TWI513908B - Cross flow fan, forming mold and fluid feeding device - Google Patents

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TWI513908B
TWI513908B TW101107022A TW101107022A TWI513908B TW I513908 B TWI513908 B TW I513908B TW 101107022 A TW101107022 A TW 101107022A TW 101107022 A TW101107022 A TW 101107022A TW I513908 B TWI513908 B TW I513908B
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Yukishige Shiraichi
Masaki Ohtsuka
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Sharp Kk
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Description

橫流扇、成形用模具及流體饋送裝置
一般而言，本發明係關於橫流扇、成形用模具及流體饋送裝置，更詳言之，其係關於用於空氣調節機或空氣清淨機等之橫流扇，用於製造該橫流扇之成形用模具及包含該橫流扇之流體饋送裝置。
關於先前之橫流扇，例如在日本特開2007-21352號公報中，揭示有以減小設置面積並提高送風能力為目的之空氣清淨機(專利文獻1)。在專利文獻1所揭示之空氣清淨機中，於左右端部分別具有進氣口與吹出口之本體內，配置有藉由馬達驅動之長方形之橫流風扇。
又，作為揭示先前之各種風扇之文獻，有日本特開平8-261197號公報(專利文獻2)、日本實開昭59-62293號公報(專利文獻3)、日本特開2009-36187號公報(專利文獻4)、日本特開2008-157113號公報(專利文獻5)、及日本特開2005-233126號公報(專利文獻6)。
先前技術文獻 專利文獻
專利文獻1：日本特開2007-21352號公報
專利文獻2：日本特開平8-261197號公報
專利文獻3：日本實開昭59-62293號公報
專利文獻4：日本特開2009-36187號公報
專利文獻5：日本特開2008-157113號公報
專利文獻6：日本特開2005-233126號公報
近年來，為保護地球環境而謀求家用電器設備進一步節能化。眾所周知，如空氣調節機(空調機)或空氣清淨機等電器設備之效率大幅依存於內置於該等中之送風機之效率。又，已知藉由使作為旋轉物體而設置於送風機之風扇葉片之重量減輕，可降低用以旋轉驅動風扇葉片之馬達所消耗之電量，從而提升送風機或流體饋送裝置之效率。
然而，風扇葉片之剖面形狀所採用之翼型(aerofoil葉型)最初設想為應用於飛機機翼，且主要多出現於航空工程領域中。因此，翼型之風扇葉片主要是在高雷諾數範圍經最佳化，而作為在家用之空氣調節機或空氣清淨機等低雷諾數範圍中使用之風扇葉片之剖面則未必適合。
又，採用翼型或二重圓弧作為風扇葉片之剖面形狀之情形，於字風扇葉片之前緣起30~50%之範圍內有厚壁部存在，因而成為風扇葉片變重且旋轉時之摩擦損失等增大之原因。然而，若僅將風扇葉片輕量化，會有致使風扇葉片之強度下降從而發生開裂或其他品質不良之虞。
根據上述理由，為使家用空氣調節機或空氣清淨機等電器設備節能化，故謀求作為於低雷諾數範圍內使用之風扇葉片之合適之翼剖面形狀。此外，謀求升阻比高、輕薄且強度高之翼剖面形狀。
作為送風機所使用之風扇有形成平行於風扇旋轉軸之平 面狀吹出流之橫流扇(橫流風扇)。作為該橫流扇之代表性用途，舉例有空氣調節機。在謀求進一步降低家用電器設備之耗電量上，以空氣調節機之低耗電為優先。為實現空氣調節機之低耗電，需要使風量增加。若使風量增加，則熱交換器之蒸發與冷凝之性能得以增加，從而可降低壓縮機之耗電量。然而，由於使風量增加亦會增大風扇之耗電量，故壓縮機中降低之電量與風扇中增加之電量之差方為節電之部分，無法獲得增加風扇風量之最大效果。此外，作為增加風扇風量之手法，若以相同的風扇提昇轉數，會導致空氣調節機之噪音增大。
又，作為橫流扇之其他用途，例舉有空氣清淨機。作為空氣清淨機之要求，有集塵能力增加即風量增加與低噪音化，然該等2者之間存在取捨關係。
為滿足該等兩者，不僅要降低來自空氣清淨機之進氣口及吹出口之噪音，而且必須從根本上降低送出空氣之橫流扇之噪音。此外，為增加風量，有必要提高橫流扇之轉數。在提高橫流扇之轉數之情形下，有必要降低對風扇之輸入。此外，亦有必要使風扇葉片之強度增大至足以克服伴隨橫流扇之轉數增加而增大之離心力的程度。
對此，本發明之目的係解決上述課題，提供一種可發揮優異的送風能力之橫流扇、用於製造該橫流扇之成形用模具及包含該橫流扇之流體饋送裝置。
本發明之橫流扇包含彼此空開間隔而設置於圓周方向之 複數個葉片部。葉片部包含：內緣部，其配置於內周側，使空氣流出流入；及外緣部，其配置於外周側，使空氣流出流入。於葉片部形成有在內緣部與外緣部之間延伸之翼面。翼面由配置於橫流扇之旋轉方向側之正壓面、及配置於正壓面背側之負壓面構成。葉片部在被正交於橫流扇之旋轉軸之平面切斷之情形下，具有形成有自正壓面凹陷之凹部之翼剖面形狀。
根據如此構成之橫流扇，在其旋轉時，會在各葉片部交替產生自外緣部流入、通過翼面而從內緣部流出之空氣流，與自內緣部流入、通過翼面而從外緣部流出之空氣流。此時，藉由於自正壓面凹陷而形成之凹部中產生空氣渦流(2次流)，使通過正壓面之空氣流(主流)沿凹部中產生之渦流外側流動。藉此，葉片部僅以形成有渦流之深度而顯現出有如翼剖面形狀經厚壁化之厚翼之行為。其結果可提升橫流扇之送風能力。
又，葉片部較好係在被正交於橫流扇之旋轉軸之平面切斷之情形下，具有僅於正壓面及負壓面中之正壓面形成凹部之翼剖面形狀。
根據如此構成之橫流扇，在空氣流之主流對翼面強力推壓之正壓面側中，藉由凹部中形成之渦流，可降低主流與翼面之間之摩擦阻力，另一方面，在力作用於空氣流之主流自翼面剝離之方向之負壓面側中，可避免凹部中形成之渦流成為使主流剝離之主要原因。
又，凹部較好係具有沿橫流扇之旋轉軸延伸之溝槽剖 面。溝槽剖面之側面係以自凹部之深度為最大之點起於其兩側升高之方式而形成。根據如此構成之橫流扇，凹部中形成之渦流成為自翼面隆起之形態。該情形下，由於空氣流之主流係流動於該隆起形態之渦流之外側，故可獲得更有效之厚壁翼之效果。
此外，葉片部較好包含彎曲部，其係使於內緣部與外緣部之間延伸之翼剖面形狀之中心線彎曲。凹部係形成於彎曲部。根據如此構成之橫流扇，藉由將彎曲部設置於葉片部，可形成自正壓面凹陷之凹部。
又，凹部較好係形成於內緣部及外緣部附近。根據如此構成之橫流扇，可於內緣部及外緣部附近產生利用凹部所發揮之上述效果，而產生較強之升力。
此外，凹部較好係形成於內緣部與外緣部間之翼中央部。根據如此構成之橫流扇，可於翼中央部附近產生利用凹部所發揮之上述效果，使葉片部作為翼而發揮穩定能力。
又，凹部較好係自橫流扇之旋轉軸向上之翼面之一端延伸至另一端而形成。根據如此構成之橫流扇，由於在自橫流扇之旋轉軸向上之翼面之一端延伸至另一端而形成之凹部中產生空氣渦流，故可更有效提升橫流扇之送風能力。
此外，凹部較好係以在將內緣部與外緣部連結之方向上重複出現之方式形成於正壓面。根據如此構成之橫流扇，由於在重複出現於正壓面之凹部中產生空氣渦流，故可更有效提升橫流扇之送風能力。
又，葉片部較好係在被正交於橫流扇之旋轉軸之平面切斷之情形下，具有形成有自正壓面凹陷之複數個凹部之翼剖面形狀。根據如此構成之橫流扇，由於複數個凹部中各自產生渦流，故可更有效提升橫流扇之送風能力。
又，橫流扇較好係由樹脂形成。根據如此構成之橫流扇，可實現輕量且高強度之樹脂製橫流扇。
根據本發明之成形用模具係使用於成形如上所述之橫流扇。根據如此構成之成形用模具，可製造輕量且高強度之樹脂製橫流扇。
根據本發明之流體饋送裝置包含送風機，該送風機包含：如上述中任一項之橫流扇；及驅動馬達，其連結於橫流扇，且使複數個葉片部旋轉。根據如此構成之流體饋送裝置，可維持高送風能力，且降低驅動馬達之耗電量。
如上所述，根據本發明，可提供一種發揮優異送風能力之橫流扇、用於製造該橫流扇之成形用模具及包含該橫流扇之流體饋送裝置。
針對本發明之實施形態，參照圖式加以說明。另，以下所參照之圖式中，對於相同或與其相當之構件賦予相同編號。
(實施形態1)
圖1係顯示本發明之實施形態1之橫流扇之側視圖。圖2係顯示沿圖1之II-II線之橫流扇之剖面立體圖。
參照圖1及圖2，本實施形態之橫流扇(橫流風扇)10包含複數個風扇葉片21。橫流扇10整體具有大致圓柱形之外觀，複數個風扇葉片21配置於該大致圓柱形之側面。橫流扇10係利用樹脂形成為一體。橫流扇10係以圖中所示之假想線上之中心軸101為中心，於箭頭103所示之方向旋轉。
橫流扇10係藉由旋轉之複數個風扇葉片21，於與旋轉軸即中心軸101正交之方向送風之風扇。橫流扇10係在由中心軸101之軸向觀察之情形下，自相對於中心軸101之一側之外側空間將空氣吸入至風扇之內側空間，進而將吸入之空氣送出至相對於中心軸101之另一側之外側空間之風扇。橫流扇10係在正交於中心軸101之平面內，形成在與中心軸101交叉之方向上流動的空氣流。橫流扇10形成平行於中心軸101之平面狀之吹出氣流。
橫流扇10係使用家用電器設備等之風扇所適用之低雷諾數範圍之轉數。
橫流扇10係將排列於中心軸101之軸向之複數個葉輪12組合而構成。在各葉輪12中，複數個風扇葉片21係以中心軸101為中心，彼此空開間隔設置於圓周方向。
橫流扇10進而包含作為支撐部之外周框13。外周框13係具有以中心軸101為中心延伸成環狀之環形。外周框13係包含端面13a及端面13b。端面13a係面對沿中心軸101之軸向之一側之方向而形成。端面13b係配置於端面13a之背側，且面對沿中心軸101之軸向之另一側之方向而形成。
外周框13係以介置於在中心軸101之軸向上相鄰之葉輪 12間之方式設置。
就圖1中相鄰配置之葉輪12A及葉輪12B來看，設置於葉輪12A之複數個風扇葉片21係直立設置於端面13a上，且以沿中心軸101之軸向延伸成板狀之方式形成。設置於葉輪12B之複數個風扇葉片21係直立設置於端面13b上，且以沿中心軸101之軸向延伸成板狀之方式形成。
複數個風扇葉片21具有彼此相同之形狀。本實施形態中，複數個風扇葉片21係以隨機之間距配置於以中心軸101為中心之圓周方向上。
風扇葉片21包含內緣部26及外緣部27。內緣部26配置於風扇葉片21之內周側之端部。外緣部27配置於風扇葉片21之外周側之端部。風扇葉片21係自內緣部26向外緣部27於以中心軸101為中心之圓周方向傾斜形成。風扇葉片21係自內緣部26向外緣部27於橫流扇10之旋轉方向傾斜形成。
風扇葉片21形成有包含正壓面25及負壓面24之翼面23。正壓面25配置於橫流扇10之旋轉方向側，負壓面24配置於正壓面25之背側。在橫流扇10旋轉時，隨著翼面23上產生空氣流，會產生在正壓面25相對較大、在負壓面相對較小之壓力分布。風扇葉片21以其正壓面25側凹下，而負壓面24側凸起之方式，在內緣部26與外緣部27之間具有整體彎曲之形狀。
圖3係顯示設置於圖1中之橫流扇之風扇葉片之剖面圖。圖3中顯示在被正交於橫流扇10之旋轉軸即中心軸101之平面切斷之情形下之風扇葉片21之翼剖面形狀。
參照圖1至圖3，風扇葉片21係以在中心軸101之軸向之任一位置被切斷、皆具有相同之翼剖面形狀之方式而形成。風扇葉片21作為整體具有在內緣部26及外緣部27相鄰之位置厚度(正壓面25與負壓面24之間之長度)相對較小、而愈靠近內緣部26及外緣部27之間之翼中央部則厚度愈漸變大之翼剖面形狀。
風扇葉片21具有於翼面23之正壓面25形成有凹部57之翼剖面形狀。凹部57係以自正壓面25凹陷之方式形成。凹部57係以自彎曲延伸於內緣部26與外緣部27之間之正壓面25凹陷之方式形成。在假設正壓面25於內緣部26與外緣部27之間連續彎曲延伸之情形下，凹部57係使正壓面25在形成有凹部57之位置不連續。凹部57係形成於自內緣部26及外緣部27遠離翼中央部側之位置。
凹部57僅形成於正壓面25及負壓面24中之正壓面25。即，負壓面24上未形成凹部。負壓面24於內緣部26與外緣部27之間連續彎曲延伸。
圖3所示之剖面中，凹部57係具有沿中心軸101之軸向延伸之溝槽剖面。凹部57之溝槽剖面係連續延伸並形成於中心軸101之軸向上之風扇葉片21之一端與另一端之間。凹部57之溝槽剖面係直線狀延伸並形成於中心軸101之軸向上之風扇葉片21之一端與另一端之間。凹部57之溝槽剖面係自中心軸101之軸向上之翼面23之一端延伸形成至另一端。
凹部57之溝槽剖面之側面係以自凹部57之深度h1、h2為 最大之點起於兩側升高之方式形成。凹部57之溝槽剖面之側面係以其全體由彎曲面構成之方式而形成。凹部57係以其溝槽底不具有平面部分之方式而形成。凹部57具有U字狀溝槽剖面。
本實施形態中，於正壓面25形成有複數個凹部57(凹部57p及凹部57q)。凹部57係形成於內緣部26及外緣部27附近。更詳言之，凹部57p形成於內緣部26附近，凹部57q形成於外緣部27附近。凹部57p係形成於與內緣部26及外緣部27之間之翼中央部相比更靠近內緣部26之位置，凹部57q係形成於與內緣部26及外緣部27之間之翼中央部相比更靠近外緣部27之位置。
圖3中顯示有風扇葉片21之翼剖面形狀之厚度方向(連結正壓面25與負壓面24之方向)之中心線106。風扇葉片21在中心線106向內周側延伸之前端具有內緣部26，在中心線106向外周側延伸之前端具有外緣部27。
風扇葉片21之翼剖面形狀之厚度T係自內緣部26沿中心線106向外緣部27逐漸增大，而到達凹部57p則轉而減小。風扇葉片21之翼剖面形狀之厚度T係自外緣部27沿中心線106向內緣部26逐漸增大，而到達凹部57q則轉而減小。凹部57係以形成有凹部57p之位置之風扇葉片21之厚度T1、與形成有凹部57q之位置之風扇葉片21之厚度T2彼此相等之方式形成。另，圖3中，以凹部57之深度h1、h2為最大之點31為基準而決定形成凹部57之位置。
風扇葉片21包含其中風扇葉片21之翼剖面形狀之中心線 106在內緣部26與外緣部27之間彎曲之彎曲部41。凹部57係形成於該彎曲部41。彎曲部41係在形成有凹部57之位置，以突向負壓面24側之方式彎曲。本實施形態中，風扇葉片21係在內緣部26與外緣部27之間之2個部位包含彎曲部41。風扇葉片21包含配置於內緣部26附近之彎曲部41A、及配置於外緣部27附近之彎曲部41B。彎曲部41A係於正壓面25形成有凹部57p，彎曲部41B係於正壓面25形成有凹部57q。
如上所述，針對本發明之實施形態1之橫流扇10之結構概括說明時，本實施形態之橫流扇10包含彼此空開間隔設置於圓周方向之作為複數個葉片部之風扇葉片21。風扇葉片21包含：內緣部26，其係配置於內周側，使空氣流出流入；及外緣部27，其係配置於外周側，使空氣流出流入。風扇葉片21形成有於內緣部26與外緣部27之間延伸之翼面23。翼面23包含配置於橫流扇10之旋轉方向側之正壓面25、及配置於正壓面25之背側之負壓面24。風扇葉片21若在被正交於橫流扇10之旋轉軸之平面切斷之情形下，具有形成有自正壓面25凹陷之凹部57之翼剖面形狀。
繼而，針對使用圖1之橫流扇10之空氣調節機(空調機)之結構加以說明。
圖4係顯示使用圖1所示之橫流扇之空氣調節機之剖面圖。參照圖4，空氣調節機110之構成包含：室內機120，其設置於室內，且設置有室內側熱交換器129；及室外機，其設置於室外，且設置有未圖示之室外側熱交換器及 壓縮機。室內機120及室外機在室內側熱交換器129與室外側熱交換器之間藉由用以使冷媒氣體循環之配管而連接。
室內機120包含送風機115。送風機115之構成包含：橫流扇10、用以使橫流扇旋轉之未圖示之驅動馬達、及伴隨橫流扇10之旋轉而產生特定氣流之殼體122。
殼體122包含：機殼122A、及前板122B。殼體122A被支撐於室內之壁面，前板122B可自由裝卸地安裝於機殼122A。於前板122B之下端部與機殼122A之下端部之間隙，形成有吹出口125。吹出口125係形成為延伸於室內機120之寬方向之大致矩形，且面向前下方而設置。於前板122B之上表面形成有格子狀進氣口124。
在與前板122B對向之位置設置有空氣過濾器128，其係捕集、除去自進氣口124吸入之空氣中所包含之塵埃。形成於前板122B與空氣過濾器128之間之空間內，設置有未圖示之空氣過濾器清潔裝置。藉由空氣過濾器清潔裝置，可自動除去累積於空氣過濾器128之塵埃。
於殼體122內部形成有送風通路126，其係使空氣自進氣口124向吹出口125流通。於進氣口125設置有：垂直出風柵132，其係可改變左右方向之吹出角度；及複數個水平出風柵131，該等可將上下方向之吹出角度改變成前上方、水平方向、前下方及正下方。
在送風通路126之路徑上之橫流扇10與空氣過濾器128之間配置有室內側熱交換器129。室內側熱交換器129包含未圖示之蜿蜒之冷媒管，其於上下方向並列設置複數段，且 於前後方向並列設置複數排。室內側熱交換器129係與設置於屋外之室外機之壓縮機連接，藉由壓縮機之驅動來使冷卻循環運轉。藉由冷卻循環之運轉，在冷氣運轉時，使室內側熱交換器129冷卻至低於周圍溫度之低溫，在暖氣運轉時，使室內側熱交換器129加熱至高於周圍溫度之高溫。
圖5係放大顯示圖4之空氣調節機之吹出口附近之剖面圖。參照圖4及圖5，殼體122包含前方壁部151及後方壁部152。前方壁部151及後方壁部152係彼此空開間隔而對向配置。
在送風通路126之路徑上，以位於前方壁部151與後方壁部152之間之方式配置有橫流扇10。前方壁部151上形成有朝橫流扇10之外周面突出、使橫流扇10與前方壁部151之間隙變小之突出部153。後方壁部152上形成有朝橫流扇10之外周面突出、使橫流扇10與後方壁部152之間隙變小之突出部154。
殼體122包含上側導件部156及下側導件部157。送風通路126在橫流扇10之空氣流之下流側中，藉由上側導件部156及下側導件部157予以規定。
上側導件部156及下側導件部157係分別自前方壁部151及後方壁部152相連，並朝向吹出口125延伸。上側導件部156及下側導件部157係以上側導件部156為內周側、下側導件部157為外周側之方式，使藉由橫流扇10送出之空氣轉彎並向前下方引導之方式形成。上側導件部156及下側 導件部157係以自橫流扇10越趨近吹出口125則送風通路126之剖面積越大之方式形成。
本實施形態中，前方壁部151及上側導件部156係一體化形成於前板122B。後方壁部152及下側導件部157係一體化形成於機殼122A。
圖6係顯示於圖4之空氣調節機之吹出口附近產生之空氣流之剖面圖。參照圖5及圖6，在送風通路126之路徑上，位於較橫流扇10更為空氣流之上流側而形成上流側外側空間146，位於較橫流扇10更為內側(排列於圓周方向之複數個風扇葉片21之內周側)而形成內側空間147，位於較橫流扇10更為空氣流之下流側而形成下流側外側空間148。
橫流扇10旋轉時，以突出部153、154為交界，於送風通路126之上流側區域141，形成自上流側外側空間146通過風扇葉片21之翼面23之上而流向內側空間147之空氣流161，以突出部153、154為交界，於送風通路126之下流側區域142，形成自內側空間147通過風扇葉片21之翼面23之上而流向下流側外側空間148之空氣流161。此時，鄰接於前方壁部151之位置形成空氣渦流162。
圖7係表示在圖5所示之上流側區域中，於風扇葉片之翼面上所產生之現象之剖面圖。圖8係係模式化表示圖7所示之風扇葉片之圖。
參照圖7及圖8，在上流側區域141中，形成自上流側外側空間146流向內側空間147之空氣流時，在風扇葉片21之翼面23上，會產生自外緣部27流入、通過翼面23上而自內 緣部26流出之空氣流。此時，形成於正壓面25之凹部57中會形成順時針之空氣渦流63(2次流)。藉此，通過翼面23上之空氣流之主流61沿著凹部57中產生之渦流63之外側流動。
圖9係表示在圖5所示之下流側區域中，於風扇葉片之翼面上所產生之現象之剖面圖。圖10係模式化表示圖9所示之風扇葉片之圖。
參照圖9及圖10，在下流側區域142中，形成自內側空間147流向下流側外側空間148之空氣流時，在風扇葉片21之翼面23上，會產生自內緣部26流入、通過翼面23上而自外緣部27流出之空氣流。此時，形成於正壓面25之凹部57中會形成逆時針之空氣渦流68(2次流)。藉此，通過翼面23上之空氣流之主流66沿著於凹部57中產生之渦流68之外側流動。
即，橫流扇10中，風扇葉片21若從上流側區域141移動至下流側區域142，則翼面23上之空氣流之方向反轉，於凹部57中產生之渦流之旋轉方向亦隨之反轉。
本實施形態之橫流扇10中，儘管風扇葉片21具有薄壁之翼剖面形狀，但僅以形成有渦流(2次流)之凹部57之深度而仍顯現出有如翼剖面形狀經厚壁化之厚翼之行為。其結果可使風扇葉片21所產生之升力大幅度增加。此外，凹部57係形成於內緣部26及外緣部27附近。因此，可於內緣部26及外緣部27附近產生利用凹部57之上述效果而產生較強升力。
在如此構成之橫流扇10中，形成於凹部之空氣渦流係發揮降低主流與翼面23之間之摩擦阻力之功能。主流與翼面23之間之摩擦阻力由於正壓面25比負壓面24要大，故本實施形態中，藉由於正壓面25形成凹部57，來降低主流與正壓面25之間之摩擦阻力。另一方面，當空氣渦流形成於凹部時，會有以該渦流為起點致使主流剝離之顧慮。由於負壓面24比正壓面25更易產生該主流剝離之顧慮，故本實施形態中，藉由不於負壓面24形成凹部，從而更確實防止主流剝離。
以下，對減低上述摩擦阻力之效果、及防止主流剝離之效果進行更具體之說明。
若考慮橫流扇之一般規模或一般風速(風量)，則流動於橫流扇之鄰接之風扇葉片21間之空氣之雷諾數較小，在Re=103 ~104 之範圍內。該範圍中，空氣之粘性相對於慣性變得極大(即，成為具有粘性之流體)，且在風扇葉片21間成為主流之空氣與翼面23之間之摩擦電阻變大。即，要提高橫流扇之效率，降低該主流與翼面23之間之摩擦阻力是為有效策略。因此，本實施形態之橫流扇10中，在形成於翼面23之凹部57中形成非空氣主流之2次流而獲得在凹部57中旋轉之渦流，藉此降低主流與翼面23之間之摩擦阻力。
該種機制若通過設想使用圓木來搬運巨石之場景則容易理解。該場景中，圓木係被用作為「滾軸」，發揮降低巨石與地面之摩擦阻力之功能。本實施形態之橫流扇10中， 將翼面23比作地面，將具粘性之空氣(主流61、66)比作巨石，而將凹部57中產生之渦流63、68比作圓木。即，本實施形態中，藉由利用凹部57中形成之渦流63、68而發揮圓木的作用，從而降低主流61、66與翼面23之間之摩擦阻力。
繼而，通過下述理由說明主流61、66與翼面23之間之摩擦阻力為正壓面25側>>負壓面24側。
由於正壓面25係配置於橫流扇10之旋轉方向側，故風扇葉片21旋轉時，主流61、66強力推壓於正壓面25，其結果致使主流61、66與翼面23間之摩擦阻力變大。與此相對，由於負壓面24係配置於與橫流扇之旋轉方向相反側，故風扇葉片21旋轉時，於負壓面24上力作用於主流61、66自翼面23脫離(剝離)之方向，其結果使得主流61、66與翼面23間之摩擦阻力變小。本實施形態之橫流扇10中，考慮到主流61、66與翼面23之間之摩擦阻力在正壓面25更大，故於正壓面25形成凹部57。
對此，負壓面24側係如上所述，力作用於主流61、66自翼面23剝離之方向。尤其在橫流扇10之上流側之空氣流路中壓損較大之情形下更為明顯，故有負壓面24側之主流61、66自翼面23剝離之顧慮。若產生如此剝離，則風扇葉片21無法發揮作為翼之功能，節能性惡化，且因剝離而產生之亂流導致噪音增大。另一方面，若於凹部中形成渦流，則有以該渦流為起點促進剝離之虞。因此，本實施形態之橫流扇10中，於負壓面24不形成凹部。
另，即使於負壓面24形成凹部之情形，藉由使形成於負壓面24之凹部之數比形成於正壓面25之凹部之數少，亦可在負壓面24側取得降低摩擦阻力之效果(優點)、與剝離之風險(缺點)間之平衡。
根據如此構成之本發明之實施形態1之橫流扇10，在應用於家用電器設備等風扇之低雷諾數範圍中，可隨著風扇葉片21之旋轉而大幅度增加所產生之升力。藉此，可降低用以驅動橫流扇10之耗電量。
又，根據本發明之實施形態1中空氣調節機110，藉由使用送風能力優異之橫流扇10，可降低用以驅動橫流扇10之驅動馬達之耗電量。藉此，可實現有助於節能之空氣調節機110。
此外，本實施形態中，雖以空氣調節機為例加以說明，但於其他裝置中，例如空氣清淨機或加濕機、冷卻裝置、換氣裝置等之流體饋送裝置中，亦可應用本發明之橫流扇。
(實施形態2)
在本實施形態中，對實施形態1之橫流扇10之各種變形例加以說明。
圖11係顯示圖1之橫流扇之第1變形例之剖面圖。參照圖11，風扇葉片21作為整體具有鄰接於內緣部26及外緣部27之位置厚度相對較小、而愈靠近內緣部26及外緣部27之間之翼中央部則厚度愈漸變大之翼剖面形狀。
本變形例中，風扇葉片21具有於翼面23之正壓面25形成 凹部71之翼剖面形狀。凹部71係形成於內緣部26及外緣部27之間之翼中央部。凹部71係以包含自內緣部26之距離與自外緣部27之距離相等之正壓面25上之位置之方式形成。
根據如此構成，藉由於凹部71產生空氣渦流(2次流)，通過翼面23之空氣流(主流)會沿著凹部71中產生之渦流外側流動。藉此，可獲得抑制在翼中央部產生之氣流剝離之效果，並可使風扇葉片21作為翼發揮穩定能力。
圖12係顯示圖1之橫流扇之第2變形例之剖面圖。參照圖12，本變形例中，風扇葉片21之厚度T在內緣部26與外緣部27之間、偏向作為內緣部26及外緣部27中任一方之內緣部26之位置為最大。風扇葉片21作為整體具有在鄰接於內緣部26之位置其厚度相對較大、經由內緣部26及外緣部27之間之翼中央部愈靠近外緣部27則厚度愈漸變小之翼剖面形狀。
風扇葉片21具有於翼面23之正壓面25形成凹部72之翼剖面形狀。於正壓面25形成有複數個凹部72(凹部72p及凹部72q)。凹部72係形成於內緣部26及外緣部27附近。更具體言之，凹部72p形成於內緣部26附近，凹部72q形成於外緣部27附近。凹部72係以使形成有凹部72p之位置之風扇葉片21之厚度T1與形成有凹部72q之位置之風扇葉片21之厚度T2彼此相等之方式形成。凹部72p之深度h1大於凹部72之深度h2。
藉由如此構成，在圖5所示之空氣調節機110中，當風扇葉片21通過下流側區域142時可產生格外強之升力。例 如，將作為送風阻力之構件配置於下流側區域142之情形等、尤其在需要提升下流側區域142之送風能力之情形下，可取得更適當且更有效之送風性能。
此外，與圖12所示之形態相反，風扇葉片21亦可為整體具有在鄰接於外緣部27之位置其厚度相對較大、經由內緣部26及外緣部27之間之翼中央部愈靠近內緣部26則厚度愈漸變小之翼剖面形狀。該情形，藉由與上述相同之理由，尤其在需要提升上流側區域141之送風能力之情形下，可獲得更佳之效果。
另，風扇葉片21作為整體之剖面形狀係並非限定於實施形態1及變形例1、2所說明之形態，亦可具有其他形態。
圖13係顯示圖1之橫流扇之第3變形例之剖面圖。圖14係顯示圖1之橫流扇之第4變形例之剖面圖。圖15係顯示圖1之橫流扇之第5變形例之剖面圖。
參照圖13至圖15，風扇葉片21整體具有鄰接於內緣部26之位置之厚度相對較大、經由內緣部26及外緣部27之間之翼中央部愈靠近外緣部27則厚度愈漸變小之翼剖面形狀。
參照圖13及圖14，風扇葉片21具有於翼面23之正壓面25形成凹部73之翼剖面形狀。於正壓面25形成有複數個凹部73(凹部73p、凹部73q、凹部73r及凹部73s)。複數個凹部73係形成於內緣部26附近。在圖13所示變形例中，凹部73具有類U字狀之溝槽剖面。在圖14所示變形例中，凹部73具有類V字狀之溝槽剖面。
參照圖15，風扇葉片21具有於翼面23之正壓面25形成凹 部74之翼剖面形狀。於正壓面25形成有複數個凹部74(凹部74p、凹部74q、凹部74r及凹部74s)。複數個凹部74係形成於內緣部26附近。凹部74具有大致梯形狀之溝槽剖面。凹部74係以於其溝槽底具有平面部分之方式形成。複數個凹部74係以在鄰接之凹部74間不形成正壓面25之方式連續配置。凹部74(例如凹部74p)之溝槽剖面之側面、與相鄰於該凹部74之凹部74(例如凹部74q)之溝槽剖面之側面直接相連。
如上述變形例所示，於正壓面25亦可形成有3個以上之複數凹部73、74。又，凹部73、74可採用各種溝槽剖面形狀。若將圖13及圖14所示之溝槽剖面與圖15所示之溝槽剖面相比較，以具有自凹部73之深度為最大之點起於其兩側升高之形狀的圖13及圖14中所示之溝槽剖面者，為形成於凹部73中之渦流自翼面23隆起之形態。該情形下，由於空氣流之主流流動於該隆起形態之渦流之外側，故可獲得更為有效之厚壁翼效果。
(實施形態3)
本實施形態中，對用於製造圖1之橫流扇時之成形用模具加以說明。
圖16係顯示用於製造圖1之橫流扇時之成形用模具之剖面圖。參照圖16，成形用模具210包含固定側模具214及可動側模具212。藉由固定側模具214及可動側模具212而規定與橫流扇10形狀大致相同且注入有流動性樹脂之腔室216。
於成形用模具210中，亦可設置用以提高注入腔室216之樹脂之流動性之未圖示的加熱器。設置此種加熱器對於例如在使用含玻璃纖維而增加如AS樹脂般的強度之合成樹脂之情形下尤其有效。
根據如此構成之成形用模具210，可藉由樹脂成形而製造具有升阻比高、輕薄且強度高之翼剖面形狀之橫流扇。
(實施形態4)
本實施形態中，將圖1所示之橫流扇10、與用以比較之包含未於翼面23上形成凹部之風扇葉片之橫流扇，分別組入圖4所示之空氣調節機110，對使用該空氣調節機110進行之各種實施例加以說明。
以下說明之實施例中，使用具有直徑φ100 mm、長度600 mm之橫流扇10及用以比較之橫流扇，除了有無凹部外，其餘如風扇葉片21之大小或配置等之形狀皆相同。
圖17係顯示本實施例中橫流扇之風量與驅動用馬達之耗電量之關係之圖表。參照圖17，本實施例中，分別在使用橫流扇10之情形、與用以比較之橫流扇之情形下，一邊改變風量一邊測定各風量下之驅動馬達之耗電量。測定結果可確認橫流扇10與用以比較之橫流扇相比，在相同風量下其驅動馬達之耗電量降低。
圖18係顯示本實施例中橫流扇之風量與噪音值之關係之圖表。參照圖18，本實施例中，分別在使用橫流扇10之情形、與用以比較之橫流扇之情形下，一邊改變風量一邊測定各風量下之噪音值。測定結果可確認橫流扇10與用以比 較之橫流扇相比，在相同風量下其噪音值降低。
圖19係顯示本實施例中橫流扇之壓力流量特性之圖表。圖中顯示一定轉數下之橫流扇10及用以比較之橫流扇之壓力流量特性(P：靜壓-Q：風量)。參照圖19，橫流扇10係與用以比較之橫流扇相比，在特別小之風量區域中之P-Q特性有所提升。
另，亦可將如上所述之實施形態1~2所描述之橫流扇之結構適當組合而構成新橫流扇。此外，在實施形態1、3中說明之成形用模具及流體饋送裝置亦可應用於實施形態1~2所描述之各種橫流扇、或藉由該等之組合而構成之橫流扇。
此次揭示之實施形態之所有點皆為例示而不應理解為限定本發明。本發明之範圍並非如上所述，而是藉由申請專利範圍所示，且意欲涵蓋申請專利範圍及其之等效意義及範圍內之所有變更。
產業上之可利用性
本發明係主要應用於空氣清淨機、空氣調節機等具有送風功能之家用電器設備。
10‧‧‧橫流扇
12‧‧‧葉輪
12A‧‧‧葉輪
12B‧‧‧葉輪
13‧‧‧外周框
13a‧‧‧端面
13b‧‧‧端面
21‧‧‧風扇葉片
23‧‧‧翼面
24‧‧‧負壓面
25‧‧‧正壓面
26‧‧‧內緣部
27‧‧‧外緣部
31‧‧‧點
41‧‧‧彎曲部
41A‧‧‧彎曲部
41B‧‧‧彎曲部
57‧‧‧凹部
57p‧‧‧凹部
57q‧‧‧凹部
61‧‧‧空氣流
63‧‧‧空氣渦流
66‧‧‧空氣流
68‧‧‧空氣渦流
71‧‧‧凹部
72‧‧‧凹部
72p‧‧‧凹部
72q‧‧‧凹部
73‧‧‧凹部
73p‧‧‧凹部
73q‧‧‧凹部
73r‧‧‧凹部
73s‧‧‧凹部
74‧‧‧凹部
74p‧‧‧凹部
74q‧‧‧凹部
74r‧‧‧凹部
74s‧‧‧凹部
101‧‧‧中心軸
106‧‧‧中心線
110‧‧‧空氣調節機
115‧‧‧送風機
120‧‧‧室內機
122‧‧‧殼體
122A‧‧‧機殼
122B‧‧‧前板
124‧‧‧進氣口
125‧‧‧吹出口
126‧‧‧送風通路
128‧‧‧空氣過濾器
129‧‧‧室內側熱交換器
131‧‧‧水平出風柵
132‧‧‧垂直出風柵
141‧‧‧上流側區域
142‧‧‧下流側區域
146‧‧‧上流側外側空間
147‧‧‧內側空間
148‧‧‧下流側外側空間
151‧‧‧前方壁部
152‧‧‧後方壁部
153‧‧‧突出部
154‧‧‧突出部
156‧‧‧上側導件
157‧‧‧下側導件
161‧‧‧空氣流
162‧‧‧空氣渦流
162‧‧‧空氣渦流
210‧‧‧成形用模具
212‧‧‧可動側模具
214‧‧‧固定側模具
216‧‧‧腔室
h1‧‧‧深度
h2‧‧‧深度
T‧‧‧厚度
T1‧‧‧厚度
T2‧‧‧厚度
圖1係顯示該發明之實施形態1之橫流扇之側視圖。
圖2係顯示沿圖1之II-II線上之橫流扇之剖面立體圖。
圖3係顯示設置於圖1中之橫流扇之風扇葉片之剖面圖。
圖4係顯示使用圖1所示之橫流扇之空氣調節機之剖面圖。
圖5係放大顯示圖4之空氣調節機之吹出口附近之剖面圖。
圖6係顯示產生於圖4之空氣調節機之吹出口附近之空氣流之剖面圖。
圖7係表示在圖5所示之上流側區域中，產生於風扇葉片之翼面上之現象之剖面圖。
圖8係係模式化表示圖7所示之風扇葉片之圖。
圖9係表示在圖5所示之下流側區域中，產生於風扇葉片之翼面上之現象之剖面圖。
圖10係模式化表示圖9所示之風扇葉片之圖。
圖11係顯示圖1之橫流扇之第1變形例之剖面圖。
圖12係顯示圖1之橫流扇之第2變形例之剖面圖。
圖13係顯示圖1之橫流扇之第3變形例之剖面圖。
圖14係顯示圖1之橫流扇之第4變形例之剖面圖。
圖15係顯示圖1之橫流扇之第5變形例之剖面圖。
圖16係顯示用於製造圖1之橫流扇時之成形用模具之剖面圖。
圖17係顯示本實施例中橫流扇之風量與驅動用馬達之耗電量之關係圖表。
圖18係顯示本實施例中橫流扇之風量與噪音值之關係圖表。
圖19係顯示本實施例中橫流扇之壓力流量特性之圖表。
13‧‧‧外周框
21‧‧‧風扇葉片
23‧‧‧翼面
24‧‧‧負壓面
25‧‧‧正壓面
26‧‧‧內緣部
27‧‧‧外緣部
31‧‧‧點
41‧‧‧彎曲部
41A‧‧‧彎曲部
41B‧‧‧彎曲部
57‧‧‧凹部
57p‧‧‧凹部
57q‧‧‧凹部
106‧‧‧中心線
h1‧‧‧深度
h2‧‧‧深度
T‧‧‧厚度
T1‧‧‧厚度
T2‧‧‧厚度

Claims (7)

  1. 一種橫流扇，其係由樹脂形成，包含彼此空開間隔而設置於圓周方向之複數個葉片部(21)，該等葉片部(21)包含：內緣部(26)，其配置於內周側，使空氣流出流入；及外緣部(27)，其配置於外周側，使空氣流出流入；且；於上述葉片部(21)形成有在上述內緣部(26)與上述外緣部(27)之間延伸之翼面(23)，該翼面包含配置於橫流扇之旋轉方向側之正壓面(25)、及配置於正壓面之背側之負壓面(24)；上述葉片部(21)在被正交於橫流扇之旋轉軸之平面切斷之情形下，具有形成有自上述正壓面(25)凹陷之凹部(57、71、72、73、74)之翼剖面形狀；上述葉片部(21)在被正交於橫流扇之旋轉軸之平面切斷之情形下，具有僅於上述正壓面(25)及上述負壓面(24)中之上述正壓面(25)形成上述凹部(57、71、72、73、74)之翼剖面形狀；上述凹部(57、71、72、73)係具有沿橫流扇之旋轉軸延伸之溝槽剖面，上述溝槽剖面之側面係以自上述凹部(57、71、72、73)之深度為最大之點起於其兩側升高之方式而形成；上述葉片部(21)包含彎曲部(41)，其係於上述內緣部(26)與上述外緣部(27)之間延伸之上述翼剖面形狀之中心線(106)彎曲而成， 上述凹部(57、71、72、73、74)係形成於上述彎曲部(41)；上述凹部(57、72)係形成於上述內緣部(26)及上述外緣部(27)附近；該等葉片部(21)整體上具有在上述內緣部(26)與上述外緣部(27)之相鄰之位置厚度相對較小，而愈靠近上述內緣部(26)與上述外緣部(27)之間之翼中央部則厚度逐漸變大之翼剖面形狀；上述凹部係形成為使上述葉片部(21)之厚度自上述內緣部(26)與上述外緣部(27)向上述翼中央部逐漸增大，而到達上述凹部則轉而減小。
  2. 如請求項1之橫流扇，其中上述凹部(71)係形成於上述內緣部(26)與上述外緣部(27)之間之翼中央部。
  3. 如請求項1或2之橫流扇，其中上述凹部(57、71、72、73、74)係自橫流扇之旋轉軸向上之上述翼面(23)之一端延伸至另一端而形成。
  4. 如請求項1或2之橫流扇，其中上述凹部(57、72、73、74)係以於將上述內緣部(26)與上述外緣部(27)連結之方向上重複出現之方式形成於上述正壓面(25)。
  5. 如請求項1或2之橫流扇，其中上述葉片部(21)在被正交於橫流扇之旋轉軸之平面切斷之情形下，具有形成有自上述正壓面(25)凹陷之複數個上述凹部(57、72、73、74)之翼剖面形狀。
  6. 一種成形用模具，其使用於成形如請求項1至5中任一項 之橫流扇。
  7. 一種流體饋送裝置，其包含送風機(115)，該送風機包含：如請求項1至5中任一項之橫流扇；及驅動馬達，其連結於上述橫流扇，且使複數個上述葉片部(21)旋轉。
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