CN203516197U - 螺桨式风机及空调机的室外单元 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种螺桨式风机及空调机的室外单元。螺桨式风机沿圆筒状轮毂的圆周面设置有多片桨叶，伴随旋转向轴方向送风。桨叶在空气流出侧形成叶片后缘部，在空气导入侧形成叶片前缘部，在外周形成叶片外周部，在叶片后缘部设置有在朝向与空气流出方向相反的方向形成凹陷的凹部。将连结交点P1与P2的线段P1-P2长度设为凹部的宽度尺寸a时，将各桨叶上凹部的宽度尺寸a设为各不相同，交点P1是形成叶片后缘部的叶片后缘内周侧轮廓线α1与形成凹部的凹部轮廓线α2的交点，交点P2是叶片后缘外周侧轮廓线α3与自轮毂中心点O向形成叶片后缘部的叶片后缘外周侧轮廓线α3所画接线的交点。本实用新型可降低叶片音调声造成的送风噪音。

Description

螺桨式风机及空调机的室外单元

技术领域

本实用新型的实施方式涉及一种螺桨式风机（propeller fan）及使用所述螺桨式风机的空调机（air-conditioning machine）的室外单元。

背景技术

普通的空调机包括室内单元及室外单元，而且作为送风机，在室内单元中多使用贯流式风机（cross flow fan），并且在室外单元中多使用螺桨式风机。通过使用所述螺桨式风机，可以实现室外单元的薄型化，并且可以提高相对于热交换器（heat exchanger）的热交换效率。

作为螺桨式风机，例如已知有专利文献1的螺桨式风机。此处的桨叶（blade）（叶片）的旋转时碰到空气流出部的叶片后缘部一部分的轮廓线形成为凹部，所述凹部朝向与空气流出方向相反的方向呈大致圆弧状形成凹陷。通过包括凹部，可以抑制螺桨式风机旋转时尾涡（trailing vortex）的产生，因而可以降低送风噪音。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利特开2002-257088号公报

实用新型内容

欲解决的课题

但是，在现有构造的螺桨式风机中，形成于多片桨叶上的凹部均为相同的形状及大小。因此，已明确如下事实：当螺桨式风机旋转时在各桨叶的尾流侧会周期性地产生旋涡，从而叶片音调（pitch）声频率的声压级（soundpressure level）增大，导致送风噪音的降低效果不如人意。

由于如上所述的情况，所以期望有一种错开在各桨叶的尾流侧产生的尾涡的产生周期，而确实地降低由叶片音调声所造成的送风噪音的螺桨式风机及使用所述螺桨式风机的空调机用室外单元。

解决的课题的手段

本实施方式的螺桨式风机沿筒状的轮毂（hub）的圆周面设置有多片桨叶，并伴随着旋转而向轴方向送风。

所述桨叶在空气的流出侧形成叶片后缘部，在空气的导入侧形成叶片前缘部，在外周形成叶片外周部，并且在叶片后缘部设置有在朝向与空气的流出方向相反的方向形成有凹陷的凹部。

所述叶片后缘部是将叶片后缘内周侧轮廓线α1、形成凹部的凹部轮廓线α2及叶片后缘外周侧轮廓线α3连设而成。

当将连结交点P1及交点P2的线段P1-P2的长度设为凹部的宽度尺寸a时，设定为各桨叶上的凹部的深度尺寸不变而宽度尺寸a各不相同，所述交点P1是所述叶片后缘内周侧轮廓线α1与凹部轮廓线α2的交点，所述交点P2是叶片后缘外周侧轮廓线α3与自轮毂的中心点O向叶片后缘外周侧轮廓线α3所画的接线的交点。

本实施方式的螺桨式风机，其中所述螺桨式风机包括3片所述桨叶，当以设置于所述桨叶的所述叶片后缘部的所述凹部的宽度尺寸a在所述桨叶彼此上为不同的方式，将各所述桨叶的所述凹部的宽度尺寸分别设为a1、a2、a3时，设为a1<a2<a3，并且使所述各桨叶的所述凹部的宽度尺寸a1、a2、a3相对于风机半径r的比例以规定范围的比例发生变化，将所述凹部的宽度尺寸变化相对于所述风机半径r的比例即叶片变更率Ψ设定为2%≦Ψ≦6%。

本实施方式的螺桨式风机，其中将所述凹部的宽度尺寸a1与宽度尺寸a2的变化的比例（叶片变更率）Ψ、以及宽度尺寸a2与宽度尺寸a3的变化的比例（叶片变更率）Ψ设为相同值。

本实施方式的螺桨式风机，其中通过使所述交点P2的位置不变，而改变所述交点P1的位置，来改变所述凹部的宽度尺寸a，所述交点P2是所述凹部轮廓线曲线α2与自所述轮毂的中心点O向所述叶片后缘外周侧轮廓线α3所画的接线的交点，所述交点P1是所述叶片后缘内周侧轮廓线α1与所述凹部轮廓线α2的交点。

本实施方式的空调机的室外单元在框体单元内包括：所述的螺桨式风机；以及热交换器，构成冷冻循环的一部分。

附图说明

图1是本实施方式的空调机的室外单元的横断平面图。

图2是所述实施方式的螺桨式风机的立体图。

图3是所述实施方式的螺桨式风机的正视图。

图4是所述实施方式的螺桨式风机的一部分的放大图。

图5是所述实施方式的螺桨式风机与现有构造的螺桨式风机的相对于风量的送风噪音的特性图。

图6是所述实施方式的螺桨式风机与现有构造的螺桨式风机在相同风量下的叶片后缘凹部宽度的变更率与对现有风机噪音值的特性图。

图7是所述实施方式的螺桨式风机中，将各叶片间的凹部宽度的变化比例设为固定的螺桨式风机以及将所述凹部宽度的变化比例设为不固定的螺桨式风机的相对于风量的噪音值的特性图。

符号的说明

1：轮毂

2：桨叶

2a：根基部

2b：叶片前缘部

2c：叶片后缘部

2d：叶片外周部

3：凹部

100：单元框体

101：间隔板

102：热交换室

103：机械室

104：吹出口

α：形成叶片后缘部的轮廓线

α1：叶片后缘内周侧轮廓线

α2：凹部轮廓线

α3：叶片后缘外周侧轮廓线

β：形成叶片外周部的轮廓线

γ：形成叶片前缘部的轮廓线

a1、a2、a3：凹部的宽度尺寸

F：螺桨式风机

K：压缩机

M：风机马达

N：热交换器

O：轮毂的中心点

P1：叶片后缘内周侧轮廓线与凹部轮廓线的交点

P2：叶片后缘外周侧轮廓线与自轮毂的中心点向叶片后缘外周侧轮廓线所画的接线的交点

r：风机半径/桨叶半径（自旋转轴中心至叶片外周部的距离）

S：送风机

U：室外单元

V：四通阀

W：控制器

具体实施方式

以下，根据附图对本实施方式进行说明。

图1是空调机的室外单元U的概略平面图。

所述空调机的室外单元U在单元框体100内收纳有室外热交换器N、送风机S、压缩机K、四通阀（four-way valve）V以及换流器（inverter）等的控制器W等，所述室外热交换器N的平面形状形成为大致L字状，所述送风机S包含风机马达M，所述风机马达M在旋转轴上嵌接有下述螺桨式风机F。

在单元框体100内设置有间隔板（diaphragm）101，将单元框体100内部分成热交换室102及机械室103，所述热交换室102收纳室外热交换器N及送风机S，所述机械室103收纳压缩机K、四通阀V、控制器W等。在热交换室102的背面及侧面上设置有未图示的吸入口，在前表面上设置有吹出口104。

这种室外单元U经由冷媒配管等而与未图示的室内单元连通，构成空调机。当冷冻循环运行的开始信号进入时，驱动压缩机K，将冷媒导通至冷媒配管并引导至室外热交换器N。

同时，运行开始信号进入至送风机S，风机马达M对螺桨式风机F进行旋转驱动。外部空气进入至单元框体100内的热交换室102，在室外热交换器N内进行流通，与被引导至所述室外热交换器N的冷媒进行热交换。接着，经由送风机S自单元框体100的前表面的吹出口104向外部排出。

图2是自叶片正压面侧观察螺桨式风机F的立体图，图3是自叶片正压面侧观察螺桨式风机F的正视图。

作为螺桨式风机F的基本构成，在中心部设置有圆筒状的轮毂1，在轮毂1的圆周面上以规定间隔而一体地设置有多片（此处为3片）叶片即桨叶2。当对螺桨式风机F进行旋转驱动时，伴随于此，自叶片负压面侧向叶片正压面侧沿轴方向进行送风。

将所述桨叶2的与轮毂1连设为一体的部分称为根基部2a，将螺桨式风机F的旋转方向前侧称为叶片前缘部2b，将旋转方向后侧称为叶片后缘部2c，将连结所述叶片前缘部2b外周端与叶片后缘部2c外周端的端部称为叶片外周部2d。

若以伴随着螺桨式风机F的旋转而产生的桨叶2上的空气流动为基准，则叶片前缘部2b成为空气的导入侧，叶片后缘部2c成为空气的流出侧。并且，叶片前缘部2b的前端比根基部2a的旋转侧端部更向旋转方向侧大幅度突出，这点与现有构造相同。

特别是将形成叶片前缘部2b的轮廓线称为γ，将形成叶片后缘部2c的轮廓线称为α，将形成叶片外周部2d的轮廓线称为β。作为此处的特征，形成叶片后缘部2c的轮廓线α的一部分如后所述，朝向与空气的流出方向相反的导入方向凹陷，而形成为逆圆弧状的凹部3。

图4是螺桨式风机F的桨叶2的一部分的放大图，是用于进一步具体描述叶片后缘部2c的轮廓线α的图。

在桨叶2上，在螺桨式风机F旋转时碰到空气流出部的叶片后缘部2c的轮廓线α是如下轮廓线连接而形成，所述轮廓线是由根基部2a形成的直线状的叶片后缘内周侧轮廓线α1、作为逆圆弧状曲线的凹部轮廓线α2、以及与叶片外周部2d的轮廓线β相连接的圆弧状的叶片后缘外周侧轮廓线α3。

并且，将在所述桨叶2上，连结交点P1与交点P2的线段P1-P2的长度设为所述凹部3的宽度尺寸a，所述交点P1是叶片后缘内周侧轮廓线α1与凹部轮廓线α2的交点，所述交点P2是叶片后缘外周侧轮廓线α3与自轮毂1的中心点O向叶片后缘外周侧轮廓线α3所画的接线的交点。

并且，关于在包含3片的各桨叶2上的叶片后缘部2c上所形成的凹部3，在桨叶2彼此上深度尺寸不变，而将宽度尺寸a设定为各不相同的尺寸。

由此，错开由螺桨式风机F旋转时产生的尾涡所引起的叶片音调声的产生周期，从而降低由叶片音调声所造成的送风噪音。

以下，对其理由进行描述。

如图3所示，当螺桨式风机F沿顺时针方向旋转时，空气朝向与螺桨式风机F的旋转方向相反的方向流动。即，空气自各桨叶2的叶片前缘部2b进入，并沿各桨叶2的表面（正压面）与背面（负压面）流动，而自叶片后缘部2c出来。

各桨叶2是相对于旋转轴的轴芯方向倾斜地扭转而形成，因此沿桨叶2流动的空气是以沿桨叶2的表面被掬起的方式而进行流动。通过桨叶2的表面的空气经叶片后缘部2c剥离，而与桨叶2分离。

接着，通过其中一片桨叶2的空气和通过所述桨叶2与另一片桨叶2之间的空气彼此碰撞相互干扰而产生旋涡。这就是所谓的尾涡，它会对叶片音调声造成影响。

然而，众所周知通过在叶片后缘部2c设置凹部3，可以某种程度地抑制尾涡的产生，从而减少叶片音调声。

但是，由于在各桨叶2上将凹部3均设定为相同的形状及大小，所以各桨叶2上的叶片音调声的产生周期变得相同，并且通过声音的合成，声压级会增大。即，叶片音调声的减少极其微不足道。

并且，将凹部3的宽度尺寸设为彼此相同，使深度尺寸越增大（更深），桨叶2的叶片面积成为下凹越深的状态，从而叶片面积缩小，送风量大幅度下降。

然而，通过某种程度地小幅度控制凹部3的深度尺寸，取而代之改变凹部3的宽度尺寸a，则可以使每个桨叶2的尾涡的产生各不相同，而几乎不影响桨叶2的叶片面积的减少。因此，可知叶片音调声的产生周期不同，从而可以抑制声压级增大，确保送风量。

因此，如上所述，设置于桨叶2的叶片后缘部2c的凹部3的深度尺寸不变，并将宽度尺寸a形成为每个桨叶2各不相同的尺寸。

图5是本实施方式的螺桨式风机与现有构造的螺桨式风机的相对于风量的送风噪音的特性图。

图中实线变化为本实施方式的螺桨式风机F，虚线变化为现有构造的螺桨式风机。彼此各为3片翼片（桨叶），并将桨叶半径（自旋转轴中心O至叶片外周部2d的距离r）设定为250mm。

对比本实施方式的螺桨式风机F与现有构造的螺桨式风机，所述本实施方式的螺桨式风机F是在各桨叶2上，形成于叶片后缘部2c的凹部3的深度尺寸不变，而使宽度尺寸a各不相同，所述现有构造的螺桨式风机是将凹部均设为相同的形状及大小。在所有风量下，与现有构造的螺桨式风机相比，本实施方式的螺桨式风机F的噪音值降低。

此处，是应用在轮毂1上安装有3片所述桨叶2的3片翼片。将设置于所述桨叶2的叶片后缘部2c的凹部3的深度尺寸设为固定，并以宽度尺寸a在桨叶2彼此上为不同的方式，而将各桨叶2的凹部3的宽度尺寸设为a1、a2、a3，并且设为a1<a2<a3。

并且，图6表示以凹部3的宽度尺寸a最长的“a3”为基准，设为a3=0.3r、a3=0.4r、a3=0.5r时的a1与a2、a2与a3的变更率Ψ和噪音值的关系。

再者，当将风机半径设为r时，凹部宽度尺寸a的变化的比例即变更率Ψ可表示如下：

a1与a2的变更率Ψ=[（a2-a1）/r×100]%

a2与a3的变更率Ψ=[（a3-a2）/r×100]%。

图6是将a1与a2的变更率Ψ、a2与a3的变更率Ψ设为相同。将现有构造的螺桨式风机及本实施方式的螺桨式风机F设为彼此相同的风量4000m³/h来进行对比，所述现有构造的螺桨式风机是将所有桨叶上的凹部的形状及大小均设为相同，所述本实施方式的螺桨式风机F是凹部3的深度尺寸不变，而将宽度尺寸设定为在各桨叶2上各不相同。

现有构造的螺桨式风机上的凹部的宽度尺寸a为0.45r，如由虚线变化所示，噪音值不变而为固定。

在本实施方式的螺桨式风机F中，用实线表示设为a3=0.3r时的对现有构造风机噪音值的变化，用一点划线表示设为a3=0.4r时的对现有构造风机噪音值的变化，用两点划线表示设为a3=0.5r时的对现有构造风机噪音值的变化。

在本实施方式的螺桨式风机F中，已获知无论将设置于叶片后缘部2的凹部3设定为何种宽度尺寸，在变更率Ψ为2%～6%的范围内，对现有构造风机噪音值均下降。

众所周知在这种螺桨式风机中，通常，只要噪音值降低1dB，便知道噪音降低的效果。对此，在上述范围内，噪音均下降大于1dB的程度，因此可以极其明确地识别出噪音降低。

此外还获知，在上述变更率Ψ为2%～6%的范围内，对现有构造风机噪音值下降最低而噪音降低最显著的是用一点划线表示的a3=0.4r的变化，而且是将变更率Ψ设定为4%的时候。

即，以a3=0.4r为基准，自a3减去4%而成为a2，进一步减去4%而成为a1。即，只要设定为a1=0.32r，a2=0.36r，a=0.4r即可。

如果代入实际数值，那么当螺桨式风机F的半径r为250mm时，在第1片桨叶2上，将凹部3的宽度尺寸a1设定为0.32×250mm=80mm。在第2片桨叶2上，将凹部3的宽度尺寸a2设定为0.36×250mm=90mm。在第3片桨叶2上，将凹部3的宽度尺寸a3设定为0.4×250mm=100mm。

如上所述，当螺桨式风机F的半径为250mm时，只要在各桨叶2上将凹部3的宽度尺寸a设定为各相差4%，即为80mm、90mm、100mm，送风噪音的降低便最为显著。

再者，在上述实施方式中，设为依次变更各桨叶2上的凹部3的宽度尺寸a，但是并不限定于此，也可以不进行依次变更，而使配置的顺序不同。

即，即使每个桨叶2的配置没有规则性，也可以错开由螺桨式风机F运行时产生的尾涡所引起的叶片音调声的产生周期，从而确实地实现噪音降低。

并且，上述实施方式说明了使叶片后缘凹部的宽度尺寸a在2%～6%的范围内以固定比例变化的例子，但是并不限定于此，也可以在2%～6%的范围内，以相同的比例或以不同的比例设定所述宽度尺寸a。这种条件根据以下的图7而明确。

图7是在本实施方式的螺桨式风机中将各桨叶间的凹部宽度的变化比例（变更率）设为固定的螺桨式风机、及所述凹部宽度的变化比例（变更率）为不固定的螺桨式风机、与现有构造的螺桨式风机的在相同风量下的叶片后缘凹部宽度的变更率与对现有风机噪音值的特性图。

图示的虚线变化为现有构造的螺桨式风机，所述螺桨式风机是在各桨叶上将凹部的宽度尺寸及深度尺寸均设为相同。除此以外，均为本实施方式构造的螺桨式风机，粗的实线变化是在第1片桨叶（a1：以下相同）与第2片桨叶（a2：以下相同）之间凹部宽度尺寸a的变更率Ψ为4%，且在第2片桨叶与第3片桨叶（a3：以下相同）之间凹部宽度尺寸a的变更率Ψ为4%的螺桨式风机F的情况。

细线变化是在第1片桨叶与第2片桨叶之间凹部宽度尺寸a的变更率Ψ为2%，且在第2片桨叶与第3片桨叶之间凹部宽度尺寸a的变更率Ψ为4%的螺桨式风机的情况。

一点划线变化是在第1片桨叶与第2片桨叶之间凹部宽度尺寸a的变更率Ψ为4%，且在第2片桨叶与第3片桨叶之间凹部宽度尺寸a的变更率Ψ为6%的螺桨式风机的情况。

两点划线变化是在第1片桨叶与第2片桨叶之间凹部宽度尺寸a的变更率Ψ为4%，且在第2片桨叶与第3片桨叶之间凹部宽度尺寸a的变更率Ψ为8%的螺桨式风机的情况。

如由图所知，第1片与第2片之间、以及第2片与第3片之间的凹部宽度尺寸a的变更率Ψ各为4%的螺桨式风机F，即，将变更率Ψ的比例设为固定的螺桨式风机F的送风噪音的降低最为显著。

但是，已获知不必将变更率Ψ的比例设为固定，即使变更率Ψ的比例各不相同，与现有构造的螺桨式风机相比也可以降低送风噪音。

而且，形成凹部3的逆圆弧状的曲线α2在图中由1条曲线所形成，但是并不限定于此，也可以为2条曲率半径不同的曲线的组合、或者使2条直线组合起来而形成为大致V字状的凹部。

而且，将叶片后缘内周侧轮廓线α1形成为直线状，但是也可以将叶片后缘内周侧轮廓线α1形成为曲线。但是，叶片后缘外周侧轮廓线α3的长度、即接点P2的位置为固定，因此为了改变叶片后缘内周侧轮廓线α1的长度即接点P1的位置，所述叶片后缘内周侧轮廓线α1的长度不得为零（0）。

以上，已对本实施方式进行说明，但是上述实施方式是作为示例起提示作用，并不意图限定实施方式的范围。所述新颖的实施方式可以通过其它各种方式来实施，在不脱离主旨的范围内，可以进行各种省略、替换、变更。所述实施方式或其变形均包含于实用新型的范围或主旨内，及与其同等的范围内。

Claims (5)

1.一种螺桨式风机，沿筒状轮毂的圆周面设置有多片桨叶，并且伴随着旋转而向轴方向送风，所述螺桨式风机的特征在于：

所述桨叶在空气的流出侧形成有叶片后缘部，在空气的导入侧形成有叶片前缘部，在外周形成有叶片外周部，并且在叶片后缘部设置有在朝向与空气的流出方向相反的方向形成有凹陷的凹部，

所述叶片后缘部是将叶片后缘内周侧轮廓线α1、形成所述凹部的凹部轮廓线α2以及叶片后缘外周侧轮廓线α3连设而成，

当将连结交点P1与交点P2的线段P1-P2的长度设为所述凹部的宽度尺寸a时，各所述桨叶上的所述凹部的宽度尺寸a设定为各不相同，所述交点P1是所述叶片后缘内周侧轮廓线α1与所述凹部轮廓线α2的交点，所述交点P2是所述叶片后缘外周侧轮廓线α3与自所述轮毂的中心点O向所述叶片后缘外周侧轮廓线α3所画的接线的交点。

2.根据权利要求1所述的螺桨式风机，其特征在于：

所述螺桨式风机包括3片所述桨叶，

当以设置于所述桨叶的所述叶片后缘部的所述凹部的宽度尺寸a在所述桨叶彼此上为不同的方式，将各所述桨叶的所述凹部的宽度尺寸分别设为a1、a2、a3时，设为a1<a2<a3，并且

使所述各桨叶的所述凹部的宽度尺寸a1、a2、a3相对于风机半径r的比例以规定范围的比例发生变化，

将所述凹部的宽度尺寸变化相对于所述风机半径r的比例即叶片变更率Ψ设定为2%≦Ψ≦6%。

3.根据权利要求2所述的螺桨式风机，其特征在于：

将所述凹部的宽度尺寸a1与宽度尺寸a2的变化的比例即叶片变更率Ψ、以及宽度尺寸a2与宽度尺寸a3的变化的比例即叶片变更率Ψ设为相同值。

4.根据权利要求1所述的螺桨式风机，其特征在于：

通过使所述交点P2的位置不变，而改变所述交点P1的位置，来改变所述凹部的宽度尺寸a，所述交点P2是所述凹部轮廓线曲线α2与自所述轮毂的中心点O向所述叶片后缘外周侧轮廓线α3所画的接线的交点，所述交点P1是所述叶片后缘内周侧轮廓线α1与所述凹部轮廓线α2的交点。

5.一种空调机的室外单元，其特征在于：

所述空调机的室外单元在框体单元内包括：

根据权利要求1至权利要求4中任一项所述的螺桨式风机；以及

热交换器，构成冷冻循环的一部分。

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