專利名稱：用于氣冷式內(nèi)燃機(jī)的多葉式風(fēng)扇的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于氣冷式內(nèi)燃機(jī)的多葉式風(fēng)扇，更詳細(xì)地說，本發(fā)明所涉及的用于氣冷式內(nèi)燃機(jī)的多葉式風(fēng)扇是通過具有許多前彎葉片的葉輪進(jìn)行旋轉(zhuǎn)而將冷卻空氣壓送至內(nèi)燃機(jī)，從而使上述內(nèi)燃機(jī)冷卻。
背景技術(shù)：
作為向氣冷式內(nèi)燃機(jī)壓送冷卻空氣的風(fēng)扇，多葉式風(fēng)扇(多葉片風(fēng)扇)由于具有小型且風(fēng)量大的特性而被廣泛使用。多葉式風(fēng)扇是離心鼓風(fēng)機(jī)的一種，其通過具有許多前彎葉片的葉輪進(jìn)行旋轉(zhuǎn)來壓送空氣。日本特開2001-271791號(hào)公報(bào)公開了多葉式風(fēng)扇的一個(gè)例子。
多葉式風(fēng)扇具有小型且風(fēng)量大的特性，但另一方面，與同屬于離心鼓風(fēng)機(jī)的渦輪風(fēng)扇相比，多葉式風(fēng)扇存在著效率低、噪聲大的問題。因此，以往通過在覆蓋葉輪的蓋的內(nèi)側(cè)安裝吸音材料和隔音材料，來抑制噪聲傳播到外部。即，以往的噪聲解決方案并不是通過降低多葉式風(fēng)扇所產(chǎn)生的噪聲本身，而是通過加設(shè)對(duì)已經(jīng)產(chǎn)生的噪聲的傳播進(jìn)行抑制的部件來實(shí)現(xiàn)的，因此增加了零部件數(shù)量，成為了導(dǎo)致成本增加的主要原因。
多葉式風(fēng)扇的噪聲包括旋轉(zhuǎn)噪聲和寬頻帶的紊流噪聲，其中，旋轉(zhuǎn)噪聲由葉片通過頻率和其高次諧波構(gòu)成，寬頻帶的紊流噪聲是由渦流等引起的。由于葉片通過頻率由葉片枚數(shù)與轉(zhuǎn)數(shù)的乘積表示，所以可通過減少葉片枚數(shù)來使旋轉(zhuǎn)噪聲低頻化。如果使旋轉(zhuǎn)噪聲低頻化(具體地說，使其頻率低于1000Hz)時(shí)，可得到A特性聽覺修正效果，可以降低噪聲級(jí)數(shù)。本說明書中的所謂“噪聲級(jí)數(shù)”指的是使用噪聲計(jì)的“A特性”所測(cè)得的值(單位[dB(A)])，具體地說，表示將聲壓級(jí)(單位[dB])修正為與人類聽覺相符所得到的值。
另一方面，減少葉片枚數(shù)時(shí)，存在著風(fēng)量也隨之降低的問題。為增加風(fēng)量，考慮到將轉(zhuǎn)數(shù)提高或增大葉片的外徑，但若提高轉(zhuǎn)數(shù)，則旋轉(zhuǎn)噪聲的頻率也會(huì)提高，無法得到A特性聽覺修正效果，此外，若增大葉片的外徑，多葉式風(fēng)扇會(huì)失去其小型優(yōu)勢(shì)，因而沒有實(shí)用性。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的目的在于，提供一種用于氣冷式內(nèi)燃機(jī)的多葉式風(fēng)扇，這種用于氣冷式內(nèi)燃機(jī)的多葉式風(fēng)扇可解決上述問題，可降低噪聲級(jí)數(shù)且不會(huì)導(dǎo)致風(fēng)量降低。
為解決上述問題，技術(shù)方案1是一種用于氣冷式內(nèi)燃機(jī)的多葉式風(fēng)扇，其通過具有許多前彎葉片的葉輪的旋轉(zhuǎn)向內(nèi)燃機(jī)壓送空氣來進(jìn)行冷卻，其中，設(shè)所述葉片入口側(cè)的相對(duì)速度方向與圓周方向的夾角為入口角度β1，設(shè)所述葉片出口側(cè)的相對(duì)速度方向與圓周方向的夾角為出口角度β2，并設(shè)從角度180°減去所述出口角度β2所得到的差為角度β’2時(shí)，將所述入口角度β1與所述角度β’2之和設(shè)定為不到80°。
此外，在技術(shù)方案2的用于氣冷式內(nèi)燃機(jī)的多葉式風(fēng)扇中，設(shè)連接所述葉片的入口與所述葉輪的旋轉(zhuǎn)中心的直線為L(zhǎng)1，設(shè)連接所述葉片出口側(cè)的圓周和所述入口側(cè)的相對(duì)速度方向的交點(diǎn)與所述旋轉(zhuǎn)中心的直線為L(zhǎng)2，設(shè)連接所述葉片的出口與所述旋轉(zhuǎn)中心的直線為L(zhǎng)3，設(shè)所述直線L1與所述直線L2的夾角為θ0，并設(shè)所述直線L1與所述直線L3的夾角為θ1時(shí)，將所述角度θ1設(shè)定為所述角度θ0的40％～50％之間的值。
此外，在技術(shù)方案3的用于氣冷式內(nèi)燃機(jī)的多葉式風(fēng)扇中，所述葉片的枚數(shù)Z依據(jù)下式確定，并且將所述常數(shù)項(xiàng)K設(shè)定為0.5～0.68之間的值，Z＝{2πsin((入口角度β1+角度90°-角度β’2)/2)}/{常數(shù)項(xiàng)K×2.3log10(葉輪的外徑D2/葉輪的內(nèi)徑D1)}。在以往的多葉式風(fēng)扇中，常數(shù)項(xiàng)K通常被設(shè)定為0.35～0.45之間的值。因而，技術(shù)方案3中的多葉式風(fēng)扇與以往的多葉式風(fēng)扇相比，其葉片的枚數(shù)減少30％左右。
此外，技術(shù)方案4的用于氣冷式內(nèi)燃機(jī)的多葉式風(fēng)扇具有蓋，其覆蓋葉輪；吸氣口，其穿設(shè)在蓋中；頂部，其一系列地形成在各葉片上，將葉片與葉片之間的空隙中的與上述吸氣口對(duì)峙的面從葉片的出口向入口方向以寬度a覆蓋，并且，設(shè)葉輪的外徑為D2，設(shè)吸氣口的直徑為D3，設(shè)外徑D2減去直徑D3所得的差為b時(shí)，將寬度a設(shè)定為差b被2除所得商的55％～75％的值。
發(fā)明的效果如下在技術(shù)方案1的用于氣冷式內(nèi)燃機(jī)的多葉式風(fēng)扇中，設(shè)葉片入口側(cè)的相對(duì)速度方向與圓周方向的夾角為入口角度β1，設(shè)葉片出口側(cè)的相對(duì)速度方向與圓周方向的夾角為出口角度β2，設(shè)從角度180°中減去出口角度β2所得到的差為角度β’2時(shí)，通過將入口角度β1與角度β’2之和設(shè)定不到80°，從而與將上述和設(shè)定為大于等于80°時(shí)相比，可以增加風(fēng)量。因此，可在確保與以往相同的風(fēng)量并可減少葉片枚數(shù)，因而可減少噪聲級(jí)數(shù)且不會(huì)導(dǎo)致風(fēng)量降低。以往的多葉式風(fēng)扇中，上述和通常被設(shè)定為90°。
此外，在技術(shù)方案2的用于氣冷式內(nèi)燃機(jī)的多葉式風(fēng)扇中，設(shè)連接葉片的入口與葉輪的旋轉(zhuǎn)中心的直線為L(zhǎng)1，設(shè)連接葉片出口側(cè)的圓周和入口側(cè)的相對(duì)速度方向的交點(diǎn)與旋轉(zhuǎn)中心的直線為L(zhǎng)2，設(shè)連接葉片的出口與旋轉(zhuǎn)中心的直線為L(zhǎng)3，設(shè)直線L1與直線L2的夾角為θ0，設(shè)直線L1與直線L3的夾角為θ1時(shí)，通過將角度θ1設(shè)定為角度θ0的40％～50％之間的值，從而與將其設(shè)定為其他值時(shí)相比，能夠高水平地同時(shí)實(shí)現(xiàn)增加風(fēng)量和降低噪聲級(jí)數(shù)這兩方面。
此外，在技術(shù)方案3的用于氣冷式內(nèi)燃機(jī)的多葉式風(fēng)扇中，所述葉片的枚數(shù)Z依據(jù)下式確定，并且將所述常數(shù)項(xiàng)K設(shè)定為0.5～0.68之間的值，Z＝{2πsin((入口角度β1+角度90°-角度β’2)/2)}/{常數(shù)項(xiàng)K×2.3log10(葉輪的外徑D2/葉輪的內(nèi)徑D1)}。
從而與以往的多葉式風(fēng)扇相比，可減少葉片的枚數(shù)并降低噪聲級(jí)數(shù)。
此外，在技術(shù)方案4的用于氣冷式內(nèi)燃機(jī)的多葉式風(fēng)扇中，葉輪具有蓋，其覆蓋葉輪；吸氣口，其穿設(shè)在蓋中；頂部，其以與各葉片相連的方式形成，并對(duì)葉片與葉片之間的空隙中的面對(duì)上述吸氣口的面從葉片的出口向入口方向以寬度a加以覆蓋，并且，設(shè)葉輪的外徑為D2，設(shè)吸氣口的直徑為D3，設(shè)外徑D2減去直徑D3所得的差為b時(shí)，將寬度a設(shè)定為差b被2除所得商的55％～75％的值。從而與將其設(shè)定為其他值相比，可抑制產(chǎn)生紊流噪聲，并可以充分得到由設(shè)置頂部導(dǎo)致的風(fēng)量增加效果。


圖1為側(cè)視圖，表示本發(fā)明的第1實(shí)施例的用于氣冷式內(nèi)燃機(jī)的多葉式風(fēng)扇、以及裝有該多葉式風(fēng)扇的內(nèi)燃機(jī)。
圖2是沿圖1的II-II線剖切的剖視圖。
圖3是圖2所示葉輪的放大立體圖。
圖4是表示圖2所示的葉輪和蓋的一部分的說明圖。
圖5是象征性地表示圖4所示葉輪的一部分的說明圖。
圖6是表示圖5所示葉片入口側(cè)的速度三角形的說明圖。
圖7是表示圖5所示葉片出口側(cè)的速度三角形的說明圖。
圖8是表示圖1所示的多葉式風(fēng)扇的風(fēng)量的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)的曲線圖。
圖9是表示將圖1所示多葉式風(fēng)扇與現(xiàn)有技術(shù)的多葉式風(fēng)扇的旋轉(zhuǎn)噪聲進(jìn)行對(duì)比的曲線圖。
圖10是表示將圖1所示多葉式風(fēng)扇與現(xiàn)有技術(shù)的多葉式風(fēng)扇的渦流噪聲進(jìn)行對(duì)比的曲線圖。
圖11是表示現(xiàn)有技術(shù)的多葉式風(fēng)扇的風(fēng)量實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)的、與圖8相同的曲線圖。
圖12是表示現(xiàn)有技術(shù)的多葉式風(fēng)扇的葉輪和蓋的一部分的、與圖4相同的說明圖。
具體實(shí)施例方式
以下，參照附圖對(duì)實(shí)施本發(fā)明用于氣冷式內(nèi)燃機(jī)的多葉式風(fēng)扇的最佳方式進(jìn)行說明。
(實(shí)施例1)圖1是表示本發(fā)明的第1實(shí)施例的用于氣冷式內(nèi)燃機(jī)的多葉式風(fēng)扇、以及裝有該多葉式風(fēng)扇的內(nèi)燃機(jī)的側(cè)視圖。
在圖1中，符號(hào)10表示用于氣冷式內(nèi)燃機(jī)的多葉式風(fēng)扇(以下簡(jiǎn)稱為“多葉式風(fēng)扇”)。多葉式風(fēng)扇安裝在氣冷式內(nèi)燃機(jī)(以下稱為“發(fā)動(dòng)機(jī)”)12上。發(fā)動(dòng)機(jī)12具體為四循環(huán)單缸發(fā)動(dòng)機(jī)，具有196cc的排量。
圖2是沿圖1的II-II線剖切的剖視圖。
如圖2所示，在發(fā)動(dòng)機(jī)12的汽缸14的內(nèi)部以可自由往復(fù)移動(dòng)的方式收容有活塞16。在發(fā)動(dòng)機(jī)12中與燃燒室18面對(duì)的位置上，配置有吸氣氣門20和排氣氣門22，它們可使燃燒室18與吸氣管24或排氣管26之間開放或關(guān)閉。
吸氣管24上配置有節(jié)氣門本體30。節(jié)氣門本體30中收容有節(jié)流閥(未圖示)，并且與此一體地安裝有汽化組件32。汽化組件32與燃料罐34(圖1中示出)相連，根據(jù)節(jié)流閥的開度向被吸入的空氣噴射汽油燃料以生成混合氣體。生成的混合氣體通過吸氣氣門20被吸入到燃燒室18。在吸氣管24的節(jié)氣門本體30上游側(cè)配置有空氣過濾器36(圖1中示出)。
此外，在活塞16上連結(jié)有曲柄軸40。在曲柄軸40的一端，從前端側(cè)開始依次安裝有反沖起動(dòng)器42、多葉式風(fēng)扇10、以及飛輪44。多葉式風(fēng)扇10包括與曲柄軸40一體旋轉(zhuǎn)的葉輪50。
圖3是圖2所示葉輪50的放大立體圖。
如圖3所示，葉輪50具有多枚、具體為18枚前彎葉片52。此外，葉輪50具有與各葉片52相連的環(huán)狀的頂部(屋頂部)54。符號(hào)56表示供曲柄軸40嵌合的孔。
以下回到對(duì)圖2的說明，葉輪50的周圍由蓋58覆蓋。此外，在曲柄軸40的另一端安裝有交流發(fā)電機(jī)60。交流發(fā)電機(jī)60具有轉(zhuǎn)子62和定子64。轉(zhuǎn)子62直接安裝于曲柄軸40，與曲柄軸40一體地旋轉(zhuǎn)。
發(fā)動(dòng)機(jī)12運(yùn)轉(zhuǎn)則曲柄軸40旋轉(zhuǎn)，交流發(fā)電機(jī)60的轉(zhuǎn)子62旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生交流電流。交流發(fā)電機(jī)60產(chǎn)生的交流電流的頻率被設(shè)定為日本國(guó)內(nèi)用于家庭用電源的50Hz或60Hz。因此，發(fā)動(dòng)機(jī)12的轉(zhuǎn)數(shù)被設(shè)定為3000rpm(50Hz時(shí))或3600rpm(60Hz時(shí))。如此，由發(fā)動(dòng)機(jī)12和交流發(fā)電機(jī)60構(gòu)成產(chǎn)生預(yù)定頻率交流電流的發(fā)電裝置。交流發(fā)電機(jī)60產(chǎn)生的交流電流作為工作電源供給至未圖示的電氣設(shè)備。
此外，伴隨著曲柄軸40的旋轉(zhuǎn)，葉輪50也進(jìn)行旋轉(zhuǎn)。由此，如圖中箭頭所示，空氣被向著發(fā)動(dòng)機(jī)12壓送，發(fā)動(dòng)機(jī)12被冷卻。
接下來，詳細(xì)說明葉輪50的結(jié)構(gòu)。
圖4是表示圖2所示葉輪50及蓋58的一部分的說明圖。如圖4所示，用D1表示葉輪50的內(nèi)徑(吸入口直徑)，用D2表示其外徑。
圖5是象征性地表示圖4所示葉輪50的一部分的說明圖。此外，圖6是表示圖4所示的葉片52入口側(cè)的速度三角形的說明圖，圖7是表示出口側(cè)的速度三角形的說明圖。
如圖5及圖6所示，用w1表示葉片52入口側(cè)(葉輪50的內(nèi)徑D1側(cè))的相對(duì)速度，用u1表示入口側(cè)的圓周速度，并用β1表示相對(duì)速度w1與圓周方向(圓周速度u1的方向)所成的角度(入口角度)。此外，如圖5及圖7所示，用w2表示葉片52出口側(cè)(葉輪50的外徑D2側(cè))的相對(duì)速度，用u2表示出口側(cè)的圓周速度，并用β2表示相對(duì)速度w2與圓周方向(圓周速度u2的方向)所成的角度(出口角度)。進(jìn)而，用β’2表示從角度180°中減去出口角度β2所得到的值。另外，圖6及圖7所示的c1及c2分別是入口側(cè)的絕對(duì)速度和出口側(cè)的絕對(duì)速度。此外，速度單位全部為[m/s]。
一般說來，多葉式風(fēng)扇的葉輪其入口角度β1與角度β’2的和被設(shè)定為90°。具體地說，入口角度β1多被設(shè)在從46°到51°的范圍內(nèi)，其中尤其較常使用的是49°。此外，角度β’2多被設(shè)在從39°到44°的范圍內(nèi)，其中尤其較常使用的是41°。
與此不同，本實(shí)施例的葉輪50中，入口角度β1與角度β’2的和被設(shè)定為不到80°。具體地說，若入口角度β1為32°，角度β’2為36°，則其和為68°。發(fā)明人通過實(shí)驗(yàn)得知，通過將入口角度β1與角度β’2的和設(shè)定為不到80°(尤其優(yōu)選β1為32°、β’2為36°)，這與二者之和大于等于80°時(shí)相比效率更高，且風(fēng)量增加。
繼續(xù)說明圖5，用L1表示將葉片52的入口與葉輪50的旋轉(zhuǎn)中心C連接得到的直線，用L2表示將葉片52出口側(cè)的圓周(即以外徑D2為直徑的圓周)與入口側(cè)的相對(duì)速度w1方向的交點(diǎn)I與旋轉(zhuǎn)中心C連接得到的直線，用L3表示將葉片52的出口與旋轉(zhuǎn)中心C連接得到的直線。此外，用θ0表示直線L1與直線L2的夾角，用θ1表示直線L1與直線L3的夾角。
在此，針對(duì)角度θ1的設(shè)定，發(fā)明人通過實(shí)驗(yàn)確認(rèn)到以下不良狀態(tài)。
1)當(dāng)角度θ1低于角度θ0的40％時(shí)，葉片與葉片之間所保持的空氣過剩，產(chǎn)生滑動(dòng)導(dǎo)致效率降低。
2)當(dāng)角度θ1高于角度θ0的50％時(shí)，葉片與葉片之間所保持的空氣過少，輸出壓力減少導(dǎo)致風(fēng)量降低。
因此，在本實(shí)施例中，將角度θ1設(shè)定成角度θ0的40％～50％之間的值。由此，可以有效抑制風(fēng)量降低和效率降低。另外，將角度θ1設(shè)定成角度θ0的48％的值時(shí)，能夠得到最好的結(jié)果。
接下來，說明葉片52的枚數(shù)Z。葉片的枚數(shù)Z可根據(jù)下式(1)確定(算出)。
Z＝{2πsin((入口角度β1+角度90°-角度β’2)/2)}/{常數(shù)項(xiàng)K×2.3log10(葉輪的外徑D2/葉輪的內(nèi)徑D1)}...式(1)上述常數(shù)項(xiàng)K通常被設(shè)定為0.35～0.45之間的值。對(duì)此，本實(shí)施例中，常數(shù)項(xiàng)K被設(shè)定為0.5～0.68之間的值，最好為0.5。由此，葉片的枚數(shù)Z與以往的葉輪的枚數(shù)相比減少30％。
在要解決的技術(shù)問題中已經(jīng)說明，減少葉片枚數(shù)雖然有利于降低噪聲級(jí)數(shù)，但存在隨之造成風(fēng)量降低的問題。然而，本實(shí)施例的多葉式風(fēng)扇10中，可通過如上所述地對(duì)入口角度β1、角度β’2及角度θ1進(jìn)行設(shè)定來增加風(fēng)量，因而可抵消由減少葉片枚數(shù)所導(dǎo)致的風(fēng)量降低。因此，發(fā)明人可由式(1)來決定確保發(fā)動(dòng)機(jī)12冷卻所必需的最低限度的風(fēng)量的葉片枚數(shù)Z，對(duì)常數(shù)項(xiàng)K進(jìn)行修正。
外徑D2和內(nèi)徑D1的值被設(shè)定為二者比值(D1/D2)優(yōu)選0.57～0.64，更優(yōu)選0.64。具體地說，如圖4所示，將內(nèi)徑D1設(shè)為135mm，將外徑D2設(shè)為212mm，則D1/D2約為0.64。此外，葉片52的寬度設(shè)定為，吸入葉片寬度B1為49.5mm，排出葉片寬度B2為44mm。
將按照上述設(shè)定的入口角度β1(32°)、角度β’2(36°)、外徑D2(212mm)、內(nèi)徑D1(135mm)及常數(shù)項(xiàng)K(0.5)代入式(1)，得到的Z的值為大約19。由于葉輪50進(jìn)行旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，因而葉片枚數(shù)最好是偶數(shù)。因此，將葉片52的枚數(shù)確定為低于上述Z的最大偶數(shù)即18。
圖8是表示本實(shí)施例的多葉式風(fēng)扇10的風(fēng)量的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)的曲線圖。此外圖11是表示現(xiàn)有技術(shù)的多葉式風(fēng)扇的風(fēng)量的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)的曲線圖。另外，用于圖11所示數(shù)據(jù)的計(jì)測(cè)的多葉式風(fēng)扇除入口角度β1、角度β’2、角度θ1及常數(shù)項(xiàng)K(葉片枚數(shù)Z)是基于以往的一般準(zhǔn)則而設(shè)定以外，比如葉片寬度等其余的值與多葉式風(fēng)扇10相同。
如圖8及圖11所示，在發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)數(shù)為3000rpm以及3600rpm的任一情況下，本實(shí)施例的多葉式風(fēng)扇10與現(xiàn)有技術(shù)的多葉式風(fēng)扇在風(fēng)量上均未產(chǎn)生差距。這說明，減少葉片52的枚數(shù)不會(huì)對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)12冷卻所必需的風(fēng)量的確保造成影響。圖中所稱發(fā)動(dòng)機(jī)通氣阻力表示多葉式風(fēng)扇10的吸入側(cè)和排出側(cè)的通氣阻力(壓力損失)的合力。
圖9是表示將圖1所示多葉式風(fēng)扇與現(xiàn)有技術(shù)的多葉式風(fēng)扇的旋轉(zhuǎn)噪聲進(jìn)行對(duì)比的曲線圖。另外，用于圖9所示數(shù)據(jù)的計(jì)測(cè)的多葉式風(fēng)扇與用于圖11所示數(shù)據(jù)的計(jì)測(cè)的多葉式風(fēng)扇相同。
根據(jù)圖9中所體現(xiàn)的特性計(jì)算出全值(各頻率的聲壓之和)時(shí)，與現(xiàn)有技術(shù)的多葉式風(fēng)扇的80dB(A)相對(duì)，本實(shí)施例的多葉式風(fēng)扇10為78dB(A)，可確認(rèn)到2dB(A)的改善。
回到對(duì)圖4的說明，蓋58上設(shè)有穿通的吸氣口70。吸氣口70呈圓形，其直徑D3被設(shè)定為170mm。從圖3及圖4可知，形成為將各葉片52連成一體的環(huán)狀頂部(傘)54將葉片與葉片之間的空隙(圖3及圖4中符號(hào)72所示)中與吸氣口70對(duì)峙的面72a從葉片52的出口(外徑D2側(cè))向入口(內(nèi)徑D1側(cè))方向以寬度a覆蓋。
在此，當(dāng)頂部54的寬度a是這樣設(shè)定的，當(dāng)其為外徑D2減去吸氣口70的直徑D3得到的差b時(shí)，寬度a被設(shè)定為差b被2除所得商的55％～75％的值，更優(yōu)選設(shè)定為64％。具體地說，這些值是當(dāng)葉片和葉片之間排出的空氣流速為5～10m/s時(shí)的最佳值。
如上所述，由于外徑D2被設(shè)定為212mm，吸氣口70的直徑D3被設(shè)定為170mm，從而b/2為21mm。在本實(shí)施例中，將頂部54的寬度a設(shè)定成該值的大約64％，具體為13.5mm。
圖12是表示現(xiàn)有技術(shù)的多葉式風(fēng)扇的葉輪和蓋的一部分的、與圖4相同的說明圖。
以往，雖然知道通過設(shè)置頂部可提高風(fēng)扇效率，但關(guān)于頂部寬度的設(shè)定并沒無規(guī)則可循，而且因設(shè)置頂部還產(chǎn)生了弊端。具體來講存在如下問題，如圖12所示，當(dāng)頂部?jī)?nèi)徑小于吸氣口直徑D3(即a＞b/2的情況。在圖12的例子中，a為28mm)時(shí)，吸引的空氣流入頂部的內(nèi)側(cè)后隨即產(chǎn)生渦流，因而渦流(紊流)噪聲會(huì)增大。
對(duì)此，在本實(shí)施例中，將頂部54的寬度a設(shè)定成上述差b/2的55％～75％的值，更優(yōu)選設(shè)定為差b/2的64％，并使頂部54的內(nèi)徑大于吸氣口的直徑D3(即a＞b/2)，這樣一來吸引的空氣被整流，可抑制產(chǎn)生渦流。
圖10是表示將本實(shí)施例的多葉式風(fēng)扇與圖12所示的多葉式風(fēng)扇的渦流噪聲進(jìn)行對(duì)比的曲線圖。如圖10所示，在本實(shí)施例的多葉式風(fēng)扇10中，通過最適宜地設(shè)定頂部54的寬度a來抑制產(chǎn)生渦流，成功地使渦流噪聲與現(xiàn)有技術(shù)相比降低了約2dB(A)。此外，對(duì)多葉式風(fēng)扇10與圖12所示多葉式風(fēng)扇的風(fēng)量進(jìn)行了實(shí)測(cè)比較，沒有發(fā)現(xiàn)差別。
如此，在本發(fā)明的第1實(shí)施例的多葉式風(fēng)扇10中，設(shè)葉片52入口側(cè)的相對(duì)速度方向(w1方向)與圓周方向(u1方向)的夾角為入口角度β1，設(shè)出口側(cè)的相對(duì)速度方向(w2方向)與圓周方向(u2方向)的夾角為出口角度β2，設(shè)從角度180°中減去出口角度β2得到的差為角度β’2，則通過將入口角度β1和角度β’2的和設(shè)定為不到80°(尤其優(yōu)選β1為32°、β’2為36°)，與上述角度被設(shè)定為大于等于80°時(shí)相比較，可以增加風(fēng)量。因此，可在確保與以往一樣的風(fēng)量的同時(shí)減少葉片枚數(shù)，從而可降低噪聲級(jí)數(shù)且不會(huì)伴隨風(fēng)量的降低。
此外，設(shè)連接葉片52的入口與葉輪50的旋轉(zhuǎn)中心C的直線為L(zhǎng)1，設(shè)連接葉片52出口側(cè)的圓周(以外徑D2為直徑的圓周)與入口側(cè)的相對(duì)速度方向的交點(diǎn)I與旋轉(zhuǎn)中心C所得到的直線為L(zhǎng)2，設(shè)連接葉片52的出口與旋轉(zhuǎn)中心C的直線為L(zhǎng)3，設(shè)直線L1與直線L2的夾角為θ0，設(shè)直線L1與直線L3的夾角為θ1，則通過將角度θ1設(shè)定為角度θ0的40％～50％之間的值(更優(yōu)選為48％的值)，與設(shè)定為其他值時(shí)相比，能夠高水平地同時(shí)實(shí)現(xiàn)增加風(fēng)量和降低噪聲級(jí)數(shù)。
此外，通過由上述式(1)確定葉片的枚數(shù)Z，并將式(1)中使用的常數(shù)項(xiàng)K設(shè)定為0.5～0.68之間的值(更優(yōu)選為0.5)，與以往的多葉式風(fēng)扇相比，可減少葉片的枚數(shù)并降低噪聲級(jí)數(shù)。
此外，多葉式風(fēng)扇10具有蓋58，其覆蓋葉輪50；吸氣口70，其以穿通的方式設(shè)在蓋58上；頂部54，其以與各葉片52相連的方式形成，并對(duì)葉片與葉片之間的空隙72中的面對(duì)上述吸氣口70的面72a從葉片的出口向入口方向以寬度a加以覆蓋，并且，設(shè)葉輪50的外徑為D2，設(shè)吸氣口的直徑為D3，設(shè)外徑D2減去直徑D3所得的差為b時(shí)，通過將寬度a設(shè)定為差b被2除所得商的55％～75％的值(更優(yōu)選設(shè)定為64％)，與設(shè)定為其他值相比，可抑制紊流噪聲的產(chǎn)生，并可充分地收到設(shè)置頂部所帶來的風(fēng)量增加效果。
在此，多葉式風(fēng)扇10的葉輪效率nh可從以下的式(2)求出。
nh＝絕熱蓋Had/理論蓋Hth ...式(2)式(2)中的絕熱蓋Had由下式(3)表示。
Had＝{κ/(κ-1)}×(Pt1/γ)×((Pt1+Pt)/Pt1)((k-1)/k)-1)...式(3)式(3)中，κ(空氣比熱)設(shè)為1.4，Pt1(吸入絕對(duì)壓)設(shè)為101320Pa。此外，Pt(排出絕對(duì)壓)是蓋58內(nèi)的靜壓和動(dòng)壓之和，根據(jù)實(shí)測(cè)值為552Pa。γ(吸入空氣比重量)依據(jù)下式(4)被設(shè)定為1.13。式(4)中，g為重力加速度，R為常數(shù)(＝29.27)。此外，ta是吸入空氣溫度(實(shí)測(cè)值)，為40℃。
γ＝(Pt1/g)/(R×(273+ta)) ...式(4)此外，式(2)的理論蓋Hth由下式(5)表示。
Hth＝(1/g)×((u2×c2u)-(u1×c1u)) ...式(5)式(5)中，u2是上述出口側(cè)圓周速度，u1是入口側(cè)的圓周速度。此外，c2u是出口側(cè)的絕對(duì)速度的圓周方向成分，c1u是入口側(cè)的絕對(duì)速度的圓周方向成分。u2、c2u、u1及c1u分別依據(jù)式(6)～式(9)算出。
u2＝Ku×√(2×g×Had) ...式(6)c2u＝u2-(cm2/tan(90-β’2)) ...式(7)u1＝N×π×D1/60...式(8)c1u＝u1-(cm1/tanβ1)...式(9)上述各式中，Ku是圓周速度系數(shù)，將其設(shè)為1.07。此外，cm2是出口側(cè)絕對(duì)速度的子午圈速度，cm1是入口側(cè)絕對(duì)速度的子午圈速度，這二者可分別依據(jù)式(10)和式(11)求出。另外，N是轉(zhuǎn)數(shù)，將其設(shè)定為3000rpm或3600rpm。
cm1＝cm2×1.1～1.24...式(10)cm2＝u2×0.315 ...式(11)
從上述各式可知，轉(zhuǎn)數(shù)為3000rpm時(shí)，絕熱蓋Had為49.8m，理論蓋Hth為81m。因此，葉輪效率nh為61％。因?yàn)橐话阍诙嗳~式風(fēng)扇中60％即可稱為高效率，所以可以說本實(shí)施例的多葉式風(fēng)扇10具有極高效率。
如上所述，本發(fā)明第1實(shí)施例的用于氣冷式內(nèi)燃機(jī)的多葉式風(fēng)扇10通過具有許多前彎葉片52的葉輪50的旋轉(zhuǎn)而將空氣壓送至內(nèi)燃機(jī)(發(fā)動(dòng)機(jī)12)進(jìn)行冷卻，設(shè)所述葉片52入口側(cè)的相對(duì)速度方向(w1方向)與圓周方向(u1方向)的夾角為入口角度β1，設(shè)所述葉片52出口側(cè)的相對(duì)速度方向(w2方向)與圓周方向(u2方向)的夾角為出口角度β2，設(shè)從角度180°中減去所述出口角度β2所得到的差為角度β’2，則所述入口角度β1與所述角度β’2之和被設(shè)定為不到80°。
此外，設(shè)連接葉片52的入口與葉輪50的旋轉(zhuǎn)中心C的直線為L(zhǎng)1，設(shè)連接葉片52出口側(cè)的圓周(以外徑D2為直徑的圓周)與入口側(cè)的相對(duì)速度方向的交點(diǎn)I與旋轉(zhuǎn)中心C所得到的直線為L(zhǎng)2，設(shè)連接葉片52的出口與旋轉(zhuǎn)中心C的直線為L(zhǎng)3，設(shè)直線L1與直線L2的夾角為θ0，設(shè)直線L1與直線L3的夾角為θ1，則將角度θ1設(shè)定為所述角度θ0的40％～50％之間的值。
此外，所述葉片的枚數(shù)Z依據(jù)下式確定，而且所述常數(shù)項(xiàng)K被設(shè)定為0.5～0.68之間的值。
Z＝{2πsin((入口角度β1+角度90°-角度β’2)/2)}/{常數(shù)項(xiàng)K×2.3log10(葉輪的外徑D2/葉輪的內(nèi)徑D1)}另外，多葉式風(fēng)扇10具有蓋58，其覆蓋葉輪50；吸氣口70，其穿設(shè)在蓋58中頂部54，其以與各葉片52相連的方式形成，并對(duì)葉片與葉片之間的空隙72中的面對(duì)上述吸氣口70的面72a從葉片的出口向入口方向以寬度a加以覆蓋，并且，設(shè)葉輪50的外徑為D2，設(shè)吸氣口的直徑為D3，設(shè)外徑D2減去直徑D3所得的差為b，將所述寬度a設(shè)定為所述差b被2除所得商的55％～75％的值。
以上說明中，對(duì)于葉輪50的外徑D2和內(nèi)徑D1等舉出了具體例子，當(dāng)然這些值應(yīng)該根據(jù)多葉式風(fēng)扇的用途等進(jìn)行適當(dāng)設(shè)定。
此外，雖然通過發(fā)動(dòng)機(jī)12來驅(qū)動(dòng)交流發(fā)電機(jī)60，但發(fā)動(dòng)機(jī)12的用途并不僅限于此，而是可被用作各種設(shè)備的驅(qū)動(dòng)源。
權(quán)利要求
1.一種用于氣冷式內(nèi)燃機(jī)的多葉式風(fēng)扇，其通過具有許多前彎葉片的葉輪的旋轉(zhuǎn)向內(nèi)燃機(jī)壓送空氣來進(jìn)行冷卻，其特征在于，設(shè)所述葉片入口側(cè)的相對(duì)速度方向與圓周方向的夾角為入口角度β1，設(shè)所述葉片出口側(cè)的相對(duì)速度方向與圓周方向的夾角為出口角度β2，并設(shè)從角度180°減去所述出口角度β2所得到的差為角度β’2時(shí)，將所述入口角度β1與所述角度β’2之和設(shè)定為不到80°。
2.如權(quán)利要求1所述的用于氣冷式內(nèi)燃機(jī)的多葉式風(fēng)扇，其中，設(shè)連接所述葉片入口與所述葉輪的旋轉(zhuǎn)中心的直線為L(zhǎng)1，設(shè)連接所述葉片出口側(cè)的圓周和所述入口側(cè)的相對(duì)速度方向的交點(diǎn)與所述旋轉(zhuǎn)中心的直線為L(zhǎng)2，設(shè)連接所述葉片出口與所述旋轉(zhuǎn)中心的直線為L(zhǎng)3，設(shè)所述直線L1與所述直線L2的夾角為θ0，并設(shè)所述直線L1與所述直線L3的夾角為θ1時(shí)，將所述角度θ1設(shè)定為所述角度θ0的40％～50％之間的值。
3.如權(quán)利要求1所述的用于氣冷式內(nèi)燃機(jī)的多葉式風(fēng)扇，其中，所述葉片的枚數(shù)Z依據(jù)下式確定，并且將所述常數(shù)項(xiàng)K設(shè)定為0.5～0.68之間的值，Z＝{2πsin((入口角度β1+角度90°-角度β’2)/2)}/{常數(shù)項(xiàng)K×2.3log10(葉輪的外徑D2/葉輪的內(nèi)徑D1)}。
4.如權(quán)利要求2所述的用于氣冷式內(nèi)燃機(jī)的多葉式風(fēng)扇，其中，所述葉片的枚數(shù)Z依據(jù)下式確定，并且將所述常數(shù)項(xiàng)K設(shè)定為0.5～0.68之間的值，Z＝{2πsin((入口角度β1+角度90°-角度β’2)/2)}/{常數(shù)項(xiàng)K×2.3log10(葉輪的外徑D2/葉輪的內(nèi)徑D1)}。
5.如權(quán)利要求1～3中任一項(xiàng)所述的用于氣冷式內(nèi)燃機(jī)的多葉式風(fēng)扇，其中，多葉式風(fēng)扇具有蓋，其覆蓋葉輪；吸氣口，其以穿通的方式設(shè)在蓋上；頂部，其以與各葉片相連的方式形成，并對(duì)葉片與葉片之間的空隙中的面對(duì)上述吸氣口的面從葉片的出口向入口方向以寬度a加以覆蓋，并且，設(shè)葉輪的外徑為D2，設(shè)吸氣口的直徑為D3，設(shè)外徑D2減去直徑D3所得的差為b時(shí)，將寬度a設(shè)定為差b被2除所得商的55％～75％的值。
6.如權(quán)利要求1～4中任一項(xiàng)所述的用于氣冷式內(nèi)燃機(jī)的多葉式風(fēng)扇，其中，多葉式風(fēng)扇具有蓋，其覆蓋葉輪；吸氣口，其以穿通的方式設(shè)在蓋上；頂部，其以與各葉片相連的方式形成，并對(duì)葉片與葉片之間的空隙中的面對(duì)上述吸氣口的面從葉片的出口向入口方向以寬度a加以覆蓋，并且，設(shè)葉輪的外徑為D2，設(shè)吸氣口的直徑為D3，設(shè)外徑D2減去直徑D3所得的差為b時(shí)，將寬度a設(shè)定為差b被2除所得商的55％～75％的值。
全文摘要
本發(fā)明提供一種可降低噪聲級(jí)數(shù)且不會(huì)導(dǎo)致風(fēng)量降低的用于氣冷式內(nèi)燃機(jī)的多葉式風(fēng)扇。設(shè)葉片(52)入口側(cè)的相對(duì)速度方向(w1方向)與圓周方向(u1方向)的夾角為入口角度(β1)，設(shè)出口側(cè)相對(duì)速度方向(w2方向)與圓周方向(u2方向)的夾角為出口角度(β2)，設(shè)從角度180°減去出口角度(β2)所得到的差為角度(β’2)時(shí)，將入口角度(β1)與角度(β’2)之和設(shè)定為不到80°(具體地說，將β1設(shè)為32°，將β’2設(shè)為36°)。
文檔編號(hào)F04D29/28GK1873230SQ200610088548
公開日2006年12月6日 申請(qǐng)日期2006年6月2日 優(yōu)先權(quán)日2005年6月2日
發(fā)明者初谷勉, 出口尚廣, 田端豐 申請(qǐng)人:本田技研工業(yè)株式會(huì)社