CN101203680A - 轴流风扇 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种轴流风扇，其具有：设置在轮毂(14)上的多个叶片(13)；以及弯曲部(13c)，其是分别将各叶片(13)的外周边缘向各叶片(13)的负压面(13e)侧折弯而形成的，在各叶片(13)的后边缘部(13b)上，在吹出风速大、可以最有效地进行增压工作的部分上设置突出部(13f)，各突出部(13f)相对于连接各叶片(13)的后边缘部(13b)的基端与外周端的直线(L)向与各叶片(13)的旋转方向相反的方向突出。此时，若在各叶片(13)的后边缘部(13b)上在预定位置设置突出部(13f)以增大各叶片(13)的翼片面积，则能够有效补充由于折弯各叶片(13)的外周边缘而降低了的静压上升量的不足部分。

Description

轴流风扇
技术领域
本发明涉及螺旋桨风扇等轴流风扇的结构。
背景技术
这种轴流风扇用作空调机用室外机单元的送风机。如图6所示，空调机用室外机单元具有箱型的外壳1。在外壳1的背面设置有空气吸入口10a。在外壳1内与空气吸入口10a相邻地配置有热交换器2。并且在外壳1内，在热交换器2的下游配置有风扇电动机12和通过风扇电动机12驱动的送风单元3。通过未图示的托架把风扇电动机12固定在外壳1中。
送风单元3具有作为轴流风扇的螺旋桨风扇4。如图6～图8所示，螺旋桨风扇4具有轮毂14和多个叶片13。各叶片13与轮毂14的外周面形成为一体。螺旋桨风扇4与风扇电动机12的驱动轴12a连接。另外，送风单元3具有：配置在螺旋桨风扇4的外周附近的喇叭口5；以及配置在螺旋桨风扇4的前方的风扇防护装置6。通过喇叭口5划分出位于螺旋桨风扇4后方的吸入区域X和位于螺旋桨风扇4前方的吹出区域Y。
作为上述室外机单元的问题点，其具有来自螺旋桨风扇4的噪音、和由于从螺旋桨风扇4吹出的空气与风扇防护装置6等碰撞而产生的噪音。为了降低这些噪音，以往例如使螺旋桨风扇4的叶片13的形状为最佳、采用空气动力性能优良的机翼型的翼片。
但即使使用了这些手法，当螺旋桨风扇4旋转时，如图8所示，在各叶片13的外周边缘附近，产生从压力高的压力面13d朝向压力低的负压面13e的空气流A1，由于该空气流A1，在各叶片13的外周边缘附近形成涡流A2。并且如图9和图10所示，由该涡流A2造成的气流的紊乱随着从上游趋向下游而逐渐增强，并且涡流A2的中心逐渐远离各叶片13的负压面13e。其结果为，涡流A2与各叶片13的压力面13d、喇叭口5的内周面以及风扇防护装置6等碰撞，可能导致送风机的噪音会进一步增大。
尤其是当涡流A2在离开各叶片13的负压面13e之后与后续的叶片13相干涉时，气流的紊乱会进一步加大，送风机的噪音可能会变得更大。
例如，如果为了使其变轻(降低成本)而缩短各叶片13的弦长，则各叶片13的叶栅性能会降低。因而，涡流A2变得容易离开各叶片13的负压面13e。如图11所示，相比于图10的情况，涡流A2更早地与后续的叶片13干涉。因此会更容易增大送风机的噪音。
为了应对这种问题，如图12和图13所示，提出了沿着各叶片13的外周边缘设置弯曲部13c的螺旋桨风扇(例如参照专利文献1)。弯曲部13c是通过把叶片13的外周边缘向负压面13e侧(吸入侧)折弯而形成的。弯曲部13c的宽度d形成为，从各叶片13的前边缘部13a随着靠向后边缘部13b而逐渐增大。
根据该结构，如图13和图14所示，气流A1从各叶片13的压力面13d通过弯曲部13c并平滑地绕到负压面13e。此时，在各叶片13的外周边缘附近，由于气流A1而形成有涡流A2。但由于该涡流A2的直径小，所以抑制了涡流A2与各叶片13的负压面13e上的气流A3的干涉。
而且如图9所示，涡流A2的直径从各叶片13的前边缘部13a起随着靠向后边缘部13b而逐渐增大。与此对应地，如果使各弯曲部13c的宽度d从各叶片13的前边缘部13a起随着靠向后边缘部13b而逐渐增大，则可以在各叶片13的外周边缘的整体范围内发挥上述作用效果，并且涡流A2不易离开各叶片13的负压面13e。
因而，即使为了实现重量的变轻而缩短各叶片13的弦长，在相邻的各叶片13之间涡流A2也不会相互干涉，从而送风机的下游处的气流紊乱减少。即，通过把该螺旋桨风扇组装到空调机用室外机单元，能有效降低送风机的噪音。
专利文献1：日本专利第3629702号公报
但当把弯曲部13c设置在各叶片13的外周边缘上的情况下，对于螺旋桨风扇4的增压工作做出很大贡献的翼片的翘曲变小，从而存在送风机的送风性能降低的问题。
因此，需要使弯曲部13c的宽度d不要过大。以往，弯曲部13c的宽度d的最大值优选被设定为小于等于从各叶片13的旋转中心到外周端位置的长度的15％。但即使优化弯曲部13c的宽度d，也无法避免一定程度的增压量的降低。
如图15所示，在现有的螺旋桨风扇4中，各叶片13的后边缘部13b沿着圆弧形成，并且相对于连接各叶片13的基端和外周边缘的直线L，向与各叶片13的旋转方向相反的方向较浅却大范围地突出。由此，可以充分确保各叶片13的翼片面积。
但在各叶片13中，吹出风速最大的部分是图15中用F-F’表示的区域。因此，如果不增大该区域中的翼片面积，则无法充分提高增压量。
因此，即使如图15所示使各叶片13的后边缘部13b突出，虽然增大了各叶片13的翼片面积，但却无法有效地增大增压量。而且还有悖于装置的重量减轻和材料节省。
发明内容
本发明的目的在于提供一种能够有效地补充由于弯曲了叶片的外周边缘而下降了的静压上升量的不足部分的轴流风扇。
为了解决上述课题，根据本发明的第一方面，该轴流风扇具有：设置在轮毂14上的多个叶片13；以及弯曲部13c，该弯曲部13c是分别将各叶片13的外周边缘向各叶片13的负压面13e侧折弯而形成的，在各叶片13的后边缘部13b上，在吹出风速大、可以最有效地进行增压工作的部分上设置突出部13f，各突出部13f相对于直线L向与各叶片13的旋转方向相反的方向突出，上述直线L是连接各叶片13的后边缘部13b的基端与外周端的直线。
通过如上结构，各叶片13的压力面13d的气流A1平滑地从各叶片13的外周边缘绕到负压面13e。其结果为，在各叶片13的外周边缘附近形成了直径小的涡流A2。由此可以抑制各叶片13的负压面13e上的气流A3和涡流A2的干涉。
此时，在各叶片13的后边缘部13b上，在吹出风速大、可以最有效地进行增压工作的部分上设置突出部13f。并且，使该突出部13f相对于连接各叶片13的后边缘部的基端与外周端的直线L，向与各叶片13的旋转方向相反的方向突出。如果这样增大各叶片13的翼片面积，则能有效地补充由于把各叶片13的外周边缘向负压面13e折弯而下降了的静压上升量的不足部分。因而可以实现送风声音的降低以及送风性能的高效化。
在上述轴流风扇中，在各叶片13的从前边缘部13a直到后边缘部13b的整体范围内，设置有各弯曲部13c。这种情况下，各叶片13的压力面13d上的气流A1平滑地从各叶片13的外周边缘绕到负压面13e，在各叶片13的外周边缘附近形成了直径小的涡流A2，从而抑制了各叶片13的负压面13e上的气流A3和涡流A2的干涉。
在上述轴流风扇中，在各叶片13的从前边缘部13a与后边缘部13b之间的位置直到上述后边缘部13b的部分，设置有各弯曲部13c。在这种情况下，各叶片13的压力面13d上的气流A1平滑地从各叶片13的外周边缘绕到负压面13e，在各叶片13的外周边缘附近形成了直径小的涡流A2，从而可以抑制各叶片13的负压面13e上的气流A3和涡流A2的干涉。
在上述轴流风扇中，各弯曲部13c的宽度形成为：自各叶片13的前边缘部13a起，越靠向后边缘部13b越逐渐增大。
此时，从各叶片13的前边缘部13a起，随着靠向后边缘部13b，涡流A2的直径变大，对应于该涡流A2，可以从边缘部13a到后边缘部13b有效地减小涡流A2，并且可使涡流A2不易离开各叶片13的负压面13e。
因而，即使为了实现重量的变轻而缩短各叶片13的弦长，在相邻的各叶片13之间涡流A2也不会彼此干涉，在送风机的下游产生的气流的紊乱变少。因此，通过上述各作用的叠加效果，能够有效地抑制噪音。
在上述轴流风扇中，在各突出部13f上，相对于上述直线L向与上述旋转方向相反的方向突出最大的部分被设定在这样的区域中：当设轴流风扇的半径为Rt、上述轮毂14的半径为Rh、距轴流风扇的旋转中心O的径向距离为R时，(R-Rh)/(Rt-Rh)的值为0.65～0.85。
根据本发明人等的测定结果，当设轴流风扇的半径为Rt、轮毂14的半径为Rh、轴流风扇的自旋转中心O起的径向距离为R时，吹出风速最大、可以最有效地进行增压工作的部分是这样的区域：(R-Rh)/(Rt-Rh)的值为0.65～0.85。
根据上述结果，在各叶片的后边缘部设置突出部31f，该突出部31f相对于连接各叶片的基端与外周端的直线L向与轴流风扇的旋转方向相反的方向突出，由此来增大各叶片13的翼片面积。这样就能够更为有效地补充由于把各叶片的外周边缘向负压面折弯而下降了的静压上升量的不足部分。
附图说明
图1是表示本实施方式的螺旋桨风扇和喇叭口的后视图。
图2是表示螺旋桨风扇的立体图。
图3是表示螺旋桨风扇的后视图。
图4是表示叶片的后边缘部的位置与吹出风速的关系的曲线图。
图5是表示变形例的叶片的局部放大平面图。
图6是表示使用现有的螺旋桨风扇的空调机用室外机单元的整体结构的纵剖面图。
图7是表示现有的螺旋桨风扇的后视图。
图8是表示现有的螺旋桨风扇的叶片的截面结构和其问题点的局部剖面图。
图9是表示现有的螺旋桨风扇的涡流的产生机理的说明图。
图10是表示现有的螺旋桨风扇的涡流干涉现象的说明图。
图11是表示对于现有的螺旋桨风扇，当缩短了叶片的弦长的情况下的涡流干涉状态的说明图。
图12是表示应对现有的螺旋桨风扇的问题点的叶片的基本形状的立体图。
图13是表示图12中的螺旋桨风扇的涡流抑制作用的剖面图。
图14是表示图12中的螺旋桨风扇的涡流干涉现象的说明图。
图15是表示图12中的螺旋桨风扇的问题点的局部放大平面图。
具体实施方式
参照图1～图4说明把本发明的轴流风扇具体作为螺旋桨风扇的一个实施方式。
如图1～图3所示，螺旋桨风扇4具有合成树脂制的轮毂14、以及3个叶片13。各叶片13与轮毂14的外周面形成为一体。
各叶片13的前边缘部13a的外周端和后边缘部13b的外周端分别配置为与各叶片13的基端相比向各叶片13的旋转方向偏置。各叶片13的外周边缘在从前边缘部13a直到后边缘部13b的整体范围内，向图2所示的各叶片13的负压面13e侧(吸入侧)折弯。各弯曲部13c的宽度d从各叶片13的前边缘部13a起，随着靠向后边缘部13b以预定的比率增大。
从在不降低各叶片13的送风性能的情况下有效抑制涡流A2的产生的观点出发，优选弯曲部13c的宽度d的最大值小于等于从螺旋桨风扇4的旋转中心(轮毂14的中心)到各叶片13的外周端的长度的15％。
在各叶片13的后边缘部13b上设置有突出部13f。各突出部13f被设置在吹出风速最大、可以最有效地进行增压工作的部分上(图3中的以螺旋桨风扇4的直径φ1～φ5的外周线表示的区域)。各突出部13f相对于连接各叶片13的后边缘部13b的基端与外周端的直线L(图3中的虚线)，向与各叶片13的旋转方向M相反的方向突出。
此处，在各突出部13f中，设向与各叶片13的旋转方向M相反的方向突出最大的部分为最大突出部T。当设螺旋桨风扇4的半径为Rt、轮毂14的半径为Rh、距螺旋桨风扇4的旋转中心O的径向距离为R的情况下，最大突出部T被设定在(R-Rh)/(Rt-Rh)的值为0.65～0.85的区域。
对图7和图8所示的不具有弯曲部13c的螺旋桨风扇4的叶片13、以及图1～图3、图12和图13所示的具有弯曲部13c的螺旋桨风扇4的叶片13，测定了使(R-Rh)/(Rt-Rh)的值在0～1.0中变化时的风扇的吹出风速。图4表示该结果。
根据图4的结果可以确认到：风扇的吹出风速为最大的(R-Rh)/(Rt-Rh)的值与是否具有弯曲部13c无关，都在0.65～0.85的区域内。
在本实施方式中，弯曲部13c设置在(R-Rh)/(Rt-Rh)的值为0.9～1.0的区域(图3中的螺旋桨风扇4的直径φ5和φ6的外周线之间)。因而，优选将突出部13f设置在(R-Rh)/(Rt-Rh)的值为0.65～0.85的区域中。
突出部13f的最大突出部T优选设置在位于比与弯曲部13c的交界(图3中的螺旋桨风扇的直径φ5的外周线)靠内径侧、吹出风速最大的区域中，例如(R-Rh)/(Rt-Rh)的值为大约0.75的区域中。
与此相对，在是图15所示的螺旋桨风扇4的情况下，突出部13f的最大突出部T设置在(R-Rh)/(Rt-Rh)的值为大约0.5的区域中。此时，虽然各叶片13的翼片面积增大，但吹出风速小，无法充分增大静压上升量。
下面详细说明上述螺旋桨风扇4的作用。
在本实施方式的螺旋桨风扇4的情况下，各叶片13的外周边缘在从前边缘部13a到后边缘部13b的整体范围内向各叶片13的负压面13e侧折弯。此时如图13所示，各叶片13的压力面13d上的气流A1从各叶片13的外周边缘平滑地绕到负压面13e。其结果为，在各叶片13的外周边缘附近形成直径小的涡流A2。由此可以抑制各叶片13的负压面13e的气流A3与涡流A2的干涉。
并且在各叶片13的后边缘部13b中，突出部13f设置在吹出风速大、可以最有效地进行增压工作的部分上。各突出部13f相对于连接各叶片13的后边缘部13b的基端与外周端的直线L向与各叶片13的旋转方向相反的方向突出。如果这样增大各叶片13的翼片面积，则能够有效地补充由于折弯了各叶片13的外周边缘而下降了的静压上升量的不足部分。因此可以实现送风声音的降低以及送风性能的高效化。
并且各弯曲部13c的宽度d形成为：自各叶片13的前边缘部13a起，越靠向后边缘部13b形成得越大。由此，从各叶片13的前边缘部13a起，随着靠向后边缘部13b涡流A2的直径变得越大，对应于这种涡流A2，可以从前边缘部13a到后边缘部13b有效地减小涡流A2，并且能使涡流A2不易离开各叶片13的负压面13e。
因而即使为了实现重量的减轻而缩短各叶片13的弦长，在相邻的各叶片13之间涡流A2也不会彼此干涉，因而在送风机的下游产生的气流的紊乱也变少。因此，通过上述各作用的叠加效果，可以有效地抑制噪音。
并且，当设螺旋桨风扇4的半径为Rt、轮毂14的半径为Rh、距螺旋桨风扇4的旋转中心O的径向距离为R时，最大突出部T的位置被设定在(R-Rh)/(Rt-Rh)的值为0.65～0.85的区域中。
如图4所示，对于螺旋桨风扇4的各叶片13，吹出风速大、可以最有效地进行增压工作的区域是(R-Rh)/(Rt-Rh)的值为0.65～0.85的区域。如果使该区域向与螺旋桨风扇4的旋转方向相反的方向突出，以增大各叶片13的翼片面积，则可以有效地补充由于弯曲了各叶片13的外周边缘而下降了的静压上升量的不足部分。
根据上述而得到的结果是，如本实施方式的螺旋桨风扇4那样，通过在各叶片13的外周边缘上设置弯曲部13c，可以在各叶片13的外周边缘附近稳定地产生直径小的涡流A2。并且通过在各叶片13的后边缘部13b上在吹出风速为最大的区域中设置突出部13f，增大了各叶片13的翼片面积。如果这样构成，则即使在各叶片13的外周边缘上设置了弯曲部13c，也能在不使静压上升量降低的状态下降低噪音。因而，可以兼顾送风声音的降低和送风性能的高效化。还有，由于不必将各叶片13的翼片面积扩大到所需程度之上，因而可以尽力抑制材料浪费的发生，能够使螺旋桨风扇4重量变轻以及实现降低成本。
(变形例)
在本实施方式中，虽然在各叶片13的外周边缘的从前边缘部13a直到后边缘部13b的整体范围内设置了弯曲部13c，但也可以在从前边缘部13a与后边缘部13b之间的位置直到后边缘部13b的部分上设置弯曲部13c。此时，作为前边缘部13a与后边缘部13b之间的位置，优选从前边缘部13a起向后边缘部13b偏移了叶片13的外周边缘的全长的大约25％的位置处。
此时，各叶片13的压力面13d上的气流A1也平滑地从各叶片13的外周边缘绕到负压面13e。其结果是，在各叶片13的外周边缘附近形成了直径小的涡流A2。由此可以抑制各叶片13的负压面13e上的气流A3与涡流A2的干涉。
这种情况下，通过在叶片13的后边缘部13b中，在吹出风速大、可以最有效地进行增压工作的部分上设置突出部13f，能够有效地补充由于折弯了各叶片13的外周边缘而降低了的静压上升量的不足部分。因而可以兼顾送风声音的降低和送风性能的高效化。
(关于叶片的种类)
在上述实施方式和变形例中，具体化为薄翼片结构的叶片。
但本发明不限于薄翼片结构，例如还能应用于较厚结构的翼片或者各种机翼型翼片等。

Claims (5)

1.一种轴流风扇，该轴流风扇具有：设置在轮毂(14)上的多个叶片(13)；以及弯曲部(13c)，上述弯曲部(13c)是分别将各叶片(13)的外周边缘向各叶片(13)的负压面(13e)侧折弯而形成的，该轴流风扇的特征在于，
在各叶片(13)的后边缘部(13b)上，在吹出风速大、可以最有效地进行增压工作的部分上设置有突出部(13f)，
各突出部(13f)相对于直线(L)向与各叶片(13)的旋转方向相反的方向突出，上述直线(L)是连接各叶片(13)的后边缘部(13b)的基端与外周端的直线。
2.根据权利要求1所述的轴流风扇，其特征在于，
在各叶片(13)的从前边缘部(13a)直到后边缘部(13b)的整体范围内，设置有各弯曲部(13c)。
3.根据权利要求1所述的轴流风扇，其特征在于，
在各叶片(13)的从前边缘部(13a)与后边缘部(13b)之间的位置直到上述后边缘部(13b)的部分，设置有各弯曲部(13c)。
4.根据权利要求1至3中的任一项所述的轴流风扇，其特征在于，
各弯曲部(13c)的宽度形成为：自各叶片(13)的前边缘部(13a)起，越靠向后边缘部(13b)越逐渐增大。
5.根据权利要求1至4中的任一项所述的轴流风扇，其特征在于，
在各突出部(13f)中，相对于上述直线(L)向与上述旋转方向相反的方向突出最大的部分被设定在这样的区域中：当设轴流风扇的半径为Rt、上述轮毂(14)的半径为Rh、距轴流风扇的旋转中心(O)的径向距离为R时，(R-Rh)/(Rt-Rh)的值为0.65～0.85。
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