CN1157570C - 空气调节器的鼓风装置 - Google Patents
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Abstract
一种空气调节器的鼓风装置，它具有面向冷凝器并与之有预定距离的室外风扇，所述室外风扇包括轮毂和叶片，其中，所装配的室外风扇使轮毂和冷凝器之间的距离不大于叶片和冷凝器之间距离的1.3倍，从而消除在室外风扇旋转时使空气灌向轮毂中央的涡流现象，并通过在面对轮毂的冷凝器中央形成正常气流，来实现平稳的冷凝效果。
Description
技术领域
本发明涉及一种窗式空气调节器(以下简称“空调”)，具体涉及一种空调的鼓风装置，用于通过改善室外风扇和冷凝器之间的间隙来防止气流回灌。
背景技术
通常，常规窗式空调包括蒸发器、扇叶架和控制盒。蒸发器安装在底板前端，用于对灌入室内的空气进行热交换以冷却空气。扇叶架安装在蒸发器侧上方，用于分离和排出通过蒸发器热交换的冷空气。控制盒安装在扇叶架的下方，用于控制空调的操作并容纳电子器件。
蒸发器和扇叶架与一个在其顶表面上固定的内部箱体相结合。控制盒与扇叶架的侧表面和下表面相结合。在扇叶架中安装有多个垂直扇叶，用于对已经进行了热交换并通过扇叶架的全部区域排出的气流进行水平控制。
在底板上安装外面板，以便覆盖除空调正面以外的所有空调侧表面，以形成空调的外形结构。其中，在外面板的两个侧面上形成多个灌入孔，以便将外面的空气灌入空调。前面板覆盖外面板的前部，以形成室内空气流进流出所经过的空调正面的外形结构。
前面板包括：在对应于蒸发器的区域上的抽气入口，用于使抽气栅网能够附着上或拆下；在对应于扇叶架的区域上的排气出口，用于排出空调输出的热交换过的空气；以及，在对应于控制盒的区域上的矩形穿孔。
另外，在允许附着上或拆下抽气栅网的抽气入口上插入窗户形状的抽气栅网。另一方面，以预定间隔垂直安装了多个水平扇叶，用于控制通过排气出口的全部区域排出的室内空气的垂直气流，以允许它们垂直移动。
此外，压缩机安装在底板的中部，用于将循环的制冷剂压缩成高温高压的制冷剂再输入到蒸发器。在底板的后部安装一个外部箱体，用来支撑冷凝器。在外面板的内上表面上结合了多个托架，用来保持在外部箱体和内部箱体之间所设置的预定水平间隔恒定。
另外，在内部箱体的后面安装了一个用于覆盖蒸发器、扇叶架和控制盒后表面的分隔件。鼓风装置安装在该分隔件和外部箱体之间，用于迫使室内空气和室外空气灌入和排出由分隔件分隔的内部空间和外部空间，并且在这两个空间中循环。
鼓风装置包括由电源驱动的电机、室内风扇和室外风扇。室内风扇通过电机和电机转轴安装在内部空间，它可以是离心式风扇，用于与驱动电机一起旋转以迫使室内空气依次经过抽气栅网、前面板的抽气入口和蒸发器排出。室外风扇通过电机的另一侧转轴安装在外部空间，它可以具有螺旋桨的形状，用于与电机一起旋转以迫使室外空气经过外面板的灌入孔灌入到外部空间，同时通过冷凝器排出。
室外风扇包括连接到电机转轴一端以免空转的轮毂、以及多个叶片。这些叶片均匀地分布在轮毂的外周表面上，并以预定的间隙装配在外部箱体的喇叭口状通孔中，以推动空气。
然而，在如此构造的常规空调的鼓风装置中，在室外风扇的轮毂中央和冷凝器之间的距离大于在室外风扇的叶片末端和冷凝器之间的距离，这会导致所谓的涡流现象，从而在室外风扇旋转时能够使空气在面对轮毂的冷凝器中央上向轮毂回灌。
如果将室外风扇安装在距离冷凝器足够远的位置上，就不会出现这种涡流现象。然而，由于目前空调体积做得很小，所以，室外风扇的安装位置更接近冷凝器。于是，在叶片末端和冷凝器一端之间的区域上会形成正(+)流速状态的正常气流。另一方面，在轮毂中央和冷凝器之间的区域上会形成负(-)流速状态的反向气流。因此，在冷凝器的中央将不会实现平稳的冷凝效果。
发明内容
因此，本发明的一个目的是提供一种改进的空调。
本发明的另一个目的是改进空调的鼓风装置。
本发明的另一个目的是提供一种能够消除室外风扇轮毂附近的涡流的空调鼓风装置。
本发明的另一个目的是在室外风扇轮毂附近的冷凝器上实现较好的冷凝效果。
本发明的另一个目的是提供一种能够做得更小的空调。
本发明的另一个目的是提供一种具有极强制冷能力的空调。
本发明的另一个目的是提供一种能耗低且能效高的空调。
为了实现本发明的上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种空调的鼓风装置，用于减小在室外风扇轮毂和冷凝器之间距离以及室外风扇叶片末端和冷凝器之间距离的差异，从而消除在室外风扇旋转时使空气灌向轮毂中央的涡流现象，并在面对轮毂的冷凝器中央上实现平稳的冷凝效果。
为了实现本发明的上述目的，按照本发明的另一方面，提供了一种空调的鼓风装置，它具有面向冷凝器并与之有预定距离的室外风扇，所述室外风扇包括轮毂和叶片，其中，所装配的室外风扇使轮毂和冷凝器之间的距离不大于叶片末端和冷凝器之间距离的1.3倍。
附图说明
通过结合附图并参照下面的详细说明，本发明及其附带的许多优点将容易得到更全面且更好的理解。各附图中相同的标号表示相同或相似的元件。附图中：
图1是常规空调的部分分解透视图；
图2是常规空调的鼓风装置的剖面图；
图3是流经常规空调冷凝器的气流的流速分布图；
图4是本发明一个实施例的空调鼓风装置的剖面图；以及
图5是本发明一个实施例的流经空调冷凝器的气流的流速分布图。
具体实施方式
下面将参照这些附图说明上述的常规窗式空调。通常，如图1和图2所示的常规窗式空调包括蒸发器20、扇叶架30和控制盒40。蒸发器20安装在底板10的前端，用于对灌入室内的空气进行热交换以冷却空气。扇叶架30安装在蒸发器20的侧上方，用于分离和排出通过蒸发器20热交换的冷空气。控制盒40安装在扇叶架30的下方，用于控制空调的操作并容纳电子器件。
蒸发器20和扇叶架30与一个在其顶表面上固定的内部箱体50相结合。控制盒40与蒸发器20的侧表面和扇叶架30的下表面相结合。在扇叶架30中安装有多个垂直扇叶60，用于对已经进行了热交换并通过扇叶架30的全部区域排出的空气流进行水平控制。
在底板10上安装外面板70，以便覆盖除空调正面以外的所有空调侧表面，以形成空调的外形结构。其中，在外面板70的两个侧面上形成多个灌入孔71，以便将外面的空气灌入空调。前面板80覆盖外面板70的前部，以形成室内空气流进流出所经过的空调正面的外形结构。
前面板80包括：在对应于蒸发器20的区域上的抽气入口81，用于使抽气栅网能够附着上或拆下；在对应于扇叶架30的区域上的排气出口82，用于排出空调输出的热交换过的空气；以及，在对应于控制盒40的区域上的矩形穿孔83。
另外，在允许附着上或拆下抽气栅网130的抽气入口81上插入抽气栅网130。另一方面，以预定间隔垂直安装了多个水平扇叶90，用于控制通过排气出口82的全部区域排出的室内空气的垂直气流，以允许它们垂直移动。
此外，压缩机100安装在底板10的中部，用于将循环的制冷剂压缩成高温高压的制冷剂再输入到蒸发器20。在底板10的后部安装一个外部箱体120，用来支撑冷凝器110。在外面板70的内上表面上结合了多个托架45，用来保持在外部箱体120和内部箱体50之间所设置的预定水平间隔恒定。
另外，在内部箱体50的后面安装了一个用于覆盖蒸发器20、扇叶架30和控制盒40后表面的分隔件140。鼓风装置150安装在该分隔件140和外部箱体120之间，用于迫使室内空气和室外空气灌入和排出由分隔件140分隔的内部空间P1和外部空间P2，并且在这两个空间中循环。
鼓风装置150包括由电源驱动的电机151、室内风扇152和室外风扇153。室内风扇151通过电机151和电机转轴151a安装在内部空间P1，它可以是离心式风扇，用于与驱动电机一起旋转以迫使室内空气依次经过抽气栅网130、前面板80的抽气入口81和蒸发器20排出。室外风扇153通过电机151的另一侧转轴151b安装在外部空间P2，它可以具有螺旋桨的形状，用于与电机151一起旋转以迫使室外空气(箭头200)经过外面板70的灌入孔71灌入到外部空间P2，同时通过冷凝器110排出。
室外风扇153包括连接到电机转轴151b一端以免空转的轮毂153a、以及多个叶片153b。这些叶片153b均匀地分布在轮毂153a的外周表面上，并以预定的间隙装配在外部箱体120的喇叭口状通孔121中，以推动空气。
然而，如图2所示，在如此构造的常规空调的鼓风装置中，在室外风扇153的轮毂153a中央和冷凝器110之间的距离L1大于在室外风扇153的叶片153b末端和冷凝器110之间的距离L2，这会导致所谓的涡流现象，从而在室外风扇153旋转时，能够使空气在面对轮毂153a的冷凝器110中央上向轮毂153a回灌。
如果将室外风扇153安装在距离冷凝器110足够远的位置上，就不会出现这种涡流现象。然而，由于目前空调体积做得很小，所以，室外风扇153的安装位置更接近冷凝器110。于是，如图3的流速分布图所示，在叶片153b末端和冷凝器110一端之间的距离L2上会形成正(+)流速状态的正常气流。另一方面，在如图2所示的轮毂153a中央和冷凝器110中央之间的距离L1上会形成负(-)流速状态的反向气流。因此，在冷凝器110的中央将不会实现平稳的冷凝效果。
下面将参照附图详细描述本发明的实施例。应注意，在本发明的附图中，与现有技术中相同或相似的部件将使用相同或相似的标号，并省略了对这些部件的详细说明。
如图4所示，本发明的空调鼓风装置构建有一个伸出部153c，它在室外风扇153的轮毂153a上向冷凝器110突出，用于减小轮毂153a和冷凝器110中央之间的距离L1，以使距离L1小于或等于叶片153b末端和冷凝器110一端之间的距离L2的1.3倍，借此消除在室外风扇153旋转时使空气灌向冷凝器110中央的涡流现象，并使得在面对轮毂153a的冷凝器110的中央上形成正常气流，从而加强平稳的冷凝效果。这里，与冷凝器之间的距离指的是与冷凝器内表面的最近处之间的距离。在图4所示的实施例中，距离L1约等于L2。
伸出部153c可以与轮毂153a浇铸成一个整体，或者，在作为单独浇铸件制成之后附着在轮毂153a的上面，在附着区域，伸出部153c的直径与轮毂153a的直径相同。在图4的例子中，伸出部153c具有截头圆锥的形状，该圆锥从伸出部附着在轮毂上的位置开始逐渐变细。
在本发明的一个实施例中，在伸出部153c和冷凝器110之间的距离L1为15毫米，室外风扇153的叶片153b扫过的圆圈直径D为270毫米，叶片153b末端和冷凝器110一端之间的距离L2为15毫米，即，D＝270毫米，L2＝15毫米，L1＝15毫米。在这一实施例中，L2大于0.04D但小于0.07D，L1大于0.7L2但小于1.3L2，即，如果0.04D≤L2≤0.07D，则0.7L2≤L1≤1.3L2。
接下来，将说明如此构造的本发明的操作和效果。如果启动空调，则接通电源以驱动鼓风装置150的电机151，并旋转电机转轴151a和151b。电机转轴151a和151b进一步以相同流速和鼓风方向旋转室内风扇152和室外风扇153，这两个风扇固定在电机转轴的末端以免空转。
例如，当室内风扇152旋转时，在室内风扇152旋转力的作用下，室内空气依次通过抽气栅网130的多个通孔(没有指定标号)、前面板80的抽气入口81、蒸发器20，而与蒸发器20的表面相接触并得到热交换。然后，热交换后的空气被吸入内部空间P1中的室内风扇152的中央，并按照叶片的特性向室内风扇152的外周表面排出。因此，分隔件140引导排出的空气向扇叶架30移动，并且在前面板80的一侧上形成的排气出口82进一步引导排出的空气向室内排放。
此时，通过扇叶架30的出口的空气在按照扇叶架30中安装的垂直扇叶60的摆动角改变气流的上下方向之后排入室内。通过排气出口82的空气在按照安装在排气出口82上的水平扇叶90的摆动角改变气流的左右方向之后排入室内。
另一方面，当室外风扇153旋转时，在室外风扇153旋转力的作用下，室外空气通过在外面板70的两侧上形成的多个灌入孔71灌入外部空间P2。此时，灌入的冷空气与压缩机100的表面相接触，以冷却由工作压缩机100产生的压缩机热量。然后，在室外风扇153的鼓风力的作用下，迫使冷空气灌入在外部箱体120的一侧上形成的喇叭口状通孔121，进而与在距室外风扇153有预定距离的位置上安装的冷凝器110的表面相接触，以向外排放。于是，对工作冷凝器110产生的冷凝器热量进行了冷却。
在一个实施例中，设置在室外风扇153的轮毂153a上突出的伸出部153c和冷凝器110之间的距离L1，等于在室外风扇153的叶片153b末端和冷凝器110之间的距离L2。在此实施例中，在伸出部153c和冷凝器110之间的距离L1为15毫米，室外风扇153的直径D为270毫米，在叶片153b末端和冷凝器110一端之间的距离L2为15毫米，即，D＝270毫米，L2＝15毫米，L1＝15毫米。在一个更一般的例子中，如果L2大于0.04D但小于0.07D，则L1大于0.7L2但小于1.3L2，即，如果0.04D≤L2≤0.07D，则0.7L2≤L1≤1.3L2。于是，能够消除在室外风扇153旋转时使空气灌向伸出部153c中央的涡流现象，并能够在面对伸出部153c的冷凝器110的中央上形成平稳、恒定的冷凝效果。
如图5的流速分布图所示，通过减小在室外风扇153的伸出部153c和冷凝器110之间的距离，使得流速在叶片153b和冷凝器110一端之间的距离L2上、和在伸出部153c和冷凝器110的中央之间的距离L1上，同时成为正常气流的正(+)状态。于是，冷凝器110的中央与具有平稳冷凝效果的正常气流相接触，从而均衡了室外风扇153上的流速分布并改善了冷凝器110总冷凝效率。
表1示出了用于确定在室外风扇轮毂上形成有伸出部的本发明空调和没有伸出部的现有技术空调的性能参数的实验结果。
<表1>
空调的性能参数：
| 参数 | 现有技术 | 本发明 | |
| 制冷能力 | 千卡/小时千瓦/小时 | 1197.54751.7 | 1249.64958.4 |
| 能耗 | ％瓦 | 100.0532.9 | 104.4527.5 |
| 能效 | 千卡/小时瓦千瓦/小时瓦 | 2.2478.916 | 2.3699.400 |
表1中所示的空调性能是通过美国的尼尔森卡勒曼公司(NeilsonKellerman Co.，USA)生产的便携式流速/风速表测得的。如表1所示，本发明的制冷能力比现有技术的制冷能力提高了52.1千卡/小时、206.7千瓦/小时和4.4％。与现有技术的空调相比，本发明的能耗降低了5.4瓦，能效提高了0.122千卡/小时瓦(BTU/hrW)和0.484千瓦/小时瓦。于是，与现有技术的空调相比，本发明的空调具有更强的制冷能力，更低的功耗和更高的能效。
此外，表2和表3示出了现有技术和本发明的空调的流速分布测试结果。
<表2>
现有技术空调的流速分布测试结果。流速按冷凝器上从左到右和从上到下的位置示出。
| 4.1 | 4.0 | 2.3 | 0.8 | 0.0 | 0.0 | 0.8 | 2.1 | 3.0 | 3.8 | 4.4 | 4.4 |
| 4.8 | 3.6 | 2.1 | 0.6 | -0.2 | 0.2 | 0.8 | 1.7 | 2.5 | 3.3 | 3.6 | 3.9 |
| 4.4 | 3.4 | 2.0 | 0.8 | 0.4 | 0.0 | 0.0 | 0.8 | 1.7 | 2.4 | 2.7 | 2.9 |
| 4.3 | 3.0 | 2.0 | 1.4 | 0.6 | -0.3 | -0.5 | 0.2 | 0.9 | 1.6 | 2.0 | 2.2 |
| 3.1 | 2.9 | 2.2 | 1.8 | 0.7 | -0.5 | -0.9 | -0.9 | 0.2 | 1.1 | 1.6 | 1.8 |
| 3.2 | 2.3 | 2.2 | 1.6 | -0.3 | -0.9 | -1.1 | -0.9 | -0.2 | 0.8 | 1.3 | 1.8 |
| 3.2 | 2.9 | 2.7 | 2.5 | 0.8 | -1.2 | -1.2 | -1.1 | -0.5 | 1.0 | 1.6 | 2.0 |
| 2.8 | 3.3 | 3.1 | 3.0 | 1.1 | -0.7 | -1.0 | -0.9 | 0.5 | 1.6 | 2.1 | 2.6 |
| 3.6 | 3.5 | 3.4 | 3.4 | 2.6 | 0.4 | -0.3 | -0.6 | 0.3 | 1.8 | 2.6 | 3.5 |
| 3.9 | 3.7 | 3.9 | 3.9 | 3.4 | 1.6 | 0.7 | 0.5 | 1.5 | 2.8 | 3.6 | 4.5 |
| 3.4 | 3.9 | 4.2 | 4.0 | 3.8 | 2.8 | 1.6 | 1.6 | 2.5 | 3.3 | 3.9 | 4.0 |
| 3.1 | 4.2 | 4.4 | 4.3 | 4.3 | 3.6 | 2.6 | 2.5 | 3.3 | 3.7 | 4.2 | 4.5 |
<表3>
本发明空调的流速分布测试结果。流速按冷凝器上从左到右和从上到下的位置示出。
| 4.5 | 4.6 | 3.0 | 1.8 | 0.8 | 1.4 | 2.1 | 3.3 | 3.8 | 4.8 | 4.9 | 4.4 |
| 4.0 | 3.7 | 2.4 | 1.2 | 0.9 | 1.6 | 2.5 | 2.9 | 3.3 | 3.6 | 3.8 | 3.4 |
| 4.1 | 3.6 | 2.1 | 1.0 | 1.5 | 2.0 | 1.7 | 1.6 | 2.3 | 3.1 | 3.3 | 3.1 |
| 4.6 | 3.4 | 1.7 | 1.4 | 2.7 | 2.2 | 0.8 | 0.9 | 1.6 | 2.4 | 3.0 | 3.0 |
| 4.0 | 3.5 | 2.1 | 2.5 | 3.3 | 2.0 | 0.0 | 0.0 | 0.7 | 1.6 | 2.6 | 3.1 |
| 4.0 | 3.2 | 2.4 | 3.1 | 3.7 | 1.9 | 0.0 | 0.0 | 0.7 | 1.7 | 2.6 | 3.2 |
| 3.8 | 3.2 | 2.8 | 3.9 | 3.8 | 1.5 | 0.1 | 0.0 | 0.8 | 1.8 | 2.5 | 3.5 |
| 3.6 | 3.3 | 3.0 | 4.1 | 4.2 | 2.4 | 0.5 | 0.7 | 1.3 | 2.2 | 3.3 | 4.0 |
| 3.5 | 3.7 | 3.7 | 4.3 | 4.7 | 3.5 | 1.5 | 1.1 | 2.3 | 3.4 | 4.2 | 4.5 |
| 3.2 | 3.9 | 3.7 | 4.4 | 4.6 | 3.6 | 2.5 | 2.5 | 3.4 | 3.9 | 4.7 | 4.9 |
| 3.5 | 3.9 | 4.0 | 4.5 | 4.7 | 4.1 | 3.6 | 3.5 | 4.1 | 4.7 | 5.0 | 5.0 |
| 3.7 | 4.4 | 4.5 | 4.7 | 5.2 | 5.2 | 4.8 | 4.5 | 4.7 | 4.9 | 5.1 | 5.2 |
上面的空调流速分布测试结果是通过美国的尼尔森卡勒曼公司(Neilson Kellerman Co.，USA)生产的便携式流速/风速表测得的。如表3所示，本发明的平均流速和标准流速偏差分别为3.022222米/秒和1.362507米/秒，并且在图3的中央有0至5.2米/秒的较大正(+)流速分布，即正常气流。另一方面，现有技术的平均流速和标准流速偏差分别为2.177564米/秒和1.68449米/秒，并且在图3的中央有0至-0.9米/秒的负(-)流速分布，这对应于反向气流。因此，本发明的约3.02米/秒的平均流速大于现有技术的约2.18米/秒的平均流速，这意味着本发明有.显著增大的总气流。与现有技术的约1.68米/秒的偏差相比，本发明的约1.36米/秒的较低偏差说明在本发明中在冷凝器上有更均匀的气流分布。
如上所述，上述的本发明的鼓风装置的优点在于，在轮毂上装配一个伸出部，用于将轮毂和冷凝器之间的距离设置成不大于叶片和冷凝器之间的距离，从而消除在室外风扇旋转时使空气灌向轮毂中央的涡流现象，并通过在面对轮毂的冷凝器中央形成正常气流，来实现平稳的冷凝效果。
Claims (16)
1.一种空气调节器，包括：
冷凝器，它安装在空气调节器的后部，用于排放空气调节器制冷剂的热量，所述冷凝器具有一个内表面；
室外风扇，它是一个安装在空气调节器内并指向冷凝器内表面的辐射状风扇，用于将室外空气灌入空气调节器，并通过冷凝器排放空气，所述室外风扇包括：
用于连接电机的转轴；
安装在所述转轴上的轮毂，所述轮毂具有外表面和面对所述内表面的末端，在所述末端和所述冷凝器内表面之间的间隙为第一距离；
多个叶片，它们连接到所述轮毂外表面上并在所述外表面上均匀分布，在所述叶片末端和所述冷凝器内表面之间的间隙为第二距离；
所述第一距离小于或等于所述第二距离的1.3倍。
2.如权利要求1所述的空气调节器，其中，所述轮毂还包括：
在轮毂上形成的伸出部，所述伸出部的外部从所述轮毂的外表面向冷凝器的内表面伸展，所述轮毂的所述末端即为伸出部的末端。
3.如权利要求2所述的空气调节器，其中，所述轮毂的所述外表面为圆柱形状。
4.如权利要求3所述的空气调节器，其中，所述伸出部具有截头圆锥的形状，该截头圆锥从所述轮毂伸出部与所述轮毂外表面相接触的位置开始，向所述轮毂的末端逐渐变细。
5.如权利要求1所述的空气调节器，其中，所述室外风扇具有螺旋桨的形状。
6.如权利要求5所述的空气调节器，其中，所形成的每个叶片在远离所述轮毂外表面的叶片区域比叶片与轮毂外表面的连接处距冷凝器的所述内表面更近。
7.如权利要求1所述的空气调节器，还包括：
所述第二距离在0.04至0.07倍的所述室外风扇叶片扫过的圆圈直径的范围内。
8.如权利要求7所述的空气调节器，其中，所述第一距离大于或等于所述第二距离的0.7倍。
9.如权利要求2所述的空气调节器，其中，所述伸出部与所述轮毂分别浇铸而成，并附着在所述轮毂上。
10.如权利要求2所述的空气调节器，其中，所述伸出部与所述轮毂形成一个整体。
11.如权利要求2所述的空气调节器，其中，所述伸出部为圆柱形状。
12.如权利要求1所述的空气调节器，其中，所述第一距离等于所述第二距离。
13.如权利要求1所述的空气调节器，其中，所述第一距离小于所述第二距离。
14.如权利要求8所述的空气调节器，其中，所述第一距离为15毫米，所述叶片扫过的圆圈直径为270毫米。
15.如权利要求1所述的空气调节器，还包括：
在空气调节器的内部形成的外部箱体；以及
所述外部箱体具有在其上形成的通孔，所述室外风扇的所述叶片在所述通孔中。
16.如权利要求15所述的空气调节器，还包括：
电机，其一侧与室外风扇的所述转轴相连接；以及
离心式室内风扇，它的转轴与所述电机的另一侧相连接。
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