ES2879301T3

ES2879301T3 - Ventilador de hélice y unidad exterior de dispositivo de aire acondicionado

Info

Publication number: ES2879301T3
Application number: ES17906046T
Authority: ES
Inventors: Katsuyuki Yamamoto; Seiji Nakashima; Kazunori Korenaga
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2017-04-19
Filing date: 2017-04-19
Publication date: 2021-11-22
Anticipated expiration: 2037-04-19
Also published as: US11149743B2; EP3613994B1; AU2017410135B2; US20200040906A1; EP3613994A4; JP6827531B2; CN110506164A; AU2017410135A1; EP3613994A1; WO2018193545A1; JPWO2018193545A1; CN110506164B

Abstract

Ventilador de hélice (120) que comprende: una parte de árbol (10) dispuesta a lo largo de un eje de rotación (R); y un álabe (20) dispuesto en el exterior de una circunferencia exterior de la parte de árbol (10), incluyendo el álabe (20) una parte basal (21) conectada a la parte de árbol (10), una primera parte (P1) colocada o bien en la parte basal (21) o bien más cerca de una circunferencia exterior del ventilador de hélice (120) de lo que está la parte basal (21) y lejos del eje de rotación (R) por una distancia r1, una segunda parte (P2) colocada lejos del eje de rotación (R) por una distancia r2 que es más larga que r1, una tercera parte (P3) colocada lejos del eje de rotación (R) por una distancia r3 que es más larga que o igual a r2, y una parte de punta (22) colocada en un extremo circunferencial exterior del álabe (20) y lejos del eje de rotación (R) por una distancia rt que es más larga que r3, un ángulo de alabeo del álabe (20) que aumenta en una sección desde la primera parte (P1) hasta la parte de punta (22), a medida que aumenta una distancia desde el eje de rotación (R) estando el ventilador de hélice caracterizado porque se cumple una relación expresada como (θ2 - θ1) / (r2 - r1) > (θt - θ3) / (rt - r3) >= 0, donde θ1 denota un ángulo de alabeo del álabe (20) en la primera parte (P1), θ2 denota un ángulo de alabeo del álabe (20) en la segunda parte (P2), θ3 denota un ángulo de alabeo del álabe (20) en la tercera parte (P3) y θt denota un ángulo de alabeo del álabe (20) en la parte de punta (22).

Description

DESCRIPCIÓN

Ventilador de hélice y unidad exterior de dispositivo de aire acondicionado

Campo técnico

La presente invención se refiere a un ventilador de hélice y a una unidad exterior para un aparato de aire acondicionado, incluyendo la unidad exterior el mismo.

Técnica anterior

La bibliografía de patente 1 describe un ventilador de chorro que incluye álabes móviles. Cada uno de los álabes móviles tiene una forma de álabe tal en la que una de las superficies está alabeada. Adicionalmente, cada uno de los álabes móviles tiene una distribución de ángulo de alabeo en la que el ángulo de alabeo desciende gradualmente desde el extremo de punta hacia la base del álabe móvil.

La bibliografía de patente 2 muestra un soplador de flujo axial que incluye un ventilador de hélice. El ventilador de hélice incluye: un cubo y una pluralidad de álabes soportados por el cubo. Una superficie de presión de cada uno de la pluralidad de álabes incluye una parte sobresaliente curvada de manera que se hincha a un lado de succión.

Lista de referencias

Bibliografía de patentes

Bibliografía de patente 1: Publicación de solicitud de patente japonesa sin examinar n.° 2003-156000

Bibliografía de patente 2: Documento EP 3085966 A1

Sumario de la invención

Problema técnico

En cada uno de los álabes móviles descritos en la bibliografía de patente 1, a medida que el ángulo de alabeo aumenta gradualmente desde la base hacia el extremo de punta del álabe móvil, no es posible suprimir suficientemente un flujo de dirección radial, que es un flujo de aire sobre la superficie de succión del álabe móvil que fluye en la dirección radial debido a una fuerza centrífuga. El flujo de dirección radial en la superficie de succión choca contra un vórtice de punta de álabe formado sobre la superficie de succión en una parte de extremo de punta del álabe. Como resultado, a medida que la formación del vórtice de punta de álabe se vuelve inestable, surge un problema donde aumenta el ruido.

Para solucionar el problema descrito anteriormente, un objeto de la presente invención es proporcionar un ventilador de hélice y una unidad exterior para un aparato de aire acondicionado que sean capaces de reducir el ruido.

Solución al problema

Un ventilador de hélice según una realización de la presente invención incluye una parte de árbol dispuesta a lo largo de un eje de rotación y un álabe dispuesto en el exterior de una circunferencia exterior de la parte de árbol. El álabe incluye una parte basal conectada a la parte de árbol, una primera parte colocada o bien en la parte basal o bien más cerca de una circunferencia exterior del ventilador de hélice de lo que está la parte basal y lejos del eje de rotación por una distancia r1, una segunda parte colocada lejos del eje de rotación por una distancia r2 que es más larga que r1, una tercera parte colocada lejos del eje de rotación por una distancia r3 que es más larga que o igual a r2 y una parte de punta colocada en un extremo circunferencial exterior del álabe y lejos del eje de rotación por una distancia rt que es más larga que r3. Se cumple una relación expresada como (02 - 01) / (r2 - r1) > (0t -03) / (rt - r3) > 0, donde 01 denota un ángulo de alabeo del álabe en la primera parte, 02 denota un ángulo de alabeo del álabe en la segunda parte, 03 denota un ángulo de alabeo del álabe en la tercera parte y 0t denota un ángulo de alabeo del álabe en la parte de punta.

Una unidad exterior para un aparato de aire acondicionado según otra realización de la presente invención incluye el ventilador de hélice según la realización de la presente invención.

Efectos ventajosos de la invención

Según una realización de la presente invención, es posible suprimir el flujo de dirección radial formado sobre la superficie de succión del álabe. Por tanto, es posible evitar que el flujo de dirección radial choque contra un vórtice de punta de álabe y estabilizar la formación del vórtice de punta de álabe. Adicionalmente, según una realización de la presente invención, es posible suprimir un flujo de fuga que fluye desde la superficie de presión hacia la superficie de succión del álabe. Por tanto, es posible estabilizar adicionalmente la formación del vórtice de punta de álabe. Por consiguiente, según una realización de la presente invención, es posible reducir el ruido del ventilador de hélice.

Breve descripción de los dibujos

[Figura 1] La figura 1 es una vista en sección transversal que ilustra una configuración esquemática de un ventilador de hélice según la realización 1 de la presente invención.

[Figura 2] La figura 2 es un gráfico que muestra una relación entre distancias desde un eje de rotación R y ángulos de alabeo de un álabe 20 del ventilador de hélice según la realización 1 de la presente invención.

[Figura 3] La figura 3 es un dibujo para explicar una definición del ángulo de alabeo del álabe 20 del ventilador de hélice según la realización 1 de la presente invención.

[Figura 4] La figura 4 es una vista en sección transversal que ilustra una configuración esquemática de un ventilador de hélice según un ejemplo de modificación de la realización 1 de la presente invención.

[Figura 5] La figura 5 es una vista en sección transversal que ilustra una configuración esquemática de un ventilador de hélice según la realización 2 de la presente invención.

[Figura 6] La figura 6 es un gráfico que muestra una relación entre distancias desde el eje de rotación R y ángulos de alabeo del álabe 20 del ventilador de hélice según la realización 2 de la presente invención.

[Figura 7] La figura 7 es una vista en sección transversal que ilustra una configuración esquemática de un ventilador de hélice según la realización 3 de la presente invención.

[Figura 8] La figura 8 es un gráfico que muestra una relación entre distancias desde el eje de rotación R y ángulos de alabeo del álabe 20 del ventilador de hélice según la realización 3 de la presente invención.

[Figura 9] La figura 9 es una vista en sección transversal que ilustra una configuración esquemática de un ventilador de hélice según la realización 4 de la presente invención.

[Figura 10] La figura 10 es un gráfico que muestra una relación entre distancias desde el eje de rotación R y ángulos de alabeo del álabe 20 del ventilador de hélice según la realización 4 de la presente invención.

[Figura 11] La figura 11 es un gráfico que muestra una relación entre distancias desde el eje de rotación R y ángulos de alabeo del álabe 20 de un ventilador de hélice según un ejemplo de modificación de la realización 4 de la presente invención.

[Figura 12] La figura 12 es un diagrama esquemático que ilustra una configuración esquemática de una unidad exterior para un aparato de aire acondicionado según la realización 5 de la presente invención.

Descripción de las realizaciones

Realización 1

Se explicará un ventilador de hélice según la realización 1 de la presente invención. El ventilador de hélice se usa, por ejemplo, para un aparato de aire acondicionado, un dispositivo de ventilación u otros dispositivos. La figura 1 es una vista en sección transversal que ilustra una configuración esquemática del ventilador de hélice según la presente realización. La figura 1 muestra una sección transversal de dirección radial del ventilador de hélice tomada a lo largo de un plano que incluye un eje de rotación R. En los dibujos a los que se hace referencia a continuación, incluyendo la figura 1, las relaciones de dimensiones relativas entre los componentes así como las formas y otros elementos de los componentes pueden ser diferentes de los de la práctica.

Tal como se muestra en la figura 1, el ventilador de hélice incluye una protuberancia 10 (un ejemplo de la parte de árbol) dispuesta a lo largo del eje de rotación R y configurada para girar alrededor del eje de rotación R, una pluralidad de álabes de tipo placa 20 (la figura 1 muestra solo uno de los álabes 20) dispuesto en el exterior de la circunferencia exterior de la protuberancia 10 y un motor (no mostrado) configurado para impulsar y hacer que la protuberancia 10 y la pluralidad de álabes 20 giren. La dirección del viento generada por la rotación de los álabes 20 es hacia la parte inferior de la página de dibujos de la figura 1. Adicionalmente, en la figura 1, la superficie superior del álabe 20 es una superficie de succión, mientras que la superficie inferior del álabe 20 es una superficie de presión.

El álabe 20 tiene una parte basal 21 conectada a la protuberancia 10 y una parte de punta 22 colocada en el extremo circunferencial exterior del álabe 20. La distancia desde el eje de rotación R hasta la parte de punta 22 se expresa como rt. En una sección transversal de dirección circunferencial mostrada en la figura 3 (se explicará más adelante), el álabe 20 se alabea para ser convexo en la superficie de succión y para ser cóncavo en la superficie de presión. Adicionalmente, el álabe 20 tiene una distribución de ángulo de alabeo predeterminada en la dirección radial. En otras palabras, el ángulo de alabeo del álabe 20 varía según la distancia desde el eje de rotación R. La definición del ángulo de alabeo se explicará más adelante con referencia a la figura 3.

El álabe 20 tiene, en la sección (que incluye la propia parte basal 21) entre la parte basal 21 y la parte de punta 22, una primera parte P1, una segunda parte P2 y una tercera parte p 3. La primera parte P1 es una parte arbitraria colocada o bien más cerca de la circunferencia exterior del ventilador de hélice de lo que está la parte basal 21 o bien en la parte basal 21. La distancia desde el eje de rotación R hasta la primera parte P1 es r1. La segunda parte P2 se coloca más cerca de la circunferencia exterior de lo que está la primera parte P1. La distancia desde el eje de rotación R hasta la segunda parte P2 es r2 que es más larga que la distancia r1 (r1 < r2). La tercera parte P3 o bien coincide con la segunda parte P2 o bien se coloca más cerca de la circunferencia exterior de lo que está la segunda parte P2. Adicionalmente, la tercera parte P3 se coloca más cerca de la circunferencia interior del ventilador de hélice de lo que está la parte de punta 22. La distancia desde el eje de rotación R hasta la tercera parte P3 es r3 que es más larga que o igual a la distancia r2 y es más corta que la distancia rt (r2 < r3 < rt). La distancia r1, la distancia r2, la distancia r3 y la distancia rt cumplen la relación que se expresa como r1 < r2 < r3 < rt. Adicionalmente, es deseable que la distancia r1 y la distancia rt cumplan la relación que se expresa como 0,5rt < r1.

La figura 2 es un gráfico que muestra una relación entre distancias desde el eje de rotación R y ángulos de alabeo del álabe 20 del ventilador de hélice según la presente realización, es decir, una distribución de los ángulos de alabeo en la dirección radial del álabe 20. El eje horizontal en la figura 2 expresa las distancias desde el eje de rotación R, mientras que el eje vertical expresa los ángulos de alabeo. La figura 2 ilustra la distribución de ángulo de alabeo del álabe 20 según la presente realización con una línea continua e ilustra una distribución de ángulo de alabeo de un álabe de un ejemplo comparativo con una línea de puntos. En la distribución de ángulo de alabeo del álabe del ejemplo comparativo, el ángulo de alabeo aumenta linealmente a media que aumenta la distancia desde el eje de rotación R.

En el álabe 20 según la presente realización, el ángulo de alabeo en la parte (es decir, la primera parte P1) que está lejos del eje de rotación por la distancia r1 se expresa como 01. El ángulo de alabeo en la parte (es decir, la segunda parte P2) que está lejos del eje de rotación por la distancia r2 se expresa como 02. El ángulo de alabeo en la parte (es decir, la tercera parte p 3) que está lejos del eje de rotación por la distancia r3 se expresa como 03. El ángulo de alabeo en la parte (es decir, la parte de punta 22) que está lejos del eje de rotación por la distancia rt se expresa como 0t. Tal como se muestra en la figura 2, el álabe 20 se forma para cumplir la relación presentada a continuación.

(02 - 01) / (r2 - r1) > (0t - 03) / (rt - r3) > 0

Como resultado de la distribución de ángulo de alabeo descrita anteriormente, en el presente ejemplo, al menos una sección del álabe 20 desde la primera parte P1 hasta la parte de punta 22 se curva para ser convexa en la superficie de succión y para ser cóncava en la superficie de presión, en la sección transversal de dirección radial mostrada en la figura 1.

En esta situación, en el ejemplo ilustrado en la figura 1 y la figura 2, en cada uno de la sección desde la primera parte P1 hasta la segunda parte P2, la sección desde la segunda parte P2 hasta la tercera parte P3 y la sección desde la tercera parte P3 hasta la parte de punta 22 del álabe 20, el ángulo de alabeo aumenta monótona y linealmente a medida que aumenta la distancia desde el eje de rotación R. Sin embargo, posibles distribuciones del ángulo de alabeo en cada una de las secciones no se limitan a la distribución mostrada en el ejemplo en la figura 1 y la figura 2. Por ejemplo, el ángulo de alabeo en la sección desde la primera parte P1 hasta la segunda parte p 2 no tiene necesariamente que aumentar linealmente y no tiene necesariamente que aumentar monótonamente. Adicionalmente, el ángulo de alabeo en la sección desde la segunda parte P2 hasta la tercera parte P3 no tiene necesariamente que aumentar y puede descender a medida que aumenta la distancia desde el eje de rotación R. Adicionalmente, el ángulo de alabeo en la sección desde la tercera parte P3 hasta la parte de punta 22 no tiene necesariamente que aumentar y puede ser constante independientemente de la distancia desde el eje de rotación R.

La figura 3 es un dibujo para explicar una definición del ángulo de alabeo del álabe 20 del ventilador de hélice según la presente realización. La figura 3 muestra una sección transversal de álabe 30 obtenida mediante el desarrollo, en un plano bidimensional, de un plano en sección transversal de álabe tridimensional en el que el álabe 20 se corta en la superficie de un cilindro circular centrado sobre el eje de rotación R. La dirección izquierda en la página de la figura 3 es la dirección de rotación, mientras que la dirección derecha es la dirección de rotación opuesta. En la sección transversal de álabe 30, la línea recta que conecta el punto de extremo en el borde de ataque 23 al punto de extremo en el borde posterior 24 se denominará cuerda 25, mientras que la longitud de la cuerda 25 se denominará longitud de cuerda L. Un punto Pm es el punto medio de la cuerda 25. La sección transversal de álabe 30 se alabea para ser convexa en la superficie de succión y para ser cóncava en la superficie de presión. Por esta razón, la sección transversal de álabe 30 se mueve desde la cuerda 25 en la dirección de rotación opuesta. La distancia máxima entre la sección transversal de álabe 30 y la cuerda 25 en una dirección perpendicular a la cuerda 25 se expresa como Ad, que denota la altura de álabe.

Cuando la sección transversal de álabe 30 desarrollada en el plano bidimensional tiene forma de arco, el ángulo de alabeo puede expresarse como 0, que es un ángulo formado por una línea perpendicular 26 hasta la línea tangente del arco en el punto de extremo en el borde de ataque 23 y una línea perpendicular 27 hasta la línea tangente del arco en el punto de extremo en el borde posterior 24. En contraste, cuando la sección transversal de álabe 30 desarrollada en el plano bidimensional no tiene forma de arco, el ángulo de alabeo puede expresarse como 0, que cumple la relación expresada como Ad • (2 / L) = (1 / sin (0/2)) - (1 / tan (0/ 2)) y es más grande que 0° y más pequeña que 90° (0° < 0 < 90°). El ángulo de alabeo 0 es un ángulo que representa el grado de alabeo de la sección transversal de álabe 30. Cuando la longitud de cuerda L es constante, cuanto más grande sea el ángulo de alabeo 0, más alta será la altura de álabe Ad. En la figura 1, los cambios en la altura de álabe Ad que varían según la distancia desde el eje de rotación R se expresa como la forma del álabe 20.

En el álabe del ejemplo comparativo que tiene la distribución de ángulo de alabeo lineal tal como se representa por la línea de puntos en la figura 2, no es posible aumentar la altura de álabe de una parte cerca de la circunferencia exterior para que sea suficientemente alta desde la altura de álabe de una parte cerca de la circunferencia interior. Por esta razón, no es posible suprimir suficientemente un flujo de dirección radial 41 (véase la figura 1) de aire generado en la superficie de succión por una fuerza centrífuga. El flujo de dirección radial 41 en la superficie de succión chocaría contra un vórtice de punta de álabe 43 formado sobre la superficie de succión de la parte de punta del álabe. Como resultado, como la formación del vórtice de punta de álabe 43 se volvería inestable, aumentaría el ruido del ventilador de hélice.

En un álabe que tiene una distribución de ángulo de alabeo lineal, cuando la inclinación del ángulo de alabeo aumenta para ser suficientemente grande con respecto a la distancia desde el eje de rotación R, sería posible suprimir el flujo de dirección radial 41 formado sobre la superficie de succión. Sin embargo, en esta situación, como el álabe 20 sería demasiado vertical en la parte de punta 22, no sería posible suprimir un flujo de dirección radial de aire en la superficie de presión. Como resultado, aumentaría un flujo de fuga 42 (véase la figura 1) que fluye desde la superficie de presión hacia la superficie de succión. Por consiguiente, como la formación del vórtice de punta de álabe 43 se volvería inestable, aumentaría de nuevo el ruido del ventilador de hélice.

En el álabe 20 según la presente realización, es posible aumentar la cantidad creciente del ángulo de alabeo en la segunda parte P2 desde la cantidad creciente del ángulo de alabeo en la primera parte P1 para que sea más grande que la del álabe del ejemplo comparativo. Por esta razón, es posible aumentar la altura de álabe en la segunda parte P2 para que sea suficientemente alta desde la altura de álabe en la primera parte P1. Por consiguiente, como es posible suprimir el flujo de dirección radial 41 formado sobre la superficie de succión, es posible evitar que el flujo de dirección radial 41 choque contra el vórtice de punta de álabe 43. Por tanto, es posible estabilizar la formación del vórtice de punta de álabe 43.

Adicionalmente, en el álabe 20 según la presente realización, es posible reducir la cantidad creciente del ángulo de alabeo en la parte de punta 22 de la cantidad creciente del ángulo de alabeo en la tercera parte P3 para que sea más pequeña que la del álabe del ejemplo comparativo. Por esta razón, es posible suprimir el flujo de fuga 42 que fluye desde la superficie de presión hacia la superficie de succión. Por tanto, es posible estabilizar adicionalmente la formación del vórtice de punta de álabe 43. Por consiguiente, es posible reducir el ruido del ventilador de hélice y mejorar la eficiencia del ventilador de hélice.

Como la carga de trabajo en las proximidades de la parte basal 21 del álabe 20 es pequeña, los flujos en las proximidades de la parte basal 21 se ven fácilmente afectados por los flujos que fluyen fuera de la circunferencia exterior de la parte basal 21. Por esta razón, incluso cuando se incrementa la cantidad creciente del ángulo de alabeo en las proximidades de la parte basal 21, sería difícil conseguir un efecto ventajoso de supresión del flujo de dirección radial 41 formado sobre la superficie de succión. Por consiguiente, es deseable que la distancia r1 desde el eje de rotación R hasta la primera parte P1 sea más larga que o igual a una mitad de la distancia rt desde el eje de rotación R hasta la parte de punta 22 (0,5rt < r1).

El álabe 20 puede tener diversas formas dependiendo de parámetros de forma de álabe distintos de los ángulos de alabeo. Sin embargo, cuando la distribución de ángulo de alabeo en la dirección radial del álabe 20 cumple la relación presentada a continuación, es posible conseguir relativamente los mismos efectos ventajosos que los descritos anteriormente, independientemente de la forma del álabe.

(02 - 01) / (r2 - r1) > (0t - 03) / (rt - r3) > 0

La figura 4 es una vista en sección transversal que ilustra una configuración esquemática de un ventilador de hélice según un ejemplo de modificación de la presente realización. Tal como se muestra en la figura 4, el álabe 20 del ventilador de hélice del presente ejemplo de modificación tiene una forma de álabe en la que la parte de punta 22 en la circunferencia más exterior está en la posición más aguas abajo. En un álabe que tiene una forma de álabe de este tipo, como la parte de punta 22 está normalmente en la posición más aguas abajo, el flujo de dirección radial 41 que fluye desde la circunferencia interior hacia la circunferencia exterior tiende a ser grande sobre la superficie de succión.

Sin embargo, el álabe 20 del presente ejemplo de modificación se forma de manera que la distribución de los ángulos de alabeo en la dirección radial cumple la relación expresada como (02 - 01) / (r2 - r1) > (0t - 03) / (rt - r3) > 0. Por esta razón, es posible aumentar la cantidad creciente del ángulo de alabeo en la segunda parte P2 de la cantidad creciente del ángulo de alabeo en la primera parte P1 para que sea más grande que la del álabe del ejemplo comparativo. Por consiguiente, como es posible asegurar que la altura de álabe en la segunda parte P2 es suficientemente alta desde la altura de álabe en la primera parte P1, es posible suprimir el flujo de dirección radial 41 formado sobre la superficie de succión.

Adicionalmente, en el álabe 20 según el presente ejemplo de modificación, es posible reducir la cantidad creciente del ángulo de alabeo en la parte de punta 22 de la cantidad creciente del ángulo de alabeo en la tercera parte P3 para que sea más pequeña que la del álabe del ejemplo comparativo. Por esta razón, es posible suprimir el flujo de fuga 42 que fluye desde la superficie de presión hacia la superficie de succión. Por consiguiente, también con el ventilador de hélice en el presente ejemplo de modificación, es posible formar una configuración en la que se reduce el ruido mientras que se mejora la eficiencia del ventilador de hélice, de manera similar a cuando se usa el ventilador de hélice mostrado en la figura 1.

Tal como se explicó anteriormente, es posible conseguir relativamente los mismos efectos ventajosos, con tanto la forma de álabe en la que la parte de punta 22 está en la posición más aguas arriba y la forma de álabe en la que la parte de punta 22 está en la posición más aguas abajo.

Tal como se explicó anteriormente, el ventilador de hélice según la presente realización incluye la protuberancia 10 (un ejemplo de la parte de árbol) dispuesta a lo largo del eje de rotación R y el álabe 20 dispuesto en el exterior de la circunferencia exterior de la protuberancia 10. El álabe 20 incluye la parte basal 21 conectada a la protuberancia 10, la primera parte P1 colocada o bien en la parte basal 21 o bien más cerca de una circunferencia exterior del ventilador de hélice de lo que está la parte basal 21 y lejos del eje de rotación por la distancia r1, la segunda parte P2 colocada lejos del eje de rotación por la distancia r2 que es más larga que r1, la tercera parte P3 colocada lejos del eje de rotación por la distancia r3 que es más larga que o igual a r2 y la parte de punta 22 colocada en el extremo circunferencial exterior del álabe 20 y lejos del eje de rotación por la distancia rt que es más larga que r3. Se cumple la relación expresada como (02 - 01) / (r2 - r1) > (0t - 03) / (rt - r3) > 0, donde 01 denota el ángulo de alabeo del álabe 20 en la primera parte P1, 02 denota el ángulo de alabeo del álabe 20 en la segunda parte P2, 03 denota el ángulo de alabeo del álabe 20 en la tercera parte P3 y 0t denota el ángulo de alabeo del álabe 20 en la parte de punta 22.

Con esta configuración, es posible suprimir el flujo de dirección radial 41 formado sobre la superficie de succión y también es posible suprimir el flujo de fuga 42 que fluye desde la superficie de presión hacia la superficie de succión. Por consiguiente, es posible formar un ventilador de hélice en el que se reduce el ruido mientras que se mejora la eficiencia del ventilador de hélice.

Adicionalmente, en el ventilador de hélice según la presente realización, aumenta el ángulo de alabeo del álabe 20 entre la primera parte P1 y la segunda parte P2, a medida que aumenta la distancia desde el eje de rotación R. El ángulo de alabeo del álabe 20 entre la tercera parte P3 y la parte de punta 22 o bien aumenta o bien permanece constante, a medida que aumenta la distancia desde el eje de rotación R.

Con esta configuración, en toda la región entre la primera parte P1 y la segunda parte P2, es posible aumentar el ángulo de alabeo en una parte cerca de la circunferencia exterior para que sea más grande que el ángulo de alabeo en una parte cerca de la circunferencia interior. Por consiguiente, es posible suprimir el flujo de dirección radial 41 formado sobre la superficie de succión, con mayor certeza. Adicionalmente, con esta configuración, en toda la región entre la tercera parte P3 y la parte de punta 22, es posible tener el ángulo de alabeo en una parte cerca de la circunferencia exterior para que sea más grande que o igual al ángulo de alabeo en una parte cerca de la circunferencia interior. Por consiguiente, es posible suprimir el flujo de fuga 42 que fluye desde la superficie de presión hacia la superficie de succión, con mayor certeza.

Adicionalmente, en el ventilador de hélice según la presente realización, el ángulo de alabeo del álabe 20 entre la tercera parte P3 y la parte de punta 22 o bien cambia linealmente o bien permanece constante, a medida que aumenta la distancia desde el eje de rotación R.

Se explicarán los efectos ventajosos conseguidos con esta configuración. En el gráfico mostrado en la figura 2, cuando una parte del gráfico que corresponde al ángulo de alabeo entre la tercera parte P3 (en la distancia r3) y la parte de punta 22 (en la distancia rt) es convexa hacia arriba en un eje de ángulo de alabeo, a medida que aumenta excesivamente la presión en la circunferencia exterior del álabe 20, aumentaría el flujo de fuga 42 que fluye desde la superficie de presión hacia la superficie de succión. Por el contrario, cuando una parte del gráfico que corresponde al ángulo de alabeo entre la tercera parte P3 y la parte de punta 22 es convexa hacia abajo en el eje de ángulo de alabeo, a medida que aumentaría el ángulo de alabeo con una inclinación de gran pendiente en el extremo circunferencial exterior del álabe 20, aumentaría el flujo de fuga 42 que fluye desde la superficie de presión hacia la superficie de succión. En la presente realización, como el ángulo de alabeo entre la tercera parte P3 y la parte de punta 22 o bien cambia linealmente o bien permanece constante, es posible evitar que la presión aumente excesivamente en la circunferencia exterior del álabe 20 y evitar que el ángulo de alabeo aumente con una inclinación de gran pendiente en el extremo circunferencial exterior del álabe 20. Por consiguiente, es posible suprimir el flujo de fuga 42 que fluye desde la superficie de presión hacia la superficie de succión, con mayor certeza.

Realización 2

Se explicará un ventilador de hélice según la realización 2 de la presente invención. La figura 5 es una vista en sección transversal que ilustra una configuración esquemática del ventilador de hélice según la presente realización. La figura 6 es un gráfico que muestra una relación entre distancias desde el eje de rotación R y ángulos de alabeo del álabe 20 del ventilador de hélice según la presente realización, es decir, una distribución de los ángulos de alabeo en la dirección radial del álabe 20. Se hará referencia a algunos de los componentes que tienen las mismas funciones y acciones que los de la realización 1 mediante el uso de los mismos signos de referencia y se omitirán las explicaciones de los componentes. Tal como se muestra en la figura 5 y la figura 6, el ventilador de hélice según la presente realización se forma de tal manera que la segunda parte P2 coincide con la tercera parte P3. En otras palabras, el ventilador de hélice según la presente realización se forma para cumplir la relación expresada como r2 = r3 y para cumplir la relación expresada como 02= 03.

Con esta configuración, en toda la región entre la primera parte P1 y la parte de punta 22, se define apropiadamente la distribución de ángulo de alabeo del álabe 20. Por consiguiente, según la presente realización, en toda la región entre la primera parte P1 y la parte de punta 22, es posible conseguir el efecto ventajoso donde se suprime el flujo de dirección radial 41 o el efecto ventajoso donde se suprime el flujo de fuga 42.

Realización 3

Se explicará un ventilador de hélice según la realización 3 de la presente invención. La figura 7 es una vista en sección transversal que ilustra una configuración esquemática del ventilador de hélice según la presente realización. La figura 8 es un gráfico que muestra una relación entre distancias desde el eje de rotación R y ángulos de alabeo del álabe 20 del ventilador de hélice según la presente realización, es decir, una distribución de los ángulos de alabeo en la dirección radial del álabe 20. Se hará referencia a algunos de los componentes que tienen las mismas funciones y acciones que los de la realización 1 mediante el uso de los mismos signos de referencia y se omitirán las explicaciones de los componentes. Tal como se muestra en la figura 7 y la figura 8, el ventilador de hélice según la presente realización se forma para cumplir la relación expresada como r2 < r3 < 0,9 * rt (por ejemplo, r2 < r3 = 0,9 * rt).

La anchura del vórtice de punta de álabe 43 es aproximadamente una décima parte de la distancia rt desde el eje de rotación R hasta la parte de punta 22. Por esta razón, como se cumple la relación expresada como r3 < 0,9 * rt, la tercera parte P3 se coloca más cerca de la circunferencia interior de lo que está el vórtice de punta de álabe 43. Por consiguiente, según la presente realización, es posible conseguir los mismos efectos ventajosos que los de la realización 1, al mismo tiempo que se suprimen los impactos del vórtice de punta de álabe 43.

Realización 4

Se explicará un ventilador de hélice según la realización 4 de la presente invención. La figura 9 es una vista en sección transversal que ilustra una configuración esquemática del ventilador de hélice según la presente realización. La figura 10 es un gráfico que muestra una relación entre distancias desde el eje de rotación R y ángulos de alabeo del álabe 20 del ventilador de hélice según la presente realización, es decir, una distribución de los ángulos de alabeo en la dirección radial del álabe 20. Se hará referencia a algunos de los componentes que tienen las mismas funciones y acciones que los de la realización 1 mediante el uso de los mismos signos de referencia y se omitirán las explicaciones de los componentes. Tal como se muestra en la figura 9 y la figura 10, el ventilador de hélice según la presente realización se forma de tal manera que cuando se expresa la relación entre las distancias desde el eje de rotación R y los ángulos de alabeo del álabe 20 en un gráfico, al menos una parte del gráfico que corresponde a la sección entre la primera parte P1 y la segunda parte P2 es convexa hacia abajo en el eje de ángulo de alabeo.

En esta configuración, es posible proporcionar, entre la primera parte P1 y la segunda parte P2, una región donde el ángulo de alabeo aumenta hacia la circunferencia exterior con una inclinación de gran pendiente. Por esta razón, es posible suprimir el flujo de dirección radial 41 formado sobre la superficie de succión, con mayor certeza.

La figura 11 es un gráfico que muestra una relación entre distancias desde el eje de rotación R y ángulos de alabeo del álabe 20 de un ventilador de hélice según un ejemplo de modificación de la presente realización. Tal como se muestra en la figura 11, el ventilador de hélice según el presente ejemplo de modificación se forma de tal manera que al menos una parte del gráfico que corresponde a la sección entre la primera parte P1 y la segunda parte P2 es convexa hacia abajo en el eje de ángulo de alabeo, mientras que el ángulo de alabeo del álabe 20 cambia suavemente a medida que aumenta la distancia desde el eje de rotación R. Según el presente ejemplo de modificación, es posible conseguir los mismos efectos ventajosos que los de la configuración mostrada en la figura 9 y la figura 10, al mismo tiempo que se evita la formación de arrugas en las superficies de álabe del álabe 20.

Realización 5

Se explicará una unidad exterior para un aparato de aire acondicionado según la realización 5 de la presente invención. La figura 12 es un diagrama esquemático que ilustra una configuración esquemática de la unidad exterior para un aparato de aire acondicionado según la presente realización. La parte inferior de la figura 12 corresponde a la parte delantera de la unidad exterior, mientras que la parte superior de la figura 12 corresponde a la parte trasera de la unidad exterior. Tal como se muestra en la figura 12, la unidad exterior para un aparato de aire acondicionado incluye una carcasa con forma de caja 110. La carcasa 110 tiene, en la cara trasera y en una de las caras laterales de la carcasa 110, agujeros de ventilación 115 a través de los cuales fluye aire desde el exterior hasta el interior de la carcasa 110. La carcasa 110 tiene, en la cara delantera de la carcasa 110, un orificio de abertura 116 a través del cual fluye aire desde el interior de la carcasa 110 hasta el exterior y una boca acampanada cilíndrica 117 que guía el aire en el interior de la carcasa 110 hasta el orificio de abertura 116. A la cara delantera de la carcasa 110 se une una rejilla de soplado 130 para extenderse sobre el orificio de abertura 116.

El interior de la carcasa 110 está dividido por una placa de división 111 en una cámara mecánica 113 y una cámara de ventilador 112. La cámara mecánica 113 aloja un compresor 114, una tubería de refrigerante, una caja de componente eléctrico y otros componentes. La cámara de ventilador 112 aloja un ventilador de hélice 120 según una cualquiera de las realizaciones 1 a 4 y un intercambiador de calor 121 al que se suministra aire por el ventilador de hélice 120.

El ventilador de hélice 120 incluye la protuberancia 10, los álabes 20 y un motor 122 configurado para impulsar y hacer que la protuberancia 10 y los álabes 20 roten alrededor del eje de rotación R. El ventilador de hélice 120 se coloca aguas abajo del intercambiador de calor 121 en una dirección del flujo del aire.

El intercambiador de calor 121 intercambia calor entre el refrigerante que circula en el intercambiador de calor 121 y el aire soplado por el ventilador de hélice 120. El intercambiador de calor 121 se incluye en un ciclo de refrigeración junto con el compresor 114, otro intercambiador de calor (no ilustrado) proporcionado en el lado de carga y otros componentes. El intercambiador de calor 121, en su conjunto, tiene una forma de L en sección transversal. El intercambiador de calor 121 se coloca a lo largo de la cara trasera y una de las caras laterales de la carcasa 110 en cada una de las cuales se proporciona el agujero de ventilación 115. Como el intercambiador de calor 121, por ejemplo, se usa un intercambiador de calor de aletas y tubos de tipo de aletas cruzadas que incluye aletas y tubos de transferencia de calor a través de los cuales fluye el refrigerante.

Cuando los álabes 20 se accionan por el motor 122, el aire en el exterior de la carcasa 110 se aspira hacia el interior de la carcasa 110 a través de los agujeros de ventilación 115. El aire aspirado hacia el interior de la carcasa 110 pasa a través del intercambiador de calor 121 y se sopla desde la cara delantera de la carcasa 110 a través del orificio de abertura 116 y la rejilla de soplado 130.

Al usar la unidad exterior para un aparato de aire acondicionado según la presente realización, es posible formar el ventilador de hélice 120 cuyo ruido se reduce mientras que se mejora la eficiencia del ventilador de hélice 120, de manera similar a cualquiera de las realizaciones 1 a 4.

La presente invención no se limita a las realizaciones descritas anteriormente y puede modificarse de diversas maneras, siempre según las reivindicaciones adjuntas.

Por ejemplo, en cada una de las realizaciones descritas anteriormente, se usa como ejemplo el ventilador de hélice que incluye la protuberancia 10. Sin embargo, la presente invención también puede aplicarse a un ventilador de hélice sin protuberancia que no incluye protuberancia. El ventilador de hélice sin protuberancia incluye una parte de árbol con forma de cilindro, una pluralidad de álabes proporcionada en el exterior de la circunferencia exterior de la parte de árbol y una parte de junta de tipo placa proporcionada para colocarse adyacente a la parte de árbol y acoplando entre sí cada par de álabes colocados adyacentes entre sí en la dirección circunferencial entre la pluralidad de álabes. En otras palabras, el ventilador de hélice sin protuberancia tiene un álabe formado integralmente en el que la pluralidad de álabes se forman integralmente mediante el uso de la parte de junta de tipo placa.

Es posible llevar a cabo cualquiera de las realizaciones y los ejemplos de modificación descritos anteriormente en combinación.

Lista de signos de referencia

10 protuberancia 20 álabe 21 parte basal 22 parte de punta 23 borde de ataque 24 borde posterior 25 cuerda 26, 27 línea perpendicular 30 sección transversal de álabe 41 flujo de dirección radial 42 flujo de fuga 43 vórtice de punta de álabe 110 carcasa

111 placa de división 112 cámara de ventilador 113 cámara mecánica

114 compresor 115 agujero de ventilación 116 orificio de abertura 117 boca acampanada 120 ventilador de hélice 121 intercambiador de calor 122 motor 130 rejilla de soplado

P1 primera parte P2 segunda parte P3 tercera parte R eje de rotación

Claims

REIVINDICACIONES

i. Ventilador de hélice (120) que comprende:

una parte de árbol (10) dispuesta a lo largo de un eje de rotación (R); y

un álabe (20) dispuesto en el exterior de una circunferencia exterior de la parte de árbol (10), incluyendo el álabe (20)

una parte basal (21) conectada a la parte de árbol (10),

una primera parte (P1) colocada o bien en la parte basal (21) o bien más cerca de una circunferencia exterior del ventilador de hélice (120) de lo que está la parte basal (21) y lejos del eje de rotación (R) por una distancia r1,

una segunda parte (P2) colocada lejos del eje de rotación (R) por una distancia r2 que es más larga que r1,

una tercera parte (P3) colocada lejos del eje de rotación (R) por una distancia r3 que es más larga que o igual a r2, y

una parte de punta (22) colocada en un extremo circunferencial exterior del álabe (20) y lejos del eje de rotación (R) por una distancia rt que es más larga que r3,

un ángulo de alabeo del álabe (20) que aumenta en una sección desde la primera parte (P1) hasta la parte de punta (22), a medida que aumenta una distancia desde el eje de rotación (R) estando el ventilador de hélice caracterizado porque

se cumple una relación expresada como (02 - 01) / (r2 - r1) > (0t - 03) / (rt - r3) > 0, donde 01 denota un ángulo de alabeo del álabe (20) en la primera parte (P1), 02 denota un ángulo de alabeo del álabe (20) en la segunda parte (P2), 03 denota un ángulo de alabeo del álabe (20) en la tercera parte (P3) y 0t denota un ángulo de alabeo del álabe (20) en la parte de punta (22).
2. Ventilador de hélice (120) según la reivindicación 1, en el que

aumenta un ángulo de alabeo del álabe (20) entre la primera parte (P1) y la segunda parte (P2), a medida que aumenta una distancia desde el eje de rotación (R), y

un ángulo de alabeo del álabe (20) entre la tercera parte (P3) y la parte de punta (22) o bien aumenta o bien permanece constante, a medida que aumenta la distancia desde el eje de rotación (R).
3. Ventilador de hélice (120) según la reivindicación 1 o 2, en el que se cumple una relación expresada como r2 = r3.
4. Ventilador de hélice (120) según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, en el que se cumple una relación expresada como r3 < 0,9 * rt.
5. Ventilador de hélice (120) según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, en el que, cuando una relación entre las distancias desde el eje de rotación (R) y los ángulos de alabeo del álabe (20) se expresa en un gráfico, al menos una parte del gráfico que corresponde a una sección entre la primera parte (P1) y la segunda parte (P2) es convexa hacia abajo en un eje de ángulo de alabeo.
6. Ventilador de hélice (120) según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, en el que un ángulo de alabeo del álabe (20) entre la tercera parte (P3) y la parte de punta (22) o bien cambia linealmente o bien permanece constante, a medida que aumenta una distancia desde el eje de rotación (R).
7. Unidad exterior para un aparato de aire acondicionado, comprendiendo la unidad exterior el ventilador de hélice (120) según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6.