TWI658215B

TWI658215B - 螺槳風扇及軸流送風機

Info

Publication number: TWI658215B
Application number: TW107112572A
Authority: TW
Inventors: 新井俊勝; 菊地仁; 門井千景
Original assignee: 日商三菱電機股份有限公司
Priority date: 2017-10-03
Filing date: 2018-04-12
Publication date: 2019-05-01
Also published as: US20200240430A1; JP6811873B2; CN111133201A; JPWO2019069374A1; TW201915341A; CN111133201B; WO2019069374A1

Abstract

轉動葉片的交錯角係具有在從內周緣(Rc)至第1邊界位置(Re1)的區域、具有極小值的第1交錯角分布，在從該第1邊界位置(Re1)至外周緣(Rd)的區域，具有隨著往該外周緣(Rd)而增加之含有以轉動葉片的半徑為變數之n次函數的第2交錯角分布，該n係從1至2的值，且不含1。藉此，在抑制外周部的高度下，可實現低噪音、高效率化。

Description

螺槳風扇及軸流送風機

本發明係有關於一種在換氣扇、空調機等所使用之螺槳風扇及軸流送風機。

在軸流送風機之螺槳風扇的轉動葉片，為了低噪音化，設法進行往轉向之前進化與向氣流上游側的傾斜化。近年來係為了更低噪音化，提議使轉動葉片之外周部側向氣流之上游側彎曲，而降低葉片端渦流所造成之干涉。

在專利文獻1，表示在轉動葉片的內周部側，係以固定的第1前傾角使轉動葉片向上游側傾斜，而在外周部側，係以比該第1前傾角更大的第2前傾角使轉動葉片向上游側傾斜。

在專利文獻2，表示使轉動葉片之交錯角在從內周緣至外周緣成線性地增加。又，在專利文獻2，表示將內周部側的交錯角設定成具有極小值的分布，並將外周部側的交錯角設定成具有極大值的分布。

在專利文獻3，表示將轉動葉片的內周部側之前進角的分布設定成2次函數，並將外周部側之前進角的分布設定成線性分布。

【先行專利文獻】

【專利文獻】

[專利文獻1]專利第4680840號公報

[專利文獻2]專利第6005256號公報

[專利文獻3]再表2015/125306號公報

藉由設定在專利文獻1~3所記載之形狀參數，可設法進行低噪音化及提高風扇效率。可是，被要求變更可更改善性能的形狀參數。

本發明係鑑於上述所開發者，其目的在於得到一種可達成更低噪音化及風扇效率之提高的螺槳風扇及軸流送風機。

為了解決上述之課題並達成該目的，本發明之螺槳風扇係包括：被進行轉動驅動的轂部、及成放射狀地被安裝於該轂部並在轉軸軸向產生氣流的複數片轉動葉片。該轉動葉片的內周部側之半徑方向的截面係對該氣流的方向具有凸形，該轉動葉片的外周部側之半徑方向的截面係對該氣流的方向具有凹形。該轉動葉片之半徑方向的截面係在前緣側區域，向該氣流的上游側傾斜，並隨著往前緣而傾斜角變大，而在後緣側區域，向該氣流的下游側傾斜，並隨著往後緣而傾斜角變大。該轉動葉片的交錯角係具有在從內周緣至第1邊界位置的區域、具有極小值的第1交錯角分布，在從該第1邊界位置至外周緣的區域，具有隨著往該外周緣而增加之含有以該轉動葉片的半徑為變數之n次函數的第2交錯角分布，該n係從1 至2的值，且不含1。

若依據本發明，可將轉動葉片作成在從內周緣至外周緣適合氣流的形狀，降低由葉片端渦流所引起之噪音，而可提高風扇效率。

1‧‧‧轉動葉片

1a‧‧‧前緣

1b‧‧‧後緣

1c‧‧‧內周緣

1d‧‧‧外周緣

2‧‧‧轂部

5‧‧‧葉片端渦流

10‧‧‧螺槳風扇

30‧‧‧鐘形口

30a‧‧‧半鐘形口

30b‧‧‧全鐘形口

100‧‧‧軸流送風機

g‧‧‧葉片弦中心線

O‧‧‧轉軸

W‧‧‧轉向

ξ‧‧‧交錯角

δ_θ‧‧‧前進角

δz‧‧‧前傾角

第1圖係表示軸流送風機之一例的立體圖。

第2圖係表示螺槳風扇之一例的立體圖。

第3圖係表示葉片端渦流之產生的模式圖。

第4圖係本實施形態的轉動葉片之在半徑方向所剖開的剖面圖。

第5圖係在模式上表示本實施形態的轉動葉片之在複數個剖開位置的截面形狀、葉片端渦流以及半徑方向之流動的圖。

第6圖係表示複數個剖開位置的圖。

第7圖係表示轉動葉片與半鐘形口之位置關係的圖。

第8圖係表示轉動葉片與全鐘形口之位置關係的圖。

第9圖係表示使用半鐘形口時之對轉動葉片的氣流之狀態的圖。

第10圖係表示使用全鐘形口時之對轉動葉片的氣流之狀態的圖。

第11圖係用以說明交錯角之定義的圖。

第12圖係表示本實施形態之轉動葉片的交錯角之分布之一例的圖。

第13圖係表示第1比較例及第2比較例之轉動葉片的交錯角的分布之一例的圖。

第14圖係比較在第1區域之第1比較例的交錯角與第2比較例之交錯角所示的展開剖面圖。

第15圖係比較在第2區域之第1比較例的交錯角與第2比較例之交錯角所示的展開剖面圖。

第16圖係表示第1比較例之轉動葉片的模式圖。

第17圖係表示第2比較例之轉動葉片的模式圖。

第18圖係用以說明前進角之定義的圖。

第19圖係表示本實施形態之轉動葉片的前進角之分布之一例的圖。

第20圖係表示前進角之增加率小的情況之第3比較例之葉片形狀的平面圖。

第21圖係表示前進角之增加率大的情況之第3比較例之葉片形狀的平面圖。

第22圖係表示本實施形態之轉動葉片的平面圖。

第23圖係用以說明前傾角之定義的圖。

第24圖係表示本實施形態之轉動葉片之葉片弦中心線的圖。

第25圖係表示本實施形態之轉動葉片的前傾角之分布之一例的圖。

第26圖係表示在使用半鐘形口時之第1實施例、第2實施例以及第5比較例的轉動葉片之風扇效率特性、比噪音特性以及靜壓特性的圖。

第27圖係表示在使用全鐘形口時之第1實施例、第2實施例以及第5比較例的轉動葉片之風扇效率特性、比噪音特性以及靜壓特性的圖。

第28圖係表示在使用半鐘形口時之第1實施例、第3實施例以及第5比較例的轉動葉片之風扇效率特性、比噪音特性以及靜壓特性的圖。

第29圖係表示在使用全鐘形口時之第1實施例、第3實施例以及第5比較例的轉動葉片之風扇效率特性、比噪音特性以及靜壓特性的圖。

第30圖係表示在使用半鐘形口時之第1實施例及第5比較例的前傾角分布函數之次數與比噪音之關係的圖。

第31圖係表示在使用半鐘形口時之第1實施例及第5比較例的前傾角分布函數之次數與風扇效率之關係的圖。

第32圖係表示在使用半鐘形口時之第1實施例及第5比較例的前傾角分布函數之次數與最小比噪音之關係的圖。

第33圖係表示在使用半鐘形口時之第1實施例及第5比較例的前傾角分布函數之次數與最高風扇效率之關係的圖。

第34圖係表示在使用全鐘形口時之第1實施例及第5比較例的前傾角分布函數之次數與比噪音之關係的圖。

第35圖係表示在使用全鐘形口時之第1實施例及第5比較例的前傾角分布函數之次數與風扇效率之關係的圖。

第36圖係表示在使用全鐘形口時之第1實施例及第5比較例的前傾角分布函數之次數與最小比噪音之關係的圖。

第37圖係表示在使用全鐘形口時之第1實施例及第5比較例的前傾角分布函數之次數與最高風扇效率之關係的圖。

在以下，根據圖面，詳細地說明本發明之實施形態的螺槳風扇及軸流送風機。此外，不是藉此實施形態來限定本發明。

實施形態

第1圖係表示本實施形態之軸流送風機100之一例的立體圖。第2圖係表示本實施形態之螺槳風扇10之一例的立體圖。軸流送風機100包括螺槳風扇10、本體20、鐘形口30、馬達(未圖示)以及馬達固定構件(未圖示)。螺槳風扇10與馬達被配置於鐘形口30的內側。螺槳風扇10具有圓柱狀的轂部2與具有相同之三維立體形狀的複數片轉動葉片1。

轂部2係藉馬達進行轉動驅動，而以轉軸O為中心在箭號W方向轉動。各轉動葉片1係成放射狀地被安裝於轂部2的外周。轉動葉片1具有是轉向W之前方之端部的前緣1a、是轉向W之後方之端部的後緣1b、是內周部側(轂部2側)之端部的內周緣1c以及是外周部側之端部的外周緣1d。藉由螺槳風扇10轉動，轉動葉片1在箭號A方向產生氣流。在第1圖表示5片轉動葉片1，在第2圖表示3片轉動葉片1。作為轉動葉片1之片數，亦可採用其他的片數。

第3圖係表示螺槳風扇10之一片轉動葉片1。藉螺槳風扇10之轉動而產生箭號A方向之氣流時，在轉動葉片1的葉片壓力面與葉片負壓面之間發生壓力差。因此，在轉動葉片1的外周部，如第3圖所示，從壓力高的葉片壓力面向壓力低的葉片負壓面洩漏而產生渦流。將其稱為葉片端渦流5。如第4圖所示，對氣流的方向A，上游側的葉片面成為壓力低的負壓面1f。下游側的面成為壓力高的壓力面1g。此外，後之說明，將轉軸O當作Z軸，將與Z軸垂直的兩軸當作X軸及Y軸。

第4圖係表示實施形態的轉動葉片1之在半徑方向之形狀的剖面圖。轉動葉片1係在轂部2側的半徑方向剖面對氣流的方向A具有凸形，且在外周部側的半徑方向剖面對氣流的方向A具有凹形。即，轉動葉片1係在內周部側具有凸形之頂點部m1，在外周部側具有凹形之頂點部m2。因此，轉動葉片1的截面係內周部側對氣流係凸形，具外周部側對氣流具有凹形的S字形。

又，轉動葉片1之半徑方向的截面形狀係從前緣1a至後緣1b變化。即，在前緣側區域，轉動葉片1係向氣流之方向A的上游側傾斜，隨著往前緣1a而傾斜角θ變大。在後緣側區域，轉動葉片1係向氣流之方向A的下游側傾斜，隨著往後緣1b而傾斜角θ變大。第5圖係在模式上表示實施形態的轉動葉片1之半徑方向剖面的葉片形狀、葉片端渦流以及半徑方向之流動的圖。第5圖(a)係表示第6圖中之沿著O-D1的各截面形狀，第5圖(b)係表示第6圖中之沿著O-D2的各截面形狀，第5圖(c)係表示第6圖中之沿著O-D3的各截面形狀，第5圖(d)係表示第6圖中之沿著O-D4的各截面形狀。此外，在第6圖，O-D1係將連接轉軸O與前緣1a之後端Fr的線延長至外周緣1d的線。O-D4係連接轉軸O與後緣1b之前端Rf的線。

如O-D1截面及O-D2截面所示，是比葉片中央 C更接近前緣1a側的區域之轉動葉片1的前緣側區域係向氣流A的上游側傾斜，又，在O-D1截面的傾斜角θ(O-D1)係比在O-D2截面的傾斜角θ(O-D2)更大。即，在前緣側區域，隨著往前緣1a而傾斜角θ變大。葉片中央C係對應於O-D1與O-D4之夾角的平分線。此外，在第5圖，傾斜角θ係當作連接內周緣1c與外周部側之頂點部m2的線段、和XY平面的夾角。轉動葉片1的前緣側區域係成為可適合葉片端渦流5及往葉片外周部之橫吸入流動9的形狀。

如O-D3截面及O-D4截面所示，是比葉片中央C更接近後緣1b側的區域之轉動葉片1的後緣側區域係向氣流A的下游側傾斜，又，在O-D4截面的傾斜角θ(O-D4)係比在O-D3截面的傾斜角θ(O-D3)更大。即，在後緣側區域，隨著往後緣1b而傾斜角θ變大。依此方式，轉動葉片1的後緣側區域係成為在控制葉片端渦流5下，不會使升壓之內周部側的流動之離心方向成分14洩漏的形狀，而防止效率降低。

又，在實施形態的轉動葉片1，是從外周部側之頂點部m2至外周緣1d的區域之外側凹部的曲率半徑值R2係具有隨著從前緣1a往後緣1b而漸減的分布。即，係R2(O-D1)>R2(O-D2)>R2(O-D3)>R2(O-D4)。又，曲率半徑值R2係漸減的比例愈接近後緣1b變成愈小。

依此方式，在第4圖及第5圖所示之實施形態的轉動葉片1，成為在外周部所產生之葉片端渦流5可從葉片表面圓滑地脫離，且葉片端渦流5不會集中而擴散的形狀。藉由使葉片端渦流5所引起之擾亂變弱，可使產生之噪音變小。

螺槳風扇10係被配置於包圍螺槳風扇並進行氣流之升壓及整流之鐘形口30的內部。第7圖係使用轉動葉片1與半鐘形口30a之軸流送風機的剖面模式圖。半鐘形口30a係將轉動葉片1包圍成含有前緣1a之區域被開放。第8圖係使用轉動葉片1與全鐘形口30b之軸流送風機的剖面模式圖。全鐘形口30b係將轉動葉片1包圍成從側方覆蓋轉動葉片1的整體。半鐘形口30a及全鐘形口30b之任一個都具有吸入側曲面Rin、具有圓筒形之筆直部ST以及排出側曲面Rout。

第9圖係表示使用轉動葉片1與半鐘形口30a之軸流送風機的氣流之分布的圖。具有半鐘形口30a之軸流送風機係因為轉動葉片1的前緣1a側大為開放，所以橫吸入流動9與從前緣1a往後緣1b之葉片內部的流動11流入轉動葉片1。因此，葉片端渦流5係從轉動葉片1的前緣1a側大為發達。又，葉片內部的流動11係因為隨著從前緣1a往後緣1b而其狀況變化，所以因應於軸向的位置而葉片端渦流5的狀況係大為相異。

第10圖係係表示使用轉動葉片1與全鐘形口30b之軸流送風機的氣流之分布的圖。具有全鐘形口30b之軸流送風機係因為前緣1a側幾乎不開放，所以橫吸入流動9亦幾乎沒有。因此，往轉動葉片1的流動係大致成為僅葉片內部的流動11。因此，從前緣1a未開始產生葉片端渦流5，而從開始升壓至某程度的點開始產生葉片端渦流5。

依此方式，即使使用相同之轉動葉片1的情況，亦葉片端渦流5的位置係根據鐘形口的形狀而變。

又，亦有在同一製品內被設定半鐘形口30a與全鐘形口30b之2種鐘形口的情況，若專用地設計適合各個的轉動葉片，則轉動葉片的耗費變成2倍。像這樣，亦有即使鐘形口型式相異亦使用相同之轉動葉片的情況，而被要求即使鐘形口型式相異亦可達成低噪音且高效率之送風的轉動葉片。

因此，在本實施形態，關於構成轉動葉片1的形狀參數中之交錯角、前進角以及前傾角，在轉動葉片1之內周緣1c至外周緣1d分成內側之第1區域與外側之第2區域地定義，並提議可實現低噪音且提高風扇效率之第1區域的形狀及第2區域的形狀。

首先，說明本實施形態之交錯角ξ。第11圖係以第6圖所示之任意半徑的圓弧6-6’切斷轉動葉片1，並將圓弧6-6’之圓筒面展開成平面的展開剖面圖。交錯角ξ係葉片弦線41與線段42的夾角。葉片弦線41係連接轉動葉片1之截面40的前緣1a與該截面40之後緣1b的直線。線段42係與該轉軸O平行，並與前緣1a相交的直線。

第12圖係表示本實施形態之交錯角ξ的分布之一例的圖。在第12圖，表示橫軸對應於轉動葉片1的半徑R，縱軸對應於交錯角ξ。在第12圖，實線Ls表示本實施形態之交錯角ξ的分布，虛線Lv1表示第1比較例之交錯角ξ的分布。線段Ls的左端表示在與轂部2連接之內周緣1c的半徑位置Rc之交錯角ξc，線段Ls的右端表示在外周緣1d的半徑位置Rd之交錯角ξd。本實施形態之交錯角ξ係在從半徑位置Rc至邊界位置Re1的第1區域AR1具有第1交錯角分布Ls1，在從邊界位置Re1至半徑位置Rd的第2區域AR2具有與第1交錯角分布Ls1相異的第2交錯角分布Ls2。

第1交錯角分布Ls1係在接近邊界位置Re1的位置Rmin具有極小值ξmin。位置Rmin係位於第1區域AR1的中點與邊界位置Re1之間。第1交錯角分布Ls1係具有交錯角ξ從半徑位置Rc往半徑位置Rmin逐漸地減少，而交錯角ξ從半徑位置Rmin往邊界位置Re1逐漸地增加的分布。第2交錯角分布Ls2係為了與第1交錯角分布Ls1圓滑地連續而具有交錯角ξ逐漸地變大的分布。第2交錯角分布Ls2係具有藉以半徑R為變數之1~2次函數所定義之分布。但，第2交錯角分布Ls2係不含一次函數。第2交錯角分布Ls2係被定義成在下是凸之函數。第12圖所示之第2交錯角分布Ls2係1、2次函數。又，與第1交錯角分布Ls1之減少率相比，第2交錯角分布Ls2之增加率被設定成比較大。

第13圖係表示第1比較例之交錯角ξ的分布Lv1、與第2比較例之交錯角ξ的分布Lv2的圖。第1比較例及第2比較例係在專利文獻2所表示。在分布Lv1，交錯角ξ以固定之增加率成線性地(成一次函數地)增加。在分布Lv2，係與本實施形態之交錯角ξ一樣，具有從內周緣1c之半徑位置Rc至邊界位置Re’之第1區域AR1’的分布、與從邊界位置Re’至外周緣1d之半徑位置Rd之第2區域AR2’的分布。在第1區域AR1’，交錯角ξ係從半徑位置Rc至半徑位置Re’成曲線地逐漸減少，在半徑位置Re’具有極小值。在半徑位置Rc之交錯角ξ係成為轉動葉片1整體之交錯角ξ的最大值。在第2區域AR2’，交錯角ξ係從邊界位置Re’逐漸地增加，以至於極大值，並從極大值之半徑位置往半徑位置Rd逐漸地減少。

第14圖係比較在第1區域AR1’之第1比較例的交錯角與第2比較例之交錯角所示的展開剖面圖。第14圖係以第13圖所示之半徑R1’切斷第1比較例及第2比較例之轉動葉片，並將所切斷之圓筒面展開成平面的圖。虛線43對應於第1比較例，粗實線44對應於第2比較例。ξR11表示第1比較例之在半徑R1’的交錯角，ξR12表示第2比較例之在半徑R1’的交錯角。若依據第14圖，在第1區域AR1’，第2比較例係葉片比第1比較例平躺。

第15圖係比較在第2區域AR2’之第1比較例的交錯角與第2比較例之交錯角所示的展開剖面圖。第15圖係以第13圖所示之半徑R2’切斷第1比較例及第2比較例之轉動葉片，並將所切斷之圓筒面展開成平面的圖。虛線45對應於第1比較例，粗實線46對應於第2比較例。ξR21表示第1比較例之在半徑R2’的交錯角，ξR22表示第2比較例之在半徑R2’的交錯角。若依據第15圖，在第2區域AR2’，第2比較例係葉片比第1比較例直立。

第16圖係表示第1比較例之轉動葉片的模式圖。第17圖係表示第2比較例之轉動葉片的模式圖。如第16圖及第17圖所示，第2比較例之在外周緣的葉片高度H2係比第1比較例之葉片高度H1高。

依此方式，藉由採用如第2比較例之交錯角的分布，在流速快的區域與流速慢的區域分別將對流動之葉片角度設定成適當的值，可設法低噪音化及高效率化。可是，如第16 圖所示，在外周部之葉片高度變高。在高度方向具有裕度之製品的情況係無問題，但是在被要求更薄形化的情況，難採用如第2比較例之交錯角的分布。

因此，在本實施形態，藉由具有如第12圖所示之交錯角的分布，可一面抑制導致製品之高度的增大之外周部的高度，一面可使交錯角之分布適當化。本實施形態之葉片形狀係外周部側係成為與第1比較例一樣的形狀，而內周部側係成為與第2比較例一樣的形狀。因此，在本實施形態，可一面抑制外周部的高度，一面使葉片的角度與流動的角度一致。藉此，可使葉片的前緣剝離與後流渦損失變小，而可實現低噪音、高效率化。進而，藉由具有在流速慢之第1區域AR1中具有極小值的分布，可調整第2區域AR2之交錯角，且可與第2區域AR2圓滑地連接。

其次，說明本實施形態之前進角δ_θ。第18圖係用以說明前進角δ_θ之的平面圖。在第18圖，g係葉片弦中心線。葉片弦中心線g係對在各半徑位置之前緣1a與後緣1b的中點從內周緣1c至外周緣1d所連接的線。將直線51與直線54的夾角定義為前進角δ_θ，該直線51係連接轉軸O與內周緣1c之該中點52的直線，該直線54係連接任意半俓之圓弧與葉片弦中心線g的交點53、和轉軸O的直線。

第19圖係表示本實施形態之前進角δ_θ的分布之一例、與第3比較例之前進角δ_θ的分布的圖。實線係對應於本實施形態，虛線係對應於第3比較例。在第3比較例，前進角δ_θ從內周緣1c往外周緣1d成線性地增加。在採用第3比較例之分布的情況，如第18圖所示，外周部成為三角葉片形狀。在三角葉片形狀況，從三角葉片產生剝離渦，藉所產生之剝離渦可抑制前緣剝離渦及葉片端渦流，而可設法低噪音化。

第20圖係表示前進角之增加率小的情況之第3比較例之葉片形狀的圖。第21圖係表示前進角之增加率比第20圖大的情況之第3比較例之葉片形狀的圖。第20圖之內周緣1c的長度與第21圖之內周緣1c的長度係相等。又，第20圖之外周緣1d的長度與第21圖之外周緣1d的長度係相等。第21圖之外周緣1d的前進角δ_θ2比第20圖之外周緣1d的前進角δ_θ1大。

如第21圖所示，在採用前進角δ_θ的增加率大之直線分布的情況，可比第20圖低噪音化，但是發生葉片根部之強度不足等的問題，而在外周部無法設定大的前進角。

本實施形態之轉動葉片的前進角係如第19圖之實線所示，在第1區域AR1與第2區域AR2具有相異的分布。第1區域AR1係從對應於內周緣1c之半徑位置Rc至邊界位置Re2的區域。第2區域AR2係從邊界位置Re2至外周緣1d的區域。前進角δ_θ係在第1區域AR1，具有從半徑位置Rc往邊界位置Re2逐漸地增加之直線分布。前進角δ_θ係在第2區域AR2，具有從邊界位置Re2往半徑位置Rd逐漸地增加之1~2次函數分布。即，在第2區域AR2的前進角δ_θ係具有以半徑R為變數之1~2次函數分布。但，在第2區域AR2的前進角δ_θ係不含一次函數。在第2區域AR2的前進角δ_θ係被定義成在下是凸之1~2次函數。在第19圖，作為第2區域AR2之分布函數，表示1、2次函數。在第1區域AR1之直線分布與在第 2區域AR2之1、2次函數分布係被圓滑地連接。在第2區域AR2的前進角δ_θ之分布的增加率比在第1區域AR1的前進角δ_θ之分布的增加率大較佳。

第22圖係表示在採用第19圖所示之本實施形態之前進角分布的情況之轉動葉片形狀之一例的圖。藉由採用本實施形態之前進角分布的情況，可一面在葉片外周部確保低噪音化所需的三角形葉片形狀，一面使在葉片內周側之葉片面積增大，而使在葉片根部之強度增大。

其次，說明本實施形態的前傾角δz。第23圖係用以說明前傾角δz之定義的圖。第23圖係將前傾角δz固定的轉動葉片旋轉投影至包含轉軸O與X軸之平面的圖。前傾角δz係葉片弦中心線g’與和轉動葉片1之轉軸O垂直之平面的夾角，並將往上游側之方向當作正。第24圖係表示葉片外周部在上游側彎曲之本實施形態的轉動葉片1之葉片弦中心線g的圖，係將轉動葉片旋轉投影至包含轉軸O與X軸之平面的圖。

第25圖係表示本實施形態之前傾角δz之分布的一例、與第4比較例之前傾角δz之分布的圖。實線係對應於本實施形態，虛線係對應於第4比較例。第4比較例係在專利文獻1所表示。在第4比較例及本實施形態，前傾角δz係具有從內周緣1c之半徑位置Rc至邊界位置Re3之第1區域AR1的分布、與從邊界位置Re3至外周緣1d之半徑位置Rd之第2區域AR2的分布。

在第4比較例，第1區域AR1的前傾角δz係定值δz1，第2區域AR2的前傾角δz係為了成為以半徑R為變數的n次函數(1≦n)，向上游側更傾斜。藉由採用如第4比較例之前傾角分布，控制在葉片外周部所產生之葉片端渦流，可降低由葉片端渦流所引起之擾亂，而可達成低噪音化。

相對地，在本實施形態，第1區域AR1的前傾角δz係與第4比較例一樣是定值δz1，第2區域AR2的前傾角δz係藉由作成以半徑R為變數的2~5次函數分布，實現更低噪音化。在第25圖，在第2區域AR2，第4比較例係表示成2次函數，本實施形態係表示成3次函數。在2~5次函數中，2次~3次函數尤其適合。

參照第26圖~第37圖，說明本實施形態之轉動葉片的評估結果。第26圖~第37圖係表示使直徑為260(mm)之轉動葉片以固定轉速轉動時的評估結果。在第26圖~第37圖所使用之總壓力基準的比噪音Kt、靜壓基準的比噪音Ks、總壓力基準的風扇效率Et以及靜壓基準的風扇效率Es係根據以下之數學式所定義的計算值。

Kt=SPLA-10Log(Q‧PT^2.5)

Q：風量[m³/min]

PT：總壓力[Pa]

SPLA：噪音特性(A修正後)[dB]

Ks=SPLA-10Log(Q‧PS^2.5)

Q：風量[m³/min]

PS：靜壓[Pa]

SPLA：噪音特性(A修正後)[dB]

Et=(PT‧Q)/(60‧PW)

Q：風量[m³/min]

PT：總壓力[Pa]

PW：軸動力[W]

Es=(PS‧Q)/(60‧PW)

Q：風量[m³/min]

PS：靜壓[Pa]

PW：軸動力[W]

此外，A修正係配合人之聽覺的特性使低頻之聲音變小的修正，例如是根據在JIS C 1502-1990所規定之A特性的修正。

第26圖係表示在使用第7圖所示之半鐘形口30a時之第5比較例的轉動葉片、第1實施例的轉動葉片以及第2實施例的轉動葉片之各種特性的圖。以虛線表示第5比較例，以實線表示第1實施例，以一點鏈線表示第2實施例。第26圖(a)係表示風扇效率Es與風量之關係，第26圖(b)係表示比噪音Kt與風量之關係，第26圖(c)係表示靜壓PS與風量之關係。第5比較例之轉動葉片係具有第4圖及第5圖所示之轉動葉片形狀，具有第12圖之虛線所示的交錯角分布Lv1，且具有第19圖之虛線所示的前進角分布，又具有第25圖之虛線所示的前傾角分布。第1實施例之轉動葉片及第2實施例之轉動葉片係第4圖及第5圖所示之轉動葉片，具有第12圖之實線所示的交錯角分布，且具有第19圖之實線所示的前進角分布，又具有第25圖之實線所示的前傾角分布。第1實施例之轉動葉片係作為在第2區域AR2之交錯角分布所設定之函數的次數是1、2，作為在第2區域AR2之前進角分布所設定之函數的次數是1、2，作為在第2區域AR2之前傾角分布所設定之函數的次數是3。第2實施例之轉動葉片係作為在第2區域AR2之交錯角分布所設定之函數的次數是2，作為在第2區域AR2之前進角分布所設定之函數的次數是2，作為在第2區域AR2之前傾角分布所設定之函數的次數是3。

在使用半鐘形口30a的情況，若依據第1實施例及第2實施例之轉動葉片，與第5比較例相比，如第26圖(c)所示，對在是靜壓=0之開放點的開放風量可改善+2(%)、對靜壓可改善最大+7.8(%)。又，如第26圖(a)所示，可對風扇效率Es可改善最大+3.5點(point)。又，如第26圖(b)所示，對比噪音Kt可改善最大-1[dB]。

第27圖係表示在使用第8圖所示之全鐘形口30b時之上述之第5比較例的轉動葉片、上述之第1實施例的轉動葉片以及上述之第2實施例的轉動葉片之各種特性的圖。以虛線表示第5比較例，以實線表示第1實施例，以一點鏈線表示第2實施例。第27圖(a)係表示風扇效率Es與風量之關係，第27圖(b)係表示比噪音Kt與風量之關係，第27圖(c)係表示靜壓PS與風量之關係。

在使用全鐘形口30b的情況，若依據第1實施例及第2實施例之轉動葉片，與第5比較例相比，如第27圖(c)所示，對開放風量可改善+3.6(%)、對靜壓可改善最大+ 7.8(%)。又，如第27圖(a)所示，對風扇效率Es可改善最大+7點。又，如第27圖(b)所示，對比噪音Kt可改善最大-1.5[dB]。

若依據第26圖、第27圖之評估結果，第1實施例及第2實施例之轉動葉片係不論鐘形口的形態，都可改善送風特性、噪音特性以及風扇效率特性。

第28圖係表示在使用第7圖所示之半鐘形口30a時之上述之第5比較例的轉動葉片、上述之第1實施例的轉動葉片以及第3實施例的轉動葉片之各種特性的圖。以虛線表示第5比較例，以實線表示第1實施例，以一點鏈線表示第3實施例。第28圖(a)係表示風扇效率Es與風量之關係，第28圖(b)係表示比噪音Kt與風量之關係，第28圖(c)係表示靜壓PS與風量之關係。第3實施例之轉動葉片係與第1實施例、第2實施例的轉動葉片一樣，具有第4圖及第5圖所示之轉動葉片形狀，具有第12圖之實線所示的交錯角分布，且具有第19圖之實線所示的前進角分布，又具有第25圖之實線所示的前傾角分布。第3實施例之轉動葉片係作為在第2區域AR2之交錯角分布所設定之函數的次數是1、2，作為在第2區域AR2之前進角分布所設定之函數的次數是1、2，作為在第2區域AR2之前傾角分布所設定之函數的次數是4。

在使用半鐘形口30a的情況，若依據第3實施例之轉動葉片，與第5比較例相比，如第28圖(c)所示，對開放風量可改善+2.2(%)、對靜壓可改善最大+5.9(%)。又，如第28圖(a)所示，可對風扇效率Es可改善最大+4點。又，如第28圖(b)所示，對比噪音Kt可改善最大-3[dB]。

第29圖係表示在使用第8圖所示之全鐘形口30b時之上述之第5比較例的轉動葉片、上述之第1實施例的轉動葉片以及上述第3實施例的轉動葉片之各種特性的圖。以虛線表示第5比較例，以實線表示第1實施例，以一點鏈線表示第3實施例。第29(a)係表示風扇效率Es與風量之關係，第29(b)係表示比噪音Kt與風量之關係，第29(c)係表示靜壓PS與風量之關係。

在使用全鐘形口30b的情況，若依據第3實施例之轉動葉片，與第5比較例相比，如第29圖(c)所示，對開放風量可改善+3(%)、對靜壓可改善最大+6.9(%)。又，如第29圖(a)所示，可對風扇效率Es可改善最大+12點。又，如第29圖(b)所示，對比噪音Kt可改善最大-2[dB]。

若依據第28圖、第29圖之評估結果，第3實施例之轉動葉片係不論鐘形口的形態，都可改善送風特性、噪音特性以及風扇效率特性。

其次，使用第30圖~第37圖，說明第1實施例的轉動葉片之前傾角的次數。第30圖係表示在使用第7圖所示之半鐘形口30a時之上述之第5比較例的轉動葉片、與上述之第1實施例的轉動葉片之在開放點之比噪音特性的圖。第30圖係表示在第2區域AR2的前傾角分布所使用之函數的次數與在開放點之比噪音Kt的關係。次數係從1、2次改變至5次。此外，在第5比較例的轉動葉片，作為在第2區域AR2的前傾角分布，如上述所示，使用2次函數。如第30圖所示，在第1實施例之轉動葉片的情況，次數為1、2時，係比噪音Kt比第5比較例的大，但是在次數為2至7的區域，比噪音Kt 比第5比較例得到改善。

第31圖係表示在使用第7圖所示之半鐘形口30a時之上述之第5比較例的轉動葉片、與上述之第1實施例的轉動葉片之在開放點之風扇效率特性的圖。第31圖係表示在第2區域AR2的前傾角分布所使用之函數的次數與在開放點之風扇效率Et的關係。次數係從1、2次改變至5次。如第31圖所示，在第1實施例之轉動葉片的情況，在所有的次數，風扇效率Et比第5比較例得到改善。

第32圖係表示在使用第7圖所示之半鐘形口30a時之上述之第5比較例的轉動葉片、與上述之第1實施例的轉動葉片之在施加靜壓時之最小比噪音特性的圖。第32圖係表示在第2區域AR2的前傾角分布所使用之函數的次數與在在施加靜壓時之最小比噪音Ks的關係。次數係從1、2次改變至5次。如第32圖所示，在次數為1、2時，係比噪音Ks比第5比較例的大，但是在次數為2至5的區域，比噪音Ks比第5比較例得到改善。

第33圖係表示在使用第7圖所示之半鐘形口30a時之上述之第5比較例的轉動葉片、與上述之第1實施例的轉動葉片之最高風扇效率特性的圖。第33圖係表示在第2區域AR2的前傾角分布所使用之函數的次數與最高風扇效率Esmax的關係。次數係從1、2次改變至5次。如第33圖所示，在所有的次數，最高風扇效率Esmax比第5比較例得到改善。

第34圖係表示在使用第8圖所示之全鐘形口30b時之上述之第5比較例的轉動葉片、與上述之第1實施例的轉動葉片之在開放點之比噪音特性的圖。第34圖係表示在第2 區域AR2的前傾角分布所使用之函數的次數與在開放點之比噪音Kt的關係。次數係從1、2次改變至5次。如第34圖所示，在第1實施例之轉動葉片的情況，在所有的次數，比噪音Kt比第5比較例得到改善。

第35圖係表示在使用第8圖所示之全鐘形口30b時之上述之第5比較例的轉動葉片、與上述之第1實施例的轉動葉片之在開放點之風扇效率特性的圖。第35圖係表示在第2區域AR2的前傾角分布所使用之函數的次數與在開放點之風扇效率Et的關係。次數係從1、2次改變至5次。如第35圖所示，在第1實施例之轉動葉片的情況，在次數為1、2時，風扇效率Et係與第5比較例大致相同。又，在第1實施例之轉動葉片的情況，在次數為5時，風扇效率Et比第5比較例變差，但是在從2次至4次的區域，風扇效率Et比第5比較例得到改善。

第36圖係表示在使用第8圖所示之全鐘形口30b時之上述之第5比較例的轉動葉片、與上述之第1實施例的轉動葉片之在施加靜壓時之最小比噪音特性的圖。第36圖係表示在第2區域AR2的前傾角分布所使用之函數的次數與在在施加靜壓時之最小比噪音特性Ks的關係。次數係從1、2次改變至5次。如第36圖所示，在第1實施例之轉動葉片的情況，在所有的次數，比噪音Ks比第5比較例得到改善。

第37圖係表示在使用第8圖所示之全鐘形口30b時之上述之第5比較例的轉動葉片、與上述之第1實施例的轉動葉片之最高風扇效率特性的圖。第37圖係表示在第2區域AR2的前傾角分布所使用之函數的次數與最高風扇效率Esmax 的關係。次數係從1、2次改變至5次。如第37圖所示，在從次數2至次數5，最高風扇效率Esmax比第5比較例得到改善。

如第30圖~第37圖所示，若依據本實施形態，若將前傾角δz之在第2區域的分布設定成2次~5次函數，不論鐘形口之形態，都可改善送風特性、噪音特性以及風扇效率特性。

若依據如以上所說明之本實施形態，轉動葉片之交錯角ξ係具有在從內周緣至第1邊界位置Re1的區域、具有極小值之第1交錯角分布，在從第1邊界位置Re1至外周緣的區域，具有隨著往該外周緣而增加之含有以該轉動葉片之半徑為變數的n次函數之第2交錯角分布。該n係從1至2的值，且不含1。因此，若依據本實施形態，可在抑制外周部的高度下，實現低噪音、高效率化。

又，在本實施形態，轉動葉片的前進角δ_θ係在從內周緣至第2邊界位置Re2的區域，具有成直線增加之第1前進角分布，在從第2邊界位置Re2至外周緣的區域，具有隨著往該外周緣而增加之含有以半徑為變數的m次函數之第2前進角分布。該m係從1至2的值，且不含1。因此，若依據本實施形態，在葉片外周部可一面確保低噪音化所需之三角形葉片形狀，一面可使在葉片根部的強度增大。

又，在本實施形態，轉動葉片的前傾角δz係在從內周緣至第3邊界位置Re3的區域，具有是定值之第1前傾角分布，在從第3邊界位置Re3至外周緣的區域，具有隨著往該外周緣而增加之含有以半徑為變數的p次函數之第2前傾角分布。該p係從2至5的值。因此，若依據本實施形態，可實現更低噪音化。

以上之本實施形態所示的構成係表示本發明之內容的一例，亦可與別的周知之技術組合，亦可在不超出本發明之主旨的範圍，省略或變更構成的一部分。

Claims

一種螺槳風扇，包括：被進行轉動驅動的轂部、及成放射狀地被安裝於該轂部並在轉軸軸向產生氣流的複數片轉動葉片，其特徵為：該轉動葉片的內周部側之半徑方向的截面係對該氣流的方向具有凸形，該轉動葉片的外周部側之半徑方向的截面係對該氣流的方向具有凹形；該轉動葉片之半徑方向的截面係在前緣側區域，向該氣流的上游側傾斜，並隨著往前緣而傾斜角變大，而在後緣側區域，向該氣流的下游側傾斜，並隨著往後緣而傾斜角變大；該轉動葉片的交錯角係具有在從內周緣至第1邊界位置的區域、具有極小值的第1交錯角分布，在從該第1邊界位置至外周緣的區域，具有隨著往該外周緣而增加之含有以該轉動葉片的半徑為變數之n次函數的第2交錯角分布，該n係從1至2的值，且不含1。
如申請專利範圍第1項所述之螺槳風扇，其中該轉動葉片的前進角係在從該內周緣至第2邊界位置的區域，具有成線性增加的第1前進角分布，在從該第2邊界位置至該外周緣的區域，具有隨著往該外周緣而增加之含有以該半徑為變數之m次函數的第2前進角分布，該m係從1至2的值，且不含1。
如申請專利範圍第1項所述之螺槳風扇，其中該轉動葉片的前傾角係在從該內周緣至第3邊界位置的區域，具有是定值的第1前傾角分布，在從該第3邊界位置至該外周緣的區域，具有隨著往該外周緣而增加之含有以該半徑為變數之p次函數的第2前傾角分布，該p係從2至5的值。
如申請專利範圍第2項所述之螺槳風扇，其中該轉動葉片的前傾角係在從該內周緣至第3邊界位置的區域，具有是定值的第1前傾角分布，在從該第3邊界位置至該外周緣的區域，具有隨著往該外周緣而增加之含有以該半徑為變數之p次函數的第2前傾角分布，該p係從2至5的值。
如申請專利範圍第1項所述之螺槳風扇，其中該第2交錯角分布的變化率比該第1交錯角分布的變化率大。
如申請專利範圍第2項所述之螺槳風扇，其中該第2前進角分布的增加率比該第1前進角分布的增加率大。
一種軸流送風機，其特徵為包括：螺槳風扇，如申請專利範圍第1至6項中任一項所述者；馬達，係對該螺槳風扇之該轂部進行轉動驅動；以及本體，係含有被配設於該螺槳風扇之周圍的鐘形口。