CN101135319A

CN101135319A - 螺旋桨式风扇

Info

Publication number: CN101135319A
Application number: CNA2007101039193A
Authority: CN
Inventors: 多久岛朗
Original assignee: Samsung Electronics Co Ltd
Current assignee: Samsung Electronics Co Ltd
Priority date: 2006-08-28
Filing date: 2007-05-15
Publication date: 2008-03-05
Also published as: JP2008051074A; KR20080019521A

Abstract

本发明提供一种可通过抑制翼端漩涡和边界层的生长来抑制噪声的螺旋桨式风扇。轮毂上设置弯曲成向负压侧凸出的至少一个叶片(12)而构成的螺旋桨式风扇，在叶片(12)上除了叶片(12)的旋转方向后缘部(12B)之外的部分，形成向正压侧凸出的变曲面部(13)，变曲面部(13)构成为比叶片(12)的翼弦(C)靠近负压侧。

Description

螺旋桨式风扇

技术领域

本发明涉及一种通过使设置有弯曲成向负压侧凸出的叶片(blade)的轮毂(hub)旋转，从而自负压侧向正压侧送出空气等流体的螺旋桨式风扇(propeller fan)。

背景技术

所述螺旋桨式风扇例如用于空调装置的室外机。现有的一般螺旋桨式风扇具备弯曲成向负压侧凸出的叶片。使压力从叶片的旋转方向前方侧向后方侧变化，有效地产生负压侧与正压侧的压力差，从而增大从负压侧向正压侧的空气流。

但是，在现有的叶片中公知有下述情况：在叶片的外周端(翼端)因正压侧与负压侧的压力差会产生将叶片的外周端卷入的流、所谓的翼端旋涡。该翼端漩涡撞击到其它叶片或分隔螺旋桨式风扇的吸入侧与吹出侧的承口(bellmouth)而产生噪音。

另外，在叶片的表面和流之间会产生边界层，该边界层随着向叶片的旋转方向后方侧而缓慢扩展，从叶片表面剥离。在边界层剥离的情况下会产生宽频的噪声。

作为对这些噪声的对策，提出了改变叶片形状的方案(例如，专利文献1～3)。

专利文献1：特开2003-184792号公报

专利文献2：特开平7-77198号公报

专利文献3：特开2004-124748号公报

可是，虽然针对现有的螺旋桨式风扇，分别提出了抑制翼端漩涡的方案(专利文献1)、或抑制边界层的生长的方案(专利文献2、3)，但并未提出同时有效地抑制翼端漩涡的生长和边界层的生长的叶片形状。

而且，在专利文献2、3中，由于叶片的旋转方向前缘部向正压侧伸出较多，因此阻碍了来自旋转方向前方侧的流体流入，使得风扇效率降低。另外，风扇效率是指基于风扇的流体的移送量(例如风量)和使风扇旋转的电动机等的动力之比。若为了确保流体的移送量而提高旋转速度，则噪声会进一步增大。

发明内容

本发明鉴于上述情况而实现，其目的在于提供一种能抑制翼端漩涡和边界层的生长来抑制噪声的螺旋桨式风扇。

为了解决该课题，本发明涉及的螺旋桨式风扇在轮毂上设置弯曲成向负压侧凸出的至少一个叶片而构成，在所述叶片上除了所述叶片的旋转方向后缘部之外的部分，形成向正压侧凸出的变曲面部，该变曲面部构成为比所述叶片的翼弦靠近负压侧。

在该构成的螺旋桨式风扇中，负压侧的叶片表面(负压面)的气流在变曲面部变化为漩涡。另外，在正压侧的叶片表面(正压面)处，由于按照跨越变曲面部的方式流动，因此流速增加、压力减小。由此，在变曲面部负压侧与正压侧的压力差减小。由于因负压侧与正压侧的压力差而产生翼端漩涡，因此在该变曲面部处，翼端漩涡的生长受到阻碍。

另外，在负压面，边界层从旋转方向前方侧开始缓慢生长，但在向正压侧凸出的变曲面部因流向变化，所以边界层的生长中断。然后，从变曲面部的旋转方向后方开始重新生长边界层。并且，在正压面中，边界层也按照从变曲面部的旋转方向后方沿着正压面的方式流动而生长。

而且，由于变曲面部构成为比所述叶片的翼弦靠近负压侧，因此来自叶片的旋转方向前方的流体的流入不会受到阻碍。

另外，由于该曲面部设置在叶片的除了旋转方向后缘部之外的部分，因此，可按照有效产生压力差的方式设计叶片的旋转方向后缘部的形状，从而可提高风扇效率。

根据本发明，在变曲面部可防止翼端漩涡的生长，并可抑制边界层的扩展，由此可防止产生噪声。另外，由于通过变曲面部使得来自叶片的旋转方向前方的流入不会受到阻碍，因此可抑制风扇效率的降低，从而可抑制噪声，不必将旋转速度提高到所需要的旋转速度以上。

附图说明

图1是本发明第一实施方式的螺旋桨式风扇的主视图；

图2是图1的A-A剖面图；

图3是图1所示的螺旋桨式风扇的负压面的压力分布图；

图4是图1所示的螺旋桨式风扇的正压面的压力分布图；

图5是本发明第二实施方式的螺旋桨式风扇的主视图；

图6是图5的A-A剖面图；

图7是图5的B-B剖面图；

图8是图5的C-C剖面图；

图9是图5的D-D剖面图；

图10是图5所示的螺旋桨式风扇的负压面的压力分布图；

图11是图5所示的螺旋桨式风扇的正压面的压力分布图。

图中：10—螺旋桨式风扇；11—轮毂；12—叶片；12E—负压面；12F—正压面；13—变曲面部；14—平板部。

具体实施方式

下面，参照附图，对本发明第一实施方式的螺旋桨式风扇进行说明。该螺旋桨式风扇构成空调装置的室外机所具备的送风机。

该螺旋桨式风扇10具备：绕旋转轴L向旋转方向T旋转的呈圆筒状的轮毂11、设置在该轮毂11的外周部的多个(三个)叶片12。

从旋转轴L方向观察，叶片12的外周端12A(翼端)如图1所示，其构成为以旋转轴L为中心的圆弧状。

而且，从旋转轴L方向观察，叶片12的旋转方向T后缘部12B构成为：半径方向中央部弯曲成向旋转方向T后方侧突出，随着向径向外侧而逐渐朝向旋转方向前方侧，与叶片12的外周端12A(翼端)交叉成钝角。

并且，从旋转轴L方向观察，叶片12的旋转方向T前缘部12C构成为：半径方向中央部弯曲成向旋转方向T后方侧凹陷，随着向径向外侧而向旋转方向前方侧突出，与叶片12的外周端12A(翼端)交叉成锐角。

从外周侧观察，叶片12如图2所示，其整体弯曲成向一方侧(在图2中为下侧)凸出。由此，与旋转轴L垂直的假想平面和叶片12的旋转方向T前缘部12C所成的角度，小于所述假想平面与叶片12的旋转方向T后缘部12B所成的角度，在图2中，叶片12的上侧为正压侧，叶片12的下面为负压侧。即，该叶片12整体弯曲成向负压侧凸出。

并且，在叶片12的旋转方向T中央部，形成有向正压侧凸出的变曲面部13。该变曲面部13的顶点构成为比连结叶片12的旋转方向T前缘部12C和旋转方向T后缘部12B的线、所谓的翼弦C靠近负压侧。

如此构成的螺旋桨式风扇10以旋转轴L为中心向旋转方向T旋转，在叶片12的上侧(正压侧)和下侧(负压侧)产生压力差，从负压侧向正压侧移送空气。

从旋转方向T前方侧流入的空气在负压侧的叶片12表面(负压面12E)沿叶片12表面流动，在变曲面部13处变化为漩涡状。另外，在正压侧的叶片12表面(正压面12F)，由于按照跨越变曲面部13的方式流动，因此流速增加、压力降低。由此，在变曲面部13处负压侧与正压侧的压力差减小。

因负压侧与正压侧的压力差而产生的翼端漩涡，在变曲面部13处由于压力差减小，因此其生长受到阻碍。另外，翼端漩涡被分割为变曲面部13的旋转方向T前方侧和旋转方向T后方侧这两部分，旋转方向T后方侧的翼端漩涡向吹出方向被释放。

而且，在负压面12E中，边界层从旋转方向T前方侧开始缓慢生长，但在变曲面部13处因流动变化而使得边界层的生长中断。然后，从变曲面部13的旋转方向T后方开始重新生长边界层。并且，在正压面12F中，边界层也按照从变曲面部13的旋转方向T后方沿着正压面12F的方式流动而生长。

进而，由于变曲面部13构成为比所述叶片12的翼弦C靠近负压侧，因此来自叶片12的旋转方向T前方侧的空气的流入不会受变曲面部13阻碍。

另外，由于变曲面部13形成在叶片12的旋转方向T中央部，因此形成为叶片的旋转方向T后缘部向正压侧翘曲，使得有效地产生压力差。

在该构成的螺旋桨式风扇10中，由于因变曲面部13而使得翼端漩涡的生长受到阻碍，因此可抑制由翼端漩涡引起的噪声。

而且，由于在变曲面部13处流向变化而使得边界层的生长中断，因此边界层不会生长得较大，可抑制其剥离。另外，由于边界层本身不会生长得较大，因此剥离时的能量也小。所以，可抑制因边界层的剥离引起的噪声。

并且，由于来自叶片12的旋转方向T前方侧的空气的流入不会受到变曲面部13的阻碍，因此不会降低风扇效率，从而无需为了确保风量而提高转速。

另外，由于翼端漩涡被分割为变曲面部13的旋转方向T前方侧和旋转方向T后方侧这两部分，旋转方向T后方侧的翼端漩涡向吹出方向释放，因此可提高风扇效率。

这里，在图3中表示了负压面12E中的压力分布的计算结果。另外，在图4中表示了正压面12F中的压力分布的计算结果。可知负压面12E中在变曲面部13处等压线的间隔增大，压力不变化。另外，在正压面12F中等压线以变曲面部13为边界构成两座山，变曲面部13的压力比周围低。由此，可确认在变曲面部13处正压面12F与负压面12E的压力差减小。

下面，对本发明第二实施方式的螺旋桨式风扇10进行说明。其中，对于与第一实施方式相同的构成要素标注相同标记，并省略详细说明。

该螺旋桨式风扇10与第一实施方式同样，具备：绕旋转轴L向旋转方向T旋转的呈圆筒状的轮毂11、和设置在该轮毂11的外周部的多个(三个)叶片12。

从外周侧观察，叶片12整体弯曲成向下方凸出，在叶片12的旋转方向T中央部，形成有向正压侧凸出的变曲面部13。并且，如图6所示，在比变曲面部13靠近旋转方向T前方侧，形成有延伸至所述叶片12的外周端12A(翼端)的呈平板状的平板部14。其中，该平板部14构成为相对于翼弦C向负压侧稍稍倾斜。进而，叶片12的旋转方向T后缘部12B构成为翘曲得较大。

而且，如图6所示，该变曲面部13在叶片12的外周侧位于叶片12的旋转方向T的中央部，构成为随着向叶片12的内周侧而靠近叶片12的旋转方向T前缘部12C。由此，设置在变曲面部13的旋转方向T前方侧的平板部14的旋转方向T长度逐渐变短，在叶片12的内周端12D处如图9所示，未形成平板部14和变曲面部13，而构成向负压侧弯曲的翼形。

根据该第二实施方式，由于在产生翼端漩涡的叶片12的外周侧，比变曲面部13靠旋转方向T前方侧形成有平板部14，因此，在平板部14中，负压侧与正压侧的压力差也变小，翼端漩涡的生长被抑制。另外，由于在平板部14上叶片12表面的流向不变化，因此边界层的剥离被抑制。所以，可抑制由翼端漩涡的撞击和边界层的剥离引起的噪声。另外，由于叶片12的旋转方向T后缘部12B构成为翘曲得较大，在该部分的压力差较大而产生翼端漩涡，或者，流向急剧变化而产生边界层的剥离，但这些翼端漩涡或边界层不会生长得较大，因此可抑制由这些翼端漩涡和边界层的剥离引起的噪声。

并且，由于平板部14形成为延伸至叶片12的外周端12A(翼端)的平板状，因此不仅从叶片12的旋转方向T前方，而且从外周侧也容易流入空气，从而可大幅度提高风扇效率。

另外，由于叶片12的旋转方向T后缘部12B构成为翘曲得较大，因此可充分确保风扇效率。

而且，由于变曲面部13的位置从外周侧向内周侧逐渐变化，因此叶片12表面的边界层的剥离的大小不同，即使在剥离后的气流撞击到叶片12的旋转方向T后方侧的障碍物(例如，其它的叶片12)的情况下，也可将周期噪声抑制得较小。

另外，在流经叶片12表面的流量小的内周侧部分，由于即使边界层生长并剥离其能量也小，可抑制噪声，因此不设置变曲面部13而作为有效地产生压力变化的翼形，可提高风扇效率。

这里，在图10中表示了负压面12E中的压力分布的计算结果。另外，在图11中表示了正压面12F中的压力分布的计算结果。在负压面12E中，变曲面部13的外周侧部分的压力增高。另外，在正压面12F中，变曲面部13的外周侧部分的压力降低。因此，可确认在变曲面部13处，尤其是在外周侧，正压面12F与负压面12E的压力差减小。

以上，对本发明实施方式的螺旋桨式风扇进行了说明，但本发明并不限定于此，在不脱离其发明技术思想的范围内可适当变更。

作为具备该螺旋桨式风扇的装置，并不限定于空调装置的室外机，也可以是换气扇等其它工业设备或民用产品。

进而，设叶片的片数为三片进行了说明，但并不限定于此，优选考虑螺旋桨式风扇的尺寸与设定风量等来确定叶片的数量、配置。

Claims

1.一种螺旋桨式风扇，其在轮毂上设置弯曲成向负压侧凸出的至少一个叶片而构成，

在所述叶片上除了所述叶片的旋转方向后缘部之外的部分，形成向正压侧凸出的变曲面部，

该变曲面部构成为比所述叶片的翼弦靠近负压侧。

2.根据权利要求1所述的螺旋桨式风扇，其特征在于，

比所述变曲面部靠近旋转方向前方侧的部分形成为平板状。

3.根据权利要求1或2所述的螺旋桨式风扇，其特征在于，

所述变曲面部形成为，随着从所述叶片的外周侧向内周侧而逐渐靠近旋转方向前缘部。