螺旋桨式风扇和具备该风扇的送风机、空调机及热水供给用室外的制造方法
【专利摘要】本发明提供一种螺旋桨式风扇(1)，其能够实现由抑制气流的泄漏流动所产生的低噪声化和由增加吹出风量所产生的高效率化的并存，在该螺旋桨式风扇(1)中，具有包含旋转轴线(O)的轮毂(2)、设置于轮毂的外周的多个叶片(3)和以在各自的后缘侧包围多个叶片的方式配置的钟形口(9)，叶片分别在半径方向的截面形状中具有向气流的上游侧鼓起的弯曲部(13)，在叶片截面观看，在设外周端的切线为(LQ)，设与旋转轴线(O)正交的假想线为(LO)，设这些切线(LQ)与假想线(LO)相互构成的角度为外周端切线角度(θ)的情况下，在将包含钟形口的吸入侧的端部的位置的假想面与叶片的周缘交叉的部位设为重叠开始点时，以与包含重叠开始点的叶片截面相比靠后缘部侧的外周端切线角度(θ)比与包含重叠开始点的叶片截面相比靠前缘部侧的外周端切线角度(θ)小的方式设定。
【专利说明】螺旋桨式风扇和具备该风扇的送风机、空调机及热水供给用室外机
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种螺旋桨式风扇和具备该螺旋桨式风扇的送风机、空调机及热水供给用室外机。
【背景技术】
[0002]作为用于空调机等的螺旋桨式风扇，在专利文献I中公开了一种螺旋桨式风扇，该螺旋桨式风扇在叶片截面中将外周侧形成为凹形状的圆弧状，随着从前缘朝向后缘，增大该圆弧的曲率半径，对由从下风侧朝向上风侧的泄漏流动导致的叶片端涡流的发生进行抑制。
[0003]另外，在专利文献2中公开了一种结构，在该结构中，随着朝向后缘，叶片向下游倾斜，从叶片作用于空气的力朝向内侧，使吹出风速均匀化，对噪声进行抑制。
[0004]现有技术文献
[0005]专利文献
[0006]专利文献1:日本特开2003-148395号公报(图1、图3)
[0007]专利文献2:日本特开平6-229398号公报(图1、图8)
【发明内容】
[0008]发明所要解决的课题
[0009]在送风机中，希望送风量(吹出风量)的增加和低噪声化并存。在这里，首先，关于噪声，在从叶片外周部发生泄漏的流动时，产生叶片端涡流的生成导致扰动增加，噪声也增加的问题。另一方面，在为了对从叶片外周部泄漏的流动进行抑制而使叶片往内侧倾斜时，叶片面的朝向成为风扇内朝向，因风扇对气流施加的力成分产生轴方向成分不足、吹出风量降低的问题。
[0010]关于这一问题，在上述的专利文献I的结构中，从叶片外周部发生的叶片端涡流在向下游流动的途中与钟形口干涉，存在导致噪声增加的问题。即，在用于空调机的螺旋桨式风扇的外周侧设置钟形口，通常此钟形口与风扇外周的间隙窄到5?1mm左右，有时因扰动的气流与钟形口冲撞而导致噪声变大。另外，因为在回旋的气流与钟形口之间发生的摩擦阻力的原因，还产生能量损失。
[0011]另一方面，根据专利文献2的结构，通过使从叶片作用于气流的力的朝向朝内侧，可减少从叶片外周部泄漏的流动，但在叶片的出口(后缘)，轴方向的力成分变小，相对于转速的送风量变少，存在送风所需要的能量变多的课题。即，在专利文献2的结构中，尽管可在某种程度期待泄漏的抑制，但送风量的提高相反变得困难。
[0012]本发明就是鉴于上述的情况而做出的，其目的在于提供一种螺旋桨式风扇，该螺旋桨式风扇能够实现由抑制气流的泄漏流动所产生的低噪声化和由增加吹出风量所产生的高效率化的并存。
[0013]用于解决课题的技术方案
[0014]为了达到上述的目的，本发明是一种螺旋桨式风扇，具有包含旋转轴线的轮毂、设置于上述轮毂的外周的多个叶片和以在各自的后缘侧包围上述多个叶片的方式配置的钟形口 ；其中，上述叶片在半径方向截面形状中具有向上游侧鼓起的弯曲部，在叶片截面观看，在将上述外周端的切线设为LQ，将与旋转轴线O正交的假想线设为LO，将这些切线LQ与假想线LO相互构成的角度设为外周端切线角度Θ的情况下，在考虑包含上述钟形口的吸入侧的端部的位置的假想面的情况下，在将该假想面与该叶片的周缘交叉的部位设为重叠开始点时，以与包含该重叠开始点的叶片截面相比靠后缘部侧的上述外周端切线角度Θ比与包含该重叠开始点的叶片截面相比靠前缘部侧的上述外周端切线角度Θ小的方式设定。
[0015]发明的效果
[0016]根据本发明的螺旋桨式风扇，可实现由抑制气流的泄漏流动所产生的低噪声化和由增加吹出风量所产生的高效率化的并存。
【专利附图】
【附图说明】
[0017]图1是以从下游侧观看的朝向表示本发明的实施方式I的螺旋桨式风扇的立体图。
[0018]图2是从侧方表示图1的螺旋桨式风扇的图。
[0019]图3是从旋转轴线的方向观看图1的螺旋桨式风扇的图。
[0020]图4是沿图3的IV-1V线的半径剖视图。
[0021]图5是螺旋桨式风扇的叶片的前缘附近的半径剖视图。
[0022]图6是与图5相同形态的图，是在与图5相比靠后方的部位的半径剖视图。
[0023]图7是螺旋桨式风扇的叶片的后缘附近的半径剖视图。
[0024]图8涉及本发明的实施方式2，是表示外周端切线角度Θ与从前缘朝向后缘的位置的点T的关系的图。
[0025]图9是表示T0、T1、T2、T3的叶片截面的图。
[0026]图10是说明向叶片前缘附近的外侧和内侧泄漏的流动的状况的图。
[0027]图11是涉及本发明的实施方式3的、与图8相同形态的图。
[0028]图12是涉及本实施方式3的、与图9相同形态的图。
[0029]图13是本发明的实施方式4的螺旋桨式风扇的叶片的半径剖视图。
【具体实施方式】
[0030]下面，根据附图对本发明的螺旋桨式风扇的实施方式进行说明。另外，图中同一附图标记表不同一或对应部分。
[0031]实施方式1.
[0032]图1是以从下游侧观看的朝向表示实施方式I的螺旋桨式风扇的立体图。在螺旋桨式风扇I中，在设置于旋转轴线O的轮毂2的周围设置多个叶片3。由附图标记4表示的箭头表示旋转方向。在叶片3各自的周缘包含位于旋转方向前方侧的前缘5、位于其相反侧的后缘6和以连结这些前缘5及后缘6的方式位于半径方向的外侧的外侧缘7。另外，由附图标记8表示的箭头表示气流方向。
[0033]图2是从侧方表示图1的螺旋桨式风扇的图。在图2中，螺旋桨式风扇I以将旋转轨迹投影性地图示在包含旋转轴线O的面上的方式被表示。如从图2可以得知的那样，螺旋桨式风扇I以从其径向外方被环状的钟形口 9包围的方式配置。在螺旋桨式风扇I与钟形口 9之间，确保规定的间隙。
[0034]螺旋桨式风扇I的上游侧A及下游侧B通过该钟形口 9分隔。另外，在图2中观看，螺旋桨式风扇I也有未由钟形口 9包围的区域。假设以旋转轴线O为垂线并且包含钟形口 9的吸入侧的端部9a的位置的假想面10a，将此假想面1a与叶片3的周缘交叉的部位称为重叠开始点10进行说明。在图2中看，各个叶片3的与此重叠开始点10相比靠上游侧的区域没有被钟形口 9包围，在上游侧A的空间被开放。
[0035]图3是从旋转轴线的方向观看螺旋桨式风扇的图，图4是沿图3的IV-1V线的半径剖视图。在各叶片3中，相对于气流方向，下游侧的叶片面是通过风扇旋转对气流进行推挤的面，称为压力面11或正压面，上游侧的叶片面相反地被称为负压面12。
[0036]在各叶片3上，如图4所示的那样设置向叶片截面的上游侧即负压面12侧鼓起的弯曲部13。将弯曲部13的顶点定义为P。另外，将在与顶点P相比处于半径方向外侧的叶片截面看到的叶片外周端定义为Q。而且，将叶片外周端Q的切线设为LQ，将在叶片截面观看与旋转轴线O正交的假想线设为LO，将这2条线LQ及LO相互构成的角度设为外周端切线角度Θ。此外周端切线角度Θ，当在图4的纸面将切线LQ与假想线LO的交点设为IP时，是由假想线LO的与交点IP相比靠外周侧的假想线部分与切线LQ的叶片外周端Q及交点IP的线段部分构成的角度。
[0037]在上述的前提下，当在前缘部和后缘部比较外周端切线角度Θ时，本实施方式的一个特征为，该外周端切线角度Θ在后缘部比在前缘部小，即，朝向后缘部，外周端切线角度θ变小。另外，一个特征在于，在与钟形口的关系中，在将包含上述的重叠开始点10的叶片截面的位置设为重叠开始点的对应点的情况下，与重叠开始点的对应点相比靠后缘部侧的外周端切线角度Θ比与重叠开始点的对应点相比靠前缘部侧的外周端切线角度Θ小。在本实施方式的一例中，轮毂直径是风扇直径的约30%，为了发挥对从叶片外周泄漏的流动进行抑制的作用，弯曲部13的顶点P被设定在从旋转轴线O离开半径的约60%以上的位置。另外，在对叶片截面的负压面12那一侧的根部和叶片外周端Q进行比较时，是叶片外周端被安装于下游侧的后倾叶片。
[0038]在这里，对半径方向截面的定义进行说明。图5(b)表示关于图5(a)的V-V线的半径方向截面。在叶片前缘，大多是越朝向外周侧越向旋转方向前进的形状，如图5(a)所示的那样，也有时在连结旋转中心和前缘的半径方向截面中从轮毂到外周缘的整个截面不出现。因为如前面说明的那样弯曲部顶点处于半径60%以上的位置，所以，截面形状在与大约风扇半径Ro的50%到90%相比处于外侧的叶片截面出现的范围考虑。S卩，在本说明书中所谓的“前缘部”、“后缘部”，是指在如上述的那样叶片截面出现的范围中最前缘侧、后缘侧的截面。
[0039]下面，使用图6及图7说明本实施方式的叶片的作用、动作。图6及图7是与图5相同形态的图，图6(b)及图7(b)分别表示关于对应的(a)的V1-VI线及VI1-VII线的半径方向截面。另外，图6是与图5相比靠旋转方向后方的位置，图7进一步表示与图6相比靠后方的位置。
[0040]在流入到压力面11上的气流当通过弯曲部13时，在作为钟形口的外侧的前缘侧(图6)，外周端切线角度0a大，与弯曲部相比靠外周侧的叶片面法线朝向内周侧(旋转轴线侧)，从叶片施加于气流的力14a向内侧作用。因此，前缘附近的气流8in被朝向风扇的旋转轴线聚拢，大量的气流被向下游供给，即送风量的增加得到实现。并且，通过叶片面法线朝向内周侧，气流8a不从叶片外周泄漏地沿叶片面流动，从叶片向气流供给能量。而且，因为泄漏流动几乎没有，所以，可对在叶片端发生的涡流进行抑制，可对流动的扰动进行抑制，减少噪声。另外，通过使如上述的那样被聚拢的气流8in与不从叶片外周泄漏地沿叶片面流动的气流8a汇合，更多的气流被向下游供给，由此，也可进一步实现送风量的增加。
[0041]另一方面，在作为钟形口的内侧的后缘侧(图7)，外周端切线角度0b比前缘侧的上述角度Θ a小，弯曲部13的叶片面法线与前缘侧相比朝向轴方向，气流在轴方向上受力14b。其结果，在叶片面上流动而使能量上升了的流动8b被从叶片表面向下游挤出。在这里，因为后缘侧被钟形口包围，所以，在气流滞留在风扇叶片间时，使钟形口与气流的摩擦增大，存在由摩擦导致的能量损失和由扰动导致的噪声增加的危险。然而，在本实施方式中，在后缘侧通过使与钟形口的重叠域的气流在轴方向上迅速地排出，对那样的摩擦进行抑制。通过这样的过程，通过对涡流的发生进行抑制、对摩擦进行抑制，实现低噪声化，而且，通过聚拢将气流取入，而且对摩擦、泄漏进行抑制，将流动积极地向下游挤出，实现送风量的增加。
[0042]根据如以上的那样构成的本实施方式，通过在作为吸入侧的前缘部通过向上游侧鼓起的弯曲部防止在压力面上流动的气流向外周泄漏，使气流沿着叶片面上，据此，可向气流进行能量供给，而且，通过随着接近后缘部而使弯曲部的角度平缓，使叶片面的法线方向朝向轴方向，可对由与钟形口之间的摩擦所导致的能量损失进行抑制，增加送风量，并且，因为对泄漏流动进行抑制，所以，可对气流的扰动进行抑制，减少噪声。
[0043]实施方式2.
[0044]接下来，使用图8及图9对本发明的实施方式2进行说明。图8涉及本实施方式2，是表示外周端切线角度Θ与从前缘往后缘去的位置的各点T的关系的图。图9是表示处于T0、T1、T2、T3的叶片截面的图。
[0045]如图8所示的那样，在本实施方式2的螺旋桨式风扇101中，外周端切线角度Θ直到处于前缘部TO与后缘部Τ3之间的某一点Tl是恒定值，并且从点Tl朝向后缘部Τ3减少。在图8的图示例中，直线性地减少。
[0046]另外，在用图9的叶片截面进行表示时，在前缘部TO和点Tl的叶片截面上，外周端切线角度Θ成为恒定的Θ 1，从点Tl到点Τ2、点Τ3，变小成为角度Θ2、角度03。
[0047]在这里，螺旋桨式风扇的叶片弦长在外周侧最长，如图10(a)那样，在上游侧，在半径方向的截面上仅在一部分出现叶片截面，所以，处于气流容易从叶片泄漏的状态。而且，如作为关于X-X线的半径方向截面的图10(b)所示的那样，在为了方便说明对相对地在旋转方向的前后邻接的一对叶片进行观看的情况下，在前方的叶片3a中，流入到叶片3a后泄漏到半径方向的内侧的气流18a可由邻接的后方的叶片3b再度捕捉，再度获得使压力上升的机会。
[0048]另一方面，泄漏到半径方向的外侧的气流18b不能由邻接的叶片3b捕捉，不能使压力上升。因此，以不使在前缘侧(上游侧)沿叶片面流动的气流向外侧泄漏的方式进行保持变得重要。
[0049]因此，在本实施方式2中，如在图8及图9中表示的那样，将外周端切线角度Θ在从前缘部TO到朝向下游的途中的点Tl维持恒定，使得气流不向半径方向的外侧泄漏，于是，使得可靠地进行向气流的能量供给。
[0050]另外，从作为恒定值Θ I的终端的点Tl直到后缘部T3的角度Θ不限于以图8所示的直线减少的形态，也可为以用虚线表示的那样的平滑的曲线减少的形态。在例如风扇要求的压力上升大的情况下，因为压力面、负压面的差压变大，所以，进行使构成的角平缓地减少、防止气流泄漏那样的选择。相反，在差压小的情况下，也可选择使角度Θ比上述的实线形态更迅速地减少、向下游挤出气流的方法，可以与使用风扇的环境对应地设定适当的角度减少形态。
[0051]根据这样的本实施方式2，也能够与实施方式I同样地实现低噪声化，并且实现送风量的增加，进而能够效率更高地抑制泄漏的发生、涡流的发生。
[0052]实施方式3.
[0053]接下来，使用图11及图12说明本发明的实施方式3。图11及图12分别是涉及本实施方式3的、与图8及图9对应的图。图11中的点T4是作为包含上述的重叠开始点10的叶片截面的位置的重叠开始点的对应点，在本实施方式3的螺旋桨式风扇201中，外周端切线角度Θ从前缘点TO到重叠开始点的对应点T4是恒定值，并且，从对应点T4朝向后缘部T3减少。在图11的图示例中，直线性地减少。
[0054]在对其进行说明时，首先，从前缘部Tl到与钟形口重叠的重叠开始点的对应点T4，螺旋桨式风扇201的外周周围成为开放空间，气流容易向外侧泄漏。因此，从前缘部Tl到重叠开始点的对应点T4将外周端切线角度Θ设为恒定，对气流泄漏进行抑制。而且，从重叠开始点的对应点T4到下游侧的点T2、后缘部T3，使外周端切线角度Θ变小成为Θ2、Θ 3。另外，在使角度减少的过程中，与上述的实施方式2同样。
[0055]根据这样的本实施方式3，获得与实施方式2同样的优点，并且，在本实施方式3中，特别是关于螺旋桨式风扇201的开放区域的泄漏，可高效率地施加对泄漏进行抑制的效果。
[0056]实施方式4.
[0057]接下来，使用图13对本发明的实施方式4进行说明。图13是本实施方式4的螺旋桨式风扇的叶片的半径剖视图。如图13所示的那样，在本实施方式4的螺旋桨式风扇301中，在叶片3上的与弯曲部13相比靠外周的位置，设置向下游侧鼓起的外周折弯部15。另夕卜，在本实施方式4中，关于外周端切线角度Θ，也与上述的实施方式I至3的任意一个都相同。
[0058]根据本实施方式4，可减少与外周折弯部15相比靠外侧的外周缘附近15a的压力面Ila与负压面12a的差压，减弱因从外周部的气流的泄漏而发生的涡流(叶片端涡流16) ο由此，相对于抑制气流的泄漏的上述的实施方式，在本实施方式4中通过并用外周折弯部15，即使在气流泄漏的情况下，也避免成为强的涡流，可使泄漏的情况下的扰动最小化，进一步减小由涡流产生的扰动，实现低噪声化。
[0059]根据这样的本实施方式4，获得与实施方式I同样的优点，并且，在本实施方式4中，还考虑气流泄漏后的状态，即使在气流泄漏的情况下也避免成为强的涡流，从而可更进一步推进低噪声化。
[0060]实施方式5.
[0061]接下来，对本发明的实施方式5进行说明。作为本实施方式5，表示上述的螺旋桨式风扇的具体的应用。上述的实施方式的螺旋桨式风扇是涉及螺旋桨式风扇的高效率化及低噪声化的螺旋桨式风扇，若将此螺旋桨式风扇搭载于送风机，则高效率的送风即送风量增加成为可能，如果搭载于作为由压缩机、热交换器等构成的冷冻循环装置的空调机、热水供给用室外机，则仍然可由高效率的送风获得热交换器通过风量，实现设备的节能。另外，在任何一种送风机、空调机及热水供给用室外机中，对除了螺旋桨式风扇以外的结构都不特别限定，例如也可构成为公知、现有的形态。
[0062]以上参照优选的实施方式对本发明的内容具体性地进行了说明，本领域的技术人员自然明白，基于本发明的基本的技术思想及指点可采取各种各样的改变形态。
[0063]符号说明:
[0064]I螺旋桨式风扇、2轮毂、3叶片、9钟形口、10重叠开始点、1a假想面、13弯曲部、15外周折弯部、O旋转轴线、P顶点、Q外周端、LQ切线、Θ外周端切线角度。
【权利要求】
1.一种螺旋桨式风扇，具有包含旋转轴线的轮毂、设置于上述轮毂的外周的多个叶片和以在各自的后缘侧包围上述多个叶片的方式配置的钟形口 ；上述螺旋桨式风扇的特征在于， 上述叶片在半径方向截面形状中具有向上游侧鼓起的弯曲部， 在叶片截面观看，在将上述外周端的切线设为LQ，将与旋转轴线O正交的假想线设为L0，将这些切线LQ与假想线LO相互构成的角度设为外周端切线角度Θ，考虑包含上述钟形口的吸入侧的端部的位置在内的假想面的情况下，在将该假想面与该叶片的周缘交叉的部位设为重叠开始点时，与包含该重叠开始点的叶片截面相比靠后缘部侧的上述外周端切线角度Θ比与包含该重叠开始点的叶片截面相比靠前缘部侧的上述外周端切线角度Θ小。
2.根据权利要求1所述的螺旋桨式风扇，其特征在于， 上述外周端切线角度Θ在前缘部与该前缘部的后方的任意点之间是恒定的，在该任意点与后缘部之间减少。
3.根据权利要求2所述的螺旋桨式风扇，其特征在于， 上述任意点处于包含上述重叠开始点的叶片截面。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的螺旋桨式风扇，其特征在于， 上述叶片在与上述弯曲部相比靠外周的位置设置向下游侧鼓起的外周折弯部。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的螺旋桨式风扇，其特征在于， 上述叶片是在半径方向截面中外侧缘与上述轮毂侧的根部相比位于上述旋转轴线的下游侧的后倾叶片。
6.一种送风机，其特征在于，具备权利要求1至5中任一项所述的螺旋桨式风扇。
7.—种空调机，其特征在于，具备权利要求1至5中任一项所述的螺旋桨式风扇。
8.—种热水供给用室外机，其特征在于，具备权利要求1至5中任一项所述的螺旋桨式风扇。
【文档编号】F04D29/38GK104520593SQ201380042389
【公开日】2015年4月15日 申请日期:2013年7月18日 优先权日:2012年8月10日
【发明者】田所敬英, 加藤康明, 河野惇司 申请人:三菱电机株式会社