CN110439831B - 流量性能优化型双向鼓风机 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种流量性能优化型双向鼓风机，包括：鼓风机本体，在鼓风机本体的内部具有内部空间；以及整周涡旋盘，其具有形成在鼓风机本体中的涡旋肋，并引导空气在内部空间中流动，其中整周涡旋盘的长度延续到鼓风机本体的出口端，空气在出口端通过涡旋肋排出。本发明的双向鼓风机可以在增强适于通风座椅的风量性能的同时，通过防止产生涡流来降低工作噪音。

Description

流量性能优化型双向鼓风机

技术领域

本发明涉及一种双向鼓风机，更具体涉及以下这种双向鼓风机，其应用在适用于通风座椅的流量性能优化结构上。

背景技术

由于近年来人们增强了对舒适的车辆内部环境的需求，因此除了用作一体化空调系统并集成空气调节和通风功能以保持舒适的车辆内部环境的加暖、通风和空气调节(暖通空调，HVAC)之外，还产生了对通风座椅的需求。

具体地，在通风座椅中，具有多个叶片(翼)和电动机的双向鼓风机安装在座椅的下端部，并且将通过在电动机控制下产生的叶片的旋转而吸入的座椅下端部中的空气吹向座垫和座椅靠背，因而提供通过座椅周围的风循环来产生的适宜的乘坐舒适性。

到目前为止，双向鼓风机配置成使得两个排风口形成在朝向座垫和座椅靠背的两个方向上，并且各双向排风口形成为用于确保流量的涡旋(scroll)结构。在此，涡旋是指鼓风机内的叶片与外壳之间的空间逐渐增大的区域。

因此，通风座椅通过由双向鼓风机的双向排风口产生的流量供给，利用围绕座垫和座椅靠背循环的风，可更舒适地保持座椅乘员的乘坐舒适性。

然而，由于上述双向鼓风机应用于应该将空气分配并吹向座垫和座椅靠背二者的通风座椅，因此双向鼓风机的流动特性与应用到普通空调鼓风机的单向鼓风机的流动特性不同，并且这种流动特性的差异需要一种优化结构。

作为示例，对于应用于通风座椅的双向鼓风机的优化结构的设计变量，首先，需要对构成风扇的叶片数量以及叶片入口角/出口角进行优化，以及考虑到双向排放特性的整体结构进行优化；其次，需要对加大涡旋的长度但导致排放面积损失的肋应用结构进行优化；第三，需要对肋的形状进行优化，以便在通过应用肋来增加涡旋时，不会在出口端处形成涡流。

在本发明背景技术部分中公开的信息仅用于加强对本发明总体背景的理解，而不应视为承认或以任何形式暗示该信息构成本领域技术人员已知的现有技术。

发明内容

本发明的各个方面旨在提供一种流量性能优化型双向鼓风机，其可利用涡旋肋形状或尺寸以及叶片入口角/出口角中的任何一个作为优化设计变量，实现适于具有最佳流动性能的通风座椅的性能，增大涡旋的长度，并通过涡旋和肋的最优组合来消除在出口端产生涡流。

在本发明的各个方面中，根据本发明的示例性实施例的双向鼓风机可包括鼓风机本体，其中引导空气在内部空间中流动的整周涡旋盘的长度延续到出口端，空气在出口端通过涡旋肋排出。

作为本发明的一个示例性实施例，整周涡旋盘的延伸长度可由涡旋肋的肋长度构成。肋长度可形成从整周涡旋盘的端部张开的成锐角的延伸角，以便与出口端的一个侧壁形成间隔，肋长度可由具有与鼓风机本体的中心成锐角的弧形构成，也可以由三角形形状的三角形肋构成，该三角形肋从整周涡旋盘的端部向下倾斜。

作为本发明的一个示例性实施例，涡旋肋可在流向出口端的空气排放流中形成流线，并且该流线可防止产生涡流。

作为本发明的一个示例性实施例，鼓风机本体可包括风扇，该风扇被配置成将外部空气吸入内部空间中，风扇包括具有成锐角的入口角和成钝角的出口角的叶片。

作为本发明的一个示例性实施例，鼓风机本体还包括安装在其中的鼓风机电动机，其中鼓风机电动机使风扇旋转以将外部空气吸入内部空间中，鼓风机本体将出口端分成左排出口和右排出口，使吹向通风座椅的空气成为彼此不同的排出流。

作为本发明的一个示例性实施例，连接到左排出口的座垫管道和连接到右排出口的靠背管道可设置在通风座椅的下方，座垫管道将空气吹送到通风座椅的座垫，靠背管道将空气吹送到通风座椅的座椅靠背。

本发明的方法和装置具有其它特征和优点，这些特征和优点从结合在本文中的附图和以下具体实施方式中将会显而易见或在其中得以更详细地阐明，附图和具体实施方式共同用于解释本发明的特定原理。

附图说明

图1是根据本发明示例性实施例的双向鼓风机的结构图，其中将涡旋肋用作流量性能优化的优化设计变量；

图2是示出根据本发明示例性实施例的涡旋肋的设计示例的视图；

图3是根据本发明示例性实施例的涡旋肋的优化图；

图4是示出根据本发明示例性实施例的涡旋肋被最优地成形为三角形肋的示例的视图；

图5是根据本发明示例性实施例的双向鼓风机的结构图，其中将叶片用作用于优化流量性能的优化设计变量；

图6是本发明的叶片的入口角/出口角的优化图；

图7是示出根据本发明示例性实施例的双向鼓风机的操作状态的视图，其中应用三角形肋和叶片入口角/出口角，用于流量性能优化；

图8是示出应用根据本发明示例性实施例的流量性能优化型双向鼓风机的通风座椅的示例的视图。

应当理解的是，附图不一定按比例绘制，而是呈现出说明本发明的基本原理的各种特征的有所简化的表示。如本文所公开的包括例如具体尺寸、方向、位置和形状的本发明的具体设计特征，将部分地由特定预期的应用和使用环境来确定。

在附图中，贯穿附图的多幅图形中，附图标记表示本发明的相同或等效的部件。

具体实施方式

现在将详细参考本发明的各种实施例，其示例在附图中示出并在以下予以说明。虽然将结合本发明的示例性实施例说明本发明，但是应当理解的是，本说明并非旨在将本发明限制于这些示例性实施例。相反，本发明旨在不仅涵盖本发明的这些示例性实施例，而且涵盖可包括在由所附权利要求所限定的本发明的思想和范围内的各种替代形式、修改、等同物和其他实施例。

在下文中，将参照附图详细描述本发明的示例性实施例。由于本发明可以由本发明所属领域的普通技术人员以各种形式实施，因此本发明不限于这里阐述的实施例。

参照图1，双向鼓风机1包括：鼓风机本体2，其在左右方向上吹送空气；风扇5，其被配置为在其旋转作用下经由入口45将外部空气吸入鼓风机本体2的内部空间中；以及多个优化特征部10和30，其使外部空气的吸入和排出性能最佳。在本实施例中，图1仅示出去除了上体后的鼓风机本体2的下体，但图8中示出了鼓风机本体的实际整体形状，图中示出了上体与下体相连接的结构。

鼓风机本体2具有形成在其中的内部空间，用于容纳在鼓风机电动机1-1(参见图8)作用下旋转的风扇5；并且包括整周涡旋盘，其使得由风扇5抽吸的外部空气，沿内部空间中的风扇5的周边沿相反方向形成气流；以及出口端，用于将外部空气沿相反方向排放到外部。在本实施例中，整周涡旋盘分成左涡旋盘2-1和右涡旋盘2-2，并且出口端分成在左涡旋盘2-1终止位置处与外侧连通的左排出口3，和在右涡旋盘2-2终止位置处与外侧连通的右排出口4。

应用于鼓风机本体2的左、右涡旋盘2-1和2-2中的每一个，形成为具有整周涡旋形状的内部空间，整周涡旋形状是鼓风机本体2的倒角形状或阶梯式结构，并充分地增大涡旋扩大长度(或涡旋延伸长度)，其是对流量/噪声性能具有很大影响的因素，与传统的圆柱形鼓风机本体相比，显著改善增大流量以及降低噪声的效果。此外，应用于鼓风机本体2的左、右排出口3和4中的每一个，包括多个优化特征部10和30中的肋优化特征部10，从而使排风性能最佳。

多个优化特征部10和30分成肋优化特征部10和应用于风扇5的叶片区域的叶片优化特征部30，其中肋优化特征部10具有相同的形状并分别应用于左、右排出口3和4。

作为示例，肋优化特征部10将用于实现排风性能最佳的假想排放区域分别应用到左、右排出口3、4，并且假想排放区域分成截面肋线11、截面壁体线12、排入口截面15和排出口截面16。截面肋线11是假想线，表示在左、右排出口3和4中每一个的一个壁面处的假想壁面。截面壁体线12是假想线，表示在左、右排出口3和4中每一个的另一个壁面处的实际壁面。截面肋线11与涡旋肋20相关联，以形成流线(或排放气体的流动轨迹)，因此截面肋线被配置成防止在截面肋线11和涡旋肋20(参见图7)内的空间中产生涡流。排入口截面15是假想截面，表示左、右排出口3和4中每一个的起始位置处的横截面；排出口截面16是假想截面，表示左、右排出口3和4中每一个的终止位置处的横截面。排入口截面15与涡旋肋20相关联，以被形成为小于排出口截面16(参见图2)。此外，排入口截面15具有矩形截面形状，而排出口截面16可具有倾斜的梯形截面形状。

作为一个例子，叶片优化特征部30应用于风扇5的叶片31，以使风扇5的进气性能最佳。

鉴于上述原因，将肋优化特征部10和叶片优化特征部30，用作能够获得最佳流量性能，而不会在双向鼓风机1中产生涡流的优化设计变量。

图2、图3和图4示出了用于导出肋优化特征部10的优化的方法和详细配置。

参照图2，肋优化特征部10实施为涡旋肋20。

涡旋肋20使得左、右涡旋盘2-1和2-2中每一个的涡旋扩大长度，从截面肋线11的内部位置开始扩大，并且考虑到涡旋扩大长度越大，流量性能越好，但排放面积不利的特点，设计涡旋肋的优化。

涡旋肋20分别形成在左排出口3和右排出口4处。左排出口3处的涡旋肋具有从左涡旋盘2-1的端部到排入口截面15的设计范围，右排出口4处的涡旋肋具有从右涡旋盘2-2的端部到排入口截面15的设计范围。涡旋肋20用于使涡旋扩大长度能够使流过左、右涡旋盘2-1和2-2的内部空气形成流线。

在此，涡旋肋20可被设计成，相对于连接鼓风机本体2的中心O和左、右涡旋盘2-1和2-2中每一个的端部的假想线，具有特定的分割角。在本实施例中，可通过用于测量风量的实验来确定在左、右排出口3和4中每一个中空气排放性能最佳且未产生涡流的分割角。

作为一个例子，分割角可设置为最小涡旋延伸角a、最大涡旋延伸角d、以及将最小和最大涡旋延伸角之间的角度划分为两个阶段的第一涡旋延伸角b或第二涡旋延伸角c。在本实施例中，最小涡旋延伸角a设为12°，第一涡旋延伸角b设为24°，第二涡旋延伸角c设为36°，而最大涡旋延伸角d设为48°。

然而，分割角可被设置成使得最小涡旋延伸角a为12°，最大涡旋延伸角d为60°，并且第一、第二和第三涡旋延伸角b、c和c-1将最小和最大涡旋延伸角之间的角度分成至少三个阶段。在本实施例中，最小涡旋延伸角a设为12°，第一涡旋延伸角b设为24°，第二涡旋延伸角c设为36°，第三涡旋延伸角c-1设为48°，最大涡旋延伸角d设为60°。

参照图3，从风量-角度图和噪声-角度图的每个例子中可以看出，在从最小涡旋延伸角(a)到第一涡旋延伸角(b)的角度范围从12°到24°的分割角范围内，风量增大的效果较高，尽管风量增加，但噪声增加却微不足道。

因此，涡旋肋20的角度范围可设置为最小的12°至最大的24°，从而可使风量最大并具有优异的降噪性能。因此，将角度范围12°至24°，即最小涡旋延伸角a和第一涡旋延伸角b的角度范围，设定为优化的涡旋肋长度角k。

参照图4，涡旋肋20的结构从截面肋线11开始，并面向截面壁体线12，同时在截面壁体线12处形成排入口截面15，在截面肋线11处形成排出口截面16。

例如，涡旋肋20的结构包括：基部肋21，其包括与左、右排出口3和4中每一个的底面紧密接触的平坦表面；以及在基部肋21上具有垂直竖立形状的三角形肋23。三角形肋23具有与左、右涡旋盘2-1和2-2中每一个的端部的涡旋高度H相同的高度，并形成三角形的倾斜平面23-1，其以锐角的延伸角w朝向左、右排出口3和4中每一个的内部延伸。因此，通过将三角形肋23形成为具有三角形倾斜平面23-1的三角形形状，与排入口截面15相比，左、右排出口3和4中每一个的排出口截面16可形成为具有倾斜的梯形截面。

因此，涡旋肋20的三角形肋23可同时满足被配置成防止产生涡流的出口端区域减小的最小，同时增大被配置成将排放流量最大的左、右涡旋盘2-1和2-2中每一个的涡旋延伸长度。

图5和图6示出用于导出叶片优化特征部30的优化的方法和详细配置。

参照图5，叶片优化特征部30应用于形成风扇5的每个叶片31，并且叶片31被设计成通过叶片入口角和叶片出口角，使进气性能最佳。

在使进气性能最佳的设计中，叶片31的宽度分别由用切线示出的叶片起始部和终止部来限定，并且叶片入口角设定为由切线和叶片的起始部形成的角度，叶片出口角设定为由叶片的终止部和切线形成的角度。这样，对叶片入口角和叶片出口角中每一个进行风量实验，以确定可实现风扇5的进气性能最佳的特定角度。

例如，叶片入口角可设定为65°、75°和85°中的任意一个，叶片出口角可设定为120°、140°和160°中的任意一个。因此，叶片31应用于风扇5，其中叶片入口角为锐角，叶片出口角为钝角。

参照图6，根据风量-角度图和噪声-角度图的各个实施例可以看出，在叶片入口角为75°且叶片出口角为140°时，降噪的最佳以及风扇5的风量最佳是被优化的。

同时，图7示出了应用风扇5的双向鼓风机1的操作的实验结果，其中上述风扇包括由三角形肋23构成的涡旋肋20，该三角形肋23具有12°至24°的弧长的最佳涡旋肋长度；以及每一个均具有75°的入口角/140°的出口角的叶片31。

如图所示，在通过风扇5旋转时，叶片31以最小的噪声，通过75°的入口角/140°的出口角，将进气的最大风量吸入到鼓风机本体2的内部空间。此外，涡旋肋20使左、右涡旋盘2-1和2-2中每一个的涡旋长度更多地延伸通过三角形肋23，并且增加的涡旋延伸长度分别使沿左、右涡旋盘2-1和2-2中每一个流入相反方向的空气的气流性能最佳。此外，涡旋肋20在通过三角形肋23逸出到左、右排出口3和4中每一个的排出流中形成流线，以防止产生涡流。

因此，利用优化的叶片31的入口角/出口角，双向鼓风机1使风量流入性能最佳，同时使风扇5的噪音最小，并且向左、右排出口3和4中每一个排出最大风量，而不产生涡流，同时利用涡旋肋20的三角形肋23使左、右涡旋盘2-1和2-2中每一个的空气流动性能最佳。

同时，图8是示例性地示出应用双涡旋式双向鼓风机1的通风座椅100的一个实施例的视图。

如图所示，通风座椅100包括座垫100-1以及垂直于座垫的座椅靠背100-2，并且设有连接到鼓风机管道110并位于座垫100-1下方的双向鼓风机1。

通风座椅100是车辆用座椅，鼓风机管道110包括与座垫100-1连通的座垫管道110-1，以及与座椅靠背100-2连通的靠背管道110-2。

双向鼓风机1与应用参照图1至图7描述的肋优化特征部10和叶片优化特征部30的双向鼓风机1相同。上述双向鼓风机1的唯一区别在于，鼓风机本体2的左排出口3连接到座垫管道110-1，而右排出口4连接到靠背管道110-2。

因此，当双向鼓风机1工作时，在最小噪声状态下，通过鼓风机电动机1-1引起的风扇5旋转，叶片31使通风座椅100的下部空间的风量流入性能最佳，并且涡旋肋20的三角形肋23使鼓风机本体2的内部空间的空气流动性能最佳，并且将最大量的风量排放到座垫管道110-1和靠背管道110-2，而不产生涡流。

因此，通过各个座垫管道110-1和靠背管道110-2，可快速地向通风座椅100的座垫100-1和座椅靠背100-2中的每一个供应双向鼓风机1的最大风量。

如上所述，根据示例性实施例的双向鼓风机1包括：涡旋肋20，其使得引导气体在内部空间中流动的整周涡旋盘的长度，延续到排放空气的出口端；以及设有风扇5的鼓风机本体2，在风扇5中，具有锐角入口角和钝角出口角的叶片31将外部空气吸入内部空间中，从而改善适合于通风座椅100的风量性能的提升，并防止产生涡流以降低操作噪音。

本发明的上述双向鼓风机利用优化设计变量使流量性能得以优化，从而实现以下操作和效果：

首先，通过采用三角形肋形状，来优化因涡旋扩大长度的增加而导致的流量性能改善的效果以及因出口端面积的减小而导致的流量性能劣化的影响共存的情况，克服现有肋结构的局限性；其次，由于三角形肋具有性能最优化的特定角度，因此可以延长涡旋而不会在出口端产生涡流；第三，由于优化的三角形肋形状可实现为模具，因此几乎不会增加用来改善性能的成本；第四，通过将叶片入口角/出口角优化到优化三角形肋形状，可实现最适用于使用在通风座椅上并沿两个方向排出空气的鼓风机特性的流动特性；第五，由于可通过模具来实现优化叶片入口角/出口角的设定，因此几乎没有增加用于改善性能的成本。

为了在所附权利要求中方便说明和准确定义，使用术语“上部”、“下部”、“内部”、“外部”、“上”、“下”、“上部的”、“下部的”、“向上”、“向下”、“前”、“后”、“后方”、“内部”、“外部”、“向内”、“向外”、“内部的”、“外部的”、“内侧”、“外侧”、“向前”和“向后”等，参照示例性实施例的特征在附图中所示的位置来描述这些特征。

出于说明和描述的目的，已经给出了本发明的特定示例性实施例的前述说明。该说明并非旨在穷举或将本发明限制于所公开的确切形式，并且鉴于上述教导，显然多种修改和变形是可能的。选择和说明示例性实施例是为了解释本发明的特定原理及其实际应用，从而使本领域的其他技术人员能够实施和利用本发明的各种示例性实施例及其各种替代形式和变型。旨在由所附权利要求及其等效形式来限定本发明的范围。

Claims (16)

1.一种双向鼓风机，包括：

鼓风机本体，在所述鼓风机本体的内部具有内部空间；以及

整周涡旋盘，其具有形成在所述鼓风机本体中的涡旋肋，并引导空气在所述内部空间中流动，

其中所述整周涡旋盘的长度延续到所述鼓风机本体的出口端，空气在所述出口端通过所述涡旋肋排出，

所述双向鼓风机还包括：

形成于所述鼓风机本体的入口；

形成在所述鼓风机本体内的第一排出口和第二排出口；以及

风扇，其可旋转地安装在所述鼓风机本体中并由所述整周涡旋盘包围，其中所述风扇包括具有彼此不同的入口角和出口角的叶片；

其中所述涡旋肋包括设置在所述第一排出口中的第一涡旋肋，所述第一涡旋肋的端部形成为从所述第一涡旋肋向下倾斜的三角形形状，并且

其中所述涡旋肋还包括设置在所述第二排出口中的第二涡旋肋，所述第二涡旋肋的端部形成为从所述第二涡旋肋向下倾斜的三角形形状。

2.如权利要求1所述的双向鼓风机，

其中所述整周涡旋盘的延伸长度由所述涡旋肋的肋长度构成，并且

其中所述肋长度形成从所述整周涡旋盘的端部张开的延伸角。

3.如权利要求2所述的双向鼓风机，

其中所述肋长度使所述延伸角成锐角。

4.如权利要求3所述的双向鼓风机，

其中所述肋长度由所述整周涡旋盘的端部构成，以便与所述出口端的侧壁形成间隔距离。

5.如权利要求4所述的双向鼓风机，

其中所述肋长度由具有与所述鼓风机本体的中心成锐角的弧长构成。

6.如权利要求5所述的双向鼓风机，其中所述锐角为12°至24°。

7.如权利要求3所述的双向鼓风机，

其中所述肋长度由三角形肋构成，并且

其中所述三角形肋形成为从所述整周涡旋盘的端部向下倾斜的三角形形状。

8.如权利要求1所述的双向鼓风机，其中，所述涡旋肋在流向所述出口端部的空气排放流中形成流线，并且所述流线防止产生涡流。

9.如权利要求1所述的双向鼓风机，

其中所述鼓风机本体包括风扇，所述风扇被配置成将外部空气吸入所述内部空间中，并且所述风扇包括具有彼此不同的入口角和出口角的叶片。

10.如权利要求9所述的双向鼓风机，其中所述叶片的入口角是锐角，所述出口角是钝角。

11.如权利要求10所述的双向鼓风机，其中所述锐角为75°，所述钝角为140°。

12.如权利要求9所述的双向鼓风机，还包括安装在其中的鼓风机致动器，其中所述鼓风机致动器使所述风扇旋转以将外部空气吸入所述内部空间中。

13.如权利要求12所述的双向鼓风机，

其中所述鼓风机本体将所述出口端分成第一排出口和第二排出口，并且

其中所述第一排出口和所述第二排出口使吹向通风座椅的空气成为彼此不同的排出流。

14.如权利要求13所述的双向鼓风机，

其中所述通风座椅包括座垫管道和靠背管道，并且

其中所述座垫管道连接到所述第一排出口，所述靠背管道连接到所述第二排出口。

15.如权利要求14所述的双向鼓风机，其中所述座垫管道和所述靠背管道设置在所述通风座椅的下方。

16.如权利要求14所述的双向鼓风机，

其中连接到座垫的所述座垫管道被配置为将空气吹送到所述通风座椅的座垫，并且

其中连接到座椅靠背的所述靠背管道被配置为将空气吹送到所述通风座椅的座椅靠背。

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