く湾曲した平 面形状を有している。 21.(補正)車両機関冷却ファン組立体の翼の形状を規定し、翼が根元と先 端と根元と先端との間の翼幅とを有している、平面形状は: 翼の根元の近傍で前方への湾曲を有した第1の領域と; 翼の先端の近傍で後方への湾曲を有した第2の領域と;そして、 第1の領域と第2の領域との間に配置されて実質的に真っ直ぐな湾曲を 有した中間領域と; を備えている。 22.(補正)請求項21に従った平面形状において、前方への湾曲を有した 第1の領域が根元から翼の翼弦の略40%に位置する終端地点まで延出している 。 23.(補正)請求項22に従った平面形状において、実質的に真っ直ぐな湾 曲を有した中間領域は第1の領域の上記終端地点から翼の翼弦の略60%に位置 する終端地点まで延出しており、後方への湾曲を有した第2の領域は中間領域の 上記終端地点から翼の先端まで延出している。 24.(補正)請求項21に従った平面形状において、後方への湾曲を有した 第2の領域は先端から翼の翼弦の略70%と略60%との間に位置する中間領域 の終端地点へと延出している。 25.機関冷却の為に空気を循環させる為の車両用ファン組立体は: 中心ハブと;そして、 平面形状と、ハブに連結された根元と、先端と、そして根元と先端との間 の翼弦とを伴い、ハブから略半径方向の外方に延出している複数の翼と; を備えていて、 上記平面形状は: (a)翼の根元の近傍で前方への湾曲を有した第1の領域と; (b)翼の先端の近傍で後方への湾曲を有した第2の領域と;そして、 (c)第1の領域と第2の領域との間に配置されて実質的に真っ直ぐな 湾曲を有した中間領域と; を有している。 26.請求項25に従った車両用ファン組立体は、外側リングをさらに備えて いて、翼がハブからリングに向かい略半径方向の外方に向かい延出している。 27.請求項26に従った車両用ファン組立体において、リングは略23mm の軸方向深さを有している。 28.(補正)請求項25に従った車両用ファン組立体において、前方への湾 曲を有した第1の領域は根元から翼の翼弦の略40%に位置する終端地点へと延 出している。 29.(補正)請求項28に従った車両用ファン組立体において、実質的に真 っ直ぐな湾曲を有した中間領域は第1の領域の上記終端地点から翼の翼弦の略6 0%に位置する終端地点まで延出しており、後方への湾曲を有した第2の領域は 中間領域の上記終端地点から翼の先端まで延出している。 30.(補正)請求項25に従った車両用ファン組立体において、後方への湾 曲を有した第2の領域は先端から翼の翼弦の略70%と略60%との間に位置す る中間領域の終端地点へと延出している。 31.(補正)車両用機関冷却ファン組立体の為の翼は: 根元と; 先端と; 根元と先端との間の翼弦と; 平面形状と;そして、 翼形部と; を備えており、 上記平面形状は: (a)翼の根元の近傍で前方への湾曲を有した第1の領域と、 (b)翼の先端の近傍で後方への湾曲を有した第2の領域と、そして 、 (c)第1の領域と第2の領域との間に配置されて実質的に真っ直ぐ な湾曲を有した中間領域と、 を有しており、 上記翼形部は: (a)先縁と; (b)先縁の近傍で丸められた,球根状の先端部と; (c)後縁と; (d)先端部から後縁へと、不連続にではなく、滑らかに延出してい る湾曲した圧力表面と; (e)先端部から後縁へと、不連続にではなく、滑らかに延出してい る湾曲した吸引表面と;そして、 (f)圧力表面と吸引表面との間で後縁の近傍に形成されて、最大反 り位置を有している、薄く、高く反った翼尾部と; を有しており、 先端部は圧力表面と吸引表面との間の翼形の厚さよりも大きな厚さを有 していて、先端部は圧力表面と吸引表面に滑らかに溶け込んでいる。 32.(補正)請求項31に従った翼において、前方への湾曲を有した第1の 領域は根元から翼の翼弦の略40%に位置する終端地点へと延出している。 33.(補正)請求項32に従った翼において、実質的に真っ直ぐな湾曲を有 した中間領域は第1の領域の上記終端地点から翼の翼弦の略60%に位置する終 端地点まで延出しており、後方への湾曲を有した第2の領域は中間領域の上記終 端地点から翼の先端まで延出している。 34.(補正)請求項31に従った翼において、後方への湾曲を有した第2の 領域は先端から翼の翼弦の略70%と略60%との間に位置する中間領域の終端 地点へと延出している。 35.(補正)機関冷却の為に空気を循環させる為の車両用ファン組立体は: 中心ハブと;そして、 複数の翼と; を備えていて、 上記翼は: (a)根元と、 (b)先端と、 (c)根元と先端との間の翼弦と、 (d)平面形状と、 (e)翼形部と、 を含んでおり、 上記平面形状は: (1)翼の根元の近傍で前方への湾曲を有した第1の領域と、 (2)翼の先端の近傍で後方への湾曲を有した第2の領域と、そして、 (3)第1の領域と第2の領域との間に配置されて実質的に真っ直ぐな 湾曲を有した中間領域と、 を含んでおり、 上記翼形部は: (1)先縁と、 (2)先縁の近傍で丸められた,球根状の先端部と、 (3)後縁と、 (4)先端部から後縁へと、不連続にではなく、滑らかに延出している 湾曲した圧力表面と、 (5)先端部から後縁へと、不連続にではなく、滑らかに延出している 湾曲した吸引表面と、そして、 (6)圧力表面と吸引表面との間で後縁の近傍に形成されて、最大反り 位置を有している、薄く、高く反った翼尾部と、 を含んでおり、 先端部は圧力表面と吸引表面との間の翼形の厚さよりも大きな厚さを有 していて、先端部は圧力表面と吸引表面に滑らかに溶け込んでいる。 36.請求項35に従った車両用ファン組立体は、外側リングをさらに備えて いて、翼がハブからリングに向かい略半径方向の外方に向かい延出している。 37.請求項36に従った車両用ファン組立体において、リングは略23mm の軸方向深さを有している。 38.(補正)請求項35に従った車両用ファン組立体において、前方への湾 曲を有した第1の領域は根元から翼の翼弦の略40%に位置する終端地点へと延 出している。 39.(補正)請求項38に従った車両用ファン組立体において、実質的に真 っ直ぐな湾曲を有した中間領域は第1の領域の上記終端地点から翼の翼弦の略6 0%に位置する終端地点まで延出しており、後方への湾曲を有した第2の領域は 中間領域の上記終端地点から翼の先端まで延出している。 40.(補正)請求項35に従った車両用ファン組立体において、後方への湾 曲を有した第2の領域は先端から翼の翼弦の略70%と略60%との間に位置す る中間領域の終端地点へと延出している。
JP8516966A 1994-11-18 1995-11-15 球根状先端縁を有した高揚力翼形と湾曲した平面形状とを伴った冷却ファン翼 Ceased JPH10510021A (ja)

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