TWI484104B - 軸流式送風機 - Google Patents
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Description
本發明是關於軸流式送風機。
實用新案登錄第3089140號(美國公開2003/0123988)公報的第1圖至第3圖中,揭示有在風扇葉片的葉片前端部,設有凸緣322彎曲成在風扇葉片32上面形成夾角θ之軸流式送風機的葉輪。
[專利文獻1]實用新案登錄第3089140號公報
實用新案登錄第3089140號(美國公開2003/0123988)公報中,記載著未設有凸緣322時,如該公報的第5圖所示,於風扇葉片的前端13會產生渦流23。接著該公報中,記載著該渦流23會使靜壓降低、風量變少、噪音變大。此外,該公報中,增加風量又記載著和未設有凸緣322時相比,若設有凸緣322時,能夠提高靜壓,增加風量又能夠降低噪音。本發明申請者也有加以確認,的確是可獲得該公報所記載的效果。然而,從實用上的觀點來考量時,先前的構造是無法讓顯現軸流式送風機靜壓-風量特性之反彎點的內陷量即落差變小。
本發明目的是提供一種可使顯現風量-靜壓特性之反彎點的內陷量比先前還小,並且能夠降低噪音的軸流式送風機。
本發明的軸流式送風機具備葉輪、機殼、馬達。葉輪,具備有具環狀周壁部的輪轂和複數片的風扇葉片。複數片的風扇葉片,其基部成一體固定在輪轂周壁部的外壁,基部從周壁部的外壁朝周壁部的徑方向外側延伸並且隔著間隔設置在周壁部的周方向。機殼,具有筒狀的風洞,可使葉輪在風洞內旋轉。馬達,具備前方端部和後方端部,前方端部具有已固定著葉輪的旋轉軸並且固定在機殼。
本發明所使用的風扇葉片,具有以下特徵。首先,在對風扇葉片加以特定時,假定有一條假想線通過位於旋轉軸後方端部側位置的風扇葉片基部一端,延伸成與旋轉軸的軸線平行並且沿著周壁部的外圍面延伸。風扇葉片的基部,其形狀是形成為隨著從該基部一端朝基部另一端傾斜成從假想線逐漸離開葉輪旋轉方向並且朝旋轉方向的相反方向彎曲成凸出。接著,風扇葉片是在位於基部和輪轂周壁部徑方向相向位置的前端部附區域,具備有朝旋轉方向成為凸出,朝旋轉方向的相反方向成為凹陷並且沿著風扇葉片前端部延伸的反彎曲部。該反彎曲部,是從位於風扇葉片基部一端位置側朝徑方向延伸的風扇葉片的後端緣,延伸至位於風扇葉片基部另一端位置側朝徑方向延伸的風扇葉片的前端緣附近為止沿著前端部延伸著。在反彎曲部的徑方向所測量到的寬度尺寸及形成在反彎曲部內的凹部深度是設定成隨著從風扇葉片後端緣朝前端緣逐漸變小。
採用如上述的構成時,與先前在風扇葉片前端部全體形成有凸緣的狀況相比,能夠使顯現風量-靜壓特性之反彎點的內陷量變小,能夠降低噪音。本發明所獲得的效果,是經由實驗後獲得確認。
另,風扇葉片,是以形狀設定成可使位於反彎曲部徑方向兩側位置之2個部份的外表面部份,位於相同的彎曲面內為佳。即,以在位於反彎曲部徑方向兩側位置之2個部份的一方外表面部份的延長線上存在著另一方的外表面部份為佳。採用如上述之形狀時,與先前設有凸緣的狀況相比,有助於增加風量-靜壓特性的反彎點和降低噪音。
當從旋轉軸的前方端部朝後方端部看上述葉輪時,風扇葉片的後端緣輪廓形狀,是於對應反彎曲部的位置,朝旋轉方向彎曲成凸出為佳。形成為如上述的形狀時,能夠改善風量-靜壓特性的反彎點的內陷,和降低噪音產生。
反彎曲部,當葉輪的外徑尺寸為R時,以形成凹部頂點位於0.8R~0.95R的範圍為佳。當其凹部頂點位於比0.8R還靠近基部附近時,風量-靜壓特性的反彎點會降低。
此外,當複數片風扇葉片的片數為N片時,是以將輪轂周壁部周方向所測量到的彎曲部長度尺寸L為2πR/(2.8N)~2πR/(1.5N為佳)。當彎曲部周方向所測量到的長度尺寸L形成為比2πR/(2.8N)還短時,風量會降低,風量-靜壓特性的反彎點的內陷量會變大。又當長度尺寸L形成為比2πR/(1.5N)還長時,風量-靜壓特性的反彎點會整體性降低,噪音會變大。
另外,反彎曲部的寬度尺寸最大值,是以0.15R~0.20R為佳。當反彎曲部的寬度尺寸最大值形成比0.15R還小時,風量會降低,風量-靜壓特性的反彎點的內陷量會變大,噪音會加大。當寬度尺寸最大值形成為比0.20R還大時,風量-靜壓特性的反彎點會降低,噪音會變大。
再加上,反彎曲部的凹部深度尺寸D的最大值,是以0.02R~0.05R為佳。當反彎曲部的凹部深度尺寸D的最大值形成為比0.02R還小時,風量-靜壓特性的反彎點的內陷量會變大,噪音會加大。當凹部深度尺寸D的最大值形成為比0.05R還大時,風量-靜壓特性的反彎點會大幅降低,噪音會加大。具體而言,是以反彎曲部的凹部最大深度尺寸D為1~2mm更佳。
根據本發明時,與先前在風扇葉片的前端部全體形成有凸緣的狀況相比,能夠使顯現風量-靜壓特性之反彎點的內陷量為較小,並且能夠降低噪音。
[發明之最佳實施形態]
以下,參照圖面對本發明軸流式送風機的實施形態一例進行詳細說明。第1(A)圖及第1(B)圖是本發明實施形態一例的軸流式送風機1的正面側透視圖及背面側透視圖。該軸流式送風機1,具有:送風機殼3;具備有配置在送風機殼3內旋轉之7片風扇葉片5的葉輪7;及驅動旋轉該葉輪7的馬達9。馬達9具備前方端部和後方端部,前方端部具有固定著葉輪的旋轉軸8(以虛線表示)並且透過腹板11在機殼3固定著馬達箱10。機殼3是在旋轉軸8的軸線延伸方向(軸線方向)的一方側具有環狀的吸入側凸緣13,在軸線方向的另一方側具有環狀的吐出側凸緣15。此外,機殼3是在兩凸緣13、15之間具有筒部17。由凸緣13及15和筒部17的各自內部空間構成有風洞19,葉輪7是在風洞19內旋轉。葉輪7具備有具環狀周壁部6A的輪轂6和7片風扇葉片5。輪轂6的周壁部6A內側固定著馬達9轉子一部份構成用的複數永久磁鐵。
第2圖是本實施形態所使用的葉輪7的放大透視圖。此外,第3(A)圖是一片風扇葉片5安裝在輪轂6的狀態平面圖,第3(B)圖是一片風扇葉片5的基部5A安裝在輪轂6的周壁部6A的狀態說明用概略圖。再加上,第4(A)圖~第4(D)圖是第2圖A-A剖線~D-D剖線的剖面圖。7片風扇葉片5是基部5A成一體固定在輪轂6的周壁部6A的外壁。7片風扇葉片5是從輪轂6的周壁部6A的外壁朝周壁部6A的徑方向外側延伸並且隔著間隔設置在周壁部6A的周方向。
風扇葉片5具有以下特徵。在對風扇葉片5的形狀加以特定時,假定有一條假想線PL通過位於旋轉軸8後方端部側位置的風扇葉片5的基部5A一端5Aa,延伸成與旋轉軸8的軸線X平行並且沿著周壁部6A的外圍面延伸。如第3(B)圖所示,風扇葉片5的基部5A,其形狀是形成為隨著從該基部5A的一端5Aa朝基部5A的另一端5Ab傾斜成從假想線PL逐漸離開葉輪7的旋轉方向RD並且朝旋轉方向RD的相反方向彎曲成凸出。以另一觀點來看時,風扇葉片5如第4(D)圖所示,以基部5A的一端5Aa位於輪轂6的周壁部6A的開口部附近,如第3圖及第4(A)圖所示,以基部5A的另一端5Ab比一端5Aa還往旋轉方向RD側位於周壁部6A的開口部相反側位置,沿著輪轂6的周壁部6A傾斜的狀態,固定在輪轂6。
本實施形態所使用的風扇葉片5,如第4(B)~第4圖(D)圖所示,具備有反彎曲部4。反彎曲部4是設置在位於基部5A和輪轂6的周壁部6A徑方向相向位置的前端部5B附近的區域。接著,反彎曲部4是朝旋轉方向RD成為凸出,朝旋轉方向RD的相反方向成為凹陷並且沿著風扇葉片5的前端部5B延伸著。如第3圖所示,反彎曲部4是從位於風扇葉片5的基部5A一端5Aa位置側朝輪轂6的徑方向延伸的風扇葉片5的後端緣5C,延伸至位於風扇葉片5的基部5A另一端5Ab位置側朝徑方向延伸的風扇葉片5的前端緣5D附近為止沿著前端部5B延伸著。
此外,風扇葉片5,其形狀是設定成可使位於反彎曲部4的徑方向兩側位置之2個部份的外表面部份5Ea及5Eb,位於相同的彎曲面內。即,位於反彎曲部徑方向兩側位置之2個部份5Ea及5Eb的一方外表面部份5Ea的延長線上存在著另一方的外表面部份5Eb。採用如上述之形狀時,與先前設有凸緣的狀況相比,可使風量-靜壓特性的反彎點內陷量變小,有助於降低噪音。
另外,當從旋轉軸8的前方端部朝後方端部看葉輪時[第3(A)圖的狀態],風扇葉片5的後端緣5C的輪廓形狀是於對應反彎曲部4的位置,朝旋轉方向RD彎曲成凸出。第3(A)圖中虛線所示的線5C′是表示未形成有反彎曲部4時的後端緣5C的輪廓形狀。以第3(A)圖來看時,風扇葉片5的後端緣5C的輪廓形狀是彎曲成大尺度S字形。
如第3圖及第4(D)圖所示,在反彎曲部4徑方向所測量到的寬度尺寸W及形成在反彎曲部4內之凹部4A的深度D是設定成隨著從風扇葉片5的後端緣5C朝前端緣5D逐漸變小。
如第3(A)圖所示,反彎曲部4是以當葉輪7的外徑尺寸為R時,其形成凹部4A的頂點位於0.8R~0.95R的範圍內為佳。第3(A)圖是以虛線T表示凹部4A頂點的軌跡。當其凹部4A的頂點位於比0.8R還靠近基部5A的位置附近時,風量-靜壓特性的反彎點會整體大幅降低,噪音會加大。
此外,反彎曲部4的寬度尺寸W的最大值是以0.15R~0.20R為佳。當反彎曲部4的寬度尺寸W最大值形成為比0.15R還小時,風量會降低,風量-靜壓特性的反彎點的內陷量會加大,噪音會加大。當寬度尺寸W最大值形成為比0.20R還大時,風量-靜壓特性的反彎點會整體降低,噪音會變大。
再加上,反彎曲部4的凹部4A的深度尺寸D的最大值,是以0.02R~0.05R為佳。當反彎曲部4的凹部4A的深度尺寸D的最大值形成比0.02R還小時,風量會降低,風量-靜壓特性的反彎點的內陷量會變大,噪音會加大。當凹部深度尺寸D的最大值形成比0.05R還大時,風量-靜壓特性的反彎點會整體降低,噪音會加大。
另外,當複數片風扇葉片5的片數為N片時,以將輪轂周壁部周方向所測量到的彎曲部長度尺寸L為2πR/(2.8N)~2πR/(1.5N)為佳。當彎曲部周方向所測量到的長度尺寸L形成為比2πR/(2.8N)還短時,風量會降低,風量-靜壓特性的反彎點的內陷量會變大,噪音會加大。又當長度尺寸L形成為比2πR/(1.5N)還長時,風量-靜壓特性的反彎點會降低,噪音會變大。
根據本實施形態時,與先前在風扇葉片前端部全體形成有凸緣的狀況相比,能夠使實用可動作區域的靜壓及風量變大,能夠降低噪音。
其次,針對本實施形態軸流式送風機效果確認用的測試結果進行說明。第5圖為比較例1的軸流式送風機所使用的葉輪透視圖,第6(A)圖及第6(B)圖是第5圖A-A剖線及B-B剖線的剖面圖。該比較例1的軸流式送風機的葉輪是和本實施形態的葉輪不同,其反彎曲部4′是遍及全長從風扇葉片5′的後端緣5′C形成至前端緣5′D。第7圖為比較例2的軸流式送風機所使用的葉輪透視圖,第8(A)圖及第8(B)圖是第7圖A-A剖線及B-B剖線的剖面圖。該比較例2的軸流式送風機的葉輪是和本實施形態的葉輪不同,不具備反彎曲部。
測試所使用的各軸流式送風機的葉輪的半徑R為43mm,旋轉速度為4400[min-1
]。接著,本實施形態的軸流式送風機,當葉輪7的外徑尺寸為R時,反彎曲部4的凹部4A的頂點是定位在0.9R的位置。接著,反彎曲部4的長度L為2πR/(1.5N),彎曲部的寬度W為0.19R,凹部4A的深度尺寸D的最大值是固定在0.03R。第9圖是表示該條件下的本實施形態(本實施例)、比較例1及比較例2的軸流式送風機的靜壓-風量特性。第9圖中,虛線所包圍的區域是反彎點出現的動作範圍。在該動作範圍,會出現反彎點(特性的變化率之極性變化點)。該反彎點的內陷量(特性的降低量)愈大,則風扇的冷卻性能愈差。從第9圖的判斷,得知本實施形態的軸流式送風機其反彎點的內陷量(特性的降低量)是較比較例1及比較例2的任一軸流式送風機還小。
第10圖,是表示相同環境下所測定到的本實施形態(本實施例)、比較例1及比較例2的軸流式送風機的聲壓級和頻率成份的關係。送風機的噪音,其主要是所謂的亂流噪音,比較高的頻率成份(第10圖中虛線所包圍的區域:1.2kHz~16 kHz)是該噪音發生的原因。從第10圖得知,根據本實施形態的軸流式送風機時,和比較例1及比較例2的任一軸流式送風機相比是較能夠降低噪音發生源即頻率成份的聲壓級。
從第9圖及第10圖的結果得知,相較於比較例1所示沿著風扇葉片的前端部整體設置反彎曲部的狀況,若如本實施形態的軸流式送風機所示,在風扇葉片的前端部附近局部形成有指定形狀的反彎曲部時,比較能夠使風量加大,使風量-靜壓特性的反彎點加大,比較能夠改善特性,並且還比較能夠降低噪音。將實驗結果以相對比進行比較時,如下述表1所示。
第11圖是表示當葉輪7的外徑尺寸為R時,使反彎曲部4的凹部4A的頂點位置形成在0.8R~0.95R適當範圍內時的平均風量-靜壓特性,和凹部4A的頂點位置形成比0.8R還小時的平均風量-靜壓特性。另,即使凹部4A的頂點位置形成比0.95R還大時,也是和形成比0.8R還小時相同的特性變化。另,第11圖的特性是反彎曲部4的長度L為2πR/(1.5N),彎曲部的寬度W為0.19R,凹部4A的深度尺寸D的最大值固定在0.03R。從第11圖得知,為了防止風量-靜壓特性的低落,以將反彎曲部4的位置形成在適當範圍為佳。
此外,第12圖是表示將反彎曲部4的位置固定在0.9R,反彎曲部的長度為2πR/(1.4N),反彎曲部4的寬度尺寸為0.21R,凹部4A的最大深度尺寸D為0.051R時的反彎曲部為「反彎曲部-大」,將反彎曲部4的位置固定在0.9R,反彎曲部的長度為2πR/(2.9N),反彎曲部4的寬度尺寸為0.14R,凹部4A的最大深度尺寸D為0.019R時的反彎曲部為「反彎曲部-小」之狀況時的風量-靜壓特性,和上述本實施形態的風量-靜壓特性一同顯示的圖表。從第12圖的圖表得知,對於反彎曲部4的尺寸,是以設定在上述的適當範圍為佳。
經由測試確認得知,上述結果,即使是在風扇葉片的片數為不同時,或是在葉輪的外徑不同時,或是在葉輪的旋轉數不同時,或是在腹板的支數及形狀不同時,都是相同。
1...軸流式送風機
3...送風機殼
4...反彎曲部
4A...凹部
5...風扇葉片
5A...基部
5B...前端部
5C...後緣部
5D...前緣部
6...輪轂
6A...周壁部
7...葉輪
9...馬達
10...馬達箱
11...腹板
13、15...凸緣
17...筒部
19...風洞
第1(A)圖及第1(B)圖為本發明實施形態一例的軸流式送風機正面側透視圖及背面側透視圖。
第2圖為本實施形態所使用的葉輪放大透視圖。
第3(A)圖為一片風扇葉片安裝在輪轂時的狀態說明用平面圖,第3(B)圖為為一片風扇葉片的基部安裝在輪轂周壁部時的狀態說明圖。
第4(A)圖~第4(D)圖為第2圖A-A剖線~D-D剖線的剖面圖。
第5圖為比較例1的軸流式送風機所使用的葉輪透視圖。
第6(A)圖及第6(B)圖為第5圖A-A剖線及B-B剖線的剖面圖。
第7圖為比較例2的軸流式送風機所使用的葉輪透視圖。
第8(A)圖及第8(B)圖為第7圖A-A剖線及B-B剖線的剖面圖。
第9圖為表示本實施形態、比較例1及比較例2的軸流式送風機的風量-靜壓特性的圖。
第10圖為表示本實施形態、比較例1及比較例2的軸流式送風機的聲壓級和頻率成份的關係圖。
第11圖為表示證實反彎曲部適當位置範圍的風量-靜壓特性的圖。
第12圖為表示證實反彎曲部尺寸之適當範圍的風量-靜壓特性的圖。
4...反彎曲部
5...風扇葉片
5A...基部
5Aa...基部5A的一端
5Ab...基部5A的另一端
5B...前端部
5C...後緣部
5C′...未形成有反彎曲部4時後端緣5C的輪廓形狀
5D...前緣部
5Ea、5Eb...位於反彎曲部4徑方向兩側之2個部份的外表面部份
6...輪轂
6A...周壁部
8...旋轉軸
D...反彎曲部4的凹部4A的深度尺寸
R...葉輪7的外徑尺寸
W...反彎曲部4的寬度尺寸
X...旋轉軸8的軸線
PL...假想線
RD...旋轉方向
Claims (7)
- 一種軸流式送風機,其特徵為:具備葉輪、機殼、馬達,上述葉輪,具備有:具環狀周壁部的輪轂;及基部成一體固定在上述輪轂周壁部的外壁,上述基部從上述周壁部的上述外壁朝上述周壁部的徑方向外側延伸並且隔著間隔設置在上述周壁部周方向的複數片的風扇葉片,上述機殼,具有筒狀的風洞,可使上述葉輪在上述風洞內旋轉,上述馬達,構成為具備前方端部和後方端部,上述前方端部具有已固定著上述葉輪的旋轉軸並且固定在上述機殼,當假定有一條假想線通過位於上述旋轉軸後方端部側位置的上述風扇葉片的上述基部一端,延伸成與上述旋轉軸的軸線平行並且沿著上述周壁部的外圍面延伸時,上述風扇葉片的上述基部,其形狀是形成為隨著從上述基部的上述一端朝上述基部的另一端傾斜成從上述假想線逐漸離開上述葉輪旋轉方向並且朝上述旋轉方向的相反方向彎曲成凸出,上述風扇葉片是在位於與上述基部和上述徑方向相向位置的前端部附近的區域,具備有朝上述旋轉方向成為凸出,朝上述旋轉方向的相反方向成為凹陷並且沿著上述前端部延伸的反彎曲部,上述反彎曲部,是從位於上述基部的上述一端位置側 朝上述徑方向延伸的上述風扇葉片的後端緣,延伸至位於上述另一端位置側朝上述徑方向延伸的上述風扇葉片的前端緣附近為止沿著上述前端部延伸著,在上述反彎曲部的上述徑方向所測量到的寬度尺寸及形成在上述反彎曲部內的凹部深度是設定成隨著從上述風扇葉片的上述後端緣朝上述前端緣逐漸變小,上述風扇葉片,具備:第1外表面部份與第2外表面部份,上述第1外表面部份是位在上述反彎曲部的上述徑方向外側,並且上述第2外表面部份是位在上述反彎曲部的上述徑方向內側,使得上述第1外表面部份與上述第2外表面部份在徑方向上是呈對向,上述第2外表面部份的延長線上存在著上述第1外表面部份,使得上述第1外表面部份與上述第2外表面部份是位置朝和上述旋轉方向相反的方向凸出的相同之彎曲面上。
- 如申請專利範圍第1項所記載的軸流式送風機,其中,當從上述旋轉軸的上述前方端部朝後方端部看上述葉輪時,上述風扇葉片的上述後端緣的輪廓形狀是於對應上述反彎曲部的位置,朝上述旋轉方向彎曲成凸出。
- 如申請專利範圍第1項所記載的軸流式送風機,其中,上述反彎曲部是當上述葉輪的外徑尺寸為R時,形成為上述凹部頂點位於0.8R~0.95R的範圍內。
- 如申請專利範圍第3項所記載的軸流式送風機, 其中,當上述複數片風扇葉片的片數為N片時,在上述周方向所測量到的上述彎曲部的長度尺寸L為2 π R/(2.8N)~2 π R/(1.5N)。
- 如申請專利範圍第3項所記載的軸流式送風機,其中,上述反彎曲部的上述寬度尺寸最大值為0.15R~0.20R。
- 如申請專利範圍第3、4項或第5項中任一項所記載的軸流式送風機,其中,上述反彎曲部的上述凹部深度尺寸D的最大值為0.02R~0.05R。
- 如申請專利範圍第3、4項或第5項中任一項所記載的軸流式送風機,其中,上述反彎曲部的上述凹部深度尺寸D的最大值為0.02R~0.05R,並且上述凹部的最大深度尺寸D為1~2mm。
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