轴流风机
阅读：286发布：2020-05-12
专利汇可以提供轴流风机专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本 发明 涉及一种轴流 风 机，在实际使用区域实现低噪音化及高静压化。 叶轮 （10）的动翼（12）的前缘部（12a）相对于叶轮（10）的旋转方向（r）形成凹状圆弧，前缘部（12a）的凹状圆弧的延长线和顶端边（12b）的曲线的延长线交叉的 角 度（θ1）设定成 正面 看为30°～37°的锐角，以使动翼（12）的前缘端部（12d）向旋转方向（r）突出。文丘里管（30）的进气侧倾斜部（31）的开口角度（θ3）设定为12°～17°的角度，文丘里管（30）的排出侧倾斜部的开口角度（θ4）设定为30°～35°的角度。，下面是轴流风机专利的具体信息内容。
1.一种轴流风机，包括：
叶轮，其安装于旋转驱动装置的旋转轴；以及
文丘里管，其包围所述叶轮的径向的外周且具有在所述旋转轴的轴方向上对向的进气口及排出口，其中
所述叶轮的动翼的前缘部形成相对于所述叶轮的旋转方向呈凹状的圆弧，并且所述前缘部的凹状圆弧的延长线和顶端边的曲线的延长线交叉的角度设定成正面看为30°～
37°的锐角，以使所述动翼的前缘端部向旋转方向突出，并且
所述文丘里管的进气侧倾斜部的开口角度设定为12°～17°的角度，所述文丘里管的排出侧倾斜部的开口角度设定为30°～35°的角度。
2.如权利要求1所述的轴流风机，其中，所述文丘里管的直线部和所述排出侧倾斜部的边界部与所述动翼的后缘部和所述顶端边的交点的距离设定于0.1～0.5mm的相同水平的位置。
3.如权利要求1所述的轴流风机，其中，所述文丘里管的直线部和所述排出侧倾斜部的边界部与所述动翼的后缘部和所述顶端边的交点相比更靠进气侧而定位。
4.如权利要求1所述的轴流风机，其中，所述文丘里管的直线部和所述进气侧倾斜部的边界部与所述动翼的所述前缘部和所述顶端边的交点的距离设定为3.0～3.5mm。
轴流风机
技术领域
背景技术
[0003] 轴流风机一般具有风量大、静压小的送风特性。为了改良轴流风机的送风特性，对叶轮的动翼形状及文丘里管的结构等实施各种措施。
[0004] 作为与叶轮的动翼形状相关联的技术，公开有如下轴流风机，其中将叶片后缘和叶片翼端的交点连结于叶轮的旋转中心的直线，比将叶片前缘和轮毂及叶片的边界的交点连结于叶轮的旋转中心的直线更靠近旋转方向侧而定位，从轮毂的半径到翼端的半径之间的弯度比，以将轮毂的弯度比设为最小、将翼端的弯度比设为最大的单调增加的分布而构成（例如，参照专利文献1）。
[0005] 另外，作为与文丘里管的结构相关联的技术，公开有如下送风装置，孔（文丘里管）的截面由吸入侧的一部分或全部的圆弧部、直线部及排出侧圆弧部构成，且将吸入侧圆弧部的圆弧半径比排出侧圆弧部的圆弧半径更大地形成（例如，参照专利文献2）。
[0006] 现有技术文献
[0007] 专利文献
[0008] 专利文献1：（日本）2008－111383号公报
[0009] 专利文献2：（日本）特开平5－133398号公报
[0010] 这里，专利文献1的轴流风机通过改良叶轮的动翼形状来确保静压，且通过在包含旋转轴的面上形成与旋转轴平行的流动，来实现低噪音化。
[0011] 另一方面，通过将吸入侧圆弧部的圆弧半径比排出侧圆弧部的圆弧半径更大地形成，得到大风量且实现低噪音化。
[0012] 但是，轴流风机的运转特性受到叶轮的动翼形状和文丘里管结构的相互作用的影响。因此，即使只分别地设定叶轮的动翼形状或文丘里管的结构，也不能实现实际使用区域的低噪音化及高静压化。
发明内容
[0013] 本发明是鉴于上述情况而创立的，其目的在于，提供一种轴流风机，其在实际使用区域可以实现低噪音化及高静压化。
[0014] 用于实现所述目的的轴流风机具备叶轮和文丘里管。
[0015] 叶轮安装于旋转驱动装置的旋转轴。文丘里管包围叶轮径向的外周且具有在所述旋转轴的轴方向上对向的进气口及排出口。
[0016] 所述叶轮的动翼的前缘部形成相对于所述叶轮的旋转方向呈凹状的圆弧。将所述前缘部的凹状圆弧的延长线和顶端边的曲线的延长线交叉的角度设定成正面看为30°～37°的锐角，以使所述动翼的前缘端部向旋转方向突出。
[0017] 所述文丘里管的进气侧倾斜部的开口角度θ3设定为12°～17°的角度，排出侧倾斜部的开口角度设定为30°～35°的角度。
[0018] 发明效果
[0019] 根据本发明的轴流风机，叶轮的动翼的前缘部形成相对于该叶轮的旋转方向呈凹状的圆弧。将前缘部的凹状圆弧的延长线和顶端边的曲线的延长线交叉的角度设定成正面看为30°～37°的锐角，以使动翼的前缘端部向旋转方向突出。
[0020] 文丘里管的进气侧倾斜部的开口角度θ3设定为12°～17°的角度。文丘里管的排出侧倾斜部的开口角度设定为30°～35°的角度。
[0022] 图1是本实施方式的轴流风机的正视图及背视图；
[0023] 图2是本实施方式的叶轮的正视图及侧剖视图；
[0024] 图3是本实施方式的轴流风机的侧剖视图；
[0025] 图4是本实施方式的文丘里管的结构的说明图；
[0026] 图5是第一比较方式的轴流风机的正视图及背视图；
[0027] 图6是第一比较方式的文丘里管的结构的说明图；
[0028] 图7是第二比较方式的轴流风机的正视图及背视图；
[0029] 图8是第二比较方式的文丘里管的结构的说明图；以及
[0030] 图9是比较本实施产品和现有产品的噪音特性及风量－静压特性的说明图。
[0031] 符号说明
[0032] 10 叶轮、
[0033] 20 旋转驱动装置、
[0034] 21 旋转轴、
[0035] 30 文丘里管、
[0036] 31 进气侧倾斜部、
[0037] 32 直线部、
[0038] 33 排出侧倾斜部、
[0039] 41 进气口、
[0040] 42 排出口、
[0041] 100 轴流风机。
具体实施方式
[0042] 下面，参照附图对本实施方式的轴流风机进行说明。
[0043] 轴流风机是送风装置，其通过安装于旋转驱动装置的旋转轴的叶轮的旋转，从旋转轴的轴方向的一个方向进气，并向轴方向的另一方向排出流体。本实施方式的轴流风机通过改良叶轮的动翼形状及包围叶轮的径向外周的文丘里管的内面形状，可以在实际使用区域实现低噪音化及高静压化。
[0044] 〔轴流风机的结构〕
[0045] 首先，参照图1、图3及图4对本实施方式的轴流风机的结构进行说明。图1是本实施方式的轴流风机的正视图及背视图。图2是本实施方式的叶轮的正视图及侧剖视图。图3是本实施方式的轴流风机的侧剖视图。图4是本实施方式的文丘里管的结构的说明图。
[0046] 如图1～图3所示，本实施方式的轴流风机100具备安装于旋转驱动装置20的旋转轴21的叶轮10和包围该叶轮10周边的框架40。框架40与包围叶轮10的径向外周的文丘里管（下面，简称为“管”）30一体形成。另外，在框架40的排出侧设置4个撑条41，该撑条41支承旋转驱动装置20的基部22。
[0047] 叶轮10在中央部具有杯状的轮毂部11。在轮毂部11的周围放射线状地一体安装多个动翼12。本实施方式的轴流风机100的叶轮10具有7个动翼212。各动翼12相对于旋转轴21的轴方向倾斜地设置。
[0048] 在此，对本实施方式的叶轮10的动翼12的形状进行说明。本实施方式的轴流风机100的第一特征在于叶轮10的叶片形状。
[0049] 在图2（a）的正视图中，动翼12的前缘部12a以相对于叶轮10的旋转方向r成凹状圆弧R1的方式形成。
[0050] 动翼12的前缘端部12d向旋转方向r突出。在图2（a）的正视图中，前缘部12a的凹状圆弧的延长线和顶端边12b的曲线的延长线交叉的角度θ1为锐角，例如，优选为30°～37°的角度。
[0051] 另外，在图2（b）的侧视图中，动翼12的前缘部12a以向流体的排出方向F成凸形状的圆弧R2的方式形成。在图2（b）的侧视图中，前缘部12a的凹状圆弧的延长线和顶端边12b的曲线的延长线交叉的角度θ2为锐角，例如，优选为65°～70°的角度。
[0053] 转子轭23嵌入轮毂部11内。在转子轭23的内周面紧固有磁体24。
[0054] 旋转轴21可旋转地支承于轴承27。轴承27固定于筒体状的支承部28的内面。
[0055] 定子芯26压入而固定于支承部28的外面部。定子芯26和转子轭23的磁体24隔开间隙地对向。
[0056] 在管30的进气侧及排出侧的周缘设有用于将框架40固定于电子设备等上的凸缘部51、52。各凸缘部51、52分别从管30的进气侧及排出侧向叶轮10的径向外方延伸设置。凸缘部51、52是与管30的外周壁连续的正方形状的安装部件。在各凸缘部51、52的四个角形成有用于螺合安装螺丝的螺丝孔53。
[0057] 轴流风机100通过将未图示的安装螺丝螺合于螺丝孔53，而安装于电子设备等框体等上。
[0058] 接着，对本实施方式的管30的内面形状进行说明。本实施方式的轴流风机100的第二特征在于管30的内面形状。
[0059] 如图4所示，管30的内面从进气侧向排出侧由进气侧倾斜部31、直线部32及排出侧倾斜部33构成，这些部位依次连续。
[0060] 进气侧倾斜部31是向叶轮10的径向外方扩大进气口61的部位。本实施方式的进气侧倾斜部31向叶轮10的径向外方直线性地扩大进气口61。进气侧倾斜部31的开口角度θ3较小地设定，例如，设定为12°～17°的倾斜角度。
[0061] 进气侧倾斜部31的缘部31a被倒角加工成圆弧状。这样，通过对进气侧倾斜部31的缘部31a进行倒角加工，能够吸进进气口61周边的流体，而增大轴流风机100的风量。
[0062] 在此，风量是轴流风机100在每个单位时间内进气、排出的空气体积。压力比越大，通过压缩，排出侧的风量越少，因此，通常使用进气侧的风量。
[0063] 直线部32是从进气侧倾斜部31连续且以直线连接该进气侧倾斜部31和排出侧倾斜部33的部位，直线部32与叶轮10一起形成流体的轴流。直线部32与叶轮10的动翼12的顶端边隔开间隙地对向，且与该动翼12的顶端边大致平行地向排出侧延伸。
[0064] 直线部32和进气侧倾斜部31的边界部与动翼12的前缘部12a和顶端边12b的交点的距离D设定为例如3.0～3.5mm左右。
[0065] 排出侧倾斜部33是从直线部32连续且连结直线部32和曲线状扩径部34的部位。排出侧倾斜部33的开口角度θ4较小地设定，例如，设定为30°～35°的倾斜角度。
[0066] 直线部32和排出侧倾斜部33的边界部与动翼12的后缘部12c和顶端边12b的交点的距离W例如为0.1～0.5mm左右，且设定于大致相同的位置。但是，直线部32和排出侧倾斜部33的边界线比动翼12的后缘部12C和顶端边12b的交点更靠近进气侧定位，而不靠近排出侧定位。
[0067] 〔轴流风机的作用〕
[0068] 接着，参照图1～图9对本实施方式的轴流风机100的作用进行说明。
[0069] 本实施方式的轴流风机100通过将未图示的安装螺丝螺合于凸缘部51、52的螺丝孔53而安装于电子设备的框体等（参照图3）。例如，在以轴流风机100作为服务器用的冷却风扇使用的情况下，使进气侧凸缘部51侧与该服务器的框体内面的风扇安装部抵接而设置。
[0070] 与现有结构的轴流风机（第一现有产品、第二现有产品）的运转特性比较来说明本实施方式的轴流风机（本实施产品）的运转特性。
[0071] ＜本实施产品＞
[0072] 本实施产品的轴流风机100的叶轮210具有7个动翼12（参照图1（a））。对于动翼12的前缘部12a，图2（a）的正视图的R1设定为R25的圆弧，图2（b）的正视图的R2设定为R90的圆弧。
[0073] 在图2（a）的正视图中，前缘部12a的凹状圆弧的延长线和顶端边12b的曲线的延长线交叉的角度θ1设定为36°的角度。在图2（b）的侧视图中，前缘部12a的凹状圆弧的延长线和顶端边12b的曲线的延长线交叉的角度θ2设定为69°的角度。
[0074] 在轴流风机100的框架40的排出侧形成有4个撑条41（参照图1（b））。
[0075] 本实施产品的轴流风机100的管30的内面从进气侧向排出侧由进气侧倾斜部31、直线部32及排出侧倾斜部33构成，这些部位依次连续（参照图3）。
[0076] 如图1（a）所示，进气侧倾斜部31向叶轮10的径向外方直线性地大幅度扩大进气口61。进气侧倾斜部31的开口角度θ3设定为15°的角度。
[0077] 直线部32和进气侧倾斜部31的边界部与动翼12的前缘部12a和顶端边12b的交点的距离D设定为3.3mm。
[0078] 如图2（b）所示，排出侧倾斜部33向叶轮10的径向外方直线性地扩大排出口62。排出侧倾斜部33的开口角度θ4设定为32°的角度。
[0079] 直线部32和排出侧倾斜部33的边界部与动翼12的后缘部12c和顶端边12b的交点的距离W设定于0.3mm的大致相同的位置。
[0080] ＜第一现有产品＞
[0081] 首先，参照图5及图6对第一现有产品的轴流风机200进行说明。图5是第一现有产品的轴流风机的正视图及背视图。图6是第一现有产品的文丘里管的结构的说明图。
[0082] 第一现有产品的轴流风机200是山洋电器株式会社的型号9GV0812P4K03的轴流风机。
[0083] 如图5（a）所示，轴流风机200的叶轮210具有9个动翼212。轴流风机200的动翼212为后掠翼。
[0084] 如图5（b）所示，在轴流风机200的框架240的排出侧形成有11个静翼241。
[0085] 如图6所示，轴流风机200的管230的内面从进气侧向排出侧由进气侧倾斜部231、直线部232及排出侧倾斜部233构成，这些部位依次连续。
[0086] 如图6（a）所示，进气侧倾斜部231向叶轮210的径向外方直线性地大幅度扩大进气口261。进气侧倾斜部231的开口角度较大地设定，例如，设定为45°的倾斜角度。
[0087] 直线部232和进气侧倾斜部231的边界部与动翼212的前缘部212a和顶端边212b的交点的距离设定为4.7mm。
[0088] 如图6（b）所示，排出侧倾斜部233向叶轮210的径向外方直线性地大幅度扩大排出口262。排出侧倾斜部233的开口角度较大地设定，例如，设定为43°的倾斜角度。
[0089] 直线部232和排出侧倾斜部233的边界部与动翼212的后缘部212c和顶端边212b的交点的距离设定为1.9mm。
[0090] ＜第二现有产品＞
[0091] 首先，参照图7及图8对第二现有产品的轴流风机300进行说明。图7是第二现有产品的轴流风机的正视图及背视图。图8是第二现有产品的文丘里管的结构的说明图。
[0092] 第二现有产品的轴流风机200是山洋电器株式会社的型号109R0812G401的轴流风机。
[0093] 如图7（a）所示，轴流风机300的叶轮310具有7个动翼312。轴流风机300的动翼312的翼前端的角度变大，且前缘不是圆弧而是直线。
[0094] 如图7（b）所示，在轴流风机300的框架340的排出侧形成有3个撑条341。
[0095] 如图8所示，轴流风机300的管330的内面从进气侧向排出侧由进气侧倾斜部331、直线部332及排出侧倾斜部333构成，这些部位依次连续。
[0096] 如图8（a）所示，进气侧倾斜部331向叶轮310的径向外方直线性地大幅度扩大进气口361。进气侧倾斜部331的开口角度θ7较大地设定，例如，设定为45°的倾斜角度。
[0097] 直线部332和进气侧倾斜部331的边界部与动翼312的前缘部312a和顶端边312b的交点的距离设定为5.0mm。
[0098] 如图8（b）所示，排出侧倾斜部333向叶轮310的径向外方直线性地大幅度扩大排出口362。排出侧倾斜部333的开口角度θ8较大地设定，例如，设定为31°的倾斜角度。
[0099] 直线部332和排出侧倾斜部333的边界部与动翼312的后缘部312c和顶端边312b的交点的距离设定为1.5mm。
[0100] ＜本实施产品与现有产品的运转特性比较＞
[0101] 图9是比较本实施产品与第一及第二现有产品的噪音特性及风量－静压特性的说明图。
[0102] 在本实施产品与第一现有产品及本实施产品与第二现有产品的比较中，以比较对象的轴流风机彼此的最大风量大致相等的方式设定旋转速度。
[0103] 在图9中，着眼于声功率级的曲线，可知，本实施产品的声功率级与第一及第二现有产品相比低区域很多，从而进行了低噪音化。即，在实际使用区域中，本实施产品的低噪音化优异。
[0104] 接着，在图9中，当着眼于风量－静压特性的曲线时可知，与第一及第二现有产品相比，本实施产品的风量－静压特性的拐点高，从而进行了高静压化。
[0105] 根据本实施方式的轴流风机100，叶轮10的动翼12的前缘部12a相对于该叶轮10的旋转方向r形成凹状的圆弧。将前缘部的凹状圆弧的延长线和顶端边的曲线的延长线交叉的角度设定为30°～37°的锐角，以使动翼12的前缘端部12d向旋转方向r突出。
[0106] 即，本实施方式的轴流风机100通过使前缘端部12d向旋转方向r突出且使前缘端部12a设为适当的凹状圆弧，即使在高负荷时，也能够减缓空气流的剥离，能够将低静音化和拐点设为高静压侧。
[0107] 另外，文丘里管30的进气侧倾斜部31的开口角度θ3设定为12°～17°的角度。即，本实施方式的轴流风机100通过适当缩小进气侧倾斜部31的开口角度θ3，能够在高风量区域与圆弧吸入形状一样地实现低噪音化。在拐点附近，能够逐渐引起空气流的剥离，防止静压在拐点下降。
[0108] 另外，文丘里管30的排出侧倾斜部33的开口角度θ4设定为30°～35°的角度。通过适当较小地设定排出侧倾斜部33的开口角度θ4，在高风量区域的空气流难以紊乱，能够实现同旋转速度的高风量化。因此，在设为同等风量时，抑制旋转速度，可以进行低噪音化。
[0109] 因此，本发明的轴流风机100通过将动翼12的形状及包围叶轮10的径向外周的文丘里管30的内面形状最佳化，可以在实际使用区域实现低噪音化及高静压化。
[0110] 以上，对本发明优选的实施方式进行了说明，但这些实施方式是用于说明本发明的示例，不是将本发明的范围仅限定于这些实施方式的意思。本发明可以在不脱离其宗旨的范围内以与上述实施方式不同的各种方式进行实施。
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