JP2014015933A - Blower wheel with improved wheel hub to blade interface - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、送風機ホイールに関し、特に、羽根を通る気流を最大化し且つその効率を最適化する複数の羽根を備えた送風機ホイールに関する。
本出願は、2012年7月5日に出願された米国特許仮出願第61/668,175号の利益を主張するものであり、その全開示は、本願明細書に援用されている。
The present invention relates to a blower wheel, and more particularly to a blower wheel with a plurality of vanes that maximizes the airflow through the vanes and optimizes their efficiency.
This application claims the benefit of US Provisional Application No. 61 / 668,175, filed Jul. 5, 2012, the entire disclosure of which is hereby incorporated by reference.
遠心送風機アセンブリは、一般に、空気ダクトを通る強制気流を差し向けるために使用される。典型的な送風機アセンブリでは、空気は、空気吸入口からハウジングに吸い込まれ、ハウジングから空気排気口を通って排出される。送風機アセンブリは、典型的には、ハウジング内で所定の方向に回転する電動送風機ホイールを含む。送風機ホイールは、ハブに連結される1つ又は複数の湾曲した羽根を備え、この羽根は、回転軸に沿って軸方向に空気を送風機ホイールに引き込み、そこから半径方向外側に空気を送り出す。 Centrifugal blower assemblies are commonly used to direct forced airflow through air ducts. In a typical blower assembly, air is drawn into the housing from the air inlet and exhausted from the housing through the air outlet. The blower assembly typically includes an electric blower wheel that rotates in a predetermined direction within the housing. The blower wheel includes one or more curved vanes connected to a hub, which draws air axially along the axis of rotation into the blower wheel and from there radially out.
典型的には、車両の暖房、換気、及び空調(HVAC)システム等の温度湿度調節用途において、遠心送風機は、車両の動作条件の範囲に亘って有効且つ効率的に動作するよう要求される。しかしながら、現在の遠心送風機の羽根とハブとの間の境界面は、遮断が羽根間の気流の有効な開放領域を減少させるように構成されている。 Typically, in temperature and humidity control applications such as vehicle heating, ventilation, and air conditioning (HVAC) systems, centrifugal fans are required to operate effectively and efficiently over a range of vehicle operating conditions. However, the interface between current centrifugal blower blades and hubs is configured such that the blockage reduces the effective open area of the airflow between the blades.
したがって、性能、効率、及び構造的完全性を最大化する一方で、その費用及び複雑性を最小化する送風機ホイールを製造することが望ましい。 It is therefore desirable to produce a blower wheel that maximizes performance, efficiency, and structural integrity while minimizing its cost and complexity.
本発明によれば、性能及び構造的完全性を最大化する一方で、その費用及び複雑性を最小化する送風機ホイールを見出した。 In accordance with the present invention, a fan wheel has been found that maximizes performance and structural integrity while minimizing its cost and complexity.
一実施形態において、送風機ホイールは、第1の表面及び外周縁を備えたハブと、ハブと同心であり且つそれから離間した外輪と、ハブと外輪との間を延びる少なくとも1つの羽根と、を有し、外周縁の厚さは、約2.5mm未満である。 In one embodiment, the blower wheel has a hub having a first surface and an outer periphery, an outer ring concentric with and spaced from the hub, and at least one vane extending between the hub and the outer ring. However, the thickness of the outer peripheral edge is less than about 2.5 mm.
他の実施形態では、送風機ホイールは、外表面及び外周縁を有するハブと、ハブと同心であり、且つそれから離間した外輪と、ハブと外輪との間を延びる少なくとも1つの羽根とを備え、少なくとも1つの羽根の有効な羽根出口高さは、少なくとも1つの羽根の総羽根出口開口に実質的に等しい。 In another embodiment, the blower wheel comprises a hub having an outer surface and an outer periphery, an outer ring concentric with and spaced from the hub, and at least one vane extending between the hub and the outer ring, and at least The effective blade outlet height of one blade is substantially equal to the total blade outlet opening of at least one blade.
更なる別の実施形態では、送風機ホイールは、内表面、外表面、及び外周縁を備えたハブと、ハブと同心であり且つそれから離間した外輪と、ハブと外輪との間を延びる少なくとも1つの羽根と、を有し、ハブの外表面のうちの少なくとも1つは、実質的に平面の外面で終結し、ハブの内表面は、実質的に平面の内面で終結する。 In yet another embodiment, the blower wheel includes at least one hub extending between the hub having an inner surface, an outer surface, and an outer periphery, an outer ring concentric with and spaced from the hub, and the hub and the outer ring. And at least one of the outer surfaces of the hub terminates in a substantially planar outer surface and the inner surface of the hub terminates in a substantially planar inner surface.
上述した本発明の他の目的及び利点は、添付図面を参照し、以下の本発明の好ましい実施形態の詳細な説明を参酌することにより当業者にとって容易に明らかになる。 Other objects and advantages of the present invention described above will be readily apparent to those skilled in the art from the following detailed description of the preferred embodiments of the invention with reference to the accompanying drawings.
以下の詳細な説明及び添付図面は、本発明の種々の例示的な実施形態を説明して図示する。この詳細な説明及び図面は、当業者が本発明を作製及び使用するのを可能にする役目を果たし、いかなる方法においても、本発明の範囲を制限するものではない。 The following detailed description and the accompanying drawings illustrate and illustrate various exemplary embodiments of the invention. This detailed description and drawings serve to enable one skilled in the art to make and use the invention and are not intended to limit the scope of the invention in any way.
図1は、本発明による送風機ホイール10を示す。所望の場合、送風機ホイール10を、例えば、車両の空調装置用の送風機アセンブリ等の任意の送風機アセンブリにおいて使用してもよい。典型的には、送風機ホイール10は、ハウジング(図示せず)内で送風機ホイール10の回転運動を引き起こすために、ハウジング(図示せず)内に配置され、モータ(図示せず)に回転可能に連結される。しかしながら、所望の場合、送風機ホイール10を任意の手動又は自動手段を用いて回転させてもよいことが理解される。第1の方向における送風機ホイール10の回転運動は、ハウジングの空気吸入口内で受け取られた気流を半径方向外側方向に増加した動的圧力で流動させる。所望の場合、図示される送風機ホイール10を、例えば、プラスチック材料等の任意の好適な材料から形成してもよい。
FIG. 1 shows a
図示されるように、送風機ホイール10は、ハブ14と同心円状に配置された外輪16との間に延びる離間した羽根12の環状配列を含む。ある特定の実施形態において、羽根12は、送風機ホイール10の回転軸に対して等間隔でハブ14上に配置されるが、他の間隔を採用してもよい。所望の場合、図示されるよりも多くの羽根12を採用してもよいし、少ない羽根12を採用してもよい。各羽根12は、ハブ14から外輪16まで延びる実質的に線形の前縁18及び実質的に線形の後縁20を含む。各羽根12は、更に、第1の表面22及び反対側の第2の表面(図示せず)を備えている。ある特定の実施形態では、第1の表面22は、送風機ホイール10の回転方向に実質的に凹状の形状を有し、第2の表面は、送風機ホイール10の回転方向に実質的に凸状の形状を備えている。第1の表面22及び第2の表面は、所望の場合、例えば、送風機ホイール10の回転方向に実質的に凹状の形状を備えていてもよいし、送風機ホイール10の回転方向に実質的に凸状の形状を備えていてもよいし、或いは、実質的に平面の形状等の任意の形状を備えていてもよいことが理解される。
As shown, the
ハブ14は、ほぼドーム形状であり、第1の外表面24、同一の広がりを持つ第2の内表面26、及びその先端に形成されるノーズ部分27を有する。ノーズ部分27は、所望の場合、任意の形状及び寸法を有してもよい。第1の外表面24及び第2の内表面26のそれぞれは、ハブ14の外周縁28でほぼ弓形である。外周縁28の実質的な平面30は、表面24と表面26との間に延び、ハブ14の回転軸に対して実質的に垂直に形成される。ハブ14の実質的な平面30の幅(W)は、ハブ14、そして羽根12にさらなる構造的完全性を提供する。非限定的な例として、実質的な平面30の幅(W)は、約0.5mm〜約2.5mmの範囲内である。しかしながら、実質的な平面30は、所望の場合、任意の幅(W)を有してもよいことが理解される。
The
各羽根12は、前縁18から後縁20まで延びる第1の端部31を有する。前縁18に隣接した第1の端部31の一部分は、第1の外表面24の形状及び輪郭に一致するように構成される。羽根12のうちの1つ以上の第1の端部31の外縁32から外輪16の外縁29までの距離は、総羽根出口開口(TBO)と見なされる。総羽根出口開口(TBO)は、羽根12間の気流の開放領域の実際の高さである。有効な羽根出口高さ(EBH)は、外周縁28の総羽根出口開口(TBO)から厚さを差し引いた値に実質的に等しい。
Each
本発明において、羽根12のそれぞれの第1の端部31の外縁32とハブ14の第1の外表面24、より具体的には、外周縁28との間の境界面が最小化され、先行技術の送風機ホイールよりも、有効な羽根出口高さ(EBH)を増加させる。図示されるように、ハブ14の外周縁の厚さ28は、約2.5mm未満、本質的には0.0mmである。したがって、有効な羽根出口高さ(EBH)は、総羽根出口開口(TBO)に実質的に等しく、先行技術の送風機ホイールよりも、羽根12間の気流の有効な開放領域を約3.5%〜約4%増加させる。実質的な平面30の有効な羽根出口高さ(EBH)及び幅(W)の様々な構成を採用して、送風機ホイール10の性能及び構造的完全性を最大化することができる。
In the present invention, the interface between the
図2は、図1に示す送風機ホイール10の他の実施形態を示す。図1に示す構造に類似した構造は、明確にするために、同一の参照番号及び単一のプライム符号(’)を含む。図示されるように、送風機ホイール10’は、ハブ14’と同心円状に配置された外輪16’との間を延びる離間した羽根12’の環状配列を含む。ある特定の実施形態において、羽根12’は、送風機ホイール10’の回転軸に対して等間隔でハブ14’上に配置されるが、他の間隔を採用してもよい。所望の場合、図示されるよりも多い羽根12’を採用してもよいし、少ない羽根12’を採用してもよい。各羽根12’は、ハブ14’から外輪16’まで延びる実質的に線形の前縁18’及び実質的に線形の後縁20’を含む。各羽根12’は、第1の表面22’及び反対側の第2の表面(図示せず)をさらに含む。ある特定の実施形態において、第1の表面22’は、送風機ホイール10’の回転方向に実質的に凹状の形状を有し、第2の表面は、送風機ホイール10’の回転方向に実質的に凸状の形状を有する。第1の表面22’及び第2の表面は、所望の場合、例えば、送風機ホイール10’の回転方向に実質的に凹状の形状、送風機ホイール10’の回転方向に実質的に凸状の形状、又は実質的に平面の形状等の任意の形状を有してもよいことが理解される。
FIG. 2 shows another embodiment of the
ハブ14’は、ほぼドーム形であり、第1の外表面24’、同一の広がりを持つ第2の内表面26’、及びその先端に形成されるノーズ部分27’を備えている。ノーズ部分27’は、所望の場合、任意の形状及び寸法を備えていてもよい。ハブ14’の外周縁28’において、第1の外表面24’は、実質的に平面の第1の外面40で終結し、第2の内表面26’は、実質的に平面の第2の内面42で終結する。図示されるように、第1の外面40は、第2の内面42と実質的に平行に形成され、面40,42のそれぞれは、ハブ14’の回転軸と実質的に平行に形成される。しかしながら、所望の場合、面40,42を任意の構成及び配向で形成してもよいことが理解される。実質的に平面の第3の面44は、面40と面42との間を延び、ハブ14’の回転軸に実質的に垂直に形成される。ハブ14’の第3の面44の幅(W’)は、ハブ14’、そして羽根12’にさらなる構造的完全性を提供する。非限定的な例として、第3の面44の幅(W)は、約0.5mm〜約2.5mmの範囲内である。しかしながら、所望の場合、第3の面44が任意の幅(W)を備えていてもよいことが理解される。
The hub 14 'is generally dome-shaped and includes a first outer surface 24', a coextensive second inner surface 26 ', and a nose portion 27' formed at the tip thereof. The nose portion 27 'may have any shape and size if desired. At the outer
各羽根12’は、前縁18’から後縁20’まで延びる第1の端部31’を備えている。前縁18’に隣接した第1の端部31’の一部分は、第1の外表面24’の形状及び輪郭に一致するように構成される。1つ又は複数の羽根12’のうちの第1の端部31’の外縁32’から外輪16’の外縁29’までの距離は、総羽根出口開口(TBO’)と見なされる。総羽根出口開口(TBO’)は、羽根12’間の気流の開放領域の実際の高さである。有効な羽根出口高さ(EBH’)は、外周縁28’の総羽根出口開口(TBO’)から厚さ(T)を差し引いた値に実質的に等しい。
Each vane 12 'includes a first end 31' extending from the leading edge 18 'to the trailing edge 20'. A portion of the first end 31 'adjacent to the leading edge 18' is configured to match the shape and contour of the first outer surface 24 '. The distance from the
本発明において、各羽根12’の第1の端部31’の外縁32’とハブ14’の第1の外表面24’、より具体的には、外周縁28’との間の境界面が最小化され、先行技術の送風機ホイールよりも、有効な羽根出口高さ(EBH’)を増加させる。図示されるように、ハブ14’の外周縁28’の厚さTは、約2.5mm未満、特に、約0.5mm〜約1.5mmの範囲内である。したがって、有効な羽根出口高さ(EBH’)は、総羽根出口開口(TBO’)よりも最小限に小さく、先行技術の送風機ホイールよりも、羽根12’間の気流の有効な開放領域を約2.0%〜約3%増加させる。第3の面44の有効な羽根出口高さ(EBH’)及び幅(W’)の様々な構成を採用して、送風機ホイール10’の性能及び構造的完全性を最大化することができる。
In the present invention, the boundary surface between the
送風機ホイール10’の動作は、送風機ホイール10の動作と実質的に類似している。簡略化のために、送風機ホイール10の動作のみが以下で説明される。
The operation of the
使用時に、送風機ホイール10は、モータによって駆動され、回転軸を中心に回転される。送風機ホイール10の回転は、空気をハウジングの空気吸入口に貫流させる。羽根12は、空気の方向を送風機ホイール10の回転軸に平行な実質的に軸方向の方向から、回転軸に対して垂直な実質的に半径方向に変化させる。したがって、空気は、空気吸入口から送風機ホイール10に軸方向に流入し、その後、羽根12間の有効な開放領域を経て送風機ホイール10から半径方向外側に且つハウジングのスクロールダクトに流入する。その後、空気は、ハウジングから所望の領域に流出する。
In use, the
上述した記載から、当業者であれば、本発明の本質的な特徴を容易に解明することができ、その精神及び範囲から逸脱することなく、本明細書に様々な変更及び修正を行って、それを様々な用途及び条件に適合させることができる。 From the above description, those skilled in the art can easily elucidate the essential features of the present invention, and various changes and modifications can be made to the present specification without departing from the spirit and scope thereof. It can be adapted to various applications and conditions.
Claims (20)
前記ハブと同心であり且つ前記ハブから離間した外輪と、
前記ハブと前記外輪との間を延びる少なくとも1つの羽根と、を有し、
前記外周縁の厚さは、約2.5mm未満であることを特徴とする送風機ホイール。 A hub comprising a first surface and an outer peripheral edge;
An outer ring that is concentric with and spaced from the hub;
And at least one blade extending between the hub and the outer ring,
The blower wheel characterized in that a thickness of the outer peripheral edge is less than about 2.5 mm.
前記ハブと同心であり且つ前記ハブから離間した外輪と、
前記ハブと前記外輪との間を延びる少なくとも1つの羽根と、を有し、
前記少なくとも1つの羽根の有効な羽根出口高さは、前記少なくとも1つの羽根の総羽根出口開口に実質的に等しいことを特徴とする送風機ホイール。 A hub having an outer surface and an outer peripheral edge;
An outer ring that is concentric with and spaced from the hub;
And at least one blade extending between the hub and the outer ring,
A blower wheel, wherein the effective blade outlet height of the at least one blade is substantially equal to the total blade outlet opening of the at least one blade.
前記ハブと同心であり且つ前記ハブから離間した外輪と、
前記ハブと前記外輪との間を延びる少なくとも1つの羽根と、を有し、
前記ハブの前記外表面のうちの少なくとも1つは、実質的に平面の外面で終結し、前記ハブの前記内表面は、実質的に平面の内面で終結することを特徴とする送風機ホイール。 A hub having an inner surface, an outer surface, and an outer peripheral edge;
An outer ring that is concentric with and spaced from the hub;
And at least one blade extending between the hub and the outer ring,
At least one of the outer surfaces of the hub terminates in a substantially planar outer surface, and the inner surface of the hub terminates in a substantially planar inner surface.
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