专利名称：叶轮以及具备该叶轮的离心式鼓风机的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及叶轮以及具备该叶轮的离心式鼓风机，更特定地说，涉及实现了噪声降低和风量特性提高的叶轮、以及具备该叶轮的离心式鼓风机。
背景技术：
离心式鼓风机(离心送风机)是通过使具有多个叶片(也称作翼、叶轮片)的叶轮旋转而向离心方向进行送风的鼓风机。这种鼓风机、亦即离心式多翼鼓风机构成为:将绕马达的旋转轴配置有多个叶片的叶轮收纳于具有吸入口和排出口的壳体内。离心式多翼鼓风机使从吸入口吸入的空气从叶轮的中心流入叶片之间，利用伴随着叶轮的旋转而产生的离心作用朝向叶轮的径向外侧喷出上述空气。从叶轮的外周外侧喷出的空气通过壳体内部，变成高压空气而从排出口被吹出。离心式多翼鼓风机在家电设备、OA设备、工业设备的冷却、唤气、空调、车辆用送风机等中广泛使用。离心式多翼鼓风机的送风性能和噪声受叶轮的叶片形状和壳体形状影响较大。图17是第一现有技术中的离心式鼓风机的中央纵向剖视图。在该离心式鼓风机I中，因中央的叶轮3旋转而进行送风。叶轮3具有7个叶片2，借助内置于离心式鼓风机I的鼓风机马达13而以旋转轴11作为中心旋转。叶轮3收纳于壳体。壳体分别由板状的上壳体5和下壳体6构成,为了将两者保持为等间隔而在壳体的四角部分设置支柱。在离心式鼓风机I的上部设置有空气吸入口 8。空气吹出口 9设置于壳体的支柱与支柱之间。即，壳体的四个边的四个方向分别成为空气吹出口 9 (开放壳体型)。—个叶片2具有圆弧形状，一般来说，通过移动而推出空气一侧的面(压力面)和与其相反一侧的面(负压面)分别形成为相同的圆弧形状。叶片2的厚度从叶轮3的内周侧朝向外周侧恒定。图18是第二现有技术中的离心式鼓风机的中央纵向剖视图。该离心式鼓风机具有由上壳体205和下壳体206构成的壳体。壳体具备将从叶轮203吹出的空气汇集为一个方向的吹出口(涡壳型)。在离心式鼓风机201中，因中央的叶轮203旋转而进行送风。叶轮203在俯视时呈圆板状的主板221与俯视时呈环状的护罩223 (shroud)之间具有多个叶片202，并且，叶轮203借助内置于离心式鼓风机201的鼓风机马达213而以旋转轴211作为中心旋转。在离心式鼓风机201的上部设置有空气吸入口 208。空气吹出口作为一个开口设置于壳体。作为现有技术下的鼓风机的叶轮的形状的构思，存在以下现有技术。在下述专利文献I中，公开了在护罩上形成有等间隔排列的多个小叶片的离心式鼓风机。在下述专利文献2中，公开了在护罩的背面形成有突部或者凹部的离心式鼓风机，该突部或者凹部在鼓风机运转时形成从护罩的中心朝向外周的空气流。专利文献1:日本特开2007-198268号公报专利文献2:日本特开2007-100548号公报在推进设备的小型化、薄型化、高密度安装化和节能化的进程中，市场强烈要求搭载于设备的鼓风机马达的高静压化、高效率化。然而，如图17以及图18所示的、叶轮收纳于壳体的现有的离心式鼓风机，在风量
/静压特性方面存在改良的余地，并且，希望进一步低噪声化。特别是在现有的离心式鼓风机中，离散频率噪声(窄频带噪声)以及宽频带噪声的等级均比较高，存在搭载于设备时的噪声等级高这一问题。在此，所谓“离散频率噪声”是指，基于叶轮通过频率的噪声，也被称作NZ噪声。离散频率噪声是在窄频带的特定频率具有特征峰值的噪声。其频率利用公式fnz =(旋转频率:n) X (叶轮的个数:z)表示。由于离散频率噪声在一次成分以外还产生二次、三次.. ，因此在实际听辨中也尤其成为问题。即，在将离心式鼓风机搭载于设备时，存在上述离散频率噪声的峰值作为明显的杂音而产生的风险。宽频带噪声的决定性主因在于紊流支配，为了确定总噪声等级，也谋求降低宽频带噪声。发明内容本实用新型是为了解决上述课题而完成的，其目的在于提供能够实现风量特性改善和噪声降低的叶轮、以及具备该叶轮的离心式鼓风机。根据本实用新型的一个 方面，叶轮具备主板、护罩、设置于主板和护罩之间且配置在圆周上的多个叶片、设置于护罩的上部且以不等角度的间隔形成的多个副翼。优选多个副翼的数量为奇数。根据本实用新型的其他方面，离心式鼓风机具备上述任意一个方面所记载的叶轮和收纳叶轮的壳体，利用伴随着叶轮的旋转而产生的离心力朝向叶轮的径向外侧吹出从吸入口吸入的空气。优选壳体为开放型壳体。根据本实用新型，能够提供能实现风量特性改善和噪声降低的叶轮、以及具备该叶轮的离心式鼓风机。
图1是本实用新型的一个实施方式中的离心式鼓风机的立体图。图2是图1的离心式鼓风机的中央纵向剖视图。图3是图2的右部的放大图。图4是本实用新型的其他实施方式中的离心式鼓风机的立体图。图5是图4的离心式鼓风机的中央纵向剖视图，图5 (A)表示离心式鼓风机的中央纵向剖视图的整体，图5 (B)是图5 (A)的右侧部分的放大图。图6是用于对在图1 图5示出的叶轮3的叶片2的形状进行说明的图。图7是示出透过上壳体5侧观察图1 6中的离心式鼓风机的叶轮3的状态的图。图8是图7的叶轮3的立体图。图9 (A)是示出参考例中的离心式鼓风机的叶轮3的形状的第一图，图9 (B)是图9 (A)的A-A剖视图，图9 (C)是图9 (A)的B-B剖视图。图10 (A)是示出参考例中的离心式鼓风机的叶轮3的形状的第二图，图10 (B)是图10 (A)的部分放大图。图11是参考例中的叶轮的立体图。图12是示出利用图18说明的现有离心式鼓风机的风量的模拟结果的图。图13是示出利用图4 8说明的实施方式中的离心式鼓风机的风量的模拟结果的图。图14是示出利用图4 8说明的实施方式中的离心式鼓风机、和利用图18说明的现有尚心式鼓风机的静压_风量特性的图。图15是示出利用图18说明的现有离心式鼓风机所产生的噪声等级的图。图16是示出利用图4 8说明的实施方式中的离心式鼓风机所产生的噪声等级的图。图17是第一现有技术中的离心式鼓风机的中央纵向剖视图。图18是第二现有技术中的离心式鼓风机的中央纵向剖视图。附图标记说明:1:离心式鼓风机；2:叶片；3:叶轮；4:壳体；5:上壳体；6:下壳体；8:吸入口 ；9:吹出口 ；10A IOC:副翼(肋部)；11:旋转轴；13:鼓风机马达；21:主板；23:护罩。
具体实施方式
以下，基于附图对本实用新型的一个实施方式进行说明。图1是本实用新型的一个实施方式中的离心式鼓风机的立体图，图2是图1中的离心式鼓风机的中央纵向剖视图。另外，图3是图2的右部的放大图。参照图1 3，在离心式鼓风机I中，通过中央的叶轮3旋转而进行送风。叶轮3具有分别以等间隔配置的七个(或者也可以是21个)叶片2，并且叶轮3借助内置于离心式鼓风机I的鼓风机马达13而以旋转轴11为中心进行旋转。叶轮3收纳于壳体4。壳体4由分别为板状的上壳体5和下壳体6构成,为了将两者保持为等间隔而在壳体4的四角部分设置有支柱7。在离心式鼓风机I的上部设置有空气吸入口 8。空气吹出口 9设置于壳体4的支柱7与支柱7之间。即，壳体4的四边的四个方向分别成为空气吹出口 9 (开放壳体型)。另外，壳体4也可以设置有吹出口，以便向一个方向、左右两个方向、三个方向或者五个方向以上吹出从叶轮3吹出的空气。两壳体的周围弯曲成直角，形成缘部。如图3所示，上壳体5的外周部分5a向图1中的下方弯曲，下壳体6的外周部分向图1中的上方弯曲。另外，壳体的外周部分的弯曲角度也可以不是直角，壳体的外周部分也可以不弯曲。在离心式鼓风机I的上部，设置有空气吸入口 8。如图2以及图3所示，叶轮3具备圆板状的主板21、环状的护罩23、设置于主板21与护罩23之间且配置在圆周上的多个叶片22，能够以旋转轴11为中心而旋转。在叶轮3的护罩23的上表面，设置有三个副翼(肋部、突起、凸部)10A、10B、10C(参照图8)。如图3所示，从主板21的上表面到副翼IOB的上部的长度LI例如为19mm，从副翼IOB的上部到不包含上壳体5的端部5a的下表面的距离L2例如为5mm。L2的长度是约为LI的0.26倍的长度。端部5a的下端部位于在副翼IOB的上部延伸到正侧面的直线之上。上述数值是为了降低噪声而从实验得到的最佳数值。图4是本实用新型的其他实施方式中的离心式鼓风机的斜视图，图5是图4的离心式鼓风机的中央纵向剖视图。另外，图5中的(A)表示离心式鼓风机的中央纵向剖视图的整体，(B)是(A)的右侧部分的放大图。参照图4以及图5，在本实用新型的其他实施方式的离心式鼓风机I中，通过中央的叶轮3旋转而进行送风。叶轮3具有分别以等间隔配置的7个(或者也可以是21个)叶片2，并且叶轮3借助内置于离心式鼓风机I的鼓风机马达13而以旋转轴11为中心旋转。叶轮3收纳于壳体4。壳体4由上壳体5和下壳体6构成，为了将两者保持为等间隔，两壳体的周围弯曲成直角。即，除了吹出口 9的部分，上壳体5的外周部分向图4中的下方弯曲，除了吹出口 9的部分，下壳体6的外周部分向图4中的上方弯曲。由此，在对接上壳体5和下壳体6时，在其中央部分形成空间。叶轮3位于该空间内。另外，壳体的外周部分的弯曲角度也可以不是直角。在离心式鼓风机I的上部，设置有空气吸入口 8。空气吹出口 9设置为壳体4的侧面的开口部。即，壳体4具备将从叶轮3吹出的空气汇集成一个方向的吹出口 9(涡壳型)。如图5 (A)所示，叶轮3具备圆板状的主板21、环状的护罩23、设置在主板21与护罩23之间且在排列在圆周上的多个叶片2，能够以旋转轴11为中心而旋转。在叶轮3的护罩23的上表面，设置有三个副翼(肋部、突起、凸部)10A、10B、10C(参照图8)。如图5 (B)所示，从主板21的上表面到副翼IOB的上部的长度LI例如为19mm，从副翼IOB的上部到上壳体5的下表面的距离L2例如为5mm。L2的长度是约为LI的长度的0.26倍的长度。上述数值是为了增加风量、降低噪声而从实验得到的最佳数值。副翼IOA IOC与叶轮3共同按照图1以及图4中的顺时针旋转，由此，形成从离心式鼓风机的内侧朝向外侧的气流。图6是用于对在图1 图5示出的叶轮3的叶片2的形状进行说明的图。如图6所示，多个叶片2分别沿着箭头“A”的方向(顺时针方向)绕中心O旋转。各个叶片2具有朝向旋转方向的前侧的压力面2a和朝向与其相反一侧的负压面2b。压力面是在旋转时按压空气一侧的面。叶片2是后退翼(也可以是前进翼)。在从中心O具有半径Dl的内径部分(内周缘)形成有各个叶片2的一端部，各个叶片2的另一端部位于从中心O具有半径D2的外径部分(外周缘)。内周缘的直径为70_(或者50mm),外周缘的直径为120mm。并且,叶片的个数为7个(或者21个)。在图6中，示出从叶轮3的旋转轴的延伸方向观察叶片2时的形状。因此在图6中，压力面、负压面、外周缘以及内周缘均利用曲线表示。叶片2的入口角α为40°，出口角β为45°。在此,所谓入口角α表示:表示图6所示的压力面的曲线与内周缘接触的点处的内周缘的切线、和该点处的表示压力面的曲线的切线交叉而得到的夹角、且是90°以下的一侧的角度。所谓出口角β表示:表示图6所示的压力面的曲线与外周缘接触的点处的外周缘的切线、和该点处的表示压力面的曲线的切线交叉而得到的夹角、且是90°以下的一侧的角度。入口角、出口角是根据所要求的噪声特性、风量特性性能等的优先度而设定的设定值。图7是示出透过上壳体5侧观察图1 图6中的离心式鼓风机的叶轮3时的状态的图，图8是图7中的叶轮3的立体图。 如图7所示，利用点O表示叶轮3的旋转中心，当分别利用点a c表示副翼IOA IOC的旋转中心O侧的端部时，以角aob = 130°、角boc = 120°、角coa = 110°的方式设计叶轮3。S卩，从以点O为中心的圆周方向观察，副翼IOA IOC分别以不等角度的间隔(不等角度间距)形成。在此示出的角度仅是示例，只要角aob、角boc以及角coa的数值中的任意一项与其他的角的数值不同，就能够称为不等角度的间隔(不等角度间距)。另外，如图7所示，在单纯地以不等角度的间隔设置副翼的情况下，存在叶轮的重心失去平衡的可能性。在该情况下，可以在叶轮设置用于获得平衡的结构。例如，在叶轮3安装用于获得平衡的压铁(重物)，以使得重心位于旋转轴上，或者为了获得平衡，通过设计而将质量比其他部分大的结构设置于叶轮的局部等。图9 (A) 图9 (C)以及图10 (A) 图10 (B)是示出参考例中的离心式鼓风机的叶轮3的形状的图。并且，图11是参考例中的叶轮的立体图。如图9 图11所示，在该参考例中，在叶轮3'的护罩23上形成有副翼10D、10E、IOF0在图9 图11中，与在图1 图8说明的叶轮3相比较，三个副翼10D、10E、10F分别以等角度的间隔形成。除了三个副翼10D、10E、10F分别以等角度的间隔形成这一点之外，叶轮:V与叶轮3的结构相同。如图10(A)详细示出的那样，分别连结叶轮:V的旋转中心与各个副翼10D 10F的旋转中心侧的端部的而得的直线彼此形成120°的夹角。如图10 (B)的放大图那样，副翼由旋转中心侧的端部具有4_的直径的弧线构成，并且由与旋转中心相反一侧的端部具有2_的直径的弧线构成。上述两个弧线由向叶轮3'的旋转方向侧伸出的圆弧连接。由此，各个副翼的形状形成为随着离开旋转中心而变薄、并且向旋转方向前侧伸出的形状(翼形状)。各个副翼的入口角是45°，出口角也是45°。即，在此，副翼的入口角为叶片2的入口角(40° )的1.125倍左右。副翼的出口角设置为与叶片2的出口角(45° )相同。在图1 图8中示出的各个副翼的形状也与在图10 (A)、图10 (B)中示出的副翼的形状相同。另外，入口角与出口角不限定于该数值，能够任意设定。上述鼓风机能够适用于涡轮型、多翼型、径向型等所有离心式鼓风机。作为搭载有鼓风机的装置，主要能够应用于需要进行吸入冷却的产品(家电、PC、0A设备、车载设备)等。另外，副翼的个数不限定为3个，也可以是多个。并且，叶片、副翼可以如上述实施方式所述那样是后退翼，也可以是前进翼。此外，虽然副翼的个数也可以是偶数，但通过设置为奇数，中心位置的调整变容易，叶轮的旋转容易稳定。护罩的副翼只要是从旋转中心朝向外周的凸起状的副翼即可，不是翼形状也可以。并且，入口角、出口角也不限定于上述例子。俯视时的叶片与副翼的形状可以相同，也可以不同。然而，虽然优选上述叶片与副翼的方向(前进翼或者后退翼)统一，但也可以不统一。[本实施方式的效果]通过如上所述设置副翼，由此，能够制成闻效的鼓风机，具有能够实现闻流量、闻静压化、低噪声化的效果。关于这一点，以下进行说明。图12是示出在图18中说明的现有离心式鼓风机的风量的模拟结果的图，图13是示出在图4 图8中说明的实施方式中的离心式鼓风机的风量的模拟结果的图。在附图中，利用箭头表示叶轮旋转时的主板21、护罩23以及上壳体5之间的气流，利用线的浓淡表示空气的速度。另外，在图13中，图中未示出正在旋转的副翼。颜色浓的箭头表示流动比颜色浅的箭头快。该离心式鼓风机是涡壳型的鼓风机。如图12所示，从空气吸入口 8取入的空气在主板21与护罩23之间的空间向离心方向流动，从叶轮的圆周部分3a被放出。在没有副翼的现有离心式鼓风机中，从叶轮的圆周部分3a放出的空气的一部分迂回到护罩23的上方，向空气吸入口 8方向返回。更详细地说，在现有涡壳型鼓风机中，在高静压(最大静压的约70%以上，如果最大静压为900Pa则为630Pa以上)时，与壳体壁面碰撞的风逆流，产生逆流的气流再次从流入口(吸入口)8流入的内部循环气流。因此，流量大幅降低。由于这样的内部循环气流而无法高效地将从流入口导入的空气排出，因此，存在鼓风机效率大幅降低这一问题。与此相对，如图13所示，根据本实施方式中的设置有副翼的叶轮的形状，利用副翼的效果抑制内部循环气流。因此，能够提高风量/静压特性，能够利用副翼实现低噪声化。并且，能够利用副翼整体增加风速，能够实现高流量。图14是示出在图4 图8中说明的实施方式中的离心式鼓风机、和在图18中说明的现有的离心式鼓风机的静压-风量特性的图。图中的图表的横轴表示风量，纵轴表示静压。在图表中，利用虚线记录现有的离心式鼓风机的特性，利用实线表示在图4 图8中说明的离心式鼓风机的特性。如图所示，与现有技术相比较，在本实施方式中提高了风量/风压特性。图15是示出在图18中说明的现有离心式鼓风机所产生的噪声等级的图，图16是示出在图4 图8中说明的实施方式中的离心式鼓风机所产生的噪声等级的图。各个图表中的横轴表示频率，纵轴表示在该频率下的噪声等级(单位是dB (A))。在图15的噪声频率分析结果中，在实际听辨中尤其成为问题(听到明显的声音)的I 4kHz的频率范围中，存在从宽频带噪声突出的明显峰值(离散频率噪声)。与此相对，在图16的噪声频率分析结果中，几乎没有这些峰值。如此，具有能够利用翼形状的副翼(肋部)提供工业价值大的鼓风机的效果。特别是，通过将副翼的间隔设置为不等角度，由此能够错开通过频率噪声的同步。因此，励起的离散频率噪声不集中于NZ (N为旋转频率，Z为副翼的个数)，能够大幅抑制气动噪声频率(NZ)的峰值等级。无论是图1 图3所示的开放壳体型鼓风机，还是图4以及图5所示的涡壳型鼓风机，都能够发挥上述效果。另外，在上述实施方式中示出的数值是理想数值，即使包含±10%左右的误差，也能够以能达成发明目的的等级制造鼓风机。例如，图3中的LI的长度在19mm之上包含±10%左右的误差，也可以是17.1 20.9mm的范围。同样地，上述角度、直径等数值也允许包含±10%左右的误差。应当认为上述实施方式在所有方面仅是示例，而不具有限制性。本实用新型的范围不是由上述说明表示，而是由权利要求范围表示，并意图包含与权利要求范围等同的含义以及范围内的所有变更。
权利要求1.种叶轮，其特征在于，具备: 主板； 护罩； 多个叶片，该叶片设置在所述主板与所述护罩之间，且配置在圆周上；以及， 多个副翼，该副翼设置于所述护罩的上部，以不等角度的间隔形成。
2.据权利要求1所述的叶轮，其特征在于， 所述多个副翼的个数为奇数。
3.种离心式鼓风机，其特征在于，具备: 权利要求1或权利要求2所述的叶轮；以及， 用于收纳所述叶轮的壳体， 该离心式鼓风机利用伴随着所述叶轮的旋转而产生的离心力，朝向叶轮的径向的外侧吹出从吸入口吸入的空气。
4.据权利要求3所述的离心式鼓风机，其特征在于， 所述壳体是开放型壳体。
专利摘要本实用新型涉及叶轮以及具备该叶轮的离心式鼓风机，该叶轮能够实现风量特性的改善和噪声的降低。离心式鼓风机具备主板、护罩(23)、设置于主板与护罩(23)之间且配置在圆周上的多个叶片、设置在护罩(23)的上部且以不等角度的间隔形成的多个副翼(10A～10C)。
文档编号F04D29/28GK202926711SQ20122012363
公开日2013年5月8日 申请日期2012年3月28日 优先权日2011年3月28日
发明者福田贵子, 藤本征也, 小串正树, 铃木让 申请人:美蓓亚株式会社