CN113994102B - 轴流风扇、鼓风装置及制冷循环装置 - Google Patents
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Abstract
轴流风扇具备:轮毂,其被驱动而旋转,形成旋转轴;以及叶片,其连接于轮毂,具有前缘部和后缘部,在后缘部形成有向前缘部侧凹陷的切口部,切口部以从后缘部侧朝向前缘部侧而开口宽度减小的方式形成,切口部具有在切口部中位于最靠所述前缘部侧的位置的顶点部,切口部在比顶点部靠径向内侧的位置具有构成切口部的叶片的叶片厚度为最大的最大叶片厚度部。
Description
技术领域
本发明涉及具备多个叶片且在各叶片的后缘部形成有切口部的轴流风扇、具备该轴流风扇的鼓风装置、及具备该鼓风装置的制冷循环装置。
背景技术
以往的轴流风扇沿着圆筒状的轮毂的周面具备多张叶片,叶片伴随着向轮毂施加的旋转力而旋转以搬运流体。在轴流风扇中,通过叶片旋转,存在于叶片间的流体与叶片面发生碰撞。流体碰撞的面的压力上升,将流体向叶片旋转时的成为中心轴的旋转轴线方向压出而使其移动。
在这样的轴流风扇中,提出了在后缘部设置多个三角形形状的切口部而设置具有锯齿状的突起的锯齿部,各突起的半径方向纵截面的厚度在中心部形成得厚而在端缘部形成得薄的轴流风扇(例如,参照专利文献1)。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本特开平11-210691号公报
发明内容
发明要解决的课题
在专利文献1的轴流风扇中,沿着叶片的外表面流动的气流在后缘部的锯齿部处顺畅地汇合,产生的涡流细小而能抑制噪音的产生。然而,专利文献1的轴流风扇如果由于伴随着叶片的旋转的离心力而在从气流形成得薄的端缘部偏离的部位放出气流,则由于在形成得厚的端缘部产生的尾流而可能会产生较强的叶片端涡流。
本发明是用于解决上述那样的课题的发明,其目的在于提供一种在端缘部、特别是在后缘部抑制叶片端涡流的生长的轴流风扇、具备该轴流风扇的鼓风装置、及具备该鼓风装置的制冷循环装置。
用于解决课题的方案
本发明的轴流风扇具备:轮毂,所述轮毂被驱动而旋转,形成旋转轴;及叶片,所述叶片连接于轮毂,具有前缘部和后缘部,在后缘部形成有向前缘部侧凹陷的切口部,所述切口部以从后缘部侧朝向前缘部侧而开口宽度减小的方式形成,所述切口部具有在切口部中位于最靠前缘部侧的位置的顶点部,所述切口部在比顶点部靠径向内侧的位置具有构成切口部的叶片的叶片厚度为最大的最大叶片厚度部。
本发明的鼓风装置具备:上述结构的轴流风扇;向轴流风扇提供驱动力的驱动源;以及收容轴流风扇及驱动源的壳体。
本发明的制冷循环装置具备:上述结构的鼓风装置;以及具有冷凝器及蒸发器的制冷剂回路,鼓风装置向冷凝器及蒸发器的至少一方输送空气。
发明效果
根据本发明,轴流风扇以比顶点部靠内侧的叶片厚度成为最大厚度的方式形成。轴流风扇由于在风速高的顶点部处叶片厚度比最大叶片厚度部小,因此能够减小产生的尾流的速度差,能够抑制叶片端涡流的生长。
附图说明
图1是表示实施方式1的轴流风扇的概略结构的立体图。
图2是沿着与旋转轴的轴向平行的方向观察图1所示的叶片的俯视图。
图3是示意性地表示图2所示的后缘部的叶片厚度的分布的一例的侧视图。
图4是表示实施方式1的轴流风扇的后缘部的叶片面的分布的图。
图5是沿着与旋转轴的轴向平行的方向观察图1所示的叶片的另一俯视图。
图6是在图5所示的叶片的M-M线中,示意性地表示后缘部的截面形状的图。
图7是在图5所示的叶片的M-M线中,示意性地表示后缘部的另一截面形状的图。
图8是在图5所示的叶片的M-M线中,示意性地表示后缘部的另一截面形状的图。
图9是沿着与旋转轴的轴向平行的方向观察比较例的轴流风扇的俯视图。
图10是示意性地表示图9所示的叶片中的后缘部的叶片厚度的分布的侧视图。
图11是表示比较例的轴流风扇的后缘部的叶片面的分布的图。
图12是表示实施方式1的轴流风扇的叶片与气流的关系的示意图。
图13是沿着与旋转轴的轴向平行的方向观察实施方式2的轴流风扇的俯视图。
图14是示意性地表示图13所示的叶片中的后缘部的叶片厚度的分布的一例的侧视图。
图15是表示实施方式2的轴流风扇的后缘部的叶片面的分布的图。
图16是沿着与旋转轴的轴向平行的方向观察实施方式3的轴流风扇的俯视图。
图17是示意性地表示图16所示的叶片中的后缘部的叶片厚度的分布的一例的侧视图。
图18是表示实施方式3的轴流风扇的后缘部的叶片面的分布的图。
图19是沿着与旋转轴的轴向平行的方向观察实施方式4的轴流风扇的俯视图。
图20是示意性地表示图19所示的叶片中的后缘部的叶片厚度的分布的一例的侧视图。
图21是表示实施方式4的轴流风扇的后缘部的叶片面的分布的图。
图22是沿着与旋转轴的轴向平行的方向观察实施方式5的轴流风扇的俯视图。
图23是示意性地表示图22所示的叶片端切口部的放大图。
图24是沿着与旋转轴的轴向平行的方向观察实施方式6的轴流风扇的俯视图。
图25是沿着与旋转轴的轴向平行的方向观察实施方式7的轴流风扇的俯视图。
图26是实施方式8的制冷循环装置的概要图。
图27是从吹出口侧观察作为鼓风装置的室外机时的立体图。
图28是用于从上表面侧说明室外机的结构的图。
图29是表示从室外机拆卸了风扇格栅的状态的图。
图30是从室外机去除风扇格栅及前面板等而表示内部结构的图。
具体实施方式
以下,参照附图,说明实施方式的轴流风扇、鼓风装置、及制冷循环装置。需要说明的是,在包含图1的以下的附图中,存在各构成构件的相对尺寸关系及形状等与实际不同的情况。而且,在以下的附图中,标注了同一附图标记的结构是相同或与之相当的结构,该情况在说明书的全文中通用。而且,为了便于理解而适当使用表示方向的用语(例如“上”、“下”、“右”、“左”、“前”、“后”等),但是这些标记仅是为了便于说明而这样记载,没有限定装置或部件的配置及朝向。
实施方式1.
[轴流风扇100]
图1是表示实施方式1的轴流风扇100的概略结构的立体图。需要说明的是,图中的箭头所示的旋转方向DR表示轴流风扇100的旋转方向DR。而且,图中的空心箭头所示的方向F表示气流流动的方向F。在气流流动的方向F上,相对于轴流风扇100而Z1侧成为相对于轴流风扇100的气流的上游侧,相对于轴流风扇100而Z2侧成为相对于轴流风扇100的气流的下游侧。即,Z1侧相对于轴流风扇100为空气的吸入侧,Z2侧相对于轴流风扇100为空气的吹出侧。而且,Y轴表示轴流风扇100的相对于旋转轴RS的径向。相对于轴流风扇100,Y2侧为轴流风扇100的内周侧,相对于轴流风扇100,Y1侧为轴流风扇100的外周侧。
使用图1,说明实施方式1的轴流风扇。轴流风扇100用于例如空气调节装置或换气装置等。如图1所示,轴流风扇100具备设置在旋转轴RS上的轮毂10和连接于轮毂10的多张叶片20。
(轮毂10)
轮毂10被驱动旋转而形成旋转轴RS。轮毂10以旋转轴RS为中心旋转。轴流风扇100的旋转方向DR是图1中的箭头所示的顺时针的方向。但是,轴流风扇100的旋转方向DR没有限定为顺时针,也可以通过设为变更了叶片20的安装角度或叶片20的朝向等的结构而设为逆时针。轮毂10与电动机(图示省略)等驱动源的旋转轴连接。轮毂10例如可以构成为圆筒状,或者也可以构成为板状。轮毂10只要如上所述与驱动源的旋转轴连接即可,其形状不受限定。
(叶片20)
多个叶片20从轮毂10向径向外侧呈放射状地延伸。多个叶片20相互沿周向分离设置。在实施方式1中,例示了叶片20为三张的形态,但是叶片20的张数没有限定于此。
叶片20具有前缘部21、后缘部22、外周缘部23、以及内周缘部24。前缘部21位于产生的气流的上游侧(Z1侧),在叶片20中形成于旋转方向DR的前进侧。即,前缘部21在旋转方向DR上相对于后缘部22而位于前方。后缘部22位于产生的气流的下游侧(Z2侧),在叶片20中形成于旋转方向DR的后退侧。即,后缘部22在旋转方向DR上相对于前缘部21而位于后方。轴流风扇100具有前缘部21作为朝向轴流风扇100的旋转方向DR的叶片端部,具有后缘部22作为在旋转方向DR上相对于前缘部21为相反侧的叶片端部。
外周缘部23是以将前缘部21的最外周部与后缘部22的最外周部连接的方式前后且呈弧状地延伸的部分。外周缘部23在轴流风扇100中位于径向(Y轴方向)的端部。内周缘部24是在前缘部21的最内周部与后缘部22的最内周部之间前后且呈弧状地延伸的部分。叶片20将内周缘部24连接于轮毂10的外周。
叶片20相对于旋转轴RS倾斜规定的角度地形成。叶片20伴随着轴流风扇100的旋转而利用叶片面按压存在于叶片20之间的气体来搬运流体。此时,将叶片面中的按压气体而压力上升的面设为压力面25,将在压力面25的背面而压力下降的面设为负压面26。在叶片20中,相对于气流流动的方向,叶片20的上游侧(Z1侧)的面成为负压面26,下游侧(Z2侧)的面成为压力面25。叶片20在图1中,叶片20的近前侧的面成为压力面25,叶片20的里侧的面成为负压面26。
图2是沿着与旋转轴RS的轴向平行的方向观察图1所示的叶片20的俯视图。换言之,图2是在与旋转轴RS垂直的面处观察到的叶片20的图。如图2所示,在叶片20的后缘部22形成有一个切口部30。切口部30在后缘部22中形成于径向的中央部附近。相对于后述的第二切口部,切口部30是第一切口部。
作为第一切口部的切口部30是构成后缘部22的壁朝向前缘部21侧凹陷的部分。或者,切口部30是构成后缘部22的壁朝向旋转方向DR凹陷的部分。换言之,切口部30是向旋转方向DR的相反方向凹陷的形状,以向旋转方向DR的相反方向开口的方式形成。
在沿着与旋转轴RS的轴向平行的方向观察图1所示的叶片20的俯视观察下,切口部30是将叶片20的后缘部22侧的叶片板切口成U字形状或V字形状的部分。即,切口部30以从后缘部22侧朝向前缘部21侧而开口宽度减小的方式形成。需要说明的是,U字形状或V字形状是俯视观察下的切口部30的形状的一例,俯视观察下的切口部30的形状没有限定为U字形状或V字形状。
切口部30定义为,在后缘部22形成的呈凹形状地形成的部分,比将后缘部22的根部22b与后缘部22的后缘端部32连结的第一直线L1向旋转方向DR前进的范围的部分。需要说明的是,根部22b是轮毂10与后缘部22相交的部分。而且,后缘端部32是在后缘部22中处于最外周侧的端部。或者,后缘端部32是在靠近外周缘部23的后缘部22中向轴流风扇100的反转方向突出的端部。后缘端部32比后述的顶点部33位于外周侧。在沿着与旋转轴RS的轴向平行的方向观察叶片20的俯视观察下,第一直线L1在根部22b与后缘端部32之间在至少一个部位与后缘部22相交。
交点部31是第一直线L1与后缘部22相交的交点,相对于后缘端部32而位于内周侧。后缘端部32相对于交点部31位于外周侧。交点部31是切口部30的内周侧端部,后缘端部32是切口部30的外周侧端部。切口部30在后缘部22中,形成在切口部30的作为内周侧端部的交点部31与作为外周侧端部的后缘端部32之间。
在此,在沿着与旋转轴RS的轴向平行的方向观察的俯视观察下,将第二直线M1从旋转轴RS沿径向延伸,通过观察第二直线M1与切口部30的交点和第二直线M1的旋转角度的关系来研讨旋转方向DR上的切口部30的各位置的关系。并且,在切口部30中,将最向旋转方向DR前进的位置处的第二直线M1与切口部30的交点定义为切口部30的顶点部33。在切口部30中,在将向旋转方向DR凹陷的量表示为深度的情况下,顶点部33在切口部30中位于最靠前缘部21侧的位置,在切口部30中构成深的位置。顶点部33形成在后缘部22的交点部31与后缘端部32之间。即,切口部30从后缘部22的内周侧朝向外周侧,以依次位于交点部31、顶点部33、后缘端部32的方式形成。切口部30如上所述是向旋转方向DR的相反方向开口的形状,以交点部31与后缘端部32之间的开口宽度比接近顶点部33的位置的开口宽度大的方式形成。
图3是示意性地表示图2所示的后缘部22的叶片厚度的分布的一例的侧视图。图4是表示实施方式1的轴流风扇100的后缘部22的叶片面的分布的图。需要说明的是,图3是表示沿图2所示的箭头SW的方向观察时的叶片20的叶片厚度和后缘部22的叶片厚度的概念图。图3所示的压力面25a表示比后缘部22靠旋转方向DR侧的叶片20的压力面25,压力面25e表示后缘部22的压力面25。而且,图3所示的负压面26a表示比后缘部22靠旋转方向DR侧的叶片20的负压面26,负压面26e表示后缘部22的负压面26。图4将横轴设为径向距离,将纵轴设为轴向距离,示意性地表示后缘部的叶片面的轴向相对于径向的变化。图4所示的叶片面是压力面25或负压面26。接下来,使用图3及图4,说明后缘部22的叶片厚度。
叶片20的叶片厚度定义为以旋转轴RS为中心的相同半径距离的位置处的压力面25与负压面26之间的距离。并且,后缘部22的叶片厚度定义为,在后缘部22中,以旋转轴RS为中心的相同半径距离的位置处的压力面25与负压面26之间的距离。例如,如图3所示,交点部31处的叶片20的叶片厚度为叶片厚度T1。而且,顶点部33处的叶片厚度为叶片厚度T3。此外,后缘端部32处的叶片厚度为叶片厚度T2。需要说明的是,叶片20的叶片厚度也可以定义为,在以旋转轴RS为中心的相同半径距离处,压力面25与负压面26之间的旋转轴RS的轴向的距离。并且,可以将后缘部22的叶片厚度定义为,在后缘部22中,以旋转轴RS为中心的相同半径距离的位置处的压力面25与负压面26之间的旋转轴RS的轴向的距离。
图5是沿着与旋转轴RS的轴向平行的方向观察图1所示的叶片20的另一俯视图。图6是在图5所示的叶片20的M-M线处,示意性地表示后缘部22的截面形状的图。图7是在图5所示的叶片20的M-M线处,示意性地表示后缘部22的另一截面形状的图。图8是在图5所示的叶片20的M-M线处,示意性地表示后缘部22的另一截面形状的图。如图6所示,在后缘部22为矩形的情况下,将后缘部22的叶片端定义为叶片厚度。而且,如图7所示,在后缘部22带有圆角的情况下,将圆角形状的开始点定义为叶片厚度。而且,如图8所示,在后缘部22形成为尖锐形的情况下,将尖锐的开始点定义为叶片厚度。需要说明的是,图6~图8所示的上述的后缘部22的叶片厚度在图6~图8中表示为叶片厚度T。
如图3及图4所示,后缘部22的切口部30从交点部31朝向外周侧而叶片厚度变厚,叶片厚度在比顶点部33靠内周侧的位置变得最大。叶片20的切口部30在比顶点部33靠径向内侧的位置具有构成切口部30的叶片20的叶片厚度成为最大的最大叶片厚度部36。这样,叶片20的切口部30在顶点部33与交点部31之间具有最大叶片厚度部36。在此,将顶点部33与交点部31之间称为内周侧区域部38。因此,叶片20的切口部30在内周侧区域部38具有最大叶片厚度部36。如图3所示,最大叶片厚度部36的叶片厚度TL是在切口部30的叶片厚度中成为最大的叶片厚度。后缘部22的切口部30的叶片厚度在比切口部30中沿旋转方向DR处于最深的位置的顶点部33靠半径方向内侧的位置存在叶片厚度比顶点部33的叶片厚度厚的部分。因此,在后缘部22的切口部30中,切口部30的作为内周侧端部的交点部31的叶片厚度T1及顶点部33的叶片厚度T3比最大叶片厚度部36的叶片厚度TL薄。
需要说明的是,图3是表示后缘部22的一例的图。因此,后缘部22处的切口部30的叶片厚度的结构只要如下述所示形成即可,压力面25的结构与负压面26的结构可以不相同。因此,例如,可以是压力面25或负压面26的任一方的叶片面由曲面构成,另一方的面由平坦面构成。或者,可以是压力面25及负压面26的曲面的结构分别不同地构成。
如图3所示,最大叶片厚度部36优选在切口部30的作为内周侧端部的交点部31与顶点部33之间,形成于比切口部30的作为内周侧端部的交点部31与顶点部33的中间位置37靠顶点部33侧的位置。
[轴流风扇100的动作]
当轴流风扇100向图1所示的旋转方向DR旋转时,各叶片20通过压力面25将周围的空气压出,在图1所示的方向F上产生气流。而且,当轴流风扇100旋转时,在各叶片20的周围,在压力面25侧与负压面26侧产生压力差。详细而言,负压面26侧的压力比压力面25侧的压力小。
[轴流风扇100的效果]
图9是沿着与旋转轴RS的轴向平行的方向观察比较例的轴流风扇100L的俯视图。图10是示意性地表示图9所示的叶片20L的后缘部22的叶片厚度的分布的侧视图。图11是表示比较例的轴流风扇100L的后缘部22的叶片面的分布的图。通常,轴流风扇通过离心力使从叶片的前缘部流入的气流向径向的外侧流动。在比较例的轴流风扇100L中,从顶点部33向径向的内侧流入的气流在向轴流风扇100L的径向的外侧移动的过程中穿过切口部30。因此,在轴流风扇100L中,向比顶点部33靠径向的内侧流入的气流集聚于顶点部33附近,顶点部33附近成为风速高的状态。
作为比较例的轴流风扇100L如图10及图11所示,最大叶片厚度部36位于顶点部33。在作为比较例的轴流风扇100L中,位于顶点部33的最大叶片厚度部36的叶片厚度TE在切口部30的叶片厚度中成为最大的叶片厚度。即,作为比较例的轴流风扇100L如图10及图11所示,以同一半径观察的接近叶片长度的中央的顶点部33的叶片厚度最厚。通常,在叶片端厚的部位,在气流从叶片脱离时,产生压力面与负压面的速度差大的尾流,产生叶片端涡流。在轴流风扇100L中,成为风速高的状态的顶点部33的叶片厚度变得最大,因此在气流从叶片脱离时,产生压力面与负压面的速度差大的尾流,容易产生叶片端涡流。另一方面,切口部为了确保对于作用在叶片上的离心力的强度而需要增大壁厚的部分。
图12是表示实施方式1的轴流风扇100的叶片20与气流的关系的示意图。使用图12,说明实施方式1的轴流风扇100的叶片20与气流的关系。相对于作为比较例的轴流风扇100L,实施方式1的轴流风扇100在比顶点部33靠径向内侧的位置具有构成切口部30的叶片20的叶片厚度成为最大的最大叶片厚度部36。轴流风扇100以比顶点部33靠内侧的叶片厚度成为最大厚度的方式形成,因此与轴流风扇100L相比,能够减小在风速高的顶点部33处产生的尾流的压力面与负压面的速度差,能够抑制叶片端涡流WV。
设有最大叶片厚度部36的比顶点部33靠内周侧(Y2侧)的内周侧区域部38由于到达叶片端的气流FL2的量少且速度慢,因此产生的尾流比较弱,难以形成叶片端涡流WV。但是,内周侧区域部38通过具有最大叶片厚度部36而能够确保对于离心力的强度。即,与叶片端涡流WV的抑制相比,内周侧区域部38使叶片20的强度优先。
比顶点部33靠外周侧(Y1侧)的外周侧区域部39由于通过离心力使从叶片20的前缘部21流入的气流FL1向径向的外侧流动,因此到达后缘部22的叶片端的气流的量多,气流的速度快。需要说明的是,外周侧区域部39是顶点部33与切口部30的成为外周侧端部的后缘端部32之间的区域。然而,外周侧区域部39由于叶片厚度比内周侧区域部38薄且压力面25与负压面26的距离比内周侧区域部38近,因此即使在叶片端下游形成叶片端涡流WV,叶片端涡流WV也小且弱。即,外周侧区域部39通过使气体的流动比叶片20的强度优先而使形成于叶片端下游的叶片端涡流WV的抑制优先。
轴流风扇100对于气流FL,能够在气流的通过量少的内周侧区域部38确保切口部30的强度,并且能够在气流的通过量多的外周侧区域部39的后缘部22的叶片端下游抑制成为能量损失的原因的叶片端涡流WV的产生。其结果是,轴流风扇100能够实现节能且低噪音的鼓风机。需要说明的是,通常,叶片的外周侧由于通过的风量多,因此存在使叶片的长度较大的倾向。实施方式1的轴流风扇100通过从顶点部33减小外周侧的叶片厚度而使叶片20的体积减小,因此能够实现叶片20及轴流风扇100的轻量化。
另外,在轴流风扇100中,最大叶片厚度部36在切口部30的作为内周侧端部的交点部31与顶点部33之间,比切口部30的作为内周侧端部的交点部31与顶点部33的中间位置37靠顶点部33侧形成。由于离心力作用于顶点部33的负载大,因此通过将最大叶片厚度部36形成于比中间位置37靠顶点部33侧的位置而能够进一步确保叶片20的强度。
实施方式2.
图13是沿着与旋转轴RS的轴向平行的方向观察实施方式2的轴流风扇100A的俯视图。图14是示意性地表示图13所示的叶片20A的后缘部22的叶片厚度的分布的一例的侧视图。图15是表示实施方式2的轴流风扇100A的后缘部22的叶片面的分布的图。需要说明的是,图14示出后缘部22的一例,叶片20A的叶片厚度如图15的叶片面所示,可以通过压力面25或负压面26的任一叶片面来确定。实施方式2的轴流风扇100A特别规定顶点部33与切口部30的作为外周侧端部的后缘端部32之间的结构。需要说明的是,对于具有与图1~图12的轴流风扇100等相同的结构的部位,标注同一附图标记而省略其说明。
实施方式2的轴流风扇100A的切口部30在比顶点部33靠径向外侧的位置具有构成切口部30的叶片20A的叶片厚度为最小的最小叶片厚度部34。实施方式2的轴流风扇100A的切口部30在顶点部33与切口部30的作为外周侧端部的后缘端部32之间具有构成切口部30的叶片20A的叶片厚度为最小的最小叶片厚度部34。即,实施方式2的轴流风扇100A在外周侧区域部39具有最小叶片厚度部34。如图14所示,最小叶片厚度部34的叶片厚度TS是在切口部30的叶片厚度中为最小的叶片厚度。即,后缘部22的切口部30从顶点部33朝向外周侧而叶片厚度变薄,叶片厚度在比切口部30的作为外周侧端部的后缘端部32靠内周侧变得最小。后缘部22的切口部30的叶片厚度在比切口部30中沿旋转方向DR处于最深的位置的顶点部33靠半径方向外侧的位置存在叶片厚度比顶点部33的叶片厚度薄的部分。因此,在后缘部22的切口部30中,切口部30的作为外周侧端部的后缘端部32的叶片厚度T2及顶点部33的叶片厚度T3比最小叶片厚度部34的叶片厚度TS厚。
如图14及图15所示,后缘部22的切口部30从交点部31朝向外周侧而叶片厚度增大,叶片厚度在比顶点部33靠内周侧成为最大。并且,后缘部的切口部30从叶片厚度成为最大的最大叶片厚度部36朝向外周侧而叶片的厚度减小,在位于顶点部33与后缘端部32之间的最小叶片厚度部34处叶片厚度变得最小。并且,后缘部的切口部30从最小叶片厚度部34朝向后缘端部32而叶片厚度变大。
[轴流风扇100A的效果]
实施方式2的轴流风扇100A的切口部30在比顶点部33靠径向外侧的位置具有构成切口部30的叶片20A的叶片厚度为最小的最小叶片厚度部34。实施方式2的轴流风扇100A的切口部30在顶点部33与切口部30的作为外周侧端部的后缘端部32之间具有构成切口部30的叶片20A的叶片厚度为最小的最小叶片厚度部34。沿着叶片表面流动的气流受到离心力而从切口部30的顶点部33向半径方向外侧流动。轴流风扇100A在气流集聚的切口部30,通过减薄径向外侧的叶片厚度,使从压力面及负压面的叶片端脱离的气流难以在叶片端的后方被卷入,能够减小在叶片端下游产生的叶片端涡流WV。其结果是,轴流风扇100A能抑制以叶片端涡流WV为起因的能量损失,并且通过气流的紊乱的减少,能够实现节能,能够抑制噪音。而且,轴流风扇100A由于径向外侧的叶片厚度减薄,因此离心力产生的作用于切口部30的力减小,能够确保轴流风扇100A的强度。
实施方式3.
图16是沿着与旋转轴RS的轴向平行的方向观察实施方式3的轴流风扇100B的俯视图。图17是示意性地表示图16所示的叶片20B的后缘部22的叶片厚度的分布的一例的侧视图。图18是表示实施方式3的轴流风扇100B的后缘部22的叶片面的分布的图。需要说明的是,图16示出后缘部22的一例,叶片20B的叶片厚度如图18的叶片面所示,可以通过压力面25或负压面26的任一叶片面来确定。实施方式3的轴流风扇100B特别规定顶点部33与切口部30的作为外周侧端部的后缘端部32之间的结构。需要说明的是,对于具有与图1~图15的轴流风扇100等相同的结构的部位,标注同一附图标记而省略其说明。
实施方式3的轴流风扇100B的切口部30在比顶点部33靠径向外侧的位置具有构成切口部30的叶片20B的叶片厚度为最小的最小叶片厚度部34。实施方式3的轴流风扇100B的切口部30在切口部30的作为外周侧端部的后缘端部32具有构成切口部30的叶片20B的叶片厚度为最小的最小叶片厚度部34。即,后缘部22的切口部30从顶点部33朝向外周侧而叶片厚度变薄,在切口部30的作为外周侧端部的后缘端部32处叶片厚度成为最小。后缘部22的切口部30的叶片厚度在比切口部30中沿旋转方向DR处于最深的位置的顶点部33靠半径方向外侧的位置存在叶片厚度比顶点部33的叶片厚度薄的部分。因此,在后缘部22的切口部30中,顶点部33的叶片厚度T3比最小叶片厚度部34的叶片厚度TS厚。
如图14及图15所示,后缘部22的切口部30从交点部31朝向外周侧而叶片厚度变大,在比顶点部33靠内周侧叶片厚度成为最大。并且,后缘部的切口部30从叶片厚度成为最大的最大叶片厚度部36朝向外周侧,叶片厚度按照顶点部33、后缘端部32的顺序减小厚度。
[轴流风扇100B的效果]
实施方式3的轴流风扇100B的切口部30在比顶点部33靠径向外侧的位置具有构成切口部30的叶片20B的叶片厚度为最小的最小叶片厚度部34。实施方式2的轴流风扇100A的切口部30在切口部30的作为外周侧端部的后缘端部32具有构成切口部30的叶片20B的叶片厚度为最小的最小叶片厚度部34。沿着叶片表面流动的气流受到离心力而从切口部30的顶点部33向半径方向外侧流动。轴流风扇100B在气流集聚的切口部30中,通过减薄径向外侧的叶片厚度而能够减小在叶片端下游产生的叶片端涡流WV,通过抑制能量损失及减少气流的紊乱,能够节能并抑制噪音。而且,轴流风扇100B由于径向外侧的叶片厚度变薄,因此离心力产生的作用于切口部30的力减小,能够确保轴流风扇100B的强度。而且,轴流风扇100B由于从叶片20的内周侧朝向外周侧而叶片厚度逐渐变化,因此难以产生局部性的应力集中,与轴流风扇100A相比能够确保轴流风扇100B的强度。
实施方式4.
图19是沿着与旋转轴RS的轴向平行的方向观察实施方式4的轴流风扇100C的俯视图。图20是示意性地表示图19所示的叶片20C的后缘部22的叶片厚度的分布的一例的侧视图。图21是表示实施方式4的轴流风扇100C的后缘部22的叶片面的分布的图。需要说明的是,图19示出后缘部22的一例,叶片20C的叶片厚度如图21的叶片面所示,可以通过压力面25或负压面26的任一叶片面来确定。实施方式4的轴流风扇100C特别规定顶点部33与切口部30的作为内周侧端部的交点部31之间的结构。需要说明的是,对于具有与图1~图18的轴流风扇100等相同的结构的部位,标注同一附图标记而省略其说明。
实施方式4的轴流风扇100C的切口部30在比顶点部33靠径向内侧的位置具有构成切口部30的叶片20C的叶片厚度为最大的最大叶片厚度部36。实施方式4的轴流风扇100C的切口部30在切口部30的作为内周侧端部的交点部31具有构成切口部30的叶片20C的叶片厚度为最大的最大叶片厚度部36。即,后缘部22的切口部30从顶点部33朝向内周侧而叶片厚度变厚,在切口部30的作为内周侧端部的交点部31处叶片厚度成为最大。后缘部22的切口部30的叶片厚度在比切口部30中沿着旋转方向DR处于最深的位置的顶点部33靠半径方向内侧的位置存在叶片厚度比顶点部33的叶片厚度厚的部分。因此,在后缘部22的切口部30中,顶点部33的叶片厚度T3比最大叶片厚度部36的叶片厚度TL薄。
如图20及图21所示,后缘部22的切口部30从具有切口部30的叶片厚度成为最大的最大叶片厚度部36的交点部31朝向外周侧,叶片厚度按照顶点部33、后缘端部32的顺序减小厚度。
[轴流风扇100C的效果]
实施方式4的轴流风扇100C的切口部30在切口部30的作为内周侧端部的交点部31具有构成切口部30的叶片20C的叶片厚度为最大的最大叶片厚度部36。实施方式4的轴流风扇100C的切口部30越靠离心力所作用的外周侧则叶片厚度越小,质量越轻,因此能够确保叶片20的强度。而且,实施方式4的轴流风扇100C的切口部30在径向上没有后缘部22的叶片厚度的剧变。在实施方式4的轴流风扇100中,夹着切口部30的作为内周侧端部的交点部31而在内周侧及外周侧产生的涡流的强度变化减小,气流的紊乱减小。
实施方式5.
图22是沿着与旋转轴RS的轴向平行的方向观察实施方式5的轴流风扇100D的俯视图。图23是示意性地表示图22所示的叶片端切口部40的放大图。需要说明的是,对于具有与图1~图21的轴流风扇100等相同的结构的部位,标注同一附图标记而省略其说明。
在叶片20D的后缘部22的靠外周的部分形成有形成为锯齿状的叶片端切口部40。叶片端切口部40是形成于叶片20D的第二切口部,至少形成于切口部30的一部分。更详细而言,作为第二切口部的叶片端切口部40形成在顶点部33与切口部30的作为外周侧端部的后缘端部32之间。即,作为第二切口部的叶片端切口部40至少形成于切口部30的外周侧区域部39。需要说明的是,作为第二切口部的叶片端切口部40只要至少形成于切口部30的外周侧区域部39即可,也可以在后缘部22中形成至比后缘端部32靠外周侧。因此,切口部30在比顶点部33靠外周侧的一部分具有沿着后缘部形成为锯齿状的叶片端切口部40。
作为第二切口部的叶片端切口部40通过将多个切口41与形成于多个切口41之间并向旋转方向DR突出的峰部42沿着后缘部22相连而形成。在图22所示的例子中,形成有三个切口41和两个峰部42。由此,后缘部22的靠外周的部分的形状成为锯齿状。需要说明的是,如图23所示,在旋转方向DR上,将顶点部44的形成位置44a与谷部45的形成位置45a之间的距离设为切口的深度TD。顶点部44是峰部42的突出方向的顶点,谷部45是峰部42与峰部42之间的谷底的位置。即,深度TD是叶片端切口部40的切口的深度,是叶片端切口部40的峰与谷的高度之差。
构成叶片端切口部40的切口41只要形成多个即可,切口41的形成数量不受限定。而且,在图22及图23所示的例子中,切口41的形状在沿着与旋转轴RS的轴向平行的方向观察轴流风扇100D的俯视观察下形成为三角形形状,但是切口41的形状没有限定为该形状。构成叶片端切口部40的切口41可以一部分或全部形成为不同的形状。
另外,在图22及图23所示的例子中,峰部42的形状在沿着与旋转轴RS的轴向平行的方向观察轴流风扇100D的俯视观察下形成为三角形形状,但是峰部42的形状没有限定为该形状。构成叶片端切口部40的峰部42可以是一部分或全部形成为不同的形状。
[轴流风扇100D的效果]
切口部30在比顶点部33靠外周侧的一部分具有沿着后缘部形成为锯齿状的叶片端切口部40。切口部30的外周侧由于叶片厚度比顶点部33薄,因此通过气流FL在叶片20D的端部产生的叶片端涡流WV小。轴流风扇100D通过在风速快的外周侧具备形成为锯齿状的叶片端切口部40,能够预先形成小的紊流,进一步减弱叶片端涡流WV,由此能够减少尾流涡流。
实施方式6.
图24是沿着与旋转轴RS的轴向平行的方向观察实施方式6的轴流风扇100E的俯视图。需要说明的是,对于具有与图1~图23的轴流风扇100等相同的结构的部位,标注同一附图标记而省略其说明。
在叶片20E的后缘部22的靠内周的部分形成有形成为锯齿状的叶片端切口部40。叶片端切口部40是形成于叶片20E的第二切口部,至少形成于切口部30的一部分。更详细而言,作为第二切口部的叶片端切口部40形成在顶点部33与切口部30的作为内周侧端部的交点部31之间。即,作为第二切口部的叶片端切口部40至少形成于切口部30的内周侧区域部38。需要说明的是,作为第二切口部的叶片端切口部40只要至少形成于切口部30的内周侧区域部38即可,在后缘部22可以形成至比交点部31靠内周侧。因此,切口部30在比顶点部33靠内周侧的一部分具有沿着后缘部形成为锯齿状的叶片端切口部40。
[轴流风扇100E的效果]
切口部30在比顶点部33靠内周侧的一部分具有沿着后缘部形成为锯齿状的叶片端切口部40。轴流风扇100E在叶片厚度厚的内周侧具有形成为锯齿状的叶片端切口部40,由此,即使在确保叶片20的强度的部分,也能预先形成小的紊流,进一步减弱叶片端涡流WV,由此能够减少尾流涡流。
实施方式7.
图25是沿着与旋转轴RS的轴向平行的方向观察实施方式7的轴流风扇100F的俯视图。需要说明的是,对于具有与图1~图24的轴流风扇100等相同的结构的部位,标注同一附图标记而省略其说明。
在叶片20F的后缘部22的靠外周的部分及靠内周的部分分别形成有形成为锯齿状的叶片端切口部40。叶片端切口部40是形成于叶片20F的第二切口部,至少形成于切口部30的一部分。更详细而言,作为第二切口部的叶片端切口部40形成在顶点部33与切口部30的作为内周侧端部的交点部31之间,而且,形成在顶点部33与切口部30的作为外周侧端部的后缘端部32之间。即,作为第二切口部的叶片端切口部40形成于切口部30的内周侧区域部38,而且,形成于切口部30的外周侧区域部39。
需要说明的是,作为第二切口部的叶片端切口部40只要至少形成于切口部30的内周侧区域部38即可,在后缘部22可以形成至比交点部31靠内周侧。而且,作为第二切口部的叶片端切口部40只要至少形成于切口部30的外周侧区域部39即可,在后缘部22可以形成至比后缘端部32靠外周侧。因此,切口部30在比顶点部33靠内周侧及外周侧的各自的一部分具有沿着后缘部形成为锯齿状的叶片端切口部40。
在轴流风扇100F中,优选形成在比顶点部33靠内周侧的位置的叶片端切口部40的至少任一个切口的深度TD1比形成在比顶点部33靠外周侧的位置的叶片端切口部40的切口的深度TD2深。而且,更优选形成在比顶点部33靠内周侧的位置的叶片端切口部40的多个切口的深度TD1的最小值比形成在比顶点部33靠外周侧的位置的叶片端切口部40的多个切口的深度TD2的最大值大。需要说明的是,深度TD1及深度TD2的深度通过上述说明的深度TD来定义。
在轴流风扇100F的内周侧区域部38中,优选形成在比最大叶片厚度部36靠内周侧的位置的叶片端切口部40的至少任一个切口的深度TD1比形成在比最大叶片厚度部36靠外周侧的位置的叶片端切口部40的切口的深度TD3深。该结构可以适用于上述记载的轴流风扇100E。需要说明的是,深度TD3的深度通过上述说明的深度TD来定义。
[轴流风扇100F的效果]
切口部30在比顶点部33靠外周侧的一部分具有沿着后缘部形成为锯齿状的叶片端切口部40。切口部30的外周侧由于叶片厚度比顶点部33薄,因此通过气流FL在叶片20D的端部产生的叶片端涡流WV小。轴流风扇100F在风速快的外周侧具备形成为锯齿状的叶片端切口部40,由此预先形成小的紊流,进一步减弱叶片端涡流WV,由此能够减少尾流涡流。此外,切口部30在比顶点部33靠内周侧的一部分具有沿着后缘部形成为锯齿状的叶片端切口部40。轴流风扇100F在叶片厚度厚的内周侧具有形成为锯齿状的叶片端切口部40,由此,即使在确保叶片20的强度的部分,也能预先形成小的紊流,进一步减弱叶片端涡流WV,由此能够减少尾流涡流。
切口部30形成为,在叶片20的旋转方向DR上,形成在比顶点部33靠内周侧的位置的叶片端切口部40的至少一个切口的深度TD1比形成在比顶点部33靠外周侧的位置的叶片端切口部40的切口的深度TD2深。轴流风扇100F在叶片厚度厚且容易产生尾流的内周侧具有由比外周侧深的切口形成的叶片端切口部40,由此预先形成小的紊流,进一步减弱叶片端涡流WV,从而能够减少尾流涡流。轴流风扇100F由于叶片20的内周侧的叶片厚度比外周侧的叶片厚度厚,因此叶片20的内周侧与叶片20的外周侧相比能够确保强度。因此,轴流风扇100F能够使形成在叶片20的内周侧的叶片端切口部40的切口的深度比形成在叶片20的外周侧的叶片端切口部40的切口的深度深。
切口部30形成为,在叶片20的旋转方向DR上,形成在比最大叶片厚度部36靠内周侧的位置的叶片端切口部40的至少一个切口的深度TD1比形成在比最大叶片厚度部36靠外周侧的位置的叶片端切口部40的切口的深度TD3深。轴流风扇100F在叶片厚度厚且容易产生尾流的内周侧具有由比外周侧深的切口形成的叶片端切口部40,由此预先形成小的紊流,进一步减弱叶片端涡流WV,从而能够减少尾流涡流。轴流风扇100F由于叶片20的内周侧的叶片厚度比外周侧的叶片厚度厚,因此叶片20的内周侧与叶片20的外周侧相比能够确保强度。因此,轴流风扇100F能够使形成在叶片20的内周侧的叶片端切口部40的切口的深度比形成在叶片20的外周侧的叶片端切口部40的切口的深度深。
实施方式8.
本实施方式8说明将上述实施方式1~7的轴流风扇100等应用于作为鼓风装置的制冷循环装置70的室外机50的情况。
图26是实施方式8的制冷循环装置70的概要图。在以下的说明中,关于制冷循环装置70,说明用于空调用途的情况,但是制冷循环装置70没有限定为用于空调用途。制冷循环装置70用于例如电冰箱或冷冻柜、自动售卖机、空气调节装置、制冷装置、供热水器等的制冷用途或空调用途。
如图26所示,制冷循环装置70具备通过制冷剂配管将压缩机64、冷凝器72、膨胀阀74、蒸发器73按顺序连接而成的制冷剂回路71。在冷凝器72配置有将热交换用的空气向冷凝器72送风的冷凝器用风扇72a。而且,在蒸发器73配置有将热交换用的空气向蒸发器73送风的蒸发器用风扇73a。冷凝器用风扇72a及蒸发器用风扇73a的至少一方由上述实施方式1~7的任一轴流风扇100构成。需要说明的是,制冷循环装置70可以设为在制冷剂回路71设置切换制冷剂的流动的四通阀等流路切换装置,来切换制热运转与制冷运转的结构。
图27是从吹出口侧观察作为鼓风装置的室外机50时的立体图。图28是用于从上表面侧说明室外机50的结构的图。图29是表示从室外机50拆卸了风扇格栅的状态的图。图30是从室外机50去除风扇格栅及前面板等而表示内部结构的图。
如图27~图30所示,作为壳体的室外机主体51作为具有左右一对的侧面51a及侧面51c、前表面51b、背面51d、上表面51e以及底面51f的框体而构成。在侧面51a及背面51d形成有用于从外部吸入空气的开口部。而且,在前表面51b中,在前面板52形成有用于向外部吹出空气的作为开口部的吹出口53。此外,吹出口53由风扇格栅54覆盖,由此,能够防止室外机主体51的外部的物体等与轴流风扇100的接触而实现安全。需要说明的是,图28的箭头AR表示空气的流动。
在室外机主体51内收容有轴流风扇100和风扇电动机61。轴流风扇100经由旋转轴62与处于背面51d侧的作为驱动源的风扇电动机61连接,由该风扇电动机61驱动而旋转。风扇电动机61向轴流风扇100提供驱动力。
室外机主体51的内部由作为壁体的分隔板51g分成设置有轴流风扇100的鼓风室56和设置有压缩机64等的机械室57。在鼓风室56内的侧面51a侧和背面51d侧设有俯视观察下呈大致L字状地延伸的热交换器68。需要说明的是,热交换器68在制热运转时作为冷凝器72发挥功能,在制冷运转时作为蒸发器73发挥功能。
在配置于鼓风室56的轴流风扇100的径向外侧配置有喇叭口63。喇叭口63位于比叶片20的外周端靠外侧的位置,沿着轴流风扇100的旋转方向呈环状。而且,分隔板51g位于喇叭口63的一方侧的侧方,热交换器68的一部分位于另一方侧的侧方。
喇叭口63的前端以包围吹出口53的外周的方式与室外机50的前面板52连接。需要说明的是,喇叭口63可以与前面板52一体构成,或者,也可以作为分体而作为与前面板52相连的结构来准备。通过该喇叭口63,喇叭口63的吸入侧与吹出侧之间的流路构成为吹出口53附近的风路。即,吹出口53附近的风路通过喇叭口63而与鼓风室56内的其他空间分隔。
在轴流风扇100的吸入侧设置的热交换器68具备以板状的面成为平行的方式并列设置的多个翅片和沿着该并列设置方向贯穿各翅片的传热管。在制冷剂回路中循环的制冷剂向传热管内流通。在本实施方式的热交换器68中,传热管从室外机主体51的侧面51a至背面51d呈L字状地延伸,多段的传热管贯穿翅片并蜿蜒前进。而且,热交换器68经由配管65等与压缩机64连接,进而,与省略图示的室内侧热交换器及膨胀阀等连接,构成空气调节装置的制冷剂回路71。而且,在机械室57配置有基板箱66,通过设置于该基板箱66的控制基板67来控制搭载于室外机内的设备。
(制冷循环装置70的作用效果)
在本实施方式8中,也能得到与对应的上述实施方式1~7同样的优点。例如,如上所述,轴流风扇100~轴流风扇100F能在后缘部22抑制叶片端涡流的生长。因此,如果将该轴流风扇100~轴流风扇100F的任一个以上搭载于鼓风装置,则鼓风装置能够以低噪音及高效率增加鼓风量。而且,如果在由压缩机64和热交换器等构成的作为制冷循环装置70的空气调节机或供热水用室外机搭载轴流风扇100等,则能够以低噪音且高效率获得热交换器的通过风量,能够使热交换器68的热交换量增加。因此,制冷循环装置70能够实现设备的低噪音化和节能化。而且,如果在制冷循环装置70搭载轴流风扇100等,则制冷循环装置70能够变更为比以往的轴流风扇的使用时小型的热交换器68,能够对制冷剂量的削减作出贡献。
以上的实施方式所示的结构示出一例,可以与其他的公知技术组合,在不脱离主旨的范围内,也可以对结构的一部分进行省略、变更。
附图标记说明
10轮毂,20叶片,20A叶片,20B叶片,20C叶片,20D叶片,20E叶片,20F叶片,20L叶片,21前缘部,22后缘部,22b根部,23外周缘部,24内周缘部,25压力面,25a压力面,25e压力面,26负压面,26a负压面,26e负压面,30切口部,31交点部,32后缘端部,33顶点部,34最小叶片厚度部,36最大叶片厚度部,37中间位置,38内周侧区域部,39外周侧区域部,40叶片端切口部,41切口,42峰部,44顶点部,44a形成位置,45谷部,45a形成位置,50室外机,51室外机主体,51a侧面,51b前表面,51c侧面,51d背面,51e上表面,51f底面,51g分隔板,52前面板,53吹出口,54风扇格栅,56鼓风室,57机械室,61风扇电动机,62旋转轴,63喇叭口,64压缩机,65配管,66基板箱,67控制基板,68热交换器,70制冷循环装置,71制冷剂回路,72冷凝器,72a冷凝器用风扇,73蒸发器,73a蒸发器用风扇,74膨胀阀,100轴流风扇,100A轴流风扇,100B轴流风扇,100C轴流风扇,100D轴流风扇,100E轴流风扇,100F轴流风扇,100L轴流风扇。
Claims (13)
1.一种轴流风扇,其中,
所述轴流风扇具备:
轮毂,所述轮毂被驱动而旋转,形成旋转轴;及
叶片,所述叶片连接于所述轮毂,具有前缘部和后缘部,
在所述后缘部形成有向所述前缘部侧凹陷的切口部,
所述切口部以从所述后缘部侧朝向所述前缘部侧而开口宽度减小的方式形成,
所述切口部具有在所述切口部中位于最靠所述前缘部侧的位置的顶点部,
所述切口部在比所述顶点部靠径向内侧的位置具有构成所述切口部的所述叶片的叶片厚度为最大的最大叶片厚度部。
2.根据权利要求1所述的轴流风扇,其中,
所述最大叶片厚度部在所述切口部的内周侧端部与所述顶点部之间,形成于比所述内周侧端部与所述顶点部的中间位置靠所述顶点部侧的位置。
3.根据权利要求1所述的轴流风扇,其中,
所述切口部在所述切口部的内周侧端部具有所述最大叶片厚度部。
4.根据权利要求1~3中任一项所述的轴流风扇,其中,
所述切口部在比所述顶点部靠径向外侧的位置具有构成所述切口部的所述叶片的叶片厚度为最小的最小叶片厚度部。
5.根据权利要求4所述的轴流风扇,其中,
所述切口部在所述顶点部与所述切口部的外周侧端部之间具有构成所述切口部的所述叶片的叶片厚度为最小的最小叶片厚度部。
6.根据权利要求4所述的轴流风扇,其中,
所述切口部在所述切口部的外周侧端部具有构成所述切口部的所述叶片的叶片厚度为最小的最小叶片厚度部。
7.根据权利要求1~3中任一项所述的轴流风扇,其中,
所述切口部在比所述顶点部靠外周侧的一部分具有沿着所述后缘部形成为锯齿状的叶片端切口部。
8.根据权利要求1~3中任一项所述的轴流风扇,其中,
所述切口部在比所述顶点部靠内周侧的一部分具有沿着所述后缘部形成为锯齿状的叶片端切口部。
9.根据权利要求1~3中任一项所述的轴流风扇,其中,
所述切口部在比所述顶点部靠内周侧及外周侧的各自的一部分具有沿着所述后缘部形成为锯齿状的叶片端切口部。
10.根据权利要求9所述的轴流风扇,其中,
所述切口部形成为,在所述叶片的旋转方向上,形成在比所述顶点部靠内周侧的位置的所述叶片端切口部的至少任一个切口的深度比形成在比所述顶点部靠外周侧的位置的所述叶片端切口部的切口的深度深。
11.根据权利要求9所述的轴流风扇,其中,
所述切口部形成为,在所述叶片的旋转方向上,形成在比所述最大叶片厚度部靠内周侧的位置的所述叶片端切口部的至少任一个切口的深度比形成在比所述最大叶片厚度部靠外周侧的位置的所述叶片端切口部的切口的深度深。
12.一种鼓风装置,其中,
所述鼓风装置具备:
权利要求1~11中任一项所述的轴流风扇;
向所述轴流风扇提供驱动力的驱动源;及
收容所述轴流风扇及所述驱动源的壳体。
13.一种制冷循环装置,其中,
所述制冷循环装置具备:
权利要求12所述的鼓风装置;及
具有冷凝器及蒸发器的制冷剂回路,
所述鼓风装置向所述冷凝器及所述蒸发器的至少一方输送空气。
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