Technisches Feld
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf den Aufbau einer Luftgebläsevorrichtung,
wie ein Propellergebläse oder ähnliches.
Stand der Technik
Axiale Gebläsevorrichtungen, wie Propellergebläse oder ähnliches,
werden generell als Luftgebläsevorrichtungen für die Verwendung in Außeneinheiten
für Klimaanlagen angewendet. Bezug nehmend auf die 16-18
wird dort der Aufbau einer Außeneinheit für eine Klimaanlage gezeigt,
die eine solche Luftgebläsevorrichtung verwendet.
Wie in jeder dieser Figuren gezeigt, umfasst die vorher genannte Außeneinheit
für eine Klimaanlage ein Hauptkörpergehäuse (1), in welchem
eine Luftgebläsevorrichtungseinheit (3) auf der im Luftfluss nachgelagerten
Seite eines Wärmetauschers (2) angeordnet ist, der auf der Seite eines
rückwärtigen Lufteinlasses (10a) sitzt. Diese Luftgebläsevorrichtungseinheit
(3) wird aus einem Propellergebläse (4), welches eine axiale
Gebläsevorrichtung ist, einem Schalltrichter (5), der an dem äußeren
Umfang des Propellergebläses (4) angeordnet ist, durch den ein Saugbereich
(X) auf der Rückseite des Propellergebläses (4) und ein Ausstoßbereich
(Y) an der vorderen Seite des Propellergebläses (4) voneinander geteilt
werden, und ein Gebläseschutz (6), der auf der Ausstoßseite des
Propellergebläses (4) angeordnet ist (d.h. auf der Vorderseite des
Propellergebläses (4)) aufgebaut ist.
Der rückseitige Lufteinlass (10a) ist in einer rückseitigen
Oberfläche des Hauptkörpergehäuses (1) ausgebildet, und
ein seitlicher Lufteinlass (10b) ist an einer Seitenoberfläche des
Hauptkörpergehäuses (10) ausgebildet. Zusätzlich ist der
innere Raum des Hauptkörpergehäuses (10) durch eine Trennplatte
(7) in zwei Kammern geteilt, und zwar in eine Wärmetauscherkammer
(8) und eine Maschinenkammer (9). In der Wärmetauscherkammer
(8) ist ein Wärmetauscher (2) angeordnet, der einen L-förmigen
Querschnitt hat und sowohl dem rückwärtigen Lufteinlass (10a)
und dem Seitenlufteinlass (10b), als auch der vorher genannten Luftgebläsevorrichtungseinheit
(3), welche dem Wärmetauscher (2) nachgeordnet ist, gegenüber
festgelegt ist. Andererseits sind in der Maschinenkammer (9) ein Kompressor
(11) und andere Bauteile angeordnet. Ein Gebläsemotor (12)
zum drehbaren Antreiben des Propellergebläses (4) wird fest an einem
Motorhaltebügel gestützt (nicht zeichnerisch gezeigt), der dem Wärmetauscher
(2) nachgelagert angeordnet ist.
Das Propellergebläse (4) wird, wie beispielsweise in
19 gezeigt, an einer Antriebswelle (12a) des
Gebläsemotors (12) festgekoppelt und umfasst eine Nabe (14),
die das Rotationszentrum des Propellergebläses (4) ist, und eine Vielzahl
von identischen Schaufeln (13, 13, 13), welche integral
entlang der äußeren Umfangsoberfläche der Nabe (14) angeordnet
sind. Die Schaufel (13, 13, 13) ist als eine Schaufel
mit Vorwärtspfeilung ausgebildet, die eine bessere Luftversorgungsleistung
hat, wobei, an den Anström- und Austrittskanten (13a) und (13b)
der Schaufel (13, 13, 13), die Position eines äußeren
Umfangsendes (R) jeder Kante, relativ zur Rotationsrichtung F des Propellergebläses
(4), zur Position eines Basisendes (S) der Nabenseite (d.h. des inneren
Umfangsendes) vorne untergebracht ist.
Solch ein Aufbau einer Außeneinheit kann Belästigungen,
d.h. großen Lärm während des Betriebs, verursachen, aufgrund des
durch das Propellergebläse selbst erzeugten Lärms und zusätzlich
aufgrund des Lärms, der durch die Kollision eines von dem Propellergebläse
(4) ausgestoßenen Luftflusses gegen ein nachfolgendes strukturelles
Element erzeugt wird, wie den Gebläseschutz (6), etc.
Mit Sicht auf die Reduzierung des Gesamtlärms einer Gebläsevorrichtung
(d.h. eines Propellergebläses) eines oben beschriebenen Typs, der als eine
Gebläsevorrichtung zur Verwendung in einer Außeneinheit für eine
Klimaanlage verbaut ist, wurden verschiedenste Messungen und Prüfungen, wie
die Optimierung der Schaufeloberflächengestalt der Schaufelbereiche des Propellergebläses
und der Dicke der Schaufeln für eine bessere Luftleistung, gemacht. Unglücklicherweise
misslang es den Lärm reduzierenden Verfahren Lösungen für die folgenden
Probleme bereitzustellen.
Wenn die Schaufeln (13, 13, 13) des Propellergebläses
(4), die eine Schaufelstruktur wie in 20 haben,
anfangen zu rotieren, erzeugt dies einen Luftfluss (&agr;) auf der Seite eines
äußeren Umfangteils (13c) einer Schaufel (13). Dieser
Luftfluss (&agr;) fließt von der Seite einer Druckoberfläche (13d)
eines Hochdrucks in die Seite einer Saugoberfläche (13e) eines niedrigen
Drucks herum ein. Der Luftfluss (&agr;) bildet einen Schaufelspitzenwirbel (&bgr;),
wie in der Figur gezeigt. Die Turbulenz des Ausstoßluftflusses, die durch den
Schaufelspitzenwirbel (&bgr;) verursacht wird, wird geschichtet, wenn sich der
Luftfluss flussabwärts bewegt, und wächst allmählich und steigt an
(siehe 21 und 22). Der
Ausstoßluftfluss bewegt sich letztlich von der Saugoberfläche (13e)
der Schaufel (13) weg und wirkt störend auf die Druckoberflächen
(13d, 13d) der angrenzenden Schaufeln (13,
13), auf eine innere Umfangsoberfläche des Schalltrichters (5),
und auf ein strukturelles Element ein, welches der Luftgebläsevorrichtung nachgelagert
angeordnet ist, wie der Gebläseschutz (6), etc., und erhöht dabei
weiter den Lärm. Wie in 22 gezeigt
wird der Schaufelspitzenwirbel (&bgr;) im Besonderen in einer Entfernung von der
Saugoberfläche (13e) der Schaufel (13) einer größeren
Turbulenz unterliegen, wenn er störend auf die angrenzenden Schaufeln (13,
13) einwirkt. Als Ergebnis wird der Schaufelspitzenwirbel (&bgr;) flussabwärts
der Luftgebläsevorrichtung ausgestoßen. Dies erhöht den Lärmpegel
auf ein weiteres Ausmaß.
Das Auftreten solcher Phänomene ist signifikant, im Besonderen
wenn die Sehnenlänge der Schaufel (13, 13, 13) reduziert
wird, um eine Gewichts- und Kosteneinsparung der Luftgebläsevorrichtung zu
erreichen, weil eine solche Reduzierung den Schaufelkaskadeneffekt der Schaufel
(13, 13, 13) weiter reduziert. Wie in 23
gezeigt, neigt der Schaufelspitzenwirbel (&bgr;) im Speziellen dazu, die Saugoberfläche
(13e) zu verlassen und im Vergleich mit dem vorher genannten Fall früh
störend auf die angrenzenden Schaufeln (13, 13) einzuwirken.
Um das Vorhergenannte zu bewältigen, offenbarten die Erfinder
vor der vorliegenden Erfindung eine verbesserte Luftgebläsevorrichtung (japanische
Patentanmeldung Nr. 2001-388966), als eine Technik zur Unterdrückung von den
vorher diskutierten Schaufelspitzenwirbeln, um den Lärmpegel zu reduzieren,
der durch die Luftgebläsevorrichtung, wie beispielsweise Propellergebläse,
erzeugt wird. Wie in den 24-26
gezeigt, ist ein äußerer Umfangsteil (13c) der Schaufel (13,
13, 13) der Gebläsevorrichtung einem Krümmungsteil versehen,
welches in der Breite in radialer Richtung von der Umgebung einer Anströmkante
zur Umgebung deren Austrittskante allmählich größer wird. Solch eine
Anordnung sichert ab, dass die Schaufelspitzenwirbel unterdrückt werden, ohne
dass die gesamte Gestalt der Schaufel (13, 13, 13) geändert
wird.
Mit anderen Worten ist die oben beschriebene Luftgebläsevorrichtung
der vorherigen Erfindung (die aus einer Nabe (14) aufgebaut ist, welche,
wie in der Figur gezeigt, ein Rotationszentrum ist und eine Vielzahl von Schaufeln
(13, 13, 13) hat, die entlang einer äußeren
Umfangsoberfläche der Nabe (14) angeordnet sind, wobei die Schaufel
(13, 13, 13) eine Anströmkante (13a) und
eine Austrittskante (13b) hat, und äußere Umfangsenden dieser
Kanten relativ zur Rotationsrichtung vorne angeordnet sind), dadurch gekennzeichnet,
dass die Schaufel (13, 13, 13) so ausgebildet ist, dass
deren äußerer Umfangsteil (13c) zur Saugseite gebogen ist und
dass ein Krümmungsteil des äußeren Umfangsteils (13c) in
der Breite in Radialrichtung von der Umgebung der Anströmkante (13a)
zur Umgebung der Austrittskante (13b) allmählich größer
wird.
Wie oben beschrieben, ist in der Schaufel (13,
13, 13) der Luftgebläsevorrichtung (wie ein Propellergebläse
etc.), welche eine so genannte Schaufel mit Vorwärtspfeilung ist, in der das
äußere Umfangsende relativ zur Rotationsrichtung vor dem inneren Umfangsende
der Austritts- und Ausströmkanten (13a) und (13b) der Schaufel
(13, 13, 13) angeordnet ist, der äußere Umfangsteil
(13c) zur die Saugseite gebogen. Als Ergebnis von einer solchen Anordnung
wird es einem Luftfluss ermöglicht, an der Seite des äußeren Umfangsendes
(R) der Schaufel (13, 13, 13) glatt herum zu fließen
und in die konkave, umlaufende, bogenförmige Saugoberfläche (13e)
entlang der konvexen, umlaufenden, bogenförmigen Druckoberfläche (13d)
einzufließen, wie in 24 gezeigt. Daher wird der
Durchmesser des Schaufelspitzenwirbels (&bgr;) kleiner und stabil, und ein Luftfluss,
der in der Richtung des äußeren Umfangs der Schaufel auf der Seite der
Saugoberfläche (13e) fließt, wirkt nicht länger störend
auf den Schaufelspitzenwirbel (&bgr;) ein.
Wenn sich die Breite W des Krümmungsteils des äußeren
Umfangsteils (13c) der Schaufel wie oben beschrieben allmählich von
der Umgebung der Anströmkante (13a) bis zur Umgebung der Austrittskante
(13b) vergrößert, erreicht der oben beschriebene Vorgang seinen
Effekt von der Seite der Anströmkante (13a) zur Seite der Austrittskante
(13b) reibungslos, gemäß des Durchmessers des Schaufelspitzenwirbels
(&bgr;), dessen Durchmesser ansteigt, wenn er allmählich geschichtet wird
um von der Seite der Anströmkante (13a) zur Seite der Austrittskante
(13b) der Schaufel (13, 13, 13) größer
zu werden (siehe 25). Zusätzlich ist es unwahrscheinlich,
dass der erzeugte Schaufelspitzenwirbel (&bgr;) von der Schaufelsaugseite (13e)
abweicht.
Demzufolge, selbst wenn wie in 26 gezeigt,
die Sehnenlänge der Schaufel (13, 13, 13) mit der
Absicht der Gewichtsersparnis gekürzt wird, werden die Schaufelspitzenwirbel
(&bgr;)zwischen den angrenzenden Schaufeln (13, 13,
13) nicht gegenseitig störend auf sich einwirken, und sie werden flussabwärts
der Luftgebläsevorrichtung ausgestoßen. Als Ergebnis wird der Lärmpegel,
der von der Luftgebläsevorrichtung selbst erzeugt wird, effektiv reduziert.
Die JP 08-121391 beschreibt ein axiales Flussgebläse, in welchem
der Endabschnitt des Flügels, ein äußerer Radius, entgegen der negativen
Druckoberflächenseite gebogen ist. Die Breite der gebogenen Abschnitte ist
jedoch nahezu einheitlich.
Aufgabenstellung
Es ist richtig, dass die oben genannte vorherige Anmeldung eine verbesserte
Konstruktion vorsieht, die eine Reduzierung der Schaufelspitzenwirbel erreicht und
die zwischen den benachbarten Schaufeln ein störendes Einwirken der Schaufelspitzenwirbel
verhindert.
In dem Fall der Konstruktion der vorherigen Anmeldung ist jedoch klar
geworden, dass in Bezug auf den Punkt, dass ein erzeugter Schaufelspitzenwirbel
wächst, und flussabwärts der Luftgebläsevorrichtung ausgestoßen
wird, immer noch Raum zur Verbesserung vorhanden ist.
Da solch eine Luftgebläsevorrichtung, wie oben beschrieben ist,
im Allgemeinen als eine Luftgebläsevorrichtung für die Verwendung in einer
Außeneinheit für eine Klimaanlage vorgesehen ist, ist es natürlich,
dass dort ein vergittertes Strukturelement, wie beispielsweise ein Gebläseschutz
in einer Position direkt flussabwärts der Luftgebläsevorrichtung vorhanden
ist. Demgemäß, wenn innerhalb der Außeneinheit für eine Klimaanlage
eingebaut, werden die Ausstoßwirbel von zwischen den benachbarten Schaufeln
auf das vergitterte Strukturelement störend einwirken und dabei Lärm erzeugen.
Um für diese Probleme Lösungen vorzusehen, wurde die vorliegende
Erfindung gemacht. Demgemäß ist es ein Ziel der vorliegenden Erfindung,
eine Luftgebläsevorrichtung bereitzustellen, die eine Schaufelspitzenwirbelreduktion
erreichen kann, ohne Änderungen in der gesamten Schaufelform zu machen, die
den Ausstoß der Wirbel auf die flussabwärtige Seite der Luftgebläsevorrichtung
ohne Fehler abstellen kann, und die den Lärmpegel effektiv reduziert, selbst
wenn innerhalb einer Außeneinheit für eine Klimaanlage eingebettet, und
zwar durch Verwendungen einer solchen Anordnung, dass ein äußerer Schaufelumfangsteil
der Luftgebläsevorrichtung mit einem Biegeteil versehen ist, welches in der
Breite in Radialrichtung von der Umgebung einer Anströmkante zur Umgebung der
Austrittskante allmählich größer wird, so dass es ein Startpunkt
wird, an dem der Luftfluss von der Druckseitenoberfläche anfängt zur Saugseitenoberfläche
zu entweichen.
Offenbarung der Erfindung
Um die vorher genannten Ziele zu erreichen, sieht die vorliegende
Erfindung folgende Problemlösungen vor.
Erste Problemlösung
Die erste Problemlösung für das Problem richtet sich auf
eine Luftgebläsevorrichtung. Die Luftgebläsevorrichtung der ersten Problemlösung
umfasst eine Nabe (14), welche ein Rotationszentrum ist und eine Vielzahl
von Schaufeln (13, 13, 13), die entlang einer äußeren
Umfangsoberfläche der Nabe (14) angeordnet sind, wobei die äußeren
Umfangsenden der Anström- und Austrittskanten (13a) und (13b)
jeder Schaufel (13, 13, 13) relativ zur Rotationsrichtung
vorne angeordnet sind. Die Luftgebläsevorrichtung der ersten Problemlösung
wird dadurch gekennzeichnet, dass ein äußerer Umfangsteil (13c)
Schaufel (13, 13, 13) gegen die Saugseite gebogen ist,
so dass ein Startpunkt definiert ist, an dem ein Luftfluss auszuströmen beginnt,
und dass die Breite W in Radialrichtung des Biegeteils schrittweise von der Umgebung
der Anströmkante (13a) zur Umgebung der Austrittskante (13b)
ansteigt.
Wie oben beschrieben, ist der äußere Umfangsteil (13c)
jeder Schaufel (13, 13, 13) zur Saugseite gebogen, so
dass ein Startpunkt definiert ist, an dem ein Luftfluss, der von der Seite einer
Druckoberfläche zur Seite einer Saugoberfläche fließt, auszuströmen
beginnt, und zusätzlich die Breite W in Radialrichtung des Biegeteils von der
Umgebung der Anströmkante (13a) bis zur Umgebung der Austrittskante
(13b) ansteigt. Als Ergebnis einer solchen Anordnung ist es einem Luftfluss
an der Seite der Druckoberfläche (13d) der Schaufel (13,
13, 13) erlaubt, reibungslos entlang der sich verjüngenden
Druckoberfläche (13d) an der Seite des äußeren Schaufelumfangsteils
herum in die sich verjüngende Saugoberfläche (13e) einzufließen,
in derselben Art, wie in dem Fall des vorherigen Krümmungsteils. Daher wird
ein Schaufelspitzenwirbel (&bgr;), der durch einen Luftfluss entwickelt wurde,
der an der Seite der Saugoberfläche (13e) von der Seite der Druckoberfläche
(13d) der Schaufel (13, 13, 13) herum einfließt,
klein im Durchmesser und stabil, und verhindert dabei, dass ein Luftfluss (&ggr;),
der von der äußeren Schaufelumfangsrichtung an der Saugseitenoberfläche
(13e) fließt, störend auf den Schaufelspitzenwirbel (&bgr;)
einwirkt.
Wenn die Breite W des Biegeteils des äußeren Schaufelumfangsteils
(13c) allmählich von der Umgebung der Anströmkante (13a)
bis zur Umgebung der Austrittskante (13e) der Schaufel (13,
13, 13) ansteigt, erreicht dieer oben beschriebene Vorgang seinen
Effekt reibungslos von der Seite der Anströmkante (13a) hoch zu der
Seite der Austrittskante (13b) gemäß dem Durchmesser des Schaufelspitzenwirbels
(&bgr;), dessen Durchmesser ansteigt, wenn er allmählich geschichtet wird,
so dass er von der Seite der Anströmkante (13a) zu der Seite der Austrittskante
(13b) der Schaufel (13, 13, 13) größer
wird. Zusätzlich ist es unwahrscheinlich, dass der erzeugte Schaufelspitzenwirbel
(&bgr;) von der Schaufelsaugoberfläche (13e) abweicht.
Selbst wenn die Länge der Sehne mit Blick auf die Reduzierung
des Gewichts der Schaufel (13, 13, 13) gekürzt wird,
wird demzufolge der Schaufelspitzenwirbel (&bgr;) nicht störend auf andere
zwischen den benachbarten Schaufeln (13, 13) einwirken.
Andererseits, im Gegensatz zu dem Fall des Krümmungsteils der
vorherigen Anmeldung, ist ein Kantenteil des äußeren Schaufelumfangsteils
(13c) der oben beschriebenen Anordnung an einer gegebenen Position Q als
ein Startpunkt relativ zur Radialrichtung zur Saugseite gebogen.
Das legt einen Ausströmstartpunkt Q des Luftflusses () von der Seite der Druckoberfläche
(13d) zur Seite der Saugoberfläche (13e) fest, und die Menge
des Ausströmluftflusses nach dem Startpunkt Q wird konstant, wobei sie den
Schaufelspitzenwirbel (&bgr;) stabilisiert.
Zusätzlich, zur gleichen Zeit, erzeugt die Trennung, welche nach
dem Startpunkt Q auftritt, längliche Wirbel (&dgr;) an der Seite der Druckoberfläche
(13d) des äußeren Schaufelumfangsteils (13c). Ein länglicher
Wirbel (&dgr;), der in einer bestimmten Schaufel (13) erzeugt wird, und
ein Schaufelspitzenwirbel (&bgr;), der in einer der übrigen Schaufeln (13,
13) erzeugt wird, die neben und vor der bestimmten Schaufel (13)
relativ zur Rotationsrichtung der Luftgebläsevorrichtung (4) angeordnet
ist, weichen von den jeweiligen Schaufeloberflächen in der Umgebung der Austrittskanten
(13b) der Schaufeln (13, 13) ab, und löschen sich
gegenseitig aus. Da diese erzeugten Wirbel (&dgr;) und (&bgr;) sich gegenseitig
auslöschen, verhindert dies effektiv den Ausstoß von Wirbeln in flussabwärtiger
Richtung (was das Problem der vorherigen Anmeldung war).
Demgemäß wird der Ausstoß von Wirbeln auf die flussabwärtige
Seite von den Flügeln der Luftgebläsevorrichtung (4) effektiv
verhindert. Das reduziert den Lärmpegel, der durch die störende Einwirkung
eines Gebläseschutzes etc. mit den Ausstoßwirbeln der Luftgebläsevorrichtung
(4) erzeugt wird, wenn sie in eine Außeneinheit für eine Klimaanlage
eingebettet ist.
Zweite Problemlösung
Die Luftgebläsevorrichtung (4) der zweiten Problemlösung
gemäß der ersten Problemlösung ist dadurch gekennzeichnet, dass die
Breite W in Radialrichtung des Biegeteils nicht mehr als 25% der Länge La des
nabenseitigen Basisendes bis zu einem in Radialrichtung äußeren Umfangsende
(R) der Schaufel (13, 13, 13).
Wenn die Breite W in Radialrichtung des Biegeteils nicht größer
als 25% der Länge La von dem nabenseitigen Basisende (S) zu dem äußeren
Umfangsende (R) der Schaufel (13, 13, 13) an einem maximalen
Breitenabschnitt in der Umgebung der Austrittskante ist, ermöglicht es diese
Anordnung, wie oben beschrieben, in der effektivsten Weise den Effekt des Unterdrückens
der Schaufelspitzenwirbel und der flussabwärtigen Ausstoßwirbel innerhalb
eines Bereichs zu erreichen, in dem die Luftversorgungsleistung der Luftgebläsevorrichtung
(4) nicht abfällt.
Anders ausgedrückt, obwohl der Biegeteil effektiv zum Unterdrücken
des Schaufelspitzenwirbels (&bgr;) und des Ausstoßwirbels ist, trägt
er nicht zur Versorgungsleistung der Luft bei. Demgemäß gibt es keinen
Grund, die Breite W des Biegeteils mehr als notwendig zu erhöhen. Vorzugsweise
variiert die Breite W des Biegeteils innerhalb einer Änderungsspanne von nicht
mehr als 25% der Länge La von dem nabenseitigen Basisende (S) bis zu dem äußeren
Umfangsende (R) der Schaufel (13, 13, 13), zumindest
an dem maximalen Breitenabschnitt in der Umgebung der Austrittskante (13b),
gemäß der Länge des äußeren Schaufelumfangsendes (R) von
vorne bis hinten (d.h., 0 < W < 0,25 La). In anderen Worten ist die Breite
W des Biegeteils vorzugsweise nicht größer als 25% der Länge La von
dem nabenseitigen Basisende (S) bis zu dem äußeren Umfangsende (R) der
Schaufel (13, 13, 13), selbst an dem maximalen Breitenabschnitt
in der Umgebung der Austrittskante (13b), und variiert innerhalb einer
Änderungsspanne von 0 < W < 0,25 La in der Richtung von vorne nach hinten
des äußeren Schaufelumfangendes (R).
Dritte Problemlösung
Die Luftgebläsevorrichtung (4) der dritten Problemlösung
gemäß entweder der ersten Problemlösung oder der zweiten Problemlösung
ist durch das Folgende gekennzeichnet. In einer Sehnenlinie C mit einem gegebenen
Schaufelradius r ist die Länge der Sehnenlinie C gleich L0, ein
gegebener Punkt auf der Sehnenlinie C ist P und die Länge der Anströmkante
(13a) der Schaufel bis zu dem gegebenen Punkt P ist L, während eine
in Radialrichtung gebogene Linie, welche sich von dem nabenseitigen Basisende (S)
bis zu einem Umfangsende (R) der Schaufel (13, 13, 13)
erstreckt und durch den gegebenen Punkt P läuft, so dass das Verhältnis
der Länge L und der Länge L0(d.h. L/L0) kontant
ist, K ist, und der Winkel, der durch den Schnitt von (&agr;) der geraden Linie
Q-R, die einen Punkt Q, an dem der äußere Umfangsteil (13c) der
Schaufel (13, 13, 13) sich zur Saugseite zu biegen beginnt,
mit dem äußeren Umfangsende (R) der Schaufel (13, 13,
13) in einer gebogenen Linie K' verbindet, welche eine gedrehte Projektion
der gebogenen Linie K auf eine Ebene ist, die eine zentrale Rotationsachse O beinhaltet,
und (b) eine Tangentenlinie A-A' an dem Punkt Q der gebogenen Linie K' näher
an der Seite eines inneren Umfangs der Schaufel (13, 13,
13) als der Punkt Q, ist ein Biegewinkel &thgr;. Die Luftgebläsevorrichtung
(4) der dritten Problemlösung ist dadurch charakterisiert, dass der
Biegewinkel &thgr; schrittweise in der Umgebung der Anströmkante (13a)
bis zu der Umgebung der Austrittskante (13b) des äußeren Umfangsendes
(R) der Schaufel (13, 13, 13) variiert.
Der Biegewinkel &thgr; des Biegeteils in der Anordnung gemäß
der ersten oder zweiten Problemlösung ist definiert in einer Art, wie oben
beschrieben, und variiert gemäß der Gestalt der Flügelschaufel (13,
13, 13) so, dass er sich schrittweise von der Umgebung der Anströmkante
(13a) bis zu der Umgebung der Austrittskante (13b)
des äußeren Umfangsendes (R) der Schaufel unter den vorhergehenden Bedingungen
erhöht oder verringert. Diese Anordnung ermöglicht das Erreichen des Effekts,
dass beide Schaufelspitzenwirbel (&bgr;) unterdrückt werden und Ausstoßwirbel
in der ersten oder zweiten Problemlösung so effektiv wie möglich unterdrückt
wird.
Im Allgemeinen steigt mit anderen Worten die Druckdifferenz zwischen
der Druckoberfläche (13d) und der Saugoberfläche (13e)
schrittweise von der Anströmkante (13a) bis zu der Austrittskante
(13b) der Schaufel (13, 13, 13) in Verbindung
mit der sich die Stärke des „Herum-Einfließens" (die Änderung
der Luftflussrichtung) des Luftflusses von der Seite der Druckoberfläche (13d)
zur Seite der Saugoberfläche (13e) allmählich zur Ausströmkante
vergrößert.
Demgegenüber, wenn sich der Biegewinkel &thgr; an dem äußeren
Umfangsteil (13c) der Schaufel (13, 13, 13)
allmählich von der Anströmkante (13a) zur Austrittskante (13b)
erhöht (in anderen Worten wird der Neigungswinkel des Biegeteils steil gemacht),
so dass sich die Schaufelspitzenwirbel (&bgr;) wie oben beschrieben stabil an
der Seite der Saugoberfläche (13e) des Biegeteils entwickeln, welches
in den äußeren Umfangsteil (13c) der Schaufel (13,
13) ausgebildet ist, wird es ermöglicht, die Größenordnung
der erzeugten Schaufelspitzenwirbel (&bgr;) so klein wie möglich zu machen,
und die Größenordnung der Ausstoßwirbel wird ebenfalls reduziert.
Andererseits, im Gegensatz zum oberen, wenn die Biegewinkel &thgr;
schrittweise von der Seite der Anströmkante (13a) zur Seite der Austrittskante
(13b) verringert wird (mit anderen Worten wird der Neigewinkel des Biegeteils
flacher gemacht), verursacht dies den Biegewinkel &thgr; sich gemäß dem
Wachstum des Schaufelspitzenwirbels &thgr; zu verringern, der schrittweise in Richtung
der Ausströmkante (13b) anwächst. Das stellt demgemäß
sicher, dass der Schaufelspitzenwirbel (&bgr;) auf der Seite der Saugoberfläche
(13e) des Biegeteils gehalten wird, welches an dem äußeren Umfangsteil
(13c) der Schaufel (13, 13, 13) ausgebildet
ist, und dabei effektiv das störende Einwirken von benachbarten Schaufeln (13,
13) und dem Schaufelspitzenwirbel (&bgr;) unterdrückt.
Durch allmähliches Variieren des Biegewinkels &thgr; an dem
äußeren Schaufelumfangsteil (13c) von der Seite der Anströmkante
(13a) zur Seite der Austrittskante (13b), wird es möglich,
den Lärm aufgrund der Schaufelspitzenwirbel (&bgr;) und den Lärm aufgrund
der Ausströmwirbel effektiv zu unterdrücken, wenn in eine Klimaanlage
eingebettet.
Vierte Problemlösung
Die Luftgebläsevorrichtung (4) der vierten Problemlösung
gemäß der dritten Problemlösung ist dadurch gekennzeichnet, dass
die gebogene Linie K' zwischen dem nabenseitigen Basisende (S) und dem äußeren
Umfangsende (R) ein inneres Umfangssegment umfasst, welches in der Form einer geraden
Linie ausgebildet ist, ein zentrales Segment, das konvex zu der Saugseite gerichtet
ist, und ein äußeres Umfangssegment, welches zur Saugseite gebogen und
als Ganzes hakenförmig ist.
Die Schaufel (13, 13, 13) ist so ausgebildet,
dass die gebogene Linie K' eine oben beschriebene Gestalt hat. Im Besonderen, da
das innere Umfangssegment eine gerade Linie umfasst, bewegt sich ein Luftfluss entgegen
des äußeren Schaufelumfangendes (R), der an der Seite der Saugoberfläche
(13e) der Schaufel (13, 13, 13) durch die Zentrifugalkraft
während der Rotation erzeugt wird, stabil (adhäsiv) entlang der Saugoberfläche
(13e), ohne sich von der Saugoberfläche (13e) zu trennen.
Demgemäß ist es unwahrscheinlich, dass dieser Luftfluss störend auf
einen Schaufelspitzenwirbel (&bgr;) einwirkt.
Zusätzlich, aufgrund der Anordnung, dass die Gestalt des Zentralsegments
konvex zur Saugseite gebogen ist, wird die Flussgeschwindigkeit eines Luftflusses,
der dazu neigt sich zur Seite der Saugoberfläche (13e) von der Seite
der Druckoberfläche (13d) zu bewegen, an der Seite der Druckoberfläche
(13d) von vornherein unterdrückt. Als Ergebnis wird es möglich,
die Größenordnung des Schaufelspitzenwirbels (&bgr;) selbst zu reduzieren,
der durch den Luftfluss ausgebildet wird.
Ferner, in der vorliegenden Problemlösung, ist das äußere
Umfangssegment zur Saugseite hin gebogen. Dadurch bewegt sich ein Luftfluss an der
Seite der Druckoberfläche (13d) der Schaufel (13,
13) entlang der sich verjüngenden Druckoberfläche (13e)
in dem äußeren Schaufelumfangsteil (13c), und fließt reibungslos
in die sich verjüngende Saugoberfläche (13e) herum ein. Als Ergebnis
wird der Wirbeldurchmesser des Schaufelspitzenwirbels (&bgr;) ferner kleiner und
stabil, während es unwahrscheinlich gemacht wird, dass ein Luftfluss, der in
dem äußeren Schaufelumfangsende (R) an der Seite der Saugoberfläche
(13e) fließt, auf den Schaufelspitzenwirbel (&bgr;) störend
einzuwirkt.
Fünfte Problemlösung
Die Luftgebläsevorrichtung der vierten Problemlösung gemäß
der dritten Problemlösung ist dadurch charakterisiert, dass die gebogene Linie
K', zwischen dem nabenseitigen Basisende (S) und dem äußeren Umfangsende
(R) ein inneres Umfangssegment umfasst, welches konkav zur Saugseite gebogen
ist, ein zentrales Segment, welches konvex zur Saugseite gebogen ist, und ein äußeres
Umfangssegment, welches entgegen der Saugseite gebogen ist, und als Ganzes hakenförmig
ist.
Die Schaufel (13, 13, 13) ist so ausgebildet,
dass die gebogene Linie K' eine Gestalt wie oben beschrieben hat. Im Besonderen,
da das innere Umfangssegment konkav zur Saugseite gebogen ist, bewegt sich ein Luftfluss
entgegen des äußeren Schaufelumfangsendes (R), der an der Seite der Saugoberfläche
(13e) der Schaufel (13, 13, 13) durch die Zentrifugalkraft
während der Rotation erzeugt ist, stabil (adhäsiv) entlang der Saugoberfläche
(13e), ohne sich von der Saugoberfläche (13e) zu trennen.
Demgemäß ist es unwahrscheinlich, dass der Luftfluss auf den Schaufelspitzenwirbel
(&bgr;) störend einwirkt.
Aufgrund der Anordnung, dass die Gestalt des Zentralsegments konvex
entgegen der Saugseite gebogen ist, wird zusätzlich die Flussgeschwindigkeit
eines Luftflusses, der dazu neigt, von der Seite der Druckoberfläche (13d)
zur Seite der Saugoberfläche (13e) zu fließen, von vornherein
an der Seite der Druckoberfläche (13d) unterdrückt. Als Ergebnis
wird es möglich, die Größenordnung des Schaufelspitzenwirbels (&bgr;)
selbst zu reduzieren, der durch den Luftfluss ausgebildet ist.
Ferner, in der vorliegenden Problemlösung, ist der äußere
Umfangsteil (13c) der Schaufel (13, 13, 13)
zur Saugseite hin gebogen. Daher fließt ein Luftfluss an der Seite der Druckoberfläche
(13d) der Schaufel (13, 13, 13) entlang der
sich verjüngenden Druckoberfläche (13d) in dem äußeren
Schaufelumfangsteil (13c), und fließt reibungslos in die sich verjüngende
Saugoberfläche (13e) herum ein. Als Ergebnis wird der Wirbeldurchmesser
des Schaufelspitzenwirbels (&bgr;) ferner kleiner und stabil, während es
unwahrscheinlich gemacht wird, dass ein Luftfluss, der in dem äußeren
Schaufelumfangsende (R) an der Seite der Saugoberfläche (13e) fließt,
auf den Schaufelspitzenwirbel (&bgr;) störend einwirkt.
Wenn die Breite W des Biegeteils des äußeren Schaufelumfangsteils
(13c) allmählich von der Umgebung der Anströmkante (13a)
zur Umgebung der Austrittskante (13b) der Schaufel (13,
13, 13) wie oben beschrieben ansteigt, erreicht der oben beschriebene
Vorgang des äußeren Schaufelumfangsendes reibungsloser dessen Luftflussführungseffekt
von der Seite der Anströmkante (13a) hoch zu der Seite der Austrittskante
(13b) gemäß dem Durchmesser des Schaufelspitzenwirbels (&bgr;),
dessen Durchmesser ansteigt, wenn er allmählich geschichtet wird, so dass er
von der Seite der Anströmkante (13a) zu der Seite der Austrittskante
(13b) der Schaufel (13, 13, 13) (siehe
25) größer wird. Zusätzlich ist es unwahrscheinlich,
dass der erzeugte Schaufelspitzenwirbel (&bgr;) von der Schaufelsaugoberfläche
(13e) abweicht.
Wie oben beschrieben wirken erzeugte Schaufelspitzenwirbel (&bgr;)
dementsprechend nicht störend zwischen den benachbarten Schaufeln (13,
13, 13) aufeinander ein, selbst wenn die Länge der Sehne
mit Sicht auf die Reduzierung des Gewichts der Schaufeln (13,
13) gekürzt wird, und die Ausstoßwirbel auf der flussabwärts
gerichteten Seite der Luftgebläsevorrichtung (4) werden reduziert.
Als Ergebnis des Aufbaus der vorliegenden Problemlösung können
die oben beschriebenen Tätigkeiten effektiv miteinander kombiniert werden,
wobei sie eine ausreichende Reduzierung des Lärmpegels bewirken, wenn sie in
eine Außeneinheit für eine Klimaanlage eingebettet werden.
Sechste Problemlösung
Die Luftgebläsevorrichtung (4) der sechsten Problemlösung
gemäß zu einer der dritten bis fünften Problemlösung ist dadurch
gekennzeichnet, dass der Winkel &thgr;2, der zwischen dem Biegeteil
des äußeren Schaufelumfangsendes (13c) an der gebogenen Linie
K' und einer Ebene ausgebildet ist, die orthogonal zur Rotationsachse O ist, nicht
größer als 90 Grad ist.
In dem Fall, bei dem die Schaufel (13, 13,
13), deren Winkel der Vorwärtsneigung so groß wie oben beschrieben
ist, durch Ausgießen eines synthetischen Harzes hergestellt wird, wird die
Tätigkeit des Produktauslösens (d.h. die Gussentfernung) schwierig durchzuführen,
was die Effizienz des Gießens schlecht macht.
In der oben beschriebenen Anordnung, dass der Winkel &thgr;2,
der durch den Schnitt des Biegeteils des äußeren Schaufelumfangsteils
(13c) an der gebogenen Linie K' und einer Ebene, die orthogonal zur zentralen
Rotationsachse O ist, nicht mehr als 90 Grad ist, ist es möglich, einen angemessenen
Gusswinkel vorzusehen, wobei die Gussarbeit erleichtert wird und die Effizienz des
Gießens verbessert wird.
Siebte Problemlösung
Die Luftgebläsevorrichtung (4) der siebten Problemlösung
gemäß zu einer der ersten bis sechsten Problemlösungen ist dadurch
gekennzeichnet, dass eine abgerundete Oberfläche nur auf der Seite der Schaufeldruckoberfläche
(13d) des äußeren Schaufelumfangsendes (R) ausgebildet ist.
Solch eine Anordnung, dass eine abgerundete Oberfläche nur auf
der Seite der Schaufeldruckoberfläche (13d) des äußeren
Schaufelumfangsendes (R) ausgebildet ist, verhindert das Auftreten einer Luftflussturbulenz
durch das Kantenteil, wobei es einem Luftfluss ermöglicht wird, glatter von
der Seite der Druckoberfläche (13d) des äußeren
Schaufelumfangsteils (13c) herum in die Saugoberfläche (13e)
einzufließen.
Achte Problemlösung
Die Luftgebläsevorrichtung (4) der achten Problemlösung
gemäß zur siebten Problemlösung ist dadurch gekennzeichnet, dass
die Größe der abgerundeten Oberfläche, die an der Seite der Druckoberfläche
(13d) des äußeren Schaufelumfangsendes (R) ausgebildet ist, nicht
kleiner als t und nicht größer als 3t ist, wobei t die Dicke der Schaufel
(13, 13, 13) in der Umgebung des äußeren Durchmessers
eines Flügels ist.
Da die Anordnung, bei der die Größe der abgerundeten Oberfläche,
die an der Seite der Schaufeldruckoberfläche (13d) des äußeren
Schaufelumfangsendes (R) ausgebildet ist, nicht kleiner als t und nicht größer
als 3t ist, wobei die Dicke der Schaufel (13, 13, 13)
in der Umgebung des äußeren Durchmessers eines Flügels der Luftgebläsevorrichtung
(4) t ist, wird der Vorgang der siebten Ausführugnsform über
den gesamten Bereich von der Umgebung der Anströmkante (13a) bis zur
Umgebung der Austrittskante (13b) effektiver erreicht.
In anderen Worten, wenn an dem äußeren Umfangsende (R) der
Schaufel (13, 13, 13) der Bogenradius r' der abgerundeten
Oberfläche, die an der Seite der Druckoberfläche (13d) ausgebildet
ist, sich wie oben beschrieben zwischen t und 3t bewegt, gemäß zur Änderung
der Luftflussrichtung zu der Zeit, wenn der Luftfluss von der Seite der Druckoberfläche
(13d) herum in die Seite der Saugoberfläche (13e) einfließt,
fließt der Luftfluss reibungsloser von der Seite der Druckoberfläche (13d)
herum in die Seite der Saugoberfläche (13e) ein. Dementsprechend werden
die Schaufelspitzenwirbel (&bgr;) unterdrückt, wobei eine Reduzierung des
Lärmpegels erreicht wird.
Neunte Problemlösung
Die Luftgebläsevorrichtung (4) der neunten Problemlösung
gemäß einer der ersten bis achten Problemlösungen ist dadurch gekennzeichnet,
dass die Luftgebläsevorrichtung so konstruiert ist, dass sie in eine Außeneinheit
für eine Klimaanlage eingebettet wird.
Wie oben beschrieben wurde reduziert jede der ersten bis achten Problemlösungen
die Erzeugung der Ausstoßwirbel der Luftgebläsevorrichtung (4)
selbst signifikant. Demgemäß ist jede der Luftgebläsevorrichtungen
(4) gemäß einer Problemlösung äußerst passend,
um eine Reduzierung des Lärmpegels zu erreichen, wenn sie innerhalb einer Außeneinheit
für eine Klimaanlage eingebettet werden, in welchen Hindernisse (z.B. ein Gebläseschutz),
auf die die Ausstoßwirbel störend einwirken können, flussabwärts
des Ausstoßauslasses angeordnet sind.
Effekte
Demgemäß sieht die Luftgebläsevorrichtung (4)
der vorliegenden Erfindung die folgenden günstigen Effekte vor.
- (i) Der durch die Luftgebläsevorrichtung (4) erzeugte Lärm
wird reduziert, und der Lärm, wenn die Luftgebläsevorrichtung (4)
innerhalb einer Außeneinheit für eine Klimaanlage eingebettet ist, wird
effektiv reduziert.
- (ii) Selbst in dem Fall, in dem die Länge der Sehne der Schaufel (13,
13, 13,) zum Reduzieren des Gewichts und der Kosten der Schaufel
(13, 13, 13) gekürzt wird, wird der Schaufelspitzenwirbel
(&bgr;) nicht von der Saugoberfläche abweichen, und wirkt nicht störend
mit den benachbarten Schaufeln ein. Das stellt einen verbesserten Lärmreduktionseffekt
bereit, und unterdrückt das Abfallen der Luftversorgungsleistung.
- (iii) Gießen wird leicht auszuführen, und die Reduzierung der Herstellungskosten
wird erreicht, was erreicht wird durch das Ausbilden eines Biegeteils an einem äußeren
Umfangsendabschnitt, der ein teil der Schaufel (13, 13,
13) ist, ohne die gesamte Gestalt der Schaufel (13,
13, 13) zu beeinflussen, welche dessen Luftversorgungsleistung
festlegt.
- (iv) Zusätzlich, da der Biegeteil eine Rippeneinwirkung erreicht, erhöht
dies die Steifigkeit der Schaufel (13, 13, 13). Als ein
Ergebnis kann die Schaufel 813, 13, 13) verdünnt
werden, wodurch es möglich gemacht wird, die Herstellungskosten der Schaufel
(13, 13, 13) weiter zu reduzieren. Gleichzeitig wird
der Vibrationswiderstand der Schaufel (13, 13, 13) verbessert,
wodurch die Erzeugung von unnormalen Geräuschen aufgrund von Vibration verringert
wird.
- (v) Zusätzlich zu den oben erwähnten Effekten wird der Abfall in der
Luftversorgungsleistung unterdrückt oder verhindert.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 zeigt eine perspektivische Sicht auf einen Flügelbereich
einer Luftgebläsevorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung;
2 zeigt eine teilweise ausgeschnittene perspektivische
Sicht auf einen Schaufelabschnitt der Luftgebläsevorrichtung;
3 zeigt ein Rückansichtsdiagramm zur Darstellung
einer Nabe und eines Schaufelbereichs der Luftgebläsevorrichtung;
4 zeigt drei unterschiedliche Strukturen der Schaufel der Luftgebläsevorrichtung
in einem Querschnitt relativ zur radialen Richtung;
5 ist eine Querschnittsansicht, die eine Basisgestalt
der Schaufel der Luftgebläsevorrichtung zeigt;
6 ist eine vergrößerte Querschnittsansicht,
die die Gestalt eines ersten Teils der Schaufel der Luftgebläsevorrichtung
zeigt;
7 ist ein darstellendes Diagramm, das einen Biegewinkel
&thgr; der Luftgebläsevorrichtung zeigt;
8 ist ein darstellendes Diagramm, das einen Vorgang
zur Festlegung eines Startpunkts des Ausströmens eines Luftflusses an dem ersten
Teil der Schaufel der Luftgebläsevorrichtung zeigt;
9 ist ein darstellendes Diagramm, das die Reduzierungstätigkeit
für den Schaufelspitzenwirbel/Ausstoßwirbel eines ersten Teils der Schaufel
der Luftgebläsevorrichtung zeigt;
10 ist eine darstellende perspektivische Sicht, die
eine Aufhebungstätigkeit des Ausstoßwirbels der Schaufel der Luftgebläsevorrichtung
zeigt;
11 ist eine darstellende Ansicht der Entwicklung, die
einen Aufhebungsvorgang des Ausstoßwirbels der Schaufel der Luftgebläsevorrichtung
zeigt;
12 ist ein schematisches Diagramm, welches eine Anordnung
eines ersten Modifikationsbeispiels der Schaufel der Luftgebläsevorrichtung
zeigt;
13 ist ein vergrößertes schematisches Diagramm
der Anordnung des ersten Modifikationsbeispiels der Schaufel der Luftgebläsevorrichtung;
14 ist ein schematisches Diagramm, das eine Anordnung
eines zweiten Modifikationsbeispiels der Schaufel der Luftgebläsevorrichtung
zeigt;
15 ist ein vergrößertes schematisches Diagramm
der Anordnung des zweiten Modifikationsbeispiels der Schaufel der Luftgebläsevorrichtung;
16 ist eine Frontalansicht, die eine Anordnung einer
Außeneinheit für eine Klimaanlage zeigt, in der eine konventionelle Luftgebläsevorrichtung
eingebaut ist;
17 ist eine längliche Querschnittsansicht einer
konventionellen Freilufteinheit;
18 ist eine horizontale Querschnittsansicht einer konventionellen
Außeneinheit;
19 ist eine Rückansicht einer konventionellen
Luftgebläsevorrichtung (in Form eines Propellergebläses), welches in eine
konventionelle Außeneinheit eingebaut wird;
20 ist eine Querschnittsansicht, die eine Querschnitt
struktur eines Schaufelbereichs der konventionellen Luftgebläsevorrichtung
und der Tätigkeit eines ersten Teils von dieser zeigt;
21 ist ein schematisches darstellendes Diagramm, welches
ein Problem zeigt (Erzeugungsmechanismus eines Schaufelspitzenwirbels) in Relation
zu der Struktur eines entsprechenden Teils der Außeneinheit einer konventionellen
Luftgebläsevorrichtung;
22 ist ein schematisches Diagramm, das das Phänomen
des störenden Einwirkens eines Schaufelspitzenwirbels zwischen die benachbarten
Schaufeln einer konventionellen Luftgebläsevorrichtung zeigt;
23 ist ein schematisches Diagramm, das das Phänomen
des störenden Einwirkens eines Schaufelspitzenwirbels zwischen die benachbarten
Schaufeln in dem Fall zeigt, wenn die Sehnenlänge der konventionellen Luftgebläsevorrichtungsschaufel
aus 22 gekürzt wird;
24 ist eine Querschnittsansicht, die die Gestalt einer
Flügelschaufel der vorherigen Anmeldung zeigt, die eine Teillösung des
Problems ist;
25 ist ein schematisches Diagramm, das eine Schaufelspitzenwirbelreduzierungstätigkeit
eines Flügelbereichs einer konventionellen Luftgebläsevorrichtung zeigt;
und
26 ist ein darstellendes Entwicklungsdiagramm des Flügelbereichs,
der die Schaufelspitzenwirbelreduzierungstätigkeit einer konventionellen Luftgebläsevorrichtung
zeigt.
Bevorzugte Ausführungsformen
Nachfolgend werden detailliert die Ausführungsformen der vorliegenden
Erfindung mit Bezugnahme auf die gezeichneten Figuren beschrieben.
Erste Ausführungsform
Die 1-15
zeigen die Strukturen und Tätigkeiten einer Luftgebläsevorrichtung (4)
gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Die
Luftgebläsevorrichtung (4) ist ein Propellergebläse, das für
die Verwendung in einer Außeneinheit für eine Klimaanlage
passend ist.
Im Besonderen stellen die 1-11
grundlegende Strukturen und Aktionen eines Flügelbereichs einer Luftgebläsevorrichtung
(4) dar, und die 12-15
stellen die Gestalt einer Schaufel (13) des Flügelbereichs gemäß
verschiedener Modifikationsbeispiele der ersten Ausführungsform dar.
Grundstruktur des Flügelbereichs
Unter Bezugnahme auf die 1-11
hat die Luftgebläsevorrichtung (4), welche ein Propellergebläse
ist, eine Nabe (14) aus synthetischem Harz. Die Nabe (14) ist
ein Rotationszentrum der Luftgebläsevorrichtung (4), und drei identische
Schaufeln (13, 13, 13) sind integral entlang einer äußeren
Umfangsoberfläche der Nabe (14) angeordnet.
Die Schaufel (13, 13, 13) hat eine Anströmkante
(13a) und eine Austrittskante (13b), wobei sowohl ein äußeres
Umfangsende (R) der Anströmkante (13a) als auch ein äußeres
Umfangsende (R) der Austrittskante (13b) relativ zur Rotationsrichtung
F der Schaufel (13, 13, 13,) vor einem inneren Umfangsende
(S) an der Seite der Nabe (14) angeordnet sind. Zusätzlich, wie in
der Figur gezeigt, ist ein äußerer Umfangsteil (13c) der Schaufel
(13, 13, 13) entgegen der Saugseite in einer vorher bestimmten
Breite von der Umgebung der Anströmkante (13a) bis zur Umgebung der
Austrittskante (13b) gebogen, so dass der Startpunkt Q definiert ist, an
dem ein Luftfluss von der Seite der Druckoberfläche (13d) zur Seite
der Saugoberfläche (13e) auszuströmen beginnt. Die Breite W in
Radialrichtung eines solchen gebogenen Teils (d.h. die Breite einer Projektionsoberfläche
des auf die Saugseite gebogenen Kantenteils) erstreckt sich allmählich in einem
vorher bestimmten Verhältnis von der Umgebung der Anströmkante (13a)
zur Umgebung der Austrittskante (13b) (W=O an der Anströmkante (13a)
und W=maximal an der Austrittskante (13b), wie in 3
gezeigt).
Vorzugsweise ist die Breite W in Radialrichtung des gebogenen Teils
nicht größer als 25% der Länge La in Radialrichtung von dem Basisende
der Schaufel (13, 13, 13) an der Seite der Nabe (14)
(d.h. dem Anfang der Schaufel (13, 13, 13)) bis zu dem
äußeren Umfangsende (R) an dem maximal breiten Abschnitt der Austrittskante
(13b) zum effektiven Unterdrücken des vorhergehenden Schaufelspitzenwirbels
(&bgr;) ohne einen Verlust in der Luftversorgungsleistung der Schaufel (13,
13, 13) zu verursachen.
Anders dargestellt, beispielsweise in einer Schaufel (Nabenverhältnis:
0,3; Außendurchmesser des Gebläses: 400 mm), ist die Breite W des maximal
breiten Abschnitts an der Seite der Austrittskante (13b) in dem gebogenen
Teil vorzugsweise nicht mehr als 35 mm, was der Bereich ist, in dem das Abfallen
in der Luftversorgungsleistung nicht auftritt, und zusätzlich wird der Aufhebungswirbel
(&dgr;), welcher später beschrieben wird, ausreichend an der Druckoberfläche
(13d) erzeugt.
Hier, beispielsweise in den 3 und
7 gezeigt, ist in einer Sehnenlinie C in einem gegebenen
Schaufelradius R, die Länge der Sehnenlinie C gleich L0, ein gegebener
Punkt der Sehnenlinie C gleich P, und die Länge der Schaufelanströmkante
(13a) bis zu dem gegebenen Punkt P gleich L. Zusätzlich ist eine in
Radialrichtung gebogene Linie, die sich von einem nabenseitigen Basisende (S) zu
einem äußeren Umfangsende (R) der Schaufel (13, 13,
13) erstreckt und durch den gegebenen Punkt P läuft, so dass das Verhältnis
der Länge L und der Länge L0 (d.h. L/L0) konstant ist, gleich K, und der
Winkel, der durch den Schnitt von (&agr;) einer geraden Linie Q-R, die einen Punkt
Q, an dem sich der äußere Umfangsteil (13c) der Schaufel (13,
13, 13) gegen die Saugseite zu biegen beginnt, mit dem äußeren
Umfangsende (R) der Schaufel (13, 13, 13) in einer gebogenen
Linie K' verbindet, welche eine umgedrehte Projektion der gebogenen Linie K auf
eine Ebene ist, die eine zentrale Rotationsachse O beinhaltet, und (b) eine Tangentenlinie
A-A' an dem Punkt Q der gebogenen Linie K' näher zu der Seite von einem inneren
Umfang der Schaufel (13, 13, 13) als der Punkt Q, ist
ein Biegewinkel &thgr;. In diesem Fall, in der Schaufel (13,
13, 13) der ersten Ausführungsform, verändert sich der
Biegewinkel &thgr; allmählich von der Umgebung der Anströmkante (13a)
bis zur Umgebung der Austrittskante (13b) des äußeren Umfangsendes
(R) der Schaufel (13, 13, 13).
Ferner ist der Winkel, der ausgebildet ist durch (a) die gerade Linie
Q-R, die den Punkt Q an der gebogenen Linie K', an dem der äußere Umfangsteil
(13c) der Schaufel (13, 13, 13) beginnt sich
zur Saugseite zu biegen, mit dem äußeren Umfangsende (R) der Schaufel
(13, 13, 13) verbindet und (b) eine orthogonale Ebene
zur zentralen Rotationsachse O der Schaufel (13, 13,
13), &thgr;2. In der Schaufel (13, 13,
13) der ersten Ausführungsform, d.h. in der vorwärts geneigten
Schaufel, in der der Winkel der Vorwärtsneigung der Schaufel (13,
13, 13) an der Seite der Anströmkante (13a) positiv
ist, und andererseits an der Seite der Austrittskante (13b) negativ ist,
ist der Wert des Winkels &thgr;2 konstant (siehe 4).
Zusätzlich ist der Wert des Winkels &thgr;2 zum leichten Gießen
der Schaufel (13, 13, 13) nicht größer als
90 Grad.
Zusätzlich, beispielsweise in 5
im Detail gezeigt, umfasst die Querschnittsansicht der Schaufel (13,
13, 13) durch die gedrehte Projektion der gebogenen Linie K auf
eine Ebene, die durch die zentrale Rotationsachse O der Schaufel (13,
13, 13) geht, zwischen dem nabenseitigen Basisende (S) und dem
äußeren Schaufelumfangsende (R), drei Regionen von unterschiedlichen
Gestalten, und zwar ein inneres Umfangssegment, welches konkav zur Saugseite ist
(oder welches annähernd in der Gestalt einer geraden Linie ist), ein zentrales
Segment, welches konvex zur Saugseite ist, und ein äußeres Umfangsendsegment,
welches teilweise entgegen der Saugseite gebogen ist.
Ferner, wie beispielsweise in 6 gezeigt,
ist in das äußere Umfangsteil (13c) der Schaufel (13,
13, 13) nur auf der Seite der Druckoberfläche (13d)
eine abgerundete Oberfläche (d.h. eine gebogene Oberfläche) durch Abschneiden
eines Kantenteils an der Seite der Druckoberfläche (13d) ausgebildet.
Die Größe (Krümmung des Radius r') der abgerundeten
Oberfläche, die auf der Seite der Druckoberfläche (13d) des äußeren
Umfangsteils (13c) ausgebildet ist, variiert innerhalb eines Bereichs zwischen
nicht weniger als t und nicht mehr als 3t, wobei die Referenzdicke t die Dicke der
Schaufel (13, 13, 13) in der Umgebung des äußeren
Umfangs des Flügels der Luftgebläsevorrichtung (4) ist.
Vorgang im Schaufelbereich
Wie oben beschrieben, ist die Luftgebläsevorrichtung der ersten
Ausführungsform der vorliegenden Erfindung eine Luftgebläsevorrichtung
(4), wie ein Propellergebläse etc., welches eine Nabe (14),
die als ein Rotationszentrum der Luftgebläsevorrichtung (4) dient,
und eine Vielzahl von Schaufeln (13, 13, 13) umfasst,
die entlang einer äußeren Umfangsoberfläche der Nabe (14)
angeordnet sind und die jede eine Anströmkante (13a) und eine Austrittskante
(13b) haben, in denen ein äußeres Umfangsende (R) von jeder der
Anström- und Austrittskanten (13a) und (13b) relativ zur
Rotationsrichtung F vorne liegen. In der Luftgebläsevorrichtung (4)
ist die Schaufel (13, 13, 13) dadurch charakterisiert,
dass der äußere Umfangsteil (13c) von dieser zur Saugseite in
einer annähernden V-Form gebogen ist, so dass ein Startpunkt Q ausgebildet
wird, an dem ein Luftfluss (&agr;) das Ausströmen beginnt. Die Schaufel (13,
13, 13) ist ferner dadurch charakterisiert, dass die Breite W
in Radialrichtung des gebogenen Teils allmählich von der Umgebung der Anströmkante
(13a) zur Umgebung der Austrittskante (13b) ansteigt (siehe
1-6).
In Übereinstimmung mit der ersten Ausführungsform, in der
Schaufel (13, 13, 13) der Luftgebläsevorrichtung
(4), welche eine so genannte swept-forward-Schaufel ist, in der, an jeder
der Anström- und Austrittskanten (13a) und (13b) der Schaufel
(13, 13, 13), das äußere Umfangsende (R) vorne
angeordnet ist, relativ zur Rotationsrichtung F, zum inneren Umfangsende (S), das
äußere Umfangsteil (13c) der Schaufel (13,
13, 13) ist entgegen der Saugseite in eine annähernde V-Formj
gebogen, um einen Startpunkt Q auszubilden, an dem ein Luftfluss (&agr;) beginnt
auszuströmen. Als Ergebnis solch einer Anordnung, beispielsweise gezeigt in
9, fließt ein Luftfluss (&agr;) an der Seite
der Druckoberfläche (13d) der Schaufel (13, 13,
13) entlang der sich verjüngenden Druckoberfläche (13d)
an der Seite des äußeren Umfangsendes (R) und fließt reibungslos
in die sich verjüngende Saugoberfläche (13e) herum in fast derselben
Art ein, als wenn der Fall eines Krümmungsteils des vorher genannten vorherigen
Anmeldungsbeispiels vorläge. Als Ergebnis wird der Wirbeldurchmesser der erzeugten
Schaufelspitzenwirbel (&bgr;) kleiner und stabiler und der Luftfluss (&ggr;),
der in der Richtung des Schaufelumfangs an der Seite der Saugoberfläche (13e)
fließt, wirkt nicht störend auf den Schaufelspitzenwirbel (&bgr;) ein.
Ferner erreicht die obere Einwirkung ihren Effekt reibungslos flussabwärts
der Austrittskante (13b) gemäß zu dem Wirbeldurchmesser des Schaufelspitzenwirbels
(&bgr;), der geschichtet ist und sich allmählich über den gesamten Bereich
von der Anströmkante (13a) bis zur Austrittskante (13b) vergrößert
und als Ergebnis wird er im Durchmesser vergrößert (siehe beispielsweise
10), da sich die Breite W des Biegeteils des äußeren
Schaufelumfangsteils (13c) allmählich von der Umgebung der Anströmkante
(13a) bis zur Umgebung der Austrittskante (13b) der Schaufel (13,
13, 13) erhöht. Demgemäß, wie beispielsweise in
11 gezeigt, ist es unwahrscheinlich, dass der erzeugte
Schaufelspitzenwirbel (&bgr;) von der Schaufelsaugoberfläche (13e)
abweicht.
Hier, beispielsweise in dem Fall, in dem die Sehnenlänge der
Schaufel (13, 13, 13) zum Reduzieren des Gewichts der
Schaufel (13, 13, 13) verkürzt wird, geht das Wirbelzentrum
eines erzeugten Schaufelspitzenwirbels (&bgr;) unversehrt zwischen den benachbarten
Schaufeln (13, 13, 13) hindurch, wie in 11
gezeigt. Andererseits, für den Fall der ersten Ausführungsform, und anders
als bei dem Krümmungsteil der vorher genannten vorherigen Anmeldung, ist ein
Kantenteil des äußeren Schaufelumfangsteils (13c) in einer annähernden
V-Form zur Saugseite in einer vorgegebenen Radialrichtungsposition Q als ein Startpunkt
umgebogen. Das sichert ab, dass der Startpunkt Q, an dem ein Luftfluss (&agr;),
der von der Seite der Druckoberfläche (13d) zur Seite der Saugoberfläche
(13e) fließt, auszuströmen beginnt, eindeutig festgelegt wird,
wie beispielsweise in 8 gezeigt. Als Ergebnis wird
die Menge der Luftflussausströmung konstant und der erzeugte Schaufelspitzenflügel
(&bgr;) wird stabil.
Zusätzlich zu diesem geschieht die Teilung, nachdem der Startpunkt
Q einen länglichen Wirbel (&dgr;) erzeugt, an der Seite der Druckoberfläche
(13d) des äußeren Schaufelumfangsteils (13c). Wie beispielsweise
in den 10 und 11 gezeigt,
weichen ein länglicher Wirbel (Aufhebungswirbel) (&dgr;), der
in einer bestimmten Schaufel (13) erzeugt wird, und ein Schaufelspitzenwirbel
(&bgr;), der in einer anderen Schaufel (13) erzeugt wird, welche neben
und vor der bestimmten Schaufel (13) relativ zur Rotationsrichtung F der
Luftgebläsevorrichtung (4) untergebracht ist, von den Schaufeloberflächen
in der Umgebung der Ausströmkanten (13b) der Schaufeln (13,
13) jeweils ab. Dann kollidieren diese Wirbel (&dgr;) und (&bgr;) miteinander
und gleichen sich aus, und die Ausstoßwirbel in flussabwärtiger Richtung,
welche ein Problem der vorherigen Anmeldung war, werden effektiv vermieden.
Als ein Ergebnis wird die Flussturbulenz auf der flussabwärtigen
Seite der Flügel der Luftgebläsevorrichtung (4) reduziert, und
ein störendes Einwirken eines Gebläseschutzes (6), der eine wie
in 17 gezeigte Gitterstruktur hat, auf die Ausstoßwirbel
der Luftgebläsevorrichtung (4) wird nicht auftreten. Selbst für
den Fall, in dem die Luftgebläsevorrichtung in eine vorher genannte Außeneinheit
für eine Klimaanlage eingebettet ist, wie in 16-18
gezeigt, wird demgemäß eine Reduzierung des Lärmpegels effektiv erreicht.
Ferner ist in der oben beschriebenen Luftgebläsevorrichtung (4)
die Breite W in Radialrichtung des Biegeteils nicht größer als 25% der
Länge La von dem nabenseitigen Basisende (S) bis zum äußeren Umfangsende
(R) der Schaufel (13, 13, 13).
Es ist so angeordnet, dass die Breite W in Radialrichtung des Biegeteils
an dem maximalen Breitenabschnitt in der Umgebung der Ausströmkante (13b)
nicht größer als 25% der Länge La von dem nabenseitigen Basisende
(S) bis zum äußeren Umfangsende (R) der Schaufel (13,
13, 13) ist. Solch eine Anordnung macht es möglich, Aufhebungswirbel
äußerst effektiv innerhalb des Bereichs zu erzeugen, in dem die Luftversorgungsleistung
der Luftgebläsevorrichtung (4) gemäß zum Nabenverhältnis
nicht abfällt, und ferner macht ermöglicht es, den Unterdrückungseffekt
der Schaufelspitzenwirbel (&bgr;) und der Ausstoßwirbel effektiv zu erreichen.
Anders dargestellt, obwohl der Biegeteil effektiv zum Unterdrücken
des Schaufelspitzenwirbels (&bgr;) und der Ausstoßwirbel ist, trägt
er nichts zur Luftversorgungsleistung bei. Demgemäß gibt es keinen Grund,
die Breite W des Biegeteils mehr als notwendig zu vergrößern. Vorzugsweise,
zumindest an dem maximalen Breitenabschnitt der Umgebung der Ausströmkante
(13b), variiert die Breite W des Biegeteils innerhalb einer Änderungsspanne
von nicht mehr als 25% der Länge La von dem nabenseitigen Basisende (S) bis
zu dem äußeren Umfangsende (R) der Schaufel (13, 13,
13) gemäß zu der von Länge des äußeren Schaufelumfangendes
(R) von vorne bis hinten (d.h., 0 < W < 0,25 La), um das Aufrechterhalten
der Luftversorgungsleistung mit dem Unterdrücken der Ausstoßwirbel etc.
kompatibel zu machen. Mit anderen Worten ist die Breie W des Biegeteils vorzugsweise
nicht größer als 25% der Länge La von dem nabenseitigen Basisende
(S) bis zu dem äußeren Umfangsende (R) der Schaufel (13,
13, 13), selbst an dem maximalen Breitenabschnitt in der Umgebung
der Ausströmkante (13b), und variiert innerhalb einer Änderungsspanne
von 0 < W < 0,25 La in der Richtung von vorne nach hinten des äußeren
Schaufelumfangsendes (R).
Zusätzlich, in der Luftgebläsevorrichtung (4) gemäß
der ersten Ausführungsform, variiert der Biegewinkel &thgr; des Biegeteils
allmählich von der Umgebung der Anströmkante (13a) bis zur Austrittskante
(13b) des äußeren Umfangsendes (R) der Schaufel (13,
13, 13). Und wenn der Biegewinkel &thgr; des Biegeteils gemäß
der Form der Schaufel (13, 13,13) variiert, so dass er
allmählich von der Umgebung der Anströmkante (13a) bis zur Umgebung
der Austrittskante (13b) des äußeren Umfangsendes (R) der Schaufel
(13, 13, 13) anwächst, ermöglicht dies, den
Effekt der Unterdrückung der Schaufelspitzenwirbel (&bgr;) so effektiv wie
möglich zu erreichen.
In anderen Worten, im Allgemeinen steigt der Differenzdruck zwischen
der Druckoberfläche (13d) und der Saugoberfläche (13e)
von der Anströmkante (13a) zur Austrittskante (13b) der Schaufel
(13, 13,13) an, in Übereinstimmung mit der die Stärke
des "Herumeinfließens" (Änderung der Luftflussrichtung) eines Luftflusses
von der Seite der Druckoberfläche (13d) in die Seite der Saugoberfläche
(13e) allmählich zur Austrittskante ansteigt. Wenn es andererseits
so konstruiert ist, dass der Biegewinkel &thgr; an dem äußeren Umfangsteil
(13c) der Schaufel (13, 13,13) allmählich
von der Anströmkante (13a) bis zur Austrittskante (13b) zum
stabilen Erzeugen der Schaufelspitzenwirbel (&bgr;) an der Seiten der Saugoberfläche
(13e) in dem äußeren Umfangsteil (13c) der Schaufel
(13, 13, 13) ansteigt, ermöglicht dies, die Größenordnung
der erzeugten Schaufelspitzenwirbel (&bgr;) so klein wie möglich zu machen.
Wie oben beschrieben wird es möglich durch allmähliches
Ändern des Biegewinkels &thgr; an dem äußeren Schaufelumfangsteil
(13c) von der Seite der Anströmkante (13a) zur Seite der
Austrittskante (13b), den Lärm, der aufgrund der Schaufelspitzenwirbel
(&bgr;) erzeugt wird effektiv zu unterdrücken, wenn in eine Klimaanlagenvorrichtung
eingebettet.
Ferner ist in der Luftgebläsevorrichtung (4) gemäß
der ersten Ausführungsform der Winkel &thgr;2 (siehe
7) nicht größer als 90 Grad.
Beispielsweise in dem Fall, in dem die Schaufel (13,
13, 13), deren Vorwärtsneigewinkel groß ist, durch Vergießen
eines synthetischen Harzes hergestellt wird, wird die Tätigkeit des Produktauslassens
(d.h. der Gussentfernung) schwierig durchzuführen, was die Effizienz des Gießens
schlechter macht. Wenn jedoch der Winkel &thgr;2 nicht größer
als 90 Grad ist, macht es dies möglich, einen angemessenen Gusswinkel vorzusehen,
wobei das Gießen der Luftgebläsevorrichtung (4) erleichtert wird
und die Effizienz des Gießens verbessert wird.
Ferner, in der Luftgebläsevorrichtung (4) gemäß
der ersten Ausführungsform, wie beispielsweise aus 5
gesehen werden kann, umfasst eine Querschnittsansicht der Schaufel (13,
13, 13) durch eine gedrehte Projektion der gebogenen Linie K auf
eine Ebene, welche durch die zentrale Rotationsachse O der Schaufel (13,
13, 13) geht, zwischen der Nabe (14) und dem äußeren
Schaufelumfangende (R) drei Regionen von unterschiedlicher Gestalt, und zwar ein
inneres Umfangssegment, welches konkav zur Saugseite ist (oder welches annähernd
in der Gestalt einer geraden Linie ist), ein zentrales Segment, welches konvex zur
Saugseite ist, und ein äußeres Umfangssegment, welches teilweise zur Saugseite
hin gebogen ist.
Wenn die Querschnittsgestalt der Schaufel (13,
13, 13) drei Regionen von unterschiedlicher Gestalt umfasst, und
zwar ein inneres Umfangssegment, welches konkav zur Saugseite ist (oder welches
in der Gestalt einer geraden Linie ist), ein zentrales Segment, welches konvex zur
Saugseite ist, und eines äußeren Umfangendsegments, welches teilweise
zur Saugseite hin gebogen ist, erlaubt es dieser Anordnung einen Luftfluss in der
Richtung des äußeren Schaufelumfangendes (R), der an der Seite der Saugoberfläche
(13e) der Schaufel (13, 13, 13) durch die Zentrifugalkraft
während der Rotation erzeugt wird, sich entlang der Saugoberfläche (13e)
stabil zu bewegen (adhäsiv), ohne sich von der Saugoberfläche (13e)
zu trennen, weil das innere Umfangssegment konkav zur Saugseite oder in der Gestalt
einer geraden Linie ist. Demgemäß ist es unwahrscheinlich, dass der Luftfluss
einen Schaufelspitzenwirbel (&bgr;) beeinträchtigt.
Zusätzlich, aufgrund der Anordnung, dass die Gestalt des Zentralsegments
konvex zur Saugseite ist, wird die Flussgeschwindigkeit eines Luftflusses, der dazu
neigt, sich zur Seite der Saugoberfläche (13e) von der Seite der Druckoberfläche
(13d) zu bewegen, im Vornherein an der Seite der Druckoberfläche (13d)
unterdrückt. Als Ergebnis wird es möglich, die Größenordnung
des Schaufelspitzenwirbels (&bgr;) selbst zu reduzieren, der durch diesen Luftfluss
erzeugt wird.
Ferner, in der oben beschriebenen ersten Ausführungsform, ist
der äußere Umfangsteil (13c) zur Seite gebogen. Aufgrund dessen
fließt ein Luftfluss an der Seite der Druckoberfläche (13d) der
Schaufel (13, 13, 13) entlang der sich verjüngenden
Druckoberfläche (13d) in dem äußeren Schaufelumfangsteil
(13c) und fließt reibungslos die Saugoberfläche (13e)
herum ein, welche ebenfalls eine sich verjüngende Oberfläche ist. Als
Ergebnis wird der Wirbeldurchmesser der Schaufelspitzenwirbel (&bgr;) weiter reduziert
und stabil, wobei ein Luftfluss, der in der Richtung des äußeren Schaufelumfangsendes
(R) an der Seite der Saugoberfläche fließt, unwahrscheinlich den Schaufelspitzenwirbel
(&bgr;) beeinträchtigt.
Dieser Vorgang des äußeren Schaufelumfangsteils (13c),
wenn die Breite W des Biegeteils des äußeren Schaufelumfangsteils (13c)
allmählich von der Umgebung der Anströmkante (13a) bis zur Umgebung
der Austrittskante (13b) der Schaufel (13, 13,
13) wie oben beschrieben ansteigt, erreicht einen reibungsloseren Luftflussführungseffekt
von der Seite der Anströmkante (13a) hoch zu der Seite der Austrittskante
(13b) gemäß zu dem Durchmesser des Schaufelspitzenwirbels (&bgr;),
dessen Durchmesser ansteigt, wenn er allmählich ansteigt, so dass er von der
Seite der Anströmkante (13a) bis zur Seite der Austrittskante (13b)
der Schaufel (13, 13, 13) größer wird (siehe
25). Zusätzlich ist es unwahrscheinlich, dass
der erzeugte Schaufelspitzenwirbel (&bgr;) sich von der Schaufelsaugoberfläche
(13e) entfernt.
Wie oben beschriebene werden sich die erzeugten Schaufelspitzenwirbel
(&bgr;) dementsprechend zwischen den benachbarten Schaufeln (13,
13) nicht beeinträchtigen, selbst wenn die Länge der Sehne mit
Blick auf die Reduzierung des Gewichts der Schaufel (13, 13,
13) gekürzt wird, und die Ausstoßluftflussturbulenzen auf der
flussabwärtigen Seite der Luftgebläsevorrichtung werden reduziert.
Als Ergebnis von diesem werden in der ersten Ausführungsform
die oben beschriebenen Vorgänge miteinander effektiv kombiniert, wobei eine
zufrieden stellende Reduzierung des Lärmpegels erreicht wird, wenn in eine
Außeneinheit für eine Klimaanlage eingebettet.
Selbst in dem Fall, in dem das innere Umfangssegment der Schaufel
(13, 13, 13) in der Gestalt einer geraden Linie ist,
werden diese Betriebs/Arbeitseffekte in annähernd derselben Art erhalten, wie
in dem Fall, wenn das innere Umfangssegment konkav ist.
Ferner ist in der Luftgebläsevorrichtung (4) der ersten
Ausführungsform eine abgerundete Oberfläche nur auf der Seite der Druckoberfläche
(13d) des äußeren Schaufelumfangendes (R) ausgebildet.
Solch eine Anordnung, in der eine abgerundete Oberfläche nur
auf der Seite der Schaufeldruckoberfläche (13d) des äußeren
Schaufelumfangendes (R) ausgebildet ist, verhindert das Auftreten einer Luftflussturbulenz
durch die Kantenteile, wobei es einem Luftfluss ermöglicht wird, reibungsloser
von der Seite der Druckoberfläche (13d) des äußereren Schaufelumfangsteils
(13c) herum in die Saugoberfläche (13e) einzufließen.
Ferner, in der Luftgebläsevorrichtung (4) der ersten
Ausführungsform, wie beispielsweise in 6 gezeigt,
variiert die Größe der abgerundeten Oberfläche an der Seite der Schaufeldruckoberfläche
(13d) des äußeren Schaufelumfangendes (R) (d.h. der Krümmungsradius,
r', der abgerundeten Oberfläche) in einem Bereich von nicht weniger als t bis
nicht mehr als 3t, wobei t die Dicke der Schaufel (13, 13,
13) in der Umgebung des äußeren Umfangs des Flügels einer
Luftgebläsevorrichtung (4) ist.
Aufgrund dieser Anordnung, in der die Größe der abgerundeten
Oberfläche, die an der Seite der Schaufeldruckoberfläche (13d)
des äußeren Schaufelumfangsendes (R) ausgebildet ist (d.h. der Krümmungsradius
r' der abgerundeten Oberfläche), nicht kleiner als t und nicht größer
als 3t ist, wobei die Dicke der Schaufel (13, 13, 13)
in der Umgebung des außenseitigen Durchmessers eines Flügelrads der Luftgebläsevorrichtung
(4) t ist, werden die vorherigen Luftflussführungstätigkeiten
effektiver über den gesamten Bereich der Umgebung der Anströmkante (13a)
bis zur Umgebung der Austrittskante (13b) ausgeführt.
In anderen Worten, wenn, an dem äußeren Umfangsende (R)
der Schaufel (13, 13, 13), der Krümmungsradius r'
der abgerundeten Oberfläche, die auf der Seite der Druckoberfläche (13d)
ausgebildet ist, von t bis 3t wie oben beschrieben reicht, gemäß zur Variation
in der Richtung eines Luftflusses, zu der Zeit, wenn ein Luftfluss von der Seite
der Druckoberfläche (13d) herum in die Seite der Saugoberfläche
(13e) einfließt, fließt der Luftfluss reibungsloser von der Seite
der Druckoberfläche (13d) herum in die Seite der Druckoberfläche
(13e) ein. Dementsprechend werden die Schaufelspitzenwirbel (&bgr;) effektiv
unterdrückt, wobei eine Reduktion des Lärmpegels erreicht wird.
Erstes Modifikationsbeispiel
Die Gestalt des Biegeteils des äußeren Umfangsteils (13c)
der Schaufel (13, 13, 13) ist nicht auf die oben beschriebene
lineare Gestalt beschränkt. Wie beispielsweise in den 12
und 13 gezeigt, kann die Gestalt des Biegeteils eine
gebogene Oberfläche sein, die durch teilweises Einkräuseln der Umgebung
des Anströmendes des Biegeteils ausgebildet ist, welches annähernd linear
ausgebildet ist, d.h. nur die Umgebung des äußeren Umfangsendes (R), zur
Saugseite hin gebogen ist. Das ermöglicht es dem Luftfluss einfach von der
Seite der Druckoberfläche (13b) herum in die Seite der Saugoberfläche
(13e) einzufließen, wobei der Durchmesser des Schaufelspitzenwirbels
(&bgr;) auf ein weiteres Maß reduziert wird.
Zweites Modifikationsbeispiel
Wie beispielsweise in den 14 und
15 gezeigt, kann das Biegeteil des äußeren
Schaufelumfangsteils (13c) annähernd S-förmig sein. Im Speziellen,
in diesem zweiten Modifikationsbeispiel, ist die gesamte Gestalt des Biegeteils
folgendermaßen annähernd S-förmig ausgebildet. Ein Abschnitt, der
vor einem Teil (a) positioniert ist, welches linear zur Saugseite gebogen ist, wird
entgegen der Druckoberfläche (13d) zurückgebogen, um eine Schaufelauslegeroberfläche
(b) auszubilden und dessen äußeres Umfangsende (c) ist zur Saugseite hin
gebogen, so dass das Biegeteil S-förmig ist. Auch für den Fall einer solchen
Anordnung wird der Schaufelspitzenwirbel (&bgr;) effektiv reduziert, und zusätzlich
ist es möglich, den Ausstoßwirbel von zwischen den benachbarten Schaufeln
zu eliminieren.
Effekte der ersten Ausführungsform
Demgemäß erzielt die Luftgebläsevorrichtung (4)
in der ersten Ausführungsform die folgenden vorteilhaften Effekte.
- (i) der Lärm, der durch die Luftgebläsevorrichtung (4) selbst
erzeugt wird, wird reduziert, und, zusätzlich, der Lärm, wenn die Luftgebläsevorrichtung
innerhalb einer Außeneinheit für eine Klimaanlage eingebettet ist, wird
effektiv reduziert.
- (ii) Selbst in dem Fall, in dem die Sehnenlänge der Schaufel (13,
13, 13) gekürzt wird, um eine Reduzierung des Gewichts und
der Kosten der Schaufel (13, 13, 13) zu erreichen, wird
der Schaufelspitzenwirbel (&bgr;) die Saugoberfläche nicht verlassen und
wird nicht die benachbarten Schaufeln beeinträchtigen, und der Ausstoß
der Wirbel von zwischen benachbarten Schaufeln wird effektiv reduziert. Als Ergebnis
wird die Beeinträchtigung der Schaufelspitzenwirbel (&bgr;) mit äußeren
Hindernissen, wie beispielsweise einem Gebläseschutz, Gitter etc. reduziert,
wobei sowohl der Lärmreduzierungseffekt verbessert wird als auch der Abfall
in der Luftversorgungsleistung unterdrückt wird.
- (iii) Gießen wird einfach auszuführen, und die Reduzierung der Herstellungskosten
werden erreicht, was genau durch das Ausbilden eines Biegeteils an einem äußeren
Umfangsendeabschnitt erreicht wird, der ein Teil der Schaufel (13,
13, 13) ist, ohne die gesamte Gestalt der Schaufel (13,
13, 13) zu beeinflussen, welche durch ihre Luftversorgungsleistung
festgelegt wird.
- (iv) Zusätzlich, da der Biegeteil eine Rippenfunktion erreicht, erhöht
dies die Steifigkeit der Schaufel (13, 13, 13). Als Ergebnis
kann die Schaufel (13, 13, 13) verdünnt werden,
wodurch es möglich ist, die Herstellungskosten der Schaufel (13,
13, 13) weiter zu reduzieren. In der gleichen
Zeit wird der Vibrationswiderstand der Schaufel (13, 13,
13) verbessert, wobei die Erzeugung von unnormalen Geräuschen aufgrund
der Vibration reduziert wird.
- (v) Zusätzlich zu den oben genannten Effekten wird der Abfall der Luftversorgungsleistung
unterdrückt oder verhindert.
Andere Ausführungsformen
Biegewinkel &thgr; des Biegeteils
In dem Biegeteil der ersten Ausführungsform, wie beispielsweise
in den 2-4 gezeigt, steigt die Breite
W in Radialrichtung des Biegeteils allmählich von der Anströmkante (13a)
bis zur Austrittskante (13b) der Schaufel (13, 13,
13) an, und andererseits bleibt der Biegewinkel &thgr; des Biegeteils
(siehe 7) unverändert.
Im Gegensatz zu dem oberen, kann es so angeordnet werden, dass der
Biegewinkel &thgr; des Biegeteils allmählich ansteigt oder von der Anströmkante
(13a) bis zur Austrittskante (13b) der Schaufel (13,
13, 13) steil wird. In einem solchen Fall werden ebenso die absolut
selben Betriebs/Arbeitseffekte erhalten, die die erste Ausführungsform bereitstellt.
Anders dargestellt, im Allgemeinen, steigt die Druckdifferenz zwischen
der Druckoberfläche (13d) und der Saugoberfläche (13e)
von der Anströmkante (13a) zur Austrittskante (13b) der Schaufel
(13, 13, 13) an, in Übereinstimmung mit der die
Stärke des „Herumeinfließens" (Änderung der Flussrichtung)
eines Luftflusses von der Seite der Druckoberfläche (13d) in die Seite
der Saugoberfläche (13e) allmählich zur Austrittskante hin ansteigt.
Im Gegensatz dazu, wenn es so konstruiert ist, dass der Biegewinkel &thgr; an dem
äußeren Umfangsteil (13c) der Schaufel (13,
13, 13) allmählich ansteigt von der Anströmkante (13a)
zur Austrittskante (13b) (der Neigungswinkel des Biegeteils wird steil)
zum stabilen Erzeugen des Schaufelspitzenwirbels (&bgr;) an der Seite der Saugoberfläche
(13e), die in dem äußeren Umfangsteil (13c) der Schaufel
(13, 13, 13) ausgebildet ist, macht es dies möglich,
die Größenordnung der erzeugten Schaufelspitzenwirbel so klein wie möglich
zu machen.
Ferner, in dem Fall, wenn der Biegewinkel &thgr; wie oben beschrieben
verändert wird, im Gegensatz zu dem oberen, kann der Biegewinkel &thgr; allmählich
von der Anströmkante (13a) zur Austrittskante (13b) verringert
werden (der Neigungswinkel des Biegeteils wird flacher).
Wie vorher dargestellt, vergrößert sich die Druckdifferenz
zwischen der Seite der Druckoberfläche (13d) und der Seite der Saugoberfläche
(13e) an dem äußeren Umfangsteil (13c) der Schaufel
(13, 13, 13) von der Seite der Anströmkante (13a)
zur Seite der Austrittskante (13b), in Übereinstimmung mit dem Wachsen
des Schaufelspitzenwirbels (&bgr;) und der ähnlichen Vergrößerung
dessen Durchmessers.
Um das obere zu bewältigen, wird der Biegewinkel &thgr; des
Biegeteils auch allmählich flacher gemacht, so dass sich der Biegewinkel &thgr;
gemäß zu dem Wachstum des Schaufelspitzenwirbels (&bgr;) verringert,
der allmählich zur Seite der Austrittskante (13e) hin anwächst.
Diese Anordnung sichert demgemäß ab, dass der Schaufelspitzenwirbel (&bgr;)
von der Seite der Saugoberfläche (13e) des Biegeteils gehalten wird,
das an dem äußeren Umfangsteil (13c) der Schaufel (13,
13, 13) ausgebildet ist, wobei die Beeinträchtigung mit einer
benachbarten Schaufel (13) unterdrückt wird. Zusätzlich wird
es möglich, den Schaufelspitzenwirbel, der allmählich anwächst, zu
veranlassen, effektiv von der Seite der Druckoberfläche (13d) herum
in die Seite der Saugoberfläche (13e) der Schaufel (13,
13, 13) einzufließen.
Art der Schaufel
In jeder der vorhergehenden Ausführungsformen wird in der Beschreibung
auf Schaufeln eingegangen, die eine dünne Schaufelstruktur haben. Es ist jedoch
keine Notwendigkeit zu sagen, dass die vorliegende Erfindung auch auf gewöhnlich
verwendete, dicke Schaufeln anwendbar ist, auf verschiedene dicke Schaufeln, die
eine bessere Luftversorgungsleistung haben, auf andere Arten von Schaufeln in derselben
Art angewendet werden kann, wie sie auf die Schaufeln angewendet wurden, die eine
dünne Schaufelstruktur haben.
Industrielle Anwendbarkeit
Wie oben beschrieben, wird die vorliegende Erfindung auf eine Luftgebläsevorrichtung
angewendet, die zum Gebrauch in einer Außeneinheit für eine Klimaanlage
vorgesehen ist.