鼓风装置的制作方法

本发明涉及空调机、换气扇等中使用的鼓风装置。

背景技术：

以往，对于这种鼓风装置，已知通过使叶片的局部的壁厚急剧增大来抑制气流剥离从而改善空气动力特性、噪声特性的鼓风装置(例如参照专利文献1)。

以下，参照图14对该鼓风装置进行说明。

如图14的轴流式叶轮的叶片101的旋转方向剖视图所示那样，在叶片101的负压侧表面，设置有沿着叶片101的旋转方向前缘103延伸的肋102。

由于肋102，在肋102的后方侧示出的区域104产生沿面涡流。沿面涡流附着于叶片101的旋转轴方向上游侧的面105，因此气流106不易从叶片101剥离，从而鼓风性能以及噪声性能得到改善。

然而，在上述以往的鼓风装置中，设置有肋102的部分的壁厚与其他部分相比急剧增大，因此在成形时容易产生热收缩而难以稳定地成形。

在先技术文献

专利文献

专利文献1：日本实开平5-69400号公报

这样，以往的鼓风装置存在使鼓风性能以及噪声性能的改善与成形的稳定性同时成立的课题。

技术实现要素：

因此，本发明提供一种具备成形的稳定性且即使絮乱的气流向叶轮流入也不会使鼓风性能以及噪声性能降低的鼓风装置。

本发明的一个方式所涉及的鼓风装置具备：叶轮，其在轮毂的外周固定有多个叶片；电动机，其使叶轮旋转；以及框架，其支承电动机。另外，所述鼓风装置具备：从叶片的叶片前缘至叶片后缘而向叶片的旋转轴方向上游侧鼓起的弧状部、和沿着叶片前缘配置的叶片前部。另外，叶片前部从叶片前缘起在叶片的旋转轴方向下游侧的面具备下游侧剥离抑制部，该下游侧剥离抑制部包括：以曲率比弧状部大的第一圆弧突出的突出部、和以与突出部的叶片后缘侧邻接的方式形成的凹陷部。此外，叶片前部从叶片前缘起在叶片的旋转轴方向上游侧的面具备上游侧剥离抑制部，该上游侧剥离抑制部包括：形成有曲率比弧状部大的第二圆弧的端部、和在端部的叶片后缘侧形成的槽部。

由此，能够提供具备成形的稳定性且即使紊乱的气流向叶轮流入也不会使鼓风性能以及噪声性能降低的鼓风装置。

附图说明

图1是本发明的一个实施方式所涉及的鼓风装置的简要剖视图。

图2是从旋转轴方向上游侧俯视观察本发明的一个实施方式所涉及的鼓风装置的叶片时的俯视图。

图3是图2的3-3线剖视图。

图4是示出在本发明的一个实施方式所涉及的鼓风装置的罩的下游侧产生的条纹状风速分布区域的简要剖视图。

图5是示出本发明的一个实施方式所涉及的鼓风装置的叶片的叶片前缘与罩的线构件的长度方向之间的关系的简要俯视图。

图6A是示意性地示出本发明的一个实施方式所涉及的鼓风装置的气流从叶片的剥离的旋转方向剖视图。

图6B是示意性地示出本发明的一个实施方式所涉及的鼓风装置的气流从叶片的剥离的旋转方向剖视图。

图7是示意性地示出在本发明的一个实施方式所涉及的鼓风装置的叶片的下游侧剥离抑制部以及上游侧剥离抑制部生成的气流的旋涡的旋转方向剖视图。

图8是示意性地示出在本发明的一个实施方式所涉及的鼓风装置的叶片的旋转轴方向下游侧流动的气流的旋转方向剖视图。

图9是示意性地示出在本发明的一个实施方式所涉及的鼓风装置的叶片的旋转轴方向上游侧流动的气流的旋转方向剖视图。

图10是俯视观察本发明的一个实施方式所涉及的鼓风装置的一个叶片时的俯视图。

图11是在本发明的一个实施方式所涉及的鼓风装置中配置有整流板的情况下的叶片的立体图。

图12是示意性地示出在本发明的一个实施方式所涉及的鼓风装置的叶片上配置有整流板的情况下的在叶片的负压面侧流动的气流的旋转方向剖视图。

图13是本发明的一个实施方式所涉及的鼓风装置的叶片的旋转方向剖视图。

图14是示出以往的鼓风装置的叶轮的叶片的旋转方向剖视图。

具体实施方式

(实施方式)

以下，参照附图对本发明的一个实施方式所涉及的鼓风装置进行说明。需要说明的是，图1是鼓风装置的简要剖视图。

如图1所示，鼓风装置90具备：在轮毂2的周围固定有四个叶片1的叶轮3、在叶轮3的下游侧连接并以旋转轴7作为轴而使叶轮3旋转的电动机4、以及支承电动机4的框架5。

此外，鼓风装置90具备罩51，该罩51在叶轮3的空气的流动方向的上游侧与框架5部分连接。

罩51为了减小鼓风装置90的整体厚度而收纳于壁内，另外，为了提高内部装饰性而减少向室内突出的突出厚度，以与叶轮3接近的方式配设。在罩51上设置有开口部52，在将罩51安装于框架5时，空气从外部经由该开口部52而被吸入鼓风装置90。在该开口部52排列设置有多根线构件53，从而将开口部52划分。由此，从鼓风装置90的外侧难以直接看到叶轮3从而改善了鼓风装置90的外观。

接下来，参照图2、图3对鼓风装置90的叶片1的结构进行详细说明。图2是从旋转轴方向上游侧俯视观察叶片1时的俯视图。另外，图3是从径向外侧朝向旋转轴7方向(箭头64方向)观察沿图2的虚线60a-60b将叶片1切断时的剖面的3-3剖视图。

如图2所示，叶片1以旋转轴7作为中心沿箭头65所示的方向旋转，即从气流的上游侧观察时逆时针地旋转。在图2中，将叶片1的旋转轴7方向端部，即与轮毂2接触的接触部设为叶片根66。另外，将叶片1的外周方向端部设为叶片端67。另外，将叶片1的旋转方向上的上游侧端部设为叶片前缘8，将下游侧端部设为叶片后缘17。

如图2以及图3所示，叶片1具有从叶片前缘8至叶片后缘17而向叶片1的旋转轴方向的上游侧鼓起的弧状部18。另外，叶片1具备沿着叶片前缘8配置在叶片根66至叶片端67的范围内的叶片前部19。

如图3所示，在叶片前部19的旋转轴方向下游侧设置有下游侧剥离抑制部68。下游侧剥离抑制部68包括：曲率比弧状部18大的第一圆弧21从叶片前缘8向下游面20侧突出而成的突出部22、和以与突出部22的叶片后缘17侧邻接的方式形成的凹陷部24。凹陷部24在突出部22的叶片后缘17侧与弧状部18的下游面20连接，通过由突出部22的第一圆弧21与弧状部18的弧的曲率之差产生拐点而形成。

如图3所示，在叶片前部19的旋转轴方向上游侧设置有上游侧剥离抑制部69。上游侧剥离抑制部69包括：曲率比弧状部18大的第二圆弧26以叶片前缘8作为基点向上游面25侧突出而形成的端部27、和在端部27的叶片后缘17侧形成的槽部28。端部27在叶片前缘8侧设置有第二圆弧26，在叶片后缘17侧设置有面70。面70从端部27的上游侧端部71至下游侧端部72形成与旋转轴7以及叶片前缘8平行的面。换句话说，通过面70的结构，端部27在比旋转轴方向的上游面25靠旋转轴方向上游侧的位置立起形成。

此外，从下游侧端部72起以向突出部22的内侧(旋转轴方向上游侧)凹陷的方式设置有凹状部。凹状部在叶片后缘17侧的连接点73处与上游面25连接。槽部28是由上游侧端部71、面70、下游侧端部72、以及连接点73形成的空间。

作为上述结构的一例，在本实施方式中，将叶轮3的直径设为86mm，将其半径为25mm的相同曲率的第一圆弧21以及第二圆弧26的曲率与弧状部18的曲率之比设为42∶1。并且，将第一圆弧21以及第二圆弧26的曲率设为相同曲率，使得突出部22与端部27在叶片前缘8平滑地连接，将该第一圆弧21以及第二圆弧26的直径设为弧状部18的最大叶片厚度的2.9倍。另外，将槽部28的底面(凹状部)形成为半圆形状，将其半径设为第一圆弧21的34％。

接下来，参照图4至图6对本实施方式的鼓风装置的气流的速度与叶片的角度之间的关系进行说明。需要说明的是，图4是示出在罩的下游侧产生的条纹状风速分布区域的简要剖视图。图5是示出叶片的叶片前缘与罩的线构件的长度方向之间的关系的简要俯视图。图6A是示意性地示出向叶片流入的气流的朝向接近旋转轴方向的情况下的气流从叶片的剥离的旋转方向剖视图。图6B是示意性地示出向叶片流入的气流的朝向接近旋转方向的情况下的气流从叶片的剥离的旋转方向剖视图。

当通过电动机4使叶轮3旋转时，通过叶片1的拨动空气的作用，空气从外部(图4上方)通过罩51的开口部52而被吸入框架5内部。吸入的空气通过叶轮3向外部(图4下方)排出。在开口部52排列设置有多根线构件53，因此空气通过该线构件53的间隙54而被吸入框架5内。换句话说，由多个间隙54构成开口部52。

气流无法通过线构件53，因此线构件53的下游侧的风速比间隙54的下游侧的风速慢。因此，在罩51的下游侧形成有风速呈条纹状分布的条纹状风速分布区域56(图4的由虚线包围的区域)。叶轮3以与罩51接近的方式设置，因此叶轮3在该条纹状风速分布区域56中旋转。换言之，叶轮3在下游侧于条纹状风速分布区域56内旋转的情况下，可以说罩51与叶轮3接近。在罩51与叶轮3的距离非常远，即使处于下游侧风速也不受线构件53的影响的状态下，换句话说若叶轮3在风速不分布的区域旋转，则不能说是接近。

然而，如图5所示，在罩51上排列配置有多根线构件53。相对于此，叶片1以旋转轴7作为轴而逆时针地旋转。因此，叶片1的叶片前缘8与线构件53的长度方向所成的角度θ能够处于0度至90度的范围。

在此，在角度θ小的情况下，叶片前缘8的从叶片根66至叶片端67的整个范围同时在条纹状风速分布区域56中通过风速快的区域或风速慢的区域。

相对于此，在角度θ大的情况下，叶片前缘8的某一部分通过风速慢的区域，其他部分通过风速快的区域。

在此，在通过风速快的区域的情况下，如图6A所示，对于气流的风速分量而言，朝向旋转轴方向下游侧的分量80比旋转方向分量81大。将该状态下的气流的流入角度设为相对于叶片接近旋转轴方向的角度。

另外，在通过风速慢的区域的情况下，如图6B所示，对于气流的风速分量而言，朝向旋转轴方向下游侧的分量82比旋转方向分量83小。将该状态下的气流的流入角度设为相对于叶片接近旋转方向的角度。

对于朝向叶片1的气流而言，根据角度θ不同，同时存在有图6A的流入角度、图6B的流入角度、或者图6A至图6B的范围内的流入角度(中间角度)这多个状态。

换句话说，由于罩51的形状，在某一瞬间，气流向叶片1流入的角度与叶片1的角度一致而不产生气流从叶片1的剥离，但在其他大部分时间产生不匹配，因此产生气流剥离。

因此，在向叶片1流入的气流的朝向发生变动的情况下，使气流的流入角度与叶片1的角度一致以不产生气流从叶片1的剥离是非常困难的。由于这种角度的不一致而产生气流从叶片1的剥离。气流剥离是使鼓风性能降低并且使噪声性能恶化的重要因素，因此需要抑制该气流剥离。需要说明的是，在图6中，为了便于理解而将叶片1的前端部设为直线形状，但本实施方式中使用的叶片1的形状为图3所示的形状。

接下来，参照图7至图9对叶片前部19的作用进行详细说明。需要说明的是，图7是示意性地示出在下游侧剥离抑制部68以及上游侧剥离抑制部69生成的气流的旋涡的旋转方向剖视图。图8是示意性地示出在叶片1的旋转轴方向下游侧流动的气流的旋转方向剖视图。图9是示意性地示出在叶片1的旋转轴方向上游侧流动的气流的旋转方向剖视图。

如图7所示，在本实施方式中，在叶片1的叶片前部19配置有下游侧剥离抑制部68以及上游侧剥离抑制部69。

在气流通过下游侧剥离抑制部68的凹陷部24时，因该凹陷部24的凹陷形状而产生气流的旋涡32。另外，在气流通过上游侧剥离抑制部69的槽部28时，因槽部28的凹陷而产生气流的旋涡35。

在向叶片1流入的气流的朝向与叶片1的角度产生不一致的情况下，通过气流的旋涡32、气流的旋涡35，能够使远离叶片1的气流向气流的旋涡32、气流的旋涡35的旋转的朝向转向而朝向叶片面的方向。换句话说，能够抑制气流从叶片1的剥离。

并且，由于在叶片1的上游侧和下游侧这双方产生旋涡，因此无论向叶片1流入的气流的朝向朝接近叶轮3的旋转轴方向(相当于图6A)还是接近旋转方向(相当于图6B)的任一方变动均能够对应。

换句话说，如图8所示，在下游侧剥离抑制部68以与突出部22的叶片后缘17侧邻接的方式设置有凹陷部24。因此，沿着突出部22流动的气流由于该凹陷部24处的流路急剧增大而使气流的朝向朝叶片1的下游面20的方向转向，从而在该凹陷部24形成气流的旋涡32。

该气流的旋涡32是从叶片端67侧(图8的近前方向)观察时沿顺时针方向旋转的旋涡。在向叶片1流入的气流接近叶轮3的旋转轴方向的情况下，欲从叶片1的叶片前部19分离的气流的朝向因空气的粘性而向该气流的旋涡32的旋转方向的朝向转向。并且，气流附着于叶片1的下游面20，沿着该下游面20流动。

另外，在上游侧剥离抑制部69，如图9所示，在端部27的叶片后缘17侧设置有槽部28。因此，沿着端部27流动的气流由于该槽部28处的流路急剧增大而使气流的朝向朝叶片1的上游面25的方向转向，从而在该槽部28形成气流的旋涡35。

该气流的旋涡35是从叶片端67侧(图9的近前方向)观察时沿逆时针方向旋转的旋涡。在向叶片1流入的气流接近叶轮3的旋转方向的情况下，欲从叶片1的叶片前部19分离的气流的朝向因空气的粘性而向该气流的旋涡35的旋转方向的朝向转向。并且，气流附着于叶片1的上游面25，沿着该上游面25流动。

这样，通过具备下游侧剥离抑制部68以及上游侧剥离抑制部69来抑制气流从叶片1的剥离，能够提供不会使鼓风性能以及噪声性能降低的鼓风装置。

并且，通过凹凸形状的组合，即，凹陷部24和槽部28这样的凹部与突出部22和端部27这样的凸部的组合形成上游侧剥离抑制部69以及下游侧剥离抑制部68。

因此，能够使叶片前部19与弧状部18的壁厚相同。换句话说，从叶片前缘8侧起依次配置向上游侧突出的端部27、在端部27的叶片后缘17侧朝向下游侧凹陷的槽部28、在槽部28的下游侧朝向下游侧突出的突出部22、以及在突出部22的叶片后缘17侧朝向上游侧凹陷的凹陷部24。由此，能够以与弧状部18的壁厚相同的壁厚形成叶片前部19。

这样，无需为了抑制气流剥离而设置厚壁部分，因此能够抑制成形时的热收缩引起的变形，提高成形的稳定性。另外，叶片1形成为由弧状部18、以第一圆弧21突出的突出部22以及以第二圆弧26突出的端部27构成的弯曲形状。该弯曲形状的叶片1与轮毂2连接，因此与轮毂2连接的叶片根66的部分的面积增大，即连接强度增强，能够增强对于变形的耐性。

另外，端部27在比上游面25靠旋转轴方向上游侧的位置立起。

这样一来，相对于气流，槽部28进入端部27的阴影，因此气流在向槽部28流入之前先向端部27流入。若直接向槽部28流入，则气流无法从槽部28向下游面20流动，从而流动的阻力增加。但是，通过首先向槽部28流入，能够更加容易地使气流沿着端部27以及突出部22向下游面20流动。另外，通过下游侧剥离抑制部68的作用能够使气流沿着下游面20流动。由此，能够抑制流动的阻力的增加。

(变形例)

在本发明的一个实施方式的变形例中，对与本实施方式相同的构成要素标注相同的附图标记并省略详细说明，仅对不同点进行说明。图10是俯视观察本发明的一个实施方式的变形例所涉及的鼓风装置的一个叶片时的俯视图。

如图10所示，叶片1a也可以由叶片内周部12以及叶片外周部16构成。并且，在叶片内周部12的叶片前缘8，对于叶片前缘8的俯视观察时的切线(箭头9)的朝向的分量而言，叶片前缘8的径向分量11比切线方向的旋转方向分量10大。并且，在叶片外周部16的叶片1a的叶片前缘8，对于叶片前缘8的俯视观察时的切线(箭头13)的朝向的分量而言，叶片前缘8的旋转方向分量15比切线方向的径向分量14大。并且，仅在叶片内周部12具备上游侧剥离抑制部69和下游侧剥离抑制部68。

在图2、图3中示出的叶片前部19通过形成突出部22以及端部27而使表面积增加，对于流动的阻力增加。并且，叶片外周部16的周速比叶片内周部12快，因此阻力增加的影响变大。但是，若设为图10所示的变形例那样，则仅在叶片内周部12设置有突出部22以及端部27，因此能够抑制对于流动的阻力的增加。

此外，也可以以如下方式形成，仅在叶片内周部12具备上游侧剥离抑制部69以及下游侧剥离抑制部68，将叶片内周部12与叶片外周部16的连接部分77作为消失的终点，使上游侧剥离抑制部69以及下游侧剥离抑制部68从叶片内周部12至叶片外周部16逐渐消失。

若这样形成，则能够减少叶片前部19中的从叶片内周部12至叶片外周部16的急剧的形状变化。由此，能够抑制随着急剧的形状变化而产生的气流剥离。

另外，如图11所示，也可以设置用于将槽部28分隔的整流板36。具体地说，如图12所示，以沿着槽部28的方式朝向叶轮3的径向设置多个整流板36，该整流板36形成为与叶片前部19的第二圆弧26相同曲率的半圆板形状。

这样一来，在上游面25流动的气流一边附着于整流板36一边流动。于是，在向叶片1流入的气流的朝向变动为接近旋转方向的情况下，除气流的旋涡35带来的剥离抑制作用以外，气流还因柯安达效应而一边附着于整流板36一边流动。由此，能够进一步抑制气流剥离。

另外，如图13所示，端部27a也可以在叶片前缘8侧设置有第二圆弧26，在叶片后缘17侧设置有面70a。面70a形成从端部27a的上游侧端部71a至下游侧端部72而比旋转轴方向更向叶片前缘8侧倾斜的面。另外，上游侧端部71a形成以比第二圆弧26大的曲率倒圆而成的形状。此外，从下游侧端部72a起以向突出部22的内侧凹陷的方式设置有凹状部。凹状部在叶片后缘17侧的连接点73处与上游面25连接。槽部28a是由上游侧端部71a、面70a、下游侧端部72a、以及连接点73形成的空间。

这样一来，在更靠叶片前缘8侧的位置产生气流的旋涡35a。欲从叶片前部19分离的气流的朝向通过气流的旋涡35a而转向，附着于上游面25。此时，在更靠叶片前缘8侧的位置产生气流的旋涡35a，因此能够在从叶片前部19分离的初期的阶段使气流转向。能够在初期的阶段使气流转向，因此能够进一步抑制气流从叶片1的剥离。

另外，鼓风装置也可以采用如下方式，在相对于旋转轴而角度不同的气流向叶片流入时，下游侧剥离抑制部在叶片旋转时通过突出部与凹陷部而在凹陷部产生旋涡，从而抑制在气流相对于叶片以接近旋转轴方向的角度流入的情况下产生的气流从叶片的旋转轴方向下游侧的面的剥离。此外，也可以采用如下方式，上游侧剥离抑制部在叶片旋转时通过端部与槽部而在槽部产生旋涡，抑制在气流相对于叶片以接近旋转方向的角度流入的情况下产生的气流从叶片的旋转轴方向上游侧的面的剥离。

这样一来，能够通过突出部与凹陷部而在凹陷部产生气流的旋涡，此外，能够通过端部与槽部而在槽部也产生气流的旋涡。由此，即使在相对于旋转轴而角度不同的气流向叶片流入的情况下也能够抑制气流剥离。换句话说，在气流相对于叶片接近旋转轴方向地流入的情况、气流相对于叶片接近旋转方向地流入的情况的任一情况下，均能够使欲从叶片剥离的气流的朝向朝旋涡的旋转的朝向转向从而不易产生气流剥离。由此，能够减小气流损失以及噪声。

另外，鼓风装置也可以在叶轮的上游侧以接近叶轮的方式配置有罩，该罩具有从外部吸入空气的开口部，且排列设置有多根划分开口部的线构件。

这样一来，能够减小整体厚度，因此能够收纳于壁内或者减小向室内突出的突出厚度。另外，能够遮蔽叶轮从而改善外观。

另外，鼓风装置也可以采用如下方式，叶片包括：叶片前缘的俯视观察时的切线的朝向的径向分量比旋转方向分量大的叶片内周部、以及旋转方向分量比径向分量大的叶片外周部，仅在叶片内周部具备上游侧剥离抑制部和下游侧剥离抑制部。

叶片前部通过形成突出部以及端部而使表面积增加，对于流动的阻力增加。并且，叶片外周部的周速比叶片内周部快，因此阻力增加的影响变大。但是，若采用这种方式，则仅在叶片内周部设置有突出部以及端部，因此能够抑制对于流动的阻力的增加。

另外，鼓风装置也可以使端部在比叶片的面靠叶轮的旋转轴方向上游侧的位置立起。

在气流紊乱且以接近叶轮的旋转轴方向的角度流入的情况下，从槽部观察时，端部成为壁，槽部相对于流动而进入端部的阴影。因此，气流在向槽部流入之前先向端部流入。换句话说，若直接向槽部流入，则气流无法从槽部向下游侧的面流动，因此流动的阻力增加，但通过首先向端部流入，能够使气流沿着端部以及突出部向下游侧的面流动。由此，能够抑制相对于流动的阻力的增加。

另外，鼓风装置也可以在叶片前部以将槽部分隔的方式设置多个整流板，该整流板形成为与第二圆弧相同曲率的半圆板形状。

这样一来，除在槽部产生的旋涡带来的剥离抑制的作用以外，气流还因柯安达效应而一边附着于整流板一边流动，因此能够抑制气流剥离。

工业实用性

本发明所涉及的鼓风装置可以期待作为要求鼓风能力、静音性的室内换气用的鼓风装置应用。

附图标记说明

1、1a、101 叶片

2 轮毂

3 叶轮

4 电动机

5 框架

7 旋转轴

8 叶片前缘

9、13、64、65 箭头

10、15、81、83 旋转方向分量

11、14 径向分量

12 叶片内周部

16 叶片外周部

17 叶片后缘

18 弧状部

19 叶片前部

20 下游面

21 第一圆弧

22 突出部

24 凹陷部

25 上游面

26 第二圆弧

27、27a 端部

28、28a 槽部

32、35、35a 气流的旋涡

36 整流板

51 罩

52 开口部

53 线构件

54 间隙

56 条纹状风速分布区域

66 叶片根

67 叶片端

68 下游侧剥离抑制部

69 上游侧剥离抑制部

70、70a 面

71、71a 上游侧端部

72、72a 下游侧端部

73 连接点

80、82 朝向旋转轴方向下游侧的分量

90 鼓风装置

102 肋部

103 旋转方向前缘

104 区域

105 面

106 气流