CN101761493B - 轴流式鼓风机 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种轴流式鼓风机，其与现有技术相比能够减小风量-静压特性表示的拐点处的下降量，而且能够降低噪音。叶片(5)具有逆弯曲部(4)。逆弯曲部(4)设置在前端部(5B)附近的区域，前端部(5B)位于与基部(5A)和轮毂(6)的周壁部(6A)的在径向相对置的位置。逆弯曲部(4)向旋转方向(RD)凸出，向旋转方向的反方向凹陷，且沿着叶片(5)的前端部(5B)延伸。逆弯曲部(4)从叶片(5)的后端缘(5C)延伸到叶片(5)的前端缘(5D)附近，其中叶片的后端缘位于叶片的基部的一端(5Aa)所在的一侧且在轮毂(6)的径向上延伸，叶片的前端缘位于叶片的基部的另一端(5Ab)所在的一侧且在径向上延伸。

Description

轴流式鼓风机

技术领域

本发明涉及一种轴流式鼓风机。

背景技术

在日本实用新型专利第3089140号(美国公开2003/0123988)公报的图1至图3中公开了一种轴流式鼓风机的叶轮，在该鼓风机的叶片(blade)的翼前端部设有凸缘322，凸缘322以与叶片32的上表面形成夹角θ的方式弯曲。

专利文献1：日本实用新型专利第3089140号公报

在日本实用新型专利第3089140号(美国公开2003/0123988)公报中记载着：在未设有凸缘322的情况下，如该公报的图5所示，在叶片的前端13产生涡流23。而且在该公报中还记载着该涡流23会降低静压，减少风量，增大噪音。另外，在该公报中记载着在设置凸缘322时，与未设置时相比，会提高静压，使风量增多，另外还可以降低噪音。本申请发明人也确认能够得到该公报中所记载的效果。但是，如果从实用性上的观点考虑，在现有的结构中，无法减小轴流式鼓风机中以静压—风量特性表示的拐点处的下跌量(落ち込み量)即下降量(ドロツプ量)。

发明内容

本发明的目的在于提供一种轴流式鼓风机，其与现有技术相比能够减小以风量—静压特性表示的拐点处的下降量，而且能够降低噪音。

本发明的轴流式鼓风机具有叶轮、壳体以及电动机。叶轮包括轮毂和多片叶片，所述轮毂具有环状的周壁部。多片叶片的基部一体固定在轮毂的周壁部的外壁上，并且基部从周壁部的外壁向周壁部的径向外侧延伸且在周壁部的圆周方向上隔开间隔设置多片叶片。壳体具有筒状的风洞，叶轮在风洞内旋转。电动机具有前方端部和后方端部，在前方端部具有固定叶轮的旋转轴，并且电动机被固定在壳体上。

在本发明中采用的叶片具有以下特征。首先，在确定叶片时，假定一条假想线，该假想线通过位于旋转轴后方端部侧的叶片的基部的一端、与旋转轴的轴线平行延伸并且沿着周壁部的外周面延伸。叶片的基部具有如下形状：随着从该基部的一端朝向基部的另一端，以从假想线向叶轮的旋转方向逐渐远离的方式倾斜，并且以朝向旋转方向的相反方向凸出的方式弯曲。而且，叶片具有逆弯曲部，所述逆弯曲部在位于与基部和轮毂的周壁部的径向相对置的位置的前端部附近的区域，朝向旋转方向凸出，并朝向与旋转方向相反的方向凹陷，并且沿着叶片的前端部延伸。该逆弯曲部从叶片的后端缘沿着前端部延伸到叶片的前端缘附近，其中所述叶片的后端缘位于叶片基部的一端所在的一侧且在径向上延伸，所述叶片的前端缘位于叶片基部的另一端所在的一侧且在径向上延伸。逆弯曲部的在径向上测得的宽度尺寸以及逆弯曲部内形成的凹部的深度随着从叶片的后端缘朝向前端缘逐渐变小。

若采用这种结构，则与现有技术中在叶片的前端部整体形成凸缘的情况相比，能够减小风量—静压特性表示的拐点处的下降量，能够降低噪音。通过实验确认了本发明得到的效果。

另外，叶片的形状优选设定成：位于逆弯曲部的径向两侧的两个部分的外表面部分位于相同的弯曲面内。即，优选在位于逆弯曲部的径向两侧的两个部分的一方的外表面部分的延长线上存在着另一方的外表面部分。若采用这种形状，则与现有技术中设置凸缘的情况相比，有助于风量—静压特性的拐点的增加以及噪音的降低。

优选在从旋转轴的前方端部向后方端部观察所述叶轮时，叶片的后端缘的轮廓形状在与逆弯曲部对应的位置处，以朝向旋转方向凸出的方式弯曲。若采用这种形状，则能够改善风量—静压特性的拐点的下降，能够减少噪音的产生。

在设叶轮的外径尺寸为R时，优选逆弯曲部形成为凹部的顶点位于0.8R～0.95R的范围内。若凹部的顶点相比于0.8R来说更靠基部，则风量—静压特性的拐点下降。

另外，在设多片叶片的片数为N片时，在轮毂的周壁部的圆周方向上测得的逆弯曲部的长度尺寸L优选是2πR/(2.8N)～2πR/(1.5N)。逆弯曲部的圆周方向上测得的长度尺寸L若比2πR/(2.8N)短，则风量下降，风量—静压特性的拐点的下降量变大。另外，若长度尺寸L比2πR/(1.5N)长，则风量—静压特性的拐点整体下降，噪音变大。

另外，逆弯曲部的宽度尺寸的最大值优选为0.15R～0.20R。若逆弯曲部的宽度尺寸的最大值小于0.15R，则风量下降，风量—静压特性的拐点的下降量变大，噪音增大。若宽度尺寸的最大值大于0.20R，则风量—静压特性的拐点下降，噪音变大。

进而，逆弯曲部的凹部的深度尺寸D的最大值优选为0.02R～0.05R。逆弯曲部的凹部的深度尺寸D的最大值若小于0.02R，则风量—静压特性的拐点的下降量变大，噪音增大。若凹部的深度尺寸D的最大值变得大于0.05R，则风量—静压特性的拐点较大降低，噪音增大。具体地说，逆弯曲部的凹部的最大深度尺寸D优选是1～2mm。

发明效果

根据本发明，与现有技术那样在叶片的前端部整体形成凸缘的情况相比，能够减小以静压—风量特性表示的拐点处的下降量，而且能够降低噪音。

附图说明

图1(A)及(B)是本发明的实施方式的一例的轴流式鼓风机的主视侧面立体图以及后视侧面立体图；

图2是在本实施方式采用的叶轮的放大立体图；

图3(A)是一片叶片安装在轮毂上的状态下的俯视图；图3(B)是用于说明一片叶片的基部安装在轮毂的周壁部上的状态的图；

图4(A)～(D)是图2的A-A线～D-D线剖面图；

图5是在比较例1的轴流式鼓风机中采用的叶轮的立体图；

图6(A)及(B)是图5的A-A线剖面图及B-B线剖面图；

图7是在比较例2的轴流式鼓风机中采用的叶轮的立体图；

图8(A)及(B)是图7的A-A线剖面图及B-B线剖面图；

图9是表示本实施方式、比较例1及比较例2的轴流式鼓风机的风量—静压特性的图；

图10是表示本实施方式、比较例1及比较例2的轴流式鼓风机的音压等级与频率分量的关系的图；

图11是表示证明逆弯曲部的适当位置范围的风量—静压特性的图；

图12是表示证明逆弯曲部的大小的适当范围的风量—静压特性的图。

图中：

1-轴流式鼓风机

3-风扇壳体(fan housing)

4-逆弯曲部

4A-凹部

5-叶片

5A-基部

5B-前端部

5C-后端缘

5D-前端缘

6-轮毂

6A-周壁部

7-叶轮

9-电动机

10-电动机壳(motor case)

11-连结条(web)

13、15-凸缘(flange)

17-筒部

19-风洞

具体实施方式

以下，参考附图详细说明本发明的轴流式鼓风机的实施方式的一例。图1(A)以及(B)是本发明的实施方式的一例的轴流式鼓风机1的主视侧面立体图以及后视侧面立体图。该轴流式鼓风机1具有：风扇壳体3；配置在风扇壳体3内旋转的具备7片叶片5的叶轮7；以及驱动叶轮7旋转的电动机9。电动机9具有前方端部和后方端部，在前方端部具有固定叶轮的旋转轴8(如虚线所示)，并且电动机壳10通过连结条11被固定在风扇壳体3上。风扇壳体3在旋转轴8的轴线延伸的方向(轴线方向)的一方侧具有环状的吸入侧凸缘13，在轴线方向的另一方侧具有环状的排出侧凸缘15。另外，风扇壳体3在两个凸缘13、15之间具有筒部17。利用凸缘13及凸缘15分别与筒部17的内部空间构成风洞19。叶轮7在风洞19内旋转。叶轮7包括轮毂6以及七片叶片5，轮毂6具有环状的周壁部6A。在轮毂6的周壁部6A的内侧固定有多个永磁铁，所述多个永磁铁构成电动机9的转子的一部分。

图2是在本实施方式中采用的叶轮7的放大立体图。另外，图3(A)是将一片叶片5安装在轮毂6上的状态下的俯视图，图3(B)是用于说明一片叶片5的基部5A安装在轮毂6的周壁部6A上的状态的省略图。另外，图4(A)～图4(D)是图2的A-A线～D-D线剖面图。七片叶片5的基部5A一体固定在轮毂6的周壁部6A的外壁上。七片叶片5被设计成从轮毂6的周壁部6A的外壁向周壁部6A的径向外侧延伸，并且在周壁部6A的圆周方向上隔开间隔。

叶片5具有以下特征。在确定叶片5的形状时，假定一条假想线PL，该假想线PL通过位于旋转轴8后方端部侧的叶片5的基部5A的一端5Aa，与旋转轴8的轴线X平行延伸并且沿着周壁部6A的外周面延伸。如图3(B)所示，叶片5的基部5A具有如下形状：随着从该基部5A的一端5Aa朝向基部5A的另一端5Ab，以从假想线PL向叶轮7的旋转方向RD逐渐远离的方式倾斜，并且以朝向旋转方向RD的相反方向凸出的方式弯曲。如果是另一种观察方式，则如图4(D)所示，叶片5的基部5A的一端5Aa位于轮毂6的周壁部6A的开口部附近，如图3以及图4(A)所示，基部5A的另一端5Ab相比于一端5Aa更靠旋转方向RD一侧并且位于与周壁部6A的开口部相反一侧，在沿着轮毂6的周壁部6A倾斜的状态下，叶片5被固定在轮毂6上。

在本实施方式中采用的叶片5，如图4(B)～图4(D)所看到的那样，具有逆弯曲部4。逆弯曲部4设置于前端部5B附近的区域，前端部5B位于与基部5A和轮毂6的周壁部6A在径向相对的位置。而且，逆弯曲部4朝向旋转方向RD凸出，朝向与旋转方向RD相反的方向凹陷，并且沿着叶片5的前端部5B延伸。如图3所示，逆弯曲部4从叶片5的后端缘5C沿着前端部5B延伸到叶片5的前端缘5D附近，其中所述叶片5的后端缘5C位于叶片5的基部5A的一端5Aa所在一侧，并且在轮毂6的径向上延伸，所述叶片5的前端缘5D位于叶片5的基部5A的另一端5Ab所在一侧，并且在径向上延伸。

另外，叶片5的形状还被设定成：位于逆弯曲部4的径向两侧的两个部分的外表面部分5Ea以及5Eb位于相同的弯曲面内。也就是说，在位于逆弯曲部的径向两侧的两个部分5Ea以及5Eb的一方的外表面部分5Ea的延长线上，存在有另一方的外表面部分5Eb。如果采用这种形状，与现有技术中设置凸缘的情况相比，风量—静压特性的拐点的下降量变小，有助于噪音的降低。

另外，在从旋转轴8的前方端部朝向后方端部观察叶片时(在图3(A)的状态下)，叶片5的后端缘5C的轮廓形状在与逆弯曲部4对应的位置以朝向旋转方向RD凸出的方式弯曲。图3(A)中以虚线表示的线5C′表示在未形成逆弯曲部4的情况下的后端缘5C的轮廓形状。如果在图3(A)中观察，叶片5的后端缘5C的轮廓形状弯曲成大的S字状。

如图3以及图4(D)所示，在逆弯曲部4的径向测得的宽度尺寸W以及逆弯曲部4内形成的凹部4A的深度D被设定成：随着从叶片5的后端缘5C朝向前端缘5D逐渐变小。

如图3(A)所示，在设叶轮7的外径尺寸为R时，逆弯曲部4优选形成为其凹部4A的顶点位于0.8R～0.95R的范围内。图3(A)中以虚线T表示凹部4A的顶点的轨迹。当凹部4A的顶点位于相比于0.8R更靠基部5A的位置时，风量—静压特性的拐点整体大大下降，噪音增大。

另外，逆弯曲部4的宽度尺寸W的最大值优选是0.15R～0.20R。如果逆弯曲部4的宽度尺寸W的最大值小于0.15R，则风量下降，风量—静压特性的拐点的下降量增大，噪音增大。如果宽度尺寸的最大值大于0.20R，则风量—静压特性的拐点整体下降，噪音变大。

进而，逆弯曲部4的凹部4A的深度尺寸D的最大值优选为0.02R～0.05R。逆弯曲部4的凹部4A的深度尺寸D的最大值如果小于0.02R，则风量下降，风量—静压特性的拐点的下降量变大，噪音增大。凹部的深度尺寸D的最大值如果大于0.05R，则风量—静压特性的拐点整体下降，噪音增大。

另外，在设多片叶片的片数为N片的情况下，在轮毂的周壁部的圆周方向测得的逆弯曲部4的长度尺寸L优选2πR/(2.8N)～2πR/(1.5N)。逆弯曲部4的在圆周方向测得的长度尺寸L如果比2πR/(2.8N)短，则风量下降，风量—静压特性的拐点的下降变大，噪音增大。另外，长度尺寸L如果比2πR/(1.5N)长，则风量—静压特性的拐点下降，噪音变大。

根据本实施方式，与现有技术那样在叶片的前端部整体形成凸缘的情况相比，能够使在可实用的动作区域内的静压以及风量增大，能够降低噪音。

下面，说明用于确认本实施方式的轴流式鼓风机的效果的试验结果。图5是在比较例1的轴流式鼓风机中采用的叶轮的立体图，图6(A)以及(B)是图5的A-A线剖面图以及B-B线剖面图。该比较例1的轴流式鼓风机的叶轮与本实施方式的叶轮不同，逆弯曲部4′在从叶片5′的后端缘5′C到前端缘5′D的全长上形成。图7是在比较例2的轴流式鼓风机中采用的叶轮的立体图，图8(A)以及(B)是图7的A-A线剖面图以及B-B线剖面图。该比较例2的轴流式鼓风机的叶轮与本实施方式的叶轮不同，并不具有逆弯曲部。

试验使用的各轴流式鼓风机的叶轮的半径R是43mm，旋转速度是4400[min^-1]。而且在本实施方式的轴流式鼓风机中，在设叶轮7的外径尺寸为R时，将逆弯曲部4的凹部4A的顶点定位在0.9R的位置处。而且，逆弯曲部4的长度L是2πR/(1.5N)，设逆弯曲部4的宽度W为0.19R，将凹部4A的深度尺寸D的最大值固定为0.03R。图9表示在该条件下本实施方式(本实施例)、比较例1以及比较例2的轴流式鼓风机的静压—风量特性。在图9中，虚线包围的区域是拐点显现的动作范围。在该动作范围显现拐点(特性的变化率的极性变化的点)。该拐点处的下降量(特性的降低量)越大，则作为风扇的冷却性能越变差。从图9可知，本实施方式的轴流式鼓风机相比于比较例1以及比较例2任一个的轴流式鼓风机，拐点处的下降量(特性的降低量)都小。

图10表示在相同环境下测量的本实施方式(本实施例)、比较例1以及比较例2的轴流式鼓风机的音压等级与频率分量的关系。鼓风机的噪音主要是以所谓被称为乱流噪音的为主，产生该噪音的原因是较高频率分量(在图10中虚线包围的范围：1.2kHz以上～16kHz)。。从图10可以判断出，根据本实施方式的轴流式鼓风机，相比于比较例1以及2的任一个的轴流式鼓风机，作为噪音产生源的频率分量的音压等级(音压レベル)都降低。

从图9以及图10的结果可以判断出，与比较例1那样沿着叶片的前端部整体设置逆弯曲部的情况相比，如本实施方式的轴流式鼓风机那样，当在叶片的前端部附近局部形成规定形状的逆弯曲部时，能够使风量增大，使风量—静压特性的拐点增大，改善特性，而且能够降低噪音。若以相对的比来比较实验结果，则如下表1所示。

【表1】

	旋转速度	最大风量	最大静压	音压等级
					本实施例	N	1.02Q	P	S-1
比较例2	N	Q	P	S
					比较例1	N	Q	0.97P	S+1

图11表示在设叶轮7的外径尺寸为R时，以逆弯曲部4的凹部4A的顶点位于0.8R～0.95R的适当范围内的方式形成的情况下平均的风量—静压特性与凹部4A的顶点位置变得小于0.8R情况下平均的风量—静压特性。另外，在凹部4A的顶点位置变得大于0.95R的情况下也可看到与变得小于0.8R情况同样的特性的变化。而且，图11的特性如下：逆弯曲部4的长度L为2πR/(1.5N)，设逆弯曲部4的宽度W为0.19R，凹部4A的深度尺寸D的最大值固定为0.03R。从图11可以判断出，为了防止风量—静压特性的下降，优选将逆弯曲部4的位置设为适当范围。

另外，图12是一起表示在下述两种结构时的风量—静压特性与上述本实施方式的风量—静压特性的图，其中一种结构是：将逆弯曲部4的位置固定为0.9R，使逆弯曲部4的长度为2πR/(1.4N)，使逆弯曲部4的宽度尺寸为0.21R，使凹部4A的最大深度尺寸D为0.051R，将该结构作为“逆弯曲部—大”；另一种结构是：将逆弯曲部4的位置固定为0.9R，使逆弯曲部4的长度为2πR/(2.9N)，使逆弯曲部4的宽度尺寸为0.14R，使凹部4A的最大深度尺寸D为0.019R，将该结构作为“逆弯曲部—小”。从图12可以判断出，逆弯曲部4的大小优选在前述的适当范围。

通过试验可以确认：即使是在叶片的片数为多个的情况下、在叶轮的外径不同的情况下、在叶轮的转速不同的情况下、在连结条的根数以及形状不同的情况下也同样能够得到上述结果。

Claims (8)

1.一种轴流式鼓风机，其特征在于，包括：

叶轮，所述叶轮包括轮毂和多片叶片，所述轮毂具有环状的周壁部，所述多片叶片的基部一体固定在所述轮毂的周壁部的外壁上，所述基部从所述周壁部的所述外壁向所述周壁部的径向外侧延伸，且在所述周壁部的圆周方向上隔开间隔设置所述多片叶片；

壳体，其具有筒状的风洞，所述叶轮在所述风洞内旋转；以及

电动机，所述电动机具有前方端部和后方端部，在所述前方端部具有固定所述叶轮的旋转轴，并且所述电动机被固定在所述壳体上，

在假定一条通过位于所述旋转轴后方端部侧的所述叶片的所述基部的一端、与所述旋转轴的轴线平行延伸并且沿着所述周壁部的外周面延伸的假想线时，所述叶片的所述基部具有如下形状：随着从所述基部的所述一端朝向所述基部的另一端，以从所述假想线向所述叶轮的旋转方向逐渐远离的方式倾斜，并且以朝向所述旋转方向的相反方向凸出的方式弯曲，

所述叶片具有逆弯曲部，所述逆弯曲部在位于与所述基部在所述径向上对置的位置的前端部附近的区域，朝向所述旋转方向凸出，并朝向与所述旋转方向相反的方向凹陷，并且沿着所述前端部延伸，

所述逆弯曲部从所述叶片的后端缘沿着所述前端部延伸到所述叶片的前端缘附近，其中所述叶片的后端缘位于所述基部的所述一端所在的一侧且在所述径向上延伸，所述叶片的前端缘位于所述另一端所在的一侧且在所述径向上延伸，

所述逆弯曲部的在所述径向上测得的宽度尺寸以及所述逆弯曲部内形成的凹部的深度随着从所述叶片的所述后端缘朝向所述前端缘逐渐变小。

2.如权利要求1所述的轴流式鼓风机，其特征在于，

所述叶片的位于所述逆弯曲部的所述径向两侧的两个部分的外表面部分位于相同的弯曲面内。

3.如权利要求1或2所述的轴流式鼓风机，其特征在于，

在从所述旋转轴的所述前方端部向后方端部观察所述叶轮时，所述叶片的所述后端缘的轮廓形状在与所述逆弯曲部对应的位置处，以朝向所述旋转方向凸出的方式弯曲。

4.如权利要求1所述的轴流式鼓风机，其特征在于，

在设所述叶轮的外径尺寸为R时，所述逆弯曲部形成为所述凹部的顶点位于0.8R～0.95R的范围内。

5.如权利要求4所述的轴流式鼓风机，其特征在于，

在所述多片叶片的片数为N片时，在所述圆周方向上测得的所述逆弯曲部的长度尺寸(L)是2πR/(2.8N)～2πR/(1.5N)。

6.如权利要求4或5所述的轴流式鼓风机，其特征在于，

所述逆弯曲部的所述宽度尺寸的最大值为0.15R～0.20R。

7.如权利要求4或5所述的轴流式鼓风机，其特征在于，

所述逆弯曲部的所述凹部的深度尺寸(D)的最大值为0.02R～0.05R。

8.如权利要求4所述的轴流式鼓风机，其特征在于，

所述凹部的最大深度尺寸(D)是1～2mm。

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