CN1201090C - 送风机及具有该送风机的空气调节器 - Google Patents

送风机及具有该送风机的空气调节器 Download PDF

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Abstract

一种具有在轮毂(2)的外周安装有多枚叶片(3)的叶轮(1)的送风机，沿着叶片(3)的从叶片的根部(3d)到叶片的前端(3c)的后缘(3b)以给定宽度在翼展方向延伸的特定区域(Q)朝负压面(3f)侧弯曲。从而，在叶片(3)的负压面(3f)侧，气流很难产生剥离，也抑制了尾流(A0)的紊乱。在压力面(3e)侧，从后缘(3b)向后方排放的气流的流动是光滑的，减少了紊乱。进而缩小了尾流(A0)的宽度，改善了叶片的空气动力特性。

Description

送风机及具有该送风机的空气调节器
技术领域
本发明涉及一种叶片结构经过改进的送风机及具有这种送风机的空气调节器。
背景技术
图17示出了以往的轴流送风机Z0。该轴流送风机Z0采用下述结构，通过马达24旋转驱动叶轮21，同时，在该叶轮21的外周侧，配设有围绕该叶轮的钟形罩25，叶轮21通过在轮毂22的外周呈放射状地设有多枚叶片23、23......而构成。另外，如图18及图19所示，上述叶轮21的上述叶片23，是其前缘23a朝旋转方向前方前进的前弯叶片，且是其断面形状具有流线形状的厚壁叶片，相对上述轮毂22以给定的角度安装。
如图19所示，上述叶片23在其翼弦方向上具有“带拱度”的弯曲形式，其凹侧面为压力面23c，其凸侧面为负压面23d。并且，上述叶轮21转动时，如图20所示，从上述叶片23的前缘23a侧流入的空气与该前缘23a冲击后，分别流向其压力面23c侧及负压面23d侧，并从其后缘23b侧向后方排放，这时，在上述压力面23c的升力作用下升压，并朝箭头A所示方向吹出。
但是，在上述以往的轴流送风机Z0中，如图19所示，叶片23的“拱度”是从其前缘23a到后缘23b以同一方向连续变化的通例。这是立足于重视下述送风机静压特性的设计思想，也就是说，由于该“拱度”使升力作用产生的空气流升压，所以，为了得到更高的静压，有效的做法是应尽可能地扩大该“拱度”的范围。
然而，这样的叶片23，以其“拱度”从前缘23a到后缘23b连续变化构成时，会产生下述问题：有可能增大从叶片23的后缘23b向后方排放的尾流A0的幅度，使叶片23的空气动力特性劣化，降低送风效率。
换句话说，在上述叶片23的负压面23d侧，由于凸状面是连续的，所以，随着从前缘23a到后缘23b，结果是该负压面23d上的边界层逐渐发展，在后缘23b旁边，流经负压面23d侧的气流中沿该负压面23d流动的气流A2产生剥离，结果，从该后缘23b的后方一侧排放的尾流A0不稳定，成为紊流。另一方面，在叶片23的压力面23c一侧，由于后缘23b的气流吹出方向(即相对后缘23b附近的弯曲面的切线方向)与叶片23的旋转方向的角度差变大，所以，流经该压力面23c一侧的气流中的沿该压力面23c流动并从该后缘23b朝后方排放的气流A1，由于从该后缘23b排放之后，受到沿叶片旋转方向的偏向作用，所以其流动不稳定，容易产生紊流，该紊流与上述尾流A0合流，助长了尾流A0的紊流，使叶片厚度方向的气流宽度即尾流宽度S变大。
结果，在上述叶片23中，增大了其空气动力阻力，不仅导致送风机整体的送风效率降低，而且因降低了送风效率也使马达24的电功率消耗增大。
这种送风机的电功率消耗的增大问题，在以送风机为单体使用的情况下是比较容易认识的，但是，例如将送风机作为一个构成要素组装到空气调节器之类的设备上时，由于该送风机的电功率消耗与其他构成要素例如压缩机的电功率消耗相比较非常小，所以，从节能观点出发研讨空气调节器整体的电功率消耗时，电功率消耗大的压缩机一方很引人注目，而送风机的电功率消耗则几乎没有作为问题提出。
然而，近年来，不论是以环境保护为背景，还是以社会需求对节能性有更高的要求为背景，都要求送风机也具有节能性，为了实现此目的，人们需要开发能实现送风机高效率化的技术。
发明内容
因此，本发明的目的是，提供一种通过改进叶片的结构实现高效率化的送风机及具有这种送风机的空气调节器。
为了解决上述课题，本发明的送风机具有在轮毂的外周以放射状安装多枚叶片而构成的叶轮，其特征为，各叶片沿着该叶片从叶片的根部到叶片的前端的后缘以给定宽度向翼展方向延伸的特定区域朝负压面侧弯曲。
这种结构可以获得下述效果。
(a)在叶片的负压面一侧，由于减少了助长边界层发展的凸状面的范围，所以，很难发生气流的剥离，尾流的紊流得到了抑制。另一方面，在该叶片的压力面一侧，由于其后缘的气流吹出方向与叶片的旋转方向的角度差变小，所以，从该后缘朝后方排放的气流的流动非常光滑，很少发生紊乱，而且，作为两者叠加的效果，使从上述叶片的后缘排放的尾流的尾流宽度减至最小，从而，改善了叶片的空气动力特性。结果，实现了送风机的高效率化，同时，因效率的提高而使电功率的消耗得以减少，提高了节能性。
(b)由于只有叶片后缘侧的特定区域朝负压面一侧弯曲，所以，能将上述压力面的升力作用的减少抑制到最小。结果，尽可能地抑制了静压力特性的降低，并确保了上述(a)所记载的效果，并可获得使送风机的高效率化与节能性的优化两方面成为可能等的效果。
在上述叶片采用从其前缘至后缘具有大致均等的叶片厚度的结构的情况下，或者在上述叶片的断面为流线形状的情况下，都能得到与上述效果同样的效果。
另外，本发明的空气调节器具有热交换器和送风机，所述送风机采用具有上述构成的送风机。
这种空气调节器，通过具有上述构成的送风机，兼具高效率化及节能性良好的优点。
附图说明
图1是本发明第一实施形式的轴流送风机的主要部分的断面图。
图2是图1所示叶轮的正面图。
图3是图2的III-III断面图。
图4是流经叶片面上的气流状态的说明图。
图5是本发明第二实施形式的混流送风机的主要部分的断面图。
图6是图5所示叶轮的正面图。
图7是图6的VII-VII断面图。
图8是具有轴流送风机的空气调节器室外机的正面图。
图9是图8的IX-IX断面图。
图10是图8的X-X断面图。
图11是叶片另一实施例的断面图。
图12是叶片再一实施例的断面图。
图13是叶片再一实施例的断面图。
图14是送风机的“风量—静压”特性图。
图15是送风机的“风量—总压力效率”特性图。
图16是送风机的“风量—轴动力”特性图。
图17是以往轴流送风机主要部分的断面图。
图18是图17所示叶轮的正面图。
图19是图18的XIX-XIX断面图。
图20是流经叶片上面的气流状态的说明图。
具体实施方式
下面，参照图1～图13及图14～图16说明本发明的实施形式，在图1～图13中，相同的部分标有相同的参考符号。
第一实施形式
图1中，示出了本发明第一实施形式的轴流送风机Z1。该轴流送风机Z1是所谓的“螺旋桨式送风机”，采用的结构是，在轮毂2的外周以给定的安装角呈放射状地安装有多枚(在本实施形式中为3枚)叶片3、3、3的叶轮1，由马达4旋转驱动，同时，在该叶轮1的外周侧，围绕该叶轮配设有钟形罩5。
如图2及图3所示，上述叶轮1的叶片3，是其前缘3a朝旋转方向前方侧延伸的前弯叶片，同时，还是具有比较厚的叶片厚度而且该厚度从前缘3a至后缘3b逐渐减小的所谓“机翼型叶片”，在翼弦方向上具有给定的“拱度”，其凹侧面为压力面3e，凸侧面为负压面3f。
该叶片3最大的特点是，在该叶片3的从叶片的根部3d到叶片的前端3c的后缘3b一侧，以沿着该后缘3b朝翼展方向按给定宽度延伸的区域(在图1～图3中，从区域线L靠近后缘3b的区域)为特定区域Q，在该特定区域Q中，叶片朝负压面3f侧弯曲。因此，本实施形式的上述叶片3，以上述区域线L为边界，从该边界开始，其“拱度”方向和靠近前缘3a的部分与靠近后缘3b的部分之间的“拱度”方向相反，该“拱度”的形式是与图19所示的以往的从前缘3a到后缘3b以相同方向的“拱度”连续的叶片23完全不同的新颖形式。
设置具有这样新颖结构的叶片3的叶轮1的轴流送风机Z1，能获得下述特有的效果。
具体地，如图4所示，当叶轮1旋转时，在上述叶片3的压力面3e与负压面3f上，产生分别沿各自的面从前缘3a一侧到后缘3b一侧流动的气流A1及气流A2。并且，这两种气流A1、A2中的沿着上述负压面3f流动的气流A2，在后缘3b附近剥离，不稳定，产生紊流的尾流A0。另一方面，沿着上述压力面3e流动的气流A1，从后缘3b朝后方排放之后与上述尾流A0合流。
在这种情况下，本实施形式的轴流送风机Z1如上文所述，由于上述叶片3的后缘3b侧设定的特定区域Q朝负压面3f弯曲，所以，可减小上述负压面3f侧的气流A2在后缘3b侧的剥离区域，因此而抑制尾流A0的流动。另一方面，在上述压力面3e侧，由于上述特定区域Q朝负压面3f侧弯曲，所以，后缘3b上的气流A1朝后方的吹出方向接近叶片3的旋转方向，所以，减少了两者之间的角度差，从而使气流A1朝后方排放非常光滑，即使该气流A1与上述尾流A0合流，也能减少对紊乱的助长，从而促进该尾流A0的稳定化，抑制尾流宽度S的增大。
结果，由于尾流宽度S的增大得到了抑制，所以改善了上述叶片3的空气动力特性，可实现轴流送风机Z1的高效率化，同时，因效率的提高而使电功率的消耗得以减少，提高了节能性。
进一步，在该实施形式中，如上文所述，只有上述叶片3的后缘3b侧的特定区域Q朝负压面23d一侧弯曲，所以，能将因设定该特定区域Q而引起的上述压力面3e的升力作用的减少抑制到最小，良好地维持静压力特性。
于是，在该实施形式的轴流送风机Z1中，通过采用使上述叶片3的后缘3b侧的的上述特定区域Q朝负压面3f一侧弯曲的极简单且廉价的结构，可实现高效率化及节能性良好的两方面的优点。
图14～图16示出了为了确认上述实施形式的轴流送风机Z1的上述各效果而进行的各种性能试验的结果。
图14是“风量—静压”特性图，曲线La1表示的是轴流送风机Z1的特性，曲线Lb1表示的是以往结构的轴流送风机的特性。从该图14的“风量—静压”特性图可以看出，在上述实施形式的轴流送风机Z1中，由于上述叶片3的后缘3b侧的特定区域Q朝负压面3f一侧弯曲，所以，可以减少压力面3e的有效面积，即减少关于空气升压作用的部分的面积，随之，静压性能与以往结构相比，也稍微有点下降。
图15是“风量—总压力效率”特性图，曲线La2表示的是上述实施形式的轴流送风机Z1的特性，曲线Lb2表示的是以往结构的轴流送风机的特性。从该图15的“风量—总压力效率”特性图可以看出，上述实施形式的轴流送风机Z1与以往结构的轴流送风机的情况相比较，提高了总压力效率。
图16是“风量—轴动力”特性图。曲线La3表示的是上述实施形式的轴流送风机Z1的特性，曲线Lb3表示的是以往结构的轴流送风机的特性。从该图16的“风量—轴动力”特性图可以看出，上述实施形式的轴流送风机Z1的轴动力大幅度地低于以往结构的轴流送风机。
这样，上述实施形式的轴流送风机Z1，与以往结构相比，虽然静压性能稍微有所降低，但依然能维持高的性能。另一方面，总压力效率及轴动力双方都优于以往结构，特别是，轴动力的优势格外显著，因此，如果考虑各种性能并进行比较，总的来看，该实施形式的轴流送风机Z1与以往结构的轴流送风机相比较，效率高，而且节能性良好。
第二实施形式
图5示出了本发明第二实施形式的混流送风机Z2。该混流送风机Z2采用的结构是，在圆锥台状的轮毂2的外周以给定的安装角呈放射状地安装有多枚(在本实施形式中为4枚)叶片3、3、......的叶轮1，由马达4旋转驱动，同时，在该叶轮1的外周侧，围绕该叶轮配设有钟形罩5。
如图6及图7所示，上述叶轮1的叶片3，是其前缘3a朝旋转方向前方一侧延伸的前弯叶片，同时，还是具有比较薄的叶片厚度而且该厚度从前缘3a至后缘3b逐渐减小的所谓“机翼型叶片”，如图3所示，在翼弦方向上具有给定的“拱度”，其凹侧面为压力面3e，凸侧面为负压面3f。
该叶片3最大的特点是，在该叶片3的从叶片的根部3d到叶片的前端3c的后缘3b一侧，以沿着该后缘3b朝翼展方向按给定宽度延伸的区域(在图5～图7中，从区域线L靠近后缘3b的区域)为特定区域Q，在该特定区域Q中，叶片朝负压面3f侧弯曲。因此，该实施形式的上述叶片3，以上述区域线L为边界，从该边界开始，其“拱度”方向和靠近前缘3a的部分与靠近后缘3b的部分之间的“拱度”方向相反，该“拱度”的形式是与上述第一实施形式的轴流送风机Z1相同的、与以往叶片23(参照图19)的结构完全不同的新颖形式。
设置具有这样新颖结构的叶片3、3......的叶轮1的混流送风机Z2，除了送风时空气流的流动方向不同之外，可得到与第一实施形式的轴流送风机Z1的情况同样的作用与效果。因此，在这里，援用了上述第一实施形式的该部分的说明，以下的说明省略。
第三实施形式
图8～图10示出了具有上述第一实施形式的轴流送风机Z1的空气调节器的室外机Y。该室外机Y通过隔壁11将矩形框状壳体10的内部沿左右方向隔开，其一侧为热交换室12，另一侧为机械室13，在该热交换室12内，配置上述轴流送风机Z1与热交换器6，同时，在上述机械室13配置压缩机7。在面对上述轴流送风机Z1的吹出口9配设有格栅8。
该室外机Y，通过运转上述轴流送风机Z1使叶轮1旋转，由此产生从室外经过上述热交换器6及叶轮1并由上述吹出口9向室外排出的空气流，该空气流与经过上述热交换器6内部循环的制冷剂之间进行热交换。
上述实施形式的室外机Y，由于设有上述第一实施形式的轴流送风机Z1作为向上述热交换器6的空气供给装置，因此，该轴流送风机Z1高效率且电功率消耗少，节能性优良，进而使该室外机Y成为兼具热交换效率高、节能性优化的理想的室外机。
变形例
上述第一实施形式的轴流送风机Z1，作为叶片3采用了图3所示的厚壁“机翼型叶片”，另外，上述第二实施形式的混流送风机Z2，作为叶片3采用了图7所示的薄壁“机翼型叶片”，但是，本发明的叶片3并不限于上述实施形式，也可以采用例如图11～图13所示的各种形式。
图11示出的叶片3是靠近其前缘3a的部分局部变成厚壁、除此以外的部分为薄壁的异形机翼型叶片。
图12示出的叶片3是靠近其前缘3a的比较宽的部分为厚壁、从该厚壁部分向后缘3b叶片厚度逐渐减小的异形机翼型叶片。
图13示出的叶片3是将一定厚度的薄板按给定的“拱度”弯曲形成的板式叶片。
不论是任何一种形式的叶片3，其后缘3b侧的给定区域(即上述特定区域Q)都朝负压面3f一侧弯曲，因此，能得到与第一、第二实施形式的送风机Z1、Z2同样的作用效果。

Claims (5)

1、一种送风机，具有在轮毂(2)的外周以放射状安装有多枚叶片(3、3、......)而构成的叶轮(1)，其特征是，
所述各叶片(3)的沿着该叶片的从叶片的根部(3d)到叶片的前端(3c)的后缘(3b)以给定宽度向翼展方向延伸的特定区域(Q)朝负压面(3f)侧弯曲。
2、根据权利要求1记载的送风机，其特征是，所述叶片(3)具有从其前缘(3a)至后缘(3b)大致均等的叶片厚度。
3、根据权利要求1记载的送风机，其特征是，所述叶片(3)的断面为流线形状。
4、根据权利要求1记载的送风机，其特征是，该送风机设置在空气调节器上。
5、一种空气调节器，具有热交换器(6)与送风机(Z1、Z2)，其特征是，所述送风机(Z1、Z2)采用权利要求1、2或3记载的送风机。
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