CN1223803C - 涡轮风机及应用这种涡轮风机的空调机 - Google Patents

Abstract

一种具有轴流风机的流动特性的涡轮风机及一种装有这种涡轮风机的空调机，该涡轮风机具有一个轮毂，它具有一个连接到驱动装置上的轴套；多个叶片，它们沿轮毂的边缘、以固定间隔设置，并且各自的内侧端的一部分与所述边缘相连；以及一个护罩，它具有一个入口、一个出口和位于入口和出口之间的壁，该壁至少包围各叶片的外侧端的一部分，用于以与驱动装置的轴向相同的方向引导排气。

Description

涡轮风机及应用这种涡轮风机的空调机

本申请受益于申请日都为2002年5月8日的P2002-0025388号和P2002-0025389号的韩国专利申请，这两篇文献共同作为该申请的参考文献。

技术领域

本发明涉及一种涡轮风机和应用这种涡轮风机的空调机，更具体地说，涉及一种具有轴流风机的流动特性的涡轮风机，以及一种将这种涡轮风机应用于室内单元的空调机。

背景技术

一般来说，空调机用于在室内循环冷、热风，以提高舒适性。空调机需要许多用于产生通过热交换器的气流的风机。风机可以是轴流式的或离心式的。

轴流式风机以平行于轴向的方向抽风或排风，而离心式风机以平行于轴向的方向抽风，但以离心的方向排风。在离心式风机中，有西洛克风机和涡轮风机。下面简要地解释一下现有技术的涡轮式风机。

参照图1，现有技术的涡轮风机设有具有轴套2的轮毂1，轴套2位于与电机的驱动轴连接的中心部分，多个叶片3分别径向地装配在沿轴向延伸的轮毂1的周围。护罩4具有一个平行于轴向，以形成一个入口的入口部分4a，及一个从该入口部分4a向外弯曲，并与叶片3的一端相连的弯曲部分4b。

下面简要解释该涡轮风机的运行过程。当轮毂1借助于电机的旋转力旋转时，通过叶片3产生气流。也就是说，在空气被吸过护罩4的入口后，经叶片3之间的空间，即沿离心方向排出，如图1中箭头所示。

具有上述流动特性的涡轮风机与其它种类的风机相比，特别是与轴流风机相比具有高效率和低噪声的特点。

但是，由于这种流动特性，涡轮风机只应用在空调机的室内单元中。这是因为，由于室外单元有许多制冷循环部件，如室外热交换器、装配在空调机的室外单元的压缩机等，所以产生轴向气流的轴流风机对于减小室外单元的总体尺寸上比涡轮风机更加有利。由于这个原因，具有高效率和低噪声特点的涡轮风机不能应用在室外单元。

特别是在具有室内单元和装配在一个单元内的室外单元的分体式空调机中，上述问题变得非常严重。也就是说，分体式空调机不仅将轴流风机形成的噪声传递到房间内，还由于轴流风机的效率低而消耗大量能源。

同时，现有技术的涡轮风机的单体成型是不容易的。其原因是，由于这种涡轮风机的结构，使得现有技术的涡轮风机不能模制成型。因此，现有技术的涡轮风机通过独立成型制造，并对轮毂1、叶片3和护罩4进行焊接来装配在一起，这最终造成工艺复杂，成本高的问题。

发明内容

因此，本发明涉及一种涡轮风机和一种应用这种涡轮风机的空调机，它们可基本消除由于现有技术的局限性和缺陷造成的一个或多个问题。

本发明的一个目的是提供一种具在轴流风机的流动特性的涡轮风机。

本发明的另一个目的是提供一种能形成一体的涡轮风机。

本发明的再一个目的是提供一种装有涡轮风机的空调机，该涡轮风机具有用在空调机的室外单元中的轴流风机的流动特性。

下文将描述本发明的其它特性及优点，这些特性和优点可从说明书中部分地明显看出，或可在实施本发明的过程中得知。本发明的目的和其它优点可通过书写的说明书、权利要求和书附图中特别指出的结构中来实现和获得。

为了实现这些或其它优点，并按照实际体现的和宽泛描述的本发明的目的，涡轮风机包括一个具有连接在驱动装置上的轴套的轮毂；多个以固定的间隔布置的沿轮毂的边缘排列的叶片，每个具有连接到该边缘内侧端的部分；及一个具有入口、出口和位于入口和出口之间的壁的护罩，其中壁封闭各叶片的一个外侧端的至少一部分，用于以与驱动装置的轴向相同的方向引导排气方向。

轮毂包括一个朝前端具有轴套的护罩的入口方向突起的锥形部分，以及一个位于该锥形部分的后表面并与护罩的出口连通的中空部分。该轮毂还包括至少一个用于使轮毂的前侧与中空部分连通的开口。

护罩包括一个形成入口的入口部分、一个形成出口并包围叶片外表面的出口部分，以及一个位于入口部分和出口部分之间的倾斜部分。该护罩还包括一个位于入口部分和倾斜部分之间的具有一定高度的台阶部分。

护罩的入口部分的内直径比出口部分的内直径小，并等于或大于轮毂的外径。轮毂、叶片和护罩用注射成型的方式铸成一个整体。

叶片包括位于入口侧的后曲叶片和位于出口侧的前曲叶片，用以提高空气的流动特性。

因此，通过护罩的入口吸入的空气由叶片引导，经护罩的出口排出。也就是说，空气不从叶片之间的空间中排出，即不以离心的方向排出，而是以平行于径向的方向排出。因此，本发明的涡轮风机具有较高的效率和涡轮风机独有的低噪声，同时还具有轴流风机的流动特性。

本发明的另一个方面提供了一种空调机，它包括一个具有一个与室内连通的一个空间和与室外连通的另一空间的腔室；一个装配在用于与室内空气热交换的腔室的一个空间内的室内热交换器；一个装配在该腔室的一个空间内、用于强迫室内空气向室内热交换器方向流动的室内风机；一个装配在腔室内的另一空间内、用于与外部空间进行热交换的室外热交换器；一个装配在该腔室的另一个空间内、用于强迫外部空气向室外热交换器方向流动的室外风机；一个装配在腔室的另一空间内、用于以轴向方向抽吸和排出空气，以迫使外部空气流向室外热交换器的涡轮风机。

在该实例中，涡轮风机具有前述的所有特性。除此之外，涡轮风机还包括一个沿护罩的外周表面装配、并在护罩旋转时将冷凝水抛向室外热交换器上的抛水环。

因此，当将涡轮风机用作室外风机时，可大大降低室外风机的噪声，并可减少空调机的能源消耗。

可以理解到，上面的一般描述和下面的详细描述都只是为了举例说明，权利要求书将提供进一步的解释。

附图说明

对本发明提供进一步理解的附图构成本说明书的一部分，用于表示本发明的实施例，并与说明共同解释本发明的原理。

在附图中：

图1是现有技术的涡轮风机的剖视图；

图2是按照本发明一个优选实施例的涡轮风机的局部剖开的透视图；

图3是图2中的涡轮风机的后侧透视图；

图4是图2中的涡轮风机的剖视图；

图5是图2中具有护罩变型的局部剖开的涡轮风机的透视图；

图6是图5中的涡轮风机的剖视图；

图7是按照本发明一个优选实施例的空调机的分解透视图；和

图8是用在图7中的空调机上的涡轮风机的透视图。

具体实施方式

现在详细说明本发明的优选实施例，这些实例表示在附图中。在本发明实施例的说明中，相同的部分采用相同的名称和标记，并省略对它们的说明。

下面将描述本发明的一个优选实施例的涡轮风机，参照图2-6，图2是按照本发明一个优选实施例的涡轮风机的局部剖开的透视图，图3是图2中的涡轮风机的后侧透视图，图4是图2中的涡轮风机的剖视图。

参照图2-4，涡轮风机包括一个与驱动装置(图中未示出)相连的轮毂30，一个容纳该轮毂30并具有入口及与入口相对的出口的护罩50，以及多个位于轮毂30与护罩50之间的叶片40。

轮毂30包括一个伸向护罩50的入口的锥体31，和一个位于锥体31后表面的中空部分32。锥体31具有一个轴套33，其前端与电机的驱动轴相连。中空部分32与护罩50共同形成一条排气通路。

轮毂30的锥体部分31具有多个开口35，以使轮毂30的前部与中空部分32连通，从而使通过护罩50的入口吸入的部分空气经开口35流入中空部分32，并引导空气排到涡轮风机35的外部。开口35还减小了涡轮风机的总重量。

叶片40以固定的间隔设置在轮毂30周围。叶片40具有一个固定到轮毂30的边缘上的内端，和一个固定到护罩50的内表面上的外端43。内端可沿边缘并以一定角度固定在轮毂30上。叶片40的整个外端43最好固定在护罩50的内表面上，以防止经入口吸入的空气通过叶片40之间的空间排出，即以离心方向被排出。

最好不同位置的叶片40具有不同的形状。也就是说，叶片40在入口侧为后曲形状，而在出口侧为沿辐向的前曲形状。具有相对于旋转方向而向后弯曲的尖部的后曲叶片有利于增加空气压力。具有相对于旋转方向而向前弯曲的尖部的前曲叶片有利于提高空气流量。叶片40的后曲部分达到从入口侧边缘开始的大约40-80％。

护罩50引导空气沿轴向排出。现在对护罩进行详细描述。护罩50包括一个形成进气口的入口部分51、一个形成排气口的出口部分55，和一个位于入口部分51和出口部分55之间的倾斜部分53。入口部分51为平行于轴向的环状。入口51的内径D1小于出口部分55的内径D3。

从入口部分51向外延伸的倾斜部分53，具有固定到它的内表面上的叶片40的入口侧外端42。因此，倾斜部分53具有与叶片40的内侧出口端42相一致的形状，并且其弯曲表面具有预定的曲率。

从倾斜部分53处沿叶片40的长度方向延伸的出口部分55具有一个内表面，叶片40的外端43固定在该内表面上。通过引导空气流向出口侧来使空气沿轴向流动。空气流动方向是轴向的，出口部分55不需要延伸到叶片40的后端。但是，如上所述，出口部分55最好还是延伸到叶片40的后端。与入口部分51相似，虽然出口部分55是平行于轴向的圆筒状，但当出口部分55延伸到出口侧时，它可以是偏斜的。

同时，护罩50可以有变型。图5是图2中具有护罩变型的局部剖开的涡轮风机透视图，图6是图5中的涡轮风机的剖视图。

参照图5和6，护罩还包括一个位于入口部分51和倾斜部分53之间的台阶部分52。该台阶部分52以垂直于轴向的方向从入口部分51延伸一定的宽度。

同时，本发明的涡轮风机的护罩50和叶片40被模制(molded)成一个整体，或者也可以轮毂30是模制的，而将叶片40的内端41焊接到轮毂30的边缘上。另外，如果对护罩50和轮毂30的尺寸进行适当选择，则护罩50、叶片40和轮毂30可按需要模制成一个整体。也就是说，如图4和6所示，当护罩50的入口部分51的内径D1至少等于或大于轮毂30的外径D2时，则护罩50、叶片40和轮毂30可模制成一体。

下面将描述本发明的涡轮风机的工作过程。

当驱动电机时，轮毂30随叶片40和护罩50一起旋转。当叶片40旋转时，在护罩50的入口和出口之间形成压力差，从而迫使空气经入口被吸入。

因此，空气由叶片40引导而流向出口侧，并经出口向后排出。在该过程中，空气起初沿后曲叶片流动，然后从某一点开始沿前曲叶片流动。在这种情况下，不仅由于后曲叶片的特性而大大减小了风机负荷，而且还由于前曲叶片的特性而确保有足够的空气流量。

在该过程中，一部分空气通过轮毂30的开口35流向中空部分32，并直接向后方向排出。在这种情况下，由于护罩50的出口部分55包围着叶片40的外端，所以空气不以离心方向排出。

从上面的描述中可注意到，本发明的涡轮风机具有轴流风机的流动特性。也就是说，吸气和排气的方向都与轴向相同，如下所述，这就为将涡轮风机用作空调机的室外单元的风机提供了基础。

由于上述特性，本发明的涡轮风机可用作室内单元的风机和室外单元的风机，而不管哪种空调机都没有任何限制。也就是说，本发明的涡轮风机具有适合于涡轮风机的特性，也具有轴流风机的流动特性。因此，本发明的涡轮风机应用于空调机时，具有各种优越性。

下面描述一个实例，其中将本发明的涡轮风机作为室外单元的风机应用于分体式空调机中。图7是按照本发明一个优选实施例的空调机的分解透视图，图8是用在图7中的空调机上的涡轮风机的透视图。

参照图7，本发明的空调机包括一个具有与一个室内相连通的前部空间，和一个与室外相连通的后部空间的腔室110，用于强迫空气分别向热交换器140和200循环流动的室内风机230和室外风机240。

腔室110具有敞开的前部、后部和底部，底盘120装配在底部上，并且前格栅130装配在前部。前格栅130具有一个用于抽吸室内空气的吸气部分131、一个用于将经过热交换的空气排放到室内的排气部分133，和一个用于控制空调机运行的控制板部分135。还有一个装配在吸气部分131上的吸气格栅137。

在前格栅130的后部顺次地装配有室内热交换器140和室内导流部件150。室内热交换器140装配在一个室内导流部件150上，从而使室内空气与在室内热交换器140内部循环的工作流体进行热交换。室内导流部件150具有一个孔口151，流过室内热交换器140的空气通过该孔口；还有一个排气导板153，它位于与前格栅130上的排气部分133相对的位置上。在室内导流部件150的底部设有排水结构155，用于排除在室内热交换器140中内形成的冷凝水。

在室内导流部件150的后部设有一个涡壳。涡壳160具有一个导流表面161，用于引导室内风机230产生的气流。涡壳160可与室内导流部件150制成一体。穿过室内导流部件150和涡壳160装有一个控制箱170。该控制箱170内具有各种电气配件。

在涡壳160的后部设有一个与其相接触的挡板180，以使前空间与后空间完全隔开，从而使室内空气与室外空气绝缘。涡壳160或室内导流部件150可取代挡板180的作用。

在挡板180后部设有电机安装件21。电机安装件210位于底盘120上，并支承该电机220。电机220具有驱动轴221和223，用于共同驱动室内风机230和室外风机240。因此，在驱动轴上的前驱动轴221穿过挡板180，然后延伸到涡壳160的内侧，并连接在室内风机230上，而后驱动轴223连接在室外风机240上。在迫使室内空气流向室内热交换器140后，室内风机230引导经过热交换后的空气流向排气导板153。为此，将通用的涡轮风机用作室内风机230。

室外风机240是具有轴流风机特征的涡轮风机。下面将描述室外风机240的结构和运行情况。

在挡板180的后部顺次装配有室外导流板190和室外热交换器200。室外导流板190具有一个开口191，它用于安装室外风机240，并用于将来自室外风机240的空气均匀地送到室外热交换器200。室外风机240具有一个面向电机220的入口和一个面向室外热交换器200的出口。室外热交换器200安装在底盘120上，室外空气与在室外热交换器240内循环流动的工作流体进行热交换。盖193覆盖在室外导流板190上，托架195覆盖在室外导流板190上，室内导流部件150与室外导流板190牢固地固定在一起。

在挡板180的后部设有制冷循环的压缩机和膨胀阀，尽管图中未示出。

参照图8，室外风机240包括一个具有与其相连的电机的后驱动轴223的轮毂30、将轮毂30容纳在内并具有入口和出口的护罩50和多个叶片40。轮毂30、护罩50和叶片40与图2-6的涡轮风机相同，因此省略这些相同部分的描述。

同时，抛环60设置在护罩50的外周边。当护罩50旋转时，抛环60将冷凝水抛向室外热交换器200，以提高室外热交换器200的热交换效率。为此，抛环60的内径大于护罩60的出口部分55的外径，并且该抛环利用独立的连接柱61与出口部分55相连。抛环60浸没在形成于室内热交换器200或室外热交换器140的冷凝水中。

下面将描述本发明的空调机的运行过程。

本发明的空调机安装在墙壁上，使腔室110的前空间面向室内，使后空间面向室外。

当给电机220通电时，该电机驱动室内风机230和室外风机240，从而强迫室内空气和室外空气通过室内热交换器140和室外热交换器200循环。因此，在与分别流过热交换器140和200的工作流体进行热交换之后，室内空气和室外空气又经过预定的通路分别排放到室内和室外。

下面进行详细描述。室内风机230是一种通用的涡轮风机。因此，室内空气沿轴向被抽吸，并沿室内风机230的离心方向排出。也就是说，室内空气流过吸气格栅137、前格栅130和室内热交换器140。然后，室内空气流经室内导流部件150，再被吸入室内风机230。此后，室内空气沿涡壳160的导流表面161流动，并通过室内导流部件150，然后经前格栅130的排气部分133排出。

另外，室外风机240是一种具有轴流风机特性的涡轮风机。因此，室外空气被抽吸，并在室外风机240的轴向方向排出。也就是说，当室外空气通过腔室110的侧部和顶部的开口111被吸入腔室110内部之后，又被吸入室外风机240的入口。然后，将室外空气经室外风机240的出口排放到室外热交换器200，再流过室外热交换器200，然后经腔室的后表面排放到室外。

在该过程期间，室外风机240的抛环60旋转，并把冷凝水抛向室外热交换器200。

正如已描述的那样，涡轮风机和装有这种涡轮风机的空调机具有如下优点。

首先，本发明的涡轮风机是一种具有轴流风机的流动特性的涡轮风机。因此，本发明的涡轮风机具有轴流风机和涡轮风机的优点。也就是说，本发明的涡轮风机在使用时可不使用像涡壳等这样的导流部件，与轴流风机相比，它效率更高，噪声更低。

第二，本发明的涡轮风机的每个叶片具有后曲叶片和前曲叶片，它们能准确和谐地工作。因此，这种涡轮风机具有较低的风机负荷，同时能提供较高的流量。

第三，本发明的涡轮风机允许将轮毂、叶片和护罩模制成一体。因此，这种涡轮风机制造简单，成本低。

第四，本发明的装有本发明的涡轮风机的空调机，由于减小了噪声而提供了舒适的室内环境，同时还降低了能源消耗。

显然，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，本领域的专业人员可对涡轮风机进行各种改进和变换。因此，本发明的范围将包括对该发明的改进和变换，这些改进和变换都包括在本权利要求书及它们的等同物的范围内。

Claims (34)

1.一种涡轮风机，包括：

一个轮毂，它具有一个连接到驱动装置上的轴套；

多个叶片，它们沿轮毂的边缘、以固定间隔设置，并且各自的内侧端的一部分与所述边缘相连；和

一个护罩，它具有一个入口、一个出口和位于入口和出口之间的壁，该壁至少包围各叶片的外侧端的一部分，用于以与iC动装置的轴向相同的方向引导排气。

2.按照权利要求1的涡轮风机，其中轮毂包括：

一个锥体部分，它朝护罩的入口方向突起并在前端具有一个轴套，及

一个中空部分，它位于该锥体部分的后表面并与护罩的出口连通。

3.按照权利要求2的涡轮风机，其中轮毂还包括至少一个开口，该开口用于使轮毂的前侧与中空部分连通。

4.按照权利要求1的涡轮风机，其中护罩的入口的内径小于出口的内径。

5.按照权利要求1或4的涡轮风机，其中护罩的入口的内径等于或大于轮毂的外径。

6.按照权利要求5的涡轮风机，其中轮毂、叶片和护罩是模制成一体白勺。

7.按照权利要求1的涡轮风机，其中护罩包围叶片的整个外端。

8.按照权利要求1或7的涡轮风机，其中护罩包括：

一个入口部分，它形成进气口，

一个出口部分，它形成排气口，并包围叶片的外表面，和

一个倾斜部分，它位于入口部分和出口部分之间。

9.按照权利要求8的涡轮风机，其中护罩还包括一个具有一定宽度的台阶部分，该台阶部分垂直于入口部分，并位于入口部分和倾斜部分之间。

10.按照权利要求8的涡轮风机，其中倾斜部分是具有一定曲率的弯曲表面。

11.按照权利要求1的涡轮风机，其中叶片包括位于入口侧的后曲叶片和位于出口侧的前曲叶片。

12.按照权利要求11的涡轮风机，其中叶片的后曲叶片达到从入口侧前端开始的40-80％。

13一种涡轮风机，包括：

一个筒状轮毂，它的一面是敞开的，另一面具有与驱动装置相连的轴套；

一个护罩，它具有相对置的入口和出口，轮毂容纳在其内；

多个叶片，它们沿径向以固定的间隔设置在轮毂和护罩之间，和各叶片的一部分内表面与轮毂的外周边相连，整个外表面与护罩的内周边相连。

14.按照权利要求13的涡轮风机，其中轮毂包括至少一个开口，该开口用于使护罩的入口与出口连通。

15.按照权利要求13的涡轮风机，其中护罩包括

一个环状入口部分，用以形成入口，

一个倾斜部分，它从具有一定曲率的弯曲部分的入口部分以向外发散的方向延伸，和

一个出口部分，从倾斜部分起平行于轴向地延伸，以形成出口，该出口部分与叶片的外端相连。

16.按照权利要求15的涡轮风机，其中护罩包括：

一个具有一定宽度的台阶部分，该台阶部分垂直于入口部分，并位于入口部分和倾斜部分之间。

17.按照权利要求15的涡轮风机，其中护罩的入口部分的内径小于出口部分的内径，并等于或大于轮毂的外径。

18.按照权利要求17的涡轮风机，其中轮毂、叶片和护罩是模制成一体的。

19.按照权利要求13的涡轮风机，其中叶片包括位于入口侧的后曲叶片和位于出口侧的前曲叶片。

20.一种空调机，包括：

一个室内热交换器，用于与室内空气进行热交换；

一个室内风机，用于强迫室内空气流向室内热交换器；

一个室外热交换器，用于与室外空气进行热交换；和

一个室外风机，用于强迫室外空气流向室外热交换器；

其中至少一个风机是用于沿轴向吸气和排气的涡轮风机。

21.一种空调机，包括：

一个腔室，它具有一个与室内连通的空间和另一个与室外连通的空间；

一个室内热交换器，其装配在腔室的一个空间内，用于与室内空气进行热交换；

一个室内风机，它装配在腔室的一个空间内，用于强迫室内空气流向室内热交换器；

一个室外热交换器，它装配在腔室的另一个空间内，用于与室外空气进行热交换；和

一个涡轮风机，它装配在腔室的另一个空间内，用于沿轴向吸气和排气，以强迫室外空气流向室外热交换器。

22.按照权利要求20或21的空调机，其中涡轮风机包括：

一个轮毂，它具有一个连接到-3C动装置上的轴套；

多个叶片，它们沿轮毂的边缘、以固定的间隔排列，各叶片内侧端的一部分连接在该边缘上；和

一个护罩，它具有一个入口、一个出口和一个位于入口和出口之间的壁，以包围各叶片外端的至少一部分，用于引导排气方向与驱动装置的轴向相同。

23.按照权利要求22的空调机，其中轮毂包括：

一个锥体部分，它朝护罩的入口方向突起并在前端具有一个轴套，和

一个中空部分，它位于该锥体部分的后表面并与护罩的出口连通。

24.按照权利要求23的空调机，其中轮毂还包括至少一个开口，该开口用于使轮毂的前侧与中空部分连通。

25.按照权利要求22的空调机，其中护罩的入口的内径小于出口的内径。

26.按照权利要求22的空调机，其中护罩的入口的内径等于或大于轮毂的外径。

27.按照权利要求26的空调机，其中轮毂、叶片和护罩是模制成一体白勺。

28.按照权利要求22的空调机，其中护罩包围叶片的整个外端。

29.按照权利要求22的空调机，其中护罩包括：

一个入口部分，它形成进气口，

一个出口部分，它形成排气口，并包围叶片的外表面，和

一个倾斜部分，它位于入口部分和出口部分之间。

30.按照权利要求29的空调机，其中护罩还包括一个具有一定宽度的台阶部分，该台阶部分垂直于入口部分，并位于入口部分和倾斜部分之间。

31.按照权利要求29的空调机，其中倾斜部分是具有一定曲率的弯曲表面。

32.按照权利要求22的空调机，其中还包括一个沿护罩的外周表面安装的抛环，用于在护罩旋转时将冷凝水抛向室外热交换器。

33.按照权利要求22的空调机，其中叶片包括位于入口侧的后曲叶片和位于出口侧的前曲叶片。

34.按照权利要求21的空调机，其中还包括一个装配在室内风机和涡轮风机之间的电机，它具有共同装配在室内风机和涡轮风机上的驱动轴。

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