CN110714936A - 叶轮 - Google Patents

Abstract

本发明提供叶轮，其绕上下延伸的中心轴旋转，该叶轮具有：沿周向排列的多个叶片；沿径向扩展，且连接于上述多个叶片的下端的基底部；以及连结上述多个叶片的上部的支撑框架，上述叶片具有：相对于上述中心轴平行地上下延伸的叶片上部；以及位于比上述叶片上部靠下方，且相对于上述中心轴在周向上以预定的倾斜角倾斜地上下延伸的叶片下部。上述叶片上部的径向外端与上述支撑框架连接。

Description

叶轮

技术领域

本发明涉及叶轮。

背景技术

在专利文献1中公开了现有的叶轮(impeller)。专利文献1中公开的叶轮具有轴、绕轴配置的三维形状的多个叶片、以及轮毂部。轮毂部配置于轴周围，且从轴向的一端侧朝向另一端侧突出。该叶轮通过结合具有轴以及多个叶片的叶片部和轮毂部而形成。由此，能够不需要特殊装置，而以简单的制造方法制造具有三维形状的多个叶片的叶轮。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2000-213493公报

发明内容

发明所要解决的课题

专利文献1公开的现有的叶轮的叶片在轴向的配置有轮毂部的一端侧与轮毂部连接。然而，叶轮的叶片在轴向的另一端侧未被支撑，因此存在强度低的问题。并且，该现有的叶轮由于强度低，因此存在不能高速旋转，风量低的问题。

鉴于上述方面，本发明的目的在于提供能够提高叶片的强度，且能够增加风量的叶轮。

用于解决课题的方案

本发明的示例性的叶轮绕上下延伸的中心轴旋转，而且，具有：沿周向排列的多个叶片；沿径向扩展，且连接于上述多个叶片的下端的基底部；以及连结上述多个叶片的上部的支撑框架。上述叶片具有：相对于上述中心轴平行地上下延伸的叶片上部；以及位于比上述叶片上部靠下方，且相对于上述中心轴在周向上以预定的倾斜角倾斜地上下延伸的叶片下部。上述叶片上部的径向外端与上述支撑框架连接。

发明的效果

根据本发明的示例性的叶轮，能够提高叶片的强度，能够增加风量。

附图说明

图1是本发明的实施方式的叶轮的一例的整体立体图。

图2是叶轮的俯视图。

图3是叶轮的侧视图。

图4是叶轮的纵剖视图。

图5是表示叶轮的支撑框架周边的局部纵剖视图。

图6是表示变形例1的叶轮的支撑框架周边的局部纵剖视图。

图7是变形例2的叶轮的局部侧视图。

图中：

1—叶轮，11—叶轮吸气部，20—叶片，20a—边界部，21—叶片上部，22—叶片下部，23—第一曲率部，23C—曲率半径中心，24—第二曲率部，24C—曲率半径中心，25—连接部，30—基底部，31—轮毂部，40—支撑框架，40a—径向外表面，202—叶片，212—叶片上部，222—叶片下部，302—基底部，401—支撑框架，401a—径向外表面，502—弯曲部，C—中心轴，R—旋转方向，α—倾斜角。

具体实施方式

下面，参照附图具体说明本发明的示例性的实施方式。本说明书中，将叶轮的中心轴延伸的方向简称为“轴向”，将以叶轮的中心轴为中心与中心轴正交的方向简称为“径向”，将沿着以叶轮的中心轴为中心的圆弧的方向简称为“周向”。另外，本说明书中，为了便于说明，将轴向设为上下方向，且将图1以及图3中的上下方向设为叶轮的上下方向来对各部分的形状以及位置关系进行说明。本实施方式中，图1以及图3所示的叶轮的“上侧”为“吸气侧”。此外，该上下方向的定义并非用于限定叶轮的使用时的朝向以及位置关系。另外，本说明书中，将与轴向平行的截面称为“纵截面”。另外，本说明书中使用的“垂直”、“平行”并非表示严格意义上的垂直、平行，包括大致垂直、大致平行。

＜1.叶轮的概略结构＞

图1是本发明的实施方式的叶轮1的一例的整体立体图。图2是叶轮1的俯视图。图3是叶轮1的侧视图。图4是叶轮1的纵剖视图。

从轴向观察，叶轮1是以中心轴C为中心的圆形。叶轮1绕上下延伸的中心轴C旋转。如图1以及图2中设为旋转方向R所示地，从上方观察叶轮1，叶轮1沿顺时针旋转。叶轮1具有多个叶片20、基底部30、以及支撑框架40。

多个叶片20配置于基底部30的上方。多个叶片20的下端连接于基底部30的上表面。多个叶片20沿周向排列。叶片20沿着从中心轴C向径向外方分离的方向延伸，并且沿轴向上下延伸。叶片20的径向外端配置于基底部30的径向外端。叶片20的径向内端配置于比基底部30的径向外端靠径向内方。叶片20随着从中心轴C向径向外方分离而向旋转方向R前方侧，或旋转方向R后方侧弯曲。

基底部30为叶轮1的下部，且配置于叶片20的下方。基底部30连接于多个叶片20的下端。基底部30是相对于中心轴C沿径向扩展的圆板状部件。即，基底部30沿径向扩展，且连接于多个叶片20的下端。基底部30支撑多个叶片20的下端。

支撑框架40配置于叶轮1的上部。支撑框架40为叶轮1的径向外端，且配置于多个叶片20的径向外方。支撑框架40连结多个叶片20的上部。支撑框架40的径向内方为叶轮1的叶轮吸气部11。

＜2.叶轮的详细结构＞

＜2-1.叶片的详细结构＞

多个叶片20分别具有叶片上部21和叶片下部22。叶片上部21和叶片下部22在作为彼此的交界线的边界部20a连接。

叶片上部21配置于叶片20的轴向上侧。叶片上部21的下端在边界部20a连接于叶片下部22的上端。叶片上部21相对于中心轴C平行地上下延伸。各叶片上部21的轴向长度在从中心轴C向径向外方分离的方向上相同。

叶片下部22配置于叶片20的轴向下侧。叶片下部22的上端在边界部20a连接于叶片上部21的下端。叶片下部22的下端连接于基底部30的上表面。叶片下部22相对于中心轴C沿周向倾斜延伸。即，叶片下部22位于比叶片上部21靠下方，且相对于中心轴C在周向上以预定的倾斜角α倾斜地上下延伸。此外，倾斜角α表示叶片下部22相对于中心轴C的倾斜度的大小。

支撑框架40配置于叶轮1的上端。支撑框架40配置于比叶片上部21的径向外端靠径向外方。叶片上部21的径向外端与支撑框架40连接。也就是说，沿周向配置的多个叶片上部21的径向外端通过一个支撑框架40连接成圆环状。此外，支撑框架40也可以配置于比叶片上部21的径向外端靠径向内方。

根据上述实施方式的结构，叶片上部21配置于叶片20的轴向上侧，从而在用金属模具成型时，能够向轴向上侧脱模。在用金属模具成型叶片下部22时，能够向径向外方脱模。因此，能够容易地成型具有三维形状的多个叶片20的叶轮1。

多个叶片20分别构成为，以边界部20a为交界线，以使叶片上部21与轴向平行的方式向旋转方向R的相反侧被折弯。因此，能够分散成型时施加的力，提高多个叶片20的强度。

根据上述实施方式的结构，多个叶片20的每一个的叶片上部21的径向外端通过支撑框架40连接，从而平行于轴向的叶片上部21的径向外端和支撑框架40互相固定。因此，叶片20被支撑框架40和基底部30夹着而固定，能够提高强度。由此，叶轮1能够高速旋转，能够增加风量。另外，在用金属模具成型叶轮1时，向轴向上侧脱模，从而能够容易地成型叶片上部21以及支撑框架40。

叶片下部22的径向外方区域的倾斜角α的大小与叶片下部22的径向内方区域的倾斜角α的大小不同。具体而言，相比于叶片下部22的径向内方区域，叶片下部22的径向外方区域相对于中心轴C更大幅度地倾斜。也就是说，叶片下部22的径向外方区域的倾斜角α比叶片下部22的径向内方区域的倾斜角α大。叶片下部22的倾斜角α随着从中心轴C向径向外方远离而连续且平滑地变化。在此，随着朝向叶轮1的径向外方，叶片20的旋转速度变快，因此风的阻力变大。此时，图3所示的叶片下部22的倾斜角α随着朝向径向外方而变大，由此能够减小叶轮1的径向外方的风的阻力，提高叶轮1的效率。

如图2所示，叶片20具有第一曲率部23和第二曲率部24。第一曲率部23以及第二曲率部24在从中心轴C向径向外方分离的方向上连续配置。

第一曲率部23配置于径向内方，且在垂直于轴向的面内弯曲。也就是说，第一曲率部23配置于比第二曲率部24靠径向内方。第一曲率部23的径向内端为叶片20的径向内端。第一曲率部23的径向外端经由连接部25与第二曲率部24的径向内端连接。第一曲率部23的曲率半径中心23C相对于第一曲率部23配置于叶片20的旋转方向R前方侧。第一曲率部23的曲率半径比第二曲率部24的曲率半径小。

第二曲率部24配置于比第一曲率部23靠径向外方，且在垂直于轴向的面内弯曲。第二曲率部24的径向外端为叶片20的径向外端。第二曲率部24的径向内端经由连接部25与第一曲率部23的径向外端连接。第二曲率部24的曲率半径中心24C相对于第二曲率部24配置于叶片20的旋转方向R后方侧。第二曲率部24的曲率半径比第一曲率部23的曲率半径大。

根据上述实施方式的结构，叶片20具有上述结构的第一曲率部23，从而在叶轮吸气部11附近，能够使通过第一曲率部23吸入叶轮1的内部的空气难以从叶片20剥离。也就是说，第一曲率部23的曲率半径中心23C相对于第一曲率部23配置于叶片20的旋转方向R前方侧，从而叶片20的径向内端朝向旋转方向R前方侧。另外，叶片20具有上述结构的第二曲率部24，从而能够容易地从叶轮1的内部向径向外侧排出空气。也就是说，第二曲率部24的曲率半径中心24C相对于第二曲率部24配置于叶片20的旋转方向R后方侧，从而叶片20的径向外方区域朝向旋转方向R前方侧的相反侧。因此，能够提高叶轮1的风量特性。

＜2-2.基底部的详细结构＞

基底部30具有轮毂部31。轮毂部31配置于基底部30的中心轴C周围。从轴向观察，轮毂部31为以中心轴C为中心的圆形。轮毂部31相对于基底部30的圆板状部分朝向上方突出。也就是说，轮毂部31配置于中心轴C周围，且朝向上方突出。

轮毂部31具有轮毂筒部31a和轮毂盖部31b。轮毂筒部31a沿着中心轴C沿轴向上下延伸。本实施方式中，轮毂筒部31a为锥状。即，轮毂筒部31a随着朝向上方而朝向径向内方延伸。轮毂盖部31b在轮毂筒部31a的上端沿径向扩展。从轴向观察，轮毂盖部31b为以中心轴C为中心的圆形。轮毂盖部31b的径向外端经由曲面与轮毂筒部31a的上端平滑连接。轮毂筒部31a的下端经由曲面与基底部30的上表面平滑连接。例如，本实施方式中，在轮毂部31的内侧配置有使叶轮1绕中心轴C旋转的马达(未图示)。

轮毂部31的上端配置于比叶片20的上端靠下方。详细而言，轮毂部31的上端配置于比叶片上部21的下端靠下方。基底部30具有轮毂部31，因此能够从叶轮吸气部11向叶轮1的内部平滑地引导空气。通过将轮毂部31的上端配置于比叶片上部21的下端靠下方，能够扩展叶轮吸气部11附近的空气的流路。因此，能够增加向叶轮1的内部引导的风量。

轮毂部31的径向外端配置于比叶片20的径向内端靠径向外方。叶片20的径向内端配置于轮毂部31的上方。叶片20的径向内端连接于轮毂部31。根据该结构，能够使沿径向延伸的叶片20的长度尽可能地长。因此，能够增加叶轮1的风量

＜2-3.支撑框架的详细结构＞

图5为表示叶轮1的支撑框架40周边的局部纵剖视图。此外，图5中的右方为叶轮1的径向内方，左方为叶轮1的径向外方。

叶片上部21的径向外端与支撑框架40的径向内表面连接。本实施方式中，叶片上部21的上表面与支撑框架40的上表面高度相同。叶片上部21的轴向长度L1为支撑框架40的轴向长度L2以上。通过该结构，在用金属模具成型时，能够对叶片上部21以及支撑框架40向轴向上侧脱模。另外，能够提高支撑框架40的涉及固定的稳定性。

如图2所示，从轴向观察，支撑框架40为以中心轴C为中心的环状部件。也就是说，支撑框架40为环状。通过该结构，能够在支撑框架40附近抑制阻碍整流的漩涡的产生。

如图5所示，支撑框架40的径向外表面40a随着朝向下方而朝向径向内方延伸。详细而言，支撑框架40的径向外表面40a的下部随着朝向下方而朝向径向内方倾斜延伸。由于支撑框架40的径向外表面40a随着朝向下方而朝向径向内方延伸，因此在支撑框架40的下方，空气的流通路径朝向径向外方暂时沿着轴向变窄，之后又沿轴向扩展。由此，能够提高整流效果。

＜3.叶轮的变形例＞

＜3-1.叶轮的变形例1＞

图6是表示变形例1的叶轮1的支撑框架40周边的局部纵剖视图。变形例1的叶轮1具有支撑框架401。支撑框架401的径向外表面401a随着朝向下方而朝向径向内方延伸。详细而言，支撑框架401的径向外表面401a的下部随着朝向下方而朝向径向内方弯曲延伸。支撑框架401的下部为向下的凸形状。与图5所示的结构相比，图6所示的变形例1的支撑框架401的下方弯曲，从而空气的流通路径朝向径向外方暂时沿轴向变窄，之后又沿轴向平滑地扩展。由此，能够提高整流效果。

＜3-2.叶轮的变形例2＞

图7是变形例2的叶轮1的部分侧视图。变形例2的叶轮1具有多个叶片202和基底部302。叶片202具有叶片下部222。

叶片下部222的下端连接于基底部302的上表面。基底部302的上表面和叶片下部222的下端通过在垂直于径向的面内弯曲的弯曲部502连接。本实施方式中，在叶片下部222的下端的旋转方向R前方侧以及旋转方向R后方侧分别配置有弯曲部502。通过该结构，能够使基底部302与叶片下部222的连接区域平滑。由此，能够提高整流效果。

＜4.其它＞

以上，对本发明的实施方式进行了说明，但是本发明的范围并不限定于此，在不脱离发明的主旨的范围内能够施加各种变更来实施。另外，上述实施方式及其变形例能够适当任意组合。

生产上的可利用性

本发明例如可以利用于叶轮。

Claims (9)

1.一种叶轮，其绕上下延伸的中心轴旋转，其特征在于，

具有：

沿周向排列的多个叶片；

沿径向扩展，且连接于上述多个叶片的下端的基底部；以及

连结上述多个叶片的上部的支撑框架，

上述叶片具有：

相对于上述中心轴平行地上下延伸的叶片上部；以及

位于比上述叶片上部靠下方，且相对于上述中心轴在周向上以预定的倾斜角倾斜地上下延伸的叶片下部，

上述叶片上部的径向外端与上述支撑框架连接。

2.根据权利要求1所述的叶轮，其特征在于，

上述叶片下部的上述倾斜角随着朝向径向外方而变大。

3.根据权利要求1或2所述的叶轮，其特征在于，

上述叶片具有：

配置于径向内方，且在垂直于轴向的面内弯曲的第一曲率部；以及

配置于比上述第一曲率部靠径向外方，且在垂直于轴向的面内弯曲的第二曲率部，

上述第一曲率部的曲率半径中心相对于上述第一曲率部配置于上述叶片的旋转方向前方侧，

上述第二曲率部的曲率半径中心相对于上述第二曲率部配置于上述叶片的旋转方向后方侧。

4.根据权利要求1所述的叶轮，其特征在于，

上述基底部的上表面和上述叶片下部的下端通过在垂直于径向的面内弯曲的弯曲部连接。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的叶轮，其特征在于，

上述基底部具有配置于上述中心轴周围且朝向上方突出的轮毂部，

上述轮毂部的上端配置于比上述叶片上部的下端靠下方。

6.根据权利要求5所述的叶轮，其特征在于，

上述叶片的径向内端连接于上述轮毂部。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的叶轮，其特征在于，

上述叶片上部的轴向长度为上述支撑框架的轴向长度以上。

8.根据权利要求1至7中任一项所述的叶轮，其特征在于，

上述支撑框架为环状。

9.根据权利要求1至8中任一项所述的叶轮，其特征在于，

上述支撑框架的径向外表面随着朝向下方而朝向径向内方延伸。

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