CN111442374A - 吊顶式空调室内机 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种吊顶式空调室内机，其包括壳体，其底部具有进风口，侧部具有至少一个送风口；换热器，设置在壳体内；层流风扇，转动轴线竖直延伸地设置在壳体内，用于促使室内空气从进风口进入壳体，与换热器换热后，经送风口吹回室内；和导流件，可绕一竖直延伸的轴线转动地设置于进风口处，用于引导室内空气经导流件外周面与壳体底面之间的间隙流向进风口，且导流件的外周面上形成有向外凸出的多条导流筋，以使导流件被驱动转动时带动室内空气加速进入进风口。

Description

吊顶式空调室内机

技术领域

本发明涉及空气调节技术领域，特别涉及一种吊顶式空调室内机。

背景技术

传统家用空调通常为柜机或挂机。空调柜机和挂机的室内机通常仅具有一个送风口向室内送风。并且，柜机和挂机受结构所限，其仅能朝一个方向送风，送风方向比较单一。

另外，虽然有导风板和摆叶进行导风，但传统空调柜机或挂机的送风范围仍然不大。

发明内容

本发明的一个目的是要提供一种能够多角度、全方位送风的空调室内机。

本发明的另一目的是要提高进风口的进风效率，降低进风口的流动损失。

特别地，本发明提供了一种吊顶式空调室内机，其包括：

壳体，其底部具有进风口，侧部具有至少一个送风口；

换热器，设置在壳体内；

层流风扇，转动轴线竖直延伸地设置在壳体内，用于促使室内空气从进风口进入壳体，与换热器换热后，经送风口吹回室内；和

导流件，可绕一竖直延伸的轴线转动地设置于进风口处，用于引导室内空气经导流件外周面与壳体底面之间的间隙流向进风口，且

导流件的外周面上形成有向外凸出的多条导流筋，以使导流件被驱动转动时带动室内空气加速进入进风口。

可选地，导流件的外周面为从上至下径向向外渐扩的回转面，其回转轴与导流件的转动轴线共线；且每个导流筋从导流件外周面的顶边延伸至外周面的底边。

可选地，多条导流筋的形状相同且沿导流件外周面的周向均布。

可选地，相邻两条导流筋的底端间距大于等于两者顶端间距的3倍。

可选地，每条导流筋从上至下延伸时，逐渐朝导流件的转动方向偏斜。

可选地，每条导流筋在水平面的投影为上部向与导流件的转动方向相反的方向凹进，下部向与导流件的转动方向相同的方向凹进的“S”形。

可选地，进风口周围的壳体底壁为从进风口边缘开始径向向外延伸并同时逐渐向下倾斜延伸的引流面，引流面为与导流件的外周面同轴的回转面；引流面与导流件的外周面共同限定出供室内空气进入壳体的风道。

可选地，层流风扇包括多个环形盘片，平行间隔设置且相互固定连接、轴线均竖直延伸且共线；圆形盘片，与多个环形盘片同轴地设置在最上侧的环形盘片上方，并与之间隔设置且固定连接，圆形盘片的中央向下凹陷形成一容纳腔；和电机，位于容纳腔内，顶部固定于壳体，底部延伸出转轴，转轴连接于圆形盘片，以驱动圆形盘片转动，从而带动多个环形盘片转动，以使靠近环形盘片表面的空气边界层因粘性效应被环形盘片带动由内向外旋转移动形成层流风。

可选地，导流件顶部固定连接于圆形盘片下侧，以在圆形盘片的驱动下与之同步转动。

可选地，对于任意相邻的两个环形盘片，位于上侧的环形盘片的内圆直径小于位于下侧的环形盘片的内圆直径。

本发明的吊顶式空调室内机利用侧部的多个送风口实现全方位、多角度送风。因多个送风口同时出风，噪声问题比较突出，本发明选用运行噪声较小的层流风扇，能够在一定程度缓解室内机的噪声问题。

进一步地，本发明的吊顶式空调室内机中，风从导流件外周面与壳体底面之间流向进风口，使得进风方向接近于水平方向，使空气更顺畅地进入层流风扇，使其能耗和噪声都有所降低。导流件转动过程中，其外周面的导流筋能够搅动气流，使周围空气形成离心趋向，以加速进入壳体。转动的导流件相当于一个增压风机，提升了进风效率，同时也具有稳定进风流动形态、减少涡流损失的作用。

进一步地，对于任意相邻的两个环形盘片，位于上边的环形盘片的内圆直径小于位于下方的环形盘片的内圆直径，这样使风更加均匀、顺畅地流到各环形盘片处，从而加大风量，提升风扇运行效率。

根据下文结合附图对本发明具体实施例的详细描述，本领域技术人员将会更加明了本发明的上述以及其他目的、优点和特征。

附图说明

后文将参照附图以示例性而非限制性的方式详细描述本发明的一些具体实施例。附图中相同的附图标记标示了相同或类似的部件或部分。本领域技术人员应该理解，这些附图未必是按比例绘制的。附图中：

图1是本发明一个实施例的吊顶式空调室内机的结构示意图；

图2是以一竖直剖切面剖切图1所示吊顶式空调室内机得到的剖视图；

图3是图2中的导流件的结构示意图；

图4是图3所示导流件的俯视图；

图5是层流风扇的底部视角示意图；

图6是层流风扇的送风原理示意图；

图7是层流风扇的多个环形盘片的示意性剖视图；

图8是本发明一个实施例的层流风扇的空气循环示意图；

图9是本发明另一实施例的层流风扇的空气循环示意图；

图10是层流风扇的多个环形盘片间距渐变与风量和风压的关系示意图。

具体实施方式

下面参照图1至图10来描述本发明实施例的吊顶式空调室内机。其中，“前”、“后”、“上”、“下”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“横向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

本发明实施例的吊顶式空调室内机与空调室外机(未图示)一同构成蒸气压缩制冷循环系统，实现对室内环境的制冷/制热。

图1是本发明一个实施例的吊顶式空调室内机的结构示意图；图2是以一竖直剖切面剖切图1所示吊顶式空调室内机得到的剖视图。

如图1和图2所示，本发明实施例的吊顶式空调室内机一般性地可包括壳体100、换热器400、层流风扇300以及导流件200。

吊顶式空调室内机整体吊在室内屋顶下方，壳体100的顶部用于与屋顶连接。壳体100的底部具有进风口110，侧部具有至少一个送风口120。送风口120的数量可为一个或多个。例如，若该室内机用于安装在屋顶靠近侧墙的位置，可仅设置一个送风口。若该室内机的安装位置远离侧墙，如设置在屋顶中央，可设置如2个、3个、4个等多个朝向各不相同的送风口，以实现两面出风、三面出风、四面出风等多角度送风效果。如图1所示，壳体100整体为矩形，壳体100的四个侧部分别具有一个送风口120，以实现四个方向的送风。甚至，可以使壳体100为圆形，其周向全角度均开设送风口用于出风，以实现360°全方位送风。此外，因吊顶式空调室内机安装位置较高，其出风覆盖范围也极大，利于提升制冷/制热速度，且使用户更加舒适。

换热器400设置在壳体100内，其可为蒸气压缩制冷循环的蒸发器。空调开启时，室内空气从进风口110进入壳体100，流经换热器400，与换热器400进行热交换变为热交换风(制冷时，热交换风为冷风，制热时，热交换风为热风)，热交换风从送风口120吹回室内，实现对室内的制冷/制热。

层流风扇300设置在壳体100内，用于给上述气流流动进程提供动力。层流风扇300的转动轴线沿竖直方向(上下方向)延伸，即沿x轴延伸，运行时利用空气的粘性生成层流风。层流风扇300为轴向进风，径向出风结构。其底部进风，以吸收从进风口110进来的室内空气，其径向出风以恰好将风水平吹向各送风口120。图2用箭头示意了空气流向。

吊顶式空调室内机设置多个送风口120同时出风，噪声问题比较突出，而层流风扇300本身的运行噪声较小，能够在一定程度缓解空调整机的噪声问题。

在一些实施例中，如图2所示，可使换热器400处于层流风扇300与送风口120之间，且包围层流风扇300，以使气流更多地通过换热器400的表面，提升换热效率。换热器400的具体形状可为环圈状(圆圈或方圈)，以完全包围风扇300，也可具有一个开口的“C”形圈状。

导流件200可绕一竖直延伸的轴线转动地设置于进风口110处，用于引导室内空气经导流件200的外周面201与壳体100底面之间的间隙流向进风口110。导流件200的转动轴线与层流风扇300的转动轴线共线设置。

图3是图2中的导流件的结构示意图。如图2和图3所示，导流件200的外周面201上形成有多条导流筋230。导流筋230相比于外周面201向外凸出，例如凸出5～10mm。在导流件200被驱动转动过程中，多条导流筋230相当于叶片，能够带动室内空气旋转，空气旋转同时形成离心趋向，被加速甩向进风口110内。换言之，转动的导流件200相当于一个增压风机，其起到增大进风压力，提升进风效率的作用，同时也具有稳定进风流动形态、减少涡流损失的作用。

如图2和图3所示，可使导流件200的外周面201为从上至下径向向外渐扩的回转面，其回转轴与导流件200的转动轴线共线。当一平面曲线(单曲率，曲线平面与回转轴不垂直)或空间曲线(双曲率)围绕一固定直线(回转轴)回转时，在空间便形成一个回转面。该平面曲线或空间曲线称为母线。外周面201的母线可为直线，也可如图2所示为中部相比两端凹陷的曲线。

每条导流筋230从外周面201的顶边延伸至外周面201的底边，这样能够使其覆盖范围最大。

图4是图3所示导流件的俯视图。如图4所示，可使多条导流筋230的形状相同且沿导流件200的外周面201的周向均布。这样能使各处气流受压更加均匀。发明人经多次试验发现，使导流筋230的数量配置为使相邻两条导流筋230的底端间距大于等于两者顶端间距的3倍，即D1≥3D2，使相邻两导流筋之间空间从下至上为渐缩状，能够获取更优的吸气增压和稳流效果。

发明人通过多次仿真和实验，对导流筋230的形状进行了细化改进，以使其获取最佳效果，请参考图4。图4用箭头示意了导流件200的转动方向，虚线L标示了通过一条导流筋230的顶端的径向直线。

例如，每条导流筋230从上至下延伸时，逐渐朝导流件200的转动方向偏斜，即导流筋230从上至下沿导流件的转动方向逐渐远离虚线L。此外，还可使每条导流筋230在水平面的投影为上部向与导流件200的转动方向相反的方向凹进，下部向与导流件200的转动方向相同的方向凹进的“S”形。

相比于使风从壳体100底部直接竖直向上进入壳体100的方案，本发明实施例设置导流件200，使风从导流件200与壳体100底面之间的间隙流向进风口110，使得进风方向接近于水平方向，使空气更顺畅地进入层流风扇(因为层流风扇300环形盘片10是水平延伸的)，使层流风扇300的能耗以及噪声都有所降低。此外，导流件200的设置也使吊顶式室内机的底部外观(其底部主要面向用户)更加美观，避免壳体100底部布置复杂的进风格栅影响外观。

在一些实施例中，如图2所示，进风口110为圆形，其与层流风扇300同轴设置。进风口110周围的壳体100的底壁为从进风口110边缘开始径向向外延伸并同时逐渐向下倾斜延伸的引流面140，引流面140为与导流件200的外周面201同轴的回转面。引流面140与导流件200的外周面201一同限定出供室内空气进入壳体100的风道，风道类似于离心风机的蜗壳，强化了进风引导功能，提升层流风扇300的吸气效率。

图5是层流风扇的底部视角示意图。图2和图5所示，层流风扇300一般性地可包括多个环形盘片10、圆形盘片30和电机20。

多个环形盘片10平行间隔设置且相互固定连接、轴线均沿竖直方向延伸且共线。圆形盘片30的轴线与多个环形盘片10共线地设置在最上侧的环形盘片上方，并与之间隔设置且固定连接。圆形盘片30的中央向下凹陷形成容纳腔31。可设置多个连接杆40，使其贯穿圆形盘片30和多个环形盘片10，以将多个环形盘片10和圆形盘片30固定在一起。

电机20位于容纳腔31内，其顶部固定于壳体100，具体可固定于壳体100的内部骨架150上，底部延伸出转轴21，转轴21连接于圆形盘片30，以驱动圆形盘片30转动，从而带动多个环形盘片10转动，以使靠近环形盘片10表面的空气边界层因粘性效应被环形盘片10带动由内向外旋转移动形成层流风。

如图2，导流件200的顶部固定连接于圆形盘片30的下侧，以在圆形盘片30的驱动下与之同步转动。导流件200与层流风扇300共用同一电机，无需对导流件200的转动进行单独控制，而且也避免另设电机占据过多空间。

图6是层流风扇的送风原理示意图。如图6所示，层流风扇的送风原理主要来源于尼古拉·特斯拉发现的“特斯拉涡轮机”。特斯拉涡轮机主要利用流体的“层流边界层效应”或者“粘性效应”实现对“涡轮盘片”做功的目的。层流风扇通过电机20驱动圆形盘片30、带动多个环形盘片10高速旋转，各环形盘片10间隔内的空气接触并发生相互运动，则靠近各环形盘片10表面的空气边界层13因受粘性剪切力τ作用，被旋转的环形盘片10带动由内向外旋转移动形成层流风。

图7是层流风扇的多个环形盘片的示意性剖视图；图8是本发明一个实施例的层流风扇的空气循环示意图。

如图7和图8所示，环形盘片10中心形成有进风通道11，以使外部空气进入。多个环形盘片10彼此之间的间隙形成有多个出风口12，以供层流风吹出。空气边界层13由内向外旋转移动形成层流风的过程是离心运动，因而离开出风口12时的速度要大于进入进风通道11时的速度。

在一些实施例中，对于任意相邻的两个环形盘片10，位于上侧的环形盘片10的内圆直径小于位于下侧的环形盘片10的内圆直径。换句话说，沿着气流在进风通道11中流动的方向(或者说是从下至上)，环形盘片10的内圆直径逐渐缩小。这样一来，当空气从下向上进入进风通道11时，径向方向不同位置的气流分别对应不同的环形盘片10，这样能够使空气更加均匀地流到各环形盘片处，避免空气难以进入上侧的环形盘片处，最终达到提高风量的效果。

图9是本发明另一实施例的层流风扇的空气循环示意图；图10是层流风扇的多个环形盘片间距渐变与风量和风压的关系示意图。

在另一些实施例中，如图9所示，可使从下至上方向，相邻两个环形盘片10之间的间距逐渐增大。或者说，沿着气流在进风通道11中流动的方向，相邻两个环形盘片10之间的间距逐渐增大。发明人经过多次实验发现，这样设置会有效提升层流风扇的风量。

图10中横坐标轴shrinking uniform expanding Plate distance increase指的是沿着由下至上的方向相邻两个环形盘片10之间的间距的变化量，左纵坐标轴Mass flowrate指的是风量，右纵坐标轴Pressure rise指的是风压，风压指的是层流风扇的出风口12与进风通道11进口处的压力差。并且，相邻两个环形盘片10之间的间距变化量相同，也就是说，相邻两个环形盘片10之间的间距增大或缩小的数值相同。

具体地，图10示出的是在层流风扇的环形盘片10外径、内径、数量、厚度、电机20的转速均保持不变时，多个环形盘片10间距渐变与风量和风压的关系示意图。在上述提及的各参数均保持不变时，多个环形盘片10中，每两个相邻的环形盘片10之间的间距由下至上逐渐变化对风量影响较大，对风压影响很小。当横坐标轴表示的沿着由下至上的方向相邻两个环形盘片10之间的间距的变化量为正数时，说明多个环形盘片10中每两个相邻的环形盘片10之间的间距由下至上逐渐增大；当横坐标轴表示的沿着由下至上的方向相邻两个环形盘片10之间的间距的变化量为负数时，说明多个环形盘片10中每两个相邻的环形盘片10之间的间距由下至上逐渐缩小。可使相邻两个环形盘片10之间的间距变化量相同。由图10可知，多个环形盘片10中每两个相邻的环形盘片10之间的间距变化量为-1mm、1mm和2mm时，层流风扇的风量和风压均有很大的改善。综合考虑层流风扇的风量和风压，将多个环形盘片10中每两个相邻的环形盘片10之间的间距设置为由下至上逐渐增大。在一种实施例中，层流风扇的环形盘片10外径为175㎜，环形盘片10内径为115mm，环形盘片10的数量为8个，环形盘片10的厚度为2㎜，电机20的转速为1000rpm(revolutions per minute，转/分钟)，此时综合考虑层流风扇的风量与风压，可以设置8个环形盘片10中相邻两个环形盘片10之间的间距由下至上可以依次设置为：13.75mm、14.75mm、15.75mm、16.75mm、17.75mm、18.75mm、19.75mm，即相邻两个环形盘片10之间的间距由下至上依次增大1mm。

至此，本领域技术人员应认识到，虽然本文已详尽示出和描述了本发明的多个示例性实施例，但是，在不脱离本发明精神和范围的情况下，仍可根据本发明公开的内容直接确定或推导出符合本发明原理的许多其他变型或修改。因此，本发明的范围应被理解和认定为覆盖了所有这些其他变型或修改。

Claims (10)

1.一种吊顶式空调室内机，包括：

壳体，其底部具有进风口，侧部具有至少一个送风口；

换热器，设置在所述壳体内；

层流风扇，转动轴线竖直延伸地设置在所述壳体内，用于促使室内空气从所述进风口进入所述壳体，与所述换热器换热后，经所述送风口吹回室内；和

导流件，可绕一竖直延伸的轴线转动地设置于所述进风口处，用于引导室内空气经所述导流件外周面与所述壳体底面之间的间隙流向所述进风口，且

所述导流件的外周面上形成有向外凸出的多条导流筋，以使所述导流件被驱动转动时带动室内空气加速进入所述进风口。

2.根据权利要求1所述的吊顶式空调室内机，其中

所述导流件的外周面为从上至下径向向外渐扩的回转面，其回转轴与所述导流件的转动轴线共线；且

每条所述导流筋从所述导流件外周面的顶边延伸至所述外周面的底边。

3.根据权利要求2所述的吊顶式空调室内机，其中

所述多条导流筋的形状相同且沿所述导流件外周面的周向均布。

4.根据权利要求3所述的吊顶式空调室内机，其中

相邻两条所述导流筋的底端间距大于等于两者顶端间距的3倍。

5.根据权利要求2所述的吊顶式空调室内机，其中

每条所述导流筋从上至下延伸时，逐渐朝所述导流件的转动方向偏斜。

6.根据权利要求5所述的吊顶式空调室内机，其中

每条所述导流筋在水平面的投影为上部向与所述导流件的转动方向相反的方向凹进，下部向与所述导流件的转动方向相同的方向凹进的“S”形。

7.根据权利要求2所述的吊顶式空调室内机，其中

所述进风口周围的所述壳体底壁为从所述进风口边缘开始径向向外延伸并同时逐渐向下倾斜延伸的引流面，所述引流面为与所述导流件的外周面同轴的回转面；且

所述引流面与所述导流件的外周面共同限定出供室内空气进入所述壳体的风道。

8.根据权利要求1所述的吊顶式空调室内机，其中所述层流风扇包括：

多个环形盘片，平行间隔设置且相互固定连接、轴线均竖直延伸且共线；

圆形盘片，与所述多个环形盘片同轴地设置在最上侧的环形盘片上方，并与之间隔设置且固定连接，所述圆形盘片的中央向下凹陷形成一容纳腔；和

电机，位于所述容纳腔内，顶部固定于所述壳体，底部延伸出转轴，所述转轴连接于所述圆形盘片，以驱动所述圆形盘片转动，从而带动所述多个环形盘片转动，以使靠近所述环形盘片表面的空气边界层因粘性效应被所述环形盘片带动由内向外旋转移动形成层流风。

9.根据权利要求8所述的吊顶式空调室内机，其中

所述导流件顶部固定连接于所述圆形盘片下侧，以在所述圆形盘片的驱动下与之同步转动。

10.根据权利要求8所述的吊顶式空调室内机，其中

对于任意相邻的两个所述环形盘片，位于上侧的环形盘片的内圆直径小于位于下侧的环形盘片的内圆直径。

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