CN100416104C - 电冰箱冷凝器的风扇 - Google Patents

Abstract

本发明涉及提高效率和降低噪音的电冰箱中冷凝器轴流风扇，其中叶片的数目是三个，轮毂的直径是轴流风扇外径的23.3±5%，并且每个叶片的宽度是轴流风扇外径的36.6±3%。

Description

电冰箱冷凝器的风扇

发明领域

本发明涉及电冰箱，更具体而言，涉及降低电冰箱中气流噪音的冷凝器轴流风扇。

背景技术

通常，用于冷冻和冷藏食品的电冰箱包括：具有由冷冻室和冷藏室构成的容纳空间的壳体；安装在壳体一侧用于开/关冷冻室和冷藏室的上室门和下室门；以及包括压缩机、冷凝器和蒸发器等执行用于冷却冷冻室和冷藏室的冷却循环的设备。

在这种冰箱中，利用压缩机将低温和低压气体制冷剂压缩为高温高压状态。被压缩的高温高压的气体制冷剂在通过冷凝器时被冷压缩为高压液体。高压制冷剂在通过毛细管时，其温度和压力降低，随后在转化为低温和低压的气体的同时，从环境中吸收热量来冷却蒸发器中的周围空气。利用蒸发器冷却的冷空气在送风扇的作用下循环进入冷冻室和冷藏室，以便降低冷藏室和冷冻室的温度。

在图1所示的电冰箱中，冷凝器10和压缩机12安装在位于壳体外侧底部的一个所谓机器室的空间内；一个送风扇组件安装在其一侧，用来吸取外部空气进入机器室并将之吹向冷凝器10，从而有效地冷却引导到冷凝器10中的制冷剂。

如图2所示，送风扇组件包括一个轴流风扇20以及一个驱动轴流风扇20的电动机22，其中轴流风扇20包括一个连接到电动机22的旋转轴上的轮毂201，并具有多个布置在轮毂201外周上的叶片202。

根据该送风扇组件，轴流风扇20通过电动机22的工作来旋转，导致在叶片202前表面和后表面之间产生压力差。该压力差导致外部空气流入到机器室中并吹向冷凝器10。

决定这类轴流风扇20鼓风性能的特征因素的例子包括：后掠角、最大挠度值、叶片202的数目和类似因素。如图2所示，后掠角表示由Y轴和一条通过叶片202内侧中心与轮毂201中心的直线构成的角α，其中Y轴是一条由叶片202内侧中心或与轮毂201接触的叶片部分的中心连接到叶片外侧中心或叶片顶点的直线。

并且，如图2B所示，最大挠度值p表示连接叶片202的前缘L.E和后缘T.E的弦与最大挠度位置P之间的垂直距离。

此时，后掠角α是决定轴流风扇20空气流动噪音的一个因素。后掠角α数值大，则增加在轮毂201和叶片202顶点之间的气流的相位差。后掠角α数值小，则降低气流的相位差。

例如，比较两个具有相同数目叶片和送风量的轴流风扇。如图3A所示，具有30°后掠角的叶片，允许空气流在叶片旋转大约23°时通过叶片。如图3B所示，具有60°后掠角的叶片，允许空气流在叶片旋转大约49°时通过叶片。

换句话说，按照上述后掠角α，通过叶片外端或顶点的空气流具有23°的相位差，通过叶片内端的叶片具有49°的相位差。

因此，这种空气流相位差导致在叶片202外端的噪音和在叶片202内端的噪音之间的相位差。其中，该相位差增大时，气流通过叶片的频率降低。

最大挠度值p是决定在叶片202上表面和下表面之间压力差的因素，其中最大挠度值p的增加增大了在叶片上表面和下表面之间的压力差，从而增加了气流通过叶片的频率。

同时，根据具有简单通道和小通道阻力值的机器室的结构，即使送风气流压力有些低而不高时，设计具有低噪音的轴流风扇20也是有效的。可是，用于传统送风扇组件的轴流风扇20具有这样的构造，在叶片202之间的空间窄，并且后掠角α小，而挠度值大，叶片202的数目是三个。

由于在叶片202之间的窄空间迫使叶片202尺寸大，因此在叶片202表面上产生的空气流可以具有大剥离范围和大压力波动范围，这是增大气流噪音的原因。并且，后掠角α小，而最大挠度值p大，结果由于后掠角和最大挠度值的上述特性导致气流噪音增大。

因此，现有技术的电冰箱中的冷凝器轴流扇具有大的气流噪音。这样，存在的问题是降低了电冰箱的性能。

发明内容

因此，本发明设计解决现有技术的上述问题。因此，本发明的一个目的是提供一种电冰箱冷凝器的轴流风扇，该轴流风扇包括三个叶片。其中，轮毂的直径是轴流风扇外径的23.3±5％，并且每个叶片的宽度是轴流风扇外径的36.6±3％。

为了达到本发明的上述目的，这里供一种电冰箱冷凝器的轴流风扇，该轴流风扇包括三个叶片。其中，内径与外径之比是23.0±5％；最大挠度位置是0.65，从轮毂到叶片顶点均匀分布；并且最大挠度具有从轮毂到最大挠度位置从4.0％到5.0％以及从最大挠度位置到顶点从5.0％到6.0％的曲线分布(curved distribution)。

附图简单说明

图1是一个立体视图，表示普通电冰箱的机器室结构；

图2A和图2B分别是表示构成普通送风扇组件的轴流风扇的特征因素的正视图和侧视图；

图3A和图3B分别是表示按照轴流风扇的特征因素中的后掠角而变化的空气流相位差的曲线图；

图4A和图4B分别是表示按照本发明的用于冷凝器的轴流风扇的特征因素的正视图和侧视图；

图5是表示噪音随着按照本发明的轴流风扇的特征因素中的叶片数目变化的曲线图；

图6是表示噪音随着按照本发明的轴流风扇的特征因素中的叶片宽度变化的曲线图；

图7是一个曲线图，表示按照本发明的轴流风扇和按照现有技术的轴流风扇的噪音谱；

图8是一个曲线图，表示本发明的轴流风扇的噪音随着俯仰角变化而变化的曲线；

图9是一个曲线图，表示本发明的轴流风扇的噪音随着后掠角变化而变化的曲线；

图10是一个按照本发明的用于电冰箱的轴流风扇的截面图，为了说明，其中叶片的边界被划分为160个区域元。

图11是一个曲线图，对比本发明的轴流风扇和按照现有技术的轴流风扇的噪音变化。

具体实施方式

下面参照附图详细说明本发明。

为了达到上述目的，提供一种电冰箱冷凝器的轴流风扇。其特征在于包括三个叶片，轮毂的直径是轴流风扇外径的23.3±5％，并且每个叶片的宽度是轴流风扇外径的36.6±3％。

本发明的轴流风扇的特征在于，轴流风扇的外径是150±1mm，轮毂直径是35±1mm，叶片宽度是55±1mm。

并且，本发明的轴流风扇的特征在于，每个叶片具有从轮毂到叶片顶点均匀分布的0.65的最大挠度位置。其中，最大挠度具有从轮毂到最大挠度位置是4.0％到5.0％以及从最大挠度位置到顶点是5.0％到6.0％的曲线分布。每个叶片具有从轮毂到顶点线性分布的、大小为36.0°到26.0°的俯仰角，以及具有一个大小为67.0°±5％的后掠角。

下面参照图4到图7详细说明本发明的第一实施例，其中本发明与现有技术类似的零件利用相同的参考标号表示。

首先，按照本发明第一实施例的用于电冰箱冷凝器的轴流风扇如图4A所示那样具有三个叶片202，其中如图4B所示，轮毂的直径是轴流风扇外径D的23.3±5％，并且每个叶片的宽度b是轴流风扇外径D的36.6±3％。

此时，考虑到机器室的体积，优选轴流风扇外径D、轮毂的直径d和叶片的宽度b分别具有满足诸如150±1mm、35±1mm和55±1mm的上述比例的尺寸。

这些尺寸的选择是实验的结果，为了比较叶片数目不同时的气流噪音，实验中使轴流风扇具有3、5、7、9个叶片。如图5所示，在轴流风扇具有3或7个叶片时，轴流风扇具有最小的气流噪音。

并且，比较具有3个叶片的风扇和具有7个叶片的风扇，发现具有三个叶片的风扇速率增加更平稳而制造更方便，这样它在性能和制造条件上更优秀。

叶片宽度b也是决定在轴流风扇轴流方向的密闭通道中(例如电冰箱的机器室中)的噪音的重要因素。并且，如图6所示，可以发现，在叶片的宽度b与轴流风扇外径D的比率为36.6％时，气流噪音具有最小值。

并且，按照本发明的第一实施例，轴流风扇具有这样的构造，每个叶片202具有从轮毂201到叶片顶点均匀分布的0.65的最大挠度位置P；最大挠度MC示出了从轮毂201到最大挠度位置P为4.0％到5.0％以及从最大挠度位置P到顶点为5.0％到6.0％的曲线分布；表现为从轮毂201到顶点呈线性分布的、大小为36.0°到26.0°的俯仰角β；以及一个大小为67.0°±5％后掠角。

因此，按照本发明的第一实施例，如图7所示，在与传统轴流风扇相同的气流条件下，风扇增加50rpm的旋转速度，噪音降低2dB。

按照如上所述的本发明的用于电冰箱冷凝器的送风扇，由于诸如叶片的数目和最大挠度以及相对于轴流风扇外径的叶片宽度等特征因素，因此鼓风噪音和通过叶片的频率降低，从而改善了电冰箱的性能。

下文的详细描述是参照附图和下述表，来说明本发明的第二实施例的电冰箱的轴流风扇。

如图5所示，可以发现，在送风量相同时，轴流风扇的噪音反比于叶片的数目。这意味着作为克服通道阻力的最重要因素的叶片数目的增加是送风过程中增加噪音的最重要因素。

因此，考虑到噪音的因素，只要气流量不大量降低，就最好使得轴流风扇具有较少的叶片数量。

图8是一个曲线图，表示轴流风扇中噪音随着俯仰角变化而变化的曲线。这是在图5的基础上对于具有三个叶片的轴流风扇进行实验的结果。其中垂直轴表示声音压力，水平轴表示俯仰角。

图8所示的俯仰角是在叶片顶点的数值，其中噪音反比于俯仰角的增加，并在俯仰角超过一定范围后正比于俯仰角的增加。这里，俯仰角为20°到25°时，具有最低的噪音值。

图9是一个曲线图，表示轴流风扇的噪音随着后掠角变化而变化的曲线。其中垂直轴表示声音压力，水平轴表示在叶片顶点的后掠角。

后掠角表示叶片在旋转方向的倾斜程度，它是由连接轮毂到叶片中心以及从叶片顶点到中心的假想线以及一条垂直于旋转角的直线限定的。按照一个函数，用于降低风扇噪音的后掠角在轮毂处的数值为0，在叶片顶点为特定值。

如图9所示，可以看出，在后掠角为69°到72°时具有最低的噪音。

同时，下面说明本发明第二实施例的最佳电冰箱用轴流风扇，可以根据噪音随着上述诸如叶片数目、俯仰角和后掠角等因素的变化规律，使得噪音最小化。

首先，如图4A和4B所示，按照本发明第二实施例的电冰箱用轴流风扇20包括：一个连接到电动机的旋转轴上的轮毂201；和沿着径向布置在轮毂的外圆周上、用于通过旋转吹送空气的3个叶片202。

每个叶片202是引入空气流的元件，每个叶片的三维轮廓由决定轴流风扇送风特性的几个因素决定。

按照本发明的第二实施例，轮毂的直径d是轴流风扇外径D的23.3±5％，其中轴流风扇的外径D是110±1mm，轮毂直径d是25±1mm，叶片宽度b是36.0±1mm。

按照本发明的第二实施例，轴流风扇20的最大挠度位置P是0.65，从轮毂201到叶片顶点均匀分布。最大挠度MC具有从轮毂201到最大挠度位置P为4.0％到5.0％以及从最大挠度位置P到顶点为5.0％到6.0％的曲线分布。

并且，轴流风扇的俯仰角β具有从轮毂到顶点大小为35.0°到24.0°的线性分布。在这种情况下，从20°到25°范围内选择俯仰角β的最佳值。根据图4的结果，这里噪音被最小化。

按照本发明的第二实施例的轴流风扇的后掠角α具有离叶片顶点72.0°±10％的数值。其选择满足69°到72°的范围，根据图5的结果，这里噪音最低。换句话说，轴流风扇20的后掠角α大于传统轴流风扇的后掠角，以便轴流风扇20可以使空气流与位于轴流风扇20后部的、包括冷凝器在内的其他零件的干扰最小化，这样显著降低噪音。

如上所述构造的轴流风扇20可以既具有顺时针又具有逆时针旋转方向。

同时，下面参照附图和下述表格说明构成轴流风扇的叶片202的边界数据。

首先，图10是一个用于本发明的电冰箱的轴流风扇的截面图，用于说明在160个区域元上的叶片边界。其中，叶片202的边界被划分为160个区域元，并且每个区域元的位置利用三个坐标X、Y、Z表示三维轮廓。

如图10所示，叶片202沿着顺时针方向划分为160个区域元，这些区域元从轮毂侧前部1，经过轮毂侧后部41，叶片顶点侧后部和叶片顶点侧前部121再到达轮毂侧前部161，每个区域的坐标如下表所示。这里，X坐标表示水平轴，Y坐标表示垂直轴，Z坐标表示旋转轴。其中每个区域的边界值具有毫米单位。

表1

在相同送风量下，比较按照本发明第二实施例的轴流风扇与传统的轴流风扇所产生的噪音如下。

图11是一个曲线图，表示本发明第二实施例的轴流风扇模型和传统轴流风扇的噪音变化。其中垂直轴表示声音压力，水平轴表示流度，按照不同的容量诸如140、360、420和500升，来比较本发明和现有技术的轴流风扇。

如图11所示，在140升时，在相同的送风量时，本发明第二实施例与相关技术相比，轴流风扇的噪音低大约4.14dB。在360升时，在相同的送风量时，本发明第二实施例与相关技术相比，轴流风扇的噪音低大约2.35dB。在420升时，噪音低大约2.54dB。在500升时，噪音低大约2.55dB。

因此，即使上述模型之间存在差值，但在获得相同的气流量时，按照本发明第二实施例的轴流风扇比传统轴流风扇至少降低平均2.5dB的噪音。

此时，按照本发明第二实施例的轴流风扇转速比传统轴流风扇的转速低100rpm，结果可以在低转速下获得相同的气流量，从而提高了轴流风扇的效率。

Claims (4)

1. 一种电冰箱冷凝器的轴流风扇，其特征在于，所述轴流风扇包括三个叶片，轮毂的直径是轴流风扇外径的23.3±5％，并且每个叶片的宽度是轴流风扇外径的36.6±3％。

2. 如权利要求1所述的冷凝器轴流风扇，其特征在于，所述轴流风扇的外径是150±1mm，轮毂直径是35±1mm，叶片宽度是55±1mm。

3. 如权利要求1所述的冷凝器轴流风扇，其特征在于，所述每个叶片具有从轮毂到叶片顶点均匀分布的大小为0.65的最大挠度位置，其中，最大挠度具有从轮毂到最大挠度位置是4.0％到5.0％以及从最大挠度位置到叶片顶点是5.0％到6.0％的曲线分布。

4. 如权利要求1所述的冷凝器轴流风扇，其特征在于，所述每个叶片具有从轮毂到顶点呈线性分布的、大小为36.0°到26.0°的俯仰角，以及大小为67.0°±5％的后掠角。

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