专利名称：斜流式送风机的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种斜流式送风机。
以往，作为空调机的室外机用送风装置，在许多场合使用有斜流式叶轮的斜流式送风机，此时，特别是对于接近壁面设置类型的室外机，由于是将其前面侧吸入的空气从侧方或上方吹出形成空气连通形态，必须采取使来自斜流式叶轮的吹出流转向半径方向的手段。
作为将来自斜流式叶轮的吹出流朝向半径方向的转向手段，例如正如特公平6-58116号公报所公开的，在斜流式叶轮的吹出侧设置离心扩散器，通过离心扩散器将来自上述斜流式叶轮的吹出流朝半径方向外侧转向的结构(下面为便于说明，将其称作“第1以往构造”)，也提出了一种接近该斜流式叶轮的吹出侧具有沿垂直于其回转轴线方向延伸的转向板，通过该转向板将来自斜流式叶轮的吹出流朝半径方向外侧转向的简单构造(下面为便于说明，将其称作“第2以往构造”)。
可是，作为吹出流的转向手段、使用离心扩散器的上述“第1以往构造”，如使用离心扩散器，因斜流式叶轮中的翼间流偏向叶片的顶部一侧，使得扇叶压力性能变劣，不能将上述叶片的叶片出口角在斜流式叶轮的半径方向设定成一定的。
然而，这样的将离心扩散器作为吹出流的转向手段所使用的斜流式送风机中，由于该离心扩散器为确保性能在轴向的尺寸较大，会使装载该斜流式送风机的机器如空调机的外形尺寸增大，同时，由于该离心扩散器的构造并不简单，随之有斜流式送风机的成本高等问题。
有如此离心扩散器导致其形态上的问题，通过采用上述“第2以往构造”那样的、构造简单并且紧凑的转向板作为吹出流的转向手段能得以解决。
但是，作为转向手段具有上述转向板的“第2以往构造”用于上述“第1以往构造”中的斜流式叶轮的叶片构造(即将叶片的叶片出口角成一定地设定在斜流式叶轮的半径方向上的构造)时，会产生下述的新问题。
在此，为了以下说明的方便起见，参照图3和图4，说明斜流式叶轮中的叶片的叶片入口角βb1和叶片出口角βb2。
图3示出斜流式叶轮的叶片12，图中序号11为轮毂，2为喇叭口，斜流式叶轮围绕着通过轮毂11轴心的回转轴线L0旋转。
在叶片12中，其翼面上的设计流线Ls延伸到上述回转轴线L0，与该回转轴线L0的交点成为a，同时，上述设计流线Ls与叶片后缘的交点成为b，进而从上述b处朝回转轴线L0的垂线与该回转轴线L0的交点为c，连接这些点a，b，c获得三角形，将该三角形围绕上述回转轴线L0回转获得的圆锥面称作“回转流面”。将该回转流面上的翼部分展开成平面时，如图4所示，成为具有同心的入口圆C1和出口圆C2的圆锥展开面，上述叶片12设定成跨在该圆锥展开面的上述入口圆C1和出口圆C2之间。而且，在此，上述叶片12的前缘中的相对上述入口圆C1的切线方向的角度为叶片入口角βb1，叶片12的后缘中相对上述出口圆C2的切线方向的角度为叶片出口角βb2。
另外，在图3中，符号D1是斜流式叶轮的入口外径，D2是出口外径，Rh是吹出侧轮毂部半径，Rt是吹出侧顶部半径。
回到本题，说明“第2以往构造”适用上述“第1以往构造”中的斜流式叶轮的叶片构造时的问题，但一般在叶轮中，为了朝叶片前缘的流入流无冲突，通常例是将叶片入口角βb1设定成随着斜流式叶轮半径的增大而变大。因此，相对于如此设定的叶片入口角βb1，如上述“第2以往构造”，将叶片出口角βb2设定成在半径方向大致一定时，由叶片入口角βb1和叶片出口角βb2定义的转向角Δβ(＝βb2-βb1)，如图5中曲线Lb所示，会大致与斜流式叶轮的半径增大成比例地单调增加。
然而，如“第1以往构造”那样地、接近斜流式叶轮的出口侧设置转向板的构造时，翼间流偏向顶部侧的倾向比设置离心扩散器时更加显著。而且，正如上述，在将叶片出口角βb2设定成在斜流式叶轮的半径方向一定时，叶片中的其顶部侧负荷进一步增大，结果，翼负压面流的边界层发达，在叶片的后缘侧易产生分离。此时，由于叶片的顶部处于叶片中周速最大的部分，因顶部侧的叶片负压面流的分离，发生噪音增大的问题。
另外，为了消除因顶部侧翼负压面流的分离导致噪音增大的问题，而把转向角Δβ设定成随着半径的增加单调减少(参照图5的曲线Lc)时，如送风机设计上广泛采用的自由涡旋形那样，由于在顶部侧相对减少的工作必须要由周速小的轮毂部侧补偿，轮毂部侧的转向角Δβ非常大。此外，由于有轮毂表面的壁面摩擦的影响，轮毂侧流分离，翼间流大并偏向顶部侧，结果，不仅增大噪音，还会产生难以满足所需要的设计性能的问题。
再有，将斜流式送风机如作为空调机使用时还会产生问题。
即，在空调机中，多数在斜流式送风机的前面侧设置热交换器，但在这样的构造中为了使空调机紧凑，必须缩小热交换器与斜流式送风机的距离。在此，相对热交换器的通风面积，斜流式送风机的吸入面积小时，通过热交换器的空气的流速成为靠近该热交换器中央的部位大而靠近外周部位小的极端的偏斜分布，会产生热交换性能恶性和热交换器中通风阻力增大的问题。于是，为了抑制上述问题，考虑将斜流式送风机的入口外径D1仅能接近出口外径D2以有效地增加其吸入面积。
然而，当加大斜流式叶轮的入口外径D1并将其接近出口外径D2时，与之相对应，顶部侧的翼间流增大的一方，由于顶部侧的静压上升的大半必须依赖于相对速度的减速，顶部侧的负荷会增大。此时，如上述“第1以往工作”那样，将叶片出口角βb2设定成在斜流式叶轮的半径方向大致一定时，在如此构造中，正如上述，由于顶部侧的负荷为原来那样大，顶部侧的全负荷过大，结果，叶片负压面的边界层的分离进一步增长，发生噪音进一步增大的问题。
为此本发明的目的是提供一种具有转向板的斜流式送风机，能尽可能抑制翼面分离引起的噪音增大和送风性能低下。
本发明中，作为解决上述课题的具体手段采用下面的构成。
在第1发明中，具有在朝向吹出侧扩径变化的轮毂上设置叶片的斜流式叶轮，设置在该斜流式叶轮外周侧的喇叭口，与该喇叭口连续设置并将该斜流式叶轮的吸入侧和吹出侧隔离的隔板和在所述斜流式叶轮的吹出侧大致垂直于其回转轴线设置的转向板，其特征在于，将所述斜流式叶轮的叶片角度设定成，根据叶片入口角βb1和叶片出口角βb2由“βb2-βb1”所表示的转向角Δβ成为最大时的叶轮出口侧半径R相对于所述斜流式叶轮的吹出侧轮毂部半径Rh和吹出侧顶部半径Rt成为“Rh＜R＜Rt”。
第2发明的特征是，在上述第1发明的斜流式送风机中，所述斜流式叶轮的入口半径D1和出口半径D2大致相同。
本发明通过采用如此构成，获得如下的效果。
(A)在第1发明中，通过将斜流式叶轮的叶片角度设定成，根据叶片入口角βb1和叶片出口角βb2由“βb2-βb1”所表示的转向角Δβ成为最大时的叶轮出口侧半径R相对于所述斜流式叶轮的吹出侧轮毂部半径Rh和吹出侧顶部半径Rt成为“Rh＜R＜Rt”，转向角Δβ如图5中曲线La所示，在斜流式叶轮的半径方向，在吹出侧轮毂部半径Rh与吹出侧顶部半径Rt的中间位置，转向角Δβ成为最大转向角Δβm，随着分别接近吹出侧轮毂部半径Rh及吹出侧顶部半径Rt，成为其值逐渐下降的特性。并且，(1)由于周速大的顶部侧转向角Δβ相对于转向角最大值Δβm能抑制的相当小，能抑制叶片负压面上的边界层的分离，能降低仅由边界层分离引起的噪音；(2)轮毂部侧是受壁面摩擦影响易分离的部位，但因轮毂部侧的转向角Δβh相对于上述最大值Δβm抑制地相当小，能够抑制该轮毂部侧边界层的分离，结果，能够尽可能地抑制边界层分离引起的送风性能下降和噪音的上升；(3)由于轮毂部和顶部中间部位的转向角(即包含最大转向角Δβm的其附近的转向角)相对于该轮毂部和顶部的转向角Δβh以及Δβt相当大，在叶片中可获得充分的静压上升，能够抑制斜流式叶轮转数的过度上升；(4)由于因顶部侧的转向角Δβt比中间部位的转向角要小，顶部侧的反作用度(即“静压上升/全压上升”)变大，顶部侧中斜流式叶轮出口侧的静压相对于中间部位的静压变得非常大，由此，朝向轮毂部侧的向心力动作，能将斜流式叶轮的翼间流在轮毂部附近矫正；通过上述(1)-(4)等的相乘作用，接近斜流式叶轮的吹出侧配置转向板的构造持有特定的优点，即，例如与具有离心扩散器场合相比，结构紧凑、成本低，同时，能获得兼具低噪音和高送风性的斜流式送风机，可进一步提高该斜流式送风机的总体性能。
(B)采用第2发明的斜流式送风机，是以上述第1发明的斜流式送风机的特性即主要如上述(4)所述、顶部侧转向角Δβt比其中间部位的要小、导致顶部侧的反作用度变大、通过轮毂部侧的向心力，翼间流在轮毂部附近被矫正这样的特性作为前提，对于如此斜流式送风机，由于上述斜流式叶轮的入口外径D1和出口外径D2大致相同以增大吸入面积，尽管扩大了该入口外径D1，但可尽可能地抑制以往那样的、因周速的入口外径接近出口外径、顶部侧翼间流增大使顶部侧的负荷过大的现象。结果，不会导致叶片负压面上边界层的分离，可扩大斜流式叶轮的吸入面积，能使送风性能更进一步的提高。
另外，例如，将该斜流式送风机作为空调机的送风装置使用时，仅扩大斜流式叶轮的吸入面积，通过接近斜流式送风机前方侧配置的热交换器的空气的风速分布得以改善，能够提供兼具高热交换性能和通风阻力小的高性能空调机。
图1是本发明一实施例的斜流式送风机主要部分的剖视图，图2是本发明另一实施例的斜流式送风机主要部分的剖视图，图3是叶轮中回转流动面的说明图，图4是叶轮的圆锥展开面中叶片入口角和叶片出口角的说明图，图5是叶轮转向角半径方向分布的说明图，图6是送风性能的对比图。
下面根据本发明的较佳实施例进行详细说明。
图1示出适用本发明的斜流式送风机Z1的主要部分，图中，序号1是斜流式叶轮，该斜流式叶轮1由朝向吹出侧有逐渐扩径变化的倾斜面部11a的轮毂11和在轮毂11的倾斜面部11a上沿周向以规定间隔配置的多根叶片12构成，通过轴装在轮毂11上的电机6的旋转驱动，起到所需要的送风作用。
在斜流式叶轮1的外周围绕着它设置喇叭口2，同时，在该喇叭口2的出口侧端缘具有隔板3，该隔板3大致垂直于上述斜流式叶轮1的回转轴线“L0”并向喇叭口2的径向外侧延伸出，以将上述斜流式叶轮1的吸入侧和吹出侧隔开。
在上述斜流式叶轮1的吹出侧，设有接近该斜流式叶轮1并大致沿垂直于上述回转轴线“L0”的方向延伸的转向板4，由上述斜流式叶轮1吹出的吹出流如流线A所示，向上述转向板4斜吹出后，在上述转向板4的转向作用下，通过由上述隔板4和转向板4构成的空气通路5，转向该斜流式叶轮1的径向外侧吹出。
以上构成对于斜流式送风机是以往所公知的构成(即，对应于上述“第2种以往构造”的构成)。因此，对于具有如此基本构成的斜流式送风机Z1，通过其构成带来的基本效果，即能使斜流式叶轮1的轴向尺寸变小(例如与上述“第1以往构造”那样的具有离心式扩散器的构成相比)，其自身紧凑从而延伸至具有这种斜流式送风机Z1的空调机紧凑，同时，由于其构造简单、成本低，可保持斜流式送风机Z1低成本的效果。
另外，在本实施例的斜流式送风机Z1中，由于上述转向板4具有特有的效果，相反，该转向板4所具有的缺点在于，即有助于吹出流朝上述叶片12的顶部12b侧偏斜，从而导致叶片12的边界层发生分离现象，随之噪音增大、送风性能下降，而采用本发明可尽可能地抑制上述现象，因而在保持紧凑成本低的基本效果下，可实现低噪音和高送风性能。下面围绕该斜流式送风机Z1特有的构成加以说明。
本实施例的斜流式送风机Z1最大的特征在于设定上述斜流式叶轮1中叶片12的叶片角度和斜流式叶轮1的直径尺寸。
叶片12的叶片角度的设定，是根据图3和图4所示的叶片入口角βb1和叶片出口角βb2所规定的转向角Δβ与斜流式叶轮1的半径R的关系来设定该叶片角度。
即，最大的特征在于，将斜流式叶轮1的叶片角度设定成，根据叶片入口角βb1和叶片出口角βb2，将由“βb2-βb1”所表示的转向角Δβ最大时的叶轮出口侧的半径R与上述斜流式叶轮1吹出侧轮毂部半径Rh和吹出侧顶部半径Rt相比，成为“Rh＜R＜Rt”。并且，通过如此设定，上述转向角Δβ如图5中曲线La所示，在斜流式叶轮1的半径方向，吹出侧轮毂部半径Rh和吹出侧顶部半径Rt的中间位置处，转向角Δβ成为最大转向角Δβm，随着分别接近吹出侧轮毂部半径Rh和吹出侧顶部半径Rt，有其值逐渐下降的特性，基于此特性，获得如下特有的效果。即，能获得以下(1)-(4)等的作用。
(1)在上述叶片12中，由于周速大的顶部侧转向角Δβt能相对转向角的最大值Δβm控制的相当小，能抑制叶片负压面上的边界层的分离，相应地能降低边界层分离所致的噪音；(2)上述12的轮毂部12a是受壁面摩擦影响易分离的部位，但由于该轮毂部12a的转向角Δβh相对上述最大值Δβm能控制的相当小，能抑制该轮毂部12a侧边界层的分离，结果，能尽可能地抑制边界层分离所致的送风性能下降和噪音的上升；(3)由于上述叶片12的轮毂部12a和顶部12b的中间部位转向角(即包含最大转向角Δβm的其左右的转向角)相对于该轮毂部12a的转向角Δβh和顶部12b的转向角Δβt相当大，可在上述叶片12中获得充分上升的静压，结果，能抑制上述斜流式叶轮1的转数过分上升；
(4)由于在叶片12中，因顶部12b侧的转向角Δβt比中间部位的转向角要小，该顶部12b侧的反作用度(即“静压上升/全压上升’)变大，该顶部12b侧中斜流式叶轮1出口侧的静压相对中间部位中的静压变得非常大，由此，朝向轮毂部12a的向心力动作，在斜流式叶轮1中，其翼间流靠近轮毂部12a处被矫正。
通过这些各自作用的相乘效果，在本实施例的斜流式送风机Z1中，接近上述斜流式叶轮1的吹出侧配置上述转向板4的构造所特有的优点，即，与具有如离心式扩散器场合相比，具有紧凑成本低优点的同时，能够实现低噪音和高的送风性能，能提供一种具有高的总体性能的斜流式送风机Z1。
接着，上述斜流式叶轮1的直径尺寸的设定的前提是，该直径尺寸的实际设定是通过上述斜流式叶轮1如上所述的设定本发明特有的叶片角度，即，由于顶部12b侧转向角Δβt比其中间部位的要小，该顶部12b侧反作用度变大，因朝向轮毂部12a侧的向心力，翼间流有在轮毂部12a附近被矫正的倾向。
另外，在有如此前提构成的斜流式送风机Z1的特征是，如图1所示，该斜流式叶轮1的入口外径D1与出口外径D2大致相同能增大吸入面积。
通过如此构成，因上述入口外径D1扩大，即使翼间流发生朝向顶部12b侧偏斜的倾向，通过上述本发明特有的叶片角度设定使得翼间流在轮毂部12a附近被矫正而可尽可能地抑制这种倾向，可尽可能地防止顶部12b侧过大的负荷，结果，不会招致叶片负压面上边界层的分离，可扩大斜流式叶轮的吸入面积，能够使斜流式送风机Z1的送风性能进一步提高。
此外，例如，将该斜流式送风机Z1作为空调机的送风装置使用时，如图1点划线所示，由于热交换器7接近上述斜流式送风机Z1的前面侧设置，当上述斜流式送风机Z1的吸入面积相对该热交换器7的通风面积小时，虽然该热交换器7中风速分布偏向其中心附近，可能会招致热交换性能降低或通风阻力增大。但在本实施例的斜流式送风机Z1中，由于上述斜流式叶轮1的入口外径D1接近出口外径D2，可扩大其吸入面积，可尽可能地改善上述热交换器7中风速分布的偏向，结果，能够提供一种兼备高热交换性能和低通风阻力的高性能的空调机。
此外，图6示出将上述实施例中Z1的噪音性能和静压性能与以往的斜流式送风机对比的视图。由该图6可见，本实施例的斜流式送风机Z1的噪音值(曲线L1所示)与以往的相比(曲线L2所示)在全部通风区域均维持较低水平，而且此时静压性能(曲线L3所示)与以往的相比(曲线L4所示)大致不变。
另外，图2示出本发明另一实施例的斜流式送风机Z2。本实施例的斜流式送风机Z2只是上述喇叭口2的形态以及与之相连形成的上述隔板3的构造与上述实施例的斜流式送风机Z1不同，除此之外的构成即与叶片12的叶片角度的设定和斜流式叶轮1的直径尺寸的设定有关的构成与上述实施例的斜流式送风机Z1完全相同，因此，不用说，具有与之同样的作用效果。
权利要求
1.一种斜流式送风机，具有在朝向吹出侧扩径变化的轮毂(11)上设置多个叶片(12)的斜流式叶轮(1)，设置在该斜流式叶轮(1)外周侧的喇叭口(2)，与该喇叭口(2)连续设置并将该斜流式叶轮(1)的吸入侧和吹出侧隔离的隔板(3)和在所述斜流式叶轮(1)的吹出侧大致垂直于其回转轴线设置的转向板(4)，其特征在于，将所述斜流式叶轮(1)的叶片角度设定成，由叶片入口角βb1和叶片出口角βb2表示成“βb2-βb1”的转向角Δβ最大时的叶轮出口侧半径R相对于所述斜流式叶轮(1)的吹出侧轮毂部半径Rh和吹出侧顶部半径Rt为“Rh＜R＜Rt”。
2.按照权利要求1所述的斜流式送风机，其特征在于，所述斜流式叶轮(1)的入口半径D1和出口半径D2大致相同。
全文摘要
一种具有转向板的斜流式送风机,能够尽可能地抑制翼面分离引起的噪音增大和送风性能的下降。在具有斜流式叶轮1、喇叭口2、隔离该斜流式叶轮1的吸入侧和吹出侧的隔板3以及在所述斜流式叶轮1的吹出侧设置的转向板4的斜流式送风机中,将所述斜流式叶轮1的叶片角度设定成,根据叶片入口角βb1和叶片出口角βb2由“βb2—βb1”所表示的转向角Δβ成为最大时的叶轮出口侧半径R相对于所述斜流式叶轮1的吹出侧轮毂部半径Rh和吹出侧顶部半径Rt成为“Rh> R> Rt”。采用这种构成,可获得低噪音和高送风性能的斜流式送风机。
文档编号F04D29/30GK1272598SQ00118058
公开日2000年11月8日 申请日期2000年4月20日 优先权日1999年4月21日
发明者镰田正史, 大西正 申请人:大金工业株式会社