CN1237283C - 用于汽车空调设备的多叶片风机 - Google Patents

Abstract

一种离心式多叶片风机包括多个叶片、旋转轴、驱动盘和连接环。该多个叶片围绕旋转轴并沿该旋转轴的圆周方向配置。角β_n由一圆的切线与每个叶片的一正压表面之间的夹角来确定，该圆的半径由连接沿各个叶片的空气流方向的径向中间部分和旋转轴的中心点之间的线段来确定，该正压表面为位于径向中间部分处横截面垂直于旋转轴的平面。角β₂由一圆的切线与每个叶片的一正压表面之间的夹角来确定，该圆的半径由连接该各个叶片的径向外端和该旋转轴的该中心点之间的线段来确定，该正压表面为位于外端处横截面垂直于旋转轴的平面。角度β_n和角度β₂由以下关系确定：β₂-5°≤β_n≤β₂+5°，其中：β_n＞90°；和β₂＞90°。

Description

用于汽车空调设备的多叶片风机

技术领域

本发明涉及用于汽车空调设备的具有多个叶片的离心式多叶片风机，具体涉及用于汽车空调设备的具有改进叶片的离心式多叶片风机。

背景技术

在本技术领域中离心式多叶片风机为已知技术。离心式多叶片风机常规上具有多叶片的风机叶轮，该风机叶轮包括围绕旋转轴并沿该旋转轴的圆周方向配置的多个叶片。该多叶片风机叶轮装在一个具有空气吸入口和空气排出口的机壳内。多叶片风机的送风效率或离心式多叶片风机的噪声受到了多叶片风机的叶片构形和机壳构形的影响。特别是，在沿该旋转轴的圆周方向上配置的多个叶片之间形成的空气流道中，因为空气从各个叶片的径向内端部一侧吸入并从各个叶片的径向外端部一侧排出，所以提高离心式多叶片风机的送风效率或者减小其噪音取决于形成该空气流道的该叶片的构形。

在已知的离心式多叶片风机中，因为沿空气流动方向的叶片的长度制作得相对较短，所以沿叶片不太容易形成空气流，而且由于空气流分层可能产生空气涡流。涡流的噪音是离心式多叶片风机的主要噪音。

在已知的离心式多叶片风机中，多叶片风机通常用作汽车空调设备中的风机，以便增加作用点的效率以及降低噪音，该效率表现为空气流量或空气压力的参数。由多叶片风机产生的压力一般含有动压力。因为用于包括换热器或类似装置的汽车空调设备中的多叶片风机装配在车辆中有限的空间内，所以离心式多叶片风机必须邻接车辆的其他部件。由于该离心式多叶片风机的这种效率特征和安装环境，所以可能发生自离心式多叶片风机到该换热器的空气流逃逸。另外，由于在各个叶片附近，特别是在各个叶片的倾斜锐角部分附近产生了涡流，所以其噪音增加。

如上所述，在已知的离心式多叶片风机中，因为多叶片风机产生的压力与其说具有静压成分不如说具有动压成分，所以在多叶片风机的作用点上的静压是不足够的。

另外，因离心式多叶片风机的构形和安装环境受到限制，所以叶片的尺寸或构形的设计自由度比较小。因而在各个叶片之间的空气流动可能是不稳定的。可能出现在各个叶片之间产生由空气流的分层产生的空气涡流造成的紊流，以及可能出现由于在各个叶片的后部附近的正压表面和负压表面之间压力波动产生的并处在叶片的后面空气紊流。其结果是多叶片风机的效率降低，或多叶片风机的噪声增加。

为了克服上述问题，已经提出多叶片风机的各种改进方案。例如在日本专利公告No.S60-156997(未经审查)中公开一种通过将各个叶片制成翼形来减少因空气流分层产生的涡流噪音的翼形式风机，而在日本专利公告No.H7-119691(未经审查)中公开一种叶片具有弯曲形状的多叶片风机。如日本专利公告No.H7-119691(未经审查)的多叶片风机中所公开的，沿空气流方向的弯曲形叶片外端部的角度显著大于叶片中间部分沿空气流方向的角度，并且叶片在朝向该叶片的外端部具有弯曲形状。

然而，在上述日本专利公告(未经审查)中提出的风机中并没有充分地抑制已知的离心式多叶片风机中遇到的问题，换言之，并没有充分地稳定各个叶片之间的空气流从而抑制由于该空气流分层造成的空气涡流引起的风机效率的降低和风机噪音的增加。另外，也没有稳定静压力从而充分地抑制在叶片的后部附近由于正压表面和负压表面之间的压力波动造成的风机效率的降低和风机噪音的增加。

发明内容

本发明的技术优点是减少和消除已知离心式多叶片风机的多个叶片上遇到的上述缺点。

本发明的另一个技术优点是提供一种离心式多叶片风机，如果由于车辆内空间或尺寸使该离心式多叶片风机的安装受到限制，该离心式多叶片风机具有更高的送风效率和更小的送风噪音。

离心式多叶片风机包括多个叶片、旋转轴、驱动盘以及连接环。多个叶片围绕旋转轴并沿该旋转轴的圆周方向进行配置。驱动盘配置在该各个叶片的非空气进气侧的端部分并连接于该各个叶片。形状为环形的连接环连接各个叶片的空气进气侧。通过旋转轴的旋转可以转动该各个叶片，使得空气从各个叶片之间的径向内侧被吸入并从各个叶片之间的径向外侧被排出。角β_n由一圆的切线与每个叶片的一正压表面之间的夹角来确定，该圆的半径由连接沿各个叶片的空气流方向的径向中间部分和旋转轴的中心点之间的线段来确定，该正压表面为位于上述径向中间部分处横截面垂直于上述旋转轴的平面。角β₂由一圆的切线与每个叶片的一正压表面之间的夹角来确定，该圆的半径由连接该各个叶片的径向外端和该旋转轴的该中心点之间的线段来确定，该正压表面为位于上述外端处横截面垂直于上述旋转轴的平面。角度β_n和角度β₂由以下关系确定：

β₂-5°≤β_n≤β₂+5°，

其中：

β_n＞90°；和

β₂＞90°。

从以下的本发明的详细说明和附图中，本技术领域的普通技术人员可以明显看出本发明实施例的目的、特征和优点。

附图说明

参考以下附图可以更容易地理解本发明，这些附图是：

图1是本发明实施例的离心式多叶片风机的平面图；

图2是图1所示离心式多叶片风机的半侧视和半剖视图；

图3是图1所示离心式多叶片风机叶片区域III的放大平面图；

图4是已知离心式多叶片风机叶片的放大平面图；

图5是图3所示的叶片区域的视图，并示出了空气流动的示例；

图6是图4所示的叶片区域的视图，并示出了空气流动的示例；

图7是图3所示的离心式多叶片风机和图4所示的已知离心式多叶片风机的送风量与风机提供的静压力之间的关系以及送风量与电流消耗量之间的关系的曲线图；

图8是图3所示的离心式多叶片风机和图4所示的已知离心式多叶片风机在通风模式和底座模式(foot mode)下的噪音级的曲线图。

具体实施方式

图1～3示出了本发明实施例的离心式多叶片风机。如图1和图2所示，离心式多叶片风机1具有包括多个叶片2的多叶片风机叶轮件3，多个叶片2围绕旋转轴4沿旋转轴4的圆周方向进行配置。形状为圆盘形的驱动盘5配置在各个叶片2的非空气进气侧的端部分。驱动盘5与各个叶片2相连接。轮毂部分6在驱动盘5的中心部分形成。旋转轴4配置在驱动盘5的轮毂部分6中，并与该轮毂部分6相接合。驱动盘5和各个叶片2通过旋转轴4的转动可按预定方向(例如按图1所示的箭头方向)转动。为环形的连接环7配置在各个叶片2的空气进气侧的端部。各个叶片2由连接环7连接。各个叶片2之间的连接由连接环7增强。容纳多叶片风机叶轮件3的机壳(未示出)围绕多叶片风机叶轮件3设置。空气吸入口(未示出)和空气排出口(未示出)穿通该机壳。该机壳的形状为旋涡形或圆柱形。

图3示出了各个叶片2。角β_n由一半径为r_n圆的切线与位于叶片2的中间部分11上的一个平面之间的角而确定，该半径由连接各个叶片2上沿空气流方向(该方向沿着的各叶片并沿多叶片风机的叶轮件3径向地向外)的中间部分11和旋转中心点8(示于图1和图2)之间的线段而确定。角β_n是满足β_n＞90°不等式的角。β₂由一个半径为r₂圆的切线与位于各个叶片2径向外端部12上的一个平面之间的角而确定，该半径由一连接各个叶片2的径向外端部12和旋转中心点8之间的线段而确定。角β₂是满足β₂＞90°不等式的角。角β_n和角β₂之间的关系确定如下：

β₂-5°≤β_n≤β₂+5°

角β_n和角β₂之间的关系优选地确定如下：

β₂≤β_n≤β₂+5°

另外，角β_n和角β₂之间的关系可以设定为β_n＝β₂。各个叶片的后部即从中间部分11到径向外端12的区域以恒定角度β_n延伸。

示于图3的半径r₁表示一个圆的半径，该半径是连接各个叶片2的径向内端13和旋转中心点8之间的线段。

在本发明的这一实施例中，各个叶片2的径向内端13和中间部分11的前部14为流线形的翼形，该翼形的厚度开始处增加，而在随后减小。中间部分11和径向外端12之间的后部15是平板形，其厚度基本上不改变。

在本发明的此实施例中，虽然各个叶片2的前部14具有流线形的翼形，但是各个叶片的径向内端13和径向外端12之间的区域即各个叶片2的整个长度在角β_n和角β₂的关系按如上方式设定时基本上是平板形状。

下面比较已知的离心式多叶片风机来说明离心式多叶片风机1的作用。

为了与图3所示的本发明的各个叶片的构形进行比较，图4示出了用于已知离心式多叶片风机中的各个叶片的一般构形。如图4所示，在半径为r₁的内端13a和半径为r₂的外端12a之间的各个叶片2a的区域，其厚度基本上是不变的。另外，在半径为r₂的圆的切线与各个叶片2a位于外端12a一点上的平面之间的角度被设定为角β₂，该角与本发明实施例的角β₂相同。各个叶片2a的构形是连续弯曲的。

图5示出了图3所示的本发明实施例中的空气流动。图6示出了图4所示的已知离心式多叶片风机中的空气流动。

如图6所示，各个叶片2a具有负压表面21a和正压表面21b。在已知离心式多叶片风机中，由于空气流的分层造成了相当大的环流涡流21c。其结果是空气流不稳定，噪音增加。另外，因为旋涡21c是在从各个叶片2a的后部附近伸到前部附近，特别是在伸到各个叶片2a的前部附近产生的，所以可能难以增压和加速空气流，并且也可能难以增加作用点的静压力。另外，由于在负压表面21a和正压表面21b之间的压力波动，在各个叶片的后部附近将产生相当大的涡流21d，因而可能由于旋涡21d的噪音而造成噪音的增加。

另一方面，如图5所示，在本发明的实施例中，因为角β_n和角β₂按上述方式设定，所以在各个叶片2之间的空气流可能是稳定的，并且可减小或抑制由于空气流分层造成的环流涡流21c。因为叶片2的前部14为翼形，所以沿叶片2的空气流被平稳地加速，从而抑制了空气流紊流的形成。可减小或消除由涡流22c产生的处在各个叶片2之间的空气流的紊流区域，该涡流22c是由于在前部14附近的高压损失区和低压损失区之间的较宽的作用点区域内的空气流分层而形成的。通过在后部15附近保持角β_n和角β₂之间的如上所述关系，便可减少或抑制各个叶片2的后部15的弯曲。其结果是，便可抑制沿各个叶片2的负压表面22a的空气流的分层，并且可减少或抑制由于由负压表面21a和正压表面21b之间的压力波动造成的位于各个叶片2后部的环流涡流22d造成的紊流区。因而可增加离心式多叶片风机1的效率和降低离心式多叶片风机1的噪音。

另外，再参考图3，因为各个叶片2的前部为翼形，所以可在高压损失区和低压损失区之间较宽的作用点区域内增加气流的相对速度和平滑地加速该气流，这样，便可增加空气流的压力。再则，因为后部15制成为线性板的形状，减少或抑制了中间部分11和外端12a之间的后部15的弯曲，所以可减小在中间部分11和外端部分12a之间的后部15附近的空气流的相对速度，并增加了后部15附近的压力。其结果是，在各个叶片2外端12a的附近可获得高静压的特征。因此，便可增加离心式多叶片风机1在该作用点的效率。

另外，对图3所示的本发明的一离心式多叶片风机和图4所示的一已知的离心式多叶片风机进行了比较测试，从而确认了本发明的优点。在离心式多叶片风机上进行的测试采用下面表1所示的尺寸，该测试的风机直径是120mm。在测试时，测定了送风量和消耗电流之间的关系以及送风量和风机静压(送风特性)之间的关系。另外，将离心式多叶片风机装在汽车空调设备上，并测量了在通风模式和底座模式(foot mode)下的噪音级。该测试结果示于图7和图8。

表1

	β2(°)	βn(°)	r1(mm)	r2(mm)
					已知的多叶片风机	164	-	48	60
本发明的多叶片风机	145	145	48	60

如图7所示，在本发明的离心式多叶片风机中，该风机的静压力(送风特性)与已知离心式多叶片风机的静压力值相同，并且该风机的电流消耗量小于已知离心式多叶片风机的电流消耗量。这表明本发明的离心式多叶片风机的送风效率增加。这是因为可能抑制了在叶片中间部分或在叶片后面的涡流以及可能降低了运动能量的损耗。

如图8所示，与已知离心式多叶片风机的噪音相比较，本发明离心式多叶片风机的噪音可有效地降低。这也是因为可能抑制了叶片中间部分或在叶片后面的涡流以及可能减少了由该涡流产生的噪音级。

如上所述，按照本发明的实施例，可以适当制成各个叶片2的构形，从而将中间部分11的角度β_n和角度β₂之间的关系设定为给定的关系。另外，可将各个叶片2的前部14制成为翼形。这样便可增加离心式多叶片风机1在作用点的效率，并可减小离心式多叶片风机1的噪音。

虽然已结合优选实施例说明了本发明，但是本发明不限于这些优选实施例。本技术领域的普通技术人员应当明白通过研究本文中公开的本发明的说明或本发明的实施方法，本技术领域的技术人员可以明显看出本发明的其他实施例、变化和变型，这些其它实施例、变化和变型在由以下权利要求书确定的本发明的范围和精神内。

Claims (6)

1.一种离心式多叶片风机，它包括：

围绕一旋转轴并沿上述旋转轴的圆周方向配置的多个叶片；

配置在各个上述叶片的非空气进气侧的端部分并连接于各个上述叶片和上述旋转轴的驱动盘；

形状为环形的连接于各个叶片的空气进口侧的连接环，由此通过上述旋转轴的旋转可转动各个上述叶片，使得空气从各个上述叶片之间的径向内侧被吸入并从各个叶片之间的径向外侧被排出；

其中，角β_n由一圆的切线与每个上述叶片的一正压表面之间的夹角来确定，该圆的半径由连接沿各个上述叶片附近的空气流方向的径向中间部分和上述旋转轴的中心点之间的线段来确定，该正压表面为位于上述径向中间部分处横截面垂直于上述旋转轴的平面；其中，角β₂由一圆的切线与每个上述叶片的一正压表面之间的夹角来确定，该圆的半径由连接各个上述叶片的上述径向外端和上述旋转轴的上述中心点之间的线段来确定，该正压表面为位于上述外端处横截面垂直于上述旋转轴的平面；其中，角β_n和角β₂由以下关系确定：

β₂-5°≤β_n≤β₂+5°，

其中：

β_n＞90°；和

β₂＞90°。

2.根据权利要求1所述的离心式多叶片风机，其特征在于，上述角β_n和上述角β₂由以下关系确定：

β₂≤β_n≤β₂+5°，

其中：

β_n＞90°；和

β₂＞90°。

3.根据权利要求1所述的离心式多叶片风机，其特征在于，上述角β_n和上述角β₂由以下关系确定：

β_n＝β₂，

其中：

β_n＞90°；和

β₂＞90°。

4.根据权利要求1～3中任一项所述的离心式多叶片风机，其特征在于，位于各个上述叶片径向内端和上述中间部分之间的前部为一种翼形，上述前部的厚度在开始增加，随后减小。

5.根据权利要求1～3中任一项所述的离心式多叶片风机，其特征在于，位于各个各个上述叶片的上述中间部分和上述外端之间的后部的厚度大体上不改变。

6.根据权利要求1～3中任一项所述的离心式多叶片风机，其特征在于，各个上述叶片的厚度大体上不改变。

Images