CN1091493C

CN1091493C - 送风装置

Info

Publication number: CN1091493C
Application number: CN98114743A
Authority: CN
Inventors: 藤中广康; 大冢茂
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1997-06-10
Filing date: 1998-06-10
Publication date: 2002-09-25
Anticipated expiration: 2018-06-10
Also published as: US6132171A; CN1676947A; CN1201873A; CN1203258C; CN100360811C; CN1164876C; CN1397739A; US20020028137A1; US6332755B1; US6796768B2; CN1397740A

Abstract

一种空气从设置在环状壁上的狭缝吸入到内部的送风装置，风扇的叶片形状做成叶片顶端附近的叶片厚度朝叶片顶端逐渐减小且最大厚度的位置随着走向叶片顶端而逐渐后退到叶片后缘侧的形状，叶片顶端附近的叶片前进角比其它部分大，而狭缝的间隙宽度的仅隔片附近的部分比周边宽大，或在环状板的隔片附近外周部设置开口部，以使半径方向的尺寸变得较短。该结构可提高P-Q特性及降低噪音。

Description

送风装置

本发明涉及送风装置。

随着设备的小型化、电子化，电气电路的高密度安装盛行起来。随之，电子设备的发热密度也增加，因此将轴流式送风装置或斜流式送风装置用于设备冷却。

现有的送风装置如图11所示，离轴流风扇1的叶片顶端留有间隔地形成有环状壁2，在向电动机部3通电的送风状态下，轴流风扇1以轴4为中心旋转，产生从吸引侧向排出侧的空气流。

但是，在上述的送风状态中，在叶片顶端的背压侧，空气流的速度变快，其在变换成压力能的叶片后缘侧因叶片间二次流动影响而产生低能量区域。

该部分空气流损失也大且易产生空气流的剥离，空气流脱离叶片面，在其脱离区域产生涡旋，使紊流噪音增加，导致噪音电平及静压-风量特性(以下称作P-Q特性)恶化。

这种现象尤其多见于在排出流侧作用了流动阻力(系统阻抗)时叶片顶端产生的漏泄涡旋变大、作为风扇而呈现失速状态的情况。

对于这种缺点，如申请人与本发明相同的在先申请的美国发明专利第5707205号所记载的送风装置，在送风状态下，空气以层流状态从设置于环状壁的狭缝吸入到环状壁的内部，由此，通过抑制在叶片顶端产生的漏泄涡旋及旋转失速，来谋求P-Q特性的提高和静音化。

另外，如日本发明专利公开1994年第508319号公报和美国发明专利第5292088号所记载的送风装置，通过在轴流风扇外周留有间隔地配置多个环形体，使从环形体的间隙流入的空气涡旋增加流体的流量。

或如美国发明专利第5407324号所记载的送风装置，其结构是，使围住轴流风扇外周的环状板的内周部沿风的方向倾斜，且将该环状板多个重叠来形成，使壳体内周与外周的空气可流动。

但是，一般用于个人计算机、工作场所的送风装置，为降低成本而设定成矩形状，并谋求尺寸等的通用化，其外形尺寸是60mm～92mm左右的正方形，而不希望变更成如图12那样将形成所述环状壁2的环状板7₁～7₅做成圆形、把外形形状做成圆形的那种大幅度的形状。

此外，上述美国发明专利第5707205号记载了如下的结构：如图13a、13b所示，环状壁2的外形形状为，从矩形状的罩壳本体15与上下左右的边的中央附近相对应的部分是与罩壳本体15处于同一平面，但若象图13a、13b那样仅将外形形状做成矩形状，则通过各狭缝6而在内部以层流的状态吸入空气流的作用与把环状壁的外周部做成圆形的图12所示的情况相比降低了一些，不能充分改善P-Q特性及获得减小噪音的效果，另外，由于上述环状壁的边的部分壁厚比其他部分薄，故存在着机械强度较弱之类的缺点。

另外，上述中的任何的结构虽然是通过从风扇外周吸入空气来改善风扇特性的结构，但它们只描述了在风扇外周部设置的环形体(环状板)的结构，对于风扇的形状无特别陈述，而为了最大限度地获取特性，对风扇形状也有必要进行研究。

对于风扇的形状，现在一般使用的设计方案是，用风扇旋转轴的同心圆筒面切断风扇的叶片，展开该圆筒面，转换成平面状的无限直线叶栅，对这种叶栅，套用飞机用等所研究的直线翼型系列的理论，决定使性能适合于预测或使用条件的三维形状。

但是，当在送风装置上作用了某种超过限度的流动阻力时，特别存在着因叶片顶端漏泄涡旋的影响而使实际特性大大低于计算值的问题。

针对该问题，通过研究风扇的叶片顶端部分的形状而谋求改善特性，如日本发明专利公开1994年第307396号公报所述的叶轮，具有把叶片的处于外周叶片顶端的截面形状位于前缘侧而仅在压力面侧含有凸状R的单面R形状和与该单面R形状部连续的圆弧形状部，由此来谋求提高空气动力性能和降低噪音。

另外，如日本发明专利公开1996年第121391号公报所述的送风机，通过将叶片外周部弯曲成曲线状，来降低空气动力噪音。

或如日本发明专利公开1996年第284884号公报所述的流体机械，能看到如下的结构：通过对转动叶片的顶端背侧从其尖端削去一定的高度并在腹侧形成一定厚度的薄壁部，则可降低从尖端间隙的流体泄漏，提高轴流送风机等的效率。

但是，关于上述风扇形状的现有的技术，是设置空气没有从外周流入的环状壁为前提的，即使把这些叶片形状用于象上述那样从环状壁外周吸入空气的结构，目前也不能充分发挥特性。

另外，上述环形体的构成方法，虽然在先前的美国发明专利第5407324号上论述，但在大量生产性、强度、精度等方面不能获得足够的性能。

鉴于上述存在的缺点，本发明的目的在于，即使外形形状为矩形状的送风装置替换现有的送风装置来使用，也能获得将环状壁的外形形状做成圆形的如图12所示的送风装置那样的良好P-Q特性的提高和静音化效果，并确保在实际使用时必要的强度。

另外，本发明的目的在于，对于空气从设置在环状壁上的狭缝吸入到环状臂内部的送风装置，谋求叶片形状和设置狭缝的环状壁形状的最佳化，提高空气动力性能、提高强度或提高大量生产性，从而实现成本降低。

发明的技术方案

首先，本发明的送风装置的环状壁是外形形状含矩形状的呈非正圆形。它离风扇的叶片顶端留有间隔地形成环状壁，在该环状壁的与风扇叶片顶端相对的部分上形成把环状壁的正圆形的内周部与非正圆形的外周部连通的狭缝，尽管环状壁的内周部和外周部间的距离在环状壁的各个部位不相同，但以使从所述狭缝流入环状壁内周部的空气流量在全周相等的状态形成狭缝形状。

另外，当上述狭缝的间隙宽度设为w、从所述环状壁的内周到外周的半径方向的长度设为L的情况下，w³/L＝一定，或者，为满足其近似条件，通过使所述狭缝的间隙宽度w根据L而连续变化，使从狭缝流入环状壁内周部的空气流量在全周相等。

另外，在将旋转轴方向的狭缝数目设为n(n为正的整数)的情况下，n·w³/L＝一定，或者，为满足其近似条件，通过使所述狭缝的间隙宽度w、狭缝数目n根据L而变化，使从狭缝流入环状壁内周部的空气流量在全周相等。

具体地说，在风扇旋转轴的方向留有间隔地层叠多块环状板而构成带有狭缝的环状壁。

再具体地说，是如下的一种送风装置，即，离风扇的叶片顶端留有间隔地形成环状壁，使该环状壁的与风扇的叶片顶端对应的部分的环状壁的外周部与矩形状的罩壳本体形状相一致，与上下左右的边的中央附近对应的部分形成平面状，以便与罩壳本体成为大致同一平面，并且，在所述环状壁的与所述的叶片顶端相对的部分上，形成把环状壁的正圆形的内周部与非正圆形的内周部连通的狭缝，并随着风扇的旋转而将空气从所述狭缝吸入环状壁的内周部，当将所述狭缝的间隙宽度设为w、旋转轴方向的狭缝数目设为n(n为正的整数)、从所述环状壁的内周到外周的半径方向的长度设为L的情况下，n·w³/L＝一定，或者，为满足其近似条件，使所述狭缝的间隙宽度w、狭缝数目n根据L而变化。

采用所述的各结构，即使外形形状为矩形状的送风装置替换现有的送风装置来使用，也可使从狭缝流入环状壁内周部的空气流量在全周相等，可获得将外形形状做成圆形的如图12所示的送风装置那样的良好P-Q特性的提高和静音化效果。

通过把形成所述狭缝并作支承的隔片配列在罩壳本体4边各自的中央附近，可在支承环状板的同时加强环状板强度较弱的部分。

通过使罩壳本体的4边中央附近的隔片向环状壁的外周方向突出，可防止在安装送风装置时给环状板带来损伤，或防止因施加过大的负荷而产生变形。

通过把隔片的突出尺寸沿旋转轴方向形成锥状，可改善安装送风装置时的操作性。

下面，虽然是关于送风装置的风扇叶片形状的发明，但也是在从上述那样的环状壁上设置的狭缝向环状壁内部吸入空气的送风装置上改善风扇叶片形状，再与此有关联地进一步改善壳体形状，或在改善风扇叶片形状的同时，进一步改善壳体的形状。

采用本发明，可提高空气动力性能、提高强度或提高大量生产性，从而可降低成本等。

首先，第1发明是风扇的叶片形状，特点在于，做成将空气从在围住风扇周围的环状壁上设置的狭缝吸入到环状壁的内周部的结构，并将所述风扇的形状做成用风扇旋转轴的同心圆筒面切断叶片后的形状为翼型形状、且针对从所述狭缝流入的空气流的流动将叶片顶端附近的形状做成翼型形状。另外，将风扇的叶片顶端附近的叶片厚度在叶片顶端处逐渐减小，对于再用旋转轴的同心圆筒面切断风扇后的翼型，做成最大厚度的位置随着走向叶片顶端而逐渐后退到叶片后缘侧的形状。另外，风扇的叶片顶端附近的叶片前进角度大于其它部分，而当把从环状壁外周方向流入的空气平均流速设为v、叶片顶端的周速设为u的情况下，该叶片前进角度θ设定成θ＝tan^-1(v/u)。此外，风扇的叶片顶端附近的叶片前倾角设成与在环状壁上所设置的狭缝的角度相等。通过本发明可进一步提高P-Q特性和噪音性能。

其次，是与风扇有关联的所述环状壁的发明，该环状壁是通过隔片在风扇旋转轴方向留有间隔地层叠多块环状板而形成带有狭缝的环状壁，并在所述多个环状板中，将因风扇运转而产生的主空气流的最上游侧的环状板的厚度做成比其它环状板厚，可高水平地提高送风装置的P-Q特性和强度。另外，最上游侧的所述环状板，通过为使所述的内周部的厚度变薄而切割内周部的上游侧的端面，可更加提高送风装置的特性。

再其次的发明，是使风扇叶片顶端与环状壁内周的间隙随着远离轴承支承部而增大的结构，具有防止因时效变化导致的尺寸变化、或初期的尺寸误差等而使环状壁内周与风扇叶片顶端相碰。

再其次的发明，是通过隔片而在风扇旋转轴方向留有间隔地层叠多块环状板形成带有狭缝的环状壁、且所述狭缝的间隙宽度仅所述隔片附近的部分设置得比周边大的结构，可消除隔片的影响，提高送风装置的P-Q特性。另外，所述变宽部分的宽度，与周边的狭缝的间隙的宽度相等或减小，可最大限度地发挥P-Q特性、噪音降低的效果。

再其次的发明，是在所述环状板的隔片附近外周部设置开口部以使半径方向的尺寸变短的结构，可消除隔片的影响，提高送风装置的P-Q特性。

再其次的发明，将所述环状板的所述隔片的数目设为n(n为5以上的整数)个、并将所述n个的隔片中的至少(n-2)个平行配置，可提高壳体的大量生产性，降低成本。另外，通过从半径方向倾斜配置罩壳本体的4边中央附近的隔片，可将送风装置的特性的降低控制到最小限度，并可提高大量生产性，降低成本。另外，通过从半径方向倾斜配置罩壳本体的4角部分的隔片，可获得同样的效果。

此外，通过将从半径方向倾斜配置的隔片的外径方向顶端部切割成倒角或斜状，可提高特性。

此外，最后的发明是壳体成形方法的发明，在成形送风装置的所述壳体时，通过形成环状壁内径部与凸起部的上下模具和在垂直方向与所述上下模具正对而滑动的1组滑动型芯，以单个零件一体形成由所述1组滑动型芯一次形成全周的狭缝，并以单个零件一体形成具有狭缝的环状壁、成为送风装置的安装基准的底座部、固定电动机部的凸起部，可提高壳体的大量生产性，降低成本。

附图的简单说明

图1a-1c是本发明第1实施例的轴流式送风装置的主视图与侧视图及剖视图。

图2是图1实施例的工作原理的说明图。

图3是工作原理的说明图。

图4是狭缝内的空气流动的说明图。

图5a、图5b是实施例2的轴流式送风装置的主视图与侧视图。

图6是实施例3的轴流式送风装置的外观立体图。

图7a-7c是送风装置的安装夹具的主视图、侧视图、仰视图。

图8a、图8b是实施例的另一例子的主视图与侧视图。

图9a、图9b是实施例1的又一例子的主视图与侧视图。

图10a、图10b是表示狭缝间隙的形状断续变化的例子的主视图与侧视图。

图11是现有的轴流式送风装置的剖视图。

图12是表示在先申请的带有狭缝的送风装置的外观立体图。

图13a、图13b是表示在先申请的带有狭缝的送风装置的主视图与侧视图。

图14a-14c是实施例4的送风装置的侧视图、主视图及剖视图。

图15a、图15b是现有的风扇的等厚线图与剖视图。

图16a是现有的叶片形状的说明图。

图16b是本发明的叶片形状的说明图。

图17a-17d是表示现有的风扇的主视图与叶片的各部厚度的剖视图。

图18a、图18b是实施例4的送风装置的等厚线图与剖视图。

图19a-19f是表示实施例4的风扇的主视图与叶片的各部厚度的剖视图。

图20是表示实施例4的狭缝与叶片关系的剖视图。

图21a-20c是实施例5的壳体的侧视图、主视图及剖视图。

图22a、图22b是表示实施例5的另一例子的壳体的剖视图。

图23a、图23b是实施例6的壳体的侧视图与主视图。

图24a、图24b是将图23实施例的狭缝内的空气流与现有技术作比较的示图。

图25a、图25b是实施例7的壳体的侧视图与主视图。

图26a、图26b是表示图25实施例的另一例子的壳体的侧视图与主视图。

图27a-27c是实施例8的壳体的侧视图、主视图及隔片部的详细剖面图。

图28a、图28b是表示实施例8的模具结构的半剖立体图与主视图。

图29a、图29b是对实施例5的壳体进行成形时的模具的结构图。

图30a-30c是实施例9的壳体的侧视图、主视图及隔片部的详细图。

图31a、图31b是表示图30实施例的模具结构的半剖立体图及主视图。

下面，结合附图说明本发明的各实施例。

实施例1

图1a～图4表示本发明实施例1。图1a～1c所示的送风装置，作为围住轴流风扇1周围的环状壁2，在罩壳本体15上设有环状板7₁～7₄。通过隔片8来层叠环状板7₁～7₄，在环状板7₁～7₄中相邻接的环状板之间分别形成有狭缝6。

如图1c所示，层叠后的环状板7₁～7₄的包括狭缝6在内的合计宽度设定成与轴流风扇1的轴向的宽度相同或大致相同。另外，为使轴流风扇1的在周向的各部的流入阻力相等而使各狭缝6的间隙宽度w连续变化。

具体地说，狭缝6的间隙宽度w在轴流风扇1的周向不是相同的宽度，而是构成如下的结构。

图2是表示本发明送风装置中狭缝6的间隙的变化的模式图，图3是表示狭缝6的间隙宽度w在全周保持不变状态的模式图。

如图3所示，当狭缝6的间隙宽度w在全周保持不变状态时，因轴流风扇1在箭头9方向受旋转驱动而在叶片顶端背压侧产生负压力，且因与狭缝外的气压差而从各狭缝6向内侧产生流入的空气流11，通过将狭缝6的间隙宽度w设定在适当的值，则从各狭缝6流入的空气流11成为层流，在叶片顶端，从正压侧向背压侧流动的漏泄涡旋10被抑制，在背压侧无空气流的脱离。

但是，在这种图3所示的宽度w在全周保持不变的状态下，由于环状板7₁～7₄外周的在直线区间7s的狭缝6的长度(轴流风扇1的半径方向长度)比环状板7₁～7₄外周的在圆弧状区间7r的狭缝6的长度短，且区间7s的狭缝的空气的流入阻力比区间7r的狭缝小，故区间7s的部分空气的流入量就比区间7r的部分大，该部分的空气流易成为紊流，并在风扇上产生流量较大的部分和较小的部分，引起叶片的振动，或容易产生从狭缝一次流入的空气流从下一个狭缝流出的盘式环流12，从而成为P-Q特性的恶化及噪音增加的原因。

对此，在本发明中，如图2所示，区间7r的狭缝宽度一定，而区间7s的狭缝则象图1b所示那样，区间7s的中央的狭缝最狭窄，并从这最狭窄部分到两端区间7r，狭缝宽度逐渐变宽到区间7r的狭缝宽度。

更详细地说，为使轴流风扇1的在周向各部的流入阻力相等，而使所述区间7s中的狭缝的宽度连续变化。

在这种情况下，无论是区间7s的狭缝，还是区间7r的狭缝，空气的流入阻力均相等，且空气的流入量在全周相等，故可抑制叶片的振动、盘式环流等，不会使P-Q特性恶化，噪音增加。

这里，举例说明使各部狭缝的流入阻力相等的条件。

图4是表示狭缝内空气的速度分布的模式图。另外，狭缝内的空气流假定为层流，并忽略隔片部的阻力、空气的压缩等。

在图4中，w是狭缝的间隙宽度，L是狭缝的长度，u是空气的流速，Q是每单位时间从单位狭缝流入的空气量。另外，这里ΔP虽未图示，但表示狭缝内外的气压差，即，表示外部空气侧的气压与风扇侧气压之差。狭缝内的速度分布如图4所示成为抛物线状，每单位时间从单位狭缝流入的空气量Q表示为Q＝ΔP·w³/(12·η·L)。这里，η是空气的粘度。由于ΔP是因风扇的旋转而产生的，η是空气的粘度且在各部一定，故将Q设成一定的条件是w³/L＝一定。因此，在L变小的4边部分，通过遵循该式而减小w，空气的流入量就在全周相等，可抑制叶片的振动、盘式环流等，获得无P-Q特性恶化及无噪音增加的具良好性能的送风装置。

实施例2

图5a-5b表示实施例2。在实施例1中，各部(区间7s、区间7r)的狭缝数目为一定，并为了各部的流入阻力相等而使狭缝的间隙宽度连续变化，而在本实施例2中，通过使狭缝的间隙宽度w与狭缝数目n同时变化，使各部的流入阻力变得相等。

在实施例1中，狭缝内的空气流假定为层流，但狭缝内的空气流是否成为层流，因狭缝的形状、尺寸、表面的粗糙度而大不相同。

尤其如实施例1的4边部分(区间7s)的狭缝，在流速u较快、流动方向的尺寸L也较短的情况下，狭缝部分的流动易成为紊流。

这里，决定空气流是层流还是紊流的无因次数的雷诺数Re表示为Re＝(u·w)/v。这里，v是空气的动粘度，u是空气的流速，w是所述狭缝的间隙宽度。上式中，雷诺数Re越小，狭缝部分的流动就越易成为层流。

具体地说，通过将狭缝的间隙宽度w在全周减小一圈，可使狭缝部分的流动成为层流。

但是，一旦减小狭缝的间隙宽度w，则空气的流入阻力变大，P-Q特性的改善及噪音的降低效果就有所下降。

图5a、图5b所示的实施例2，是对实施例1再进行改进，将空气的流入阻力抑制得小并使空气的流入量在全周相等。

具体地说，在实施例1中，各部的狭缝数目是一定的，并为使各部的流入阻力相等而连续变化狭缝的间隙宽度w，而在本实施例中，通过使狭缝的间隙宽度w与狭缝数目n同时变化，使各部的流入阻力相等。

即，在本实施例中，4边部分(区间7s)的狭缝，系在比其它部分减小狭缝的间隙宽度w的同时，增加狭缝的数目n而构成。

与实施例1相同，每单位时间从单位狭缝流入的空气量Q表示为Q＝ΔP·w³/(12·η·L)。这里，w是狭缝的间隙宽度，L是狭缝的长度，u是空气的流速，Q是每单位时间从单位狭缝流入的空气量，ΔP是狭缝内外的气压差，η是空气的粘度。

另外，在本实施例中，狭缝的数目也是变化的，将狭缝的数目设为n，从n个的单位狭缝流入的空气量总和∑Q表示为∑Q＝n·ΔP·w³/(12·η·L)。这里，η是空气的粘度。ΔP是因风扇1的旋转而产生的，η是空气的粘度且在各部一定，则使∑Q一定的条件是n·w³/L＝一定。

因此，在L变小的4边部分，通过遵循该式而减小w，并增加n，即在本实施例中，区间7r的狭缝数目n是3，将区间7s的狭缝的数目n设为4，而使空气的流入量在全周相等。

这里，由于可使区间7s的狭缝数目n增加、而区间7s的狭缝宽度w做得小于实施例1，故与设定成相同流入阻力的实施例1相比，可较小地抑制雷诺数Re，就不会产生紊流。

如此结构，可抑制叶片的振动、盘式环流等，实现防止P-Q特性恶化、及最大限度地发挥噪音降低效果的送风装置。

另外，区间7s的狭缝6，因其端部(与区间7r相邻接的部分)的间隙宽度设定得比区间7s的中央附近的间隙宽度还宽，故减轻了在从区间7r到区间7s及从区间7s到区间7r的狭缝数变化点的空气流入量的紊乱。

同样，区间7r的狭缝6，因其端部(与区间7s相邻接的部分)的间隙宽度设定得比区间7r的中央附近的间隙宽度还宽，故降低了在从区间7r到区间7s及从区间7s到区间7r的狭缝数变化点的空气流入量的紊乱。

实施例3

图6表示实施例3。该送风装置，在围住轴流风扇1周围的环状壁2上形成有狭缝6。具体地说，将隔片8夹在相邻接的环状板之间来层叠与矩形状罩壳本体15相应地切去4个角的环状板7₁、7₂、7₃、7₄、7₅，在环状板7₁～7₅中的相邻接的环状板之间分别形成有狭缝6。

形成狭缝6并作支承的隔片8，用共计8个构成：位于罩壳本体15的4个角的区间7r的4个隔片8a；位于4边中央附近的区间7s的4个隔片8b。

如此，通过把隔片8b配置在环状板的半径方向长度L为最小的区间7s，来加强环状板强度较弱的部分。再使所述的隔片8b向环状板的外周方向略微突出，并使突出部沿旋转轴方向形成锥状。

另外，图7a、7b、7c表示个人计算机、工作场所等壳体所使用的送风装置的安装夹具13。夹具13整体用树脂成形，并一体形成固定送风装置的钩子14。在固定送风装置时，通过把送风装置压入钩子14、14的内侧，利用钩子14的弹性来支承固定送风装置。

在本实施例3的送风装置中，通过使隔片8b向环状板7₁～7₅的外周方向略微突出，来防止在压入送风装置时钩子14钩住环状板7₁～7₅而损伤该环状板、或因过大负荷施加在该环状板上而导致变形。

另外，通过将隔片8b的突出部做成锥状，可降低压入送风装置时的负荷并提高操作性。

不言而喻，通过将上述实施例1及实施例2中的隔片做成实施例3所示的隔片8b的形状，可实现更高水平地提高P-Q特性、降低噪音和确保实际使用上的强度的送风装置。

在上述各实施例中，罩壳本体的形状是矩形状，且环状壁的外周形状是将圆形的环状壁的4边切割成平面状的形状，而如图8a、图8b所示，在将环状壁的外周形状做成多边形状、或如图9a、图9b所示将环状壁的外周形状做成椭圆状时，也同样通过使狭缝的间隙宽度w连续变化，以便在将狭缝的间隙宽度设为w、狭缝的长度设为L的情况下满足w³/L＝一定的条件，从而可使从各部狭缝流入的空气流量在全周保持一定，获得P-Q特性优良、低噪音的送风装置。

实施例1及图8a、图8b和图9a、图9b，例举了3个环状壁的外周形状，但即使是其它的任何的形状，只要在同样的条件下，通过使狭缝的宽度变化，就可获得P-Q特性优良、低噪音的送风装置。

另外，上述表示的是使狭缝的间隙宽度连续变化的情况，而在如图10a、10b所示的使其断续变化的情况下，与图1a-1c那样连续变化的情况相比，虽然特性有所下降，但比图13a、13b所示的狭缝宽度设成一定的情况更可确保优良的特性。此外，如图10a、10b所示，在使狭缝的间隙宽度断续变化的情况下，与狭缝的间隙宽度连续变化的情况相比，由于形状变得简单，容易加工，且可降低成本，因此可提供性能价格比优异的送风装置。

实施例4

图14a-14c表示实施例4的送风装置。如图14c所示，层叠后的环状板7₁～7₅宽度W，设定成与轴流风扇1的轴向宽度相同或大致相同。另外，为使各部的流入阻力大致相等而使各狭缝6的间隙宽度w连续变化。

通过旋转驱动轴流风扇1，在叶片顶端背压侧产生负压力，且因与狭缝外的气压差而从各狭缝向内侧产生空气流5的流入。通过将狭缝6的间隙宽度w设定在适当的值，从各狭缝6流入的空气流就成为层流，在叶片顶端，从正压侧向背压侧流动的漏泄涡旋被抑制，在背压面无空气流的脱离，并具有P-Q特性的提高及噪音降低的效果。

作为一贯应用的叶片形状，如图15a所示，用旋转轴的同心圆筒面切断的截面形状呈在半径方向把具有翼型的叶片连接的形状。这是因为，在现有的风扇中，以忽略空气在半径方向的流动的状态来进行设计的，但在设置空气没有从外周流入的环状壁、且空气的流动阻力比较小的状态下使用时，计算与实际的值不会相差很大。另外，为了改善空气流动阻力比前述稍大的状态下的特性，一般也应用把叶片的翼弦方向中心位置做成向旋转方向倾斜的前进翼的结构。

在图15a中，细线h是表示叶片厚度的等厚线(将叶片的厚度为一定值的部位比作连续线)，点划线i是用同心圆筒面切断叶片后的翼弦中心线，虚线k是表示用同心圆筒面切断叶片后的最大厚度的位置的线。

当将这种现有的风扇与在上述环状壁上设置狭缝的壳体17组合使用时，风扇的叶片上的空气流就成为以图15a箭头r那样的方向流动的状态。图15b是用沿该空气的流向的双点划线a-a′所示的剖面切断叶片后的视图。

在图15b中，由于叶片顶端s的附近为具有某种程度厚度的状态，故流入这里的空气流成为与叶片顶端面冲突的状态，且成为在顶端的两边附近t1容易产生空气层剥离的状态。

另外，对叶片的性能有较大影响的叶片的厚度的分布距理想的翼型系列相差甚远，就不能期待由翼型效果所带来的升力产生，且在叶片后缘侧u2容易产生空气层剥离t2。

为与本发明的轴流风扇1的结构相比，再对现有的风扇详细说明。现有的风扇的结构如图16a与17a-17d所示。

现有的风扇如图16a所示，用同心圆筒面切断叶片各部后的形状是把同系列的叶片连接的形状，通过叶片旋转中心o的直线p1与翼弦中心线i所构成的角度的叶片前进角θ1～θ3，在任一部分都一定。

另外，现有风扇的叶片的各部的厚度如图17a-17d所示，沿着图17a所示的l-l′线、m-m′线、n-n′线的各截面，分别为如图17b、17c、17d所示。

对于如此缺点所采取对策的本发明的轴流风扇1如图16b与图18a～图20所示。

在图18a中，细线h是表示叶片厚度的等厚线，点划线i是用同心圆筒面切断叶片后的翼弦中心线，虚线k是表示用同心圆筒面切断叶片后的最大厚度的位置的线。用沿空气的流向的双点划线a-a′所示的剖面切断叶片后的叶片形状如图18b所示，形成翼型状。

叶片前进角θ1～θ3如图16b所示，叶片顶端部分的前进角θ3形成得较大，换言之，为向旋转方向前进而形成把叶片顶端部s的部分折弯的形状。

翼型状的叶片顶端部以外与现有的形状大致相同，但叶片顶端s侧的厚度逐渐变薄，并且叶片的最大厚度的位置k为偏向后缘侧u2的状态。u1表示叶片前缘侧。

详细地说，沿着图19a所示的l₁-l₁′线、l₂-l₂′线、l₃-l₃′线、m-m′线、n-n′线的各截面，分别为如图19b-19f所示。F表示壁厚的最大位置。

本发明的轴流风扇1与现有的风扇相比，改进了以下几点。

首先，轴流风扇1的叶片16在叶片顶端部s逐渐减小叶片的厚度。

第2，对于用旋转轴的同心圆筒面切断轴流风扇1的叶片16后的翼型，最大厚度的位置F随着走向叶片顶端部s而呈逐渐向叶片后缘侧u2后退的状态。

第3，将叶片顶端部s附近的叶片前进角θ3做得大于其它部分。

第4，使叶片顶端部s的叶片前倾角与狭缝的角度一致，并与旋转轴垂直。

采用这种形状，如图18b所示，对于从环状壁外周方向流入的空气流动也最大限度地发挥翼型效果，对于在叶片顶端部从狭缝流入空气的顺利流入、甚至是从叶片顶端流入的空气流，也可获得由翼型的效果所带来的升力产生或在叶片后缘侧抑制空气层剥离等的效果，且因能把从狭缝流入的空气有效地变换成风量，故可进一步提高送风装置的P-Q特性。

另外，本实施例的叶片顶端附近的叶片前进角θ3设定成满足下式条件即可。

θ3＝tan^-1(v/u)

这里，v是从环状壁外周方向流入的空气的平均流速，u是叶片顶端的周速。

通过如此设定，从外周流入的空气流，由于呈与叶片顶端大致平行地流入的状态，故可促进空气顺利流入，成为提高P-Q特性、抑制噪音都最佳的条件。

另外，在本实施例的情况下，在环状壁2上设置的狭缝6是在与风扇旋转轴垂直的平面上形成的，而如图20所示，当将狭缝外周部的方向在前缘侧u1朝上(与空气流5相对的上游侧)、在后缘侧朝下(与空气流5相对的下游侧)倾斜时，通过使前倾角在叶片顶端各部连续变化，以使叶片顶端部分的前倾角与各部的狭缝角度相等，可促进空气顺利流入，同样可提高P-Q特性。另外，在本图中，把用含轴4的平面切断叶片各部位后的叶片截面示为叶片16。

实施例5

图21a-21c表示壳体17的另一实施例。轴流风扇1与实施例4相同。本实施例5的壳体17与实施例4大致相同，不同之处仅在于，最上层的环状板7₅的厚度t5比其它的环状板7₁～7₄厚，且该最上层的环状板7₅的内径的上部(与空气流5相对的上游侧)y如图21c那样切割成圆弧状，且环状壁内周形成越朝上侧越大的锥状。z表示因将内周面的上侧与下侧之间做成锥面而产生的上侧与下侧的阶梯。

在图21a-21c中，壳体17具有作为固定电动机部的轴承支承部的凸起部18和成为送风装置安装基准的底座部19，且把切割成薄壁的环形体的4边直线状的环状板7₁～7₅通过隔片20而与所述底座部19的上部纵向连接，并用树脂注塑成型方法将它们成形为一体。

壳体17处于各种各样的加重下，如装配送风装量时的夹具、操作者手等所产生的加重、运送时的跌落、冲击等的异常时的加重、及在装入设备后始终附加的用来保持送风装置的加重等。此时，由于最上层的环状板7₅暴露在外部，故成为最易受到加重的状态。

另外，在空气动力特性方面，由于将环状板7₁～7₅成形为薄壁的结构可较大地设定环状壁2的开口率，故可降低空气的流入阻力，在P-Q特性方面是有利的，但相对于加重的强度变弱。因此，在本实施例中，通过将环状板7₁～7₅中最易受到加重的最上层的环状板7₅的厚度做得厚于其它环状板7₁～7₄，可同时获得相对于加重的强度和P-Q特性。

此外，在本实施例中，通过把最上游侧的环状板7₅的内径的上部y切割成圆弧状并沿圆弧面引导空气，来减少把最上层的环状板7₅的厚度做得厚于其它环状板7₁～7₄后的影响。

另外，由于壳体17是树脂成形件，故有着经时效变化而产生的尺寸变化、或从初期开始的尺寸误差等。在考虑P-Q特性时有必要以某种程度的较小的尺寸来控制风扇叶片顶端与环状壁内周的间隙，但当间隙变小时，风扇叶片顶端会与环状壁内周相碰，或成为产生故障、初期不良等的原因。

因此，在本实施例中，通过设置阶梯z而形成锥状，以使环状壁内周越走向远离凸起部18的环状壁上侧，与轴流风扇1的叶片顶端的间隙就越大，特别可减少风扇旋转轴倾斜时风扇叶片顶端与环状壁内周的相碰，又可保证风扇叶片顶端与环状壁内周的较小间隙。

在上述实施例中，是将最上层的环状板7₅的内径的上部y切割成圆弧状的，但也可象图22a那样切割成C面状或如图22b那样形成多边状，具有相同的效果。

实施例6

图23a、23b表示壳体9的另一实施例。轴流风扇1与实施例4相同。本实施例6的壳体与实施例5大致相同，不同之处仅在于，狭缝6的间隙宽度w在支承环状板7₁～7₅的隔片20的附近形成更扩大的扩张部30。

为确保壳体9的在实施状态中的强度，隔片20的部分的强度变得很重要，但当为了确保该部分的强度而使隔片20增大时，隔片20妨碍了从壳体21的外周流入的空气流动，成为P-Q特性的恶化及噪音增加等原因。

图24a是将狭缝6的间隙宽度w、狭缝6的半径方向长度L作为参数、并以w³/L＝一定的条件为基础作最佳化的示图，完全不考虑隔片20部分的影响。离开隔片20部分的空气流入量由于所述条件而大致保持一定，但在隔片20的附近的空气流入量受到隔片的影响，而成为下降的状态。

图24b表示设置所述的扩张部30并仅在隔片20的附近将狭缝6的间隙宽度设定得比所述条件宽大的情况。

在本实施例中，如图24b所示，将空气的流入量分布设定成：以隔片20的附近的流量增大的部分31、32来补偿在隔片20的部分急剧下降的流量。

采用这种结构，可消除因隔片20所带来的流入阻力的影响，最大限度地获取送风装置的P-Q特性，还可降低噪音。

但是，当如上述那样在隔片20的附近设置流量较大的部分时，尤其在轴流风扇1的叶片顶端附近，因产生急剧的能量变化，而存在着叶片产生共振、并产生高频噪音的情况。另外，由于环状板7₁～7₅的厚度局部变薄，故还存在着环状板强度下降等的缺点。因此，实际上考虑P-Q特性、噪音与强度等的均衡，通过在两者的中间进行设定，可提供高水准地兼顾这些性能的送风装置。

另外，把狭缝6的间隙宽度w设定得较宽的扩张部30的隔片厚度方向的宽度a应等于或小于周边的狭缝6的间隙宽度w相等。若将该尺寸a过分增大，则该部分的空气流动就成为紊流，P-Q特性的提高、噪音的降低等效果反而下降。

另外，在本发明中，已叙述了因产生环状板厚度变薄的部分而降低强度的情况，但如图23a、23b及图24b所示，由于把扩张部30的内周面做成圆弧状，所以，可缓和在隔片与环状板的连接点部分受到加重时的应力集中，可提高强度(尤其是破坏强度)。

实施例7

本实施例是用不同于实施例6的结构来消除隔片13部分的影响的结构。轴流风扇1与实施例4相同。图25a、25b表示实施例7的壳体17。本实施例的壳体17与实施例5的不同之处仅在于，隔片20附近设置开口部33，以使环状板7₁～7₅的半径方向的尺寸变短。

采用这种结构，通过适当设定开口部33的尺寸，可与实施例6一样，消除由隔片20而产生的流入阻力的影响，最大限度地获取送风装置的P-Q特性。

另外，本实施例的壳体17的形状，由于其狭缝6的间隙宽度未有象实施例6那样急剧变化，仅以环状板7₁～7₅的外周形状即可对应，故成形较容易，是一种适应于大批量生产的结构。

另外，图25a、25b的壳体，仅在环状板7₁～7₅的外周部设有开口部33，而如图26a、26b所示的壳体17，在包含隔片20的外周侧在内做成开口部34的情况下，虽然对强度方面稍许不利，但具有完全相同的效果。

实施例8

上述实施例4～实施例7是以提高送风装置的特性为目的的，而本实施例8的目的在于，虽然特性稍许下降，但通过最小限度地抑制特性下降、提高大量生产性及降低零件成本而提供一种性能价格比优异的送风装置。

图27a-27c表示实施例8的送风装置的壳体17。轴流风扇1与实施例4相同。

本实施例8的壳体17，仅隔片的形状与实施例5稍许不同，在实施例5中表示成隔片20，在图27a-27c中表示成隔片23a、23b。

在图27a-27c中，隔片总共形成在8个部位，其中，底座4角方向4个部位的隔片23b相对凸出部而安装在半径方向上，4边部分的隔片23a相对半径方向倾斜45°安装，所述8个部位中6个部位的隔片互相平行配置。

通过如上述那样配置隔片23a、23b，该壳体17的成形，可用如图28a、28b所示那样的上下模具24、25和2个滑动型芯26、26这种较简单的结构来成形。这种模具结构，作为形成送风装置的壳体的方法是极一般的结构，且是一种大量生产性优异的形状。

另一方面，作为将隔片全部配置在半径方向的实施例5的成形用的模具结构，如图29a、29b所示，最少也必需是上下模具24、25和4个滑动型芯26、26、26、26这种结构。如此复杂结构的模具，其模具的本身成本非常高，并且，因模具的基本尺寸较大而使设备变得较大。或成为使用同一设备时可加工次数变少等的原因，大量生产性恶化，壳体的制造成本也变大。

另外，在送风状态下，由于从环状壁外周部流入的空气的流动大致成为半径方向的流动，故当隔片相对半径方向倾斜配置时，就成为堵住空气流动的状态，成为特性恶化的原因。但是，在本实施例8中，通过将倾斜配置的隔片配置在半径方向的长度较短的4边部上，隔片较短就可以了，可将隔片倾斜的影响抑制得较小。

此外，如图27c所示，当在壳体的4边部分的隔片23a外周侧切割成用35所示的倒角时，可使空气的流入阻力的增加停留在最小限度，且可最小限度地抑制P-Q特性的下降、噪音的增加。

实施例9

图30a-30c表示实施例9的送风装置的壳体17。轴流风扇1与实施例4相同。本实施例9的壳体17，仅隔片的形状与实施例8稍许不同，在实施例8中，隔片表示为23a、23b，而在图30a-30c中表示为隔片27a、27b。

在图30a-30c中，隔片共计形成在8个部位，相对半径方向倾斜地设置4个角部的4个隔片27a。此时也与实施例8相同，可用图31a、31b所示那样的上下模具24、25和2个滑动型芯26、26这种较简单结构的模具来成形。

在这种情况下，相对半径方向倾斜的隔片27a成为配置在半径方向的长度较长的4个角上的状态，虽然成为堵住空气流动的状态，但容易缩小4边部分的狭缝6的间隙宽度，且可将全周的流入阻力的变化抑制得较小，作为整体性能，可实现不亚于实施例8的壳体17的性能和成本。

另外，如图30c所示，当将壳体17的4个角部分的隔片27a外周侧切割成用36所示的斜面时，可使空气的流入阻力的增加停留在最小限度，且可最小限度地抑制P-Q特性的下降、噪音的增加。

在实施例8和实施例9中，举例说明了2种壳体的形状，通过对n(n为5以上的整数)个隔片中的至少(n-1)个平行状地配置，可用上下模具24、25和2个滑动型芯26、26这种较简单结构的模具来成形，从而可提供一种大量生产性优异、制造成本抑制得低的壳体，其结果，可提供一种性能价格比优异的送风装置。

在上述的各实施例中，举例说明了轴流式风扇的情况，对于斜流式风扇的情况也是相同的。另外，举出了树脂注塑成型的情况，但对于金属压铸成型等的情况也可用同样的模具结构来成型。

在上述各实施例中，用风扇旋转轴的同心圆筒面切断叶片后的形状是翼型形状，并且，通过针对从所述狭缝流入的空气流的流动将叶片顶端附近的形状形成翼型状的风扇和各自的壳体的组合，构成送风装置，即使使各实施例的壳体与现有形状的风扇组合，虽然与较佳的实施例相比较差，但也可得到改善。

如上所述，采用本发明，由于离风扇的叶片顶端留有间隔地形成环状壁，并在该环状壁的与所述叶片顶端相对的部分上形成把环状壁的内周部与外周部连通的狭缝，为使从所述狭缝流入环状壁内周部的空气的流量在全周相等而使所述狭缝的间隙宽度连续变化，故可通过抑制在风扇的背压侧的空气流的剥离及涡旋产生而改善送风状态，同时可抑制叶片的振动、盘式环流等，与现有的送风装置相比，可改善P-Q特性及减少噪音。另外，为使从所述狭缝流入环状壁内周部的空气流量在全周相等而使狭缝的间隙宽度w与狭缝的数目n同时变化，可进一步改善P-Q特性及提高噪音减少的效果。另外，通过将形成所述狭缝并作支承的隔片配置在罩壳本体4边各自的中央附近，可在支承环状板的同时，加强环状板的强度较弱的部分。通过使罩壳本体的4边中央附近的隔片向环状壁的外周方向突出，可防止在安装送风装置时给环状板带来损伤，或防止因施加过大负荷而产生变形。通过将隔片的突出尺寸沿旋转轴方向形成锥状，可确保实际使用上成为关键的强度，可改善安装送风装置时的操作性，就容易替换现有的送风装置。

另外，本发明是将空气从环状壁上设置的狭缝吸入到环状壁内部的送风装置，是一种改进了风扇的叶片形状，或进一步改进了壳体的形状，或对风扇的叶片形状与壳体的形状进行改进的送风装置，且是一种空气动力性能提高、强度提高或大量生产性提高的低成本等的送风装置。

此外，采用本发明的壳体的成型方法，通过由对环状壁内径部和凸起部进行成型的上下模具和在垂直方向与所述上下模具正对而作滑动的1组滑动型芯，用所述1组滑动型芯一次形成全周的狭缝，以单个零件一体形成具有狭缝的环状壁、成为送风装置的安装基准的底座部、固定电动机的凸起部，可提高壳体的大量生产性，降低成本。

Claims

1.一种送风装置，离风扇(1)的叶片顶端留有间隔地形成环状壁(2)，在所述环状壁的与风扇叶片顶端对应的部分的环状壁上，在与所述叶片顶端相对的部分形成把环状壁的内周部与外周部连通的狭缝(6)，空气随着风扇的旋转而从所述狭缝吸入到环状壁的内周部，其特征在于，将所述风扇的形状做成用风扇旋转轴的同心圆筒面切断叶片后的形状是翼型形状，且针对从所述狭缝流入的空气流的流动而将叶片顶端附近的形状形成翼型形状。

2.如权利要求1所述的送风装置，其特征在于，风扇(1)的叶片顶端的叶片厚度向着叶片顶端而逐渐减小。

3.如权利要求2所述的送风装置，其特征在于，对于用旋转轴的同心圆筒面切断风扇(1)后的翼型，形成为最大厚度的位置随着走向叶片顶端而逐渐后退到叶片后缘侧的状态。

4.如权利要求2所述的送风装置，其特征在于，风扇(1)的叶片顶端附近的叶片前进角比其它部分大。

5.如权利要求4所述的送风装置，其特征在于，当从环状壁外周方向流入的空气的平均流速设为v、叶片顶端的周速设为u时，风扇(1)的叶片顶端附近的叶片前进角θ设定为θ＝tan^-1(v/u)。

6.如权利要求2～5中任一项所述的送风装置，其特征在于，风扇(1)的叶片顶端附近的叶片前倾角设定成与设置在环状壁(2)上的狭缝(6)的角度相等。