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特表2024-520175付属軸流ファンを備えるロータ及び軸流換気装置

書誌要約請求の範囲詳細な説明課題実施例実施するための形態図面の説明

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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公表特許公報(A)

(11)【公表番号】

(43)【公表日】2024-05-21

(54)【発明の名称】付属軸流ファンを備えるロータ及び軸流換気装置

(51)【国際特許分類】

F04D 29/38 20060101AFI20240514BHJP

F04D 29/42 20060101ALI20240514BHJP

【ＦＩ】

F04D29/38 D

F04D29/42 M

【審査請求】有

【予備審査請求】未請求

(21)【出願番号】P 2023580962

(86)(22)【出願日】2022-05-19

(85)【翻訳文提出日】2024-01-04

(86)【国際出願番号】 IB2022054662

(87)【国際公開番号】W WO2022254276

(87)【国際公開日】2022-12-08

(31)【優先権主張番号】102021000014219

(32)【優先日】2021-05-31

(33)【優先権主張国・地域又は機関】IT

(81)【指定国・地域】

(71)【出願人】

【識別番号】523451554

【氏名又は名称】アール・イー・エム・パテンツ・ソチエタ・ア・レスポンサビリタ・リミタータ

【氏名又は名称原語表記】Ｒ．Ｅ．Ｍ．ＰＡＴＥＮＴＳＳ．Ｒ．Ｌ．

(74)【代理人】

【識別番号】100145403

【弁理士】

【氏名又は名称】山尾憲人

(74)【代理人】

【識別番号】100189555

【弁理士】

【氏名又は名称】徳山英浩

(72)【発明者】

【氏名】モシェヴィチュ，ロベルトエドゥアルド

【テーマコード（参考）】

3H130

【Ｆターム（参考）】

3H130AA13

3H130AB26

3H130AB52

3H130AB70

3H130AC26

3H130BA14C

3H130BA53A

3H130BA53C

3H130BA66C

3H130CA05

3H130CB01

3H130DA02Z

3H130EA01C

3H130EA07C

3H130EA08C

(57)【要約】

本発明は、産業用の大径の軸流換気装置（２２）用のロータ（２０）に関する。本発明に係るロータは、ハブ（２４）とｎ枚のブレード（２６）とを備える。ロータの各ブレードは、ハブへの構造的接続のための根元部分（２８）と空気力学的部分（３０）とを備える。本発明に係るロータは、半径方向に延びるｎ枚の羽根（３４）を備える同軸の付属軸流ファン（３２）を更に備える。付属軸流ファン（３２）は、軸方向から見て実質的にロータのブレードの空気力学的部分のｎ個の半径方向内側端部によって画定される領域（Ｐ）内に構成される。本発明は、更に、このようなロータを備える産業用の大径の軸流換気装置（２２）に関する。

【特許請求の範囲】

【請求項1】

ハブ（２４）とｎ枚のブレード（２６）とを備える産業用の大径の軸流換気装置（２２）のロータ（２０）であって、
前記ロータ（２０）の各ブレード（２６）は、前記ハブ（２４）への構造的接続のための根元部分（２８）と、空気力学的部分（３０）とを備え、
前記ロータ（２０）は、半径方向に延びるｎ枚の羽根（３４）を備える付属軸流ファン（３２）を更に備え、
前記付属軸流ファンは、軸方向から見て実質的に前記ロータ（２０）の前記ブレード（２６）の前記空気力学的部分（３０）の半径方向の内側端部によって画定される領域Ｐ内に構成される、ロータ（２０）。

【請求項2】

前記軸方向から見て、前記付属軸流ファン（３２）は、前記領域Ｐ内に内接する、請求項１に記載のロータ（２０）。

【請求項3】

前記付属軸流ファン（３２）は、前記ｎ枚の羽根（３４）が半径方向に延びる中央部分（４２）を備える、請求項１又は２に記載のロータ（２０）。

【請求項4】

前記付属軸流ファン（３２）は、独立したｎ枚の羽根（３４）を前記ロータ（２０）に直接取り付けることによって得られる、請求項１又は２に記載のロータ（２０）。

【請求項5】

前記付属軸流ファン（３２）の前記羽根（３４）の半径方向伸長部（Ｂ）は、前記付属軸流ファン（３２）の半径ｄ／２の６０％から７５％の間に構成され、好ましくは前記付属軸流ファン（３２）の半径ｄ／２の６５％から７０％の間に構成される、請求項１～４のいずれか１つに記載のロータ（２０）。

【請求項6】

前記付属軸流ファン（３２）の前記羽根（３４）の軸方向伸長部（ａ）は、前記付属軸流ファン（３２）の直径ｄの２０％以内に構成され、好ましくは前記付属軸流ファン（３２）の直径ｄの５％から１５％の間に構成される、請求項１～５のいずれか１つに記載のロータ（２０）。

【請求項7】

前記付属軸流ファン（３２）の前記羽根（３４）は、前記ハブ（２４）への構造的接続のための根元部分（５４）と、空気力学的部分（５６）とを備える、請求項１～６のいずれか１つに記載のロータ（２０）。

【請求項8】

前記付属軸流ファン（３２）は、一体のモノリシック部品で構成される、請求項１～７のいずれか１つに記載のロータ（２０）。

【請求項9】

前記付属軸流ファン（３２）の各羽根（３４）の厚さｔは、前記羽根（３４）の伸長部の全体にわたって実質的に均一である、請求項１～８のいずれか１つに記載のロータ（２０）。

【請求項10】

前記付属軸流ファン（３２）の前記羽根（３４）の厚さｔは、前記付属軸流ファン（３２）の前記羽根（３４）の軸方向伸長部（ａ）の１０％から２０％の間に構成される、請求項１～９のいずれか１つに記載のロータ（２０）。

【請求項11】

少なくとも１つのブレード（２６）は、半径方向外側端部にウイングレット（３６）を備え、前記ウイングレット（３６）は、前記軸方向及び周方向に延びるバッフル（４４）を備える、請求項１～１０のいずれか１つに記載のロータ（２０）。

【請求項12】

請求項１～１１のいずれか１つに記載のロータ（２０）とモータ（４６）とを備える産業用の換気装置（２２）。

【請求項13】

前記ロータ（２０）を取り囲むダクト（４８）を更に備える、請求項１２に記載の産業用の換気装置（２２）。

【請求項14】

前記ダクト（４８）は、前記ロータ（２０）の周囲を周方向に延び、前記ロータ（２０）の前記ブレード（２６）の外側端部を部分的に収容する環状座部（５０）を備える、請求項１３に記載の産業用の換気装置（２２）。

【請求項15】

請求項１１に記載のロータ（２０）を備え、前記環状座部（５０）は、少なくとも部分的に軸方向に延び、前記ウイングレットによって画定された前記バッフル（４４）を部分的に収容する、請求項１～１４のいずれか１つに記載の産業用の換気装置（２２）。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、軸流換気装置、特に産業用の大径の軸流換気装置の分野に関する。

【背景技術】

【0002】

産業分野では、大量の熱の放散を必要とするプラントにおいて、特殊な放射面の周囲に適切な気流を確保するために軸流換気装置が使用されることが知られている。

【0003】

例えば産業用の軸流換気装置は、複数のブレードが取り付けられた中央ハブを備えている。ハブは、ブレードを回転させる軸を画定する。各ブレードは、通常、根元部分と、空気力学的と呼ばれる部分、すなわち翼形状の部分とを備えている。根元部分は、ブレードをハブに拘束するという純粋に構造的な機能を有し、空気力学的部分は、空気と相互作用するという機能を有する。当業者ならよく理解できるように、接線速度は、ブレード部分によって異なる。実際、各ブレード部分の接線速度は、角速度（全ての部分で同じ）と回転軸に対する半径方向の距離（回転軸から離れるほど大きくなる）との積である。

【0004】

このため、当業者には知られているように、軸流換気装置のブレードは、その半径方向開口部全体にわたって等しく効果的に動作するわけではない。ブレードの半径方向最内部分の接線速度は、気流に対して効果的な相対運動を行うには低すぎると考えられることが多い。従って、換気装置の実際の動作は、軸流換気装置が発生させる空気流のほぼ全体を確保する半径方向外側部分に主に依存することになる。

【0005】

単一のブレードに当たる流線は、理論的には、中心が回転軸に一致する円弧である。しかしながら、このような理論的な流線の傾向は、ブレードの中央部分においてのみ現実に反映される。これに対して、ブレードの半径方向内側端部と半径方向外側端部とでは、以下に簡単に記載するように、いわゆる端部効果によって流線が変化する。

【0006】

ブレードの中間部分に沿って、高圧空気ゾーンと低圧空気ゾーンとは、ブレード自体の存在によって互いに物理的に分離されている。ブレードの端部では、この分離が存在しなくなるため、気流が、自然に発生し、高圧ゾーンから低圧ゾーンに移動する傾向がある。これにより、換気装置の効率を著しく制限する端部の渦が発生する。更に、端部の渦は、周囲の空気を吸い込み、流線に変化をもたらす。このような変化は、外側端部と内側端部との両方からブレードの中央部分に向かって広がり、ブレードの半径方向伸長部の全体のかなりの割合に影響を及ぼす。このため、多くの公知の軸流換気装置では、ブレードの大部分が理論的な流線によって表される最適動作点から離れて動作する。

【0007】

ブレードの半径方向外側端部は、前述のようにブレードの全体的な空気力学的な働きに最も寄与する部分に隣接しているため、端部効果の問題は、半径方向外側端部に対して対処されることが多い。

【0008】

外側端部における渦の影響を打ち消すために提案された初期の解決策は、換気装置を内管化し、換気装置自体の外径よりも僅かに大きな直径を有する管内に閉じ込めることであった。このような管を以下ダクトと呼ぶ。

【0009】

ダクトの追加により、外側端部の渦の大きさが大きく減少し、その渦によって移動する空気の量及び誘導抵抗が減少する。しかしながら、ブレードの外側端部とダクトの内径との間の距離をなくすことは不可能であるだけでなく、そのような距離をある限界以上に縮めることさえもできない。

【0010】

航空学から拝借した別の解決策は、各ブレードの外側端部にウイングレットと呼ばれる付属面を設けることである。ウイングレットの主な機能は、空気の動きに対抗する壁を形成し、端部の渦の形成を打ち消すことである。更に、採用された形状によっては、ウイングレットは、残留する端部の渦にも影響を与え、それを最適化することで、騒音の発生を抑えることができる。

【0011】

更なる解決策が、同じ出願人による国際公開第２０２０／２４５６７４号に記載されている。このような解決策（以下、略して「環状座部」と呼ぶ）を以下に簡単に説明するが、より詳細な説明については、同出願人による国際公開第２０２０／２４５６７４号を参照されたい。このような解決策に従って、ダクトの内壁に環状座部が設けられ、当該環状座部は、換気装置のロータの周囲を周方向に延び、ブレードの外側端部を部分的に収容する。具体的には、環状座部は、軸方向に開口しており、各ブレードの端部に取り付けられたウイングレットによって画定された軸方向バッフルがその中を通る。この特殊な構成は、ブレードの外側端部の周りの空気の動きを効果的に打ち消す一種の迷路を画定する。したがって、環状座部は、換気装置の全体の効率という点でかなりの利点を意味する。

【0012】

ブレードの半径方向内側端部に関しては、空気の再循環を物理的に阻止する障害物を介在させる試みとして、ハブの領域に配置する平坦なディスクの使用が提案されている。

【0013】

国際公開第２０１４／１１７２８８号には、付属遠心ファンを備える軸流換気装置用のロータが記載されている。付属遠心ファンは、ロータの中心に、それと同軸に取り付けられている。このような解決策において、付属遠心ファンは、端部効果による再循環を打ち消す目的で、ロータのブレードの半径方向内側端部に当たる半径方向外向きの気流を発生させる。

【0014】

広く評価されているが、上述した公知の解決策に欠点がないわけではない。実際、ブレードの半径方向外側端部における渦の問題に対処するための上述の様々な解決策と比較して、半径方向内側端部における渦の問題に対処するための提案は、今日まで知られていない。おそらく、ブレードの半径方向内側領域の空気力学的な寄与があまり認識されていないため、設計者は、常に、この領域に介入しても換気装置の全体的な挙動に特筆すべき結果は得られないと考えてきたのであろう。

【0015】

更に、実験では、ハブ部分に平坦なディスクを追加しても、換気装置の効率に実質的なメリットがないことが示されている。

【0016】

従って、渦の観点でロータの半径方向内側領域の挙動が改善された産業用の軸流換気装置の必要性が感じられる。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0017】

従って、本発明の目的は、従来技術との関連において上記で強調した欠点を克服することにある。

【0018】

具体的には、本発明の課題は、効率が改善された軸流換気装置を提供することにある。

【0019】

更に、本発明の課題は、公知のタイプの換気装置に対して、同じ速度でより高い圧力を発生させることができる軸流換気装置を提供することにある。

【0020】

更に、本発明の課題は、公知のタイプの換気装置に対して、端部の渦の形成をより制限する軸流換気装置を提供することにある。

【0021】

また、本発明の課題は、流線を理論的に予測される流線にできる限り近づけることによって規則性を持たせることができる軸流換気装置を提供することである。

【0022】

最後に、本発明の課題は、更なる利点を導入するだけでなく、公知のタイプの換気装置によって既に達成されている利点を維持するダクト付き軸流換気装置を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0023】

本発明のこれら及びその他の目的及び課題は、請求項１に記載のロータ及び請求項１０に記載の換気装置によって達成される。更なる特徴は、従属請求項において特定される。全ての添付の特許請求の範囲は、本明細書の不可欠な部分を形成する。

【0024】

第１態様によれば、本発明は、産業用の大径の軸流換気装置用のロータに関する。当該ロータは、ハブとｎ枚のブレードとを備え、ロータの各ブレードは、ハブへの構造的接続のための根元部分と、空気力学的部分とを備える。ロータは、半径方向に延びるｎ枚の羽根を備える付属軸流ファンを更に備える。付属軸流ファンは、軸方向から見て実質的にロータのブレードの空気力学的部分のｎ個の半径方向内側端部によって画定される領域Ｐ内に構成される。

【0025】

付属軸流ファンの存在は、ロータの半径方向内側領域における速度及び圧力の範囲を安定させるので、ロータの働きが良くなり、換気装置の全体的効率が向上する。

【0026】

好ましくは、軸方向から見て、付属軸流ファンは、領域Ｐ内に内接する。このような特徴により、付属軸流ファンとロータとの間に干渉をもたらすことなく、領域Ｐの拡張を最大限に利用することができる。

【0027】

いくつかの実施形態において、付属軸流ファンは、ｎ枚の羽根が半径方向に突出する中央部分を備える。他の実施形態において、付属軸流ファンは、ｎ枚の羽根をロータのハブに直接取り付けることによって得られる。

【0028】

いくつかの実施形態において、付属軸流ファンは、単一のモノリシック部品で構成される。いくつかの実施形態において、付属軸流ファンの羽根は、ハブへの構造的接続のための根元部分と、空気力学的部分とを備える。

【0029】

付属軸流ファン及び各羽根のこれらの異なる実施形態により、付属軸流ファンを異なる要件に最適に適合させることができる。

【0030】

好ましくは、付属軸流ファンの羽根の半径方向伸長部は、付属軸流ファンの半径の６０％から７５％の間に構成され、更に好ましくは、付属軸流ファンの半径の６５％から７０％の間に構成される。

【0031】

好ましくは、付属軸流ファンの羽根の軸方向伸長部は、付属軸流ファンの直径の２０％以内に構成され、更に好ましくは５％から１５％の間に構成される。

【0032】

好ましくは、付属軸流ファンの各羽根の厚さは、羽根の伸長部の全体にわたって実質的に均一である。好ましくは、付属軸流ファンの羽根の厚さは、付属軸流ファンの羽根の軸方向伸長部の１０％から２０％の間に構成される。

【0033】

実施された実験に基づき、付属軸流ファンのこれらの割合は、ロータの全体的効率を高めるという観点で特に好ましい結果を達成する。

【0034】

ロータのいくつかの実施形態において、少なくとも１つのブレードは、半径方向外側端部にウイングレットを備え、ウイングレットは、軸方向及び周方向に延びるバッフルを備える。

【0035】

第２態様に従って、本発明は、上記ロータとモータとを備える産業用の換気装置に関する。

【0036】

いくつかの実施形態において、換気装置は、ロータを取り囲むダクトを更に備える。好ましくは、ダクトは、ロータの周囲を周方向に延び、ロータのブレードの外側端部を部分的に収容する環状座部を備える。好ましくは、環状座部は、少なくとも部分的に軸方向に延び、ウイングレットによって画定されたバッフルを部分的に収容する。

【0037】

このような換気装置の構成は、付属軸流ファンにより半径方向内側領域の速度及び圧力の範囲を安定させ、バッフルを収容する環状座部により半径方向外側領域の速度及び圧力の範囲を安定させる。これにより、換気装置は、最良の状態で動作し、全体的効率が向上する。

【0038】

本発明の更なる特徴及び利点は、添付図面の説明からより明らかになるであろう。

【図面の簡単な説明】

【0039】

本発明は、非限定的な例として提供され、添付の図面に図示された特定の実施例を参照して以下に説明される。これらの図面は、本発明の異なる態様及び実施形態を示し、異なる図面における構造、構成要素、材料、及び／又は同様の要素を示す参照数字は、適切な場合、同様の参照数字によって示される。更に、図示を明瞭にするために、特定の参照は、全ての図面において繰り返されない場合がある。

【0040】

【図1】従来技術に係る産業用の軸流換気装置のアイソノメトリック図である。

【図2】図１の線ＩＩ－ＩＩに沿ってもたらされた断面の概略図である。

【図3】本発明の実施形態に係る産業用の軸流換気装置のアイソノメトリック図である。

【図4】図３の線ＩＶ－ＩＶに沿ってもたらされた断面の概略図である。

【図5】本発明の実施形態に係る３枚ブレード換気装置のロータのアイソノメトリック図である。

【図6】本発明の実施形態に係る３枚ブレード換気装置のロータのアイソノメトリック図である。

【図7】本発明の実施形態に係る４枚ブレード換気装置のロータのアイソノメトリック図である。

【図8】本発明の実施形態に係るロータでの使用を意図した３枚羽根付き属軸流ファンの平面図である。

【図9】図８の付属軸流ファンのアイソノメトリック図である。

【図10】本発明の実施形態に係るロータでの使用を意図した４枚羽根付属軸流ファンの平面図である。

【図11】図１０の付属軸流ファンのアイソノメトリック図である。

【図12】図５のロータと同様のロータの中央細部の平面図である。

【図13】図７のロータと同様のハブと付属軸流ファンとを備える組立体の分解アイソノメトリック図である。

【図14】図１３の組立体の平面図である。

【図15】本発明の実施形態に係る５枚ブレード換気装置のロータの平面図である。

【図16】図１５のＸＶＩで示された細部の拡大図である。

【図17】本発明の別の実施形態に係る５枚ブレード換気装置のロータの平面図である。

【図18】図１７のＸＶＩＩＩで示された細部の拡大図である。

【図19】本発明の実施形態に係るロータでの使用を意図した４枚羽根付属軸流ファンのアイソノメトリック図である。

【図20】本発明の実施形態に係るロータでの使用を意図した他の４枚羽根付属軸流ファンのアイソノメトリック図である。

【図21】図７のロータと同様のロータの中央細部を示す平面図である。

【図22a】単独でロータブレードに取り付けられた、本発明の実施形態に係る付属軸流ファンの羽根の一実施形態を示す平面図である。

【図22b】単独でロータブレードに取り付けられた、本発明の実施形態に係る付属軸流ファンの羽根の一実施形態を示す平面図である。

【図23】本発明の実施形態に係るロータの中央細部の平面図であって、理論的な流線と実際の流線とが概略的に強調されている図である。

【図24】従来技術に係る換気装置及び本発明に係る換気装置の特性曲線が概略的に示された流量－圧力の図である。

【図25】従来技術に係る２つの換気装置及び本発明に係る２つの換気装置の特性曲線が概略的に示された流量－効率の図である。

【発明を実施するための形態】

【0041】

本発明は、様々な修正及び代替構造の影響を受け得るが、特定の好適な実施形態が図面に示され、以下に詳細に説明される。いずれも、本発明を図示された特定の実施形態に限定する意図はなく、逆に、本発明は、特許請求の範囲に定義された本発明の範囲内に入る全ての変更、代替、及び同等の構造をカバーすることを意図していることを理解されたい。

【0042】

本明細書は、本発明の特有の技術的側面及び特徴を詳細に取り上げるが、公知の側面及び技術的特徴自体は言及することしかできない。これらの点で、従来技術を参照して上述したことは有効である。

【0043】

「例えば」、「等」、「又は」の使用は、特に断らない限り、限定しない非排他的な選択肢を示す。「備える（ｃｏｍｐｒｉｓｅｓ）」及び「含む（ｉｎｃｌｕｄｅｓ）」の使用は、特に断らない限り、「備える（ｃｏｍｐｒｉｓｅｓ）又は含む（ｉｎｃｌｕｄｅｓ）であるが、これらに限定されない」ことを意味する。

【0044】

本発明の軸流換気装置は、「軸方向」、「半径方向」、「円周方向」、及び「接線方向」という用語が一義的に定義される回転軸を規定する。更に、本発明の軸流換気装置は、「下流」、「後」などの用語とは対照的に、「上流」、「前」などの用語が一義的に定義される気流を生成するように構成される。

【0045】

本発明の一態様は、公知の大型換気装置のロータに取り付けることを意図とした小型付属軸流ファンに関する。曖昧さを避けるため、以下、本発明のファンをファンと呼び、公知の大型換気装置を換気装置と呼ぶ。

【0046】

第１態様によれば、本発明は、産業用の大径の軸流換気装置２２のためのロータ２０に関する。本発明に係るロータ２０は、ハブ２４とｎ枚のブレード２６とを備える。ロータ２０の各ブレード２６は、ハブ２４への構造的接続のための根元部分２８と、空気力学的部分３０とを備える。本発明に係るロータ２０は、半径方向に延びるｎ枚の羽根３４を備える同軸付属軸流ファン３２を更に備える。この羽根は、軸方向から見て実質的にロータ２０のブレード２６の空気力学的部分３０のｎ個の半径方向内側端部によって画定される領域Ｐ内に構成される。

【0047】

添付の図面の実施形態によれば、軸方向から見て又は平面図において、ブレード２６の空気力学的部分３０の半径方向内側端部は、直線状であり且つ接線方向に向いている。このため、このような実施形態において、空気力学的部分３０のｎ個の半径方向内側端部によって画定される領域Ｐは、ｎ個の辺を有する多角形領域であり、各辺は、翼弦Ｃ、その一部又はその伸長部によって画定される。したがって、このような実施形態において、領域Ｐは、ｎ個の辺を有する正多角形の形態を採る。この点に関しては、図１２、図１５～図１８、及び図２１を参照されたい。ブレード２６の空気力学的部分３０の半径方向内側端部が異なる形状を採る本発明の他の実施形態によれば、領域Ｐは、順に異なる形状を採る。一般的に、領域Ｐは、中心対称性を有する規則的な形状を採り、円に内接することができる。

【0048】

以下において、大径の換気装置２２とは、直径が８０ｃｍ以上、好ましくは１５０ｃｍ以上の換気装置２２を意味する。後述する特定の技術的特徴に関連して、本発明が関連する大径の換気装置２２の文脈における、直径が約５ｍ未満のいわゆる小型の換気装置と、直径が約５ｍを超えるいわゆる大型の換気装置との区別について言及する。

【0049】

ロータ２０のブレード２６は、それ自体公知の構造を有し、純粋に構造的な機能を果たす根元部分２８と、気流と相互作用する空気力学的な機能を果たす空気力学的部分３０とを備える。根元部分２８は、ブレード２６をハブ２４に接続する役割を果たし、ハブ２４から空気力学的部分３０へ、またその逆も同様に、応力を効果的に伝達できるような寸法になっている。ブレード２６の空気力学的機能は、翼形状の空気力学的部分３０によってのみ果たされる。空気力学的部分３０は、半径方向内側端部と半径方向外側端部とを備え、好ましくは、以下に更に説明するウイングレット３６を備える。

【0050】

ブレード２６の空気力学的部分３０は、特定の要求に応じて、金属材料（典型的にはアルミニウム）又は複合材料（典型的にはエポキシマトリックス中のガラス繊維）で作成することができる。好ましくは、空気力学的部分３０は、例えば（空気力学的部分が金属材料で作成されている場合には）押出成形又は（空気力学的部分が複合材料で作られている場合には）引抜成形によって得られる一定の断面を有する１以上の半製品から得られる。

【0051】

いくつかの実施形態によれば、空気力学的部分３０は、半径方向内側端部から半径方向外側端部まで、半径方向開口部の全体に沿って一定の翼弦を有する。しかしながら、他の実施形態によれば、ブレード２６は、予め決められた位置から外側に向かって先細りになっている（図１～図６参照）。この場合、半径方向内側端部の翼弦は、半径方向外側端部の翼弦よりも大きい。以下では、特に断らない限り、ブレード２６を指す「翼弦」という用語は、半径方向内側端部の翼弦Ｃとして理解される（図１２参照）。実施形態によって、Ｃは、１００ｍｍから１０００ｍｍの間、好ましくは１５０ｍｍから８００ｍｍの間で変化し得る。

【0052】

ハブ２４（特に図１３参照）は、通常、中央部分３８と、ブレード２６の根元部分２８を接続できるように構成されたｎ個の取付部４０とを備える。いくつかの実施形態において、取付部４０は、ハブ２４の中央部分３８から半径方向に突出しているが（例えば図１３及び図１４参照）、他の実施形態において、取付部４０は、ハブ２４に一体化されている（例えば図１９及び図２０参照）。

【0053】

好ましくは、各取付部４０と対応する根元部分２８との協働により、ブレード２６のピッチ角θ（又は入射角）を調整することができ、すなわち、ピッチ変化の各半径方向軸の周囲で各ブレード２６の向きを変えることができる。しかしながら、ほとんど全ての場合（特に添付の図面に示す場合）において、本発明のロータ２０は、換気装置２２の動作中に効果的なピッチ変化を許容しないことに留意すべきである。以下において、ピッチ変化とは、技術者が行うメンテナンス作業として、換気装置２２の停止中にのみ実施可能なブレード２６の再構成を意味する。

【0054】

ロータ２０は、回転軸Ｒを画定する。添付の図１、図３、及び図５～図７において、回転軸Ｒは、換気装置２２によって生成される軸方向気流の全体方向を示すように方向付けられている。既に述べたように、「前」、「上流」等の表現は、「後」、「下流」等とは対照的に、気流の方向に従って一意に定義される。

【0055】

上述したように、本発明に係るロータ２０は、同軸の付属軸流ファン３２を備え、すなわち、ロータ２０のハブ２４の回転軸Ｒと幾何学軸を共有するように取り付けられている。

【0056】

付属軸流ファン３２は、ロータ２０のｎ枚のブレード２６に等しいｎ枚の羽根３４を備える。例えば、ロータ２０が３枚のブレード２６を備える場合、付属軸流ファン３２は、３枚の羽根３４を備える（例えば、図３～図６参照）。ロータ２０が４枚のブレード２６を備える場合、付属軸流ファン３２は、４枚の羽根３４を備える（例えば、図７及び図２１参照）。ロータ２０が５枚のブレード２６を備える場合、付属軸流ファン３２は、５枚の羽根３４を備える（例えば、図１５～図１８参照）。

【0057】

上述したように、本発明に係るロータ２０の軸方向から見て又は平面図において、付属軸流ファン３２は、ロータ２０のブレード２６の空気力学的部分３０のｎ個の半径方向内側端部によって画定される領域Ｐ内に実質的に構成される。好ましくは、同じ軸方向から見て又は平面図において、付属軸流ファン３２は、全体が領域Ｐ内に構成されている。特に図１２及び図１５～図１８を参照すると、付属軸流ファン３２は、領域Ｐ内に内接しており、これは、付属軸流ファン３２の半径方向外側端部が領域Ｐの周囲に位置することを意味する。

【0058】

しかしながら、本議論の文脈において、「実質的に構成される」という用語は、より広い意味を有し、これについては、特に図２１を参照して以下でより詳細に説明する。「実質的に構成される」という表現は、付属軸流ファン３２の半径方向外側端部が測定値ｆだけ領域Ｐから突出してもよく、測定値ｆは付属軸流ファン３２自体の直径ｄの５％未満であることを意味する。

【0059】

換気装置２２がいわゆる小型のタイプ（すなわち、約５メートル未満の直径を有する）である本発明のいくつかの実施形態によれば、軸方向から見て、付属軸流ファン３２の羽根３４は、開角βの扇形状（例えば、図３～図１４を参照）を有する。付属軸流ファン３２の各羽根３４の開角βと、２枚の隣接する羽根３４の間の角距離γとの合計は、簡単なルールに従って羽根３４の数に依存する。

【0060】

β＋γ＝３６０°／ｎ

【0061】

いくつかの実施形態によれば、羽根３４の開角βは、２枚の隣接する羽根３４間の角距離γに等しい。

【0062】

β＝γ

【0063】

上記２つの関係から、各ファン羽根３４の開角βは、次の簡単なルールに従って羽根３４の数に依存する。

【0064】

β＝３６０°／２ｎ

【0065】

例えば、３枚の羽根３４を有する場合、開角βは６０°となり、次の２枚の羽根３４間の等しい角度γが確保される。４枚の羽根３４を有する場合、開角βは４５°となる。

【0066】

いくつかの実施形態によれば、付属軸流ファン３２は、好ましくは円筒形の中央部分４２を備えている。中央部分４２からｎ枚の羽根３４が半径方向に突出している。好ましくは、軸方向から見て、付属軸流ファン３２の中央部分４２の特徴的な寸法は、ロータ２０のハブ２４の中央部分３８の対応する特徴的寸法に等しい。中央部分３８及び４２の両方が円筒形である添付の図面の実施形態において、軸方向から見た特徴的寸法は、それぞれの半径又は直径とすることができる。具体的には、付属軸流ファン３２の中央部分４２の直径は、ロータ２０のハブ２４の中央部分３８の直径に等しい（図１３及び図１４参照）。

【0067】

他の実施形態によれば、付属軸流ファン３２は、ｎ枚の羽根３４をロータ２０に直接取り付けることによって得られる。例えば（図１９及び図２０参照）、付属軸流ファン３２は、ｎ枚の羽根３４を直接取り付けることによって得ることができる。また（図２２ａ及び図２２ｂ参照）、付属軸流ファン３２の各羽根３４は、ブレード２６の空気力学的部分３０の半径方向内側端部に取り付けられてもよい。例えば、各羽根３４は、空気力学的部分３０の半径方向内側端部を閉じるために通常使用されるキャップ２９に取り付けられてもよい。このような実施形態によれば、羽根３４は、独立した部品として作成され、その後、付属軸流ファン３２がロータ２０に直接取り付けられるように組み立てられてもよい。

【0068】

上述したように、付属軸流ファン３２の羽根３４は、半径方向に延びている。言い換えれば、羽根３４は、付属軸流ファン３２の中央部分４２から又はハブ２４の中央部分４２から、少なくとも部分的に半径方向外側に延びている。

【0069】

好ましくは、付属軸流ファン３２の羽根３４の半径方向伸長部Ｂ（すなわち、付属軸流ファン３２の直径ｄとハブ２４の中央部分３８の直径（又は存在する場合には付属軸流ファン３２の中央部分４２の直径）との差の半分；図１２参照）は、付属軸流ファン３２の半径ｄ／２の６０％と７５％との間に構成され、更により好ましくは、伸長部Ｂは、付属軸流ファン３２の半径ｄ／２の６５％と７０％との間に構成される。

【0070】

図８～図１１に示すようないくつかの実施形態によれば、付属軸流ファン３２は、単一のモノリシック部品で作成することができる。このような実施形態は、一般的に、本発明の範囲に対して比較的に小さいロータ２０、例えば直径が５メートルより小さいロータ２０にとって好ましい。これらの場合、実際、付属軸流ファン３２の直径ｄは、家庭用の卓上換気装置、自動車分野の熱機関の冷却回路や空気調和機の外部ユニットに使用される換気装置などの、公知のタイプの他の小型換気装置の直径に匹敵する。言い換えれば、これらの場合、付属軸流ファン３２の直径ｄは、当業者が既に習得している知識を用いて単一部品で作成することができるように十分に小さい。モノリシックな付属軸流ファン３２は、例えば、板金の成形、射出成形、又は適切なポリマーの３Ｄ印刷によって作成することができる。

【0071】

図１５～図１８のようないくつかの実施形態によれば、付属軸流ファン３２は、ロータ２０に使用されるものと同様の技術を使用して作成することができる。言い換えれば、付属軸流ファン３２の羽根３４は、ハブ２４又は中央部分４２への構造的接続のための根元部分５４と、空気力学的部分５６とを備える。このような実施形態は、一般的に、比較的大型のロータ２０を対象とした、例えば、５メートルを超える直径を有するロータ２０を対象とした付属軸流ファン３２にとって好ましい。これらの場合、付属軸流ファン３２の直径ｄは、ロータ２０自体に使用される製造技術を利用できるほど十分に大きい。

【0072】

約５メートル以内の直径を有する換気装置２２に関して、付属軸流ファン３２における各羽根３４の開角βは、隣接する羽根３４に対する角距離γに等しいことが好ましい。この特定の構成は、中央部分４２を除いた平面図において、固体と空隙との比が約１であることを意味する。言い換えれば、羽根３４によって占められる面積は、羽根３４の枚数に関わらず、羽根３４間の空気によって占められる面積に等しい。このような特徴は、図８及び図１０で特に理解できる。

【0073】

産業用換気装置の場合、固体と空隙との比率は、通常、ソリディティ（ｓｏｌｉｄｉｔｙ）θと呼ばれるパラメータによって評価される。伝統的に、換気装置２２のソリディティθは、次のように定義される。

【0074】

θ＝ｎ＊ｃ／Ｄ

【0075】

ここで、ｎは、ブレード２６又は羽根３４の枚数である。
ｃは、半径方向外側端部の翼弦である。
Ｄは、換気装置２２（ハブ２４を含む）の直径である。

【0076】

直径５メートル以内の換気装置２２を対象とした本発明の付属軸流ファン３２の場合、上記の伝統的な式を使用すると、ソリディティθは、好ましくは１と２．５との間に含まれることが得られる。すなわち、
１≦θ≦２．５

【0077】

より具体的には、添付の図８及び図１０の付属軸流ファン３２の場合、次のとおりである。
θ＝１．４

【0078】

好ましくは、付属軸流ファン３２の羽根３４の軸方向伸長部ａは、付属軸流ファン３２自体の直径ｄの２０％以内に構成され、更により好ましくは、軸方向伸長部ａは、直径ｄの５％～１５％の間に構成される（図１３及び図２０参照）。以下、軸方向伸長部ａは、回転軸Ｒに垂直な２つの平面間の距離として理解され、第１平面は羽根３４の最上流点を含み、第２平面は羽根３４の最下流点を含む。図１３の実施形態において、羽根３４の軸方向伸長部ａは、付属軸流ファン３２の中央部分４２の軸方向伸長部と一致する。

【0079】

好ましくは、羽根３４の厚さｔは、図９、図１１、及び図１３に見られるように、羽根３４自体の他の寸法に比べて薄い。好ましくは、付属軸流ファン３２の各羽根３４の厚さｔは、羽根３４の伸長部全体にわたって実質的に均一である。厚さｔは、羽根３４の周囲の近くても、すなわち、羽根３４の前縁部及び／又は後縁部及び／又は半径方向外側端部の近くで減少されてもよい。具体的には、付属軸流ファン３２の羽根３４の厚さｔは、好ましくは、付属軸流ファン３２の軸方向伸長部ａの１０％と２０％との間に含まれる。厚さｔのこれらの特徴により、羽根３４の後縁部における渦の形成を回避することが可能になる。これにより、各羽根３４は、次の羽根３４に対して優先的に空気を搬送し、渦の剥離による干渉が発生しない。

【0080】

出願人によって行われた研究は、ロータ２０に対する付属軸流ファン３２の正しい位置決めの重要性を示した。図１２で強調された量の間のいくつかの優先関係を以下に簡単に説明する。

【0081】

Ｃ（θ）は、ブレード２６の空気力学的部分３０の翼弦、具体的には、半径方向内側端部における回転面への投影であり、空気力学的部分３０のために選択された翼形の大きさ及びピッチ角θに依存する。

【0082】

Ｂは、付属軸流ファン３２の羽根３４の半径方向伸長部、すなわち、付属軸流ファン３２の半径ｄ／２と、ハブ２４の中央部分３８と付属軸流ファン３２の中央部分４２（存在する場合）の大きい方の半径との差である。

【0083】

Ａは、ブレード２６の空気力学的部分３０とハブ２４の中央部分３８との間の最小距離、又は、根元部分２８の半径方向伸長部とハブ２４の取付部４０との合計である。

【0084】

ａは、Ａが測定される半径と、Ａが測定されるブレード２６に続く羽根３４の前縁部との間の角度である。

【0085】

Ｚは、ブレード２６の前縁部とＡが測定される点との間の翼弦Ｃに沿った距離である。

【0086】

Ｘは、翼弦Ｃに沿った、ブレード２６の後縁部と羽根３４がブレード２６の空気力学的部分３０に到達する点との間の距離である。

【0087】

好ましくは、ロータ２０に対する付属軸流ファン３２の位置は、次の式によって定義される。

【0088】

Ｘ＝Ｃ（θ）－Ｂｓｉｎ（α（θ））－Ｚ（θ）

【0089】

翼弦Ｃに関して全てをスケールダウンすると、次のようになる。

【0090】

Ｘ／Ｃ＝１－（Ｂ／Ｃ）ｓｉｎ（α）－Ｚ／Ｃ＝１－β（α）－σ

【0091】

ここで、σ＝Ｚ／Ｃ

【0092】

ピッチ角θが増加するにつれて、付属軸流ファン３２の位置は、ブレード２６の空気力学的部分３０の半径方向内側端部と重ならないように調整されなければならない。これにより、幾何学的関係は、次のように定義することができる。

【0093】

Ｂｃｏｓ（α）－（ｃ－ｘ）ｓｉｎ（θ）＝０

【0094】

ここで、Ｂは半径方向の羽根３４の長さであり、Ｃは翼弦であり、Ｘは後縁部からの距離である。

【0095】

２つの未知数に関する上記の式から、Ｘをａの関数として求めることが可能である。αをａｒｃｏｓ（（（Ｃ－Ｘ）ｓｉｎ（θ））／Ｂ）として導出し、それを上記の式に挿入すると、各ピッチ角θについて、付属軸流ファン３２の位置を求めることができる。

【0096】

ロータ２０に対して付属軸流ファン３２を位置決めするための更なる自由度は、軸方向の位置である。実際、付属軸流ファン３２は、ハブ２４の軸方向の面に隣接して、又はすぐ下流（例えば図５）に、又はすぐ上流（例えば図６）に配置されることができる。或いは、付属軸流ファン３２は、回転軸Ｒに沿って軸方向に距離ｈだけ移動させることができる。

【0097】

例えば、距離ｈは、付属軸流ファン３２の半径方向外側端部がブレード２６の空気力学的部分３０の半径方向内側端部の近くに軸方向に到達するように定義することができる。

【0098】

例えば、次のようにすることができる。
ｈ＝（Ｃ－Ｚ）ｓｉｎ（θ）

【0099】

好ましくは、本発明のロータ２０の少なくとも１つのブレード２６は、その半径方向外側端部にウイングレット３６を備えている。公知のように、ウイングレット３６は、ブレード２６の端部に取り付けられて空気力学的効率を改善し、端部の渦によって発生する誘導抵抗を減少させるように形成された装置である。それ自体公知のウイングレット３６は、軸方向及び周方向に延びるバッフル４４を有することが好ましい。

【0100】

本発明の特定の実施形態によれば、本発明のロータ２０は、平面図でＶ字形の幾何学的形状を有するｎ枚のブレード２６を備える。このような解決策（添付の図面には示されていない）は、本出願人による国際公開第２０１７／０８５１３４号に詳細に記載されている。特に、平面図においてブレード２６の前縁部が凹面であるブレード２６のそのようなＶ字形の幾何学的形状により、換気装置２２によって生成される騒音の大幅な低減が可能になる。

【0101】

第２態様によれば、本発明は、上述のロータ２０とモータ４６とを備える産業用の軸流換気装置２２に関する。好ましくは、本発明の換気装置２２は、電気的なモータ４６を備える。

【0102】

本発明のいくつかの実施形態によれば、本発明の換気装置２２は、ダクト付き換気装置、すなわち、ロータ２０を取り囲むそれ自体公知のダクト４８を備える換気装置である（図３及び図４参照）。

【0103】

好ましくは、ダクト４８は、国際公開第２０２０／２４５６７４号に記載されているように、環状座部５０を備える。そのような解決策によれば、ダクト４８の内壁は、換気装置２２のロータ２０の周囲に周方向に延び、ロータ２０のブレード２６の外側端部を部分的に収容する環状座部５０を備える。好ましくは、環状座部５０は、少なくとも部分的に軸方向に延在し、ウイングレット３６によって画定されるバッフル４４を部分的に収容する。

【0104】

いくつかの実施形態によれば、本発明の換気装置２２は、あらゆる動作条件下で換気装置２２を支持するように構成されたフレームワーク５２を備える。フレームワーク５２は、制御されていない振動を経験することなく、瞬間的且つ定常的に、あらゆる回転速度において換気装置２２をしっかりと支持するように構成されている。

【0105】

いくつかの実施形態によれば、本発明の換気装置２２は、回転軸Ｒが垂直で上方を向くように配向されている。その場合、フレームワーク５２及びモータ４６は、ロータ２０の上流側（すなわち、ロータ２０の下側）に配置されることが好ましく、フレームワーク５２は、プラントにしっかりと固定され、典型的には地面に固定される。

【0106】

特定の実施形態によれば、本発明の換気装置２２は、換気装置２２のすぐ下流に配置され、内部で冷却液が循環する冷却モジュールを備える放熱システムの一部である。このような場合、換気装置の下流には、通常、マニホールドがあり、そこから１以上のダクトが分岐して、換気装置２２によって生成された気流を分配ネットワークに供給する。

【0107】

本出願人によって実施された試験により、換気装置２２のタイプに関係なく、付属軸流ファン３２の導入後に効率が大幅に改善されることが明らかになった。

【0108】

各試験において、流量－圧力の測定値（下流側）と、電力インバータの上流側でモータ４６によって吸収された電力の測定値（上流側）との比によって与えられる全体的効率が計算された。その結果、このような全体的効率は、本議論で最も関心のあるロータ２０の空気力学的効率に加えて、インバータの電気的効率、モータ４６の電気機械的効率、カップリング及びトランスミッションの機械的効率の寄与も含む。従って、この方法で測定された全体的効率は、ベルト駆動やインバータの性能が悪いなど、非効率な要素が１つでもあると大きく損なわれることに注意すべきである。

【0109】

本出願人によって行われた試験は、複数の異なる換気装置２２の構成で行われた。換気装置２２の様々な構成は、ブレード２６の数、ブレード２６の平面形状、ブレード２６のピッチ角θ、ハブ２４に対するブレード２６の取付部４０のタイプ、ダクト４８の有無、ウイングレット３６の有無、ブレード２６の半径方向外側端部を部分的に収容する環状座部５０のダクト４８内における有無において異なっていた。換気装置２２の各特定構成について、上述の全体的効率を、最初に付属軸流ファン３２がない場合、次に付属軸流ファン３２がある場合の２回計算した。様々な公知の構成における換気装置２２の効率は４１％から４６％の間であり、平均は約４４％であった。検討された全ての構成において、付属軸流ファン３２の追加により効率が顕著に増加した。付属軸流ファン３２の追加後に測定された効率の増加は１．９％から６．５％の間であり、平均は３．４６％であった。このような効率の向上は相当なものであるが、当業者であればよく理解できるように、これを空気力学的な成分のみに関連付ける（すなわち、全体的効率の測定から全ての非空気力学的な寄与を取り除く）ことにより、付属軸流ファン３２の寄与が更に増大することになる。

【0110】

また、本出願人は、本発明に係る換気装置２２、すなわち付属軸流ファン３２を備えた換気装置２２の流量－圧力面における特性曲線を決定するための試験を行った。このような換気装置２２の各々の特性曲線を、付属軸流ファン３２を備えていないが全く同一の換気装置２２の特性曲線と比較した。図２４は、これらの特性曲線に観察された平均的な傾向を定性的に示している。特に、公知のタイプの換気装置２２は、共通のダクト４８を備え、これに付属軸流ファン３２を追加して本発明の対応する換気装置２２を得た。図２４では、本発明に係る付属軸流ファン３２の配置により、重要な２つの利点が得られることがわかる。第１に、本発明の付属軸流ファン３２により、公知のタイプの換気装置２２においてピッチ角を大きくすることによって、特性曲線を上方にシフトさせることができる。第２に、同一流量でピッチを小さくすることができるという事実により、本発明の付属軸流ファン３２は、従来技術の特性曲線の左側部分に見られる失速ゾーンを減少させるか、場合によっては除去することができる。失速を低減又は除去することにより、本発明の付属軸流ファン３２を備える換気装置２２は、より高い効率で動作することができる。

【0111】

本出願人は、自身の研究及び実施された試験を経て、付属軸流ファン３２の寄与が、ハブ２４の領域における空気の移動によるものではない、すなわち、ロータ２０によって生成される気流に加えて更なる気流を追加することによるものではないと考えている。逆に、本出願人は、付属軸流ファン３２の寄与がロータ２０の半径方向内側の領域（すなわち、ブレード２６の根元部分２８の領域）において速度及び圧力を安定させ、ロータ２０をより良く動作させ、全体的効率が増加すると考えている。言い換えれば、付属軸流ファン３２の存在により、（内側の）端部効果による摂動の半径方向への広がりが大幅に制限され、理論的な流線によって表される最適点に近い働きをするブレード２６の部分が半径方向に延びる。ロータ２０の半径方向内側の領域における流れに対する付属軸流ファン３２の効果は、図２３に概略的に描かれており、点線は回転軸Ｒを中心とする円弧を示し、矢印は流線を示している。図２３の概略図に見られるように、付属軸流ファン３２は、ロータ２０の半径方向内側の領域における空気の再循環を打ち消すことを意図したものではなく、このような再循環の傾向を利用して流れを安定させるように構成されている。

【0112】

本発明のロータ２０の付属軸流ファン３２によって得られる効果と同様の効果は、国際公開第２０２０／２４５６７４号に記載されている環状座部５０によっても得られる。ロータ２０のブレード２６の端部を少なくとも部分的に収容する環状座部５０は、（外側）端部効果による摂動を大幅に制限し、ブレード２６の部分を半径方向に延長し、理論上の流線によって表された最適点の近くで機能する。

【0113】

本発明の付属軸流ファン３２と国際公開第２０２０／２４５６７４号に記載されている環状座部５０との間の相互作用を特に参照して、本出願人は、様々な試験を実施して、流量の関数として効率の傾向を決定した。図２５では、実験全体の結果を概略的且つ即座に理解できる方法で要約する定性的な方法で有意な曲線が示されており、これについて以下に簡単に説明する。

【0114】

実験の準備段階において、ブレードの数、直径、外形のタイプ、ピッチ角などの１以上の設計パラメータが互いに異なる、多数の公知のタイプの換気装置２２が特定された。実験で検討された換気装置２２は、全て従来型のウイングレット３６とダクト４８とを共通に使用した。その後、換気装置２２の各タイプについて、次のものが準備され、整備された：
－本発明に係る付属軸流ファン３２。
－国際公開第２０２０／２４５６７４号に記載されている環状座部５０、すなわち、軸方向に開口され、ウイングレット３６のバッフル４４を部分的に収容するように取り付けられている環状座部。

【0115】

実験の動作段階において、流量の関数として効率の変化を示す曲線が、同じ換気装置２２の４つの異なる構成における各タイプの換気装置２２について実験的にプロットされた。
－従来技術に係る基本構成。当該基本構成において、換気装置２２は、ウイングレット３６及びダクト４８のみを備える。
－従来技術に係る第１改良構成。当該構成は、国際公開第２０２０／２４５６７４号に記載されている環状座部５０を追加した基本構成から得られる。
－本発明に係る第２改良構成。当該構成は、本発明の付属軸流ファン３２を追加した基本構成から得られる。
－本発明に係る第３改良構成。当該構成は、国際公開第２０２０／２４５６７４号に記載されている環状座部５０及び本発明の付属軸流ファン３２を追加した基本構成から得られる。

【0116】

図２５は、上記で特定した各構成で得られた曲線を概略的に示す４つの異なる曲線を示している。
－基本構成（従来技術の一部）に関連する曲線は、長いストロークを有する破線の曲線である。
－第１改良構成（従来技術の一部）に関連する曲線は、短いストロークを有する破線である。
－第２改良構成（本発明の一部）に関連する曲線は、連続的なシングルストロークの曲線である。
－第３改良構成（本発明の一部）に関連する曲線は、連続的なダブルストロークの曲線である。

【0117】

注目されるように、全ての改良された構成は、基本構成に対して上方に変換された曲線を有する。これは、各改良案の導入により、同じ空気流量の換気装置２２の効率が一般的に向上することを意味する。観察され得る別の現象は、最大効率点の移動であるが、当該現象は本議論では関心がない。

【0118】

更に興味深い観察は、異なる曲線の上方へのシフトの大きさに関する。特に、環状座部５０のみを追加した場合（第１改良構成）には、付属軸流ファン３２のみを追加した場合（第２改良構成）に匹敵する顕著な改良がもたらされることに留意されたい。

【0119】

本当に驚くべきことは、２つの改良の複合効果である。図２５に明確に見られるように、両方の改良の適用（第３改良構成）によって得られる効率の増加は、同じ改良、すなわち、最初に環状座部５０のみ、次に付属軸流ファン３２のみをバラバラに適用した場合に記録される増加の合計よりも明らかに大きい。実施された研究の結果に基づき、本出願人は、第３改良構成において、環状座部５０と付属軸流ファン３２とが同時に存在することにより、付属軸流ファン３２によってロータ２０の半径方向内側の領域における速度及び圧力の範囲を安定させ、ウイングレット３６のバッフル４４を収容する環状座部５０によってロータ２０の半径方向外側の領域における速度及び圧力の範囲を安定させることが可能になると考えている。これにより、換気装置２２の全体が最良の状態で機能し、全体的効率が向上する。

【0120】

以上のことから、当業者であれば、同一の換気装置２２内に両方の解決策が存在することにより、理論的な流線によって表される最適点に近いところで働くブレード２６の部分の半径方向伸長部が最大化される好適な実施形態につながることをよく理解することができる。上述した全体的な性能の向上により、場合によっては、従来の換気装置２２と比較してブレードが１枚少ない本発明に係る換気装置２２を使用することが可能になり、例えば、場合によっては、本発明に係る３枚ブレードの換気装置２２は、従来技術に係る４枚ブレードの換気装置２２の性能を確保できることに留意すべきである。

【0121】

更に、全体的効率の向上により、場合によっては、同じ性能で従来の換気装置２２を駆動するのに必要なモータよりも、より強力でないモータを本発明に係る換気装置２２に使用することができる。

【0122】

当業者であれば十分に理解できるように、これらの結果により、換気装置２２の投資及び管理コストを制限することができる。

【0123】

当業者であれば十分に理解できるように、本発明は、従来技術に関して上記で強調した欠点を克服する。

【0124】

具体的には、本発明は、効率が改善された軸流換気装置２２を提供する。

【0125】

更に、本発明は、公知のタイプの換気装置と比較して、同じ速度でより高い圧力を発生させることができる軸流換気装置２２を提供する。

【0126】

更に、本発明は、公知のタイプの換気装置と比較して、端部の渦の形成をより制限する軸流換気装置２２を提供する。

【0127】

また、本発明は、流線を理論的に予想される流線にできる限り近づけることによって流線を規則化することができる軸流換気装置２２を提供する。

【0128】

最後に、本発明は、更なる利点を導入するだけでなく、公知のタイプの人工呼吸器によって既に達成されている利点を維持するダクト付き軸流換気装置２２を提供する。

【0129】

結論として、全ての詳細は、他の技術的に同等の要素で置き換えることができ、特定の実施形態に関連して記載された特徴は、他の実施形態でも使用することができ、使用される材料、付帯的な形状及び寸法は、任意のものとすることができる。それによって以下の特許請求の範囲の保護範囲から逸脱することなく、特定の実施要件に準拠することができる。

【図1】