特開 2022-105286 抵抗グリッドシステム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2022105286

(43)【公開日】2022-07-13

(54)【発明の名称】抵抗グリッドシステム

(51)【国際特許分類】

   B60L 7/02 20060101AFI20220706BHJP

【ＦＩ】

B60L7/02

【審査請求】未請求

【請求項の数】20

【出願形態】ＯＬ

【外国語出願】

(21)【出願番号】P 2021206318

(22)【出願日】2021-12-20

(31)【優先権主張番号】63/132,969

(32)【優先日】2020-12-31

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

(31)【優先権主張番号】17/554,298

(32)【優先日】2021-12-17

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

(71)【出願人】

【識別番号】519447732

【氏名又は名称】トランスポーテーション アイピー ホールディングス，エルエルシー

(74)【代理人】

【識別番号】100082072

【弁理士】

【氏名又は名称】清原 義博

(72)【発明者】

【氏名】クーパー，ローラ

(72)【発明者】

【氏名】ブラウン，セオドア

(72)【発明者】

【氏名】ウォルフ，ジェフリー ジョン

【テーマコード（参考）】

5H125

【Ｆターム（参考）】

5H125AA05

5H125CB01

5H125CD07

5H125FF25

(57)【要約】      （修正有）

【課題】抵抗グリッド全体で、より均等に電力または熱の再分配行い、抵抗素子からの熱伝達を改善し作動温度を下げる抵抗グリッドシステムを提供する。
【解決手段】抵抗グリッドは、フレームおよび少なくとも1つの抵抗素子１２０を含む。フレームは、第１のフレーム端部１１２と、第１のフレーム端部１１２の反対側にある第２のフレーム端部１１４を有し、第１のフレーム端部および第２のフレーム端部は、フレーム側面１１６によって結合されている。第１のフレーム端部は、第２のフレーム端部の第２の長さよりも短い第１の長さを有し、少なくとも1つの抵抗素子は、第１のフレーム端部と第２のフレーム端部との間に延びる。少なくとも1つの抵抗素子は、第１のフレーム端部に近接する第１の部分、および第２のフレーム端部に近接する第２の部分を有し、第１の部分は、第２の部分と比較して、電気抵抗および発熱の一方または両方が減少する。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

抵抗グリッドであって、抵抗グリッドは、
第１のフレーム端部および第１のフレーム端部の反対側の第２のフレーム端部を有するフレームであって、第１のフレーム端部および第２のフレーム端部はフレーム側面によって結合されている、フレーム、
第１のフレーム端部と第２のフレーム端部との間に延びる少なくとも１つの抵抗素子であって、少なくとも１つの抵抗素子は第１の部分および第２の部分を有し、ここで、第１の部分は、第２の部分と比較して、減少した発熱または減少した電気抵抗の一方または両方を有するように構成される、少なくとも１つの抵抗素子、
を含む、抵抗グリッド。

【請求項2】

前記第２の部分は、前記第１の部分と比較して増加した空気流を有するように構成される、請求項１に記載の抵抗グリッド。

【請求項3】

前記第１のフレーム端部は、前記第２のフレーム端部の第２の長さよりも短い第１の長さを有し、第１の部分は、前記第１のフレーム端部に近接し、第２の部分は、前記第２のフレーム端部に近接する、請求項１に記載の抵抗グリッド。

【請求項4】

前記第１のフレーム端部は内側半径を規定し、前記第２のフレーム端部は外側半径を規定する、請求項３に記載の抵抗グリッド。

【請求項5】

前記少なくとも１つの抵抗素子は、複数の個別の抵抗プレートを含む、請求項１に記載の抵抗グリッド。

【請求項6】

前記抵抗プレートが、前記抵抗プレートを通過する開口部を含む、請求項５に記載の抵抗グリッド。

【請求項7】

前記フレームは、前記第１のフレーム端部に沿って取り付け点を規定し、前記少なくとも１つの抵抗素子は、交互の取り付け点に接続されている、請求項１に記載の抵抗グリッド。

【請求項8】

前記少なくとも１つの抵抗素子は、前記第１のフレーム端部に沿って不均一に間隔を置いた部分を含む、請求項１に記載の抵抗グリッド。

【請求項9】

前記少なくとも１つの抵抗素子が、可変の深さを有するスタンピングパターンを含む、請求項１に記載の抵抗グリッド。

【請求項10】

前記少なくとも１つの抵抗素子が、空気流に対して可変オフセットを含む、請求項１に記載の抵抗グリッド。

【請求項11】

抵抗グリッドであって、抵抗グリッドは、
第１のフレーム端部および第１のフレーム端部の反対側の第２のフレーム端部を有するフレームであって、第１のフレーム端部および第２のフレーム端部はフレーム側面によって結合され、第１のフレーム端部は第２のフレーム端部の第２の長さよりも短い第１の長さを有する、フレーム、
第１のフレーム端部と第２のフレーム端部との間に延びる複数の抵抗プレートであって、複数の抵抗プレートは第１のフレーム端部に近接する第１のプレート端部、および、第２のフレーム端部に近接する第２のプレート端部を有し、複数の抵抗プレートは第１のプレート端部に近接する第１のプレート部分、第２のプレート端部に近接する第２のプレート部分を有し、ここで、第１のプレート部分は第２のプレート部分と比較して、減少した発熱または減少した電気抵抗の一方または両方を有するように構成される、複数の抵抗プレート、
を含む、抵抗グリッド。

【請求項12】

前記抵抗プレートは、前記抵抗プレートを通過する開口部を有する、請求項１１に記載の抵抗グリッド。

【請求項13】

前記第１のプレート端部は、第１の幅を規定し、前記第２のプレート端部は、第２の幅を規定し、第１の幅は第２の幅よりも大きい、請求項１１に記載の抵抗グリッド。

【請求項14】

前記抵抗プレートが、前記第１のプレート端部と前記第２のプレート端部との間に延びるテーパー側面を含む、請求項１３に記載の抵抗グリッド。

【請求項15】

前記抵抗プレートは、前記第１のプレート部分を通過するスロットを含む、請求項１３に記載の抵抗グリッド。

【請求項16】

前記抵抗プレートが、前記第１のプレート部分に配置された隆起した特徴を含む、請求項１３に記載の抵抗グリッド。

【請求項17】

抵抗グリッドシステムであって、抵抗グリッドシステムは、
第１の抵抗グリッドを含み、第１の抵抗グリッドは、
第１のフレーム端部および第１のフレーム端部の反対側の第２のフレーム端部を有する第１のフレームであって、第１のフレーム端部および第２のフレーム端部はフレーム側面によって結合され、第１のフレーム端部は第２のフレーム端部の第２の長さよりも短い第１の長さを有する、第１のフレーム、
第１のフレーム端部と第２のフレーム端部との間に延びる少なくとも１つの第１の抵抗素子であって、少なくとも１つの第１の抵抗素子は第１のフレーム端部に近接する第１の部分と、第２のフレーム端部に近接する第２の部分を有し、ここで少なくとも１つの第１の抵抗素子は、第１のフレーム端部に沿って不均一に間隔を置いている部分を規定する、少なくとも１つの第１の抵抗素子、
を含む、
抵抗グリッドシステム。

【請求項18】

第１のフレームと位置合わせされた第２のフレームを含む第２の抵抗グリッドをさらに含み、第２の抵抗グリッドは、前記第１のフレーム端部に沿って少なくとも１つの第１の抵抗素子からオフセットされる少なくとも１つの第２の抵抗素子を含む、請求項１７に記載の抵抗グリッドシステム。

【請求項19】

前記第１のフレームは前記第１のフレーム端部に沿った第１の取り付け点を含み、前記少なくとも１つの第１の抵抗素子は、交互の第１の取り付け点に接続されている、請求項１７に記載の抵抗グリッドシステム。

【請求項20】

前記第１のフレームと位置合わせされた第２のフレームと、前記第１の取り付け点と位置合わせされた第２の取り付け点とを含む第２の抵抗グリッドをさらに備え、第２の抵抗グリッドは前記少なくとも１つの第１の抵抗素子に対してオフセットの取り付け点に結合された少なくとも１つの第２の抵抗素子を含む、請求項１９に記載の抵抗グリッドシステム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

（関連出願の相互参照）
この出願は、「Ｒｅｓｉｓｔｉｖｅ Ｇｒｉｄ Ｓｙｓｔｅｍｓ」（２０２０年１２月３１日に出願）と題された米国仮出願番号第６３／１３２，９６９号の優先権を主張し、その開示全体が参照により組み込まれる。

【背景技術】

【0002】

説明されている主題は、例えば、車両のダイナミックブレーキに関する抵抗グリッドシステムに関連している。
（先行技術の議論）

【0003】

鉄道車両などの車両のダイナミックブレーキを提供するために、グリッドアセンブリを使用して電力を散逸することができる。多くの同様の抵抗素子がフレームによって支えられ、送風機を使用して冷却される場合がある。さまざまな形状を、さまざまな抵抗グリッドに使用できる。例えば、放射状に成形されたグリッドまたは正方形のグリッドを使用することができる。放射状のグリッドの場合、個々の抵抗素子または部分が内側の半径と外側の半径の両方でサポートされると、その素子または部分は内側の半径範囲でより密に詰め込まれ、その結果、より多くの電力と熱が内側の半径範囲に集中する。現在利用可能なものとは異なるグリッドアセンブリを使用することが望ましい場合がある。

【発明の概要】

【0004】

一例または一態様によれば、抵抗グリッドは、一つのフレームおよび少なくとも１つの抵抗素子を含み得る。フレームは、第１のフレーム端部と、第１のフレーム端部の反対側にある第２のフレーム端部とを有し得る。第１のフレーム端部および第２のフレーム端部は、フレーム側面によって接合され得る。少なくとも１つの抵抗素子は、第１のフレーム端部と第２のフレーム端部との間に延び得る。少なくとも１つの抵抗素子は、第１の部分および第２の部分を有し得る。第１の部分は、第２の部分と比較して、より少ない発熱またはより少ない電気抵抗の、一方または両方を有するように構成され得る。

【0005】

一例または一態様によれば、抵抗グリッドは、一つのフレームおよび複数の抵抗プレートを含み得る。フレームは、第１のフレーム端部と、第１のフレーム端部の反対側にある第２のフレーム端部とを有し得る。第1のフレーム端部および第２のフレーム端部は、フレーム側面によって接合され得る。第１のフレーム端部は、第２のフレーム端部の第２の長さよりも短い、第１の長さを有し得る。複数の抵抗プレートは、第１のフレーム端部と第２のフレーム端部との間に延び得る。抵抗プレートは、第１のフレーム端部に近接する第１のプレート端部と、第２のフレーム端部に近接する第２のプレート端部とを有し得る。第１のプレート端部は、第２のプレート端部と比較して、より少ない発熱またはより少ない電気抵抗の、一方または両方を有するように構成され得る。

【0006】

一例または一態様によれば、抵抗グリッドシステムは、第１のフレームおよび少なくとも１つの第１の抵抗素子を含む第１の抵抗グリッドを含み得る。第１のフレームは、第１のフレーム端部と、第１のフレーム端部の反対側にある第２のフレーム端部とを有し得る。第１のフレーム端部および第２のフレーム端部は、フレーム側面によって接合され得る。第１のフレーム端部は、第２のフレーム端部の第２の長さよりも短い第１の長さを有し得る。少なくとも１つの第１の抵抗素子は、第１のフレーム端部と第２のフレーム端部との間に延びることができる。少なくとも１つの第１の抵抗素子は、第１のフレーム端部に近接する第１の部分、第２のフレーム端部に近接する第２の部分を有していてもよい。少なくとも１つの第１の抵抗素子は、第１のフレーム端部に沿って不均一に間隔が空けられている部分を、規定することができる。

【図面の簡単な説明】

【0007】

本発明の主題は、以下の添付の図面を参照して、非限定的な実施形態の以下の説明を読むことから理解することができる。

【0008】

【図1】図１は、抵抗グリッドのブロック概略図を示している。

【0009】

【図2】図２は、別の抵抗グリッドのブロック概略図を提供する。

【0010】

【図3】図３は、抵抗グリッドの側面断面図を提供する。

【0011】

【図4】図４は、抵抗プレートの側面図を提供する。

【0012】

【図5】図５は、別の抵抗プレートの側面図を提供する。

【0013】

【図6】図６は、別の抵抗プレートの側面図を提供する。

【0014】

【図7】図７は、別の抵抗プレートの側面図を提供する。

【0015】

【図8】図８は、別の抵抗プレートの側面図を提供する。

【0016】

【図9】図９は、別の抵抗プレートの側面図を提供する。

【0017】

【図10】図１０は、抵抗グリッドの平面図を提供する。

【0018】

【図11】図１１は、不均一な間隔を持つ抵抗グリッドの平面図を提供する。

【0019】

【図12】図１２は、抵抗グリッドシステムの平面図を提供する。

【0020】

【図13】図１３は、図１２の抵抗グリッドシステムの側面図を提供する。

【0021】

【図14】図１４は、抵抗グリッドシステムの平面図を提供する。

【0022】

【図15】図１５は、抵抗プレートの側面図を提供する。

【0023】

【図16】図１６は、別の抵抗プレートの側面図を提供する。

【0024】

【図17A】図１７Ａは、別の抵抗素子の平面斜視図を提供する。

【0025】

【図17B】図１７Ｂは、図１７Ａの抵抗素子の第１の部分の空気の流れの概略図を提供する。

【0026】

【図17C】図１７Ｃは、図１７Ａの抵抗素子の第２の部分の空気の流れの概略図を提供する。

【0027】

【図18】図１８は、抵抗プレートの側面図を提供する。

【発明を実施するための形態】

【0028】

本明細書で説明される主題の実施形態は、抵抗グリッドのためのシステム（例えば、車両のダイナミックブレーキで使用するためのもの）に関する。様々な実施形態は、抵抗グリッド全体でより均等に電力または熱の再分配を提供する。さらに様々な実施形態は、特定の送風機によって提供される空気の速度が比較的高くなる可能性がある、グリッドの外半径に向けた電力伝達または熱放散の、再分配を提供する。様々な実施形態は他の設計と比較して、抵抗素子からの熱伝達を改善し、有益な場所で作動温度を下げる。

【0029】

本明細書の様々な例が鉄道車両に関連して議論され得るが、本明細書に記載されるすべての実施形態が鉄道車両システムに限定されるわけではない。例えば、本明細書に記載のシステムおよび方法の１つまたは複数の実施形態は、自動車、トラック、バス、鉱業用車両、船舶、航空機、農業用車両などの他のタイプの車両に関連して使用することができる。いくつかの実施形態では、そのような車両は、ガス動力、ディーゼル動力、電気動力、または車両に動力を供給するための複数のシステムを含むハイブリッドシステムを含む、他の適切な推進システムを介して、動力を供給され得る。他の実施形態では、本明細書に記載のシステムおよび方法は、非車両システムに関連して利用することができる。一例としては、余剰電力が生成されたときの風力タービンや、グリッドシステムの負荷需要のバランスを取ることであり得る。いくつかの実施形態では、抵抗グリッドは、エネルギー貯蔵装置と組み合わせて使用することができる。このような例では、ダイナミックブレーキエネルギーの一部はエネルギー貯蔵装置に向けられ、エネルギーの他の量は抵抗グリッドに向けられる。

【0030】

図１は、抵抗グリッド１００の概略図を示している。様々な実施形態における抵抗グリッドは、車両のダイナミックブレーキに関連する追加の同様の抵抗グリッドと共に使用され得る。図示された抵抗グリッドは、フレーム１１０および少なくとも１つの抵抗素子１２０を含む。フレームは、少なくとも１つの抵抗素子を支持することができ、少なくとも１つの抵抗素子は、電力を散逸させるために、少なくとも1つの抵抗素子を通過する電流を受け取ることができる。例えば、少なくとも１つの抵抗素子は、そこを通過する電流のために加熱され得、送風機（図示せず）が、少なくとも１つの抵抗素子の上、および／または、少なくとも１つの抵抗素子を通過して、空気を循環させ、生成された熱を散逸させるために使用される。

【0031】

図１に見られるように、描かれたフレームは、第１のフレーム端部１１２および第２のフレーム端部１１４を含む。第２のフレーム端部は、第１のフレーム端部の反対側にある。第１のフレーム端部および第２のフレーム端部は、フレーム側面１１６によって結合されている。フレームの端部とフレームの側面は、フレームの周囲を定義するために結合され、少なくとも１つの抵抗素子が、フレームの周囲によって定義される体積の内部に配置される。

【0032】

第１のフレーム端部と第２のフレーム端部の大きさは異なる。具体的には、図１に示すように、第１のフレーム端部は第１の長さ１１３を有し、第２のフレーム端部は第２の長さ１１５を有し、第１の長さ（第１のフレーム端部の長さ）は第２の長さ（第２のフレーム端部の長さ）よりも短い。

【0033】

様々な実施形態において、異なる形状のグリッドを利用することができる。例えば、図２は、第１のフレーム端部が内側半径２０２を定義し、第２のフレーム端部が外側半径２０４を定義する抵抗グリッドの例の概略図を示している。外側半径２０４は内側半径２０２よりも大きく、第１の長さ１１３（内側半径２０２に沿っている）は、図２に示されている抵抗グリッドの例の第２の長さ１１５（外側半径２０４に沿っている）よりも短い。

【0034】

一部の抵抗グリッドは、他の抵抗グリッドと組み合わせて、目的の形状を提供することができる。例えば、真っ直ぐなフレーム端部を有する図１に示される抵抗グリッドは、多角形の形状を有するグリッドのグループを提供するために、他の同様の抵抗グリッドと共に使用され得る。別の例として、内側および外側の半径を定義する図２の抵抗グリッドを他の同様の抵抗グリッドとともに使用して、リングの形状を有するグリッドのグループを提供することができる。

【0035】

図１および２を引き続き参照すると、図示された少なくとも１つの抵抗素子は、単一の抵抗素子、例えば、図１および２に示されるような連続リボン１２６を表すことができる。他の実施形態では、抵抗素子は、それ自体が例えば、個々の抵抗プレートのグループである、抵抗素子のグループを表すことができる。（たとえば、図３－９および関連する説明を参照すること。）いくつかの実施形態では、抵抗素子は同じ材料でできていてもよい。示されていない他の実施形態では、抵抗素子は、同じ材料でできていなくてもよく、むしろ、互いに異なる熱的、機械的、および／または電気的特性を有する材料でできていてもよい。さらに、いくつかの実施形態では、厚さおよび表面形状および仕上がりは、抵抗素子ごとに異なる場合がある。

【0036】

一実施形態では、抵抗素子は、フレーム側面１１６に平行に延び得、フレーム端部に垂直になるかまたは接することができる。図１および図２に示すように、描かれている抵抗素子は、第１のフレーム端部と第２のフレーム端部との間に延びる。抵抗素子は、第１の部分１２２および第２の部分１２４を含む。抵抗素子の第１の部分１２２は、第１のフレーム端部に近接して配置されるか、または配向され、抵抗素子の第２の部分１２４は、第２のフレーム端部に近接または配向される。第１の部分１２２は、第２の部分１２４と比較して、減少した発熱または減少した電気抵抗の一方または両方を有し得る。したがって、そうでなければ、第１の部分１２２および第１のフレーム端部の周りのより密に詰まった領域に集中する傾向がある熱および／または電力は、第２の部分１２４および第２のフレーム端部に向かって、再分配される。再分配を実現するためにさまざまな手法が使用でき、手法は、第２の部分１２４に対する第１の部分１２２の相対的なサイジング、第１のフレーム端部に沿った抵抗素子またはその部分の間の間隔を空けること、開口部の使用、および／または他の特徴の使用を含む。様々な実施形態において、抵抗素子は、利用可能な形状および構成において柔軟性を提供するために、押し出しまたは３Ｄ印刷され得る。

【0037】

任意のフレーム端部での熱または電力散逸の増加が、様々な実施形態に関連して本明細書で論じられているが、他の実施形態は、抵抗グリッドの他の部分での熱または電力散逸を増加させるように構成され得ることに留意されたい。例えば、抵抗グリッドの中心での熱または電力散逸を増加させることによって、比較的高い温度を中心で利用することができ、より低い温度をフレーム端部で使用することができる。様々な実施形態における抵抗素子は、素子をフレームに取り付けるために使用される支持絶縁体と比較して、比較的高い加熱能力を有する。したがって、より高温の素子部分を中央に押し込み、絶縁体から遠ざけることにより、より高い温度を使用することができる。さらに、図１および２の第１および第２のフレーム端部は異なる大きさとして示されているが（第１のフレーム端部はより短い長さを有する）、他の実施形態では、第１および第２のフレーム端部は同じ長さを有し得る（たとえば、正方形または長方形のフレームの場合）

【0038】

図３は、個々の抵抗プレートを使用する抵抗グリッドの例の側面断面図を提供する。図３に見られるように、描かれた抵抗グリッドは、第１のフレーム端部から第２のフレーム端部まで延びる抵抗プレート１２８を含む。抵抗プレートは、第１のフレーム端部に近接または配向され、少なくとも１つの抵抗素子の第１の部分１２２を表すかまたはそれに対応する、第１のプレート端部４２２を有する。抵抗プレートはまた、第２のフレーム端部に近接または配向され、少なくとも１つの抵抗素子の第２の部分１２４を表すかまたはそれに対応する、第２のプレート端部４２４を有する。１つまたは複数のコネクタ４０３（例えば、図４を参照）を使用して、抵抗プレートをフレーム端部に機械的および／または電気的に結合することができる。いくつかの実施形態では、抵抗プレートは、中実で、連続的で、平らである（例えば、それを通過する穴またはそこから延びる特徴がない）。他の実施形態では、抵抗プレートは、開口または穴、突起、および／または他の表面特徴を有する。例えば、図４は、抵抗プレートを貫通する（例えば、抵抗プレートの厚さを貫通する）複数の穴４０２を規定する内面を有する、例示的な抵抗プレートの側面図を示している。穴は、抵抗プレートの一部または全部にわたって空気循環（および冷却）を増加させ、重量を減らし、空気の流れを方向付けまたは誘導し、および／または空気流路の圧力低下を減らすことができる。さらに、乱流を追加し、抵抗素子の少なくとも一部にわたる空気流のレイノルズ数を増加させるために、穴および／または隆起した特徴を使用することができ、レイノルズ数を増加させると、熱伝達が増加する。

【0039】

第２のプレート端部４２４（または第２の部分１２４）と比較して、第１のプレート端部４２２（または第１の部分１２２）の循環および冷却を増加させることができるように、１つまたは複数の穴を配置することができる。図５は、穴５０２を含む例示的な抵抗プレートの側面図を提供する。図５に見られるように、図示された例示的な穴５０２は、第１のプレート端部４２２に向かって配置されているが、第２のプレート端部４２４に向かっては配置されていない。したがって、穴５０２は、第１のプレート端部４２２（または第１の部分１２２）またはその近くで第２のプレート端部４２４（または第２の部分１２４）と比較して増加した空気循環および冷却を提供する。さらに、穴５０２は、第１のプレート端部４２２の近くでより集中しているか、または密に詰め込まれており、第１のプレート端部４２２の近くで循環が増加している。したがって、例えば、第１のプレート端部は、第２のプレート端部よりも空気の流れが少ない領域に配置することができ、穴は、熱収支を改善するために第１のプレート端部に向かって冷却を高める。

【0040】

第１のプレート端部４２２（または第１の部分１２２）および第２のプレート端部４２４（または第２の部分１２４）の相対的な大きさは、電力または熱を再分配するために追加的または代替的に使用され得る。例えば、第２の部分１２４と比較して第１の部分１２２に、より大きな領域を提供することにより、第１の部分１２２は、第２の部分１２４と比較して、面積当たりの電力散逸が減少し、したがって温度が低くなり、および／または空気循環による冷却を改善するために表面積が大きくなり得る。さらに、第２の部分が小さくなった断面を有する場合、第２の部分はより高い抵抗を有し、したがって、より多くの電力が第１の部分と比較して第２の部分に向けられる。したがって、第２の部分は、より高流量の気流を有する領域に配置され得（そして第１の部分は、より低流量の空気流を有する領域に配置され）、それに応じて電力は、電力散逸を改善するためにより高流量の空気流の領域に向けられる。たとえば、より多くの電力を、より高流量の気流があり、電力を散逸させやすい場所に向けることができる。断面は、抵抗プレートの変更可能な深さまたは厚さを使用して、追加的または代替的に変更され得ることに留意されたい。したがって、抵抗プレートの幅および／または厚さを変化させて、より高流量の空気流（および／または他の冷却）を受ける領域の抵抗および電力を増加させることによって、電力を抵抗プレートに沿って分配して、熱収支および電力散逸を改善することができる。様々な実施形態において、目盛り付きまたは先細り状の要素断面を利用して、低流量の気流の領域で電力を低減し、高流量の気流の領域で電力を増加させることができる。さらに、隣接する断熱材の温度を下げるために、端部に近接した場所では断面積を大きくすることができる。

【0041】

たとえば、図６は、抵抗プレートの一例の側面図を示す。図６の例では、第１のプレート端部４２２は第１の幅６０２を有し、第２のプレート端部４２４は第１の幅６０２よりも小さい第２の幅６０４を有する。したがって、第２の部分は、第１の部分と比較してより増加した抵抗を有する。さらに、第２の部分は、第１の部分と比較してより高流量の気流の位置に配置され得、また、プレートの両端が均等な大きさである設計と比較して、より多くの量の電力または熱を第２の部分に再分配できる。

【0042】

図６に示される例示的な抵抗プレートは、第１のプレート端部４２２と第２のプレート端部４２４との間に延びるテーパー側面６０６を含む。本明細書で使用されるテーパー側面は、様々な実施形態において、プレート端部へ、プレート端部から、またはプレート端部に対し、斜めの角度で延びることができる。

【0043】

別の実施形態では、他の形態のテーパーを使用することができる。たとえば、図７は、抵抗プレートの例の側面図を示す。図７の例では、第１のプレート端部４２２は第１の幅７０２を有し、第２のプレート端部４２４は第１の幅７０２よりも小さい第２の幅７０４を有する。したがって、第２の部分は、第１の部分と比較して抵抗が増加している。さらに、第２の部分は、第１の部分に対してより高流量の気流の位置に配置することができ、プレートの両端が均等な大きさである設計と比較して、より多くの量の電力または熱を第２の部分に向けて再分配できる。ただし、図７の例では、抵抗プレートの全長に伸びるテーパー側面がない。代わりに、図７の例示的な抵抗プレートは、部分的に抵抗プレートの長さに沿って第２のプレート端部４２４から延びる直線側７０８まで延びるテーパー側面７０６を含む。図７の例示的な抵抗プレートはまた、抵抗プレートの厚さを通過するスロット７１０を含む。図示の例のスロットは、第１のプレート端部または第１の部分の近くに配置され、第１の部分の空気循環を介して冷却を強化する。他の実施形態では、スロットは、抵抗プレートの他の位置に代替的または追加的に含まれ得る。

【0044】

図８は、テーパー側面の他の変形を示す抵抗プレートの例の側面図を示す。図８の例では、第１のプレート端部４２２は第１の幅８０２を有し、第２のプレート端部４２４は第１の幅８０２よりも小さい第２の幅８０４を有する。この場合も、第２の部分は、第１の部分と比較して抵抗が増加している。さらに、第２の部分は、第１の部分に比較してより高流量の気流の位置に配置することができ、プレートの両端が均等な大きさである設計と比較して、より多くの量の電力または熱を第２の部分に向けて再分配できる。図８の例は、第１のプレート端部４２２から延びる第１の真っ直ぐな側面８０８と、第２のプレート端部４２４から延びる第２の真っ直ぐな側面８１０とを含む。第１の真っ直ぐな側面８０８および第２の真っ直ぐな側面８１０は、対応する中間のテーパー側面８０６によって結合されている。

【0045】

テーパー側面の代わりに、段付きの側面を使用して、さまざまな実施形態で異なる大きさの第１および第２のプレート端部を達成する。図９は、段付きの面を含む抵抗プレートの例を示す。図６－８の例と同様に、第１のプレート端部４２２は、第１の幅９０２を有し、第２のプレート端部４２４は、第１の幅９０２よりも小さい第２の幅９０４を有する。したがって、第２の部分は、第１の部分と比較して抵抗が増加している。さらに、第２の部分は、第１の部分に比較してより高流量の気流の位置に配置することができ、プレートの両端が均等な大きさである設計と比較して、より多くの量の電力または熱を第２の部分に向けて再分配できる。ただし、図９の抵抗プレートの例では、テーパー側面を使用していない。代わりに、図示された抵抗プレートは、第１のプレート端部４２２から延びる第１の真っ直ぐな側面９０６と、第２のプレート端部４２４から延びる第２の真っ直ぐな側面９０８とを有する。対応する段付きの面９０９は、第１の真っ直ぐな側面９０８および第２の真っ直ぐな側面９１０を結合する。段付きの面９０９は、真っ直ぐな側面に垂直であり得る（したがって、プレートの端部にほぼ平行であり得る）。

【0046】

図９の例示的な抵抗プレートはまた、第１のプレート端部４２２に近接する、または第１の部分１２２上の抵抗プレートの表面から上方に延びる隆起した特徴９１０を含む。隆起した特徴９１０は、所望の熱または電力の再分配を提供するのをさらに助けるために、および／または表面の冷却を改善するために使用され得る。

【0047】

いくつかの例では、抵抗素子は、端部のより大きな幅から内部位置のより小さな幅へと先細りになり得、これは、本明細書ではノッチ付き形状を有すると呼ばれ得る。図１８は、ノッチ付きデザインを有する抵抗素子１８００の側面図を提供する。図１８に示される抵抗素子は、抵抗グリッドの内半径に近接して配置されるように構成された第１の端部１８０２と、抵抗グリッドの外半径に近接して配置されるように構成された第２の端部１８０４とを有する。

【0048】

図１８に見られるように、図示された例示的な抵抗素子は、各端部に最大幅１８１０を有し、内部位置１８０６に最小幅１８１２を有し、それにより、幅が減少したノッチ部分１８０８を規定する。このような設計は、たとえば、発生した熱を端から遠ざけて絶縁性の取り付け材料を保護する、および／または利用可能な空気の流れが多い内部の場所に熱を向けるのに役立つ。様々な例において、長方形またはノッチのない設計と比較して、約１０％から約３０％の間の面積の減少が提供され得る。図１８の図の例では、各端部の幅は同じである。ただし、他の例では、端部の幅が異なる場合がある。たとえば一方の端部の幅は、もう一方の端部の幅よりも小さいが、内部位置の最小幅よりも大きい場合がある。さらに、描かれている例は、幅の間の滑らかな湾曲した遷移を示す。ただし、他の例では、線形、段付き、または滑らかでない遷移を使用することができる。

【0049】

非限定的な例として、様々な例において、図１８の抵抗素子の最大幅は、２．０インチから３．５インチの間（例えば、２．８８インチ、最小幅２．２インチ）であり得る。厚さは、０．０４０インチから０．０７０インチの間（例えば、０．０５０インチ）であり得る。厚さは、いくつかの例では一定であり得るか、または本明細書で論じられるように変化し得る。図示の例はまた、長さ１８２０、および第１の端部から最小幅の位置までの距離１８２２を有する。たとえば、いくつかの例では、最小幅の位置は、第１の端部から全長の、７０％から９２％の間にある。例として、全長は、９インチから１４インチの間（例えば、１１．７５インチ）であり得る。上記の例示的な寸法は、限定ではなく例示として提供され、他の実施例において他の寸法が使用され得ることに留意されたい。抵抗素子の特定の大きさおよび形状は、散逸される熱量、抵抗素子に使用される材料、絶縁体取り付けに使用される材料、および／または空気の流れの利用可能性（たとえば、冷却に利用できる空気の流れの量と分配）を含む要因に基づいて決定され得る。

【0050】

追加的または代替的に、抵抗素子またはその態様の間の間隔は、熱または電力散逸のさらなる制御を提供するために制御され得る。たとえば、図１０は、抵抗素子（またはその一部）が均一または等間隔に配置されている抵抗グリッドの例を示す。図１０の例では、抵抗素子は、内側半径上の接続点１０１２と外側半径上の接続点１０２２との間に延びる連続リボン１２６として形成されている。接続点は、対応する半径に沿って等間隔に配置され、すべての接続点は、連続リボン１２６によって利用される。

【0051】

しかしながら、図１１の例では、連続リボン１２６によって利用される接続点は不均一な間隔で配置されており、その結果、抵抗素子には内側半径または第１のフレーム端部に沿った不均一な間隔の部分が生じる。不均一な間隔は、空気循環のためのより広い領域を提供するために使用でき、一方で接続点が等間隔に配置されたフレームの使用を可能にする（たとえば、既存の設備を変更および改造するためにさまざまな実施形態を使用できるようにする）。図示された例では、接続点は図１０の例のように等間隔に配置されるが、連続リボン１２６は、内側半径の接続点１０１２Ａと外側半径の１０２２Ａとの間でのみ延在し、内側半径の接続点１０１２Ｂおよび外側半径の１０２２Ｂを利用しない。したがって、図示された抵抗グリッドは、第１のフレーム端部（内側半径に対応する）に沿った、抵抗素子の不均一な間隔の部分を有する。例えば、抵抗素子の部分１１０８は、部分１１１０から距離１１０２で離間しているが、部分１１１０は、部分１１１２から距離１１０４で離間しており、距離１１０４は、距離１１０２の距離の２倍である。

【0052】

接続点の代替的な使用の様々な形態が使用できる。例えば、いくつかの実施形態では、連続リボンは１つおきに接続点を省略することができる。または、別の例として、連続リボンは接続点を３つおきに省略する場合がある。もう1つの例として、省略パターンは変化するか、ランダムにされる可能性がある。

【0053】

複数の抵抗グリッドを組み合わせて、抵抗グリッドシステムを提供することができる。たとえば、図１２は、抵抗グリッドシステム１２００の例の俯瞰図を示し、図１３は、図１２の抵抗グリッドシステム１２００の例の側面図を示す。図示された例では、抵抗グリッドは、互いに横方向に結合または配置され、また、互いの上に積み重ねられている。たとえば、図１２に示すように、４つの抵抗グリッドがそれぞれ個別に形成されて９０度の円弧を規定し、４つの抵抗グリッドが隣り合って配置されてリング構造を形成する。他の例では、他の量の抵抗グリッドとその対応する角度方向の長さを使用できる。一例として、いくつかの実施形態では、それぞれが６０度の弧を規定する６つのグリッドを使用することができる。図１３に見られるように、抵抗グリッドは、抵抗グリッド１００Ａの上部に積み重ねられている。したがって、図１２に見られるような様々な数のリング状構造を互いに積み重ねることができる。これらの積み重ねは、様々な実施形態において異なって配向され得ることに留意されたい。例えば、いくつかの実施形態では、積み重ねは、垂直に（例えば、地平線に垂直に）配向され得、他の実施形態では、積み重ねは、水平に（例えば、地平線に平行に）配向され得る。したがって空気は積み重ねから、例えば上向きに、または別の例として、横方向に排出され得る。

【0054】

いくつかの実施形態では、積み重ねの異なる層のグリッドは、互いにわずかに異なる場合がある。例えば、 図１１および１３を参照すると、 図１３の積み重ねの上部にある抵抗グリッドは、図１１に示すように配置でき、抵抗素子（図１１の抵抗素子１２６Ａの実線で示されている）が接続点１０１２Ａおよび１０２２Ｂに結合されているが、接続点１０１２Ｂおよび１０２２Ｂを利用していない。しかしながら、抵抗グリッド１００Ａは、接続点１０１２Ｂおよび１０２２Ｂ（図１１の抵抗素子１２６Ｂの点線で部分的に示される）を利用するが接続点１０１２Ａおよび１０２２Ａを利用しない、異なる抵抗素子の配置を利用することができる。抵抗素子１２６Ａおよび１２６Ｂは、相互にオフセットされた結合点に結合される抵抗素子の例を提供する。様々な実施形態におけるそのような配置は、（例えば、積み重ねられた配置の層の間の）空気の流れの効率を良くする。

【0055】

いくつかの実施形態では、積み重ねの層は、積み重ねの１つまたは複数の隣接する層とは異なる形状または向きを有し得る。例えば、図１４は、第１のフレーム１４１０（実線で示される）および第２のフレーム１４２０（点線で示される）を有し、第２のフレームが第１のフレームの上に配置される積み重ね１４００の上面図を示す。第１のフレームと第２のフレームは、対応する半径が反対側になるように配置され、これにより、放射状グリッド上の流れに起因する異常な圧力分布を打ち消すことができる。様々な実施形態において、１つのグリッドの外側の抵抗素子密度は、隣接するグリッドの内側の抵抗素子密度と一致している。したがって、第２のフレームに対して第１のフレームには異なる抵抗素子が使用される。図１４の例は、背圧と熱プロファイルを変更して、気流と熱分布を均一にするのに役立つ。放射状フレームの抵抗素子プロファイルは、半径の中心に近いほど素子密度が高いことに留意されたい。ただし、ほとんどのファンは先端付近でより高い流量を生成するため、同様の熱プロファイルが得られる。

【0056】

さまざまなプレート幅については、図６－９に関連して説明した。追加的または代替的に、プレートの厚さを変化させて、異なる熱または電力散逸能力を達成することができる。例えば、図１５は、第１のフレーム端部の近くに配置されるように構成されたプレートの第１の端部１５０４に近接する第１の厚さ１５０２を有する例示的なプレートを示している。プレートはまた、第２のフレーム端部の近くに配置されるように構成されたプレートの第２の端部１５１４に近接する第２の厚さ１５１２を有する。第１の厚さ１５０２は、第２の厚さ１５１２よりも大きく、その結果、第２の厚さを有する第２のフレーム端部に対して、より高い抵抗および電力がもたらされる。

【0057】

別の例として、 図１６は、第１の端部１６０４および第２の端部１６０６の両方に近接する第１の厚さ１６０２と、第１の厚さ１６０２よりも大きい第２の厚さ１６１２を有し、第２の厚さ１６１２がプレートの中央部分１６０８に配置された例示的なプレートを示す。 したがって、抵抗および電力は、中央部分に比べて端部の方が高くなる。

【0058】

様々な実施形態において、素子（抵抗素子など）を生成するために可変スタンピングパターンが使用される。スタンピングパターンは、素子の所望の位置に機械的な頑健性および／または剛性を提供するために利用され得るが、スタンピングパターンは、追加的または代替的に、気流抵抗および／または他の冷却または熱放散特性に影響を与えるように設計され得る。たとえば、スタンピングが深いほど、より多くの空気の流れが制限またはピンチオフされ、他の場所に流れるように強制される。

【0059】

たとえば、空気の流れが少ない領域でスタンピングの深さを減らすと、空気の流れに対する抵抗が低くなるため、その領域の空気の流れが増える可能性がある。別の例として、逆に、自然に過剰な流量のある領域でスタンピングの深さを増やすと、空気の流れに対する抵抗が増える可能性があり、これによって、空気の流れを局所的に遮断または妨害し、空気を素子アレイ内の他の場所に強制的に流し、気流の増加から恩恵を受ける可能性のある領域に気流を向けなおす。したがって、素子のスタンピングの深さを使用して、気流の増加から利益を得る可能性のある部分に向かって、および／またはそうでなければ過剰な気流を有する可能性のある部分から離れる方向に、気流を有利に向けることができる。

【0060】

例えば、図１７Ａは、外径１７０３に沿って配置された第１の部分１７０２と、内径１７０５に沿って配置された第２の部分１７０４とを有する素子１７００を示している。第１の部分は、比較的低い素子密度（例えば、第２の部分の密度よりも低い）を有し、第２の部分は、比較的高い素子密度（例えば、第１の部分の密度よりも高い）を有する。図１７に示される例では、素子は可変スタンピングを有し、第１の部分は、第２の部分の第２のスタンピング深さ１７２０よりも大きい第１のスタンピング深さ１７１０を有する。したがって、空気流は、より低い素子密度を有する第１の部分からより高い素子密度を有する第２の部分に向けられ、２つの部分の間の空気流のバランスをとるのを助けるか、さもなければ第２の部分への空気流を改善する。

【0061】

様々な実施形態において、追加的または代替的に、図１７Ａの素子は、気流に対して可変オフセットを含み得る。例えば、第１の部分での気流に対する素子のオフセットは、第２の部分での気流に対する素子のオフセットとは異なる場合がある。例えば、図示の例では、図１７Ｂは、第１の部分のオフセットを概略的に示しており、図１７Ｃは、第２の部分のオフセットを示している。図１７Ｂに見られるように、図示の例の外径またはその近くで、素子は、気流１７５０に対してある角度で配向されている。ただし、図１７Ｃでは、内径またはその近くで、素子は気流と平行に配向されている。したがって、外径での気流は部分的に制限され、内径に向け直される。

【0062】

オフセットの特定の角度または量は、異なる実施形態で変えることができ、図１７に関連して示される特定の向きは、限定ではなく例として提供されることに留意されたい。角速度を持つファンの羽根を離れる空気をより適切に捕捉するために、またレイノルズ数を増やして熱伝達を改善するために、気流に対する角度オフセットを調整できることに注意されたい。さらに、さまざまな例において、角度オフセットの増加（気流を減少させ、冷却性能を低下させるという制限を形成する可能性がある）と角度オフセットの減少（局所的に低い気流制限、より高い気流速度、および熱伝達性能の増加を形成する可能性がある）の間にはトレードオフがあることに留意されたい。

【0063】

１つの例または態様によれば、抵抗グリッドは、１つのフレームおよび少なくとも１つの抵抗素子を含み得る。フレームは、第１のフレーム端部と、第１のフレーム端部の反対側にある第２のフレーム端部とを有し得る。第１のフレーム端部および第２のフレーム端部は、フレーム側面によって接合され得る。少なくとも１つの抵抗素子は、第１のフレーム端部と第２のフレーム端部との間に延在することができる。少なくとも１つの抵抗素子は、第１の部分および第２の部分を有し得る。第１の部分は、第２の部分と比較して、発熱の減少または電気抵抗の減少の一方または両方を有するように構成され得る。

【0064】

任意選択で、第２の部分は、第１の部分と比較して増加した空気流を有するように構成され得る。

【0065】

任意選択で、第１のフレーム端部は、第２のフレーム端部の第２の長さよりも短い第１の長さを有し得、第１の部分は第１のフレーム端部に近接し、第２の部分は第２のフレーム端部に近接する。例えば、第１のフレーム端部は、内側半径を規定し得、第２のフレーム端部は、外側半径を規定し得る。

【0066】

任意選択で、少なくとも１つの抵抗素子は、複数の個別の抵抗プレートを含み得る。いくつかの例では、抵抗プレートは、抵抗プレートを通過する開口部を含む。

【0067】

任意選択で、フレームは、第１のフレーム端部に沿って取り付け点を規定することができ、少なくとも１つの抵抗素子は、交互の取り付け点に接続することができる。

【0068】

任意選択で、少なくとも１つの抵抗素子は、第１のフレーム端部に沿って不均一に間隔を置いた部分を含み得る。

【0069】

任意選択で、少なくとも１つの抵抗素子は、可変の深さを有するスタンピングパターンを含み得る。

【0070】

任意選択で、少なくとも１つの抵抗素子は、気流に対して可変オフセットを有することができる。

【0071】

一例または一態様によれば、抵抗グリッドは、フレームおよび複数の抵抗プレートを含み得る。フレームは、第１のフレーム端部と、第１のフレーム端部の反対側にある第２のフレーム端部とを有し得る。第１のフレーム端部および第２のフレーム端部は、フレーム側面によって接合され得る。第１のフレーム端部は、第２のフレーム端部の第２の長さよりも短い第１の長さを有し得る。複数の抵抗プレートは、第１のフレーム端部と第２のフレーム端部との間に延在することができる。抵抗プレートは、第１のフレーム端部に近接する第１のプレート端部と、第２のフレーム端部に近接する第２のプレート端部とを有し得る。第１のプレート端部は、第２のプレート端部に対して減少した発熱または減少した電気抵抗の一方または両方を有するように構成され得る。

【0072】

任意選択で、抵抗プレートはそれを通過する開口部を有することができる。

【0073】

任意選択で、第１のプレート端部は第１の幅を規定することができ、第２のプレート端部は第２の幅を規定することができ、第１の幅は第２の幅よりも大きい。

【0074】

任意選択で、抵抗プレートは、第１のプレート端部と第２のプレート端部との間に延びるテーパー側面を含み得る。

【0075】

任意選択で、抵抗プレートは、第１のプレート部分を通過するスロットを含み得る。

【0076】

任意選択で、抵抗プレートは、第１のプレート部分に配置された隆起した特徴を含み得る。

【0077】

一例または一態様によれば、抵抗グリッドシステムは、第１のフレームおよび少なくとも１つの第１の抵抗素子を含む第１の抵抗グリッドを含み得る。第１のフレームは、第１のフレーム端部と、第１のフレーム端部の反対側にある第２のフレーム端部とを有し得る。第１のフレーム端部および第２のフレーム端部は、フレーム側面によって接合され得る。第１のフレーム端部は、第２のフレーム端部の第２の長さよりも短い第１の長さを有し得る。少なくとも1つの第１の抵抗素子は、第１のフレーム端部と第２のフレーム端部との間に延びることができる。少なくとも1つの第１の抵抗素子は、第１の部分が第１のフレーム端部に近接し、第２の部分が第２のフレーム端部に近接していてもよい。少なくとも1つの第１の抵抗素子は、第１のフレーム端部に沿って不均一に間隔が空けられている部分を、規定することができる。

【0078】

任意選択で、抵抗グリッドシステムは、第１のフレームと位置合わせされた第２のフレームを含む第２の抵抗グリッドを含み得る。第２の抵抗グリッドは、第１のフレーム端部に沿って少なくとも１つの第１の抵抗素子からオフセットされた少なくとも１つの第２の抵抗素子を含み得る。

【0079】

任意選択で、第１のフレームは、第１のフレーム端部に沿って第１の取り付け点を含み得、少なくとも１つの第１の抵抗素子は、交互の第１の取り付け点に接続され得る。さらに、抵抗グリッドシステムは、第１のフレームと位置合わせされた第２のフレームと、第１の取り付け点と位置合わせされた第２の取り付け点とを含む第２の抵抗グリッドを含み得る。第２の抵抗グリッドは、少なくとも１つの第１の抵抗素子に対してオフセットされた取り付け点に結合された少なくとも１つの第２の抵抗素子を含み得る。

【0080】

本明細書で使用される様々な例は、例示として提供されており、網羅的ではない。例えば、熱または電力を再分配するように設計された様々な実施形態（例えば、間隔、プレート幅、プレートの厚さ、穴、特徴）の態様は、電力または熱の所望の再分配を提供するために他の実施形態の態様と組み合わせることができる。単数形の「ａ」、「ａｎ」、および「ｔｈｅ」には、文脈で明確に指示されていない限り、複数形の参照が含まれる。「任意選択の」または「任意選択で」とは、それに続けて説明する事象または状況が発生する場合と発生しない場合があり、事象が発生する例と発生しない例が説明に含まれる場合があることを意味する。本明細書および特許請求の範囲全体で使用される近似的な言語は、それが関連し得る基本機能の変化をもたらすことなく許容可能に変化し得る任意の定量的表現を修正するために適用され得る。したがって、「約」、「実質的に」、「概算」などの１つまたは複数の用語によって修正された値は、指定された正確な値に限定されない場合がある。少なくともいくつかの例では、近似的な言語は、値を測定するための機器の精度に対応する場合がある。本明細書および特許請求の範囲全体を通して、範囲制限を組み合わせおよび／または交換することができ、文脈または言語が別段の指示をしない限り、そのような範囲を識別し、そこに含まれるすべての部分範囲を含めることができる。

【0081】

この明細書による説明は、例を使用して、最良の様式を含む実施形態を開示し、当業者が任意のデバイスまたはシステムを作成および使用し、任意の組み込まれた方法を実行することを含む実施形態を実施できるようにする。特許請求の範囲は、開示の特許性のある範囲を定義し、当業者に生じる他の例を含む。そのような他の例は、特許請求の範囲の文字通りの言語と異ならない構造要素を有する場合、または特許請求の範囲の文字通りの言語と実質的に異なる同等の構造要素を含む場合、特許請求の範囲内にあることを意図している。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17A】

【図17B】

【図17C】

【図18】

【外国語明細書】