CN1274964C - 离心式风机 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种能防止在吸气口附近的气流产生紊流的离心式风机。这种离心式多叶片风机(110)是从旋转轴线O-O方向吸入气体，向与旋转轴线O-O交叉的方向排气的风机，它具有叶轮(113)和喇叭口(112)。叶轮(113)以旋转轴线O-O为中心转动。喇叭口(112)具有相对叶轮(113)布置的吸气口(112a)，以及在吸气口(112a)周围，形成向着叶轮(113)一侧凹进去的负压空间(S1)的凹部(112d)，用于将吸入的气体导向叶轮(113)。

Description

离心式风机
技术领域
本发明涉及离心式风机，特别是，涉及从旋转轴线方向吸入气体，向与旋转轴线交叉的方向排出气体的离心式风机。
背景技术
在空气净化机和空调机等设备中，都使用离心式风机来送风。图1和图2表示以往使用的，称为多叶片离心式风机的一个例子。其中，图1是以往的多叶片风机的侧视图(具体的说是图2的A-A断面图)，图2是以往的多叶片风机的平面图。
多叶片风机10由叶轮13、容纳叶轮13的壳体11，和使叶轮13旋转的电动机14等构成。其中，图1和图2中的轴线0-0是叶轮13和电动机14的旋转轴线。
叶轮13在其圆板状的主板31的外圆周上，固定着许多块叶片33的一端(图2中只表示了许多叶片33中的一部分)，这些叶片33的另一端则用环状侧板32连接在一起。
壳体11从平面图上看是涡旋形的箱体，具有开口11a和排气口11b。
喇叭口12布置成覆盖着壳体11的开口11a，形成把所吸入的气体向叶轮13引导的吸气口12a。吸气口12a布置成与叶轮13的侧板32相对。喇叭口12具有在吸气口12a的内圆周上向叶轮13一侧延伸的弯曲部分12b，以及在弯曲部分12b的半径方向的外圆周一侧所形成的，沿着与旋转轴线0-0交叉的方向延伸的，覆盖开口11a的平坦部分12c。
当开动电动机14，多叶片风机10工作时，叶轮13便相对于壳体11向着图2中的旋转方向R转动。这样，叶轮13的各叶片33就使气体的压力升高，从内圆周部分的空间排向外圆周部分的空间，在从吸气口12a将气体吸入叶轮13的内圆周部分的空间的同时，把排到叶轮13外圆周部分的气体集中到排气口11b，再排出去。即，如图1和图2中的箭头W所示，多叶片风机10主要是从旋转轴线0-0方向吸入气体，把气体从排气口11b排出去(例如，请参照专利文献1，特开平9-209994)。
在这种多叶片风机10中，由于在吸气口12a附近气流的流动是紊流，所以就使得噪音增大而且送风的性能降低了。在吸气口12a附近气流产生紊流有以下几种情况。
(1)沿喇叭口流入吸气口12a的气流(沿壁面的气流)的紊流
如图1中的箭头X所示，当从壳体的外圆周一侧沿着喇叭口12的平坦部分12c吸入吸气口12a中的气流(沿壁面的气流X)，在弯曲部分12b附近脱离喇叭口，不沿着喇叭口12流动时，所产生的紊流。
(2)在叶轮13的侧板32附近转弯气流的紊流
如图1中的箭头Y所示，在叶轮13的内部，流过壳体11内部的气体的一部分，在侧板32附近排出叶轮13的外圆周之后，又产生从叶轮13的喇叭口12附近再次被吸入叶轮13的内圆周部分的转弯气流。当这种转弯气流不能顺利地向叶轮13的内圆周部分流动时，便会产生紊流。
(3)沿壁面的气流X与转弯气流Y的合流所产生的紊流
沿壁面的气流X与转弯气流Y在叶轮13的内部合流时，便会因合流而产生紊流。更进一步，当在沿壁面的气流X与转弯气流Y中产生紊流时，在合流时，气流的紊流将加剧。
(4)沿壁面的气流X与主气流(箭头W所代表的气流)的合流所产生的紊流
一般，在从轴线方向吸入气体的离心式风机中，由于沿壁面的气流X的流线与从旋转轴线方向流入吸气口12a的主气流的流线(参见箭头W)垂直相交，所以在沿壁面的气流X与主气流W合流时，会产生紊流。
可是，对于用在空气净化机和空调机之类设备上的多叶片风机的要求是，噪音低而性能良好。此外，以上所说的在吸气口附近因紊流而引起的噪音增大和送风性能降低，不仅多叶片风机如此，也是包括径流式风机和涡轮式风机等在内的离心式风机都会发生的问题。
发明内容
本发明的任务是提供一种能防止在吸气口附近的气流产生紊流的离心式风机。
本发明第一方面中所记载的离心式风机，是从旋转轴线方向吸入气体，向与旋转轴线交叉的方向排出气体的离心式风机，它具有叶轮和喇叭口。叶轮以旋转轴线为中心进行旋转。喇叭口将吸入的气体向叶轮引导，它具有对着上述叶轮布置的吸气口，和形成朝向上述吸气口周围的叶轮一侧的凹进的负压空间的凹部。
并且，该喇叭口具有平坦部分和弯曲部分。平坦部分在凹部的半径方向外圆周一侧，向着与旋转轴线交叉的方向延伸。弯曲部分则在凹部的半径方向的内圆周一侧，向着叶轮一侧延伸，形成吸气口。凹部的向叶轮一侧凹进得最深的部分，位于比平坦部分与凹部的连接部分更靠近叶轮一侧的位置上，而且，也处于比弯曲部分与凹部的连接部分更靠近叶轮一侧的位置上。
另外，叶轮的外半径与从旋转轴线的中心到平坦部分与凹部的连接部分的长度的长度比，在0.8倍以上，1.4倍以下。
在这种离心式风机中，在喇叭口的吸气口周围设置了凹部，形成了负压空间，由于沿着喇叭口流入吸气口中的气流(沿着壁面的气流)是在通过凹部附近时，被吸入上述空间内的，结果，沿着壁面的气流就不会剥离，而是沿着喇叭口流动。这样，就能减小吸气口附近的紊流，从而能降低噪音，提高送风性能。
在这种离心式风机中，由于凹部向叶轮一侧凹进得最深的部分位于比平坦部分与凹部的连接部分更靠近叶轮一侧的位置上，而且，处于比弯曲部分与凹部的连接部分更靠近叶轮一侧的位置上，所以能通过设置凹部所形成的负压空间可靠地处于负压状态。
例如，如果上述长度比小于0.8倍时，由于凹部与吸气口之间的径向距离太小，在凹部还没有充分发挥抑制沿壁面的气流的剥离作用之前，沿壁面的气流就已经到达吸气口了。另一方面，如果上述长度比大于1.4倍时，由于凹部与吸气口之间的径向距离过大，暂时被抑制了剥离的沿壁面的气流，在到达吸气口时，会再度处于开始剥离的状态。
这样，在这种离心式风机中，借助于根据叶轮的外径尺寸适当地布置凹部的径向位置，就能通过形成凹部可靠地发挥它抑制沿壁面的气流剥离的作用，达到减小吸气口附近的紊流的效果。
本发明第二方面中所记载的离心式风机，是从旋转轴线方向吸入气体，向与旋转轴线交叉的方向排出气体的离心式风机，它具有叶轮和喇叭口。叶轮以旋转轴线为中心进行旋转。喇叭口将吸入的气体向叶轮引导，它具有对着上述叶轮布置的吸气口，和形成朝向上述吸气口周围的叶轮一侧的凹进的负压空间的凹部。
并且，该喇叭口具有平坦部分和弯曲部分。平坦部分在凹部的半径方向外圆周一侧，向着与旋转轴线交叉的方向延伸。弯曲部分则在凹部的半径方向的内圆周一侧，向着叶轮一侧延伸，形成吸气口。凹部的向叶轮一侧凹进得最深的部分，位于比平坦部分与凹部的连接部分更靠近叶轮一侧的位置上，而且，也处于比弯曲部分与凹部的连接部分更靠近叶轮一侧的位置上。另外，将平坦部分假想地向内圆周方向延长后，对着叶轮所形成的平面，与从凹部向叶轮一侧凹进得最深的部分到平坦部分与凹部的连接部分的面，在平坦部分与凹部的连接部分上所成的角度大于60度，小于或等于90度。
在这种离心式风机中，在喇叭口的吸气口周围设置了凹部，形成了负压空间，由于沿着喇叭口流入吸气口中的气流(沿着壁面的气流)是在通过凹部附近时，被吸入上述空间内的，结果，沿着壁面的气流就不会剥离，而是沿着喇叭口流动。这样，就能减小吸气口附近的紊流，从而能降低噪音，提高送风性能。
在这种离心式风机中，由于凹部向叶轮一侧凹进得最深的部分位于比平坦部分与凹部的连接部分更靠近叶轮一侧的位置上，而且，处于比弯曲部分与凹部的连接部分更靠近叶轮一侧的位置上，所以能通过设置凹部所形成的负压空间可靠地处于负压状态。
例如，如果上述角度小于60度，则沿壁面的气流从平坦部分向凹部流动时，就难以产生急剧的压力变化，无法起到充分抑制沿壁面的气流的剥离的作用。另一方面，当上述角度大于90度时，只增大了几乎对负压空间没有作用的空间，而对于提高抑制沿壁面气流剥离的作用却很小。此外，当使用树脂等材料形成这种喇叭口时，拔模也很困难。
这样，在这种离心式风机中，借助于适当地确定平坦部分与从平坦部分向着凹部的面所成的角度的范围，就能通过形成凹部切实地发挥抑制沿壁面的气流剥离的作用，达到减小吸气口附近的紊流的效果。
本发明第三方面中所记载的离心式风机，是在第一方面或第二方面的离心式风机中，上述平坦部分与凹部的连接部分，以及把上述弯曲部分与凹部的连接部分假想地连接起来，在与叶轮相反一侧所形成的平面，大致与旋转轴线垂直相交。
在这种离心式风机中，由于在平坦部分与凹部的连接部分，以及把上述弯曲部分与凹部的连接部分假想地连接起来，在叶轮相反一侧所形成的平面，大致与旋转轴线垂直相交，所以不会扰乱通过凹部附近的气流。
本发明第四方面中所记载的离心式风机，是在第一方面或第二方面的离心式风机中，其喇叭口在弯曲部分与凹部的连接部分上，具有隔开间隔，并排布置在吸气口的圆周方向上，比上述弯曲部分与上述凹部的连接部分更向着与叶轮相反一侧突出的多个凸部。
在这种离心式风机中，在喇叭口的弯曲部分与凹部的连接部分，即，在凹部的气流的下游一侧，形成了许多凸部。这样，沿壁面的气流在通过凹部附近之后，一部分沿着凸部流动，残余的部分则仍沿着弯曲部分流过凸部之间。然后，沿着凸部流动的气体，由于其流动路线几乎与主流的流动路线一致，便不会产生紊流，而顺利地与主流合流。另一方面，沿着弯曲部分流动的气体，则与沿着凸部流动的气体合流后的主流合流，流入吸气口内。此时，沿着弯曲部分流动的气体与没有形成凸部的情况相比，由于其流量减少了，所以由于与主流合流而造成的紊流也减少了。
这样，就进一步减小了吸气口附近气流的紊流，从而能降低噪音，提高送风性能。
本发明第五方面中所记载的离心式风机，是在第四方面的离心式风机中，其凸部的向叶轮相反一侧最突出部分的位置，比平坦部分与凹部的连接部分在与叶轮相反一侧的更远的位置上。
在这种离心式风机中，由于凸部的向叶轮相反一侧最突出部分的位置，处于比平坦部分与凹部的连接部分在与叶轮相反一侧更远的位置上，所以能将沿壁面的气流的一部分可靠地导向凸部一侧。
本发明第六方面中所记载的离心式风机，是在第一方面或第二方面的离心式风机中，其凹部形成包围着吸气口的环形。
在这种离心式风机中，由于凹部形成包围着吸气口的环形，所以能对吸气口整个圆周上的沿壁面的气流发挥使其沿着喇叭口流动的效果，能减小吸气口附近气流的紊流，从而能降低噪音，并提高送风性能。
本发明第七方面中所记载的离心式风机，是在第一方面或第二方面的离心式风机中，其叶轮具有下列零件：主板、许多叶片和环状侧板。主板以旋转轴线为中心进行旋转。叶片布置成以旋转轴线为中心的环状，并且各自的远离吸气口一侧的端部都固定在主板上。侧板把许多叶片的吸气口一侧的端部连接起来。凹部的叶轮一侧的表面具有沿着侧板的形状。
在这种离心式风机中，由于凹部的叶轮一侧的表面具有沿着侧板的形状，所以，在减小沿壁面的气流的紊流的同时，在侧板附近的转弯气流的紊流也减小了，从而能降低因转弯气流的紊乱而造成的噪音。
本发明第八方面中所记载的离心式风机，是在第七方面的离心式风机中，其弯曲部分的叶轮一侧的端部，布置在比侧板的吸气口一侧的端部更靠近半径方向的内圆周一侧，而且，布置成与侧板的吸气口一侧的端部在旋转轴线方向上重合。
在这种离心式风机中，由于弯曲部分的叶轮一侧的端部与侧板的吸气口一侧的端部，布置成在侧板的半径方向的内圆周一侧的位置上重合，所以沿壁面的气流能很顺利地与转弯气流合流，从而能降低噪音。
本发明第九方面中所记载的离心式风机，是在第一方面或第二方面的离心式风机中，具有与叶轮相对形成的开口和在外圆周一侧上形成的排气口，并将叶轮容纳在其中的涡旋状壳体。喇叭口则设置成与壳体的开口上的吸气口相对应。
在这种离心式风机中，由于壳体的轴向尺寸很小的部分只限定在设置凹部的部分，所以能确保壳体内的空间容积。
本发明第十方面中所记载的离心式风机，是在第七方面的离心式风机中，具有与叶轮相对形成的开口，和在外圆周一侧上形成的排气口，并将叶轮容纳在其中的涡旋状壳体。喇叭口则设置成与壳体的开口上的吸气口相对应。而且，在主板的位于许多叶片之间的叶片之间部分，至少在其叶片的旋转方向的前方切出缺口。
在这种离心式风机中，由于在叶轮的主板的位于许多叶片之间的叶片之间部分，至少在其叶片的旋转方向的前方切了缺口，所以气流也能通过上述叶片之间部分，在主板与壳体之间的间隙中流动。这样，就能充分利用壳体的空间容积。
如上所述，按照本发明能取得以下各种效果。
在按照第一方面的离心式风机中，由于在喇叭口的吸气口周围设置凹部，形成了负压空间，在沿着喇叭口流入吸气口的气流(沿壁面的气流)通过凹部附近时，被吸入该负压空间中，所以在沿壁面的气流通过凹部附近时，不会剥离，而是沿着喇叭口流动，从而能减小吸气口附近气流的紊流，降低噪音并提高送风性能。
并且，由于凹部的向叶轮一侧凹进得最深的部分位于比平坦部分与凹部的连接部分更靠近叶轮一侧的位置上，而且，处于比弯曲部分与凹部的连接部分更靠近叶轮一侧的位置上，所以能使得由于设置凹部而形成的负压空间可靠地处于负压状态。
另外，借助于根据叶轮的外径尺寸适当地布置凹部的径向位置，就能通过形成凹部可靠地发挥它抑制沿壁面的气流剥离的作用，达到减小吸气口附近的紊流的效果。
在按照第二方面的离心式风机中，由于在喇叭口的吸气口周围设置凹部，形成了负压空间，在沿着喇叭口流入吸气口的气流(沿壁面的气流)通过凹部附近时，被吸入该负压空间中，所以在沿壁面的气流通过凹部附近时，不会剥离，而是沿着喇叭口流动，从而能减小吸气口附近气流的紊流，降低噪音并提高送风性能。
并且，由于凹部的向叶轮一侧凹进得最深的部分位于比平坦部分与凹部的连接部分更靠近叶轮一侧的位置上，而且，处于比弯曲部分与凹部的连接部分更靠近叶轮一侧的位置上，所以能使得由于设置凹部而形成的负压空间可靠地处于负压状态。
另外，借助于适当地确定平坦部分与从平坦部分向着凹部的面所成的角度的范围，就能通过形成凹部可靠地发挥抑制沿壁面的气流剥离的作用，达到减小吸气口附近的紊流的效果。
在按照第三方面的离心式风机中，由于把平坦部分与凹部的连接部分，以及弯曲部分与凹部的连接部分假想地连接起来，在与叶轮相反的一侧形成的平面，与旋转轴线垂直相交，所以不会扰乱通过凹部附近的气流。
在按照第四方面的离心式风机中，由于在喇叭口的弯曲部分与凹部的连接部分上形成了许多凸部，沿壁面的气流在通过凹部附近之后，一部分沿着凸部流动，残余的部分则仍沿着弯曲部分流动，所以减小了吸气口附近气流的紊流，从而能降低噪音，提高送风性能。
在按照第五方面的离心式风机中，由于凸部的向叶轮相反一侧最突出部分的位置，比平坦部分与凹部的连接部分更处于与叶轮相反一侧，所以能将沿壁面的气流的一部分可靠地导向凸部一侧。
在按照第六方面的离心式风机中，由于凹部形成围绕着吸气口的环形，所以能对吸气口整个圆周上的沿壁面的气流发挥使其沿着喇叭口流动的效果，能减小吸气口附近气流的紊流，从而能降低噪音，并提高送风性能。
在按照第七方面的离心式风机中，由于凹部的叶轮一侧的表面具有沿着侧板的形状，所以，在减小沿壁面的气流的紊流的同时，在侧板附近的转弯气流的紊流也减小了，从而能降低因转弯气流的紊流而造成的噪音。
在按照第八方面的离心式风机中，由于弯曲部分的叶轮一侧的端部与侧板的吸气口一侧的端部，布置成在侧板的半径方向的内圆周一侧的位置上重合，所以沿壁面的气流能很顺利地与转弯气流合流，从而能降低噪音。
在按照第九方面的离心式风机中，由于壳体的轴向尺寸很小的部分只限定在设置凹部的部分，所以能确保壳体内的空间容积。
在按照第十方面的离心式风机中，由于在叶轮的主板的位于许多叶片之间的叶片之间部分，至少在其叶片的旋转方向的前方切出缺口，所以气流也能通过上述叶片之间部分，在主板与壳体之间的间隙中流动。这样，就能充分利用壳体的空间容积。
附图说明
图1是以往的多叶片风机的侧视图(图2中沿A-A线的断面图)；
图2是以往的多叶片风机的平面图；
图3是本发明第一实施例的多叶片风机的侧视图(图4中沿A-A线的断面图)；
图4是本发明第一实施例的多叶片风机的平面图；
图5是图3的放大图，是表示多叶片风机的喇叭口凹部附近的图；
图6是图3的放大图，是说明喇叭口凹部附近的沿壁面的气流以及转弯气流的图；
图7是用来比较性能的多叶片风机的侧视图，是相当于图3的图；
图8是比较在喇叭口上具有凹部的多叶片风机，和在喇叭口上没有凹部的多叶片风机的性能的，风量-噪音值特性图；
图9是图3、图11和图15中沿H-H线的断面图；
图10是说明气体在叶轮的叶片之间部分中流动的图；
图11是本发明第二实施例的多叶片风机的侧视图(图12中沿A-A线的断面图)；
图12是本发明第二实施例的多叶片风机的平面图；
图13是图11的放大图，是表示多叶片风机的喇叭口凹部附近的图；
图14是图11的放大图，是说明喇叭口凹部附近的沿壁面的气流以及转弯气流的图；
图15是本发明第三实施例的多叶片风机的侧视图，是相当于图3的图。
具体实施方式
下面，参照附图说明本发明的多叶片风机(离心式风机)的实施例。
[第一实施例]
(1)多叶片风机的构成
图3表示本发明的第一实施例的多叶片风机110。图3是本发明的第一实施例的多叶片风机110的侧视图(具体的说，是沿图4中A-A线的断面图)；图4是多叶片风机110的平面图。
多叶片风机110与以往的多叶片风机10(参见图1和图2)一样，由叶轮113、容纳叶轮113的壳体111，以及用于使叶轮113转动的电动机114等构成。在图3和图4中的轴线0-0是叶轮113和电动机114的旋转轴线。
叶轮113在其圆板状的主板131的外圆周上，固定着许多片叶片133(图4中，只表示了许多叶片133中的一部分)的一个端部，这些叶片133的另一端则连接在环状侧板132上。另外，在本实施例中，侧板132的形状与以往的多叶片风机10的侧板32的形状不同。具体的说，侧板132是从外圆周到内圆周向着主板131相反一侧(即，后述的吸气口112a一侧)倾斜的环状部件。
壳体111与以往的多叶片风机10一样，在平面上看起来是涡旋状的箱体，具有开口111a和气体的排气口111b。此外，在本实施例中，电动机114布置在叶轮113的内圆周侧的空间里，通过图中未表示的支承部件支承在壳体111中。
喇叭口112布置成覆盖在壳体111的开口111a上，形成将吸入的气体导向叶轮113用的吸气口112a。吸气口112a布置成对着叶轮113的侧板132。另外，在本实施例中，喇叭口112的形状也与以往的多叶片风机10的喇叭口12不同，在吸气口112a的周围，具有向着叶轮113侧凹进去的凹部112d。具体的说，喇叭口112具有这样几个部分：在吸气口112a的内圆周上，向叶轮113侧延伸的弯曲部分112b；在弯曲部分112b的半径方向的外圆周侧形成的凹部112d；以及在凹部112d的半径方向的外圆周上形成的，向与旋转轴线0-0交叉的方向延伸的，覆盖开口111a的平坦部分112c。此外，凹部112d形成了包围着吸气口112a的环形。
接着，用图5详细说明多叶片风机110的喇叭口112的凹部112d附近的结构。图5是图3的放大图，图中表示了多叶片风机110的喇叭口112的凹部112d附近的结构。
图5中，当以B点作为弯曲部分112b与凹部112d的连接部分(详细的说，是这一部分与叶轮113相反的侧面)，以C点作为凹部112d向叶轮113一侧凹进最深的部分(详细的说，是这一部分与叶轮113相反的侧面)，以D点作为平坦部分112c与凹部112d的连接部分(详细的说，是这一部分与叶轮113相反的侧面)时，C点要比B点和D点更位于叶轮113一侧。
此外，在本实施例中，从旋转轴线0-0到D点的长度φr，与叶轮113的外半径φR的长度比φr/φR，在0.8倍以上，1.4倍以下。
此外，在本实施例中，把B点与D点假想地连接起来所形成的平面115，大致与旋转轴线0-0垂直相交，其位置处于与平坦部分112c的对着叶轮113一侧的面在同一个平面上。因此，通过凹部112d附近的气体的气流(沿壁面的气流)就不会产生紊流。
此外，使平坦部分112c假想地向内圆周一侧延长，则在对着叶轮113一侧形成的平面(在本实施例中与平面115是同一个平面)，与从C点到D点的面在D点上所成的角度θ，大于60度，小于或等于90度。
此外，喇叭口112的凹部112d的叶轮113一侧的面(特别是对应于B点与C点之间的面)具有沿着侧板132的形状。即，借助于在喇叭口112上形成凹部112d，在喇叭口112上形成了沿着侧板132的形状。
还有，喇叭口112的弯曲部分112b的叶轮113一侧的端部，布置成比侧板132的吸气口112a一侧的端部更靠近半径方向的内圆周一侧，而且，侧板132的吸气口112a一侧的端部，布置成与所述弯曲部分112b的叶轮113一侧的端部在旋转轴线0-0的方向上重合(参见图5中的E)。
另外，在本实施例中的多叶片风机110中，壳体111的轴向尺寸F(请参见图3)变小的部分，只限于设有凹部112d的部分(参见图3中的f)，所以，使壳体111内空间容积变狭窄的部分非常少。
(2)多叶片风机的工作过程
下面，参照图3、图4和图6说明多叶片风机110的工作过程。图6是图3的放大图，是说明喇叭口112的凹部112d附近的沿壁面的气流和转弯气流的图。
当开动电动机114，多叶片风机110工作时，叶轮113便相对于壳体111向着图4的旋转方向R转动。于是，叶轮113上的各叶片133就对气体加压，使其从内圆周一侧的空间排向外圆周一侧的空间，在从吸气口112a向叶轮113内圆周一侧的空间吸入气体的同时，把排出到叶轮113外圆周一侧的气体，集中地排出排气口111b。即，多叶片风机110与以往的多叶片风机10一样，如图3和图4中箭头W1所示的那样，主要是从旋转轴线0-0的方向吸入气体，而从排气口111b排出气体。
此时，在喇叭口112的吸气口112a附近，气体的沿壁面的气流和转弯气流呈图3和图6所示的情况。
沿壁面的气流(图中的箭头X1)在气体通过凹部112d附近的过程中，由于设置了凹部112d而形成的空间(图6中标号S1所示的空间)而处于负压的状态，要把气流吸引到这个空间S1中来，结果，就不会产生以往的沿壁面的气流(图中的假想线箭头X所示的气流)那样的气流的剥离，而是沿着喇叭口112流动。这样，在吸气口112a附近的气流的紊流就减小了，达到了降低噪音，提高送风性能的目的。
而且，在多叶片风机110中，由于凹部112d上的C点的位置比D点更靠近叶轮113侧，并且比B点的位置也更靠近叶轮113侧，所以，空间S1能确实成为负压区域。
此外，如图5所示，在多叶片风机110中，从旋转轴线0-0到D点的长度φr，与叶轮113的外半径φR的长度比φr/φR，在0.8倍以上，1.4倍以下。此时，例如，当这个长度比φr/φR小于0.8倍时，由于凹部112d与吸气口112a之间的径向距离太小，以至在凹部112d还没有充分发挥其抑制沿壁面的气流剥离的作用之前，沿壁面的气流就已经到达吸气口112a了。另一方面，当这个长度比φr/φR大于1.4倍时，由于凹部112d与吸气口112a之间的径向距离太大，暂时没有剥离的沿壁面的气流，在到达吸气口112a时又会处于开始剥离的状态。因此，在这种多叶片风机110中，只有根据叶轮113的外径尺寸适当地布置凹部112d在径向的位置，才能借助于形成凹部112d切实地起到抑制沿壁面的气流剥离的作用，才能达到减小吸气口112a附近气流的紊流的效果。
此外，如图5所示，在多叶片风机110中，使平坦部分112c假想地向内圆周一侧延长时，对着叶轮113一侧形成的平面115与从C点到D点的面在D点上所成的角度θ，要大于60度，小于或等于90度。此时，例如，当角度θ小于60度时，沿壁面的气流在从平坦部分112c向凹部112d的流动过程中将发生急剧的压力变化，就很难获得充分抑制沿壁面的气流剥离的作用。另一方面，当角度θ大于90度时，所增大的空间几乎无助于负压空间的增大，对提高抑制沿壁面的气流的剥离的作用很小，而在用树脂等材料制造这种喇叭口112时，拔模却很困难。这样，在这种多叶片风机110中，通过适当地选择平坦部分112c与向着凹部112d的面所形成的角度θ的范围，就能借助于形成凹部112d，起到抑制沿壁面的气流剥离的作用，并且能切实地达到减小吸气口112a附近气流的紊流的效果。
此外，由于凹部112d形成了包围着吸气口112a的环状，所以，对于在吸气口112a整个圆周上的沿壁面的气流，都能发挥使它沿着喇叭口112流动的效果。
此外，在壳体111内部，向叶轮113的外圆周排出的气体，在通过喇叭口112与侧板132之间的沿着轴向的流道之后，再次被吸入叶轮113内圆周一侧的转弯气流(如图中的箭头Y1所示)，由于在喇叭口112上形成了凹部112d，而且该凹部112d的朝向叶轮113一侧的表面具有沿着侧板132的形状，所以就能顺利地向叶轮113的内圆周一侧流动。这样，在减小沿壁面的气流的紊流的同时，在侧板132附近的转弯气流的紊流也减小了，能达到降低因转弯气流的紊乱所造成的噪音的目的。
更进一步，由于弯曲部分112b的叶轮113一侧的端部与侧板132的吸气口112a一侧的端部，在侧板132的内圆周一侧的位置上布置成重合在一起，所以沿壁面的气流X1和转弯气流Y1就都能向着叶轮113的轴向主板131一侧流动，于是沿壁面的气流X1和转弯气流Y1就能顺利地合流。这样，由于沿壁面的气流X1和转弯气流Y1的合流所形成的气流的紊流减小了，就能达到降低因沿壁面的气流X1和转弯气流Y1的合流而造成的噪音的目的。
(3)实验例
为确认本发明的效果，对本实施例的多叶片风机110中的喇叭口112的凹部112d是否影响噪音的大小和送风性能，进行了以下实验。此时，如图7所示，准备了具有与叶轮113相同的叶轮213，但没有凹部112d的喇叭口212的多叶片风机210，作为用于与本实施例的多叶片风机110的性能进行比较的多叶片风机。此外，实验所使用的叶轮的尺寸，两种叶轮113、213的外径都是260mm，叶轮的宽度都是70mm。
测定这两台多叶片风机110和210的风量和噪音值的数据的结果如图8所示。图8中，圆点和虚线表示用作性能比较的多叶片风机210(即，没有喇叭口的凹部)的实验数据，而方块和实线表示本实施例的多叶片风机110(即，有喇叭口的凹部)的实验数据。
根据这个实验结果，在同样的风量条件下(例如，风量为7m3/min)，本实施例的多叶片风机110与用作性能比较的多叶片风机210相比，噪音值小1dB左右(在其他风量条件下也一样)，可知，在噪音性能方面较为优良。这是因为，如以上所说明的，是由于在喇叭口上设置了凹部，吸气口附近的气流的紊流减小了的缘故。
此外，在同样的风量条件下，例如，风量为7m3/min时，叶轮的转速在多叶片风机110中为754转/分钟，而在多叶片风机210中为783转/分钟，多叶片风机110的转速较小(在其他风量条件下也一样)。这就表示，在喇叭口上有凹部的多叶片风机110与在喇叭口上没有凹部的多叶片风机210相比，为获得同样的风量所需要的电动机动力小，可知其送风性能较为优越。
根据以上的比较，像本实施例的多叶片风机110那样，在喇叭口112上设置凹部112d，就能提高其降低噪音的性能和送风性能。
(4)变型例
如图9所示，在本实施例的多叶片风机110中，可以在位于叶轮113的主板131的许多叶片133的叶片之间的部分134上，至少在叶片133旋转方向的前方，切出缺口。
这样，便如图10所示，气体就能通过叶片之间的部分134，在主板131与壳体111之间的间隙I中流通。于是，就能充分利用壳体111的空间容积。
[第二实施例]
在第一实施例的多叶片风机110中，借助于在喇叭口112上设置凹部112d，防止了沿着喇叭口112流入吸气口112a的气体的气流(沿壁面的气流)剥离，并减小了气流的紊流。但是，除此之外，还希望减小沿壁面的气流与主流合流的过程中所产生的紊流。
因此，如图11所示，在本实施例的多叶片风机310中，在喇叭口的弯曲部分312b与凹部312d的连接部分，即，在凹部312d的气流的下游一侧设置了许多凸部312e。下面，参照附图说明本实施例的多叶片风机310。
(1)多叶片风机的构成
图11是第二实施例的多叶片风机310的侧视图(具体的说，是图12中沿A-A线的断面图)，图12是多叶片风机310的平面图。
多叶片风机310与第一实施例中的多叶片风机110一样，由叶轮313，容纳叶轮313的壳体311，以及驱动叶轮313转动的电动机314等构成。此时，图11和图12中的轴线0-0是叶轮313和电动机314的旋转轴线。
叶轮313与第一实施例的叶轮113相同，许多叶片333(在图12中只表示了许多叶片333中的一部分)的一端固定在圆板状的主板331的外圆周上，这些叶片333的另一端则用环状侧板332连接起来。
壳体311与第一实施例的壳体111相同，在其平面上看起来是涡旋状的箱体，具有开口311a和气体的排气口311b。
喇叭口312与第一实施例的喇叭口112相同，布置成覆盖在壳体311的开口311a上，形成了为把吸入的气体导向叶轮313用的吸气口312a。吸气口312a布置成对着叶轮313的侧板332。另外，在本实施例中，喇叭口312的形状与第一实施例的多叶片风机110的喇叭口112不同，在凹部312d上还加上了许多凸部312e。具体的说，如图11和图12所示，许多凸部312e在弯曲部分312b与凹部312d的连接部分上，在吸气口312a的圆周方向上隔开间隔并排地布置着，形成了比弯曲部分312b与凹部312d的连接部分还要向与叶轮313相反的一侧突出的部分。此外，许多凸部312e布置成放射状，与在吸气口312a的周围设置成环状的凹部312d相对应(在图12中，只表示了许多凸部312e的一部分)。
接着，利用图13详细说明多叶片风机310的喇叭口312的凹部312d附近的结构。图13是图11的放大图，是表示多叶片风机310的喇叭口312的凹部312d附近的结构的图。
在本实施例中，与第一实施例的喇叭口112一样，以B’点作为弯曲部分312b与凹部312d的连接部分(详细的说，是这一部分对着叶轮313的侧面)，以C’点作为凹部312d向叶轮313一侧凹进最深的部分(详细的说，是这一部分对着叶轮313的侧面)，以D’点作为平坦部分312c与凹部312d的连接部分(详细的说，是这一部分对着叶轮313的侧面)，则C’点要比B’点和D’点的位置更靠近叶轮313。
此外，在本实施例中，与第一实施例一样，从旋转轴线0-0到D’点的长度φr’，与叶轮313的外半径φR’的长度比φr’/φR’，在0.8倍以上，1.4倍以下。
此外，在本实施例中，与第一实施例一样，把B’点与D’点假想地连接起来所形成的平面315，大致与旋转轴线0-0垂直相交，其位置处于与平坦部分312c的与叶轮313相反一侧的面在同一个平面上。因此，通过凹部312d附近的气体的气流(沿壁面的气流)就不会产生紊流。
此外，在本实施例中，也与第一实施例一样，使平坦部分312c假想地向内圆周一侧延长，则在与叶轮313相反的一侧形成的平面(在本实施例中与平面315是同一个平面)，与从C’点到D’点的面在D’点上所成的角度θ’，大于60度，小于或等于90度。
此外，喇叭口312的凹部312d的叶轮313一侧的面(特别是对应于B’点与C’点之间的面)，与第一实施例相同，具有沿着侧板332的形状。即，由于在喇叭口312上形成凹部312d，因而在喇叭口312上形成了沿着侧板332的形状。
还有，喇叭口312的弯曲部分312b的叶轮313一侧的端部，与第一实施例一样，布置成比侧板332的吸气口312a一侧的端部更靠近半径方向的内圆周一侧，而且，侧板332的吸气口312a一侧的端部布置成与弯曲部分312b的叶轮313一侧的端部在旋转轴线0-0的方向上重合。
凸部312e的向与叶轮313相反一侧最突出的部分(G’点)，在与叶轮313相反的一侧，要比D’点离得更远。此外，凸部312e做成与弯曲部分312b和凹部312d圆滑地连接。
另外，在本实施例的多叶片风机310中，与第一实施例一样，壳体311的轴向尺寸变小的部分，只限于设有凹部312d的部分，使得壳体311内空间容积变狭窄的部分为最少。
(2)多叶片风机的工作过程
下面，参照图11、图12和图14说明多叶片风机310的工作过程。其中，图14是图11的放大图，是说明喇叭口312的凹部312d附近的沿壁面的气流和转弯气流的图。
当开动电动机314，多叶片风机310工作时，叶轮313便相对于壳体311向着图12的旋转方向R转动。于是，叶轮313上的各叶片333就对气体加压，使其从内圆周一侧的空间排向外圆周一侧的空间，在从吸气口312a向叶轮313内圆周一侧的空间吸入气体的同时，把送到叶轮313外圆周一侧的气体，集中地排出排气口311b。即，多叶片风机310与第一实施例的多叶片风机110一样，如图11和图12中所示的箭头W2那样，从旋转轴线0-0的方向吸入气体，而从排气口311b排出气体。
此时，在喇叭口312的吸气口312a附近，气体的沿壁面的气流和转弯气流如图11和图14所示。
沿壁面的气流(图中的箭头X2)，与第一实施例一样，在通过凹部312d附近的过程中，由于设置了凹部312d而被吸引到所形成的空间S2中，不会发生气流的剥离，而是沿着喇叭口312流动。
接着，通过凹部312d附近的沿壁面的气流X2，一部分(图中的箭头Z2)沿着凸部312e流动，而其余的部分(图中的箭头Z1)则仍在凸部312e之间沿着弯曲部分312b流动。然后，由于沿着凸部312e流动的气体Z2的流线，几乎与沿着旋转轴线0-0流入吸气口312a的主流(图11中的箭头W2)的流线趋于一致，所以不会产生紊流，就顺利地与主流W2合流了。另一方面，沿着弯曲部分312b流动的气体Z1，则在与已经和沿着凸部312e流动的气体Z2合流后的主流W2合流之后，流入吸气口312a中。此时，与第一实施例的没有形成凸部312e的情况相比，由于沿着弯曲部分312b流动的气体Z1的流量很少，所以减少了与主流W2合流而造成的紊流。
而且，由于G’点的位置比D’点离开叶轮313更远，所以能可靠地把沿着喇叭口312的平坦部分312c流入吸气口312a的沿壁面的气流X2的一部分，向凸部312e一侧引导。
这样，由于在吸气口312a附近的沿壁面的气流X2的紊流减小了，所以，在取得与第一实施例同样的降低噪音和提高送风性能的效果的同时，还能降低因主流W2与沿壁面的气流X2合流所产生的噪音，并提高送风性能。
(3)变型例
如图9所示，与第一实施例一样，在本实施例的多叶片风机310中，也可以将位置处于叶轮313的主板331的许多叶片333之间的叶片之间部分334中，至少在叶片333的旋转方向的前方切出缺口。
这样，便如图10所示，气体也能通过叶片之间部分334，在主板331与壳体311之间的间隙I’中流动。这样，就能充分利用壳体311的空间容积。
[第三实施例]
在第一实施例的多叶片风机110中，作为侧板，使用的是这样的环状侧板132，即，随着它从外圆周接近内圆周的同时，还向着与主板131相反的一侧(即，后述的吸气口112a一侧)倾斜，但是，它也可以是具有叶轮413的多叶片风机410(参见图15)，这种叶轮413使用与以往的多叶片风机10(见图1)的侧板32同样形状的侧板432。
具体的说，多叶片风机410主要是具有与以往的多叶片风机10的叶轮13同样形状的叶轮413，以及与第一实施例的多叶片风机110的喇叭口112同样形状的喇叭口412。此外，壳体411与第一实施例的壳体111一样，在平面上看起来是涡旋状的箱体，具有开口411a和气体的排气口411b。还有，喇叭口412的形状与第一实施例的多叶片风机110的喇叭口112相同，也具有吸气口412a，弯曲部分412b，包围着吸气口412a形成环状的凹部412d，以及平坦部分412c。在本实施例中，与第一实施例中的B、C、D点以及平面115相同，弯曲部分412b与凹部412d的连接部分是B”点，凹部412d向叶轮413方向凹进最深的部分是C”点，平坦部分412c与凹部412d的连接部分是D”点，而假想地把B”点与D”点连接起来而形成的平面是平面415。
即使在这样的情况下，也与第一实施例中的多叶片风机110一样，由于设置了凹部412d，在空间S3中产生了负压，所以吸气口412a附近的气流的紊流减小了，还能降低噪音，并提高送风性能。
此外，虽然在图中没有表示，但在上述多叶片风机410的喇叭口412上，也可以设置与第二实施例的喇叭口312的凸部312e相同的凸部，从而能进一步降低噪音，并提高送风性能。此外，虽然在图中没有表示，但也可以与第一和第二实施例一样，将位置处于叶轮413的主板431的许多叶片433之间的叶片之间部分中的，至少在叶片旋转方向的前方切出缺口，以便充分利用壳体411的空间容积。
[其他实施例]
以上，参照附图说明了本发明的若干实施例，但是，具体的结构却并不限于这些实施例，而是可以在本发明构思的范围内进行变化。
例如，上述实施例是将本发明应用在具有前倾叶片的叶轮的多叶片风机中，但并不仅限于此，它也能适用于径向送风机和涡轮送风机之类的，从旋转轴线方向吸入气体，而从与旋转轴线交叉的方向排出气体的离心式风机。
利用本发明，对于从旋转轴线方向吸入气体，而从与旋转轴线交叉的方向排出气体的离心式风机，能防止吸气口附近的气流的紊流。

Claims (10)

1.一种从旋转轴线方向吸入气体，向与旋转轴线(0-0)交叉的方向排出气体的离心式风机(110、310、410)，它具有：
以旋转轴线为中心进行旋转的叶轮(113、313、413)；以及
具有对着上述叶轮布置的吸气口(112a、312a、412a)，和朝向上述吸气口周围的叶轮侧形成凹进的负压空间(S1、S2、S3)的凹部(112d、312d、412d)，用于将所吸入的气体向上述叶轮引导的喇叭口(112、312、412)，
上述喇叭口(112、312、412)具有在上述凹部(112d、312d、412d)的半径方向的外圆周一侧，沿着与旋转轴线(0-0)交叉的方向延伸的平坦部分(112c、312c、412c)，和在上述凹部的半径方向的内圆周一侧，向着叶轮一侧延伸，形成上述吸气口(112a、312a、412a)的弯曲部分(112b、312b、412b)；
上述凹部的向叶轮一侧凹进最深的部分(C、C’、C”)，处于比上述平坦部分与上述凹部的连接部分(D、D’、D”)更靠近叶轮一侧的位置上，而且，也比上述弯曲部分与上述凹部的连接部分(B、B’、B”)，更靠近叶轮一侧的位置上；其特征在于，
从旋转轴线(0-0)的中心到上述平坦部分(112c、312c、412c)与上述凹部(112d、312d、412d)的连接部分(D、D’、D”)的长度(φr、φr’)与上述叶轮的外半径(φR、φR’)的长度比(φr/φR、φr’/φR’)，在0.8倍以上，1.4倍以下。
2.一种从旋转轴线方向吸入气体，向与旋转轴线(0-0)交叉的方向排出气体的离心式风机(110、310、410)，它具有：
以旋转轴线为中心进行旋转的叶轮(113、313、413)；以及
具有对着上述叶轮布置的吸气口(112a、312a、412a)，和朝向上述吸气口周围的叶轮侧形成凹进的负压空间(S1、S2、S3)的凹部(112d、312d、412d)，用于将所吸入的气体向上述叶轮引导的喇叭口(112、312、412)，
上述喇叭口(112、312、412)具有在上述凹部(112d、312d、412d)的半径方向的外圆周一侧，沿着与旋转轴线(0-0)交叉的方向延伸的平坦部分(112c、312c、412c)，和在上述凹部的半径方向的内圆周一侧，向着叶轮一侧延伸，形成上述吸气口(112a、312a、412a)的弯曲部分(112b、312b、412b)；
上述凹部的向叶轮一侧凹进最深的部分(C、C’、C”)，处于比上述平坦部分与上述凹部的连接部分(D、D’、D”)更靠近叶轮一侧的位置上，而且，也比上述弯曲部分与上述凹部的连接部分(B、B’、B”)，更靠近叶轮一侧的位置上；
将上述平坦部分(112c、312c、412c)假想地向内圆周方向延长后，对着叶轮所形成的平面(115、315、415)，与从上述凹部(112d、312d、412d)的向叶轮一侧凹进最深的部分(C、C’、C”)到与上述平坦部分和上述凹进部分的连接部分(D、D’、D”)的面，在上述平坦部分与上述凹部的连接部分之间所成的角度(θ、θ’)，大于60度，小于或等于90度。
3.如权利要求1或2所述的离心式风机(110、310、410)，其特征在于，上述平坦部分(112c、312c、412c)与上述凹部(112d、312d、412d)的连接部分(D、D’、D”)，和上述弯曲部分(112b、312b、412b)与上述凹部的连接部分(B、B’、B”)假想地连接起来，在与叶轮相反一侧所形成的平面(115、315、415)，大致与旋转轴线(0-0)垂直相交。
4.如权利要求1或2所述的离心式风机(310)，其特征在于，上述喇叭口(312)在上述弯曲部分(312b)与上述凹部(312d)的连接部分(B’)上，还具有隔开间隔，并排布置在上述吸气口(312a)的圆周方向上，比上述弯曲部分与上述凹部的连接部分更向着与叶轮相反的一侧突出的多个凸部(312e)。
5.如权利要求4所述的离心式风机(310)，其特征在于，上述凸部(312e)的向叶轮相反一侧最突出的部分(G’)的位置，比上述平坦部分(312c)与上述凹部(312d)的连接部分(D’)，在与叶轮相反一侧的更远的位置上。
6.如权利要求1或2所述的离心式风机(110、310、410)，其特征在于，上述凹部(112d、312d、412d)形成包围着上述吸气口(112a、312a、412a)的环形。
7.如权利要求1或2所述的离心式风机(110、310、)，其特征在于，上述叶轮(113、313)具有下列部件：以旋转轴线(0-0)为中心进行旋转的主板(131、331)；以旋转轴线为中心，呈环状布置的，各自的远离吸气口的端部固定在上述主板上的许多叶片(133、333)；把上述许多叶片的吸气口一侧的端部连接起来的环状侧板(132、332)，
上述凹部(112d、312d)的叶轮一侧的表面具有沿着上述侧板的形状。
8.如权利要求7所述的离心式风机(110、310)，其特征在于，上述弯曲部分(112b、312b)的叶轮一侧的端部，布置在比上述侧板(132、332)的吸气口一侧的端部更靠近半径方向的内圆周一侧，而且，布置成与上述侧板的吸气口一侧的端部在旋转轴线方向上重合。
9.如权利要求1或2所述的离心式风机(110、310、410)，其特征在于，它还具有涡旋状壳体(111、311、411)，该涡旋状壳体具有与上述叶轮(113、313、413)相对地形成的开口(111a、311a、411a)，和在外圆周上形成的气体的排气口(111b、311b、411b)，并且，还将上述叶轮容纳在其中；
上述喇叭口(112、312、412)设置成与上述壳体的上述开口上的上述吸气口(112a、312a、412a)相对应。
10.如权利要求7所述的离心式风机(110、310、)，其特征在于，它还具有涡旋状壳体(111、311)，该涡旋状壳体具有与上述叶轮(113、313)相对地形成的开口(111a、311a)，和在外圆周上形成的气体的排气口(111b、311b)，并且，还将上述叶轮容纳在其中；
上述喇叭口(112、312)设置成与上述壳体的上述开口上的上述吸气口(112a、312a)相对应；以及，
上述主板(131、331)的上述位于许多叶片(133、333)之间的叶片中间部分(134、334)，至少在上述叶片的旋转方向的前方切出缺口。
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