CN105473853B - 螺旋桨式风扇和送风装置 - Google Patents
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Abstract
螺旋桨式风扇在将内侧基准点(Q1)、扇叶前端部(71)以及外侧基准点(Q2)按照该顺序用直线连接时形成的内角设为γ时,12≤γ/n≤17的关系成立,在将外切圆(CR)中的形成在第1点(P1)和中途部分(P4)之间的圆弧的沿着圆周的长度设为Ln时,0.4≤Ln/Lm≤0.7的关系成立,在将连接外切圆(CR)的中心和扇叶前端部(71)的线段的长度设为R1,将外切圆(CR)的半径设为R0时,0.8≤R1/R0≤0.95的关系成立。
Description
技术领域
本发明涉及螺旋桨式风扇和送风装置。
背景技术
已知通过使吹出的风的风压和风速发生变化而吹出如波动那样按一定的周期存在强弱波的风的送风装置(专利文献1)。专利文献1记述为能够对头皮施加微动的刺激并有助于维持头皮和头发的健康。另外,还已知能够通过吹出送风来进行头皮的按摩并通过改变喷嘴也作为吹风机使用的送风装置(专利文献2)。
另一方面,已知如下螺旋桨式风扇(专利文献3),其为了在从外部吹来高速的风的情况下也不易被破坏,而在从后缘到前缘方向的规定的范围在接近轮毂接合缘的区域内,形成有与中央部的扇叶厚度相比扇叶厚度厚的区域。另外,还已知如下轴流风扇(专利文献4),其为了提高轴流风扇的刚性和相对于离心力的强度,设有从扇叶前缘部与轮毂部的接合部沿着扇叶前缘向扇叶外周延伸的壁厚加强部。另外,还已知如下轴流风扇用叶轮(专利文献5),其为了不降低旋转时的叶轮的叶片根部的刚性,在叶片的根部的前缘部分形成有与其它根部相比壁厚增大的厚壁部。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:特开2012-019865号公报
专利文献2:特开2010-131259号公报
专利文献3:专利第5079063号公报
专利文献4:专利第4922698号公报
专利文献5:专利第3365374号公报
发明内容
发明要解决的问题
螺旋桨式风扇有时要求实现具有高直吹性和强风压的送风。例如在最近的吹风机中,不仅要求吹干头发的功能,还要求护理头皮的功能。在搭载于上述吹风机的螺旋桨式风扇的情况下,能够通过具有高直吹性和强风压的送风,来吹开毛发而将风输送到头皮,不仅能够进行头发的干燥还能够护理头皮。
本发明的目的在于,提供能够实现具有高直吹性和强风压的送风的螺旋桨式风扇和具备上述螺旋桨式风扇的送风装置。
用于解决问题的方案
基于本发明的第1方面的螺旋桨式风扇,受到旋转动力而绕假想的旋转轴旋转,上述螺旋桨式风扇具备:轮毂部;以及n(n是2以上的整数)个扇叶,其从上述轮毂部向旋转半径方向的外侧延伸,上述扇叶包括:扇叶前端部,其位于旋转方向的最前端;前缘部,其从上述扇叶前端部延伸到上述轮毂部,形成旋转方向的上述扇叶的前缘;后缘部,其比上述前缘部靠旋转方向的后侧设置,从上述轮毂部朝向旋转半径方向的外侧延伸,形成旋转方向的上述扇叶的后缘;外周后端部,其位于上述后缘部的旋转半径方向的外侧的端部;以及外周缘部,其连接上述扇叶前端部和上述外周后端部,形成旋转半径方向的上述扇叶的外周缘,在从与上述旋转轴平行的方向俯视上述扇叶的情况下,描绘在上述旋转轴的位置具有中心且与上述扇叶外切的外切圆,将连接上述中心和上述扇叶前端部的直线设为第1直线,将上述第1直线与上述外切圆的交点设为第1点,将连接上述中心和上述外周后端部的直线设为第2直线,将上述第2直线与上述外切圆的交点设为第2点,将上述外切圆中的形成在上述第1点和上述第2点之间的圆弧的沿着圆周的长度设为Lm,将位于上述外切圆上且从上述第1点离开沿着(0.1×Lm)的圆周的长度的量的点设为第3点,将连接上述中心和上述第3点的直线设为第3直线,将上述第3直线与上述前缘部的交点设为内侧基准点,将上述第3直线与上述外周缘部的交点设为外侧基准点,将上述内侧基准点、上述扇叶前端部以及上述外侧基准点按照该顺序用直线连接时形成的内角设为γ时,12≤γ/n≤17的关系成立,上述外周缘部包括位于上述外切圆上的中途部分,上述外周缘部中的上述扇叶前端部和上述中途部分之间的部分具有以随着从上述扇叶前端部往上述中途部分而远离上述中心的方式向旋转半径方向的外侧扩展的形状,在将上述外切圆中的形成在上述第1点和上述中途部分之间的圆弧的沿着圆周的长度设为Ln时,0.4≤Ln/Lm≤0.7的关系成立,在将连接上述中心和上述扇叶前端部的线段的长度设为R1,将上述外切圆的半径设为R0时,0.8≤R1/R0≤0.95的关系成立。
优选描绘在通过旋转生成的风的流动方向上位于比上述螺旋桨式风扇靠下游侧且与上述旋转轴正交的基准平面,在将与上述旋转轴平行的方向的距离上述基准平面的距离称为高度的情况下,在将构成上述轮毂部和上述扇叶的部位中的、在通过旋转生成的风的流动方向上位于最上游侧的部分的高度设为h0,将上述扇叶前端部的高度设为h1,将上述轮毂部与上述前缘部交叉的部分的高度设为h2,将上述轮毂部与上述后缘部交叉的部分的高度设为h3,将在h0、h1、h2、h3的各高度上用与上述旋转轴正交的平面假想地切断上述轮毂部时形成的上述轮毂部的截面形状的面积分别设为S0、S1、S2、S3,设为δ1=(-S0+S1)/(h0-h1),设为δ2=(-S1+S2)/(h1-h2),设为δ3=(-S2+S3)/(h2-h3),将δ1×0.9≤δ2≤δ1×1.1的关系设为式1,将δ2×0.9≤δ3≤δ2×1.1的关系设为式2时,式1和式2中的至少任一个成立。
优选将上述轮毂部与上述后缘部交叉的部分设为后根部,将连接上述扇叶前端部和上述后根部的直线设为倾斜直线,将上述倾斜直线和与上述旋转轴平行的平面所成的角度设为θA时,25≤θA≤45的关系成立。
基于本发明的第2方面的螺旋桨式风扇,通过受到旋转动力而绕假想的旋转轴旋转,上述螺旋桨式风扇具备:轮毂部;以及多个扇叶,其从上述轮毂部向旋转半径方向的外侧延伸,上述扇叶包括:扇叶前端部,其位于旋转方向的最前端;前缘部,其从上述扇叶前端部延伸到上述轮毂部,形成旋转方向的上述扇叶的前缘;后缘部,其比上述前缘部靠旋转方向的后侧设置,从上述轮毂部朝向旋转半径方向的外侧延伸,形成旋转方向的上述扇叶的后缘;外周后端部,其位于上述后缘部的旋转半径方向的外侧的端部;以及外周缘部,其连接上述扇叶前端部和上述外周后端部,形成旋转半径方向的上述扇叶的外周缘,在将与上述旋转轴平行的方向的上述扇叶的厚度称为扇叶厚度的情况下,上述扇叶中的旋转方向的前方侧的部分具有厚壁部,上述厚壁部以沿着上述前缘部的一部分或者全部的方式按带状延伸,并且形成为扇叶面的一部分鼓出,上述厚壁部具有在从上述前缘部到上述扇叶的扇叶弦长的20%以下的范围内形成最大扇叶厚度的形状,在将上述厚壁部中的形成有最大扇叶厚度的部分用1根线连接时描绘的线设为最大扇叶厚度线,将在上述扇叶的沿着扇叶弦长的方向的上述最大扇叶厚度线和上述前缘部之间的距离设为D时,上述最大扇叶厚度线具有距离D随着从旋转半径方向的内侧往外侧逐渐变大的部分。
优选在从与上述旋转轴平行的方向俯视上述扇叶的情况下,在将连接上述旋转轴和上述扇叶前端部的线段的长度设为R1,将上述轮毂部与上述前缘部交叉的部分设为前根部,将连接上述旋转轴和上述前根部的线段的长度设为R2,将连接上述旋转轴和上述厚壁部中的位于旋转半径方向的最外侧的部分的线段的长度设为R3时,0.4<(R3-R2)/(R1-R2)的关系成立。
优选在将上述厚壁部中的形成有最大扇叶厚度的部分的扇叶厚度设为Tmax,将上述扇叶的扇叶弦长的长度设为C,将上述扇叶中的距离上述前缘部0.3×C的位置的扇叶厚度设为Tn时,(Tmax/Tn)<1.35的关系成立。
优选上述厚壁部具有扇叶厚度随着往旋转半径方向的外侧而变薄的形状。
基于本发明的送风装置,具备:风路形成部件,其具有吸入口和喷出口;驱动电机;以及上述螺旋桨式风扇,其被上述驱动电机驱动,配置在上述风路形成部件中。
发明效果
根据本发明,能够提供可实现具有高直吹性和强风压的送风的螺旋桨式风扇和具备上述螺旋桨式风扇的送风装置。
附图说明
图1是表示实施方式1的送风装置的截面图。
图2是将图1中的被II线包围的区域放大后表示的截面图。
图3是表示实施方式1的送风装置所具备的螺旋桨式风扇的侧视图。
图4是表示实施方式1的送风装置所具备的螺旋桨式风扇的俯视图。
图5是详细地表示实施方式1的送风装置所具备的螺旋桨式风扇的扇叶的俯视图。
图6是表示实施方式1的送风装置所具备的螺旋桨式风扇正在旋转时的样子的俯视图。
图7是表示实施方式1的送风装置所具备的螺旋桨式风扇正在旋转时的样子的侧视图。
图8是表示实施方式1的比较例的送风装置所具备的螺旋桨式风扇正在旋转时的样子的俯视图。
图9是表示实施方式1的比较例的送风装置所具备的螺旋桨式风扇正在旋转时的样子的侧视图。
图10是详细地表示实施方式1的比较例的送风装置所具备的螺旋桨式风扇的扇叶的俯视图。
图11是用于对比实施方式1及其比较例的送风装置正在动作的样子的图。
图12是表示用于说明12≤γ/n≤17的关系的螺旋桨式风扇的侧视图。
图13是表示用于说明12≤γ/n≤17的关系的螺旋桨式风扇的俯视图。
图14是表示关于12≤γ/n≤17的关系进行的实验的模型的俯视图。
图15是表示关于12≤γ/n≤17的关系进行的实验的结果(刚从吹出口吹出后的风量)的图。
图16是表示关于12≤γ/n≤17的关系进行的实验的结果(保持风速V0的0.9倍的速度的部分的面积)的图。
图17是表示关于12≤γ/n≤17的关系进行的实验的结果(风量和噪声的关系)的图。
图18是表示用于对0.4≤Ln/Lm≤0.7的关系进行说明的螺旋桨式风扇的俯视图。
图19是表示用于对0.4≤Ln/Lm≤0.7的关系进行说明的另一螺旋桨式风扇的俯视图。
图20是表示关于0.4≤Ln/Lm≤0.7的关系进行的实验的模型的俯视图。
图21是表示关于0.4≤Ln/Lm≤0.7的关系进行的实验的结果(刚从吹出口吹出后的风量)的图。
图22是表示关于0.4≤Ln/Lm≤0.7的关系进行的实验的结果(保持风速V0的0.9倍的速度的部分的面积)的图。
图23是表示关于0.8≤R1/R0≤0.95的关系进行的实验的模型的俯视图。
图24是表示关于0.8≤R1/R0≤0.95的关系进行的实验的结果(刚从吹出口吹出后的风量)的图。
图25是表示关于0.8≤R1/R0≤0.95的关系进行的实验的结果(保持风速V0的0.9倍的速度的部分的面积)的图。
图26是详细地表示实施方式1的另一构成的送风装置所具备的螺旋桨式风扇的扇叶的俯视图。
图27是表示实施方式2的送风装置所具备的螺旋桨式风扇的侧视图。
图28涉及实施方式2的送风装置所具备的螺旋桨式风扇,是示意性地表示配置在内壳内的扇叶的图。
图29涉及实施方式2的比较例的送风装置所具备的螺旋桨式风扇,是示意性地表示配置在内壳内的扇叶的图。
图30是表示与实施方式2有关的实验的条件的图。
图31是表示与实施方式2有关的实验的条件的另一图。
图32是表示在与实施方式2有关的实验中使用的实施例1的螺旋桨式风扇的立体图。
图33是表示在与实施方式2有关的实验中使用的实施例2的螺旋桨式风扇的立体图。
图34是表示在与实施方式2有关的实验中使用的比较例1的螺旋桨式风扇的立体图。
图35是表示在与实施方式2有关的实验中使用的比较例1的螺旋桨式风扇的立体图。
图36是表示关于实施方式2进行的实验的结果(倾斜角度和风量的关系)的图。
图37是表示关于实施方式2进行的实验的结果(倾斜角度和噪声的关系)的图。
图38是表示关于实施方式2进行的实验的结果(倾斜角度和消耗电力的关系)的图。
图39是表示实施方式3的送风装置所具备的螺旋桨式风扇的立体图。
图40是表示实施方式3的送风装置所具备的螺旋桨式风扇的俯视图。
图41是详细地表示实施方式3的送风装置所具备的螺旋桨式风扇的扇叶的俯视图。
图42是沿着图40中的XLII线的截面图。
图43是沿着图40中的XLIII线的截面图。
图44是沿着图40中的XLIV线的截面图。
图45是沿着图40中的XLV线的截面图。
图46是沿着图40中的XLVI线的截面图。
图47是表示实施方式3的送风装置所具备的螺旋桨式风扇的另一俯视图。
图48是表示沿着图47中所示的扇叶弦长LS1~LS4的部分的扇叶厚度的图。
图49是表示实施方式3的送风装置所具备的螺旋桨式风扇正在旋转时的样子的俯视图。
图50是表示实施方式3的送风装置所具备的螺旋桨式风扇正在旋转时的样子的侧视图。
图51是表示实施方式3的送风装置所具备的螺旋桨式风扇正在旋转时的样子的截面图。
图52是表示实施方式3的比较例的送风装置所具备的螺旋桨式风扇的立体图。
图53是表示实施方式3的比较例的送风装置所具备的螺旋桨式风扇的俯视图。
图54是沿着图53中的LIV线的截面图。
图55是沿着图53中的LV线的截面图。
图56是沿着图53中的LVI线的截面图。
图57是沿着图53中的LVII线的截面图。
图58是沿着图53中的LVIII线的截面图。
图59是表示实施方式3的比较例的送风装置所具备的螺旋桨式风扇的另一俯视图。
图60是表示沿着图59中所示的扇叶弦长LT1~LT4的部分的扇叶厚度的图。
图61是表示实施方式3的比较例的送风装置所具备的螺旋桨式风扇正在旋转时的样子的俯视图。
图62是表示实施方式3的比较例的送风装置所具备的螺旋桨式风扇正在旋转时的样子的侧视图。
图63是表示实施方式3的比较例的送风装置所具备的螺旋桨式风扇正在旋转时的样子的截面图。
图64是表示实施方式4的送风装置所具备的螺旋桨式风扇的俯视图。
图65是详细地表示实施方式4的送风装置所具备的螺旋桨式风扇的扇叶的俯视图。
图66是表示实施方式5的送风装置所具备的螺旋桨式风扇的俯视图。
图67是详细地表示实施方式5的送风装置所具备的螺旋桨式风扇的扇叶的俯视图。
图68是表示实施方式6的送风装置所具备的螺旋桨式风扇的俯视图。
图69是详细地表示实施方式6的送风装置所具备的螺旋桨式风扇的扇叶的俯视图。
图70是用于说明实施方式7的送风装置所具备的螺旋桨式风扇的俯视图。
图71是表示关于实施方式3进行的第1实验的模型的俯视图。
图72是表示关于实施方式3进行的第1实验的扇叶的模型的一例的截面图。
图73是表示关于实施方式3进行的第1实验的扇叶的模型的另一例的截面图。
图74是表示关于实施方式3进行的第1实验的扇叶的模型的另一例的截面图。
图75是表示关于实施方式3进行的第1实验的结果(送风效率)的图。
图76是表示关于实施方式3进行的第1实验的结果(保持风速V0的0.9倍的速度的部分的面积)的图。
图77是表示关于实施方式3进行的第2实验的模型的俯视图。
图78是表示关于实施方式3进行的第2实验的结果的图。
图79是表示关于实施方式3进行的第3实验的结果(送风效率)的图。
图80是表示关于实施方式3进行的第3实验的结果(保持风速V0的0.9倍的速度的部分的面积)的图。
具体实施方式
以下,一边参照附图一边说明基于本发明的各实施方式和各实验例。在各实施方式和各实验例的说明中涉及个数和数量等的情况下,除了有特别记载的情况,本发明的范围未必限于该个数和该数量等。在各实施方式和各实验例的说明中,有时针对同一部件和相当部件附上同一附图标记而不反复进行重复的说明。只要没有特别限制,最初就预定将各实施方式所示的构成和各实验例所示的构成适当地组合后使用。
[实施方式1]
(整体构成)
图1是表示实施方式1的送风装置100的截面图。送风装置100例如是吹风机,具备主体部10和把持部20。把持部20上设有操作部23。主体部10包括外壳11、内壳12、驱动电机30、螺旋桨式风扇50、整流扇叶40以及加热器17。外壳11和内壳12分别具有大致筒状的形状。外壳11具有入口开口13和出口开口14。入口开口13与出口开口14连通,在入口开口13和出口开口14之间形成风路。
作为风路形成部件的内壳12具有吸入口15和喷出口16。吸入口15位于入口开口13侧,喷出口16位于出口开口14侧。驱动电机30、螺旋桨式风扇50以及整流扇叶40设于内壳12的内部。在整流扇叶40的内侧设有电机支撑部44(参照图2)。驱动电机30的输出轴31(参照图2)配置成与主体部10的长边方向大致平行。
螺旋桨式风扇50安装于驱动电机30。螺旋桨式风扇50比驱动电机30靠吸入口15侧配置。螺旋桨式风扇50配置成螺旋桨式风扇50的旋转轴(参照图2的旋转轴80)与主体部10的长边方向大致平行。螺旋桨式风扇50受到来自驱动电机30的旋转动力而绕旋转轴旋转,产生从上游侧的入口开口13和吸入口15朝向下游侧的喷出口16和出口开口14流动的气流(空气流)。加热器17比螺旋桨式风扇50靠出口开口14侧配置。
图2是将图1中的被II线包围的区域放大后表示的截面图。为了便于图示,图2的截面图图示为吸入口15位于纸面的上侧,喷出口16位于纸面的下侧。如上所述,驱动电机30、螺旋桨式风扇50以及整流扇叶40设于内壳12的内部。在整流扇叶40的内侧设有电机支撑部44。
整流扇叶40比螺旋桨式风扇50靠下游侧配置。整流扇叶40包括板状部42。板状部42从电机支撑部44的外表面朝向外方以辐射状延伸。板状部42在周向上空出间隔配置,使得不降低从吸入口15朝向喷出口16流动的气流的流量。板状部42在上游侧具有上游边缘部43。上游边缘部43具有平面状的形状,沿着与螺旋桨式风扇50的旋转轴80垂直的方向延伸。
(螺旋桨式风扇50)
图3和图4是分别表示螺旋桨式风扇50的侧视图和俯视图。螺旋桨式风扇50由例如AS(acrylonitrile-styrene:丙烯腈苯乙烯)树脂等合成树脂一体地制作为树脂成型品。螺旋桨式风扇50受到来自驱动电机30(参照图1、图2)的旋转动力而绕假想的旋转轴80向箭头AR1的方向旋转。
如图3和图4所示,螺旋桨式风扇50具备轮毂部60和3个扇叶70。螺旋桨式风扇50具有旋转对称的形状。旋转对称意味着在使螺旋桨式风扇50绕旋转轴80旋转时,以2π/n的弧度(n是正整数,在本实施方式中n=3)的旋转角度重复相同的图形的性质。螺旋桨式风扇50具有在使扇叶70中的一个绕旋转轴80按360/3=120(°)的旋转角度旋转时该扇叶70与相邻的另一扇叶70重叠的性质。
螺旋桨式风扇50例如既可以通过对一块金属板进行扭曲加工来制作,也可以由具有曲面而形成的一体的薄壁状物来制作。在上述情况下,该螺旋桨式风扇也可以设为使3个扇叶70与单独成形的轮毂部60接合的结构。螺旋桨式风扇50既可以具备3个以外的多个扇叶70,也可以仅具备1个扇叶70。在螺旋桨式风扇50仅具备1个扇叶70的情况下,可以在相对于旋转轴80与扇叶70相反的一侧设有作为平衡器的铅坠。
(轮毂部60)
轮毂部60受到来自驱动电机30的旋转动力从而以假想的旋转轴80为中心向箭头AR1的方向旋转。轮毂部60包括外表面61、内表面68(图2)以及轴承部69(图2)。轮毂部60作为整体具有旋转对称的形状。轮毂部60的外表面61包括上游端部62、上游面64、上游面64的下游端65、下游面66以及下游部67。上游端部62形成在外表面61的最上游侧(顶点)的位置。当螺旋桨式风扇50正在旋转时,以经过上游端部62的方式形成旋转轴80。上游面64具有与上游端部62连续的大致圆锥面的形状,以随着往下游侧而朝向螺旋桨式风扇50的旋转半径方向的外侧扩径的方式延伸。
大致圆锥面的形状是指上游面64的沿着旋转轴80的方向的截面形状由大致直线构成的面的形状。大致圆锥面也包括上游面64中的靠近上游端部62的部分和/或上游面64中的靠近下游端65的部分适当地弯曲的情况。上游面64的形状如果是以随着往下游侧而朝向螺旋桨式风扇50的旋转半径方向的外侧扩径的方式延伸,则作为其整体也可以以弯曲的方式形成,在“大致圆锥面”中既包括使圆锥面向接近轴线的方向弯曲的形状,也包括使圆锥面向远离轴线的方向弯曲的形状。
轮毂部60的上游端部62具有内角θ1(参照图2)。优选内角θ1为50°以上,在本实施方式中为98°。内角θ1为50°,由此在螺旋桨式风扇50正在旋转时即使毛发从上游侧朝向下游侧流动,也能够抑制毛发卷入驱动电机30的输出轴31(参照图2)。
上游面64的下游端65形成于上游面64的最下游侧的位置。在俯视上游面64的下游端65的情况下(参照图4),上游面64的下游端65具有圆形的形状。下游部67(参照图3)位于比上游面64的下游端65更靠下游侧。下游部67位于作为整个外表面61的最下游侧。
下游面66以连接上游面64的下游端65和下游部67的方式形成。下游面66作为整体具有圆柱面的形状,沿着与旋转轴80平行的方向延伸。上游面64的下游端65是指例如在上游面64和下游面66之间曲率半径最小的部分。轮毂部60的内表面68(图2)形成于外表面61的内侧。轴承部69(图2)具有筒状的形状,设于内表面68的中央的位置。轴承部69是将螺旋桨式风扇50与驱动电机30(图2)的输出轴31连接的部位。
在此,优选在将上游面64的与旋转轴80平行的方向的高度尺寸设为H(参照图3),将下游面66的与旋转轴80平行的方向的高度尺寸设为h(参照图3)时,h/(H+h)的值为1/5以上,在本实施方式中约为1/4。h/(H+h)的值是在与旋转轴80平行的方向上下游面66的高度尺寸h在轮毂部60的整个高度(H+h)中所占的比例。换句话说,下游面66的高度尺寸h在轮毂部60的整个高度(H+h)中所占的比例可以为1/5以上。h/(H+h)的值为1/5以上,由此即使在螺旋桨式风扇50正在旋转时毛发从上游侧朝向下游侧流动,也能够抑制毛发卷入驱动电机30的输出轴31(参照图2)。
在内角θ1的值不到50°的情况下,也能够通过在某种程度上确保下游面66的高度尺寸h来抑制毛发的卷入。即使在下游面66的高度尺寸h不到整体高度的1/5的情况下,如果内角θ1具有某种程度的值且流动具有从外表面61剥离的形状,则也能够抑制毛发的卷入。因而,能够相对于轮毂部60独立地应用内角θ1的特征和h/(H+h)的特征。此外,在希望更进一步抑制毛发向驱动电机的输出轴的卷入的情况下,更优选以“h/(H+h)=0.0501×内角θ1max+0.0056”的关系成立的方式设定内角θ1的最大值。
(扇叶70)
3个扇叶70设于轮毂部60的外表面61,具有从该外表面61朝向螺旋桨式风扇50的旋转半径方向的外侧延伸的形状。3个扇叶70具有同一形状。3个扇叶70在螺旋桨式风扇50的旋转方向(箭头AR1的方向)上以相等间隔排列配置。在3个扇叶70以旋转轴80为中心向箭头AR1的方向旋转时,3个扇叶70与轮毂部60一体地旋转。3个扇叶70以旋转轴80为中心旋转,由此产生从吸入口15(参照图1、图2)朝向喷出口16(参照图1、图2)流动的气流。
参照图3和图4,扇叶70具有扇叶前端部71、前缘部72、根部73、后缘部74、外周后端部75以及外周缘部76。扇叶前端部71位于螺旋桨式风扇50的旋转方向(箭头AR1的方向)的最前端(前方侧)。前缘部72从扇叶前端部71延伸到轮毂部60的外表面61,形成旋转方向的扇叶70的前缘。前缘部72随着从轮毂部60的外表面61往旋转半径方向的外侧而朝向旋转方向的前方侧延伸(参照图4)。根部73形成在扇叶70和轮毂部60的外表面61之间(分界线)。在轮毂部60与前缘部72交叉的部分形成前根部73F(图3),在轮毂部60与后缘部74交叉的部分形成后根部73R(图3)。
后缘部74比前缘部72靠旋转方向(箭头AR1的方向)的后侧设置,从轮毂部60的外表面61朝向旋转半径方向的外侧延伸,形成螺旋桨式风扇50的旋转方向(箭头AR1的方向)上的扇叶70的后缘。后缘部74随着从轮毂部60的外表面61往旋转半径方向的外侧而朝向旋转方向的稍前方侧延伸(参照图4)。外周后端部75形成于旋转半径方向上的后缘部74的最外侧的端部(外侧端)。外周缘部76连接扇叶前端部71和外周后端部75,形成旋转半径方向上的扇叶70的外周缘。
扇叶70具有以扇叶前端部71为前端的以镰刀状变尖的形状。扇叶70具有随着往旋转半径方向的内侧,前缘部72和后缘部74之间的沿着旋转方向的方向的宽度急剧变小的形状。换句话说,扇叶70具有随着往旋转半径方向的外侧,前缘部72和后缘部74之间的沿着旋转方向的方向的宽度急剧变大的形状。
前缘部72位于扇叶70的旋转方向(箭头AR1的方向)的前方侧,形成旋转方向的扇叶70的前缘。在从与旋转轴80平行的方向观看螺旋桨式风扇50的情况下(换句话说,在俯视螺旋桨式风扇50的情况下),前缘部72以前根部73F为起点,随着从轮毂部60的外表面61往旋转半径方向的外侧而朝向旋转方向的前方侧延伸。在从与旋转轴80正交的方向观看螺旋桨式风扇50的情况下(换句话说,在从侧面观看螺旋桨式风扇50的情况下),前缘部72以前根部73F为起点,随着从轮毂部60的外表面61往旋转半径方向的外侧而朝向气流的流动方向的上游侧延伸。
扇叶前端部71位于旋转方向(箭头AR1的方向)的扇叶70的最前端(前方侧),并且位于前缘部72的旋转半径方向的最外侧。扇叶前端部71是连接前缘部72和外周缘部76的部分,是在前缘部72和外周缘部76之间曲率半径最小的部分。
后缘部74位于扇叶70的旋转方向的后方侧,形成旋转方向上的扇叶70的后缘。在从与旋转轴80平行的方向观看螺旋桨式风扇50的情况下(换句话说,在俯视螺旋桨式风扇50的情况下),后缘部74以后根部73R为起点从旋转半径方向的内侧朝向同方向的外侧延伸。在从与旋转轴80正交的方向观看螺旋桨式风扇50的情况下(换句话说,在从侧面观看螺旋桨式风扇50的情况下),后缘部74以后根部73R为起点,随着从轮毂部60的外表面61往旋转半径方向的外侧而朝向气流的流动方向的稍上游侧延伸。
外周后端部75位于后缘部74的旋转半径方向的最外侧。外周后端部75是连接后缘部74和外周缘部76的部分,是在后缘部74和外周缘部76之间曲率半径最小的部分。外周缘部76沿着扇叶70的旋转方向(以旋转轴80为中心的周向)延伸,以连接扇叶前端部71和外周后端部75之间的方式设置。外周缘部76作为整体在扇叶前端部71和外周后端部75之间以大致圆弧状延伸。在从与旋转轴80平行的方向观看螺旋桨式风扇50的情况下(换句话说,在俯视螺旋桨式风扇50的情况下),旋转轴80(上游端部62)和扇叶前端部71之间的尺寸小于旋转轴80(上游端部62)和外周后端部75之间的尺寸。
扇叶前端部71、前缘部72、根部73、后缘部74、外周后端部75以及外周缘部76形成扇叶70的周缘。在被该周缘包围的区域的内侧的整个区域内形成扇叶70的扇叶面。扇叶70的扇叶面具有前缘部72位于气流的流动方向的上游侧而后缘部74位于气流的流动方向的下游侧的形状。扇叶70的扇叶面以随着从前缘部72往后缘部74而从吸入口15(参照图1、图2)侧朝向喷出口16(参照图1、图2)侧作为整体顺滑地弯曲的方式形成。
参照图3,优选将连接扇叶前端部71和后根部73R的直线设为倾斜直线LF,将倾斜直线LF和与旋转轴80平行的平面所成的角度设为θA时,25≤θA≤45的关系成立。角度θA是指在描绘包含倾斜直线LF且沿着与旋转轴80平行的方向延伸的平面,还描绘沿着与旋转轴80正交的方向延伸的平面,描绘由上述2个平面彼此形成的交线的情况下,形成在该交线和倾斜直线LF之间的角度。在本实施方式中,θA=33.6°。
在螺旋桨式风扇50正在旋转时,在扇叶70的扇叶面的喷出口16侧的面上形成正压面,在扇叶70的扇叶面的吸入口15的面上形成负压面。在螺旋桨式风扇50正在旋转时,扇叶70的扇叶面产生从吸入口15朝向喷出口16流动的气流。在螺旋桨式风扇50正在旋转时,随着在扇叶面上产生空气流,产生在正压面上相对地变大、在负压面上相对地变小的压力分布。
在与旋转轴80平行的方向上,扇叶70具有高度尺寸ha和高度尺寸hb。高度尺寸ha在与旋转轴80平行的方向上是扇叶70的最下游侧的位置(在扇叶70中是后根部73R)和前根部73F的位置之间的尺寸。高度尺寸hb在与旋转轴80平行的方向上是扇叶70的最下游侧的位置(在扇叶70中是后根部73R)和扇叶前端部71的位置之间的尺寸。
在从与旋转轴80正交的方向观看螺旋桨式风扇50的情况下(换句话说,在从侧面观看螺旋桨式风扇50的情况下),前缘部72以根部73中的旋转方向的前端部(前根部73F)为起点,随着从轮毂部60的外表面61往旋转半径方向的外侧而朝向气流的流动方向的上游侧延伸。优选hb/ha的值为1.5以上,在本实施方式中为2.20。
随着扇叶70旋转,在扇叶70的扇叶前端部71的附近产生扇叶前端漩涡。该扇叶前端漩涡以扇叶前端部71的附近为前端朝向旋转方向(箭头AR1的方向)的后方侧延伸的方式产生。扇叶70的扇叶前端部71以满足hb/ha≥1.5的方式形成于远离扇叶70的下游端的位置,扇叶前端漩涡的发生位置和在扇叶70的下游端(后缘部74)的附近产生的漩涡的发生位置之间的距离变长。满足hb/ha≥1.5,由此来自吸入口的空气能够朝向喷出口顺畅地流动的风路的宽度变宽,空气相对于内壳的内壁面的入射角也变小。此处所说的入射角是指在来自吸入口的空气与内壳的内壁面接触时,在该空气的流动方向和内壳的内壁面之间形成的角度。
如果满足hb/ha≥1.5,则在来自吸入口的空气与内壳的内壁面接触时,朝向旋转半径方向的外侧的流动即使与内壳的内壁面接触也几乎不反弹。沿着外表面61流动的空气也不会进入内侧,与内壳的内壁面接触的空气原样朝向下游侧流动。因而,能够通过满足hb/ha≥1.5来高效地抑制毛发等异物缠绕于驱动电机30的输出轴31。
(扇叶70的详细结构)
图5是详细地表示螺旋桨式风扇50的扇叶70的俯视图。在从与旋转轴80平行的方向俯视扇叶70的情况下,描绘了在旋转轴80的位置具有中心且与扇叶70外切的外切圆CR。外切圆CR在图5中用单点划线表示。外切圆CR是指在其内侧包含3个扇叶70的最小的圆。外切圆CR的中心与轮毂部60的上游端部62的位置一致。
(12≤γ/n≤17)
将连接外切圆CR的中心和扇叶前端部71的直线设为第1直线L1,将第1直线L1与外切圆CR的交点设为第1点P1,将连接外切圆CR的中心和外周后端部75的直线设为第2直线L2,将第2直线L2与外切圆CR的交点设为第2点P2。将外切圆CR中的形成在第1点P1和第2点P2之间的圆弧的沿着圆周的长度设为Lm,将位于外切圆CR上且从第1点P1离开沿着(0.1×Lm)的圆周的长度的量的点设为第3点P3,将连接外切圆CR的中心和第3点P3的直线设为第3直线L3,将第3直线L3与前缘部72的交点设为内侧基准点Q1,将第3直线L3与外周缘部76的交点设为外侧基准点Q2。
在将内侧基准点Q1、扇叶前端部71以及外侧基准点Q2按照该顺序用直线连接时形成的内角设为γ时,12≤γ/n≤17的关系成立。n是2以上的整数,是搭载于螺旋桨式风扇50的扇叶70的个数。内角γ相当于俯视扇叶70时的、扇叶70的扇叶前端部71的尖的程度。在本实施方式中,是n=3,γ=47°,γ/n=15.667。
(0.4≤Ln/Lm≤0.7)
外周缘部76包括位于外切圆CR上的中途部分P4。中途部分P4是指在从扇叶前端部71侧向外周后端部75侧观看外周缘部76的情况下,位于外周缘部76最初与外切圆CR交叉的部位。即,外周缘部76中的扇叶前端部71和中途部分P4之间的部分具有以随着从扇叶前端部71往中途部分P4而远离外切圆CR的中心的方式向旋转半径方向的外侧扩展的形状。
在将外切圆CR中的形成在第1点P1和中途部分P4之间的圆弧的沿着圆周的长度设为Ln时,0.4≤Ln/Lm≤0.7的关系成立。Ln/Lm表示外周缘部76朝向扇叶前端部71从外周进入内侧的部分相对于外周缘部76占多大的比例。Ln/Lm的值越大,越成为进入内侧的形状。在本实施方式中,是Ln/Lm=0.587。
(0.8≤R1/R0≤0.9)
而且,在将连接外切圆CR的中心和扇叶前端部71的线段的长度设为R1,将外切圆CR的半径设为R0时,0.8≤R1/R0≤0.95的关系成立。在本实施方式中,是R1/R0=0.904。如上所示构成扇叶70。
(作用和效果)
图6和图7是分别表示螺旋桨式风扇50正在旋转时的样子的俯视图和侧视图。扇叶70满足12≤γ/n≤17的关系,在扇叶前端部71的附近具有前端变细的形状。因而,以扇叶前端部71为起点产生的扇叶前端漩涡(参照图中的粗线箭头)的漩涡直径变小。其结果是,漩涡的能量变强,能够使直吹性高且具有强风压的风到达远处。
图8和图9是分别表示实施方式1的比较例的螺旋桨式风扇50Z的俯视图和侧视图。螺旋桨式风扇50Z具备轮毂部60Z和7个扇叶70Z。轮毂部60的外表面61具有拱顶形状。在描绘与扇叶70Z外切的外切圆CR,将连接外切圆CR的中心和扇叶前端部71的线段的长度设为R1,将外切圆CR的半径设为R0时,是R1≈R0,扇叶70Z不满足0.8≤R1/R0≤0.95的关系。
图10是详细地表示螺旋桨式风扇50Z的扇叶70Z的俯视图。与实施方式1同样地,在定义第3直线L3、内侧基准点Q1以及外侧基准点Q2等而算出角度γ(未图示)时,在扇叶70Z中是γ=80°。即,在扇叶70Z的情况下,以扇叶前端部71为起点产生的扇叶前端漩涡(参照图中的粗线箭头)从扇叶面离开,漩涡直径与实施方式1的情况相比变大。其结果是,由于漩涡的能量逸散,所以有助于直吹的漩涡的能量与实施方式1的情况相比变弱,不易使直吹性高且具有强风压的风到达远处。
图11是用于对比实施方式1及其比较例的送风装置正在动作的样子的图。在实施方式1的情况下,通过扇叶70的作用在从出口开口14吹出的风中产生强的漩涡成分,由此能够对风赋予强的旋转成分(Vθ),能够使风具有的能量上升。在实施方式1的情况下,风如单点划线BL1所示,在直吹性高且具有强风压的状态下被吹出。
即使在实施方式1的情况和比较例的情况下构成为初速Vz相同(即,即便使风量相等),在比较例的情况下旋转成分(Vθ)也较弱,因此漩涡会散逸,风具有的能量小。在比较例的情况下,风无法扩散而高效地吹干头皮。在比较例的情况下,风如虚线BL2所示,在直吹性低且具有弱风压的状态下被吹出。另一方面,在实施方式1的情况下,由于强漩涡成分,风的能量上升,风完全到达头皮。即,在将从出口开口14吹出的风的空气密度设为ρ,将旋转成分设为Vθ,将初速设为Vz时,在实施方式1和比较例之间,下式成立。此外,图中的尺寸LL1为例如3cm,尺寸LL2为15cm。(1/2)×ρ×Vz2<{(1/2)×ρ×Vz2+(1/2)×ρ×Vθ2}
实施方式1的送风装置100不仅用于毛发的干燥和造型,还能够充分地吹干头皮。在头皮上杂菌既不会繁殖,还能够充分地抑制引起头痒、湿疹或者臭味等。由于无需使送风装置100靠近头皮,因此也几乎没有由热造成的头皮的过度干燥或者导致头皮附近的头发的损伤的可能性。
为了实现在抑制头发的损伤的同时使风到达头皮,考虑提高风扇的静压来延长射程的构成,但在这种情况下,担心从吸入口卷入头发。根据送风装置100,能够通过直吹性高且具有强风压的风来不提高风扇的静压地延长射程,因此也不会有上述担心。作为不提高静压地延长射程的方法,还考虑缩小吹出口来提高吹出风速的构成,但在这种情况下风量减少,因此无法得到仅使头皮充分地干燥的风量。根据送风装置100,也不会有上述担心。
参照图12和图13,进一步说明12≤γ/n≤17的关系。在该不等式中,用扇叶的个数n除角度γ。在图12和图13中,图示了具备扇叶70A和轮毂部60A的螺旋桨式风扇50A。在扇叶70A中,在将连接扇叶前端部71和后根部73R的直线设为倾斜直线LF时,倾斜直线LF和与旋转轴80平行的平面形成角度θB。
具有相同的直径和相同的高度的风扇在扇叶的个数n变多时,扇叶的倾斜度(≈角度θB)变得陡峭。即,由扇叶前端部71产生的扇叶前端漩涡的强度由扇叶的前端相对于扇叶的展开角变尖多少来决定。展开角取多大是由扇叶的个数决定的。在扇叶是3个的情况下,展开角的最大值为120°,在扇叶是4个的情况下,展开角的最大值为90°。即,展开角是360除以扇叶的个数而得到的值。
具有相同的直径和相同的高度的风扇在扇叶的个数n变多时,扇叶的倾斜度(≈角度θB)变得陡峭。为了比较表示扇叶前端部71的扇叶的尖的程度的角度γ,用扇叶的个数n进行校正。因此,用γ除以n来进行评价。如上所述,与不具有旋转成分的风相比,通过对风的速度赋予旋转成分,由此,风的直吹性格外地高,扇叶前端漩涡变长,风能够到达头皮。虽然扇叶前端部的尖的程度较大地影响风的射程,但是在扇叶的前端超出需要地***时,扇叶前端漩涡也变大***,在扇叶的后方易于散逸,不具有到达头皮程度的直吹性。另外,扇叶面积增加,但即使增加某种程度以上也会成为阻力,因此风量不增加。相反地,在扇叶前端过尖时,风量减少。在产生的漩涡过细时,漩涡的动能会变弱。鉴于上述内容,为了评价γ/n而改变γ/n的值,进行风量和上述面积的测量后,可知12≤γ/n≤17是最合适的。以下具体地进行说明。
参照图14~图17,说明关于12≤γ/n≤17的关系进行的实验及其结果。图14是表示本实验的模型的俯视图。扇叶70的个数n为3。如图中的线72A、72B所示,通过对前缘部72的形状进行各种变更而使内侧基准点Q1的位置变为点Q1A、Q1B的位置,改变γ/n的值。不改变扇叶前端部71、外周缘部76、外周后端部75以及后缘部74的位置和形状。螺旋桨式风扇的转速为14000rpm,风扇直径为63mm,风扇高度为30mm,上数值均设为固定值。
改变γ/n的值并测量了此时刚从吹出口吹出后的风量(参照图15)。风量设为得到相对值并将γ=80°时得到的刚从吹出口吹出后的风量设为基准值1。另外,将刚从吹出口吹出后的风速的平均值设为V0,改变γ,在距离吹出口15cm处测量了保持风速V0的0.9倍的速度的部分的面积(参照图16)。设为针对该面积也得到相对值,将γ=80°时距离吹出口15cm处成为0.9×V0的面积设为基准值1。
参照图15,可知在γ/n小于10的情况下风量降低。在γ/n为10以上的情况下,没有看到风量的变化。参照图16,可知如果是12≤γ/n≤17,则能够用γ=80°的约2倍(2.5倍)以上的面积维持初速的0.9倍。因而,可以说不降低风量地得到显著的效果的是12≤γ/n≤17。
参照图17,关于风量和噪声的关系也进行了验证。在γ/n=17.9的情况下,在风量为2.0m3/min时,噪声为62.9dB,在风量为2.5m3/min时,噪声为68.9dB。另一方面,在γ/n=15.7的情况下,在风量为2.0m3/min时,噪声为61.3dB,在风量为2.5m3/min时,噪声为67.1dB。通过改变γ/n而在整体上得到1dB以上的、在2.5m3/min时得到1.8dB左右的噪声降低的效果。即,可知在γ/n为15.7的情况下,与γ/n为17.9的情况相比,噪声降低。
参照图18~图22,进一步说明0.4≤Ln/Lm≤0.7的关系。如上所述,Ln/Lm表示外周缘部76朝向扇叶前端部71从外周进入内侧的部分相对于外周缘部76占多少的比例。在图18中,图示了具备扇叶70A1和轮毂部60A1的螺旋桨式风扇50A1。扇叶70A1的中途部分P4A与上述实施方式1的情况相比位于外周后端部75的附近,扇叶70A不满足0.4≤Ln/Lm≤0.7的关系。在中途部分P4A的位置,不易形成良好的扇叶前端漩涡,不易提高直吹性等。
在图19中图示了具备扇叶70A2和轮毂部60A2的螺旋桨式风扇50A2。扇叶70A2的中途部分P4B与上述实施方式1的情况相比位于扇叶前端部71的附近,扇叶70B也不满足0.4≤Ln/Lm≤0.7的关系。在中途部分P4B的位置,扇叶前端部71离外切圆CR近,扇叶前端漩涡易于衰减,不易提高直吹性等。
参照图20~图22说明关于0.4≤Ln/Lm≤0.7的关系进行的实验及其结果。图20是表示本实验的模型的俯视图。扇叶70的个数n是3。如图中的线76A、76B所示,通过对外周缘部76的形状进行各种变更而改变Ln/Lm的值。扇叶前端部71的位置设为固定的,扇叶前端部71的角度γ为47°,螺旋桨式风扇的转速为14000rpm,风扇直径为63mm,风扇高度为30mm,上数值均设为固定值。
改变Ln/Lm的值并测量了此时刚从吹出口吹出后的风量(参照图21)。风量设为得到相对值并将Ln/Lm=1时得到的刚从吹出口吹出后的风量设为基准值1。另外,将刚从吹出口吹出后的风速的平均值设为V0,改变Ln/Lm的值,在距离吹出口15cm处测量了保持风速V0的0.9倍的速度的部分的面积(参照图21)。设为针对该面积也得到相对值并将Ln/Lm=1时距离吹出口15cm处成为0.9×V0的面积设为基准值1。
参照图21,可知在Ln/Lm小于0.7的情况下风量降低。在0.4≤Ln/Lm≤0.7的情况下,没有看到风量的变化。参照图22,可知如果是0.4≤Ln/Lm≤0.7,则与Ln/Lm=1的情况相比预计约10%左右的增加。因而,可以说几乎不降低风量地得到合适的效果的是0.4≤Ln/Lm≤0.7。
即,在Ln/Lm的值过大的情况下,以扇叶中的半径方向的外侧部分工作的扇叶的面积降低,风扇的能力降低。相反地,在Ln/Lm的值过小的情况下,成为直至扇叶的前端附近半径大的形状,从扇叶前端产生的扇叶前端漩涡的位置成为半径方向的外侧。其结果是,向后方喷出的扇叶前端漩涡与壳体碰撞,漩涡所具有的动能通过与壳体的摩擦而被损失。由此认为风的直吹性和射程降低。
参照图23~图25,说明关于0.8≤R1/R0≤0.95的关系进行的实验及其结果。R1/R0表示扇叶前端部71的旋转半径方向上的位置。R1/R0越小,扇叶前端部71越进入内侧。图23是表示本实验的模型的俯视图。扇叶70的个数n是3。如图中的线71A、71B所示,通过对扇叶前端部71的位置进行各种变更来改变R1/R0的值。中途部分P4的位置设为固定的,扇叶前端部71的角度γ为36°,螺旋桨式风扇的转速为14000rpm,风扇直径为63mm,风扇高度为30mm,上数值均设为固定值。
改变R1/R0的值并测量了此时刚从吹出口吹出后的风量(参照图24)。风量设为得到相对值并将R1/R0=1时得到的刚从吹出口吹出后的风量设为基准值1。另外,将刚从吹出口吹出后的风速的平均值设为V0,改变R1/R0的值,在距离吹出口15cm处测量了保持风速V0的0.9倍的速度的部分的面积(参照图25)。设为针对该面积也得到相对值,将R1/R0=1时距离吹出口15cm处成为0.9×V0的面积设为基准值1。
参照图24,可知在R1/R0小于0.8的情况下风量降低。在R1/R0为0.8以上的情况下,没有看到风量的变化。参照图25,可知如果是0.8≤R1/R0≤0.95,则与R1/R0=1的情况相比预计约20%左右的增加。因而,也可以说几乎不降低风量地得到合适的效果的是0.8≤R1/R0≤0.95。可以说为了进一步得到显著的效果,优选设为0.9≤R1/R0≤0.92。
即,在R1/R0的值过小的情况下,以扇叶中的半径方向上的外侧部分工作的扇叶的面积降低,风扇的能力降低。相反地,在R1/R0的值过大的情况下,成为直至扇叶的前端附近半径大的形状,从扇叶前端产生的扇叶前端漩涡的位置成为半径方向的外侧。其结果是,向后方喷出的扇叶前端漩涡与壳体碰撞,漩涡所具有的动能通过与壳体的摩擦而被损失。由此认为风的直吹性和射程降低。
在将γ和Ln/Lm设为固定且使前端的位置在半径方向上移动的情况下,扇叶前端部越接近外周,从扇叶前端产生的扇叶前端漩涡的位置越成为半径方向外侧,因此向后方喷出的扇叶前端漩涡与壳体碰撞,漩涡所具有的动能通过与壳体的摩擦而被损失。由此风的直吹性和射程降低。另外,相反地,如果扇叶前端部过于进入内侧,则扇叶前端漩涡碰到轮毂部,漩涡的强度通过摩擦而衰减。与扇叶前端漩涡碰到外侧的壳体的情况相比,在扇叶前端漩涡碰到内侧的轮毂部的情况下,由阻力带来的损失更大,漩涡的强度(动能)更会衰减。
因而,在扇叶前端漩涡既不易与壳体也不易与轮毂部发生摩擦的位置设置扇叶前端部71是有效的,在实施方式1的送风装置100中使用的扇叶70均满足12≤γ/n≤17、0.4≤Ln/Lm≤0.7以及0.8≤R1/R0≤0.95的关系,旋转时挠曲的扇叶前端部跨于圆周上,由此能够在旋转时也不会与壳体发生干扰的范围内最高效地使用风扇。如果能够将风吹到头皮,则还能够得到头皮的按摩效果。作为头皮模式也可以设为律动风等。
如图26所示,还优选在扇叶70的扇叶面上描绘经过扇叶前端部71的流线L71时,前缘部72和外周缘部76以具有相对于流线L71为大致左右对称的宽度W71A和宽度71B的方式延伸。宽度W71A和宽度71B是指与流线L71正交的方向的、流线L71和前缘部72及外周缘部76之间的距离。根据该形状,能够进一步实现具有高直吹性和强风压的送风。
[实施方式2]
(螺旋桨式风扇50B)
参照图27~图38说明实施方式2的螺旋桨式风扇50B。图27是表示螺旋桨式风扇50B的侧视图。螺旋桨式风扇50B除了满足上述实施方式1的12≤γ/n≤17、0.4≤Ln/Lm≤0.7以及0.8≤R1/R0≤0.95的关系的构成以外,还具备下述特征。
螺旋桨式风扇50B具备轮毂部60B和扇叶70B。描述在通过扇叶70B的旋转而生成的风的流动方向上位于比螺旋桨式风扇50B靠下游侧的位置、且与旋转轴80正交的基准平面CP。在将与旋转轴80平行的方向上的距离基准平面CP的距离称为高度的情况下,将构成轮毂部60B和扇叶70B的部位中的、在通过旋转生成的风的流动方向上位于最上游侧的部分的高度设为h0,将扇叶前端部71的高度设为h1。在本实施方式中,是h0=h1。
而且,将轮毂部60B与前缘部72交叉的部分(即,前根部73F)的高度设为h2,将轮毂部60B与后缘部74交叉的部分(即,后根部73R)的高度设为h3。将在h0、h1、h2、h3的各高度上用与旋转轴80正交的平面假想地切断轮毂部60B(螺旋桨式风扇50B)时形成的轮毂部60B的截面形状的面积分别设为S0、S1、S2、S3。
在设为δ1=(-S0+S1)/(h0-h1),设为δ2=(-S1+S2)/(h1-h2),设为δ3=(-S2+S3)/(h2-h3),将δ1×0.9≤δ2≤δ1×1.1的关系设为式1,将δ2×0.9≤δ3≤δ2×1.1的关系设为式2时,在螺旋桨式风扇50B中,式1和式2中的至少任一个成立。
图28是示意性地表示配置在内壳12内的扇叶70B的图。为了方便,在图28中仅图示轮毂部60B。参照图28,在将内壳12的流路面积设为A时,封闭流路的轮毂部60B的截面形状的面积相当于S0,因此在高度h0上风能够经过的面积A0(图中的h0的斜线部分)成为(A-S0)。同样地,在高度h1、h2、h3上风能够经过的面积A1、A2、A3分别成为(A-S1)、(A-S2)、(A-S3)。上述δ1、δ2、δ3的各值表示风能够经过的面积的变化率。
即,在设为δ1=(A0-A1)/(h0-h1),对该式代入A0=(A-S0)和A1=(A-S1)的公式时,得到δ1=(-S0+S1)/(h0-h1)的公式。同样地,在设为δ2=(A1-A2)/(h1-h2),对该式代入A1=(A-S1)和A2=(A-S2)的公式时,得到δ2=(-S1+S2)/(h1-h2)的公式。同样地,在设为δ3=(A2-A3)/(h2-h3),对该式代入A2=(A-S2)和A3=(A-S3)的公式时,得到δ3=(-S2+S3)/(h2-h3)的公式。
在本实施方式中,在将δ1×0.9≤δ2≤δ1×1.1的关系设为式1,将δ2×0.9≤δ3≤δ2×1.1的关系设为式2时,式1和式2中的至少任一个成立。在δ1和δ2的值接近,δ2和δ3的值接近的情况下,封闭流路的轮毂部60B的截面形状的面积逐渐变化,由此风能够经过的面积顺滑地变窄,因此能够进行高效的送风,能够提高在扇叶前端产生的漩涡的能量。优选在将δ1×0.95≤δ2≤δ1×1.05的关系设为式1,将δ2×0.95≤δ3≤δ2×1.05的关系设为式2时,式1和式2中的至少任一个成立。进一步优选δ1=δ2=δ3。
参照图29,另一方面,在具有轮毂部60B1的螺旋桨式风扇中,在将δ1×0.9≤δ2≤δ1×1.1的关系设为式1,将δ2×0.9≤δ3≤δ2×1.1的关系设为式2时,式1和式2中的任一个均不成立。在这种情况下,风能够经过的面积陡峭地缩窄,因此不易提高在扇叶前端产生的漩涡的能量。
参照图30~图35,说明关于上述式1和式2的关系进行的实验及其结果。参照图30和图31,在本实验中,作为实施例1、2,准备了具备δ2×0.9≤δ3≤δ2×1.1(式2)的螺旋桨式风扇50E1(图32)和螺旋桨式风扇50E2(图33)。实施例1的螺旋桨式风扇50E1具有轮毂部60E1和3个扇叶70E1,具有通风面积按照大致固定的比例减少的形状(换句话说,是封闭流路的轮毂部的截面形状的面积按照大致固定的比例增加的形状)(参照图31)。同样地,实施例2的螺旋桨式风扇50E2具有轮毂部60E2和4个扇叶70E2,具有通风面积按照大致固定的比例减少的形状(参照图31)。
另一方面,作为比较例1、2准备了上述式1和式2中的任一个均不成立的螺旋桨式风扇50E3(参照图34)和螺旋桨式风扇50E4(参照图35)。比较例1的螺旋桨式风扇50E3具有轮毂部60E3和7个扇叶70E3,具有通风面积在大致固定的比例下不减少的形状(参照图31)。同样地,比较例2的螺旋桨式风扇50E4具有轮毂部60E4和4个扇叶70E4,具有通风面积在大致固定的比例下不减少的形状(参照图31)。
使实施例1、2和比较例1、2的螺旋桨式风扇在同一条件下旋转来验证风量等后,可知在实施例1、2中,高度和面积的减小幅度是顺滑的,阻力变小,风速逐渐变快。将静压的能量(势能)转换为动能时,损失减少。可知能够将静压的能量变为动能而提高动能。另一方面,在比较例1、2中,可知存在面积极端地减少的部分,静压的能量(势能)被转换为动能时产生损失。
[与实施方式1、2有关的实验例]
参照图36~图38,说明关于上述实施方式1、2进行的实验例。参照图3,如上所述,优选在将连接扇叶前端部71和后根部73R的直线设为倾斜直线LF,将倾斜直线LF和与旋转轴80平行的平面所成的角度设为θA时,25≤θA≤45的关系成立。角度θA是指在描绘包含倾斜直线LF且沿着与旋转轴80平行的方向延伸的平面而且,还描绘沿着与旋转轴80正交的方向延伸的平面,且描绘由上述2个平面彼此形成的交线的情况下,形成在该交线和倾斜直线LF之间的角度。
分别测定了改变扇叶的倾斜角度θA时的风量(图36)、噪声(图37)以及消耗电力(图38)。作为实验条件,将螺旋桨式风扇的平面形状设为相同,将螺旋桨式风扇的转速设为14000rpm。如图36所示,如果从风量的观点来说的话,可知优选是25≤θA≤65。如图37所示,如果从噪声的观点来说的话,可知优选是15≤θA≤45。此外,该噪声的值是将风量设为1.4m3/min时的值。如图38所示,如果从消耗电力的观点来说的话,可知优选是θA≤45。此外,该消耗电力的值是在将风量设为1.4m3/min,将加热器设为断开,将倾斜角θA为10°时设为基准值1的情况下的值。
即,在倾斜角度θA过小时,风量降低,进一步导致直吹性的降低。另外,在倾斜角度θA过大时,流动从扇叶面剥离,从扇叶前端产生的扇叶前端漩涡不稳定,因此漩涡会散逸并导致直吹性的降低。另外,在倾度θA变大时风量虽在某种程度上增加,但也会发生噪声和消耗电力增大的问题。根据以上内容,可知为了设为风量与现有形状相比增加40%左右,噪声与现有形状相比不会恶化,消耗电力的增加不到5%,优选25≤θA≤45的关系成立。
在以上的实施方式1、2和与实施方式1、2有关的实验例中说明的效果在螺旋桨式风扇由于主体的细长化等而变小的情况下,通过增减扇叶的个数也可得到同样的效果。
[实施方式3]
(螺旋桨式风扇50F)
参照图39~图51说明实施方式3的螺旋桨式风扇50F。图39和图40是分别表示螺旋桨式风扇50F的立体图和俯视图。螺旋桨式风扇50F具备轮毂部60F和扇叶70F。图41是详细地表示扇叶70F的俯视图。图42~图46分别是沿着图40中的XLII线、XLIII线、XLIV线、XLV线以及XLVI线的截面图。图47是表示螺旋桨式风扇50F的另一俯视图,图48是表示沿着图47中所示的扇叶弦长LS1~LS4的部分的扇叶厚度的图。
如图39~图48所示,螺旋桨式风扇50F的扇叶70F在将与旋转轴80平行的方向的扇叶的厚度称为扇叶厚度的情况下,扇叶70F中的旋转方向(箭头AR1的方向)的前方侧的部分具有厚壁部78,上述厚壁部78以沿着前缘部72的一部分或者全部的方式按带状延伸,并且形成为扇叶面的一部分鼓出。在此所说的扇叶厚度是指扇叶的正压面侧的面和负压面侧的面之间的距离。优选形成为扇叶面的一部分鼓出的厚壁部78具有向正压面侧鼓出的形状,但也可以具有向正压面侧和负压面侧双方鼓出的形状。
具体地,厚壁部78具有在从前缘部72到扇叶70F的扇叶弦长的20%以下的范围内形成最大扇叶厚度的形状,在将厚壁部78中的形成有最大扇叶厚度的部分用1根线连接时描绘的线设为最大扇叶厚度线78M,在沿着扇叶70F的扇叶弦长的方向上将最大扇叶厚度线78M和前缘部72之间的距离设为D时,最大扇叶厚度线78M具有距离D随着从旋转半径方向的内侧往外侧而逐渐变大的部分。扇叶弦长意味着扇叶形状的连接前缘部72和后缘部74的线段的长度。厚壁部78具有随着远离前缘部72而逐渐变厚,在最大扇叶厚度线78M的位置扇叶厚度为最大的形状。
在本实施方式中,在扇叶弦长的约5%的位置形成有最大扇叶厚度线78M。如图41所示,在用百分率表示前缘部72的长度时,距离D增加直至距离半径方向内侧为30%左右(D1<D2<D3),之后缓慢地减少。如图42~图44所示,厚壁部78具有向正压面侧鼓出的形状。如图45和图46所示,在扇叶前端部71的附近的位置处没有形成厚壁部78,扇叶面的一部分没有鼓出。
(作用和效果)
图49和图50是分别表示螺旋桨式风扇50F正在旋转时的样子的俯视图和侧视图。扇叶70F具有厚壁部78,前端细且从扇叶前端部71产生的扇叶前端漩涡小,因此漩涡的能量强且直吹性高的风到达远处。具体地,在螺旋桨式风扇50F正在旋转时,从扇叶70F的正压面往负压面从扇叶端产生强的扇叶端漩涡,漩涡的能量变强,因此直吹性高的风到达远处。
在此,在扇叶端漩涡弱时,能量会散逸,直吹性降低,漩涡不会到达远处。较深地干预该扇叶端漩涡的是循环。由于厚壁部78的存在,该循环(循环流)与在扇叶端从正压面卷入负压面的流动高效地合流,从扇叶端离开后成为扇叶端漩涡。该扇叶端漩涡越强,漩涡的能量越强,直吹性高的风越到达远处。因而,风能够分开头发而到达头皮。在循环强时,漩涡的能量变强,直吹性高的风到达远处。
另外,能够通过产生强的漩涡成分而对风赋予旋转成分(Vθ),风具有的能量上升。另一方面,即使使初速V0相同,即,即便使风量相等,在旋转成分弱时,上述漩涡也会散逸,风具有的能量也会变小。因而,通过对风赋予旋转成分而使风的直吹性提高,较长地维持扇叶前端漩涡。
参照图51,升力作用于扇叶70F,该升力根据伯努利原理是ΔP=ρ(Δu)^2/2,由流速的差Δu来表示。在扇叶面产生升力的情况下,相对于吹出风速,在负压面侧,通过扇叶周围的漩涡相对地产生+Δu(m/s)的流速差,在正压面侧,通过扇叶周围的漩涡产生-Δu(m/s)的流速差。在扇叶面上,总生成扇叶上表面的流动被加速的循环,循环在扇叶的整个区域内相连,由此对扇叶上下带来压力差,表现为升力(参照图51中的空心箭头)。
如图48所示,在希望维持风扇的送风性能的情况下,可以将最大扇叶厚度位置设为直至扇叶弦长的20%,另外,在重视风扇的送风性能与通过强化产生于扇叶端的扇叶端漩涡而使风吹到头皮的平衡的情况下,优选将最大扇叶厚度位置设为直至15%。在希望将通过产生于扇叶端的扇叶端漩涡使风到达头皮的功能特殊化的情况下,优选将最大扇叶厚度位置设为直至10%,由此得到显著的效果。
另外,如D1<D2<D3所示,根据具有宽度扩展的部分的构成,能够防止厚壁部/扇叶弦长的极端的降低,能够适当地强化扇叶整个区域的循环。而且,根据该构成,能够从根部73的附近逐渐扩展最大厚度位置的宽度。根据该构成,能够在要加强循环的扇叶的径向中央部附近加强循环,且能够防止扇叶的根部附近的阻力的增加,因此能够更适当地强化在扇叶整个区域内的循环流。
假如在采取连接最大厚度位置的线(最大扇叶厚度线78M)和前缘部72之间的距离D逐渐变小的构成的情况下,在扇叶的循环的跨度方向上的整个区域内循环的大小不同,因此扇叶整个区域的平衡被破坏,从扇叶端产生的扇叶端漩涡变弱。在根部,扇叶弦长短,因此还考虑如果过大地设置厚壁部78的宽度(弦长方向的长度),则阻力增大,性能降低。另外,在扇叶前端部71侧(扇叶的外侧),循环流强,如果强化该部分的循环流,则扇叶整个区域的循环流的平衡被破坏。
与之相对,根据扇叶70F,成为对升力的发生也有利的形状,能够实现具有高直吹性和强风压的送风,而且在由于高速旋转而受到大的离心力的情况下,前根部73F的强度也会提高,因此能够降低超高速旋转时发生破损等的可能性。旋转时挠曲的扇叶前端部跨于圆周上,由此能够在旋转时也不会与壳体发生干扰的范围内最高效地使用风扇。
(螺旋桨式风扇50G)
图52和图53是分别表示实施方式3的比较例的螺旋桨式风扇50G的立体图和俯视图。螺旋桨式风扇50G具备轮毂部60G和扇叶70G。图54~图58分别是沿着图53中的LIV线、LV线、LVI线、LVII线以及LVIII线的截面图。图59是表示螺旋桨式风扇50G的另一俯视图,图60是表示沿着图59中所示的扇叶弦长LT1~LT4的部分的扇叶厚度的图。螺旋桨式风扇50G不具有相当于实施方式3的厚壁部78的部位,而具有从前缘部72到扇叶70G的扇叶弦长的30%附近形成最大扇叶厚度的形状(参照图60)。
图61和图62是分别表示螺旋桨式风扇50G正在旋转时的样子的俯视图和侧视图。在螺旋桨式风扇50G中,循环(循环流)较少与在扇叶端从正压面卷入负压面的流动高效地合流并从扇叶端离开而成为扇叶端漩涡。如图63所示,在螺旋桨式风扇50G中没有形成厚壁部78,因此根据扇叶的形状和攻角,生成扇叶负压面的流动被加速(Δu)的循环流。由此,在扇叶上下产生压力差,产生升力。
对比图51和图63,主流的速度U是相同的,而厚壁部78的存在对扇叶面附近的流动带来影响。在实施方式3的扇叶70F中,向扇叶70F的负压面侧流动的风量增加,扇叶70F的负压面侧的流动进一步被加速(图51中的Δu’>图63中的Δu)。向扇叶70F的正压面侧流动的风量减少,扇叶70F的正压面侧的流动进一步被减速。因而,在实施方式3的扇叶70F中,扇叶70F的周围的循环被强化,产生于扇叶端的漩涡进一步被强化。漩涡的能量变强,因此能够实现具有高直吹性和强风压的送风。
[实施方式4]
参照图64和图65说明实施方式4的螺旋桨式风扇50H。图64是表示螺旋桨式风扇50H的俯视图,图65是详细地表示螺旋桨式风扇50H的扇叶70H的俯视图。螺旋桨式风扇50H具备轮毂部60H和4个扇叶70H。螺旋桨式风扇50H的直径为39mm,高度为15mm。关于厚壁部78的最大扇叶厚度线78M,与实施方式3的情况同样地,具有距离D(与图41所示的D1<D2<D3同样)增加至前缘部72的40%左右且之后缓慢地减少的形状。
[实施方式5]
参照图66和图67说明实施方式5的螺旋桨式风扇50H1。图66是表示螺旋桨式风扇50H1的俯视图,图67是详细地表示螺旋桨式风扇50H1的扇叶70H1的俯视图。螺旋桨式风扇50H1具备轮毂部60H1和3个扇叶70H1。关于厚壁部78的最大扇叶厚度线78M,距离D缓慢地增加至前缘部72的30%左右(D1<D2<D3),从该处到外侧的100%的附近为止,具有在从前缘部72到扇叶弦长的20%以下的范围内进一步扩展的形状。
[实施方式6]
参照图68和图69说明实施方式6的螺旋桨式风扇50H2。图68是表示螺旋桨式风扇50H2的俯视图,图69是详细地表示螺旋桨式风扇50H2的扇叶70H2的俯视图。螺旋桨式风扇50H2具备轮毂部60H2和3个扇叶70H2。关于厚壁部78的最大扇叶厚度线78M,距离D缓慢地增加至前缘部72的30%左右(D1<D2<D3),从该处到外侧的100%的附近为止,具有距离D固定的形状。
[实施方式7]
参照图70,优选在从与旋转轴80平行的方向俯视扇叶70H3的情况下,将连接旋转轴80和扇叶前端部71的线段的长度设为R1(参照图5),将轮毂部60F与前缘部72交叉的部分设为前根部73F,将连接旋转轴80和前根部73F的线段的长度设为R2,将连接旋转轴80和厚壁部78(未图示)中的位于旋转半径方向的最外侧的部分ZT的线段的长度设为R3时,0.4<(R3-R2)/(R1-R2)的关系成立。
即,在从前缘部72朝向扇叶前端部71弯曲的(拐的)点CQ位于前缘部72的长度的大概0.4(40%)附近时,送风效率变高。因而,能够通过至少将厚壁部78设至该拐点的附近区域来更进一步发挥强化循环并强化扇叶端漩涡的效果。在上述实施方式3中,是(R3-R2)/(R1-R2)=0.825,满足该关系。在上述实施方式4(图64和图65)中,是(R3-R2)/(R1-R2)=0.98,满足该关系。
[与实施方式3有关的第1实验]
参照图71~76说明关于上述实施方式3进行的第1实验及其结果。图71是表示本实验的模型的俯视图。螺旋桨式风扇50J具备轮毂部60J和3个扇叶70J。如图中的虚线和单点划线所示,对最大扇叶厚度线78M的位置进行各种变更。关于距离D1、距离D2以及距离D3设为采用相互相同的值。即,设有厚壁部78,使得最大扇叶厚度位置设于距离前缘部72一定宽度的位置,距离D从内侧往外侧成为固定。
如图72~图74的扇叶70J1、扇叶70J2、扇叶70J3所示,模型化的各个扇叶截面形状设为菱形,最大厚度78K设为各个扇叶截面的扇叶弦长C的10%。验证了(R3-R2)/(R1-R2)=0.4的位置的、使最大扇叶厚度位置按0~0.5C变化时的、最大扇叶厚度位置和送风效率的关系(图75),还验证了最大扇叶厚度位置和在距离吹出口15cm处保持风速V0的0.9倍的速度的部分的面积的关系(图76)。关于送风效率和上述面积,将最大扇叶厚度线78M存在于0.3×扇叶弦长C的位置的情况下的扇叶型的情况作为基准值1,表示相对值。
参照图75,关于送风效率,可知在0.3×扇叶弦长C的位置设有最大扇叶厚度的情况下成为最大。可知最大扇叶厚度位置在0~0.2×扇叶弦长C的范围内,越接近0,送风效率越降低10%左右。
参照图76,另一方面,关于在距离吹出口15cm处保持风速V0的0.9倍的速度的部分的面积,可知在最大扇叶厚度位置小于0.3×扇叶弦长C的位置的情况下会增大。因而,可知通过将最大扇叶厚度位置比0.3×扇叶弦长C靠前设置来使例如作为吹风机的功能提高,使吹干头皮的性能提高。
根据以上内容,可知在希望维持风扇的送风性能的情况下,可以将最大扇叶厚度位置设为扇叶弦长的15%~20%,另外,在重视风扇的送风性能和通过强化产生于扇叶端的扇叶端漩涡而使风吹到头皮的平衡的情况下,优选将最大扇叶厚度位置设为扇叶弦长的10%~15%。在希望将通过产生于扇叶端的扇叶端漩涡使风到达头皮的功能特殊化的情况下,优选将最大扇叶厚度位置设为扇叶弦长的5%~10%,由此得到显著的效果。
[与实施方式3有关的第2实验]
参照图77和图78说明关于实施方式3进行的第2实验及其结果。图77是表示本实验的模型的俯视图。螺旋桨式风扇50K具备轮毂部60K和3个扇叶70K。如图中的虚线和单点划线所示,对最大扇叶厚度线78M的位置进行各种变更。关于验证例K0(未图示),设为最大扇叶厚度线78M存在于0.3×扇叶弦长C的位置。
关于验证例K1,设为最大扇叶厚度线78M设于从前缘部72到扇叶弦长的20%的范围内,上述距离D从内侧往外侧而减少(宽度缩窄)。关于验证例K2,设为最大扇叶厚度线78M设于从前缘部72到扇叶弦长的20%的范围内,上述距离D从内侧往外侧是固定的,之后厚壁部78顺滑地消失。关于验证例K3,设为最大扇叶厚度线78M设于从前缘部72到扇叶弦长的20%的范围内,上述距离D从内侧往外侧而增加(宽度扩展),之后厚壁部78顺滑地消失。在各个验证例中,测量距离吹出口15cm处的位置的保持初速的0.9倍的面积,将验证例1的情况下的面积设为1而实现无量纲化。
参照图78,在验证例K3的情况下,得到显著的效果。认为其原因是能够确保扇叶整个区域的循环的平衡。如验证例K1所示,可知在距离D往外侧而减少的情况下,由于在扇叶的循环流的半径方向的整个区域内循环流的大小不同,因此扇叶整个区域的平衡被破坏,从扇叶端产生的扇叶端漩涡变弱。在这种情况下,根部的扇叶弦长短,因此也认为如果过大地设置厚壁部的宽度(扇叶弦长方向上的长度),则阻力会增大且性能会降低。
另一方面,如验证例K2的情况所示,在距离D是固定的情况下,半径方向外侧的、圆周速度快的部位与根部附近相比,雷诺数变大(Rn=L×U÷ρ),由此认为会发生流动的剥离,阻力变大。即,通过采用如验证例K4那样的构成,能够在抑制产生的阻力的同时加强循环,扇叶面逐渐且顺滑地发生变化。能够进行高效的送风,厚壁部的减小幅度变得顺滑,还能够减小阻力。
[与实施方式3有关的第3实验]
可以是,在将厚壁部78中的形成有最大扇叶厚度的部分的扇叶厚度设为Tmax,将扇叶的扇叶弦长的长度设为C,将扇叶中的距离前缘部72为0.3×C的位置的扇叶厚度设为Tn时,(Tmax/Tn)<1.35的关系成立。关于该内容进行了验证。
作为实验条件,最大扇叶厚度位置设为距离前缘部72为5%的位置,上述距离D设为从内侧往外侧而增加,距离D增加至距离扇叶的前缘部72的半径方向内侧为30%左右,之后缓慢地减少,厚壁部78设为在(R3-R2)/(R1-R2)=0.825的位置消失的扇叶形状。
与最大扇叶厚度位置设于0.3×C的位置的情况下的扇叶厚度(Tn)相比,使比0.2×C靠前方(前缘部72侧)设置的最大扇叶厚度(Tmax)的比例(Tmax/Tn)在各个扇叶面中是固定的且改变Tmax/Tn的值,分别测量了风扇的送风效率(图79)和作为直吹性的指标的在距离吹出口15cm处成为0.9×V0的面积(图80)。将Tmax/Tn=1的情况设为基准值1。
参照图79,在Tmax/Tn大于1.35时,送风性能稍微降低。认为其原因是扇叶前端附近的形状的厚度增加,从而流动剥离。在Tmax/Tn大于1.35时,噪声也大幅度地增大。另一方面,参照图80,可知在Tmax/Tn不到1.35的情况下得到强化循环并强化扇叶端漩涡的充分的效果。
如果综合地考虑以上各实施方式,则想出例如如下所示的构成。螺旋桨式风扇的直径为39mm,高度为15mm,扇叶个数为4个。使距离D增加至距离扇叶的半径方向内侧为40%左右,之后缓慢地减少。(R3-R2)/(R1-R2)的值设为0.98,Tmax/Tn的值为1.06。是γ=59°,γ/n=14.7。是Ln/Lm=0.498,R1/R0=0.918。是δ1=21.4,δ2=21.5,θA=32.4°。
以上说明了基于本发明的各实施方式和各实验例,但此次公开的各实施方式和各实验例在全部方面为示例而非限制性内容。本发明的技术范围由权利要求书表示,旨在包括与权利要求书等同的含义和范围内的所有变更。
附图标记说明
10主体部;11外壳;12内壳;13入口开口;14出口开口;15吸入口;16喷出口;17加热器;20把持部;23操作部;30驱动电机;31输出轴;40整流扇叶;42板状部;43上游边缘部;44电机支撑部;50、50A、50A1、50A2、50B、50E1、50E2、50E3、50E4、50F、50G、50H、50H1、50H2、50J、50K、50Z螺旋桨式风扇;60、60A、60A1、60A2、60B、60B1、60E1、60E2、60E3、60E4、60F、60G、60H、60H1、60H2、60J、60K、60Z轮毂部;61外表面;62上游端部;64上游面;65下游端;66下游面;67下游部;68内表面;69轴承部;70、70A、70A1、70A2、70B、70E1、70E2、70E3、70E4、70F、70G、70H、70H1、70H2、70H3、70J、70J1、70J2、70J3、70K、70Z扇叶;71扇叶前端部;72前缘部;73根部;73F前根部;73R后根部;74后缘部;75外周后端部;76外周缘部;78厚壁部;78K最大厚度;78M最大扇叶厚度线;80旋转轴;100送风装置;C、LS1~LS4、LT1~LT4扇叶弦长;CP基准平面;CR外切圆;D、D1、D2、D3距离;L1第1直线;L2第2直线;L3第3直线;L71流线;LF倾斜直线;LL1、LL2尺寸;P1第1点;P2第2点;P3第3点;P4、P4A、P4B中途部分;Q1内侧基准点;Q2外侧基准点。
Claims (5)
1.一种螺旋桨式风扇,其受到旋转动力而绕假想的旋转轴旋转,上述螺旋桨式风扇的特征在于,具备:
轮毂部;以及
n个扇叶,其从上述轮毂部向旋转半径方向的外侧延伸,其中,n是2以上的整数,
上述扇叶包括:
扇叶前端部,其位于旋转方向的最前端;
前缘部,其从上述扇叶前端部延伸到上述轮毂部,形成旋转方向的上述扇叶的前缘;
后缘部,其比上述前缘部靠旋转方向的后侧设置,从上述轮毂部朝向旋转半径方向的外侧延伸,形成旋转方向的上述扇叶的后缘;
外周后端部,其位于上述后缘部的旋转半径方向的外侧的端部;以及
外周缘部,其连接上述扇叶前端部和上述外周后端部,形成旋转半径方向的上述扇叶的外周缘,
在从与上述旋转轴平行的方向俯视上述扇叶的情况下,
描绘在上述旋转轴的位置具有中心且与上述扇叶外切的外切圆,
将连接上述中心和上述扇叶前端部的直线设为第1直线,
将上述第1直线与上述外切圆的交点设为第1点,
将连接上述中心和上述外周后端部的直线设为第2直线,
将上述第2直线与上述外切圆的交点设为第2点,
将上述外切圆中的形成在上述第1点和上述第2点之间的圆弧的沿着圆周的长度设为Lm,
将位于上述外切圆上且从上述第1点离开沿着0.1×Lm的圆周的长度的量的点设为第3点,
将连接上述中心和上述第3点的直线设为第3直线,
将上述第3直线与上述前缘部的交点设为内侧基准点,
将上述第3直线与上述外周缘部的交点设为外侧基准点,
将上述内侧基准点、上述扇叶前端部以及上述外侧基准点按照该顺序用直线连接时形成的内角设为γ时,12≤γ/n≤17的关系成立,
上述外周缘部包括位于上述外切圆上的中途部分,
上述外周缘部中的上述扇叶前端部和上述中途部分之间的部分具有以随着从上述扇叶前端部往上述中途部分而远离上述中心的方式向旋转半径方向的外侧扩展的形状,
在将上述外切圆中的形成在上述第1点和上述中途部分之间的圆弧的沿着圆周的长度设为Ln时,0.4≤Ln/Lm≤0.7的关系成立,
在将连接上述中心和上述扇叶前端部的线段的长度设为R1,
将上述外切圆的半径设为R0时,0.8≤R1/R0≤0.95的关系成立。
2.根据权利要求1所述的螺旋桨式风扇,其中,
描绘在通过旋转生成的风的流动方向上位于比上述螺旋桨式风扇靠下游侧且与上述旋转轴正交的基准平面,
在将与上述旋转轴平行的方向的距离上述基准平面的距离称为高度的情况下,
在将构成上述轮毂部和上述扇叶的部位中的、在通过旋转生成的风的流动方向上位于最上游侧的部分的高度设为h0,
将上述扇叶前端部的高度设为h1,
将上述轮毂部与上述前缘部交叉的部分的高度设为h2,
将上述轮毂部与上述后缘部交叉的部分的高度设为h3,
将在h0、h1、h2、h3的各高度用与上述旋转轴正交的平面假想地切断上述轮毂部时形成的上述轮毂部的截面形状的面积分别设为S0、S1、S2、S3,
设为δ1=(-S0+S1)/(h0-h1),
设为δ2=(-S1+S2)/(h1-h2),
设为δ3=(-S2+S3)/(h2-h3),
将δ1×0.9≤δ2≤δ1×1.1的关系设为式1,
将δ2×0.9≤δ3≤δ2×1.1的关系设为式2时,
式1和式2中的至少任一个式子成立。
3.一种螺旋桨式风扇,其受到旋转动力而绕假想的旋转轴旋转,上述螺旋桨式风扇的特征在于,具备:
轮毂部;以及
多个扇叶,其从上述轮毂部向旋转半径方向的外侧延伸,
上述扇叶包括:
扇叶前端部,其位于旋转方向的最前端;
前缘部,其从上述扇叶前端部延伸到上述轮毂部,形成旋转方向的上述扇叶的前缘;
后缘部,其比上述前缘部靠旋转方向的后侧设置,从上述轮毂部朝向旋转半径方向的外侧延伸,形成旋转方向的上述扇叶的后缘;
外周后端部,其位于上述后缘部的旋转半径方向的外侧的端部;以及
外周缘部,其连接上述扇叶前端部和上述外周后端部,形成旋转半径方向的上述扇叶的外周缘,
在将与上述旋转轴平行的方向的上述扇叶的厚度称为扇叶厚度的情况下,
上述扇叶中的旋转方向的前方侧的部分具有厚壁部,上述厚壁部以沿着上述前缘部的一部分或者全部的方式按带状延伸,并且形成为扇叶面的一部分鼓出,
上述厚壁部具有在从上述前缘部到上述扇叶的扇叶弦长的20%以下的范围内形成最大扇叶厚度的形状,
在将上述厚壁部中的形成有最大扇叶厚度的部分用1根线连接时描绘的线设为最大扇叶厚度线,
将在上述扇叶的沿着扇叶弦长的方向的上述最大扇叶厚度线和上述前缘部之间的距离设为D时,
上述最大扇叶厚度线具有距离D随着从旋转半径方向的内侧往外侧逐渐变大的部分。
4.根据权利要求3所述的螺旋桨式风扇,其中,
在将上述厚壁部中的形成有最大扇叶厚度的部分的扇叶厚度设为Tmax,
将上述扇叶的扇叶弦长的长度设为C,
将上述扇叶中的距离上述前缘部0.3×C的位置的扇叶厚度设为Tn时,
(Tmax/Tn)<1.35的关系成立。
5.一种送风装置,其特征在于,具备:
风路形成部件,其具有吸入口和喷出口;
驱动电机;以及
权利要求1至4中的任一项所述的螺旋桨式风扇,其被上述驱动电机驱动,配置在上述风路形成部件中。
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