專利名稱：送風(fēng)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于電子設(shè)備和儀器等冷卻的送風(fēng)裝置。
隨著設(shè)備和儀器的小型化或和電子設(shè)計(jì)變動(dòng)，電子線路的高密度包裝已經(jīng)普遍。隨著這種趨勢，電子設(shè)備和儀器的發(fā)熱密度增加，為此已采用軸流式或斜流式送風(fēng)裝置對(duì)其進(jìn)行冷卻。
如圖9所示，現(xiàn)有送風(fēng)裝置具有一與一軸流風(fēng)扇1的葉片梢隔開的環(huán)形壁2。在以馬達(dá)3通電的送風(fēng)狀態(tài)中，軸流風(fēng)扇1繞軸4的軸線轉(zhuǎn)動(dòng)，產(chǎn)生一從入口側(cè)到出口側(cè)的空氣流5。
另外，美國專利第2628020號(hào)和5292088號(hào)揭示了一種配置，其中，上述環(huán)形壁被多個(gè)環(huán)體代替，而環(huán)體之間的間隔則作為空氣流入口并從風(fēng)扇外緣將空氣吸入。
然而，在圖9所示的送風(fēng)狀態(tài)下，葉片梢背壓側(cè)的氣流速度增加，在將速度轉(zhuǎn)換為壓力能的葉片后緣側(cè)由于葉片間二次流動(dòng)的影響而產(chǎn)生一低能量區(qū)域。在該區(qū)域易產(chǎn)生損失大且流向分離，氣流與葉片表面分離，并在分離區(qū)域產(chǎn)生渦流，增加了紊流噪音，從而使噪音級(jí)和靜壓-風(fēng)量特性(以下稱為P-Q特性)惡化。
這種現(xiàn)象特別是在出口流動(dòng)側(cè)受到一流動(dòng)阻力(即系統(tǒng)阻抗)時(shí)頻繁出現(xiàn)，在這種情況下，葉片梢處的泄漏渦流增加，直至風(fēng)扇陷入失速狀態(tài)。
然而，美國專利第2628020號(hào)揭示的送風(fēng)裝置是設(shè)計(jì)成使從外周導(dǎo)入的空氣向斜后方向流動(dòng)，而使通過空氣流入口流入的空氣與風(fēng)扇送出空氣合流。但這并不傾向于抑制渦流的產(chǎn)生，因而對(duì)改善P-Q特性和降低噪音作用不大。
還有，美國專利第5292088號(hào)揭示的送風(fēng)裝置是設(shè)計(jì)成通過從環(huán)體間的空氣流入口導(dǎo)入的空氣形成用以增加繞風(fēng)扇外周風(fēng)量的渦流，或利用繞風(fēng)扇外周的渦流以通過加強(qiáng)渦流流動(dòng)來增加風(fēng)量。
與此相反，本發(fā)明與上述美國專利第5292088號(hào)利用渦流增加風(fēng)量的技術(shù)構(gòu)思不同，而是通過抑制渦流的產(chǎn)生來改善P-Q特性和安靜程度。
本發(fā)明第一種技術(shù)方案的特征在于，從風(fēng)扇的葉片梢間隔形成一環(huán)狀壁，所述環(huán)狀壁在與所述葉片梢相對(duì)部分形成連通環(huán)狀壁的內(nèi)周部和外周部的狹縫，所述狹縫的寬度按滿足以下條件設(shè)定W≤(ν·Rec/V)其中ν為空氣的動(dòng)黏度；V為葉片梢的圓周速度；W為狹縫的寬度；Rec為臨界雷諾數(shù)；這樣，在風(fēng)扇轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，空氣即以層流形式穿過所述狹縫吸入環(huán)狀壁的內(nèi)周部。
采用這種構(gòu)成，由于從風(fēng)扇的葉片梢間隔形成一環(huán)狀壁，所述環(huán)狀壁在與所述葉片梢相對(duì)部分形成連通環(huán)狀壁的內(nèi)周部和外周部的狹縫，其寬度適應(yīng)在風(fēng)扇轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，空氣即以層流形式穿過所述狹縫吸入環(huán)狀壁的內(nèi)周部，可通過抑制上述風(fēng)扇背壓側(cè)空氣流的分離和上述渦流的產(chǎn)生來改善送風(fēng)狀態(tài)，與現(xiàn)有送風(fēng)裝置相比可改善P-Q特性并減少噪音。
本發(fā)明第二種技術(shù)方案的特征在于，將多個(gè)環(huán)狀板在風(fēng)扇回轉(zhuǎn)軸方向積層以限定相鄰環(huán)狀板的間隔W，從而形成帶狹縫的環(huán)狀壁。
本發(fā)明第三種技術(shù)方案的特征在于，限定狹縫的間隔片相對(duì)于風(fēng)扇回轉(zhuǎn)軸傾斜排列。
本發(fā)明第四種技術(shù)方案的特征在于，所述間隔片系采用相對(duì)于風(fēng)扇徑向成直線或曲線或組合形狀的線段彎曲而成。
本發(fā)明第五種技術(shù)方案的特征在于，所述徑向間隔片的數(shù)量為3或3以上的素?cái)?shù)。
本發(fā)明第六種技術(shù)方案的特征在于，所述風(fēng)扇是一軸向流動(dòng)風(fēng)扇或一對(duì)角線流動(dòng)風(fēng)扇。
附圖簡單說明

圖1為按照本發(fā)明一實(shí)施例1的軸流式送風(fēng)裝置的正面圖和側(cè)面圖以及剖面圖；圖2為上述實(shí)施例的立體圖；圖3為說明上述實(shí)施例動(dòng)作原理的圖；圖4為說明上述實(shí)施例動(dòng)作原理的圖；圖5為按照本發(fā)明一實(shí)施例2的軸流式送風(fēng)裝置的立體圖；圖6為按照本發(fā)明一實(shí)施例3的軸流式送風(fēng)裝置的正面圖和側(cè)面圖；圖7為按照本發(fā)明一實(shí)施例4的軸流式送風(fēng)裝置的正面圖和側(cè)面圖；圖8為按照本發(fā)明一實(shí)施例5的軸流式送風(fēng)裝置的正面圖和側(cè)面圖；圖9為現(xiàn)有軸流式送風(fēng)裝置的剖面圖；圖10為現(xiàn)有軸流式送風(fēng)裝置與按照本發(fā)明一實(shí)施例1裝置的實(shí)測特性圖。
以下參照?qǐng)D1至8及圖10說明本發(fā)明的各實(shí)施例。
(實(shí)施例1)圖1至圖4示出一第一實(shí)施例1。
該送風(fēng)裝置在一圍繞軸向流動(dòng)風(fēng)扇1的環(huán)狀壁中形成有狹縫6。具體地說，環(huán)狀盤或板71、72、73、74、75是以間隔片8在相鄰環(huán)狀板間間隔積層，而在相鄰環(huán)狀板間分別形成狹縫6。
如圖1(c)所示，被積層的環(huán)狀板71-75的寬度設(shè)定為與軸流風(fēng)扇1的軸向?qū)挾认嗟然蚧鞠嗟?。而且，每個(gè)狹縫6的寬度w設(shè)定如下。
圖3示意性地表示狹縫6的寬度w大于所需要的情況。在這種情況下，由于軸流風(fēng)扇1沿箭頭9方向驅(qū)動(dòng)回轉(zhuǎn)，在葉片梢處產(chǎn)生從正壓側(cè)到背壓側(cè)的泄漏渦流10。而且，隨著軸流風(fēng)扇1驅(qū)動(dòng)回轉(zhuǎn)，產(chǎn)生從每個(gè)狹縫6向內(nèi)側(cè)的空氣流入11。在狹縫6的寬度w大于所需要的情況下，從每個(gè)狹縫6流入的空氣流是一紊流A，該紊流A穿過葉片梢與環(huán)狀壁2的內(nèi)周面之間的間隙而成為漏流12流入背壓側(cè)，空氣流在該背壓側(cè)與葉片面分離。標(biāo)號(hào)19表示背壓表面分離邊界線，在分離區(qū)域產(chǎn)生渦流13，P-Q特性惡化，噪音增加。在這種情況下，并產(chǎn)生一旦空氣流通過一狹縫流入則通過下一狹縫流出的盤狀循環(huán)18，從而導(dǎo)致P-Q特性的進(jìn)一步惡化，并進(jìn)一步增加噪音。
與此相反，圖4示出一種對(duì)狹縫6的寬度w適當(dāng)設(shè)定的情況。在狹縫6的寬度w已被適當(dāng)設(shè)定到從每個(gè)狹縫6向內(nèi)側(cè)流入的空氣流成為一層流B的情況下，在葉片梢處從正壓側(cè)流到背壓側(cè)的泄漏渦流10與圖3所示情況相比受到更多的抑制，以至在背壓面沒有空氣流的分離。標(biāo)號(hào)14表示一改善P-Q特性并減少噪音的背壓面元分離流線。
下面以具體實(shí)例說明保證從狹縫6流入內(nèi)側(cè)的空氣流為層流的所述狹縫6的寬度w的數(shù)值。
決定一空氣流是層流或紊流的無量綱雷諾數(shù)為Re＝(V·W)/ν其中ν為空氣的動(dòng)黏度(20℃時(shí)為15.6mm2/s)；V為葉片梢的圓周速度；W為狹縫的寬度。從而W＝(Re·ν)/V將由層流變?yōu)槲闪鞯陌l(fā)生點(diǎn)用臨界雷諾數(shù)Rec表示，以下取Rec為約2000(準(zhǔn)確地說為2320為一管道內(nèi)流的近似值)，計(jì)算上述狹縫的寬度W。
假定一外殼尺寸為92×92mm的普通軸流式風(fēng)扇馬達(dá)的軸流式風(fēng)扇的直徑d為約86.5mm，轉(zhuǎn)速N為3000轉(zhuǎn)/分。該軸流式風(fēng)扇的葉片梢的圓周速度V為V＝(π·d·N)/(1000×60)＝(π·86.5·3000)/(1000×60)＝13.8m/s將該數(shù)值代入上式則得
W＝(2000×15.6)/(13.58×1000)＝2.297×10-3m＝2.297mm。
可見，在外殼尺寸為92×92mm的普通軸流式風(fēng)扇馬達(dá)的情況下，如果將間隔片8制作成使為狹縫的寬度設(shè)定為“W≤2.297”，則穿過狹縫6向內(nèi)側(cè)流入的空氣流為一層流。
毋庸置言，如果狹縫寬度W過小，則狹縫成為空氣流入的阻力，這種情況下當(dāng)然不可能得到上述改善P-Q特性并減少噪音的效果。
可見，以這種方式在環(huán)狀壁2中形成狹縫6并適當(dāng)?shù)卦O(shè)定狹縫的寬度W可改善P-Q特性并減少噪音。
圖10為一外殼尺寸為92×92mm的現(xiàn)有技術(shù)普通軸流式送風(fēng)裝置與實(shí)施例1的裝置在實(shí)際使用過程中受到一背壓時(shí)實(shí)測值的對(duì)照?qǐng)D表。在N(轉(zhuǎn)/分)-Q特性、S(噪音)-Q特性、以及P-Q特性曲線中，虛線表示現(xiàn)有技術(shù)裝置，實(shí)線表示實(shí)施例裝置，其中Q表示風(fēng)量，S表示聲壓級(jí)。由該對(duì)照?qǐng)D可一目了然地看到實(shí)施例裝置效果顯著。
(實(shí)施例2)圖5示出一實(shí)施例2。在實(shí)施例1中，使形成環(huán)狀壁2的環(huán)狀板71-75保持間隔的間隔片8的位置在上層(流動(dòng)的上游側(cè))和下層(流動(dòng)的下游側(cè))設(shè)置在同一圓周位置。如圖5所示，實(shí)施例2與實(shí)施例1的不同在于上層和下層中的間隔片8在相反于葉片梢傾斜方向變換。在適當(dāng)設(shè)定狹縫的寬度W方面則相同。
采用這種構(gòu)成，由于可使間隔片與葉片梢的空氣通過位置不同步，故可進(jìn)一步降低噪音。
(實(shí)施例3)圖6的(a)、(b)示出一實(shí)施例3。該實(shí)施例3是實(shí)施例1的一個(gè)變型。在實(shí)施例1中，環(huán)狀壁2為其外部形狀在每個(gè)上下左右邊緣16的中間附近從長方形外殼本體15進(jìn)一步向外突出。而在實(shí)施例3中，構(gòu)成環(huán)狀壁2的環(huán)狀板71-75為與上下左右邊緣16的中間區(qū)域相應(yīng)的部分與外殼本體15齊平成形。其他配置與實(shí)施例1相同。此外，在圖6(b)中略去了軸向流動(dòng)風(fēng)扇1。
采用這樣的構(gòu)成，盡管通過狹縫6的以層流狀態(tài)將空氣吸入內(nèi)部的作用稍低于實(shí)施例1，但與現(xiàn)有技術(shù)軸向流動(dòng)風(fēng)扇相比可改善P-Q特性并減少噪音。還有一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是實(shí)際所需安裝空間與現(xiàn)有技術(shù)裝置相同。
(實(shí)施例4)圖7的(a)、(b)示出一實(shí)施例4。該實(shí)施例4是實(shí)施例2的一個(gè)變型；與實(shí)施例3一樣，構(gòu)成環(huán)狀壁2的環(huán)狀板71-75為與上下左右邊緣16的中間區(qū)域相應(yīng)的部分與外殼本體15齊平成形。其他配置與實(shí)施例2相同。此外，在圖7(b)中略去了軸向流動(dòng)風(fēng)扇，可以看到，上層和下層中的間隔片8由于在相反于葉片梢傾斜方向變換，故從上層向下層傾斜。
采用這樣的構(gòu)成，盡管通過狹縫6的以層流狀態(tài)將空氣吸入內(nèi)部的作用稍低于實(shí)施例2，但與現(xiàn)有技術(shù)軸向流動(dòng)風(fēng)扇相比可改善P-Q特性并減少噪音。還有一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是實(shí)際所需安裝空間與現(xiàn)有技術(shù)裝置相同。
另外，由于穿過狹縫外周流入的空氣可在風(fēng)扇葉片梢表面處以一反沖(counterattack)方式流入，故可進(jìn)一步改善P-Q特性，盡管改善并不多。
(實(shí)施例5)圖8的(a)、(b)示出一實(shí)施例5。該實(shí)施例5是圖6中實(shí)施例3的一個(gè)變型；與實(shí)施例3唯一的不同在于間隔片8在軸向流動(dòng)風(fēng)扇1的徑向被彎曲。此外，在圖7(b)中略去了軸向流動(dòng)風(fēng)扇。
采用這樣的構(gòu)成，通過狹縫的流入空氣事先受過壓縮作用，故可進(jìn)一步改善P-Q特性。間隔片的彎曲系采用相對(duì)于軸流風(fēng)扇的徑向?yàn)橹本€、曲線或組合形狀的線段加以彎曲而成。
還有，在實(shí)施例1-4中也可采用如實(shí)施例5一樣，將間隔片8在軸流風(fēng)扇1的徑向加以彎曲。
在上述各實(shí)施例中，如果采用這樣的配置，其中，徑向間隔片的數(shù)目為3或以上的一個(gè)素?cái)?shù)，而風(fēng)扇葉片的數(shù)目和輻條17的數(shù)目與該質(zhì)數(shù)不同步，則可避免共振現(xiàn)象(這種情況下為空氣共振)，對(duì)降低噪音有很大效果。
雖然上述各實(shí)施例都是以軸流式風(fēng)扇為例進(jìn)行說明的，但本發(fā)明對(duì)一斜流式風(fēng)扇同樣適用。
權(quán)利要求
1.一種送風(fēng)裝置，其特征在于隔開風(fēng)扇的葉片梢形成一環(huán)狀壁，所述環(huán)狀壁在與所述葉片梢的相對(duì)部分形成連通環(huán)狀壁的內(nèi)周部和外周部的狹縫，所述狹縫的寬度按滿足以下條件設(shè)定W≤(ν·Rec/V)其中ν為空氣的動(dòng)黏度；V為葉片梢的圓周速度；W為狹縫的寬度；Rec為臨界雷諾數(shù)；這樣，在風(fēng)扇轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，空氣即以層流形式穿過所述狹縫吸入環(huán)狀壁的內(nèi)周部。
2.如權(quán)利要求1所述的送風(fēng)裝置，其特征在于，將多個(gè)環(huán)狀板在風(fēng)扇回轉(zhuǎn)軸方向積層以限定相鄰環(huán)狀板的間隔W，從而形成一帶狹縫的環(huán)狀壁。
3.如權(quán)利要求1所述的送風(fēng)裝置，其特征在于，限定狹縫的間隔片相對(duì)于風(fēng)扇回轉(zhuǎn)軸傾斜排列。
4.如權(quán)利要求1所述的送風(fēng)裝置，其特征在于，所述間隔片系采用相對(duì)于風(fēng)扇徑向成直線或曲線或組合形狀的線段彎曲而成。
5.如權(quán)利要求1至4中任一項(xiàng)所述的送風(fēng)裝置，其特征在于，所述徑向間隔片的數(shù)量為3或3以上的素?cái)?shù)。
6.如權(quán)利要求1至5中任一項(xiàng)所述的送風(fēng)裝置，其特征在于，所述風(fēng)扇是一軸向流動(dòng)風(fēng)扇或一斜流式風(fēng)扇。
全文摘要
一種通過抑制渦流產(chǎn)生實(shí)現(xiàn)改善P－Q特性并降低噪音的送風(fēng)裝置。一環(huán)狀壁被設(shè)計(jì)成從葉片梢隔開。該環(huán)狀壁由多個(gè)環(huán)狀板和帶有一在相鄰環(huán)狀板間限定的狹縫的間隔片形成。狹縫寬度設(shè)定為使風(fēng)扇回轉(zhuǎn)時(shí)將空氣以層流狀態(tài)穿過狹縫吸入環(huán)狀壁的內(nèi)周部。從而可抑制空氣流在葉片背壓側(cè)分離及產(chǎn)生渦流,故可改善送風(fēng)狀態(tài)。
文檔編號(hào)F04D29/54GK1170091SQ9711374
公開日1998年1月14日 申請(qǐng)日期1997年7月3日 優(yōu)先權(quán)日1996年7月4日
發(fā)明者大茂 申請(qǐng)人:松下電器產(chǎn)業(yè)株式會(huì)社