JPH04506746A - 電気的に操作される機械のファン - 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】 電気的に操作される機械のファン 本発明は、電気的に操作される機械のファンに関し、該ファンは、機械のまわり に軸方向に配置されて、ハブと、該ハブに取付けられて該ハブからほぼ半径方向 へ突出す何枚かのブレードとを有するプロペラと、該プロペラの吸込み側の開口 部と、冷却されるべき機械部分内に通風空気を流通するための圧力側の開口部と を有し前面および側部において該プロペラを包囲するカバーとを備えている。

この型式のファンは、米国特許第２，４７９，２３３号および西独公開第３２０ ７４４８号によって公知であり、ここに、・前者は、軸流ファンに関し、後者は 、ラジアルファンに関する。

適正に作用するため、代表的な軸流ファンは、空気流の制御のためのプロペラの 一側部または両側部のガイドベーン組立体と、プロペラのまわりのフードとを備 えねばならない。プロペラの寸法と、ブレードのブレード角度とは、意図される 使用個所の寸法に比較的正確に対応する様に寸法を定められねばならない。漏洩 損失のために、ブレードとフードとの間と、ブレードとハブとの間との間隙は、 最小限にされねばならない。ガイドベーンにより、プロペラによって作られる接 線流成分の部分、即ち、その動圧は、静圧ないし所謂有効圧力に変換されてもよ い。ガイドベーンが設けられなければ、この比較的大きい流れ部分は、損失に変 わり、これは、ファンによって作られる静圧と、ファンの効率との対応する低減 を含む。

大抵の場合には、電気的に操作される機械に関連するファンを最良の可能な態様 に構成することは、可能ではない。軸方向の空間は、通常限られており、従って ガイドベーンは、使用不能であり、フードも短くされねばならない。その他の寸 法は、いづれも最適化不能である。

更に、流れは、大抵の適用ではプロペラの圧力側で急に方向を変えるかまたは分 散されねばならず、これは、この型式のファンでは著しい損失を含む。

西独公開第３２０７４４８号のラジアルファンは、その理論的な構造原理上でか なりな妥協を要することなく電気的に操作される機械に一層容易に取付は可能で ある。

しかしながら、この種類のラジアルファンは、カバーの前方および後方の部分で 著しい乱流を形成し、これは、効率を低減する。

本発明の目的は、それによって上述の問題が克服可能で、高い効率および低い騒 音レベルの構造的に簡単なファンを達成可能である電気的に操作される機械のフ ァンを提供することである。本発明のファンは、次の特徴の組合わせ、即ち、ブ レードが、曲率半径を有し、これ等が、２５°と７０’との間のブレード角度で ハブに取付けられ、軸方向において吸込み開口部またはその円筒形延長部とプロ ペラのブレードとの間に限定される間隙が、プロペラの外径の２０％よりも大き くなく、プロペラの前の吸込み開口部の内径が、プロペラの外径の０．８倍から １．６倍までであり、カバーの内径が、プロペラの外径または吸込み開口部の内 径の大きい方に依存して少くとも１．２倍であることによって特徴づけられる。

軸流ファンとラジアルファンとの間の中間である本発明のファンは、一方向での み作用する。ファンプロペラのブレード角度αと、巾ｌと、曲率半径Ｒとは、ブ レードが比較的強い半径方向速度成分を流れに与える様に選択される。回転の方 向で前方へブレードを変位することにより、この特性は、一層効果的にすること が可能であり、騒音レベルおよび損失は、低減可能である。得られる半径方向流 れは、エジェクタと同様に作用し、プロペラと空気ガイドとの間に限定される比 較的大きい間隙か転し乱流である。この流れは、ファンの全体の空気流を増大し 、一方プロペラを通る流れを減少し、従って、プロペラは、一層小さくされても よい。次に、これは、ファンの騒音レベルを低減する。使用されるべきプロペラ が通常の軸流ファンに使用されるものに構造的に非常に類似していても、その寸 法と、作用とは、完全に異なっている。通常の円筒形フードでは、この種類のプ ロペラは、該寸法がプロペラに失速を生じさせて激しい軸方向および半径方向の 乱流を生じるため、全（ではないにしても不充分に作用する。従って、本発明の ファンに通常のフードを使用することは、可能ではない。該半径方向の乱流が一 層自由に形成し得る様に、カバ一部分が半径方向でプロペラから比較的大きい距 離にあれば、それは、作用に対する利点であって、吸込み効果を増大する。該カ バ一部分は、通常の軸流ファンの代表的なフード効果をいづれも形成しない。原 理的に螺旋状フードは、ラジアルファンにおけると同様に圧力側で非常に有用で ある。

吸込み開口部が円筒形延長部を存し、プロペラの外径がプロペラの前の吸込み開 口部の直径よりも大きければ、エジェクタ効果も延長部の外側の空間に向けられ 、即ち、ブレードの尖端の領域内の乱流は、短絡される傾向があり、これは、フ ァンの作用、効率および騒音レベルに鑑みて欠点である。吸込み開口部が一層太 き（作り得なければ、この流れは、リング状の半径方向または円錐形ので防止可 能であり、これにより、該ガイドは、ブレードの尖端に少くとも同じ高さに半径 方向へ延びる。

本発明のファンの作用は、ファンが半径方向のブレードと、斜めの背後板とを備 える西独公開第３２０７４４８号のものと同様である。しかしながら、この従来 技術のファンとは別のものとして、本発明のファンでは、乱流がカバーの前部お よび後部に形成され、対応する損失が小さく、騒音レベルが著しく低い。

本発明のファンによって形成される静圧は、同一の直径のガイドベーンを備える 軸流ファンによって得られる圧力よりも高いかまたは同一のオーダのものである 。しかしながら、本発明の構造は、同様に、後方へ湾曲するブレードを備える対 応するラジアルファンに比較されるとき、著しく簡単かつ安価である。また、真 直な半径方向ブレードを備え両方向で作用する対応するファンよりも、騒音レベ ルが非常に低く、効率が著しく高い。本発明のファンの操作性が吸込み開口部お よびプロペラの相対的な寸法に厳密に依存しないため、効率および／または通風 の騒音レベルは、１つで同一のカバーを有する異なる寸法のプロペラを使用する ことによって著しい影響を受け得る。この様にして、同一のプロペラは例えば同 一の型式であるが異なる速度の機械に、または同一のシリーズであるが異なる軸 高さ、即ち、異なる回転速度と、異なる騒音レベルの要件とを有する機械にさえ も使用可能であり、これは標準化を可能にする。

下記では、電気的に操作される機械に対する本発明のファンは、添付図面を参照 して詳細に説明され、ここに、第１図は、電気的に操作される機械に取付けられ るときの本発明の断面図であり、 第２図は、ファンプロペラの吸込み側から（プロペラの前方から）見た本発明の ファンを示し、第３図は、本発明のプロペラの側面図である。

第１図は、本発明のファンの全体的な構造の図である。

該ファンは、電気的に操作される機械の軸に装着されるプロペラ１と、ファンカ バー２と、プロペラの前方のカバーにおける吸込み開口部３と、保護カバーとし ての吸込み開口部の前方の網、孔明き板等４と、吸込み開口部のあり得る円筒形 延長部５と、延長部５に多分取付けられる空気ガイド６とを備えている。軸方向 間隙Ｓは、吸込み開口部３またはもしあればその延長部５とのプロペラとの間に 限定される。この間隙の寸法は、場合次第で変化し、圧力側のプロペラの直径Ｄ ８の最大２０％である。電気的に操作される機械の構造に依存して、機械フレー ムは、通常、プロペラの背後に設置される。プロペラｌおよび吸込み開口部３の 半径方向外側のカバー２は、プロペラから比較的大きい距離にあり、軸流ファン のプロペラに通常必要なフードを形成しない。カバー２の内径は、大きい方に依 存してプロペラの外径Ｄ３または吸込み開口部の内径ＤＡの少くとも１，２倍で あるべきである。圧力側では、カバーは、開口部７を有し、通風空気（流れの矢 印で示される）は、開口部７から熱交換器または冷却されるべきその他の機械部 分に対して該機械の外側の冷却リブｌＯへ所望の態様で方向づけられる。

ファンカバー２の形状と、開口部７の形状および位置とは、機械のその他の構造 的特徴と、機械におけるファンの位置とに依存する。第１図の例では、カバー２ の直径は、電気的に操作される機械の外径にほぼ等しい。

プロペラＩは、ブレード角度αにおいてハブ８に取付けられる複数の主に半径方 向のブレード９によって形成される。最も簡単には、ブレードは、シート金属か ら曲げられる。これ等は巾ｌと、曲率半径Ｒとを有し、溶接によってハブ８に取 付けられる。

第２図、第３図の例示する構造的配置では、プロペラｌのブレード９の数は、５ 枚であり、これ等は、奇数の分布でハブに取付けられる。更に、ブレードは、回 転の方向で前方へ距離ｅにわたって変位され、距離ｅは、ブレードの曲率に対応 する弦の中心とハブの中心点を通りブレードの主な方向に平行に延びる線との間 の距離として定められる。代りに、ブレードは、偶数の分布で設置されてもよい 。しかしながら、この場合には、ブレード周波数（＝ブレードの数×回転周波数 ）の音成分と、その高調波倍数とは、該ファンによって生じる音から騒々しく区 別可能であり得る。勿論、均等な厚さのシート金属ブレードの代りに、好ましく はハブに統合される樹脂または金属の塑造または鋳造される輪郭付きブレードを 使用することも可能である。

流れ損失を低減するため、吸込み開口部３は、端縁等で丸められる円錐形でもよ い。それは、円筒形部分５によって延長されてもよい。吸込み開口部は、外方へ 開口する吸込み円錐の形状でもよく、カバーの前部は、円錐形でもよい。吸込み 開口部またはプロペラの前のその延長部の内径ＤＡは、プロペラの外径Ｄ８の０ ．８倍から１．６倍である。軸方向において吸込み開口部またはその円筒形延長 部とプロペラとの間に限定される間隙Ｓは、開口部およびプロペラの寸法、ファ ンの回転速度等に依存するが、大きくてもプロペラの外径の２０％である。

吸込み開口部の円筒形延長部は、プロペラｌから保護カバーとして作用する網４ への距離を増大するのに使用されてもよい。

本発明のファンは、−例示実施例によって上記で説明され、添付請求の範囲に記 載される範囲から逸脱することなく種々な態様に変更可能なことが理解されるべ きである。従って、プロペラのブレードの数は、変更されてもよく、該ブレード は、上述の様に均等な巾のものでもよく、または、鎖中は、例えば尖端に向って 低減または増大して変更されてもよい。第１図の構造では、プロペラは、冷却さ れるべき電気的に操作される機械の軸に取付けられ、これにより、該軸から操作 用動力を得る。しかしながら、該プロペラは、それ自体の操作用モータのても該 機械の軸に全く結合されない様な態様で該機械の軸に装着されてもよい。この配 置は、主として、冷却されるべき機械の回転速度が非常に低（、従って、充分な 冷却がプロペラを機械に装着することによって得られない場合に役に立つ。

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Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．ハブ（８）と、該ハプに取付けられ該ハプからほぼ半径方向へ突出す何枚か のブレードとを有し機械のまわりに軸方向に配置されるプロペラ（１）と，該ブ ワペラ（１）の吸込み側の吸込み開口部（３）と、冷却されるべき機械部分内へ 通風空気を流通するための圧力側の開口部（７）とを有し前面と、側部とにおい て該プロペラ（１）を包囲するカバー（２）とを備え電気的に操作される機械の ファンにおいて，前記ブレード（９）が、曲率半径（Ｒ）を有し、これ等が、２ ５°と７０°との間のブレード角度（α）において前記ハブ（８）に取付けられ ，軸方向において前記吸込み開口部（３）またはその円筒形延長部（５）と前記 プロペラ（１）の該ブレード（９）との間に限定される間隙（Ｓ）が、該プロペ ラ（１）の外径の２０％よりも大きくなく，該プロペラ（１）の前の該吸込み開 口部（３）の内径（ＤＡ）が、該プロペラの外径（Ｄ３）の０．８倍から１．６ 倍までであり，前記カバー（２）の内径が、該プロペラの外径（Ｄ３）または該 吸込み開口部の内径（ＤＡ）の大きい方に依存して少くとも１．２倍である組合 わせを特徴とするファン。 ２．請求の範囲第１項に記載のファンにおいて，前記プロペラ（１）のブレード （９）が、ブレード巾（ｌ）の０から０．８倍である距離（ｅ）にわたって回転 の方向において前方へ変位され，該距離（ｅ）が、該ブレードの曲率に対応する 弦の中心と前記ハブの中心点を通り該ブレードの主な方向に平行に延びる線との 間の距離として定義されることを特徴とするファン。 ３．請求の範囲第１項または第２項に記載のファンにおいて，前記プロペラ（１ ）の外径が前記吸込み開口部（３）の内径（ＤＡ）よりも大きく、該吸込み開口 部が円筒形延長部（５）を備えるとき、該延長部の端縁が、該プロペラ（１）の 前記ブレード（９）の尖端に少くとも同じ高さで半径方向へ延びるリンダ伏の半 径方向または円錐形のガイド（６）を備えることを特徴とするファン。