(57)【要約】【課題】三次元形状を有する動翼輪の単純な生産と、高い効率因子、高い通気性能及び低い音響特性が少量の材料のみの使用で可能であるような、動翼輪、射出成形工具及び装置を設計する。【解決手段】動翼輪は、複数ブレード（６）によって相互に接続された、底部ディスク（７）とカバーディスク（１）を備える。カバーディスク（１）、底部ディスク（７）及び複数ブレード（６）は、一体成形となるように射出成形工程で製造される方法で、三次元形状である。回転軸（１３）に同軸であり、後縁（１５）又は前縁（１７）の中位径を有する円筒に投影した際に、複数ブレードの後縁（１５）及び／又は前縁（１７）の延長が、回転軸（１３）に平行な直線で角度を包含し、少なくとも１つの角度は０°以外である。インターフェースを有する底部ディスクの製造のために、射出成形工具は、２つのスライダの間に位置する少なくとも１つの金型インサートを備える。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
三次元形状の複数ブレード（６）によって相互に接続された、底部ディスク（７）とカバーディスク（１）とを備え、前記複数ブレード（６）は前記底部ディスク（７）と前記カバーディスク（１）との単一部品で作られているダイアゴナル又はラジアルファン用の動翼輪であって、
回転軸（１３）と同軸であり、後縁又は前縁（１５、１７）の中位径を有する円筒上に投影した際に、前記複数ブレード（６）の前記後縁及び／又は前記前縁（１５、１７）の延長が、それぞれの場合に前記回転軸（１３）に平行な直線で角度（β１、β２）を包含し、少なくとも１つの角度（β１、β２）は、０°以外であることを特徴とする動翼輪。
【請求項２】
前記カバーディスク（１）の直径は、軸方向断面からみて、吸気口（５）から排気口（４）の方向へ増加していることを特徴とする請求項１に記載の動翼輪。
【請求項３】
前記カバーディスク（１）の母線は、前記カバーディスク（１）の直径が、吸気口（５）から排気口（４）の方向へ次第に増加するように湾曲していることを特徴とする請求項２に記載の動翼輪。
【請求項４】
前記母線は、吸気口（５）から距離をおいて直線状に伸びていることを特徴とする請求項３に記載の動翼輪。
【請求項５】
前記底部ディスク（７）の直径は、軸方向断面からみて、前記カバーディスク（１）に面する側から増加することを特徴とする請求項１乃至４の何れか一項に記載の動翼輪。
【請求項６】
前記底部ディスク（７）の母線は、前記底部ディスク（７）の直径が増加するように、湾曲して前記カバーディスク（１）に面する側から伸びることを特徴とする請求項５に記載の動翼輪。
【請求項７】
前記母線は、前記カバーディスク（１）に面する前記母線の端から距離をおいて直線状に伸びていることを特徴とする請求項６に記載の動翼輪。
【請求項８】
自由縁（１１）における前記底部ディスク（７）が、軸方向断面において半径方向の直線で取り囲む角度（α２）は、排気口（４）に面する終端における前記カバーディスク（１）が、軸方向断面において半径方向の直線で取り囲む角度（α１）よりも小さいことを特徴とする請求項１乃至７の何れか一項に記載の動翼輪。
【請求項９】
前記カバーディスク（１）及び／又は前記底部ディスク（７）への前記複数ブレード（６）の遷移領域は、丸みを帯びていることを特徴とする請求項１乃至８の何れか一項に記載の動翼輪。
【請求項１０】
前記カバーディスク（１）及び／又は前記底部ディスク（７）への前記複数ブレード（６）の遷移は、前記複数ブレード（６）の各側面の異なる幅へ及ぶことを特徴とする請求項９に記載の動翼輪。
【請求項１１】
前記複数ブレードの方向（ｄｙ）における丸みを帯びた形状は、前記カバーディスク（１）／前記底部ディスク（７）の方向（ｄｘ）における丸みを帯びた形状と、幅が異なることを特徴とする請求項９又は１０に記載の動翼輪。
【請求項１２】
前記底部ディスク（７）は、モータ（３９）に接続するためのインターフェース（９、２１）を備えることを特徴とする請求項１乃至１１の何れか一項に記載の動翼輪。
【請求項１３】
前記インターフェース（９）は、前記底部ディスク（７）の内縁に設けられたリング状のディスクであることを特徴とする請求項１２に記載の動翼輪。
【請求項１４】
動翼輪の軸方向からみて、前記インターフェース（９）は、前記複数ブレード（６）によって包含される領域に位置することを特徴とする請求項１３に記載の動翼輪。
【請求項１５】
前記インターフェース（２１）は、前記底部ディスク（７）の内縁から距離をおいて設けられ、前記底部ディスク（７）の外側（２２）から突出する複数ドームによって形成されていることを特徴とする請求項１２に記載の動翼輪。
【請求項１６】
動翼輪の前記モータ（３９）への接続は、前記複数ドーム（２１）にねじ込まれたセルフタッピングのプラスチックねじを用いて確立されることを特徴とする請求項１５に記載の動翼輪。
【請求項１７】
フローキャップ（３２）は、前記底部ディスク（７）の内縁に配置できることを特徴とする請求項１乃至１６の何れか一項に記載の動翼輪。
【請求項１８】
前記フローキャップ（３２）の外側（３８）は、少なくとも前記底部ディスク（７）の内側（２０）の一定の連続をおおよそ形成することを特徴とする請求項１７に記載の動翼輪。
【請求項１９】
前記角度（β１、β２）が、互いに異なることを特徴とする請求項１乃至１８の何れか一項に記載の動翼輪。
【請求項２０】
前記カバーディスク（１）に関連付けられた前記角度（β１）は、前記底部ディスク（７）に関連付けられた前記角度（β２）よりも大きいことを特徴とする請求項１乃至１９の何れか一項に記載の動翼輪。
【請求項２１】
動翼輪を製造するためにプラスチックが注入される成形工具を備え、
請求項１乃至２０の何れか一項に記載の動翼輪を製造するための射出成形工具であって、
前記インターフェース（９、２１）を備える前記底部ディスク（７）を製造するために、２つのスライダ（２６、２７）の間に位置する少なくとも１つの金型インサート（２８〜３１）が設けられていることを特徴とする射出成形工具。
【請求項２２】
前記金型インサート（３０）は、前記インターフェース（９、２１）を形成するためのより小さな複数の金型インサート（３１）を挿入できるアダプタインサートであることを特徴とする請求項２１に記載の射出成形工具。
【請求項２３】
請求項１乃至２０の何れか一項に記載の動翼輪を有する少なくとも１つのファン（４３）を備える装置。
【請求項２４】
並んで配置された少なくとも２つの前記ファン（４３）を備えることを特徴とする請求項２３に記載の装置。
【請求項２５】
Ｄ１は、排気口（４）の領域における前記カバーディスク（１）の直径を示すとして、前記複数のファン（４３）間の軸方向距離（Ｄａｘ）は、最大で約１．７５＊Ｄ１であることを特徴とする請求項２４に記載の装置。
【請求項２６】
Ｄ１は、排気口（４）の領域における前記カバーディスク（１）の直径を示すとして、圧力側に本発明に係るファン（２３）が接続された装置の内部空間が、最大で約１．７５＊Ｄ１の直径又は半径方向の側壁距離（Ｄｇ）を有することを特徴とする請求項２３に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、請求項１の特徴部分の前に記載の、ダイアゴナル又はラジアルファン用の動翼輪と、請求項２１の特徴部分の前に記載の、このような動翼輪を製造する射出成形工具と、そして請求項２３に記載のこのような動翼輪を少なくとも一つ有する装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ダイアゴナル又はラジアルファン用の動翼輪は、二次元形状を有し、かつ、射出成形部品として一体に製造されることが知られている。しかし、二次元形状の動翼輪は、複数の比較的低い効率因子、低い通気性能及び高い騒音レベルを有する。
【０００３】
また、三次元動翼輪は、一方、お互いに接続されなくてはならない幾つかの部分で製造されることが知られている。このような動翼輪は、それゆえ経済的に製造できない。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
したがって、本発明の目的は、三次元形状を有する動翼輪の単純な生産と、それゆえ特に高い効率因子、特に高い通気性能及び特に低い音響特性が少量の材料のみの使用で可能であるような、一般的な動翼輪、一般的な射出成形工具及び装置を設計することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明に係る一般的な動翼輪において、本課題は請求項１の特徴部分により解決され、本発明に係る一般的な射出成形工具においては請求項２１によって、装置においては請求項２３によって解決される。
【０００６】
本発明に係る動翼輪は、その底部ディスク、カバーディスク及び複数ブレードが、射出成形工程において一体的に成形される製造方法で、三次元的に形成されることで特徴付けられる。後縁又は前縁の中位径を有する同軸円筒に投影すると、ブレードの後縁及び／又は前縁の延長は、それぞれの場合に、回転軸に平行な線で角度を包含し、すくなくとも一つの角度が０°以外である。三次元動翼輪形状は、高効率因子と、低騒音レベルをもたらす。動翼輪は、射出成形工具からの脱型性（ｄｅｍｏｕｌｄａｂｉｌｉｔｙ）が確保されるように設計されている。三次元設計は、高い効率因子、高い通気性能及び低い騒音放射を実現することはさておき、高強度の動翼輪を達成しながらも、複数の薄壁を有するこれらの構成要素を設計することを可能にする。有利には、それら角度の一方は０°よりも大きい。
【０００７】
本発明によれば、特に有利な実施形態において、動翼輪は、複数ブレードの後縁及び／又は前縁の延長の投影と回転軸に平行な直線間の２つの角度がお互いに明確に異なるように設計される。このことは、後縁及び／又は前縁の湾曲した進行となる。
【０００８】
好ましくは、カバーディスクに関連付けられた角度は、底部ディスクに関連付けられた角度よりも大きい。
【０００９】
有利には、カバーディスクは、軸方向断面で見たとき、その直径が吸気口から排気口の方向に増大するように設計されている。このような設計は、射出成形工具からの離型性を容易なものにする。また、カバーディスクのこのような設計は、高い効率因子及び低い騒音レベルに寄与する。
【００１０】
カバーディスクの母線は、好ましくはカバーディスクの直径が、吸気口から排気口に向けて次第に増加するように湾曲して設計されている。母線によって、カバーディスクの三次元形状は非常に容易に決定できる。
【００１１】
母線が吸気口から距離をおいて直線状に伸びることは、更に有利には、射出成形工具からの動翼輪の容易な変形に寄与する。
【００１２】
別の有利な実施形態では、軸方向断面から見て、底部ディスクの直径はカバーディスクに面する側から増加する。このように設計された底部ディスクは、高い底部ディスクの効率因子と低い騒音レベルに寄与する。
【００１３】
底部ディスクの母線は、底部ディスクの直径が軸方向断面において大きくなるように湾曲してカバーディスクに面する側面から伸びる。その母線によって、底部ディスクの三次元形状は、単純な方法で、動翼輪の必要な稼働条件に適合できる。
【００１４】
母線がカバーディスクに面する母線の端から距離をおいて直線状に伸びることは、更に有利には、容易な変形に寄与する。
【００１５】
高い通気性能、高い効率因子及び低い騒音放射を実現する、特に有利な実施形態において、カバーディスクからみて外方に向く自由縁における底部ディスクが、軸方向断面において半径方向の直線で取り囲む角度α２は、排気口に面する終端におけるカバーディスクが、軸方向断面において半径方向の直線で取り囲む角度α１よりも、少なくとも３°だけ小さい。
【００１６】
複数ブレードの薄壁設計にもかかわらず、高い強度を確保するために、複数ブレードのカバーディスク及び／又は底部ディスクへの遷移領域は、丸みを帯びている。したがって、臨界遷移領域は、動翼輪の稼働時に、複数の応力ピークが回避され、そしてこの領域で複数の負荷が安全に緩和されるように設計できる。
【００１７】
稼働中、遷移領域が予想される負荷に対処できるように、複数ブレードのカバーディスク及び／又は底部ディスクへの遷移が、複数ブレードの各側面の異なる幅へ及ぶのは有利である。
【００１８】
したがって、例えば、複数ブレードの方向の丸みを帯びた形状は、カバーディスク／底部ディスクの方向の丸みを帯びた形状と幅が異なる。
【００１９】
動翼輪のモータへの容易な接続を確保するために、底部ディスクはモータに接続するための対応するインターフェースを備える。
【００２０】
モータの寸法が小さい場合、インターフェースは、有利には底部ディスクの内縁に設けられたリング状のディスクである。
【００２１】
動翼輪のモータへの容易な接続を保証するために、インターフェースは、動翼輪の軸方向からみて、動翼輪の複数ブレードによって包含される領域内に位置している。
【００２２】
動翼輪がより大きな寸法をもつモータを対象とした場合、インターフェースは、有利には底部ディスクの内縁から距離をおいて設けられ、底部ディスクの外側から突出する複数ドームによって形成されている。動翼輪にモータを接続するために、固定ねじは複数ドームに直接ねじ込まれるか、又は複数のドームに挿入された金属スリーブに直接ねじ込まれる。
【００２３】
好ましい実施形態では、動翼輪のモータへの接続は、複数ドームにねじ込まれたセルフタッピングのプラスチックねじを用いて確立される。
【００２４】
インターフェースの領域において、動的流れを改善するために、有利な実施形態では、フローキャップが底部ディスクの内縁に配置できる。
【００２５】
該フローキャップは、その外側が少なくとも底部ディスクの内側の一定の連続をおおよそ形成するように有利には設計される。
【００２６】
インターフェースと共にカバーディスクを製造するために、本発明に係る射出成形工具は、２つのスライダ間に位置する少なくとも１つの金型インサートを備える。金型インサートによって２つの成形工具内に、インターフェースを備える底部ディスクが射出成形工具内で製造される。金型インサートの形状は、インターフェースの意図する形状による。したがって、金型インサートの簡単な変更で、射出成形工具での異なるインターフェースをもつ底部ディスクの容易な製造が可能である。
【００２７】
金型インサートにより、インターフェースをもつ完全な底部ディスクが形成されるので、工具コストはまだ最適ではない。この理由のため、有利な実施形態では、金型インサートが、インターフェースを形成するためのより小さな複数の金型インサートが挿入されるアダプタインサートであることを規定する。そのアダプタインサートは、実質的に底部ディスクを形成するために用いられ、一方挿入された小さな金型インサートは、底部ディスクのインターフェースを形成するために用いられる。小さな金型インサートをもつアダプタインサートの使用により、様々なインターフェースの形成であっても、小さな複数の金型インサートのみが必要なので、工具コストを節約できる。
【００２８】
本発明に係る装置は、本発明に係る動翼輪を有する少なくとも１つのファンを備える。
【００２９】
有利には、その装置は、並べて配置された少なくとも２つのファンを備える。したがって、その装置を優れた方法で冷却できる。
【００３０】
Ｄ１は、排気口の領域におけるカバーディスクの直径を示すとして、複数ファンの間の軸方向距離が、最大で約１．７５＊Ｄ１であれば、その装置は少なくとも２つのファンを備えるにもかかわらず、コンパクトな設計を特徴とできる。
【００３１】
通気性能に関して、特にコンパクトな装置は、半径方向の装置の側壁が、効率因子、通気性能又は低い騒音レベルに関して重大な損失を招くことなく、ファンの動翼輪の排気口に非常に接近して在るように設計することができる。特に小型の装置は、装置側壁Ｄｇ（円形の場合は直径であり、矩形状の場合は側壁距離である）の特性寸法Ｄｇ≦１．７５＊Ｄ１を有する。ここで、Ｄ１は、排気口の領域におけるカバーディスクの直径を示す。
【００３２】
特許出願の主題は、個々の請求項の主題だけでなく、図面及び明細書に開示されたすべての詳細及び特性からも得られる。その範囲で、たとえそれらが請求項の主題でなかったとしても、個々に又は組み合わせて、本発明の文脈において重要であると主張されている技術をもって新規である。
【００３３】
本発明のさらなる特徴は、更に請求項、明細書及び図面に記載されている。
【００３４】
以下、図面に示す例示的な実施形態を参照して、本発明をより詳細に説明する。以下に示す。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】図１は、本発明に係る動翼輪を示す。
【図２】図２は、図１の動翼輪の軸方向断面を示す。
【図３】図３は、本発明に係る動翼輪の側面図を示す。
【図３ａ】図３ａは、特性角をもつ複数ブレードの後縁の二次元図を示す。
【図４】図４ａ〜ｃは、図２における詳細Ｘの様々な設計オプションの拡大図を示す。
【図５】図５は、本発明に係る動翼輪の正面図を示す。
【図６】図６は、大型モータとのモータ接続部分を備える動翼輪の軸方向断面を示す。
【図６ａ】図６ａは、図２において、動翼輪の複数ブレードの断面図を決めるための特性角を示す。
【図６ｂ】図６ｂは、図２において、モータを備える動翼輪を示す。
【図７】図７は、射出成形工具（これにより、小型モータ用のモータ接続をもつ動翼輪が製造される）の概略断面図を示す。
【図８】図８は、図７に対応する、大型モータ用のモータ接続をもつ動翼輪を製造するための射出成形工具を示す。
【図９】図９は、図７に対応する、動翼輪を製造するための射出成形工具の更なる実施形態を示す。
【図１０】図１０は、図７に対応する、動翼輪を製造するための射出成形工具の更なる実施形態を示す。
【図１１】図１１は、動翼輪のフローキャップの概略断面図を示す。
【図１２】図１２は、図６ａのＡ−Ａ線に沿った部分の拡大図を示す。
【図１３】図１３は、並んで配置された２つのファンをもつ、本発明に係る装置を示す。
【図１４】図１４は、本発明に係る装置の更なる実施形態を示す。
【発明を実施するための形態】
【００３６】
動翼輪は、ダイアゴナルファン又はラジアルファンといったファンのために提供される。動翼輪は、自由で三次元の幾何学的な設計を特徴とする。すなわち、ファンブレードには、真っ直ぐな、線、平面又は押出面が存在しない。この文脈において、「押出し」という用語は、母線の並列な空間的シフトによる、ファンブレード表面の形成を指す。このような動翼輪を特徴とするファンは、非常に高い効率因子と、特に低い騒音レベルを有する。その動翼輪は、射出成形部品として一体に製造される。動翼輪の製造において材料を節約できるように、動翼輪のファンブレード、底部ディスク及びカバーディスクは、薄壁設計を特徴とする。それにもかかわらず、動翼輪はその高い強度により知られている。
【００３７】
動翼輪は、繊維強化熱可塑性材料から作られるのが有利である。複数の可能な実施形態において、熱可塑性材料は、ポリアミド（ＰＡ６、ＰＡ６６、ＰＡ６６／６、ＰＡＰＡ、ＰＰＡ、ＰＡ４．６、ＰＡ１２）、ポリエステル（ＰＢＴ、ＰＥＴ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、ＰＰＳ、ＰＥＳ、ＰＥＳＵ、ＰＥＥＫ、ＡＢＳ、ＰＣ又はＡＳＡとすることができ、好ましくはポリアミド又はポリプロピレンである。強化繊維は、ガラス、炭素、アラミド、熱可塑性材料（ＰＥＴ、ＰＡ）又は天然繊維（例えば、亜麻、麻、サイザル麻、ジュート、ココナツ）から製造でき、好ましくは、ガラス繊維から製造できる。
【００３８】
動翼輪は、カバーディスク１を有し、それを経由して、空気は気流矢印２の方向に吸引される。カバーディスク１は、回転固体として設計され、流入方向に次第に拡大する流れ断面を備える。カバーディスク１は、排気口４（図２）の領域において、直径が吸気口５の領域よりも約３０％から７０％大きいように設計されるのが有利である。
【００３９】
カバーディスク１は、複数ブレード６を用いて底部ディスク７に接続されている。底部ディスク７と同様に、例示的な実施形態において、カバーディスク１は、回転固体として設計されている。底部ディスク７は基本的に円錐形状の設計であり、ジャケット８を備える。そのジャケット８は、カバーディスク１の反対側の壁配置と共に、気流の通路を形成する。底部ディスク７の直径は、その自由端で最大であり、直径に関して、例えば、カバーディスク１の吸気口５の直径よりも大きい。底部ディスク７の直径は、ジャケット８の自由端からカバーディスク１の方向に徐々に減少することが有利である。モータ接続９は、ジャケット８の内端から生じ、環状ディスクとして設計されたモータ接続は、駆動モータに接続するためのインターフェースを形成する。モータ接続９は、動翼輪のラジアル平面に位置している。モータ接続は、その外周に割り当てられた、複数の締結ねじを保持する複数の貫通した開口部１０を備える。
【００４０】
軸方向断面にて、底部ディスク７のジャケット８が、その長さに沿って直線状に伸びることができる。示される例示的な実施形態では、ジャケット８は、モータ接続９から続いて湾曲して伸びており、モータ接続９から距離をおいて直線状に伸びている。
【００４１】
カバーディスク１と底部ディスク７は、好ましくは回転固体として設計される。しかし、それらはまた、動翼輪が取付けられるファンの特定の用途及び設計に応じて、他の任意の形状又は形態もまた有してもよい。
【００４２】
カバーディスク１と底部ディスク７は、複数ブレード６により相互に接続されている。図１〜３に示すように、複数ブレード６は、カバーディスク１の吸気口５から近距離、かつ底部ディスク７の自由縁１１から近距離に配置されている。複数ブレード６は同じデザインを有し、ファンが稼働中、カバーディスク１の吸気開口５を経由して、気流矢印１２の方向に空気が吸引され、カバーディスク１の壁配置３と底部ディスク７のジャケット８間の、気流矢印１２の方向に、空気が斜め外側に流れる、ということを複数ブレード６は保証する。図２の軸方向断面において、軸平面に対応する描画面に投影された流れ方向１２は、動翼輪の関連する半径方向の線に対して、鋭角αに配置されている。
【００４３】
その角度αは、動翼輪の幾何学的特性から推定された、動翼輪の排気口における、軸平面に投影された仮想の中央流れ方向１２と、軸平面に含まれ、動翼輪の回転軸１３上にある垂直面間の角度を表す。ダイアゴナルファンの場合、角度αは約２０°〜約７０°である。このプロセスでは、角度αは、α＝０．５＊（α１＋α２）の関係にしたがって定義される。高い効率因子と低い騒音レベルが要求される場合、角度α１≧α２が維持される。高い通気性能、高い効率因子及び低い騒音放射を実現する、特に有利な実施形態では、α２は少なくとも３°だけα１よりも小さい。有利な角度範囲は、約５°〜約１５°である。
【００４４】
角度α１は、軸平面に含まれ、回転軸１３上の垂直面と、軸平面に含まれ、底部ディスク１の壁配置３の延長間で決定される。このプロセスでは、回転軸１３上の垂直面は、底部ディスク１の自由端１４を通って伸びる。
【００４５】
軸平面に含まれる、回転軸１３上の垂直面と、軸平面に含まれる、底部ディスク７のジャケット８の延長間にある角度α２の決定は、同様の方法で行われる。このプロセスでは、垂直面は底部ディスク７の自由縁１１を通って伸びる。
【００４６】
図３を参照して、複数ブレード６の三次元設計について説明する。複数ブレード６は、曲線の進行が関連付けられた直線の翼弦１６と著しく異なる複数の後縁（ｔｒａｉｌｉｎｇ  ｅｄｇｅｓ）１５を有する。その翼弦１６は、後縁１５の２つの端と接続する。複数ブレード６の前縁１７も、関連付けられた直線の翼弦１６と著しく異なる曲線の進行を有する。有利な実施形態では、ブレード後縁から翼弦１６までの最大距離は、翼弦１６の長さの８％分長い。同様に、これはまた、ブレード前縁とその翼弦にも適用される。複数ブレード６は、その複雑な三次元形状にもかかわらず、動翼輪全体は、射出成形工具で簡単かつ経済的に製造できるように設計されている。
【００４７】
以下は、図３ａの後縁１５の二次元表現がどのように得られるかの説明である。図３ａにおいて、図３に狭い面で示した後縁１５は、中心線の進行により簡略化して示している。図３から図３ａを導出するために、線で簡略化して表現される後縁は、円筒表面領域に投影される。このプロセスでは、投影に用いられる円筒は、軸としての回転軸と、直径としての、後縁１５の２つの終点の中位径とを有する。使用される投影方法は、最短距離のものである。（投影点は、原点から最短距離である、円筒表面領域上の点である。）円筒表面に投影される後縁１５の画像は、その後、図面平面に展開され、そしてこのようにして、最終的に図３ａの後縁１５の描写が得られる。完全に類似の方法で、ブレード前縁１７の進行の二次元表現を導きだすことが可能である。
【００４８】
図３ａの角度β、β１及びβ２は、正値をもつ。これら正の角度は、一つが後縁上の底部ディスクの方向に移動した場合、動翼輪の回転方向４７に後縁の進行が移動する、といった効果を有する傾向がある。
【００４９】
動翼輪から必要とされる空力特性に応じて、負の角度β、β１及びβ２もまた考えられる。図３ａは、一例として、図式的に負の角度β２−を示す。その負の角度β２−は、既に角度β２の正の値に関連して説明したのと同じ方法で決定される。
【００５０】
複数ブレード６及び動翼輪の三次元的性質を近似的に決定するために、角度β、β１及びβ２（図３ａ）は共に０°よりも有意に大きいものが使用される。図３ａで、これらの角度は、ブレードの後縁１５上の各接線（点線で示す）と、軸方向に平行な線（破線で示す）の間の角度である。例えば、ブレードの後縁１５の終点にある２つの角度β１とβ２は、約１０°よりも大きくできる。角度β１とβ２は正値だと有利である。２つの角度β１とβ２（図３ａ）は、同じ大きさにしても、又は、互いに有意に異なっていてもよい。特に有利な実施形態では、２つの角度β１とβ２が１０°以上異なる。この設計では、β１はβ２よりも大きい。角度βの進行（カバーディスク１上の後縁１５の開始地点（角度はβ１）から底部ディスク７上の後縁１５の終点（角度はβ２）まで）は、単調減少である。しかし、角度βの非単調な進行も考えられる。
【００５１】
ブレードの後縁に関連して説明した、角度β、β１及びβ２の複数の進行はまた、類似して、ブレードの前縁の進行にも適用できる。複数ブレードの後縁、複数ブレードの前縁又は両方の進行は、三次元動翼輪の形状をこの方法で説明するために、記載した特徴を備えることができる。有利な実施形態では、後縁１５とブレード６の前縁１７は、接線側に進行する。すなわち、それらはねじれを有していない。
【００５２】
大きな角度β、β１及びβ２は、空力と航空音響学での複数の有利な点となる。製造に関連する複数の理由（一体製造の場合での射出成形工具からの離型性）から、大きすぎない角度を選択することが有利である。有利には、β１及びβ２は５０°よりも大きくなく、最大角度βは、後縁１５の全体からみて、大きくても６５°である。
【００５３】
図１２は、ブレード６の断面を示す。このような断面は、図６ａに示すように、断面Ａ−Ａのブレード６との交差の結果として生じる。断面Ａ−Ａの姿勢をより詳細に説明する。
【００５４】
生じうる各断面Ａ−Ａは、点Ｐ（図６ａ）のブレード後縁１５の中心線と交差する。この点Ｐで、断面Ａ−Ａは、角度αを用いて説明した、部分的な軸平面に投影された仮想の流出口の方向１２に平行に伸びている。また、点Ｐで、断面Ａ−Ａは、回転速度方向（周方向）に平行に伸びる。これらの断面のみが、ブレードの後縁とブレードの前縁の両方を交差すると考えられる。これらの条件の結果、カバーディスク１に最も近い断面と、底部ディスク７に最も近い断面とが生じる。これら２つの先端にある断面が、断面の進行の開始（カバーディスク）と、終点（底部ディスク）に対応する。
【００５５】
記載された方法で得られた、ブレード６の横断面（図１２）は、好ましくは航空機で知られている、翼断面形に似ている。これは、稼働中の低い音響放射と、高い効率因子となる。材料とコストを節約するために、好ましくは、薄い輪郭断面が選択される。最大輪郭厚さｄｍａｘ（最大記載円直径）に対する輪郭翼弦長ｓの比は好ましくはｄ／ｓ＜０．０４である。さらに騒音放射を最小化するために、後縁１５の領域（下流側）におけるブレード６の厚みは、さらに最小化される。製造工程において、可能な限り薄い後縁厚さを実現できるように、領域ｓｈｋの厚さ（翼弦長ｓの最後１０％）が大幅に減少される。後縁１５の開始からこの領域の終了までの厚さの減少率は、３０％以上であり、好ましくは５０％である。
【００５６】
断面（図１２）における角度γは、翼弦ｓと、翼弦の中心を回転軸１３に結ぶ線ｌとの角度を指定する。この角度γは、２０°から７０°の間にあるのが有利である。特に有利な実施形態では、この角度γは、異なる断面間（カバーディスクから底部ディスクまで）で、大幅に１０°以上変動する。ブレード６はこのようにねじられており、効率因子と音響特性の点で特に有利である。
【００５７】
複数ブレード６のねじれもまた、角度γ１及び／又はγ２に関連して説明できる。特に有利な実施形態では、様々な断面間（カバーディスクから底部ディスク）の角度γ１及び／又はγ２は、大幅に１０°以上変化する。
【００５８】
図１２によれば、γ１は、ブレード前縁１７におけるブレード輪郭の翼型中心線の接線から、前縁１７を回転軸１３に結ぶ直線ｌ１までの角度を示す。類似して、図１２によれば、γ２は、ブレード後縁１５におけるブレード輪郭の翼型中心線の接線から、後縁１５を回転軸１３に結ぶ直線ｌ２までの角度を示す。
【００５９】
ブレードの三次元的性質はまた、異なる断面間（カバーディスクから底部ディスク）の翼弦長ｓの強変分（ｓｔｒｏｎｇ  ｖａｒｉａｔｉｏｎ）により明らかになる。特に有利な実施形態では、２つの最も外側の断面間（カバーディスク上と底部ディスク上）の弦長は、５％以上変化する。
【００６０】
さらにとりわけ有利な実施形態では、最大翼弦長を有する断面は、カバーディスクと底部ディスク間の、動翼輪の中間領域である。この場合、最大翼弦長は、カバーディスクと関連する断面の翼弦長よりも少なくとも３％大きく、底部ディスクと関連する断面の翼弦長よりも少なくとも３％大きい。
【００６１】
複数ブレード６は、カバーディスク１と底部ディスク７とで一体に作られている（図２）。図４ａ〜ｃを参照してより詳細に説明するように、複数ブレード６と底部ディスク又はカバーディスク間の遷移は、様々な設計とすることができる。特に、これらの遷移は、材料に関して僅かな使用で、この遷移領域において複数のピーク応力を、動翼輪の使用時にそれらが問題とならない程度に回避又は低減できるように、設計することができる。
【００６２】
図４ａによる実施形態では、ブレード６の２つの外側１８、１９のぞれぞれは、底部ディスク７のジャケット８の内側２０へ鋭角の遷移を形成する。鋭角の遷移のため、動翼輪の稼働中に、応力集中に関連するより大きな複数のピーク応力が生じる。それに応じて、ブレード６及びジャケット８は、この遷移領域において破砕や故障が発生しないような壁の厚さを有する。
【００６３】
図４ｂによる実施形態では、ブレード６の外側１８、１９は、ジャケット８の内側２０へ丸みを帯びた遷移を形成する。その丸み付けは、カバーディスク／底部ディスクの方向ｄｘとほぼ同じ距離をブレード方向ｄｙに伸びるように、設計されている。丸みのある形状のため、遷移領域の断面は、ブレード６からジャケット８へ次第に増加する。この設計のため、非常に小さいピーク応力のみが、稼働中の遷移領域で発生する。
【００６４】
図４ｃによる例示的な実施形態では、丸み付けの設計は、ブレード６の各側で異なる。遷移領域での丸みを帯びた領域の拡張は、稼働中に発生する負荷に合致する。したがって、ブレード方向ｄｙに伸びる遷移は、カバーディスク１／底部ディスク７の方向ｄｘに伸びる領域よりも非常に大きい。例えば、遷移領域ｄｙは、ｄｘの１．５倍よりも大きい。ブレード６とカバーディスク６／底部ディスク７間の、この不均一な遷移領域の設計の結果として、動翼輪を稼働時に予測される様々な負荷に、最適に合致させることができる。
【００６５】
図１、２及び５による動翼輪は、小さなインターフェース径を有するモータを意図している。そのモータは、リング状のモータ接続９にねじ止めできる。図５に示すように、複数ブレード６の前縁１７は、動翼輪の軸方向からみて、モータ接続９からの半径方向距離を維持している。したがって、それに対応する接合部分を有するモータは、リング状のモータ接続９に容易にねじ止めできる。
【００６６】
図６ｂは、ねじ止めされたモータ３９を備える、そのような動翼輪を示す。モータ３９（その回転フランジ４０は複数のねじ穴を備える）は、吸気口５の方向からねじ込まれた複数のねじ４１により留められている。モータフランジ４０はねじ穴を備えるのではなく、複数のねじ４１に代えて複数のナットでモータ３９に留められることもまた可能である。（外部回転子）モータ３９の固定部分３９’は、公知の方法で取付けられる。
【００６７】
有利な実施形態では、複数の金属スリーブがプラスチック製の動翼輪の貫通した開口部１０に挿入されており、ねじ接続の強度向上となっている。
【００６８】
上記したものとは対照的に、動翼輪が、大きいインターフェース径のモータ３９のために使用される場合、モータ接続９は、底部ディスク７のジャケット８の領域に設けられる（図６）。モータ接続９は、円周方向に、互いに前後離間するように配置された複数ドーム２１で形成され、それらドーム２１は、底部ディスク７のジャケット８の外側２２から突出している。ドーム２１の各々は、固定ねじを受けるための窪み２３を備え、それを用いてモータ３９は、その対応する接合部分を経由して、ねじ止めされる。モータ３９はまた、金属薄板又はプラスチック製の追加のアダプタピースを経由して、モータ接続９に接続できる。図６による底部ディスク７は、そのテーパ状端部に環状ディスクを備えていないことで、前の実施例と異なる。底部ディスク７は、前の実施例と同じ設計を含むことは別とする。複数ドーム２１は、ジャケット８の外側２２（それは、カバーディスク１からから見て外方に向いている）に設けられているので、動翼輪は、容易にモータ３９に接続できる。
【００６９】
異なるモータ接続９をもつ動翼輪を容易に製造するために、射出成形工具用の単に異なる複数の差し込み工具が用いられる。それらは、図７〜１０を参照して説明する。このようにして、異なるサイズのモータのための動翼輪が、射出成形工程で非常に容易に製造できる。
【００７０】
記載された複数の動翼輪は、特徴的な寸法又は寸法比を有し、それらにより、射出成形工程における動翼輪の容易な製造が可能になる。
【００７１】
吸気口５の領域において、カバーディスク１は内径Ｄｓを有する。複数ブレード６の終端２４（それらは吸気口５に隣接している）は、直径Ｄｉ１の円周上に配置されている。複数ブレード６の端部２４ａ、（それらは底部ディスク７に配置されている）は、軸方向断面からみて、直径Ｄｉ２を有する円周上に配列されている。排気口４の領域において、カバーディスク１は、直径Ｄ１を有する。自由縁１１において、底部ディスク７は、直径Ｄ２を有する。
【００７２】
図６において、それは示される上記の直径ではなく、代わりにＤｓ／２、Ｄｉ１／２、Ｄｉ２／２、Ｄ１／２及びＤ２／２の形をとる関連する複数の半径である。
【００７３】
図６による略図では、複数ブレード６の終端２４は、図面平面内にないが；代わりに画面平面に関連して後方にオフセットしている。複数のブレード終端２４は、カバーディスク１のジャケット３に配置されている。ジャケット３の形状に応じて、直径Ｄｉ１はこのように直径Ｄｓと等しくでき、あるいは直径Ｄｓよりも小さく又は大きくすることができる。
【００７４】
直径Ｄｉ１とＤｉ２だけでなく、直径Ｄ１とＤ２のそれぞれのケースでは、決定された比率が異なる。また、動翼輪において、比（Ｄｓ／Ｄ１）は比較的高く、例えば、約０．６よりも大きい範囲で、好ましくは０．７〜０．８５の範囲である。この直径比により、低ノイズ稼働を特徴とする動翼輪となる。Ｄｓ／Ｄ１の高い比率により、ファンは大きな気体体積流量を搬送できる。
【００７５】
直径Ｄ２は、Ｄ１よりも小さいか、又は等しい。好ましくは、Ｄ２は（０．８〜０．９５）＊Ｄ１の範囲である。Ｄ２のこのような選択は、底部ディスク７上の気流がラジアル方向まで偏向されないので、大きな気体体積流量を達成できる。
【００７６】
排気口（気流矢印１２）が最適設計を特徴付け、さらにファンの低騒音稼働に寄与するように、直径Ｄ１とＤ２が互いに合致するという事実は、上記に寄与する。
【００７７】
直径Ｄｉ２は、Ｄｉ１と比べて著しく小さい。有利な実施形態では、Ｄｉ２は（０．２〜０．５）＊Ｄｉ１の範囲にある。これは、高い効率因子と低い音響特性をもたらす。さらに、この比率は、射出成形工具からの単一部分の離型が課題である動翼輪形状の三次元特性及び複雑さを特徴づける。
【００７８】
複数ブレード６はまた、動翼輪の稼働時に殆どノイズを発生せず、同時に最適に空気を搬送する、というように設計されている。
【００７９】
記載された動翼輪は、高い効率因子と、特に低騒音レベルによって特徴づけられる。動翼輪は、特にそれらが一体で製造されるという点で生産するのにコストが掛からない。特に有利には、動翼輪は、射出成形部品のような繊維強化プラスチックから製造される。その結果、動翼輪は、軽量だけでなく高い強度によっても有名である。ブレード６と底部ディスク７のジャケット８間、又はカバーディスク１のジャケット３間の遷移の特別な設計による結果として、複数ブレード６は、強度に負の影響を与えることなく、非常に薄い壁を有することができる。図４ｃを参照して説明したように、複数ブレード６とカバーディスク１、又は底部ディスク７間の遷移は、動翼輪の稼働時にこの領域で経験される負荷に釣り合うことができる。複数ブレード６からカバーディスク１へ、又は底部ディスク７への遷移における丸みを帯びた形状は、遷移領域が、動翼輪の稼働時に経験する負荷に耐えられるように選択される。複数ブレード６自身は、したがって非常に薄い壁構造を特徴とし、それは動翼輪の軽量に寄与するだけでなく、動翼輪の製造においてプラスチック材料の節約にも大いに寄与する。
【００８０】
以下に、射出成形工具での異なる動翼輪の製造を記載する。図７は、モータ接続９が底部ディスク７の内縁にある環状ディスクによって形成された、図１、２及び３による動翼輪が製造される際に用いられる射出成形工具を図示する。射出成形工具は、２つのスライダ２６，２７を有し、各々が金型インサート２８の一面に配置され、金型インサートにより環状ディスク９を備える底部ディスク７が製造される。さらなる射出成形部品（不図示）と共に、金型インサート２８は、プラスチックが底部ディスク７の製造時に注入されるキャビティを画定する。注入工程の完了時に、２つのスライダ２６、２７（各々は金型インサート２８の一面に位置する）は、矢印で示すように、反対方向に互いに離間させることができる。
【００８１】
もし図６による動翼輪が、モータ接続２３が底部ディスク７の内縁に配置されないで製造された場合、金型インサート２８の代わりに、金型インサート２９（図８）が用いられる。それは、底部ディスク７のジャケット８の外側２２にある複数ドーム２１が製造できるように設計されている。スライダ２６、２７は、同一である。
【００８２】
記載された方法で、異なる複数インサートの使用により、底部ディスク７は、異なるサイズのモータが動翼輪に接続できるように、何れの場合にも製造できる。
【００８３】
図１、２及び５によるモータ接続９において、締結ねじは、吸気口側５から複数開口部１０を通って、モータフランジ４０へねじ込まれている。駆動モータ自体は、底部ディスク７に覆われた領域に位置している。
【００８４】
図６による動翼輪において、複数のねじは、底部ディスク７の側面からモータフランジ又はアダプタフランジを通り、底部ディスク７の複数ドーム２１に直接ねじ止めされている。セルフタッピングと自己固定のプラスチックねじが複数ドーム２１に直接ねじ止めされるのが有利である。しかし、ねじ山を有する複数の金属ブッシュが複数ドーム２１に挿入され、そこに締結ねじがねじ止めされることもまた可能である。
【００８５】
図９は、射出成形工具の更なる例示的な実施形態を示し、それにより図１、２及び５による底部ディスクが製造できる。図７による実施形態とは対照的に、射出成形工具のスライダ２６、２７の間に配置された２つの金型インサート３０、３１が用いられる。金型インサート３０は、異なるモータ接続を製造するために、異なる複数の金型インサートが格納できるアダプタインサートを形成する。金型インサート３０は、それが基本的に底部ディスク７のジャケット８を形成するように設計されている。著しく小さい金型インサート３１は、ジャケット８及び底部ディスク７のモータ接続９の、残り部分を製造するのに用いられる。
【００８６】
図１０に示すように、小さな金型インサート３１を交換する手段により、底部ディスク７のモータ接続９の幾つか他の形態が製造される。金型インサート３０は、図９による射出成形工具の金型インサートと同一である。
【００８７】
金型インサート３１の２つの例は、非常に小さい金型インサートを用いて、異なるモータ接続９が単純な方法で製造可能であることを示す。アダプタインサート３０は、底部ディスク７の内端にあるモータ接続９の異なる設計が製造される場合に、工具費を節約することができる。
【００８８】
図１１は、底部ディスク７上のフローキャップ３２を提供するオプションを示し、それにより、モータ接続の領域における動的流れが改善される。フローキャップ３２は、後で動翼輪に取り付けることができる。フローキャップ３２の設計は、例えば、使用するモータ、その外部形状及びその熱的挙動に応じて考案できる。例示的な実施形態では、フローキャップ３２は閉構造であり、したがって底部ディスク７の中央にある開口部３３を閉じる。フローキャップ３２はまた、例えばモータの一部、例えばモータフランジのために空間を空ける中央開口部を備える。
【００８９】
示されるフローキャップ３２は、丸みを帯びた円錐先端３４を有するほぼ円錐形であり、その自由縁上に少なくとも１つの固定要素３５を備え、それにより底部ディスク７に固定できる。固定要素３５は、例えば底部ディスク７の縁２５上の成形品３７と係合する外側環状溝３６を有する環状リングである。成形品３７と環状溝３６は、蟻溝の方法で互いに係合し、それゆえフローキャップ３２は、底部ディスク７にしっかりと接続される。
【００９０】
フローキャップ３２の外側３８は、底部ディスク７の内側２０との基本的に安定した連続を形成する。
【００９１】
フローキャップ３２は、例えばスナップインフックの使用や、ねじ接続など任意の適切な方法で、底部ディスク７と接続できる。
【００９２】
記載された動翼輪は、特にかなり低い流れ抵抗のある動作点での使用に適している。動翼輪は、コンパクトデザインを特徴とし、その結果、狭い設置状況においても使用できる。単一設計のため、対応する射出成形工具により、動翼輪は経済的に製造できる。
【００９３】
図１３は、例えば、はつり装置、ルーフファン又はヒートポンプである装置４２を示し、その装置には、本発明に係る動翼輪を有する２つのファン４３が取付けられている。これらファン４３は、吸引力で装置４２から空気を移動する。動翼輪の設計により、効率因子又は音響特性に関して大幅な減少をもたらすことなく、複数のファン４３を密接に並べて配置することが可能となる。この理由は、とりわけ流出角αの選択、又は３次元翼形状にある。軸方向距離Ｄａｘが１．７５＊Ｄ１又はそれ以下（特に（１．４〜１．７）＊Ｄ１）である、本発明に係る２つ又は幾つかの動翼輪のファンを、非常に密集した設備へ同時に配置することは今や可能であり、その上同時に低ノイズとエネルギー効率の高い稼働を実現する。
【００９４】
複数ファン４３は、隣り合って配置すること、及び／又は一方を他方の上に配置することができる。複数ファン４３の数は、冷却される装置４２に応じて選択できる。カバーディスク１を経由して、各ファンは装置４２の入り口ノズル４４に接続されている。複数ファンからの空気の流れは、気流矢印１２の方向へ斜め外に出て行くので、それらファンは、ファンから出てくる互いを妨げる気流１２が無い状態で、装置４２に比較的密に並べて配置できる。
【００９５】
図１４は、例えば空調キャビネット又はチューブファンである装置４５を示し、その装置４５内で、本発明に係る動翼輪を備えるファンが左側から装置４５へ空気を押し出す。装置壁４６の直径の形状は、円形（チューブ）又は長方形（空調キャビネット）にできる。下流側の複数の側壁４６は、設計又は空間の制約に起因する空気の流れを妨げる。本発明に係る動翼輪の特別な形状により、このことが重大な損失（音響特性、効率因子）をもたらすことなく、複数の阻害する装置壁４６はファン４３に近接できる。これにより、非常にコンパクトな設計を実現できる。装置壁４６間の距離Ｄｇは、Ｄｇ＜１．７５＊Ｄ１になるように、特に（１．４〜１．７）＊Ｄ１になるように選択できる。
【００９６】
記載された動翼輪は、異なる複数の装置及びファンに用いることができる。例えば、動翼輪は、有利には長方形のファン、管状のファン、精密空調装置、ヒートポンプ、コンパクト又は箱型の空調ユニットや、電子機器の冷却、発電機の冷却、換気ボックス又は家庭用の換気ユニットに用いることができる。
【符号の説明】
【００９７】
１  カバーディスク
２  気流矢印
３  壁配置
４  排気口
５  吸気口
６  複数ブレード（ｂｌａｄｅｓ）
７  底部ディスク
８  ジャケット
９  モータ接続（環状ディスク）
１０  複数の貫通した開口部
１１  自由縁
１２  仮想の中央流れ方向
１３  回転軸
１４  自由端
１５  後縁
１６  翼弦
１７  前縁
１８、１９  （ブレードの）外側
２０  （ジャケットの）内側
２１  複数ドーム
２２  外側
２３  モータ接続
２５  （底部ディスクの）縁
２６、２７  スライダ
２８、２９、３０、３１  金型インサート
３２  フローキャップ
３３  開口部
３４  円錐先端
３５  固定要素
３６  外側環状溝
３７  成形品
３８  外側
３９  モータ
３９’  固定部分
４０  モータフランジ
４１  複数のねじ
４２  装置
４３  ２つのファン
４４  入り口ノズル
４５  装置
４６装置壁
４７  回転方向
【図１】
2015212547.tif 000003
【図２】
2015212547.tif 000004
【図３】
2015212547.tif 000005
【図３ａ】
2015212547.tif 000006
【図４】
2015212547.tif 000007
【図５】
2015212547.tif 000008
【図６】
2015212547.tif 000009
【図６ａ】
2015212547.tif 000010
【図６ｂ】
2015212547.tif 000011
【図７】
2015212547.tif 000012
【図８】
2015212547.tif 000013
【図９】
2015212547.tif 000014
【図１０】
2015212547.tif 000015
【図１１】
2015212547.tif 000016
【図１２】
2015212547.tif 000017
【図１３】
2015212547.tif 000018
【図１４】
2015212547.tif 000019
【外国語明細書】
2015212547000001.pdf
2015212547000002.pdf
2015212547000003.pdf
2015212547000004.pdf