CN111720346B - 送风机 - Google Patents

Abstract

提供一种送风机，以简单的结构实现了在叶轮以规定转速旋转时的压力‑流量特性中，随着流量变大而压力降低的特性。叶轮(2)包括：形成为圆板状的主板(2a)；以及立起形成于主板(2a)的多个主翼(2b)，叶轮(2)延伸设置到面向在外周侧绕周而形成的排出流路(8)内的位置，在延伸设置到该排出流路(8a)内的延伸设置部分立起形成有辅助翼(2d)。

Description

送风机

技术领域

本发明涉及一种应用于例如医疗器械、工业设备、民生设备等的送风机。

背景技术

以往使用的离心送风机(涡轮风扇)中，对于恒定转速下的压力-流量特性，在低流量区域中，当流量增加时压力也变高。但是，在流量和压力一定程度地变高的高流量区域中，示出了与流量增加相反地，压力降低的特性。根据上述压力-流量特性，在控制压力和流量的送风机中，控制动作变得复杂。例如，若要维持恒定压力，则需要始终监视电动机转速、压力、流量。

虽然没有改进压力-流量特性，但是为了防止送风风扇因送风风扇的上表面侧和下表面侧的压力差而在推力方向上移动，在与设有叶片的上表面侧相反的面即下表面侧设置凸部和凹槽，从而在下表面侧产生气流，消除压力差(参照专利文献1：WO2018/135069号公报)。

此外，还提出了一种技术，为了扩大离心压缩机的高流量侧的工作区域，从叶轮的翼部的根部侧到前端部侧，翼厚逐渐改变，设置翼厚的减少率比根部和前端部大的架部，从而扩大高流量侧的工作区域(参照专利文献2：日本特开2016-17461号公报)。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：WO2018/135069号公报

专利文献2：日本专利特开2016-17461号公报

然而，对于叶轮以恒定转速旋转时的压力-流量特性，有时期望在低流量区域中压力从最初较高，在整个流量区域中随着流量变大而压力降低的特性，而不期望如上所述的特性。

作为实现上述特性的方法，存在有增大叶轮与壳体之间的间隙的方法，但是从流路内壁面向叶轮侧的回吹变多会导致效率降低。除此之外，存在壳体变大等问题，是不实际的。

像专利文献2那样，在根部侧和前端侧一个一个地对形成离心风扇的叶片的板厚进行管理会导致形状变得复杂，难以成形且制造成本变高，因此是不实际的。

发明内容

以下记述的几个实施方式是为了解决上述技术问题而作出的，其目的在于，提供一种送风机，以简单的结构实现了在叶轮以恒定转速旋转时的压力- 流量特性中，随着流量变大而压力降低的特性。

关于以下所述的若干实施方式的发明至少包括以下结构。

送风机中，将叶轮和驱动上述叶轮旋转的电动机收容于壳体内，利用上述叶轮的旋转，从在上述壳体内设于轴向中心部的进气口吸入外部空气并从在径向外侧绕圈的排出流路的排出口排出，上述叶轮包括：主板，该主板形成为圆板状；以及多个主翼，多个上述主翼立起形成于上述主板，上述叶轮延伸设置到面向在外周侧绕周而形成的排出流路内的位置，在延伸设置到上述排出流路内的延伸设置部分立起形成有辅助翼。

根据上述结构，外部空气通过叶轮的旋转从壳体的进气口被吸入并向主翼引导，向在外周侧绕周的排出流路加速送出。此外，沿着排出流路内壁面回到叶轮侧的流体被辅助翼引导并加速，沿着面向排出流路的主板的外周缘部向排出流路送出。因此，对于叶轮以规定转速旋转时的压力-流路特性，由于流量越小则存在于排出流路内的时间越长，因此辅助翼的加速效果变好，从而能提高压力。此外，由于流量越大则存在于排出流路内的时间越短，因此辅助翼的加速效果降低，从而提高压力的效果降低。作为结果，能够实现随着流量变大而压力降低的特性。

优选的是，上述辅助翼至少一体地立起形成于上述主板上或者主翼护罩上，该主翼护罩形成为在周向上与上述主翼彼此的立起端面连接。

能够在外部空气从壳体的进气口被吸入并向主翼引导、向绕周的排出流路加速送出后，利用设于主板或者主翼护罩的辅助翼将沿着排出流路壁面回到主翼护罩侧的流体再次加速并向排出流路送出。

也可以是，上述主板的外周缘部朝向排出流路内弯曲形成。

由此，容易将沿着排出流路壁面回到叶轮侧的流体向排出流路引导。

也可以是，上述辅助翼形成于上述主板和主翼护罩的两侧。

由此，能够利用分别设于主板和主翼护罩两面的辅助翼，将沿着排出流路壁面回到叶轮外周缘部的流体再次加速并向排出流路送出。

也可以是，在周向上与上述辅助翼彼此的立起端面连接而一体地形成有辅助翼护罩。

由此，容易使沿着排出流路壁面回到叶轮侧的流体高效地在辅助翼护罩与主板之间引导并利用辅助翼再次加速向排出流路送出。

也可以是，在设于上述壳体的上述排出流路内，在与上述辅助翼相对的位置形成有固定于壳体的壳体侧辅助护罩。

由此，容易使沿着排出流路壁面回到叶轮侧的流体高效地在固定于壳体侧的壳体侧辅助护罩与主板之间引导，并利用辅助翼再次加速向排出流路送出。

能够提供一种送风机，实现了在叶轮以规定转速旋转时的压力-流量特性中，随着流量变大而压力降低的特性。

附图说明

图1A、1B、1C是拆下第一壳体的送风机的轴向俯视图、箭头X-X方向剖视图、叶轮的后视图。

图2A、2B、2C是图1A、1B、1C的叶轮的俯视图、X-X方向剖视图、后视图。

图3A、3B、3C是其他示例的叶轮的俯视图、X-X方向剖视图、后视图。

图4是将本实施例和现有例的压力-流量特性进行对比的图表。

图5A、5B、5C是参考例的叶轮的俯视图、X-X方向剖视图、后视图。

图6A、6B、6C是参考例的叶轮的俯视图、X-X方向剖视图、后视图。

图7A、7B是表示其他示例的送风机的主要部分剖视图和辅助护罩形状的说明图。

图8A、8B是表示其他示例的送风机的轴向主要部分剖视图和壳体侧辅助护罩形状的说明图。

图9是参考例的送风机的轴向主要部分剖视图。

图10A、10B、10C是参考例的叶轮的俯视图、送风机的轴向主要部分剖视图、叶轮的后视图。

具体实施方式

以下，参照附图对本发明的送风机的一实施方式进行说明。首先，参照图1A、1B、1C～图3A、3B、3C对送风机的示意结构进行说明。

送风机1包括以下结构。如图1B所示，利用螺栓8c将收容叶轮2的第一壳体3与收容定子4和转子5(电动机M)的第二壳体6一体地螺纹固定，利用螺栓8d将支架7螺纹固定在第二壳体6的底部并且组装成一体，从而形成壳主体8。也可以在第一壳体3和第二壳体6的抵接端面夹入密封材料，从而密封形成有排出流路8a(涡盘)。此外，在可旋转地轴支承于壳主体 8内的转子轴9上分别一体地组装有叶轮2和转子5。

如图1A所示，在第一壳体3的中央部形成有进气口3a，在第二壳体6 的与进气口3a对应的中央部一体形成有筒状的轴承保持部6b。进气口3a 的附近形成有壳体侧护罩3b。壳体侧护罩3b与叶轮2对应地形成，从而形成向径向外侧的送风路。此外，与壳体侧护罩3b连续地形成有第一弯曲部3c。此外，在与第一弯曲部3c相对的第二壳体6设有第二弯曲部6a。第一弯曲部3c和第二弯曲部6a的端部彼此组合，形成有在叶轮2的外周侧绕周(绕圈)的排出流路8a。本实施例的排出流路8a配置为在轴向上从叶轮 2向第二壳体6侧偏移。此外，向形成于壳主体8的排出流路8a排出的压缩空气被加速并从排出口8b被排出(参照图1A)。

如图1B所示，在转子轴9的一端一体地组装有叶轮2。本实施例中，在叶轮2的轴向下方构成叶轮2的主板2a的外周缘部2a1延伸设置到排出流路8a内。转子轴9的中途部由设于轴承保持部6b内的一对轴承10支承为能够旋转。轴承10优选使用滚动轴承(滚珠轴承)。另外，也可以使用滑动轴承(例如流体动压轴承等)代替滚动轴承。

转子5组装于转子轴9的另一端侧。具体而言，转子磁体5b隔着转子轭5a同心状地安装于转子轴9。在转子磁体5b，沿周向交替地励磁有N极和S极。在转子轴9的另一端侧安装有传感器磁体11。

在图1B中，在第二壳体6内收纳有电动机M。具体而言，在第二壳体6内组装有定子4。在第二壳体6的内壁面固定有环状的铁芯背部4b并组装有定子铁芯4a。极齿4c在多处从环状的铁芯背部4b向径向内侧突出设置。在各极齿4c上卷绕有线圈4d。定子铁芯4a的极齿4c与转子磁体5b相对配置。此外，在第二壳体6的底部设置有电动机基板12，连接有从各线圈4d引出的线圈引线。

此外，如图1B所示，在形成于第二壳体6与支架7的端面之间的开口部安装有索环13。引出线14贯通该索环13而被取出到外部进行供电。

如图2A、2B、2C所示，叶轮2包括圆盘状的主板2a。主板2a的外周缘部2a1延伸设置到面向排出流路8a内的位置，该排出流路8a在叶轮2 的外周侧绕周而形成。根据上述结构，外部空气通过叶轮2的旋转从第一壳体3的进气口3a被吸入并向主翼2b引导，向在外周侧绕周的排出流路 8a加速送出。此时，能够将沿着流路内壁面回到叶轮2侧的流体沿着面向排出流路8a的主板2a的外周缘部2a1向排出流路8a送出。

此外，在主板2a上，从中心部到外周方向在多处立起形成有主翼2b (参照图2B)。如图2A所示，从主板2a的轴孔附近延伸设置到外周缘部的长度较长的叶片(日文：ブレード)和从主板2a的径向中途部延伸设置到外周缘部的长度较短的叶片(日文：ブレード)交替地形成主翼2b。另外，图2A是透视了后述的主翼护罩2c的图。此外，如图2B所示，一体地形成有在周向上覆盖主翼2b的立起端面彼此的主翼护罩2c。被主板2a、主翼2b和主翼护罩2c包围的空间成为朝向排出流路8a的送风空间。主板 2a的外周缘部2a1也可以朝向排出流路8a内地弯曲形成。由此，使沿着排出流路壁面(第一弯曲部3c和第二弯曲部6a)回到叶轮2侧的流体容易再次向排出流路8a引导。此外，当主板2a的外周缘部2a1朝向排出流路8a 内弯曲时，还能得到噪音变小的效果。

此外，如图2C所示，较为理想的是，在主板2a的与主翼2b形成面相反的面上，且至少在面向排出流路8a的外周缘部2a1处立起形成有辅助翼 2d。从主板2a的轴孔附近延伸设置到外周缘部2a1的长度较长的叶片(日文：ブレード)和从主板2a的径向中途部延伸设置到外周缘部2a1的长度较短的叶片(日文：ブレード)交替地形成辅助翼2d。在使叶轮2树脂成形时一体地形成上述辅助翼2d。

由此，能够利用立起形成于面向排出流路8a的外周缘部2a1的辅助翼 2d，将从叶轮2送出到排出流路8a内且沿着排出流路内壁面回到叶轮2侧的流体再次向排出流路8a加速送出。

另外，也可以如图3A、3B、3C所示，在叶轮2上省略在周向上覆盖主翼2b彼此的主翼护罩2c。在这种情况下，被主板2a、主翼2b和壳体侧护罩3b包围的空间成为朝向排出流路8a的送风空间。

如图1B所示，当起动电动机M时，送风机1通过叶轮2的旋转从第一壳体3的进气口3a沿轴向吸入外部空气，通过叶轮2的旋转将外部空气向主翼2b引导，并向在外周侧绕周的排出流路8a加速送出。此时，能够利用立起形成于面向排出流路8a的外周缘部的辅助翼2d，将沿着流路内壁面回到叶轮2侧的流体再次加速并向排出流路8a送出。

图4是将本实施例和现有例的压力-流量特性进行对比的图表。

图4的虚线图是现有产品，作为一个示例，表示叶轮转速N1rpm和比 N1高速旋转的叶轮转速N2rpm下的压力-流量特性。描绘了如下曲线：在空气开始流动的低流量区域中，当流量增加时压力也以几乎一样的比例变高，在流量和压力一定程度地变高的高流量区域中，当流量增加时压力变低。另外，低流量区域、高流量区域根据转速而不同。此外，在压力最高的流量的前后处划分出此处的低流量区域、高流量区域。

与此相对，图4的实线图是本发明的产品，表示设置有辅助翼2d时的叶轮转速N1rpm和N2rpm下的压力-流量特性。根据本发明，描绘了开始流动时压力变为最高且随着流量变多而压力下降的曲线。

因此，通过图表的对比可以看出，本发明改进了现有产品的标注了圆圈的低流量区域的特性。

如上所述，在叶轮2以规定转速旋转时的压力-流量特性中，可以实现随着流量变大而压力降低的特性。

接着，参照图5A、5B、5C至图9对其他示例的叶轮和送风机的结构进行说明。图5A、5B、5C和图6A、6B、6C是参考例的叶轮的俯视图、X-X方向剖视图、后视图。对与图 2A至图2C所示的叶轮2相同的构件标注相同的符号，引用说明。如图5A 和图6A所示，在主板2a的一方的面上一体地形成有主翼2b和在周向上覆盖主翼2b的立起端面彼此的主翼护罩2c，这点是相同的。另外，与图2A 相同，图5A和图6A是透视了主翼护罩2c的图。

也可以如图5B、图5C和图6B、图6C所示，形成于主板2a的另一方的面的辅助翼2d至少局部形成于主板2a向面向的排出流路8a内延伸设置的延伸设置部分。也可以如图5C所示，辅助翼2d的外周端部彼此在周向上连接。此外，也可以如图6C所示，辅助翼2d的外周端部彼此敞开。

由此，在能够利用辅助翼2d将沿着排出流路壁面回到叶轮2侧的流体再次加速并向排出流路8a送出的基础上，能简化叶轮2的结构。

另外，虽然只要如图5A、5B、5C和图6A、6B、6C所示仅在排出流路8a内形成有辅助翼2d，本发明就能发挥效果，但是通过如图1A、1B、1C至图3A、3B、3C所示使辅助翼2d从主板2a的轴孔附近延伸设置到外周缘部2a1，能够提高送风机的效率。

图7A、图7B是表示其他示例的送风机的主要部分剖视图和护罩形状的说明图。对与图2A至图2C所示的叶轮2相同的构件标注相同的符号，引用说明。如图7A所示，在主板2a的一方的面上一体地形成有主翼2b和在周向上覆盖主翼2b的立起端面彼此的主翼护罩2c，在另一方的面上形成有辅助翼2d，这点是相同的。

如图7A所示，在周向上与辅助翼2d彼此的立起端面连接的环状的辅助翼护罩2e一体地形成。即，在面向排出流路8a的主板2a的外周缘部2a1 设有多个辅助翼2d和覆盖多个辅助翼2d的辅助翼护罩2e。此外，图7B 的X-X方向剖视图是仅与辅助翼护罩2e相关的部分的图。

由此，通过将沿着排出流路壁面回到叶轮2侧的流体在辅助翼护罩2e 与主板2a之间引导，容易利用辅助翼2d再次加速并向排出流路8a送出。

图8A、图8B是表示其他示例的送风机的主要部分剖视图和壳体侧辅助护罩形状的说明图。此外，图8B的X-X方向剖视图是仅与壳体侧辅助护罩6c相关的部分的图。对与图2A至图2C所示的叶轮2相同的构件标注相同的符号，引用说明。如图8A所示，在主板2a的一方的面上一体地形成有主翼2b和在周向上覆盖主翼2b的立起端面彼此的主翼护罩2c，在另一方的面上形成有辅助翼2d，这点是相同的。

如图8A所示，在形成排出流路8a的第二壳体6的流路壁面，与辅助翼2d相对地形成有壳体侧辅助护罩6c。在第二壳体6的构成排出流路8a 的第二弯曲部6a的内壁面上，一体地形成有环状的壳体侧辅助护罩6c。如图8B所示，壳体侧辅助护罩6c在周向上通过多个连结部6d与第二弯曲部 6a的壁面一体连接。

由此，通过使沿着排出流路壁面回到叶轮2侧的流体穿过壳体侧辅助护罩6c与第二弯曲部6a之间并在壳体侧辅助护罩6c与主板2a之间引导，容易利用辅助翼2d使流体再次加速并向排出流路8a返回。

图9是参考例的送风机的主要部分剖视图。对与图2A至图2C所示的叶轮2相同的构件标注相同的符号，引用说明。如图9所示，排出流路8a 设置成在轴向上从叶轮2不向第二壳体6侧偏移而向第一壳体3侧偏移。在叶轮2中，在主板2a的一方的面上一体地形成有主翼2b和在周向上覆盖主翼2b的立起端面彼此的主翼护罩2c，这点是相同的。

本参考例的情况下，不仅主板2a的外周缘部2a1，主翼护罩2c的外周缘部也延伸设置并面向排出流路8a。因此，辅助翼2d一体地立起形成于主翼护罩2c的外周缘部上，该主翼护罩2c形成为在周向上与主翼2b彼此的立起端面连接。

在这种情况下，当外部空气从第一壳体3的进气口3a被吸入并向主翼 2b引导、向绕周的排出流路8a加速送出时，能够利用辅助翼2d将沿着排出流路壁面回到叶轮2侧的流体再次加速并向排出流路8a送出。

图10A、10B、10C是参考例的叶轮的俯视图、送风机的轴向主要部分剖视图、叶轮的后视图。对与图2A至图2C所示的叶轮2相同的构件标注相同的符号，引用说明。如图10B所示，排出流路8a设于第一壳体3与第二壳体6的边界即叶轮2的径向外侧。在叶轮2中，在主板2a的一方的面上一体地形成有主翼2b和在周向上覆盖主翼2b的立起端面彼此的主翼护罩2c，这点是相同的。

如图10A、图10C所示，在本参考例的情况下，主板2a的外周缘部 2a1和主翼护罩2c的外周缘部的两侧延伸设置并面向排出流路8a。因此，辅助翼2d形成于排出流路8a所面向的主板2a的外周缘部2a1和主翼护罩 2c的外周缘部的两侧。

在设于主板2a的主翼护罩2c的外周缘部形成有辅助翼2d1。此外，在主板2a的外周缘部2a1的与主翼2b相反的面上形成有辅助翼2d2。

由此，能够利用分别设于主板2a的两侧的辅助翼2d1、2d2将沿着排出流路壁面回到叶轮2的外周缘部的流体再次加速并向排出流路8a送出。

综上所述，外部空气通过叶轮2的旋转从第一壳体3的进气口3a被吸入并向主翼2b引导，向在外周侧绕周的排出流路8a加速送出。此时，能够将沿着排出流路内壁面回到叶轮2侧的流体沿着面向排出流路8a的主板 2a的外周缘部2a1向排出流路8a送出。尤其是，当在叶轮2的至少面向排出流路8a的外周缘部2a1立起形成有辅助翼2d时，即使从叶轮2送出到排出流路8a内的流体沿着排出流路内壁面回到叶轮2侧，也能通过辅助翼 2d再次向排出流路8a加速送出。

由此，在叶轮2以规定转速旋转时的压力-流量特性中，可以实现随着流量变大而压力降低的特性。

另外，也可以根据绕周地设于壳体主体8的排出流路8a的配置，将设于叶轮2的外周缘部2a1的辅助翼2d设于主板2a或者主翼护罩2c，或者设于这两者。

此外，虽然轴承10例示了滚动轴承，但是不限定于此，也可以是流体动压轴承、烧结含油滑动轴承等滑动轴承。

Claims (5)

1.一种送风机，将叶轮和驱动所述叶轮旋转的电动机收容于壳体内，利用所述叶轮的旋转，从在所述壳体内设于轴向中心部的进气口吸入外部空气并从在径向外侧绕圈的排出流路的排出口排出，

所述送风机的特征在于，

所述叶轮包括：主板，该主板形成为圆板状；以及多个主翼，多个所述主翼立起形成于所述主板的一方的面，所述叶轮延伸设置到面向在外周侧下方绕周而形成的排出流路内的位置，在所述主板的另一方的面上从轴孔附近到外周缘部立起形成有延伸设置到面向所述排出流路内的位置的辅助翼，

在周向上与所述辅助翼彼此的立起端面连接而一体地形成有辅助翼护罩。

2.如权利要求1所述的送风机，其特征在于，

所述辅助翼在所述主板的另一方的面上交替地形成有从轴孔附近到外周缘部延伸设置到面向所述排出流路内的位置的长度较长的叶片、从所述主板的径向中途部延伸设置到外周缘部的长度较短的叶片。

3.如权利要求1所述的送风机，其特征在于，

所述主板的外周缘部朝向排出流路内弯曲形成。

4.如权利要求1或2所述的送风机，其特征在于，

所述辅助翼形成于所述主板和主翼护罩的两侧。

5.如权利要求1或2所述的送风机，其特征在于，

在设于所述壳体的所述排出流路内，在与所述辅助翼相对的位置形成有固定于壳体的壳体侧辅助护罩。

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