JP2019090344A - Blower device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明はブロワ装置に関し、特に遠心ファンを用いたブロワ装置に関する。 The present invention relates to a blower apparatus, and more particularly to a blower apparatus using a centrifugal fan.
遠心ファンを用いたブロワ装置は、家電機器、OA機器、産業機器の冷却、換気、空調や、車両用の空調、送風などに広く用いられている。また、ハイブリッド自動車や電気自動車に搭載される電池の冷却手段として遠心ファンを用いたブロワ装置が知られている(例えば、特許文献1参照)。 Blower devices using centrifugal fans are widely used for cooling, ventilation, air conditioning for home appliances, office automation equipment, industrial equipment, air conditioning for vehicles, air flow, and the like. There is also known a blower apparatus using a centrifugal fan as a cooling means of a battery mounted on a hybrid car or an electric car (see, for example, Patent Document 1).
特許文献1に記載の冷却ブロワ10は、電池パック100の側面に隣接して配置されている。モータユニット14のブロワモータを駆動し、複数の羽根を有するブロワファン12が回転することによって、空気が吸気口18からブロワファン12内に吸い込まれ、ブロワファン12の回転とともに圧送される。圧送された空気はケース16の内周壁に沿ってケース16の噴出口に導かれる。そして、噴出口に接続されたダクトを介して電池パック100に供給され、電池パック100に配設された電池セルを冷却する。
The cooling blower 10 described in Patent Document 1 is disposed adjacent to the side surface of the
しかしながら、特許文献1において、電池パック100の側面に隣接して配置された冷却ブロワ10は、吸気口18が、冷却ブロワ10の側面に位置している。換言すれば、吸気口18が電池パック100に供給する方向と直交する方向に位置している。
However, in Patent Document 1, the cooling blower 10 disposed adjacent to the side surface of the
ところで、冷却ブロワ10が配置される状況によっては、吸気口18の近傍の空間に他の装置や部品が近接して配置される場合がある。このような場合、空気が吸気口18からブロワファン12内に十分吸い込まれず、必要な風量特性を得ることができない。この結果、電池パック100の電池セルを冷却する能力が低下する。
By the way, depending on the condition where the cooling blower 10 is disposed, other devices and components may be disposed in proximity to the space in the vicinity of the intake port 18. In such a case, the air is not sufficiently sucked into the blower fan 12 from the intake port 18, and the required air flow characteristic can not be obtained. As a result, the ability to cool the battery cells of the
このような背景において本発明は、側面付近に十分な空間を確保できない場合であっても、風量特性を確保でき、さらには流体音を抑制した静音のブロワ装置を提供することを目的とする。 With such background, the present invention has an object to provide a quiet blower apparatus capable of securing an air volume characteristic and suppressing a fluid sound even when a sufficient space can not be secured near the side surface.
本発明は、遠心ファンを構成するインペラを内部に収納した構造体を有し、前記構造体には、前記インペラの回転軸と直交する方向に開口した吸気口および排気口が設けられ、前記吸気口と前記排気口の間に前記インペラが位置し、前記吸気口内側における前記構造体の内側の前記インペラに近接する部分には、湾曲部が設けられているブロワ装置である。 The present invention has a structure in which an impeller constituting a centrifugal fan is housed, and the structure is provided with an air inlet and an air outlet opened in a direction orthogonal to the rotation axis of the impeller, and the air suction The said impeller is located between the opening and the said exhaust port, and it is a blower apparatus by which the curved part is provided in the part which adjoins the said impeller inside the said structure inside the said inlet.
本発明において、前記湾曲部は、円弧部を含む態様が挙げられる。本発明において、前記湾曲部は、前記円弧部とR面とを含む態様が挙げられる。本発明において、前記湾曲部は、前記吸気口の奥の方向に突出している態様が挙げられる。 In the present invention, the curved portion may include an arc portion. In the present invention, the curved portion includes an aspect including the arc portion and an R surface. In the present invention, the curved portion may be projected in the direction of the back of the air inlet.
本発明において、前記吸気口から見て、前記湾曲部の先に傾斜部が設けられている態様が挙げられる。この態様において、前記構造体の内側には、前記インペラを収納したケーシングが収められ、前記ケーシングには、前記回転軸の方向に開口した吸込口が形成され、前記傾斜部は、前記湾曲部に近づくに従って前記吸込口の方向に向かって傾いている態様が挙げられる。 In this invention, the aspect by which the inclination part is provided in the tip of the said curved part seeing from the said inlet port is mentioned. In this aspect, a casing containing the impeller is accommodated inside the structure, and the casing is provided with a suction port opened in the direction of the rotation axis, and the inclined portion is formed in the curved portion. The aspect which inclines toward the direction of the said suction port as it approaches is mentioned.
本発明によれば、側面付近に十分な空間を確保できない場合であっても、風量特性を確保でき、さらには流体音を抑制した静音のブロワ装置が得られる。 According to the present invention, even when sufficient space can not be secured in the vicinity of the side surface, the air volume characteristic can be secured, and furthermore, a quiet blower apparatus in which fluid noise is suppressed can be obtained.
(概略)(図1〜図3を参照)
ブロワ装置100は、遠心ファンを構成するインペラ301を内部に収納した構造体を構成するハウジング200および下側ケーシング304を有している。この構造体には、インペラ301の回転軸と直交する方向に開口した吸気口101および排気口102が設けられている。吸気口101と排気口102の間にインペラ301が位置している。吸気口101内側における上側ハウジング201の内側のインペラ301に近接する部分には、円弧部212とR面211aを含む湾曲部が設けられている。
(Outline) (see Figures 1 to 3)
The
(構成)(図1〜図3を参照)
図1および図2には、ブロワ装置100が示されている。ブロワ装置100は、遠心ファンを構成するインペラ301の回転に従い吸気口101から流体(この場合は空気)を吸込み、排気口102から排気する。
(Configuration) (see FIGS. 1 to 3)
A
ブロワ装置100は、内側にブロワを収めたハウジング200を有している。ブロワは、周方向に多数の羽根を有するインペラ301と、インペラ301を収納する渦巻き状のケーシング302と、インペラ301を回転させるための後述するモータ組立体(図3におけるインペラ301の背後にある)により構成されている。
The
ハウジング200は、インペラ301の軸方向における一方側を覆う上側ハウジング201と、他方側を覆う下側ハウジング202とから構成されている。ハウジング200(201,202)には、吸気口101と排気口102が設けられている。吸気口101と排気口102は、軸方向(インペラ301の回転軸の方向))に直交する方向に向いており、且つ、反対の方向(180°異なる方向)に開口が向いている。また、上側ハウジング201と下側ハウジング202は樹脂成型で形成されている。
The
図2に示すように、上側ハウジング201によって上側ケーシング303が覆われている。上側ハウジング201と上側ケーシング303との接合は、互いの接合面に段差が形成されており、この段差を合わせることで行われている。また、上側ハウジング201と下側ハウジング202との接合も、同様に、互いの接合面に段差が形成されており、この段差を合わせることで行われている。
As shown in FIG. 2, the
ケーシング302は樹脂成型で形成された上側ケーシング303と下側ケーシング304からなり、上側ケーシング303の軸方向の端面には、吸込口309となる開口が形成されている。下側ケーシング304は樹脂成型で下側ハウジング202と一体成形され、下側ケーシング304と下側ハウジング202とは1つの部材から形成されている。上側ケーシング303と下側ケーシング304は、互いの合わせ面に凹部と凸部がそれぞれ形成されており、この凸部と凹部を嵌合させることで、上側ケーシング303と下側ケーシング304の結合が行われ、ケーシング302が得られている。
The
上側ケーシング303には固定用取付脚305が1箇所、下側ケーシング304には固定用取付脚306が2箇所、それぞれ一体成形で形成されている。各取付脚に形成された貫通孔にボルトを挿通し、ボルトによってブロワ装置100が取付台や筺体などに固定される。
At the
渦巻き状のケーシング302にはインペラ301が収納されている。インペラ301は、周方向に多数の前向き羽根を備えている。インペラ301は、図3の視点から見て反時計回り方向に回転し、それによりケーシング302の内周面(内周壁)とインペラ301の外周縁との間に設けられた隙間308において空気が図3の反時計回り方向に圧送され、排気口102から空気が吹き出される。
An
隙間308を構成するケーシング302の内周面(内周壁)は、インボリュート曲線に従っており、隙間308は、インペラ301から吹き出され圧送される空気の流れに沿って断面積が増大する構造を有している。ケーシング302内周面の排気口102に隣接する部分に舌部205が設けられている。ケーシング302の内周面の曲面は舌部205を起点としたインボリュート曲線にて形成されている。
The inner circumferential surface (inner circumferential wall) of the
排気口102は、上側ケーシング303と下側ケーシング304に設けられたコの字形状の切欠き部により構成され、回転軸と直交する方向に開口するように形成されている。
The
図2に示すように、下側ケーシング304は下側ハウジング202と一体成形にて形成され、1つの部材から構成されている。これは、上下型(上型と下型)の金型で容易に一体成形できるからである。一方、上側ケーシング303は上側ハウジング201と別部材で形成している。これは上側ケーシング303に吸込口309を形成する必要があるため、一体成型で得るには型が複雑化し高コストとなるからである。
As shown in FIG. 2, the
(モータ組立体の構造)
図6および図7には、インペラ組立体500が示されている。インペラ組立体500は、インペラ301とインペラ301を駆動するモータ組立体400とにより構成されている。モータ組立体400は、図2におけるインペラ301の背後に配置されている。モータ組立体400は、ステータの内側でロータが回転するインナーロータ型モータである。モータ組立体400は、樹脂製のモータハウジング403、金属製のブラケット410、ステータ420、ロータ430、回路基板402により構成されている。
(Structure of motor assembly)
An
ステータ420は、略円環形状を有し、ステータコア421、インシュレータ422、コイル423を備えている。ステータコア421は、軟磁性の鋼板を所定枚数積層して構成され、径内方に延在する複数の突極を備えている。ステータコア421には、軸方向両側からそれぞれ樹脂製のインシュレータ422が装着され、径内方に延在する突極に、インシュレータ422を介してコイル423が巻回されている。
The
ステータ420は、金属製のブラケット410に固定されている。ブラケット410は、円筒部411とフランジ部412を備えている。フランジ部412は、円筒部411の一方端から径外方に延在する形状を有する。円筒部411の内側にステータ420が固定されている。ステータ420が固定されたブラケット410は、樹脂製のモータハウジング403に装着されている。
The
ステータ420の内側には、ロータ430が回転自在な状態で配置されている。ロータ430は、金属製のシャフト431、金属製のスリーブ432、中空円筒形状のマグネット(ロータマグネット)433を備えている。スリーブ432は、円筒部と円板部を有し、円筒部の外周にマグネット433が固定され、円板部の中心にシャフト431が固定されている(図5参照)。シャフト431は、軸受404と405(図5参照)を介してモータハウジング403に回転自在な状態で保持されている。
The
ブラケット410の背面には、回路基板402が配置されている。回路基板402は、モータハウジング403にねじ等で装着されている。
A
(インペラの構造)
図7には、インペラ301が示されている。インペラ301は、樹脂を材料とした一体成型品であり、略円錐形状のハブ321、ハブ321から軸方向に延在し、遠心方向に空気を吹き出すための複数の羽根323、羽根323の上部の縁を連結する連結部322を有している。図5に示すように、インペラ301はシャフト431に固定され、シャフト431が回転すると、シャフト431と一体となってインペラ301は回転する。
(Structure of impeller)
An
(組立工程)
以下、ブロワ装置100の組み立て工程の一例を説明する。まず、図6,7に示すモータ組立体400を得る。モータ組立体400は、以下のようにして製造する。まず、ブラケット410の内側にステータ420を固定する。他方でモータハウジング403にロータ430を軸受404,405(図5参照)を介して取り付ける。そして、ステータ420を保持したブラケット410をモータハウジング403に固定し、更に回路基板402をモータハウジング403に固定する。こうしてモータ組立体400を得る。
(Assembly process)
Hereinafter, an example of the assembly process of the
モータ組立体400を得たら、モータハウジング403から突出したシャフト431にインペラ301を装着し、止めワッシャ324によってシャフト431にインペラ301を固定する。こうして、図6に示すインペラ組立体500を得る。
After the
次に、インペラ組立体500を下側ケーシング304に装着する(図2参照)。この際、インペラ組立体500のモータ組立体400の部分を、下側ケーシング304の内側から下側ケーシング304に形成した開口に挿入し、モータハウジング403の部分をねじ等にて下側ケーシング304に固定する。その後、印刷回路基板402の背後を覆うモータカバー406(図5参照)をねじ等で下側ケーシング304(下側ハウジング202)に固定する。
Next, the
図6に示すインペラ組立体500は、インペラ301を装着した状態で下側ケーシング304に装着できる。このため、予めモータ組立体400にインペラ301を装着した状態で、インペラ301のアンバランスを調整することができ、振動を抑制したインペラ301を下側ケーシング304に組み込むことができる。
The
(特徴的な構造)
インペラ301の回転に伴ってハウジング200の吸気口101から吸い込まれた空気は、ハウジング200の吸気口101から続く内周壁に沿い、旋回流(図3の視点から見て時計回り方向の旋回流)を形成しながら上側ケーシング303の吸込口309に吸い込まれる。ハウジング200の吸気口101から続く内周壁とケーシング302との間の間隔は漸減するが、隙間が最も小さくなり、閉塞する箇所が生じないよう、閉塞する領域には傾斜部206が設けられている。
(Characteristic structure)
The air drawn in from the
傾斜部206は、下側ハウジング202の内側における吸気口101の奥の部分に設けられている。傾斜部206は、吸気口101から流入した空気の流れを軸方向(下側ハウジング202から上側ハウジング201に向かう方向)に変える傾斜した表面を備えている。吸気口101から吸い込まれた空気は、下側ハウジング202の内周壁に沿って直進した後、傾斜部206に当たり、そこで方向を上側ハウジング201の方に変えて、上側ケーシング303の吸込口309に案内される。
The
仮に傾斜部206がない場合、吸気口101から入った空気は徐々に狭くなる下側ハウジング202と下側ケーシング304との間の隙間を進むが、最終的に閉塞する箇所に至るので、吸気口101から入った空気は行き場がなくなり大きな抵抗を受ける。この閉塞した部分は、空気の流れの行き先がない死水域であり、空気の流れを阻害する。このため、仮に傾斜部206がないとすると、ブロワ装置100の効率が低下する。
If there is no
これに対して、傾斜部206があると、傾斜部206に当たった空気が上側ハウジング201の方向に整流されるので、上述した死水域の発生が抑制される。そのため、ブロワ装置としての効率が傾斜部206を設けない場合に比較して高くなる。
On the other hand, if the
図3に示す上側ハウジング201の内周壁211の吸気口101の近傍には、円弧部212が形成されている。円弧部212は、吸気口101から上側ハウジング201の内側(内部)に向かう角の部分に設けられている。
A
円弧部212は、上側ハウジング201の内部(吸気口101の奥の方向(吸込口309の方向))に突出し、ハウジング200の内部から見てオーバーハングした構造を有している。吸気口101から見た円弧部212の先は、下方に湾曲したR面211aを介して傾斜壁211bとなっている。この例では、円弧部212とR面211aとにより湾曲部が形成されている。
The
傾斜壁211bは、吸気口101から離れるに従い吸込口309から離れる方向に傾斜し、その先(下)は垂直壁211cとなっている。見方を変えると、垂直壁211cから傾斜壁211bがR面211aに向けて延在し、傾斜壁211bは、R面211a(湾曲部)に近づくに従って吸込口309に近づく状態の傾き形状を有している。図3の視点で見た傾斜壁211bの断面形状は、直線形状、複数の直線を繋げた形状、曲面形状、これら形状の複数を組み合わせた形状が採用可能である。
The
以下、図4を参照して円弧部212について説明する。円弧部212は、上側ハウジング201の内周壁B上(図3の垂直壁211c上)を通る軸線上に中心Оを有し、上側ハウジング201の吸気口101の内周壁D点を通る円Eの円弧Fにて形成されている。円Eの中心Oは、インペラ301の外周円の頂点Aと垂直壁211cの壁面Bとに接する円弧Cが垂直壁211cに接する点である。また、円弧部212と傾斜壁211b(図3参照)との間には、所定の曲率半径を有するR面211aが形成されている。
The
円弧部212→R面211a→傾斜壁211b→垂直壁211cに至る構造により、吸気口101から吸い込まれた空気は効果的の旋回流(図3の視点で見た右回り旋回の流れ)を生じ、上側ケーシング303の吸込口309に吸い込まれる。
Due to the structure from the
仮に、円弧部212がなく、吸気口101からいきなり垂直壁211cにつながる構造の場合、吸気口101における空気の流入方向と垂直壁211cとが直角に交差しているため、吸気口101から流入し、旋回流となって吸込口309に吸い込まれる空気の一部が垂直壁211cの上部付近で分流し、局所的な渦が生じ騒音の発生原因となる。また、この局所的な渦が生じる付近は死水域を形成し、またこの渦の部分で吸気口101から吸込口309に至る空気の流れのエネルギーが消費されるので、吸気口101→吸込口309→排気口102における空気の流れを考えた場合の風量特性が低下する。また、旋回流が吸気口101にまで延在する垂直壁211cに衝突し、一部の流れが吸気口101の方に分流する。この流れが吸気口101から流入する空気の流れと干渉し、やはり渦が形成され、また騒音の原因となる。
In the case where there is no
本実施形態では、円弧部212、R面211aおよび傾斜壁211bが設けられることで、垂直壁211cの上部で旋回流が分流せず、無駄なエネルギー消費が生じ難い状況が得られる。また、旋回流の流れに沿って、垂直壁211c→傾斜壁211b→R面211aと形成されているので、旋回流の流れが乱れ難く、効率の低下や騒音の発生が抑えられる。
In the present embodiment, by providing the
すなわち、吸気口101から吸気された空気は、図2の左側から見て(あるいは図3の視点で見て)時計回りに旋回(右旋回)する旋回流となり、最終的に吸込口309から吸い込まれてインペラ301の作用によって排気される。この際、上記に仮定したような円弧部212がなく、吸気口101からいきなり垂直壁211cにつながる構造の場合、旋回流の分離や本流との衝突による損失が生じ、ブロワ装置としての効率が低下し、また騒音が発生する。本実施形態では、円弧部212、R面211aおよび傾斜壁211bを設けることで、旋回流の分離や本流との衝突を避けるように空気の流れが整流される構造を得ている。このため、旋回流の形成が阻害される要素が排除され、高い効率を有し、また低騒音なブロワ装置が得られる。
That is, the air taken in from the
また、図1,2に示すように、ブロワ装置100では、ハウジング200がケーシング302の排気口102近傍に位置する舌部205を除いた位置を覆う構成となっている。また、吸込口309は円形でなく、舌部205がある側における一部が閉鎖され、図3の視点で見て、吸込口309と舌部205との距離が確保されている。
Further, as shown in FIGS. 1 and 2, in the
ケーシング302の内周面(内周壁)とインペラ301の外周縁との間の隙間308は、舌部205から排気口102に向かうに従って漸増(図2の左の方向から見る視点で反時計回り方向に向かって漸増)しており、排気口102までの流路が長くなっている。このため、排気口102における静圧が高くなる。この静圧は排気口102の近傍にある舌部205の付近で最大となる。
The
この静圧が最大となる部分では、ケーシング302の内周面(内周壁)とインペラ301の外周縁との間の隙間308が最小のため、この部分から、インペラ301の羽根の間を通って、上側ケーシング303の吸込口309に逆流が発生しようとする。この逆流が生じると、この逆流成分と吸込口309に流入する空気とが衝突し、P−Q性能の低下や騒音が生じる。
In the portion where the static pressure is maximum, the
これに対して、本実施形態では、ハウジング200がケーシング302の舌部205を除いた位置(ケーシング302の内周面(内周壁)とインペラ301の外周縁との間の隙間308が最小となる位置)を覆う構成となっているため、上側ケーシング303の吸込口309に案内される空気が舌部205の箇所(隙間308が最小となる位置)に直接流れ込まず、上記の吸込口309における流れ込む空気と逆流する空気との衝突が防止される。この結果、P−Q性能の低下や騒音の発生が抑制される。
On the other hand, in the present embodiment, the
また、ハウジング200がケーシング302の舌部205を除いた位置とともに、固定用取付脚305,306に重畳しない位置にある。このため、固定用取付脚305,306の貫通孔にボルトを挿通し、ボルトによってブロワ装置100を取付台や筺体などに固定する際、工具がハウジング200に干渉せず、取付作業が容易となる。
Further, the
(その他)
ハウジング200に形成された吸気口101、上側ケーシング303の吸込口309から上側ハウジング201までの高さ、上側ケーシング303の吸込口309、排気口102、等々の各部寸法は、要求される風量特性によって適宜決定される。
(Others)
The dimensions of the
(効果)
上側ハウジング201と下側ハウジング202を接合することによって、インペラ301の回転軸と直交する方向に吸気口101と排気口102が形成されている。吸気口101は、排気口102と反対方向(180°)の位置関係にある。この結果、ブロワ装置100の側面近傍に十分な空間を有していない場合であっても、風量特性を確保して送風することができるブロワ装置100が得られる。
(effect)
By joining the
インペラ301の回転に伴ってハウジング200の吸気口101から吸い込まれた空気は、ハウジング200の吸気口101から続く内周壁に沿って上側ケーシング303の吸込口309に案内される。この際、空気の流れは、傾斜部206によってスムーズに上側ケーシングの吸込口309に案内される。
The air drawn from the
上側ハウジング201の吸気口101近傍には、ケーシング302の排気口102近傍に位置する舌部205と同様、円弧部212が形成されている。この円弧部212の円弧形状に沿って、吸気口101から流入した空気は、渦巻き状のケーシング302の吸込口309にスムーズに案内される。この結果、吸気口101から吸込口309に吸い込まれる空気において意図しない渦が発生することに起因する損失および騒音の発生が防止される。
A
ハウジング200がケーシング302の排気口102近傍に位置する舌部205を除いた位置を覆う構成となっているため、吸込口309から逆流して噴き出した空気が吸込口309に流入する空気と衝突し、P−Q性能の低下や騒音が生じることが防止される。
Since the
100…ブロワ装置、101…吸気口、102…排気口、200…ハウジング、201…上側ハウジング、202…下側ハウジング、205…舌部、206…傾斜部、211…内周壁、211a…R面、211b…傾斜壁、211c…垂直壁、212…円弧部、301…インペラ、302…ケーシング、303…上側ケーシング、304…下側ケーシング、305…固定用取付脚、306…固定用取付脚、308…隙間、309…吸込口、400…モータ組立体、402…回路基板、403…モータハウジング、404…軸受、405…軸受、406…モータカバー、410…ブラケット、411…円筒部、412…フランジ部、420…ステータ、421…ステータコア、422…インシュレータ、423…コイル、430…ロータ。
DESCRIPTION OF
Claims (6)
前記構造体には、前記インペラの回転軸と直交する方向に開口した吸気口および排気口が設けられ、
前記吸気口と前記排気口の間に前記インペラが位置し、
前記吸気口内側における前記構造体の内側の前記インペラに近接する部分には、湾曲部が設けられているブロワ装置。 Has a structure in which an impeller constituting a centrifugal fan is housed,
The structure is provided with an air inlet and an air outlet opening in a direction orthogonal to the rotation axis of the impeller,
The impeller is located between the air inlet and the air outlet,
The blower apparatus provided with the curved part in the part close to the said impeller of the inner side of the said structure in the said inlet.
前記ケーシングには、前記回転軸の方向に開口した吸込口が形成され、
前記傾斜部は、前記湾曲部に近づくに従って前記吸込口の方向に向かって傾いている請求項5に記載のブロワ装置。 Inside the structure, a casing containing the impeller is accommodated;
The casing is formed with a suction port opened in the direction of the rotation axis,
The blower apparatus according to claim 5, wherein the inclined portion is inclined toward the suction port as the curved portion is approached.
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JP2017218119A JP2019090344A (en) | 2017-11-13 | 2017-11-13 | Blower device |
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2022143328A1 (en) * | 2020-12-31 | 2022-07-07 | 广东美的厨房电器制造有限公司 | Centrifugal fan, household appliance, volute, and cooking utensil |
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2017
- 2017-11-13 JP JP2017218119A patent/JP2019090344A/en active Pending
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WO2022143328A1 (en) * | 2020-12-31 | 2022-07-07 | 广东美的厨房电器制造有限公司 | Centrifugal fan, household appliance, volute, and cooking utensil |
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