鼓风机的制作方法

专利名称：鼓风机的制作方法
技术领域：
本发明涉及例如用于换气的鼓风机。
技术背景使鼓风机高效率化需要使静压上升，因此，重要的是在相对场增 加离心方向的流动和4吏流动方向的速度减速。在现有的鼓风机中，为了增加离心方向的流动， 一般需要将叶片 后方的流动进行斜流化。为此，例如在特开昭53-116513号公报中有 如下记栽，即，将叶片的基准线从其根部到中间部以规定的倾斜角向 旋转方向弯曲，从中间部到顶端部以规定的倾斜角向旋转方向的反方向弯曲，该基准线的最外端位于比连接旋转中心和上述根部的线更向 旋转方向的相反侧。在现有的上述构成的鼓风机中，空气基本上沿着大致轴线方向移 动，即所谓的轴流式鼓风机。因此，在外周部，叶片形状引起的斜流 效果小，因此，具有以下问题，即，不能得到充分的静压上升，鼓风 效率差，噪音增加等。发明内容本发明以解决上述问题为课题，目的是提高高静压化等产生的鼓 风效率和得到可以低噪音化的鼓风机。本发明的鼓风机具有叶轮、外壳和锥形孔，叶轮设置有多片轴流叶片，该多片轴流叶片在周方向上被留有间隔地安装在轮毂的外周面； 外壳包围上述叶轮的周围；锥形孔被缩成筒状，将气体向上述外壳内 引导。上述锥形孔的内径小于上述叶轮的外径。另外，具有叶轮、外壳和锥形孔，叶轮设置有多片轴流叶片，该
多片轴流叶片在周方向上被留有间隔地安装在轮毂的外周面；外壳包 围上述叶轮的周围；锥形孔被缩成筒状，将气体向上述外壳内引导。 上述锥形孔的内径小于上述叶轮的外径，并且，位于比上述锥形孔的 内径更向外周侧的上述叶片部分的一部分在沿着上述叶轮的旋转中心 轴的方向上，从上述锥形孔的缩径侧端部向扩径侧端部突出。另外，设置轮毂和多张叶片，该多张叶片在周方向上被留有间隔 地安装在该轮毂的外周面，将叶片向与旋转中心轴垂直的面进行垂直 投影时，将如下形成的曲线定义为周方向中心曲线，即连接在各同心 圆与投影后的上述叶片重叠的周方向上延伸的各圆弧长的中心点而形 成的曲线，各同心圆在以上述面和上述旋转中心轴的交点为中心的径 方向上延伸，在将连接上述交点和上述周方向中心曲线的上述轮毂侧 的端点的直线与连接上述交点和上述周方向中心曲线的任意点的直线形成的角度定义为前进角e，该前进角e以上述叶片的旋转方向为正， 将该前进角e的每半径方向单位长度的变化率定义为前进率的情况 下，上述叶片具有上述轮毂侧的前进叶片部和上迷叶片的外周侧的后退叶片部，前进叶片部在半径方向上具有上述前进率为正的值，后退 叶片部具有负的值。上述叶片的上述圆弧长随着从上述轮毂侧向着上述外周侧而变长。


图i是本发明的第一实施方式的鼓风机的正视图。 图2是图i去掉锥形孔时的正视图。图3是图l的叶片的立体图。图4是叶片旋转时的沿着图i的iv-iv线的剖视图，是表示大风量 时的空气的流动图。图5是叶片旋转时的沿着图1的IV-IV线的剖视图，是表示小风量时的空气的流动图。图6是沿着图5的VI-VI线的剖面图。图7是在第一实施方式的鼓风机上，比率(％)与相对噪音强度 (dBA)的关系图。
图8是在第一实施方式的鼓风机上，后退叶片部的前进率与相对 噪音强度的关系图。图9是表示本发明的第二实施方式的鼓风机，叶片旋转时、沿着 旋转中心轴的剖视图。图IO是表示本发明的第三实施方式的鼓风机，叶片旋转时、沿着 旋转中心轴的剖视图。图11是在第三实施方式的鼓风机上，比率(％ )与相对噪音强度 的关系值的关系图。图12是在第三实施方式的鼓风机上，比率(％)与静压差的相对 值的关系图。图13是表示本发明的第四实施方式的鼓风机，叶片旋转时、沿着 旋转中心轴的剖视图。图14是表示本发明的第四实施方式的鼓风机，叶片旋转时、沿着 旋转中心轴的剖视图。图15是关于第一实施方式，斜置角的说明图。图16是关于第一实施方式，径方向中心线的说明图。
具体实施方式
以下参照附图，就本发明的适合的实施方式进行说明，在各实施 方式中，同一、同等部件或部位用同一符号进行说明。 第一实施方式图1是从本发明的第一实施方式的鼓风机的吸入侧看的正视图， 图2是图1去掉锥形孔8时的正视图，图3是图1的叶片4的立体图， 图4和图5是沿着图1的叶片4旋转时的IV-IV线的剖视图，图6是沿 着图5的VI-VI线的剖视图。另外，图2是表示将叶片4向与作为轮毂 1的中心轴线的旋转轴30垂直的面上投影的状态，从吸入侧看与旋转 轴30垂直的面的图。该鼓风机具有马达轴20、圆柱形状的轮毂l、四张叶片4、外壳 19和锥形孔8，圆柱形状的轮毂1与该马达轴20同心地直接连结，四 张叶片4被沿周方向等间隔地安装在该轮毂1的外周面上，外壳19 包围着叶片4的周围，锥形孔8被安装在外壳19的吸入侧的端部、将 空气向外壳19的内部引导。轮毂l和四张叶'片4构成叶轮，图l和图2中的箭头表示叶轮(轮 毂l)的旋转方向。作为轮毂l的中心轴线的旋转轴30与叶轮的旋转 中心轴相同。另外，在本说明书中，将被设置在流动的吸入侧的、具有将气流 向叶轮平稳地引导的曲线部的装置称为锥形孔。各叶片4由前进叶片部2和后退叶片部3构成。 在此，就前进叶片部2和后退叶片部3进行说明。 首先，如图2所示，将叶片4向与作为轮毂1的中心线轴的旋转 轴30垂直的面投影时，将如下形成的曲线定义为周方向中心曲线6， 该曲线是连接在各同心圆与投影后的上述叶片4重叠的周方向上延伸 的各圆弧长的中心点而形成，各同心圆在以上述面和作为旋转轴30 的交点的第二中心点B为中心的径方向上延伸。将第一直线壹和笫二 直线武(在图2中叶片4的最外周端)形成的角度定义为前进角6， 该前进角6以叶片4的旋转方向为正，第一直线壹连接第二中心点B 和叶片4的周方向中心曲线6的轮毂侧的端点的第一中心点A，第二 直线贰连接第二中心点B和周方向中心曲线6的任意点，将该前进角 6的每半径方向单位长度的变化率定义为前进率(。/mm)。前进角6是从吸入侧看与旋转轴30垂直的面时，从第一直线壹向 着纸面将叶片4的顺时针的旋转方向为正、逆旋转方向为负。在图l和图2中，从与旋转轴30垂直的面看时，叶片4向着纸面 向右旋转，吸入方向是纸面的反面。叶片4的前进角e是第二直线底 对于第一直线壹向布转侧时为正的值，第二直线贰对于第一直线壹向 左转侧时为负的值。并且，在半径方向上，具有前进率为正的值的叶 片4的部位是前进叶片部2，具有负的值的叶片4的部位是后退叶片 部3。由前进叶片部2和后退叶片部3构成的叶片4随着从轮毂1侧向 着外周部7、圆弧长的尺寸增大。另外，前进叶片部2和后退叶片部3
之间的交界部5的圆弧形状与叶片4的叶片半径位置上的圆弧形状大 致一致。作为该叶片4的前进角6的每半径方向单位长度的变化量的 前进率在交界部5与周方向中心曲线6的交点C的位置上为零，比该 点C更向外的外径(外周)侧是前进率6为负的后退叶片部3,该交 点C的内径(轮毂)侧是前进率为正的前进叶片部2。另外，在本说明书中，将上述的叶片4称为复合叶片，将用于一 般的轴流式鼓风机的叶片称为轴流叶片。如以下的详细说明，复合叶 片是前进叶片部2主要作为轴流式鼓风机起作用，后退叶片部3主要 作为离心式鼓风机起作用。如图4所示，安装在叶片4的空气吸入侧的锥形孔8开口部8A 的口径Dl尺寸与交界部5的直径D3的尺寸大致一致。这里所说的大 致一致是指锥形孔8的口径Dl与叶片4的交界部5的直径D3的尺寸 比最大误差为10%的状态。另外，如图15所示，本实施方式的叶片4是在将叶片4在各直径 上的圆筒面上展开的叶片列上，将由直线L2和直线Ll所形成的角从 吸入侧看的角(斜置角)作为Y时，Y在向着图15的纸面逆时针旋转 的方向上从0。到90°的范围，该直线L2连接作为各叶片的旋转方 向前侧的前缘4F和作为旋转方向后侧的后缘4B，该直线Ll与旋转 中心轴方向平行。并且，如图16所示，将以下直线定义为直线甲，该直线是将与叶 片4的轮毂1相接的部分上的旋转中心轴(旋转轴)30方向高度的中 心点与轴垂直地延长至叶片外周部的直线。另外，将连接叶片部的各 半径上的轴方向高度的中心点的线定义为径方向中心线乙。将连接轮 毂部上的轴方向高度的中心点和径方向中心线乙上任意点的直线定义 为直线丙。将直线丙与直线曱形成的角度定义为cj)。如果将比直线甲 更向气体吸入侧(向着纸面的上侧) 一侧设为正，将直线甲更向气体 排出侧(向着纸面的下侧) 一侧设为负，则4>>0。换句话说，设置在 轮毂l的外周面的四张叶片4对于与旋转轴30垂直的平面、向着吸入 侧具有角度(|)>0的倾斜度。即，直线丙对于直线曱向气体的吸入侧倾 斜。因此，叶轮的压力面侧的曲面向排出侧并且外周侧倾斜，可以产 生向着半径方向外侧的流动，静压可以上升。另外，在图16中显示了径方向中心线乙是曲线，也可以是直线。 在图4中显示了径方向中心线乙是直线，直线丙与径方向中心线乙重 合。在此，在位于锥形孔8的口径Dl的内周侧区域上的前进叶片部2 上，该叶片4的周方向剖面形状(对于旋转轴30将叶片4垂直地切断 时的形状)与轴流式鼓风机的叶片(轴流叶片)类似，如图4中的箭 头所示，沿着旋转中心轴30流动。另外，在比锥形孔8的口径D1更 向外的外径侧上的后退叶片部3上，与离心式鼓风机的叶片(本说明 书中称为离心叶片)类似，如图6中的箭头所示，成为向半径方向扩 大的子午面流动，形成与离心式鼓风机同样的流动场。通过这样的构成，可以形成满足离心式鼓风机的高静压特征和轴 流式鼓风机的大风量特征的鼓风机。在上述构成的鼓风机中，大风量时如图4所示。即，子午面流动 如箭头P所示，流体大致沿着中心轴线30的方向流动，由于叶片4 的周方向剖面形状与,轴流式鼓风机大致相等，因此作为轴流式鼓风机 进行动作。相反，小风量时，如图5所示。即，锥形孔8的开口部8A的口 径(图4所示的D1)小于外壳19的内径(图4所示的D2),子午面 流动如箭头Q所示，斜流成分增加，从前进率为负的后退叶片部3开 始斜流化、流出，但在该后退叶片部3上，由于对于向离心方向扩大 的子午面流动具有大致同样的叶片形状，因此，对叶片4的负荷减少， 鼓风效率提高。这样，叶片4具有轮毂1侧前进叶片部2和叶片4的外周侧的后 退叶片部3，前进叶片部2在半径方向前进率具有正的值，后退叶片 部3具有负的值。并且，叶片4的圆弧长随着从轮毂1侧向着外周侧 而变长。因此，由于向着半径方向外周侧、叶片的圆弧长是长的形状， 因此，在叶片外周部，沿着流动的叶片面积增加，相对叶片的流动的 实际的半径增加，因此，离心力形成的静压上升，可以增加叶片的作 功量。另外，在前进叶片部2的周方向中心曲线6上，随着从轮毂l侧 向交界部5侧转移，周方向中心曲线6的切线的倾斜角度以旋转轴为 基准，向旋转方向侧逐渐扩大地倾斜，另外，随着从交界部5侧向外 周侧转移，周方向中心曲线6的切线的倾斜角度向与旋转方向相反的 方向逐渐扩大地倾斜。因此，在前进叶片部2上，成为与轴流式鼓风机同样的流动，作 为轴流式鼓风机进行动作。在该叶片4的外周侧，前进率对于流动大 致一致地向负后退，相当于后退叶片部3的部位与离心式鼓风机的叶 片类似，作为离心式鼓风机进行动作。因此，本实施方式的鼓风机具有轴流式鼓风机和离心式鼓风机的 两种功能，并且，可以使叶片的形状沿着两个流动场，即通过设置锥 形孔产生的与离心式鼓风机同样的向半径方向扩大的流动场和向与轴 流式鼓风机相同的、与旋转中心轴平行的方向流动的流动场，可以降 低由于紊流引起的噪音的增加。在前进叶片部2的周方向中心曲线6上，由于随着从轮毂1侧向 交界部5侧转移，周方向中心曲线6的切线的倾斜角度向气体的排出 侧逐渐扩大地倾斜，另外，随着从交界部5侧向外周侧转移，周方向 中心曲线6的切线的倾斜角度向气体的吸入侧逐渐扩大地倾斜，因此， 叶轮的曲面向外周侧倾斜，可以产生向着半径方向外侧的流动，静压 可以上升。另外，通过将锥形孔8安装在外壳19的空气吸入侧上，鼓风机的 吸入侧的口径与锥形孔8的口径Dl相等，吸入面积减少。在流动场 与轴流式鼓风机同样的状态、叶片4的直径小于锥形孔8的口径Dl 的区域上的前进叶片部2上，叶轮的吸入侧的口径与锥形孔8的口径 Dl相等，大风量、小风量时都成为与轴流式鼓风机相同的流动，作为 轴流式鼓风机动作。 一方面，在流动场成为向着半径方向外侧的流动、叶片4的直径 大于锥形孔8的口径D1的区域上的后退叶片部3上，如图6所说明 的，叶片4的后退叶片部3的剖面对于向离心方向扩大的流动、在该 叶片4的外周侧上，前进率相对流动大体一致地向负后退，相当于后 退叶片部3的部位与离心式鼓风机的叶片相似，作为离心式鼓风机动 作。因此，该鼓风机具有轴流式鼓风机和离心式鼓风机两种功能，可 以期待根据离心力的全压(Eulerhead)的上升，可以成为高静压化。 图7是本发明者通过实验得到的上述构成的鼓风机的性能图，横 轴是，在使锥形孔8的内径D1，一定，改变交界部5的直径D3时的情 况下、对于锥形孔8的内径Dl'的交界部5的直径D3的比率D3/ Dl， (%)，纵轴是，在大致最高功率点的条件下，将锥形孔8安装在外壳 19时，与不安装锥形孔8时相比较降低的相对噪音强度(dBA)的值。 另外，如图9所示，在此，锥形孔8的内径D1'是指锥形孔8的縮径 部的内面的直径。另外，图4所示的锥形孔8的口径D1是指锥形孔8 的缩径部的厚壁中央部的直径，锥形孔8的内径D1，与口径D1大致相 等。另夕卜，在此最高功率点是指使锥形孔8的开口部8A的口径D1( Dl，) 为一定，改变叶片4的外径(叶片4的外径是指轮毂1和四张叶片4 构成的叶轮的外径)时的鼓风功率(静压x风量/马达输出)的最高的 点。从该图可以看到,，得到以,下明显的效果，即，叶片4形状的比率 在80%到130%的范围的情况下，鼓风机的低噪音化可以从大致3.0 (dBA)降低4.7(dBA),比率为105%时相对噪音强度降低4.7( dBA ) 最大。另外，如果比率为100%到110%时，相对噪音强度减少4.5(dBA) 以上，静音效果尤其明显。另外，从该图可以看出，图中147%时， 相对噪音强度为零，此时锥形孔8对相对噪音强度的降低没有起作用， 与没有锥形孔8时相同。另外，图8是本发明者通过实验得到的上述构成的鼓风机的性能 图，以后退叶片部3的前进率为横轴，纵轴是，在大致最高功率点的条件下，将锥形孔8安装在外壳19时，与不安装锥形孔8时相比较降 低的相对噪音强度(dBA)的值。从该图可以看出，前进率在-2.0(。 /mm)到-2.9(。 /mm)的范围内， 鼓风机的低噪音化有明显的效果，前进率在-2.2时，相对噪音强度最 大约降低11 (dBA)。另外，如图4所示，位于比锥形孔8的内径的更向外周侧的叶片 部分的一部分4A，即，在本实施方式中，后退叶片部3的一部分在沿 着叶轮的旋转中心轴(旋转轴)30的方向上，从锥形孔8的缩径侧端 部8B向扩径侧端部8C突出。假如不是位于比锥形孔8的内径的更向 外周侧的叶片部分的一部分4A沿着叶轮的旋转中心轴(旋转轴)30 的方向上，从锥形孔8的缩径侧端部8B向扩径侧端部8C突出的情况 下，则由于产生循环.涡流和泄漏流动，循环涡流是在锥形孔8的缩径 侧端部8B和扩径侧端部8C之间通过叶轮的旋转产生，泄漏流动是从 叶轮和缩径侧端部8B漏出，因此，产生噪音增加，输入增加的问题。另外，如果例如增加锥形孔的厚度等、填住叶片部分的一部分4A 应该突出的空间来代替将叶片部分的一部分4A突出，则缩径側端部 和循环涡流向吸入侧移动，叶片的有效面积减少，其结果具有产生噪 音增加，输入增加的问题。在此，如图4所示，如果将位于比锥形孔8的内径的更向外周侧 的叶片部分的一部分4A，在沿着叶轮的旋转中心轴(旋转轴)30的 方向上，从锥形孔8的缩径侧端部8B向扩径侧端部8C突出，则从叶 轮和缩径侧端部8B之间产生的泄漏流动减少，因此，可以降低由于 泄漏流动产生的静厍上升的损失和风量的损失。另外，由于泄漏产生 的紊流减少，因此可以降低噪音。因此，可以控制在锥形孔8的缩径侧端部8B和扩径侧端部8C之 间通过叶轮的旋转产生的循环涡流、以及从锥形孔8的缩径侧端部8B 和叶轮之间漏出的泄漏流动两方面，可以实现高效率化和低噪音化， 高效率化和低噪音化的实现是由于可以形成的高静压化和大风量化。另外，不局限于具有上述的复合叶片的叶轮，具有一般的轴流叶
片或离心叶片的叶轮、包围叶轮周围的外壳、为了将气体向外壳内引 导、被缩成筒状的锥形孔，锥形孔的内径比叶轮的外径减小地构成的 鼓风机中，也可以通过位于比锥形孔的内径的更向外周侧的叶片部分 的一部分，在沿着叶轮的旋转中心轴的方向上，从锥形孔的缩径侧端 部向扩径侧端部突出，与上述复合叶片的情况相同，可以实现鼓风效 率的提高，并且可以成为低噪音化。 第二实施方式图9是表示本发明的第二实施方式的鼓风机的构成说明图，是叶 片4沿着旋转时的旋转轴(旋转中心轴)30的剖视图。在上述第一实施方式中，表示了作为前进叶片部2和后退叶片部 3交界的交界部5和锥形孔8的内径大致一致的情况。与此相反，如图9所示，在本实施方式中，作为前进叶片部2和 后退叶片部3交界的交界部5位于比锥形孔8的内径更向外周侧。即， D1'<D3。比叶片4 (叶轮)的前进叶片部2和后退叶片部3的交界部5更 向内周侧上的叶片形状是前进叶片部2,并且，由于在比锥形孔8的 内径Dl，更向内周侧的区域上，作为轴流式鼓风机进行动作。因此， 具有大风量的特性。并且，由于比叶片4 (叶轮)的上述交界部5的 更向内周侧上的叶片形状是前进叶片部2,由于在比锥形孔8的内径 Dl，更向内周侧的区域上，被锥形孔8缩小，因此，成为向半径方向外 侧扩大的流动，可以通过离心力使静压上升。另一方面，比叶片4 (叶轮)的前进叶片部2和后退叶片部3的 交界部5的更向外周侧上的叶片形状是后退叶片部3,作为离心式鼓 风才几进行动作。因此，由于对于向离心方向扩大的子午面流动大致一 致，因此对子午面的负荷减少，鼓风效率提高。因此，叶片4(叶轮) 的前进叶片部2和后退叶片部3的交界部5最好是比锥形孔8的内径 Dl'更向外周侧。为此，锥形孔8的内径D1'最好从叶片4 (叶轮)的 前进叶片部2和后退叶片部3的交界部5的半径位置更向轮毂1侧。轴流式鼓风机的最小噪音点在开放侧，离心式鼓风机的最小噪音
点在高静压侧。因此，对应需要的动作点、通过改变前进叶片部2和 后退叶片部3的比例和锥形孔8的内径尺寸，使产生在叶轮(叶片4) 上的立体流动场变化，可以利用锥形孔8的内径Dl，控制动作点产生 的不同的流动。例如，如果使锥形孔8的内径Dl'缩小，则向半径方 向扩大的流动区域增大，成为模拟叶轮的高静压侧流动的流动状态。 一方面，如果加大锥形孔8的内径Dl'，则向半径方向扩大的流动区 域减小，作为轮毂1侧的轴流式鼓风机进行动作的叶片的区域比锥形 孔8的内径D1，增大，成为模拟叶轮的低静压侧流动的流动状态。如以上所说明的，在本实施方式中，前进叶片部2和后退叶片部 3的交界部5在比锥形孔8的内径的更向外的外周侧上，因此通过改 变锥形孔8的内径D1'，使产生在叶轮(叶片4)上的立体流动场变化， 可以利用锥形孔8的内径Dl'控制动作点产生的不同流动。另外，如第一实施方式和第二实施方式所述，作为前进叶片部2 和后退叶片部3交界的交界部5的直径D3和锥形孔8的内径Dl，的关 系不局限于Dl' < D3的情况，如果锥形孔的内径Dl'小于叶片的外径 D4，则可以使流动向径方向的向外方向，向半径方向扩大的流动可以 使静压上升。第三实施方式图IO是表示本发明的第三实施方式的鼓风机的构成说明图，是叶 片4沿着旋转时的旋转轴(旋转中心轴)30的剖视图。如图2和图3所示，在上述第一和第二实施方式中就复合叶片的 情况进行了说明，该复合叶片是，叶片4具有轮毂1侧的前进叶片部 2和叶片4的外周侧的后退叶片部3,前进叶片部2具有在半径方向上 前进率为正的值，后退叶片部3具有负的值，叶片4的圓弧长随着从 轮毂l侧向着外周侧而变长。但是，不局限于具有这样的复合叶片的 叶轮，具有一般的轴流叶片40的叶轮(轴流式鼓风机)、包围叶轮周 围的外壳19、为了将气体向外壳19内引导、被缩成筒状的锥形孔8， 锥形孔8的内径Dl，比叶轮的外径D4减小地构成的鼓风机中，也与上 述实施方式的情况相同，可以实现通过高静压化提高鼓风效率，并且 即，锥形孔8的内径Dl'小于轴流叶轮的外径D4时的气体的流动 是，在叶轮的吸入侧流入叶轮时，被锥形孔节流，随着从锥形孔向着 排出侧、向半径方向外侧扩展。在轴流叶轮(轴流叶片40)上，由于在比锥形孔8的内径D1'更 向内周侧的区域上，作为轴流式鼓风机进行动作，因此，具有大风量 的特性。另一方面，在轴流叶轮(轴流叶片40)上，由于在比锥形孔 8的内径Dl'更向内周侧的区域上，^皮锥形孔缩小，因此，成为向半径 方向外侧扩大的流动，可以通过离心力使静压上升。因此，如果使锥形孔8的内径Dl'变小，则向半径方向扩大的流 动区域增大，成为模拟轴流叶轮的高静压侧流动的流动状态。相反， 如果加大锥形孔8的内径Dl',则向半径方向扩大的流动区域缩小， 作为轮毂1侧的轴流式鼓风机进行动作的叶片的区域比锥形孔8的内 径D1，增大，成为模拟低静压侧流动的流动状态。因此，在轴流叶幹的外径的范围内，通过改变锥形孔8的内径Dl', 使产生在轴流叶轮J^^立体涞动场发生变化，动作点产生的不同的流 动，可以利用锥形孔8的内径D1'控制流动场例如，在低静压侧的动作点上使用的情况下，加大锥形孔8的内 径D1'，在高静压侧使用的情况下，减小锥形孔8的内径D1'。这样，通过控制锥形孔8的内径Dl，的大小，可以控制动作点， 由于在以叶轮作为目的的动作点上使用，因此可以进行低噪音化和高 效率化。如上所述，通过将锥形孔的内径小于轴流叶片的外径地构成，则 可以使流动向径方向的外方，向半径方向扩大的流动可以使静压上升。并且，由于将引导气流的锥形孔设置在轴流式鼓风机(轴流叶轮) 的吸入侧，因此，无论轴流叶轮的实际安装条件如何，起到了将吸入 流动的分布均等化的作用，因此可以降低流入轴流叶轮的紊流，实现 低噪音化。
轴是，在使轮毂1和四张轴流叶片40构成的轴流叶轮的外径(图10 中D4所示) 一定，改变锥形孔8的内径(图10中Dl，所示)时的比 率D1'/D4(y。)，纵轴是将锥形孔8安装在外壳19上时，与不安装锥 形孔8时相比较降低的相对噪音强度Ks (dBA)的值。从图ll中可以看出，比率在从大致50%到85%的范围内，相对 噪音强度减小，静音^t果B月显。图12是本发明者通过实验得到的上述构成的鼓风机的性能图，横 轴是，在使轮毂1和四张轴流叶片40构成的轴流叶轮的外径(图10 中D4所示) 一定，改变锥形孔8的内径(图10中Dl'所示)时的比 率Dl，/D4(%)，纵轴是鼓风机的上游侧和下游侧之间的静压差的相 对值。从该图中可以看出，比率在从大致50%到85%的范围内，静压上 升效果明显。根据图11和图12的结果，将锥形孔8的内径Dl，做成大于等于 轴流叶轮的外径尺寸D4的50。/i、最好是小于等于85%时，基本上不 损害轴流叶轮的大风量特性，可以使轴流叶轮形成高静压化、低噪音 化。第四实施方式图13是表示本发明的第四实施方式的鼓风机的构成说明图，是叶 片4沿着旋转时的旋转轴30的剖视图，图14是表示本发明的第四实 施方式的其他的鼓风机的构成说明图，是叶片4沿着旋转时的旋转轴 30的剖视图。在图中，粗线箭头表示气体的流入方向，长的箭头速度 快。设置叶轮的风路因实际安装条件而异，在叶轮吸入侧，在叶轮的 旋转中心轴30的周方向上有时产生吸入流速差。这种情况下，从锥形 孔8的扩径侧端部到缩径侧端部的颈缩部内面到旋转中心轴30的距离 在周方向上形成不均等的曲面形状，由于在流速快的部位上，锥形孔 的颈缩部内面的曲率大于其他部位上的曲率，因此可以减少由于锥形 孔的剥离产生的紊流，防止噪音的增加。并且，可以緩和由于周方向 上的风速不均的构成产生的吸入侧的流速的分布不均，可以降低由于 吸入侧的流速的不均产生的旋转噪音。在本实施方式中，如图13所示，向着图13、左右的锥形孔8的 扩径侧端部到叶轮的旋转中心轴30的距离向着图13是左右相等，即， 左边的距离dl和右边的距离d2相等。并且，通过使右侧的扩径侧端 部和缩径侧端部之间的旋转中心轴方向30的长度(高度)长，颈缩部 内面到叶轮的旋转中心轴30的距离在图13的右侧和左侧不同。即， 高速度流入侧的右侧的颈缩部内面的曲率大于左侧的曲率。另外，如图14所示，也可以使扩径侧端部和缩径侧端部之间的旋 转中心轴方向30的长度为左侧和右侧相等、只改变曲率，使高速度流 入侧的右侧的颈缩部内面的曲率大于左侧的曲率。另外，在图13和图14中，表示了具有轴流叶片40的鼓风机，具 有复合叶片4的鼓风机通过同样的构成也可以得到同样的效果。另外，在上述各实施方式中，就将四张叶片安装在轮毂上的情况 进行了说明，当然不局限于这个数量，本发明适用鱼多张叶片。另外，本发明不局限于通风用鼓风机，当然也可以适用于冷却诸 如汽车、冰箱、空调的热交换机的鼓风机。另外，被送风的不局限于空气，只要是气体就可以。 根据以上说明的本发明的鼓风机，由于锥形孔的内径小于轴流叶 轮的外径，因此，因此，使流动斜流化，通过离心力进行高静压化， 因此，可以提高鼓风效率，并且，由于可以产生使叶片附近的流动与 叶片一致的流动场，因此可以成为低噪音化。另外，由于锥形孔的内径小于轴流叶轮的外径，并且，位于比锥 形孔8的内径的更向外周侧的叶片部分的一部分，在沿着叶轮的旋转 中心轴的方向上，从锥形孔的缩径侧端部向扩径侧端部突出，因此可 以控制循环涡流和泄漏流动两方面，循环涡流是在锥形孔的缩径侧端 部和扩径侧端部之间通过叶轮的旋转而产生，泄漏流动是从叶轮和缩 径侧端部和叶轮之间漏出，因此，可以实现高效率化和低噪音化，高 效率化和低噪音化是靠可以形成的高静压化和大风量化来实现。
另外，由于叶片具有轮毂侧的前进叶片部和外周侧的后退叶片部， 前进叶片部是在半径方向上具有前进率为正的值，后退叶片部具有负 的值，叶片的圆弧长是随着从轮毂侧向着外周侧而变长，因此，通过 高静压化可以提高鼓风效率，并且可以实现低噪音化。
权利要求
1. 一种鼓风机，其特征在于，设置轮毂和多张叶片，该多张叶片 在周方向上被留有间隔地安装在该轮毂的外周面，将叶片向与旋转中 心轴垂直的面进行垂直投影时，将如下形成的曲线定义为周方向中心 曲线，即连接在各同心圆与投影后的上述叶片重叠的周方向上延伸的 各圆弧长的中心点而形成的曲线，所述各同心圆在以上述面和上迷旋转中心轴的交点为中心的径方向上延伸；在将连接上述交点和上述叶 片的上述周方向中心曲线的上述轮毂侧的端点的直线与连接上述交点和上述周方向中心曲线的任意点的直线形成的角度定义为前进角e ， 该前进角6以上述叶片的旋转方向为正，将该前进角e的每半径方向 单位长度的变化率定义为前进率的情况下，上述叶片具有上述轮毂侧 的前进叶片部和上述叶片的外周侧的后退叶片部，该前进叶片部在半径方向上具有上述前进率为正的值，该后退叶片部具有负的值；上述 叶片的上述圃弧长随着从上述轮毂侧向着上述外周侧而变长。
2. 如权利要求1所述的鼓风机，其特征在于，具有外壳和锥形 孔，该外壳包围上述叶轮的周围；该锥形孔被缩成筒状，将气体向上 述外壳内引导，上述锥形孔的内径小于上述叶轮的外径。
3. 如权利要求2所述的鼓风机，其特征在于，成为上述前进叶片 部和后退叶片部交界的交界部与上述锥形孔的内径大致一致。
4. 如权利要求2所述的鼓风机，其特征在于，成为上述前进叶片 部和后退叶片部交界的交界部位于比上述锥形孔的内径更向外周侧的 位置上。
5. 如权利要求i所述的鼓风机，其特征在于，上述交界部的内径 对上述锥形孔的内径的比率在80%到130%的范围。
6. 如权利要求5所述的鼓风机，其特征在于，上述比率在100% 到110%的范围。
7. 如权利要求1所述的鼓风机，其特征在于，从上述锥形孔的扩 径侧端部到缩径侧端部的颈缩部内面是距上述叶轮的旋转中心轴的距离在周方向上不均等的曲面形状。
8. 如权利要求1所述的鼓风机，其特征在于，如果将与上述叶片 的上述轮毂相接的部分上的旋转中心轴方向高度的中心点、与上述旋 转轴垂直地延长至上述叶片外周部的直线定义为直线甲，将连接上述 叶片的各半径上的上述旋转中心轴方向高度的中心点的线定义为径方 向中心线乙，将连接上述中心点和上述径方向中心线乙上任意点的直 线定义为直线丙，则上述直线丙相对于直线甲向气体的吸入侧倾斜。
9. 如权利要求1所述的鼓风机，其特征在于，在上述前进叶片部 的上述周方向中心曲线上，随着从上述轮毂侧向上述交界部侧转移， 周方向中心曲线的切线的倾斜角度向气体的排出侧逐渐扩大地倾斜， 并且，随着从上述交界部侧向外周侧转移，周方向中心曲线的切线的 倾斜角度向气体的吸入侧逐渐扩大地倾斜。
10. 如权利要求1;所述的鼓风机，其特征在于，上述叶片的上述 后退叶片部的前进牟在-2.0(° /mm)到-2.9(。 /mm)的范围。
全文摘要
本发明的鼓风机是，具有叶轮、外壳(19)和锥形孔(8)，叶轮设置有多片轴流叶片(40)，该多片轴流叶片(40)在周方向上被留有间隔地安装在轮毂(1)的外周面；外壳(19)包围上述叶轮的周围；锥形孔(8)被缩成筒状，将气体向上述外壳内引导，上述锥形孔的内径(D1′)小于上述叶轮的外径(D4)。并且，叶片(4)具有轮毂侧的前进叶片部(2)和叶片的外周侧的后退叶片部(3)，前进叶片部在半径方向上具有前进率为正的值，后退叶片部具有负的值。叶片的圆弧长随着从上述轮毂侧向着上述外周侧而变长。因此，可以通过高静压化等提高鼓风效率，实现低噪音化。
文档编号F04D17/06GK101144485SQ20071008909
公开日2008年3月19日 申请日期2004年6月17日 优先权日2003年6月18日
发明者加贺邦彦, 大蔦胜久, 山田彰二, 岩村义巳, 有永政广, 牧野安良, 菊地仁 申请人:三菱电机株式会社