CN1270102C - 贯流式风机及配备有该风机的空调器 - Google Patents

Abstract

多个叶片12是沿着多个以一定的间距、沿着轴14设置的支撑盘的周边方向而设置的。每个叶片12的间隔角是根据逻辑表达式确定的。这样，既可减小由旋转的一级声音产生的噪音等级；又可减小低频区大约在8N的噪音等级的强度和噪音等级的变化。

Description

贯流式风机及配备有该风机的空调器

技术领域

本发明涉及一种贯流式风机，其中围绕着该风机的转轴成圆柱形地设置有多个叶片，以及配备有该风机的空调器。

背景技术

在传统的空调器中，室内空气流经热交换器而进行循环，来到达空调的目的，使用贯流式风机，其中空气被循环流经该风机。

配备有贯流式风机的空调器的室内机的结构如图6所示。在此之所以使用图6，是因为尽管它只是本发明的一个实施例，但是图6中所示的风机的整体结构与现有技术中的装置的结构基本上相同。该图为室内机的横断面图，其中入口1a和7a分别设置在室内机本体的壳1的上盖和前盖上，出口1b设置在壳体1的底部。沿着连结入口1a和出口1b的流通路径5中依次设置有空气过滤器6、热交换器2和贯流式风机3。

图7是贯流式风机3的透视图，如图7所示，在轴3c上按一定的间隔设有许多支撑盘3b，且在支撑盘3b的外围上设有许多叶片3a。

该贯流式风机3是通过电机(图中未示)来驱动的。该贯流式风机3被夹持在后引导器1c和稳定装置4之间，来提高空气流动的效率。

在稳定装置4的端部形成有舌形面4a。

在上述结构的室内机中，当贯流式风机3开始旋转，通过热交换器2的热空气经过出口1b进入室内。

同时，部分从贯流式风机3吹来的空气冲击到舌形面4a上而被再吸入该贯流式风机3，这样，在贯流式风机3的出口部分形成巨大的集中的涡流群，每个涡流群的旋转轴偏心于贯流式风机3的旋转轴。

这些涡流因每个叶片3a的切割而产生压力变化，从而产生了噪音。

上述噪音包括与毗邻叶片间的间距大小相关的一级旋转声音。一级旋转声音的频率被定义为N×Z，其中，N为每秒的转速，Z为叶片3a的数目。

传统上，相毗邻叶片3a沿着盘的外围设置，且叶片的间距是随机设置的，以便降低一级旋转声音的噪音。

然而，当在入口和出口两侧，设置具有较低吸收能力(相毗邻叶片的间距很小)、其间距是随机设置的叶片3a时，从风机吹出的气流就会减少；反之，当具有较高吸收能力的叶片设置在入口侧和出口侧，则会产生相反的现象。

这样，存在一个问题，即随着气流的变化，振动和噪音的等级提高了。

因此，叶片3a之间的最佳间距需通过实验等予以确定。

然而，选择最佳的叶片3a间的间距或分布是如此的困难以致于即使上述一级声音被得以成功地降低，但是那些随着叶片3a的旋转而产生的低频(1N-20N)旋转噪音却并未成功地予以降低。

另外，包括申请人在内的当事人通过实验证实当噪音等级提高时，在8N左右的频率范围内存在不连续的变化，让人听起来很不愉快。

发明内容

鉴于上述问题，提出了本发明。本发明的目的在于提供一种贯流式风机及应用该风机的空调器，该风机在低频区的约8N段具有低噪音等级强度和噪音等级变化，同时，由一级旋转声音产生的噪音等级被得以降低，不会让人听起来很不愉快。

本发明提供一种贯流式风机，在轴上沿着轴向以一定的间隔设有许多支撑盘，且在支撑盘的周围设有许多叶片，其特征在于沿支撑盘的周围设置的叶片的间隔角是按一个逻辑的表达式来确定的。

采用这种结构，上述的风机在低频区的约8N段具有的噪音等级强度和噪音等级变化以及由一级旋转声音产生的噪音等级被得以降低。

具体地说，第n个和第n+1个叶片之间的间隔角P(n)的设置满足下面的等式1，其中，B被设定为沿外周方向设置的叶片的总数：

P(n)＝a+b×X(n)                             (1)

其中n为1至B的整数，a为从297/B至333/B的常数，b为从2.0至3.0的常数，X(n)为满足下面等式2和3的逻辑函数：

X(n+1)＝4×(1-X(n))×X(n)                   (2)

X(1)＝0.1                                   (3)

若在制作间隔角P(n)中的误差假定为δP(n)，只要在下述范围内，即误差δP(n)满足下面的等式4，那么本发明的效果将不会被减弱。

-1.0≤δP(n)≤1.0                                  (4)

另外，可对任何一个叶片的间隔角P(n)，如第B个间隔角P(B)，进行调整，以使所有叶片的间隔角P(n)之和为360°。这样，除了被调整过的间隔角P(B)，其它间隔角由该逻辑表达式来确定。

另外，可进行如下的设置，即每个间隔角P(n)被调整为相应的每个间隔角P’(n)，如分别由下面等式5来确定：

$P^{\′}\left(n\right)=P\left(n\right)\×\frac{360}{\underset{i=1}{\overset{B}{\mathrm{\Σ}}}P\left(i\right)}---\left(5\right)$

通过这样的设置，所有的叶片均被以很平衡的状态按由该逻辑表达式确定的间隔角排列。

另外，叶片以通过该逻辑表达式来确定的间隔角而被依次地排列，这样，叶片的凹面或前表面正对贯流式风机的转向。为提高如上设置的贯流式风机的气流的效率，沿着贯流式风机的转向依次设置有后引导器、排出口以及稳定装置。另外，该贯流式风机的最低点高于热交换器的最低点。

附图说明

图1为本发明的贯流式风机的一个实施例的正视图；

图2为沿图1中的A-A箭头线进行剖切的横断面图；

图3为叶片的放大横断面图；

图4为本发明和现有技术中的贯流式风机的间隔角的示意图；

图5表示出噪音实验的结果，该实验是以本发明和现有技术中的贯流式风机且按照图4中所示的间隔角进行实验的；

图6为本发明的一个实施例中的室内机的横断面图；

图7为传统的贯流式风机的主要部分的放大透视图。

具体实施方式

下面将参照附图对本发明的贯流式风机11予以说明。图1为本发明的贯流式风机的一个实施例的正视图，图2为沿图1中的A-A箭头进行剖切的横断面图，图3为图1中的叶片的放大横断面图。

如图1和图2所示，在贯流式风机11的旋转轴14上基本上等间距地设置有许多支撑盘13。多个叶片12围绕设置在支撑盘13的外围上，因而围绕着旋转轴14。

将电机(未示)连接到旋转轴14的一端14a上，这样轴14便以图中箭头所示的方向ω进行旋转。实施例中的贯流式风机11的尺寸约为：风机的半径D4为88mm，其轴向长度L2为600mm。

每个叶片12沿着旋转轴14延伸且形成所谓的偏斜，这样，沿着旋转方向ω来看，待驱动的一侧端比驱动的一侧端要超前，在如图1所示的实施例中，扭转角θ设定为43°，该角度形成于轴上且为叶片12相对于轴的角度。

图3为叶片12在较短端的方向上的横断面图。叶片12形成为圆弧状，在支撑盘13上安装成使其凹面正对旋转方向ω。叶片12的尺寸如下：圆弧L的长度为11.7mm，圆弧的后侧边的半径R1为9mm，圆弧的前侧边的半径R2为10mm，介于前、后侧边之间的圆弧的末端的半径R3为0.44mm。

毗邻的叶片12之间的沿着圆周方向的间隔角是根据混沌逻辑或理论而确定的。即当假设叶片12的总数为B，且当以旋转轴14为中心而设置的第n个和第n+1个叶片12之间的角度被假设为P(n)，相应于每个叶片12的混沌级数或伪随机数根据等式2所示的逻辑函数予以确定，然后，角度或间距通过使用逻辑级数由等式3确定。另外叶片12的总数B被假设为35。

X(n+1)＝4×(1-X(n))×X(n)                   (2)

其中X(1)＝0.1，n＝1-B(整数)

P(n)＝a+b×X(n)                             (3)

其中a为从297/B至333/B范围中的常数，b为从2.0至3.0范围中的常数，P(1)为第1个叶片12和第B个叶片12之间的间隔角。贯流式风机11被加工成使每个按上述方法确定间隔角的叶片12依次地沿着旋转方向ω而设置。

如果所有叶片12的间隔角之和∑P(n)(其中n是一个从1到B的整数)不总是360°，那么，例如通过调整最后一个叶片12的间隔角P(35)来使它们的和为360°。

表1例出了每个叶片12的间隔角的值。上述值是以如上的方法确定的。

表1

叶片序数n	间隔角度P(n)	叶片序数n	间隔角度P(n)
				123456789101112131415161718	9.309.9511.359.7711.1010.5111.489.3310.0511.459.4210.319.059.059.069.099.209.63	1920212223242526272829303132333435	9.6310.8311.1010.5311.479.3710.1511.529.189.5610.6711.339.8511.2310.1711.5210.84

这样，叶片12的间隔角(除P(35)之外)是由逻辑表达式确定的。上述结构的贯流式风机11被安装在图6所示的室内机中。安装该室内机的空调器包括：一个用于压缩热介质的压缩机，一个用于降低或压出热介质的减压装置，一个用于冷凝热介质的冷凝器，以及一个用于蒸发热介质的蒸发器。

在冷却过程中，房间是通过设置于室内机上的热交换器2来实现冷却的。该热交换器2起蒸发器的作用，其作用是使热介质和循环通过热交换器2的室内空气之间进行热交换，这样，热介质通过吸收室内空气的蒸发热而得以蒸发。室内空气就这样不断地通过释放蒸发热而达到被冷却的目的。

另一方面，在供暖过程中，房间是通过设置于室内机上的热交换器2来实现供暖的。该热交换器2起冷凝器的作用，其作用是使热介质和循环通过热交换器2的室内空气之间进行热交换，这样，热介质通过释放室内空气的冷凝热而得以冷凝。室内空气就这样不断地通过吸收冷凝热而达到被加热的目的。

另外，也可以是使循环流经热交换器2的作为热介质的热水或冷水与室内空气之间进行热交换。在这种情况下，供暖或冷却是通过热交换器2的热辐射或热吸收而实现的。

在室内机中，分别设置在室内机本体的壳1的上盖和前盖上的入口1a和7a与设置在壳体1的底部的出口1b之间形成流通路径5。在流通路径5上，从迎风面开始计，依次设置有空气过滤器6、热交换器2和贯流式风机11。

该贯流式风机11是通过电机(图中未示)来驱动的。该贯流式风机3被夹持在后引导器1c和一端部形成有舌形面4a的稳定装置4之间，来提高空气流动的效率。后引导器1c可用起纯化器作用的肋片来替代。在稳定装置4的最低点设有滴水盘2a(用于接收水的盘)，该盘用于接收由进行除霜的热交换器2流下的水。

另外，该贯流式风机的最低点高于热交换器的最低点。

这是因为流经热交换器2的较低部分的空气也能够被吸收、排出，这样，使热交换器2的利用率提高。

下面，将对通过使用上述结构的贯流式风机11而进行的噪音实验的结果予以说明。

在一个实验中，将本发明的风机与传统的风机相比，以便说明本发明的效果。在传统的风机中，每个叶片12的间隔角随机地设置，来降低一级旋转声音(NZ声音)。

图4表示出本发明和现有技术中的贯流式风机11的间隔角。图4的横坐标表示叶片12的数目，其数目范围从1-35，纵坐标表示与每个叶片12相对应的间隔角P(n)。

图5表示出间隔角以图4所示的值进行设置的贯流式风机11的噪音实验的结果，该风机以1360rpm的速度进行旋转。图5的横坐标表示噪音的频率(Hz)，纵坐标表示噪音的等级(dB)。

如图5所示，当噪音的频率处于旋转的一级声音NZ(793Hz)的频率时，传统的风机和本发明的风机的噪音等级分别为24dB和27dB。尽管本发明的噪音等级比传统风机的噪音等级要高，但二者间存在差别很小。

另外，当每个叶片12的间隔角或间距恒定时，图5中的符号X(X表示的噪音等级值为29dB)表示出旋转的一级声音的结果。

在低频区，对于传统的风机和本发明的风机，在8N(8N＝181Hz)的噪音等级分别为29dB和16dB。实验结果表明，本发明中的噪音等级比传统风机的噪音等级要低很多，在该频率附近的频率范围内噪音等级几乎没有变化。

从以上说明可知，本发明的结构使下面两方面得以减小：一是由旋转的一级声音产生的噪音等级；二是在低频区的大约在8N的噪音等级的强度和噪音等级的变化。

这样，在低频区的大约在8N的噪音不会使人听起来有不悦之感，而这种情况在传统的风机中是存在的。

在传统的风机中，由流经热交换器2低部的气流所产生的涡流会发生于舌形面4a的根部。当产生于舌形面4a的根部的涡流从贯流式风机11中排出且冲击到舌形面上时，若一个涡流与另一个涡流同时发生时，噪音增大。

然而，具有本发明结构的贯流式风机11使得噪音成分在较宽的频率范围内得以削弱，从而可防止在某频率区内噪音等级的大幅度提高。

另外，生产贯流式风机11时的制造误差是不可避免的。然而，如果满足等式4，上述本发明的防噪音效果将在可允许的范围内：

-1.0≤δP(n)≤1.0                        (4)

其中δP(n)被假设为制造误差。

在上述实验中，假定叶片12的总数为35，偏斜角或扭转角为43°，叶片12沿着转向ω依次设置，该叶片12的间隔角P(1)-P(35)是根据混沌逻辑来确定的。当然，本发明不局限于这些条件，在其它条件下也可获得与上述相类似的结果。

值得说明的是，上述的实施例仅是说明性的，并不是来限定或缩小本发明的权利要求的保护范围。当然，根据本发明的权利要求所限定的技术内容，可以进行改进而提出多个其它的实施例。

例如，在上述的实施例中，360°的总间隔角是通过调整最后一个间隔角P(35)来实现的。

另外一个实施例也是可行的，即上述的间隔角P(n)可分别地被调节成每个P’(n)，这一点是通过下面的等式5确定的：

$P^{\′}\left(n\right)=P\left(n\right)\×\frac{360}{\underset{i=1}{\overset{35}{\mathrm{\Σ}}}P\left(i\right)}---\left(5\right)$

在这种结构中，所有的叶片12以良好的平衡方式排列，而间隔角是通过逻辑表达式来确定的。

另外，制造贯流式风机11的方法不仅限于将一个叶片12与多个支撑盘13相结合，也可以利用其它方法，将多个叶片12被安装在单个支撑盘13的外围上，各个组件借助塑料依次地装配或形成一体(或分散成多个单元)。

另一方面，是否可以用设置在贯流式风机11的两侧上的分开的轴来代替贯通贯流式风机11的纵轴的一个旋转轴14，取决于形成上述的支撑盘的方法。

Claims (8)

1.一种贯流式风机，在轴上沿着轴向以一定的间隔设有多个支撑盘，且在该支撑盘的周边方向上设有多个叶片，其特征在于：

将所述多个叶片基于下述公式(1)所定义的逻辑函数所决定的角度间隔进行设置的同时，所述多个叶片以风机旋转轴为中心，第n个叶片和第n+1个叶片所成角度间隔P(n)基于下述公式(2)所决定的值进行设置：

X(n+1)＝4×(1-X(n))×X(n)…(1)

P(n)＝a+b×X(n)…(2)

其中n＝1至B的整数，X(1)＝0、1，B＝叶片的总数，

a＝297/B至333/B，b＝2.0至3.0的常数，

P(B)＝第B个叶片和第1个叶片所成的角度间隔。

2.根据权利要求1所述的贯流式风机，其特征在于，可以调整任何一个叶片的间隔角P(n)，以便使所有叶片的间隔角P(1)-P(n)之和为360°。

3.根据权利要求2所述的贯流式风机，其特征在于，对第B个叶片的间隔角P(B)进行调整。

4.根据权利要求1所述的贯流式风机，其特征在于，每个间隔角P(n)可分别地被调节成相对应的每个由下面的等式5确定的间隔角P’(n)：

$P^{\′}\left(n\right)=P\left(n\right)\×\frac{360}{\underset{i=1}{\overset{B}{\mathrm{\Σ}}}P\left(i\right)}---\left(5\right)$

5.根据权利要求1-4中的任一项所述的贯流式风机，其特征在于，在生产贯流式风机的第n个叶片的间隔角P(n)时的制造误差δP(n)满足下面的等式4：

-1.0≤δP(n)≤1.0                               (4)

6.一种空调器，从迎风面开始计依次设置有空气入口、热交换器、贯流式风机和出口，该贯流式风机使待调节的房间内的空气流经热交换器循环，以便通过流经热交换器的热介质和空气之间进行的热交换来达到对房间进行空调的目的，其特征在于该贯流式风机为权利要求1-5中所述的任一贯流式风机。

7.根据权利要求6所述的空调器，其特征在于，该贯流式风机被夹持在后引导器和稳定装置之间，且沿着与该贯流式风机的旋转方向相同的方向依次设置有后引导器、出口和稳定装置。

8.根据权利要求6或7所述的空调器，其特征在于，将贯流式风机安装成使其最低点高于热交换器的最低点。

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