JP3390989B2

JP3390989B2 - 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

Info

Publication number: JP3390989B2
Application number: JP50535893A
Authority: JP
Inventors: マーチンジーヤップ; ホーテンロバートバン; ロバートアイブズヒッキー
Original assignee: エアフローリサーチアンドマニュファクチャリングコーポレーション
Priority date: 1991-08-30
Filing date: 1992-08-28
Publication date: 2003-03-31
Anticipated expiration: 2018-03-31
Also published as: DE69228189T2; EP0601119A1; ES2128357T3; JPH07501593A; DE69228189D1; EP0601119A4; EP0601119B1; US5297931A; WO1993005275A1

Description

【発明の詳細な説明】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ューを
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、前方または後方のいずれ
かの異なるスキュー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（control
led trailing edge）を有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（fan wheel）の入り口周囲に回転するエア（spinnin
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（centrifugal fluid 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（open 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（shroud）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を有するラジエータ用の
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 air）を均一に分布するのを補助するための、
遠心ファンの入り口用シール板30を開示する。

DEOS 24 62 465（シュワエベル）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。

DEOS １ 905 269（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、前方にスイープされた前縁（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
ー（camber）、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
ャンバー、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ッチ比を
維持することができる。この結果得られるファンは、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_max）
の点により決定される線は、ブレードの根元方向に向か
い、ｒの値における翼弦中央ライン（M_CL）の前縁側に
位置する。半径方向関数f_maxの前方スキューは、前記ブ
レードの前縁（LE）、翼弦中央線（M_CL）、後縁（TE）
のスキューよりも小さい。

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1.0R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。ｒに関
するレークの絶対値の１次微分係数も、ｒが0.75からR
1.0R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、通常少なく
とも0.6のピッチ比である。より好ましくは、P/Dは0.75
Rから1.0R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（AD_MC）の実
質的な一次関数であり、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Ｃ、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）/dr）
が、半径ｒが0.75からR1.0R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ュー（注３）の絶対値
（すなわち角度の変位）（AD_MC）、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（AD_MC
（ｒ）/dr）は、増加する半径位置ｒに関連して増加す
る（r/R＞0.75）。

ｃ）各ブレードの翼弦中央線（AD_MC）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）前縁スイープ角度（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）最大キャンバー対翼弦比（f_max/C）は、半径位置が
増加するにつれて減少し（つまり、最大キャンバー対翼
弦比の、半径についての１次微分係数［df_max/C（ｒ）/
dr］は負であり）、最も好適には、同関数の２次微分係
数［d²f_max/C（ｒ）/dr²］は正である。

ｇ）レークｋは、以下に説明され、図３に示される特定
関数、ｋ（r_N）＝Ａ＋Ｂ−Ｃにより、最大キャンバー
（X_fmax）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、ｒは全値にわたって、少なくとも
0.8である。

ｉ）ピッチ比P/Dは、ｒが0.75Rから1.0R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（skew）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（ウェーク）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（radial inflow
momentum）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/WD⁴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、前縁の前方スイー
プ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よ
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、リストリクション（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（axial lip）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 resista
nce）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
（radially oriented inlet）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（en
trainment）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1A及び1B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における前縁スイープ角
（S_LE）、半径方向位置（radial position）（ｒ）、翼
弦中央線（M_CL）、R1＝r_(HUB)とR2＝Ｒの間の翼弦中央
線の角度変位（AD_MC）、最大キャンバーの点により定義
される線（f_max）、及び後縁（TE）を示している。、図２はスキューとキャンバーを示すブレードの投影図
である。最大キャンバーの位置（X_fmax）に対してレー
クは補正されていない。

図３は、最大キャンバーの翼弦方向位置X_fmax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、11A、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 funcition）の前方スイ
ープ角度（Ｓ）、例えば前縁の軸方向投影（S_LE）など
は、前記半径方向関数上の点ｒを通過する半径（図1Bの
R3）と、前記関数に対する点ｒ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1B
はｒにおけるブレード５の前縁の前方スイープ（S_LE）
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、及び最大キャンバーの半径方向関数（f
_max（ｒ））の前方スイープも、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_CL）などの特定
の半径方向関数のr₁からr₂までの正味の角度変位（「A
D」）とは、r₁を通る半径とr₂を通る半径の間の角度で
ある。図1Aに示されるように、AD_MCは、半径R₁（ハブに
おいてM_CLを通過する）とR₂（ｒ＝ＲにおいてM_CL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２Πｒ・tanβ
（βはブレード角度、図２及び３参照））をファン直径
Ｄ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ｒの円筒上における翼
弦Ｃのノーズテイル線（nose−tail line）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
（M_CL）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1A参照。半径位置ｒにおけるブレ
ードキャンバー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。最大キャンバー半径方向関数は、半径ｒがハブか
らＲまで変化するときの、半径ｒにおける翼弦の最大キ
ャンバー（f_max）の点によって定義される線である。図
1A参照。最大キャンバーの翼弦上の位置は、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、次に本発明を詳
しく説明する。通常、ファンのブレード（特に、ブレー
ドのレーク、スキュー、及び最大キャンバーの翼弦に関
する位置）は、翼型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（AD_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（S_LE（ｒ））は、低いノイズレベルを達成できるよ
うに選択される。前方スイープ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イープ角度は十
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
前縁のスイープ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、スキューは
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（tip 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、キャンバー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
ャンバーの値は、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ューの１次関数
であり、最大キャンバーの翼弦方向位置（X_fmax）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_n）＝Ａ＋Ｂ−Ｅであり、ここで、Ａ＝π/180・AD_MCL（r_n）・r_n・tanβ（r_n）；Ｂ＝Ｃ（r_n）・（0.5−X_fmax（r_n）・sinβ（r_n）；Ｅ＝Ｃ（r_n）・（0.5−X_fmax（r_n））・cosβ（r_n）・tanβ（r_n）である。上記の式において、r_nは任意の翼弦ｎ上の半
径、r_mはマスター翼弦ｍの半径である。Ｇは翼弦ｍにお
けるf_maxの位置である。LE、TEは、レーク補正していな
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、Ｓ（r_n）、β、
Ａ、Ｂ、Ｅ、Ｇ、Ｈが示される。翼弦ｎ上の最大キャン
バー点（f_max）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ｎの位置に対しても示されている。f
_max（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つのブレード断面を示
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
キャンバーは、半径ｒから独立した静圧の上昇（static
pressure rise）を達成するべく選択されている。前縁
の角度変位AD_LE（ハブから先端まで）は21゜である。ブ
レードの間隔（隣接するブレードの対応する位置からの
角度変位）は51.4゜である。次の表は、キャンバーー比
（f/C）、前縁から測定した最大キャンバーーの翼弦上
の位置（X_FMAX/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の分数としての半
径方向位置ｒの関数として示す。

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 stator members））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***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エー
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を囲む。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へ送る。
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、逆循環チャネルを形成するバンド11
2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114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11A及び11B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、ほ
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118、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。

逆循環（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、ほ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***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。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者バンホーテンロバートアメリカ合衆国マサチューセッツ州ウィンチェスターロイドストリート 14 (72)発明者ヒッキーロバートアイブズアメリカ合衆国ニューハンプシャー州コンコードセントポールズスクール (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) F04D 29/38 F01D 1/04 F04D 29/44

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】軸回りに回転するハブと、このハブから外
側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、を有するファンを含むファン装置であ
って、該装置は前記ファンに入る気流及び前記ファンか
ら出る気流の少なくとも一方を制御するハウジングを含
み、ａ）前記ハウジング（26,FIG.6A）の部分は、前記ファ
ンのバンド（24）の外側に配置され、前記バンドと前記
ハウジングとの間に逆循環気流の通路となる間隙が設け
られ、ｂ）気流ステータ翼（28）群が、前記逆循環気流にぶつ
かってその気流の方向を変える位置で、前記ハウジング
に対し接続されている、装置。
【請求項２】請求項１に記載の装置であって、逆循環気流の通路が前記バンド（24）と前記ハウジング
（26）との間に形成され、前記ステータ翼（28）群の少
なくとも一部が、前記通路内に位置することを特徴とす
る装置。
【請求項３】請求項１又は２に記載の装置であって、前記ハウジング（26）は、前記バンド（24）の後縁の後
ろ側の位置で半径が小さくなっていることを特徴とする
装置。
【請求項４】請求項３に記載の装置であって、前記通路は、前記バンドと前記ハウジングとの間に形成
された入り口（34,FIG6A及び116,FIG.11A）を有し、前
記ステータ翼群の少なくとも一部が、前記通路の入り口
（34,116）に対して半径方向外側に位置することを特徴
とする装置。
【請求項５】請求項３に記載の装置であって、前記ハウジング（26）の半径が小さくなっている部分
は、前記バンド（24）の後縁の外径よりも小さい径まで
狭窄されていることを特徴とする装置。
【請求項６】請求項３に記載の装置であって、前記ハウジング（114,FIG.11A）は、前記半径が小さく
なっている部分から後ろ側にハウジングの後側末端まで
延びる後部ハウジング部を有することを特徴とする装
置。
【請求項７】請求項３に記載の装置であって、前記ハウジングと前記バンドの後縁との間に前記通路へ
の入り口が形成され、ハウジング（26）は、最初は後ろ
側に向かって延び、その後内側に延び、更に前側に延び
る部分を有し、この部分が、前記入り口に対して軸方向
後ろ側のポケット部を形成することを特徴とする装置。
【請求項８】請求項７に記載の装置であって、前記ステータ翼（28）群の少なくとも一部が、前記ポケ
ット部の中まで延びていることを特徴とする装置。
【請求項９】請求項３に記載の装置であって、前記ステータ翼群の少なくとも一部分（28b,FIG.6A）
が、前記バンドの後縁（30）よりも軸方向について後ろ
側にあり、前記ステータ翼群は、前記バンドの後縁より
も軸方向について後ろ側の位置で半径が小さくなってい
ることを特徴とする装置。
【請求項１０】請求項１又は２に記載の装置であって、前記逆循環気流の通路は、前記ハウジングと前記バンド
の前縁の外側に広がった部分との間に形成された出口
（36,FIG.6A）を有することを特徴とする装置。
【請求項１１】請求項１に記載の装置であって、前記ステータ翼（64,FIG.8）の少なくとも一部が、前記
バンドの上流に位置することを特徴とする装置。
【請求項１２】請求項１に記載の装置であって、前記逆循環気流の通路は、逆循環気流から見て前記ステ
ータ翼の上流側に絞り部（34,FIG.6A）を有することを
特徴とする装置。
【請求項１３】請求項12に記載の装置であって、前記絞り部における前記通路の断面積は、前記通路の出
口の断面積の1/2より小さいことを特徴とする装置。
【請求項１４】請求項13に記載の装置であって、前記バンドは、このバンドから延びるリップ（30,FIG.6
A）を有し、このリップと前記ハウジングとの間に前記
絞り部が形成されることを特徴とする装置。
【請求項１５】請求項14に記載の装置であって、前記ステータ翼（64,FIG.8）が、全体的に前記バンドの
上流側に位置することを特徴とする装置。
【請求項１６】請求項１に記載の装置であって、前記ファンは、気流が、熱交換器内を通過するような位
置にあることを特徴とする装置。
【請求項１７】請求項１に記載の装置であって、前記ハウジングはダクトであることを特徴とする装置。