CN105849417A - 横流式风扇的翼 - Google Patents

Abstract

得到横流式风扇的翼，即使在高负载的情况下也能够提供低噪声且高效率的横流式风扇。翼(40)的前缘部(42)和后缘部(43)形成为：前缘部(42)的半径R1大于后缘部(43)的半径R2。翼(40)的基部(41)在与后缘部(43)相比靠近前缘部(42)的最大壁厚位置(Mxp)处具有最大壁厚α，在翼弦长中间位置(CLm)处具有壁厚β，并且在从翼弦的外周端(CLp)离开翼弦长CL的5％的位置(CL5)处具有壁厚γ。基部(41)形成为壁厚β除以最大壁厚α的值大于壁厚γ除以壁厚β的值。

Description

横流式风扇的翼

技术领域

本发明涉及横流式风扇的翼。

背景技术

在空调机的室内机等中，多采用横流式风扇来送风。关于这样的横流式风扇的翼的截面形状，形成为如下的弓形：翼的压力面以及与该压力面对置的负压面随着从风扇旋转轴朝向翼的外侧而向风扇旋转方向弯曲，翼的中央附近相对于将翼的内周部和外周部连结起来的直线离开。

以往，关于该翼形状的壁厚分布，已知的是，在最大壁厚位置处于前缘与后缘的中间的结构中，易发生前缘部处的气流剥离而容易引起紊流。为了改善这样的高负载施加于横流式风扇时的不稳定的气流，在专利文献1(日本特许第3661579号公报)所述的翼结构中，形成为这样：翼的最大壁厚位置从翼弦长的内周端离开4％的位置，并且，从叶片的最大壁厚位置朝向两端部，使壁厚顺次地变薄。但是，根据专利文献1所述的翼结构，由于最大壁厚位置处于从翼弦长的内侧离开4％的部位，因此，大致最大壁厚位置是内周端，壁厚直接朝向外周端而急剧变薄。因此，在内周端气流碰撞后，有时由于翼面的大的曲率而立刻剥离，并在比翼中间位置靠近前的风扇的外周侧不再附着而朝向下游侧剥离。

此外，在专利文献2(日本特开平5-79492号公报)所述的翼结构中，翼随着朝向风扇的外周侧而壁厚变薄，使得与翼与翼之间的空气流的方向垂直的方向的翼间尺寸在风扇的外周侧和内周侧处大致相等。根据专利文献2的翼，在施加负载时，在曲率大的负压面侧从风扇吹出的气流随着从翼内周端朝向外周端而容易剥离变成紊流。因此，根据专利文献2的翼，由于二维流体破坏，因而容易发出“呼啦呼啦”的非常令人不爽的断断续续的异常声音。此外，由于专利文献2的翼间内的气流容易变成紊流，因此风扇旋转的异常声音(低次数窄带频率噪声(下面，称为N音))增大，该声音成为低频率中的突出而妨碍静音性。并且，在对专利文献2的翼施加负载时，送风性能显著变差，因此制冷能力或制热能力降低。

发明内容

发明要解决的课题

如上所述，在以往的翼结构中，发生气流剥离而有效翼间距离变窄，吹出风速增加而噪声变大。此外，在以往的翼结构中，由于气流的剥离而无法有效利用翼面，送风效率降低。

本发明的课题的目的在于，得到一种横流式风扇的翼，即使在高负载的情况下也能够提供低噪声且高效率的横流式风扇。

用于解决课题的手段

本发明的第一方面的横流式风扇的翼具备：前缘部，其配置在横流式风扇的内周侧，形成为圆弧状；后缘部，其配置在横流式风扇的外周侧，形成为圆弧状；和基部，其形成在前缘部与后缘部之间，具有用于产生正压的正压面和用于产生负压的负压面，前缘部和后缘部形成为：前缘部的半径大于后缘部的半径，基部形成为，在与后缘部相比靠近前缘部的最大壁厚位置处具有最大壁厚，在翼弦长中间位置处具有第一壁厚，并且在从翼弦的外周端离开翼弦长的5％的位置处具有第二壁厚，第一壁厚除以最大壁厚的值大于第二壁厚除以第一壁厚的值。

根据第一方面的横流式风扇的翼，关于吹出时的翼附近的气流，由于最大壁厚位置存在于比翼中间靠内周侧，因此，能够抑制在从翼的前缘部到后缘部的负压面处的气流的剥离，促进从前缘部到后缘部的气流以抑制紊流，能够减低N音那样的低频率窄带噪声。并且，由于壁厚平稳减小直至翼中间附近，因此负压面处的翼面曲率不大，因此，即使负压面侧的气流产生剥离，气流也能够立即再次附着于负压面而抑制剥离到翼中间。并且，由于从翼中间到后缘部壁厚急剧变薄，因此，通过从翼中间到后缘部将翼间流路宽度维持得较宽，从而能够高效率地使用宽的流路宽度而降低翼间的吹出风速。

本发明的第二方面的横流式风扇的翼为：在第一方面的横流式风扇的翼中，基部的最大壁厚位置位于从内周端离开翼弦长的5％以上、45％以下的范围。

根据第二方面的横流式风扇的翼，由于最大壁厚位置位于从内周端离开翼弦长的5％以上、45％以下的范围，因而能够实现通过抑制剥离和降低翼间的风速带来的较好的效率改善。

本发明的第三方面的横流式风扇的翼为：在第二方面的横流式风扇的翼中，基部被设定成：第二壁厚除以第一壁厚的值与第一壁厚除以最大壁厚的值之间的比值在0.85以下。

根据第三方面的横流式风扇的翼，由于被设定成：第二壁厚除以第一壁厚的值与第一壁厚除以最大壁厚的值之间的比值在0.85以下，因而能够实现通过抑制剥离和降低翼间的风速带来的较好的效率改善。

发明效果

根据本发明的第一方面的横流式风扇的翼，能够实现横流式风扇的低噪声化和高效率化。

根据本发明的第二方面的横流式风扇的翼，容易提高高效率化。

根据本发明的第三方面的横流式风扇的翼，容易提高高效率化。

附图说明

图1是示出空调装置的室内机的概要的剖视图。

图2是示出实施方式的横流式风扇的叶轮的概要的立体图。

图3是用于说明实施方式的翼的截面形状的局部放大平面图。

图4是用于说明最大壁厚位置与效率改善量的关系的图表。

图5是用于说明(γ/β)与(β/α)的比和效率改善量的关系的图表。

图6是用于说明以往的翼的截面形状的局部放大平面图。

图7是用于说明低次数窄带频率噪声的降低效果的图表。

图8是用于说明在实施方式的翼的周围流动的气流的概念图。

图9是用于说明在以往的翼的周围流动的气流的概念图。

图10是用于说明在以往的翼的周围流动的气流的概念图。

具体实施方式

(1)室内机内的横流式风扇

下面，关于本发明的一个实施方式的多翼风扇，列举被设置在空调装置的室内机中的横流式风扇为例来进行说明。图1是示出空调装置的室内机1的截面的概要的图。室内机1具备主体外壳2、空气过滤器3、室内热交换器4、横流式风扇10、垂直挡板5和水平挡板6。

如图1所示，在主体外壳2的顶面的吸入口2a的下游侧，与吸入口2a对置地配置有空气过滤器3。在空气过滤器3的更下游侧配置有室内热交换器4。室内热交换器4是前面侧热交换器4a与背面侧热交换器4b以从侧面观察呈倒V字状的方式连结起来而构成的。前面侧热交换器4a和背面侧热交换器4b均通过将多个翅片以沿室内机1的宽度方向彼此平行地排列的方式安装于传热管而构成。通过吸入口2a而到达室内热交换器4的室内空气全部通过空气过滤器3而被除去尘埃。进而，从吸入口2a被吸入并通过空气过滤器3后的室内空气穿过前面侧热交换器4a和背面侧热交换器4b的翅片之间时产生热交换以进行空气调和。

在室内热交换器4的下游侧，以沿主体外壳2的宽度方向较长地延伸的方式设置有大致圆筒形状的横流式风扇10。该横流式风扇10与室内热交换器4平行地配置。横流式风扇10具备叶轮20和风扇马达(未图示)，该叶轮20配置在被倒V字状的室内热交换器4以夹着的方式围绕的空间中，所述风扇马达用于驱动叶轮20。该横流式风扇10沿图1的箭头所示的方向A1(顺时针方向)旋转叶轮20而产生从室内热交换器4朝向吹出口2b的气流。即，横流式风扇10是气流横穿横流式风扇10的横流风扇。

与横流式风扇10的下游的吹出口2b连接的吹出通路由涡旋部件2c构成背面侧。涡旋部件2c的下端与吹出口2b的开口部的下边连结。涡旋部件2c的引导面剖视观察时呈在横流式风扇10侧具有曲率中心的平滑的曲线形状，以便将从横流式风扇10吹出的空气顺畅且安静地引导到吹出口2b。在横流式风扇10的前面侧形成有舌部2d，从舌部2d连续的吹出通路的上表面与吹出口2b的上边连结。从吹出口2b吹出的气流的方向通过垂直挡板5和水平挡板6来调节。

(2)横流式风扇的叶轮的结构

图2示出了横流式风扇10的叶轮20的概略结构。叶轮20例如由端板21、24和多个风扇单元30接合起来而构成。在该示例中，7个风扇单元30被接合起来。在叶轮20的一端配置有端板21，在轴心O上具有金属制的旋转轴22。并且，各风扇单元30分别具备多个翼40和圆环状的支承板50。

(3)横流式风扇的翼的结构

图3示出了被固定于一个风扇单元30的支承板50上的多个翼40。支承板50是圆环状，并且具有处于横流式风扇10的内周侧的内周端51和处于外周侧的外周端52。各翼40具备基部41、前缘部42和后缘部43。并且，配置于一个风扇单元30的全部翼40在以平行于支承板50的平面切断的截面中共同采用如下的截面形状。配置于一个风扇单元30的全部翼40配置成与一个内切圆1L和一个外切圆OL相切，所述一个内切圆1L和一个外切圆OL是与内周端51和外周端52成同心圆状。

前缘部42形成为描绘出向翼40的内周侧凸起的顺畅的圆弧状，并具有截面为圆弧状的表面。后缘部43形成为描绘出向翼40的外周侧凸起的顺畅的圆弧状，并具有截面为圆弧状的表面。基部41形成在前缘部42与后缘部43之间，并具有正压面41p和负压面41n。基部41在正压面41p产生正压，在负压面41n产生负压。

翼40与横流式风扇10的中心轴O正交，并相对于从中心轴O朝向外周呈放射状延伸的放射状的线RL倾斜θ。这里，翼40的倾角θ通过翼40的内周侧的切线TL与放射状的线RL所成的角来定义。

翼40的正压面41p和负压面41n均以截面描绘向外周侧鼓起的流畅的弧的方式弯曲。由于翼40相对于放射状的线RL具有倾角θ，因此，正压面41p的弧的曲率中心、负压面41n的弧的曲率中心均位于内周面侧。

翼弦长CL是从前缘部42的前端到后缘部43的后端的长度。具体而言，将翼40的内周侧的切线TL向内周侧和外周侧延长，并划出立于切线TL的与前缘部42相切的垂线PL1和立于切线TL的与后缘部43相切的垂线PL2。从这些垂线PL1到垂线PL2的长度为翼弦长CL。

翼40的基部41的壁厚、即正压面41p与负压面41n的距离随着从内周侧朝向外周侧而逐渐变化。因此，存在一处基部41的壁厚最大的地方。下面，将基部41的壁厚最大的位置称为最大壁厚位置。另外，在本说明书中，基部41的壁厚定义为与正压面41p垂直的方向上的正压面41p与负压面41n的间隔。利用从正压面41p与负压面41n的中间位置落到定义翼弦长CL的切线TL的垂线的垂足的位置表示最大壁厚位置。

横流式风扇10的性能受到翼40的截面形状较大的影响。下面，对带来横流式风扇10的高性能的翼40的截面形状进行说明。各翼40形成为，前缘部42的圆弧的半径R1大于后缘部43的圆弧的半径R2。例如，前缘部42的圆弧的半径R1和后缘部43的圆弧的半径R2被设定成具有如下的关系：R1/R2＞1.5，并且优选的是R1/R2＞1.75。翼40的最大壁厚位置Mxp处于与后缘部43相比靠近前缘部42的位置。即，最大壁厚位置Mxp位于比翼弦长中间位置CLm靠近前缘部42的一侧。若以翼弦长中间位置CLm的壁厚作为中间壁厚β、以从翼弦的外周端CLp离开翼弦长CL的5％的外周侧位置CL5的壁厚作为外周侧壁厚γ，则在最大壁厚α与这些壁厚之间具有β/α＞γ/β的关系成立那样的截面形状。

(4)翼的结构与效率改善的关系

图4示出了最大壁厚位置Mxp与效率改善量的关系。横轴上，以翼弦的内周端CLi为基准的最大壁厚位置Mxp用相对于翼弦长CL的比来表示。此外，纵轴表示具有图6所示的以往的形状的翼140的来自轴动力的降低比例。即，设使用了为得到规定的风量所需的以往的翼140的以往的横流式风扇100的轴动力为SPo，使用了为得到相同风量所需的翼40的横流式风扇10的轴动力为SPn，则降低比例通过(SPo－SPn)SPo×100(％)给出。另外，图3所示的翼40的(γ/β)/(β/α)的值被设定成0.64。

关于图6所示的以往的横流式风扇100，内切圆IL9的半径与横流式风扇10的内切圆IL的半径大致相等，外切圆OL9的半径与横流式风扇10的外切圆OL的半径大致相等。各翼140的翼弦长CL9也与翼40的翼弦长CL大致相等，翼140的倾角θ9(翼140的内周侧的切线TL9与放射状的线RL9所成的角)也与翼40的倾角θ大致相等。图6的翼140的前缘部142的半径R91与后端部143的半径R92大致相同，这点与图3中的翼40不同。此外，翼140的最大壁厚位置Mxp9配置在翼弦长CL9的中间位置CLm9的附近且比中间位置CLm9靠外周侧。由于是这样的配置，因此，翼140为朝向内周侧和外周侧而同样地壁厚减少的月牙形的截面形状。

根据图4所示可知，优选的是，从内周端CLi到最大壁厚位置Mxp的距离设定在翼弦长CL的5％到45％的范围。这是因为，若从内周端CLi到最大壁厚位置Mxp的距离处于翼弦长CL的5％到45％的范围，则可期待大约0.8％～1.3％的效率改善量，但若脱离该范围，则效率改善量急剧降低。

图5示出了(γ/β)与(β/α)的比和效率改善量的关系。图5的改善量是如专利文献1的翼那样最大壁厚位置处于4％的部位、前缘部的半径与翼40的前缘部42的半径R1大致相等并且后缘部的半径与翼40的后缘部43的半径R2大致相等的来自比较对象的翼的轴动力的降低比例。该比较对象的翼具有最大壁厚位置与后缘部之间的正压面及负压面的截面描绘出一个圆弧并同样地壁厚减少那样的截面形状。另外，图3所示的翼40的最大壁厚位置Mxp被设定在17％的部位。

根据图5可知，若(γ/β)与(β/α)被设定在0.85以下，则效率改善量成为大于1％的值。这样，优选的是，(γ/β)/(β/α)在0.85以下。

(5)特征

如以上说明的那样，横流式风扇10的翼40形成为前缘部42的半径R1大于后缘部43的半径R2。此外，翼40的基部41在与后缘部43相比靠近前缘部42的最大壁厚位置Mxp处具有最大壁厚α。此外，翼40在翼弦长中间位置CLm处具有壁厚β(第一壁厚的示例)、并且在从翼弦的外周端CLp离开翼弦长的5％的外周侧位置CL5处具有壁厚γ(第二壁厚的示例)。并且，形成为：翼弦长中间位置CLm的部位的壁厚β除以最大壁厚α的值大于外周侧位置CL5的壁厚γ除以壁厚β的值。即，以具有β/α＞γ/β的关系的方式形成翼40的截面形状。

并且，翼40的基部41形成为最大壁厚α位于从内周端离开翼弦长CL的5％以上、45％以下的范围。即，基部41形成为：具有5≤(从内周端CLi到最大壁厚位置Mxp之间的距离)/CL×100≤45的关系。此外，基部41的外周侧位置CL5的壁厚γ除以壁厚β的值与翼弦长中间位置CLm的部位的壁厚β除以最大壁厚α的值之间的比((γ/β)/β/α)的值被设定在0.85以下。

图8概念地示出了在翼40的周围流动的气流。此外，图9概念地示出了在成为上述的图4的效率改善量的基准的翼140(参照图6)的周围流动的气流。并且，图10概念地示出了在成为上述的图5的效率改善量的基准的翼240的周围流动的气流。另外，在图8、图9和图10中，比双点划线靠翼侧是气流的速度比较慢的部分。

翼40具有上述那样的形状的结果是，关于吹出时的翼附近的气流，由于最大壁厚位置Mxp存在于比翼弦长中间位置CLm靠近前缘部42的位置、即比翼中间靠内周侧，因此，能够抑制在从翼40的前缘部42到后缘部43的负压面41n(图8的区域Ar1)处的气流的剥离。并且，由于壁厚平稳减小至翼中间附近，因此负压面处的翼面曲率不大，因此，即使负压面侧的气流产生剥离，气流也能够立即再次附着于负压面而抑制剥离到翼中间。相对于此，在图9所示的以往的翼140中，由于从翼140的最大壁厚的部分起壁厚急剧地变薄，因此在该区域Ar2容易发生剥离。根据图10所示的以往的翼240，由于翼240的最大壁厚的部分靠近前缘部、并且壁厚从最大壁厚的部分起开始变薄，因此，在气流与前缘部碰撞后的区域Ar3中，由于翼面的大曲率而立刻发生剥离，很有可能成为如下的状态：在比翼中间位置靠外周侧不再附着而朝向下游侧剥离。

在上述的翼40中，可促进从前缘部42向后缘部43的流动而抑制紊流，N音那样的低频窄带噪声减少。具体而言，比较图3所示的翼40和图6所示的翼140，低频窄带噪声N音也如图7所示可降低。特别是，在图7的用双点划线圈起的部分中，可期待由于从以往的翼140变更成实施方式的翼40而带来的N音的显著的降低效果。

标号说明

10：横流式风扇

30：风扇单元

40：翼

41：基部

41p：正压面

41n：负压面

42：前缘部

43：后缘部

50：支承板

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特许第3661579号公报

专利文献2：日本特开平5-79492号公报

Claims (3)

1.一种横流式风扇的翼，其中，

上述横流式风扇的翼具备：

前缘部(42)，其配置在横流式风扇(10)的内周侧，形成为圆弧状；

后缘部(43)，其配置在上述横流式风扇的外周侧，形成为圆弧状；和

基部(41)，其形成在上述前缘部与上述后缘部之间，具有用于产生正压的正压面(41p)和用于产生负压的负压面(42n)，

上述前缘部和上述后缘部形成为：上述前缘部的半径大于上述后缘部的半径，

上述基部形成为：在与上述后缘部相比靠近上述前缘部的最大壁厚位置处具有最大壁厚，在翼弦长中间位置处具有第一壁厚，并且在从翼弦的外周端离开翼弦长的5％的位置处具有第二壁厚，上述第一壁厚除以上述最大壁厚的值大于上述第二壁厚除以上述第一壁厚的值。

2.根据权利要求1所述的横流式风扇的翼，其中，

上述基部的上述最大壁厚位置位于从内周端离开翼弦长的5％以上、45％以下的范围。

3.根据权利要求1或2所述的横流式风扇的翼，其中，

上述基部被设定成：上述第二壁厚除以上述第一壁厚的值与上述第一壁厚除以上述最大壁厚的值之间的比值在0.85以下。