CN102893034B - 轴流风机 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种通过翼的有用功的确保及叶尖涡的抑制来实现低噪音化的轴流风机。在本发明的轴流风机中，翼（3）形成为，连结翼（3）的内周端至外周端的翼弦中心点（34）的翼弦中心线（37）在整个区域中成为向下游侧凸出的形状的曲线。

Description

轴流风机

技术领域

本发明涉及广泛用于例如空调设备、换气设备等的轴流风机。

背景技术

轴流风机被广泛用于空调设备和换气设备等，谋求低噪音化的实现。因此，提出了各种实现低噪音化的轴流风机。作为这样的轴流风机，公开了“一种轴流风扇，在呈圆筒状的轮毂部的外周设置多片叶片而成的轴流风扇中，所述叶片形成为如下形状，即，沿着从旋转中心线通过与所述轮毂部接触的叶片根部并在径向上延伸的任意面的截面，在任意部分，都朝向外周部侧弯曲并且使该外周部指向送风方向，并且，随着趋向外周部侧，其水平角度逐渐变大”（例如，参照专利文献1）。

专利文献1记载的轴流风扇具有上述结构，并且使该叶片成为前掠翼，将连结旋转中心线和叶片根部的中点的直线与连结旋转中心线和叶片外周缘的中点的直线所成的前掠角设定在20°以上40°以下的范围，由此实现低噪音化。

现有技术文献

专利文献1：日本特开平6-229398号公报（第5页、图1等）

然而，在上述专利文献1记载的技术中，翼（叶片）形成为随着趋向外周部侧而其水平角度逐渐变大的形状，因此，朝向风扇内周侧的气流彼此干涉，生成气流的乱流，导致噪音增大。另外，在上述专利文献1记载的技术中，在翼外周部附近，正压面和负压面的压力差变大，生成大规模且不稳定的叶尖涡，也导致噪音增大。

发明内容

本发明是为了解决上述问题而研发的，其目的是提供一种通过翼的有用功的确保及叶尖涡的抑制来实现低噪音化的轴流风机。

本发明的轴流风机具有围绕轴心旋转的轮毂和配置在所述轮毂的外周部的多片翼，所述翼形成为，连结从所述翼的内周端至外周端的翼弦中心点的翼弦中心线在所述翼的半径方向上的整个区域中在气流的下游侧成为凸状的曲线。

发明的效果

根据本发明的轴流风机，能够在形成朝向内周侧的气流并确保有用功的同时，抑制气流彼此的干涉所导致的乱流、叶尖涡的大规模化及不稳定化，因此能够实现低噪音化。

附图说明

图1是表示本发明的实施方式的轴流风机的结构的立体图。

图2是表示本发明的实施方式的轴流风机的结构的主视图。

图3是表示图2中的I-I截面的平面展开图。

图4是表示将本发明的实施方式的轴流风机的翼弦中心线以及被包含翼弦中心线并与旋转轴并行的曲面截取的翼截面投影于包含旋转轴的平面上的投影图。

图5是用于说明本发明的实施方式的轴流风机的流场的说明图。

图6是表示本发明的实施方式的轴流风机中的Ro/（Rt-Rb）和基准化噪音减小量的关系的线图。

图7是表示本发明的实施方式的轴流风机中的Zmax/Rt和基准化噪音减小量的关系的线图。

具体实施方式

以下，基于附图说明本发明的实施方式。

图1是表示本实施方式的轴流风机的结构的立体图。图2是表示本实施方式的轴流风机的结构的主视图。图3是表示图2的I-I截面的平面展开图。图4是表示将本实施方式的轴流风机的翼弦中心线及被包含翼弦中心线并与旋转轴并行的曲面截取的翼截面投影于包含旋转轴的平面上的投影图。图5是用于说明本实施方式的轴流风机的流场的说明图。图6是表示本实施方式的轴流风机中的Ro/（Rt-Rb）和基准化噪音减小量的关系的线图。图7是表示本实施方式的轴流风机中的Zmax/Rt和基准化噪音减小量的关系的线图。

基于图1～图7说明本实施方式的轴流风机。实施方式的轴流风机能够广泛地适用于例如空调设备、换气设备等，具有施加压力并送出空气的功能。此外，包含图1在内，在以下的附图中，存在各构成部件的大小关系与实际不同的情况。另外，包含图1在内，在以下的附图中，标注相同的附图标记的部件是相同或相当的部件，这点在说明书的全文中是通用的。而且，说明书全文中说明的构成要素的形态只不过是例示，并不被这些记载限定。例如，在本实施方式中，以轴流风机为3片翼的情况为例进行了图示，但翼的片数没有特别限制。

如图1～图4所示，本实施方式的轴流风机作为叶轮1构成，叶轮1具有：围绕轴心旋转的轮毂2；配置在轮毂2的外周部的多片翼3。也就是说，三维立体形状的翼3以放射状被安装在被省略图示的马达旋转驱动的圆柱状的轮毂2的外周部。而且，通过翼3的旋转产生气流。此外，如图1所示，翼3的上游侧的面成为负压面3S，下游侧的面成为正压面3P。

如图3所示，将以叶轮1的旋转轴为中心的圆筒截面（例如图2中的I-I截面）展开到平面上的面内的连结翼3的前缘31和后缘32的直线作为翼弦线33，将翼弦线33的中点作为翼弦中心点34。而且，如图2及图4所示，将连结从内周端翼弦中心点35到外周端翼弦中心点36的各半径上的翼弦中心点34的曲线作为翼弦中心线37。

如图4所示，确定Ro满足Rb＜Ro＜Rt时，将半径Ro的内周侧的区域作为第一区域，将外周侧作为第二区域。也就是说，翼弦中心线37将翼3的内周端至外周端划分成第一区域和第二区域。这里，Ro表示第一区域和第二区域的边界半径，Rb表示轮毂半径，Rt表示翼外周半径。此时，在第一区域中，翼弦中心线37以如下方式被设定，即，形成越靠外周侧越趋向下游侧并且向下游侧凸出的曲线。另外，在第二区域中，翼弦中心线37以如下方式设定，即，形成越靠外周侧越趋向上游侧并且向下游侧凸出的曲线。

关于上述结构获得的效果使用图5进行说明。此外，图5（a）表示本实施方式的轴流风机即叶轮1的流场，图5（b）表示以往的轴流风机即叶轮1’的流场。另外，图5所示的箭头表示由叶轮（叶轮1、叶轮1’）的动作产生的气流（箭头4A、箭头4B）。

如图5（a）所示，叶轮1在第一区域中，形成翼弦中心线37越靠外周侧越趋向下游侧的曲线，因此，气流形成朝向内周侧的流动，能够确保翼3的有用功。由此，由于正压面3P和负压面3S的压力差变大，所以在翼外周端部，从正压面3P向负压面3S卷起的叶尖涡4B变成大规模且不稳定。但是，如图5（a）所示，叶轮1在第二区域中，形成翼弦中心线37越靠外周侧越趋向上游侧的曲线，因此，局部缓和了翼外周部附近的压力差，能够抑制叶尖涡4B的大规模化及不稳定化。

与之相对，如图5（b）所示，在以往的叶轮1’中，安装在轮毂2’上的翼3’形成为随着趋向外周部侧、其水平角度逐渐变大的形状，因此，在翼外周部附近，正压面3P’和负压面3S’的压力差变大，叶尖涡4B’变成大规模且不稳定，噪音也增大。另外，如图5（b）所示，在以往的叶轮1’中，朝向翼内周侧的气流4A’彼此干涉，产生乱流，噪音增大。

即，本实施方式的轴流风机通过如下效果，即，在第一区域中翼弦中心线37成为越靠外周侧越趋向下游侧的曲线、以及在第二区域中翼弦中心线37成为越靠外周侧越趋向上游侧的曲线的叠加效果，在确保翼3的有用功的同时抑制叶尖涡。因此，本实施方式的轴流风机通过确保翼3的有用功、以及抑制叶尖涡，能够实现低噪音化。

另外，如图5（a）所示，叶轮1在第一区域中形成翼弦中心线37向下游侧凸出的曲线，因此，从正压面3P压出的气流4A分散地向下游放出，所以，能够降低气流彼此的干涉导致的乱流，能够进一步实现低噪音化。而且，如图5（a）所示，叶轮1在第二区域中成为翼弦中心线37向下游侧凸出的曲线，因此，翼3的形状适合于叶尖涡4B的轨道，能够抑制乱流的发生，能够进一步实现低噪音化。

这里，基于图6说明Ro/（Rb-Rt）和噪音减小量的关系。在图6中，纵轴表示基准化噪音减小量，横轴表示Ro/（Rb-Rt）。这里，噪音减小量是指本实施方式的轴流风机相对于如以往的轴流风机那样地例如Ro/（Rb-Rt）=0或1的轴流风机的噪音减小量。而且，该噪音减小量用基准化噪音减小量表示，基准化噪音减小量将以往的轴流风机的噪音值与本实施方式的轴流风机在成为最低噪音的Ro/（Rb-Rt）条件下的噪音值之差作为1而基准化。因此，在图6中，数值为正是指本实施方式的轴流风机的噪音值比以往的轴流风机的噪音值低。

从图6可知，在满足0.55＜Ro/（Rt-Rb）＜0.96的范围内，基准化噪音减小量变得比0.5大，出现了更显著的噪音减小效果。在第一区域中，Ro/（Rt-Rb）的值大的一方，由于形成翼弦中心线37越靠外周侧越趋向下游侧的曲线的范围变宽，朝向内周侧的气流的量变多，因此，更容易确保有用功。在第二区域中，Ro/（Rt-Rb）的值小的一方能够更平顺地缓和翼外周部附近的压力差，能够有效地抑制叶尖涡的大规模化及不稳定化。因此，通过将Ro的值设定在0.55＜Ro/（Rt-Rb）＜0.96的范围内，能够最平衡地发挥上述两个效果，从而能够实现进一步的低噪音化。

以下，基于图7说明Zmax/Rt和噪音减小量的关系。在图7中，纵轴表示基准化噪音减小量，横轴表示Zmax/Rt。这里，Zmax是指，如图4所示，穿过内周端翼弦中心点35的基准水平线和翼弦中心线37的垂直方向距离的最大值。另外，噪音减小量表示本实施方式的轴流风机相对于成为Zmax/Rt=0的轴流风机的噪音减小量。而且，该噪音减小量用基准化噪音减小量表示，该基准化噪音减小量将Zmax/Rt=0的轴流风机的噪音值与本实施方式的轴流风机在成为最低噪音的Zmax/Rt条件下的噪音值之差作为1而基准化。因此，在图7中，数值为正表示本实施方式的轴流风机的噪音值比以往的轴流风机的噪音值低。

从图7可知，在满足0.02＜Zmax/Rt＜0.14的范围内，基准化噪音减小量变得比0.5大，出现了更显著的噪音减小效果。增大Zmax/Rt时，第一区域中的翼弦中心线37越靠外周侧越趋向下游侧的梯度变大，能够有效地使气流朝向内周侧，另一方面，示出了向着轴向的送风能力降低的倾向。因此，通过将Zmax/Rt设定在上述范围内，能够维持向着轴向的送风能力，同时，能够最有效地使气流朝向内周侧并确保有用功，能够实现进一步的低噪音化。

此外，关于前缘31及后缘32的形状，在第一区域中，设定为形成越靠外周侧越趋向下游侧并且向下游侧凸出的曲线，并且，在第二区域中，设定为形成越靠外周侧越趋向上游侧并且向下游侧凸出的曲线即可。若采用这样的形状，能够更加有助于噪音减小效果。但是，前缘31及后缘32的形状也可以根据轴流风机的使用用途决定，没有特别限定。

附图标记的说明

1叶轮、1’叶轮、2轮毂、2’轮毂、3翼、3’翼、3P正压面、3P’正压面、3S负压面、3S’负压面、4A气流、4A’气流、4B叶尖涡、4B’叶尖涡、31前缘、32后缘、33翼弦线、34翼弦中心点、35内周端翼弦中心点、36外周端翼弦中心点、37翼弦中心线、Rb轮毂半径、Ro边界半径、Rt翼外周半径、Zmax通过内周端翼弦中心点的基准水平线和翼弦中心线之间的垂直方向距离的最大值。

Claims (2)

1.一种轴流风机，其特征在于，具有：

围绕轴心旋转的轮毂；

配置在所述轮毂的外周部的多片翼，

所述翼形成为，连结自所述翼的内周端至外周端的翼弦中心点的翼弦中心线在所述翼的半径方向的整个区域中成为向气流的下游侧凸出的形状的曲线，

所述翼弦中心线将自所述翼的内周端至外周端划分成内周侧的第一区域和外周侧的第二区域，

在所述第一区域中，形成越靠外周侧越趋向气流的下游侧并在下游侧成为凸状的曲线，

在所述第二区域中，形成越靠外周侧越趋向气流的上游侧并在下游侧成为凸状的曲线，

设所述第一区域和所述第二区域的边界半径为Ro、轮毂半径为Rb、翼外周半径为Rt时，

所述Ro、所述Rt和所述Rb的关系设定在满足0.55＜Ro/(Rt-Rb)＜0.96的范围内。

2.如权利要求1所述的轴流风机，其特征在于，

设穿过内周端翼弦中心点的基准水平线和所述翼弦中心线的垂直方向距离的最大值为Zmax、翼外周半径为Rt时，

所述Zmax和所述Rt的关系设定在满足0.02＜Zmax/Rt＜0.14的范围内。