DE112014006367T5

DE112014006367T5 - Axialströmungsgebläse

Info

Publication number: DE112014006367T5
Application number: DE112014006367.3T
Authority: DE
Inventors: Tomoya Fukui; Tsutomu Takahashi; Tatsushi Murakami; Toshikatsu Arai; Hitoshi Kikuchi
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2014-02-14
Filing date: 2014-02-14
Publication date: 2016-10-27
Also published as: WO2015121989A1; CN105992877A; JPWO2015121989A1; JP6218862B2; US10550855B2; CN105992877B; US20160348699A1

Abstract

Es ist ein Axialströmungsgebläse vorgesehen, welches aufweist: einen Nabenbereich, der von einem Motor drehbar angetrieben wird; mehrere Drehflügel, die sich jeweils radial von einem Umfang des Nabenbereichs weg erstrecken und konfiguriert sind, zu bewirken, dass Luft in einer Richtung einer Drehachse des Motors strömt; und einen Trichter, der mehreren Drehflügel aufnimmt, welcher Trichter aufweist: einen ansaugseitigen runden Bereich, der auf einer Ansaugseite des Trichters gebildet ist und eine gekrümmte Oberfläche hat, die sich in einer radialen Richtung des Trichters erweitert, und einen ausgabeseitigen runden Bereich, der auf einer Ausgabeseite des Trichters gebildet ist und eine gekrümmte Oberfläche hat, die sich in der radialen Richtung des Trichters erweitert. Die mehreren Drehflügel sind jeweils gänzlich so geneigt, dass sie einen äußeren Umfangsbereich jedes der mehreren Drehflügel auf einer Stromabwärtsseite in einer Luftströmungsrichtung haben, und der gesamte äußere Umfangsbereich sich auf der Stromabwärtsseite in der Luftströmungsrichtung mit Bezug auf den ansaugseitigen runden Bereich befindet.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Axialströmungsgebläse, der für einen Lüftungsventilator, ein Klimagerät, einen Kühlventilator oder andere Vorrichtungen zu verwenden ist.
Stand der Technik
Bekannte Drehflügel (manchmal auch als Drehschaufeln bezeichnet) für einen Axialströmungsventilator sind so geformt, dass sie in einer Drehrichtung vorwärts ausgebogen und vorwärts zu einer Saugseite geneigt sind, um Geräusche zu verringern. Mit derartigen Drehflügeln wurde eine Form eines Trichters verwendet, der halb geöffnet ist, um Teile der Drehflügel an ihren hinteren Kanten zu überlappen (nachfolgend als ein ”halbgeöffneter Trichter” bezeichnet). Die Verringerung von Geräuschen wurde somit erzielt durch Konfigurieren der Form des Trichters oder der Positionsbeziehung zwischen den Flügeln und dem Trichter.
Um die Geräusche weiter zu verringern, wurde kürzlich die Form des Drehflügels so vorgeschlagen, dass durch einen Flügelspitzenwirbel bewirkte Interferenzen herabgesetzt werden. Bei einer derartigen vorgeschlagenen Form ist der Flügel zu einer Stromaufwärtsseite einer Luftströmung an einem äußeren Umfangsbereich des Flügels hin gebogen. Dies dient dazu, einer Leckströmung um den äußeren Umfangsbereich des Flügels herum von der Druckflächenseite zu der Saugflächenseite hin und einem auf der Flügelsaugfläche erzeugten Flügelspitzenwirbel zu begegnen. Die Leckströmung wird erzeugt, wenn der Flügel aufgrund einer Druckdifferenz zwischen einer Druckfläche und einer Saugfläche des Drehflügels gedreht wird, und der Flügelspitzenwirbel wird aufgrund dieser Leckströmung erzeugt. Die Interferenz der Leckströmung und des Flügelspitzenwirbels mit einer Flügelfläche, einem benachbarten Flügel und dem Trichter ist eine Ursache für erhöhte Geräusche.
Ein Axialströmungsventilator, der für einen Lüftungsventilator, ein Klimagerät, einen Kühlventilator oder andere Vorrichtungen zu verwenden ist, ist selten nur mit Drehflügeln ausgestattet; ein Trichter ist um die Drehflügel herum angeordnet, um eine Strömung gleichzurichten und einen Druck zu erhöhen. Daher ist nicht nur der Drehflügel relevant für Luftströmungs- und Geräuscheigenschaften, sondern dies sind auch die anderen Faktoren wie die Form des Trichters, die Positionsbeziehung zwischen den Drehflügeln und dem Trichter.
Ein bekannter Axialströmungsventilator enthält ein Propellergebläse mit mehreren Flügeln, die auf einem äußeren Umfang einer Nabe gebildet sind, und eine Ventilatorführung. Ein Angriffswinkel auf einer mittleren Strömungsfläche des Flügels ist so gesetzt, dass er angenähert 60 Grad beträgt. Die Ventilatorführung ist rohrförmig, und eine Länge der Ventilatorführung in einer axialen Richtung ist so gesetzt, dass sie 0,8 oder mehr einer Höhe H des Flügels beträgt. Ein saugseitiger Endbereich der Ventilatorführung ist zu einer Ausgabeseite von saugseitigen Endbereichen der Flügel hin verschoben, und eine Größe U der Verschiebung ist so gesetzt, dass sie einer Beziehung 0,3H ≤ U ≤ 0,5H genügt (siehe beispielsweise Patentdokument 1).
Weiterhin ist ein Axialströmungsventilator bekannt, enthaltend ein Propellergebläse, das konfiguriert ist, von einer Antriebsquelle gedreht zu werden, einen rohrförmigen Lufteinführungsbereich, der das Propellergebläse abdeckt, während ein vorbestimmter Raum hinter dem Propellergebläse sichergestellt ist, und eine Abdeckung, die kontinuierlich mit dem Lufteinführungsbereich gebildet ist, um auf einer Vorderseite des Propellergebläses so geöffnet zu sein, dass Luft in einem weiten Bereich der Vorderseite des Propellergebläses zu dem Lufteinführungsbereich eingeführt wird. Der Öffnungsbereich der Abdeckung ist schräg geformt und verengt sich zu dem Lufteinführungsbereich hin. Jede der Schaufeln der Propellergebläses ist in einer derart geneigten Weise gebildet, dass sie in einer Drehrichtung vorwärts ausgebogen ist, während ein vorderer Kantenbereich jeder der Schaufeln so geformt ist, dass er angenähert senkrecht zu der Drehachse des Propellergebläses verläuft. Eine vordere Endseite des Propellergebläses ist in der Richtung der Drehachse so angeordnet, dass sie von einer Grenze zwischen dem Lufteinführungsbereich und dem Öffnungsbereich um einen vorbestimmten Betrag zu dem Öffnungsbereich hin ausgebogen ist (siehe beispielsweise Patentdokument 2).
Weiterhin ist eine Gebläsevorrichtung bekannt, enthaltend einen Propellerventilator mit mehreren Schaufeln, die auf einer äußeren Umfangsfläche einer Nabe als einer Drehmitte gebildet ist, und die jeweils eine dicke Schaufelform wie durch einen Tragflächenflügel typisiert hat, einen Trichter, der sich auf einer radial äußeren Seite mit Bezug auf den Propellerventilator befindet und einen Ansaugbereich und einen Ausgabebereich unterteilt, und einen Ventilatorschutz, der sich auf einer Ausgabeseite mit Bezug auf den Propellerventilator befindet. Der Trichter enthält einen saugseitigen Bogenbereich, der sich auf einer Saugseite befindet, einen ausgabeseitigen Bogenbereich, der sich auf der Ausgabeseite befindet, und einen zylindrischen Bereich, der sich zwischen dem ausgabeseitigen Bogenbereich und dem saugseitigen Bogenbereich befindet. Wenn die Höhe des Trichters in einer axialen Richtung in einem Bereich, der mit einem äußeren Umfangsbereich von jeder der Schaufeln überlappt, durch H1 dargestellt ist, und eine Höhe des äußeren Umfangsbereichs von jeder der Schaufeln durch H0 dargestellt ist, sind diese Parameter so gesetzt, dass sie in einen Bereich von H1/H0 = 0,40 bis 0,65 fallen (siehe beispielsweise Patentdokument 3).
Wie in den Patentdokumenten 1 bis 3 offenbart ist, erfolgt hinsichtlich der Drehflügel nach dem Stand der Technik eine Berücksichtigung bei dem Axialströmungsgebläse enthaltend den halboffenen Trichter, das mit dem Trichter in einem Bereich von der Sehnenmitte bis zu der hinteren Kante des Flügels überlappt, und das axiale Strömungsgebläse, das derart ausgebildet ist, dass der größte Teil jedes der Drehflügel in einem Trichterluftkanal aufgenommen ist.
Weiterhin wird hinsichtlich des Propellerventilators mit der Form, bei der der äußere Umfangsbereich des Flügels in der Stromaufwärtsrichtung der Luftströmung gebogen ist, eine optimale Positionsbeziehung zwischen den Drehflügeln und dem Trichter sowie eine Form des Trichters vorgeschlagen.
Beispielsweise ist ein axiales Strömungsgebläse bekannt, enthaltend eine Nabe, die eine Drehmitte ist, mehrere Flügel, die auf einer äußeren Umfangsfläche der Nabe so gebildet sind, dass äußere Umfangsenden einer vorderen Kante und einer hinteren Kante in einer Drehrichtung auf einer Vorderseite angeordnet sind, und einen Trichter, der so angeordnet ist, dass er den jeweils äußeren Umfang der mehreren Flügel umgibt und einen ersten runden Oberflächenbereich auf der Lufteinlassseite, einen zylindrischen Bereich mit einer vorbestimmten Breite, der sich auf einer Stromabwärtsseite mit Bezug auf den runden Oberflächenbereich auf der Einlassseite befindet, und einen zweiten runden Oberflächenbereich auf der Luftauslassseite, der sich auf einer Stromabwärtsseite mit Bezug auf den zylindrischen Bereich befindet, enthält. Ein äußerer Umfangsendbereich jedes der Flügel ist zu der Lufteinlassseite hin geneigt. Das äußere Umfangsende des geneigten Bereichs der hinteren Kante jedes der Flügel befindet sich an einem Endbereich des zylindrischen Bereichs des Trichters auf der Luftauslassseite. Der hintere Kantenbereich jedes der Flügel an einem Teil, der ein anderer als der geneigte Teil ist, befindet sich an einem Endbereich des zweiten runden Oberflächenbereichs des Trichters auf der Luftauslassseite (siehe beispielsweise Patentdokument 4).
Weiterhin wird, um ein axiales Strömungsgebläse zu erhalten, bei dem äußere Umfangsbereiche der Flügel jeweils in einer Stromaufwärtsrichtung einer Luftströmung gebogen sind und der größte Teil jedes der Flügel in einem Luftkanaltrichter aufgenommen ist, und bei dem durch einen Flügelspitzenwirbel bewirkte Geräusche klein sind und der Grad der Abnahme des Luftblasvermögens klein ist, auch ein Axialströmungsgebläse vorgeschlagen, das einen Luftkanaltrichter enthält, dessen Durchmesser von einer Lufteinlassseite mit großem Durchmesser allmählich zu einer Luftauslassseite hin abnimmt, wobei der größte Teil jedes der Flügel in dem Luftkanaltrichter aufgenommen ist (siehe beispielsweise Patentdokument 5).
Weiterhin wird auch ein axiales Strömungsgebläse vorgeschlagen, enthaltend eine Wulst, der konfiguriert ist, um eine axiale Mitte gedreht zu werden, und mehrere Drehflügel, die auf einem äußeren Umfangsbereich des Wulstes angeordnet sind. Die Drehflügel sind jeweils so gebildet, dass eine Sehnenmittelllinie, die Sehnenmittenpunkte von einem inneren Umfangsende zu einem äußeren Umfangsende des Drehflügels verbindet, gekrümmt ist, um zu einer Stromabwärtsseite der Luftströmung in einem gesamten Bereich des Drehflügels in einer radialen Richtung hin vorzustehen (siehe beispielsweise Patentdokument 6).
Zitatliste
Patentliteratur

Patentdokument 1: Japanische Gebrauchsmusteranmeldung-Veröffentlichung Nr. Sho 62-169295
Patentdokument 2: Japanisches Patent Nr. 2560793
Patentdokument 3: Veröffentlichung Nr. 2002-257096 einer ungeprüften japanischen Patentanmeldung
Patentdokument 4: Japanisches Patent Nr. 3744489
Patentdokument 5: Japanisches Patent Nr. 4818310
Patentdokument 6: Internationales Patent WO 2011/141964 A1

Zusammenfassung der Erfindung
Technisches Problem
In dem für eine Lüftung, eine Außeneinheit eines Klimageräts oder dergleichen zu verwendenden Axialströmungsgebläse sind, um als Hauptzweck eine Geräuschverringerung zu erreichen, die Drehflügel jeweils in der vorwärts ausschweifenden und vorwärts geneigten Form gestaltet, und die äußeren Umfangsbereiche der Flügel sind jeweils in der zu der Stromaufwärtsseite der Luftströmung hin gebogenen Form gestaltet. Weiterhin wird der Trichter vom halb geöffneten Typ verwendet (beispielsweise Patentdokumente 1 bis 4).
Weiterhin ist die Trichterform auch so optimiert, dass Geräusche in dem Typ des Axialströmungsgebläses verringert werden, in welchem die Drehflügel jeweils in der nach vorn ausschweifenden und nach vorn geneigten Form gestaltet sind, und die äußeren Umfangsbereiche der Flügel sind jeweils in der zu der Stromaufwärtsseite der Luftströmung hin gebogenen Form gestaltet, so dass der größte Teil jedes der Drehflügel in dem Trichter aufgenommen ist (beispielsweise Patentdokument 5).
Andererseits ist es bei dem zu verwendenden Axialströmungsgebläse beispielsweise wichtig, damit das Kühlgebläse in eine Vorrichtung eingebaut werden kann, eine erforderliche Luftströmungsrate, einen statischen Druck und eine Geräuschcharakteristik zu erhalten, während die Produkthöhe und die Fläche für die Installation des Produkts so verringert werden, dass die Größe der Vorrichtung, in der das Axialströmungsgebläse installiert wird, beschränkt ist und Beeinträchtigungen mit anderen Komponenten vermieden werden. Jedoch können in vielen Fällen die optimalen Gestaltungen wie bei den vorgenannten Patentdokumenten nicht als die zum Verringern der Geräusche des Axialströmungsgebläses erforderliche Trichterform verwendet werden. Somit besteht das Problem der Verschlechterung der Luftblas- und Geräuschcharakteristiken.
Die vorliegende Erfindung wurde gemacht, um das vorbeschriebene Problem zu lösen, und ihr liegt die Aufgabe zugrunde, ein Axialströmungsgebläse anzugeben, bei dem Drehflügel in einem Trichter aufgenommen sind und das eine Verschlechterung von Luftblas- und Geräuschcharakteristiken vermeiden kann.
Lösung des Problems.
Um das vorgenannte Problem zu lösen, verwendet die vorliegende Erfindung die folgende Konfiguration. Insbesondere wird ein Axialströmungsgebläse angegeben, welches aufweist: einen Nabenbereich, der drehbar von einem Motor angetrieben wird; mehrere Drehflügel, die sich jeweils radial von einem Umfang des Nabenbereichs weg erstrecken und konfiguriert sind, Luft so zu leiten, dass sie in einer Luftströmungsrichtung strömt, die eine Richtung einer Drehachse des Motor ist; und einen Trichter, der die mehreren Drehflügel aufnimmt, welcher Trichter einen saugseitigen runden Bereich, der auf einer Saugseite des Trichters gebildet ist und eine gekrümmte Oberfläche hat, die in einer radialen Richtung des Trichters erweitert ist, und einen ausgabeseitigen runden Bereich, der auf einer Ausgabeseite des Trichters gebildet ist und eine gekrümmte Oberfläche, die in der radialen Richtung des Trichters erweitert ist, hat, aufweist, wobei die mehreren Drehflügel jeweils vollständig geneigt sind, um einen äußeren Umfangsbereich von jedem der mehreren Drehflügel auf einer Stromabwärtsseite in einer Luftströmungsrichtung zu haben, und die Gesamtheit des äußeren Umfangsbereichs sich auf der Stromabwärtsseite in der Luftströmungsrichtung mit Bezug auf den saugseitigen runden Bereich befindet.
Vorteilhafte Wirkungen der Erfindung
Gemäß der vorliegenden Erfindung sind in dem Axialströmungsgebläse, das so ausgestaltet ist, dass der gesamte äußere Umfangsbereich jedes der Drehflügel in dem Trichterbereich aufgenommen ist, die Drehflügel jeweils vollständig in der Stromabwärtsrichtung der zu blasenden Luftströmung geneigt, wenn sie sich dem äußeren Umfangsbereich jedes der Flügel nähern, d. h., es werden Drehflügel verwendet, die jeweils rückwärts geneigt sind, und die Positionsbeziehung zwischen dem vorderen Endbereich der äußeren Umfangsseite jedes der Drehflügel und dem Ansaugbereich des Trichters ist optimiert. Somit wird die Wirkung erzielt, dass eine Gebläsevorrichtung erhalten wird, bei der die Geräusche, die durch in dem Ansaugbereich des Trichters erzeugte Turbulenzen bewirkt werden können, herabgesetzt sind und bei der die Verringerung des Luftblasvermögens reduziert ist.
Weiterhin kann ein schmaleres Axialströmungsgebläse in der axialen Richtung des Motors realisiert werden.
Kurzbeschreibung der Zeichnungen
1 ist eine perspektivische Ansicht, die Drehflügel eines Axialströmungsgebläses nach einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung illustriert.
2 ist eine Projektionsdraufsicht, die einen Zustand illustriert, in welchem der in 1 illustrierte Drehflügel auf eine Ebene senkrecht zu einer Drehachse projiziert ist.
3 ist eine schematische Ansicht eines Drehflügels, die erhalten wird durch drehende Projektion des in 2 illustrierten Drehflügels auf eine senkrechte Ebene enthaltend die Drehachse und eine OX-Achse, und rückwärts geneigt ist.
4 ist eine schematische Ansicht entsprechend 3 zur Illustration eines Axialströmungsgebläses nach dem Stand der Technik, bei dem der Drehflügel vorwärts geneigt ist.
5 ist eine Ansicht, die eine Positionsbeziehung zwischen dem Drehflügel und einem Trichter gemäß dem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung illustriert.
6 ist eine Bezugsansicht entsprechend 5 und illustriert das Axialströmungsgebläse nach dem Stand der Technik, in welchem der Drehflügel vorwärts geneigt ist.
7 ist eine Bezugszeichnung, die ein Axialströmungsgebläse nach dem Stand der Technik illustriert, in welchem der vorwärts geneigte Drehflügel aus einer optimalen Position verschoben ist, um eine Dicke eines Produkt herabzusetzen.
8 ist eine vergrößerte Ansicht zum Illustrieren einer Positionsbeziehung zwischen einem äußeren Umfangsbereich des Drehflügels und einem runden Bereich der Ansaugseite eines Trichters, die in 5 illustriert sind, illustriert.
9 ist ein Diagramm, das eine Änderung des Geräuschs zeigt, wenn ein vorderer Endbereich einer äußeren Umfangsseite des Drehflügels in dem in 5 und 8 illustrierten Zustand in axialer Richtung verschoben ist.
10 ist ein Diagramm, das eine Änderung der Luftströmungsrate zeigt, wenn der vordere Endbereich der äußeren Umfangsseite des Drehflügels in dem in 5 und 8 illustrierten Zustand in der axialen Richtung verschoben ist.
11 ist eine Ansicht, die eine Sehnenmittellinie des in 3 illustrierten Drehflügels illustriert.
12 ist eine Ansicht, die ein zweites Beispiel des Ausführungsbeispiels illustriert, in der ein äußerer Umfangsbereich eines Drehflügels zu einer Stromaufwärtsseite in einer Strömungsrichtung hin gebogen ist.
13 ist eine Ansicht, die eine Sehnenmittellline des in 12 illustrierten Drehflügels illustriert.
14 ist eine Ansicht, die ein Verfahren zum Definieren des in 12 illustrierten Drehflügels illustriert, wobei der äußere Umfangsbereich des Drehflügels zu der Stromaufwärtsseite in der Strömungsrichtung hin gebogen ist.
15 ist eine Ansicht, die ein Beispiel zum weiteren Herabsetzen einer Produkthöhe illustriert, insbesondere eine Ansicht zum Illustrieren eines Zustands, in welchem ein gerader Bereich des Trichters in der Länge reduziert ist und die Positionsbeziehung zwischen dem Drehflügel und dem Trichter modifiziert ist.
Beschreibung von Ausführungsbeispielen
Es wird nun ein Axialströmungsgebläse gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung im Einzelnen mit Bezug auf die Zeichnungen beschrieben. Es ist zu beachten, dass die vorliegende Erfindung nicht durch dieses Ausführungsbeispiel beschränkt wird.
Ausführungsbeispiel
1 ist eine perspektivische Ansicht, die Drehflügel 1 des Axialströmungsgebläses nach dem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung illustriert. Wie in 1 illustriert ist, sind bei dem Ausführungsbeispiel fünf Drehflügel 1 vorgesehen, aber die Anzahl der Drehflügel 1 ist nicht auf fünf beschränkt. In der folgenden Beschreibung der Drehflügel 1 nach diesem Ausführungsbeispiel wird hauptsächlich die Form eines einzelnen Drehflügels beschrieben, aber die Formen der anderen Drehflügel sind dieselben wie die beschriebene.
Die Drehflügel 1, die jeweils eine dreidimensionale Form haben und in 1 illustriert sind, sind so konfiguriert, dass sie von einem Motor (nicht gezeigt) in diesem Fall drehbar angetrieben werden, und sie sind so befestigt, dass sie sich auf einem äußeren Umfang eines Nabenbereichs 2 mit einer Säulenform, der konfiguriert ist, sich um eine Drehachse 3 in einer durch den Pfeil 4 angezeigten Richtung zu drehen, radial erstrecken. Durch die Drehung der Drehflügel 1 wird ein Luftstrom (zu blasender Luftstrom), der in einer durch den Pfeil A angezeigten Richtung strömt, erzeugt. Eine Stromaufwärtsseite des Drehflügels 1 entspricht einer Ansaugfläche, und eine Stromabwärtsseite hiervon entspricht einer Druckfläche.
2 ist eine Projektionsdraufsicht zum Illustrieren eines Zustands, in welchem der in 1 illustrierte Drehflügel 1 auf eine Ebene senkrecht zu der Drehachse 3 projiziert ist. Wenn der in 1 illustrierte Drehflügel 1 auf eine Ebene Sc senkrecht zu der Drehachse 3 (siehe 3) projiziert wird, wird eine Form eines Drehflügels 1', die in 2 illustriert ist, erhalten. Ein in 2 illustrierter Punkt Pb' zeigt einen Mittelpunkt einer Sehne auf dem äußeren Umfang des Nabenbereichs 2 an, wobei die Sehne als sich von einem vorderen Kantenbereich 1c' des Flügels erstreckend angesehen wird. Weiterhin zeigt das Bezugssymbol ”O” in 1 und 2 die Mitte der Drehflügel an.
3 ist eine schematische Ansicht eines Drehflügels 5, die durch sich drehende Projektion des in 2 illustrierten Drehflügels 1' auf eine senkrechte Ebene enthaltend die Drehachse 3 und eine OX-Achse erhalten wird. Daher zeigen die Bezugssymbole 1, 1' und 5 denselben Drehflügel an. Wie in 3 illustriert ist, ist der Drehflügel 5 so geneigt, dass er einen äußeren Umfangsbereich hat, der von dem Nabenbereich 2 weg angeordnet ist und sich weiter in einer Richtung entsprechend der Richtung A der Luftströmung als die Nabe 5 befindet. Das heißt, der Drehflügel 5 ist mit Bezug auf eine Richtung von einer Stromaufwärtsseite zu einer Stromabwärtsseite der Luftströmung hin rückwärts geneigt.
4 ist eine schematische Ansicht eines Drehflügels 5a nach dem Stand der Technik, der im Vergleich mit dem Drehflügel 5 nach diesem Ausführungsbeispiel rückwärts geneigt ist. Wie in 4 illustriert ist, ist der Drehflügel 5a nach dem Stand der Technik so geneigt, dass er einen äußeren Umfangsbereich, der sich von dem Nabenbereich 2 entfernt befindet, weiter in der Richtung entgegengesetzt zu der Richtung A der Luftströmung als die Nabe 5 befindet. Das heißt, der Drehflügel 5a ist mit Bezug auf die Richtung von der Stromabwärtsseite zu der Stromaufwärtsseite der Luftströmung hin vorwärts geneigt.
Als Nächstes wird das Axialströmungsgebläse beschrieben, bei dem der Drehflügel 5, der gemäß diesem Ausführungsbeispiel, wie in 3 illustriert ist, rückwärts geneigt ist, in einem Trichter 6 aufgenommen ist. Im Folgenden wird ein Beispiel für ein Axialströmungsgebläse beschrieben, in welchem ein äußerer Umfangsbereich des Drehflügels (1, 1', 5), der in der vorbeschriebenen Weise definiert ist, in dem Trichter 6 aufgenommen ist.
In 5 wird der rückwärts geneigte Drehflügel 5 gedreht, wodurch ein Luftstrom in der durch den Pfeil A angezeigten Richtung erzeugt wird. In diesem Fall strömt ein Luftstrom B in einen vorderen Endbereich 13 der äußeren Umfangsseite des Drehflügels 5 entlang eines runden Trichterbereichs 8 auf der Ansaugseite. Es ist zu beachten, dass der runde Bereich 8 des Trichters auf der Ansaugseite einem gekrümmten Oberflächenbereich des Trichters 6 entspricht, der auf einer Ansaugseite des Trichters 6 gebildet ist, um sich in einer radialen Richtung des Trichters zu erweitern. Wenn der runde Bereich 8 des Trichters auf der Ansaugseite klein ist oder eine Strömungsgeschwindigkeit des Luftstroms B, der in den vorderen Endbereich 13 der äußeren Umfangsseite strömt, hoch ist, werden durch das Bezugssymbol 14 angezeigte Turbulenzen in dem Luftstrom B erzeugt. Das Ansaugen dieser Turbulenzen 14 durch den Drehflügel 5 führt zu einer Verschlechterung der Luftblas- und Geräuschcharakteristiken.
Wenn weiterhin die Abmessungen einer äußeren Schale eines Produkts verringert werden oder eine Höhe des Produkts zusammen mit einer Verkleinerung des Produkts verringert wird, werden der runde Bereich 8 auf der Ansaugseite des Trichters, ein gerader Bereich 7 des Trichters oder ein runder Bereich 9 auf der Ausgabeseite des Trichters verkleinert. Daher neigt der Drehflügel 5 dazu, die durch das Bezugssymbol 14 angezeigte Turbulenz anzusaugen, was zu einer Verschlechterung der Luftblas- und Geräuschcharakteristiken führt.
Es ist zu beachten, dass der runde Bereich 9 auf der Ausgabeseite des Trichters einem gekrümmten oberflächenartigen Bereich des Trichters 6 entspricht, der auf einer Ausgabeseite gebildet ist, um sich in der radialen Richtung des Trichters zu erstrecken, und der gerade Bereich 7 des Trichters entspricht einem glatten Bereich, der sich zwischen dem runden Bereich 8 auf der Ansaugseite des Trichters und dem runden Bereich 9 auf der Ausgabeseite des Trichters befindet und den runden Bereich 8 auf der Ansaugseite des Trichters und den runden Bereich 9 auf der Ausgabeseite des Trichters miteinander verbindet.
Angesichts des Vorstehenden ist, wie in 5 illustriert ist, der vordere Endbereich 13 auf der äußeren Umfangsseite des rückwärts geneigten Drehflügels 5 so angeordnet, dass er sich auf der Abwärtsstromseite mit Bezug auf den runden Bereich 8 auf der Ansaugseite des Trichters befindet. Hierdurch werden die, selbst wenn der runde Bereich 8 auf der Ansaugseite des Trichters klein ist oder die Strömungsgeschwindigkeit des in den vorderen Endbereich 13 auf der äußeren Umfangsseite strömenden Luftstroms B hoch ist, die durch das Bezugssymbol 14 angezeigten Turbulenzen gedämpft, und dann wird die Luft durch den Drehflügel 5 angesaugt, wodurch es möglich ist, die Verschlechterung der Luftblas- und Geräuschcharakteristiken zu verringern.
Weiterhin ist ein Motor auf der Stromabwärtsseite der Luftströmung mit Bezug auf die Drehflügel 5 angeordnet, und die Drehflügel 5 sind jeweils zu der Stromabwärtsseite hin rückwärts geneigt. Daher kann in einer axialen Richtung des Motors 15 (Strömungsrichtung des Luftstroms) eine Endfläche des Motors 15 auf der Stromaufwärtsseite auf der Stromaufwärtsseite mit Bezug auf Endflächen der Drehflügel 5 auf der Stromabwärtsseite angeordnet sein. Hierdurch können die Drehflügel 5 und der Motor 15 teilweise miteinander überlappen, so dass eine Produkthöhe L verringert sein kann, um das Axialströmungsgebläse dünner zu machen.
6 ist eine Bezugsansicht des Axialströmungsgebläses nach dem Stand der Technik enthaltend die vorwärts geneigten Drehflügel 5a. In diesem Fall ist erforderlich, damit die Luft durch die Drehflügel 5a angesaugt wird, nachdem die durch das Bezugssymbol 14 angezeigten Turbulenzen gedämpft sind, dass die Dickenabmessung in der axialen Richtung des Motors vergrößert wird. Das heißt, wenn der vordere Endbereich 13 an der äußeren Umfangsseite des Drehflügels 5a sich auf der Stromabwärtsseite mit Bezug auf den runden Bereich 8 auf der Ansaugseite des Trichters in gleicher Weise wie in dem in 5 illustrierten Fall befindet, sind der Motor 15 oder Hilfsteile wie Beine (nicht gezeigt) zum Halten des Motors 15 zu der Stromabwärtsseite hin verschoben, und eine Produktendfläche 11 auf der Ausgabeseite ist zu der Stromabwärtsseite hin verschoben. Daher ist als eine Folge eine Abmessung entsprechend der Produkthöher L (Dickenabmessung in der axialen Richtung des Motors) vergrößert, um das Axialströmungsgebläse dicker auszubilden.
7 ist eine Bezugsansicht zum Illustrieren eines Axialströmungsgebläses nach dem Stand der Technik, bei dem der vorwärts geneigte Drehflügel 5a aus einer optimalen Position zu der Ansaugseite hin verschoben ist, um die Produktdicke zu verringern. Um die Produkthöhe L ohne Veränderung des Drehflügels 5a zu verringern, sind beispielsweise ein Verfahren zum Verkleinern eines runden Bereichs 8' auf der Ansaugseite des Trichters, ein Verfahren zum Verringern der Längen eines geraden Bereichs 7' des Trichters wie bei diesem Beispiel, und ein Verfahren zum Kombinieren der beiden vorgenannten Verfahren denkbar. Jedoch kann bei sämtlichen dieser Verfahren der vordere Endbereich 13 auf der äußeren Umfangsseite des Drehflügels 5a die durch den runden Bereich 8' auf der Ansaugseite des Trichters hindurchgehenden Turbulenzen 14 erreichen oder diesen näherkommen. Als eine Folge ist die Verschlechterung der Luftblas- und Geräuschcharakteristiken unausweichlich.
8 ist eine vergrößerte Ansicht zum Illustrieren einer Positionsbeziehung zwischen dem äußeren Umfangsbereich des Drehflügels 5 und dem runden Bereich auf der Ansaugseite des Trichters, die in 5 illustriert sind.
9 ist ein Diagramm zum Zeigen einer Beziehung zwischen den Geräuschen und der Positionsbeziehung zwischen dem vorderen Endbereich 13 auf der äußeren Umfangsseite des Drehflügels 5 und dem runden Bereich 8 auf der Ansaugseite des Trichters in dem in 5 und 8 illustrierten Zustand. 10 ist ein Diagramm zum Zeigen einer Beziehung zwischen einer Luftströmungsrate der Positionsbeziehung zwischen dem vorderen Endbereich 13 auf der äußeren Umfangsseite des Drehflügels 5 und dem runden Bereich 8 auf der Ansaugseite des Trichters in dem in 5 und 8 illustrierten Zustand. Es ist zu beachten, dass die Luftströmungsrate an einem Punkt gemessen ist, an dem der statische Druck gleich 0 ist.
Stücke von gemessenen Daten in 9 und 10 werden erhalten durch Berechnen von Ergebnissen von Luftblas- und Geräuschcharakteristiken auf der Grundlage von Charakteristiken an einer Position Z1 = 0 unter der Bedingung, dass der Drehflügel 5 rückwärts geneigt ist und einen Durchmesser φ von 220 (mm) hat und eine Höhe des äußeren Umfangsbereichs des Flügels von etwa 50 (mm) verwendet wird, ein Krümmungsradius des runden Bereichs 8 auf der Ansaugseite des Trichters beträgt 15,5 (mm), eine Länge des geraden Bereichs 7 des Trichters beträgt 56 (mm), und ein Radius des runden Bereichs auf der Ausgabeseite des Trichters beträgt 15,5 (mm). Es ist zu beachten, dass eine Stromaufwärtsseite mit Bezug auf die Position Z1 = 0 in 8 einer +Z1-Seite in 9 und 10 entspricht, und eine Stromabwärtsseite mit Bezug auf die Position Z1 = 0 in 8 einer –Z1-Seite in 9 und 10 entspricht.
In 9 ist eine Geräuschdifferenz, die auf der Grundlage eines Geräuschwerts bei Z1 = 0 bestimmt ist, gezeigt. Es ist aus 9 ersichtlich, dass das Geräusch sich beträchtlich verschlimmert, wenn sich der Drehflügel 5 der Stromaufwärtsseite mit Bezug auf den runden Bereich 8 auf der Ansaugseite des Trichters nähert. Weiterhin ist gezeigt, dass das Geräusch in der Nähe von Z1 = –6 (mm) minimiert ist, und wenn sich der Drehflügel 5 auf einer Stromabwärtsseite mit Bezug auf die Position Z1 = –6 (mm) befindet, ist das Geräusch leicht verschlimmert, aber die Geräuschdifferenz ist angenähert konstant.
In 10 ist ein Prozentsatz der Luftströmungsrate, der auf der Grundlage eines Werts der Luftströmungsrate bei Z1 = 0 bestimmt ist, gezeigt. Es ist aus 10 ersichtlich, dass die Luftströmungsrate leicht verringert ist, wenn sich der Drehflügel 5 der Stromaufwärtsseite mit Bezug auf den runden Bereich 8 auf der Ansaugseite des Trichters nähert. Weiterhin ist ersichtlich, dass der Wert der Luftströmungsrate an angenähert derselben Position wie der Position, an der das Geräusch wie in 9 gezeigt minimiert ist, maximiert ist. Jedoch ist gezeigt, dass die Luftströmungsrate verringert ist, wenn sich der Drehflügel 5 auf einer Stromabwärtsseite mit Bezug auf diese Position befindet.
In 9 und 10 ist gezeigt, dass die Anordnung, bei der der äußere periphere Bereich des Flügels sich auf der Stromabwärtsseite mit Bezug auf den runden Bereich 8 auf der Ansaugseite des Trichters befindet und sich in dem geraden Bereich 7 des Trichters befindet, in Bezug auf die Luftblas- und Geräuschcharakteristiken optimal ist.
Weiterhin wird, wenn eine weitere Verringerung der Produkthöher L gefordert wird, und die Produkthöher L' dargestellt ist, wie in 15 illustriert ist, ein gerader Bereich 7' des Trichters mit reduzierter Länge im Vergleich zu dem geraden Bereich 7 des Trichters gesetzt. Es wird verifiziert, dass eine Wirkung der Verschlechterung der Luftblas- und Geräuschcharakteristiken verringert werden kann durch eine Anordnung, bei der ein hinterer Kantenbereich 17 der äußeren Umfangsseite des Drehflügels zu dem runden Bereich 9 der Ausgabeseite des Trichters mit Bezug auf den geraden Bereich 7' des Trichters hin vorsteht.
11 ist eine Ansicht, die einen Ort von Sehnenmittelpunkten Pr' in einem Bereich von dem Sehnenmittelpunkt Pb' an dem Nabenbereich 1 in 2 zu einem Sehnenmittelpunkt Pt' an dem äußeren Umfangsbereich des Flügels illustriert. Insbesondere ist 11 eine Ansicht, die einen Ort (Sehnenmittelllinie) von Sehnenmittelpunkten Pr illustriert, die als umlaufende Projektion der Sehnenmittelpunkte Pr' bei einem beliebigen Radius R unter den Sehnenmittelpunkten Pb'-Pr'-Pt' auf einer senkrechten Ebene enthaltend die Drehachse 3 und die OX-Achse bei dem Radius R erhalten wurde. Der rückwärts geneigte Drehflügel 5 ist gänzlich in der Stromabwärtsrichtung der zu blasenden Luftströmung, wenn sie sich dem äußeren Umfangsbereich des Drehflügels 5 nähert, geneigt. Somit ist auch die Sehnenmittellinie Pr in der Strömungsrichtung geneigt, wenn sie sich der äußeren Umfangsseite des Flügels annähert (rückwärts geneigt).
Wie in 11 illustriert ist, wird die umlaufende Projektion der Sehnenmittelllinie Pr (Ort der Sehnenmittelpunkte Pr) auf die senkrechte Ebene enthaltend die Drehachse 3 und die OX-Achse als eine solche Linie ausgedrückt, die sich von dem Sehnenmittelpunkt Pb an dem Nabenbereich 2 zu dem Sehnenmittelpunkt Pt an dem vorderen Endbereich 13 der äußeren Umfangsseite erstreckt, und sie ist mit einem vorbestimmten Rückwärtsneigungswinkel δz1 mit Bezug auf eine Ebene Sc senkrecht zu der Drehachse 3 rückwärts geneigt.
Als Nächstes wird ein zweites Beispiel dieses Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf 12 beschrieben. In 12 wird ein Drehflügel 5b mit einem äußeren Umfangsbereich des Flügels, der zu der Stromaufwärtsseite in der Strömungsrichtung hin gebogen ist, anstelle der Drehflügel 5 in dem Zustand von 5 verwendet.
13 ist eine Ansicht zum Illustrieren einer Sehnenmittellinie des in 12 illustrierten Drehflügels 5b. Eine Sehnenmittellinie Pr1 des Drehflügels 5b, dessen äußerer Umfangsbereich zu der Stromaufwärtsseite in der Luftströmungsrichtung gebogen ist, befindet sich auf der Stromabwärtsseite mit Bezug auf die Sehnenmittellinie Pr mit dem konstanten Rückwärtsneigungswinkel in einem Bereich von dem Sehnenmittelpunkt Pb an dem Nabenbereich 2 bis zu dem Sehnenmittelpunkt Pt an dem äußeren Umfangsbereich des Flügels.
Es ist zu beachten, dass die in 13 illustrierte strichlierte Linie, die Pb und Pt verbindet, dem Ort der Sehnenmittelpunkte Pr des Drehflügels 5 mit dem konstanten Rückwärtsneigungswinkel δz1, wie in 11 illustriert ist, entspricht.
Auf der Sehnenmittellinie Pr und der Sehnenmittellinie Pr1 befinden sich die Sehnenmittelpunkte Pb an dem Nabenbereich 2 bzw. die Sehnenmittelpunkte Pt an dem äußeren Umfangsbereich des Flügels an denselben Positionen, und ein Abstand von der OX-Achse zu dem Sehnenmittelpunkt Pt an dem äußeren Umfangsbereich des Flügels ist H.
14 ist eine Ansicht zum Illustrieren eines Verfahrens zum Definieren des Orts Pr1 eines Sehnenmittelpunkts Pr2 des in 12 illustrierten Drehflügels 5b. Ein Sehnenmittelpunkt bei dem beliebigen Radius R von der Drehachse 3 ist durch Pr2 dargestellt, und ein Abstand von der OX-Achse senkrecht zu der Drehachse 3 zu dem Sehnenmittelpunkt Pr2, der sich auf der Sehnenmittellinie Pr1 befindet, ist durch Ls dargestellt.
Bei dem Drehflügel 5b ist ein erster Abschnitt in einem Bereich von dem Nabenbereich 2 (Radius Rb) zu einem Biegepunkt Pw in einem Zwischenabschnitt in der radialen Richtung zu der Stromabwärtsseite hin unter einem konstanten ersten Rückwärtsneigungswinkel δzw geneigt, und ein zweiter Abschnitt in einem Bereich von dem Biegepunkt Pw zu dem äußeren Umfangsbereich des Flügels ist zu der Stromaufwärtsseite hin mit Bezug auf den ersten Abschnitt geneigt.
Wenn ein Radius des Biegepunkts Pw auf der Sehnenmittellinie Pr1 durch Rw dargestellt wird und ein zweiter Rückwärtsneigungswinkel entsprechend einem Neigungswinkel zu der Stromabwärtsseite hin für eine Linie Pr, die den Sehnenmittelpunkt Pt an dem äußeren Umfangsbereich des Flügels und dem Sehnenmittelpunkt Pb an dem äußeren Umfang des Nabenbereichs 2 verbindet, durch δzt dargestellt wird, wird der erste Rückwärtsneigungswinkel δzw durch die folgende Gleichung ausgedrückt. δzw = tan^–1(Ls/(R – Rb)) (Rb < R ≤ Rw)
Ein Neigungswinkel δzd entsprechend dem Sehnenmittelpunkt Pr2 bei dem beliebigen Radius R in dem zweiten Abschnitt in dem Bereich von dem Biegepunkt Pw zu dem äußeren Umfangsbereich des Flügels (Radius Rt) wird gesetzt als eine Funktion n-ter Ordnung (1 ≤ n) des Radius R, wie nachfolgend ausgedrückt ist. δzd = α(R – Rw)ⁿ + δzw α = (δzt – δzw)/(Rt – Rw)ⁿ (Rw < R ≤ Rt)
Es ist zu beachten, dass die Sehnenmittellinie Pr1 in dem zweiten Abschnitt gerade zu der Stromaufwärtsseite unter einem konstanten Vorwärtsneigungswinkel geneigt sein kann, anstelle des Setzens des vorgenannten Neigungswinkels δzd als die Funktion n-ter Ordnung (1 ≤ n) des Radius R.
Bei dem Drehflügel 5b, der in der vorbeschriebenen Weise unter dem Zustand, in welchem der äußere Umfangsbereich des Drehflügels 5b durch den Trichter 6 bedeckt ist, definiert ist, sind die jeweiligen Parameter des Drehflügels 5b dieses Beispiels in der folgenden Weise bestimmt, d. h., δzt – δzw = +7,5 Grad, Rw = 0,7 Rt, und n = 2. Bei diesem Drehflügel 5b wurde eine Geräuschverringerung um etwa –1 dB experimentell verifiziert im Vergleich zu dem Drehflügel 5, der unter einem konstanten Winkel rückwärts geneigt ist.
Gewerbliche Anwendbarkeit
Wie vorstehend beschrieben ist, kann das Axialströmungsgebläse gemäß der vorliegenden Erfindung in einen Lüftungsventilator, eine Außeneinheit eines Klimageräts und andere Vorrichtungen eingebaut werden. Insbesondere ist das Axialströmungsgebläse nach der vorliegenden Erfindung als ein Axialströmungsgebläse geeignet, das durch einen Vorrichtungskörper und andere Faktoren in der Größe beschränkt ist.
Bezugszeichenliste
1 Drehflügel 1 Drehflügel auf eine Ebene senkrecht zur Drehachse projiziert 1b' vorderer Kantenbereich des Flügels 1c' hinterer Kantenbereich des Flügels 1d' äußerer Umfangsbereich des Flügels 2 Nabenbereich 3 Drehachse 4 Drehrichtung 5, 5a, 5b Drehflügel 6 Trichter A Luftströmungsrichtung Pb, Pb' Sehnenmittelpunkt an Nabenbereich Pt, Pt' Sehnenmittelpunkt an äußerem Umfangsbereich des Flügels Pr, Pr' Ort des Sehnenmittelpunkts (Sehnenmittellinie) Pr1 Ort des Sehnenmittelpunkts (Sehnenmittellinie) Pr2 Sehnenmittelpunkt Pw Biegepunkt, der der Startpunkt der Änderung des konstanten Vorwärtsneigungswinkels ist Sc Ebene senkrecht zur Drehachse durch den Sehnenmittelpunkt am Nabenbereich H Abstand von OX-Achse zum Sehnenmittelpunkt Pt am äußeren Umfangsbereich des Flügels δz1 Rückwärtsneigungswinkel des Drehflügels δz2 Vorwärtsneigungswinkel des Drehflügels δzw konstanter Rückwärtsneigungswinkel des ersten Abschnitts auf der inneren Seite mit Bezug auf den Biegepunkt Pw (erster Rückwärtsneigungswinkel) δzt Neigungswinkel der Linie, die den Sehnenmittelpunkt Pb am Nabenbereich und den Sehnenmittelpunkt Pt am äußeren Umfangsbereich des Flügels verbindet (zweiter Rückwärtsneigungswinkel) δzd Neigungswinkel zur Stromaufwärtsseite für die Linie, die den Sehnenmittelpunkt Pr2 beim beliebigen Radius R im zweiten Abschnitt auf der äußeren Seite mit Bezug auf den Biegepunkt Pw und den Sehnenmittelpunkt PI am Nabenbereich verbindet 6 Trichter 7 gerader Bereich des Trichters 7' gerader Bereich des Trichters mit reduzierter Länge 8 runder Bereich der Ansaugseite des Trichters 9 runder Bereich der Ausgabeseite des Trichters 10 Endfläche der Ansaugseite des Produkts 11 Endfläche der Ausgabeseite des Produkts 12 äußerer Schalenbereich des Produkts 13 vorderer Endbereich der äußeren Umfangsseite des Drehflügels B Luftstrom, der in den vorderen Endbereich der äußeren Umfangsseite entlang des Trichters strömt 14 Turbulenzen des Luftstroms B 15 Motor Z1 Abstand zwischen dem vorderen Endbereich des Drehflügels und dem runden Bereich der Ansaugseite des Trichters H Höhe des äußeren Umfangsbereichs des Drehflügels L Produkthöhe 17 hinterer Kantenbereich der äußeren Umfangsseite des Drehflügels L' reduzierte Produkthöhe.

Claims

Axialströmungsgebläse, welches aufweist: einen Nabenbereich, der drehbar von einem Motor angetrieben wird; mehrere Drehflügel, die sich jeweils radial von einem Umfang des Nabenbereichs weg erstrecken und konfiguriert sind, zu bewirken, dass Luft in einer Luftströmungsrichtung strömt, die eine Richtung einer Drehachse des Motors ist; und einen Trichter, der die mehreren Drehflügel aufnimmt, welcher Trichter aufweist: einen ansaugseitigen runden Bereich, der auf einer Ansaugseite des Trichters gebildet ist und eine gekrümmte Oberfläche hat, die sich in einer radialen Richtung des Trichters erweitert, und einen ausgabeseitigen runden Bereich, der auf einer Ausgabeseite des Trichters gebildet ist und eine gekrümmte Oberfläche hat, die sich in der radialen Richtung des Trichters erweitert, wobei die mehreren Drehflügel jeweils gänzlich so geneigt sind, dass sie einen äußeren Umfangsbereich von jedem der mehreren Drehflügel in einer Stromabwärtsseite in einer Luftströmungsrichtung haben, und der gesamte äußere Umfangsbereich sich auf der Stromabwärtsseite in der Luftströmungsrichtung mit Bezug auf den ansaugseitigen runden Bereich befindet.
Axialströmungsgebläse nach Anspruch 1, bei dem der gesamte äußere Umfangsbereich jedes der mehreren Drehflügel sich auf einer Stromaufwärtsseite des zu blasenden Luftstroms mit Bezug auf den ausgabeseitigen runden Bereich befindet.
Axialströmungsgebläse nach Anspruch 1 oder 2, bei dem der ansaugseitige runde Bereich und der ausgabeseitige runde Bereich des Trichters so gebildet sind, dass sie durch einen geraden Bereich mit einer glatten Form miteinander verbunden sind.
Axialströmungsgebläse nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei dem der Motor auf der Stromabwärtsseite in der Luftströmungsrichtung mit Bezug auf die mehreren Drehflügel angeordnet ist.
Axialströmungsgebläse nach Anspruch 4, bei dem die mehreren Drehflügel und der Motor in der Richtung der Drehachse des Motors einander teilweise überlappen.
Axialströmungsgebläse nach einem der Ansprüche 1 bis 5, bei dem der äußere Umfangsbereich jedes der mehreren Drehflügel zu der Ansaugseite hin gebogen ist.
Axialströmungsgebläse nach einem der Ansprüche 1 bis 6, bei dem der gesamte Drehflügel und der Motor in dem Trichter aufgenommen sind.