CN107532612A

CN107532612A - 离心式鼓风机

Info

Publication number: CN107532612A
Application number: CN201680022663.0A
Authority: CN
Inventors: 小南聪; 铃木敦
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Automotive Thermal Systems Co Ltd
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Air Conditioning and Refrigeration Systems Corp
Priority date: 2015-04-22
Filing date: 2016-02-18
Publication date: 2018-01-02
Anticipated expiration: 2036-02-18
Also published as: DE112016001845T5; US20180112677A1; JP2016205234A; WO2016170831A1; JP6583770B2; US10288085B2; CN107532612B

Abstract

具备：叶轮(2)，其设有叶片(12)；壳体(3)，容纳叶轮(2)并且包围叶轮(2)的径向外侧以形成能使空气(AR)流通的涡旋状流路(C1)，并设有形成涡旋状流路(C1)的起点(S)以及从起点(S)绕一周的终点(E)的鼻部(30)；驱动部(4)，使叶轮(2)绕该叶轮(2)的中心轴线(O)旋转；以及叶板(5)，设于壳体(3)的底板(22)，在叶轮(2)的径向分割涡旋状流路(C1)并且沿叶轮(2)的周向延伸，叶板(5)的后缘(6)位于涡旋状流路(C1)的主流方向(DI)上比鼻部(30)靠上游侧的位置。

Description

离心式鼓风机

技术领域

本发明涉及一种离心式鼓风机。

本申请依据2015年4月22日提出的日本专利申请2015-087711号主张优先权，并在此处援用其内容。

背景技术

一般公知有通过使叶轮旋转并使流体在形成于壳体的涡旋状流路内流通，对流体赋予离心力并进行压送的离心式鼓风机。

在这样的离心式鼓风机中，会产生涡旋状流路的起点与从该起点绕叶轮的中心轴线一周的终点之间的压差。涡旋状流路的起点的区域与终点的区域邻接，会产生流体从压力低的起点朝向压力高的终点逆流的现象。

这样的现象在相对低流量区域运转时易产生，是产生使离心式鼓风机的性能降低的失速(stall)的原因。而且，存在当产生逆流时，形成旋涡、产生低频声音并且噪音增大的问题。

在此，在专利文献1中公开了在壳体设有逆流抑制壁的离心式鼓风机。通过该逆流抑制壁谋求对上述的逆流产生的抑制。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2006-307830号公报

发明内容

发明要解决的问题

然而，虽然在上述专利文献1中，通过设置逆流抑制壁能取得逆流抑制效果，但是，在涡旋状流路的终点的区域的附近，从叶轮流出的流体的流动被逆流抑制壁阻碍，由此，又导致了排出流量降低、离心式鼓风机的性能降低。

因此，本发明提供一种能抑制流体的排出流量的降低并且能抑制噪音的产生的离心式鼓风机。

技术方案

本发明的第一方案的离心式鼓风机具备：叶轮，其设有叶片；壳体，容纳所述叶轮并且包围该叶轮的径向外侧以形成能使流体流通的涡旋状流路，并设有形成所述涡旋状流路的起点以及从该起点绕一周的终点的鼻部；驱动部，使所述叶轮绕该叶轮的中心轴线旋转；以及叶板(vane)，设于所述壳体的底板，在所述叶轮的径向分割所述涡旋状流路并且沿所述叶轮的周向延伸，所述叶板的后缘位于所述涡旋状流路的主流方向上比所述鼻部靠上游侧的位置。

根据这样的离心式鼓风机，通过驱动部使叶轮旋转，由此，流体在涡旋状流路流通并被升压。此时，在壳体的鼻部的附近的区域，能通过叶板切断从涡旋状流路的起点朝向终点的逆流。因此，能抑制在鼻部的附近产生旋涡，并能抑制因产生旋涡而引起的低频声音。而且，通过在远离鼻部的位置设有叶板，不会完全切断涡旋状流路的起点与终点之间的流体的流动。因此，通过叶板不仅能切断逆流，还不会一并切断从叶轮流出的流体的流动，能确保排出流量。

此外，在本发明的第二方案的离心式鼓风机中，上述第一方案中的所述叶板可进行如下配置：前缘配置于从所述鼻部的顶端起朝向所述主流方向的下游，距离为所述叶轮的直径的3.0倍以上的位置，所述后缘配置于从所述鼻部的顶端起朝向所述主流方向的下游，距离为所述叶轮的直径的3.7倍以下的位置。

通过如此特别规定叶板的尺寸，能有效地抑制逆流，并且，由于在鼻部的附近未完全切断从叶轮流出的流体的流动，因此，能进一步抑制流体的排出流量的降低。

此外，在本发明的第三方案的离心式鼓风机中，上述第一或第二方案中的所述叶板可进行如下设定：所述叶板在所述中心轴线的方向上距离所述底板的高度尺寸大于所述叶片的径向外侧的端部在所述中心轴线的方向上距离所述底板的高度尺寸。

如此，通过使叶板高于叶片，能抑制流体越过叶板从涡旋状流路的起点朝向终点逆流。

此外，在本发明的第四方案的离心式鼓风机中，上述第一至第三的任一方案中的所述叶板的缘部可形成为角状。

通过流体沿叶板流通，流体有时会剥离，但是，通过使叶板的缘部呈角状，能使流体剥离的位置固定于固定的位置。因此，能在大致相同的位置产生旋涡，能抑制叶板附近的压力变动并且抑制低频声音的产生。因此，能进一步抑制噪音的产生。

此外，在本发明的第五方案的离心式鼓风机中，上述第一至第四的任一方案中的所述叶板可在朝向所述中心轴线的方向的端面形成有：凹部，朝向所述底板凹陷；以及凸部，向远离所述底板的方向突出。

如此，在叶板形成有凹部和凸部，由此，能通过凹部和凸部产生多个由沿叶板流通的流体剥离而产生的旋涡，通过使漩涡互相干扰、碰撞，能使旋涡细微化。然后，即使产生了从涡旋状流路的终点朝向起点的逆流，也能通过细微化后的旋涡来打乱该逆流。因此，能进一步抑制低频声音的产生，能抑制噪音产生。

有益效果

根据上述的离心式鼓风机，通过以后缘远离鼻部的方式设置叶板，能抑制流体的排出流量的降低并且抑制噪音的产生。

附图说明

图1是本发明的实施方式中的离心式鼓风机的纵剖面图。

图2是示出本发明的实施方式中的离心式鼓风机的壳体以及叶轮的俯视图。

图3是示出本发明的实施方式中的离心式鼓风机的叶板的立体图。

图4是示出本发明的实施方式中的离心式鼓风机的壳体以及壳体内的空气的流动的方向的俯视图。

图5是示出本发明的实施方式的第一改进例中的离心式鼓风机的叶板的立体图。

图6是示出本发明的实施方式的第二改进例中的离心式鼓风机的叶板的立体图。

具体实施方式

以下，对本发明的第一实施方式中的离心式鼓风机1进行说明。

离心式鼓风机1是例如搭载于汽车等车辆，可以向车辆的室内供给空气(流体)AR的鼓风装置。

如图1所示，该离心式鼓风机1具备：叶轮2、容纳叶轮2的壳体3、使叶轮2旋转的驱动部4以及设于壳体3内的叶板5。

叶轮2具有：轮毂11，形成以中心轴线O为中心的圆盘状；叶片12，从轮毂11向中心轴线O方向竖立并且在周向彼此隔开间隔地配置有多个；以及覆环(shroud)13，从中心轴线O方向覆盖这些叶片12。

叶轮2绕中心轴线O旋转，由此，在叶片12彼此之间对从覆环13侧引入的空气AR(流体)赋予离心力。空气AR从径向内侧朝向外侧被压送后从叶轮2朝向径向外侧流出。

壳体3从外周侧包围叶轮2并且具有：侧板21，与叶片12的径向外侧的端部对置；底板22，在中心轴线O方向的轮毂11一侧支承侧板21；以及顶板23，在中心轴线O方向的覆环13一侧支承侧板21。

这些侧板21、底板22以及顶板23设为在周向上部分沿轮毂11的切线方向延伸。

即，如图2所示，在壳体3形成有：环状部3a，形成为以中心轴线O为中心的环状；以及线状部3b，在环状部3a的周向上以部分远离叶轮2的方式，沿上述的切线方向延伸。在环状部3a与线状部3b的连接部分，设有朝向周向突出的鼻部30。

在壳体3，以被这些侧板21、底板22、顶板23包围的方式形成有在叶轮2的外周侧向周向延伸的空间C。该空间C在环状部3a为涡旋状流路C1，在线状部3b为排出流路C2。

涡旋状流路C1以鼻部30为起点，形成随着朝向作为周向的一方的叶轮2的旋转方向R的前方，径向的宽度尺寸逐渐变大的形状。即，鼻部30朝向周向的一方的面一侧的区域为涡旋状流路C1的起点S的区域，鼻部30朝向周向的另一方的面一侧的区域为涡旋状流路C1的终点E的区域。

从叶轮2流出的空气AR通过使涡旋状流路C1朝向周向的一方从起点S朝向终点E流通而被升压。

排出流路C2从涡旋状流路C1的终点E向上述的切线方向呈直线状延伸，并连通涡旋状流路C1与壳体3的外部。从涡旋状流路C1流通后的空气AR流入该排出流路C2。然后，通过排出流路C2的空气AR可以排出至壳体3的外部。

在此，虽然未图示，但是，在将离心式鼓风机1用于车辆的鼓风装置的情况下，排出流路C2连接于车辆用空气调节器的空气流路。该空气流路为例如面部用流路、脚部用流路以及除霜用流路。此外，在车辆用空气调节器设有制冷用热交换器和制暖用热交换器。在车辆用空气调节器，通过使调节风门工作，在制冷模式下将来自排出流路C2的空气AR通过制冷用热交换器后送入至上述的各空气流路。此外，在制暖模式下将来自排出流路C2的空气AR通过制冷用热交换器后，再通过制暖用热交换器送入至上述的各空气流路。

驱动部4为电动机等，如图1所示，以在中心轴线O方向上与叶轮2的轮毂11对置的方式设置并且固定于壳体3。然后，驱动部4相对于壳体3以中心轴线O为中心可以旋转地支承叶轮2。

叶板5设于涡旋状流路C1的终点E一侧(靠近排出流路C2的一侧)，从壳体3的底板22在中心轴线O方向上朝向顶板23突出(参照图1)并沿周向延伸。由此，叶板5在径向分割涡旋状流路C1。

更具体而言，如图3所示，叶板5形成矩形板状，整个缘部5a形成为角状。即，未对缘部5a进行R倒角处理等。

此外，如图1所示，叶板5在中心轴线O方向上距离底板22的高度尺寸h1大于叶片12的径向外侧的端部在中心轴线O方向上距离底板22的高度尺寸h2。

然后，作为叶板5在周向上另一侧(旋转方向R的后方侧)的端部即成为远离排出流路C2一侧的端部的后缘6，位于涡旋状流路C1的主流方向DI上比鼻部30靠上游侧的位置。

主流方向DI表示：在与中心轴线O正交的平面上，连结内切于涡旋状流路C1中的侧板21与叶轮2的最大外径部分的内切圆CI的中心P之间的线段的延伸方向。

在此，叶板5可配置于以下位置：以通过中心轴线O与鼻部30的空间C侧的内表面相切的直线LN为起点，在空气AR的主流方向DI，朝向作为周向的一方的下游，距离为叶轮2的直径d的3.0倍以上且3.7倍以下的位置。叶轮2的直径d表示叶轮2的径最大的部分(在本实施方式中为覆环13的径向外侧的端部)的直径。

即，叶板5的后缘6的位置可配置于以下位置：从作为鼻部30的顶端的上述直线LN起在主流方向DI上朝向下游，距离为叶轮2的直径d的3.7倍以下的距离L1的位置。此外，作为叶板5在周向一侧的端部即成为接近排出流路C2一侧的端部的前缘7的位置可配置于以下位置：从鼻部30的顶端起在主流方向DI朝向下游，距离为叶轮2的直径d的3.0倍以上的距离L2的位置。

而且，叶板5可配置于以下位置：从叶轮2的径最大的部分起，距离涡旋状流路C1的宽度方向(径向)的20％以上且50％以下的位置。

根据以上说明的本实施方式的离心式鼓风机1，通过驱动部4使叶轮2以中心轴线O为中心旋转，由此，空气AR在涡旋状流路C1流通并被升压。此时，在壳体3的鼻部30的附近的区域，即使产生从涡旋状流路C1的起点S朝向终点E的逆流Rf(参照图4)，也能通过叶板5切断该逆流Rf。

因此，能抑制在鼻部30的附近产生旋涡，并且能抑制因产生旋涡而引起的低频声音的产生。而且，以后缘6配置于在主流方向DI远离鼻部30的位置的方式设置叶板5，由此，不会完全切断涡旋状流路C1的起点S与终点E之间的空气AR的流动。

因此，不仅能切断逆流Rf，还不会一并切断在涡旋状流路C1的终点E的附近从叶轮2流出并通过涡旋状流路C1朝向排出流路C2的气流f1(参照图4)，能确保来自离心式鼓风机1的空气AR的排出流量。

具体而言，如图4所示，在涡旋状流路C1的终点E的区域，因起点S的区域的压力P0与终点E的区域的压力P1的压差，对空气AR的主流f赋予朝向径向内侧的气流的分量f′，形成了不是直接朝向排出流路C2而是朝向叶板5倾斜地流动的气流。该气流为逆流Rf。

叶板5的后缘6配置于在主流方向DI上远离鼻部30的位置，但是，由于逆流Rf在比叶板5的后缘6靠下游侧，朝向比鼻部30更靠下游侧，即朝向排出流路C2中的侧板21流动，因此，逆流Rf不是朝向涡旋状流路C1的起点S的区域，而是被导向排出流路C2内(参照图4的虚线)。

因此，由于叶板5在需要的最小限度的范围内切断逆流Rf并且从叶轮2流出的空气AR的气流f1可`以从后缘6与鼻部30之间通过涡旋状流路C1朝向排出流路C2流通，因此能确保来自离心式鼓风机1的空气AR的排出流量。其结果是，能抑制排出流量的降低并且能抑制逆流Rf的产生。

然后，若将叶板5的设置范围设为从鼻部30的顶端起在主流方向DI上距离为叶轮2的直径d的3.0倍以上且3.7倍以下的位置，就能进一步提高抑制逆流Rf的效果以及抑制空气AR的排出流量的降低的效果。

此外，叶板5若设置于从叶轮2的径最大的部分起涡旋状流路C1的宽度方向的20％以上且50％以下的位置，即，若设置于靠近叶轮2的位置，就能进一步提高因逆流Rf带来的旋涡产生的抑制效果。

此外，通过空气AR沿叶板5流通，空气AR有时会剥离，但是，通过使叶板5的缘部5a呈角状，从而能将空气AR剥离的位置固定于固定的位置。因此，能在大致相同的位置产生旋涡，能抑制在叶板5的附近的压力变动以抑制低频声音的产生。因此，能进一步抑制噪音产生。

此外，通过设定为叶板5的高度尺寸h1大于叶片12的端部的高度尺寸h2，能抑制逆流Rf在中心轴线O方向朝向顶板23流通并越过叶板5进行逆流。即，能有效地切断逆流Rf。

以上，参照附图对本发明的实施方式进行了详述，但是，各实施方式中的各构成以及这些的组合等为一例，在不脱离本发明的主旨的范围内，可以进行构成的附加、省略、置换以及其他变更。此外，本发明并不限定于实施方式，仅由专利的权利要求书限定。

例如，如图5所示，本实施方式的叶板31也可形成为如下：朝向中心轴线O方向并且在与顶板23对置的端面朝向底板22凹陷的凹部32和以远离底板22的方式在中心轴线O方向朝向顶板23突出的凸部33在主流方向DI上交替形成。

如此，通过在叶板31形成有凹部32和凸部33，使沿叶板31流通的空气AR剥离而产生的旋涡，因凹部32和凸部33而会产生多个。然后，通过使这些多个旋涡彼此干扰、碰撞能使旋涡细微化。因此，能进一步抑制低频声音的产生，带来进一步的噪音抑制。

此外，如图6所示，在本实施方式的叶板41，凸部43也可以形成为，从中心轴线O侧观察叶板41，顶板23侧的顶端部作为顶部的三角形状。同样，凹部42也可形成为，从中心轴线O侧观察叶板41，将底板22一侧的底部作为顶部的三角形状。

此外，叶板5(31、41)的形状并不限定于上述，只要至少后缘6位于在主流方向DI上比鼻部30靠上游侧的位置即可。即，叶板5无需形成矩形板状，例如也可以形成为块状。

此外，叶板5(31、41)不必整个缘部5a形成为角状。

工业上的可利用性

根据上述的离心式鼓风机，能抑制流体的排出流量的降低并且抑制噪音的产生。

符号说明

1 离心式鼓风机

2 叶轮

3 壳体

3a 环状部

3b 线状部

4 驱动部

5、31、41 叶板

6 后缘

7 前缘

11 轮毂

12 叶片

13 覆环

21 侧板

22 底板

23 顶板

30 鼻部

32、42 凹部33、43 凸部

O 中心轴线

AR 空气(流体)C空间

S起点

E终点

C1涡旋状流路

C2 排出流路

R 旋转方向

DI 主流方向

f 主流

Rf 逆流

f1 气流

权利要求书(按照条约第19条的修改)

1.[修改后]一种离心式鼓风机，具备：

叶轮，其设有叶片；

壳体，容纳所述叶轮并且包围所述叶轮的径向外侧以形成能使流体流通的涡旋状流路，并设有形成所述涡旋状流路的起点以及从所述起点绕一周的终点的鼻部；

驱动部，使所述叶轮绕所述叶轮的中心轴线旋转；以及

叶板，设于所述壳体的底板，在所述叶轮的径向分割所述涡旋状流路并且沿所述叶轮的周向延伸，

所述叶板的后缘位于所述涡旋状流路的主流方向上比所述鼻部靠上游侧的位置，

所述叶板的前缘配置于从所述鼻部的顶端起朝向所述主流方向的下游，距离为所述叶轮的直径的3.0倍以上的位置，所述后缘配置于从所述鼻部的顶端起朝向所述主流方向的下游，距离为所述叶轮的直径的3.7倍以下的位置。

2.[删除]

3.[修改后]根据权利要求1所述的离心式鼓风机，其中，

所述叶板在所述中心轴线的方向上距离所述底板的高度尺寸大于所述叶片的径向外侧的端部在所述中心轴线的方向上距离所述底板的高度尺寸。

4.[修改后]根据权利要求1或3所述的带镀层的纤维增强构件，其特征在于，

所述带镀层的纤维增强构件为推动器。

5.[修改后]根据权利要求1、3、4中任一项所述的离心式鼓风机，其中，

在所述叶板朝向所述中心轴线的方向的端面形成有：凹部，朝向所述底板凹陷；以及凸部，向远离所述底板的方向突出。

6.[增加]一种离心式鼓风机，具备：

叶轮，其设有叶片；

驱动部，使所述叶轮绕所述叶轮的中心轴线旋转；以及

所述叶板设于从所述叶轮的径最大的部分起的所述涡旋状流路的宽度方向的20％以上且50％以下的位置。

说明或声明(按照条约第19条的修改)

根据附页修改权利要求书的权利要求1。即，在修改前的权利要求1中加入修改前的权利要求2的构成。

删除了权利要求2。

关于权利要求3～5，随着修改前的权利要求2的删除而修改了从属关系。

权利要求6为新增加的独立权利要求，基于本申请国际公开说明书的0043段，在修改前的权利要求1中，增加了“所述叶板设于从所述叶轮的径最大的部分起的所述涡旋状流路的宽度方向的20％以上且50％以下的位置”这一内容。

Claims

1.一种离心式鼓风机，具备：

叶轮，其设有叶片；

驱动部，使所述叶轮绕所述叶轮的中心轴线旋转；以及

所述叶板的后缘位于所述涡旋状流路的主流方向上比所述鼻部靠上游侧的位置。

2.根据权利要求1所述的离心式鼓风机，其中，

3.根据权利要求1或2所述的离心式鼓风机，其中，

4.根据权利要求1至3中任一项所述的离心式鼓风机，其中，

所述叶板的缘部形成为角状。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的离心式鼓风机，其中，

所述叶板朝向所述中心轴线的方向的端面形成有：凹部，朝向所述底板凹陷；以及凸部，向远离所述底板的方向突出。