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Technisches Feld
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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf den Aufbau einer Luftgebläsevorrichtung,
wie ein Propellergebläse
oder ähnliches.
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Stand der Technik
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Axiale
Gebläsevorrichtungen,
wie Propellergebläse
oder ähnliches,
werden generell als Luftgebläsevorrichtungen
für die
Verwendung in Außeneinheiten
für Klimaanlagen
angewendet. Bezug nehmend auf die 16-18 wird
dort der Aufbau einer Außeneinheit
für eine
Klimaanlage gezeigt, die eine solche Luftgebläsevorrichtung verwendet.
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Wie
in jeder dieser Figuren gezeigt, umfasst die vorher genannte Außeneinheit
für eine
Klimaanlage ein Hauptkörpergehäuse (1),
in welchem eine Luftgebläsevorrichtungseinheit
(3) auf der im Luftfluss nachgelagerten Seite eines Wärmetauschers (2)
angeordnet ist, der auf der Seite eines rückwärtigen Lufteinlasses (10a)
sitzt. Diese Luftgebläsevorrichtungseinheit
(3) wird aus einem Propellergebläse (4), welches eine
axiale Gebläsevorrichtung
ist, einem Schalltrichter (5), der an dem äußeren Umfang des
Propellergebläses
(4) angeordnet ist, durch den ein Saugbereich (X) auf der
Rückseite
des Propellergebläses
(4) und ein Ausstoßbereich
(Y) an der vorderen Seite des Propellergebläses (4) voneinander geteilt
werden, und ein Gebläseschutz
(6), der auf der Ausstoßseite des Propellergebläses (4)
angeordnet ist (d.h. auf der Vorderseite des Propellergebläses (4))
aufgebaut ist.
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Der
rückseitige
Lufteinlass (10a) ist in einer rückseitigen Oberfläche des
Hauptkörpergehäuses (1)
ausgebildet, und ein seitlicher Lufteinlass (10b) ist an
einer Seitenoberfläche
des Hauptkörpergehäuses (10)
ausgebildet. Zusätzlich
ist der innere Raum des Hauptkörpergehäuses (10)
durch eine Trennplatte (7) in zwei Kammern geteilt, und
zwar in eine Wärmetauscherkammer
(8) und eine Maschinenkammer (9). In der Wärmetauscherkammer
(8) ist ein Wärmetauscher
(2) angeordnet, der einen L-förmigen Querschnitt hat und
sowohl dem rückwärtigen Lufteinlass (10a)
und dem Seitenlufteinlass (10b), als auch der vorher genannten
Luftgebläsevorrichtungseinheit
(3), welche dem Wärmetauscher
(2) nachgeordnet ist, gegenüber festgelegt ist. Andererseits
sind in der Maschinenkammer (9) ein Kompressor (11)
und andere Bauteile angeordnet. Ein Gebläsemotor (12) zum drehbaren
Antreiben des Propellergebläses
(4) wird fest an einem Motorhaltebügel gestützt (nicht zeichnerisch gezeigt),
der dem Wärmetauscher
(2) nachgelagert angeordnet ist.
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Das
Propellergebläse
(4) wird, wie beispielsweise in 19 gezeigt,
an einer Antriebswelle (12a) des Gebläsemotors (12) festgekoppelt
und umfasst eine Nabe (14), die das Rotationszentrum des
Propellergebläses
(4) ist, und eine Vielzahl von identischen Schaufeln (13, 13, 13),
welche integral entlang der äußeren Umfangsoberfläche der
Nabe (14) angeordnet sind. Die Schaufel (13, 13, 13)
ist als eine Schaufel mit Vorwärtspfeilung
ausgebildet, die eine bessere Luftversorgungsleistung hat, wobei,
an den Anström-
und Austrittskanten (13a) und (13b) der Schaufel
(13, 13, 13), die Position eines äußeren Umfangsendes
(R) jeder Kante, relativ zur Rotationsrichtung F des Propellergebläses (4),
zur Position eines Basisendes (S) der Nabenseite (d.h. des inneren Umfangsendes)
vorne untergebracht ist.
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Solch
ein Aufbau einer Außeneinheit
kann Belästigungen,
d.h. großen
Lärm während des
Betriebs, verursachen, aufgrund des durch das Propellergebläse selbst
erzeugten Lärms
und zusätzlich aufgrund
des Lärms,
der durch die Kollision eines von dem Propellergebläse (4)
ausgestoßenen
Luftflusses gegen ein nachfolgendes strukturelles Element erzeugt
wird, wie den Gebläseschutz
(6), etc.
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Mit
Sicht auf die Reduzierung des Gesamtlärms einer Gebläsevorrichtung
(d.h. eines Propellergebläses)
eines oben beschriebenen Typs, der als eine Gebläsevorrichtung zur Verwendung
in einer Außeneinheit
für eine
Klimaanlage verbaut ist, wurden verschiedenste Messungen und Prüfungen,
wie die Optimierung der Schaufeloberflächengestalt der Schaufelbereiche
des Propellergebläses
und der Dicke der Schaufeln für
eine bessere Luftleistung, gemacht. Unglücklicherweise misslang es den
Lärm reduzierenden
Verfahren Lösungen
für die
folgenden Probleme bereitzustellen.
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Wenn
die Schaufeln (13, 13, 13) des Propellergebläses (4),
die eine Schaufelstruktur wie in 20 haben,
anfangen zu rotieren, erzeugt dies einen Luftfluss (α) auf der
Seite eines äußeren Umfangteils
(13c) einer Schaufel (13). Dieser Luftfluss (α) fließt von der
Seite einer Druckoberfläche
(13d) eines Hochdrucks in die Seite einer Saugoberfläche (13e)
eines niedrigen Drucks herum ein. Der Luftfluss (α) bildet
einen Schaufelspitzenwirbel (β),
wie in der Figur gezeigt. Die Turbulenz des Ausstoßluftflusses, die
durch den Schaufelspitzenwirbel (β)
verursacht wird, wird geschichtet, wenn sich der Luftfluss flussabwärts bewegt,
und wächst
allmählich
und steigt an (siehe 21 und 22). Der
Ausstoßluftfluss
bewegt sich letztlich von der Saugoberfläche (13e) der Schaufel
(13) weg und wirkt störend
auf die Druckoberflächen
(13d, 13d) der angrenzenden Schaufeln (13, 13),
auf eine innere Umfangsoberfläche
des Schalltrichters (5), und auf ein strukturelles Element ein,
welches der Luftgebläsevorrichtung
nachgelagert angeordnet ist, wie der Gebläseschutz (6), etc., und
erhöht
dabei weiter den Lärm.
Wie in 22 gezeigt wird der Schaufelspitzenwirbel
(β) im Besonderen
in einer Entfernung von der Saugoberfläche (13e) der Schaufel
(13) einer größeren Turbulenz
unterliegen, wenn er störend
auf die angrenzenden Schaufeln (13, 13) einwirkt.
Als Ergebnis wird der Schaufelspitzenwirbel (β) flussabwärts der Luftgebläsevorrichtung
ausgestoßen.
Dies erhöht
den Lärmpegel auf
ein weiteres Ausmaß.
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Das
Auftreten solcher Phänomene
ist signifikant, im Besonderen wenn die Sehnenlänge der Schaufel (13, 13, 13)
reduziert wird, um eine Gewichts- und Kosteneinsparung der Luftgebläsevorrichtung
zu erreichen, weil eine solche Reduzierung den Schaufelkaskadeneffekt
der Schaufel (13, 13, 13) weiter reduziert.
Wie in 23 gezeigt, neigt der Schaufelspitzenwirbel
(β) im Speziellen
dazu, die Saugoberfläche
(13e) zu verlassen und im Vergleich mit dem vorher genannten
Fall früh
störend
auf die angrenzenden Schaufeln (13, 13) einzuwirken.
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Um
das Vorhergenannte zu bewältigen,
offenbarten die Erfinder vor der vorliegenden Erfindung eine verbesserte
Luftgebläsevorrichtung
(japanische Patentanmeldung Nr. 2001-388966), als eine Technik zur Unterdrückung von
den vorher diskutierten Schaufelspitzenwirbeln, um den Lärmpegel
zu reduzieren, der durch die Luftgebläsevorrichtung, wie beispielsweise
Propellergebläse,
erzeugt wird. Wie in den 24-26 gezeigt,
ist ein äußerer Umfangsteil
(13c) der Schaufel (13, 13, 13)
der Gebläsevorrichtung
einem Krümmungsteil
versehen, welches in der Breite in radialer Richtung von der Umgebung einer
Anströmkante
zur Umgebung deren Austrittskante allmählich größer wird. Solch eine Anordnung sichert
ab, dass die Schaufelspitzenwirbel unterdrückt werden, ohne dass die gesamte
Gestalt der Schaufel (13, 13, 13) geändert wird.
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Mit
anderen Worten ist die oben beschriebene Luftgebläsevorrichtung
der vorherigen Erfindung (die aus einer Nabe (14) aufgebaut
ist, welche, wie in der Figur gezeigt, ein Rotationszentrum ist
und eine Vielzahl von Schaufeln (13, 13, 13)
hat, die entlang einer äußeren Umfangsoberfläche der
Nabe (14) angeordnet sind, wobei die Schaufel (13, 13, 13)
eine Anströmkante
(13a) und eine Austrittskante (13b) hat, und äußere Umfangsenden
dieser Kanten relativ zur Rotationsrichtung vorne angeordnet sind),
dadurch gekennzeichnet, dass die Schaufel (13, 13, 13) so
ausgebildet ist, dass deren äußerer Umfangsteil (13c)
zur Saugseite gebogen ist und dass ein Krümmungsteil des äußeren Umfangsteils
(13c) in der Breite in Radialrichtung von der Umgebung
der Anströmkante
(13a) zur Umgebung der Austrittskante (13b) allmählich größer wird.
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Wie
oben beschrieben, ist in der Schaufel (13, 13, 13)
der Luftgebläsevorrichtung
(wie ein Propellergebläse
etc.), welche eine so genannte Schaufel mit Vorwärtspfeilung ist, in der das äußere Umfangsende
relativ zur Rotationsrichtung vor dem inneren Umfangsende der Austritts-
und Ausströmkanten
(13a) und (13b) der Schaufel (13, 13, 13)
angeordnet ist, der äußere Umfangsteil
(13c) zur die Saugseite gebogen. Als Ergebnis von einer
solchen Anordnung wird es einem Luftfluss ermöglicht, an der Seite des äußeren Umfangsendes
(R) der Schaufel (13, 13, 13) glatt herum
zu fließen
und in die konkave, umlaufende, bogenförmige Saugoberfläche (13e) entlang
der konvexen, umlaufenden, bogenförmigen Druckoberfläche (13d)
einzufließen,
wie in 24 gezeigt. Daher wird der Durchmesser
des Schaufelspitzenwirbels (β)
kleiner und stabil, und ein Luftfluss, der in der Richtung des äußeren Umfangs
der Schaufel auf der Seite der Saugoberfläche (13e) fließt, wirkt nicht
länger
störend
auf den Schaufelspitzenwirbel (β)
ein.
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Wenn
sich die Breite W des Krümmungsteils des äußeren Umfangsteils
(13c) der Schaufel wie oben beschrieben allmählich von
der Umgebung der Anströmkante
(13a) bis zur Umgebung der Austrittskante (13b)
vergrößert, erreicht
der oben beschriebene Vorgang seinen Effekt von der Seite der Anströmkante (13a)
zur Seite der Austrittskante (13b) reibungslos, gemäß des Durchmessers
des Schaufelspitzenwirbels (β),
dessen Durchmesser ansteigt, wenn er allmählich geschichtet wird um von
der Seite der Anströmkante
(13a) zur Seite der Austrittskante (13b) der Schaufel
(13, 13, 13) größer zu werden (siehe 25).
Zusätzlich
ist es unwahrscheinlich, dass der erzeugte Schaufelspitzenwirbel
(β) von
der Schaufelsaugseite (13e) abweicht.
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Demzufolge,
selbst wenn wie in 26 gezeigt, die Sehnenlänge der
Schaufel (13, 13, 13) mit der Absicht
der Gewichtsersparnis gekürzt
wird, werden die Schaufelspitzenwirbel (β)zwischen den angrenzenden Schaufeln
(13, 13, 13) nicht gegenseitig störend auf
sich einwirken, und sie werden flussabwärts der Luftgebläsevorrichtung
ausgestoßen.
Als Ergebnis wird der Lärmpegel,
der von der Luftgebläsevorrichtung
selbst erzeugt wird, effektiv reduziert.
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Die
JP 08-121391 beschreibt ein axiales Flussgebläse, in welchem der Endabschnitt
des Flügels,
ein äußerer Radius,
entgegen der negativen Druckoberflächenseite gebogen ist. Die
Breite der gebogenen Abschnitte ist jedoch nahezu einheitlich.
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Aufgabenstellung
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Es
ist richtig, dass die oben genannte vorherige Anmeldung eine verbesserte
Konstruktion vorsieht, die eine Reduzierung der Schaufelspitzenwirbel
erreicht und die zwischen den benachbarten Schaufeln ein störendes Einwirken
der Schaufelspitzenwirbel verhindert.
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In
dem Fall der Konstruktion der vorherigen Anmeldung ist jedoch klar
geworden, dass in Bezug auf den Punkt, dass ein erzeugter Schaufelspitzenwirbel
wächst,
und flussabwärts
der Luftgebläsevorrichtung
ausgestoßen
wird, immer noch Raum zur Verbesserung vorhanden ist.
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Da
solch eine Luftgebläsevorrichtung,
wie oben beschrieben ist, im Allgemeinen als eine Luftgebläsevorrichtung
für die
Verwendung in einer Außeneinheit
für eine
Klimaanlage vorgesehen ist, ist es natürlich, dass dort ein vergittertes
Strukturelement, wie beispielsweise ein Gebläseschutz in einer Position direkt
flussabwärts
der Luftgebläsevorrichtung
vorhanden ist. Demgemäß, wenn
innerhalb der Außeneinheit
für eine
Klimaanlage eingebaut, werden die Ausstoßwirbel von zwischen den benachbarten Schaufeln
auf das vergitterte Strukturelement störend einwirken und dabei Lärm erzeugen.
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Um
für diese
Probleme Lösungen
vorzusehen, wurde die vorliegende Erfindung gemacht. Demgemäß ist es
ein Ziel der vorliegenden Erfindung, eine Luftgebläsevorrichtung
bereitzustellen, die eine Schaufelspitzenwirbelreduktion erreichen kann,
ohne Änderungen
in der gesamten Schaufelform zu machen, die den Ausstoß der Wirbel
auf die flussabwärtige
Seite der Luftgebläsevorrichtung ohne
Fehler abstellen kann, und die den Lärmpegel effektiv reduziert,
selbst wenn innerhalb einer Außeneinheit
für eine
Klimaanlage eingebettet, und zwar durch Verwendungen einer solchen
Anordnung, dass ein äußerer Schaufelumfangsteil
der Luftgebläsevorrichtung
mit einem Biegeteil versehen ist, welches in der Breite in Radialrichtung
von der Umgebung einer Anströmkante
zur Umgebung der Austrittskante allmählich größer wird, so dass es ein Startpunkt
wird, an dem der Luftfluss von der Druckseitenoberfläche anfängt zur
Saugseitenoberfläche
zu entweichen.
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Offenbarung der Erfindung
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Um
die vorher genannten Ziele zu erreichen, sieht die vorliegende Erfindung
folgende Problemlösungen
vor.
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Erste Problemlösung
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Die
erste Problemlösung
für das
Problem richtet sich auf eine Luftgebläsevorrichtung. Die Luftgebläsevorrichtung
der ersten Problemlösung
umfasst eine Nabe (14), welche ein Rotationszentrum ist und
eine Vielzahl von Schaufeln (13, 13, 13),
die entlang einer äußeren Umfangsoberfläche der
Nabe (14) angeordnet sind, wobei die äußeren Umfangsenden der Anström- und Austrittskanten
(13a) und (13b) jeder Schaufel (13, 13, 13)
relativ zur Rotationsrichtung vorne angeordnet sind. Die Luftgebläsevorrichtung
der ersten Problemlösung
wird dadurch gekennzeichnet, dass ein äußerer Umfangsteil (13c) Schaufel
(13, 13, 13) gegen die Saugseite gebogen ist,
so dass ein Startpunkt definiert ist, an dem ein Luftfluss auszuströmen beginnt,
und dass die Breite W in Radialrichtung des Biegeteils schrittweise
von der Umgebung der Anströmkante
(13a) zur Umgebung der Austrittskante (13b) ansteigt.
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Wie
oben beschrieben, ist der äußere Umfangsteil
(13c) jeder Schaufel (13, 13, 13)
zur Saugseite gebogen, so dass ein Startpunkt definiert ist, an dem
ein Luftfluss, der von der Seite einer Druckoberfläche zur
Seite einer Saugoberfläche
fließt,
auszuströmen
beginnt, und zusätzlich
die Breite W in Radialrichtung des Biegeteils von der Umgebung der
Anströmkante
(13a) bis zur Umgebung der Austrittskante (13b)
ansteigt. Als Ergebnis einer solchen Anordnung ist es einem Luftfluss
an der Seite der Druckoberfläche
(13d) der Schaufel (13, 13, 13)
erlaubt, reibungslos entlang der sich verjüngenden Druckoberfläche (13d)
an der Seite des äußeren Schaufelumfangsteils
herum in die sich verjüngende
Saugoberfläche
(13e) einzufließen,
in derselben Art, wie in dem Fall des vorherigen Krümmungsteils.
Daher wird ein Schaufelspitzenwirbel (β), der durch einen Luftfluss
entwickelt wurde, der an der Seite der Saugoberfläche (13e)
von der Seite der Druckoberfläche (13d)
der Schaufel (13, 13, 13) herum einfließt, klein im
Durchmesser und stabil, und verhindert dabei, dass ein Luftfluss
(γ), der
von der äußeren Schaufelumfangsrichtung
an der Saugseitenoberfläche
(13e) fließt,
störend
auf den Schaufelspitzenwirbel (β)
einwirkt.
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Wenn
die Breite W des Biegeteils des äußeren Schaufelumfangsteils
(13c) allmählich
von der Umgebung der Anströmkante
(13a) bis zur Umgebung der Austrittskante (13e)
der Schaufel (13, 13, 13) ansteigt, erreicht
dieer oben beschriebene Vorgang seinen Effekt reibungslos von der
Seite der Anströmkante
(13a) hoch zu der Seite der Austrittskante (13b)
gemäß dem Durchmesser
des Schaufelspitzenwirbels (β),
dessen Durchmesser ansteigt, wenn er allmählich geschichtet wird, so
dass er von der Seite der Anströmkante
(13a) zu der Seite der Austrittskante (13b) der
Schaufel (13, 13, 13) größer wird.
Zusätzlich
ist es unwahrscheinlich, dass der erzeugte Schaufelspitzenwirbel
(β) von
der Schaufelsaugoberfläche
(13e) abweicht.
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Selbst
wenn die Länge
der Sehne mit Blick auf die Reduzierung des Gewichts der Schaufel
(13, 13, 13) gekürzt wird, wird demzufolge der
Schaufelspitzenwirbel (β)
nicht störend
auf andere zwischen den benachbarten Schaufeln (13, 13)
einwirken.
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Andererseits,
im Gegensatz zu dem Fall des Krümmungsteils
der vorherigen Anmeldung, ist ein Kantenteil des äußeren Schaufelumfangsteils
(13c) der oben beschriebenen Anordnung an einer gegebenen
Position Q als ein Startpunkt relativ zur Radialrichtung zur Saugseite
gebogen. Das legt einen Ausströmstartpunkt
Q des Luftflusses () von der Seite der Druckoberfläche (13d)
zur Seite der Saugoberfläche
(13e) fest, und die Menge des Ausströmluftflusses nach dem Startpunkt
Q wird konstant, wobei sie den Schaufelspitzenwirbel (β) stabilisiert.
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Zusätzlich,
zur gleichen Zeit, erzeugt die Trennung, welche nach dem Startpunkt
Q auftritt, längliche
Wirbel (δ)
an der Seite der Druckoberfläche (13d)
des äußeren Schaufelumfangsteils
(13c). Ein länglicher
Wirbel (δ),
der in einer bestimmten Schaufel (13) erzeugt wird, und
ein Schaufelspitzenwirbel (β),
der in einer der übrigen
Schaufeln (13, 13) erzeugt wird, die neben und
vor der bestimmten Schaufel (13) relativ zur Rotationsrichtung
der Luftgebläsevorrichtung
(4) angeordnet ist, weichen von den jeweiligen Schaufeloberflächen in
der Umgebung der Austrittskanten (13b) der Schaufeln (13, 13)
ab, und löschen
sich gegenseitig aus. Da diese erzeugten Wirbel (δ) und (β) sich gegenseitig
auslöschen,
verhindert dies effektiv den Ausstoß von Wirbeln in flussabwärtiger Richtung
(was das Problem der vorherigen Anmeldung war).
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Demgemäß wird der
Ausstoß von
Wirbeln auf die flussabwärtige
Seite von den Flügeln
der Luftgebläsevorrichtung
(4) effektiv verhindert. Das reduziert den Lärmpegel,
der durch die störende
Einwirkung eines Gebläseschutzes
etc. mit den Ausstoßwirbeln
der Luftgebläsevorrichtung
(4) erzeugt wird, wenn sie in eine Außeneinheit für eine Klimaanlage eingebettet
ist.
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Zweite Problemlösung
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Die
Luftgebläsevorrichtung
(4) der zweiten Problemlösung gemäß der ersten Problemlösung ist dadurch
gekennzeichnet, dass die Breite W in Radialrichtung des Biegeteils
nicht mehr als 25% der Länge
La des nabenseitigen Basisendes bis zu einem in Radialrichtung äußeren Umfangsende
(R) der Schaufel (13, 13, 13).
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Wenn
die Breite W in Radialrichtung des Biegeteils nicht größer als
25% der Länge
La von dem nabenseitigen Basisende (S) zu dem äußeren Umfangsende (R) der Schaufel
(13, 13, 13) an einem maximalen Breitenabschnitt
in der Umgebung der Austrittskante ist, ermöglicht es diese Anordnung, wie
oben beschrieben, in der effektivsten Weise den Effekt des Unterdrückens der
Schaufelspitzenwirbel und der flussabwärtigen Ausstoßwirbel
innerhalb eines Bereichs zu erreichen, in dem die Luftversorgungsleistung
der Luftgebläsevorrichtung
(4) nicht abfällt.
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Anders
ausgedrückt,
obwohl der Biegeteil effektiv zum Unterdrücken des Schaufelspitzenwirbels (β) und des
Ausstoßwirbels
ist, trägt
er nicht zur Versorgungsleistung der Luft bei. Demgemäß gibt es
keinen Grund, die Breite W des Biegeteils mehr als notwendig zu
erhöhen.
Vorzugsweise variiert die Breite W des Biegeteils innerhalb einer Änderungsspanne von
nicht mehr als 25% der Länge
La von dem nabenseitigen Basisende (S) bis zu dem äußeren Umfangsende
(R) der Schaufel (13, 13, 13), zumindest an
dem maximalen Breitenabschnitt in der Umgebung der Austrittskante
(13b), gemäß der Länge des äußeren Schaufelumfangsendes
(R) von vorne bis hinten (d.h., 0 < W < 0,25 La). In anderen
Worten ist die Breite W des Biegeteils vorzugsweise nicht größer als
25% der Länge
La von dem nabenseitigen Basisende (S) bis zu dem äußeren Umfangsende
(R) der Schaufel (13, 13, 13), selbst
an dem maximalen Breitenabschnitt in der Umgebung der Austrittskante (13b),
und variiert innerhalb einer Änderungsspanne von
0 < W < 0,25 La in der
Richtung von vorne nach hinten des äußeren Schaufelumfangendes (R).
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Dritte Problemlösung
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Die
Luftgebläsevorrichtung
(4) der dritten Problemlösung gemäß entweder der ersten Problemlösung oder
der zweiten Problemlösung
ist durch das Folgende gekennzeichnet. In einer Sehnenlinie C mit einem
gegebenen Schaufelradius r ist die Länge der Sehnenlinie C gleich
L0, ein gegebener Punkt auf der Sehnenlinie
C ist P und die Länge
der Anströmkante (13a)
der Schaufel bis zu dem gegebenen Punkt P ist L, während eine
in Radialrichtung gebogene Linie, welche sich von dem nabenseitigen
Basisende (S) bis zu einem Umfangsende (R) der Schaufel (13, 13, 13)
erstreckt und durch den gegebenen Punkt P läuft, so dass das Verhältnis der
Länge L
und der Länge
L0 (d.h. L/L0) kontant
ist, K ist, und der Winkel, der durch den Schnitt von (α) der geraden
Linie Q-R, die einen Punkt Q, an dem der äußere Umfangsteil (13c)
der Schaufel (13, 13, 13) sich zur Saugseite
zu biegen beginnt, mit dem äußeren Umfangsende
(R) der Schaufel (13, 13, 13) in einer
gebogenen Linie K' verbindet,
welche eine gedrehte Projektion der gebogenen Linie K auf eine Ebene
ist, die eine zentrale Rotationsachse O beinhaltet, und (b) eine
Tangentenlinie A-A' an
dem Punkt Q der gebogenen Linie K' näher
an der Seite eines inneren Umfangs der Schaufel (13, 13, 13)
als der Punkt Q, ist ein Biegewinkel θ. Die Luftgebläsevorrichtung
(4) der dritten Problemlösung ist dadurch charakterisiert,
dass der Biegewinkel θ schrittweise
in der Umgebung der Anströmkante (13a)
bis zu der Umgebung der Austrittskante (13b) des äußeren Umfangsendes
(R) der Schaufel (13, 13, 13) variiert.
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Der
Biegewinkel θ des
Biegeteils in der Anordnung gemäß der ersten
oder zweiten Problemlösung
ist definiert in einer Art, wie oben beschrieben, und variiert gemäß der Gestalt
der Flügelschaufel (13, 13, 13)
so, dass er sich schrittweise von der Umgebung der Anströmkante (13a)
bis zu der Umgebung der Austrittskante (13b) des äußeren Umfangsendes
(R) der Schaufel unter den vorhergehenden Bedingungen erhöht oder
verringert. Diese Anordnung ermöglicht
das Erreichen des Effekts, dass beide Schaufelspitzenwirbel (β) unterdrückt werden
und Ausstoßwirbel
in der ersten oder zweiten Problemlösung so effektiv wie möglich unterdrückt wird.
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Im
Allgemeinen steigt mit anderen Worten die Druckdifferenz zwischen
der Druckoberfläche (13d)
und der Saugoberfläche
(13e) schrittweise von der Anströmkante (13a) bis zu
der Austrittskante (13b) der Schaufel (13, 13, 13)
in Verbindung mit der sich die Stärke des „Herum-Einfließens" (die Änderung
der Luftflussrichtung) des Luftflusses von der Seite der Druckoberfläche (13d)
zur Seite der Saugoberfläche
(13e) allmählich
zur Ausströmkante
vergrößert.
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Demgegenüber, wenn
sich der Biegewinkel θ an
dem äußeren Umfangsteil
(13c) der Schaufel (13, 13, 13)
allmählich
von der Anströmkante
(13a) zur Austrittskante (13b) erhöht (in anderen
Worten wird der Neigungswinkel des Biegeteils steil gemacht), so
dass sich die Schaufelspitzenwirbel (β) wie oben beschrieben stabil
an der Seite der Saugoberfläche
(13e) des Biegeteils entwickeln, welches in den äußeren Umfangsteil
(13c) der Schaufel (13, 13) ausgebildet
ist, wird es ermöglicht,
die Größenordnung
der erzeugten Schaufelspitzenwirbel (β) so klein wie möglich zu
machen, und die Größenordnung
der Ausstoßwirbel
wird ebenfalls reduziert.
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Andererseits,
im Gegensatz zum oberen, wenn die Biegewinkel θ schrittweise von der Seite der
Anströmkante
(13a) zur Seite der Austrittskante (13b) verringert
wird (mit anderen Worten wird der Neigewinkel des Biegeteils flacher
gemacht), verursacht dies den Biegewinkel θ sich gemäß dem Wachstum des Schaufelspitzenwirbels θ zu verringern,
der schrittweise in Richtung der Ausströmkante (13b) anwächst. Das
stellt demgemäß sicher,
dass der Schaufelspitzenwirbel (β)
auf der Seite der Saugoberfläche
(13e) des Biegeteils gehalten wird, welches an dem äußeren Umfangsteil
(13c) der Schaufel (13, 13, 13)
ausgebildet ist, und dabei effektiv das störende Einwirken von benachbarten
Schaufeln (13, 13) und dem Schaufelspitzenwirbel
(β) unterdrückt.
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Durch
allmähliches
Variieren des Biegewinkels θ an
dem äußeren Schaufelumfangsteil
(13c) von der Seite der Anströmkante (13a) zur Seite
der Austrittskante (13b), wird es möglich, den Lärm aufgrund
der Schaufelspitzenwirbel (β)
und den Lärm aufgrund
der Ausströmwirbel
effektiv zu unterdrücken,
wenn in eine Klimaanlage eingebettet.
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Vierte Problemlösung
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Die
Luftgebläsevorrichtung
(4) der vierten Problemlösung gemäß der dritten Problemlösung ist dadurch
gekennzeichnet, dass die gebogene Linie K' zwischen dem nabenseitigen Basisende
(S) und dem äußeren Umfangsende
(R) ein inneres Umfangssegment umfasst, welches in der Form einer
geraden Linie ausgebildet ist, ein zentrales Segment, das konvex
zu der Saugseite gerichtet ist, und ein äußeres Umfangssegment, welches
zur Saugseite gebogen und als Ganzes hakenförmig ist.
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Die
Schaufel (13, 13, 13) ist so ausgebildet, dass
die gebogene Linie K' eine
oben beschriebene Gestalt hat. Im Besonderen, da das innere Umfangssegment
eine gerade Linie umfasst, bewegt sich ein Luftfluss entgegen des äußeren Schaufelumfangendes
(R), der an der Seite der Saugoberfläche (13e) der Schaufel
(13, 13, 13) durch die Zentrifugalkraft während der
Rotation erzeugt wird, stabil (adhäsiv) entlang der Saugoberfläche (13e),
ohne sich von der Saugoberfläche
(13e) zu trennen. Demgemäß ist es unwahrscheinlich,
dass dieser Luftfluss störend
auf einen Schaufelspitzenwirbel (β)
einwirkt.
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Zusätzlich,
aufgrund der Anordnung, dass die Gestalt des Zentralsegments konvex
zur Saugseite gebogen ist, wird die Flussgeschwindigkeit eines Luftflusses,
der dazu neigt sich zur Seite der Saugoberfläche (13e) von der
Seite der Druckoberfläche
(13d) zu bewegen, an der Seite der Druckoberfläche (13d)
von vornherein unterdrückt.
Als Ergebnis wird es möglich,
die Größenordnung
des Schaufelspitzenwirbels (β)
selbst zu reduzieren, der durch den Luftfluss ausgebildet wird.
-
Ferner,
in der vorliegenden Problemlösung, ist
das äußere Umfangssegment
zur Saugseite hin gebogen. Dadurch bewegt sich ein Luftfluss an
der Seite der Druckoberfläche
(13d) der Schaufel (13, 13) entlang der
sich verjüngenden
Druckoberfläche (13e)
in dem äußeren Schaufelumfangsteil
(13c), und fließt
reibungslos in die sich verjüngende
Saugoberfläche
(13e) herum ein. Als Ergebnis wird der Wirbeldurchmesser
des Schaufelspitzenwirbels (β)
ferner kleiner und stabil, während
es unwahrscheinlich gemacht wird, dass ein Luftfluss, der in dem äußeren Schaufelumfangsende
(R) an der Seite der Saugoberfläche
(13e) fließt,
auf den Schaufelspitzenwirbel (β)
störend
einzuwirkt.
-
Fünfte Problemlösung
-
Die
Luftgebläsevorrichtung
der vierten Problemlösung
gemäß der dritten
Problemlösung
ist dadurch charakterisiert, dass die gebogene Linie K', zwischen dem nabenseitigen
Basisende (S) und dem äußeren Umfangsende
(R) ein inneres Umfangssegment umfasst, welches konkav zur Saugseite
gebogen ist, ein zentrales Segment, welches konvex zur Saugseite
gebogen ist, und ein äußeres Umfangssegment,
welches entgegen der Saugseite gebogen ist, und als Ganzes hakenförmig ist.
-
Die
Schaufel (13, 13, 13) ist so ausgebildet, dass
die gebogene Linie K' eine
Gestalt wie oben beschrieben hat. Im Besonderen, da das innere Umfangssegment
konkav zur Saugseite gebogen ist, bewegt sich ein Luftfluss entgegen
des äußeren Schaufelumfangsendes
(R), der an der Seite der Saugoberfläche (13e) der Schaufel
(13, 13, 13) durch die Zentrifugalkraft
während
der Rotation erzeugt ist, stabil (adhäsiv) entlang der Saugoberfläche (13e),
ohne sich von der Saugoberfläche
(13e) zu trennen. Demgemäß ist es unwahrscheinlich,
dass der Luftfluss auf den Schaufelspitzenwirbel (β) störend einwirkt.
-
Aufgrund
der Anordnung, dass die Gestalt des Zentralsegments konvex entgegen
der Saugseite gebogen ist, wird zusätzlich die Flussgeschwindigkeit
eines Luftflusses, der dazu neigt, von der Seite der Druckoberfläche (13d)
zur Seite der Saugoberfläche
(13e) zu fließen,
von vornherein an der Seite der Druckoberfläche (13d) unterdrückt. Als
Ergebnis wird es möglich,
die Größenordnung
des Schaufelspitzenwirbels (β)
selbst zu reduzieren, der durch den Luftfluss ausgebildet ist.
-
Ferner,
in der vorliegenden Problemlösung, ist
der äußere Umfangsteil
(13c) der Schaufel (13, 13, 13)
zur Saugseite hin gebogen. Daher fließt ein Luftfluss an der Seite
der Druckoberfläche
(13d) der Schaufel (13, 13, 13)
entlang der sich verjüngenden Druckoberfläche (13d)
in dem äußeren Schaufelumfangsteil
(13c), und fließt
reibungslos in die sich verjüngende
Saugoberfläche
(13e) herum ein. Als Ergebnis wird der Wirbeldurchmesser
des Schaufelspitzenwirbels (β)
ferner kleiner und stabil, während
es unwahrscheinlich gemacht wird, dass ein Luftfluss, der in dem äußeren Schaufelumfangsende
(R) an der Seite der Saugoberfläche
(13e) fließt,
auf den Schaufelspitzenwirbel (β)
störend
einwirkt.
-
Wenn
die Breite W des Biegeteils des äußeren Schaufelumfangsteils
(13c) allmählich
von der Umgebung der Anströmkante
(13a) zur Umgebung der Austrittskante (13b) der
Schaufel (13, 13, 13) wie oben beschrieben
ansteigt, erreicht der oben beschriebene Vorgang des äußeren Schaufelumfangsendes
reibungsloser dessen Luftflussführungseffekt von
der Seite der Anströmkante
(13a) hoch zu der Seite der Austrittskante (13b)
gemäß dem Durchmesser
des Schaufelspitzenwirbels (β),
dessen Durchmesser ansteigt, wenn er allmählich geschichtet wird, so
dass er von der Seite der Anströmkante (13a)
zu der Seite der Austrittskante (13b) der Schaufel (13, 13, 13)
(siehe 25) größer wird. Zusätzlich ist
es unwahrscheinlich, dass der erzeugte Schaufelspitzenwirbel (β) von der
Schaufelsaugoberfläche
(13e) abweicht.
-
Wie
oben beschrieben wirken erzeugte Schaufelspitzenwirbel (β) dementsprechend
nicht störend
zwischen den benachbarten Schaufeln (13, 13, 13)
aufeinander ein, selbst wenn die Länge der Sehne mit Sicht auf
die Reduzierung des Gewichts der Schaufeln (13, 13)
gekürzt
wird, und die Ausstoßwirbel
auf der flussabwärts
gerichteten Seite der Luftgebläsevorrichtung
(4) werden reduziert.
-
Als
Ergebnis des Aufbaus der vorliegenden Problemlösung können die oben beschriebenen
Tätigkeiten
effektiv miteinander kombiniert werden, wobei sie eine ausreichende
Reduzierung des Lärmpegels
bewirken, wenn sie in eine Außeneinheit
für eine Klimaanlage
eingebettet werden.
-
Sechste Problemlösung
-
Die
Luftgebläsevorrichtung
(4) der sechsten Problemlösung gemäß zu einer der dritten bis
fünften Problemlösung ist
dadurch gekennzeichnet, dass der Winkel θ2,
der zwischen dem Biegeteil des äußeren Schaufelumfangsendes
(13c) an der gebogenen Linie K' und einer Ebene ausgebildet ist, die
orthogonal zur Rotationsachse O ist, nicht größer als 90 Grad ist.
-
In
dem Fall, bei dem die Schaufel (13, 13, 13),
deren Winkel der Vorwärtsneigung
so groß wie oben
beschrieben ist, durch Ausgießen
eines synthetischen Harzes hergestellt wird, wird die Tätigkeit
des Produktauslösens
(d.h. die Gussentfernung) schwierig durchzuführen, was die Effizienz des
Gießens schlecht
macht.
-
In
der oben beschriebenen Anordnung, dass der Winkel θ2, der durch den Schnitt des Biegeteils des äußeren Schaufelumfangsteils
(13c) an der gebogenen Linie K' und einer Ebene, die orthogonal zur zentralen
Rotationsachse O ist, nicht mehr als 90 Grad ist, ist es möglich, einen
angemessenen Gusswinkel vorzusehen, wobei die Gussarbeit erleichtert wird
und die Effizienz des Gießens
verbessert wird.
-
Siebte Problemlösung
-
Die
Luftgebläsevorrichtung
(4) der siebten Problemlösung gemäß zu einer der ersten bis sechsten
Problemlösungen
ist dadurch gekennzeichnet, dass eine abgerundete Oberfläche nur auf
der Seite der Schaufeldruckoberfläche (13d) des äußeren Schaufelumfangsendes
(R) ausgebildet ist.
-
Solch
eine Anordnung, dass eine abgerundete Oberfläche nur auf der Seite der Schaufeldruckoberfläche (13d)
des äußeren Schaufelumfangsendes
(R) ausgebildet ist, verhindert das Auftreten einer Luftflussturbulenz
durch das Kantenteil, wobei es einem Luftfluss ermöglicht wird,
glatter von der Seite der Druckoberfläche (13d) des äußeren Schaufelumfangsteils
(13c) herum in die Saugoberfläche (13e) einzufließen.
-
Achte Problemlösung
-
Die
Luftgebläsevorrichtung
(4) der achten Problemlösung
gemäß zur siebten
Problemlösung
ist dadurch gekennzeichnet, dass die Größe der abgerundeten Oberfläche, die
an der Seite der Druckoberfläche
(13d) des äußeren Schaufelumfangsendes (R)
ausgebildet ist, nicht kleiner als t und nicht größer als
3t ist, wobei t die Dicke der Schaufel (13, 13, 13) in
der Umgebung des äußeren Durchmessers
eines Flügels
ist.
-
Da
die Anordnung, bei der die Größe der abgerundeten
Oberfläche,
die an der Seite der Schaufeldruckoberfläche (13d) des äußeren Schaufelumfangsendes
(R) ausgebildet ist, nicht kleiner als t und nicht größer als
3t ist, wobei die Dicke der Schaufel (13, 13, 13)
in der Umgebung des äußeren Durchmessers
eines Flügels
der Luftgebläsevorrichtung
(4) t ist, wird der Vorgang der siebten Ausführugnsform über den
gesamten Bereich von der Umgebung der Anströmkante (13a) bis zur
Umgebung der Austrittskante (13b) effektiver erreicht.
-
In
anderen Worten, wenn an dem äußeren Umfangsende
(R) der Schaufel (13, 13, 13) der Bogenradius
r' der abgerundeten
Oberfläche,
die an der Seite der Druckoberfläche
(13d) ausgebildet ist, sich wie oben beschrieben zwischen
t und 3t bewegt, gemäß zur Änderung
der Luftflussrichtung zu der Zeit, wenn der Luftfluss von der Seite
der Druckoberfläche (13d)
herum in die Seite der Saugoberfläche (13e) einfließt, fließt der Luftfluss
reibungsloser von der Seite der Druckoberfläche (13d) herum in
die Seite der Saugoberfläche
(13e) ein. Dementsprechend werden die Schaufelspitzenwirbel
(β) unterdrückt, wobei
eine Reduzierung des Lärmpegels
erreicht wird.
-
Neunte Problemlösung
-
Die
Luftgebläsevorrichtung
(4) der neunten Problemlösung gemäß einer der ersten bis achten Problemlösungen ist
dadurch gekennzeichnet, dass die Luftgebläsevorrichtung so konstruiert
ist, dass sie in eine Außeneinheit
für eine
Klimaanlage eingebettet wird.
-
Wie
oben beschrieben wurde reduziert jede der ersten bis achten Problemlösungen die
Erzeugung der Ausstoßwirbel
der Luftgebläsevorrichtung (4)
selbst signifikant. Demgemäß ist jede
der Luftgebläsevorrichtungen
(4) gemäß einer
Problemlösung äußerst passend,
um eine Reduzierung des Lärmpegels
zu erreichen, wenn sie innerhalb einer Außeneinheit für eine Klimaanlage
eingebettet werden, in welchen Hindernisse (z.B. ein Gebläseschutz),
auf die die Ausstoßwirbel
störend
einwirken können, flussabwärts des
Ausstoßauslasses
angeordnet sind.
-
Effekte
-
Demgemäß sieht
die Luftgebläsevorrichtung (4)
der vorliegenden Erfindung die folgenden günstigen Effekte vor.
- (i) Der durch die Luftgebläsevorrichtung (4)
erzeugte Lärm
wird reduziert, und der Lärm,
wenn die Luftgebläsevorrichtung
(4) innerhalb einer Außeneinheit
für eine
Klimaanlage eingebettet ist, wird effektiv reduziert.
- (ii) Selbst in dem Fall, in dem die Länge der Sehne der Schaufel
(13, 13, 13,) zum Reduzieren des Gewichts
und der Kosten der Schaufel (13, 13, 13)
gekürzt
wird, wird der Schaufelspitzenwirbel (β) nicht von der Saugoberfläche abweichen,
und wirkt nicht störend
mit den benachbarten Schaufeln ein. Das stellt einen verbesserten
Lärmreduktionseffekt
bereit, und unterdrückt
das Abfallen der Luftversorgungsleistung.
- (iii) Gießen
wird leicht auszuführen,
und die Reduzierung der Herstellungskosten wird erreicht, was erreicht
wird durch das Ausbilden eines Biegeteils an einem äußeren Umfangsendabschnitt,
der ein teil der Schaufel (13, 13, 13)
ist, ohne die gesamte Gestalt der Schaufel (13, 13, 13)
zu beeinflussen, welche dessen Luftversorgungsleistung festlegt.
- (iv) Zusätzlich,
da der Biegeteil eine Rippeneinwirkung erreicht, erhöht dies
die Steifigkeit der Schaufel (13, 13, 13).
Als ein Ergebnis kann die Schaufel 813, 13, 13)
verdünnt
werden, wodurch es möglich
gemacht wird, die Herstellungskosten der Schaufel (13, 13, 13)
weiter zu reduzieren. Gleichzeitig wird der Vibrationswiderstand
der Schaufel (13, 13, 13) verbessert,
wodurch die Erzeugung von unnormalen Geräuschen aufgrund von Vibration
verringert wird.
- (v) Zusätzlich
zu den oben erwähnten
Effekten wird der Abfall in der Luftversorgungsleistung unterdrückt oder
verhindert.
-
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
-
1 zeigt
eine perspektivische Sicht auf einen Flügelbereich einer Luftgebläsevorrichtung
gemäß einer
ersten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung;
-
2 zeigt
eine teilweise ausgeschnittene perspektivische Sicht auf einen Schaufelabschnitt der
Luftgebläsevorrichtung;
-
3 zeigt
ein Rückansichtsdiagramm
zur Darstellung einer Nabe und eines Schaufelbereichs der Luftgebläsevorrichtung;
-
4 zeigt drei unterschiedliche Strukturen der
Schaufel der Luftgebläsevorrichtung
in einem Querschnitt relativ zur radialen Richtung;
-
5 ist
eine Querschnittsansicht, die eine Basisgestalt der Schaufel der
Luftgebläsevorrichtung zeigt;
-
6 ist
eine vergrößerte Querschnittsansicht,
die die Gestalt eines ersten Teils der Schaufel der Luftgebläsevorrichtung
zeigt;
-
7 ist
ein darstellendes Diagramm, das einen Biegewinkel θ der Luftgebläsevorrichtung zeigt;
-
8 ist
ein darstellendes Diagramm, das einen Vorgang zur Festlegung eines
Startpunkts des Ausströmens
eines Luftflusses an dem ersten Teil der Schaufel der Luftgebläsevorrichtung
zeigt;
-
9 ist
ein darstellendes Diagramm, das die Reduzierungstätigkeit
für den
Schaufelspitzenwirbel/Ausstoßwirbel
eines ersten Teils der Schaufel der Luftgebläsevorrichtung zeigt;
-
10 ist
eine darstellende perspektivische Sicht, die eine Aufhebungstätigkeit
des Ausstoßwirbels
der Schaufel der Luftgebläsevorrichtung
zeigt;
-
11 ist
eine darstellende Ansicht der Entwicklung, die einen Aufhebungsvorgang
des Ausstoßwirbels
der Schaufel der Luftgebläsevorrichtung zeigt;
-
12 ist
ein schematisches Diagramm, welches eine Anordnung eines ersten
Modifikationsbeispiels der Schaufel der Luftgebläsevorrichtung zeigt;
-
13 ist
ein vergrößertes schematisches Diagramm
der Anordnung des ersten Modifikationsbeispiels der Schaufel der
Luftgebläsevorrichtung;
-
14 ist
ein schematisches Diagramm, das eine Anordnung eines zweiten Modifikationsbeispiels
der Schaufel der Luftgebläsevorrichtung
zeigt;
-
15 ist
ein vergrößertes schematisches Diagramm
der Anordnung des zweiten Modifikationsbeispiels der Schaufel der
Luftgebläsevorrichtung;
-
16 ist
eine Frontalansicht, die eine Anordnung einer Außeneinheit für eine Klimaanlage zeigt,
in der eine konventionelle Luftgebläsevorrichtung eingebaut ist;
-
17 ist
eine längliche
Querschnittsansicht einer konventionellen Freilufteinheit;
-
18 ist
eine horizontale Querschnittsansicht einer konventionellen Außeneinheit;
-
19 ist
eine Rückansicht
einer konventionellen Luftgebläsevorrichtung
(in Form eines Propellergebläses),
welches in eine konventionelle Außeneinheit eingebaut wird;
-
20 ist
eine Querschnittsansicht, die eine Querschnitt struktur eines Schaufelbereichs
der konventionellen Luftgebläsevorrichtung
und der Tätigkeit eines
ersten Teils von dieser zeigt;
-
21 ist
ein schematisches darstellendes Diagramm, welches ein Problem zeigt
(Erzeugungsmechanismus eines Schaufelspitzenwirbels) in Relation
zu der Struktur eines entsprechenden Teils der Außeneinheit
einer konventionellen Luftgebläsevorrichtung;
-
22 ist
ein schematisches Diagramm, das das Phänomen des störenden Einwirkens
eines Schaufelspitzenwirbels zwischen die benachbarten Schaufeln
einer konventionellen Luftgebläsevorrichtung
zeigt;
-
23 ist
ein schematisches Diagramm, das das Phänomen des störenden Einwirkens
eines Schaufelspitzenwirbels zwischen die benachbarten Schaufeln
in dem Fall zeigt, wenn die Sehnenlänge der konventionellen Luftgebläsevorrichtungsschaufel aus 22 gekürzt wird;
-
24 ist
eine Querschnittsansicht, die die Gestalt einer Flügelschaufel
der vorherigen Anmeldung zeigt, die eine Teillösung des Problems ist;
-
25 ist
ein schematisches Diagramm, das eine Schaufelspitzenwirbelreduzierungstätigkeit eines
Flügelbereichs
einer konventionellen Luftgebläsevorrichtung
zeigt; und
-
26 ist
ein darstellendes Entwicklungsdiagramm des Flügelbereichs, der die Schaufelspitzenwirbelreduzierungstätigkeit
einer konventionellen Luftgebläsevorrichtung
zeigt.
-
Bevorzugte Ausführungsformen
-
Nachfolgend
werden detailliert die Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung mit Bezugnahme auf die gezeichneten Figuren
beschrieben.
-
Erste Ausführungsform
-
Die 1-15 zeigen
die Strukturen und Tätigkeiten
einer Luftgebläsevorrichtung
(4) gemäß einer
ersten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung. Die Luftgebläsevorrichtung (4)
ist ein Propellergebläse,
das für
die Verwendung in einer Außeneinheit
für eine
Klimaanlage passend ist.
-
Im
Besonderen stellen die 1-11 grundlegende
Strukturen und Aktionen eines Flügelbereichs
einer Luftgebläsevorrichtung
(4) dar, und die 12-15 stellen
die Gestalt einer Schaufel (13) des Flügelbereichs gemäß verschiedener
Modifikationsbeispiele der ersten Ausführungsform dar.
-
Grundstruktur des Flügelbereichs
-
Unter
Bezugnahme auf die 1-11 hat die
Luftgebläsevorrichtung
(4), welche ein Propellergebläse ist, eine Nabe (14)
aus synthetischem Harz. Die Nabe (14) ist ein Rotationszentrum
der Luftgebläsevorrichtung
(4), und drei identische Schaufeln (13, 13, 13)
sind integral entlang einer äußeren Umfangsoberfläche der
Nabe (14) angeordnet.
-
Die
Schaufel (13, 13, 13) hat eine Anströmkante (13a)
und eine Austrittskante (13b), wobei sowohl ein äußeres Umfangsende
(R) der Anströmkante
(13a) als auch ein äußeres Umfangsende
(R) der Austrittskante (13b) relativ zur Rotationsrichtung
F der Schaufel (13, 13, 13,) vor einem
inneren Umfangsende (S) an der Seite der Nabe (14) angeordnet sind.
Zusätzlich,
wie in der Figur gezeigt, ist ein äußerer Umfangsteil (13c)
der Schaufel (13, 13, 13) entgegen der
Saugseite in einer vorher bestimmten Breite von der Umgebung der
Anströmkante
(13a) bis zur Umgebung der Austrittskante (13b)
gebogen, so dass der Startpunkt Q definiert ist, an dem ein Luftfluss
von der Seite der Druckoberfläche
(13d) zur Seite der Saugoberfläche (13e) auszuströmen beginnt.
Die Breite W in Radialrichtung eines solchen gebogenen Teils (d.h.
die Breite einer Projektionsoberfläche des auf die Saugseite gebogenen
Kantenteils) erstreckt sich allmählich
in einem vorher bestimmten Verhältnis
von der Umgebung der Anströmkante
(13a) zur Umgebung der Austrittskante (13b) (W=O
an der Anströmkante
(13a) und W=maximal an der Austrittskante (13b),
wie in 3 gezeigt).
-
Vorzugsweise
ist die Breite W in Radialrichtung des gebogenen Teils nicht größer als
25% der Länge
La in Radialrichtung von dem Basisende der Schaufel (13, 13, 13)
an der Seite der Nabe (14) (d.h. dem Anfang der Schaufel
(13, 13, 13)) bis zu dem äußeren Umfangsende
(R) an dem maximal breiten Abschnitt der Austrittskante (13b)
zum effektiven Unterdrücken
des vorhergehenden Schaufelspitzenwirbels (β) ohne einen Verlust in der
Luftversorgungsleistung der Schaufel (13, 13, 13)
zu verursachen.
-
Anders
dargestellt, beispielsweise in einer Schaufel (Nabenverhältnis: 0,3;
Außendurchmesser des
Gebläses:
400 mm), ist die Breite W des maximal breiten Abschnitts an der
Seite der Austrittskante (13b) in dem gebogenen Teil vorzugsweise
nicht mehr als 35 mm, was der Bereich ist, in dem das Abfallen in
der Luftversorgungsleistung nicht auftritt, und zusätzlich wird
der Aufhebungswirbel (δ),
welcher später
beschrieben wird, ausreichend an der Druckoberfläche (13d) erzeugt.
-
Hier,
beispielsweise in den 3 und 7 gezeigt,
ist in einer Sehnenlinie C in einem gegebenen Schaufelradius R,
die Länge
der Sehnenlinie C gleich L0, ein gegebener
Punkt der Sehnenlinie C gleich P, und die Länge der Schaufelanströmkante (13a)
bis zu dem gegebenen Punkt P gleich L. Zusätzlich ist eine in Radialrichtung
gebogene Linie, die sich von einem nabenseitigen Basisende (S) zu
einem äußeren Umfangsende
(R) der Schaufel (13, 13, 13) erstreckt
und durch den gegebenen Punkt P läuft, so dass das Verhältnis der
Länge L
und der Länge
L0 (d.h. L/L0) konstant ist, gleich K, und der Winkel, der durch
den Schnitt von (α)
einer geraden Linie Q-R, die einen Punkt Q, an dem sich der äußere Umfangsteil
(13c) der Schaufel (13, 13, 13)
gegen die Saugseite zu biegen beginnt, mit dem äußeren Umfangsende (R) der Schaufel
(13, 13, 13) in einer gebogenen Linie
K' verbindet, welche
eine umgedrehte Projektion der gebogenen Linie K auf eine Ebene
ist, die eine zentrale Rotationsachse O beinhaltet, und (b) eine
Tangentenlinie A-A' an
dem Punkt Q der gebogenen Linie K' näher
zu der Seite von einem inneren Umfang der Schaufel (13, 13, 13)
als der Punkt Q, ist ein Biegewinkel θ. In diesem Fall, in der Schaufel
(13, 13, 13) der ersten Ausführungsform,
verändert
sich der Biegewinkel θ allmählich von
der Umgebung der Anströmkante
(13a) bis zur Umgebung der Austrittskante (13b)
des äußeren Umfangsendes
(R) der Schaufel (13, 13, 13).
-
Ferner
ist der Winkel, der ausgebildet ist durch (a) die gerade Linie Q-R,
die den Punkt Q an der gebogenen Linie K', an dem der äußere Umfangsteil (13c)
der Schaufel (13, 13, 13) beginnt sich zur
Saugseite zu biegen, mit dem äußeren Umfangsende
(R) der Schaufel (13, 13, 13) verbindet
und (b) eine orthogonale Ebene zur zentralen Rotationsachse O der
Schaufel (13, 13, 13), θ2. In der Schaufel (13, 13, 13)
der ersten Ausführungsform,
d.h. in der vorwärts
geneigten Schaufel, in der der Winkel der Vorwärtsneigung der Schaufel (13, 13, 13)
an der Seite der Anströmkante
(13a) positiv ist, und andererseits an der Seite der Austrittskante
(13b) negativ ist, ist der Wert des Winkels θ2 konstant (siehe 4). Zusätzlich ist
der Wert des Winkels θ2 zum leichten Gießen der Schaufel (13, 13, 13)
nicht größer als
90 Grad.
-
Zusätzlich,
beispielsweise in 5 im Detail gezeigt, umfasst
die Querschnittsansicht der Schaufel (13, 13, 13)
durch die gedrehte Projektion der gebogenen Linie K auf eine Ebene,
die durch die zentrale Rotationsachse O der Schaufel (13, 13, 13) geht,
zwischen dem nabenseitigen Basisende (S) und dem äußeren Schaufelumfangsende
(R), drei Regionen von unterschiedlichen Gestalten, und zwar ein
inneres Umfangssegment, welches konkav zur Saugseite ist (oder welches
annähernd
in der Gestalt einer geraden Linie ist), ein zentrales Segment,
welches konvex zur Saugseite ist, und ein äußeres Umfangsendsegment, welches
teilweise entgegen der Saugseite gebogen ist.
-
Ferner,
wie beispielsweise in 6 gezeigt, ist in das äußere Umfangsteil
(13c) der Schaufel (13, 13, 13)
nur auf der Seite der Druckoberfläche (13d) eine abgerundete
Oberfläche
(d.h. eine gebogene Oberfläche)
durch Abschneiden eines Kantenteils an der Seite der Druckoberfläche (13d)
ausgebildet.
-
Die
Größe (Krümmung des
Radius r') der abgerundeten
Oberfläche,
die auf der Seite der Druckoberfläche (13d) des äußeren Umfangsteils
(13c) ausgebildet ist, variiert innerhalb eines Bereichs
zwischen nicht weniger als t und nicht mehr als 3t, wobei die Referenzdicke
t die Dicke der Schaufel (13, 13, 13)
in der Umgebung des äußeren Umfangs
des Flügels
der Luftgebläsevorrichtung
(4) ist.
-
Vorgang im Schaufelbereich
-
Wie
oben beschrieben, ist die Luftgebläsevorrichtung der ersten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung eine Luftgebläsevorrichtung (4), wie
ein Propellergebläse
etc., welches eine Nabe (14), die als ein Rotationszentrum
der Luftgebläsevorrichtung
(4) dient, und eine Vielzahl von Schaufeln (13, 13, 13)
umfasst, die entlang einer äußeren Umfangsoberfläche der
Nabe (14) angeordnet sind und die jede eine Anströmkante (13a)
und eine Austrittskante (13b) haben, in denen ein äußeres Umfangsende
(R) von jeder der Anström- und Austrittskanten (13a)
und (13b) relativ zur Rotationsrichtung F vorne liegen.
In der Luftgebläsevorrichtung
(4) ist die Schaufel (13, 13, 13) dadurch
charakterisiert, dass der äußere Umfangsteil
(13c) von dieser zur Saugseite in einer annähernden
V-Form gebogen ist, so dass ein Startpunkt Q ausgebildet wird, an
dem ein Luftfluss (α)
das Ausströmen
beginnt. Die Schaufel (13, 13, 13) ist
ferner dadurch charakterisiert, dass die Breite W in Radialrichtung
des gebogenen Teils allmählich
von der Umgebung der Anströmkante (13a)
zur Umgebung der Austrittskante (13b) ansteigt (siehe 1-6).
-
In Übereinstimmung
mit der ersten Ausführungsform,
in der Schaufel (13, 13, 13) der Luftgebläsevorrichtung
(4), welche eine so genannte swept-forward-Schaufel ist,
in der, an jeder der Anström-
und Austrittskanten (13a) und (13b) der Schaufel
(13, 13, 13), das äußere Umfangsende (R) vorne
angeordnet ist, relativ zur Rotationsrichtung F, zum inneren Umfangsende
(S), das äußere Umfangsteil
(13c) der Schaufel (13, 13, 13)
ist entgegen der Saugseite in eine annähernde V-Formj gebogen, um
einen Startpunkt Q auszubilden, an dem ein Luftfluss (α) beginnt
auszuströmen.
Als Ergebnis solch einer Anordnung, beispielsweise gezeigt in 9, fließt ein Luftfluss
(α) an der
Seite der Druckoberfläche
(13d) der Schaufel (13, 13, 13)
entlang der sich verjüngenden
Druckoberfläche
(13d) an der Seite des äußeren Umfangsendes
(R) und fließt
reibungslos in die sich verjüngende
Saugoberfläche
(13e) herum in fast derselben Art ein, als wenn der Fall
eines Krümmungsteils
des vorher genannten vorherigen Anmeldungsbeispiels vorläge. Als
Ergebnis wird der Wirbeldurchmesser der erzeugten Schaufelspitzenwirbel
(β) kleiner
und stabiler und der Luftfluss (γ), der
in der Richtung des Schaufelumfangs an der Seite der Saugoberfläche (13e)
fließt,
wirkt nicht störend auf
den Schaufelspitzenwirbel (β)
ein.
-
Ferner
erreicht die obere Einwirkung ihren Effekt reibungslos flussabwärts der
Austrittskante (13b) gemäß zu dem Wirbeldurchmesser
des Schaufelspitzenwirbels (β),
der geschichtet ist und sich allmählich über den gesamten Bereich von
der Anströmkante
(13a) bis zur Austrittskante (13b) vergrößert und
als Ergebnis wird er im Durchmesser vergrößert (siehe beispielsweise 10),
da sich die Breite W des Biegeteils des äußeren Schaufelumfangsteils (13c)
allmählich
von der Umgebung der Anströmkante
(13a) bis zur Umgebung der Austrittskante (13b) der
Schaufel (13, 13, 13) erhöht. Demgemäß, wie beispielsweise
in 11 gezeigt, ist es unwahrscheinlich, dass der
erzeugte Schaufelspitzenwirbel (β)
von der Schaufelsaugoberfläche
(13e) abweicht.
-
Hier,
beispielsweise in dem Fall, in dem die Sehnenlänge der Schaufel (13, 13, 13)
zum Reduzieren des Gewichts der Schaufel (13, 13, 13)
verkürzt wird,
geht das Wirbelzentrum eines erzeugten Schaufelspitzenwirbels (β) unversehrt
zwischen den benachbarten Schaufeln (13, 13, 13)
hindurch, wie in 11 gezeigt. Andererseits, für den Fall
der ersten Ausführungsform,
und anders als bei dem Krümmungsteil
der vorher genannten vorherigen Anmeldung, ist ein Kantenteil des äußeren Schaufelumfangsteils
(13c) in einer annähernden
V-Form zur Saugseite in einer vorgegebenen Radialrichtungsposition
Q als ein Startpunkt umgebogen. Das sichert ab, dass der Startpunkt
Q, an dem ein Luftfluss (α), der
von der Seite der Druckoberfläche
(13d) zur Seite der Saugoberfläche (13e) fließt, auszuströmen beginnt,
eindeutig festgelegt wird, wie beispielsweise in 8 gezeigt.
Als Ergebnis wird die Menge der Luftflussausströmung konstant und der erzeugte
Schaufelspitzenflügel
(β) wird
stabil.
-
Zusätzlich zu
diesem geschieht die Teilung, nachdem der Startpunkt Q einen länglichen
Wirbel (δ)
erzeugt, an der Seite der Druckoberfläche (13d) des äußeren Schaufelumfangsteils
(13c). Wie beispielsweise in den 10 und 11 gezeigt,
weichen ein länglicher
Wirbel (Aufhebungswirbel) (δ), der
in einer bestimmten Schaufel (13) erzeugt wird, und ein
Schaufelspitzenwirbel (β),
der in einer anderen Schaufel (13) erzeugt wird, welche
neben und vor der bestimmten Schaufel (13) relativ zur
Rotationsrichtung F der Luftgebläsevorrichtung
(4) untergebracht ist, von den Schaufeloberflächen in
der Umgebung der Ausströmkanten
(13b) der Schaufeln (13, 13) jeweils
ab. Dann kollidieren diese Wirbel (δ) und (β) miteinander und gleichen sich
aus, und die Ausstoßwirbel
in flussabwärtiger
Richtung, welche ein Problem der vorherigen Anmeldung war, werden
effektiv vermieden.
-
Als
ein Ergebnis wird die Flussturbulenz auf der flussabwärtigen Seite
der Flügel
der Luftgebläsevorrichtung
(4) reduziert, und ein störendes Einwirken eines Gebläseschutzes
(6), der eine wie in 17 gezeigte
Gitterstruktur hat, auf die Ausstoßwirbel der Luftgebläsevorrichtung
(4) wird nicht auftreten. Selbst für den Fall, in dem die Luftgebläsevorrichtung
in eine vorher genannte Außeneinheit
für eine
Klimaanlage eingebettet ist, wie in 16-18 gezeigt,
wird demgemäß eine Reduzierung
des Lärmpegels
effektiv erreicht.
-
Ferner
ist in der oben beschriebenen Luftgebläsevorrichtung (4)
die Breite W in Radialrichtung des Biegeteils nicht größer als
25% der Länge
La von dem nabenseitigen Basisende (S) bis zum äußeren Umfangsende (R) der Schaufel
(13, 13, 13).
-
Es
ist so angeordnet, dass die Breite W in Radialrichtung des Biegeteils
an dem maximalen Breitenabschnitt in der Umgebung der Ausströmkante (13b)
nicht größer als
25% der Länge
La von dem nabenseitigen Basisende (S) bis zum äußeren Umfangsende (R) der Schaufel
(13, 13, 13) ist. Solch eine Anordnung
macht es möglich,
Aufhebungswirbel äußerst effektiv
innerhalb des Bereichs zu erzeugen, in dem die Luftversorgungsleistung
der Luftgebläsevorrichtung
(4) gemäß zum Nabenverhältnis nicht
abfällt,
und ferner macht ermöglicht
es, den Unterdrückungseffekt
der Schaufelspitzenwirbel (β)
und der Ausstoßwirbel
effektiv zu erreichen.
-
Anders
dargestellt, obwohl der Biegeteil effektiv zum Unterdrücken des
Schaufelspitzenwirbels (β)
und der Ausstoßwirbel
ist, trägt
er nichts zur Luftversorgungsleistung bei. Demgemäß gibt es
keinen Grund, die Breite W des Biegeteils mehr als notwendig zu
vergrößern. Vorzugsweise,
zumindest an dem maximalen Breitenabschnitt der Umgebung der Ausströmkante (13b),
variiert die Breite W des Biegeteils innerhalb einer Änderungsspanne
von nicht mehr als 25% der Länge
La von dem nabenseitigen Basisende (S) bis zu dem äußeren Umfangsende
(R) der Schaufel (13, 13, 13) gemäß zu der
von Länge
des äußeren Schaufelumfangendes
(R) von vorne bis hinten (d.h., 0 < W < 0,25 La), um das
Aufrechterhalten der Luftversorgungsleistung mit dem Unterdrücken der
Ausstoßwirbel
etc. kompatibel zu machen. Mit anderen Worten ist die Breie W des
Biegeteils vorzugsweise nicht größer als
25% der Länge
La von dem nabenseitigen Basisende (S) bis zu dem äußeren Umfangsende
(R) der Schaufel (13, 13, 13), selbst
an dem maximalen Breitenabschnitt in der Umgebung der Ausströmkante (13b),
und variiert innerhalb einer Änderungsspanne
von 0 < W < 0,25 La in der
Richtung von vorne nach hinten des äußeren Schaufelumfangsendes
(R).
-
Zusätzlich,
in der Luftgebläsevorrichtung
(4) gemäß der ersten
Ausführungsform,
variiert der Biegewinkel θ des
Biegeteils allmählich
von der Umgebung der Anströmkante
(13a) bis zur Austrittskante (13b) des äußeren Umfangsendes
(R) der Schaufel (13, 13, 13). Und wenn
der Biegewinkel θ des
Biegeteils gemäß der Form
der Schaufel (13, 13,13) variiert, so
dass er allmählich
von der Umgebung der Anströmkante
(13a) bis zur Umgebung der Austrittskante (13b)
des äußeren Umfangsendes
(R) der Schaufel (13, 13, 13) anwächst, ermöglicht dies,
den Effekt der Unterdrückung
der Schaufelspitzenwirbel (β)
so effektiv wie möglich
zu erreichen.
-
In
anderen Worten, im Allgemeinen steigt der Differenzdruck zwischen
der Druckoberfläche
(13d) und der Saugoberfläche (13e) von der
Anströmkante (13a)
zur Austrittskante (13b) der Schaufel (13, 13,13)
an, in Übereinstimmung
mit der die Stärke
des "Herumeinfließens" (Änderung
der Luftflussrichtung) eines Luftflusses von der Seite der Druckoberfläche (13d)
in die Seite der Saugoberfläche
(13e) allmählich
zur Austrittskante ansteigt. Wenn es andererseits so konstruiert
ist, dass der Biegewinkel θ an
dem äußeren Umfangsteil
(13c) der Schaufel (13, 13,13)
allmählich
von der Anströmkante
(13a) bis zur Austrittskante (13b) zum stabilen
Erzeugen der Schaufelspitzenwirbel (β) an der Seiten der Saugoberfläche (13e) in
dem äußeren Umfangsteil
(13c) der Schaufel (13, 13, 13)
ansteigt, ermöglicht
dies, die Größenordnung der
erzeugten Schaufelspitzenwirbel (β)
so klein wie möglich
zu machen.
-
Wie
oben beschrieben wird es möglich
durch allmähliches Ändern des
Biegewinkels θ an
dem äußeren Schaufelumfangsteil
(13c) von der Seite der Anströmkante (13a) zur Seite
der Austrittskante (13b), den Lärm, der aufgrund der Schaufelspitzenwirbel
(β) erzeugt
wird effektiv zu unterdrücken,
wenn in eine Klimaanlagenvorrichtung eingebettet.
-
Ferner
ist in der Luftgebläsevorrichtung
(4) gemäß der ersten
Ausführungsform
der Winkel θ2 (siehe 7) nicht
größer als
90 Grad.
-
Beispielsweise
in dem Fall, in dem die Schaufel (13, 13, 13),
deren Vorwärtsneigewinkel groß ist, durch
Vergießen
eines synthetischen Harzes hergestellt wird, wird die Tätigkeit
des Produktauslassens (d.h. der Gussentfernung) schwierig durchzuführen, was
die Effizienz des Gießens schlechter
macht. Wenn jedoch der Winkel θ2 nicht größer als 90 Grad ist, macht
es dies möglich,
einen angemessenen Gusswinkel vorzusehen, wobei das Gießen der
Luftgebläsevorrichtung
(4) erleichtert wird und die Effizienz des Gießens verbessert
wird.
-
Ferner,
in der Luftgebläsevorrichtung
(4) gemäß der ersten
Ausführungsform,
wie beispielsweise aus 5 gesehen werden kann, umfasst
eine Querschnittsansicht der Schaufel (13, 13, 13)
durch eine gedrehte Projektion der gebogenen Linie K auf eine Ebene,
welche durch die zentrale Rotationsachse O der Schaufel (13, 13, 13)
geht, zwischen der Nabe (14) und dem äußeren Schaufelumfangende (R)
drei Regionen von unterschiedlicher Gestalt, und zwar ein inneres
Umfangssegment, welches konkav zur Saugseite ist (oder welches annähernd in
der Gestalt einer geraden Linie ist), ein zentrales Segment, welches
konvex zur Saugseite ist, und ein äußeres Umfangssegment, welches
teilweise zur Saugseite hin gebogen ist.
-
Wenn
die Querschnittsgestalt der Schaufel (13, 13, 13)
drei Regionen von unterschiedlicher Gestalt umfasst, und zwar ein
inneres Umfangssegment, welches konkav zur Saugseite ist (oder welches
in der Gestalt einer geraden Linie ist), ein zentrales Segment,
welches konvex zur Saugseite ist, und eines äußeren Umfangendsegments, welches teilweise
zur Saugseite hin gebogen ist, erlaubt es dieser Anordnung einen
Luftfluss in der Richtung des äußeren Schaufelumfangendes
(R), der an der Seite der Saugoberfläche (13e) der Schaufel
(13, 13, 13) durch die Zentrifugalkraft
während
der Rotation erzeugt wird, sich entlang der Saugoberfläche (13e) stabil
zu bewegen (adhäsiv),
ohne sich von der Saugoberfläche
(13e) zu trennen, weil das innere Umfangssegment konkav
zur Saugseite oder in der Gestalt einer geraden Linie ist. Demgemäß ist es
unwahrscheinlich, dass der Luftfluss einen Schaufelspitzenwirbel
(β) beeinträchtigt.
-
Zusätzlich,
aufgrund der Anordnung, dass die Gestalt des Zentralsegments konvex
zur Saugseite ist, wird die Flussgeschwindigkeit eines Luftflusses,
der dazu neigt, sich zur Seite der Saugoberfläche (13e) von der
Seite der Druckoberfläche
(13d) zu bewegen, im Vornherein an der Seite der Druckoberfläche (13d)
unterdrückt.
Als Ergebnis wird es möglich,
die Größenordnung
des Schaufelspitzenwirbels (β)
selbst zu reduzieren, der durch diesen Luftfluss erzeugt wird.
-
Ferner,
in der oben beschriebenen ersten Ausführungsform, ist der äußere Umfangsteil
(13c) zur Seite gebogen. Aufgrund dessen fließt ein Luftfluss
an der Seite der Druckoberfläche
(13d) der Schaufel (13, 13, 13)
entlang der sich verjüngenden Druckoberfläche (13d)
in dem äußeren Schaufelumfangsteil
(13c) und fließt
reibungslos die Saugoberfläche
(13e) herum ein, welche ebenfalls eine sich verjüngende Oberfläche ist.
Als Ergebnis wird der Wirbeldurchmesser der Schaufelspitzenwirbel
(β) weiter
reduziert und stabil, wobei ein Luftfluss, der in der Richtung des äußeren Schaufelumfangsendes (R)
an der Seite der Saugoberfläche
fließt,
unwahrscheinlich den Schaufelspitzenwirbel (β) beeinträchtigt.
-
Dieser
Vorgang des äußeren Schaufelumfangsteils
(13c), wenn die Breite W des Biegeteils des äußeren Schaufelumfangsteils
(13c) allmählich von
der Umgebung der Anströmkante
(13a) bis zur Umgebung der Austrittskante (13b)
der Schaufel (13, 13, 13) wie oben beschrieben
ansteigt, erreicht einen reibungsloseren Luftflussführungseffekt
von der Seite der Anströmkante
(13a) hoch zu der Seite der Austrittskante (13b)
gemäß zu dem
Durchmesser des Schaufelspitzenwirbels (β), dessen Durchmesser ansteigt,
wenn er allmählich
ansteigt, so dass er von der Seite der Anströmkante (13a) bis zur
Seite der Austrittskante (13b) der Schaufel (13, 13, 13)
größer wird (siehe 25).
Zusätzlich
ist es unwahrscheinlich, dass der erzeugte Schaufelspitzenwirbel
(β) sich
von der Schaufelsaugoberfläche
(13e) entfernt.
-
Wie
oben beschriebene werden sich die erzeugten Schaufelspitzenwirbel
(β) dementsprechend zwischen
den benachbarten Schaufeln (13, 13) nicht beeinträchtigen,
selbst wenn die Länge
der Sehne mit Blick auf die Reduzierung des Gewichts der Schaufel
(13, 13, 13) gekürzt wird, und die Ausstoßluftflussturbulenzen
auf der flussabwärtigen
Seite der Luftgebläsevorrichtung
werden reduziert.
-
Als
Ergebnis von diesem werden in der ersten Ausführungsform die oben beschriebenen
Vorgänge
miteinander effektiv kombiniert, wobei eine zufrieden stellende
Reduzierung des Lärmpegels
erreicht wird, wenn in eine Außeneinheit
für eine
Klimaanlage eingebettet.
-
Selbst
in dem Fall, in dem das innere Umfangssegment der Schaufel (13, 13, 13)
in der Gestalt einer geraden Linie ist, werden diese Betriebs/Arbeitseffekte
in annähernd
derselben Art erhalten, wie in dem Fall, wenn das innere Umfangssegment
konkav ist.
-
Ferner
ist in der Luftgebläsevorrichtung
(4) der ersten Ausführungsform
eine abgerundete Oberfläche
nur auf der Seite der Druckoberfläche (13d) des äußeren Schaufelumfangendes
(R) ausgebildet.
-
Solch
eine Anordnung, in der eine abgerundete Oberfläche nur auf der Seite der Schaufeldruckoberfläche (13d)
des äußeren Schaufelumfangendes (R)
ausgebildet ist, verhindert das Auftreten einer Luftflussturbulenz
durch die Kantenteile, wobei es einem Luftfluss ermöglicht wird,
reibungsloser von der Seite der Druckoberfläche (13d) des äußereren Schaufelumfangsteils
(13c) herum in die Saugoberfläche (13e) einzufließen.
-
Ferner,
in der Luftgebläsevorrichtung
(4) der ersten Ausführungsform,
wie beispielsweise in 6 gezeigt, variiert die Größe der abgerundeten
Oberfläche
an der Seite der Schaufeldruckoberfläche (13d) des äußeren Schaufelumfangendes
(R) (d.h. der Krümmungsradius,
r', der abgerundeten
Oberfläche) in
einem Bereich von nicht weniger als t bis nicht mehr als 3t, wobei
t die Dicke der Schaufel (13, 13, 13)
in der Umgebung des äußeren Umfangs
des Flügels
einer Luftgebläsevorrichtung
(4) ist.
-
Aufgrund
dieser Anordnung, in der die Größe der abgerundeten
Oberfläche,
die an der Seite der Schaufeldruckoberfläche (13d) des äußeren Schaufelumfangsendes
(R) ausgebildet ist (d.h. der Krümmungsradius
r' der abgerundeten
Oberfläche),
nicht kleiner als t und nicht größer als
3t ist, wobei die Dicke der Schaufel (13, 13, 13)
in der Umgebung des außenseitigen
Durchmessers eines Flügelrads
der Luftgebläsevorrichtung
(4) t ist, werden die vorherigen Luftflussführungstätigkeiten
effektiver über
den gesamten Bereich der Umgebung der Anströmkante (13a) bis zur
Umgebung der Austrittskante (13b) ausgeführt.
-
In
anderen Worten, wenn, an dem äußeren Umfangsende
(R) der Schaufel (13, 13, 13), der Krümmungsradius
r' der abgerundeten
Oberfläche, die
auf der Seite der Druckoberfläche
(13d) ausgebildet ist, von t bis 3t wie oben beschrieben
reicht, gemäß zur Variation
in der Richtung eines Luftflusses, zu der Zeit, wenn ein Luftfluss
von der Seite der Druckoberfläche
(13d) herum in die Seite der Saugoberfläche (13e) einfließt, fließt der Luftfluss
reibungsloser von der Seite der Druckoberfläche (13d) herum in
die Seite der Druckoberfläche
(13e) ein. Dementsprechend werden die Schaufelspitzenwirbel
(β) effektiv
unterdrückt,
wobei eine Reduktion des Lärmpegels
erreicht wird.
-
Erstes Modifikationsbeispiel
-
Die
Gestalt des Biegeteils des äußeren Umfangsteils
(13c) der Schaufel (13, 13, 13)
ist nicht auf die oben beschriebene lineare Gestalt beschränkt. Wie
beispielsweise in den 12 und 13 gezeigt,
kann die Gestalt des Biegeteils eine gebogene Oberfläche sein,
die durch teilweises Einkräuseln
der Umgebung des Anströmendes
des Biegeteils ausgebildet ist, welches annähernd linear ausgebildet ist, d.h.
nur die Umgebung des äußeren Umfangsendes (R),
zur Saugseite hin gebogen ist. Das ermöglicht es dem Luftfluss einfach
von der Seite der Druckoberfläche
(13b) herum in die Seite der Saugoberfläche (13e) einzufließen, wobei
der Durchmesser des Schaufelspitzenwirbels (β) auf ein weiteres Maß reduziert
wird.
-
Zweites Modifikationsbeispiel
-
Wie
beispielsweise in den 14 und 15 gezeigt,
kann das Biegeteil des äußeren Schaufelumfangsteils
(13c) annähernd
S-förmig sein.
Im Speziellen, in diesem zweiten Modifikationsbeispiel, ist die
gesamte Gestalt des Biegeteils folgendermaßen annähernd S-förmig ausgebildet. Ein Abschnitt,
der vor einem Teil (a) positioniert ist, welches linear zur Saugseite
gebogen ist, wird entgegen der Druckoberfläche (13d) zurückgebogen,
um eine Schaufelauslegeroberfläche
(b) auszubilden und dessen äußeres Umfangsende
(c) ist zur Saugseite hin gebogen, so dass das Biegeteil S-förmig ist.
Auch für
den Fall einer solchen Anordnung wird der Schaufelspitzenwirbel
(β) effektiv
reduziert, und zusätzlich ist
es möglich,
den Ausstoßwirbel
von zwischen den benachbarten Schaufeln zu eliminieren.
-
Effekte der ersten Ausführungsform
-
Demgemäß erzielt
die Luftgebläsevorrichtung
(4) in der ersten Ausführungsform
die folgenden vorteilhaften Effekte.
- (i) der
Lärm, der
durch die Luftgebläsevorrichtung (4)
selbst erzeugt wird, wird reduziert, und, zusätzlich, der Lärm, wenn
die Luftgebläsevorrichtung
innerhalb einer Außeneinheit
für eine
Klimaanlage eingebettet ist, wird effektiv reduziert.
- (ii) Selbst in dem Fall, in dem die Sehnenlänge der Schaufel (13, 13, 13)
gekürzt
wird, um eine Reduzierung des Gewichts und der Kosten der Schaufel
(13, 13, 13) zu erreichen, wird der Schaufelspitzenwirbel
(β) die
Saugoberfläche
nicht verlassen und wird nicht die benachbarten Schaufeln beeinträchtigen,
und der Ausstoß der
Wirbel von zwischen benachbarten Schaufeln wird effektiv reduziert.
Als Ergebnis wird die Beeinträchtigung der
Schaufelspitzenwirbel (β)
mit äußeren Hindernissen,
wie beispielsweise einem Gebläseschutz, Gitter
etc. reduziert, wobei sowohl der Lärmreduzierungseffekt verbessert
wird als auch der Abfall in der Luftversorgungsleistung unterdrückt wird.
- (iii) Gießen
wird einfach auszuführen,
und die Reduzierung der Herstellungskosten werden erreicht, was
genau durch das Ausbilden eines Biegeteils an einem äußeren Umfangsendeabschnitt erreicht
wird, der ein Teil der Schaufel (13, 13, 13) ist,
ohne die gesamte Gestalt der Schaufel (13, 13, 13)
zu beeinflussen, welche durch ihre Luftversorgungsleistung festgelegt
wird.
- (iv) Zusätzlich,
da der Biegeteil eine Rippenfunktion erreicht, erhöht dies
die Steifigkeit der Schaufel (13, 13, 13).
Als Ergebnis kann die Schaufel (13, 13, 13)
verdünnt
werden, wodurch es möglich ist,
die Herstellungskosten der Schaufel (13, 13, 13)
weiter zu reduzieren. In der gleichen Zeit wird der Vibrationswiderstand
der Schaufel (13, 13, 13) verbessert,
wobei die Erzeugung von unnormalen Geräuschen aufgrund der Vibration
reduziert wird.
- (v) Zusätzlich
zu den oben genannten Effekten wird der Abfall der Luftversorgungsleistung
unterdrückt
oder verhindert.
-
Andere Ausführungsformen
-
Biegewinkel θ des Biegeteils
-
In
dem Biegeteil der ersten Ausführungsform,
wie beispielsweise in den 2-4 gezeigt, steigt die Breite W in Radialrichtung
des Biegeteils allmählich
von der Anströmkante
(13a) bis zur Austrittskante (13b) der Schaufel
(13, 13, 13) an, und andererseits bleibt
der Biegewinkel θ des
Biegeteils (siehe 7) unverändert.
-
Im
Gegensatz zu dem oberen, kann es so angeordnet werden, dass der
Biegewinkel θ des
Biegeteils allmählich
ansteigt oder von der Anströmkante
(13a) bis zur Austrittskante (13b) der Schaufel
(13, 13, 13) steil wird. In einem solchen
Fall werden ebenso die absolut selben Betriebs/Arbeitseffekte erhalten,
die die erste Ausführungsform
bereitstellt.
-
Anders
dargestellt, im Allgemeinen, steigt die Druckdifferenz zwischen
der Druckoberfläche (13d)
und der Saugoberfläche
(13e) von der Anströmkante
(13a) zur Austrittskante (13b) der Schaufel (13, 13, 13)
an, in Übereinstimmung
mit der die Stärke
des „Herumeinfließens" (Änderung
der Flussrichtung) eines Luftflusses von der Seite der Druckoberfläche (13d)
in die Seite der Saugoberfläche
(13e) allmählich
zur Austrittskante hin ansteigt. Im Gegensatz dazu, wenn es so konstruiert
ist, dass der Biegewinkel θ an
dem äußeren Umfangsteil
(13c) der Schaufel (13, 13, 13)
allmählich
ansteigt von der Anströmkante
(13a) zur Austrittskante (13b) (der Neigungswinkel
des Biegeteils wird steil) zum stabilen Erzeugen des Schaufelspitzenwirbels
(β) an der
Seite der Saugoberfläche
(13e), die in dem äußeren Umfangsteil
(13c) der Schaufel (13, 13, 13)
ausgebildet ist, macht es dies möglich,
die Größenordnung
der erzeugten Schaufelspitzenwirbel so klein wie möglich zu
machen.
-
Ferner,
in dem Fall, wenn der Biegewinkel θ wie oben beschrieben verändert wird,
im Gegensatz zu dem oberen, kann der Biegewinkel θ allmählich von
der Anströmkante
(13a) zur Austrittskante (13b) verringert werden
(der Neigungswinkel des Biegeteils wird flacher).
-
Wie
vorher dargestellt, vergrößert sich
die Druckdifferenz zwischen der Seite der Druckoberfläche (13d)
und der Seite der Saugoberfläche
(13e) an dem äußeren Umfangsteil
(13c) der Schaufel (13, 13, 13)
von der Seite der Anströmkante
(13a) zur Seite der Austrittskante (13b), in Übereinstimmung
mit dem Wachsen des Schaufelspitzenwirbels (β) und der ähnlichen Vergrößerung dessen
Durchmessers.
-
Um
das obere zu bewältigen,
wird der Biegewinkel θ des
Biegeteils auch allmählich
flacher gemacht, so dass sich der Biegewinkel θ gemäß zu dem Wachstum des Schaufelspitzenwirbels
(β) verringert,
der allmählich
zur Seite der Austrittskante (13e) hin anwächst. Diese
Anordnung sichert demgemäß ab, dass
der Schaufelspitzenwirbel (β)
von der Seite der Saugoberfläche
(13e) des Biegeteils gehalten wird, das an dem äußeren Umfangsteil
(13c) der Schaufel (13, 13, 13)
ausgebildet ist, wobei die Beeinträchtigung mit einer benachbarten
Schaufel (13) unterdrückt
wird. Zusätzlich
wird es möglich,
den Schaufelspitzenwirbel, der allmählich anwächst, zu veranlassen, effektiv
von der Seite der Druckoberfläche
(13d) herum in die Seite der Saugoberfläche (13e) der Schaufel
(13, 13, 13) einzufließen.
-
Art der Schaufel
-
In
jeder der vorhergehenden Ausführungsformen
wird in der Beschreibung auf Schaufeln eingegangen, die eine dünne Schaufelstruktur
haben. Es ist jedoch keine Notwendigkeit zu sagen, dass die vorliegende
Erfindung auch auf gewöhnlich
verwendete, dicke Schaufeln anwendbar ist, auf verschiedene dicke
Schaufeln, die eine bessere Luftversorgungsleistung haben, auf andere
Arten von Schaufeln in derselben Art angewendet werden kann, wie sie
auf die Schaufeln angewendet wurden, die eine dünne Schaufelstruktur haben.
-
Industrielle Anwendbarkeit
-
Wie
oben beschrieben, wird die vorliegende Erfindung auf eine Luftgebläsevorrichtung
angewendet, die zum Gebrauch in einer Außeneinheit für eine Klimaanlage
vorgesehen ist.