CN103307030B - 离心风扇 - Google Patents

Abstract

本发明提供离心风扇。该离心风扇具备：以旋转轴线为中心旋转的叶轮、驱动叶轮旋转的马达、以及容纳叶轮和马达的壳体，壳体具有上壳体、下壳体以及固定两壳体的紧固部，在壳体内形成有位于比马达靠径向外方的位置的第一环状空间，第一环状空间具有第二环状空间，该第二环状空间由使以紧固部的内周缘和马达容纳部的径向最外周的最短距离为直径且与紧固部的内周缘相接的假想圆呈环状连续而形成的空间中的、由上壳体和下壳体构成的空间所构成，叶轮的一部分配置于第二环状空间,对于流入到第二环状空间的气体，附加通过叶轮的旋转而产生的向周向的旋转分力。

Description

离心风扇

技术领域

本发明涉及一种具有高静压的离心风扇。

背景技术

以往，公知一种以提高静压为目的的离心风扇。

例如在美国专利公开第2009/0301485号说明书中公开了一种在叶轮的上部设置了遮板的吹风机。

并且，在日本专利公表2005-510663号公报中公开了一种具有与压缩室连通的圆环状压缩室的涡轮机。

在美国专利公开第2009/0301485号公报的说明书中，通过在叶轮的上部设置遮板，抑制了从吸气口流入叶轮的下部的气体朝吸气口侧逆流。由此，增大了风洞部的风阻，提高了静压。

但是，如果还要提高静压，则需要通过增大叶轮的直径而增大风洞部内的风阻，或者增加设置在叶轮的上端的遮板面积而同样地增大风阻。这样，导致了离心风扇的大型化，并且不易小型化。特别是在人工呼吸机或者排痰装置等医疗设备中，因为有便携性等的要求，所以希望离心风扇小型化。

并且，在日本专利公表2005-510663号公报中，通过空气流入圆环状压缩室（多个叶片的下方空间），提高了下方空间内的风阻。因此，抑制了流入到多个叶片的下方空间的空气朝吸气口侧逆流，提高了涡轮机的静压。

但是，流入到叶轮的下方空间的空气暂时滞留于该下方空间。该滞留的空气主要通过从吸气口连续吸入空气而循环。即，在流入到叶轮的下方空间的空气中，向周向的旋转分力并不那么起作用。因此，不易促进向周向外方（排气口侧）的空气的循环。因此不易提高风量特性。另外，在人工呼吸机或者排痰装置等医疗设备中，因为有启动特性的要求，所以希望是高静压的离心风扇。

发明内容

本发明所例示的离心风扇具有：具备：叶轮，其能够以旋转轴线为中心旋转；马达，其驱动所述叶轮旋转；以及壳体，其容纳所述叶轮和所述马达，所述离心风扇的特征在于，所述壳体具有：上壳体；下壳体，其具有覆盖所述马达的外周的马达容纳部；以及紧固部，其固定所述上壳体和所述下壳体，在所述壳体内形成有位于比所述马达靠径向外方的位置的第一环状空间，所述第一环状空间具有第二环状空间，该第二环状空间由通过使以所述紧固部的内周缘和所述马达容纳部的径向最外周的最短距离作为直径且与所述紧固部的内周缘相接的假想圆呈环状连续而形成的空间中的、由所述上壳体的内壁的一部分和所述下壳体的内壁的一部分构成的空间所构成，所述叶轮的一部分配置于所述第二环状空间内,对于流入到所述第二环状空间的气体，附加通过所述叶轮的旋转而产生的向周向的旋转分力。

本发明所例示的离心风扇，通过将叶轮的一部分配置于第二环状空间内，提高第二环状空间内的风阻。因此，能够抑制从吸气口吸入的气体朝吸气口侧的逆流。并且，当从吸气口吸入的气体在第二环状空间循环时，通过配置于环状空间内的叶轮的一部分，对第二环状空间内的气体产生向周向的旋转分力。因此，向周向外方(排气口侧)的气体循环高效进行。由此，能够提供高静压、风量特性优异的小型的离心风扇。

附图说明

图1为表示本发明所涉及的一实施方式的离心风扇的结构的剖视图。

图2为将在图1中的第一循环空间附近放大表示的局部剖视图。

图3为表示第二循环空间的空间形状的一例的局部剖视图。

图4为表示叶轮的其他结构的局部剖视图。

图5为表示叶轮的其他结构的局部剖视图。

图6为表示叶轮的其他结构的局部剖视图。

图7为表示叶轮的其他结构的俯视图。

图8为表示在本发明所涉及的其他实施方式的离心风扇的结构的剖视图。

具体实施方式

以下，参照附图对本发明的实施方式进行详细说明。另外，在本实施方式的说明中，将平行于旋转轴线的方向称为“轴向”，将与旋转轴线正交的方向称为“径向”，将朝向以旋转轴线为中心的圆周的方向称为“周向”。并且，将沿轴向的方向作为上下方向，并且相对于马达将叶轮侧作为上，对各部位的形状和位置关系进行说明。并且，本发明并不限定为以下的实施方式。在不脱离本发明所达到的效果的范围内，可进行适当的变更。并且还可与其他实施方式相组合。

图1为模式的表示本发明所涉及的一实施方式的离心风扇100的结构的剖视图。

如图1所示，在本实施方式的离心风扇100具有：能够以旋转轴线J为中心旋转的叶轮10、驱动叶轮10旋转的马达30、以及容纳叶轮10和马达30的壳体19。在叶轮10的轴向上方形成从离心风扇100的外部吸入气体的吸气口40。

叶轮10具有：与能够以旋转轴线为中心旋转的轴31结合的大致圆形平板的轮毂11、设置在轮毂11的轴向上方的多个第一叶片12、以及设置在轮毂11的轴向下方的多个第二叶片13。

轮毂11的周缘部比多个第一叶片12的周缘部向径向外方突出。由此，能够抑制通过多个第一叶片12的旋转从吸气口40吸入的气体朝吸气口40侧逆流。

多个第一叶片12从旋转轴线J朝向轴向下方且径向外方延伸，并且，覆盖多个第一叶片12的上壳体20的内壁具有沿着多个第一叶片12的轴向上端部的内壁面。由此，通过第一叶片12的旋转从吸气口40吸入的气体向轴向下方且径向外方流入。也就是说，多个第一叶片12主要具有使从吸气口40吸入的气体高效地流入壳体19内的作用。并且，在俯视观察时，多个第一叶片12具有与以旋转轴线J为中心的叶轮10的旋转方向朝向同一方向的角度，并且以旋转轴线J为中心呈放射状延伸。多个第一叶片12的与叶轮10的旋转方向朝向同一方向的角度是根据径向位置而定，并不是固定的。即，随着从旋转轴线J向径向外方的延伸，与叶轮10的旋转方向朝向同一方向的角度增大。由此，通过第一叶片12的旋转，对于以轴向下方且径向外方的旋转分力为主的气体，附加向周向的旋转分力变得容易。即，能够更高效地朝向排气口（无图示）排出。

多个第二叶片13主要具有将流入到壳体19内的气体朝向排出口（无图示）排出的作用。

马达30具有：将转子磁铁33支承为能够以旋转轴线J为中心旋转的轴承32、支承轴承32的轴承保持部35、以及被轴承保持部35支承的定子34。被固定于能够以旋转轴线J为中心旋转的轴31的轮毂11具有向轴向下方延伸的呈大致圆筒状的轮毂圆筒部11a，转子磁铁33被固定在轮毂圆筒部11a的内周面。另外，虽然图1所表示的马达30为外转子型马达，但也可以为内转子型马达。

离心风扇100通过提供给定子34驱动电流，使转子磁铁33和定子34间产生转矩。由此，叶轮10能够以旋转轴线J为中心旋转。

壳体19具有：上壳体20、具有覆盖马达30的外周的马达容纳部22的下壳体21、以及固定上壳体20和下壳体21的紧固部23。上壳体20从吸气口40的周缘部朝向轴向下方且径向外方扩展。下壳体21具有从紧固部23连接的中间部。下壳体21的中间部从紧固部23向轴向下方且径向内方弯曲，并且与马达容纳部22的上端连续。但是，下壳体21也可并不一定从紧固部23开始向径向内侧弯曲。即，也可只从紧固部23向轴向下方延伸预定长度的位置开始向径向内方弯曲。并且下壳体21也可并不一定向径向内方弯曲而与马达容纳部22的上端连续。即，下壳体21也可从紧固部23向轴向下方延伸预定长度的位置开始朝向径向内方呈大致直角折曲，并且与马达容纳部22的上端连续。另外，所谓的预定长度是指在从紧固部23至马达容纳部22的下端的轴向长度范围内适当设定的。并且，也可从紧固部23向径向内方倾斜，并与马达容纳部22的上端连续。并且还可在使从紧固部23向径向内方倾斜的角度变化的同时与马达容纳部22的上端连续。至少下壳体21在形成比紧固部23靠轴向下方的空间同时，与马达容纳部22连续。

在壳体19内形成有位于比马达30靠径向外方的位置的第一环状空间（风洞部）50。从吸气口40吸入的气体，通过叶轮10的旋转，穿过设置于叶轮10的周围的第一环状空间50的同时向周向旋转，并从排气口（无图示）排出。

图2为将图1中的第一循环空间50附近放大表示的局部剖视图。

如图2所示，第一环状空间50具有第二环状空间51，该第二环状空间51由通过使以紧固部23的内周缘23a和马达容纳部22的径向最外周部22a的最短距离作为直径D且与紧固部23的内周缘23a相接的假想圆呈环状连续而形成的空间中的、由上壳体20的内壁的一部分和下壳体21的内壁的一部分构成的空间所构成。叶轮10的一部分配置于第二环状空间内51。这里提到的假想圆是指位于利用包含旋转轴线J的截面剖切的面内的位置的假想的圆。

另外，在本实施方式中所例示的结构中，相对于紧固部23的内周缘23a，马达容纳部22的径向最外周部22a不位于径向内方的位置。在这种情况下，“紧固部23的内周缘23a和马达容纳部22的径向最外周部22a的最短距离”是指“紧固部23的内周缘23a和马达容纳部22的径向最外周部22a的沿轴向的延长线22b的最短距离”。

另外，在本实施方式中，固定上壳体20和下壳体21的紧固部23的内周缘23a是为了方便规定第二环状空间51而制定的基准。如果是为了规定位于叶轮10的轴向下方位置，并形成涡流的第二环状空间，则没有必要严格地指定紧固部23的内周缘23a的位置。

在本实施方式中，第二环状空间51作为位于比马达30靠径向外侧位置的第一环状空间50的一部分，以也包含叶轮10的轴向下方方式构成环状的风洞部。因此，对于流入到第二环状空间51的气体，附加了通过叶轮10的旋转而产生的向周向的旋转分力。并且通过叶轮10的旋转，从吸气口40吸入的气体不断地送入第二环状空间51内。由此，第二环状空间51内的气体密度增大。因此，由于从吸入口40至排气口（无图示）的风阻增大，所以能够提高离心风扇100的静压。

并且，在本实施方式中，叶轮10的一部分配置于第二环状空间51。由此，流入到第二环状空间51的气体通过叶轮10的旋转而被附加向周向的旋转分力。其结果是，第二环状空间51内的气体密度进一步增大。并且，由于叶轮10的一部分配置于第二环状空间51内，所以堵塞了第二环状空间51内的气体的风道，从而提高了风阻。结果是，能够提高静压。并且通过将叶轮10的一部分配置于第二环状空间51，能够扩大在第二环状空间内的叶轮10的总表面积。结果是，也能够提高离心风扇100的风量。

即，本实施方式所涉及的离心风扇100，设置位于比马达30靠径向外方的位置的第一环状空间50中的、以也包含叶轮10的轴向下方的方式扩张了的环状的第二环状空间51，并且通过在该第二环状空间51配置叶轮10的一部分，能够实现提高静压且风量特性优异的离心风扇。

并且，通过第一叶片12的旋转从吸气口40吸入的气体流入壳体19内，并被引导至第一环状空间50、进而被引导至第二环状空间51。在本实施方式中，轮毂11的周缘部比第一叶片12的周缘部向径向外方突出。因此，被引导至第二环状空间51的气体变得难以朝第一叶片12侧逆流。其结果，由于在提高了第二环状空间51的气体密度的同时向周向押出气体，因而能够进一步提高静压及风量。

并且，多个第二叶片13在第二环状空间51内配置于径向内方侧。从吸气口40吸入的气体流入第二环状空间51的径向外方侧的空间，容易滞留于第二环状空间51的径向内侧的空间。因此，通过将多个第二叶片13在第二环状空间51内配置于径向内方侧，能够将滞留的气体高效率地向径向外方排出。

另外，本实施方式的第二环状空间51能够采用各种空间形状。例如，如果使覆盖第二环状空间51的壳体19的内壁形成为轴向横截面具有曲面，则从吸气口40吸入的气体能够流畅地朝向第二环状空间51内流入。另外，该曲面不必一定为球面。

图3为表示第二循环空间的空间形状的一例的局部剖视图。第一环状空间50还具有位于比第二环状空间51靠轴向下方的位置的空间51a，其中，该第二环状空间51由通过使以紧固部23的内周缘23a和马达容纳部22的径向最外周部22a的最短距离作为直径D且与紧固部23的内周缘23a相接的假想圆呈环状连续而形成的空间中的、由上壳体20的内壁的一部分和下壳体21的内壁的一部分构成的空间所构成。将沿上壳体20的内壁吸入的气体沿下壳体21的内壁从空间51a的径向外方向径向内方引导，形成涡流而滞留。此时，被吸入的气体形成涡流而滞留的位置取决于下壳体21的轴向长度。因此，在本实施方式中，被吸入的气体形成涡流而滞留的位置位于比第一环状空间50不具有空间51a的实施方式靠轴向下方。在这种情况下，优选将多个第二叶片13向轴向下方延伸。例如，优选在轴向上，延伸至与紧固部23或者马达容纳部22的最外周的上端相同的位置，或者比各部位向轴向下方延伸。由此，多个第二叶片13的位置和产生涡流的位置相重叠，能够将形成涡流而滞留的气体高效率地向径向外方押出。但是，被吸入的气体形成涡流而滞留的位置并不仅仅取决于下壳体21的轴向长度，还取决于下壳体21的中间部的内壁的形状。因此，并不仅仅将多个第二叶片13向轴向下方延伸，也可通过适当地改变下壳体21的内壁的形状，使多个第二叶片13与产生涡流的位置在截面观察时相重叠。

在本实施方式中，没有特别限制叶轮10的结构。例如，相对于图1所表示的结构的叶轮10，也可为图4或者图5所表示那样的结构的叶轮10。

图4所表示的结构的叶轮10，轮毂11的周缘部不比第一叶片12的周缘部向径向外方突出，而与第一叶片12和第二叶片13的周缘部为同一平面。由此，能够缩小叶轮10的径向大小。

并且，图5所表示的结构的叶轮10，第一叶片12的周缘部和第二叶片13的周缘部在轮毂11的周缘部的径向外方相互连接。由此，能够将第一叶片12和第二叶片13一体形成。

图6所表示的结构的叶轮10，第二叶片13a形成在轮毂11的外周缘。图7为图6的叶轮10的俯视图。第二叶片13a通过将轮毂11的外缘部的一部分朝径向内侧切口而形成。轮毂11的外周缘被切口至第一叶片12的周缘部附近。换言之，轮毂11的外周缘从第一叶片12的周缘部附近开始，比相邻的第一叶片12更向外径扩展而形成。由此，在轮毂11的外周缘，能够将轮毂11的轴向长度作为第二叶片13a。

对图7的轮毂11的结构进行更详细地说明。第一叶片12以从径向内侧朝向外侧描绘平滑的曲线的方式形成。如果俯视观察轮毂11，则轮毂11的外周缘从第一叶片12的外周端部开始沿该曲线扩径（第一侧面A）。接下来，以利用平缓的曲线连接轮毂11的外周缘到达最外径的点和相邻的第一叶片12的外周端部所坐落的轮毂11的外周缘到达最内径的点的方式而形成（第二侧面B）。另外，图7的叶轮10沿逆时针旋转。轮毂11的外周缘的切口以与第一叶片12的个数相同的数量而形成。这里，也可针对多个第一叶片12（例如，两个第一叶片12）的每个进行切口。只要在轮毂11的外周缘形成放射状的面，并且形成第二叶轮13a即可。

图6所表示的结构的叶轮10，如上所述，轮毂11的外周缘被切口。由此能够使叶轮10轻量化。如果使叶轮10轻量化，则能够加速旋转启动时的起动。

并且，图6所表示的结构的第二叶片13a配置于第二环状空间51。由此，能够将滞留于环状的风洞部的气体高效率地向径向外方排出。

图8为表示本发明的其他实施方式的离心风扇110的结构的剖视图。在本实施方式中的离心风扇110为被称为所谓的半轴流式风扇。

在本实施方式中，叶轮10的结构与图1所表示的结构不同。另外，马达30的结构与图1所表示的结构相同，所以省略了说明。

本实施方式的叶轮10具有：与能够以旋转轴线J为中心旋转的轴31结合，并且从轴31朝向周缘部向轴向下方倾斜的轮毂11；以及设置于轮毂11的轴向上方的多个第一叶片12。多个第一叶片12的一部分12a配置于第二环状空间51。另外，第二环状空间51以与在图2中说明的第二环状空间51相同的定义被规定。

对于本实施方式的离心风扇110，多个第一叶片12从旋转轴线J朝向周缘部向轴向下方倾斜。因此，通过第一叶片12的旋转，从吸气口40吸入的气体向轴向下方且径向外方排出。因此，能够将从吸气口40吸入的气体顺畅地引导向第二环状空间51。

并且，也可在多个第一叶片12的轴向上方端部形成环状的遮板14。在这里，遮板14位于第二环状空间51的轴向上方的位置。由此，通过第一叶片12的旋转，从吸气口40引导至第二环状空间51的气体变得不易向第一叶片12侧逆流。其结果，由于在提高了第二环状空间51内的气体密度的同时向周向押出气体，所以能够进一步提高静压。

Claims (11)

1.一种离心风扇，

所述离心风扇具备：

叶轮，其以旋转轴线为中心旋转；

马达，其能够驱动所述叶轮旋转；以及

壳体，其容纳所述叶轮和所述马达，

所述离心风扇的特征在于，

所述壳体具有：

上壳体；

下壳体，其具有覆盖所述马达的外周的马达容纳部；以及

紧固部，其固定所述上壳体和所述下壳体，

在所述壳体内形成有位于比所述马达靠径向外方的位置的第一环状空间，

所述第一环状空间具有第二环状空间，该第二环状空间由通过使以所述紧固部的内周缘和所述马达容纳部的径向最外周的最短距离作为直径且与所述紧固部的内周缘相接的假想圆呈环状连续而形成的空间中的、由所述上壳体的内壁的一部分和所述下壳体的内壁的一部分构成的空间所构成，

所述叶轮的一部分配置于所述第二环状空间内，对于流入到所述第二环状空间的气体，附加通过所述叶轮的旋转而产生的向周向的旋转分力。

2.根据权利要求1所述的离心风扇，其特征在于，

所述第一环状空间还具有位于比所述第二环状空间靠轴向下方的位置的空间。

3.根据权利要求1所述的离心风扇，其特征在于，

所述叶轮具有：

圆形平板的轮毂，其与能够以所述旋转轴线为中心旋转的轴结合；

多个第一叶片，所述多个第一叶片设置于所述轮毂的轴向上方；以及

多个第二叶片，所述多个第二叶片设置于所述轮毂的轴向下方，

所述多个第二叶片配置于所述第二环状空间。

4.根据权利要求1所述的离心风扇，其特征在于，

所述叶轮具有：

圆形平板的轮毂，其与能够以所述旋转轴线为中心旋转的轴结合；

多个第一叶片，所述多个第一叶片设置于所述轮毂的轴向上方；以及

多个第二叶片，所述多个第二叶片通过将所述轮毂的外周缘的一部分朝径向内侧切口而形成，

所述多个第二叶片配置于所述第二环状空间。

5.根据权利要求3所述的离心风扇，其特征在于，

所述轮毂的周缘部比所述第一叶片的周缘部向径向外方突出。

6.根据权利要求3所述的离心风扇，其特征在于，

所述多个第一叶片从旋转轴线朝向轴向下方且径向外方延伸，

覆盖所述多个第一叶片的所述壳体的内壁具有沿着所述多个第一叶片的轴向上端部的内壁面。

7.根据权利要求1所述的离心风扇，其特征在于，

覆盖所述第二环状空间的所述壳体的内壁的轴向横截面具有曲面。

8.根据权利要求3所述的离心风扇，其特征在于，

所述多个第二叶片在所述第二环状空间内配置于径向内方侧。

9.根据权利要求4所述的离心风扇，其特征在于，

所述多个第二叶片在所述第二环状空间内配置于径向内方侧。

10.根据权利要求1所述的离心风扇，其特征在于，

所述叶轮具有：

轮毂，所述轮毂与能够以所述旋转轴线为中心旋转的轴结合，并且从该轴朝径向外方向轴向下方倾斜；以及

多个第一叶片，所述多个第一叶片设置于所述轮毂的轴向上方，

所述多个第一叶片中的一部分第一叶片配置于所述第二环状空间。

11.根据权利要求10所述的离心风扇，其特征在于，

在所述多个第一叶片的轴向上端部形成有环状的遮板，所述遮板位于所述第二环状空间的轴向上方的位置。