风扇的制作方法

专利名称：风扇的制作方法
技术领域：
本发明涉及适合用于冰箱的冷却用空气通道那样的狭小空间的风扇。
背景技术：
家用冰箱是这样一种结构通过向储藏室(冷冻室或冷藏室)送入利用冷却器冷却过的空气来对储藏室内进行冷却。该情况下，例如美国专利第7，331，193号说明书中所述，其构成为在与冷却器相通的管道内配置风扇而使空气在冰箱内循环，但为了尽量使储藏室宽敞，管道被设定得较窄，必须将风扇配置在该管道的狭小空间内。这种风扇通常采用离心式风扇或轴流式风扇。离心式风扇构成为具有叶轮，其具有叶片，该叶片在周向上隔开间隔地固定在绕中心轴旋转的圆形主板上；以及钟形口，其相对于该叶轮配置在空气吸入侧，用于形成空气吸入口。此外，轴流式风扇具有轮毂，其绕中心轴旋转；多个螺旋桨，其在周向上隔开间隔地固定在所述轮毂的外周面，通过与轮毂一同绕中心轴旋转，而从中心轴方向的一侧将空气吸入并向中心轴方向的另一侧排出；以及罩壳，其具有覆盖所述螺旋桨的外周侧的圆筒内周面。根据使用场所的不同，在为离心式风扇的情况下，存在想要加宽钟形口(特别是空气吸入口的离叶片最近的部分)与叶片之间的间隔(叶梢间隙(tip clearance))的要求。例如将叶梢间隙狭窄的离心式风扇用于冰箱的情况下，由于叶片有可能因冻结而紧固于钟形口，因此这是为了避免发生这种情况。此外，在为轴流式风扇的情况下，若螺旋桨翼的外周端与罩壳的内周面之间的间隔(叶梢间隙)较小，则螺旋桨翼有可能因冻结而紧固于罩壳的内周面、从而不能将冷气送向储藏室内，因此需要加宽该叶梢间隙。但是，在为离心式风扇的情况下，如加宽叶梢间隙，则由于从空气吸入口的内侧到叶轮存在较大的空间，因此该空间成为空气流动不稳定的负压空间，这样的空间的容积增大的结果是，产生了离心式风扇工作时(叶轮旋转时)的噪音增大的问题。此外，在为轴流式风扇的情况下，如加宽叶梢间隙，则空气容易在螺旋桨翼的外周端与罩壳的内周面之间的间隙空间从排出侧向吸入侧逆流。此外，空气容易从螺旋桨翼的外周端向径向外侧(间隙空间)漏出。因此，存在轴流式风扇的排出侧的静压⑵与流量(Q)的特性劣化、并且噪音增大的问题。

发明内容
本发明的第一目的在于提供这样一种结构在采用离心式风扇作为设置于狭小空间内的风扇的情况下，即使加宽了罩壳与叶片之间的间隔即叶梢间隙，也能够抑制离心式风扇的噪音性能的劣化。本发明的第二目的在于提供这样一种结构在采用轴流式风扇作为设置于狭小空间内的风扇的情况下，能够将轴流式风扇的PQ特性及噪音等相关性能的劣化抑制到最小限度。本发明的离心式风扇为这样的结构其具备叶轮，其具有叶片，该叶片在周向隔开间隔地固定在绕中心轴旋转的主板上；以及钟形口，其相对于叶轮配置在空气吸入侧，该钟形口形成空气吸入口，该空气吸入口具有内径朝向所述叶轮侧而变小的部分，其中，在各叶片形成有凸出部，该凸出部向钟形口侧凸出而进入空气吸入口的内侧。根据该结构的离心式风扇，由于叶片的凸出部进入钟形口的空气吸入口的内侧， 从而在其内侧部分促进吸入工作，因此即使某种程度地加宽了钟形口与叶片之间的叶梢间隙，在空气吸入口的内侧部分空气的流动也会稳定。其结果是，空气流动不稳定的负压空间的容积变小。因此，即使加宽了叶梢间隙，也能够抑制离心式风扇工作时的噪音的增大。此外，本发明的轴流式风扇为这样的结构其具有轮毂，其绕中心轴旋转；以及多个螺旋桨翼，其在周向隔开间隔地固定在轮毂的外周面，并且通过与轮毂一同绕中心轴旋转，而从作为中心轴方向的一侧的吸入侧将空气吸入并向作为中心轴方向的另一侧的排出侧排出，多个螺旋桨翼在其外周部通过环状部件彼此连结，相对于螺旋桨翼在吸入侧设有钟形口，该钟形口用来将通过螺旋桨翼而吸入的空气导向螺旋桨翼，该钟形口具有朝向排出侧内径变小的部分。通过上述结构，即使在轴流式风扇的吸入侧的附近存在壁，也能够通过吸入侧的钟形口使通过其内侧而吸入的空气一边自然地在中心轴(风扇轴)方向流动一边被导向螺旋桨翼，从而能够减少在螺旋桨翼因迎角增加而造成的空气流的分离。并且，环状部件与钟形口一同起到对吸入的空气流进行引导的作用，使得在环状部件的内侧流动的空气沿中心轴方向流动。此外，在由筒状的罩壳覆盖螺旋桨翼的外周侧的情况下，即使加大了螺旋桨翼的外周端与罩壳的内周面之间的间隔，由于设在钟形口的周围从而支承钟形口的部件等起到了将螺旋桨翼的外周端与罩壳的内周面之间的间隙空间的吸入侧盖住的作用，因此也能够抑制空气通过该间隙空间从排出侧向吸入侧逆流的现象。并且通过环状部件能够防止在环状部件的内侧流动的空气向径向外侧漏出。因此，即使将该轴流式风扇配置在其螺旋桨翼有可能冻结、且相对于轴流式风扇在吸入侧及排出侧的附近分别存在壁的这样的狭小空间内，也能够抑制PQ特性的劣化，并且能够抑制噪音的增大。


下面，对构成本原始公开的一部分的附图进行说明图1是示出将本发明的一个实施方式的离心式风扇配置在冰箱的风扇配置空间内的状态的剖视图。图2是从空气吸入侧观察图1中的离心式风扇的主视图。图3是斜着从空气吸入侧观察图1中的离心式风扇的立体图。图4是从空气吸入侧观察图1中的离心式风扇的叶轮的主视图。图5是斜着从空气吸入侧观察图1中的离心式风扇的叶轮的立体图。图6是示出图1中的离心式风扇的叶轮的变形例的立体图。图7是示出实施方式的离心式风扇与比较例的离心式风扇的PQ特性及噪音特性的图表。图8是示出将本发明的另一实施方式的轴流式风扇配置到冰箱的风扇配置空间内的状态的剖视图。图9是示出从吸入侧观察图8中的轴流式风扇的叶轮(轮毂及螺旋桨翼)的主视图。图10是斜着从吸入侧观察图8中的轴流式风扇的钟形口形成部件的立体图。图11是示出将图8中的轴流式风扇的支承腿更换成静翼的变形例的主视图。图12是示出图8中的轴流式风扇的环状部件的变形例的剖视图。图13是示出图12中的轴流式风扇的整流部件的变形例的立体图。图14是示出将本发明的又一实施方式的轴流式风扇配置到冰箱的风扇配置空间内的状态的剖视图。图15是示出图8中的轴流式风扇与比较例的轴流式风扇的PQ特性及噪音特性的图表。图16是示出图8中的轴流式风扇与另一比较例的轴流式风扇的PQ特性及噪音特性的图表。图17是示出图8中的轴流式风扇与又一比较例的轴流式风扇的PQ特性及噪音特性的图表。图18是示出图8中的轴流式风扇与其他比较例的轴流式风扇的PQ特性及噪音特性的图表。
具体实施例方式1.第一实施方式图1示出了本发明的第一实施方式的离心式风扇1。在本实施方式中，该离心式风扇1用于将冷却空气输送至冰箱的冷冻室51，该离心式风扇1配设在风扇配置空间52， 该风扇配置空间52被划分在冷冻室51的里侧。在风扇配置空间52的更里侧划分出了冷却器配置空间53，该冷却器配置空间53配置有未图示的冷却器等。风扇配置空间52与冷却器配置空间53通过沿上下方向延伸的第一间隔壁M而划分开，冷冻室51与风扇配置空间52通过第二间隔壁55而划分开，该第二间隔壁55与第一间隔壁M平行地沿上下方向延伸。用于安装离心式风扇1的安装部件57以沿上下方向延伸的方式配设在风扇配置空间52内。该安装部件57与第一间隔壁M之间的部分成为供冷却空气通过的第一通道 58，安装部件57与第二间隔壁55之间的部分成为供冷却空气通过的第二通道59。该第一通道58及第二通道59沿着相对于后述的主板3的中心轴J垂直的上下方向延伸。通过所述冷却器冷却过的冷却空气从冷却器配置空间53被输送向风扇配置空间 52的第一通道58，并沿上下方向在该第一通道58中流动，从而到达离心式风扇1所在的地方。然后，该冷却空气通过离心式风扇1被输送到风扇配置空间52的第二通道59，沿上下方向流过该第二通道59后，从形成于第二间隔壁55的未图示的吹出口向冷冻室51吹出。 下面，将所述冷却空气简称为“空气”。如图1至图5所示，在本实施方式中，所述离心式风扇1具有叶轮2，该叶轮2具有主板3，其绕沿水平方向延伸的中心轴J旋转；以及多个(在本实施方式中是11片)叶片4，其在周向隔开间隔地固定在该主板3上。该叶片2是开放式叶轮，其未设有隔着叶片 4与主板3对置的护罩。下面将主板3的中心轴J(也是叶轮2的中心轴)简称为“中心轴 J”，将中心轴J延伸的方向(图1的左右方向)称为“中心轴方向”。此外，将与该中心轴方向垂直的方向称为“径向”。叶片4通过与主板3—同绕中心轴J旋转，而从空气吸入侧(在图1中是左侧，即第一通道58侧)吸入空气，并将该空气从叶轮2的径向外侧端向径向外侧(第二通道59) 排出(参照图1中箭头所示的空气的流动)，其中空气吸入侧是相对于叶轮2的中心轴方向一侧(与主板3相反的一侧)。如图4及图5所示，所述多个叶片4在叶片4的空气吸入侧而且是径向外侧的端部通过环状部件5彼此连结。主板3、叶片4及环状部件5由树脂制成且一体地成型。主板3的中心部向空气吸入侧凸出，与此对应地，相对于主板3在与空气吸入侧相反的一侧(在图1中是右侧)，形成有能够配设电机11的空间，该电机11用来使主板3旋转。该电机11具有转子12，其绕中心轴J旋转；以及定子13，其配设在转子12的内侧。 转子12具有有盖圆筒状的转子保持架15，其中心轴方向的两侧中仅空气吸入侧被封闭； 励磁用磁铁16，其固定在该转子保持架15的侧壁部内表面；以及轴17，其固定于转子保持架15的靠空气吸入侧的端面部的中心部，并与转子保持架15 —体地进行旋转。轴17从转子保持架15的靠空气吸入侧的端面部在中心轴J上向与空气吸入侧相反的一侧延伸，轴17通过两个轴承20被支承成能够旋转。此外，转子保持架15的靠空气吸入侧的端面部安装固定于主板3的向空气吸入侧凸出的部分。由此，主板3绕中心轴J 与转子保持架15(转子1 一体地进行旋转。相对于转子保持架15，在与空气吸入侧相反的一侧，设有大致圆盘状的基座部 21。在该基座部21的靠空气吸入侧的面的中心部一体地形成有向空气吸入侧延伸的圆筒状的轴承保持部22。在该轴承保持部22的内侧的中心轴方向的两处，分别固定有所述两个轴承20。再者，基座部21经由后述的连结部件35被支承于后述的钟形口支承部件32。定子13包括定子铁心25，其为大致圆筒状，由钢板沿中心轴方向层叠而成，定子铁心25设置于轴承保持部22的外周面；以及线圈沈，其卷绕于该定子铁心25。在定子13 的与空气吸入侧相反的一侧的面上，设有对电路基板观进行保持的基板保持部27。通过经该电路基板观向线圈26供给驱动电流，在励磁用磁铁16和定子铁心25之间产生旋转转矩，由此，叶轮2 (主板3及叶片4)绕中心轴J进行旋转。在图4及图5中用箭头R示出叶轮2的旋转方向(示出后述的变形例的图6也同样)。在本实施方式中，离心式风扇1是涡轮风扇。即，叶轮2的各叶片4构成涡轮风扇形状。具体来说，从中心轴方向观察，各叶片4从该叶片4的径向内侧的端部朝径向外侧， 向叶轮2 (主板4)的旋转方向R的后侧弯曲。相对于叶轮2，在空气吸入侧配置有钟形口 31，该钟形口 31形成空气吸入口 31a， 该空气吸入口 31a具有内径朝叶轮侧而变小的部分。该钟形口 31与钟形口支承部件32 — 体成型，该钟形口支承部件32对该钟形口 31在钟形口 31外周侧进行支承。钟形口 31的空气吸入口 31a的中心与中心轴J 一致。在本实施方式中，空气吸入口 31a在中心轴方向的整体范围形成为内径朝叶轮侧变小，但也可以是，空气吸入口 31a的中心轴方向上的一部分(特别是靠叶轮2侧的端部)是内径为恒定的、或者内径朝叶轮侧变大的部分，而其他部分是内径朝叶轮侧变小的部分。基座部21与钟形口支承部件32通过多个(在本实施方式中是四个)连结部件35 彼此连结，该多个连结部件35通过相对于叶轮2与空气吸入侧相反的一侧及径向外侧、并且在周向隔开间隔地配置。由此，基座部21经由连结部件35被支承在钟形口支承部件32。 并且，在钟形口支承部件32的外周缘部形成有凸缘部32a，离心式风扇1经该凸缘部3 安装于安装部件57。在该离心式风扇1的安装状态下，钟形口支承部件32 (钟形口 31)位于第一通道58，而叶轮2中排出空气的径向外侧端位于第二通道59。在各叶片4的空气吸入侧而且是径向内侧的端部(与空气吸入口 31a对置的部分)形成有凸出部如，该凸出部如向钟形口 31侧凸出而进入空气吸入口 31a的内侧。在此，钟形口 31与包括所述凸出部如的叶片4之间的间隔(叶梢间隙)设定成这样的宽度叶片4不会因冻结而紧固于钟形口 31。在叶梢间隙是这样的宽度的情况下， 如没有凸出部如，则离心式风扇1工作时(叶轮旋转时)的噪音增大。但是，通过如本实施方式这样在各叶片4形成上述那样的凸出部4a，即使将叶梢间隙设定成上述那样的宽度， 也能够抑制离心式风扇1工作时噪音的增大。即，由于通过凸出部如在空气吸入口 31a的内侧部分促进了吸入工作，因此即使叶梢间隙是上述那样的宽度，在空气吸入口 31a的内侧部分空气的流动也会稳定，其结果是，空气流动不稳定的负压空间的容积变小。因此，能够抑制离心式风扇1工作时噪音的增大。各叶片4的凸出部如的末端面优选在中心轴方向位于与缩径开始位置(在本实施方式中为靠空气吸入侧的端部)大致相同的位置，所述缩径开始位置是指在空气吸入口 4a处内径朝叶轮侧开始变小的位置。由此，能够尽可能地减少空气的流动不稳定的负压空间的容积。或者也可以是凸出部如的末端面的位置与所述缩径开始位置在中心轴方向的错位量超过零且在预定值以下。所述预定值例如是空气吸入口如的中心轴方向的长度的 10%。特别优选的是，凸出部如的末端面比所述缩径开始位置更偏向空气吸入侧，且其凸出部如的末端面的位置与所述缩径开始位置在中心轴方向的错位量超过零且在所述预定值以下(参照图1)。即，特别优选凸出部如从空气吸入口 31a向空气吸入侧的外侧空间 (第一通道58)凸出量在所述预定值以下。此外，如图6所示，也可以在各叶片4的凸出部如的末端面形成锯齿4b，锯齿4b 用来抑制在该末端面处的空气涡流的产生。该锯齿4b在凸出部如的末端面沿着叶片4的长度方向连续地形成凹凸。由于通过这样的锯齿4b而对导入叶轮2的空气进行整流，因此在空气吸入口 31a的内侧部分空气的流动更进一步稳定，由此，离心式风扇1的噪音性能更加良好。以上对本发明的一个实施方式进行了说明，但叶轮2的各叶片4不限于涡轮风扇形状，例如各叶片4也可以沿径向笔直地延伸(叶片4整体呈放射状地配置)。此外，叶轮 2不限于开放式叶轮，也可以是封闭式叶轮，其设有拥有护罩的外壳。并且，在上述实施方式中，采用离心式风扇1向冰箱的冷冻室51送入冷却空气，但不限于此，例如也可以将离心式风扇1用作电子设备等的冷却用送风机。若将离心式风扇1用于如上述实施方式那样需要加大叶梢间隙的设备中，则能够期待显著的静音效果。此外，在上述实施方式中，相对于离心式风扇1在空气吸入侧的附近存在第一间隔壁54(在下面的实施例及比较例中表述为“有壁”)，而在不存在这样的第一间隔壁M的情况(也可以没有第二间隔壁55)(在下面的实施例及比较例中表述为“无壁”)下也能够应用本发明，由此，即使加宽了叶梢间隙也能够抑制离心式风扇1工作时的噪音的增大。在此，准备了与上述实施方式同样的离心式风扇，对该离心式风扇调查了如下特性在空气排出侧的静压相对于流量(风量)的变化(PQ特性)、以及在空气排出侧的噪音水平相对于流量(风量)的变化(噪音特性)。在上述准备的离心式风扇中，在各叶片4形成有凸出部如，该凸出部如的末端面比上述缩径开始位置更向偏空气吸入侧，并且其凸出部如的末端面的位置与上述缩径开始位置在中心轴方向的错位量在上述预定值以下。此外，将叶梢间隙设定成与上述实施方式同样的宽度。并且，对如下两种情况进行了 PQ特性与噪音特性的调查，一种情况是将上述离心式风扇配置在与上述实施方式的第一间隔壁M 及第二间隔壁阳同样的两个壁之间的空间内的情况(实施例(有壁))，另一种情况是将上述离心式风扇配置在没有这两个壁的空间内的情况(实施例(无壁))。此外，为了便于比较，对如下两种情况进行了 PQ特性与噪音特性的调查，一种情况是将在各叶片4没有形成凸出部如的离心式风扇(其他结构与上述实施例相同)配置在上述两个壁之间的空间内的情况(比较例(有壁))，另一种情况是将在各叶片4没有形成凸出部如的离心式风扇(其他结构与上述实施例相同)配置在没有这两个壁的空间内的情况(比较例(无壁))。图7中示出了该结果。将实施例(有壁)与比较例(有壁)进行比较后可知，实施例(有壁)的噪音水平在任何流量区域都比比较例(有壁)的噪音水平低。关于PQ特性，几乎看不出两者的差别，具有期望的性能。并且，将实施例(无壁)与比较例(无壁) 进行比较后可知，实施例(无壁)的噪音水平在几乎所有的流量区域都比比较例(无壁) 的噪音水平低。关于PQ特性，两者均具有期望的性能。因此，通过在各叶片4形成凸出部 4a，即使加宽了叶梢间隙也实现了离心式风扇工作时的低噪音化。2.第二实施方式接下来，参照图8至图11对本发明的第二实施方式的轴流式风扇101进行说明。 在本实施方式中，该轴流式风扇101向冰箱的冷冻室151送入冷却空气，该轴流式风扇101 配设在狭小的风扇配置空间152内，该风扇配置空间152被划分在冷冻室151的里侧。在风扇配置空间152的更里侧划分出了冷却器配置空间153，该冷却器配置空间153配置有未图示的冷却器等。风扇配置空间152与冷却器配置空间153通过沿上下方向延伸的第一间隔壁IM来划分，冷冻室151与风扇配置空间152通过第二间隔壁155来划分，该第二间隔壁155与第一间隔壁巧4平行地沿上下方向延伸。安装有轴流式风扇101的安装部件157以沿上下方向延伸的方式配设在风扇配置空间152内。该安装部件157与第一间隔壁IM之间的部分成为供冷却空气通过的第一通道158，安装部件157与第二间隔壁155之间的部分成为供冷却空气通过的第二通道159。 这第一通道158及第二通道159沿着相对于轴流式风扇101的风扇轴(后述的中心轴J) 垂直的上下方向延伸。通过冷却器冷却过的冷却空气从冷却器配置空间153被输送向风扇配置空间152 的第一通道158，并沿上下方向在该第一通道158流动，从而到达轴流式风扇101所在的地方。然后，该冷却空气通过轴流式风扇101被输送向风扇配置空间152的第二通道159，并且沿上下方向流过该第二通道159后，从形成于第二间隔壁155的未图示的吹出口向冷冻室151吹出。下面将上述冷却空气简称为“空气”。在本实施方式中，轴流式风扇101具有圆筒状的轮毂102，其绕沿水平方向延伸的中心轴J旋转；多个(在本实施方式中是七个(参照图9))螺旋桨翼103，其在周向隔开相等间隔地固定在该轮毂102的外周面。螺旋桨翼103 —体地形成于轮毂102。轮毂102 及螺旋桨翼103总称为“叶轮”。下面将轮毂102的中心轴J简称为“中心轴J”，将中心轴 J延伸的方向(图1的左右方向)称为“中心轴方向”。此外，将与中心轴方向垂直的方向称为“径向”。螺旋桨翼103通过与轮毂102 —同绕中心轴J旋转而从中心轴方向的一侧即吸入侧(在图8中是左侧、即第一通道158侧)将空气吸入，并向中心轴方向的另一侧即排出侧 (在图8中是右侧、即第二通道159侧)排出。轮毂102形成为中心轴方向的两侧中仅排出侧敞开的杯状，轴105以与轮毂102 —体地进行旋转的方式固定在轮毂102的吸入侧的端面部的中心部。该轴105从轮毂102的靠吸入侧的端面部在中心轴J上向排出侧延伸。相对于轮毂102，在排出侧，设有基座部110。该基座部110呈圆盘状，其具有与轮毂102的外径大致相同的外径。在基座部110的吸入侧的面的中心部一体地形成有向吸入侧延伸的圆筒状的轴承保持部111。在该轴承保持部111的内侧固定有套筒轴承112。轴 105被插入该套筒轴承112而被支承成能够旋转。通过这样，基座部110以使轮毂102能够旋转的方式对轮毂102进行支承。再者，基座部110经后述的支承腿131支承于后述的罩壳 130。在轮毂102的内周面与轴承保持部111的外周面之间组装有电机115，该电机115 用来使轮毂102旋转。该电机115具有转子1开，其设在轮毂102的内周面；以及定子120， 其设在轴承保持部111的外周面。转子116由磁铁保持架117和转子磁铁118构成，该磁铁保持架117安装固定在轮毂102的内周面，该转子磁铁118保持在该磁铁保持架117。定子120包括大致圆筒状的定子铁心121，其由铁板沿中心轴方向层叠而成；以及线圈122， 其卷绕于该定子铁心121。通过向该线圈122供给驱动电流，从而在转子磁铁118与定子铁心121之间产生旋转转矩，由此，轮毂102及螺旋桨翼103(叶轮)绕中心轴J旋转。在图 9至图11以及图13中，将轮毂102及螺旋桨翼103的旋转方向表示为R。如图9所示，在本实施方式中，多个螺旋桨翼103构成为前进翼。即，从中心轴方向观察螺旋桨翼103，交点Pl位于比交点P2更靠旋转方向R的前侧的位置，所述交点Pl是各螺旋桨翼103的旋转方向R上的前侧的端部即前缘103a与该螺旋桨翼103的外周端10 的交点，所述交点P2是前缘103a与轮毂102的外周面的交点。所述多个螺旋桨翼103在其外周部通过圆筒状的环状部件125彼此连结。在本实施方式中，环状部件125与轮毂102同轴地设在螺旋桨翼103的外周端(环状部件125的中心处于中心轴J上)。环状部件125与螺旋桨翼103—体地形成。环状部件125与后述的钟形口 135 —同起到对通过螺旋桨翼103吸入的空气流进行引导的作用，使在环状部件 125的内侧流动的空气在中心轴方向流动。此外，环状部件125防止在环状部件125的内侧流动的空气从螺旋桨翼103的外周端向径向外侧漏出。环状部件125的靠吸入侧的端部在中心轴方向位于与螺旋桨翼103的靠吸入侧的端部大致相同的位置。另一方面，环状部件125的靠排出侧的端部在中心轴方向位于从螺旋桨翼103的靠吸入侧的端部离开螺旋桨翼103在中心轴方向的长度的50% 80%的位置。即，环状部件125在中心轴方向设置成靠螺旋桨翼103的吸入侧。再者，环状部件125在中心轴方向的位置不限于靠螺旋桨翼103的吸入侧的位置， 也可以是靠螺旋桨翼103的排出侧的位置、螺旋桨翼103的中心轴方向中央部、或者螺旋桨翼103的中心轴方向整体。但是，如本实施方式那样，特别是在轴流式风扇100配置在狭小的风扇配置空间152内的情况下，优选将环状部件125在中心轴方向上设置成靠螺旋桨翼 103的吸入侧。即，通过螺旋桨翼103排出的空气流最终与相对于轴流式风扇101位于排出侧附近的第二间隔壁巧5抵接、并急剧地弯向径向外侧，而当在螺旋桨翼103的排出侧部分没有环状部件125的情况下，由于在空气流的方向朝向排出侧而斜着朝向径向外侧的状态下排出空气流，因此经与后述的引导部141相互作用，通过螺旋桨翼103排出的空气流顺畅地转向径向外侧。此外，环状部件125不一定要设置在螺旋桨翼103的外周端，也可以设在螺旋桨翼 103的外周部(例如距离螺旋桨翼103的根部(轮毂102的外周面)螺旋桨翼长度的70% 以上且不到100%的位置)。但是，优选如本实施方式那样，将环状部件125设在螺旋桨翼 103的外周端。这是因为，能够使吸入并到达螺旋桨翼103的所有的空气向排出侧流出而不会从螺旋桨翼103的外周端向径向外侧漏出。轴流式风扇101还具有筒状的罩壳130，罩壳130以覆盖螺旋桨翼103的外周侧的方式与轮毂102同轴地设置。设置于螺旋桨翼103的外周端的环状部件125的外周面与罩壳130的内周面的间隔(叶梢间隙)设定成这样的宽度螺旋桨翼103不会因冻结而紧固于罩壳130的内周面。沿径向笔直地延伸的多个(可以与螺旋桨翼103同数，也可以为不同数(在图例中是八个))支承腿131在周向隔开相等间隔地设置于罩壳130的靠排出侧的开口部。各支承腿131的径向外侧的端部固定于罩壳130的内周面的排出侧端部，而各支承腿131的径向内侧的端部固定于基座部110的外周面。在此，图11是如后述将支承腿131更换为静翼131’的变形例，但在该变形例与本实施方式中，罩壳130是相同形状。因此，参照图11，从中心轴方向观察，罩壳130的外形呈大致矩形，在四个角部附近分别设有固定部30a，该固定部30a用于固定后述的钟形口形成部件36。在各固定部130a分别形成有供螺钉旋入的螺纹孔130b，该螺钉用来固定钟形口形成部件136。相对于螺旋桨翼103在吸入侧(具体来说是在罩壳130的中心轴方向的外侧，在罩壳130的吸入侧的开口部的附近)设有钟形口 135，该钟形口 135具有内径朝排出侧变小的部分，该钟形口 135用来将通过螺旋桨翼103吸入的空气导向螺旋桨翼103。该钟形口 135形成于钟形口形成部件136的除外周部以外的部分。该钟形口形成部件136以钟形口 135与轮毂102同轴的方式固定于罩壳130。如图10所示，从中心轴方向观察，钟形口形成部件136呈大致矩形。在钟形口形成部件136的排出侧的面的四个角部附近，分别与罩壳130的四个固定部130a对应地朝排出侧凸出地形成有凸台136a(参照图8)，各凸台136a的末端面分别与各固定部130a抵接。 在各凸台136a的中心部形成有贯通孔136b，上述螺钉贯通插入于该贯通孔136b，通过将所述螺钉贯通插入各贯通孔136b并将该螺钉旋入固定部130a的螺纹孔130b中，钟形口形成部件136被固定并支承于罩壳130。这样，钟形口形成部件136的外周部起到支承钟形口 135的作用。在钟形口形成部件I36的排出侧的面的周缘部的整周一体地形成有向排出侧延伸的侧壁部136c，在该侧壁部136c的内侧配合有罩壳130的吸入侧的端部。侧壁部136c配合并固定于形成于安装部件157的开口部。罩壳130经钟形口形成部件136固定于安装部件157。再者，也可以将罩壳130固定于安装部件157。这样，轴流式风扇101安装固定于安装部件157。在该安装状态下，钟形口形成部件136(钟形口 135)位于第一通道158，并与第一间隔壁IM对置。而罩壳130的排出侧的开口部位于第二通道159，并与第二间隔壁155对置。这样，相对于轴流式风扇101在吸入侧的附近存在第一间隔壁154，但钟形口 135 使通过钟形口 135的内侧(内径朝排出侧变小的部分的内侧)而吸入的空气一边自然地在中心轴方向流动、一边导向螺旋桨翼103，减少在螺旋桨翼103处因迎角增加而造成的空气流的分离。此外，钟形口形成部件136的外周部(包括侧壁部136c)起到将环状部件125 的外周面与罩壳130的内周面之间的间隙空间的吸入侧盖住的作用，即使叶梢间隙宽也能够抑制空气通过该间隙空间从排出侧向吸入侧逆流。在本实施方式中，钟形口 135的最小内径(钟形口 135的排出侧的端部的内径) 小于等于环状部件125的吸入侧的端部的内径。由此，能够将通过钟形口 135的内侧而吸入的所有的空气导入环状部件125的内侧。再者，从将尽可能多的空气顺畅地吸入环状部件125的内侧的观点来看，钟形口 135的最小内径优选与环状部件125的靠吸入侧的端部的内径相同、或者比靠该吸入侧的端部的内径小且为与该内径接近的值。如图10所示，沿径向延伸的多个整流部件137(可以与螺旋桨翼103同数、也可以不同数(图例中是九个)在周向隔开相等间隔地设在钟形口 135的内侧，该整流部件137 用来对通过螺旋桨翼103吸入的空气进行整流。各整流部件137的靠径向外侧的端部固定于钟形口 135的内周面，而各整流部件137的径向内侧的端部固定于中心部138的外周面， 该中心部138呈圆盘状，其具有与轮毂102的外径大致相同的外径。整流部件137及中心部138与钟形口 135(钟形口形成部件136) —体地形成。从中心轴方向观察，各整流部件 137从径向内侧的端部朝径向外侧而向旋转方向R的后侧弯曲。各整流部件137用来缓和通过钟形口 135的内侧而吸入的空气流的紊乱。相对于螺旋桨翼103在排出侧(基座部110的排出侧的面与第二间隔壁155之间)设有引导部141，该引导部141引导通过螺旋桨翼103朝排出侧排出的空气流向径向外侧。该引导部141由安装固定于基座部110的排出侧的面的圆锥状的引导部件142的圆锥面构成，并且该引导部141朝排出侧向径向外侧斜着延伸。引导部141引导通过螺旋桨翼 103排出的空气顺畅地流向径向外侧。此外，在罩壳130的外周面的排出侧的端部的整周，设有流路形成部件143，该流路形成部件143用来与引导部141 一起形成通过螺旋桨翼103排出的空气的流路。该流路以其截面积朝空气的流动方向逐渐扩大的方式形成。即，引导部141及流路形成部件143 起到扩散器的作用，由此，排出侧的静压增大。如上所述，相对于轴流式风扇101在吸入侧及排出侧的附近，分别设有第一间隔壁IM和第二间隔壁155。因此，在吸入侧，空气从径向流入轴流式风扇101。但是，在本实施方式中，利用钟形口 135，通过钟形口 135的内侧而吸入的空气自然地在中心轴方向流动，从而能够减少在螺旋桨翼103因迎角增加而造成的空气流的分离。并且，环状部件125 与钟形口 135 —并起到对吸入的空气流进行引导的作用，在环状部件125的内侧流动的空气在中心轴方向流动。
此外，扩大了叶梢间隙以使螺旋桨翼103不会因冻结而紧固于罩壳130的内周面， 但由于钟形口形成部件136的外周部起到将环状部件125的外周面与罩壳130的内周面之间的间隙空间的吸入侧盖住的作用，因此能够抑制空气通过该间隙空间而从排出侧向吸入侧逆流。并且，通过环状部件125能够防止在环状部件125的内侧流动的空气从螺旋桨翼 103的外周端向径向外侧漏出。此外，由于在螺旋桨翼103的排出侧的部分未设有环状部件 125，因此空气会从螺旋桨翼103的外周端向径向外侧漏出，但如上所述，经与引导部141相互作用，通过螺旋桨翼103排出的空气流顺畅地转向径向外侧。因此，即使将轴流式风扇101配置在狭小的风扇配置空间152并加宽叶梢间隙，也能够抑制轴流式风扇101的PQ特性的劣化，并且能够抑制噪音增大。本发明不限于上述实施方式，可以在不脱离本发明主旨的范围进行替换。例如，可以代替沿径向延伸的多个支承腿131，如图11所示，在周向隔开相等间隔地设置多个静翼 131’，在该情况下，能够提高排出侧的静压。从中心轴方向观察，各静翼131’从径向内侧的端部朝径向外侧向旋转方向R的后侧弯曲。此外，在上述实施方式中，环状部件125在中心轴方向笔直地延伸，但也可以如图 12所示，环状部件125的靠吸入侧的部分朝吸入侧扩径。这样，容易将通过钟形口 135的内侧而吸入的空气向环状部件125的内侧导入，并且环状部件125的上述扩径部分与钟形口形成部件136的外周部一并起到将环状部件125的外周面与罩壳130的内周面之间的间隙空间的吸入侧盖住的作用，能够更加有效地抑制空气通过该间隙空间而发生逆流。并且，在上述实施方式中，在钟形口 135的内侧设置了整流部件137，但整流部件 137不是必须的，也可以没有。并且，在设置整流部件137的情况下，整流部件137的形状不限于上述实施方式中那样的形状，也可以是例如如图13所示那样，四个整流部件137以呈十字形状的方式配置(上述实施方式中的中心部138不存在)。此外，也可以去除罩壳130。在该情况下，例如如图14所示，基座部110与钟形口形成部件136通过多个连结部件147彼此连结，该多个连结部件147相对于螺旋桨翼103通过排出侧及径向外侧且在周向隔开间隔地配置。相对于螺旋桨翼103在径向外侧，仅存在连结部件147。基座部110经钟形口形成部件136及连结部件147被支承于安装部件157。 连结部件147中的相对于螺旋桨翼103相当于排出侧的部分147a能够作为静翼(与图11 中的静翼131’同样的静翼)发挥功能。这样，通过去除罩壳130，相对于螺旋桨翼103在径向外侧仅存在连结部件147，而不存在空气发生逆流的流路。此外，即使这样去除罩壳130， 通过环状部件125，空气也会流向排出侧而不会从螺旋桨翼的外周端向径向外侧漏出。在此，对与上述实施方式同样的轴流式风扇(但没有设置引导部141、流路形成部件143、以及钟形口 135内侧的整流部件137)调查了如下特性在排出侧的静压相对于流量(风量)的变化(PQ特性)、以及在排出侧的噪音水平相对于流量(风量)的变化(噪音特性)。图15中示出了其结果。图15中的风扇(A)是与上述实施方式同样的轴流式风扇。风扇(A)配置于在其吸入侧及排出侧的附近分别存在壁的狭小空间内(与风扇配置空间152同样的空间)。此外，为了便于比较，将不存在环状部件125及钟形口 135(钟形口形成部件136) 的风扇(B)及(C)的PQ特性以及噪音特性的调查结果一并示于图15中。在此，风扇(B)的叶梢间隙比风扇(A)的叶梢间隙小。风扇(B)的其他结构与风扇(A)相同。风扇(B)配置于在其吸入侧及排出侧的附近不存在壁的宽敞的空间内。此外，风扇(C)的叶梢间隙与风扇(A)的叶梢间隙大致相同。风扇(C)的其他结构与风扇(A)相同。风扇(C)配置于在其吸入侧及排出侧的附近分别存在与风扇(A)同样的壁的狭小空间内。如图15所示，在没有环状部件125及钟形口 135的状态下，将叶梢间隙大的风扇 (C)配置在狭小空间内的情况下，与叶梢间隙小且配置在宽敞的空间内的风扇(B)相比，PQ 特性相当劣化。此外，风扇(C)的噪音水平与风扇(B)相比，若超出某风量则变大。与此相对，在设有环状部件125及钟形口 135的风扇(A)中可知，最大风量虽然比风扇(C)小，但除了最大风量附近以外，与风扇(C)相比，静压增大且噪音水平降低。特别是在除了零风量附近的低风量侧，静压及噪音水平与风扇(B)同等，可知环状部件125及钟形口 135所产生的对特性的改善效果极佳。接下来，为了调查环状部件125的效果，对上述风扇(A)以及相对于风扇(A)仅在未设有环状部件125这点不同的风扇⑶进行了比较。风扇㈧及⑶均配置在与风扇配置空间152同样的狭小空间内。图16中示出了对风扇㈧及⑶的PQ特性以及噪音特性的调查结果。由此可知，在风扇㈧中，除了一部分风量范围以外，与风扇⑶相比，静压增大且噪音水平降低。接下来，为了对钟形口 135的效果进行调查，将上述风扇(A)与未设有钟形口 135 的风扇(E) (G)进行了比较。风扇(E)相对于风扇㈧的不同点仅在于未设有钟形口 135(钟形口形成部件136)。风扇(F)相对于风扇(A)的不同点在于未设有钟形口 135、以及环状部件125相对于螺旋桨翼103的翼长方向的位置不同，风扇(F)在离螺旋桨翼103 的根部距离为螺旋桨翼长的80%的位置设有环状部件125。风扇(G)相对于风扇(A)的不同点在于钟形口 135及环状部件125 二者均没有设置。风扇(A)及(E) (G)全都配置在与风扇配置空间152同样的狭小空间内。图17中示出了风扇㈧及(E) (G)的PQ特性以及噪音特性的调查结果。由此可知，风扇(A)中，虽然最大风量比风扇(E) (G)小，但除了最大风量附近以外，与风扇 (E) (G)相比，输送静压增大且噪音水平降低。特别是在除了零风量附近以外的低风量侧，静压的增大显著。接下来，为了调查整流部件137的效果，将上述风扇(A)、在风扇㈧的钟形口 135 的内侧设置如图13所示的整流部件137的风扇(H)、以及在风扇㈧的钟形口 135的内侧设置上述实施方式的整流部件137(如图10所示)的风扇(I)进行了比较。图18中示出了其结果。由此可知，通过在钟形口 135的内侧设置整流部件137，在PQ特性中风量为零时(截止点)的静压增高。这是因为，通过整流部件137缓和了通过钟形口 135的内侧而吸入的空气流的紊乱。以上，对本发明的优选实施方式进行了说明，然而本发明并不限于上述实施方式， 可以在不脱离本发明的主旨的范围进行各种变形。
1权利要求
1.一种离心式风扇，其具备叶轮，其具有多个叶片，该多个叶片在周向隔开间隔地固定在绕中心轴旋转的主板上；以及钟形口，其相对于所述叶轮配置在空气吸入侧，该钟形口形成空气吸入口，该空气吸入口具有内径朝向所述叶轮侧而变小的部分，其中，在所述各叶片形成有凸出部，该凸出部向所述钟形口侧凸出而进入所述空气吸入口的内侧。
2.根据权利要求1所述的离心式风扇，其中，从所述中心轴方向观察，所述各叶片从该叶片的主板径向内侧的端部朝向主板径向外侧向主板的旋转方向的后侧弯曲。
3.根据权利要求1所述的离心式风扇，其中，所述叶轮是开放式叶轮，在该开放式叶轮中未设有隔着所述叶片与所述主板对置的护罩。
4.根据权利要求1所述的离心式风扇，其中，在所述中心轴方向上，所述各叶片的凸出部的末端面位于与缩径开始位置大致相同的位置，所述缩径开始位置是指在所述空气吸入口中朝向所述叶轮侧内径开始变小的位置。
5.根据权利要求1所述的离心式风扇，其中，在所述各叶片的凸出部的末端面形成锯齿，该锯齿用来抑制在该末端面处的空气涡流的产生。
6.一种轴流式风扇，其具有轮毂，其绕中心轴旋转；以及多个螺旋桨翼，其在周向隔开间隔地固定在所述轮毂的外周面，并且通过与所述轮毂一同绕所述中心轴旋转，而从作为所述中心轴方向的一侧的吸入侧将空气吸入并向作为所述中心轴方向的另一侧的排出侧排出，其中，所述多个螺旋桨翼在其外周部通过环状部件彼此连结，相对于所述螺旋桨翼在所述吸入侧设有钟形口，该钟形口用来将通过所述螺旋桨翼而吸入的空气导向螺旋桨翼，该钟形口具有朝向所述排出侧内径变小的部分。
7.根据权利要求6所述的轴流式风扇，其中，所述钟形口的最小内径小于等于所述环状部件的靠所述吸入侧的端部的内径。
8.根据权利要求6所述的轴流式风扇，其中，所述环状部件设置在所述螺旋桨翼的外周端。
9.根据权利要求6所述的轴流式风扇，其中，所述环状部件的靠所述吸入侧的部分朝所述吸入侧扩径。
10.根据权利要求6所述的轴流式风扇，其中，在所述钟形口的内侧设有整流部件，该整流部件用来对通过所述螺旋桨翼而吸入的空气进行整流。
11.根据权利要求6所述的轴流式风扇，其中，相对于所述轮毂在所述排出侧设有基座部，该基座部以使所述轮毂能够旋转的方式对所述轮毂进行支承，所述基座部与所述钟形口通过多个连结部件彼此连结，该多个连结部件相对于所述螺旋桨翼通过径向外侧且在周向隔开间隔地配置，相对于所述螺旋桨翼在径向外侧，仅存在所述连结部件。
12.根据权利要求6所述的轴流式风扇，其中，在中心轴方向上，所述环状部件的靠吸入侧的端部位于与螺旋桨翼的靠吸入侧的端部大致相同的位置，在中心轴方向上，所述环状部件的靠排出侧的端部位于与螺旋桨翼的靠吸入侧的端部相距螺旋桨翼在中心轴方向的长度的50% 80%的位置。
13.根据权利要求6所述的轴流式风扇，其中，相对于所述螺旋桨翼在所述排出侧设有引导部，该引导部引导通过所述螺旋桨翼而朝所述排出侧排出的空气流向径向外侧。
全文摘要
本发明提供离心式风扇，其具有叶轮，其具有多个叶片，该叶片在周向隔开间隔地固定在绕中心轴旋转的主板上；以及钟形口，其相对于叶轮配置在空气吸入侧，并且形成空气吸入口，该空气吸入口具有内径朝向所述叶轮侧变小的部分，在各叶片形成有凸出部，凸出部向钟形口侧凸出而进入空气吸入口的内侧。还提供轴流式风扇，其具有轮毂，其绕中心轴旋转；以及多个螺旋桨翼，其在周向隔开间隔地固定在轮毂的外周面，并通过与轮毂一同绕中心轴旋转而从中心轴方向的吸入侧将空气吸入并向中心轴方向的排出侧排出，多个螺旋桨翼在其外周部通过环状部件彼此连结，相对于螺旋桨翼在吸入侧设有钟形口以将空气导向螺旋桨翼，钟形口具有内径朝排出侧变小的部分。
文档编号F04D29/28GK102374192SQ20111023598
公开日2012年3月14日 申请日期2011年8月17日 优先权日2010年8月17日
发明者关口治, 香川义久 申请人:日本电产伺服有限公司