專利名稱：用于軸流風扇的葉輪及使用該葉輪的軸流風扇的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及用于軸流風扇的葉輪及使用該葉輪的軸流風扇，更特定地說，涉及能夠維持正轉(zhuǎn)方向上的風量特性，且即使在朝反向旋轉(zhuǎn)時也不會產(chǎn)生風量特性的大幅下降的葉輪及使用該葉輪的軸流風扇。
背景技術(shù)：
軸流風扇用于家電產(chǎn)品或信息設備等電子設備的冷卻或送風。個人計算機和復印機等電子設備將大量電子元件收納于比較狹窄的框體內(nèi)。因此，從電子零件產(chǎn)生的熱量聚集于框體內(nèi)，而可能使電子零件熱破壞。若產(chǎn)生熱破壞，則設備會出現(xiàn)嚴重的問題。因此在電子設備的框體的壁面或頂面設置有通氣口。框體內(nèi)的熱量從通氣口排出到外部。作為電子設備的冷卻用單元采用了軸流風扇。圖7是現(xiàn)有的軸流風扇的主視圖。下述專利文獻I記載了一種軸流風扇。圖8是圖7所示的葉片的沿著B— B’線剖切的剖視圖。圖7及圖8所示的軸流風扇的葉片形狀構(gòu)成前掠翼。葉片形狀在旋轉(zhuǎn)方向(正轉(zhuǎn)方向)上以壓力面?zhèn)刃纬蔀榘济娴姆绞綇澢员阍龃箫L量。另外，還存在以下這種軸流風扇:同I臺軸流風扇可以通過朝反向旋轉(zhuǎn)而改變風向，從而實現(xiàn)送風用與排氣用的兩用。在圖7及圖8所示的現(xiàn)有的軸流風扇中，由于葉片形狀形成為在正轉(zhuǎn)方向上增大風量，因此，使軸流風扇朝反向旋轉(zhuǎn)的情況與正轉(zhuǎn)方向上的情況相比風量特性大幅下降。另一方面，還公知有用于隧道等的換氣的稱為噴流扇的正反雙向型軸流式送風機(例如，參照下述專利文獻2)。噴流扇構(gòu)成為:根據(jù)在隧道內(nèi)的環(huán)境狀況能夠朝隧道的前后(內(nèi)外)中的任一側(cè)送風，且即使將送風方向切換為正向、反向中的任一方向，也具有相同的風量特性。圖9是專利文獻2的軸流式送風機的葉片的剖視圖。如圖9所示，葉片呈S字狀，且具有以點A (翼弦的中心)為中心的中心對稱的形狀。葉片的壁厚在點A的位置具有最大值h，且該最大值h為翼弦長度L的8% 14%。邊緣的曲率半徑r為翼弦長度L的0.25% 0.35%。處于彎曲的頂點的位置的、與葉片的前端(或者后端)之間的距離X大約為翼弦長度L的10%，在該位置的彎曲的高度C大約為翼弦長度L的2%。具有這樣的葉片形狀的軸流風扇在正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)兩方向具有相同的風量特性。專利文獻1:日本特開平08 - 303391號公報專利文獻2:日本特開2009 - 097430號公報

實用新型內(nèi)容如專利文獻2所記載的軸流式送風機，通過將葉片形成為呈S字狀的中心對稱型葉片，從而即使切換旋轉(zhuǎn)方向也可達成相同的風量特性。然而，在這種情況下，存在以下問題:正轉(zhuǎn)方向上的風量特性比專利文獻I所記載的軸流風扇低。因此，在要求正轉(zhuǎn)方向上的較高的風量特性的情況下，專利文獻2這樣的送風機存在不滿足其要求的情況。本實用新型是鑒于上述的課題而完成的，其目的在于提供通過精心設計軸流風扇的葉片的形狀，從而能夠維持軸流風扇的正轉(zhuǎn)方向上的風量特性，且即使在朝反向旋轉(zhuǎn)時也能夠抑制風量特性的大幅下降的葉輪及使用該葉輪的軸流風扇。根據(jù)本實用新型的一個技術(shù)方案，沿周向排列有多個葉片的葉輪的特征在于，葉片的前緣側(cè)形狀與葉片的后緣側(cè)形狀關(guān)于葉片的翼弦長度的中點線軸對稱，葉片的一側(cè)表面的形狀與葉片的另一側(cè)表面的形狀不同。所述葉輪的特征在于，優(yōu)選，一側(cè)表面的形狀形成為凹面形狀，該凹面形狀為具有規(guī)定的曲率半徑的圓弧面形狀，另一側(cè)表面的形狀形成為凸面形狀，該凸面形狀為具有規(guī)定的曲率半徑的圓弧面形狀。優(yōu)選，所述一側(cè)表面形成為葉輪的正轉(zhuǎn)時的壓力面。根據(jù)本實用新型的另一個技術(shù)方案，軸流風扇具備:上述任一技術(shù)方案所記載的葉輪；使葉輪旋轉(zhuǎn)的馬達；以及殼體，其收納有葉輪，且具備支撐所述馬達的基座部。根據(jù)本實用新型，可以提供能夠維持軸流風扇的正轉(zhuǎn)方向上的風量特性，且即使在使軸流風扇的旋轉(zhuǎn)方向朝反向旋轉(zhuǎn)時也能夠抑制風量特性的大幅下降的葉輪及使用該葉輪的軸流風扇。

圖1是本實用新型的實施方式之一所涉及的軸流風扇的中央縱剖視圖。圖2是圖1所示的軸流風扇的葉輪3的俯視圖。圖3是圖2所示的葉片的A — A’剖視圖。圖4是用于對圖3的剖視圖進行進一步說明的圖。圖5是圖3所示的葉片的前緣部的放大圖。圖6是本實用新型的實施方式所涉及的軸流風扇、與比較例的軸流風扇的風量一靜壓特性圖。圖7是現(xiàn)有的軸流風扇的主視圖。圖8是圖7的風扇的葉片的剖視圖。圖9是另一現(xiàn)有技術(shù)中的、正反雙向型軸流式送風機的葉片的剖視圖。
具體實施方式
以下，基于附圖對本實用新型的一實施方式進行說明。圖1是本實用新型的實施方式之一所涉及的軸流風扇的中央縱剖視圖，圖2是圖1所示的軸流風扇的葉輪3的俯視圖。軸流風扇由以下構(gòu)成:葉輪3，其沿周向排列有多個葉片4 ;馬達2，其使葉輪3旋轉(zhuǎn)；以及殼體6，其收納有葉輪3且具備支撐馬達2的基座部7?；?被多根輻條8固定于殼體6。隨著馬達2的旋轉(zhuǎn)使葉輪3旋轉(zhuǎn)，空氣從殼體6的吸氣口吸入，從葉片4之間穿過殼體6的內(nèi)部，進而從殼體6的排氣口排出。葉輪3由以下構(gòu)成:圓筒狀的輪轂5 ;以及排列于輪轂5的外周面的多個葉片4。葉片4 (在圖示的例子中為5個)沿周向以等間隔排列。葉片4全部呈相同形狀，且通過熱塑性樹脂的注射模塑成形的方式而與輪轂5 —體成形。葉片4形成為這樣一種前掠翼，即，當將圖2的箭頭9的旋轉(zhuǎn)方向作為正轉(zhuǎn)時，葉片4的前緣10比葉片4的根部靠前(然而，作為其它實施例也可以是后掠翼)。此外，在圖1中，面前側(cè)的葉片的正轉(zhuǎn)方向由圖1的箭頭表示。圖3是圖2所示的葉片的A - A’剖視圖，圖4是用于對圖3的剖視圖進行進一步說明的圖，圖5是圖3所示的葉片的前緣部(由圖3的圓包圍的部分)的放大圖。圖3及圖4是從“B”方向觀察圖2所示的葉片的A — A’截面(將葉片的外周部附近沿外周剖切得到的截面)得到的圖。在圖3及圖4中，圖的上側(cè)是排氣口側(cè)，圖的下側(cè)是吸氣口側(cè)。葉片的正轉(zhuǎn)方向由圖3的箭頭9表示。在圖3中，將前緣10與后緣11連結(jié)的直線為翼弦線12。翼弦線12的長度L為翼弦長度。示出了正轉(zhuǎn)時的葉片4的壓力面13與葉片4的負壓面14。葉片4的壓力面13的表面的中央部分由具有規(guī)定的曲率半徑R2的圓弧面形成，該圓弧面的曲率半徑R2的中心位于葉片4的壓力面13偵彳。亦即，葉片4的壓力面13的表面的中央部分具有凹陷的形狀(壓力面13的中央部分朝負壓面14側(cè)凸起的形狀)。葉片4的壓力面13的兩端分別由具有規(guī)定的曲率半徑Rl (參照圖5)的圓弧面形成，該圓弧面的曲率半徑Rl的中心位于葉片4的負壓面14偵彳。亦即，葉片4的壓力面13的兩端具有朝壓力面13側(cè)凸起的形狀。由此，葉片4的壓力面13由具有規(guī)定的曲率半徑Rl的圓弧面、與具有規(guī)定的曲率半徑R2的圓弧面連接得到的曲面(在端部凸起且在中央部凹陷的曲面)形成。圓弧面彼此連結(jié)的位置由圖4的A點表示，且是與葉片4的兩端部相距翼弦線12的長度L的I / 5的長度的位置。另一方面，葉片4的負壓面14的表面的中央部分由具有規(guī)定的曲率半徑R4的圓弧面形成，葉片4的負壓面14的兩端側(cè)分別由具有規(guī)定的曲率半徑R3 (參照圖5)的圓弧面形成。曲率半徑R3與曲率半徑R4的各自的中心位于葉片4的壓力面13側(cè)。亦即，葉片4的負壓面14具有在任意位置都朝負壓面14側(cè)凸起的形狀。由此，葉片4的負壓面14由具有規(guī)定的曲率半徑R3的圓弧面、與具有規(guī)定的曲率半徑R4的圓弧面連接得到的曲面形成。圓弧面彼此連結(jié)的位置由圖4的B點表示，B點是通過A的葉片4的旋轉(zhuǎn)方向上的直線與負壓面14相交的點。Rl R4相對于翼弦線12的長度L的值優(yōu)選以下的值。.Rl 是 L 的 0.6 0.8 倍.R2 是 L 的 70 90 倍.R3是L的3 4倍.R4是L的4 5倍如圖5的剖視圖所示，在葉片端部的剖視圖中，從翼弦線12至壓力面13的表面的長度X形成為比從翼弦線12至負壓面14的表面的長度Y大。另外，如圖3的剖視圖所示，在葉片中央部，從翼弦線12至壓力面13的表面的長度X形成為與從翼弦線12至負壓面14的表面的長度Y大致相等。亦即，X SY的關(guān)系成立。另外，如圖3所示，葉片4具有將通過翼弦長度L的中點15且與翼弦線12正交的軸作為對稱軸16的軸對稱的形狀。[0049]葉片4的安裝角度是指將葉片4的前緣10與葉片4的后緣11連結(jié)的直線即翼弦線12、和與旋轉(zhuǎn)軸線垂直的平面構(gòu)成的角度。葉片4的安裝角度通常因葉片4在半徑方向的位置而異。葉片4的根部側(cè)(裝配于輪轂5的位置)的安裝角度形成為33°，葉片4的頂端側(cè)的安裝角度比葉片4的根部側(cè)的安裝角度小。例如頂端側(cè)的安裝角度是葉片4的根部側(cè)(裝配于輪轂5的位置)的安裝角度的75% 80%。圖6是上述的圖2所示的具有葉片形狀的本實施方式的軸流風扇1、與比較例的軸流風扇的風量一靜壓特性圖。如圖8所示，比較例的軸流風扇為以下結(jié)構(gòu):具有在旋轉(zhuǎn)方向上以壓力側(cè)表面形成為凹面的方式彎曲以便增大風量的葉片形狀。葉片的根部側(cè)的安裝角度形成為62°，葉片的頂端側(cè)的安裝角度形成為比葉片的根部側(cè)的安裝角度小(這里，將葉片的頂端側(cè)的安裝角度設為了葉片的根部側(cè)的安裝角度的65%)。另外，即使在比較例中，葉片的個數(shù)也與圖2相同為5個，且葉片是前掠翼。圖6所示的實線表示正轉(zhuǎn)時的風量一靜壓特性,虛線表示反轉(zhuǎn)時的風量一靜壓特性。如圖6所示，雖然本實用新型的實施方式的軸流風扇I的最大靜壓低于比較例的軸流風扇的最大靜壓，但是本實用新型的實施方式的軸流風扇I的最大風量大于比較例的最大風量。這是由于本實用新型的軸流風扇I的葉片的安裝角度小于比較例的軸流風扇的葉片的安裝角度。對反轉(zhuǎn)時的最大風量而言，在比較例的軸流風扇中示出了為正轉(zhuǎn)時的大約79%的特性，但是在本實用新型的軸流風扇中示出了為正轉(zhuǎn)時的大約90%的特性。由此，本實用新型的軸流風扇與比較例的軸流風扇相比，雖然最大靜壓稍微差，但是最大風量增加，進而，反轉(zhuǎn)時的風量特性具有正轉(zhuǎn)時的大約90%的特性。由此， 本實施方式的軸流風扇通過使葉片的形狀優(yōu)化，從而能夠維持正轉(zhuǎn)方向上的風量特性，且即使在朝反向旋轉(zhuǎn)時也能夠抑制風量特性的大幅下降。此外，雖然列舉了風扇的葉片的個數(shù)為5個的例子，但是不限于此。另外，與葉片的形狀和尺寸相關(guān)的值也僅僅是記載了優(yōu)選例的值，可以在由權(quán)利要求的構(gòu)成要素所涵蓋的范圍內(nèi)，能夠進行各種變更。上述的葉片的形狀可以是前掠翼也可以是后掠翼。進而，對葉片而言，一側(cè)表面的形狀可以與其它側(cè)表面的形狀不同即可，其變化并不限定于圖3所示的情況。例如，正轉(zhuǎn)時的壓力面的形狀可以與負壓面的形狀不同即可，不是凹陷形狀而可以是平面或突出形狀。另外，同樣地，正轉(zhuǎn)時的負壓面的形狀可以與壓力面的形狀不同，不是突出形狀而可以是平面或凹陷形狀。應理解成上述的實施方式在所有方面不過是示例而已，并非對實用新型的限定性的解釋。本實用新型的范圍并非僅限于上述的說明，還包括而是以權(quán)利要求為基礎，在涵蓋權(quán)利要求及其等同范圍內(nèi)的所有變更。標號說明I…軸流風扇；2…馬達；3…葉輪；4…葉片，5…輪轂；6…殼體；7…基座部；8…輻條；9…旋轉(zhuǎn)方向；10...前緣；11...后緣；12...翼弦線；13...壓力面；14...負壓面；15...中點；16…對稱軸；L...翼弦長度。
權(quán)利要求1.一種葉輪，沿周向排列有多個葉片， 所述葉輪的特征在于， 所述葉片的前緣側(cè)形狀與所述葉片的后緣側(cè)形狀關(guān)于所述葉片的翼弦長度的中點線軸對稱， 所述葉片的一側(cè)表面的形狀與所述葉片的另一側(cè)表面的形狀不同。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的葉輪，其特征在于， 所述一側(cè)表面的形狀形成為凹面形狀，該凹面形狀為具有規(guī)定的曲率半徑的圓弧面形狀， 所述另一側(cè)表面的形狀形成為凸面形狀，該凸面形狀為具有規(guī)定的曲率半徑的圓弧面形狀。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的葉輪，其特征在于， 所述一側(cè)表面形成為所述葉輪的正轉(zhuǎn)時的壓力面。
4.一種軸流風扇，其特征在于， 所述軸流風扇具備: 權(quán)利要求1 3中任一項所述的葉輪； 使所述葉輪旋轉(zhuǎn)的馬達；以及 殼體，其收納有所述葉輪，且具備支撐所述馬達的基座部。
專利摘要本實用新型提供用于軸流風扇的葉輪及使用該葉輪的軸流風扇。能夠維持軸流風扇的正轉(zhuǎn)方向上的風量特性，且即使在朝反向旋轉(zhuǎn)時也能夠抑制風量特性的大幅下降。對沿周向排列有多個葉片(4)的葉輪而言，葉片(4)的前緣(10)側(cè)的形狀與后緣(11)側(cè)的形狀關(guān)于葉片(4)的翼弦長度(L)的中點(15)線軸對稱，葉片(4)的一側(cè)表面的形狀與葉片(4)的另一側(cè)表面的形狀不同。優(yōu)選地，一側(cè)表面的形狀形成為凹面形狀，該凹面形狀為具有規(guī)定的曲率半徑(R2)的圓弧面形狀，另一側(cè)表面的形狀形成為凸面形狀，該凸面形狀為具有規(guī)定的曲率半徑(R4)的圓弧面形狀。
文檔編號F04D29/38GK203009388SQ20122062209
公開日2013年6月19日 申請日期2012年11月21日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月20日
發(fā)明者大塚貴子, 小沢武 申請人:美蓓亞株式會社