CN102852854A - 落地式空调器及其斜流风扇 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种落地式空调器及其斜流风扇，该斜流风扇包括可旋转驱动的轮毂及设置于轮毂周围的若干叶片，所述轮毂包括头部和尾部，且其外部尺寸从头部到尾部逐渐减小；所述叶片包括连接轮毂的叶根部、远离轮毂的叶顶部、靠近头部的出风端和靠近尾部的进风端；所述叶片围绕轮毂的轴线旋转时，所述叶根部的进风端所在旋转圆周的直径与叶顶部的进风端所在旋转圆周的直径之比值为进风端轮毂比，所述叶根部的出风端所在旋转圆周的直径与叶顶部的出风端所在旋转圆周的直径之比值为出风端轮毂比，所述进风端轮毂比小于出风端轮毂比。本发明的斜流风扇具有轴向进风、斜向出风的特点，在保证送风距离的同时，又增大了送风量、提高了送风效率。
Description
技术领域
本发明涉及空调器技术领域，尤其是涉及一种落地式空调器及其斜流风扇。
背景技术
现有的落地式空调器如图1、图2所示，其风机风道系统大多采用离心风扇，将蜗壳1及离心风扇2设于空调内腔的下部，换热器3设于空调内腔的上部并倾斜安放，将进风口4、出风口5分别设于壳体的下部、上部，进风口4位于壳体的正前方或者侧前方，出风口5位于壳体的正前方，下部的风机风道系统往上部的换热器吹风以达到快速换热的目的。
也有少部分落地式空调器将电机、离心风扇及蜗壳置于空调内腔的上部，将换热器设于空调内腔下部，上部的风道系统吸进的风必须经过下部的换热器，从而达到快速换热的目的。
还有部分风机风道系统采用贯流风扇，将换热器置于贯流风扇的后方，出风口置于空调的中间或者两侧。通过贯流风扇的高速旋转将机体后部的空气通过换热器引入并吹出。
但上述采用离心风扇或贯流风扇的落地式空调器，虽然其叶片旋转时产生的离心力能将风送出较远的距离，送风距离较大，但由于其吸入的风量小，在送风时空气需要转折较大的角度送出，风量损耗较大，因而送出的风量较少，从而导致送风效率低。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种落地式空调器器，旨在保证空调器的送风距离的同时，增大送风量、提高送风效率。
本发明提出一种斜流风扇，该斜流风扇包括可旋转驱动的轮毂及设置于轮毂周围的若干叶片，所述轮毂包括头部和尾部，且其外部尺寸从头部到尾部逐渐减小； 所述叶片包括连接轮毂的叶根部、远离轮毂的叶顶部、靠近头部的出风端和靠近尾部的进风端；所述叶片围绕轮毂的轴线旋转时，所述叶根部的进风端所在旋转圆周的直径与叶顶部的进风端所在旋转圆周的直径之比值为进风端轮毂比，所述叶根部的出风端所在旋转圆周的直径与叶顶部的出风端所在旋转圆周的直径之比值为出风端轮毂比，所述进风端轮毂比小于出风端轮毂比。
优选地，所述进风端轮毂比为0.15～0.45。
优选地，所述出风端轮毂比为0.55～0.85。
优选地，所述叶根部的进风端和出风端的连线与所述斜流风扇的轴线的夹角为35°～55°。
优选地，所述叶根部的进风端和出风端的连线与叶顶部的进风端和出风端的连线所形成的夹角为0°～30°。
优选地，所述轮毂侧面沿径向截取叶片所得的剖面为翼剖面，该翼剖面的进风端和出风端的连线与轮毂端面的夹角为叶片的倾斜角，该倾斜角从叶根部到叶顶部逐渐减小。
优选地，所述叶根部的倾斜角为38°~55°。
优选地，所述叶顶部的倾斜角为18°~35°。
优选地，所述叶根部的倾斜角为44.2°，所述的叶顶部的倾斜角为23°。
优选地，所述斜流风扇旋转时，气流于出风端的排出方向与轮毂端面的夹角为叶片的出口安装角，该出口安装角从叶根部到叶顶部逐渐增大。
优选地，所述叶根部的出口安装角为90°~135°。
优选地，所述叶顶部的出口安装角为105°~150°。
优选地，所述叶根部的出口安装角为104°，所述叶顶部的出口安装角为125.7°。
优选地，所述叶片为5～9个。
本发明同时提出一种落地式空调器，该空调包括一斜流风扇，所述斜流风扇包括可旋转驱动的轮毂及设置于轮毂周围的若干叶片，所述轮毂包括头部和尾部，且其外部尺寸从头部到尾部逐渐减小； 所述叶片包括连接轮毂的叶根部、远离轮毂的叶顶部、靠近头部的出风端和靠近尾部的进风端；所述叶片围绕轮毂的轴线旋转时，所述叶根部的进风端所在旋转圆周的直径与叶顶部的进风端所在旋转圆周的直径之比值为进风端轮毂比，所述叶根部的出风端所在旋转圆周的直径与叶顶部的出风端所在旋转圆周的直径之比值为出风端轮毂比，所述进风端轮毂比小于出风端轮毂比。
优选地，所述进风端轮毂比为0.15～0.45。
优选地，所述出风端轮毂比为0.55～0.85。
优选地，所述叶根部的进风端和出风端的连线与所述斜流风扇的轴线的夹角为35°～55°。
优选地，所述叶根部的进风端和出风端的连线与叶顶部的进风端和出风端的连线所形成的夹角为0°～30°。
优选地，所述轮毂侧面沿径向截取叶片所得的剖面为翼剖面，该翼剖面的进风端和出风端的连线与轮毂端面的夹角为叶片的倾斜角，该倾斜角从叶根部到叶顶部逐渐减小。
优选地，所述叶根部的倾斜角为38°~55°.
优选地，所述叶顶部的倾斜角为18°~35°。
优选地，所述叶根部的倾斜角为44.2°，所述的叶顶部的倾斜角为23°。
优选地，所述斜流风扇旋转时，气流于出风端的排出方向与轮毂端面的夹角为叶片的出口安装角，该出口安装角从叶根部到叶顶部逐渐增大。
优选地，所述叶根部的出口安装角为90°~135°。
优选地，所述叶顶部的出口安装角为105°~150°。
优选地，所述叶根部的出口安装角为104°，所述叶顶部的出口安装角为125.7°。
优选地，所述叶片为5～9个。
本发明所提供的一种落地式空调器及其斜流风扇，由于斜流风扇的轮毂的头部比尾部大，而且进风端轮毂比小于出风端轮毂比。当轮毂带动叶片旋转时，其进风端具有较强的俘获气流的拉升力，而出风端具有较强的排出所俘获气流的离心力。也即其既具有较强的离心力，能将空气送出较远的距离，送风距离大；同时又可产生轴向拉升力，强迫空气运动，将大量的空气吸入空调内部，然后顺着轮毂的侧表面将风斜向送出，风量损耗小，送风效率高。因此本发明的斜流风扇具有轴向进风、斜向出风的特点，在保证送风距离的同时，又增大了送风量、提高了送风效率。
附图说明
图1是现有技术中安装了离心风扇的空调器的正视图；
图2是现有技术中安装了离心风扇的空调器的侧视图；
图3是本发明的斜流风扇一实施例的主视图；
图4是本发明的斜流风扇一实施例的立体结构示意图；
图5 是本发明的斜流风扇的子午面示意图；
图6 是本发明的斜流风扇中叶片的翼剖面示意图；
图7是本发明的斜流风扇中叶片从叶根部到叶顶部若干截面的翼形投影示意图；
图8是本发明的斜流风扇安装于空调器的系统原理图；
图9是本发明的斜流风扇一实施例安装于空调器后的剖视图。
本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
参见图3、图4、图5，提出本发明的斜流风扇一实施例。其中，图3是本发明的斜流风扇一实施例的主视图；图4是本发明的斜流风扇一实施例的立体结构示意图；图5 是本发明的斜流风扇的子午面示意图。本实施例的斜流风扇10，包括一轮毂100及设置于轮毂100周围的若干叶片200，轮毂100可通过电机驱动旋转，叶片200可以与轮毂100一体设置也可以连接于轮毂100表面，轮毂100旋转时带动叶片200旋转。所述轮毂100呈圆锥形，且直径大的一端为头部，直径小的一端为尾部。叶片200与轮毂100连接的一侧为叶根部210，远离轮毂100的一侧为叶顶部220；且叶片200靠近轮毂100头部的一端为进风端240，靠近轮毂100尾部的一端为出风端230，也即如图5所示的下端为进风端240，上端为出风端230。当叶片200围绕轮毂100的轴线旋转时，叶根部210的进风端240所在旋转圆周的直径为d1；叶顶部220的进风端240所在旋转圆周的直径为D1，d1/D1为进风端240轮毂比。叶根部210的出风端230所在旋转圆周的直径为d2；叶顶部220的出风端230所在旋转圆周的直径为D2，d2/D2为出风端230轮毂比。其中，进风端240轮毂比小于出风端230轮毂比。
进一步的，进风端240的轮毂比优选为0.15～0.45，出风端230的轮毂比优选为0.55～0.85。当进风端和出风端的轮毂比在上述参数范围之内时，能最大限度的平衡斜流风扇的轴向拉升力和离心作用力，在保证其有足够的离心作用力的同时，进一步增大其轴向拉升力。
传统的离心风扇，虽然其产生的离心力能将风送出较远的距离，使得空调的送风距离较大，但由于其吸入的风量小，在送风时空气需要转折较大的角度，导致风量损耗较大，因而送出的风量较少、送风效率低。本实施例采用的斜流风扇10，由于轮毂100呈圆锥形，叶片200进风端240所在的轮毂100直径比出风端230所在的轮毂100直径小，而且进风端240轮毂比小于出风端230轮毂比。当轮毂100带动叶片200旋转时，其既具有较强的离心力，能将空气送出较远的距离，送风距离大；同时又可产生轴向拉升力，强迫空气运动，将大量的空气吸入空调内部，然后顺着轮毂100的圆锥斜面将风斜向送出，风量损耗小，送风效率高。因此本实施例的斜流风扇10具有轴向进风、斜向出风的特点，在保证送风距离的同时，又增大了送风量、提高了送风效率。因而它既具有轴流风扇风量大的优势，又具有离心风扇抗压特性好的优势。
进一步地，本实施例中叶轮200的叶根部210的进风端240和出风端230的连线，也即图5中叶轮200与轮毂100连接部上下两端的连线，其与轮毂100的轴线的夹角为35°～55°，即图中的θ1。这一角度实际上分配了斜流风扇10在空调器中离心和轴向的两种运动方式。离心方向的运动主要转换成压力势能以保证该空调装置的送风距离；而轴向方向的运动是为了保证风量足够大，进而保证送风效率。因而该角度范围进一步平衡了斜流风扇10的送风量和送风距离。同时，叶根部210的进风端240和出风端230的连线与叶顶部220的进风端240和出风端230的连线的夹角为0°～30°，也即图中的θ2。该设计的目的是在叶轮200的做功区域形成特殊的缩口，有效的加速叶轮200做功区域气流的流动，从而抑制涡流的产生，进一步提升风扇效率，并同时减少了腔体内的涡噪声。
本实施例的叶轮200数量为5～9片，围绕轮毂100的圆锥面等距或不等距分布均可。如果叶片200个数过少，不能保证足够的风量和送风距离；叶片200数量过多，又会产生较大的离散噪声。而5～9片是较理想的数量，既能保证送风效率又不会产生太大的噪声。同时，考虑到空调器结构限制和对风量、风压、噪音的要求，以及空调电机转速的特点（室内机定速电机一般使用四、六、八级电机），本实施例的斜流风扇10的直径可设置为250～400mm，风扇额定工作的转速可设置为500rpm～1300rpm。
进一步地，参见图6、图7，其中，图6是本发明的斜流风扇中叶片的翼剖面示意图；图7是本发明的斜流风扇中叶片从叶根部到叶顶部若干截面的翼形投影示意图。为了减少低能流体在叶根部210的堆积，进一步提高风扇的送风效率，并降低噪音，本实施例的叶片200不是平面，而是采用空间弯扭的形状。具体来说，本实施例的斜流风扇10，其叶片的倾斜角从叶根部210到叶顶部220逐渐减小，而叶片的出口安装角则从叶根部210到叶顶部220逐渐增大。当斜流风扇10正常工作时，叶片200围绕轴线旋转的方向，为进风端240在前，出风端230在后，叶片200与气流正面接触的一面为迎风面260。气流从进风端240进入，沿着迎风面260斜着爬升到出风端230，并在离心力的作用下从出风端240排出空调内腔。
如图6所示，轮毂100侧面沿径向截取叶片200所得的剖面，也即叶片200的翼剖面。所述翼剖面左端为出风端230，右端为进风端240，上面一条曲线即为迎风面260的投影曲线，两曲线之间的弦线251即为进风端240与出风端230的连线。进风端240的箭头表示进风端240的旋转方向，由于叶片200的旋转方向始终与轮毂100端面平行，因此该旋转方向的切线与弦线251的夹角即为叶片200的倾斜角，即图中的β角。出风端240斜下的箭头为迎风面260的投影曲线于出风端230的切线方向，也即气流的排出方向；斜上的箭头为出风端230的旋转方向，其切线与轮毂100端面平行，因此两箭头之间的夹角即为叶片200的出口安装角，即图中的α角。叶片的倾斜角从叶根部到叶顶部逐渐减小，出口安装角从叶根部到叶顶部逐渐增大。
进一步地，叶根部210的倾斜角优选为38°～55°，出口安装角优选为90°～135°；叶顶部220的倾斜角优选为18°～35°，出口安装角优选为105°～150°。该参数范围内所形成的斜流风扇，其叶片形状既能产生强大的轴向拉升力又能产生较强的离心作用力，气流既不会于叶根部堆积也不会于叶顶部逃逸。
下表为本实施的斜流风扇中，从叶片的叶根部210到叶顶部220所截取的若干翼剖面所在位置的倾斜角和安装角，其中截面显示0%为叶根部210，其倾斜角为44.2°，出口安装角为104°；截面显示100%为叶顶部220，其倾斜角为23°，出口安装角为125.7°。
| 截面 | 0% | 21% | 42% | 63% | 84% | 100% |
| 叶片倾斜角（°） | 44.2 | 40.4 | 35.5 | 30.8 | 26.4 | 23.0 |
| 出口安装角（°） | 104.0 | 105.8 | 109.5 | 114.1 | 120.1 | 125.7 |
图7则为上述各翼剖面的翼形投影图，其中箭头所示方向为气流方向。
本实施例的叶片形状大致为：进风端的叶片从叶根部到叶顶部逐渐向内卷曲，而出风端的叶片从叶根部到叶顶部逐渐向外伸展。因此采用本实施例中呈空间弯扭状的叶片200，能产生强大的轴向拉升力，将空气从外界拉入空调空腔并产生急速的气流，气流从进风端240进入叶片200的旋转空间。由于叶根部210到叶顶部220的倾斜角逐渐减小，且叶根部210到叶顶部220的出口安装角逐渐增大，因此进风端240的卷曲面极易俘获气流，使得气流在风扇的持续拉升下沿着迎风面260急速爬升到出风端230；由于从进风端240到出风端230，叶片200逐渐向外伸展，因此气流在爬升过程中既不会于叶根部210堆积，也不会从叶顶部220逃逸，因此不会造成气流的损耗，也不会因为堆积气流的阻挡而降低气流的速度，并因此产生大量的噪音。最后大量的气流在风扇强大的离心力作用下，被叶片200从出风端230甩出。因此，本实施例中呈空间弯扭状的叶片200，能最大限度的减少低能流体在叶根部210的堆积，进一步提高风扇的送风效率，并降低噪音。
参见图8、图9，并结合图3。其中，图8是本发明的斜流风扇安装于空调器的系统原理图，图9是本发明的斜流风扇一实施例安装于空调器后的剖视图。本实施例的斜流风扇10可以安装于空调器的落地式室内机的中部，其上部为空气出口40，下部为热交换器30。斜流风扇10外部还设有一风扇蜗壳20，该蜗壳20于进风端240形成一进风口11，于出风端230形成一出风口12。当斜流风扇10旋转时，由于轮毂200呈圆锥形，叶片200的进风端240所在的轮毂100直径比出风端230所在的轮毂100直径小，而且进风端240轮毂比小于出风端230轮毂比，且叶片200呈空间弯扭状。因此叶片200搅动空气，产生轴向拉升力，外界大量的空气被吸入空调内腔，并经过换热器30后变成冷风，继续上升到达进风口11，然后在叶片200旋转时产生的轴向拉升力以及离心力的共同作用下，冷风顺着轮毂100的圆锥斜面及叶片200的迎风面260到达出风口12，最后进一步从上部的空气出口40排出空调内腔。整个过程中空气所受的阻力较小，并在强劲的轴向拉升力和离心力共同作用下被吸入、排出空调内腔，因此风量损耗小，送风效率高。
本实施例同时提出一种落地式空调器，该空调包括一斜流风扇，所述斜流风扇包括可旋转驱动的轮毂及设置于轮毂周围的若干叶片，所述轮毂包括头部和尾部，且其外部尺寸从头部到尾部逐渐减小；所述叶片包括连接轮毂的叶根部、远离轮毂的叶顶部、靠近头部的出风端和靠近尾部的进风端；所述叶片围绕轮毂的轴线旋转时，所述叶根部的进风端所在旋转圆周的直径与叶顶部的进风端所在旋转圆周的直径之比值为进风端轮毂比，所述叶根部的出风端所在旋转圆周的直径与叶顶部的出风端所在旋转圆周的直径之比值为出风端轮毂比，所述进风端轮毂比小于出风端轮毂比。本实施例中所描述的斜流风扇为本发明中上述实施例所涉及的斜流风扇，在此不再赘述。
应当理解的是，以上仅为本发明的优选实施例，不能因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。
Claims (15)
1.一种落地式空调器的斜流风扇，包括可旋转驱动的轮毂及设置于轮毂周围的若干叶片，其特征在于：
所述轮毂包括头部和尾部，且其外部尺寸从头部到尾部逐渐减小；
所述叶片包括连接轮毂的叶根部、远离轮毂的叶顶部、靠近头部的出风端和靠近尾部的进风端；
所述斜流风扇旋转时，所述叶根部的进风端所在旋转圆周的直径与叶顶部的进风端所在旋转圆周的直径之比值为进风端轮毂比，所述叶根部的出风端所在旋转圆周的直径与叶顶部的出风端所在旋转圆周的直径之比值为出风端轮毂比，所述进风端轮毂比小于出风端轮毂比。
2.根据权利要求1所述的斜流风扇，其特征在于，所述进风端轮毂比为0.15～0.45。
3.根据权利要求1或2所述的斜流风扇，其特征在于，所述出风端轮毂比为0.55～0.85。
4.根据权利要求1所述的斜流风扇，其特征在于，所述叶根部的进风端和出风端的连线与所述斜流风扇的轴线的夹角为35°～55°。
5.根据权利要求1或4所述的斜流风扇，其特征在于，所述叶根部的进风端和出风端的连线与叶顶部的进风端和出风端的连线所形成的夹角为0°～30°。
6.根据权利要求1所述的斜流风扇，其特征在于，所述轮毂侧面沿径向截取叶片所得的剖面为翼剖面，该翼剖面的进风端和出风端的连线与轮毂端面的夹角为叶片的倾斜角，该倾斜角从叶根部到叶顶部逐渐减小。
7.根据权利要求6所述的斜流风扇，其特征在于，所述叶根部的倾斜角为38°~55°。
8.根据权利要求6或7所述的斜流风扇，其特征在于，所述叶顶部的倾斜角为18°~35°。
9.根据权利要求6所述的斜流风扇，其特征在于，所述叶根部的倾斜角为44.2°，所述的叶顶部的倾斜角为23°。
10.根据权利要求1或6所述的斜流风扇，其特征在于，所述斜流风扇旋转时，气流于出风端的排出方向与轮毂端面的夹角为叶片的出口安装角，该出口安装角从叶根部到叶顶部逐渐增大。
11.根据权利要求10所述的斜流风扇，其特征在于，所述叶根部的出口安装角为90°~135°。
12.根据权利要求10所述的斜流风扇，其特征在于，所述叶顶部的出口安装角为105°~150°。
13.根据权利要求10所述的斜流风扇，其特征在于，所述叶根部的出口安装角为104°，所述叶顶部的出口安装角为125.7°。
14.根据权利要求1所述的斜流风扇，其特征在于，所述叶片为5～9个。
15.一种落地式空调器，包括一斜流风扇，其特征在于，所述斜流风扇为如权利要求1-14所述的斜流风扇。
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