CN106795893B - 螺旋桨式风扇、流体输送装置和成形用模具 - Google Patents

螺旋桨式风扇、流体输送装置和成形用模具 Download PDF

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Abstract

螺旋桨式风扇(30)具备：轮毂部(10)，其绕旋转轴(11)旋转；以及扇叶(20)，其设置于轮毂部的外表面。扇叶(20)包括前缘部(21)、后缘部(22)、将前缘部(21)的前缘最外周部(21T)与后缘部(22)的后缘最外周部(22T)连接的外周缘部(24)。在比后缘最外周部(22T)靠旋转半径方向的内侧的位置设置引导部(26)，上述引导部(26)具有后缘部(22)的一部分朝向与旋转方向相反的方向以舌片状延伸出的形状。根据螺旋桨式风扇(30)，能规定从扇叶(20)送出流体时的流体的动向。

Description

螺旋桨式风扇、流体输送装置和成形用模具
技术领域
本发明涉及送出流体的螺旋桨式风扇和具备这种螺旋桨式风扇的流体输送装置以及在利用树脂成形这种螺旋桨式风扇时使用的成形用模具。
背景技术
螺旋桨式风扇生成主要沿着轴向(相对于旋转轴平行的方向)流动的流体。特许第4132826号公报(专利文献1)中公开的螺旋桨式风扇具备在后缘部设置有U字型的凹陷的扇叶。该螺旋桨式风扇利用U字型的凹陷的存在，来抑制在扇叶前端部和扇叶端部产生的涡流的变动和扩大，还抑制气流从扇叶面剥离。
在特开平08－121392号公报(专利文献2)中公开的螺旋桨式风扇具备在旋转方向的后侧的前面周边部设置有倾斜板的扇叶。该螺旋桨式风扇由于存在倾斜板而生成在大范围内富于变化的接近自然风的风。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：(日本国)特许第4132826号公报
专利文献2：(日本国)特开平08－121392号公报
发明内容
发明要解决的问题
以往的螺旋桨式风扇仅着眼于扇叶面上的涡流的动向、风扇整体的送风效率等，而几乎没有考虑到从扇叶送出流体的时点的流体的动向(例如流体从扇叶离开时该流体行进的方向或该流体的流量)。因而，通过扇叶的旋转在扇叶的周围产生的气流即使到达扇叶的后缘部，也原样而未被特别规定地(没有改变到此为止的动向)在受到扇叶面影响的状态下从扇叶面离开。
本发明就是鉴于上述这种实际情况而完成的，其目的在于提供具备能规定从扇叶送出流体时的流体的动向的构成的螺旋桨式风扇、具备这种螺旋桨式风扇的流体输送装置以及在利用树脂成形这种螺旋桨式风扇时使用的成形用模具。
用于解决问题的方案
基于本发明的某一方面的螺旋桨式风扇，具备：轮毂部，其绕旋转轴旋转；以及扇叶，其设置于上述轮毂部的外表面，上述扇叶包括：前缘部，其位于旋转方向的前方；后缘部，其位于旋转方向的后方；以及外周缘部，其连接作为上述前缘部的最外周部的前缘最外周部与作为上述后缘部的最外周部的后缘最外周部，具有沿着周向以圆弧状延伸的形状，在从相对于上述旋转轴平行的方向观看上述扇叶的情况下，在将上述后缘最外周部所在的部位的相对于上述后缘部的切线与将上述后缘最外周部所在的上述部位与上述旋转轴的位置连接的直线所成的角度定义为α时，上述后缘最外周部位于角度α成为60°的位置且位于旋转半径方向的最外侧的部位，在比上述后缘最外周部靠旋转半径方向的内侧的位置设置有引导部，上述引导部具有上述后缘部的一部分朝向与旋转方向相反的方向以舌片状延伸出的形状。
优选上述引导部以上述引导部的前端部朝向比周向靠旋转半径方向的外侧的方式从上述后缘部延伸出。
优选上述引导部具有以上述引导部的正压面侧在轴向上成为凸且上述引导部的负压面侧在轴向上成为凹的方式翘曲的形状。
优选在从相对于上述旋转轴垂直的方向观看上述引导部的情况下，在将上述引导部的延伸方向相对于与上述旋转轴垂直的面所成的角度设为θ时，－10°≤θ≤45°。
优选在将上述扇叶中的连接到上述轮毂部的上述外表面的部分设为扇叶根部时，上述扇叶根部具有以上述扇叶根部的正压面侧在轴向上成为凸且上述扇叶根部的负压面侧在轴向上成为凹的方式翘曲的形状。
优选上述引导部设置于比上述后缘部的一半靠外周部的位置。
优选上述外周缘部具有以上述外周缘部的一部分朝向旋转半径方向的内侧凹陷的方式形成的缺口部。
基于本发明的其它方面的螺旋桨式风扇，具备：轮毂部，其绕旋转轴旋转；以及扇叶，其设置于上述轮毂部的外表面，上述扇叶包括：前缘部，其位于旋转方向的前方；后缘部，其位于旋转方向的后方；以及外周缘部，其将作为上述前缘部的最外周部的前缘最外周部与作为上述后缘部的最外周部的后缘最外周部连接，具有沿着周向以圆弧状延伸的形状，在上述外周缘部的旋转方向上的最后方的位置设置有引导部，上述引导部具有上述后缘部的一部分朝向与旋转方向相反的方向以舌片状延伸出的形状，上述引导部在半径方向上的外侧缘中的连接到上述外周缘部的部分是以与上述外周缘部大致相同的半径而与上述外周缘部连续地形成的，上述引导部具有以上述引导部的正压面侧在轴向上成为凸且上述引导部的负压面侧在轴向上成为凹的方式翘曲的形状。
基于本发明的流体输送装置具备基于本发明的上述的螺旋桨式风扇。
基于本发明的成形用模具，为了成形包括树脂成形件的基于本发明的上述的螺旋桨式风扇而使用。
发明效果
根据上述的螺旋桨式风扇，在扇叶的后缘部侧设置有舌片状的引导部。根据引导部，能在流体从扇叶离开时有效地规定利用扇叶的旋转而在扇叶面上产生的气流的动向。
附图说明
图1是将实施方式1的流体输送装置分解后表示的侧视图。
图2是表示实施方式1的螺旋桨式风扇的侧视图。
图3是表示实施方式1的从负压面侧(吸入侧)观看的螺旋桨式风扇的俯视图。
图4是表示实施方式1的从负压面侧(吸入侧)观看的螺旋桨式风扇的扇叶的放大俯视图。
图5是表示实施方式1的从正压面侧(喷出侧)观看的螺旋桨式风扇的扇叶的放大立体图。
图6是沿着图5中的VI－VI线的向视截面图。
图7是沿着图5中的VII－VII线的向视截面图。
图8是表示实施方式1的螺旋桨式风扇的扇叶动作的情况(从负压面侧观看的情况)的立体图。
图9是表示实施方式1的螺旋桨式风扇的扇叶动作的情况的截面图。
图10表示实施方式1的螺旋桨式风扇的扇叶动作的情况，是用于说明扇叶端涡流的动向的侧视图。
图11表示实施方式1的螺旋桨式风扇的扇叶动作的情况，是用于说明扇叶端涡流的动向的俯视图。
图12表示实施方式1的螺旋桨式风扇的扇叶动作的情况，是用于说明扇叶前端涡流的动向的侧视图。
图13表示实施方式1的螺旋桨式风扇的扇叶动作的情况，是用于说明扇叶前端涡流的动向的俯视图。
图14是表示比较例的螺旋桨式风扇的侧视图。
图15是表示比较例的从负压面侧(吸入侧)观看的螺旋桨式风扇的俯视图。
图16是表示比较例的螺旋桨式风扇的扇叶动作的情况(从负压面侧观看的情况)的立体图。
图17是表示比较例的螺旋桨式风扇的扇叶动作的情况的截面图。
图18表示比较例的螺旋桨式风扇的扇叶动作的情况，是用于说明扇叶端涡流的动向的侧视图。
图19表示比较例的螺旋桨式风扇的扇叶动作的情况，是用于说明扇叶端涡流的动向的俯视图。
图20表示比较例的螺旋桨式风扇的扇叶动作的情况，是用于说明扇叶前端涡流的动向的侧视图。
图21表示比较例的螺旋桨式风扇的扇叶动作的情况，是用于说明扇叶前端涡流的动向的俯视图。
图22是表示实施方式2的从负压面侧(吸入侧)观看的螺旋桨式风扇的扇叶的放大俯视图。
图23是表示实施方式3的从负压面侧(吸入侧)观看的螺旋桨式风扇的扇叶的放大俯视图。
图24是表示实施方式4的从负压面侧(吸入侧)观看的螺旋桨式风扇的扇叶的放大俯视图。
图25是表示实施方式5的螺旋桨式风扇的扇叶的截面图。
图26是表示实施方式6的螺旋桨式风扇的扇叶的截面图。
图27是表示实施方式7的螺旋桨式风扇的侧视图。
图28是表示实施方式7的从负压面侧(吸入侧)观看的螺旋桨式风扇的俯视图。
图29是表示实施方式7的变形例的螺旋桨式风扇的俯视图。
图30是表示实施方式8的螺旋桨式风扇的侧视图。
图31是表示实施方式8的从负压面侧(吸入侧)观看的螺旋桨式风扇的俯视图。
图32是表示从与实施方式8有关的实验例的实施例1所采用的螺旋桨式风扇的负压面侧(吸入侧)观看的情况的俯视图。
图33是表示从与实施方式8有关的实验例的比较例1所采用的螺旋桨式风扇的负压面侧(吸入侧)观看的情况的俯视图。
图34是表示实施例1和比较例1的各者中的螺旋桨式风扇的径向的位置与风速的关系作为与实施方式8有关的实验例的结果的图。
图35是表示实施例1和比较例1的各者中的螺旋桨式风扇的转速与风量的关系作为与实施方式8有关的实验例的结果的图。
图36是表示实施例1和比较例1的各者中的螺旋桨式风扇的风量与噪声的关系作为与实施方式8有关的实验例的结果的图。
图37是表示实施方式9的成形用模具的截面图。
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。在各实施方式的说明中，在涉及数量、数量等的情况下，除了有特别记载的情况，本发明的范围不一定限于该数量、数量等。在各实施方式的说明中，对同一部件、相当部件附上同一附图标记，有时不反复进行重复的说明。只要没有特别限制，最初就预定将在各实施方式中示出的构成适当地组合使用。
[实施方式1]
参照图1～图7说明实施方式1的流体输送装置100和螺旋桨式风扇30的构成。如图1所示，流体输送装置100具备螺旋桨式风扇30和驱动电机(未图示)。
(螺旋桨式风扇30)
图2是表示螺旋桨式风扇30的侧视图。图3是表示从负压面20S侧(吸入侧)观看的螺旋桨式风扇30的俯视图。螺旋桨式风扇30包括轮毂部10和设置于轮毂部10的外表面的7个扇叶20(图3)。螺旋桨式风扇30构成为例如使用AS(acrylonitrile-styrene：丙烯腈-苯乙烯共聚物)树脂等合成树脂将轮毂部10与7个扇叶20一体成形的1个树脂成形件。螺旋桨式风扇30的直径例如是200mm，总高度例如是50mm。
轮毂部10是用于将螺旋桨式风扇30连接到驱动电机(未图示)的输出轴的部位。使用未图示的螺丝帽将轮毂部10安装于电机的输出轴。轮毂部10受到来自驱动电机的驱动力而绕旋转轴11向箭头12所示的方向旋转。
扇叶20形成为从轮毂部10的外表面向旋转半径方向的外侧延伸。在本实施方式中，7个扇叶20以沿着旋转方向相互离开的方式以等间隔配置，它们的形状均是相同的。随着轮毂部10绕旋转轴11旋转，扇叶20也与轮毂部10一体地绕旋转轴11旋转。
图4是表示从负压面侧(吸入侧)观看的螺旋桨式风扇30的扇叶20的放大俯视图。图5是表示从正压面侧(喷出侧)观看的螺旋桨式风扇30的扇叶20的放大立体图。图6是沿着图5中的VI－VI线的向视截面图。图7是沿着图5中的VII－VII线的向视截面图。
(扇叶20的详细构成)
如图2～图7所示，扇叶20包括前缘部21、后缘部22、扇叶根部23和外周缘部24，在它们的内侧形成有具有厚度的扇叶板部25和引导部26。换句话说，在具有厚度的扇叶板部25和引导部26的周围形成有扇叶20的前缘部21、后缘部22、扇叶根部23和外周缘部24。
扇叶板部25是主要承担流体的送出(气流的生成)这一扇叶20的本来功能的部位。另一方面，后缘部22的一部分(引导部26)具有朝向与旋转方向相反的方向以大致U字状突出的形状，在后缘部22的U字状部分的内侧形成有引导部26。
引导部26位于比扇叶板部25靠旋转方向的后侧，具有朝向与旋转方向相反的方向以舌片状延伸出的形状。引导部26是在扇叶板部25上产生的气流从扇叶20离开时用于规定该流体的动向(该流体行进的方向或该流体的流量)的部位。在流体从扇叶20离开时，根据引导部26的表面形状来规定流体的动向。
一边主要参照图4～图6，一边更详细地说明螺旋桨式风扇30的扇叶20。扇叶20的扇叶根部23相当于扇叶20的根部分，将扇叶20连接到轮毂部10的外表面。
扇叶20的前缘部21是扇叶20中的位于旋转方向(箭头12的方向)的前方侧的部位。在从轴向观看螺旋桨式风扇30的情况下，前缘部21以旋转方向的扇叶根部23的前端部为起点从旋转半径方向的内侧朝向外侧延伸。前缘部21随着从旋转半径方向的内侧朝向外侧而一边以凹状弯曲一边朝向螺旋桨式风扇30的旋转方向的前方侧平滑地延伸。
扇叶20的后缘部22是扇叶20中的位于旋转方向(箭头12的方向)的后方侧的部位。在从轴向观看螺旋桨式风扇30的情况下，后缘部22(后缘部22中的除了设置有引导部26的部分以外的部分)以在旋转方向上的扇叶根部23的后端部为起点从旋转半径方向的内侧朝向外侧延伸。后缘部22(后缘部22中的除了设置有引导部26的部分以外的部分)随着从旋转半径方向的内侧朝向外侧而一边以凸状弯曲一边朝向螺旋桨式风扇30在旋转方向上的前方侧平滑地延伸。
外周缘部24将作为前缘部21的最外周部的前缘最外周部21T(也称为扇叶前端部)与作为后缘部22的最外周部的后缘最外周部22T连接，具有沿着周向大致以圆弧状延伸的形状。在此，在从相对于旋转轴11平行的方向(轴向)观看扇叶20的情况下，能在后缘最外周部22T所在的部位描绘相对于后缘部22的切线L10。同样地，在从相对于旋转轴11平行的方向观看扇叶20的情况下，能以将后缘最外周部22T所在的部位与旋转轴11的位置连接的方式描绘直线L11。在将切线L10与直线L11所成的角度定义为α时，后缘最外周部22T位于角度α成为60°的位置且位于旋转半径方向的最外侧的部位。
在从轴向观看螺旋桨式风扇30的情况下，扇叶20具有以前缘部21的前缘最外周部21T为前端的以镰刀状突出的形状。扇叶板部25和引导部26形成于前缘部21、前缘最外周部21T、外周缘部24、后缘最外周部22T、后缘部22和扇叶根部23的内侧。扇叶20的表面(即，扇叶板部25的表面和引导部26的表面)具有作为整体平滑地弯曲的形状。
在扇叶20向箭头12所示的方向旋转时，扇叶20的一个表面形成正压面20P，扇叶20的另一个表面形成负压面20S。正压面20P在轴向上形成于扇叶20的喷出侧，负压面20S在轴向上形成于扇叶20的吸入侧。扇叶20产生从负压面20S侧(吸入侧)朝向正压面20P侧(喷出侧)流动的气流。随着在扇叶20的周围产生气流，在扇叶20的周围形成在正压面20P相对大且在负压面20S相对小的压力分布。
参照图6，扇叶20的扇叶板部25中的靠外周缘部24的部分具有所谓的正拱形结构。具体地说，扇叶20的扇叶板部25中的靠外周缘部24的部分具有交错角θA。如图6所示，关于扇叶20的扇叶板部25中的靠外周缘部24的部分的截面形状，通过将前缘部21上的点与后缘部22上的点连接而形成假想直线L1。交错角θA是指假想直线L1与旋转轴11在它们之间所成的角度。
扇叶20的扇叶板部25中的靠外周缘部24的部分以前缘部21和后缘部22为两端且其中腹部以从假想直线L1朝向负压面20S侧(吸入侧)远离的方式弯曲。换句话说，扇叶20的扇叶板部25中的靠外周缘部24的部分具有以正压面20P侧在轴向上成为凹且负压面20S侧在轴向上成为凸的方式翘曲的形状。
如图7所示，优选扇叶20的扇叶板部25中的靠扇叶根部23的部分具有所谓的倒拱形结构。具体地说，扇叶20的扇叶板部25中的靠扇叶根部23的部分具有交错角θB。如图7所示，关于扇叶20的扇叶板部25中的靠扇叶根部23的部分的截面形状，通过将前缘部21上的点与后缘部22上的点连接而形成假想直线L3。交错角θB是指假想直线L3与旋转轴11在它们之间所成角度。在本实施方式中，构成为交错角θA(图6)大于交错角θB。
扇叶20的扇叶板部25中的靠扇叶根部23的部分以前缘部21和后缘部22为两端且其中腹部以从假想直线L3朝向正压面20P侧(喷出侧)远离的方式弯曲。换句话说，扇叶20的扇叶板部25中的靠扇叶根部23的部分具有以正压面20P侧在轴向上成为凸且负压面20S侧在轴向上成为凹的方式翘曲的形状。
另一方面，位于比扇叶板部25靠旋转方向的后方的引导部26(参照图6)具有所谓的倒拱形结构。扇叶20的引导部26设置于比后缘最外周部22T靠旋转半径方向的内侧的位置。本实施方式的引导部26以与扇叶板部25中的靠外周缘部24的部分(具有正拱形结构的部分)的后端部连续的方式形成，并且具有以正压面20P侧在轴向上成为凸且负压面20S侧在轴向上成为凹的方式翘曲的形状。
如图4所示，优选在具有以上构成的引导部26中，引导部26以引导部26的前端部26d朝向比周向CR靠旋转半径方向的外侧的方式从后缘部22延伸。在本实施方式中，在将引导部26的根部分(位于点26a、26b之间的部分)的正中央的位置(点26c的位置)与引导部26的延伸方向的前端部26d的位置用直线连接来描绘箭头A1时，该箭头A1以点26c的位置为起点朝向比周向CR靠旋转半径方向的外侧延伸。周向CR是指以旋转轴11的位置为中心且由经过点26c的正圆描绘的周向。
在从相对于旋转轴11垂直的方向观看引导部26的情况下(或者在观看图4中的箭头A1所示的位置的引导部26的截面形状的情况下)，在引导部26的正下规定相对于旋转轴11成为垂直的面SS。优选在将引导部26的延伸方向(虚线L2所示的方向)相对于该面SS所成的角度设为θ时，引导部26具备－10°≤θ≤45°的关系。在本实施方式中，角度θ约为10°。引导部26的延伸方向是指由引导部26中的靠前端部26d的部分的下表面(正压面20P)规定的方向。
(作用和效果)
图8是表示螺旋桨式风扇30的扇叶20动作的情况(从负压面20S侧观看的情况)的立体图。图9是表示螺旋桨式风扇30的扇叶20动作的情况的截面图。参照图8和图9，通过扇叶20的旋转生成如箭头DR1、DR2(图9)所示的气流。由此，流体输送装置100(图1)例如能作为电风扇实现送风。
箭头DR1示意性地表示在负压面20S上流动的气流的动向，箭头DR2(图9)示意性地表示在正压面20P上流动的气流的动向。在本实施方式中，引导部26位于比扇叶板部25靠旋转方向的后侧，具有朝向与旋转方向相反的方向以舌片状延伸出的形状。引导部26设置于比后缘最外周部22T靠旋转半径方向的内侧的位置，形成为与扇叶板部25中的靠外周缘部24的部分(具有正拱形结构的部分)的后端部连续，并且具有以正压面20P侧在轴向上成为凸且负压面20S侧在轴向上成为凹的方式翘曲的形状(即倒拱形结构)。
因而，根据具有这种形状的引导部26，在流体从扇叶20离开时能有效地规定通过扇叶20的旋转而在扇叶面上产生的气流的动向(该流体行进的方向或该流体的流量)。在流体从扇叶20离开时，根据引导部26的表面形状来规定(定义)流体的动向。
通过将具有倒拱形结构的舌片状的引导部26设置于后缘部22，从而能使从扇叶20的扇叶面朝向喷出侧(正面侧)被吹出的风转向，因此能扩大送风的范围，或者缩窄送风的范围，或者增加送风量，或者减少送风量，或者加快最大风速，或者减慢最大风速。
图10和图11是用于说明通过螺旋桨式风扇30的扇叶20的旋转而产生的扇叶端涡流的动向的侧视图和俯视图。如上所述，扇叶20产生从负压面20S侧(吸入侧)朝向正压面20P侧(喷出侧)流动的气流。随着在扇叶20的周围产生气流，在扇叶20的周围形成在正压面20P相对大且在负压面20S相对小的压力分布。由此，在扇叶20的外周缘部24的附近产生扇叶端涡流。在本实施方式中，由于存在引导部26，所以扇叶端涡流的一部分的扩散方向以朝向外侧的方式转向(参照箭头DR3)。通过适当地设计引导部26的形状，不仅能调整扇叶端涡流(风)的扩散方向，还能调整扇叶端涡流的扩散的程度(风量)。这种现象也适合于扇叶前端涡流。
在此，在扇叶20的外周缘部24的附近产生的扇叶端涡流由于附壁效应而能克服离心力，一边从外周缘部24的旋转方向前方朝向旋转方向后方继续行进一边流动。到达外周缘部24的旋转方向最后方的扇叶端涡流由于附壁效应而直接沿着后缘部22流动，但在后缘最外周部22T的近旁，扇叶20的边缘形状从周向的方向急剧变化为半径方向的朝向，因此离心力克服基于附壁效应的力，扇叶端涡流从扇叶20的边缘剥离，向风扇的下游侧流动。成为剥离的起点的点(离心力克服基于附壁效应的力的点)大致是扇叶20的边缘的切线(L10)与半径方向所成的角度(α)成为60°以下的点。将该成为60°的点定义为后缘最外周部22T。
此外，沿着扇叶面的流动从扇叶面剥离的原因有物体的形状、表面粗糙度、压力或离心力等各种各样的原因。另外，沿着扇叶面的流动从扇叶面剥离的点也被流体的属性值(例如温度、粘性等)左右。因而，剥离点有时会从上述60°的点稍微偏离，但在经验上已明确通过将剥离点设为60°的点来设计扇叶20从而能得到基本上适当的送风性能。
图12和图13是用于说明通过螺旋桨式风扇30的扇叶20的旋转而产生的扇叶前端涡流的动向的侧视图和俯视图。在扇叶20旋转时，在扇叶20的周围产生以前缘部21的前缘最外周部21T(扇叶前端部)为起点朝向旋转方向的下游侧流动的扇叶前端涡流。在本实施方式中，由于存在引导部26，扇叶前端涡流的一部分的扩散方向也以朝向外侧的方式转向(参照箭头DR4)。通过适当地设计引导部26的形状，不仅能调整扇叶前端涡流(风)的扩散方向，还能调整扇叶前端涡流的扩散的程度(风量)。
不限于上述构成，螺旋桨式风扇30既可以具备7个以外的多个扇叶20，也可以仅具备1个扇叶20。螺旋桨式风扇30不限于作为电风扇、循环器的流体输送装置100，还能应用于吹风机、卷发器、宠物用吹风机、空调器、送风机、空气净化器、加湿器、除湿器、暖风机、冷却装置或者换气装置等各种各样的流体输送装置。在它们中的任一个的情况下，通过适当地设定引导部26的形状或大小、指向方向，能将从扇叶20送出的流体的动向规定(定义)为希望的值。
能规定从扇叶20送出的流体的动向就能得到例如如下所示的效果。如上所述，在本实施方式的引导部26中，引导部26以引导部26的前端部26d朝向比周向CR靠旋转半径方向的外侧的方式从后缘部22延伸(参照图4)。即，例如在近年来的电风扇中，使用方法从以往的方法开始变化。过去在夏天单独使用电风扇，将风向使用者吹出从而带给使用者凉爽的感觉。要求使风量大且风速快的风收敛而向使用者吹出。
之后，在夏天单独使用空调成为主流，在初夏或者秋天等并未达到使空调运转的程度的不热的时期辅助性地使用电风扇。其中，对电风扇要求的要件乃至规格没有从过去的要件乃至规格发生变化，与辅助性的使用用途不一致。近年来，从保护地球环境或节能的观点出发，有时在夏天并用空调和电风扇。通过并用能消除房屋的温度不匀(脚下冷而头上热的状况)，并且通过吹出风来降低体感温度，从而宽松地(提高)设定空调的设定温度。
但是，在并用的情况下，空气的温度通过空调而变低，因此在如以往那样使风量大且风速快的风收敛而吹到使用者时，有时会导致体温的过度的下降。认为这不仅有损舒适性，还有可能引起感冒等。因而，存在不是使风量大且风速快的风收敛而吹向使用者而是将风向大范围扩散且希望产生温柔的风的要求。虽然离心风扇或斜流风扇等能满足与此近似的要求，但是风量与螺旋桨式风扇相比较小，因此这些风扇不易满足“希望将大风量的风向大范围送风”的要求。为了充分地满足这样的要求，必须对螺旋桨式风扇的送风不仅赋予轴向成分还赋予强的半径方向成分。
正如开头所提到的，特许第4132826号公报(专利文献1)中公开的螺旋桨式风扇具备在后缘部设置有U字型的凹陷的扇叶。U字型的凹陷的附近部分具有正拱形结构，因此产生与扇叶的其它部分相同的作用效果。在绕U字型的凹陷的附近局部的流动中，扇叶端涡流成为支配性的，仅向周向下游侧释放扇叶端涡流。专利文献1中公开的螺旋桨式风扇无法将在周缘部产生的扇叶端涡流向半径方向外侧改变方向而释放。
而上述的实施方式1的引导部26以与扇叶板部25中的靠外周缘部24的部分(具有正拱形结构的部分)的后端部连续的方式形成，并且具有以正压面20P侧在轴向上成为凸且负压面20S侧在轴向上成为凹的方式翘曲的形状(即倒拱形结构)。而且，在引导部26中，引导部26以引导部26的前端部26d朝向比周向CR靠旋转半径方向的外侧的方式从后缘部22延伸。
具有这种结构的引导部26能使强的半径方向的力作用于在扇叶20的外周缘部24的附近产生的扇叶端涡流，并且特别是能使引导部26的部位产生离心力所致的半径方向成分强的流动，能使该流动从半径方向内侧作用于在扇叶20的外周缘部24产生的扇叶端涡流，因此能将在外周缘部24的附近产生的扇叶端涡流向半径方向外侧改变方向而释放。
而且，本实施方式的引导部26在将引导部26的延伸方向(虚线L2所示的方向)相对于与旋转轴11成为垂直的面SS所成的角度设为θ时，引导部26具备－10°≤θ≤45°的关系。在本实施方式中，角度θ约为10°。根据该构成，设置于后缘部22的引导部26的方向与下方(轴向)相比更指向横向，因此朝向半径方向的外侧的流动增强，能使风更大地扩散。
另外，如上所述，在本实施方式的螺旋桨式风扇30中，扇叶20的扇叶板部25中的靠扇叶根部23的部分具有所谓的倒拱形结构，扇叶20的扇叶板部25中的靠扇叶根部23的部分具有以正压面20P侧在轴向上成为凸且负压面20S侧在轴向上成为凹的方式翘曲的形状。根据该构成，能提高具有引导部26的扇叶20的扩散性能。即，若扇叶20的扇叶板部25中的靠扇叶根部23的部分具有倒拱形结构，则扇叶20的扇叶板部25的中央附近的送风能力增加。在扇叶20的扇叶板部25的中央附近的送风能力高时，能充分地得到引导部26所致的流体的转向的效果，进而能将风充分地扩散。
[比较例]
参照图14～图21，说明实施方式1的比较例的螺旋桨式风扇30Z。如图14和图15所示，螺旋桨式风扇30Z的扇叶20与实施方式1的螺旋桨式风扇30的不同之处在于，不具备相当于实施方式1的引导部26的部位。
图16是表示螺旋桨式风扇30Z的扇叶20动作的情况(从负压面20S侧观看的情况)的立体图。图17是表示螺旋桨式风扇30Z的扇叶20动作的情况的截面图。如图16和图17所示，在没有将引导部26设置于后缘部22的情况下，通过扇叶20的旋转在扇叶20的周围产生的气流即使到达扇叶20的后缘部22，也不会直接被特别规定地(没有改变到此为止的动向)在受到扇叶面的影响的原样状态下从扇叶20离开。
图18和图19是用于说明通过螺旋桨式风扇30Z的扇叶20的旋转而产生的扇叶端涡流的动向的侧视图和俯视图。如图18和图19所示，这种现象也适合于扇叶端涡流(参照箭头DR3)。即，在比较例的螺旋桨式风扇30Z中，没有设置引导部26，因此扇叶端涡流的扩散方向也不会转向。
图20和图21是用于说明通过螺旋桨式风扇30Z的扇叶20的旋转产生的扇叶前端涡流的动向的侧视图和俯视图。如图20和图21所示，这种现象也适合于扇叶前端涡流(参照箭头DR4)。即，在比较例的螺旋桨式风扇30Z中，没有设置引导部26，因此扇叶前端涡流的扩散方向也不会被转向。
而根据上述的实施方式1，通过将具有倒拱形结构的舌片状的引导部26设置于后缘部22，能使从扇叶20的扇叶面朝向喷出侧(正面侧)流出的风转向，因此能扩大送风的范围，或者缩窄送风的范围，或者增加送风量，或者减少送风量，或者加快最大风速，或者减慢最大风速。
[实施方式2]
图22是表示从负压面侧(吸入侧)观看的螺旋桨式风扇30A的扇叶20的放大俯视图。在本实施方式的螺旋桨式风扇30A的扇叶20中，引导部26以引导部26的前端部26d朝向周向CR的方式从后缘部22延伸。具体地说，在本实施方式中，在将引导部26的根部分(位于点26a、26b之间的部分)的正中央的位置(点26c的位置)与引导部26的延伸方向的前端部26d的位置用直线连接来描绘箭头A2时，该箭头A2以点26c的位置为起点朝向与周向CR的切线方向相同的方向延伸。周向CR的切线方向是指经过周向CR上的点26c的切线的方向。在流体从扇叶20离开时，根据引导部26的表面形状来规定流体的动向，因此实施方式2的构成与实施方式1的情况相比能减小风的扩散的程度。
[实施方式3]
图23是表示从负压面侧(吸入侧)观看的螺旋桨式风扇30B的扇叶20的放大俯视图。在本实施方式的螺旋桨式风扇30B的扇叶20中，引导部26以引导部26的前端部26d朝向比周向CR靠旋转半径方向的内侧的方式从后缘部22延伸。具体地说，在本实施方式中，在将引导部26的根部分(位于点26a、26b之间的部分)的正中央的位置(点26c的位置)与引导部26的延伸方向的前端部26d的位置用直线连接来描绘箭头A3时，该箭头A3以点26c的位置为起点朝向比周向CR靠旋转半径方向的内侧延伸。周向CR的切线方向是指经过周向CR上的点26c的切线的方向。在流体从扇叶20离开时，根据引导部26的表面形状来规定流体的动向，因此实施方式3的构成与实施方式1、2的情况相比，能减小风的扩散的程度。
[实施方式4]
图24是表示从负压面侧(吸入侧)观看的螺旋桨式风扇30C的扇叶20的放大俯视图。如图24所示，优选引导部26设置于比后缘部22的一半靠外周部的位置。
具体地说，在考虑以旋转轴11为中心的正圆的情况下，后缘部22形成于半径R2的正圆与半径R3的正圆之间。半径R2的正圆CR2是指经过后缘部22的后缘最外周部22T的圆，半径R3的正圆是指规定轮毂部10的外周部分的圆。半径R1是(半径R2+半径R3)的一半的值。优选引导部26形成于半径R1的正圆CR1与半径R2的正圆CR2之间。更优选在描绘具有0.8×半径R2的半径的正圆的情况下，引导部26可以是，引导部26的根部分的位置26a位于比该正圆的位置靠旋转半径方向的外侧。在本实施方式中，构成为引导部26的前端部26d位于具有0.82×半径R2的半径的正圆上。
在采用这种构成的情况下，能使扇叶端涡流的行进方向更适当地转向，能提高转向的效果。另外，扇叶20的半径方向外侧的部分与其内侧的部分相比送风能力高，因此与在内侧设置引导部26相比，在外侧设置引导部26更能提高转向的效果。
[实施方式5]
图25是表示实施方式5的螺旋桨式风扇30D的扇叶20的截面图。如上所述，在引导部26的正下规定相对于旋转轴11成为垂直的面SS。优选在将引导部26的延伸方向相对于将该面SS所成的角度设为θ时，引导部26具备－10°≤θ≤45°的关系。在本实施方式中，角度θ是0°。根据该构成，能期待风向旋转半径方向的外侧的大的扩散效果。
[实施方式6]
图26是表示实施方式6的螺旋桨式风扇30E的扇叶20的截面图。如上所述，在引导部26的正下规定相对于旋转轴11成为垂直的面SS。优选在将引导部26的延伸方向(虚线L4所示的方向)相对于将该面SS所成的角度设为θ时，引导部26具备－10°≤θ≤45°的关系。在本实施方式中，角度θ是－10°。引导部26的延伸方向是指由引导部26中的靠前端部26d的部分的下表面(正压面20P)规定的方向。通过该构成，也能期待风向旋转半径方向的外侧的大的扩散效果。
[实施方式7]
图27是表示实施方式7的螺旋桨式风扇30F的侧视图。图28是表示从负压面侧(吸入侧)观看的螺旋桨式风扇30F的俯视图。在本实施方式中，引导部26设为在外周缘部24的旋转方向的最后方的位置与后缘最外周部22T连续。另一方面，在上述的各实施方式中，引导部26设置于从后缘部22的后缘最外周部22T离开的位置。
实施方式7的引导部26连接到引导部26的半径方向的外侧缘中的外周缘部24的部分是以与外周缘部24大致相同的半径而与外周缘部24连续地形成的。引导部26具有以引导部26的正压面20P侧在轴向上成为凸且引导部26的负压面20S侧在轴向上成为凹的方式翘曲的形状。通过实施方式7的构成，也能得到与上述的各实施方式同样的作用和效果。
其中，实施方式7的引导部26在半径方向的外侧直接连接到外周缘部24，因此扇叶端涡流和扇叶前端涡流一边并行一边向半径方向外侧释放。扇叶端涡流和扇叶前端涡流有时相互融合(碰撞)而变大，但涡流与位于后一个的扇叶碰上的概率较高，有时会产生噪声。因而，可以根据需要采用实施方式7的构成。在担心噪声的情况下，如上述的各实施方式所示，优选在从后缘部22的后缘最外周部22T离开的位置设置引导部26。
(变形例)
图29是表示实施方式7的变形例的螺旋桨式风扇30Fa的俯视图。螺旋桨式风扇30Fa的引导部26也与实施方式7的情况同样地，设为在外周缘部24的旋转方向的最后方的位置与后缘最外周部22T连续。螺旋桨式风扇30Fa和上述的实施方式7的螺旋桨式风扇30F与实施方式1～6的情况同样地存在角度α成为60°的位置，但在该位置形成后缘最外周部22T，在以与该后缘最外周部22T连续的方式形成引导部26方面不同。通过该构成，也能得到与上述的各实施方式同样的作用和效果。
[实施方式8]
图30是表示实施方式8的螺旋桨式风扇30G的侧视图。图31是表示从负压面侧(吸入侧)观看的螺旋桨式风扇30G的俯视图。如图30和图31所示，在螺旋桨式风扇30G中，外周缘部24具有外周缘部24的一部分以朝向旋转半径方向的内侧凹陷的方式形成的缺口部28。
在从相对于旋转轴11平行的方向(轴向)观看扇叶20的情况下，能在形成有缺口部28的部位描绘切线L20。同样地，在从相对于旋转轴11平行的方向观看扇叶20的情况下，能以将缺口部28所在的部位与旋转轴11的位置连接的方式描绘直线L21。在将切线L20与直线L21所成的角度定义为β时，缺口部28位于角度β成为60°以外(例如64°)的部位。即，缺口部28没有构成后缘最外周部22T。
根据该构成，可利用一个扇叶20得到存在两个小的扇叶20的模拟效果。即，得到好像增加了扇叶数量的效果，压力变动也变小。通过小且轻的扇叶20可实现送风，因此所谓的干燥感等大扇叶20所生成的气氛也变小。这种构成在向半径方向外侧扩散的风与内侧的风相比过强的情况下，通过设置缺口部28能提高舒适性。
(实验例)
参照图32～图36说明关于实施方式8进行的实验例。在该实验例中，比较了图32所示的螺旋桨式风扇30Ga(实施例1)与图33所示的螺旋桨式风扇30Gz(比较例1)的性能。
图32所示的螺旋桨式风扇30Ga具有与上述的实施方式8的螺旋桨式风扇30G(图31)大致同样的特征，其大小是直径约为320mm，总高度约为55mm。另一方面，图33所示的螺旋桨式风扇30Gz与螺旋桨式风扇30Ga(图32)相比不同之处在于不具有引导部26。
图34表示针对螺旋桨式风扇30Ga、30Gz的各者求出径向的位置与风量的关系的结果。横轴的值为0(零)的位置表示螺旋桨式风扇30Ga、30Gz在径向上的中心位置，由横轴表示的值等于距离该中心位置的距离。纵轴表示在风扇保护罩附近测定的风速。根据图34所示的测定结果，可知在实施例1的情况下，与比较例1的情况相比，风以更向外侧扩展的方式被吹出，能控制风的吹出方向。
图35是表示对于螺旋桨式风扇30Ga、30Gz的各者求出转速与风量的关系的结果。例如转速为660rpm的风量从45m3/min上升到57m3/min，转速为890rpm的风量从69m3/min上升到81m3/min。可知在实施例1的情况下，与比较例1的情况相比，利用引导部26的作用使风向径向外侧扩展，在同一转速下可得到更大的(约上升了20％)风量。此外，在此所示的风量是指基于日本工业标准(JIS)C9601测定的值。
图36表示对于螺旋桨式风扇30Ga、30Gz的各者求出风量与噪声的关系的结果。可知在风量相同的情况下，噪声能降低约3dB。例如在风量为69m3/min的情况下(该风量在比较例的转速为890rpm、实施例1的转速为770rpm的情况下可得到)，比较例1的噪声是44dB，而实施例1的噪声是41dB。即，可知在实施例1的情况下还能减小噪声。此外，在此所示的噪声是指基于日本电机工业协会标准(JEMA)HD－130测定的值。
[实施方式9]
(成形用模具)
在本实施方式中，说明用于使用树脂来成形上述的各实施方式的各种螺旋桨式风扇的成形用模具40。
图37是表示在螺旋桨式风扇的制造中使用的成形用模具的截面图。成形用模具40具有固定侧模具42和可动侧模具41。通过固定侧模具42和可动侧模具41规定与螺旋桨式风扇大致相同的形状并且被注入流动性树脂的模腔43。
可以在成形用模具40中设置用于提高注入到模腔的树脂的流动性的未图示的加热器。这种加热器的设置，例如在使用混入玻璃纤维的AS树脂那样的使强度增加的合成树脂的情况下是特别有效的。
作为螺旋桨式风扇，在材料中使用金属，有的通过冲压加工的挤压成形形成为一体。该成形用厚的金属板进行挤压是困难的，重量也变重，因此一般使用薄的金属板。在这种情况下，大的螺旋桨式风扇保持强度(刚性)是困难的。对此，有时使用用比扇叶部分厚的金属板形成的被称为辐射架的部件，将扇叶部分固定于旋转轴，但存在重量变重、风扇平衡变差的问题。另外，一般使用薄且具有一定厚度的金属板，因此存在无法将扇叶部分的截面形状设为扇叶型的问题。对此，通过使用树脂形成螺旋桨式风扇，能够一并解决这些问题。
以上说明了基于本发明的各实施方式，但此次公开的各实施方式在全部方面为例示而非限制性内容。本发明的技术范围由权利要求书表示，旨在包含与权利要求书等同的意味和范围内的全部变更。
附图标记说明
10：轮毂部；11：旋转轴；12、A1、A2、A3、DR1、DR2、DR3、DR4：箭头；20：扇叶；20P：正压面；20S：负压面；21：前缘部；21T、22T：最外周部；22：后缘部；23：扇叶根部；24：外周缘部；25：扇叶板部；26：引导部；26a：位置；26c：点；26d：前端部；28：缺口部；30、30A、30B、30C、30D、30E、30F、30Fa、30G、30Ga、30Gz、30Z：螺旋桨式风扇；40：成形用模具；41：可动侧模具；42：固定侧模具；43：模腔；100：流体输送装置；CR：周向；CR1、CR2：正圆；L1、L3：假想直线；L2、L4：线；L10、L20：切线；L11、L21：直线；R1、R2、R3：半径；SS：面。

Claims (9)

1.一种螺旋桨式风扇，其特征在于，具备：
轮毂部，其绕旋转轴旋转；以及
扇叶，其设置于上述轮毂部的外表面，
上述扇叶包括：
前缘部，其位于旋转方向的前方；
后缘部，其位于旋转方向的后方；以及
外周缘部，其连接作为上述前缘部的最外周部的前缘最外周部与作为上述后缘部的最外周部的后缘最外周部，具有沿着周向以圆弧状延伸的形状，
在从相对于上述旋转轴平行的方向观看上述扇叶的情况下，在将上述后缘最外周部所在的部位的相对于上述后缘部的切线与将上述后缘最外周部所在的上述部位与上述旋转轴的位置连接的直线所成的角度定义为α时，上述后缘最外周部位于角度α成为60°的位置且位于旋转半径方向的最外侧的部位，
在比上述后缘最外周部靠旋转半径方向的内侧的位置设置有引导部，上述引导部具有上述后缘部的一部分朝向与旋转方向相反的方向以舌片状延伸出的形状，
在设以上述旋转轴为中心的经过上述后缘部的上述后缘最外周部的圆的半径为R2时，上述引导部中的在旋转半径方向位于最内侧的根部分的位置位于比具有0.8×半径R2的半径的正圆的位置靠旋转半径方向的外侧。
2.根据权利要求1所述的螺旋桨式风扇，其特征在于，
上述引导部以上述引导部的前端部朝向比周向靠旋转半径方向的外侧的方式从上述后缘部延伸出。
3.根据权利要求1或2所述的螺旋桨式风扇，其特征在于，
上述引导部具有以上述引导部的正压面侧在轴向上成为凸且上述引导部的负压面侧在轴向上成为凹的方式翘曲的形状。
4.根据权利要求3所述的螺旋桨式风扇，其特征在于，
在从相对于上述旋转轴垂直的方向观看上述引导部的情况下，在将上述引导部的延伸方向相对于与上述旋转轴垂直的面所成的角度设为θ时，
－10°≤θ≤45°。
5.根据权利要求1或2所述的螺旋桨式风扇，其特征在于，
在将上述扇叶中的连接到上述轮毂部的上述外表面的部分设为扇叶根部时，
上述扇叶根部具有以上述扇叶根部的正压面侧在轴向上成为凸且上述扇叶根部的负压面侧在轴向上成为凹的方式翘曲的形状。
6.根据权利要求1或2所述的螺旋桨式风扇，其特征在于，
上述外周缘部具有以上述外周缘部的一部分朝向旋转半径方向的内侧凹陷的方式形成的缺口部。
7.一种螺旋桨式风扇，其特征在于，具备：
轮毂部，其绕旋转轴旋转；以及
扇叶，其设置于上述轮毂部的外表面，
上述扇叶包括：
前缘部，其位于旋转方向的前方；
后缘部，其位于旋转方向的后方；以及
外周缘部，其将作为上述前缘部的最外周部的前缘最外周部与作为上述后缘部的最外周部的后缘最外周部连接，具有沿着周向以圆弧状延伸的形状，
在上述外周缘部的旋转方向上的最后方的位置设置有引导部，
上述引导部具有上述后缘部的一部分朝向与旋转方向相反的方向以舌片状延伸出的形状，
上述引导部在半径方向上的外侧缘中的连接到上述外周缘部的部分是以与上述外周缘部大致相同的半径而与上述外周缘部连续地形成的，
上述引导部具有以上述引导部的正压面侧在轴向上成为凸且上述引导部的负压面侧在轴向上成为凹的方式翘曲的形状。
8.一种流体输送装置，其特征在于，
具备权利要求1至7中的任一项所述的螺旋桨式风扇。
9.一种成形用模具，其特征在于，
为了成形包括树脂成形件的权利要求1至7中的任一项所述的螺旋桨式风扇而使用。
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