CN107882772B - 可逆式送风扇 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种可逆式送风扇，其包括：叶轮，具有翼部；以及后缘弯曲部，设置在所述叶轮的正转方向的所述翼部的后缘侧的表面。所述后缘弯曲部从所述叶轮的中心朝向所述翼部的外周部方向，在所述叶轮反转时的送风方向上凸出弯曲。

Description

可逆式送风扇
相关申请的交叉参考
本申请要求2016年09月29日向日本特许厅提交的日本专利申请第2016-191950号的优先权，因此将所述日本专利申请的全部内容以引用的方式并入本申请。
技术领域
本发明涉及可逆式送风扇。
背景技术
送风扇是用于通过产生气流而对例如电子部件进行冷却的装置。送风扇的性能取决于流通气流的能力。流通气流的能力提高时，随之出现噪音增加的倾向。因此，为了兼顾送风扇的性能和降低噪音双方，进行了各种研究。
日本专利公开公报特开2006-316787号中，公开了相关技术。该技术的课题是提供散热风扇、风扇框架结构和散热***。所述散热风扇具有平滑的弯曲状扩大部。所述弯曲状扩大部用于降低由于气流与风扇框架的框壁部的摩擦而产生的噪声。而且，所述弯曲状扩大部可以实现气流的稳定化和集中化，从而可以提高性能。上述文献中记载的散热装置的风扇框架结构包含将气流从一方的开口引导到另一方的开口的柱状通道216。而且，至少一个位于所述开口侧的所述柱状通道216的内周壁具有平滑的弯曲状扩大部F。弯曲状扩大部F朝向径向且朝向外侧扩大(参照摘要)。
送风扇存在诸如被称为可逆式送风扇的类型。所述类型的风扇通过使电机向正转(流体向背面侧移动)和反转(流体向表面侧移动)这两个方向旋转，可以使用两个方向的气流的任意一方。在可逆式送风扇中，有时要求其正转时的性能与反转时的性能同等。同样，有时期望正转时的噪音特性与反转时的噪音特性为同等的特性。
上述日本专利公开公报特开2006-316787号记载的技术实现了噪声的降低。但是，可以认为所述技术未考虑使电机在正转和反转这两个方向旋转。因此，该文献记载的技术难以降低可逆式送风扇在反转时的噪音特性。
发明内容
本发明的一个目的是降低可逆式送风扇在反转时的噪音特性。
此外，本发明的另一目的是使正转时的噪音特性与反转时的噪音特性彼此接近。
本发明一个方式的可逆式送风扇包括：叶轮，具有翼部；以及后缘弯曲部，通过使所述叶轮的正转方向的所述翼部的后缘侧的整个表面弯曲而形成，所述后缘弯曲部从所述叶轮的中心朝向所述翼部的外周部方向，在所述叶轮反转时的送风方向上凸出弯曲。
优选的是，所述后缘弯曲部具有处于所述后缘弯曲部的曲率变化的位置的后缘的拐点，所述拐点位于从所述叶轮的中心离开所述叶轮的中心至所述翼部的外周部的长度的70％～90％的位置。
优选的是，所述后缘弯曲部的比所述拐点更靠向所述叶轮的中心方向的部分的倾斜角处于﹣5°～﹢5°的范围，所述后缘弯曲部的比所述拐点更靠向所述叶轮的外周部方向的部分的倾斜角处于﹢15°～﹢30°的范围。
本发明另一方式的可逆式送风扇包括：叶轮，具有翼部；以及前缘弯曲部，通过使所述叶轮的正转方向的所述翼部的前缘侧的整个表面弯曲而形成，所述前缘弯曲部从所述叶轮的中心朝向所述翼部的外周部方向，在所述叶轮反转时的送风方向上凹入弯曲。
优选的是，所述前缘弯曲部具有处于所述前缘弯曲部的曲率变化的位置的前缘的拐点，所述拐点位于从所述叶轮的中心离开所述叶轮的中心至所述翼部的外周部的长度的70％～90％的位置。
优选的是，所述前缘弯曲部的比所述拐点更靠向所述叶轮的中心方向的部分的倾斜角处于﹣5°～﹢5°的范围，所述前缘弯曲部的比所述拐点更靠向所述叶轮的外周部方向的部分的倾斜角处于﹢15°～﹢30°的范围。
优选的是，所述可逆式送风扇还包括后缘弯曲部，所述后缘弯曲部设置在所述叶轮的正转方向的所述翼部的后缘侧的表面，所述后缘弯曲部从所述叶轮的中心朝向所述翼部的外周部方向，在所述叶轮反转时的送风方向上凸出弯曲。
按照本发明的上述方式的可逆式送风扇，可以降低反转时的噪音特性。此外，可以使正转时的噪音特性与反转时的噪音特性彼此接近。
附图说明
图1是表示本发明第一实施方式的送风扇所采用的叶轮(叶片)的一个结构示例的主视图。
图2是表示第一实施方式的送风扇所采用的叶轮(叶片)的一个结构示例的侧视图。
图3是与图1对应的主视图。
图4是用于更具体地说明第二翼部的后缘部的后缘弯曲部的形状的图。该图是表示图3的虚线附近的图，并且包含H线箭头方向断面。
图5表示了在翼部的后缘部设有后缘弯曲部时的送风扇的旋转速度与声压水平之间的关系。该图中将没有后缘弯曲部的送风扇(比较例)与第一实施方式的具有后缘弯曲部的送风扇进行了比较。
图6是表示本发明第二实施方式的送风扇所采用的叶轮(叶片)的一个结构示例的主视图，并且是与第一实施方式的图3对应的图。
图7是表示本发明第二实施方式的送风扇所采用的叶轮(叶片)的一个结构示例的图。该图是表示图6的虚线附近的图，并且包含I线箭头方向断面。该图是与第一实施方式的图4对应的图。
图8表示了在翼部的前缘部设有前缘弯曲部时的送风扇的旋转速度与声压水平之间的关系。该图中将没有前缘弯曲部的送风扇(比较例)与第二实施方式的具有前缘弯曲部的送风扇进行了比较。
图9表示了本发明第三实施方式的送风扇以及没有后缘弯曲部和前缘弯曲部的送风扇(比较例)的风量-静压特性。
图10表示了本发明第三实施方式的送风扇以及没有后缘弯曲部和前缘弯曲部的送风扇(比较例)在反转时的频率特性的比较结果。
附图标记说明
120 叶片
125 翼安装部
130a 第一翼部
130b 第二翼部
130c 第三翼部
133f 前缘部
133r 后缘部
133a、133b、133c 后缘弯曲部(第一弯曲部)
135a、135b、135c 前缘弯曲部(第二弯曲部)
具体实施方式
在下面的详细说明中，出于说明的目的，为了提供对所公开的实施方式的彻底的理解，提出了许多具体的细节。然而，显然可以在没有这些具体细节的前提下实施一个或更多的实施方式。在其它的情况下，为了简化制图，示意性地示出了公知的结构和装置。
可逆式送风扇在反转时，支持电机部的轮辐位于叶片的吸入侧。因此，存在着声压水平在反转时比正转时剧增的倾向。
因此，在本实施方式的可逆式送风扇(以下称为“送风扇”)中，提出了能够降低反转时的噪音的叶片的翼形状。
(第一实施方式)
图1是表示本发明第一实施方式的送风扇所采用的叶轮(叶片)120的一个结构示例的主视图。图2是所述叶轮120的侧视图。图1和图2都是表示叶片的翼形状的图。箭头142表示叶轮120正转时的流体(空气)的流动方向。箭头141表示叶轮120反转时的流体(空气)的流动方向。即，上述图1和图2中还进行了各部位的定义。
如图1和图2所示，本实施方式的叶轮(叶片)120例如具有翼安装部125、第一翼部130a、第二翼部130b和第三翼部130c。翼安装部125收容未图示的电机。而且，翼安装部125安装有翼(第一翼部130a、第二翼部130b和第三翼部130c)。第一翼部130a、第二翼部130b和第三翼部130c设置(安装)在翼安装部125的侧面。箭头170表示叶轮120的反转方向。
图3是与图1对应的图。图4更具体地表示了第二翼部130b的后缘部133r的形状的一例。即，该图4是表示图3的虚线附近的图，并且包含H线箭头方向断面。第一翼部130a和第三翼部130c也具有与第二翼部130b同样的结构。
图3从上部表示了叶轮(叶片)120整体。如该图所示，第二翼部130b的后缘侧(133r)的圆周顶点a位于基准线B上。基准线B例如穿过第二翼部130b的翼外周部C与翼安装部125中的接触第二翼部130b的部分(第二翼部130b的翼内周部A)的中间。翼外周部C、基准线B和翼内周部A例如位于第二翼部130b的断面的翼表面上。
基准线B例如处于从叶轮120的中心离开叶轮120的中心至翼外周部C的长度的70％～90％的位置。
图4表示了第二翼部130b的正转方向的后缘附近的断面。如该图所示，第二翼部130b在反转时成为负压侧的面的翼表面上具有凸出形状(凸面)。
图4所示的位置A’例如是第二翼部130b的断面与翼内周部(翼根的位置)A的交点。图4所示的位置B’例如是第二翼部130b的断面与基准线B的交点。图4所示的位置C’例如是第二翼部130b的断面与翼外周部C的交点。
将位置A’至位置B’之间的位移最大的位置设为位置D。连接位置A’和位置D的基准线与基准线X所呈的角度θ1例如在﹣5°～﹢5°之间，该基准线X从位置A’朝向与叶轮120的旋转轴方向垂直的方向延伸。即，后缘弯曲部(后述)的比第一拐点(后述)更靠向叶轮120的中心方向的部分的倾斜角可以处于﹣5°～﹢5°的范围。
另一方面，连接位置B’和位置C’的基准线与基准线X’所呈的角度(θ2)例如处于15°～30°之间，该基准线X’从位置B’朝向与叶轮120的旋转轴方向垂直的方向延伸。在此，将翼表面的曲率大幅变化的位置亦即基准线B的圆周顶点a(参照图3)称为后缘的拐点(第一拐点)。即，后缘弯曲部(后述)的比第一拐点更靠向叶轮120的外周部方向的部分的倾斜角可以处于﹢15°～﹢30°的范围。
利用上述的结构，叶轮(叶片)120的第二翼部130b的正转方向的后缘部133r(后缘侧的表面)设有后缘弯曲部(第一弯曲部(弯曲面))133b。第一翼部130a和第三翼部130c也具有同样的结构。即，第一翼部130a的正转方向的后缘部(后缘侧的表面)设有后缘弯曲部(第一弯曲部)133a。第三翼部130c的正转方向的后缘部(后缘侧的表面)设有后缘弯曲部(第一弯曲部)133c。
如此，叶轮(叶片)120的第一至第三翼部130a～130c在叶轮120的正转方向的后缘侧具有凸出弯曲的部分(后缘弯曲部133a～133c)。后缘弯曲部133a～133c从叶轮(叶片)中心朝向第一至第三翼部130a～130c的外周部方向，在叶轮120反转时的送风方向(反转方向的送风方向)上凸出弯曲。通过设置后缘弯曲部133a～133c，可以降低叶轮(叶片)120反转时的噪音。后缘弯曲部133a～133c的弯曲高度(凸出的尺寸)例如为1.6mm。
图5表示了叶轮(叶片)120的第一至第三翼部130a～130c分别设有后缘弯曲部133a、133b、133c时的送风扇的旋转速度与声压水平之间的关系。该图5将没有后缘弯曲部的送风扇(比较例)以及本实施方式的具有后缘弯曲部133a～133c的送风扇(实施例1)进行了比较。如图5所示，通过在叶轮(叶片)120的第一至第三翼部130a～130c设置后缘弯曲部，可以将反转时的声压水平降低3dB左右。
(第二实施方式)
以下说明本发明的第二实施方式。送风扇的基本结构与第一实施方式相同。另外，针对与上述第一实施方式同样的结构和位置等，标注了相同的附图标记，并且有时省略了其说明。
图6是与第一实施方式的图3对应的图。图7是与第一实施方式的图4对应的图。
在第一实施方式中，第二翼部130b的正转方向的后缘部133r设有后缘弯曲部133b。取而代之，本实施方式中，第二翼部130b的正转方向的前缘部133f(前缘侧的表面)设有前缘弯曲部(第二弯曲部)135b。第一翼部130a和第三翼部130c也具有同样的结构。即，第一翼部130a的正转方向的前缘部(前缘侧的表面)设有前缘弯曲部(第二弯曲部)135a。第三翼部130c的正转方向的前缘部(前缘侧的表面)设有前缘弯曲部(第二弯曲部)135c。
作为示例，图7更具体地表示了第二翼部130b的前缘部133f的形状。因此，图7是表示图6的虚线附近的图，并且包含I线箭头方向断面。
图6从上部表示了叶轮120整体。如该图所示，第二翼部130b的前缘侧的圆周顶点b位于基准线B上。基准线B例如穿过第二翼部130b的翼外周部C与翼安装部125中的接触第二翼部130b的部分(第二翼部130b的翼内周部A)的中间。
基准线B例如处于从叶轮120的中心离开叶轮120的中心至翼外周部C的长度的70％～90％的位置。
图7表示了第二翼部130b的正转方向的前缘附近的断面。如该图所示，第二翼部130b在反转时成为负压侧的面的翼表面上具有凹入形状(凹面)。
将位置A’至位置B’之间的位移最大的位置设为位置D。连接位置A’和位置D的基准线与基准线X所呈的角度θ1例如处于﹣5°～﹢5°之间，该基准线X从位置A’朝向与叶轮120的旋转轴方向垂直的方向延伸。即，前缘弯曲部(后述)的比第二拐点(后述)更靠向叶轮120的中心方向的部分的倾斜角可以处于﹣5°～﹢5°的范围。
另一方面，连接位置B’和位置C’的基准线与基准线X’所呈的角度(θ2)例如处于15°～30°之间，该基准线X’从位置B’朝向与叶轮120的旋转轴方向垂直的方向延伸。在此，将翼表面的曲率大幅变化的位置亦即基准线B的圆周顶点b称为前缘的拐点(第二拐点)。即，前缘弯曲部(后述)的比第二拐点更靠向所述叶轮的外周部方向的部分的倾斜角可以处于﹢15°～﹢30°的范围。
利用上述的结构，叶轮(叶片)120的第二翼部130b的正转方向的前缘侧(133f)具有前缘弯曲部(第二弯曲部(弯曲面))135b。同样，第一翼部130a的正转方向的前缘侧具有前缘弯曲部(第二弯曲部(弯曲面))135a，第三翼部130c的正转方向的前缘侧具有前缘弯曲部(第二弯曲部(弯曲面))135c。
如此，叶轮(叶片)120的第一至第三翼部130a～130c在叶轮120的正转方向的前缘侧具有凹入弯曲的部分(前缘弯曲部135a～135c)。前缘弯曲部135a～135c从叶轮(叶片)中心朝向第一至第三翼部130a～130c的外周部方向，在叶轮120反转时的送风方向(反转方向的送风方向)上凹入弯曲。通过设置前缘弯曲部135a～135c，可以降低叶轮(叶片)120反转时的噪音。前缘弯曲部135a～135c的弯曲高度(凹入的尺寸)例如为2.2mm。
图8表示了叶轮(叶片)120的第一至第三翼部130a～130c分别设有前缘弯曲部135a、135b、135c时的送风扇的旋转速度与声压水平之间的关系。该图8中，将没有前缘弯曲部的送风扇(比较例)与本实施方式的具有前缘弯曲部135a～135c的送风扇(实施例2)进行了比较。如图8所示，通过在叶轮(叶片)120的第一至第三翼部130a～130c设置前缘弯曲部，可以将反转时的声压水平降低1dB左右。
(第三实施方式)
以下说明本发明的第三实施方式。送风扇的基本结构与第一实施方式和第二实施方式相同。另外，针对与上述的第一实施方式和第二实施方式同样的结构和位置等，标注相同的附图标记，并且有时省略了其说明。
在第三实施方式的叶轮120中，第一至第三翼部130a～130c具有第一实施方式所示的后缘弯曲部(参照图3和图4)以及第二实施方式所示的前缘弯曲部(参照图6和图7)双方。
图9是表示第三实施方式的送风扇(实施例3)以及没有后缘弯曲部和前缘弯曲部的送风扇(比较例)的风量-静压特性的图。
如图9所示，两者的风量-静压特性相同。因此，确认了是否设置后缘弯曲部和前缘弯曲部难以使风量-静压特性产生不同。也就是说，即使设置后缘弯曲部和前缘弯曲部，送风扇的送风特性也几乎不改变。
(表1)
比较例 实施例3
正转时 39dB 39dB
反转时 47dB 43dB
表1表示了两者的声压水平特性。此外，图10是关于反转时的频率特性的两者的比较结果。根据表1可知，通过设置后缘弯曲部和前缘弯曲部，可以使反转时的声压水平大约从47dB下降至43dB，下降了大约4dB。
根据表1和图10可知，可以降低反转时的起因于叶片的频率成分的声压水平。
如上所述，按照本实施方式，能够减小正转时和反转时的声压水平之差。比较例中，声压水平之差大至8dB(A)，而按照本实施方式，可以使声压水平之差小到4dB(A)。即，按照本实施方式，可以使正转时的噪音特性与反转时的噪音特性同等。
在上述的实施方式中，不限于附图所示的结构等。上述结构可以在能够发挥本发明的效果的范围内适当地变更。此外，可以在不脱离本发明的目的的范围内，对上述的实施方式适当地进行变更。
例如，弯曲部的形状也可以是连续的倾斜形状。
此外，本发明的各结构要素可以任意地取舍选择。具备取舍选择的结构要素的方式也包含在本发明的技术范围内。
本发明的实施方式可以应用于可逆式送风扇。
另外，作为示例，图4也可以说是为了更具体地表示第二翼部130b的后缘部133r的形状而表示了图3的H线箭头方向断面的图。图4(图3的断面)也可以说表示了反转时成为负压面侧的翼表面的凸出形状(凸面)。作为示例，图7也可以说是为了更具体地表示第二翼部130b的前缘部133f的形状而表示了图6的断面I的图。图7的断面I也可以说表示了反转时成为负压面侧的翼表面的凹入。
在从上部沿箭头方向观察叶轮(叶片)120整体的图3的情况下，翼130b的后缘侧(133r)的圆周顶点a可以位于穿过翼外周部C与翼安装部A的中间的基准线B上。在从上部沿箭头方向观察叶轮120整体的图6的情况下，翼130b的前缘侧的圆周顶点b可以位于穿过翼外周部C与翼安装部A的中间的基准线B上。
基准线B的位置可以位于自叶轮120中心的翼外周部直径尺寸的70％～90％之间。将处于A至B之间的位移最大的部位作为D，连接翼根A’和D的基准线与从A’垂直延伸的基准线X所呈的角度θ1可以在﹣5°～﹢5°之间。另一方面，连接B’和C’的基准线与从B’垂直延伸的基准线X’所呈的角度可以在15°～30°之间。
可以在叶轮(叶片)120的反转方向的后缘侧(133r)形成后缘弯曲部(第一弯曲部(弯曲面))133b(133a、133c也同样形成)。
后缘的拐点(第一拐点)可以是翼表面的曲率大幅变化的位置B的圆周顶点a。前缘的拐点(第二拐点)可以是曲率大幅变化的位置B的圆周顶点b。
本实施方式的可逆式送风扇可以是以下的第一至第七可逆式送风扇。
第一可逆式送风扇中，叶轮(叶片)的正转方向的后缘侧的表面具有后缘弯曲部(第一弯曲部、弯曲面、倾斜面)，所述后缘弯曲部从叶轮(叶片)中心朝向翼外周部方向，在反转方向的送风方向上凸出弯曲。
第二可逆式送风扇在第一可逆式送风扇的基础上，处于所述后缘弯曲部的曲率变化的位置的后缘的拐点，位于自所述叶轮中心的翼外周部直径尺寸的70％～90％之间。
第三可逆式送风扇在第二可逆式送风扇的基础上，比所述后缘的拐点更靠向叶轮中心方向的部分的倾斜角为﹣5°～﹢5°，比所述后缘的拐点更靠向叶轮外周部方向的部分的倾斜角为﹢15°～﹢30°。
第四可逆式送风扇中，叶轮(叶片)的正转方向的前缘侧的表面具有前缘弯曲部(第二弯曲部、弯曲面、倾斜面)，所述前缘弯曲部从叶轮(叶片)中心朝向翼外周部方向，在反转方向的送风方向上凹入弯曲。
第五可逆式送风扇在第四可逆式送风扇的基础上，处于所述前缘弯曲部的曲率变化的位置的前缘的拐点，位于自所述叶轮中心的翼外周部直径尺寸的70％～90％之间。
第六可逆式送风扇在第五可逆式送风扇的基础上，比所述前缘的拐点更靠向叶轮中心方向的部分的倾斜角为﹣5°～﹢5°，比所述前缘的拐点更靠向叶轮外周部方向的部分的倾斜角为﹢15°～﹢30°。
第七可逆式送风扇中，叶轮(叶片)的正转方向的后缘侧的表面具有后缘弯曲部，所述后缘弯曲部从叶轮(叶片)中心朝向翼外周部方向，在反转方向的送风方向上凸出弯曲，叶轮(叶片)的正转方向的前缘侧的表面具有前缘弯曲部，所述前缘弯曲部从叶轮(叶片)中心朝向翼外周部方向，在反转方向的送风方向上凹入弯曲。
出于示例和说明的目的已经给出了上述详细的说明。根据上面的教导，许多变形和改变都是可能的。所述的详细说明并非没有遗漏或者旨在限制在这里说明的主题。尽管已经通过文字以特有的结构特征和/或方法过程对所述主题进行了说明，但应当理解的是，权利要求书中所限定的主题不是必须限于所述的具体特征或者具体过程。更确切地说，将所述的具体特征和具体过程作为实施权利要求书的示例进行了说明。

Claims (7)

1.一种可逆式送风扇，其特征在于，包括：
叶轮，具有翼部；以及
后缘弯曲部，通过使所述叶轮的正转方向的所述翼部的后缘侧的整个表面弯曲而形成，
所述后缘弯曲部从所述叶轮的中心朝向所述翼部的外周部方向，在所述叶轮反转时的送风方向上凸出弯曲。
2.根据权利要求1所述的可逆式送风扇，其特征在于，
所述后缘弯曲部具有处于所述后缘弯曲部的曲率变化的位置的后缘的拐点，
所述拐点位于从所述叶轮的中心离开所述叶轮的中心至所述翼部的外周部的长度的70％～90％的位置。
3.根据权利要求2所述的可逆式送风扇，其特征在于，
所述后缘弯曲部的比所述拐点更靠向所述叶轮的中心方向的部分的倾斜角处于﹣5°～﹢5°的范围，
所述后缘弯曲部的比所述拐点更靠向所述叶轮的外周部方向的部分的倾斜角处于﹢15°～﹢30°的范围。
4.一种可逆式送风扇，其特征在于，包括：
叶轮，具有翼部；以及
前缘弯曲部，通过使所述叶轮的正转方向的所述翼部的前缘侧的整个表面弯曲而形成，
所述前缘弯曲部从所述叶轮的中心朝向所述翼部的外周部方向，在所述叶轮反转时的送风方向上凹入弯曲。
5.根据权利要求4所述的可逆式送风扇，其特征在于，
所述前缘弯曲部具有处于所述前缘弯曲部的曲率变化的位置的前缘的拐点，
所述拐点位于从所述叶轮的中心离开所述叶轮的中心至所述翼部的外周部的长度的70％～90％的位置。
6.根据权利要求5所述的可逆式送风扇，其特征在于，
所述前缘弯曲部的比所述拐点更靠向所述叶轮的中心方向的部分的倾斜角处于﹣5°～﹢5°的范围，
所述前缘弯曲部的比所述拐点更靠向所述叶轮的外周部方向的部分的倾斜角处于﹢15°～﹢30°的范围。
7.根据权利要求4所述的可逆式送风扇，其特征在于，
所述可逆式送风扇还包括后缘弯曲部，所述后缘弯曲部设置在所述叶轮的正转方向的所述翼部的后缘侧的表面，
所述后缘弯曲部从所述叶轮的中心朝向所述翼部的外周部方向，在所述叶轮反转时的送风方向上凸出弯曲。
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