CN1063530C

CN1063530C - 横流风扇

Info

Publication number: CN1063530C
Application number: CN95100627A
Authority: CN
Inventors: 永守朗; 金野悟; 堀野博文; 小林洋一郎
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Carrier Corp
Priority date: 1994-08-09
Filing date: 1995-01-29
Publication date: 2001-03-21
Anticipated expiration: 2015-01-29
Also published as: GB9501335D0; KR0137482B1; US5611667A; KR960008070A; GB2292189A; CN1118843A; GB2292189B; JPH0849689A; JP3107711B2

Abstract

本发明涉及可作为空调器室内风扇的横流风扇，通过将多叶片按沿周向不等间隔，且倾斜规定角度竖立设置在分隔板的一侧面上，一体地形成一段多叶片叶轮，使多段多叶片叶轮相互间沿轴向依次相互错开一角度层叠固定，在叠层两端的叶轮一端的各叶片顶端上固定端板，在成为另一端的分隔板上形成能与旋转轴结合的轮毂部，具有噪音低、效率高、容易变更叶片形状和风扇长度，可靠性高等优点。

Description

横流风扇

本发明涉及适于作为空调器室内风扇等的横流风扇，尤其涉及通过对叶片形状和安装间隔的改良、达到降低风扇送风噪音和提高其送风性能。

通常，作为组装入空调器的此种横流风扇一例如后述图10所示。就是在室内机1的壳体2的前面2a上沿图的上下配设吸入格栅3和排出格栅4，通过风扇壳体5内的通风通路6使这些吸入格栅3和排出格栅4连通。

而且，在此通风通路6的室内侧热交换器7的下风侧设置作为室内风扇的横流风扇8，使从吸入格栅吸入壳体2内的室内空气在室内侧热交换器7进行热交换，用横流风扇8将冷风或暖风从格栅4向室外再次送风，构成冷、热空调。

而且，此种传统形式的横流风扇8，例如如后述图11所示，在将平行于风扇轴0的多个长叶片8沿周向按所需的等间隔横架设置在左右一对圆板状端板8a、8b间，在轴向中间部沿轴向按所需的等间隔并列设置环形分隔板8d。

此外，横流风扇8与图10所示风扇壳体5和前缘9共同构成送风机，在前缘9、风扇壳体5和横流风扇8的间隙附近划分为风吸入部分和风排出部分。尤其是在此两处的间隙部分由于相对横流风扇8的长叶片8c的流速方向发生逆转，因此发生较大压力变动，此成为送风噪音的主声源。

因该压力变动引起的噪音发生如图14(A)的噪音波形N所示、以横流风扇8的长叶片8c的数目乘以转速(rps)表示、频率被称为叶片间隔音的频率(Hz)噪音Pa，且因压力变动波形陡峭，所以具有易发生以此为基波的高次谐波(谐音Pb)的特性。

此外，图14(A)表示，横流风扇8的尺寸例如直径为88mm，全长为593mm，长叶片8c的数目为35，长叶片和风扇轴0平行，以转速为20(转/秒)运转时(Pa=700Hz，Pb=1400Hz)送风机噪音N的分析图。

而且，存在横流风扇8和前缘9以及和风扇壳体5的间隙越小、每转风量增加的倾向，但由于在此间隙部分的压力变动也增大，使旋转音N变大，其高次谐波成份也增加。因存在直至此间隙小到某种程度、风量增量大、相同风量时的噪音值下降，送风性能提高的倾向。然而由于若使此间隙过份小，会使旋转音N相对变大，发生刺耳音等在听觉上也不理想，因此，不能使此间隙过小。

此外，在使用长叶片8c的纵向和风扇轴0平行的传统横流风扇8的送风机中，由于把和横流风扇8一起构成送风机的前缘9、风扇壳体5构成和风扇轴0平行，因此，各长叶片8c的整个长度部分同时在短时间内从长叶片8c和前缘9及风扇壳体5的各间隙附近通过，在长叶片8c的长度部分的空间同时发生压力变动，由于因一长叶片8c发生的压力变动的总和大，波形畸变也大，因此，如图14(A)所示，使具有较大的高次谐波成份易发生。此波形畸变因前缘9、风扇壳体5和长叶片8c的平行度而发生较大变化，也易使高次谐波频率和振幅变化。就是，在使用使长叶片8c和风扇轴0平行的横流风扇8的送风机中，在旋转音N的高次谐波成份上极易发生大的各别差异。一般情况下，当这样的高次谐波进入噪音中时具有易形成刺耳音的性质。此外当为使风量增加而使与前缘9的间隙以及与风扇壳体5的间隙变小时，旋转音N即显著变大，因而不能使间隙过小，因此风量也不增加。

因此，在日本专利实用新型公报实公昭59-39196号、实开昭56-2092号，实开昭56-45196号等公报上分别记载的横流风扇和图12所示横流风机8e一样，提出通过将各叶片8f形成相对风扇轴0为非平行，使压力变动连续发生，从而使上述旋转音N降低的方案。

若这样，由于各叶片8f和前缘9，以及和风扇壳体5的间隙为非平行，所以在这些间隙附近的压力变动不是在叶片8f的全体上发生，而是限定在间隙最小的场所附近，瞬间压力变动小，和将叶片形成和轴平行的风扇相比，其波形畸变变小。因此，如图14(B)所示，具有使旋转音N的高次谐波成份的谐音Pb等难以发生的性质。

此外，由于使在一个叶片8f上发生的声压沿纵向连续发生相位偏移，能使这些声压互相抵消、声压总和变小，也能使旋转音N的基波自身变小。

然而，即使可利用相位偏移，也不可能在全声场完全消除旋转音N，此外，在制造上不可能使风扇轴0和叶片8f形成较大角度，因此不能将旋转音N的基波完全消除。因此成为仅此频率音Pa十分突出地存在。进而，在此横流风扇中，将叶片8f的沿旋转方向的安装间隔限定成等间隔。因此，旋转音N的基波Pa的频率成为单一频率，使送风噪音的频率特性在此频率上具有大的峰值，具有形成刺耳音的缺点。就是，如图14(B)所示，2倍波Pb基本消失，然而仅基波Pa异常突出。

此外，在图13所示其它传统横流风扇8g中，通过一方面将各叶片8h形成相对风扇轴0平行，另一方面使各叶片8h沿周向的间隔P为不等间隔，达到使旋转音N分散、改善听感。但是，在此，如图14(c)所示，因上述理由在旋转音N上容易使已分散频率的高次谐波成份发生，此外，由于其各别差异大，实际上尽管使频率分散，由于高次谐波成份刺耳，具有难以实际感到此效果的缺点。

就是，以上两种方法，为了多少能使噪音中的旋转音N降低，通过使与前缘的间隙变狭小，能使风量稍有增加、送风性能提高，然而由于仅在前一方法中，使旋转音的基波N变大，而仅在后一方法中，使高次谐波Pb的频率增加，从而不能使与前缘的间隙过小，使性能提高有限。

因此，本发明正是鉴于上述问题，目的在于提供能使旋转音及其高次谐波减低、使噪音减低，听感改善，同时能提高送风性能的横流风扇。

根据本发明的横流风扇，将多个叶片沿周向按所需的安装间隔配置成环状横架固定在一对圆板状或环状端板间，在叶片的纵向中间部设置分隔板，使上述各叶片相对风扇轴倾斜成规定角度，同时将上述叶片的安装间隔呈不等间隔。

此外，本发明特征还在于通过将多个叶片沿周向按不等间隔配置成环状，且按规定角度倾斜、成一体地竖立设置在上述圆板状或环状分隔板一侧面上，一体地形成一段多叶片叶轮，将多段多叶片叶轮相互间围绕风扇轴相对错开规定角度、沿轴向依次层叠固定连接，在该层叠两端的多叶片叶轮的一侧的上述各叶片顶端上固定端板，在另一端的上述分隔板上形成与旋转轴接合的轮毂部。

再有，本发明的所述叶片在垂直于风扇轴方向的剖面上的厚度随着从分隔板起向其顶端侧逐渐变薄。

此外，本发明叶片沿其纵向呈曲线状。

由于构成将多个叶片倾斜地竖立设置在分隔板一面上，使相对风扇轴非平行，能使在具有此叶片的横流风扇与前缘间以及与风扇壳体间的间隙中产生的压力变动连续。从而能降低横流风扇的旋转音。

此外，由于将安装在分隔板上多叶片的周向安装间隔设定成不等间隔，所以能将因多叶片的倾斜形状使已降低的旋转音的峰值频率分散，从而能使刺耳感降低、听感改善。

由于把通过将各叶片和分隔板形成一体而成的一段一段的多叶片叶轮形成一体，从而能使这些叶片和分隔板的安装角度精度稳定提高，且能减低送风性能的不均匀，而且，由于不需要用铆接等将各叶片固定在分隔板上，所以能选取较大的叶片扭转角度且不需要在分隔板上设置铆接固定用的间隙，从而能消除因气流流入此间隙而发生的吹笛音。

此外，由于将多段多叶片叶轮沿轴向依次层叠固定成一体形成横流风扇，所以制造简单、成本低，并且通过适当选择多叶片叶轮的层叠数，能容易变更风扇的轴向长度。而且，通过适当使多叶片叶轮相互间沿周向错开，能容易设定所谓段错开、从而能任意设定叶片形状。

由于将各叶片在垂直于风扇轴的剖面上的厚度形成从其根部向顶端变薄，能使注射成形后的多叶片叶轮从模型中拨出时的摩擦力减低，从而使拨模容易且使成形性良好。

由于通过将叶片本体沿纵向形成圆弧状等曲线状，从而能使叶片相对风扇轴非平行地倾斜，因此能使旋转音降低，且由于叶片本体上无剩余应力，能提高强度。

对附图的简单说明。

图1本发明横流风扇一实施例的立体图，

图2为图1所示实施例的分解立体图，

图3为图1的详细放大图，

图4为图2所示多叶片叶轮一侧的立体图，

图5为图2所示多叶片叶轮又一例的立体图，

图6为图5所示叶轮的仰视图。

图7为表示图1所示实施例横流风扇段错开角的立体图，

图8为表示将本发明各实施例送风性能和传统例作相应比较时的图，

图9为表示将本发明各实施例送风性能和传统例作相应比较时的表，

图10为表示传统空调器的室内机一例的纵剖面图，

图11为图10所示传统横流风扇的立体图，

图12为表示另一传统横流风扇的立体图，

图13为表示又一传统横流风扇的立体图，

图14(A)、14(B)、14(C)分别表示分别由图11-13所示传统横流风扇旋转音的分布图，

图14(D)、14(E)分别表示本发明各实例旋转音分布图。

以下，根据图1-9对本发明实施例进行说明，此外，在图1-14中对同一或相当的部分使用同一标号。

图1为表示本发明一实施例总体组成的立体图，图2为图1的分解立体图，图3(A)、3(B)为将图1所示实施例沿轴方向分为两部分并作详细表示的立体图，在这些图中，横流风扇21为例如适于作为室内风扇组装入由图10所示空调器室内机1内的横流风扇。使多个横断面圆弧状的叶片24配置成同心环状的同时，按规定角度倾斜横架固定在左右一对端板22、23间，在各叶片24的轴向中间部上按所需的轴向间隔配设分隔板25，使上述形成的叶轮绕风扇轴0旋转形成沿轴向送风。

如图2所示，横流风扇21是将多段分别形成一体的多叶片叶轮26沿轴向依次固定连接成同心状，在图2中右端的作为多叶片叶轮26的端板23的圆板状或环状分隔板25的外面上，呈同心状一体地形成能用固定螺丝等使与未图示的电动机等的旋转轴可自由折卸相结合的轮毂部27。

另外，图2中左端的端板22，用于将图中该端板右邻的多叶片叶轮26的各叶片24的顶端部嵌入固定在其各嵌合槽22a内，使轴28同轴状一体地突出设置在其外面中央部。

并且，各多叶片叶轮26，如图2、图4所示，一方面，在环状分隔板25的一个面上形成可分别使相邻的多叶片叶轮26的各叶片24的顶端部嵌入固定的圆弧状嵌合凹部25a，另一方面，通过注射成型将多个叶片24沿周向按所需的安装间隔成一体地竖立设置在分隔板25的另一面上。

将各叶片24的横断面形状构成为相对旋转方向前倾的圆弧状，通过模型成形使其旋转方向的前缘24a相对风扇轴0向旋转方向直线倾斜规定角度并成一体地形成在分隔板25上。然而，也可以如图5所示，将各叶片24的旋转方向的前缘24b呈曲线倾斜状地一体形成。

此外，如图4的仰视图图6所示，分别将各叶片形成使其横断面(垂直于轴的断面)的厚度从分隔板25侧的叶根部24c向叶片顶端部24d逐渐变薄那样形成顶端变薄状。

并且，如图6所示，分别将各多叶片叶轮26的各分隔板25上的各叶片24的沿圆周方向的安装间隔Pa、Pb、Pc……Pn设定成不等间隔。此外，如图7所示，将横流风扇21的轴向邻接的各多叶片叶轮26例如向旋转方向依次按规定的错开角29错开，呈同心状连接固定。

接下来，首先参照图14(A)-(B)对本实施例的噪音减低效果进行说明。此外，图14(B)-(E)表示用与获得表示传统例噪音分布的图14(A)的实验数据的实验方法相同条件进行的结果，就是在横流风扇的尺寸、叶片24的数目以及转速上本实施例和传统例的实验条件相同。

首先，如图1等所示，由于将本实施例各叶片24设置相对风扇轴0成非平行倾斜，使在横流风扇21和图10中所示的前缘9和风扇壳体5的间隙中产生的压力连续变动。为此，在不设段错开角29，进而使各叶片24的沿周向的安装间隔Pa-Pn为不等间隔场合，如图14(D)所示，能使旋转音峰值Pa和其倍音峰值Pb都降低。

此外，因为将多个叶片24的沿周向安装间隔Pa-Pn设定成不等间隔，即使在不设段错开角29的场合，也能使因各叶片24的倾斜形状而减低的旋转音N的峰值频率成份分散，从而能降低刺耳感改善听感。

此外，若根据本实施例，由于能使与图10所示的前缘9的间隙变小，能如图8、图9中的符号A所示，使送风量大幅度增大、送风性能提高。此外，图(表)9中的非平行或平行表示叶片相对风扇轴0为非平行或平行。

而且，在将多个叶片24的沿周向的安装间隔Pa-Pn按不等间隔设定、同时设置段错开角29的场合，由于能为使在被分隔板夹着而相邻的叶片24上发生的声压波因段错开角29而相互抵消而带有相位差，从而如图14(E)所示，能使因各叶片24的形状倾斜而降低的旋转音N进一步降低，而且，由于能使其余的叶片间隔音Pa的频率成份分散，从而能改善刺耳感和听感。此外，若根据本实施例，由于能使与图10所示的前缘9的间隙进一步变小，从而如图8、图9中符号B所示，能使送风量进一步大幅度增大，送风性能进一步提高。此外，图8、图9中的符号C、D、E分别表示在图11、图12，和图13中分别所示横流风扇8、8e和8g的送风性能。

并且，由于本实施例将分别由分隔板25和各叶片24形成一体的多叶片叶轮26的多段沿轴向连接固定，所以，通过适当调整其段数能容易改变横流风扇21的整体长度，且通过适当选择段错开角29也更容易改变叶片24的形状，从而能使制造成本降低。

此外，由于多叶片叶轮26是将叶片24和分隔板25形成一体，因而具有如下效果。

(1)由于不需要象以往那样对叶片24进行扭转后加工，不存在剩余变形，从而能使叶片24和分隔板25的强度提高，同时能使叶片24与分隔板25间的安装角度等精度稳定和提高，因而能提高送风性能的一致性。

(2)通过选取叶片24的扭转角比传统的大，可达到大幅度减低噪音的目的。在传统的横流风扇中有采用铆接等将各叶片固定在分隔板上的构造，由于在此传统的横流风扇中，当选取较大扭转角时将使铆接强度下降，因此，为了不使因叶片上有较大的剩余变形而将叶片自身沿纵长方向形成圆弧形，而这样又将产生材料上的浪费问题。

(3)在本实施例中，在分隔板25的附近不发生如传统例上产生的吹笛音等异常音。就是，一般由于在横流风扇21的叶片24的面上必定产生沿轴向的流动，因而具有气体剧烈冲击分隔板25的性质。因此，在传统的铆接方式中，为了提高工作性，通常在加压点以外的部分留有间隙、但是，存在轴向气流流入此间隙而产生吹笛音这样的问题。然而在本实施例中，由于在分隔板25不形成气流贯穿的间隙，因而几乎不发生由此而产生的吹笛音等异常音。

而且，本实施例由于将各叶片24的垂直于风扇轴的断面上的厚度形成从其根部24c向叶片顶端部24d变细，能使注射成形后的多叶片叶轮26从金属模型拔出时的摩擦力减小而容易拔出，使成形性变好。

此外，由于通过将叶片24自身沿其纵向形成圆弧状等曲线状，能使叶片24相对风扇轴非平行倾斜，从而能降低旋转音N，同时由于能不使应力存留在叶片24自身上，从而能提高叶片强度。

此外，在本实施例中，将叶片24的沿周向的安装间隔Pa-Pn设定为不等间隔，然而也可以不是形成全部的安装间隔Pa-Pn各不相同，例如，也可以是两组以上不同间隔的组合，在此场合，和全部间隔各不相同相比，会使因峰值频率成份的分散而使刺耳感降低的效果减弱，然而这与形成相同间隔的相比，结果变好。

如上所述的本发明，由于通过使多个叶片倾斜竖立设置在分隔板的一侧面上形成相对风扇轴为非平行，能使在具有此叶片的横流风扇与前缘以及与风扇壳体的间隙处发生的压力变动连续，因此，能降低横流风扇的旋转音。

此外，由于将安装在分隔板上的多个叶片沿周向的安装间隔设定为不等间隔，能使因多叶片的倾斜形状而减低的旋转音的峰值频率分散，因此，能使刺耳感降低、听感改善。

此外，由于将各叶片和分隔板形成一体而成一段多叶片叶轮，所以能稳定提高这些叶片和分隔板间的安装角度的精度和减少送风性能的不均匀，并且由于不需要采用铆接将各叶片固定在分隔板上，所以能选取较大的叶片扭转角，又由于不需要在分隔板上设置铆接固定用的间隙，因而能防止发生因气流流入此间隙而发生的吹笛音。

此外，由于使多段多叶片叶轮沿轴向依次层叠固定成一体构成横流风扇，从而使制造简单且成本低，并且通过适当选择此多段多叶片叶轮的层叠数能容易改变风扇轴向长度。而且，由于能容易设定使多段多叶片叶轮相互间沿周向适当错开，即所谓段错开，也能容易设定改变叶片形状。

由于将各叶片沿垂直于风扇轴的断面上的厚度形成从叶根向叶片顶端逐渐变薄，从而能使注射成型后的多叶片叶轮从模型拔出时的摩擦力减低、容易脱模，使成形性变好。

由于通过将叶片本体形成沿其纵向成圆弧状等曲线状，使叶片相对风扇轴呈非平行倾斜，从而能使旋转音降低，同时由于在叶片本体上不为有剩余应力，使强度提高。

Claims

1．一种横流风扇，将多个叶片沿周向按所需的安装间隔配置成环状、横架固定在一对圆板状或环状端板间，在叶片的纵向中间部设置分隔板，其特征在于使上述各叶片相对风扇轴倾斜成规定角度，同时上述叶片的安装间隔呈不等间隔。

2．根据权利要求1所述的横流风扇，其特征在于通过将多个叶片沿周向按不等间隔配置成环状，且按规定角度倾斜、成一体地竖立设置在上述圆板状或环状分隔板一侧面上一体地形成一段多叶片叶轮，将多段这样的多叶片叶轮相互间围绕风扇轴相对错开规定角度沿轴向依次层叠固定连接，在该层叠两端的多叶片叶轮一侧的上述各叶片顶端上固定端板，在另一端的上述分隔板上形成与旋转轴接合的轮毂部。

3．根据权利要求2所述的横流风扇，其特征在于所述叶片的垂直于风扇轴的剖面上的厚度随着从分隔板起向叶片顶端逐渐变薄。

4．根据权利要求3所述的横流风扇，其特征在于所述叶片沿其纵向呈曲线状。