CN105089465A - 一种通风净化器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种通风净化器，包括电风扇，其特征在于，在所述的电风扇的进风端和出风端分别装有预滤网（9）和主滤网（16），在该预滤网（9）的外沿设有风口对接件（4）；在该电风扇的下面设有支座（23）、高度和水平度调节器（11）。所述的电风扇包括外壳（15）、叶轮（6）和电机（13），电机（13）通过支杆或数个径向的导流叶片（5）支撑在圆筒形外壳（15）的轴心，叶轮（6）安装在电机（13）的输出轴上，叶轮（6）位于电风扇的进风端内，导流叶片/支杆（5）位于出风端内。本发明具有高效的通风、过滤效率，并且安装方便，可直接用于单纯通风或单纯的室内过滤，经济实用。

Description

一种通风净化器

技术领域

本发明涉及用于空气净化领域，具体涉及一种通风净化器。

背景技术

人需要有氧呼吸，所以所有居住建筑都需要通风。此外，过量空气污染造成了许多健康问题，对空气进行过滤也成了迫在眉睫的需求。许多现有的过滤系统采用了不同的过滤策略，但是它们一般要么昂贵，要么无效或低效。此外，现有通风和过滤装置在空气进入室内之前对空气进行过滤，但它们有许多问题。利用影响美观的长管道从一个中央位置跟每间房连接，安装昂贵，覆盖难看的管道也增加建设成本，低收入群体买不起，对租房群体也完全不切实际。管道的拐角、弯头以及长度，大大增加了空气阻力，带来额外空气动力损失，降低了系统的总能效。并且，这种系统需要许多螺钉孔嵌入墙壁和天花板以锚固管道，至少要开一个大孔，以通过连接室内外的管道。这些大大小小的孔损坏建筑，随着时间的推移应力集中和负荷波动可能会引起墙体裂缝的生长和繁延。此外，随着时间的推移，管道内累积的灰尘难以清除，增加通风阻力。

许多空气过滤器和通风过滤系统必须使用本公司生产的定制、奇怪的尺寸或形状奇异的过滤网，使得这些公司能够过度提价可更换的过滤网，增加了消费者的使用成本。如果由于生产商倒闭等原因不能买到这些过滤网，就会导致整个系统不能使用而被废弃。

现有的通风过滤系统无法便捷地作为单纯通风或单纯过滤。所以，如果用户有这两种需要时须购买两种机器。

发明内容

本发明克服现有技术存在的不足，提供一种具有高效的通风、过滤效率，并且安装方便，经济实用的通风净化器。该通风净化器还可以便捷地作为单纯通风或单纯过滤。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：一种通风净化器，包括电风扇，其特征在于，所述的电风扇装有预滤网（9）和主滤网（16），该预滤网（9）和主滤网（16）分别设在（流过电风扇的）气流的上游和下游；在电风扇的进风端的外沿设有风口对接件（4），在该电风扇的下面设有支座（23）。

所述的电风扇为轴流式风扇，包括外壳（15）、叶轮（6）和电机（13），电机（13）通过数个径向的导流叶片（5）或支杆支撑在圆筒形外壳（15）的轴心，叶轮（6）安装在电机（13）的输出轴上，导流叶片（5）或支杆位于叶轮（6）的上游或下游。

所述的叶轮（6）的轮毂为一圆形的平衡挡板（25），在该平衡挡板（25）的内侧设有沿圆周均布的多个径向的滑轨（26），在滑轨（26）上滑动安装平衡块（27），通过调节平衡块（27）的位置达到调节叶轮（6）动平衡的目的，平衡块（27）用粘结剂固定；在该平衡挡板（25）的中心设有用于安装在电机的输出轴上的安装孔和沿圆周均布的允许冷却空气通过的孔；在该平衡挡板（25）的上游装有弧形的导流盖（34），以增强叶轮（6）根部的空气动力效率。

利用抛物线来设计所述叶轮（6）的叶片的前缘（28）和后缘（29）的平面投影，用圆弧线来设计叶片的根部（30）和叶片顶部（31）的平面投影；即利用抛物线来设计平面翼型并投影到圆柱形表面以生成在圆周方向具有恒定厚度、在径向具有线性渐变厚度的、具有圆弧翼型前缘和后缘的圆柱翼型件（32），叶片前缘是:，叶片后缘是:。

所述的叶轮（6）的叶片的叶根到叶尖的叶片俯仰角为69.3-74.7度，叶片俯仰角定义为从叶轮轴到翼型弦线间的夹角，从叶根到叶尖的总扭角为5.4度，总扭角定义为叶根处的俯仰角减去叶尖处的俯仰角所得的差；相应的导流叶片（5）具有NACA4位数基系列的拱线并且叶片厚度无变化但叶片弦长从叶尖到叶根按线性递减，翼型最大拱度m=0.105?δ，，V是轴向流速，Vc是圆周速度。

所述的电风扇为离心式风扇，包括外壳（15）、叶轮（6）和电机（13），外壳（15）为蜗壳形状，电机（13）安装在外壳（15）的一端的中心，叶轮（6）安装在电机（13）的输出轴上，外壳（15）另一端的中心为进风端，在外壳（15）的切向口为出风端，直接与所述的风口对接件（4）连接，或通过进风管（38）与所述的风口对接件（4）间接连接。

在所述的支座（23）的下面设有高度和水平度调节器（11）。

所述的高度和水平度调节器（11）由两对左右对称设置的支脚组成，支脚通过螺纹与支座的（23）连接。

所述的高度和水平度调节器（11）由高度调节机构（111）和水平度调节机构（112）组成，该高度调节机构（111）包括相互套在一起并能够伸缩的内、外套管，在该内、外套管之间装有高度调节装置；该水平度调节机构（112）由四根螺栓组成，四根螺栓分别通过螺纹连接在高度调节机构（111）的底端。

在风口对接件（4）的下游和外壳（15）的入风端设有喇叭形的进风导流口（7），该进风导流口（7）的轴向截面为流线形。

在所述的外壳（15）的出风端与主滤网（16）之间装有扩散器（24），扩散器（24）为圆锥形，其小口端与外壳（15）的出风端配合连接，大口端为圆形或方形，与一滤网框体（3）连接，所述的主滤网（16）安装在该滤网框体（3）内；该扩散器（24）用于将气流从一个较小的截面平稳地扩展到一个更大的截面，以增加通过空气管道的空气总体积流率。

所述的主滤网（16）采用能够过滤PM2.5的滤网，主滤网（16）以抽插的方式安装在所述的滤网框体（3）内。

在所述电机（13）上设有电机罩（14），所述电机罩（14）为半个椭圆体或其他连续曲率的平滑形状，前端的开口固定于导流叶片（5）或支杆的内环（17）或支杆支撑上，后端的椭圆形顶端朝电风扇的出风端，在该电机罩（14）上设有通风孔（141）。

还包括一挡风片（20），所述的挡风片（20）采用不透风的硬质或软质材料制成，在该挡风片（20）上设有进风口（35），当挡风片为软质材料时，需要有在该进风口（35）的边缘设有与所述的风口对接件（4）对应的风口环（36），所述的风口环（36）采用硬质或软质的材料制成。

在所述的风口环（36）和/或风口对接件（4）采用铁质材料或磁性材料；或在风口对接件（4）、进风导流口（7）、或风口环（36）上加磁体；或在风口环（36）与风口对接件（4）采用锁扣连接。

在所述的挡风片（20）面积较大而易于变形或不坚固时，在其上设有加固板（22），增强挡风片（20）的抗风能力。

在所述的外壳（15）的上端设有提手（1）。

所述的导流叶片（5）沿圆周均布，其根部和顶端分别连接在内环（17）和外环（18）上，该内环（17）内装入所述的电机（13），该外环（18）嵌入所述的外壳（15）内侧的扩径部分，并使得该外环（18）的内周面与外壳（15）内侧的非扩径部分的内周面平齐，以减少对气流的阻力。

还包括与所述的主滤网（16）外形尺寸相同的安全栅格（37），用于在强制通风使用过程中将其替换主滤网（16），以保护风机叶片免受外来物的损伤和人的手指误入而被叶片打伤；它以装卸主滤网（16）相同的方式滑入滤网框体（3），并由顶盖（2）固定住。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

1.易于安装-本发明的一般安装方法不需要任何特殊工具或设备。其中一个例子，是可以方便地除去现有纱窗上的纱网，替换成随本发明一起提供的一块透明的柔性挡风片，并用现有橡胶条和凹槽来固定该挡风片。本发明被放置在相应的窗台或支架上，并用高度和水平调节器调节，使本发明的的风口对接件与风口环对齐即可。这种安装方式，无需打孔或安装管道。当用户搬家时，本发明很容易被带走，只需把原来的纱网装回纱窗即可，对原来窗户不会造成任何损伤。

2.易于清洁-本发明易于清洁，只需轻轻一提便可把本发明从窗户上取下，松开一个螺丝即可取出可重复使用的预过滤器，并用清水将其冲洗干净；把主过滤网从滤网框体中抽出来，然后用湿布擦拭各个内表面。不需任何攀爬梯子或使用专用清洗设备。

3.高流速的通风-抽出主滤网，插入安全格栅，然后运行本发明即可。

4.自然通风-把本发明从窗户上取走即可。挡风片上有一个孔，孔上装有近似纱窗的滤网，可以让空气自然进出室内。

5.桌面空气过滤器-从窗户上取下本发明，放在桌面上运行即可。

6.高效桌面电风扇-从窗户上取下本发明，放在桌面上，用安全栅格代替滤网，运行即可。

7.节能-风扇、导流叶片、扩散器、进气口和电机盖的精心空气动力学设计使系统达到高流量，低能耗的效果。消除了与长管道或管道弯头相关的空气动力损失。

8.简易的滤网更换-过滤网易于更换，推起滤网框体的顶盖，抽出旧过滤网，滑入新过滤网。无需松动任何螺丝或爬任何梯子。

9.低成本过滤网更换-本发明的过滤网具有标准尺寸和形状，容易在市场上通过多个供应商、并且以低价格买到。

附图说明

图1是本发明一种简易结构的实施例的立体分解结构示意图；

图2是上一实施例组装在一起的立体结构示意图；

图3是本发明叶轮、电机、电机罩及导流叶片的立体分解结构示意图；

图4是图3中各部件组装后的立体结构示意图；

图5是本发明的叶轮实施例的正面（朝进风端）的结构示意图；

图6是图5的左视图；

图7是本发明叶轮的叶片四边（前缘、后缘、叶根和顶端）的形状曲线图；

图8是本发明叶轮的叶片的曲面的形状曲线图；

图9是本发明实施例之一的适合较长扩散器的叶轮的立体分解结构示意图；

图10是图9中平衡挡板的放大图；

图11是本发明一种节能高效型实施例的立体分解结构示意图；

图12是图11所示实施例的组装结构立体图；

图13是图12所示实施例的正面（出风端）结构示意图；

图14是图13的A-A剖视图（顺时针旋转90°）；

图15是本发明另一种高度和水平度调节机构（一侧）的结构示意图；

图16是本发明配备有用软质材料制成的挡风片的立体结构示意图；

图17是本发明用窗户玻璃作为挡风片（即安装在玻璃窗上）的立体结构示意图；

图18是图16中软质的挡风片的结构示意图；

图19是不同的风扇的径向压力分布曲线图；

图20是本发明安全栅格的立体结构示意图；

图21是本发明离心式电风扇的外形立体结构示意图；

图22是图21的正面结构（上游端）示意图；

图23是图22的一种实施例（进风口设有风口对接件）的左视图；

图24是图22的另一实施例（进风口设有进风管）的左视图。

附图标记说明：

1-提手；2-顶盖；3-滤网框体；4-风口对接件；5-导流叶片/支杆；6-叶轮；7-导流口；8-转速调节钮；9-预滤网；10-盒盖；11-高度和水平度调节器；12-电器控制盒；13-电机；14-电机罩；141-（电机罩上的）通风孔；15-圆形短管道；16-主滤网；17-内环；18-外环；19-电机电线导管；20-挡风片；21-连接边/窗框；22-阻尼板；23-支座；24-扩散器；25-平衡挡板；26-滑轨；27-平衡块；28-叶片前缘；29-叶片后缘；30-叶片根部；31-叶片尖部；32-叶片曲面；33-轮毂环；34-导流盖；341-（导流盖上的）通风孔；35-进风口；36-风口环；37-安全栅格；38-进风管；39-定时器调节钮，40-窗台/支架。

具体实施方式

简易型的实施例

本发明一种通风净化器的简易型的实施例，参见图1、图2、图16和图17，包括轴流式电风扇，该电风扇包括外壳15、支杆5、叶轮6和电机13，电机13通过数个径向的支杆5同轴支撑在圆筒形外壳15的轴心，支杆5中有一个支杆为中空，作为电机电线导管19，用于供电线安全地从电器控制盒12向电机13延伸，而不扰动气流。电器控制盒12的盒盖10上设有转速调节钮8，和定时器调节钮39。电器控制盒12设在电机13或支座23上。

叶轮6安装在电机13的输出轴上，在所述的叶轮6的上游和下游分别装有预滤网9和主滤网16，预滤网9优先选用不锈钢细丝网，主滤网16优先选用HEPA高效滤网。在预滤网9的外沿设有风口对接件4；在该电风扇的下面设有支座23。在所述的支座23的下面设有高度和水平度调节器11。该实施例的高度和水平度调节器11由两对左右对称设置的支脚（螺栓）组成，支脚通过螺纹与支座的23连接，通过转动支脚实现高度和水平度的微量调节，以便在安装时将风口对接件4与窗户上的风口环36对准。在特定情况下，还可以通过相互套在一起并能够伸缩的内、外套管辅助完成高度调节。该实施例的风口对接件4优选为片状圆环形状，但不限于圆形。

本发明在工作时，空气从外部首先通过预滤网9，过滤空气中的较大颗粒，防止昆虫、纤维物和大颗粒灰尘过早堵塞空气下游的主滤网16。同时，预滤网9还具有防护的作用和降低湍流的作用，实验表明，与预滤网9相关的空气动力损失被预滤网9减少紊流提高叶轮的效率抵消。

如图1、图2、图11-14、图16和17所示的实施例中，滤网框体3和主滤网16均为方形。此外，滤网框体3和顶盖2还防止气流从主滤网16的周围泄露，防止未过滤的空气泄漏到室内，降低整体空气质量。简易型实施例的顶盖2能够以提手（1）为枢轴翻转。

主滤网16以方便拆卸地结构安装在所述的滤网框体3框内，如滤网框体3为U形并在其内侧设有插槽，主滤网16插入滤网框体3的插槽内，在滤网框体3的顶端装有顶盖2，顶盖2面对进风端的一侧设有凹槽作为提手1。主滤网16方便拆卸，易于更换或清洗。当室外空气洁净不需要过滤时，可以把滤网16去掉，代之以安全栅格37，以增大通风效率。安全栅格37能防止叶片免受外来物的损伤和人的手指误入而被叶片打伤。本发明还可设置多层过滤层，例如，在主滤网16的上游增加非网格式的预过滤层，起到预过滤的作用；在主滤网16的下游增加一个活性碳过滤网，所述活性碳过滤网在高效空气滤网的下游，具有吸附有害化学气体和异味的作用。另外，本发明还可以增加辅热装置，对入室的冷空气进行电加热。最重要的是本发明的极度灵活性，即可以把本发明从窗户取下来，放在桌面上作为单纯的室内空气净化器使用。从能源节约和过滤效率角度，建议优先使用具有严格密封性的窗口过滤功能，只允许洁净的空气进入室内，而不是等脏空气扩散到室内后再进行过滤。

高效型的实施例附加说明

参见图11-图14，本发明该实施例在上一实施例的基础上增加了进风导流口7、扩散器24、电机罩14、平衡块26、新型轴流风扇叶轮6、新型导流叶片5。因新型轴流风扇叶轮6和新型导流叶片5的发明点和实验验证篇幅较长，所以置于申请书最后叙述。首先，进风导流口7、扩散器24、电机罩14、平衡块26具体结构和作用叙述如下：

在所述的预滤网9与外壳15之间装有喇叭形的进风导流口7，该进风导流口7的轴向截面为流线形，其大口端设有与轴线垂直的圆环，并连接在所述的风口对接件4与外壳15的进风端之间。所述的进风导流口7的流线形设计能防止空气进入外壳15之前的流缩（venacontracta），流缩会降低叶轮6的叶片尖端的空气动力学效率。因此，具有流线形状的进风导流口7使得气流顺利进入外壳15的进风端，同时使气流加速，并避免气流从外壳15进气端的内壁表面分离，将本发明的效率提高了好几个百分点。该实施例的风口对接件4与上一实施例相同。

在所述的外壳15的出风端与主滤网16之间装有扩散器24，扩散器24为圆锥形，其小口端与外壳15的出风端配合连接，大口端为方形（也可是其他规则形状，如圆形），与方形的滤网框体3配合连接，所述的主滤网16同样以方便拆卸地结构安装在该滤网框体3内。如果扩散器24太短会造成气流的分离现象，从而导致效率下降。如果扩散器24过长则系统将很难在放在窗台上/架子的支脚上找平衡。一般而言，扩散器24的扩散面积比越大（扩散面积比是扩散器24入口的空气流截面和出口的空气流截面的面积比），所需的长度越大。增大风扇6的直径并缩小风扇毂支撑33，可以在不降低滤网面积的情况下降低扩散面积比。该扩散器24用于将气流从一个较小的截面平稳地扩展到一个更大的截面，以增加通过空气管道的空气总体积流率。本实施例中的扩散器24一端为圆形另一端为同轴方形，通过圆锥管过渡的结构，入口端圆形的口径小于出口端的方形的边长。扩散器24由塑料制成，其出口端的内侧沿圆周可以设有数个径向肋板支撑，以增加强度。图11-图14所示的实施例中，滤网框体3和顶盖2的材料优先选塑料，顶盖2可以卡入和拔出。

在所述电机13上设有电机罩14，所述电机罩14为（大约）半个椭圆体，前端的开口用于套入电机13，后端的椭圆形顶端朝电风扇的出风端，在该电机罩14上设有通风孔141。电机罩14具有一个连续斜率的连续表面，避免气流通过时产生涡流，帮助空气顺利流过电机13周围，降低对气流的阻力。电机罩14上的通风孔141允许少量的空气通过，为电机13冷却。该冷却空气流率很小，不会显著降低整个系统的效率。电机罩14可以用塑料制成。

参见图9和图10，本发明的电风扇的叶轮6的轮毂为一圆形的平衡挡板25，在该平衡挡板25的内侧设有沿圆周均布的多个径向的滑轨27，在滑轨27上滑动安装平衡块26，通过调节平衡块26的位置达到调节叶轮6动平衡的目的，调节平衡后用粘结剂将平衡块26固定（事先在二者之间涂覆粘结剂）；在该平衡挡板25的中心设有用于安装在电机13的输出轴上的安装孔，平衡挡板25的外周与叶轮6的轮毂环33连接。在该平衡挡板25的外侧（朝进风端的一侧）中心装有弧形的导流盖34，在该导流盖34上设有通风孔341。

离心式风扇型的实施例

参见图21-图24，本发明的电风扇还可是离心式风扇，包括外壳15、叶轮6和电机13，外壳15为蜗壳形状，电机13安装在外壳15的一端的中心，叶轮6安装在电机13的输出轴上，外壳15另一端的中心为进风端，在外壳15的切向口为出风端。在所述的出风端也设有扩散器24，扩散器24的外端接滤网框体3；在所述的进风端设有风口对接件4（如图23）或在进风端连接进风管38的一端，进风管38的另一端连接风口对接件4（如图24）。

安装

参见图16-图18，本发明还可配置一个挡风片20，在该挡风片20上设有进风口35，在该进风口35的边缘设有与所述的风口对接件4对应的风口环36。挡风片20的作用是安装覆盖在窗户上，只允许进风口35通风。所述的挡风片20采用不透风的硬质（透明硬质塑料或玻璃）或软质材料（塑料膜或其他常规有机或无机材料制成的薄膜）制成。软质挡风片20安装方法之一是：将挡风片20边缘折叠或裁剪为与纱网框相等的尺寸，然后用连接边21（采用胶带）与纱网框连接固定:在该挡风片20的周边设有连接边21，连接边21可以是胶带（一侧涂覆不干胶层），也可是布带或厚度稍厚的塑料膜，具有增加强度的作用。另一种安装方式是去掉纱窗原有的纱网，用原有的橡胶压条将挡风片20压实在纱网框的安装槽内。本发明的软质挡风片20的采用，大大方便了安装使用，不需要在窗户上开孔即可实现实现室内外空气的的流通净化，避免了对建筑物的损伤，不影响原建筑的美观，并节省了使用成本。

然后，将本发明一种通风净化器放在窗台/支架40上，通过调节高度和水平度调节器11将风口对接件4与窗户上的风口环36对齐。所述的风口环36可采用硬质或软质的材料制成。一个具体地的实例，所述的风口环36采用铁质材料制成，与此对应的是，在所述的风口对接件4上设有磁体（或风口对接件4采用磁性材料制成），这样，在使用时，风口对接件4与风口环36利用磁性相互吸合，实现密封的目的。

当永久性安装时，挡风片20采用玻璃制成的一个特殊的实例如图17所示，在现有窗户的玻璃上开出圆形的进风口35，将风口环36嵌装在进风口35的边缘，将通风净化器的风口对接件4与风口环36对正贴紧即可。对半永久或永久性安装，可在风口环36与风口对接件4采用锁扣、螺纹、粘结剂等连接方式。软质的挡风片20面积较大时，在其中部设有阻尼板22（参见图16和图18），以增强挡风片20的抗风能力。阻尼板22采用硬质的板材，如塑料或金属板，与挡风片20粘接或采用连接件连接固定。

新型轴流风扇叶轮6的说明

风扇叶轮6是按来流与叶轮6前缘几乎相切并且不产生分离地顺畅流过叶轮6来设计的。叶轮6按最大限度地提高效率来补充细节设计。空气通过叶轮6时其静压力上升，产生的压力差驱动空气穿过主滤网16。由于叶轮6的转动，同时还引入了一个无用而浪费电能的周向速度分量，这是需要通过设计来减小的。参见图5-图8，本发明利用抛物线来设计所述叶轮6的叶片的前缘28和后缘29，用圆弧线来设计叶片的根部30和叶片顶部31；即利用抛物线来设计平面翼型并投影到圆柱形表面以生成在圆周方向具有恒定厚度、在径向具有线性渐变厚度的、、具有圆滑翼型前缘和后缘的圆柱翼型件32。优选的叶轮6包含五个具有抛物线型叶片前缘28和叶片后缘29的前掠翼叶片。图8显示了一个叶轮6叶片翼型形状的等距视图。X轴代表大致圆周方向，Y轴代表大致径向，z轴代表轴线方向。图7展示的是叶片的平面投影，即把抛物线为基线的叶片翼型投影在圆柱面上而得到的。叶根翼型30和叶尖翼型31是圆弧形的；翼型的厚度从叶片根部30到叶片尖部31按线性递减。叶片前缘28和叶片后缘29的形状是抛物线形的。叶片前缘是:。叶片后缘是:。本发明的叶轮6的叶片形状不同于常规的叶片设计，对于直径大约25厘米的轴流风扇，其轮毂直径约10厘米，其旋转速度约1200RPM的情况下，常规的叶片的叶根到叶尖的叶片俯仰角约15.1-38.7度，或者说，从叶根到叶尖的总扭角约23.6度。而本发明的叶片的叶根到叶尖的叶片俯仰角为69.3-74.7度，或者说，从叶根到叶尖的总扭角只有5.4度。这种设计差异提高了28％的风扇性能（一个国家标准的测量参数，单位是立方米每分钟每瓦特）。

具有较长扩散器的实施例可以允许更高的毂尖比（叶轮内外径之比）而不会造成气流分离，从而产生更高的静态压力和气流流速。这样的实施例可以利用具有非均匀厚度分布的更复杂的翼型件，在更宽范围的气流流速下运行。对于这种实施方式的轴流式风扇叶轮6变得较重，并且其质量分布更远离旋转轴线。其结果是，这样的风扇较难平衡，所以本发明一个新的方法描绘在图9和图10：叶轮6的轮毂为一圆形的平衡挡板25，在该平衡挡板25的内侧设有沿圆周均布的多个径向的滑轨26，在滑轨26上滑动安装平衡块27，通过调节平衡块27的位置达到调节叶轮6动平衡的目的。具体方法是将粘合剂施加到平衡块27并将其扣入滑轨26的槽并沿滑轨26滑动，直到叶轮6达到平衡，待粘合剂干即固定。在该平衡挡板25的中心设有用于安装在电机的输出轴上的安装孔和沿圆周均布的允许冷却空气通过的通风孔341；在该平衡挡板25的上游装有弧形的导流盖34，以增强叶轮6根部的空气动力效率。

导流叶片5的说明

如图11所示的高效型实施例的支撑电机的支杆5已被替换为导流叶片5。空气通过预滤网9后，被叶轮6驱动后从通过圆筒形的外壳15内的导流叶片5，在叶轮6产生的压力差驱动气流的同时，还产生了一个圆周速度分量，这一分量是一个无用能量（动能），而导流叶片5的作用就是将这个无用的圆周速度分量转化为有用的静态压力，即导流叶片5的作用就是将无用的圆周速度分量转化为有用的流向分量，以推动更多的轴向气流通过。导流叶片5利用NACA4位系列翼型，最大弯度位于距叶片前缘十分之三弦长。除了在圆形前缘和后缘，弦长从叶尖到叶根按线性逐渐变细，但叶片厚度保持不变。设计导流叶片5中推导出两个独特的方程：第一个方程为m=0.105?δ，其中，和第二个方程，用来估算通过叶轮后的气流圆周速度。V为轴向空气流速，Vc为通过叶轮后的气流圆周速度，为通过叶轮后上升的静压差，为空气的密度，和U为旋转叶轮的周向速度，是一个径向位置和叶轮转速的函数。因为导流叶片5是静止的，通过导流叶片5的气流的相对流速较低，所以其细节形状对系统效率的影响较小。导流叶片5数量选择需要确保：（1）将其几何形状成功地强加到气流上；（2）能够适当支撑所有安装部件的重量；（3）所使用的材料不会过多。

导流叶片5中有一个叶片是中空的厚厚的对称翼型，且后缘是不闭合的，用于供电线安全地从电器控制盒12向电机13延伸，而不扰动气流。

实验验证结果

为验证本发明一种通风净化器的效率，在实验中选择了一个简易型实施例、一个高效型实施例和一个现有的商业桌面过滤器加以比较。衡量方法是测量一个工业标准的体积流速与实际功率的比值。严格来讲这不是一个公平的比较方法：本发明一种通风净化器的技术是不是让脏空气进入室内，而桌面过滤器是允许脏空气扩散到室内然后进行清洁。后者实际上增加了需要过滤的空气体积，也延长了过滤时间。

表1比较了两种通风净化系统在运行中平均功率消耗(W)。因为在不同时间段，国家电网的电压会在220V上下浮动。为消除电压的稳定性影响，实验中的功率消耗都调整到统一的220V。

表1:运行中平均功率消耗(W)（目前能达到的水平）

功率设置	1（低档）	2（中档）	3（高档）
				本发明的简易型	22.9	26.5	35.0
本发明的高效型	22.1	26.4	35.2

表2展示了在相同电机、公称功率、驱动电压下的不同过滤器的性能和效率。其中NiuKee过滤器是市面上一种典型的桌面空气过滤器。

表2:相同公称功率下流过HEPA滤网的空气体积流量率(m³/min)的比较

功率设置	1（低档）	2（中档）	3（高档）
				Niu Kee 过滤器(只用HEPA滤网)	-	-	1.00
把HEPA滤网绑在市场上最好的风扇上	-	-	1.23
				本发明第一实施例（图1）	1.44	1.82	2.18
本发明第二实施例（图11）	2.11	2.62	3.06

参见图19，这是功率中档（第2档）设置下沿风扇面径向的气压分布图，x轴是距离风扇轴心的距离，单位是毫米mm，y轴是对应x轴方向的位置点的通过HEPA滤网的气压差（单位是帕斯卡Pa)。图中曲线为：粗实线代表本发明的高效型实施例在功率中档（第2档）设置下的气压分布图；粗虚线代表本发明的简易型型实施例在功率中档（第2档）设置下的气压分布图。图中还有竖直的细虚线：r=48.5mm代表风扇叶轮轮毂的外径，即叶轮叶片的叶根位置；r=127.5mm代表叶轮叶片的叶尖位置；r=130mm代表外壳15的内径；r=141mm代表滤网16的边到轴心的垂直距离；r=199.4mm代表滤网16的角到轴心的距离。

风速与y轴所示的气压差成正比，所以y轴所示的气压差在HEPA滤网整个面积的积分值越高，代表本发明的流过HEPA滤网的空气体积流量率越高，即性能越好。同时，y轴所示的气压差沿x轴分布越均匀，越能把空气中的粒子均匀分布在整个HEPA滤网面上，延长滤网使用寿命。

简易型实施例用图19中粗虚线加以分析：在r=0和r=48.5mm之间有一段平坦的直线，代表该区域恒定的静压差，说明气流在叶轮轮毂的下游受到突然的截面形状变化，与轮毂表面完全分离了，降低了系统效率。从叶轮叶根到叶尖区域的静压差呈抛物线上升，然后受外壳15与滤网框架3之间的截面形状突变，而使静压差急剧下降，表示通过滤网16的空气流速急剧下降，即系统效率急剧下降。r=141mm和r=199.4mm之都在滤网框架3之内，静压差无明显变化，表示空气流速稳定。

高效型实施例在通过过滤器的每一个点都有更高的压差和流速。图19中代表本发明的高效型实施例的粗实线在r=0和r=48.5mm之间是一段线性升高的直线，代表稳定增加的静压差，或稳定增加的空气流速，说明气流在叶轮轮毂的下游并未与轮毂表面完全分离。而且与本发明的简易型实施例相比，外壳15与滤网框架3之间区域的急剧下降的静压差消失了，是因为扩散器24的作用，保持了稳定且高的静压差，从而大大增高了系统的效率。

声明

上述实施例只是为了说明本发明的技术构思及特点，其目的是在于让本领域内的普通技术人员能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡是根据本发明内容的实质所作出的等效的变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围内。

Claims (19)

1.一种通风净化器，包括电风扇，其特征在于，所述的电风扇包括外壳（15）、叶轮（6）和电机（13），装有预滤网（9）和主滤网（16），该预滤网（9）和主滤网（16）分别设在流过电风扇的气流的上游和下游；在电风扇的进风端的外沿设有风口对接件（4），在该电风扇的下面设有支座（23）。

2.根据权利要求1所述的通风净化器，其特征在于，所述的电风扇为轴流式风扇，电机（13）通过数个径向的导流叶片（5）或支杆支撑在圆筒形外壳（15）的轴心，叶轮（6）安装在电机（13）的输出轴上，导流叶片/支杆（5）位于叶轮（6）的上游或下游。

3.根据权利要求2所述的通风净化器，其特征在于，在所述的风口对接件（4）与外壳（15）的入风端之间设有喇叭形的进风导流口（7），该进风导流口（7）的轴向截面为流线形。

4.根据权利要求1所述的通风净化器，其特征在于，在所述的外壳（15）的出风端与主滤网（16）之间装有扩散器（24），扩散器（24）为圆锥形，其小口端与外壳（15）的出风端配合连接，大口端为圆形或方形，与一滤网框体（3）连接，所述的主滤网（16）安装在该滤网框体（3）内；该扩散器（24）用于将气流从一个较小的截面平稳地扩展到一个更大的截面，以增加通过空气管道的空气总体积流率。

5.根据权利要求4所述的通风净化器，其特征在于：所述的主滤网（16）采用能够过滤PM2.5的滤网，主滤网（16）以抽插的方式安装在所述的滤网框体（3）内，并由顶盖（2）固定住。

6.根据权利要求4所述的通风净化器，其特征在于：还包括与所述的主滤网（16）外形尺寸相同的安全栅格（37），用于在强制通风使用过程中将其替换主滤网（16），以保护风机叶片免受外来物的损伤和人的手指误入而被叶片打伤；它以装卸主滤网（16）相同的方式滑入滤网框体（3），并由顶盖（2）固定住。

7.根据权利要求2所述的通风净化器，其特征在于：在所述的外壳（15）的上端设有提手（1）。

8.根据权利要求2所述的通风净化器，其特征在于：所述的导流叶片（5）沿圆周均布，其根部和顶端分别连接在内环（17）和外环（18）上，该内环（17）内装入所述的电机（13），该外环（18）嵌入所述的外壳（15）内侧的扩径部分，并使得该外环（18）的内周面与外壳（15）内侧的非扩径部分的内周面平齐，以减少对气流的阻力。

9.根据权利要求2所述的通风净化器，其特征在于：所述的叶轮（6）的轮毂为一圆形的平衡挡板（25），在该平衡挡板（25）的内侧设有沿圆周均布的多个径向的滑轨（26），在滑轨（26）上滑动安装平衡块（27），通过调节平衡块（27）的位置达到调节叶轮（6）动平衡的目的，平衡块（27）用粘结剂固定；在该平衡挡板（25）的中心设有用于安装在电机的输出轴上的安装孔和沿圆周均布的允许冷却空气通过的孔；在该平衡挡板（25）的上游装有弧形的导流盖（34），以增强叶轮（6）根部的空气动力效率。

10.根据权利要求2所述的通风净化器，其特征在于：利用抛物线来设计所述叶轮（6）的叶片的前缘（28）和后缘（29）的平面投影，用圆弧线来设计叶片的根部（30）和叶片顶部（31）的平面投影；即利用抛物线来设计平面翼型并投影到圆柱形表面以生成在圆周方向具有恒定厚度、在径向具有线性渐变厚度的、具有圆弧翼型前缘和后缘的圆柱翼型件（32），叶片前缘是:，叶片后缘是:。

11.根据权利要求2所述的通风净化器，其特征在于：所述的叶轮（6）的叶片的叶根到叶尖的叶片俯仰角为69.3-74.7度，叶片俯仰角定义为从叶轮轴到翼型弦线间的夹角，从叶根到叶尖的总扭角为5.4度，总扭角定义为叶根处的俯仰角减去叶尖处的俯仰角所得的差；相应的导流叶片（5）具有NACA4位数基系列的拱线并且叶片厚度无变化但叶片弦长从叶尖到叶根按线性递减，翼型最大拱度m=0.105?δ，，V是轴向流速，Vc是圆周速度。

12.根据权利要求2所述的通风净化器，其特征在于：在所述电机（13）上设有电机罩（14），所述电机罩（14）为半个椭圆体或其他连续曲率的平滑形状，前端的开口固定于导流叶片（5）或支杆的内环（17）或支杆支撑上，后端的椭圆形顶端朝电风扇的出风端，在该电机罩（14）上设有通风孔（141）。

13.根据权利要求1所述的通风净化器，其特征在于，所述的电风扇为离心式风扇，包括外壳（15）、叶轮（6）和电机（13），外壳（15）为蜗壳形状，电机（13）安装在外壳（15）的一端的中心，叶轮（6）安装在电机（13）的输出轴上，外壳（15）另一端的中心为进风端，在外壳（15）的切向口为出风端，直接与所述的风口对接件（4）连接，或通过进风管（38）与所述的风口对接件（4）间接连接。

14.根据权利要求1所述的通风净化器，其特征在于：在所述的支座（23）的下面设有高度和水平度调节器（11）。

15.根据权利要求14所述的通风净化器，其特征在于：所述的高度和水平度调节器（11）由两对左右对称设置的支脚组成，支脚通过螺纹与支座的（23）连接。

16.根据权利要求14所述的通风净化器，其特征在于：所述的高度和水平度调节器（11）由高度调节机构（111）和水平度调节机构（112）组成，该高度调节机构（111）包括相互套在一起并能够伸缩的内、外套管，在该内、外套管之间装有高度调节装置；该水平度调节机构（112）由四根螺栓组成，四根螺栓分别通过螺纹连接在高度调节机构（111）的底端。

17.根据权利要求1所述的通风净化器，其特征在于：还包括一挡风片（20），所述的挡风片（20）采用不透风的硬质或软质材料制成，在该挡风片（20）上设有进风口（35），当挡风片为软质材料时，需要有在该进风口（35）的边缘设有与所述的风口对接件（4）对应的风口环（36），所述的风口环（36）采用硬质或软质的材料制成。

18.根据权利要求17所述的通风净化器，其特征在于：在所述的风口环（36）和/或风口对接件（4）采用铁质材料或磁性材料；或在风口对接件（4）、进风导流口（7）、或风口环（36）上加磁体；或在风口环（36）与风口对接件（4）采用锁扣连接。

19.根据权利要求17所述的通风净化器，其特征在于：在所述的挡风片（20）面积较大而易于变形或不坚固时，在其上设有加固板（22），增强挡风片（20）的抗风能力。