CN1224121A - 直流鼓风机 - Google Patents

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Abstract

一种工作噪音低的直流鼓风机,包括涡壳,其涡壳部在假定涡壳部开始点F1处的连线O－F1的长度即涡壳部开始半径为R1,吹气部开始点F2处的连O－F2的长度即最大涡壳半径为RM,连线O－F2和连线O－F1构成的角度即最大涡壳角为αM,把涡壳部上的、与上述转动轴中心O的距离Rj=(R1+RM)/2,与转动轴中心O的连线和上述连线O－F1构成的角度αj=αM/2(=F1－O－Fj)的点定义为Fj时,构成一个具有R1< Rj< RM半径关系且通过F1,Fj,F2各点的圆弧形。

Description

直流鼓风机
本发明涉及空调机上用作送风装置的直流鼓风机。
图18至图22示出了装载了直流鼓风机8的现有空调机，图18是在涡壳10的起卷点F0的背面处没有上部吸气栅5的空调机本体1的透视图，图19是从平面X处剖开并朝箭头L方向看图18的空调机本体1的剖视图，图20是涡壳10的起卷点F0的背面处有上部吸气栅5的空调机本体1的透视图，图21是从平面X处剖开并朝箭头L方向看图20的空调机本体1的剖视图，图22示出图21的空气流动图。
在图18中，空调机本体1包括位于空调机本体1背面的壳体2，具有可转动开闭、可拆卸的前吸气栅4和上部吸气栅5的面板3，壳体2和面板3构成框形并形成吹气口6。
图19中，7是弯曲成〈状的、被配置在相对于涡壳10的开始点、即起卷点F0的空调机本体1的前面的热交换器，19是接受由热交换器7将空气的水汽冷凝而生成的水滴的滴水盘，17是将吸入空调机本体1内的空气中的尘埃除去的除尘过滤器，18是由活性碳来净化空气的空气滤清网。
壳体2的靠近背面部分以下的部分由涡壳10和与涡壳10连接并延伸的吹气口下侧导向部12构成。喷嘴部20由滴水盘19，稳定器11和吹气口上侧导向部13构成。吹气管14是由吹气口上侧导向部13和吹气口下侧导向部12、面板3围成的部分，是将从直流鼓风机8吹出的气体导向吹气口6的部分。直流鼓风机8由叶轮9，涡壳19和吹气管14构成。
在如此构成的空调机本体1中，如图19所示，由于直流鼓风机8的叶轮9以叶轮转动轴中心O为中心，朝箭头A方向转动，而产生旋涡21，叶轮9开始吸入空气并吹出，它是从前面吸气栅4和上部吸气栅5吸气。如箭头B所示，空气流过除尘过滤器17且部分通过空气滤清网18后，由热交换器7进行热交换，然后被直流鼓风机8的叶轮9吸入。之后，空气再次从直流鼓风机8的叶轮9吹出，所吹出的空气C直接或由涡壳10收集后通过吹气管14，利用左右风向变更板16，上下风向变更板15将风向调整后从吹气口6吹向房间22。
对于这样的空调机而言，图20，图21示出了是为了提高空调机的性能，而增加了热交换器7的面积，并在起卷点F0的背面上还配置有上部吸气栅5的一款空调机。该空调机的运行方式与图19所示的空调机的运行方式相同。
在安装了这样的直流鼓风机8的空调机中，如图22所示，当从直流鼓风机8的叶轮9将空气吹出时，因为在涡壳10的起卷点F0的背面侧上还配置了上部吸气栅5，所以在叶轮9附近，吹出气流C将冲击涡壳10，该冲击部分产生压力变化区P，由于叶轮9的叶片通过该压力变化区P，因此就会产生噪音的问题。
为了消除上述问题，本发明的目的在于提供一种运行时低噪音的直流鼓风机。
本发明的直流鼓风机包括：
具有转动中心O的直径为φD的叶轮；由从起卷点F0到涡壳开始点F1的起卷部，从前述涡壳部开始点F1至吹气部开始点F2的涡壳部和从上述吹气部开始点F2到吹气部终点F3的吹气部构成的涡壳；具有稳定器的喷嘴部；和配置在起卷点F0外侧上的吸气口，上述起卷部是一个以上述转动轴中心O为中心，以连线O-F0和连线O-F1构成的起卷角度α0=15-25°为夹角，以上述起卷点F0和上述转动中心O连线的距离为起卷半径R0=0.535-0.555×φD的圆弧；假定上述涡壳部开始点F1处的连线O-F1的长度即涡壳部开始半径为R1，吹气部开始点F2处的连O-F2的长度即最大涡壳半径为RM，连线O-F2和连线O-F1构成的角度即最大涡壳角为αM，并把上述涡壳部上的、与上述转动轴中心O的距离Rj=(R1+RM)/2，与转动轴中心的连线和上述连线O-F1构成的角度αj=αM/2(=F1-O-Fj)的点定义为Fj时，则上述涡壳部构成一个具有R1＜Rj＜RM半径关系、且通过F1,Fj,F2各点的圆弧形。
另一种直流鼓风机包括：
具有转动中心O的直径为φD的叶轮；由从起卷点F0到涡壳开始点F1的起卷部，从前述涡壳部开始点F1至吹气部开始点F2的涡壳部和吹气部构成的涡壳；具有稳定器的喷嘴部；和配置在起卷点F0外侧上的吸气口，上述起卷部是一个以上述转动轴中心O为中心，以连线O-F0和连线O-F1构成的起卷角度α0=15-25°为夹角，以上述起卷点F0和上述转动中心O连线的距离为起卷半径R0=0.535-0.555×φD的圆弧；假定该涡壳部上的任意点F与上述转动轴中心O的连线O-F的距离为任意半径R，上述连线O-F和连线O-F1构成的角度为α，连线O-F2和连线O-F1构成的夹角即最大涡壳角为αM时，则上述涡壳部形成一个满足R=R1·EXP(IL·2·π·α/360°)，其中IL(涡壳渐开率)=0.18-0.23,0＜α＜αM,αM=60-90°的对数螺旋形状。
上述吹气部具有吹气口下侧导向部，并且是这样形成的，即风路向着该吹气口下侧导向部逐渐扩大。
假定上述叶轮转动轴中心O分别与上述吹气部开始点F2，上述吹气部终点F3的连线OF1,OF2的距离即吹气部开始半径为R2，吹气部终点半径为R3，而把角度F0-O-F3定义为吹气部角度α3，则上述吹气部以R2＜R3,R3/R2=1.1-1.8×φD/2,α3=125-145°为条件，形成一个由上述吹气部终点F3连接上述吹气口下侧导向部的圆弧形。
图1是本发明实施例1的空调机本体的透视图，
图2是从箭头L方向看图1空调机本体在平面X处的剖面图，
图3示出图2的空气流动，
图4示出取出图3的直流鼓风机的示意图，
图5是图4中的叶轮和起卷部之间间隙过大的状况图，
图6是图4中的叶轮和起卷部之间间隙过小的状况图，
图7是示出起卷部是圆弧形，于相同风量时起卷角和噪音值变化的关系图，
图8是示出某一起卷角，相同风量时起卷半径和噪音值变化的关系图，
图9是示出噪音值相对于同一风量时的涡壳部开始半径，涡壳部上的点，最大涡壳半径大小的关系的变化图，
图10示出相同风量时的吹气部开始半径和吹气部终点半径的大小关系变化时噪音值的变化图，
图11示出现有技术和本发明在相同风量时噪音的FFT解析(频率解析)结果图，
图12示出现有技术和本发明在风量相同时噪音值的关系图，
图13示出了表示实施例2中涡壳部变宽程度的最大涡壳角、最大涡壳半径过大，制冷时房间内的热空气从吹气口逆向流动，并在涡壳表面上结露水的状态，
图14示出相同风量下最大涡壳角、最大涡壳半径和涡壳开始半径的比两者都变化时，噪音值的变化情况，
图15示出实施例3的直流鼓风机，
图16示出相同风量时涡壳的涡壳渐开率和最大涡壳角变化时的噪音值变化情况，
图17示出实施例4中吹气部开始半径和吹气部终点半径的比、及吹气部角度变化时的吹出气流的状态及噪音值变化的关系，
图18是涡壳起卷点的背面处没有上部吸气栅的现有空调机本体的透视图，
图19是从平面X处剖开并朝箭头L方向看图18的空调机本体的剖视图，
图20是涡壳起卷点的背面处有上部吸气栅5的现有空调机本体的透视图，
图21是从平面X处剖开并朝箭头L方向看图20的空调机本体的剖视图，
图22示出图21的空气流动图。
下面，参照附图说明本发明的实施例1。
图1是本发明实施例1的空调机本体的透视图，图2是从箭头L方向看图1空调机本体于平面X处的剖面图，图3示出图2的空气流动，图4示出取出图3的直流鼓风机的示意图。
图1中，空调机本体1由配置在涡壳10的起卷点F0的前面及背面侧上的壳体2及面板3构成框形，壳体2上装有上部吸气栅5，面板3上装着可转动开闭的前面吸气栅4。壳体2和面板3形成吹气口6。
图2中，7是弯曲成多段的热交换器，19是接受由热交换器7将空气的水汽冷凝而生成的水滴的滴水盘，17是将吸入空调机本体1内的空气中的尘埃除去的除尘过滤器，18是由活性碳来净化空气的空气滤清网。壳体2的靠近背面部分的以下部分，由涡壳10和与涡壳10连接并延伸的吹气口下侧导向部12构成。喷嘴部20由滴水盘19，稳定器11和吹气口上侧导向部13构成。吹气管14是由吹气口上侧导向部13和吹气口下侧导向部12、面板3围成的部分，是将从直流鼓风机8吹出的气体导向吹气口6的部分。直流鼓风机8由叶轮9，涡壳19和吹气管14构成。
在如此构成的空调机本体1中，如图3所示，由于直流鼓风机8的叶轮9以叶轮转动轴中心O为中心朝箭头A方向转动，从前面吸气栅4，上部吸气栅5吸气。如箭头B所示，空气流过除尘过滤器17且部分通过空气滤清网18后，由热交换器7进行热交换，然后被直流鼓风机8的叶轮9吸入。之后，空气C再从直流鼓风机8的叶轮9吹出，所吹出的空气C直接或由涡壳10收集后通过吹气管14，利用左右风向变更板16，上下风向变更板15将风向调整后从吹气口6吹向房间22。
图4示出了直流鼓风机8的外径为φD的叶轮9和喷嘴部20的稳定器11。涡壳10由起卷部10a，涡壳部10b和吹气部10c构成。
此时，在起卷部10a中，假定连接叶轮9和起卷部10a的最接近部位即起卷点F0和叶轮转动中心O的连线O-F0的长度为起卷半径R0，既是起卷部10a的终点又是涡壳部10b的起点的涡壳部开始点F1和叶轮转动中心O的距离为涡壳部开始半径R1，连线O-F0和O-F1构成的角F0-O-F1为起卷角α0，则如图4所示，起卷部10a形成以叶轮转动中心O为中心，以起卷半径R0=R1为半径的圆弧。
如图5所示，若R0＜R1，则叶轮9和起卷部10a之间的间隙过大，吹出气流不稳定而产生噪音，若如图6所示R0＞R1，则叶轮9和起卷部10a的间隙过小，吹出气流受阻而影响送风特性。
此外，若起卷角度α0过大或过小，即使起卷部10a为圆弧形，也会因吹出气流不稳定而产生噪音，另外气流受阻将影响送风特性。因此，起卷角α0存在一个最佳范围。
若起卷半径R0较小，叶轮9和起卷部10a太靠近而产生转动音即NZ音，这些声音刺耳且噪声大，R0过大则叶轮9的送风特性变差，以相同风量送风时的噪音较大。因此起卷半径R0也存在一个最佳范围。
图7示出改变起卷部10a的R0=R1的圆弧形时的起卷角α0，而保持相同风量Q[m3/min]时的噪音值的变化ΔSPL[dBA]。因此发现若起卷角α0=15°-25 °的范围，则噪音恶化和噪音的变化较小，吹出气流稳定。
图8作为一个例子，示出图7的α0在最佳范围内即α0=20 °时，改变起卷半径R0时的相同风量下的噪音值的变化ΔSPL。根据该图所示，如果起卷半径R0=0.535-0.555×φD(φD叶轮直径)的范围，则噪音的变化较小，动作稳定。
在图4的涡壳部10b中，假定既是涡壳部10b的终点也是吹气部10c的起点的吹气部开始点为F2，涡壳部开始点F1处的连线O-F1的长度即涡壳部开始半径为R1，吹气部开始点F2处的连线O-F2的长度即最大涡壳半径为RM，连线O-F2和连线O-F1构成的角度即最大涡壳角定为αM，位于涡壳部10b上的、与转动中心O的距离为Rj=(R1+RM)/2，与转动中心O的连线与连线O-F1构成的夹角αj=αM/2(=F1-O-Fj)的点定为Fj时，则R1＜Rj＜RM，而且，该涡壳部10b由通过上述三点的F1,Fj,F2的圆弧形成。本实施例示出了一个圆弧形实例。
由于这样构成，与图2虚线所示的现有涡壳部相比，涡壳部10b向外部鼓出，如图3所示，至少在叶轮9附近，吹出气流C的高风速部分不与涡壳10接触。于是，不会如图22那样在现有叶轮9附近吹出气流C冲击涡壳10产生的压力变化区P，对叶轮9造成影响而产生噪音，从而，实现了低噪音。
图9示出相对于R1,Rj,RM的关系，在风量相同时噪音值的变化ΔSPL的关系。如图9所示，如果R1＜Rj＜RM，则很清楚为低噪音。
此外，在图4的吹气部10c中，把连接转动轴中心O和吹气部开始点F2的连线O-F2的距离，即吹气部开始半径定为R2(=RM)，把连接转动中心O和吹气部终点F3的连线O-F3的距离，即吹气部终点半径定为R3，把角度F2-O-F3作为吹气部角度α3时，如图10所示，在相同风量时进行比较，如果这样形成吹气部10c，即它是通过R2＜R3的上述吹气部开始点F2，和吹气部终点F3，与吹气口下侧导向部连接的圆弧，并从涡壳部10b处慢慢地扩大，则可降低阻力和噪音。
如上所述地形成起卷部10a，涡壳部10b，吹气部10c来构成涡壳10，则根据图11示出的相同风量时的噪音的FFT解析(频率解析)结果，在800(Hz)以上的宽频区域内实现了低噪音。
若参考图12所示的风量变化时噪音值的关系，则与现有的情况相比，在整个频率范围内均可实现低噪音。也就是说，可得到低噪音的直流鼓风机。特别是，进行快速供暖的高风量时噪音可降低约3[dBA)。
下面，参照附图说明本发明的实施例2。
图13示出了表示涡壳部10b变宽程度的最大涡壳角αM，最大涡壳半径RM过大，制冷时房间22内的热空气从吹出口6逆向流动，并在涡壳10表面上结露水的状态。
当涡壳部10b过大时，前面吸气栅4，上部吸气栅5，除尘过滤器17，空气滤清网18上少量堆积有尘埃，制冷时从叶轮9吹出的冷气流C就不稳定了，就可能会如图13所示那样，房间22内的热空气从吹气口6逆向流动，在涡壳10表面上结露。
为了得到即使有尘埃堆积，气流仍能稳定地吹出且不会产生逆流的高可靠性空调机，表示涡壳部10b的变宽程度的最大涡壳角αM，最大涡壳半径RM存在最佳范围。
图14示出相同风量下最大涡壳角αM，最大涡壳半径RM和涡壳开始半径R1的比RM/R1两者都变化时的噪音值的变化情况。
如图所示，如果αM=60°-90°而RM/R1=1.12-1.5×φD，则能得到低噪音，高可靠性的直流鼓风机。
下面，参照附图说明本发明第三实施例。
图15示出直流鼓风机。
在本图中，假定既是涡壳部10b的终点又是吹气部10c的始点的吹气部开始点为F2时，叶轮转动轴中心O和涡壳部开始点F1之间的连线O-F的长度即涡壳部开始半径作为R1，中心O与吹气部开始点F2之间的连线O-F2的长度即最大涡壳半径为RM，连线O-F2和O-F1之间夹角即最大涡壳角为αM，而且，涡壳部10b上的任意一点F与转动轴中心O连接的连线的长度定义为R，连线O-F和连线O-F2的夹角定义为α，则使涡壳部10b形成R=R1.EXP(IL·2·π·α/360°)的对数螺旋形状，其中IL：是涡壳渐开率，π是圆周率，0°＜α＜αM。
因此，由于形成了这样的形状，与图2的虚线所示的现有涡壳相比，涡壳部10b向外部鼓出，至少在叶轮9附近，吹出气流的高速部分不与涡壳10接触。于是，不会如图23那样，在现有叶轮9附近吹出气流C冲击涡壳10产生的压力变化区P，对叶轮9造成影响而产生噪音，从而，实现了低噪音。
为了得到即使有尘埃堆积，气流仍能稳定地吹出且噪音不大的低噪音空调机，表示涡壳部10b的变宽程度的涡壳渐开率IL，最大涡壳角αM存在最佳范围。
图16示例地表示出相同风量时涡壳部开始半径R1=R0=φD×0.54的涡壳渐开率IL，最大涡壳角αM变化时的噪音值变化情况。
如图所示，如果IL=0.18-0.23且αM=60°-90°，能够得到气流稳定，噪音低且可靠的直流鼓风机。
下面，参照附图说明本发明的实施例4。
为了得到即使有尘埃堆积，气流仍能稳定地吹出且噪音不大的低噪音空调机，表示吹气部10c的变宽程度的吹气部开始半径R2和吹气部终点半径R3的比、及吹气部角度α3存在最佳范围。
图17示出吹气部开始半径R2和吹气部终点半径R3的比R3/R2及吹气部角度α3变化时的吹出气流的状态及噪音值变化的关系。
如图所示，如果R3/R2=1.1-1.8×φD/2，吹气部角度α3=125°-145°，则能够得到气流稳定，噪音低且可靠的直流鼓风机。
本发明的直流鼓风机由于不存在在叶轮附近吹出气流冲击涡壳产生的压力变化区，对叶轮造成影响而产生噪音的现象，从而，实现了低噪音。
由于形成的吹气部的风路向吹出口下侧导向部扩大，因此阻力小噪音低。

Claims (4)

1．一种直流鼓风机，该直流鼓风机具有：
具有转动中心O的直径为φD的叶轮；
涡壳，由从起卷点F0到涡壳开始点F1的起卷部，从前述涡壳部开始点F1至吹气部开始点F2的涡壳部和从上述吹气部开始点F2到吹气部终点F3的吹气部构成；
具有稳定器的喷嘴部；和
配置在起卷点F0外侧上的吸气口，其特征在于
上述起卷部是一个以上述转动轴中心O为中心，以连线O-F0和连线O-F1构成的起卷角度α0=15-25°为夹角，以上述起卷点F0和上述转动中心O连线的距离为起卷半径R0=0.535-0.555×φD的圆弧，
上述涡壳部在假定上述涡壳部开始点F1处的连线O-F1的长度即涡壳部开始半径为R1，吹气部开始点F2处的连O-F2的长度即最大涡壳半径为RM，连线O-F2和连线O-F1构成的角度即最大涡壳角为αM，并把上述涡壳部上的、与上述转动轴中心O的距离Rj=(R1+RM)/2，与转动轴中心的连线和上述连线O-F1构成的角度αj=αM/2(=F1-O-Fj)的点定义为Fj时，构成一个具有R1＜Rj＜RM半径关系且通过F1,Fj,F2各点的圆弧形。
2．一种直流鼓风机，该直流鼓风机具有：
具有转动中心O的直径为φD的叶轮；
涡壳，由从起卷点F0到涡壳开始点F1的起卷部，从前述涡壳部开始点F1至吹气部开始点F2的涡壳部和吹气部构成；
具有稳定器的喷嘴部；和
配置在起卷点F0外侧上的吸气口，其特征在于
上述起卷部是一个以上述转动轴中心O为中心，以连线O-F0和连线O-F1构成的起卷角度α0=15-25°为夹角，以上述起卷点F0和上述转动中心O连线的距离为起卷半径R0=0.535-0.555×φD的圆弧，
上述涡壳部在假定该涡壳部上的任意点F与上述转动轴中心O的连线O-F的距离为任意半径R，上述连线O-F和连线O-F1构成的角度为α，连线O-F2和上述连线O-F1构成的夹角即最大涡壳角为αM时，形成一个满足R=R1·EXP(IL·2·π·α/360°)，其中IL(涡壳渐开率)=0.18-0.23,0＜α＜αM,αM=60-90°的对数螺旋形状。
3．根据权利要求1或2所述的直流鼓风机，其特征在于上述吹气部具有吹出口下侧导向部，并且是这样形成的，即风路向着该吹出口下侧导向部逐渐扩大。
4．根据权利要求3所述的直流鼓风机，其特征在于上述吹气部在假定上述叶轮转动轴中心O分别与上述吹气部开始点F2，上述吹气部终点F3的连线OF1,OF2的距离即吹气部开始半径为R2，吹气部终点半径为R3，而把角度F0-O-F3定义为吹气部角度α3的情况下，以R2＜R3,R3/R2=1.1-1.8×φD/2,α3=125-145°为条件，形成一个由上述吹气部终点F3连接上述吹出口下侧导向部的圆弧形。
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