(57)【要約】  羽根車と、前記羽根車の前方の、好ましくは吸引ノズルの前記吸引領域の前方の、前記流路内に事前案内装置と、を有するファン（ラジアルファン又は軸流ファン）が、実質的に無旋回の流入に対して、円周方向に影響を及ぼす流れを生じさせるように配置及び形成されているウェブ及び／又は案内羽根を有する、事前案内格子としての事前案内装置を有する。
2020521911.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
羽根車と、前記羽根車の前方の（好ましくは吸引ノズルの前記吸引領域の前方の）前記流路内に事前案内装置と、を有するファン（ラジアルファン又は軸流ファン）であって、
前記事前案内装置が、実質的に無旋回の流入に対して、円周方向に影響を及ぼす流れを生じさせるように配置及び形成されているウェブを有する、事前案内格子として設計されている、ファン。
【請求項２】
前記ウェブが、前記実質的に無旋回の流入の流れを偏向することによって前記羽根車の回転方向とは反対方向に予旋回が生成されるように、配置及び形成されていることを特徴とする、請求項１に記載のファン。
【請求項３】
前記ウェブが、半径方向に延在しているが、正確な半径方向からは外れている、及び／又は、前記ウェブ自身が、傾斜、湾曲、回転又はねじれている、ことを特徴とする、請求項１又は請求項２に記載のファン。
【請求項４】
事前案内格子の放射状ウェブが、湾曲している案内羽根であり、
前記放射状ウェブが、横方向ウェブによって相互接続されて格子となっていることを特徴とする、請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載のファン。
【請求項５】
前記ファンが、軸流羽根又はラジアル羽根として設計され、
前記事前案内格子が、フード状の設計であることを特徴とする、請求項１乃至請求項４のいずれか一項に記載のファン。
【請求項６】
前記ファンが、軸流羽根又はラジアル羽根として設計され、
前記事前案内格子が、環状リングのように形成されていることを特徴とする、請求項１乃至請求項４のいずれか一項に記載のファン。
【請求項７】
前記事前案内格子に隣接しているか、又は、前記事前案内格子に取り付けられている、一体型又は別個の流れフードが設けられ、
前記流れが、内側領域（ハブ領域）の内側輪郭上で案内されることを特徴とする、請求項６に記載のファン。
【請求項８】
前記事前案内格子が、少なくとも２５個の、外周にわたって存在する多数の放射状ウェブ及び／又は案内羽根を有していることを特徴とする、請求項１乃至請求項７のいずれか一項に記載のファン。
【請求項９】
前記事前案内格子が、少なくとも５０個の、多数の比較的狭い空気経路を形成していることを特徴とする、請求項１乃至請求項８のいずれか一項に記載のファン。
【請求項１０】
前記事前案内格子が、前記吸引ノズルの前方の前記流路内に配置され、
前記事前案内格子での前記空気経路の総面積が、前記羽根車の前方の前記吸引ノズル内の前記空気経路の最小面積より、少なくとも２倍大きいことを特徴とする、請求項１乃至請求項９のいずれか一項に記載のファン。
【請求項１１】
前記事前案内格子が、射出成形により、単一部品又は複数部品としてプラスチックで製造されていることを特徴とする、請求項１乃至請求項１０のいずれか一項に記載のファン。
【請求項１２】
前記事前案内格子が、前記事前案内格子用の射出成形金型がスライダーを必要としないように、設計されていることを特徴とする、請求項１１に記載のファン。
【請求項１３】
熱交換器が、前記吸込側に配置されていることを特徴とする、請求項１乃至請求項１２のいずれか一項に記載のファン。
【請求項１４】
請求項１乃至請求項１３のいずれか一項に記載の特徴を有している、ファン用の事前案内格子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ファンに関し、ファンは、ラジアルファンでも軸流ファンでもよい。
ファンは、羽根車の前方の（好ましくは吸引ノズルの吸引領域の前方の）流路内に事前案内装置を有する羽根車を含む。
【背景技術】
【０００２】
流入側事前案内装置を有するこのようなファンは、例えば、特許文献１により知られている。
この事前案内装置は、流れの均等化に役立ち、ノイズの低減にも役立つ。
既知の事前案内装置は、羽根車の回転方向に予旋回を生成する。
達成される音響をいかように改善しても、通常、空気の流れと効率とにおいて、損失を伴うことが重要である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】国際公開第０３／０５４３９５（Ａ１）号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
事前案内ホイールもすでに知られており、効率及び／又は空気の流れを改善する機能を果たす。
ただし、これらの事前案内ホイールは、音響上不利な点があり、設計や各ファン製品への取り付けにおいて、複雑である。
通常、吸引ノズルの前方には設置されないため、流れの面積はファンと比較して大きくはない。
したがって、これらの事前案内ホイールの領域内の空気速度は、比較的速く、音響上の不利益を生じる。
【０００５】
ここで、本発明が解決する問題は、音響値を改善、同等又はわずかにだけ悪化させつつ、空気流及び／又は効率が向上するような事前案内装置を有するファンを、設計及び改良することである。
事前案内格子が流入を均一化するため、不均一な流入の結果としてファンで発生する、音のノイズを減らすことができる。
事前案内格子は、費用対効果の高い方法で製造し、簡単に取り付け可能であるべきである。
【０００６】
さらに、競合製品と区別されるファンを作成する。
同様に、上記の要件を満たすために、ラジアルファン又は軸流ファンを装着可能な事前案内格子を提案する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明によると、上述の課題は、請求項１の特徴によって解決される。
したがって、このようなファンでは、事前案内装置は、無旋回の流入に対して、円周方向に影響を及ぼす流れを生じさせるように配置及び形成されているウェブを有する、事前案内格子として設計されている。
「ウェブ」という用語は、最も広い意味で理解される。
【０００８】
本発明による事前案内格子に関して、上記の問題は、請求項１４の特徴により解決される。
【０００９】
ウェブは、流れの円周方向への偏向により、羽根車の回転方向とは反対方向に予旋回が生成されるように配置及び形成されている。
羽根車の回転方向とは反対方向の予旋回は、事前案内格子のない同じファンと比較して、空気の流れを増加させる、及び／又は、効率を高める効果がある。
流入側の空気案内装置は、流速が低い領域にあるため、音響上の不利益は、わずかである。
事前案内格子が、流入を均一化するため、不均一な流入の結果としてファンで発生する音のノイズを低減可能である。
【００１０】
事前案内格子の半径方向に延在するウェブは、案内羽根であるが、正確な半径方向から外れている、及び／又は、ウェブ自体が傾斜、湾曲、回転又はねじれている。
案内羽根は、断面が翼の形状をしていてもよい。
これらの案内羽根は、横方向ウェブによって互いが結合され、格子を形成してもよい。
この格子状の構造のおかげで、前述の予旋回が生成され、空気流を増加させる効果、及び／又は音響に関して利点又はわずかな欠点のみで効率を高める効果がある。
【００１１】
特に製造が容易な実施形態が、考えられる。
これは、放射状ウェブが一定の壁厚を有し、及び／又は、直線又は水平に延在し、及び／又は、その骨格面が正確に軸方向に配向されている場合に当てはまる。
事前案内格子を、スライダーなしで射出成形金型から剥離させることができる。
【００１２】
事前案内格子は、予旋回を生成するように設計されている限り、ハニカム格子などの非構造化格子と同様に構築する。
【００１３】
前述の事前案内格子は、羽根車から比較的長い距離を置いて配置されている、すなわち、事前案内装置の設計と配置に応じて配置されている、多くの小さなウェブを備えている。
特に、事前案内格子は、吸引ノズルの前方の流路に配置されている。
このようにすると、事前案内格子での空気経路の面積を、ファンの羽根車への吸引領域における空気経路の断面積よりも大幅に大きくすることができる。
その結果、事前案内格子の領域では、風速が低くなり、騒音の発生と流体損失に関して有利な効果がある。
この場合、後方部の気圧低下と羽根車の翼との相互作用の影響は、わずかである。
事前案内格子は、整流器に似ており、特定の流れの均一化を保証するため、流入が不安定な状況が生じても、音のノイズが改善される。
【００１４】
本発明によれば、一種の整流装置と共に、予旋回が生成される。
空気流と効率とが向上すると共に、流入が不安定な場合の音響障害が少なくとも低減されるか、又は改善される。
これは、事前案内格子の意味での空気案内装置の特別な設計によるものである。
【００１５】
事前案内格子の形状又は輪郭は、ファンが、ラジアルファンであるか軸流ファンであるかに依存する。
特に、ラジアルファンである場合、事前案内格子をフードとして構成する。
ファンが軸流ファンである場合、事前案内格子は、環状リングとして構成でき、この環状リングは、機能要素によって中央で閉じることができる。
具体的には、事前案内格子に隣接しているか、事前案内格子に取り付けられている、一体型又は別個の流れフードを設けることができる。
そして、流れは、内側領域（ハブ領域）内の輪郭上で案内される。
【００１６】
事前案内格子は、単一の部品又は複数の部品としてプラスチックで製造可能である。
好ましくは、射出成形により製造される。
例えば、事前案内格子をノズルプレートに固定可能にする特徴を有している。
【００１７】
事前案内格子は、保護格子の機能を果たす。
【００１８】
ファンは、ハウジング、エアコン、空調又は換気壁などの任意の換気レイアウトで使用されてもよい。
特に、ファンの種類に関わらず、熱交換器が、吸込側に配置される。
【００１９】
本発明による事前案内格子には、事前案内格子に関する、上述のファンの特徴が含まれる。
事前案内格子は、特定のファンへの追加改造に、すなわち改造作業中に、使用可能である。
交換も可能である。
【００２０】
ブレードの食い違い角度を調整可能な軸流ファンの場合、事前案内格子を使用しない場合よりも、事前案内格子を使用することで、より低い食い違い角度で必要な空気流を実現できる。
このようにすると、必要な空気流が、大幅に高い効率で達成される。
【００２１】
ここで、本発明を有利な態様で実施及び修正する、様々な可能性がある。
一方では、請求項１に続く請求項を参照し、他方では、図面を用いた本発明の実施形態を参照する。
図面を用いた本発明の実施形態に関連して、一般的に実施形態及び修正も説明される。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明による事前案内格子の実施形態の斜視図である。
【図２】図１の事前案内格子の正面図である。
【図３】図１及び図２の事前案内格子の、前後軸に垂直な平面での断面図である。
【図４】ハブに流れ案内部を有する、本発明による事前案内格子の、別の実施形態の概略図である。
【図５】図４の事前案内格子の側面図である。
【図６】図４及び図５の事前案内格子の正面図である。
【図７】図４から図６の事前案内格子の、前後軸に垂直な平面での断面図である。
【図８】図４から図７の事前案内格子の、前後軸に垂直な平面での断面図である。
【図９】図１から図３の事前案内格子について、本発明による、事前案内格子を有するラジアルファンの、前後軸に沿う断面の概略図である。
【図１０】図４から図８による事前案内格子を有する軸流ファンの、前後軸に沿う断面の概略図である。
【図１１】軸方向に配置されている吸込側熱交換器を有する、図１０による事前案内格子を有するファンである。
【図１２】半径方向に配置されている吸込側熱交換器を有する、図１０による事前案内格子を有するファンの、別の変形例である。
【図１３】図９の対象物の概略図であり、事前案内格子のみが断面で示され、追加の定義が概略で示されている。
【図１４】予旋回を生成しない事前案内格子の実施形態の斜視図である。
【図１５】図１４の事前案内格子の正面図である。
【図１６】図１４及び図１５の事前案内格子の前後軸に直交する平面での断面図である。
【図１７】予旋回を生成し、放射状ウェブが半径方向に対して傾斜して存在する、湾曲していない事前案内格子の実施形態の斜視図である。
【図１８】図１７の事前案内格子の正面図である。
【図１９】予旋回を生成し、放射状ウェブが湾曲しているが軸方向に直在している事前案内格子の、実施形態の斜視図である。
【図２０】図１９の事前案内格子の正面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
図１は、図１に図示されていないラジアルファンに適した本発明による事前案内格子１の斜視図を示している。
事前案内格子１は、吸引ノズルの吸引領域の前方に配置される。
事前案内格子１には、放射状ウェブ２が含まれ、放射状ウェブ２は、横方向ウェブ３によって互いが結合され、一種のフードを形成している。
ファンの吸引ノズルの吸引領域の前方に事前案内格子１を配置することにより、ファンの羽根車の回転方向とは反対方向の予旋回が生成される。
【００２４】
図９は、図１の事前案内格子１を、ラジアル羽根車１２を有するラジアルファン６と組み合わせた用途で、前後軸に沿う断面の概略図で示している。
設置状態においては、例えば、換気壁、空調壁などの一要素として配置される。
【００２５】
図９では、図１の事前案内格子１は、ノズルプレート１０に一体化された吸引ノズル９と、羽根車１２を有するラジアルファン６と共に、断面図で表されている。
動作中、ラジアルファン６は、ラジアル羽根車１２の回転により、事前案内格子１を通して、次に、吸引ノズル９を通して、空気を吸引する。
ラジアルファン６のラジアル羽根車１２では、エネルギーがその回転運動によって空気に伝達されることにより、空気がファン出口のラジアル羽根車１２から外に出るまで、空気を流れさせる。
事前案内格子１への流入口の前方では、事前案内格子１の流入領域にわたって、時間及び空間で平均すると、空気は、ファン軸に対して円周方向の速度成分をほとんど又はまったく有していない。
ファンの用途では、流入は、平均すると実質的に無旋回である。
ファンの多くの設置状況で発生する流入速度の時間的及び／又は空間的な変動は、事前案内格子１を通過して流れることによって低減される。
このようにして、ラジアルファン６の動作中のノイズと振動の発生を低減できる。
空気経路が比較的狭いと、風速の時間的及び空間的な変動が減少する。
空気経路は、格子ウェブ構造によって規定され、それに応じて空気が案内される。
空気経路を狭くするために、多数のウェブ、特に、放射状ウェブ２又は横方向ウェブ３が必要であり、これらの放射状ウェブ２、横方向ウェブ３により、多数の空気経路が形成される。
したがって、実施形態では、３０個の放射状ウェブ２が、円周にわたって分布して形成されている。
約９１の空気経路が形成されている。
空気抵抗を低減するために、放射状ウェブ２、横方向ウェブ３は、薄い構成であることが好ましい。
放射状ウェブ２、横方向ウェブ３の壁厚は、０．５ｍｍから３ｍｍであるが、事前案内格子１の製造可能性及び強度を考慮しなければならない。
さらに、風速の変動を低減するために、さらに、放射状ウェブ２、横方向ウェブ３は、流れ方向に見て一定の高さを有している。
流れ方向の一般的な高さは、８ｍｍから３０ｍｍである。
【００２６】
図９は、事前案内格子１が、吸引ノズル９の前方の流路内に、したがって流れ断面が狭い部分の前方に、存在することを示している。
事前案内格子１の領域全体の流れ断面は、吸引ノズル９の最も狭い流れ断面よりも大幅に大きい。
事前案内格子１全体の流れ断面が、吸引ノズル９の最も狭い流れ断面と比較して、少なくとも２倍になる。
このようにすると、事前案内格子１の領域での風速が、比較的低くなり、事前案内格子１での低ノイズ及び圧力損失低減に有利である。
特に、事前案内格子１が、予旋回を生成するために使用される場合に、有利である。
【００２７】
図１３は、図９と比較可能な設計を示し、ラジアルファン６のラジアル羽根車１２のみと事前案内格子１のみとが、断面図で示されている。
事前案内格子１は、その骨格面１１によって表され、つまり、製造に必要な壁厚無しで、概略的に表されている。
これらの骨格面１１は、壁厚を有するウェブ２、３の中央面に対応している。
さらに、事前案内格子１の前方の流路内の場所に、空気速度ベクトルｖ１が、概略的に示されている。
事前案内格子１を通過した後、空気は、異なる速度ｖ２を有してもよい。
【００２８】
図１３は、本発明の座標系を、さらに示している。
原点は、ファン軸とノズルプレート１０の平面との仮想的な交点である。
ｚ軸がファン軸上にある、座標（ｘ、ｙ、ｚ）のデカルト座標系が、示されている。
さらに、任意の点Ｐを使用して説明されている、座標（ｒ、φ、Θ）の球面座標系が、示されている。
ｒは、原点からの距離を表し、φは、Ｐと原点とを結ぶ、ｘｙ平面上に投影された半径方向の線とｘ軸の正の方向との間の角度を表し、Θは、この半径方向の線とｚ軸との間の角度を表す。
このような球面座標系の定義は、一般的に知られている。
これにより、任意の点で、ｒ、φ、又は、Θの（他の２つの座標を一定に維持した）変化に対応する方向を示すことができる。
ｒ方向は、半径方向、φ方向は、円周方向（ｚ軸又はファン軸を中心とする回転方向に対応）、Θ方向は、極方向である。
例えば、速度や面法線の３次元ベクトルは、半径方向、円周方向、極方向へのベクトルの投影を表す、３成分の形式で表現可能である。
【００２９】
したがって、流入流れｖ１は、球座標ｖ１＝（ｖ１ｒ、ｖ１φ、ｖ１Θ）で表すことができる。
ここで、ｖ１とその成分ｖ１ｒ、ｖ１φ、ｖ１Θは、一般的に場所と時間に依存する。
実質的に無旋回の流入ｖ１を（空間及び／又は時間で）平均すると、事前案内格子１の前方の円周成分ｖ１φは、少なくとも空間又は時間平均で、ゼロ又は非常に小さい。
局所的な軸方向の距離で乗算される、流入速度ｖ１の成分ｖ１φは、流入が事前案内格子の前方で有する、ファン軸周りの旋回の強さである。
単純化された平均モデルの流入ｖ１には、流入領域全体で半径方向への成分（ｒ成分）１つしかない。
つまり、次式
【数１】
2020521911.tif 000003
であり、ここで、ｖ１ｒは、場所に依存する。
【００３０】
図１、図９、図１３による事前案内格子１は、通過する空気内に予旋回を生成する。
つまり、事前案内格子１を通過した後の空気速度ｖ２は、空間及び時間平均すると、ラジアルファン６の羽根車１２への流入口の前方で、ファン軸の周りに旋回を有している。
したがって、事前案内格子１の後方の速度ｖ２＝（ｖ２ｒ、ｖ２φ、ｖ２Θ）の円周方向成分（φ成分）のｖ２φは、空間及び時間平均で、０とは異なる。
ｖ２φの符号は、予旋回の回転方向を表し、この回転方向は、ラジアルファン６の回転方向と同一又は反対である。
ラジアルファンの空気流は、ラジアルファンの回転方向と反対である。
空間及び時間平均で見ると、例えば、事前案内格子１を通過した後、成分ｖ２φの大きさは、空気の総速度ｖ２の大きさよりも５％を超えて大きくなる場合があり、ラジアル羽根車１２に入る前に、ファン軸周りの有意な旋回を起こす。
【００３１】
事前案内格子１の骨格面１１に対して、図１３は、半径、円周、極性成分（ｎｒ、ｎφ、ｎΘ）で表現可能な、ある点での面法線ｎを示している。
さらなる議論のために、すべての面法線ベクトルｎは、長さ１に正規化されていると仮定する。
【００３２】
骨格面１１の法線ベクトルｎを用いて、事前案内格子１が、格子を流れる際に平均して実質的に無旋回の流入ｖ１に予旋回を提供するかどうか、すなわち、円周方向に有意な速度成分ｖ２φを生成するかどうかについての説明が、可能である。
【００３３】
このために、まず、（事前案内格子１の特定の位置での面要素を考慮する）局所的な処理で、２つの条件が示される。
第１に、骨格面１１は流入方向に対して迎え角を有する必要がある。
つまり、その法線ベクトルｎは、局所的な流入方向ｖ１に直交してはならない。
ここで、局所的な流入方向ｖ１は、前述のように、［数１］で単純に示すことが可能である。
このような流入の場合、法線ベクトルｎが、絶対値でゼロと有意に異なる、有利には｜ｎｒ｜＞０．１の、半径成分ｎｒを有すると、条件が満たされる。
言い換えると、骨格面１１の法線ベクトルｎには、半径方向成分がなければならない。
第２の条件は、流れの偏向が円周方向に発生しなければならないことであり、つまり、反力モーメントが円周方向に発生しなれければならない。
これは、法線ベクトルｎの円周方向成分ｎφが、絶対値で０とは有意に異なる、有利には｜ｎφ｜＞０．１であることと同等である。
言い換えると、法線ベクトルｎは、円周方向を示す成分を有する必要がある。
骨格面１１のセグメントが予旋回を生成するには、両方の条件が、同時に満たされる必要がある。
骨格面１１の特定のセグメントごとの積ｎｒ＊ｎφの値が高いほど、生成される予旋回は、一般的に強くなる。
これは、事前案内格子１の幾何学構成によって、予旋回の強度を制御できることも意味する。
積ｎｒ＊ｎφの符号は、上述の無旋回の流入における予旋回と同様に、生成された円周成分ｖ２φの回転方向を示す（正の符号は、予旋回の回転方向が座標φの正の方向であることを意味する）。
【００３４】
局所的な処理は、さらに、全ての骨格面１１の全ての面要素を合計で考慮する、全体的な処理に拡大されなければならない。
時間及び空間平均で、所望の予旋回を生成するには、一般的に、すべての骨格面１１の内の一部に、積ｎｒ＊ｎφの絶対値が０より大きい法線ベクトルｎがあれば充分であり、つまり、ｎｒ＊ｎφ＝０の骨格面１１の部分が存在してもよい。
ただし、異なる骨格面セグメントで生成される旋回の部分同士が、異なる符号を有しており、全体として相殺される場合、２つの骨格面セグメントの効果は、旋回の空間平均を考慮して、互いに相殺される場合がある。
事前案内格子１を通過した後、空間及び時間平均で有意な予旋回を生成するために、つまり、有意な平均円周方向速度ｖ２φを得るために、（符号付きの）積ｎｒ＊ｎφの面平均値［ｎｒ＊ｎφ］は、事前案内格子１の骨格面１１の全体にわたってゼロに対して大きく異なる必要がある。
これは、面平均値の絶対値［ｎｒ＊ｎφ］が、０．０１より大きい場合、０．０５より大きい場合に当てはまる。
この全体的な処理では、事前案内格子１の異なる点で反対向きの予旋回が生成されると、平均で相殺される効果が考慮されている。
つまり、異なる予旋回の生成領域が平均で相殺される場合、面平均値［ｎｒ＊ｎφ］も、ゼロ又はゼロに近くなる。
【００３５】
図２は、図１の事前案内格子１を正面図で示している。
この図は、放射状ウェブ２及び横方向ウェブ３の両方が、前後軸に対して少なくともわずかに回転又は傾斜していることを明らかにしている。
横方向ウェブ３の法線ベクトルは、全体としてゼロの円周方向成分を有する、すなわち、横方向ウェブ３は、積ｎｒ＊ｎφがゼロであるため、予旋回の生成に寄与しない。
一方、放射状ウェブ２は、予旋回の生成に寄与する。
放射状ウェブ２は、円周方向に配向されているため、対応する法線ベクトルの絶対値は０．９５を超える円周方向成分を有しているが、明確に認識できる湾曲のために、図１３で定義されているような球半径方向成分も、放射状ウェブ２全体の平均で、絶対値で０．０７程度有している。
したがって、放射状ウェブ２に約０．０７の面平均値［ｎｒ＊ｎφ］が生じ、事前案内格子１全体に約０．０５の面平均値［ｎｒ＊ｎφ］が生じる。
この事前案内格子１は、非常に弱い予旋回を生成し、事前案内格子１を通過した後の予旋回の円周方向速度の絶対値は、平均で全速度の絶対値の約１０％である。
そうであっても、予旋回の回転方向がラジアル羽根車の回転方向とは反対方向を向いている場合、このような事前案内格子１を使用すると、空気の流れと効率とを、測定可能な程度に高めることができる。
弱い予旋回を発生させる事前案内格子１は、ラジアルファンのラジアル羽根車での音の発生が特に少ないという特徴がある。
さらに、低い予旋回には、予旋回のない運転用に設計されたラジアルファンが、このような予旋回格子に適している、という利点がある。
【００３６】
一般的に、ラジアルファンのラジアル羽根車の回転方向に対して反対方向の予旋回は、同じラジアルファンの羽根車の予旋回のない運転と比較すると、空気流が増加することを意味している。
【００３７】
図３の断面図は、放射状ウェブ２が正確に半径方向に延在せず、面法線が正確に円周方向に向いておらず、代わりに、半径方向成分も有しているため、円周方向に流れの偏向が生じることを明確に示している。
積ｎｒ＊ｎφの符号は、常に同じであるため、全ての放射状ウェブ２に対して、予旋回の生成は、同じ回転方向を指す。
さらに、放射状ウェブ２が、湾曲している構成であることが分かる。
これにより、円周方向の流れを低損失で偏向させることが可能になる。
半径方向外側の流入領域では、局地的な法線ベクトルの半径方向成分ｎｒは、いまだにゼロに近く、つまり、ここでの骨格面は、流入に対してほぼ平行、つまり、迎え角なしであり、衝撃損失が最小限に抑えられる。
ウェブの湾曲のみが原因で、法線ベクトルの半径方向成分ｎｒの絶対値が大きくなり、その結果、流れが円周方向に偏向する。
予旋回の生成面の湾曲した構成が有利であるが、放射状ウェブ２、横方向ウェブ３が湾曲していない構成よりも、製造が難しい場合がある。
湾曲した構成のため、ウェブは、案内羽根であると理解してもよい。
【００３８】
冒頭ですでに述べたように、先行技術には、事前案内格子を有するファンがあるが、これらは、予旋回を生成しない。
このような事前案内格子は、空気力学的に言えば、流路内の障害物である。
したがって、このような事前案内格子を有すると、空気の流れと効率とが低下する。
反対に、本発明による事前案内格子１は、予旋回を生成し、それにより、空気流を大幅に増加させる。
同様に、効率を少なくともわずかに高めることができる。
【００３９】
従来の事前案内格子を有するファンの設計は、翼の連続的な回転の周波数による、最初の３つの高調波を明確に低減するが、本発明による事前案内格子を用いた場合、空気力学的な改善が追加で生じる。
【００４０】
図１４から図１６は、予旋回を生成しない事前案内格子１を示している。
このような事前案内格子１は、流入の空間及び時間での変動を低減し、ファンで発生するノイズを低減可能である。
この事前案内格子１では、積ｎｒ＊ｎφは、すべての骨格面でゼロに等しく、つまり、面平均値［ｎｒ＊ｎφ］も、ゼロに等しくなる。
放射状ウェブ２の法線ベクトルは、図１５及び図１６でどの場所でも半径方向成分ｎｒを有さないため、流入に対する迎え角が無い。
円周方向ウェブ３の法線ベクトルは、どの場所でも円周方向成分ｎφを有さず、円周方向に反作用モーメントを生じさせず、円周方向に流れの偏向を生じさせない。
図１５では、放射状ウェブ２が、正確に軸方向に配向されている。
これにより、射出成形金型での金型剥離が、大幅に促進される。
【００４１】
図１７から図１８は、空間及び時間平均で予旋回を生成するが、湾曲した放射状ウェブを持たない事前案内格子１を示している。
図１８で理解可能なように、放射状ウェブ２の骨格面の法線ベクトルの各々は、ゼロではない半径方向成分ｎｒと、ゼロではない円周方向成分ｎφを有する。
同時に、放射状ウェブ２は、軸方向に配向され（図１８）、これは、射出成形金型からの剥離が容易である点で有利である。
【００４２】
図１９から図２０は、空間及び時間平均で予旋回を生成し、湾曲した放射状ウェブ２を有する事前案内格子１を示している。
図２０のように、放射状ウェブ２の骨格面の法線ベクトルの各々は、ゼロに等しくない半径方向成分ｎｒと、ゼロに等しくない円周方向成分ｎφとを有する。
放射状ウェブ２の湾曲した構成により、同じ予旋回の生成に対して事前案内格子１での流れ損失を最小限に抑えることができる。
湾曲しているにもかかわらず、放射状ウェブ２は、軸方向に配向され（図２０）、これは、射出成形金型からの剥離が容易である点で有利である。
放射状ウェブ２は、事前案内格子１の半径方向の外側から内側まで連続していない。
この点は、必ずしも必要ではない。
非構造化格子と同様に、事前案内格子１の完全に自由な構成も考えられる。
横方向ウェブ３も連続的である必要はない。
このような場合であっても、予旋回の生成にあたっての記載した基準は変更されない。
【００４３】
この点で、本発明による事前案内格子１は、射出成形により、単一部品又は複数部品で、プラスチックで製造可能である。
放射状ウェブ２と横方向ウェブ３との交点は、特に放射状ウェブ２が湾曲又は傾斜していることが原因で、金型からの剥離が困難な場合がある。
金型にスライダーを使用せずに金型を剥離すると、局所的な材料充填又はバックフィリングが必要な場合がある。
事前案内格子１に耐荷重機能がない限り、複数の部品又はセグメントから製造することも魅力的である。
一方で、事前案内格子１が耐荷重機能を果たすことになっている場合は、事前案内格子１を単一部品で安定した構成とすることが望ましい。
これは、事前案内格子１が保護格子の機能を果たすことになっている場合にも当てはまる。
【００４４】
例えば、吸引ノズル９又はノズルプレート１０に固定するために、非常に多様な装置が、事前案内格子１上に備えられてもよい。
【００４５】
事前案内格子１は、保護格子の機能を同時果たすように設計されてもよい。
【００４６】
図４は、図４に図示されていない軸流ファンに用いられる、本発明による事前案内格子１の別の実施形態を斜視図で示している。
【００４７】
図５は、図４の事前案内格子１を後側面図で示している。
【００４８】
図６は、図４及び図５の事前案内格子１を正面図で示している。
【００４９】
図７は、図４から図６の事前案内格子１を前後軸に沿う断面で示し、図８は、前後軸を横切る平面の断面で、事前案内格子１を示す。
【００５０】
図４から図８に示される事前案内格子１では、流れが、ハブ構造５の内壁上の、ファンのハブ領域内でも案内されることが重要である。
図１０、図１１及び図１２で示すように、事前案内格子１又は事前案内装置のハブ部で流れが案内されることで、流れは、輪郭に沿って羽根車のハブを概ね通過する。
ハブ構造５は、事前案内格子１と単一部品として形成されてもよいし、別個の部品を形成してもよい。
【００５１】
ここで実現される技術を用いると、非常に強力な予旋回を効果的に生成できる。
したがって、効率を損なうことなく、このような事前案内格子１を使用して空気の流れを大幅に増やすことができる。
実際、反対に、効率がわずかに向上することさえある。
【００５２】
シミュレーションによると、１４°の食い違い角の軸流ファン７の空気流を、２４°の食い違い角のファンのレベルに上昇可能であることが明らかになり、これは、効率の観点では中立である。
１９°の食い違い角の同じファンのレベルに上昇させることが可能であり、これにより効率が適度に上昇する。
さらに、吸込側に配置されている熱交換器において、速度分布がより良くなることが確認された。
結果として、吸込側での速度分布がより良いため、本発明による事前案内格子１の適用が好まれる。
【００５３】
軸流ファン７の軸流羽根車１３の軸流羽根１４は、食い違い角度を調整可能である。
この調整可能性は、予旋回の生成を伴う事前案内格子１の使用に非常に有利である。
食い違い角度が固定されている場合、実施形態の事前案内格子１は、軸流ファン７の軸流羽根車１３の回転方向とは逆の予旋回を生成することにより空気流を増加させる。
事前案内格子１がない場合と同じ空気流が得られるように食い違い角度を調整して事前案内格子１を使用する場合、こうすることで、以前よりも大幅に高い効率でこの空気流を実現できる。
したがって、事前案内格子１のない軸流ファン７は、事前案内格子１を有し食い違い角を修正した軸流ファン７に置き換えることができ、同じ回転速度で同じ空気流を実現し、同時に効率を向上させる。
したがって、どちらの場合も大きなモーターを使用する必要はない。
【００５４】
図７では、ハブの輪郭の傾向が非常にはっきり見て取れる。
そこに設けられた流れフード４は、事前案内格子１自体に固定された別個の要素として製造可能である。
吸引ノズル９は、この実施形態では、軸流ファン７全体が組み立てられた状態で、ハブ輪郭に幾分平行に存在している。
図１０、図１１及び図１２を参照して頂きたい。
【００５５】
図８は、本発明による事前案内格子１を、前後軸を横切る断面での正面図で示す。
傾斜した放射状ウェブ２は、空気流の大きな流れの偏向がここで円周方向に生じることを示している。
流れの偏向は、図８に図示されていないファンの羽根車の回転方向とは反対方向に発生する。
骨格面の法線ベクトルに関しては、半径方向成分ｎｒと円周方向成分ｎφの両方が、比較的大きいことがわかる（図８の平面における放射状ウェブ２で、両方の大きさが、０．３より大きい、つまり、積ｎｒ＊ｎφが、絶対値で０．０９より大きく、これは、非常に大きな値であり、強い偏向を意味する。）。
この事前案内格子１では、円周方向への強い流れの偏向が実現される。
ファンに入る前の円周速度の絶対値と総速度の絶対値との比は、時間及び空間平均で０．３を超えている。
この例で生成された予旋回の回転方向は、動作中のファンの羽根車の回転方向とは反対方向である。
強力な予旋回により、ファンの空気の流れが大幅に増加する。
予旋回のないファンの動作と比較して、５０％を超えて増加する場合がある。
【００５６】
図８では、放射状ウェブ２は、一定の厚さを有さず、代わりに、翼と同様の断面の輪郭を有する。
この構成により、格子を通って流れる際の流れ損失のさらなる低減、及び空力音響特性の改善が可能になる。
ただし、プラスチック射出成形による製造は、より困難である。
【００５７】
図１０は、軸流羽根車１３を有する軸流ファン７と組み合わせた、本発明による事前案内格子１を示す。
流れは、ハブ領域内でも案内されている。
流れは、ハブで案内されることにより、輪郭に沿って羽根車ハブを通過する。
流れフード４とハブ輪郭５とが、よく認識可能である。
事前案内格子１によって生成された予旋回の回転方向は、空気流を増加させるため、軸流羽根車１３の回転方向と反対方向である。
【００５８】
図１１及び図１２は、それぞれ、図１０の本発明による事前案内格子１を有する軸流羽根車１３を有する軸流ファン７を示し、いずれも吸込側に熱交換器８が配置されている。
本発明による事前案内格子１により、吸込側熱交換器８における、空気流のより良い速度分布が保証される。
流入速度の空間的及び時間的な変動は、事前案内格子１を通って流れることで低減され、軸流ファン７での騒音の低減につながる。
同時に、事前案内格子１の予旋回の生成により、気流が強化される。
【００５９】
図１１は、長方形の熱交換器８を示し、この熱交換器８を通して、軸流ファン７が軸方向に平行に空気を吸引する。
この長方形の熱交換器８を通過した後、流入部に空間的及び時間的な不規則性（変動）が発生する。
これらの変動は、事前案内格子１によって低減する。
【００６０】
図１２は、長方形の熱交換器８を示し、この熱交換器８を通して、軸流ファン７が軸方向に対して横方向に空気を吸引する。
これにより、流入部に強い空間的及び時間的な不規則性（変動）が生じ、これが事前案内格子１によって低減される。
このようにして、軸流ファン７での音響ノイズの生成が低減される。
【００６１】
一般に、事前案内格子１は、ファン（軸流ファン７、ラジアルファン６）と組み合わせることが可能である。
【００６２】
本発明に不可欠なのは、ラジアル羽根車１２又は軸流羽根車１３への吸引部の前方で、予旋回、すなわち、流れの円周成分を生成する、事前案内格子１の能力である。
この属性は、骨格面１１の特定の幾何学的特性又は事前案内格子１の法線ベクトル分布にまでさかのぼってもよい。
事前案内格子１の詳細な設計は、非常に多様であってよい。
例えば、放射状ウェブ２及び円周方向ウェブ３で作られた構造を実現する必要は無く、代替的には、非構造化格子又はハニカム構造に類似した構造が考えられる。
格子の骨格面１１の法線ベクトルに関する基準は、このような場合にも同じ基準を適用する。
【００６３】
本発明の構成に関して、繰り返しを避けるために、明細書及び特許請求の範囲を参照されたい。
【００６４】
最後に、本発明の実施形態は、特許請求の範囲を説明するのに役立つに過ぎず、これらの実施形態に限定されない。
【符号の説明】
【００６５】
１・・・事前案内格子（事前案内装置）
２・・・放射状ウェブ
３・・・横方向ウェブ、円周方向ウェブ
４・・・流れフード
５・・・ハブ構造
６・・・ラジアルファン
７・・・軸流ファン
８・・・熱交換器
９・・・吸引ノズル
１０・・・ノズルプレート
１１・・・ウェブの骨格面
１２・・・ラジアル羽根車
１３・・・軸流羽根車
１４・・・軸流羽根
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【国際調査報告】
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