CN102959250B - 多翼式离心风机及使用该多翼式离心风机的空调器 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种能够抑制在涡壳的上下端面的旋转轴方向上扩张的扩张部内形成的旋流和从叶轮所吹出的气流的干涉，以实现低噪声化、高性能化的多翼式离心风机及使用该多翼式离心风机的空调器。在叶轮（16）绕旋转轴（15）旋转自如地设置于流路截面积在旋转方向上逐渐扩大的涡壳（2）内的多翼式离心风机（1）中，涡壳（2）的上下端面（9、12）的至少一个端面为以扩张高度从该涡壳（2）的涡卷开始侧朝向旋转方向逐渐变高的方式在旋转轴（15）方向上扩张的倾斜端面（12A），并在倾斜端面（12A）和倾斜端面（12A）的扩张部（22）的内周侧侧面（22A）之间设有沿着旋转方向的至少一级以上的台阶部（23）。

Description

多翼式离心风机及使用该多翼式离心风机的空调器

技术领域

本发明涉及具备涡壳并在该涡壳内旋转自如地设有叶轮的多翼式离心风机及使用该多翼式离心风机的空调器。

背景技术

具有多枚叶片的叶轮经由电机旋转自如地设置于以舌部为基点的涡旋形状的机壳内的多翼式离心风机，被广泛地应用于制冷、空调或者换气装置等（以下只称之为空调器）的送风用风机。在这样的多翼式离心风机中，借助于叶轮的旋转从设于涡壳的上端面侧的吸入口沿轴方向所吸入的空气，通过叶轮的多枚叶片间，并从内周侧向外周侧在离心方向（半径方向）上偏转方向而被进行加压输送，在从叶轮被吹出到涡壳内的空气流路以后，沿着其内周面向旋转方向输送，经吹出口向外部送风（鼓风）。

在上述多翼式离心风机中，为了回收在涡壳内沿叶轮的旋转方向流动的气流的动压，以外径在旋转方向上逐渐增大这一方式将涡壳设为涡旋形状，但为了使机壳尺寸尽可能地紧凑化，近来使机壳在旋转轴方向上也进行扩张，以使流路截面积在旋转方向上逐渐扩大。在这种多翼式离心风机中，被从叶轮的全周吹出到涡壳内的气流，在叶轮内其流动完全不偏转，而是偏向涡壳的下端面侧且朝向斜下方吹出，并朝向旋转方向流动。此时，一边在流路截面的上下分别形成朝向内周侧的旋流（涡流）一边向吹出口送风。

特别是，在涡壳的与设有吸入口的上端面相对的下端面侧所形成的旋流中，当朝向内周侧的流在下端面上碰到沿旋转轴方向扩张的扩张部的内周侧侧面而朝向上端面侧（上方侧）时，与从叶轮吹出的气流相干涉而使流紊乱，存在使空气动力噪声增大并且使送风效率下降之类的问题。因而，将在机壳的旋转轴方向上扩张的扩张部的内周侧侧面设为倾斜面，并在该倾斜面上设置沿着旋转方向延长的多个肋片，通过用该肋片来抑制朝向叶轮的二次流（副流）以降低噪声，这一技术方案由专利文献1所提出。

【现有技术文献】

【专利文献】

【专利文献1】日本专利第3785758号公报

发明内容

但是，如上述专利文献1所示那样，仅仅通过设置肋片难以抑制二次流，可是若欲加高肋片的高度以抑制二次流，则在肋片的背面侧流的紊乱变大，存在未必可获得所希望的噪声降低效果或者改善气流紊乱所带来的送风效率的提高效果这一课题。

本发明就是鉴于这样的情形而完成的，提供一种多翼式离心风机及使用该多翼式离心风机的空调器，能够抑制在涡壳的上下端面的旋转轴方向上扩张的扩张部内形成的旋流和从叶轮吹出的气流的干涉，以实现低噪声化、高性能化。

为了解决上述的课题，本发明的多翼式离心风机及使用该多翼式离心风机的空调器采用以下技术方案。

本发明第一技术方案所涉及的多翼式离心风机是叶轮绕旋转轴旋转自如地设置于流路截面积在旋转方向上逐渐扩大的涡壳内的多翼式离心风机，其特征是，所述涡壳的上下端面的至少一个端面为以扩张高度从该涡壳的涡卷开始侧朝向旋转方向逐渐变高的方式在旋转轴方向上扩张的倾斜端面，在所述倾斜端面和所述倾斜端面的扩张部的内周侧侧面之间设有沿着旋转方向的至少一级以上的台阶部。

根据上述本发明第一技术方案所涉及的多翼式离心风机，涡壳的上下端面的至少一个端面为以扩张高度从其涡卷开始侧朝向旋转方向逐渐变高的方式在旋转轴方向上扩张的倾斜端面，并在该倾斜端面和所述倾斜端面的扩张部的内周侧侧面之间设有沿着旋转方向的至少一级以上的台阶部，所以就能够将利用从叶轮向离心方向吹出的气流而在沿涡壳的旋转轴方向扩张的扩张部内的倾斜端面上形成的朝向内周侧的旋流（涡流）通过台阶部固定在比离开叶轮的台阶部还靠外周侧的扩张部内并使其稳定化。从而，就能够抑制从叶轮所吹出的气流和上述旋流的干涉，并抑制气流紊乱所造成的噪声上升及效率下降，以使多翼式离心风机低噪声化、高性能化。

在上述本发明第一技术方案所涉及的多翼式离心风机中，还可以采用如下构成：所述涡壳的与设有吸入口的上端面相对的下端面为以扩张高度朝向旋转方向逐渐变高的方式在旋转轴方向上扩张的倾斜端面，在所述倾斜端面和所述倾斜端面的扩张部的内周侧的侧面之间设有所述台阶部。

根据这一构成，涡壳的与设有吸入口的上端面相对的下端面为以扩张高度朝向旋转方向逐渐变高的方式在旋转轴方向上扩张的倾斜端面，并在该倾斜端面和所述倾斜端面的扩张部的内周侧的侧面之间设有台阶部，所以特别是从叶轮所吹出的气流有按从设有吸入口的上端面侧偏向下端面侧的分布吹出的倾向，能够将由于此气流而在下端面侧的扩张部内的倾斜端面上形成的朝向内周侧的强大的旋流通过台阶部固定在比离开叶轮的台阶部还靠外周侧的扩张部内并使其稳定化。从而，就能够在气流紊乱尤其易于发生的涡壳的下端面侧，抑制来自叶轮的吹出气流和旋流的干涉，并抑制气流紊乱所造成的噪声上升及效率下降以实现多翼式离心风机的低噪声化、高性能化。

在上述本发明第一技术方案所涉及的多翼式离心风机中，还可以采用如下构成：所述涡壳的上下端面的双方为以扩张高度朝向旋转方向逐渐变高的方式在旋转轴方向上扩张的倾斜端面，在所述双方的倾斜端面和所述双方的倾斜端面的扩张部的内周侧的侧面之间分别设有所述台阶部。

根据这一构成，涡壳的上下端面的双方为以扩张高度朝向旋转方向逐渐变高的方式在旋转轴方向上扩张的倾斜端面，并在双方的倾斜端面和所述双方的倾斜端面的扩张部的内周侧的侧面之间分别设有台阶部，所以就能够将利用从叶轮所吹出的气流而在沿涡壳的旋转轴方向扩张的上下扩张部内分别形成于倾斜端面上的朝向内周侧的旋流分别通过台阶部固定在比离开叶轮的台阶部还靠外周侧的扩张部内并使其稳定化。从而，就能够抑制从叶轮的轮毂侧及护罩侧吹出的气流和旋流的干涉，并抑制气流紊乱所造成的噪声上升及效率下降，以实现多翼式离心风机的低噪声化、高性能化。

在上述任一多翼式离心风机中，可以采用如下构成：所述台阶部的高度及宽度从所述倾斜端面的倾斜开始位置朝向所述涡壳的舌部近前位置逐渐变大。

根据这一构成，台阶部的高度及宽度从倾斜端面的倾斜开始位置朝向涡壳的舌部近前位置逐渐变大，所以通过相对于以扩张高度朝向旋转方向逐渐变高这一方式进行扩张的扩张部，逐渐加大台阶部的高度及宽度，就能够将利用朝向旋转方向逐渐增加的吹出气流逐渐成长的旋流通过被设为与其相称的大小的台阶部而固定在比离开叶轮的台阶部还靠外周侧的扩张部内并使其更加稳定化。从而，就能够有效地抑制从叶轮吹出的气流和旋流的干涉，并抑制气流紊乱所造成的噪声上升及效率下降，以实现多翼式离心风机的低噪声化、高性能化。

在上述任一多翼式离心风机中，可以采用如下构成：在形成于所述涡壳的吹出口的扩散部中，所述台阶部的大小逐渐变小，并且所述台阶部在所述扩散部的出口消失。

根据这一构成，在形成于涡壳的吹出口的扩散部中，台阶部的大小逐渐变小，并且台阶部在扩散部的出口消失，所以通过在来自叶轮的吹出气流消失的吹出口的扩散部，逐渐减小台阶部的大小，并在扩散部的出口使台阶部消失，就能够更加有效地扩大流路截面积。从而，就能够在所需要的涡壳尺寸下，最大限度确保动压回收效果，并能够提高风机性能。

在上述任一多翼式离心风机中，可以采用如下构成：所述台阶部的上表面朝向外周侧且向下倾斜。

根据这一构成，台阶部的上表面朝向外周侧且向下倾斜，所以即便在来自叶轮的吹出气流相对于涡壳的下端面向下倾斜地吹出的情况下，也能够使流经台阶部的上表面附近的吹出气流的角度和台阶部的上表面的角度大致一致，由此就能够使向下吹出的气流在台阶部的上表面附近的流动稳定。从而，就能够阻止设置台阶部所造成的气流紊乱，并抑制噪声上升及性能下降等。

在上述任一多翼式离心风机中，可以采用如下构成：所述台阶部设有偶数级。

根据这一构成，台阶部设有偶数级，所以通过在台阶部设有多级的情况下将其设为偶数级，就能够使利用在比最外周侧的台阶部还靠外周侧的扩张部内所形成的旋流的二次流而形成于各台阶部的角落部的涡流之中的、在最接近于叶轮的位置形成的涡流和从叶轮吹出的气流的朝向为同一方向。据此，就可使各涡流稳定化并且可抑制从叶轮吹出气流的紊乱，能够实现多翼式离心风机的低噪声化、高性能化。

本发明第二技术方案所涉及的空调器的特征是搭载有上述任一多翼式离心风机作为空气送风用的风机。

根据本发明，搭载有上述任一多翼式离心风机作为空气送风用的风机，所以通过搭载如上所述实现高性能化及低噪声化的多翼式离心风机，就能够在房屋或者汽车用等各种空调器中也同样地实现高性能化、低噪声化，从而，能够提高其商品价值。

根据本发明的多翼式离心风机，能够将因从叶轮沿离心方向吹出的气流，而在沿涡壳的旋转轴方向扩张的扩张部内的倾斜端面上所形成的朝向内周侧的旋流（涡流），通过台阶部固定在比离开叶轮的台阶部还靠外周侧的扩张部内并稳定化，所以能够抑制从叶轮吹出的气流和上述旋流的干涉，并抑制气流紊乱所造成的噪声上升及效率下降，以使多翼式离心风机低噪声化、高性能化。

根据本发明的空调器，通过搭载如上述那样实现高性能化及低噪声化的多翼式离心风机，就能够在房屋或者汽车用等各种空调器中也同样地实现高性能化、低噪声化，从而，能够提高其商品价值。

附图说明

图1是从吹出口侧来观察本发明第一实施方式的多翼式离心风机的侧视图。

图2是观察图1所示的多翼式离心风机的下端面侧的横截面对应图。

图3是图1所示的多翼式离心风机的叶轮的立体图。

图4是图1所示的多翼式离心风机的子午面截面对应图。

图5是本发明第二实施方式的多翼式离心风机的子午面截面对应图。

图6是本发明第三实施方式的多翼式离心风机的子午面截面对应图。

图7是本发明第四实施方式的多翼式离心风机的子午面截面对应图。

具体实施方式

以下，参照附图说明本发明的实施方式。

［第一实施方式］

以下，使用图1至图4来说明本发明的第一实施方式。

在图1中表示从吹出口侧来观察本发明第一实施方式的多翼式离心风机的侧视图，在图2中表示观察其下端面侧的横截面对应图，在图3中表示叶轮的立体图，在图4中表示其子午面截面对应图。

多翼式离心风机1具备以流路3的截面积在旋转方向上逐渐扩大的方式形成为涡旋形状的树脂制的涡壳2。

涡壳2是将以舌部4为基点涡卷状地树脂成形的、被分割成上下两部分的一对机壳5、6一体地结合起来而形成的，具备从涡卷状的涡卷结束部起在切线方向上延长的吹出口7。在吹出口7形成有流路3在上下方向急剧地扩大的扩散部8。在上机壳5的上端面9设有喇叭口10，并通过此喇叭口10而形成空气的吸入口11。如图4所示那样，在下机壳6的下端面12设有电机设置部13，在该电机设置部13内收容设置有具备旋转轴15的风机电机14。

叶轮16绕旋转轴15旋转自如地设置在涡壳2内。如图3及图4所示那样，此叶轮16包括：中央部在吸入侧形成为凸形状的圆盘状的轮毂17；在该轮毂17的外周部呈放射状排列的多枚叶片18；及设于此叶片18的与轮毂17相对的端部侧的环状的护罩19。在轮毂17的中心部设有凸起20，通过将该凸起20固定于旋转轴15的轴端，使叶轮16经由风机电机14而被驱动旋转。此外，此叶轮16为树脂制。

进而，分别在涡壳2的上下端面9、12的外周部分形成有在旋转轴方向上扩张的扩张部21、22。此扩张部21、22之中的下端面12侧的扩张部22的下端面12为以扩张高度从涡壳2的涡卷开始侧朝向旋转方向逐渐变高的方式在旋转轴方向上扩张的倾斜端面12A。此外，此倾斜端面12A以下端面12的扩张高度从涡壳2的涡卷开始位置或者自该位置稍微向旋转方向侧前进的位置S朝向旋转方向逐渐变高的方式倾斜（参照图1所示的涡壳2的下端面12倾斜这一点）。

并且，采用在此倾斜端面12A和扩张部22的内周侧侧面22A之间设有沿着旋转方向的至少一级以上的台阶部23这一构成。此台阶部23以其高度H及宽度B从倾斜端面12A的倾斜开始位置朝向舌部4的近前位置在旋转方向上逐渐变大这一方式形成。附带地说，台阶部23的宽度B为扩张部22的流路宽度的大概1/3左右，高度H为扩张部22的扩张高度的大概1/2左右，并随着扩张部22的宽度及高度逐渐变大而其宽度B及高度H逐渐变大。

另外，如图1及图2所示那样，台阶部23构成为：在形成于吹出口7的扩散部8中，台阶部23的大小从舌部4附近到扩散部8的出口逐渐变小，台阶部23在扩散部8的出口消失。

这样一来，根据本实施方式，将取得以下作用效果。

通过叶轮16的旋转从吸入口11沿旋转轴方向吸入的空气，在通过叶轮16的叶片18间时沿半径方向偏转，并从叶轮16的外周向离心方向吹出。此气流在涡壳2的流路3内一边沿旋转方向流量逐渐增大一边被加压输送，在此期间动压得以回收而静压得以上升，由此从吹出口7向外部送风。

从叶轮16的外周向离心方向吹出的气流，具有偏向涡壳2的下端面12侧而被朝向斜下方吹出的倾向，在向旋转方向进行加压输送的期间生成一部分沿着涡壳2的外周侧侧面2A及上下端面9、12朝向内周侧的二次流，并在上下的扩张部21、22内，如图4所示那样形成旋流（涡流）W。此旋流W之中的尤其是在下端面12侧的扩张部22内形成的旋流W，由于来自叶轮16的吹出气流如上述那样偏向下端面12侧而朝向斜下方吹出，所以有变得更强更大这一倾向，有时候会与来自叶轮16的吹出气流相干涉而使流紊乱，从而造成噪声增大及送风效率下降。

然而，在本实施方式中，采用在扩张部22的倾斜端面12A和内周侧侧面22A之间设有沿着旋转方向的台阶部23这一构成。因此，就能够如图4所示那样，将如上所述在扩张部22内的倾斜端面12A上形成的朝向内周侧的旋流（涡流）W通过台阶部23而固定在比离开叶轮16的台阶部23还靠外周侧的扩张部22内并使其稳定化。据此，就能够抑制从叶轮16吹出的气流与上述旋流W的干涉，并抑制气流紊乱所造成的噪声上升及效率下降，以使多翼式离心风机1低噪声化、高性能化。此外，根据本实施方式，基于CFD的验证结果可确认获得至少1dB（A）的噪声降低效果。

另外，台阶部23的高度H及宽度B从倾斜端面12A的倾斜开始位置S朝向涡壳2的舌部4的近前位置逐渐变大，相对于以扩张高度朝向旋转方向逐渐变高这一方式扩张的扩张部22，逐渐加大台阶部23的高度H及宽度B，由此能够将由朝向旋转方向逐渐增加的吹出气流逐渐成长的旋流W通过形成为与其相称的大小的台阶部23而固定在比离开叶轮16的台阶部23还靠外周侧的扩张部22内并使其更加稳定化。从而，就能够有效地抑制从叶轮16吹出的气流和旋流W的干涉，并抑制气流紊乱所造成的噪声上升及效率下降，实现多翼式离心风机1的低噪声化、高性能化。

进而，在本实施方式中构成为：台阶部23的大小在涡壳2的吹出口7处形成的扩散部8中逐渐变小，台阶部23在扩散部8的出口消失。因此，在来自叶轮16的吹出气流消失的吹出口7的扩散部8中，逐渐减小台阶部23的大小，并在扩散部8的出口使台阶部23消失，由此能够有效地扩大流路3的截面积。从而，在所需尺寸的涡壳尺寸下，能够最大限度确保动压回收效果，并能够提高风机性能。

再者，通过搭载如上所述实现高性能化及低噪声化的多翼式离心风机1作为房屋或者汽车用等的各种空调器的空气送风用的风机，就能够在各自的空调器中也同样地实现高性能化、低噪声化，从而，能够提高其商品价值。

［第二实施方式］

接着，使用图5说明本发明的第二实施方式。

本实施方式相对于上述的第一实施方式而言，在上端面9侧的扩张部21上亦设有台阶部24这一点有所不同。关于其他方面则与第一实施方式相同，故说明省略。

在本实施方式中，如图5所示那样采用对涡壳2的上端面9侧的扩张部21也设置了与台阶部23大致相同的台阶部24这一构成。

这样，通过采用在涡壳2的上下端面9、12双方形成的扩张部21、22内分别设置台阶部23、24这一构成，就能够将利用来自叶轮16的吹出气流而在上下扩张部21、22内分别形成于倾斜端面9A、12A上的朝向内周侧的旋流（涡流）W分别通过台阶部23、24固定在比离开叶轮16的台阶部23、24还靠外周侧的扩张部21、22内并使其稳定化。因此，就能够抑制从叶轮16的轮毂17侧及护罩19侧吹出的气流和旋流W的干涉，并抑制气流紊乱所造成的噪声上升及效率下降，更进一步地实现多翼式离心风机1的低噪声化、高性能化。

［第三实施方式］

接着，使用图6说明本发明的第三实施方式。

本实施方式相对于上述的第一实施方式而言，设于扩张部22侧的台阶部25的构成有所不同。关于其他方面则与第一实施方式相同，故说明省略。

在本实施方式中，设于涡壳2的下端面12侧的扩张部22的台阶部25虽然如图6所示那样具有与第一实施方式的台阶部23相同的高度H及宽度B，但在采用使上表面25A朝向外周侧且向下倾斜的构成这一点上不同。

如上述那样，通过采用使台阶部25的上表面25A朝向外周侧且向下倾斜这一构成，即便在来自叶轮16的吹出气流相对于涡壳2的下端面12向下倾斜地吹出的情况下，也能够使流经台阶部25的上表面25A附近的吹出气流的角度和台阶部25的上表面25A的角度大致一致，所以能够使向下吹出的气流在台阶部25的上表面25A附近的流动稳定化。从而，就能够阻止设置台阶部25所造成的气流紊乱，并抑制噪声上升及性能下降等。

［第四实施方式］

接着，使用图7说明本发明的第四实施方式。

本实施方式相对于上述的第一实施方式而言，设置有偶数级台阶部26这一点有所不同。关于其他方面则与第一实施方式相同，故说明省略。

在本实施方式中，采用如图7所示那样台阶部26设置有偶数级、即设置了台阶部26A及26B这两级的构成。

这样，通过采用将台阶部26设置26A、26B这两级（偶数级）的构成，就能够使利用在比最外周侧的台阶部26A还靠外周侧的扩张部22内形成的旋流W的二次流而形成于各台阶部26A、26B的角落部的涡流W1、W2之中的、在最接近于叶轮16的位置所形成的涡流W2和从叶轮16吹出的气流的朝向为同一方向。因此，就可使各涡流W、W1、W2稳定化并且可抑制从叶轮16吹出的气流的紊乱，能够实现多翼式离心风机1的低噪声化、高性能化。

此外，本发明并不限定于上述实施方式所涉及的发明，在不脱离其主旨的范围内可适宜变形。例如，虽然在上述实施方式中，就仅在涡壳2的下端面12、或者在上下端面9、12双方的扩张部21、22上分别设置台阶部23、24、25、26的例子进行了说明，但无需赘言，仅在涡壳2的上端面设置台阶部的结构亦包含在本发明中。

另外，虽然在上述实施方式中，就旋转轴15采取垂直的立式类型的多翼式离心风机1进行了说明，但是当然对于旋转轴15采取水平的卧式类型的多翼式离心风机1也能够同样地应用，在此情况下，上下端面就被调换为左右端面。

【标号说明】

1多翼式离心风机；2涡壳；3流路；4舌部；7吹出口；8扩散部；9上端面；9A倾斜端面；11吸入口；12下端面；12A倾斜端面；15旋转轴；16叶轮；21、22扩张部；22A内周侧侧面；23、24、25、26、26A、26B台阶部；25A台阶部的上表面；B台阶部的宽度；H台阶部的高度；S倾斜开始位置；W、W1、W2旋流（涡流）。

Claims (7)

1.一种叶轮绕旋转轴旋转自如地设置于流路截面积在旋转方向上逐渐扩大的涡壳内的多翼式离心风机，其特征在于：

所述涡壳的上下端面的至少一个端面为扩张高度以从该涡壳的涡卷开始侧朝向旋转方向逐渐变高的方式在旋转轴方向上扩张的倾斜端面，

在所述倾斜端面和所述倾斜端面的扩张部的内周侧侧面之间设有沿着旋转方向的至少一级以上的台阶部，

在形成于所述涡壳的吹出口的扩散部中，所述台阶部的大小逐渐变小，并且所述台阶部在所述扩散部的出口消失。

2.如权利要求1所述的多翼式离心风机，其特征在于：

所述涡壳的与设有吸入口的上端面相对的下端面为以扩张高度朝向旋转方向逐渐变高的方式在旋转轴方向上扩张的倾斜端面，

在所述倾斜端面和所述倾斜端面的扩张部的内周侧的侧面之间设有所述台阶部。

3.如权利要求1所述的多翼式离心风机，其特征在于：

所述涡壳的上下端面的双方为以扩张高度朝向旋转方向逐渐变高的方式在旋转轴方向上扩张的倾斜端面，

在所述双方的倾斜端面和所述双方的倾斜端面的扩张部的内周侧的侧面之间分别设有所述台阶部。

4.如权利要求1所述的多翼式离心风机，其特征在于：

所述台阶部的高度及宽度从所述倾斜端面的倾斜开始位置朝向所述涡壳的舌部近前位置逐渐变大。

5.如权利要求1所述的多翼式离心风机，其特征在于：

所述台阶部的上表面朝向外周侧且向下倾斜。

6.如权利要求1所述的多翼式离心风机，其特征在于：

所述台阶部设有偶数级。

7.一种空调器，其特征在于：

搭载有权利要求1至6中任意一项所述的多翼式离心风机作为空气送风用的风机。