CN104487712B - 螺旋桨风扇及具备其的送风机、空气调节机以及供热水用室外机 - Google Patents

Abstract

本发明的螺旋桨风扇(1)能够谋求兼顾因抑制气流的泄漏流而带来的低噪音化和因增加吹出风量而带来的高效率化，具有包括旋转轴线(O)的轮毂(2)、被设置在轮毂(2)的外周的多个叶片(3)、和被配置成在多个叶片(3)各自的后缘侧将多个叶片(3)包围的喇叭口(9)，叶片(3)分别具有在半径方向的截面形状上向气流的上游侧鼓起的弯曲部(13)，被设定成处于前述喇叭口的内侧的叶片的弯曲部的弯曲比处于喇叭口的外侧的叶片的弯曲部的弯曲平缓。

Description

螺旋桨风扇及具备其的送风机、空气调节机以及供热水用室 外机

技术领域

本发明涉及螺旋桨风扇及具备螺旋桨风扇的送风机、具备螺旋桨风扇的空气调节机、具备螺旋桨风扇的室外机以及具备螺旋桨风扇的供热水器用室外机。

背景技术

作为用于空调机等的螺旋桨风扇，专利文献1公开了下述这样的螺旋桨风扇：在叶片截面中，将外周侧形成为凹形状的圆弧状，使该圆弧的曲率半径随着从前缘去向后缘而变大，抑制由从下风侧去向上风侧的泄漏流而引起的叶片端涡流的产生。

另外，专利文献2公开了下述结构：使叶片随着去向后缘而向下游倾斜，使从叶片作用于空气的力朝向内侧，使吹出风速均匀化，抑制噪音。

在先技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2003-148395号公报(图1、图3)

专利文献2：日本特开平6-229398号公报(图1、图8)

发明内容

发明要解决的课题

在送风机中，希望兼顾送风量(吹出风量)的增加和低噪音化。这里，首先，就噪音而言，若产生从叶片外周部泄漏的流动，则会产生因叶片端涡流的生成而使得紊流增加、噪音也增加的问题。另一方面，若为了抑制从叶片外周部泄漏的流动而使叶片向内侧倾斜，则会 产生叶片面的朝向成为朝向风扇内，在风扇给予气流的力成分中，轴方向成分不足，吹出风量下降的问题。

针对这样的问题，在上述的专利文献1的结构中，存在从叶片外周部产生的叶片端涡流在向下游流动的途中与喇叭口干涉，导致噪音增加的担心。即，在用于空调机的螺旋桨风扇的外周侧设置有喇叭口，通常，该喇叭口和风扇外周的间隙窄到5～10mm左右，存在因紊乱的气流撞击喇叭口而使噪音变大的情况。另外，还以在回旋的气流和喇叭口之间产生的摩擦阻力为起因，产生能量损失。

另一方面，根据专利文献2的结构，通过使从叶片作用于气流的力的方向为朝向内侧，能够降低从叶片外周部泄漏的流动，但是，在叶片的出口(后缘)，轴方向的力成分变小，相对于转速的送风量变少，存在送风所需要的能量变多的课题。也就是说，在专利文献2的结构中，被认为虽然能够某种程度地期望抑制泄漏，但是，反而难以提高送风量。

本发明是鉴于上述情况作出的，其目的是提供一种能够谋求兼顾因抑制气流的泄漏流而带来的低噪音化和因吹出风量的增加而带来的高效率化的螺旋桨风扇。

用于解决课题的手段

为了实现上述的目的，本发明是一种螺旋桨风扇，所述螺旋桨风扇具有：包括旋转轴线的轮毂；被设置在前述轮毂的外周的多个叶片；和喇叭口，其被配置成在前述多个叶片的各自的后缘侧包围前述多个叶片，其中，前述叶片具有在半径方向截面形状上向上游侧鼓起的弯曲部，处于前述喇叭口的内侧的前述叶片的前述弯曲部的弯曲比处于该喇叭口的外侧的该叶片的该弯曲部的弯曲平缓。

发明效果

根据本发明的螺旋桨风扇，能够谋求兼顾因抑制气流的泄漏流而带来的低噪音化和因吹出风量增加而带来的高效率化。

附图说明

图1是以从下游侧看的朝向来表示本发明的实施方式1中的螺旋桨风扇的立体图。

图2是从侧方来表示图1的螺旋桨风扇的图。

图3是从旋转轴线的方向看图1的螺旋桨风扇的图。

图4是沿着图3的IV-IV线的半径剖视图。

图5是螺旋桨风扇的叶片的前缘附近的半径剖视图。

图6是与图5相同的形态的图，是在图5的后方部位的半径剖视图。

图7是螺旋桨风扇的叶片的后缘附近的半径剖视图。

图8涉及本发明的实施方式2，是表示代表弯曲部的弯曲程度的角度θ和从前缘去向后缘的位置的点T的关系的图。

图9是表示T0、T1、T2、T3中的叶片截面的图。

图10是说明向叶片前缘附近中的外侧和内侧泄漏的流动的样子的图。

图11是涉及本发明的实施方式3的与图8相同的形态的图。

图12是涉及本实施方式3的与图9相同的形态的图。

图13是本发明的实施方式4的螺旋桨风扇的叶片的半径剖视图。

具体实施方式

下面，基于附图对本发明的螺旋桨风扇的实施方式进行说明。另外，图中，相同的附图标记表示相同或者对应的部分。

实施方式1.

图1是以从下游侧看的朝向来表示实施方式1中的螺旋桨风扇的立体图。在螺旋桨风扇1中，围绕设置在旋转轴线O的轮毂2设置多个叶片3。用附图标记4表示的箭头表示旋转方向。叶片3的各自的周缘包括位于旋转方向前方侧的前缘5、位于其相反侧的后缘6和位于半径方向的外侧并将这些前缘5以及后缘6连结的外侧缘7。另外，用附图标记8表示的箭头表示气流方向。

图2是从侧方表示图1的螺旋桨风扇的图。在图2中，螺旋桨风 扇1被表示成相对于包含旋转轴线O的面投影性地图示旋转轨迹。从图2可知，螺旋桨风扇1被配置成从其径方向外方被环状的喇叭口9包围。在螺旋桨风扇1和喇叭口9之间确保规定的间隙。

螺旋桨风扇1的上游侧A以及下游侧B由该喇叭口9分隔。另外，在图2上看，螺旋桨风扇1还具有未被喇叭口9包围的区域。在设想了以旋转轴线O为垂线的假想面10a，也就是包括喇叭口9的吸入侧的端部9a的位置的假想面10a的情况下，将该假想面10a和叶片3的周缘交叉的部位称为重叠开始点10来说明。在图2中看，叶片3的各自的与该重叠开始点10相比为上游侧的区域未被喇叭口9包围，而是在上游侧A的空间被开放。

图3是从旋转轴线的方向看螺旋桨风扇的图，图4是沿着图3的IV-IV线的半径剖视图。在各叶片3中，相对于气流方向，下游侧的叶片面是通过风扇旋转压送气流的面，称为压力面11或正压面，上游侧的叶片面与之相反，称为负压面12。

如图4所示，在各叶片3设置向叶片截面的上游侧即负压面12侧鼓起的弯曲部13。将弯曲部13的顶点定义为P。另外，在叶片截面上看构成负压面12的曲线中，对于从顶点P到半径方向的内侧以及半径方向的外侧的每一个，着眼于负压面中的最接近的端部或曲线的拐点中的任意一点。拐点在例如曲线由向上以及/或下凸的多个形态的曲部构成的情况下，相当于这些曲部的边界。但是，构成处于高尔夫球表面那样的微凹痕等细微的凹凸的曲线不作为拐点来考虑，将构成叶片截面的轮廓的曲面考虑为对象。在本实施方式中，在与顶点P相比的半径方向外侧，外周端Q1(负压面侧的外周端)是着眼点，在与顶点P相比的半径方向内侧，构成叶片表面的曲线上的拐点Q2是着眼点。而且，使外周端Q1以及拐点Q2上的切线分别为LQ1以及LQ2，使这2条切线LQ1以及LQ2相互构成的角度为代表弯曲部13的弯曲程度的角度θ。

在上述的前提下，当在半径方向截面中对上述的代表弯曲部13的弯曲程度的角度θ在前缘部和后缘部进行比较的情况下，本实施方 式将该角度θ在后缘部比在前缘部小，即，弯曲部的弯曲随着趋近后缘部而平缓作为特征之一。另外，在与喇叭口的关系上，使弯曲部的弯曲在喇叭口的内侧比在喇叭口的外侧平缓作为特征之一。在本实施方式的一例中，轮毂直径是风扇直径的约30％，弯曲部13的顶点P为进行抑制从叶片外周泄漏的流动的动作而被设定在从旋转轴线O离开半径的约60％以上的位置。另外，若对叶片截面的负压面12侧的根部Q3和叶片外周端Q1进行比较，则Q1是被安装在下游侧的后倾叶片。

这里，对半径方向截面的定义进行说明。图5的(b)表示针对图5的(a)的V-V线的半径方向截面。在叶片前缘，越在外周侧越向旋转方向前进的形状的情况多，在图5的(a)中也如此所示的那样，在将旋转中心和前缘连结的半径方向截面上，还存在没有体现从轮毂到外周缘为止的截面整体的情况。由于前面阐述了使弯曲部顶点的位置在半径60％以上，所以，考虑截面形状在从风扇外径Ro的大致50％到90％的外侧的叶片截面出现的范围。即，本说明书中阐述的“前缘部”、“后缘部”是在上述那样出现叶片截面的范围，将最前缘侧、后缘侧的截面作为前缘部、后缘部。

下面，使用图6以及图7说明本实施方式的叶片的作用、动作。图6以及图7是与图5相同的形态的图，图6的(b)以及图7的(b)分别表示与对应的(a)的VI-VI线以及VII-VII线相关的半径方向截面。另外，图6表示图5的旋转方向后方的位置，图7进一步表示图6的后方的位置。

本实施方式中，由于处于喇叭口的内侧的叶片的弯曲部的弯曲比处于喇叭口的外侧的叶片的弯曲部的弯曲平缓，所以，在喇叭口的内外分别能够得到下述那样的优异的作用。首先，在作为喇叭口的外侧的前缘侧(图6)，在流入到压力面11上的气流通过弯曲部13时，代表弯曲部13的弯曲程度的角度θa大，与弯曲部相比靠外周侧的叶片面法线朝向内周侧(旋转轴线侧)，从叶片给予气流的力14a作用于内侧。由此，气流8a不会从叶片外周泄漏地沿叶片面流动，从叶片向气 流供给能量。另外，由于几乎没有泄漏流，所以，能够抑制在叶片端产生的涡流，能够降低抑制流动的紊流的噪音。

另一方面，在作为喇叭口的内侧的后缘侧(图7)，由于代表弯曲部13的弯曲程度的角度θb比前缘侧的上述角度θa小，弯曲部13的叶片面法线与前缘侧相比更朝向轴方向，所以，气流在轴方向受到力14b。其结果为，在叶片面上流动且能量上升的流动8b从叶片表面被向下游推出。这里，由于后缘侧被喇叭口包围，所以，若使气流滞留在风扇叶片之间，则使喇叭口和气流的摩擦增大，存在导致因摩擦而造成的能量损失和因紊流而造成的噪音增加的担心。但是，本实施方式在后缘侧，将与喇叭口重叠区域的气流尽快地在轴方向排出，据此，抑制摩擦。利用这样的过程，通过抑制涡流的产生、抑制摩擦来实现低噪音化，且通过一面抑制摩擦一面将流动积极地向下游推出，还能够实现增加送风量。

根据上面那样构成的本实施方式，由于处于喇叭口的内侧的叶片的弯曲部的弯曲比处于喇叭口的外侧的叶片的弯曲部的弯曲平缓，所以，能够谋求兼顾喇叭口的外侧的因抑制气流的泄漏流而带来的低噪音化和喇叭口的内侧的因吹出风量的增加而带来的高效率化。即，在作为吸入侧的前缘部，由向上游侧鼓起的弯曲部防止在压力面上流动的气流向外周泄漏，通过使气流沿着叶片面上，能够对气流进行能量供给，并且，通过使弯曲部的角度随着趋近后缘部而平缓，使叶片面的法线方向朝向轴方向，能够抑制因与喇叭口的摩擦而造成的能量损失，增加送风量，再有，由于抑制泄漏流动，能够抑制气流的紊流，降低噪音。

实施方式2.

接着，使用图8以及图9，对本发明的实施方式2进行说明。图8涉及本实施方式2，表示代表弯曲部的弯曲程度的角度θ和从前缘去向后缘的位置的各点T的关系。图9是表示T0、T1、T2、T3中的叶片截面的图。

如图8所示，在本实施方式2的螺旋桨风扇101中，代表弯曲部 13的弯曲程度的角度θ到在前缘部T0和后缘部T3之间的某点T1为止，为恒定值，进而，从点T1去向后缘部T3连续地减小。在图8的图示例中直线性地减小。

另外，若以图9的叶片截面来表示，则在前缘部T0和点T1的叶片截面上，代表弯曲部13的弯曲程度的角度θ恒定，为θ1，从点T1到点T2、点T3，减小到角度θ2、角度θ3。

这里，螺旋桨风扇的叶片弦长在外周侧最长，如图10的(a)所示，在上游侧，在半径方向的截面上仅在一部分出现叶片截面，因此，处于气流容易从叶片泄漏的状态。而且，如作为与X-X线相关的半径方向截面的图10的(a)所示，为了说明的方便，在相对地在旋转方向的前后邻接的一对叶片上看的情况下，在前方的叶片3a中，流入到叶片3a后泄漏到半径方向的内侧的气流8a能够由邻接的后方的叶片3b再次捕捉，能够得到再次使压力上升的机会。

另一方面，泄漏到半径方向的外侧的气流8b不能被邻接的叶片3b捕捉，不能使压力上升。由此，重要的是保持成不会使在前缘侧(上游侧)沿叶片面流动的气流向外侧泄漏。

因此，在本实施方式2中，如图8以及图9所示，将代表弯曲部13的弯曲程度的角度θ在从前缘部T0到去向下游的中途的点T1为止，维持为恒定，使气流不会向半径方向的外侧泄漏，而且，可靠地进行向气流的能量供给。

另外，从作为恒定值θ1的终端的点T1到后缘部T3为止的角度θ并不限于图8所示的以直线减小的形态，也可以做成以用虚线所示那样的平滑的曲线减小的形态。例如，由于在风扇所需要的压力上升大的情况下，压力面、负压面的差压变大，所以，进行使所成的角平缓地减小，防止气流泄漏那样的选择。反之，在差压小的情况下，也可以选用使角度θ比前述的实线形态快地减小，将气流向下游推出的方法，可以与使用风扇的环境相应地设定恰当的减小角度的形态。

根据这样的本实施方式2，也与实施方式1同样，通过抑制涡流的产生、抑制摩擦来谋求低噪音化，并且，通过一面抑制摩擦，一面 将流动积极地向下游推出，能够谋求增加送风量，进而，能够更有效地抑制泄漏的产生、涡流的产生。

实施方式3.

接着，使用图11以及图12，对本发明的实施方式3进行说明。图11以及图12分别是涉及本实施方式3的与图8以及图9对应的图。图11中的点T4是作为包括前述重叠开始点10的叶片截面的位置的重叠开始点的对应点，在本实施方式3的螺旋桨风扇201中，代表弯曲部13的弯曲程度的角度θ从前缘点T0到重叠开始点的对应点T4为止，是恒定值，进而，从对应点T4朝向后缘部T3连续地减小。在图11的图示例中，直线性地减小。

对此进行说明，首先，由于从前缘部T1到与喇叭口重叠的重叠开始点的对应点T4为止，螺旋桨风扇201的外周周边成为开放空间，所以，气流容易向外侧泄漏。因此，从前缘部T1到重叠开始点的对应点T4为止，使代表弯曲部13的弯曲程度的角度θ为恒定，抑制气流泄漏。而且，在从重叠开始点的对应点T4到下游侧的点T2、后缘部T3，使代表弯曲部13的弯曲程度的角度θ变小到θ2、θ3。另外，就使角度减小的过程而言，与前述的实施方式2相同。

通过这样的本实施方式3，也能够得到与实施方式2相同的优点，再有，在本实施方式3中，尤其针对螺旋桨风扇201的开放区域的泄漏，可有效地赋予抑制泄漏的效果。

实施方式4.

接着，使用图13对本发明的实施方式4进行说明。图13是本实施方式4的螺旋桨风扇的叶片的半径剖视图。如图13所示，在本实施方式4的螺旋桨风扇301中，在叶片3中的弯曲部13的外周部设置向下游侧鼓起的外周折曲部15。另外，在本实施方式4中，就代表弯曲部13的弯曲程度的角度θ而言，也做成与上述的实施方式1至3中任一个相同的角度。

根据本实施方式4，能够降低从外周折曲部15到外侧的外周缘附近15a的压力面11a和负压面12a的差压，减弱因气流从外周部泄漏 而产生的涡流(叶片端涡流16)。据此，相对于抑制气流泄漏的上述的实施方式，在本实施方式4中，通过共用外周折曲部15，即使在气流泄漏的情况下，也不会成为强的涡流，能够使泄漏的情况下的紊流最小化，使因涡流而产生的紊流更小，谋求低噪音化。

根据这样的本实施方式4，也能够得到与实施方式1相同的优点，再有，在本实施方式4中，还考虑了气流泄漏后的状态，即使在气流泄漏的情况下，也不会成为强的涡流，据此，能够进一步更好地推进低噪音化。

实施方式5.

接着，对本发明的实施方式5进行说明。作为本实施方式5，表示上述的螺旋桨风扇的具体应用。虽然上述的实施方式的螺旋桨风扇涉及螺旋桨风扇的高效率化以及低噪音化，但是，若将该螺旋桨风扇搭载在送风机上，则可进行高效率的送风，即，可增加送风量，若搭载在由压缩机、热交换器等构成的作为冷冻循环装置的空气调节机、供热水用室外机上，则依然能够通过高效率的送风获得热交换器通过风量，能够实现设备的节能。另外，就螺旋桨风扇以外的结构而言，在这样的送风机、空气调节机以及供热水用室外机的任意一种中均未被特别限定，例如，可以构成为公知、已有的形态。

上面，参照优选的实施方式具体地说明了本发明的内容，对本领域技术人员而言，根据本发明的基本的技术思想以及启示，能够采取各种变更形态，这点是显而易见的。

附图标记说明

1：螺旋桨风扇；2：轮毂；3：叶片；9：喇叭口；10：重叠开始点；10a：假想面；13：弯曲部；15：外周折曲部；O：旋转轴线；P：顶点；Q1：外周端；Q2：拐点；LQ1、LQ2：切线；Q3：根部；θ：代表弯曲部13的弯曲程度的角度。

Claims (10)

1.一种螺旋桨风扇，所述螺旋桨风扇具有：旋转的轮毂；被设置在前述轮毂的外周的多个叶片；和喇叭口，

所述螺旋桨风扇的特征在于，

前述喇叭口被配置成在前述多个叶片的各自的后缘侧包围前述多个叶片，

前述多个叶片的各自的前缘侧不被前述喇叭口包围，

前述叶片具有在半径方向截面形状上向上游侧鼓起的弯曲部，

处于前述喇叭口的内侧的前述弯曲部的弯曲比处于该喇叭口的外侧的该弯曲部的弯曲平缓。

2.如权利要求1所述的螺旋桨风扇，其特征在于，

针对与前述弯曲部的顶点相比处于半径方向外侧的外周端Q1和与前述弯曲部的顶点相比处于半径方向内侧的拐点Q2，使前述外周端Q1以及前述拐点Q2上的切线分别为LQ1以及LQ2，使这些切线LQ1以及LQ2相互所成的角度为代表弯曲部的弯曲程度的角度θ，

前述角度θ在后缘部比在前缘部小。

3.如权利要求2所述的螺旋桨风扇，其特征在于，

前述角度θ在前缘部和该前缘部后方的任意点之间为恒定，在该任意点和后缘部之间减小。

4.如权利要求3所述的螺旋桨风扇，其特征在于，

前述叶片在设想了包括被配置在前述叶片周围的前述喇叭口的吸入侧的端部的位置在内的假想面的情况下，将该假想面和该叶片的周缘交叉的部位作为重叠开始点，此时，

前述任意点处于包括前述重叠开始点在内的叶片截面。

5.如权利要求1所述的螺旋桨风扇，其特征在于，

前述叶片在与前述弯曲部相比的外周部设置有向下游侧鼓起的外周折曲部。

6.如权利要求1所述的螺旋桨风扇，其特征在于，

前述叶片是如下的后倾叶片：该后倾叶片在半径方向截面中，外侧缘与前述轮毂侧的根部相比位于按前述轮毂的旋转轴线而言的下游侧的位置。

7.一种送风机，其特征在于，具备权利要求1至6中的任一项所述的螺旋桨风扇。

8.一种空气调节机，其特征在于，具备权利要求1至6中的任一项所述的螺旋桨风扇。

9.一种室外机，其特征在于，具备权利要求1至6中的任一项所述的螺旋桨风扇。

10.一种供热水器用室外机，其特征在于，具备权利要求1至6中的任一项所述的螺旋桨风扇。