CN104343730B - 轴流扇以及具有该轴流扇的空调机 - Google Patents

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Abstract

本发明的轴流扇以及具有该轴流扇的空调机，通过增减轴流扇的翼的内周侧与外周侧的叶片面积来研究形状，将翼的径向的流速分布调整为平缓，从而降低从风扇排出的风的压力损失，削减驱动马达的耗电量。翼(1)的前缘(10)由第一弯曲部(10a)形成，第一弯曲部(10a)具有前缘最后退点(11)，翼的后缘(20)由位于后缘(20)的内周侧的第二弯曲部(20a)和位于后缘(20)的外周侧的第三弯曲部(20b)形成，第三弯曲部(20b)具有后缘最前进点(23)，第二弯曲部(20a)具有后缘最后退点(24)，旋转轴(2a)的同心圆中经过前缘最后退点(11)的第一同心圆(9a)与后缘(20)的交点亦即第一交点(25)，配置在后缘最后退点(24)与后缘最前进点(23)之间。

Description

轴流扇以及具有该轴流扇的空调机
技术领域
本发明涉及具备多个翼的轴流扇以及具有该轴流扇的空调机。
背景技术
以往的轴流扇的示意图示于图21。
图21a是从流体的流动的上游侧观察的立体图。
图21b是从流体的流动的下游侧观察的主视图。
图21c是从流体的流动的上游侧观察的主视图。
图21d是从轴流扇的旋转轴的侧面观察的侧视图。
如图21所示，以往的轴流扇沿着圆筒状的轮毂2的周面具备多个翼1，伴随施加于轮毂2的旋转力，翼1向旋转方向3的方向旋转，从而沿流体的流动方向5输送流体，因此上述轴流扇形成为使翼1的前缘侧以及后缘侧朝向旋转方向而弯曲为凹状。这样的结构例如在专利文献1等中也被公开。
轴流扇通过翼1旋转，使存在于翼之间的流体与翼面碰撞。流体碰撞的面压力上升，从而沿旋转轴方向挤出流体并使其移动。
另外，由于使翼1旋转，由此流体受到翼1的形状与离心力的影响，因此如图22所示，公知有旋转轴2a方向的流速快的区域在翼1的径向向靠外周侧(作为图21所示的形状的轴流扇的流速分布的实测值，参照冷冻空调学会刊2009年7月号第84卷第981号P.34的图13(d))。
而且，轴流扇设置在喇叭口13的内部，因此流体的流动不会沿径向扩展而是沿旋转轴方向流动。
此处，对用图21表示的那样的轴流扇的翼1的轴向的流速分布因场所不同而不同情况下的压力损失进行说明。
首先，若将流体的压力损失设为ξ，则用数学式1表示。
【数学式1】
(这里C为压力损失系数，开放空间的情况下约为1，ρ为空气的密度，v表示流速)。
流体的速度分布因翼的径向的位置而不同，因此将流体划分为微小区域来计算压力损失ξ。
首先，微小区域的流体的流速Vrms的平方为平均流速Vave的平方与标准偏差σ的平方的和，因此用数学式2表示。
【数学式2】
Vrms 2＝Vave 2+σ2
此处，Vave为流体的平均流速[m/s]，
σ是表示与平均流速的偏差的指标亦即标准偏差[m/s]。
于是，流体的压力损失ξ为微小区域的流速的平方和，以下用数学式3表示。
微小区域的数量是将翼1的径向的区域进行等分后的数(这里为10)。
【数学式3】
ρ为空气的密度[kg/m3]，
v1～v10为将径向分割为10等分的情况下的局部平均流速[m/s]，
Vave为平均流速[m/s]，
σ为表示与平均流速的偏差的指标亦即标准偏差[m/s]。
从数学式2、3得到求出表示与平均流速的偏差的指标亦即标准偏差σ[m/s]的数学式4。
【数学式4】
因此，根据数学式3能够理解，为了降低压力损失ξ而使σ为零即可。即，减少速度分布快的场所而增加慢的场所，从而使速度分布均匀，并且可知理想的情况下，翼的径向的位置的旋转轴方向的速度分布平缓(任何场所都为相同的流速＝均匀流)的情况从压力损失的观点来看是有利的。
专利文献1：日本特开2012-12942号公报(参照图4等)
这样，若翼的径向的位置的旋转轴方向的流速分布一样，则能够降低轴流扇的压力损失，但在图21表示的那样的以往的轴流扇的例子中，翼的径向的位置的旋转轴方向的流速分布成为在翼的外周侧较快的不均匀的分布，因此存在排出时的压力损失增大，使轴流扇的旋转所需的驱动力增大，从而导致风扇马达的耗电量增加的问题。
发明内容
本发明是为了解决上述那样的课题所做出的，目的在于通过增减轴流扇的翼的内周侧与外周侧的叶片面积，对形状进行研究，获得一种将翼的径向的位置的旋转轴方向的流速分布调整为平缓，从而降低从风扇排出的风的压力损失，削减驱动马达的耗电量的轴流扇以及具有该轴流扇的空调机。
本发明的轴流扇，使多个翼旋转，将流体从旋转轴方向的上游侧向下游侧输送，其中，在将所述翼投影于旋转轴方向时，在所述翼的旋转方向的前进侧的前缘，形成有朝旋转方向的后退方向成为凸形状的第一弯曲部，所述第一弯曲部具有前缘最后退点，该前缘最后退点作为相对于旋转轴垂直地引出的假想线与所述第一弯曲部相切的切点，在将所述翼投影于旋转轴方向时，在所述翼的旋转方向的后退侧的后缘形成有：位于所述后缘的内周侧、且朝旋转方向的后退方向成为凸形状的第二弯曲部；和位于所述后缘的外周侧、且朝旋转方向的前进方向成为凸形状的第三弯曲部，所述第三弯曲部具有后缘最前进点，该后缘最前进点作为垂直于旋转轴而延伸的另一假想线与所述第三弯曲部相切的切点，所述第二弯曲部具有后缘最后退点，该后缘最后退点距经过所述旋转轴与所述后缘最前进点的所述另一假想线的垂直距离为最大，所述旋转轴的同心圆中经过所述前缘最后退点的第一同心圆与所述后缘的交点亦即第一交点，配置在所述后缘最后退点与所述后缘最前进点之间。
根据本发明的轴流扇，使翼的径向的位置的旋转轴方向的流速分布变得平缓，因此能够降低从轴流扇排出后的流体的压力损失，从而降低用于使轴流扇旋转的驱动力。
另外，以下记载的“螺旋桨式风扇”作为“轴流扇”的一个例子来记载。
附图说明
图1是实施方式1的螺旋桨式风扇的立体图，图1a是从流体流动方向的上游侧观察的图，图1b是从流体流动方向的下游侧观察的图。
图2是实施方式1的螺旋桨式风扇的主视图以及侧视图，图2a是从流体流动方向的上游侧观察的主视图，图2b是从流体流动方向的下游侧观察的主视图，图2c是从旋转轴的侧方观察的侧视图。
图3是说明实施方式1的翼弦中心线的位置的图。
图4是表示实施方式1的螺旋桨式风扇的翼的径向的位置的旋转轴方向的流速分布的图。
图5是从流体的流动方向的上游侧观察本实施方式2的螺旋桨式风扇的主视图。
图6是从流体的流动方向的上游侧观察本实施方式3的螺旋桨式风扇的主视图。
图7是表示螺旋桨式风扇的送风性能的P-Q线图。
图8是表示螺旋桨式风扇的翼的压力面侧的极限流线的图，图8a是表示在通常动作点的压力面1a侧的极限流线14的示意图，图8b是表示高压损失动作点的极限流线14的示意图。
图9是在本实施方式4的螺旋桨式风扇的侧视图中记载翼弦中心线的位置的图，图9a是表示后倾形的图，图9b是表示前倾形的图。
图10是对实施方式1的前倾形的螺旋桨式风扇的速度分布与实施方式4的后倾形的螺旋桨式风扇的速度分布进行比较的图。
图11是集中表示将实施方式4的螺旋桨式风扇安装于马达支架时的侧视图和流体的举动的图。
图12是说明本发明的螺旋桨式风扇的小翼的图，图12a是从流体流动的上游侧观察螺旋桨式风扇的主视图，图12b是螺旋桨式风扇的翼的径向的剖视图。
图13是说明本发明的螺旋桨式风扇的翼的后缘的截面形状的图，图13a是表示螺旋桨式风扇的截面位置50的主视图，图13b是表示螺旋桨式风扇的截面位置50的立体图，图13c是从图13a以及图13b的截面位置50观察的翼1的剖视图，图13d是图13c的翼1的后缘20的截面放大图。
图14是对本发明的螺旋桨式风扇的翼的后缘的不同截面形状进行比较来说明的剖视图。
图15是集中表示从不同角度观察本发明的翼的后缘与轮毂的连接位置的立体图的图。
图16是说明本发明的翼旋转时施加于对翼的后缘与轮毂连接的连接部的力的图。
图17是表示本发明的螺旋桨式风扇的包装状态的示意图。
图18是集中表示为了说明而从不同的角度观察采用了本发明的翼的无轮毂形的螺旋桨式风扇的形状的示意图的图。
图19是用于说明采用了本发明的翼的无轮毂形的螺旋桨式风扇的形状的主视图。
图20是对示出采用了本发明的螺旋桨式风扇的空调机的室外单元的立体图进行集中表示的图。
图21是集中表示用于说明以往的螺旋桨式风扇的形状的示意图的图。
图22是表示以往的螺旋桨式风扇的翼的径向的位置的旋转轴方向的流速分布的图。
附图标记说明：1...翼；1a...压力面；1b...负压面；2...轮毂；2a...旋转轴；2b...盖面；3...旋转方向；4...流入方向；5...流体的流动方向；6...翼弦中心线；6a...抵接点；7...垂直面；8A、8B、8C...假想线；9...同心圆；9a...第一同心圆；9b...第二同心圆；10...前缘；10a...第一弯曲部；11...前缘最后退点；12...外周缘；13...喇叭口；14...极限流线；15...流体被按压的方向；20...后缘；20a...第二弯曲部；20b...第三弯曲部；20c...第一圆弧；20d...第二圆弧；23...后缘最前进点；24...后缘最后退点；25...第一交点；26...拐点；27...第二交点；40...小翼；50...截面位置；51...剥离区域；60...连接部；61...重心；65a...离心力；65b...拉拽力；65c...合成力；70...马达支架；71...卡尔曼涡；81...纸箱；90...室外单元。
具体实施方式
实施方式1
在图1、图2中，对实施方式1的螺旋桨式风扇的构造进行说明。
图1a是从实施方式1的螺旋桨式风扇的流体流动方向的上游侧观察的立体图。
图1b是从实施方式1的螺旋桨式风扇的流体流动方向的下游侧观察的立体图。
图2a是从实施方式1的螺旋桨式风扇的流体流动方向的上游侧观察的主视图。
图2b是从实施方式1的螺旋桨式风扇的流体流动方向的下游侧观察的主视图。
图2c是从实施方式1的螺旋桨式风扇的旋转轴的侧方观察的侧视图。
实施方式1的螺旋桨式风扇形成为如下形状，即、以利用马达等旋转的驱动轴卡合的圆筒形状的轮毂2为中心，在轮毂2的周壁固定有多个翼1的形状。翼1相对于轮毂2的旋转轴2a倾斜规定角度而形成，伴随螺旋桨式风扇的旋转，利用翼面按压存在于翼之间的流体而向流体的流动方向5输送。此时，将按压翼面中的流体而压力上升的面作为压力面1a，将在压力面1a的背面且压力下降的面设为负压面1b。
翼1通过被传递于轮毂2的旋转力而朝向用旋转方向3表示的方向旋转。于是，存在于翼之间的流体以流入方向4的方向流入翼1的压力面1a侧。
翼1通过翼1的旋转方向3的前进侧的前缘10、翼1的旋转方向3的后退侧的后缘20、以及相当于翼1的外周的外周缘12来规定形状。
接下来，说明将翼1投影于轮毂2的旋转轴方向时翼1的形状。
如图2a所示，在将翼1投影于轮毂2的旋转轴方向时，在翼1的前缘10形成有向旋转方向3的后退方向成为凸形状的第一弯曲部10a。
前缘10的第一弯曲部10a具有前缘最后退点11，该前缘最后退点11作为相对于轮毂2的旋转轴2a垂直地引出的假想线8与第一弯曲部10a相切的切点。
即，前缘最后退点11被定义为：在第一弯曲部10a与相对于轮毂2的旋转轴2a垂直地引出的假想线8的交点中最朝向旋转方向3的后退方向行进的点。
而且，在翼1形成有大致三角形状的区域P，在假想线8通过前缘最后退点11时，区域P被假想线8A、前缘10以及轮毂2的周面包围。图2a中用阴影线表示区域P。
另外，在将翼1投影于轮毂2的旋转轴2a方向时，在翼1的旋转方向3的后退侧的后缘20形成有：位于后缘20的内周侧并向旋转方向3的后退方向成为凸形状的第二弯曲部20a、和位于后缘20的外周侧并向旋转方向3的前进方向成为凸形状的第三弯曲部20b。
第三弯曲部20b具有后缘最前进点23，该后缘最前进点23作为相对于轮毂2的旋转轴2a垂直地引出的假想线8B与第三弯曲部20b相切的切点。
另外，第二弯曲部20a具有后缘最后退点24，该后缘最后退点24距经过轮毂2的旋转轴2a与后缘最前进点23的假想线8B的垂直距离为最大。
而且，经过前缘最后退点11的轮毂2的旋转轴2a的同心圆亦即第一同心圆9a、与后缘20的交点亦即第一交点25，配置在后缘最后退点24与后缘最前进点23之间。
即，在翼1的后缘20的内周侧形成有区域Q，该区域Q是由第二弯曲部20a和通过第一交点25的假想线8C围起，且使翼1的面积相对于假想线8C增大的区域。图2a中用阴影线表示区域Q。
另外，在翼1的后缘20的外周侧形成有区域R，该区域R是由第三弯曲部20b和通过第一交点25的假想线8C围起，且使翼1的面积相对于假想线8C减少的区域。
接下来，对从与轮毂2的旋转轴2a垂直的方向将翼1投影时翼1的形状进行说明。
图2c表示翼弦中心线6与从翼弦中心线6与轮毂2的周面接触的场所，向与轮毂2的旋转轴2a垂直的方向延伸的垂直面7。另外，流体流动的方向为流体的流动方向5的方向。
图3是说明实施方式1的翼弦中心线6的位置的图。
如图3所示，将翼弦中心线6规定为将前缘10以及后缘20、与以轮毂2的旋转轴2a为中心的同心圆9的各交点之间的该同心圆9上的中间点连结的曲线。
在实施方式1中，翼1具备如下形状，即、翼弦中心线6配置在比垂直面7靠流体的流动的上游侧(以下称为前倾形)。
利用图4对这样构成的螺旋桨式风扇的翼1的轴向的速度分布进行说明。
图4是横轴表示实施方式1的螺旋桨式风扇的翼的径向的位置的旋转轴方向的流速分布的图。
虚线的速度分布(前倾形)30表示在翼1不存在区域P、Q、R的情况下的速度分布，实线的速度分布(前倾形、形状修正)31表示在翼1存在区域P、Q、R的情况下的速度分布。
在本实施方式1中，在翼面上设定区域P、Q、R，因此速度分布得到因区域P的影响而使流速增加的区域Vp，因区域Q的影响而使流速增加的区域Vq，因区域R的影响而使流速减少的区域Vr的各增减效果。
于是可知，相对于在翼1不存在区域P、Q、R的情况，在翼1的外周侧的流速变大的情况下，在翼1设置区域P、Q、R的情况下，在翼1的内周侧形成流速较快的区域，另外能够抑制翼1的外周侧的流速较快的区域的速度。
这样，流速分布平缓，因此从螺旋桨式风扇排出之后的风的压力损失降低，从而能够减低用于使螺旋桨式风扇旋转的驱动力，因此能够削减马达的耗电量。
实施方式2
在实施方式1中，作为螺旋桨式风扇的翼1的形状，列举将通过前缘最后退点11的轮毂2的旋转轴2a的第一同心圆9a与后缘20的交点亦即第一交点25，配置在后缘最后退点24与后缘最前进点23之间的例子，但本实施方式2是对实施方式1的结构进一步规定第一交点25与后缘20的形状的关系。
图5是从流体的流动方向的上游侧观察本实施方式2的螺旋桨式风扇的主视图。
在图5中，作为与实施方式1同样的定义，翼1具备：前缘最后退点11、后缘最前进点23、后缘最后退点24以及第一交点25。
在此重新将连接后缘20的第二弯曲部20a与第三弯曲部20b的点作为拐点26。
在本实施方式2中，翼1的形状为，使第一交点25与拐点26在后缘20上为相同位置。即，拐点26位于经过前缘最后退点11的旋转轴2a的第一同心圆9a上。
在此，如上所述，区域P使翼1的内周侧的风量增加，区域R使翼1的外周侧的风量减少，从而使速度分布的相同。即，区域P与区域R相对于风量的增减而起到相反的效果，因此在拐点26位于比第一交点25靠内周侧的情况下，使区域P增加的流量在区域R减少。
这样从使在前缘10增加的流量在后缘20不必要地减少，从翼1的速度分布的均匀化的观点来看是效率很低的。
在本实施方式2中，使前缘最后退点11与拐点26配置在第一同心圆9a上，因此不会产生在前缘10增加了的流量在后缘20减少那样的浪费。因此能够仅有效地增加流量较少的区域，并使流量的较多的场所有效地减少，因此能够实现速度分布的均匀化，能够降低螺旋桨式风扇旋转时的驱动力，因而能够削减马达的耗电量。
实施方式3
本实施方式3对实施方式1以及实施方式2的第一交点25与后缘20的形状的关系进一步进行了规定。
图6是从流体的流动方向的上游侧观察本实施方式3的螺旋桨式风扇的主视图。
在图6中，作为与实施方式1以及实施方式2同样的定义，翼1具备前缘最后退点11、后缘最前进点23、后缘最后退点24、第一交点25以及拐点26。
图7是表示螺旋桨式风扇的送风性能的P-Q线图。
一般情况下，螺旋桨式风扇的送风性能用图7表示的那样的流体的压力(静压)与单位时间的风量的关系(P-Q线图)来表示。可知若在螺旋桨式风扇的风路存在较多阻力，则压力损失曲线从通常压力损失曲线A向高压损失曲线B上升，与螺旋桨式风扇的能力特性曲线C的交点亦即动作点也移动。高压损失曲线B将流路的压力损失设定为通常压力损失曲线A的两倍。
通常压力损失曲线A与能力特性曲线C的交点为通常动作点，高压损失曲线B与能力特性曲线C的交点为高压损失动作点。
图8是表示在流路的压力损失低的情况下和高的情况下，对翼1的压力面1a侧的翼表面的极限流线14进行计算流体解析的图。此处，极限流线14表示用线将在表面附近流动的流速的矢量连结。
图8a是在通常动作点的压力面1a侧的极限流线14的示意图，图8b是高压损失动作点的极限流线14的示意图。
此外，图8b的虚线表示通常动作点的极限流线14。
可知高压损失动作点的情况与通常动作点的情况相比，极限流线14向翼1的外周侧移动。
即，在使螺旋桨式风扇运转时，因其流路的阻力使压力损失较大，从而需要高静压的风扇的情况下，在其翼1上的极限流线14描绘出如图8b所示从前缘最后退点11流入的流体，比前缘最后退点11在翼1的同心圆上向外周侧偏离，并从后缘20脱离的轨迹。
因此，如图6所示，本实施方式3的翼1构成为：在用从旋转轴2a到翼1的外周缘12的长度表示的螺旋桨式风扇的半径为r时，若将以旋转轴2a为中心经过前缘最后退点11的第一同心圆9a与后缘20的交点作为第一交点25，将具有比第一同心圆9a的半径长出0.1r的长度的半径的第二同心圆9b与后缘20的交点作为第二交点27，则在第一交点25与第二交点27之间，配置有连接第二弯曲部20a与第三弯曲部20b的拐点26。
另外，根据计算流体解析结果而判明从前缘最后退点11流入的流体的极限流线14的轨迹，在具有比第一同心圆9a的长出0.1r的长度的半径的第二同心圆9b的内周侧的范围朝外周侧偏离而流动。
如上所示，本实施方式3通过将拐点26设置在比第一交点25靠翼1的外周方向，从而即使极限流线14向外周侧偏离，也不会发生使通过区域P增加的风量在区域R减少的情况。
即，成为在第一交点25与第二交点27之间设置有拐点26的翼1的形状，因此在作为极限流线14向翼1的外周侧偏离的高静压形式的螺旋桨式风扇使用时，也能够使流体的流速分布变得平缓，从而能够降低从螺旋桨式风扇排出的流体的压力损失，进而减少用于使螺旋桨式风扇旋转的驱动力，因此减少马达的耗电量。
实施方式4
在实施方式1中，对螺旋桨式风扇的翼1为前倾形的情况进行了说明，在实施方式4中，对螺旋桨式风扇的翼1为后倾形的情况进行说明。
图9a是在本实施方式4的螺旋桨式风扇的侧视图记载翼弦中心线6的位置的图。
在图9a中，翼弦中心线6从处于轮毂2的周壁的抵接点6a沿与轮毂2的旋转轴垂直的方向的垂直面7延伸，翼弦中心线6位于比垂直面7更靠流体的流动的下游侧。
因此，在实施方式4中，翼1具备翼弦中心线6配置在比垂直面7更靠流体的流动的下游侧的形状(以下称为后倾形)。
为了比较，在图9b所示的前倾形的螺旋桨式风扇的情况下，翼弦中心线6位于从垂直面7靠流体的流动的上游侧。
图9a所示的箭头是在翼1旋转的情况下流体被按压的方向15，且流体朝向翼1的内周侧倾斜(＝闭合的流动)地流动。
为了比较，图9b的前倾形的螺旋桨式风扇相反，以空气被按压的方向朝向翼1的外周侧倾斜(＝敞开的流动)的方式流动。
接下来，在图10中，对在前倾形与后倾形的螺旋桨式风扇的旋转轴上垂直的方向的速度分布的不同点进行说明。
如图4所示，前倾形的螺旋桨式风扇的速度分布通过翼1的区域P、Q、R的速度增减的效果而接近平缓，从而得到改善，另外在翼1的外周侧残留速度较快的区域。
图10a是对前倾形的螺旋桨式风扇的速度分布(前倾形)30与后倾形的螺旋桨式风扇的速度分布(后倾形)32进行比较的图。
对于速度分布的最高的(＝风量较多的)场所而言，如前述那样，风被按压于翼1的方向不同，因此存在后倾形峰值的位置比前倾形靠近翼1的内周侧的趋势。
图10b以及图10c表示本实施方式4的后倾形的螺旋桨式风扇设置有实施方式1的翼1的区域P、Q、R的情况的速度分布(后倾形、形状修正)33。速度分布在翼面上设定有区域P、Q、R，因此与实施方式1同样，得到因区域P的影响流速增加的区域Vp，因区域Q的影响流速增加区域Vq，因区域R的影响流速减少的区域Vr的各增减效果，从而成为速度分布(后倾形、形状修正)33。
图10d是对实施方式1的前倾形的螺旋桨式风扇的速度分布(前倾形、形状修正)31与实施方式4的后倾形的螺旋桨式风扇的速度分布(后倾形、形状修正)33进行比较的图。
如图示那样，本实施方式4的后倾形的螺旋桨式风扇通过抑制速度分布在翼1的外周侧扩展，从而使外周侧的流速分布的峰值降低，因此能够平缓地构成速度分布。
因此，减少从螺旋桨式风扇排出的风的压力损失，从而减少送风所需要的驱动力，因此能够减少马达的耗电量。
此外，虽然示出后倾形的翼弦中心线6全部配置在比垂直面7靠流体的流动的下游侧的翼形状的例子，但只要是翼弦中心线6的长度的70％配置在比垂直面7更靠流体的流动的下游侧的翼1的形状，则都具有与上述相同的功能以及效果。
此处，进一步对将具备实施方式4的后倾形的翼1的螺旋桨式风扇安装于马达支架70时的结构进行说明。
图11a是将实施方式4的螺旋桨式风扇安装于马达支架70时的侧视图。
上述后倾形的翼1具备翼弦中心线6配置在比垂直面7靠流体的流动的下游侧的形状，但对于图11a所记载的后倾形的螺旋桨式风扇而言，在旋转轴方向的长度方面，前缘10的长度L2被限定于翼1的长度L1的长度的20％以内的范围。
图11b是示出在用于比较的旋转轴方向的长度方面，前缘10的长度L12没有进入翼1的长度L11的长度的20％以内的范围的前倾形的翼1的侧视图。
图11c是表示通过马达支架70后的流体的卡尔曼涡71的动作的图。
图11d是使将实施方式4的螺旋桨式风扇安装于马达支架的送风装置内置于空调机的室外单元时的上表面剖视图。
若图11a、图11b所示的螺旋桨式风扇旋转，则使翼1在马达支架70的下游侧产生的卡尔曼涡71中穿过而切断卡尔曼涡71。
此时，破碎的卡尔曼涡71与翼1的前缘10附近产生碰撞，从而产生较大的压力变动。可知这是所谓的气动噪声的产生，从而导致噪声的增大。卡尔曼涡71随着向下游移动而变弱进而衰减。
对于图11b所示的前倾形的螺旋桨式风扇而言，前缘10的旋转轴方向的长度L12没有进入翼1的旋转轴方向的长度的最大值L12的20％以内，因此前缘10的外周侧与马达支架70的距离L13变短，使翼在从马达支架70产生的较强的卡尔曼涡71中1通过而在翼1的前缘10发生碰撞。于是，在前缘10产生较大的压力变动，从而使气动噪声变大。
与此相对，对于图11a记载的后倾形的螺旋桨式风扇而言，前缘10的旋转轴方向的长度L1进入翼1的旋转轴方向的长度的最大值L2的20％以内，从而使前缘10的外周侧与马达支架70的距离L3变长。于是，即使使翼1在卡尔曼涡71中通过而切断卡尔曼涡71，卡尔曼涡71也通过移动距离而衰减，因此能够抑制气动噪声。
通过将这样的螺旋桨式风扇如图11d那样内置于空调机的室外单元，能够提供噪声小的单元。
能够用于实施方式1～4的螺旋桨式风扇的结构
接下来，对能够在实施方式1～4的螺旋桨式风扇追加的翼1的细微部分的结构进行说明。
[小翼]
对实施方式1～4的翼1的外周缘12的形状进行说明。
图12a是从流体的流动的上游侧观察螺旋桨式风扇的主视图。
图12b是螺旋桨式风扇的翼的径向的剖视图。
在图12a、图12b中，在翼1的外周缘12形成有朝向流体的流动的上游侧折曲的小翼40。
在螺旋桨式风扇中，若翼1旋转，则在翼1的外周缘12，产生从高静压的压力面1a侧朝向低静压的负压面1b侧的流体的流动，并因该流动而形成翼端涡。翼端涡具有螺旋状的涡构造。
由先行的翼1产生的翼端涡流入后续的翼1而产生干涉并且与配置于螺旋桨式风扇的周围的喇叭口的壁面发生碰撞而使静压变动产生，因此噪声增加，从而使马达输入增大。
小翼40如图12b所示具有抑制翼端涡的效果，从而能够使从翼1的高静压的压力面1a侧朝向低静压的负压面1b侧的流体的流动沿着小翼40的曲线部顺畅地流动。
对于设置小翼40的位置而言，若将以旋转轴2a为中心的翼1的半径设为r，则优选设置于比0.8r更靠外周侧。这是为了起到抑制翼端涡和提高翼1的弯曲强度两种效果。
通过这样设置小翼40，抑制翼端涡的产生，翼1以高速在喇叭口附近通过的情况下的压力变动缓和，从而使噪声减少。
后缘的截面形状
对实施方式1～4的翼1的后缘20的截面形状进行说明。
图13是对翼1的后缘20的截面形状进行说明的剖视图。
图13a是表示螺旋桨式风扇的截面位置50的主视图。
图13b是表示螺旋桨式风扇的截面位置50的立体图。
图13c是从图13a以及图13b的截面位置50观察的翼1的剖视图。
图13d是图13c的翼1的后缘20的截面放大图。
图13c、图13d的翼1的截面是从图13a、图13b的截面位置50观察的翼1的截面形状。
如图13c所示，翼1具有压力面1a和负压面1b。如图13d所示，翼1的后缘20的截面由两个第一圆弧20c和第二圆弧20d形成。
此处，将翼截面规定为：通过从压力面1a侧连续的第一圆弧20c的截面半径r1是比从负压面1b侧连续的第二圆弧20d的截面半径r2大的半径。
图14是说明翼1的后缘20的截面形状的剖视图。
为了容易明白地对后缘20的第一圆弧20c与第二圆弧20d的截面半径的大小的流体的流动的不同进行说明，图14a所示的翼1的截面表示使压力面1a侧的第一圆弧20c的截面半径r1较小(＝0＝直角)，并使负压面1b侧的第二圆弧20d的截面半径r2较大的情况。相反，将图14b设定为，使压力面1a侧的第一圆弧20c的截面半径r1较大，使负压面1b侧的第二圆弧20d的截面半径r2较小(＝0＝直角)。
图14a、图14b记载翼面附近的流线，但在压力面1a侧被按压的流体若从翼1的后缘20离开，则改变流动的方向，此时的偏离角度由图中的角度θ表示。
此时，对于图14a所示的后缘20的截面形状而言，压力面1a侧的第一圆弧20c不存在，仅在负压面1b侧形成有截面半径r2的第二圆弧20d。于是，压力面1a侧的后缘20为边缘形状的截面，因此流体从后缘20离开时被后缘20卡住，从而产生流体的剥离区域51。
对于实施方式1～4的翼1而言，在图14b所示那样的压力面1a侧的后缘20形成截面半径r1的第一圆弧20c，因此即使流体的流动的方向变化，也使流体沿着保持较大的截面半径r1的第一圆弧20c顺利地流动，因此不会产生剥离区域51。因此，抑制在后缘20的流体的剥离，从而使流体的损失能量减少，因此使用于使螺旋桨式风扇旋转的驱动力减少，从而使马达的耗电量减少。
此外，在上述的例子中，示出了通过第一圆弧20c与第二圆弧20d形成后缘20整体的截面形状的例子，但也可以仅在后缘20的中流速的较快的外周侧亦即第三弯曲部20b的部分采用该截面形状。
后缘与轮毂的连接形状
对实施方式1～4的后缘20的内周侧与轮毂2的连接部60的形状进行说明。
图15a、图15b是翼1的后缘20与轮毂2的连接位置的立体图。
在图15中，翼1的后缘20与轮毂2连接的连接部60构成为，呈未进行圆弧处理的谷折线的边缘形状。
利用图16对该结构的理由进行说明。
图16是对在翼1旋转时施加于翼1的后缘20与轮毂2连接的连接部60的力进行说明的图。
在图16中，若安装于轮毂2的周面上的翼1朝向旋转方向3旋转，则在翼1的重心61作用有离心力65a和、将翼1的重心61向轮毂2拉拽的拉拽力65b，从而在翼1的重心61作用有它们的合成力65c。此外，图16的阴影线部分是在翼1的后缘20使翼面积减少的第三弯曲部20b。
合成力65c的矢量如图16那样朝向流体的流动方向5的上侧。因此，在翼1的后缘20与轮毂2连接的连接部60作用有拉拽力。
在通过树脂等对螺旋桨式风扇进行成型的情况下，可知存在较多如下情况，即、从拉拽力作用的位置发展有裂缝，以致毁坏。为了避免这些，优选使重心61的位置靠近接近轮毂2的方向。
以下表示离心力的基本公式。
【数学式5】
此处，F为离心力，m为质量，a为加速度，v为速度，ω为角加速度。
若将在翼1的内周侧与外周侧针对离心力65a的影响进行比较，则即使相同质量也与半径r有关，可知外周侧的质量带给离心力65a的影响率较大。换句话说，若将比旋转轴2a更远的场所的质量减少，则离心力65a变小，作为结果能够使合成力65c变小。
本实施方式1～4的螺旋桨式风扇通过在翼1的后缘20的外周侧设置减少了翼1的面积的第三弯曲部20b，能够使离心力65a的影响变小。因此，后缘20与轮毂2的连接部60的拉拽力缓和，即使在连接部60采用未实施圆弧处理的呈谷折线的边缘形状也能够对拉拽力对应。
因此，能够减少用于进行圆弧处理的树脂的使用量，使风扇轻型化，从而能够减少马达的耗电量。
螺旋桨式风扇的包装
对实施方式1～4的螺旋桨式风扇的包装进行说明。
图17是表示螺旋桨式风扇的包装状态的示意图。
在图17中，在包装用的纸箱81内层叠地收纳螺旋桨式风扇，从纸箱81的底面至翼1的前缘10确保有距离L。另外，以使轮毂2的盖面2b成为上侧的方式层叠地包装。
由于这样的包装，即使在用卡车等搬运到达后纸箱81开封，也能够防止附着于纸箱的污迹、悬浮于工厂内的灰尘、垃圾等进入轮毂2内。
因此，能够避免在马达轴与轮毂2的轴孔之间夹着垃圾而因螺旋桨式风扇的轴心颤动而产生的旋转不稳定、发生异响的情况。
无轮毂形螺旋桨式风扇
图18是用于对采用了本发明的翼的无轮毂形的螺旋桨式风扇的形状进行说明的示意图。
图19是用于对采用了本发明的翼的无轮毂形的螺旋桨式风扇的形状进行说明的主视图。
在上述实施方式中，列举将翼1安装于轮毂2的周面的带轮毂的螺旋桨式风扇为例子进行了说明，但在图18、图19所示的那样的无轮毂形的螺旋桨式风扇也能够应用上述实施方式的翼1的结构。
在采用无轮毂形的螺旋桨式风扇的情况下，如图19所记载那样，在翼1形成区域P、区域Q、区域R，从而翼1的径向的位置的旋转轴方向的流速分布变平缓，因此从螺旋桨式风扇排出之后的风的压力损失减少。因此，能够减少用于使螺旋桨式风扇旋转的驱动力，从而能够减少马达的耗电量。
对室外单元的应用
图20a、图20b是表示采用了本发明的螺旋桨式风扇的空调机的室外单元的立体图。
在将实施方式1～4的螺旋桨式风扇采用为室外单元90时，与喇叭口13一同被收纳于室外单元90，在室外热交换器对热交换用的外部空气进行送风。此时，螺旋桨式风扇的翼的半径位置的旋转轴方向的风速分布变均匀，因此能够实现压力损失较少，耗电量较小的室外单元90。
以上的实施方式记载的螺旋桨式风扇的翼形状能够用于各种送风装置，例如在空调机的室外单元以外也能够用作室内单元的送风装置。另外，作为一般的鼓风机、换气扇、泵等，输送流体的轴流压缩机形的翼形状能够广泛应用。

Claims (10)

1.一种轴流扇，使多个翼旋转，将流体从旋转轴方向的上游侧向下游侧输送，所述轴流扇的特征在于，
在将所述翼投影于旋转轴方向时，在所述翼的旋转方向的前进侧的前缘，形成有朝旋转方向的后退方向成为凸形状的第一弯曲部，
所述第一弯曲部具有前缘最后退点，该前缘最后退点作为相对于旋转轴垂直地引出的假想线与所述第一弯曲部相切的切点，
在将所述翼投影于旋转轴方向时，在所述翼的旋转方向的后退侧的后缘形成有：位于所述后缘的内周侧、且朝旋转方向的后退方向成为凸形状的第二弯曲部；和位于所述后缘的外周侧、且朝旋转方向的前进方向成为凸形状的第三弯曲部，
所述第三弯曲部具有后缘最前进点，该后缘最前进点作为垂直于旋转轴而延伸的另一假想线与所述第三弯曲部相切的切点，
所述第二弯曲部具有后缘最后退点，该后缘最后退点距经过所述旋转轴与所述后缘最前进点的所述另一假想线的垂直距离为最大，
所述旋转轴的同心圆中经过所述前缘最后退点的第一同心圆与所述后缘的交点亦即第一交点，配置在所述后缘最后退点与所述后缘最前进点之间，
所述第二弯曲部与所述第三弯曲部在弯曲方向不同的拐点处连接，
所述前缘最后退点与所述拐点配置在所述第一同心圆上。
2.根据权利要求1所述的轴流扇，其特征在于，
所述轴流扇具有后倾形的翼形状，该后倾形的翼形状是所述翼的翼弦中心线的长度的70％以上位于比垂直面靠流体流动的下游侧的位置的形状，所述垂直面从所述翼弦中心线与轮毂的周面接触的场所向与所述旋转轴垂直的方向延伸，
所述翼弦中心线被规定为：将所述前缘以及所述后缘、与以所述轮毂的旋转轴为中心的同心圆的各交点之间的该同心圆上的中间点连结而成的曲线。
3.根据权利要求1所述的轴流扇，其特征在于，
所述轴流扇具有后倾形的翼形状，该后倾形的翼形状是所述翼的翼弦中心线全部位于比垂直面靠流体流动的下游侧的位置的形状，所述垂直面从所述翼弦中心线与轮毂的周面接触的场所向与所述旋转轴垂直的方向延伸，
所述翼弦中心线被规定为：将所述前缘以及所述后缘、与以所述轮毂的旋转轴为中心的同心圆的各交点之间的该同心圆上的中间点连结而成的曲线。
4.根据权利要求1所述的轴流扇，其特征在于，
在所述翼的外周缘形成有小翼，该小翼向流体流动的上游方向折曲。
5.根据权利要求4所述的轴流扇，其特征在于，
所述小翼形成于以所述旋转轴为中心、并且比所述翼的半径的80％靠外周侧的范围。
6.根据权利要求1所述的轴流扇，其特征在于，
所述翼的构成包括：与流体碰撞的压力面、和所述压力面的背面侧的负压面，
所述翼的后缘的截面形状具有：从所述压力面侧连续地形成的第一圆弧部、和从所述负压面连续地形成的第二圆弧部，
所述第一圆弧部的半径大于所述第二圆弧部的半径。
7.根据权利要求1所述的轴流扇，其特征在于，
轮毂的周面与所述翼的后缘由形成谷折线的边缘形状连接。
8.根据权利要求1所述的轴流扇，其特征在于，
所述轴流扇具有所述翼的所述前缘的旋转轴方向的长度为所述翼的旋转轴方向的最大长度的20％以内的形状，并且在所述翼的前缘侧立设有对驱动用马达进行支承的马达支架。
9.根据权利要求1所述的轴流扇，其特征在于，
所述轴流扇为无轮毂形。
10.一种空调机，其特征在于，具备：
权利要求1～9中任一项所述的轴流扇。
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