离心式送风机及具有该离心式送风机的空调机的制作方法

本实用新型涉及西洛克风扇等离心式送风机及具有该离心式送风机的空调机。

背景技术：

以往，西洛克风扇等离心式送风机例如广泛用于作为空调机的一例的空气清洁机。在这样的空气清洁机等空调机的领域中，性能即噪音和效率成为普遍课题，因而对于空调机中使用的西洛克风扇，噪音和风扇效率也成为普遍课题。

以往，在西洛克风扇的叶片中，流入相邻的前向叶片之间的间隙(有时称为叶片间流路)中的空气流入前向叶片的前缘的前面侧，在前缘附近被划分成前面侧和背面侧。进而，朝向背面侧的空气以绕过前缘部分的方式流向背面侧，但不能追随背面的形状，气流在背面的剥离区域增大，空气的流动不稳定。因此，存在使送风机的吹出流变动、送风声音增大、风扇效率下降的问题。

因此，为了解决这种问题，提出了日本专利第5589989号公报记载的西洛克风扇。该西洛克风扇具有沿周向排列有前向叶片的叶轮，如图9所示，前向叶片101具有位于旋转方向F1的前表面(正压面)102、和在半径方向内侧形成凸曲面的包含前缘103的第1凸面104。并且，该前向叶片101在前表面102和第1凸面104之间设置向旋转方向F1凸出的第2凸面105，并且由平滑的曲面连接包含前缘103的第1凸面104和第2凸面105，由此使朝向背面106的流入也变顺畅，从而减小在背面106的剥离107。

然而，在这种结构中，如图10所示，在作为叶栅观察时是在前表面102和第1凸面104之间设置向旋转方向F1凸出的第2凸面105。由此，在前缘103附近具有最狭小的叶片间流路宽度的位置的叶片间流路宽度W1变窄，因而产生阻拦进入相邻的前向叶片101的间隙中的空气流动的作用，存在风扇效率下降的问题。

技术实现要素：

本实用新型正是鉴于这种情况而提出的，其目的在于，提供改善了风扇效率的离心式送风机。

根据本实用新型的一个方面的离心式送风机具有沿周向排列有多个前向叶片的叶轮，所述叶轮以旋转轴心为中心旋转，各个前向叶片具有：前表面，其位于旋转方向；背面，其位于旋转方向的相反方向；第1凸面，其包括作为半径方向内侧的端部的前缘，位于比所述前表面及所述背面靠半径方向内侧的位置，并向半径方向内侧凸出；第2凸面，其位于所述前表面和所述第1凸面之间，与所述第1凸面连接，并向旋转方向凸出；以及凹曲连接面，其连接所述第2凸面和所述前表面，并在旋转方向上凹陷，所述第1凸面和第2凸面形成平滑地连接的凸曲面，并且，各个前向叶片在所述背面的半径方向内侧部分形成有平坦面部，所述第1凸面和所述平坦面部由向旋转方向的相反侧凸出的第3凸面平滑地连接，所述平坦面部和所述背面的半径方向外侧部分由向旋转方向的相反侧凸出的第4凸面平滑地连接。

其中，“平坦面部”是指平面或者曲率半径大的曲面。并且，“曲率半径较大的曲面”是指在沿与叶轮的旋转轴心垂直的面将前向叶片切断得到的截面中，由形成前向叶片的表面形状的多重圆弧中最大的曲率半径形成的曲面。

根据本实用新型的一个方面，各个前向叶片与以往的前向叶片一样地在前表面和第1凸面之间设置向旋转方向凸出的第2凸面，并且由平滑的曲面连接包含前缘的第1凸面和第2凸面，由此使向前表面及背面的流入顺畅进行。并且，各个前向叶片的第1凸面和平坦面部由向旋转方向的相反侧凸出的第3凸面平滑地连接，平坦面部和背面的半径方向外侧部分由向旋转方向的相反侧凸出的第4凸面平滑地连接，因而能够减小背面的空气流的剥离区域。另外，各个前向叶片在背面的半径方向内侧部分形成平坦面部，因而在前缘附近具有最狭小的叶片间流路宽度的位置的叶片间流路宽度W变宽。因此，流入前向叶片之间的空气流动顺畅进行，因阻拦而引起的损耗减小，风扇效率提高。

优选的是，各个前向叶片在沿与所述旋转轴心垂直的面切断得到的截面中，在设形成所述第4凸面的圆弧的中心点与所述旋转轴心在半径方向上的距离为Rm、设所述前向叶片的前缘侧的叶栅轴线的半径为R1、设所述前向叶片的后缘侧的叶栅轴线的半径为R2时，存在Rm≤R1+(R2-R1)/3的关系，设在所述第4凸面和所述平坦面部的接合点通过的相对于所述第4凸面的切线为第1切线，设在所述前缘侧的叶栅轴线和所述第1切线的交点通过的相对于所述前缘侧的叶栅轴线的切线为第2切线，设所述第1切线和所述第2切线在旋转轴心侧的交角为βm时，所述交角βm具有30°～70°的角度。

根据这样的结构，能够在将前向叶片的背面的半径方向外侧部分设为以往的形状的状态下，使具有最狭小的叶片间流路宽度的位置的叶片间流路宽度W大于以往的宽度。并且，能够从第2凸面经由第1凸面一直到背面形成平滑的凸曲面，因而能够减小背面侧的空气流的剥离区域，能够减小离心式送风机的噪音。

优选的是，各个前向叶片在设弧线上的最大翼厚的中心位置与旋转轴心的距离为Rt时，存在R1≤Rt≤R1+(R2-R1)/3的关系。

根据这样的结构，将背面中产生剥离流的位置附近的翼厚加厚，因而能够使前向叶片的背面中的半径方向外侧部分的形状与以往一样，减小剥离流的区域。

本实用新型的另一个方面提供空调机，该空调机具有上述任意一个方面的离心式送风机作为室内空气循环用风扇。

该空调机使用上述离心式送风机作为室内空气循环用风扇，因而风扇噪音减小，进而空调机的噪音减小。

根据上述本实用新型的几个方面的离心式送风机，背面中的剥离区域减小，并且流入前向叶片之间的空气流因阻拦作用而引起的损耗减小，风扇效率提高。

附图说明

图1是表示本实用新型的实施方式的离心式送风机的主视图。

图2是沿图1中的II-II线的离心式送风机的剖视图。

图3是图1中的离心式送风机的叶轮的主视图。

图4是图3中的叶轮的叶栅所包含的前向叶片的主视图。

图5是用于说明图1的叶轮的叶栅中的叶片间流路宽度的示意图。

图6是用于说明前向叶片的空气流动的分析结果的示意图。

图7是表示离心式送风机的噪音特性的曲线图。

图8是表示离心式送风机的静压特性的曲线图。

图9是用于说明以往的离心式送风机的前向叶片的空气流动的分析结果的示意图。

图10是用于说明以往的离心式送风机的叶栅中的叶片间流路宽度的叶栅部分图。

标号说明

A旋转轴心；L1(前缘侧的)叶栅轴线；L2(后缘侧的)叶栅轴线；L3第1切线；L4第2切线；L5弧线；P1前缘；P2后缘；Pm(形成第4凸面的圆弧的)中心点；Pt(最大翼厚的)中心位置；R1(前缘侧的叶栅轴线的)曲率半径；R2(后缘侧的叶栅轴线的)曲率半径；Rt(中心位置Pt与旋转轴心在半径方向上的)距离；Rm(中心点Pm与旋转轴心在半径方向上的)距离；Tm最大翼厚；βm(第1切线和第2切线的)交角；1离心式送风机；3叶轮；6前向叶片；61前表面(正压面)；62背面(负压面)；63第1凸面；64第2凸面；65凹曲连接面；66平坦面部；67第3凸面；68第4凸面。

具体实施方式

首先，下面说明实施方式的离心式送风机。另外，本实用新型不限于以下记述的示例，而在权利要求书中示出，应该理解为包含与权利要求书均等的意义及范围内的所有变更。

本实施方式的离心式送风机1是单吸入型的多翼风扇(西洛克风扇)。并且，本实施方式的空调机具有离心式送风机1作为室内空气循环用风扇。如图1及图2所示，本实施方式的离心式送风机1具有涡旋型的外壳2、收纳在外壳2内的叶轮3以及使叶轮3旋转的马达4。另外，本实施方式的空调机使用实施方式的离心式送风机1作为室内空气循环用风扇，除此以外具有与以往的空调机相同的结构，因而省略空调机的图示及详细的说明。

外壳2包括：一对正面板21及22，它们在叶轮3的旋转轴心A的轴向上对置配置；侧面板23，其沿着叶轮3的周向配置在正面板21和背面板22之间。在正面板21形成有圆形的空气吸入口24。在涡卷状的外壳2的周向的端部形成有空气吹出口25。马达4以其轴41朝向旋转轴心A的轴向的方式安装于背面板22。

如图2及图3所示，叶轮3具有：主板31，其固定于轴41；多个前向叶片6，其沿着主板31的周向排列，并固定于主板31；加强环32，其与前向叶片6的正面侧的端部连接。

离心式送风机1的叶轮3随着马达4的轴41的旋转，以旋转轴心A为旋转轴心向旋转方向F的方向旋转，将空气从空气吸入口24吸入到外壳2内。被吸入的空气在叶轮3的前向叶片6彼此间的间隙中通过，从叶轮3向半径方向外侧流出，在外壳2内的涡卷状的流路中通过，从空气吹出口25吹出。

如图4所示，离心式送风机1的各个前向叶片6的叶片出口向旋转方向F倾斜。各个前向叶片6具有位于旋转方向F的前表面(正压面)61、位于旋转方向F的相反方向的背面(负压面)62、第1凸面63、第2凸面64、凹曲连接面65。并且，设各个前向叶片6的前缘P1侧的叶栅轴线L1与旋转轴心A的距离即曲率半径为R1，设前向叶片6的后缘P2侧的叶栅轴线L2与旋转轴心A的距离即曲率半径为R2。

前表面61是向旋转方向F的相反方向凹陷的凹曲面，背面62是向旋转方向F的相反方向凸出的凸曲面。第1凸面63包含作为半径方向内侧的端部的前缘P1，位于比前表面61及背面62靠半径方向内侧的位置，并形成向半径方向内侧凸出的凸曲面。

在第1凸面63和前表面61之间形成有第2凸面64和凹曲连接面65。第2凸面64是一方与第1凸面63连接、另一方与凹曲连接面65连接并向旋转方向F凸出的凸曲面。凹曲连接面65是连接第2凸面64和前表面61并向旋转方向F凹陷的凹曲面。这样，前表面61、凹曲连接面65、第2凸面64、第1凸面63从前表面侧起顺序地排列，形成平滑地连接的曲面。

如上所述，凹曲连接面65连接作为凹曲面的前表面61和作为凸曲面的第2凸面64，因而在由前表面61和凹曲连接面65形成的凹曲面中，曲率半径最小的变曲部P3存在于凹曲连接面65上。并且，凹曲连接面65和第2凸面64在作为它们的边界部分的变曲部P4处连接。比变曲部P4靠凹曲连接面65侧是凹曲面，比变曲部P4靠第2凸面64侧是凸曲面。

第1凸面63的前缘P1的曲率半径r1大于第2凸面64的旋转方向F的端缘P5的曲率半径r5。

并且，在设变曲部P3的曲率半径为r3时，优选这些曲率半径形成为如下所述的关系。

0.1·(R2-R1)≤r1≤0.4·(R2-R1)

0.05·(R2-R1)≤r3≤0.15·(R2-R1)

0.03·(R2-R1)≤r5≤0.1·(R2-R1)

r5<r3<r1

另一方面，在背面62的半径方向外侧部分形成有平面状的平坦面部66。并且，第1凸面63和平坦面部66由向旋转方向F的相反侧凸出的第3凸面67平滑地连接，平坦面部66和背面62的半径方向外侧部分由向旋转方向F的相反侧凸出的第4凸面68平滑地连接。并且，第3凸面67的曲率半径和第4凸面68的曲率半径形成为小于第1凸面63的前缘P1的曲率半径r1、大于第2凸面64的端缘P5的曲率半径r5。

并且，各个前向叶片6形成为在沿与所述旋转轴心A垂直的面切断得到的截面中，在设形成第3凸面67的圆弧的中心点Pm与旋转轴心A在半径方向上的距离为Rm时，存在Rm≈R1+(R2-R1)/3的关系。

并且，在设第1切线L3和第2切线L4在旋转轴心A侧的交角为βm时，所述交角βm形成为具有约60°的角度。其中，第1切线L3是在第4凸面68和平坦面部66的接合点通过的相对于第4凸面68的切线，第2切线L4是在第1切线L3和前缘侧的叶栅轴线L1的交点通过的相对于前缘侧的叶栅轴线L1的切线。

各个前向叶片6形成这样的构造，并且在设最大翼厚Tm在弧线L5上的位置为中心位置Pt、设中心位置Pt与旋转轴心A的距离为Rt时，Rt比形成第3凸面67的圆弧的中心点Pm与旋转轴心A在半径方向上的距离Rm略小，但形成为基本相同的尺寸。即，Rm≈R1+(R2-R1)/3。并且，前向叶片6的翼厚形成为，随着从最大翼厚Tm的中心位置Pt朝向前缘P1及后缘P2而减小。

下面，说明本实施方式的离心式送风机1的作用。

本实施方式的离心式送风机1在叶轮3以旋转轴心A为旋转中心而旋转时，空气从空气吸入口24被吸入。从空气吸入口24吸入的空气在前向叶片6彼此间通过，从叶轮3向半径方向外侧流出，从空气吹出口25吹出。此时，如图5所示，在前向叶片6的背面62的半径方向外侧部分形成有平坦面部66，因而在前缘P1附近具有最狭小的叶片间流路宽度的位置的叶片间流路宽度W大于以往的宽度。因此，流入前向叶片6之间的空气流动顺畅进行，因以往的阻拦作用而引起的损耗减小，风扇效率提高。

并且，如图6所示，在前向叶片6彼此间流过的空气流通过第2凸面64被划分成流向前表面61侧的空气流和沿着第1凸面63朝向背面62侧的空气流。

朝向前表面61侧的空气流沿着凹曲连接面65顺畅地流入前表面61。由此，抑制在前表面61侧流过的空气的变动。

朝向背面62侧的空气流通过将第2凸面64、第1凸面63、第3凸面67顺序地连接形成的平滑且连续的凸曲面，被顺畅地引导到背面侧。并且，在背面侧的半径方向内侧部分由第3凸面67、平坦面部66及第4凸面68形成平滑的凸曲面，因而被引导到背面侧的空气流被顺畅地引导到背面侧的半径方向外侧部分。由此，使气流的剥离位置靠近背面的半径方向外侧部分移动，使剥离S延迟。

并且，在本实施方式中，更具体地讲，前向叶片6形成为在设构成第3凸面67的圆弧的中心点Pm与旋转轴心A在半径方向上的距离为Rm时，存在Rm≈R1+(R2-R1)/3的关系，并且第1切线L3和第2切线L4的交角βm形成为βm≈60°。因此，使前向叶片6的半径方向外侧部分保持以往的形状，并且使最狭小的叶片间流路宽度W大于以往的宽度。

并且，在本实施方式中，在设前向叶片6的最大翼厚Tm在弧线L5上的中心位置为Pt、设中心位置Pt与叶轮3的旋转轴心A在半径方向上的距离为Rt时，Rt≈R1+(R2-R1)/3。因此，将容易产生剥离的部位设为最大翼厚Tm，使在该部位难以产生剥离。

本实施方式的离心式送风机1是按照以上所述构成的，因而能够发挥如下所述的效果。

(1)各个前向叶片6在前表面61和第1凸面63之间设置向旋转方向F凸出的第2凸面64，并且从第2凸面64一直到凹曲连接面65、前表面61形成为平滑的曲面，因而能够使空气流从第2凸面64沿着凹曲连接面65顺畅地流向前表面61，能够抑制空气的变动。

(2)各个前向叶片6从第2凸面64一直到第1凸面63、第3凸面67、平坦面部66、第4凸面68、背面62的半径方向外侧部分形成为平滑的凸曲面，因而能够从第2凸面64向背面侧顺畅地将空气流引导到背面62。其结果是，能够使剥离的产生位置延迟，能够减小剥离。

(3)各个前向叶片6在背面62的半径方向内侧部分形成有平坦面部66，因而能够减小第2凸面64在背面侧的凸出。其结果是，能够使在前缘P1附近具有最狭小的叶片间流路宽度的位置的叶片间流路宽度W大于以往的宽度。因此，能够缓解与叶片间流路宽度W对应的位置的阻拦作用，能够减小因阻拦作用而引起的损耗，提高风扇效率。

(4)关于形成第4凸面68的圆弧的中心点Pm与叶轮3的旋转轴心A在半径方向上的距离Rm、前向叶片6的前缘侧的叶栅轴线L1的曲率半径R1、和前向叶片6的后缘侧的叶栅轴线L2的曲率半径R2，形成为Rm≈R1+(R2-R1)/3。并且，设第1切线L3和第2切线L4在旋转轴心A侧的交角βm约为60°，因而能够在将前向叶片6的背面62的半径方向外侧部分形成为以往的形状的状态下，使在前缘P1附近具有最狭小的叶片间流路宽度的位置的叶片间流路宽度W大于以往的宽度。并且，从第1凸面63一直到背面62形成为平滑的凸曲面，因而能够减小剥离。

(5)前向叶片6在弧线L5上的最大翼厚Tm的中心位置Pt与旋转轴心A的距离Rt为Rt≈R1+(R2-R1)/3。因此，能够将在背面62侧产生剥离流的位置附近的翼厚加厚。因此，能够使前向叶片6的半径方向外侧部分的形状与以往一样，并减小剥离流的区域。

(6)本实施方式的离心式送风机1示出了如图7所示的噪音特性。根据该特性线图可知，与以往的离心式送风机相比，在用作发挥相同风量的送风机的情况下，可知噪音降低约1dB[A]。并且，本实施方式的离心式送风机1示出了如图8所示的静压特性。在该图中没有记载转速，因而不能与以往的离心式送风机进行比较，但实际上本实施方式的离心式送风机1与以往的离心式送风机相比，能够以较低的转速得到相同的风量。因此，可知本实施方式的离心式送风机1与以往的离心式送风机相比，能够以较低的转速得到相同的风量及相同的静压。其结果是，本实施方式的离心式送风机1与以往的离心式送风机相比，能够降低转速，因而相应地能够改善风扇效率。

(7)本实施方式的空气清洁机使用本实施方式的离心式送风机1作为室内空气循环用风扇，因而空气清洁机的噪音减小，并且运转效率提高。

(变形例)

有关本实施方式的说明是本实用新型的离心式送风机及使用该离心式送风机的空气清洁机能够采取的方式的示例，不能理解为限制该方式。本实用新型的离心式送风机及使用该离心式送风机的空调机能够采取例如以下示出的上述实施方式的变形例、以及相互不矛盾的至少两个变形例的组合方式。

·在前述实施方式中，平坦面部66由平面形成，但不限于此，也可以设为接近平面的曲率半径较大的曲面。更具体地讲，也可以是，在沿与叶轮3的旋转轴心A垂直的面将前向叶片6切断得到的截面中，由形成前向叶片6的表面形状的多重圆弧中最大的曲率半径形成的程度的曲面。

·在前述实施方式中，关于形成第4凸面68的圆弧的中心点Pm与叶轮3的旋转轴心A在半径方向的距离Rm、前向叶片6的前缘P1侧的叶栅轴线L1的曲率半径R1、和前向叶片6的后缘P2侧的叶栅轴线L2的曲率半径R2，形成为Rm≈R1+(R2-R1)/3。但是，关于它们的关系，只要是Rm≤R1+(R2-R1)/3，就能够在将前向叶片6的背面62的半径方向外侧部分形成为以往的形状的状态下，使在前缘P1附近最狭小的叶片间流路宽度W大于以往的宽度。

·在前述实施方式中，设第1切线L3和第2切线L4在旋转轴心A侧的交角βm约为60°。但是，关于交角βm，只要在30°～70°的范围，就能够在将前向叶片6的背面的半径方向外侧部分形成为以往的形状的状态下，使在前缘P1附近具有最狭小的叶片间流路宽度的位置的叶片间流路宽度W大于以往的宽度。另外，在交角βm小于30°时，第1凸面63难以形成平滑的凸曲面，空气流不能顺畅地引导到背面侧，剥离区域扩大。并且，在交角βm为70°以上时，第2凸面64的背面侧与以往的前向叶片一样成为背面侧凸出的形状，因而无法增大最狭小的叶片间流路宽度W。

·在前述实施方式中，关于前向叶片6的最大翼厚Tm在弧线L5上的中心位置Pt，在设中心位置Pt与叶轮3的旋转轴心A在半径方向的距离为Rt时，Rt≈R1+(R2-R1)/3。但是，关于该关系，只要设定为R1≤Rt≤R1+(R2-R1)/3的关系，就能够将在背面62侧产生剥离流的位置附近的翼厚加厚，因而能够使前向叶片6的半径方向外侧部分的形状与以往一样，并减小剥离流的区域。

·在前述实施方式中，关于使用前述离心式送风机1的空调机示例了空气清洁机，但也可以是其它的空调机。例如，也可以是一般的制冷制热用空调，也可以是如换气装置等那样较广意义上的空调机。并且，空调机既可以是家庭用，也可以商用。