CN102317633A - 多叶片鼓风机 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种能够提高噪音性能和送风性能的多叶片鼓风机。该多叶片鼓风机(1)具有：具有喇叭口状的吸入口(22)的涡旋式的壳体(2)；由多个叶片(31)以环状排列而成且旋转轴(m)朝向壳体(2)的吸入口(22)地被收容在壳体(2)中的叶轮(3)。在该多叶片鼓风机(1)中，吸入口(22)的中心轴(1)和叶轮(3)的旋转轴(m)具有倾斜角(g)且处于相互交叉的位置关系或相互扭转的位置关系，由此，吸入口(22)和叶轮(3)的间隙(L)随着从叶轮(3)的旋转轴(m)趋向壳体(2)的吹出口(23)附近而扩大。

Description

多叶片鼓风机
技术领域
本发明涉及一种多叶片鼓风机，更具体来说，涉及一种能够提高噪音性能或送风性能的多叶片鼓风机。
背景技术
一般的多叶片鼓风机具有：具有喇叭口形状的吸入口的涡旋式的壳体；收容在该壳体中的叶轮。叶轮是将多个叶片以环状排列而成的多叶片叶轮(西洛克风扇)，其旋转轴朝向壳体的吸入口并收容在壳体中。
这里，在吸入口的中心轴和叶轮的旋转轴位于同一轴上的结构中，惯性力作用于从吸入口向叶轮流入的空气。由此，在叶轮内，存在空气向主板(支承叶片的板)附近偏移地流动的倾向。于是，通过叶轮的叶片间(叶片与叶片的间隙)的空气的速度分布(从叶片间吹出的空气的速度分布)在叶轮的轴向上不均匀。于是，变得容易发生流速变动，因此，空气的压力变动和紊流变大，发生噪音恶化和送风性能的降低等。
另外，在所述结构中，在叶轮内，空气相对于叶片以陡峭的(锐利的)角度流入并通过叶片间。于是，叶轮不能充分发挥功能，因此，存在送风性能无法充分发挥的可能。
在所述课题中，在以往的多叶片鼓风机中，采用了使吸入口配合吸入流速而变形的结构(参照专利文献1)以及在叶片的端部侧设置锥部的结构(参照专利文献2)等。在这些结构中，利用叶片的端部侧使空气变得容易流动，叶轮内的气流的速度分布均匀化。由此，鼓风机的性能提高。
另外，在其他的以往的多叶片鼓风机中，采用了使叶轮和喇叭口的间隙相对于旋转方向变化的结构(参照专利文献3)。在所述结构中，叶轮内的气流的速度分布均匀化，鼓风机的性能提高。但是，在所述结构中，由于壳体的形状复杂化或壳体的脱模困难，存在产品成本增加的课题。
另外，多叶片鼓风机使用具有规定的扩展角的涡旋式的壳体来进行静压复得。因此，当空气的吸入位置变化时，叶轮内的气流的速度变化，气流向主板侧的偏移变化。由此，在改变叶轮的叶片的形状的结构中，对于成为目的对象的气流取得了效果，但对于除此以外的气流，产生了浪费，因此，存在不一定得到充分的效果的课题。另外，此时，关于叶片的形状，需要考虑叶轮旋转一周的全周的影响。
专利文献
专利文献1：日本特开2000-179496号公报
专利文献2：日本特开2006-200525号公报
专利文献3：日本特开1995-228128号公报
发明内容
本发明的目的是提供一种能够提高噪音性能或送风性能的多叶片鼓风机。
为实现上述目的，本发明的多叶片鼓风机具有：涡旋式的壳体，所述壳体具有喇叭口状的吸入口；叶轮，所述叶轮由多个叶片排列成环状而构成，并且以旋转轴朝向所述吸入口的方式收容在所述壳体中，其特征在于，所述吸入口的中心轴和所述叶轮的旋转轴具有倾斜角，并且成为相互交叉的位置关系或相互扭转的位置关系，由此，所述吸入口和所述叶轮的间隙随着从所述叶轮的旋转轴趋向所述壳体的吹出口附近而扩大。
发明的效果
在本发明的多叶片鼓风机中，吸入口和叶轮的间隙随着从叶轮的旋转轴趋向壳体的吹出口附近而扩大。在所述结构中，从吸入口流入叶轮的空气在叶轮内平缓地弯曲并通过叶片间。于是，叶轮内的吸入空气的速度分布(气流的偏移)和向叶片的流入角度相对地变化，通过了叶片间的空气的速度分布在叶轮的旋转轴方向上均匀化。由此，具有多叶片鼓风机的噪音性能和送风性能提高的优点。
附图说明
图1是表示本实施方式的多叶片鼓风机的俯视剖视图。
图2是表示图1记载的多叶片鼓风机的A-A剖视图。
图3是表示图1记载的多叶片鼓风机的作用的说明图。
图4是表示图1记载的多叶片鼓风机的作用的说明图。
图5是表示相对于吸入口和叶轮之间的间隙的位置噪音特性的曲线图。
图6是表示多叶片鼓风机的性能试验的结果的曲线图。
图7是表示多叶片鼓风机的性能试验的结果的曲线图。
图8是表示图1记载的多叶片鼓风机的结构的说明图。
图9是表示图1记载的多叶片鼓风机的变形例的说明图。
图10是表示图1记载的多叶片鼓风机的变形例的说明图。
图11是表示以往的多叶片鼓风机的结构图。
图12是表示图11记载的多叶片鼓风机的作用的说明图。
具体实施方式
以下，参照附图对本发明进行详细说明。此外，本发明不限于本实施方式。另外，本实施方式的构成要素包含能够维持发明的同一性并且能够置换和容易置换的结构。另外，本实施方式记载的多个变形例在本领域技术人员容易想到的范围内能够任意地组合。
[多叶片鼓风机]
该多叶片鼓风机1是具有多叶片叶轮(西洛克风扇)的鼓风机，例如用于空调设备、通道扇、换气扇等。另外，该多叶片鼓风机1可以采用一侧吸入式，也可以采用两侧吸入式。在本实施方式中，作为一例，对采用一侧吸入式的多叶片鼓风机1进行说明。
多叶片鼓风机1具有壳体2、叶轮3和驱动马达4(参照图1及图2)。
壳体2例如为涡旋式壳体，具有壳体主体21、吸入口22和吹出口23。壳体主体21俯视为涡旋形状。吸入口22是喇叭口状的吸入口，形成在壳体主体21的一个侧面(涡旋形状的轴方向的上表面)且形成在涡旋形状的中心。吹出口23形成于壳体主体21的周面(涡旋形状的旋回方向的面)。此外，壳体2例如为树脂制，通过脱模加工而成形。
叶轮3是将多个叶片31排列成环状而构成的多叶片叶轮(西洛克风扇)。该叶轮3以其旋转轴m朝向壳体2的吸入口22侧且其周面朝向壳体2的周方向的方式配置。例如，在本实施方式中，多个叶片31沿大致圆盘状的主板32的周缘部隔开规定间隔，且排列成环状并固定，由此构成叶轮3。由此，多个叶片31形成的叶片环形成在主板32上。另外，在这些叶片31的端部(相对于主板32的相反侧的端部)，嵌合有加固用的环状部件33。而且，该叶轮3以如下方式收容在壳体2内，即，使叶片31的端部朝向壳体2的吸入口22，并且使叶片环的周面朝向壳体2的周向。
驱动马达4是旋转驱动叶轮3的马达。该驱动马达4以从壳体2的下表面侧与叶轮3的主板32连结的方式配置。此外，驱动马达4例如由外部的开关进行导通/关闭控制。
在该多叶片鼓风机1中，当驱动马达4被驱动并且叶轮3被旋转时，空气从壳体2的吸入口22被吸入壳体主体21内。而且，该空气被叶轮3升压，并通过壳体2的涡旋形状进行静压复得，从壳体2的吹出口23向外部被吹出。由此，进行送风。
[吸入口和叶轮的位置关系]
一般地，(1)在吸入口的中心轴I和叶轮的旋转轴m位于同一轴上的结构中，惯性力作用于从吸入口流入叶轮的空气(参照图11)。因此，在叶轮内，存在空气向主板附近偏移地流动的倾向。于是，在叶轮的叶片间(叶片与叶片的间隙)通过的空气的速度分布(从叶片间吹出的空气的速度分布)在叶轮的轴向上变得不均匀。于是，变得容易发生流速变动，因此，空气的压力变动和紊流变大，可能发生噪音恶化和送风性能的降低等。另外，在所述结构中，(2)在叶轮内，相对于叶片以陡峭的(锐利的)角度δ流入并通过叶片间(参照图12)。于是，叶轮不能充分地发挥功能，因此，送风性能不能充分地发挥。
因此，在该多叶片鼓风机1中，壳体2的吸入口22的中心轴I和叶轮3的旋转轴m以处于(a)具有倾斜角
Figure BDA0000082202090000051
且相互交叉的位置关系、或(b)相互扭转的位置关系的方式配置(参照图2)。即，以吸入口22的中心轴I和叶轮3的旋转轴m不位于同一轴上(不一致)的方式，设定吸入口22和叶轮3的位置关系。此外，吸入口22的中心轴I是吸入口22的喇叭口形状的中心轴。
另外，通过所述的吸入口22和叶轮3的位置关系，从吸入口22到叶轮3的叶片31的间隙L在壳体2的吹出口23附近侧扩大(参照图1及图2)。例如，在本实施方式中，从吸入口22的开口面到叶轮3的叶片31的端部(位于吸入口22侧的叶片31的端部)的间隙L随着从叶轮3的旋转轴m趋向壳体2的吹出口23附近而扩大。此外，吸入口22和叶轮3的间隙L的大小能够根据多叶片鼓风机1的规格等适当选择。
在所述结构中，吸入口22和叶轮3的间隙L随着从叶轮3的旋转轴m趋向壳体2的吹出口23附近而扩大，所以，从吸入口22流入叶轮3的空气能够在叶轮3内平缓地弯曲(参照图3)。于是，在吸入口22侧的叶片31部分，空气变得容易流动，所以，与空气向主板附近偏移地流动的结构(参照图11)相比，在叶片31、31间通过的空气的速度分布在叶轮3的轴方向上均匀化。由此，多叶片鼓风机1的噪音性能和送风性能提高。
另外，在所述结构中，在叶轮3内，空气以平缓的流入角度δ流入叶片31(参照图4)。因此，与相对于叶片以陡峭的(锐利的)角度δ流入的结构(参照图12)相比，在叶片31、31间通过的空气的流速分布均匀化。由此，叶轮3的功能被充分地确保，多叶片鼓风机1的送风性能提高。
另外，在涡旋形状的壳体2中，壳体主体21内的空气通路在吹出口23附近扩大到最大(参照图1)。由此，在吹出口23的附近，空气变得容易流动，通过叶轮3的叶片31的空气的流速增加，由此，惯性力增加，在叶片31、31间通过的空气的速度分布的向主板侧的偏移进一步变大。因此，在该位置，吸入口22和叶轮3的间隙L在吹出口23附近侧扩大(参照图2)，由此，使叶轮3内的吸入空气的速度分布和向叶片31的流入角度δ大幅变化，有效地使在叶片31、31间通过的空气的速度分布的向主板侧的大的偏移均匀化。由此，噪音特性有效地提高。
此外，优选基于壳体2的涡旋形状等适当选择吸入口22和叶轮3的间隙L成为最大的位置。例如，在叶轮3的俯视图中，以通过叶轮3的旋转轴m且与壳体2的吹出口23的轴向并行的方向为基准，定义关于叶轮3的旋转方向的周向角度θ[°](参照图1)。而且，在图2所示的结构(壳体2的吸入口22的中心轴I和叶轮3的旋转轴m具有倾斜角
Figure BDA0000082202090000061
且处于相互交叉的位置关系或相互扭转的位置关系的结构)中，也可以选择具有良好的噪音特性的周向角度θ。
图5表示该周向角度θ和噪音特性的关系。在该图中，噪音特性通过以以往例子为基准(0[dB])的噪音差来表示。另外，以往例子是吸入口的中心轴I和叶轮的旋转轴m位于同一轴上
Figure BDA0000082202090000062
的结构(参照图11)。如该图所示，在周向角度θ为θ＝270[°]时，噪音特性提高最大。该位置为壳体2的吹出口23的附近。由此可知，通过使吸入口22和叶轮3的间隙L在壳体2的吹出口23的附近成为最大，多叶片鼓风机1的噪音特性有效地提高。
[性能试验]
图6及图7是表示多叶片鼓风机的性能试验的结果的曲线图。在本实施方式中，进行与(1)送风性能(静压性能)及(2)噪音性能相关的性能试验。
在该性能试验中，以往例子的多叶片鼓风机具有吸入口的中心轴I和叶轮的旋转轴m位于同一轴上
Figure BDA0000082202090000071
的结构(参照图11)。另外，实施例的多叶片鼓风机1具有如下结构：壳体2的吸入口22的中心轴I和叶轮3的旋转轴m具有倾斜角
Figure BDA0000082202090000072
并且处于相互交叉的位置关系或相互扭转的位置关系，而且，吸入口22和叶轮3的间隙L在壳体2的吹出口23附近(θ＝270[°])成为最大(参照图1及图2)。
如试验结果所示，可知，在实施例的多叶片鼓风机1中，与以往例子的多叶片鼓风机相比，送风特性及噪音特性提高。例如，在实施例的多叶片鼓风机1中，当风量相同时，静压增加约10[Pa]，另外，噪音降低约1[dB]。
[效果]
如上述说明的那样，在该多叶片鼓风机1中，(1)吸入口22和叶轮3的间隙L随着从叶轮3的旋转轴m趋向壳体2的吹出口23附近而扩大(参照图1及图2)。在所述结构中，从吸入口22流入叶轮3的空气能够在叶轮3内平缓地弯曲并通过叶片31、31之间(参照图3)。于是，叶轮3内的吸入空气的速度分布(气流的偏移)和向叶片31的流入角度δ相对地变化，通过了叶片31、31之间的空气的速度分布在叶轮3的旋转轴方向上均匀化。由此，具有多叶片鼓风机1的噪音性能和送风性能提高的优点。
特别的，在吹出口23附近，在叶轮3的叶片31、31之间通过的空气的流速增加，由此惯性力增加，在叶片31、31间通过的空气的速度分布的向主板侧的偏移进一步变大。因此，在该位置，吸入口22和叶轮3的间隙L设定得较大，由此，使叶轮3内的吸入空气的速度分布和向叶片31的流入角度δ大幅变化，在叶片31、31间通过的空气的速度分布的向主板侧的大的偏移有效地均匀化。由此，具有有效地提高噪音特性的优点。
另外，由于(2)吸入口22的中心轴I和叶轮3的旋转轴m具有倾斜角且处于相互交叉的位置关系或相互扭转的位置关系，上述的吸入口22和叶轮3的间隙L被调整。即，通过调整吸入口22的中心轴I和叶轮3的旋转轴m的位置关系，调整吸入口22和叶轮3的间隙L。而且，通过该间隙L，叶轮3内的吸入空气的速度分布和向叶片31的流入角度δ相对地变化，使通过叶片31、31间的空气的速度分布均匀化。因此，与复杂地改变叶轮和喇叭口的尺寸形状的结构相比，具有能够通过简易的结构使通过叶片31、31间的空气的速度分布均匀化的优点。
[变形例]
此外，在该多叶片鼓风机1中，当进行吸入口22的中心轴I和叶轮3的旋转轴m的位置关系(具有倾斜角
Figure BDA0000082202090000081
且相互交叉的位置关系或相互扭转的位置关系)的调整时，可以采用以下结构(参照图8～图10)。
首先，在图8的结构中，吸入口22的中心轴I以及叶轮3的旋转轴m这双方以分别相对于壳体主体21倾斜的方式配置，由此，调整吸入口22的中心轴I和叶轮3的旋转轴m的位置关系(倾斜角
Figure BDA0000082202090000082
)。在所述结构中，与只有吸入口22的中心轴I及叶轮3的旋转轴m中的任意一方相对于壳体主体21倾斜的结构相比，具有设计上不勉强地形成倾斜角的优点。
例如，在本实施方式中，在吸入口22的喇叭口形状的外周部和壳体主体21的壁面的连接部的一部分设置阶梯，通过该阶梯，吸入口22的喇叭口形状以相对于壳体主体21的壁面倾斜的方式构成(参照图2)。另外，驱动马达4以其旋转轴相对于壳体主体21的壁面倾斜的方式安装于壳体主体21。而且，在该驱动马达4上安装有叶轮3。由此，吸入口22的中心轴I和叶轮3的旋转轴m这双方相对于壳体主体21倾斜地配置。
但是，不限于此，也可以通过仅使吸入口22的中心轴I或仅使叶轮3的旋转轴m相对于壳体主体21倾斜地配置，调整吸入口22的中心轴I和叶轮3的旋转轴m的位置关系(参照图9及图10)。
例如，在图9所示的结构中，只有吸入口22的中心轴I相对于壳体主体21倾斜地配置。在所述结构中，构成壳体主体21的吸入口22的部分能够通过单纯的脱模加工而成形并使用。因此，具有能够简易且廉价地调整吸入口22的中心轴I和叶轮3的旋转轴m的位置关系的优点。
另外，例如，在图10所示的结构中，只有叶轮3的旋转轴m(驱动马达4的旋转轴)相对于壳体主体21倾斜地配置。在所述结构中，具有不用变更壳体主体21的外形尺寸就能简易且廉价地调整吸入口22的中心轴I和叶轮3的旋转轴m的位置关系的优点。
工业实用性
如上所述，本发明的多叶片鼓风机在能够提高噪音性能或送风性能这方面是有用的。
附图标记
1 多叶片鼓风机，2 壳体，21 壳体主体，22 吸入口，23 吹出口，3 叶轮，31 叶片，32 主板，33 环状部件，4 驱动马达

Claims (3)

1.一种多叶片鼓风机，具有：涡旋式的壳体，所述壳体具有喇叭口状的吸入口；叶轮，所述叶轮由多个叶片排列成环状而构成，并且以旋转轴朝向所述吸入口的方式收容在所述壳体中，其特征在在于，
所述吸入口的中心轴和所述叶轮的旋转轴具有倾斜角，并且处于相互交叉的位置关系或相互扭转的位置关系，由此，所述吸入口和所述叶轮的间隙随着从所述叶轮的旋转轴趋向所述壳体的吹出口附近而扩大。
2.如权利要求1所述的多叶片鼓风机，其特征在于，所述吸入口的中心轴相对于所述壳体的壳体主体倾斜地配置，由此，调整所述吸入口的中心轴和所述叶轮的旋转轴的位置关系。
3.如权利要求1或2所述的多叶片鼓风机，其特征在于，所述叶轮的旋转轴相对于所述壳体的壳体主体倾斜地配置，由此，调整所述吸入口的中心轴和所述叶轮的旋转轴的位置关系。
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