CN103089661A

CN103089661A - 横流风扇

Info

Publication number: CN103089661A
Application number: CN2011103464841A
Authority: CN
Inventors: 田杰; 欧阳华; 李游; 寺冈弘宣; 郑志明; 田中英志
Original assignee: Shanghai Jiaotong University; Daikin Industries Ltd
Current assignee: Shanghai Jiaotong University; Daikin Industries Ltd
Priority date: 2011-11-04
Filing date: 2011-11-04
Publication date: 2013-05-08
Anticipated expiration: 2031-11-04
Also published as: AU2012333534A1; ES2664543T3; US20140301825A1; JPWO2013065792A1; EP2775146A4; CN103089661B; US9638195B2; EP2775146A1; KR20140121814A; EP2775146B1; AU2012333534B2; JP5806327B2; KR101607791B1; WO2013065792A1

Abstract

一种空调设备技术领域的横流风扇，该横流风扇包括圆形支撑板和多个叶片。叶片的压力面圆弧的半径大于负压面圆弧的半径，且内周侧圆弧的半径大于外周侧圆弧的半径。而且，将叶片剖面最大壁厚部位定于从内周侧圆弧起位于叶片弦长的40～60％的位置。叶片设置为使内周侧圆弧位于支撑板的内周侧、外周侧圆弧位于支撑板的外周侧，且多个叶片间的流道宽度成从支撑板的内周侧向外周侧逐渐变窄的结构。

Description

横流风扇

技术领域

本发明涉及的是一种空调设备技术领域的装置，具体是一种横流风扇。

背景技术

目前空调装置的室内机送风机上普遍使用横流风扇。横流风扇包括由圆板和配置在圆板外周的多个叶片所组成的叶轮。图15表示专利文献1(文献号：实开昭57-157788，公开日1982年10月4日)及专利文献2(文献号：特开平2-169896，公开日1990年6月29日)所披露的横流风扇叶片的剖面形状。如图15所示，叶片500的剖面形状是以中心线(点线)为中心左右对称且中间厚两端薄的半月形状。这种剖面形状为半月形的横流风扇，其结构为叶片的外周侧圆弧Ro的半径与内周侧圆弧Ri的半径尺寸相同，叶片的凸面侧圆弧Rs与凹面侧圆弧Rp分别由单一的圆弧构成，且Rp＞Rs。但是，作为横流风扇的叶片，若其剖面采用半月形状，则如图16所示，在多个叶片间的流道中，叶片内周侧的流道直径Di减小为叶片外周侧的流道直径Do’。也就是说，由于从叶片的内周侧至外周侧的流道宽度的变化较大，空气流速度的变化量也较大。如图17所示，叶片外周侧的流道宽度比叶片内周侧变窄24.3％，导致吹出侧的空气流的流速变大。因此，在吹出侧空气流的波动较大，空气难以沿流道流动，在吹出侧负压面产生流动的剥离。其结果是增加风扇的流动损失，导致风扇的功耗增加，从而引起电力损失。

而且，在专利文献3(文献号：特开2006-37839，公开日2006年2月9日)披露的横流风扇中，公开了为抑制高负荷时因翼面流动的剥离所带来的噪音或输入功率的增加，叶片的剖面形状设计成将翼弦长等分割时相对于分割线不对称的流线形，且风扇内周侧的剖面面积Sa与风扇外周侧的剖面面积Sb之比设为Sa/Sb＝1.3～1.6，风扇内周侧前端R的半径Ra与风扇内周侧前端R的半径Rb之比设为Ra/Rb＝0.1～0.8，且在弦长的中央翼剖面的厚度为最大的形状。但是，在这种形状的叶片中，相邻叶片间的流道宽度从内周侧向外周侧不是逐渐变窄，存在空气流速度的变化量不稳定的部分。

发明内容

本发明针对现有技术存在的上述不足，提供一种横流风扇，该风扇通过增大风扇外周侧的相邻叶片间的流道宽度，并减少从叶片的内周侧到外周侧的相邻叶片间的流道宽度的变化率，从而降低从叶片内周侧到外周侧的空气速度的变化量，从而减少因风扇带来的电力损失。

本发明是通过以下技术方案实现的：

本发明涉及一种横流风扇，包括：支撑板部和翼部，其中：翼部包括以规定间隔配置在所述的支撑板上的多个叶片。

所述的叶片弦长方向的剖面形状，包括形成凸状负压面的负压面圆弧、形成凹状压力面的压力面圆弧、连接负压面圆弧第一端和压力面圆弧第一端的内周侧圆弧、连接负压面圆弧第二端和压力面圆弧第二端的外周侧圆弧。

所述的压力面圆弧的半径大于负压面圆弧的半径，内周侧圆弧的半径大于外周侧圆弧的半径，且将叶片剖面最大壁厚部位定于从内周侧圆弧起位于叶片弦长的40～60％的位置上。

所述的多个叶片设置为使内周侧圆弧位于支撑板的内周侧，外周侧圆弧位于支撑板的外周侧，且多个叶片间的流道宽度从支撑板的内周侧向外周侧逐渐变窄。

本装置采用上述结构，因叶片的外周侧变薄，可增大风扇外周侧的相邻叶片间的流道宽度。而且，从整个叶片的内周侧到外周侧，相邻叶片间的流道宽度逐渐变窄，可降低从叶片内周侧到外周侧的空气流速的变化量，并可抑制风扇的送风性能的降低。

所述的凸状负压面由单一的负压面圆弧Rs构成，凹状压力面由多个压力面圆弧Rp1、Rp2、…Rpn构成，且多个压力面圆弧Rp1、Rp2、…Rpn的半径rp1、rp2、…rpn分别大于负压面圆弧Rs的半径rs。

上述叶片的压力面由多个圆弧构成，且该多个圆弧的半径分别大于所述的负压面圆弧的半径。

因此，叶片内周侧的多个叶片间的流道宽度变化率变得更小，可降低从叶片内周侧到外周侧的空气速度的变化量，并可抑制风扇的送风性能的降低。

所述的多个压力面圆弧Rp1、Rp2、…Rpn的半径rp1、rp2、…rpn之间的关系满足：rp1＞rp2＞…＞rpn，即叶片从厚度最大壁厚部位向外周侧圆弧的Ro侧逐渐变薄。

由于叶片的压力面由多个圆弧构成，且叶片从最大壁厚部位向外周侧圆弧的Ro侧逐渐变薄，因此从叶片内周侧向外周侧的多个叶片间的流道宽度变化率变得更小，可降低从叶片内周侧到外周侧的空气速度的变化量，并可抑制风扇的送风性能的降低。

所述的多个叶片相互之间的流道宽度的最大变化率低于20％。

本发明涉及一种空气调节器的室内机，其包括上述横流风扇、热交换器和外壳。

本发明涉及一种空调装置，其包括上述室内机、室外机、连接室内机与室外机的配管。

发明效果

本发明涉及的横流风扇中，通过降低多个叶片间流道宽度的变化率，可降低从叶片内周侧到外周侧的空气速度的变化量，并可抑制风扇的送风性能的降低。

附图说明

图1为包含涉及本发明实施例的横流风扇的空调装置外观斜视图；

图2为包含涉及本发明实施例的横流风扇的室内机剖面示意图；

图3为涉及本发明实施例的横流风扇的外观斜视图；

图4为叶轮的斜视图；

图5为实施例1的叶片的剖面示意图；

图6为表示包含实施例1的叶片的多个叶片间流道的剖面示意图；

图7为表示包含实施例1的叶片的多个叶片间流道宽度变化的示意图；

图8为实施例2的叶片的剖面示意图；

图9为表示包含实施例2的叶片的多个叶片间流道宽度变化的示意图；

图10为实施例3的叶片的剖面示意图；

图11为表示包含实施例3的叶片的多个叶片间流道宽度变化的示意图；

图12A为表示包含现有的半月状叶片的多个叶片间绝对速度的示意图；

图12B为表示包含实施例1形状的叶片的多个叶片间绝对速度的示意图；

图13A为表示包含现有的半月状叶片的多个叶片间相对速度的示意图；

图13B为表示包含实施例1形状的叶片的多个叶片间相对速度的示意图；

图14为表示对横流风扇的输入功率与风量之间的关系示意图；

图15为现有的半月状叶片的剖面示意图；

图16为表示包含现有的半月状叶片的多个叶片间流道的剖面示意图；

图17为表示包含现有的半月状叶片的多个叶片间流道宽度变化的示意图；

图中：1室内机、2室外机、3配管、8室内机的热交换器、10横流风扇、11叶轮、50圆盘状支撑板、100、200、300、500叶片、Rp压力面圆弧、Rs负压面圆弧、Ri内周侧圆弧、Ro外周侧圆弧。

具体实施方式

下面对本发明的实施例作详细说明，本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。

实施例1

如图1所示，为本发明空调装置的整体结构，即搭载有本发明一实施例的横流风扇的空调装置的外部示意图。

该空调装置是用于向室内提供经调节后的空气的装置。空调装置，包括被安装在室内壁面的室内机1、和被设置在室外的室外机2。通过冷却剂配管3连接室内机1和室外机2。

如图2所示，为本发明室内机的结构，其中：室内机1为被安装在室内壁面的壁挂式室内机，主要包括室内机外壳5、室内热交换器8、横流风扇10。

室内机外壳5内容纳有室内热交换器8及横流风扇等10。而且，室内机外壳5上形成有调节空气所需的空气吸入口6和空气吹出口4。

空气吸入口6设置在室内机外壳5的上部及前部，是将室内的空气吸入室内机外壳5内侧所需的开口。

空气吹出口4设置在室内机外壳5的前面下部。而且，空气吹出口4附近，设置有水平摆叶7以覆盖空气吹出口4。水平摆叶7被摆叶电机(图中未示出)旋转驱动，改变空气的风向或开闭空气吹出口4。

室内热交换器8由在长度方向两端多次折回所组成的传热管以及从传热管插入的多个鳍片所组成，与接触的空气之间进行热交换。而且，室内热交换器8，在暖风运转模式时作为冷凝器发挥功效，在冷风运转模式时则作为蒸发器发挥功效。

横流风扇10具有作为驱动机构的电机(图中未示出)、通过电机使空气朝图4所示的A1方向旋转流动的叶轮11。而且，横流风扇10能够将空气从空气吸入口6吸入室内机外壳5内，并使其通过室内热交换器8之后，从空气吹出口4将空气吹出室内机外壳5外。具体而言，在室内机外壳5内的空气流动方向上，横流风扇10配置在室内热交换器8和空气吹出口4之间，且在叶轮11的背面侧配置有导向部9。导向部9用于向空气吹出口4引导空气流。该空气流是从室内热交换器8与叶轮11之间的空间S1流经叶轮11后吹向叶轮11与空气吹出口4之间的空间S2的空气流。此外，叶轮11的前侧面上设置有用于防止从空间S2吹出的空气流倒流到空间S1的舌部15。

这样，在该室内机1中，通过旋转驱动横流风扇10的叶轮11，可使室内机外壳5内的空气形成从空间S1流向S2的空气流，其中，所述的空气流相对叶轮11的旋转轴线O垂直地贯穿流过，且从空气吹出口4吹出。根据该构成，该室内机1中，空气从空气吸入口6吸入室内机外壳5内，吸入至该室内机外壳5的空气，通过室内热交换器8被冷却或加热，经由横流风扇10的叶轮11，从空气吹出口4吹向室内机外壳5外。

下面，对横流风扇10的叶轮11结构进行说明。

如图3所示，为叶轮的结构示意图，图中横流风扇10，在横流风扇10旋转轴线O方向的旋转轴方向上具有细长转子形的外观。而且，横流风向10主要包括设置在第一端面上的圆板状圆形支撑板12、设置在第二端面上的圆板状圆形支撑板50、多个叶轮11、设置在多个叶轮11之间的圆板状圆形支撑板51，且这些部件相互连接而组成。另外，圆形支撑板12构成旋转轴方向的第一端，圆板状圆形支撑板50构成旋转轴方向的第二端。圆形支撑板12，以叶轮11的旋转轴(即、旋转轴线O)为中心进行旋转。还有，在圆形支撑板12的中央，设置有作为横向风扇10旋转轴的轴部58。

此外，设置在第一端面的圆板状圆形支撑板12和设置在第二端面的圆板状圆形支撑板50之间配置有一个以上(在这里是9个)的叶轮11。

如图3及图4所示，圆板状的圆形支撑板50上设置有多个叶片100，圆形支撑板50以横流风扇10的旋转轴(即，旋转轴线O)为中心进行旋转。而且，多个叶片100在圆形支撑板50的圆周方向上配置，且使多个叶片100朝横流风扇10的旋转方向(在这里为，图4所示的A1方向)倾斜规定角度。

下面所述的各实施例中，叶片之外的其他结构均具有相同结构，因此，在下列各实施例中，省略有关其他结构，仅对叶片的结构进行说明。

如图4～图6所示，实施例1的多个叶片100以规定间隔配置在支撑板50上。叶片100长度方向的剖面形状，包括形成凸状负压面的负压面圆弧Rs、形成凹状压力面的压力面圆弧Rp、连接负压面圆弧Rs的第一端和压力面圆弧Rp的第一端的内周侧圆弧Ri、连接负压面圆弧Rs第二端和压力面圆弧Rp第二端的外周侧圆弧Ro。压力面圆弧Rp的半径rp大于负压面圆弧Rs的半径rs，内周侧圆弧Ri的半径ri大于外周侧圆弧Rp的半径ro。还有，将叶片100叶片剖面最大壁厚部位定于从内周侧圆弧Ri起位于叶片弦长的40～60％的位置上。叶片100配置成使内周侧圆弧Ri位于支撑板的内周侧，使外周侧圆弧Ro位于支撑板的外周侧，且成多个叶片间的流道宽度从支撑板的内周侧向外周侧逐渐变窄的结构。

实施例1的叶片100，压力面圆弧Rp的半径rp大于负压面圆弧Rs的半径rs，内周侧圆弧Ri的半径ri大于外周侧圆弧Ro的半径ro。即，ri＞ro，rp＞rs。其结果是图5所表示的叶片100的外周侧压力面的一部分厚度变薄。与图15所示的剖面为半月状叶片500相比，叶片100外周侧的压力面厚度被削减。如图6所示，叶片100内周侧的流道直径Di被削减至叶片外周侧的流道直径Do，但由于叶片100外周侧的压力面厚度被削减，因此叶片100外周侧的流道直径Do大于现有的剖面为半月状叶片500的外周侧的流道直径Do’。所以，实施例1中的叶片100内周侧至外周侧的流道宽度的变化量小于现有的半月状叶片500内周侧至外周侧的流道宽度的变化量，吹出侧的空气速度的变化量也变小。具体而言，如图7所示，与叶片100内周侧的多个叶片间流道宽度相比，叶片100外周侧的多个叶片间流道宽度的最大变化率低于20％，且叶片100外周侧的多个叶片间流道宽度比叶片500外周侧的多个叶片间流道宽度增大13.7％。其结果是在采用叶片100时与采用现有技术中的叶片500时相比，吹出侧空气流速增大量减少。因此，空气流的紊乱度变小，且不易在吹出侧负压面产生流动的剥离。其结果是降低因风扇引起的电力损失。

实施例2

实施例2的叶片200，如图8所示，其压力面圆弧Rp由两个圆弧构成。压力面Rp，由位于内周侧的第1压力面圆弧Rp1和位于外周侧的第2压力面圆弧Rp2构成，且位于内周侧的第1压力面圆弧Rp1的半径rp1和位于外周侧的第2压力面圆弧Rp2的半径rp2，分别大于负压面圆弧Rs的半径rs的同时，位于内周侧的第1压力面圆弧Rp1的半径rp1小于位于外周侧的第2压力面圆弧Rp2的半径rp2。即，ri＞ro，rp2＞rp1＞rs。而且，将叶片剖面最大壁厚部位定于从内周侧圆弧Ri起位于叶片弦长的40～60％的位置。叶片100配置成使内周侧圆弧Ri位于支撑板的内周侧，使外周侧圆弧Ro位于支撑板的外周侧，且成多个叶片间的流道宽度从支撑板的内周侧向外周侧逐渐变窄的结构。

实施例2的叶片200，其压力面圆弧Rp由两个圆弧构成。其结果是与由单一圆弧构成压力面圆弧Rp的实施例1的叶片100相比，叶片200外周侧的压力面厚度被削减成更薄。其结果是实施例2的叶片200内周侧至外周侧的流道宽度的变化量比现有的半月状叶片500内周侧至外周侧的流道宽度的变化量更小，吹出侧速度的变化量也更小。具体而言，如图9所示，与叶片200内周侧的多个叶片间流道宽度相比，叶片200外周侧的多个叶片间流道宽度的最大变化率低于20％，且叶片200外周侧的多个叶片间流道宽度比叶片500外周侧的多个叶片间流道宽度增大13.7％。但是，采用实施例2的叶片200时与采用实施例1的叶片100时相比，在内周侧流道宽度的减少量变小。其结果是在叶片内周侧至外周侧的整个长度方向上，空气流的紊乱度变小，不易在吹出侧负压面产生流动的剥离。其结果是降低因风扇引起的电力损失。

实施例3

实施例3的叶片300，如图10所示，其压力面Rp由三个圆弧构成。由位于内周侧的第1压力面圆弧Rp1、位于外周侧的第3压力面圆弧Rp3、位于内周侧与外周侧之间的第2压力面圆弧Rp2构成，且位于内周侧的第1压力面圆弧Rp1的半径rp1、位于内周侧与外周侧之间的第2压力面圆弧Rp2的半径rp2、位于外周侧的第3压力面圆弧Rp3的半径rp3，分别大于负压面圆弧Rs的半径rs，同时位于内周侧的第1压力面圆弧Rp1的半径rp1小于位于外周侧的第3压力面圆弧Rp3的半径rp3，位于内周侧与外周侧之间的第2压力面圆弧Rp2的半径rp2大于位于外周侧的第3压力面圆弧Rp3的半径rp3。即，ri＞ro、rp2＞rp3＞rp1＞rs。此外，将叶片剖面最大壁厚部位定于从内周侧圆弧Ri起位于叶片弦长的40～60％的位置。叶片100配置成使内周侧圆弧Ri位于支撑板的内周侧，外周侧圆弧Ro位于支撑板的外周侧，且成多个叶片间的流道宽度从支撑板的内周侧向外周侧逐渐变窄的结构。

实施例3的叶片300，其压力面圆弧Rp由三个圆弧构成。其结果是与由单一圆弧、两个圆弧构成压力面圆弧Rp的实施例1的叶片100、实施例2的叶片200相比，外周侧的压力面厚度被削减成更薄。其结果是实施例3的叶片300内周侧至外周侧的流道宽度的变化，比现有的半月状叶片500内周侧至外周侧的流道宽度的变化更小，吹出侧空气速度的变化量也更小。具体而言，如图11所示，与叶片300内周侧的多个叶片间流道宽度相比，叶片300外周侧的多个叶片间流道宽度的最大变化率低于20％，且叶片300外周侧的多个叶片间流道宽度比叶片500外周侧的多个叶片间流道宽度增大13.7％。但是，实施例3的叶片300与实施例1的叶片100、实施例2的叶片200，在内周侧流道宽度的减少量变小。其结果是在叶片内周侧至外周侧的整个长度方向上，空气流的紊乱度变小，不易在吹出侧负压面产生流动的剥离。其结果是降低因风扇引起的电力损失。

根据上述实施例中所示风扇，其横流风扇叶片的外周侧压力面厚度被削减，成多个叶片间的流道宽度从支撑板的内周侧向外周侧逐渐变窄的结构。其结果是在叶片内周侧至外周侧的整个长度方向上，空气流的紊乱度变小，不易在吹出侧负压面产生流动的剥离。其结果是降低因风扇引起的电力损失。

以横流风扇10的外径为90mm、横流风扇的旋转速度为1200rpm、最大送风量为10.4m³/min时为例，对采用实施例1的叶片100的横流风扇和采用现有的半月状叶片500的横流风扇进行了比较，具体对横流风扇10吹出侧多个叶片间空气流的绝对速度、相对速度进行试验，对向横流风扇的电机输入与风量之间的关系进行了调查。

用绝对速度矢量图表示从多个叶片间空气流的计算结果得到的流体速度矢量分布状态，图12a表示采用现有的半月状叶片500时的结果、图12b表示采用实施例1的叶片100时的结果。在这里，采用实施例1的叶片100时与采用现有的半月状叶片500时相比，由于降低了多个叶片间的流速，因此吹出侧的空气流的流速得以降低，并可降低吹出侧流道内的损失。

还有，用相对速度矢量图表示从多个叶片间空气流的计算结果得到的流体速度矢量分布状态，则图13a表示采用现有的半月状叶片500时的结果、图13b表示采用实施例1的叶片100时的结果。在这里，采用实施例1的叶片100时与采用现有的半月状叶片500时相比，由于多个叶片间的流道宽度变宽，因此可使叶片间的流速降低，并可降低因摩擦或流道变窄而造成的损失等。

此外，图14表示向横流风扇的电机输入与风量之间的关系进行实验的结果。如图14所示，在风量相同的条件下，采用实施例1的叶片100时与采用现有的半月状叶片500时相比，电机的输入降低了5％。

Claims

1.一种横流风扇，包括：支撑板部(50)和翼部(11)，其中：翼部(11)包括以规定间隔配置在所述的支撑板上的多个叶片(100)，并且

所述的叶片(100)的长度方向的剖面形状包括：形成凸状负压面的负压面圆弧(Rs)、形成凹状压力面的压力面圆弧(Rp)、连接所述的负压面圆弧(Rs)第一端和所述的压力面圆弧(Rp)第一端的内周侧圆弧(Ri)、连接所述的负压面圆弧(Rs)第二端和所述的压力面圆弧(Rp)第二端的外周侧圆弧(Ro)；

所述的压力面圆弧(Rp)的半径(rp)大于所述的负压面圆弧(Rs)的半径(rs)，所述的内周侧圆弧(Ri)的半径(ri)大于所述的外周侧圆弧(Ro)的半径(ro)，将所述叶片的剖面最大壁厚部位定于从内周侧圆弧(Ri)起位于叶片弦长的40～60％的位置上；

所述的叶片(100)设置为使所述的内周侧圆弧(Ri)位于所述的支撑板的内周侧，所述的外周侧圆弧(Ro)位于所述的支撑板的外周侧的位置；

所述的多个叶片间的流道宽度从所述的支撑板的内周侧向外周侧逐渐变窄。

2.根据权利要求1所述的横流风扇，其特征是，所述的凸状负压面由单一的负压面圆弧(Rs)构成；所述的凹状压力面由多个压力面圆弧(Rp1、Rp2、…Rpn)构成，其中：多个压力面圆弧(Rp1、Rp2、…Rpn)的半径(rp1、rp2、…rpn)分别大于所述的负压面圆弧(Rs)的半径(rs)。

3.根据权利要求2所述的横流风扇，其特征是，所述的多个压力面圆弧(Rp1、Rp2、…Rpn)的半径(rp1、rp2、…rpn)之间的关系满足：rp2＞rp3＞…＞rpn＞rp1，即叶片的厚度从所述的最大壁厚部位向所述的外周侧圆弧(Ro)侧阶段性地变薄。

4.根据权利要求1-3中任一所述的横流风扇，其特征是，所述的多个叶片(100)相互之间的流道宽度的最大变化率低于20％。

5.一种空调装置的室内机(1)，其特征在于，包括：如权利要求4所述的横流风扇(10)、热交换器(8)以及外壳(6)。

6.一种空调装置(4)，其特征在于，包括：如权利要求5所述的室内机(1)、室外机(2)以及连接所述的室内机与所述的室外机的配管(3)。