CN101498313A - 风扇和具有该风扇的空调的室外机 - Google Patents

风扇和具有该风扇的空调的室外机 Download PDF

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Abstract

披露了一种风扇和具有该风扇的空调的室外机，通过减少所述风扇旋转时所产生的侧循环流，来减少不必要的能耗并降低操作过程中所产生的噪音。所述风扇包括：毂轴，具有侧孔；以及多个旋转叶片，固定于所述毂轴并将从所述毂轴接收的旋转动力转换成压力差，以排出空气；其中所述毂轴包括主板件，该主板件设置在沿该风扇的空气排出方向的、所述侧孔的下游，且覆盖所述毂轴的至少一部分，以防止空气流动穿过所述毂轴的中心。

Description

风扇和具有该风扇的空调的室外机
技术领域
本发明涉及风扇和具有该风扇的空调的室外机。
背景技术
空调是用于调节空气状态以使某一空间内的空气保持为使人在适宜的环境下活动的设备。空调通过吸收或释放所述空间中的热来执行控制功能，以使所述某一空间内的温度及湿度保持在某一水平。在此过程中，所述空调将从所述空间中吸收的热向外部释放或从外部吸收热，因此，要求室外机来执行上述功能。
所述室外机与外界进行热交换，且为了有效地进行热交换，室外机内部的空气应该与外界空气进行适当的热交换，以使室外机内的热交换器和室外机内的空气之间保持一定水平的温差。为此，需要将室外机内的空气向外部强制排放的空气循环装置，而风扇就执行这种功能。一旦接收到来自驱动源的旋转动力(rotatory power)，风扇就产生用于空气循环的压力差。因为空气排出效率、噪音、振动等会依赖于风扇的形状或结构而有所变化，所以应该从流体力学的角度来确定风扇的形状。风扇与驱动源的驱动轴连接，这样在设计风扇的形状时，还应该考虑所述连接的工作效率。因此，应该考虑诸如能量利用效率、振动、噪音、工作效率等之类的因素，来确定最有效的风扇构型，针对此所进行的研究正在进行，但是依然有许多待解决的问题。
发明内容
因此，本发明的目的在于提供一种风扇，其能通过减少侧循环流来提高工作效率、提高能量利用效率，并能减少振动、降低噪音等。
为了实现上述目的，提供了一种空调的风扇，包括：毂轴，具有侧孔；以及多个旋转叶片，固定于所述毂轴并将从所述毂轴接收的旋转动力转换成压力差，以排出空气；其中所述毂轴包括主板件，该主板件设置在沿该风扇的空气排出方向的、所述侧孔的下游，且覆盖所述毂轴的至少一部分，以防止空气流动穿过所述毂轴的中心。
所述侧孔可以为用于将驱动源的驱动轴和所述毂轴进行连接的操作空间，以便所述驱动轴从所述毂轴的后侧插入且所述毂轴接收来自所述驱动轴的旋转动力。所述毂轴可包括在所述毂轴的所述主板件的后侧形成的开口。所述毂轴可包括突出部，所述突出部具有在所述开口的中心处形成的中心孔，以允许所述驱动源的所述驱动轴插入到所述中心孔内。在所述突出部的一侧面上可形成有第一连接孔，在所述驱动轴的一侧面上与所述第一连接孔对应的位置处可形成第二连接孔，而且所述风扇还可包括驱动轴连接元件，所述驱动轴连接元件穿过所述第一连接孔和所述第二连接孔而将所述驱动轴和所述毂轴连接。
为了实现上述目的，还提供了一种空调的室外机，包括；驱动源，其产生旋转动力并包括驱动轴；和风扇。该风扇包括：毂轴，其与所述驱动轴连接且具有侧孔；以及多个旋转叶片，其固定于所述毂轴并将从所述毂轴接收的旋转动力转换成压力差，以排出空气；其中，所述毂轴还包括主板件，该主板件设置在沿该风扇的空气排出方向的、所述侧孔的下游，且覆盖所述毂轴的至少一部分，以防止空气流动穿过所述毂轴的中心。
所述驱动源和所述风扇之间的距离可以为所述毂轴直径的20％或者小于所述毂轴直径的20％。所述毂轴可包括一侧孔，其用作将驱动轴和毂轴进行连接的操作空间。
本发明具有如下多个效果。
首先，可提高驱动源的驱动轴和风扇之间连接的工作效率。
其次，可降低在风扇侧向上产生的侧循环流，以降低不必要的能耗。
第三，可降低风扇为保持所需性能水平的旋转速度，以降低噪音和减少振动。
第四，通过优化风扇和驱动源之间的距离，可以降低不必要的能耗；且可以降低由于风扇和驱动源之间的距离增加所可能产生的振动。
附图说明
随附的附图用于提供对本发明的进一步理解并合并在说明书中并成为说明书的一部分，附图列出了本发明的实施方式并与说明书一起用于解释本发明的原理。
在附图中：
图1是示出用于空调的室外风扇和驱动源连接的分解立体图，其中所述室外风扇产生侧循环流。
图2是示出依据本发明一实施方式的用于空调的室外机的立体图。
图3是依据本发明一实施方式的用于空调的室外风扇和驱动源之间连接的分解立体图。
图4是依据本发明一实施方式的风扇毂轴的后视图。
图5是噪音量随着驱动源和毂轴之间的距离增加而增加的曲线图。
具体实施方式
现在参照图1说明用于空调的室外风扇40(但本发明并不限于作为例子的空调的室外风扇)，同时将说明当主板件22设置在后侧(rear side)时可能产生的问题。
图1是风扇40以及驱动源10的立体图，风扇40可以用于空调的室外机，驱动源10将旋转动力(或转动力)传送给风扇40。
风扇40包括毂轴20和多个旋转叶片30。
对于毂轴20，产生旋转动力的驱动源10的驱动轴12从毂轴20的后侧插入。毂轴20包括：侧孔20h，其用于使驱动轴12和毂轴20连接，以使毂轴20一旦接收到由驱动轴12传递的旋转动力便可与驱动轴12一起旋转；主板件22，其相对于空气排出方向(从后侧向前侧)设置在所述侧孔的上游并封住毂轴20的后侧；以及突出部24，其从主板件22向前侧突出，并具有允许驱动轴12插入的中心孔24S。在主板件22的前侧形成有开口20S。
旋转叶片30固定于毂轴20，且毂轴20一旦接收到来自驱动源10的旋转动力，便以沿毂轴20纵向延伸的虚拟轴线O为中心旋转，此时旋转叶片30便与毂轴20一起旋转，以在虚拟轴线O方向上的前侧和后侧之间形成压力差，由此执行将空气向前侧排出的功能。
现在更详细地说明毂轴20与驱动轴12的连接。在突出部24的一侧面上形成第一连接孔24h；而在驱动轴12的一侧面形成第二连接孔12h，以使第二连接孔12h与第一连接孔24h相对应。用于空调的室外风扇40可包括驱动轴连接元件(未示出)，所述驱动轴连接元件穿过第一连接孔24h和第二连接孔12h而将毂轴20和驱动轴12连接。所述驱动轴连接元件是指连接机械部件的普通连接元件，诸如螺栓、销子等。这种情况下，为了使所述驱动轴连接元件穿过第一连接孔24h和第二连接孔12h而将毂轴20和驱动轴12连接，需要将工具容置到突出部24上。也就是，在毂轴20的侧面上形成侧孔20h，以确保使用所述工具将毂轴20和驱动轴12连接时的操作空间。侧孔20h的形成提高了将风扇40和驱动源10连接的工作效率。
现在说明风扇40旋转时所产生的侧循环流。
当风扇40旋转时，在前侧和后侧之间形成将空气向风扇40前侧排出的压力差。同时，所述前侧的压力在毂轴20的中心处相对降低，并由此所述空气会下沉。在这方面，因为毂轴20的前侧形成的开口20S的存在，因此空气下沉穿过开口20S、并随后通过侧孔20h排出。由于旋转叶片30在前侧和后侧之间形成压力差，所以所排出的空气向前侧流动，并在毂轴20的中心处下沉。所述过程反复进行。在风扇40旋转过程中所产生的穿过毂轴的中心和侧孔20h的空气流称为侧循环流S。
侧循环流S为在室外机内循环的流动，其绝不会有助于室外机和外部空间之间的热交换，由此，产生这种侧循环流所消耗的能量则是一种能量损失。因此，随着侧循环流S加大，能量损失也不必要地加大，从而降低了能量使用效率。另外，在风扇40工作时，当侧循环流S增加时，为了保持所需的空气排量，风扇40的旋转速度也应增加，这导致了振动和噪音的增加。
由此，应该寻求一种使这种侧循环流减少的方式，因此需要改进所述风扇的构型。
现在参照图2至图4来说明克服上述缺陷的用于空调的风扇。
图2示出了用于空调的室外机100。室外机100包括：壳体160，形成室外机100的外形；压缩机162，设置在壳体160内并对制冷剂进行压缩；热交换器164，连接于压缩机162并实现压缩的制冷剂和室外空气之间的热交换；风扇140，将已从热交换器164吸收了热的室内空气向外界排出；以及驱动源110(参见图3)，将旋转动力传送至风扇140，以使风扇140旋转。
现在参照图3来解释具有减少的侧循环流S的用于空调的室外风扇140。
风扇140包括毂轴120和多个旋转叶片130。
对于毂轴120，产生旋转动力的驱动源110的驱动轴112从毂轴120的后侧插入。毂轴120包括：侧孔120h，其用于允许驱动轴112和毂轴120连接，以使毂轴120一旦接收到由驱动轴112传送的旋转动力便可与驱动轴112一起旋转；主板件122，其相对于空气排出方向设置在所述侧孔120h的下游，且覆盖毂轴120的至少一部分，优选地覆盖毂轴120的整个区域(虽然这里主板件122覆盖了部分，但是为了能获得将如上所述的侧循环流减低到一定程度的效果，所以主板件122不是一定要覆盖毂轴120的整个区域)，以防止空气流动穿过毂轴120的中心；以及突出部124，其从主板件122向后侧突出，并具有允许驱动轴112插入的中心孔124S。在毂轴120的主板件122的后侧形成有开口120S。
旋转叶片130固定于毂轴120，且毂轴120一旦接收到来自驱动源110的旋转动力，便以沿毂轴120纵向延伸的虚拟轴线O为中心旋转，此时旋转叶片130便与毂轴120一起旋转，以在虚拟轴线O方向上的前侧和后侧之间形成压力差，由此执行将空气向前侧排出的功能。
现在更详细地说明毂轴120与驱动轴112的连接。在突出部124的一侧面上形成第一连接孔124h，而在驱动轴112的一侧面上形成第二连接孔112h，以使第二连接孔112h与第一连接孔124h相对应。用于空调的室外风扇140可包括驱动轴连接元件(未示出)，所述驱动轴连接元件穿过第一连接孔124h和第二连接孔112h而将毂轴120和驱动轴112连接。所述驱动轴连接元件是指连接机械部件的普通连接元件，诸如螺栓、销子等。这种情况下，为了使所述驱动轴连接元件穿过第一连接孔124h和第二连接孔112h而将毂轴120和驱动轴112连接，需要将工具容置到突出部24上，且在毂轴120的所述侧面上形成的侧孔120h就是用于放入所述工具的空间。
下面将说明如何在风扇140中减低所述侧循环流S。
如上所述，当风扇140旋转时，在前侧和后侧之间形成将空气向前侧排出的压力差。同时，所述压力差在中心处降低，由此空气沿着上述虚拟轴线O的方向向后侧下沉。在这方面，因为该主板件设置在沿该风扇的空气排出方向的、所述侧孔120h的下游，故主板件122将侧循环流的流动路径的位置封闭，且相应地，由于主板件122的原因，沿着虚拟轴线O的方向向后下沉的空气不能进一步流动。在这种情况下，在主板件122的前侧不存在任何像侧孔120h一样的用作能形成侧循环流的流动路径的出口的孔，这样如果主板件122覆盖了毂轴120的至少一部分，则可以阻滞下沉空气的流动。而且，如果主板件122覆盖了整个毂轴120，则会没有形成所述侧循环流的流动路径的空间，从而导致不产生所述侧循环流。
简单地将主板件122设置在所述平面的前侧就可以防止所述侧循环流的流动，而且在这种情况下，在由主板件122和毂轴120形成的所述空间内可产生涡流。所以，优选地，主板件122设置成接近前侧。然而，简单地将主板件122设置在所述平面的前侧即可获得本发明所想要的效果，所以本发明的范围不限制于如图3所示的将主板件122设置成接近前侧。
下面将说明毂轴120和驱动源110之间的距离l的优化。
当风扇140旋转时，在旋转叶片130的后侧形成的压力相对低，并由此空气经由旋转叶片130被引入并被向前侧排出。同时，这种低压力由旋转叶片130形成，从而在毂轴120的后面受旋转叶片130的影响相对较小，这样在毂轴120后面的虚拟轴线O附近形成与旋转叶片130后侧的压力相比相对高的压力。由此，空气朝毂轴120和驱动源110之间的虚拟轴线O流动。在这种情况下，由于在主板件122的后侧形成的开口120S的存在，已流入到开口120S中的空气将引起涡流的产生或者循环流动。这种涡流为一种绝不涉及到将室外机100内的空气向外排出的流动，因此产生这种流动所消耗的能量导致能量损失。随着所述流动的量的增加，产生的噪音更大。因此，为了减少所述涡流，优选地，在毂轴120和驱动源110之间应不存在间隙，以防止将空气引入到毂轴120和驱动源110之间。然而，在这个方面，驱动源110被固定而毂轴120待旋转，这样，驱动源110和毂轴120不能在物理上一体地形成，且难于设计其间无间隙的毂轴120和驱动源110。当然，通过精密设计是可能的，但是，工作效率可能降低，且在此出于经济效益考虑，通过这种精密设计制造室外机可能不是优选的。因此，可以说，驱动源110和毂轴120之间存在的所述距离l优选越短越好，而且它(所述距离)应该在某一尺寸范围内。
同时，如果驱动源110和毂轴120之间的所述距离l加大，则驱动源110和毂轴120之间的空间的截面积会增加，这导致引入到驱动源110和毂轴120之间的空气量增加。随后，产生的涡流更多，使得能耗增加、噪音增强。如上所述，在考虑到风扇140和驱动源110连接的工作效率以及经济效益时，还需要确保所述距离l超过合适的水平。因此，在考虑工作效率的同时，所述距离l需要选择到合适水平，以防止不必要的能耗和噪音的增加。
图5所示的试验结果表明，如果所述距离l加大，则所产生的噪音量增加，但是如果所述距离再长到一定距离，具体地，所述距离大于毂轴120的直径d的20％，则由产生的循环流所导致的噪音不再增加，但是待连接于毂轴120上的驱动轴112的长度增加。驱动轴112的长度增加使得振动增加，工作效率也提高，但是驱动轴的偏心也增加，而不管是否有涡流；由驱动轴的所述长度导致的噪音也增强。结果，为了平衡起见，所述距离l优选地设置在毂轴直径d的20％的范围内。
已参照随附的附图说明了本发明的优选实施方式，而且对于本领域的技术人员而言，在不脱离本发明的范围内做出各种修改和变型将是显而易见的。因此，对本发明的所述实施方式的任何将来的修改将落入随附权利要求及其等同的范围内。

Claims (11)

1.一种风扇，包括：
毂轴，其具有侧孔；以及
多个旋转叶片，其固定于所述毂轴并将从所述毂轴接收的旋转动力转换成压力差，以排出空气；
其中，所述毂轴还包括主板件，该主板件设置在沿该风扇的空气排出方向的、所述侧孔的下游，且覆盖所述毂轴的至少一部分，以防止空气流动穿过所述毂轴的中心。
2.如权利要求1所述的风扇，其中，所述侧孔为用于将驱动所述风扇旋转的驱动源的驱动轴和所述毂轴进行连接的操作空间，以便所述驱动轴从所述毂轴的后侧插入且所述毂轴接收来自所述驱动轴的旋转动力。
3.如权利要求1所述的风扇，其中，所述毂轴包括在空气引入的方向上形成的开口。
4.如权利要求3所述的风扇，其中，所述毂轴还包括突出部，所述突出部具有在所述开口的中心处形成的中心孔，以允许将用于驱动所述风扇旋转的驱动源的驱动轴插入到所述中心孔内。
5.如权利要求4所述的风扇，其中，在所述突出部的一侧面上形成有第一连接孔，在所述驱动轴的一侧面上与所述第一连接孔对应的位置处形成有第二连接孔，而且所述风扇还包括驱动轴连接元件，所述驱动轴连接元件穿过所述第一连接孔和所述第二连接孔而将所述驱动轴和所述毂轴连接。
6.一种空调的室外机，包括：
驱动源，其产生旋转动力并包括驱动轴；和
风扇，其包括：
毂轴，其与所述驱动轴连接且具有侧孔；以及
多个旋转叶片，其固定于所述毂轴并将从所述毂轴接收的旋转动力转换成压力差，以排出空气；
其中，所述毂轴还包括主板件，该主板件设置在沿该风扇的空气排出方向的、所述侧孔的下游，且覆盖所述毂轴的至少一部分，以防止空气流动穿过所述毂轴的中心。
7.如权利要求6所述的室外机，其中，所述驱动源和所述风扇之间的距离为所述毂轴直径的20％或者小于所述毂轴直径的20％。
8.如权利要求6所述的室外机，其中，所述侧孔为用于将所述驱动轴和所述毂轴进行连接的操作空间，以便所述驱动轴从所述毂轴的后侧插入且所述毂轴接收来自所述驱动轴的旋转动力。
9.如权利要求6所述的室外机，其中，所述毂轴包括在空气引入的方向上形成的开口。
10.如权利要求9所述的室外机，其中，所述毂轴还包括突出部，所述突出部具有在所述开口的中心处形成的中心孔，以允许所述驱动源的所述驱动轴插入到所述中心孔内。
11.如权利要求10所述的室外机，其中，在所述突出部的一侧面上形成有第一连接孔，在所述驱动轴的一侧面上与所述第一连接孔对应的位置处形成有第二连接孔，而且所述风扇还包括驱动轴连接元件，所述驱动轴连接元件穿过所述第一连接孔和所述第二连接孔而将所述驱动轴和所述毂轴连接。
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