CN1685159A - 横流风扇和设有该风扇的空调机 - Google Patents

横流风扇和设有该风扇的空调机 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种用在空调机等中的横流风扇，目的是能降低送风噪声而且能降低电动机负荷。本发明的横流风扇(1)是由多个叶片(2θ1、2θ2)和在该多个叶片的两端对该多个叶片(2θ1、2θ2)加以支承的支持板(3、4)构成，其特征在于，上述多个叶片(2θ1、2θ2)呈环状配置在上述支持板上，以具有以2个不同的节距角(θ1、θ2)形成的周期性，并且构成周期性伪随机序列，上述叶片(2θ1、2θ2)被配置成，在将相对于上述叶片全部以等间隔配置时的节距角(θ)的上述2个节距角之差(θ2－θ1)的偏移大小Δ取成Δ＝(θ2－θ1)/θ时，上述偏移的大小Δ是0.09≤Δ≤0.26。

Description

横流风扇和设有该风扇的空调机
技术领域
本发明涉及一种用于空调机的横流风扇，特别是涉及一种能提高风量、降低送风机噪声和电动机负荷的横流风扇和设有该风扇的空调机。
背景技术
一般，在用于空调机的室内机等装置的横流风扇上，为了防止空气的倒流以提高送风效率，在设置于横流风扇的周围的外壳上设置有舌部。
但是，由于设置了该舌部，因而就容易在舌部附加发生涡流，当叶片周期地横切过发生在这里的涡时，叶片切割声增大。虽然该叶片切割声可通过将舌部离开叶片而使其降低，但如果使舌部离开叶片，则倒流就增多，有使横流风扇的送风效率降低的问题。
与此相对，因为叶片周期地通过会发生叶片切割声，所以使用将叶片节距角与那种以相等的角度进行排列(等配)的方式错开、使叶片非周期地通过舌部的一种随机节距叶片。这种随机节距叶片的设计方法，由于在制造上要使用随机数，因而使各个叶片的叶片节距角完全不同，使设计图的制作或叶片的加工、甚至风扇的制造等都变得非常烦杂，制作之前就要花费很多时间，而且，运用随机数使得简单的设计也要花费很多工夫，在评价方面，要借助对几个模式进行计算、试制或模拟，从中选出认为最好的方案，为此也必需追加许多时间和工作量。
因此，为了解决上述这些问题，提出过如日本专利申请公开特开平8-74783号(专利文献1)所记载的方案。该专利文献1记载的横流风扇被做成叶片的叶片节距角为设定成相互具有规定的偏移角的2个节距角，各个叶片节距角为周期的伪随机序列或含有周期的伪随机序列的排列模式。该横流风扇的作为等配的叶片节距角时的频率的叶片切割声的频谱，由于随机噪声附近的信号而受到相位调制使频谱扩散，频谱的峰值降低，能使周期的噪声降低。
但由于最近几年，对空调机小型化、静音化和节省能量等要求逐渐提高，对横流风扇也提出了要提高风量、降低送风噪声和降低电动机负荷的要求。
相对于这些要求而言，专利文献1记载的横流风扇的结构中，在风扇外径尺寸扩大和使其与设置在风扇周围的热交换器之间的间隙变窄时，会使叶片节距声音成分增大，使送风噪声恶化，而且，还有使电动机负荷增大的问题。
因此，希望做出一种横流风扇，其不会使叶片节距声音成分增大，能通过风扇外径尺寸扩大和使其与设置在风扇周围的热交换器之间的间隙变窄而使风量提高、并能降低送风噪声和电动机负荷。
发明的内容
本发明是考虑了上述的情况而做出的，其目的是要提供一种不会使叶片节距声音成分增大，能通过风扇外径尺寸扩大和使其与设置在风扇周围的热交换器之间的间隙变窄而使风量提高、并能降低送风噪声和电动机负荷的横流风扇。
本发明的另一个目的是要提供一种设有上述横流风扇，并能降低送风噪声和电动机负荷的空调机。
本发明人为了达到上述目的，进行了精心的研究，对相对于相等间隔角度的偏移Δ＝(θ2-θ1)/θ的值和2个节距角之差(θ2-θ1)(度)与空调机中的噪声以及电动机负荷的关系进行了调研、评价，结果发现通过使相对于相等间隔的角度的偏移Δ值和2个节距角的差值位于特定的范围内，通过风扇外径尺寸的扩大和使其与设置在风扇周围的热交换器之间的间隙缩小，即使提高风量，也能降低送风噪声和降低电动机负荷，通过将间隙缩小，实现了空调机、特别是其室内机的风量提高、送风噪声和电动机负荷降低。
即，为了达到上述目的，根据本发明第1实施方式，能提供这样的横流风扇，它是由多个叶片和在上述多个叶片的两端的对其加以支承的支持板构成，其特征在于，上述多个叶片呈环状配置在上述支持板上，以具有以2个不同的节距角θ1、θ2形成的周期性，并且构成周期性伪随机序列，上述叶片被配置成，在将相对于上述叶片全部以等间隔配置时的节距角θ的上述2个节距角之差(θ2-θ1)的偏移大小Δ取成Δ＝(θ2-θ1)/θ时，上述偏移的大小Δ是0.09≤Δ≤0.26。
由此，就能实现一种不会使叶片节距声音成分增大，通过风扇外径尺寸的扩大就能使风量提高、降低送风噪声和电动机负荷的横流风扇。
另外，最好，根据本发明的优选实施例，上述2个不同的节距角之差(θ2-θ1)的值是在1°(度)≤(θ2-θ1)≤2.7°(度)的范围内。
而且，最好，上述多个叶片做成向外侧弯曲，具有相同形状的圆弧形，并具有以2个不同的节距角θ1、θ2形成的周期性，而且呈环状配置在上述支持板上以构成周期性伪随机序列。
此外，支持上述叶片的两端的支持板是端板和端板、端板和隔板，或隔板和隔板中的任何一个的组合。
而且，尽管上述多个叶片相对于回转轴的方向被水平地设置在支持板上，但是也可以相对于回转轴的方向倾斜地设置在支持板之间。
上述目的通过提供这样的空调机而实现，该空调机设有：具有空气吸入口的本体；与上述空气吸入口相向地设置在本体内的热交换器；在与上述热交换器之间留有空间部地设置的风扇壳体；设置在该空间部内的横流风扇，其特征在于，上述风扇含有多个叶片和在上述多个叶片的两端对其加以支承的支持板，上述多个叶片呈环状配置在上述支持板上，以具有以2个不同的节距角θ1、θ2形成的周期性，并且构成周期性伪随机序列；将上述叶片配置在横流风扇上，使得在将相对于上述叶片全部以等间隔配置时的节距角θ的上述2个节距角之差(θ2-θ1)的偏移大小Δ取成Δ＝(θ2-θ1)/θ时，上述偏移的大小Δ是0.09≤Δ≤0.26。
附图说明
图1是根据本发明的横流风扇的第1实施方式的斜视图。
图2是放大地表示图1所示的II部的斜视图。
图3是根据本发明的横流风扇的实施方式的横断面图。。
图4是使用根据本发明的横流风扇的空调机的室内机的纵断面图。
图5是根据本发明的横流风扇的另一个实施方式的斜视图。
图6是放大地表示图5所示的VI部的斜视图。
图7是使用根据本发明的横流风扇的噪声和电动机负荷试验的、有关相对于等间隔的角度的节距角偏移的结果图。
图8是使用根据本发明的横流风扇的噪声和电动机负荷试验的、有关节距角之差的结果图。
具体实施方式
下面，参照附图对根据本发明的横流风扇的实施方式进行说明。
如图1～图3所示，根据本发明的横流风扇1设有：多个向前方(朝圆周方向外侧)弯曲、具有相同形状的圆弧状叶片2θ1、2θ2，和安装着该叶片2θ1、2θ2的端板3或隔板4，多个叶片2θ1、2θ2(在图示的方式中是指邻接的两个叶片)具有以2个不同的节距角θ1、θ2形成的周期性，而且被配置成环状以构成周期的伪随机序列。
进一步，该叶片2θ1、2θ2是以如下所述的条件配置的。例如，相对于叶片是以全部相等间隔配置时的节距角θ，将上述2个节距角之差(θ2-θ1)的偏移大小Δ取成Δ＝(θ2-θ1)/θ(其中，分母的θ是叶片以全部相等间隔配置时的节距角)时，上述偏移大小Δ为0.09≤Δ≤0.26。而且，不同的2个节距角之差(θ2-θ1)要在1°≤(θ2-θ1)≤2.7°的范围内。
当Δ小于0.09或者超过0.26时，送风噪声和电动机负荷增大；当节距角之差小于1度或超过2.7度时，送风噪声和电动机负荷增大。
另外，这里，为了排列叶片2θ1、2θ2以构成周期的伪随机序列的M序列，将各个角取为θ1、θ2，则如【式1】所示。
【式1】
θ2＝(1+Δ)θ1       ……(1)
其中，Δ是适当的正值，是表示等配的偏移的大小。
由于在M序列中，构成1的个数比构成0的个数多1个，因而θ2的个数是2n-1、θ1的个数是2n-1-1。因此
【式2】
2n-1θ2+(2n-1-1)θ1＝360(度)      ……(2)
从式(1)和式(2)可简单地求得
【式3】
θ1＝360/{(2n-1)+2n-1Δ}(度)      ……(3-1)
θ2的数值可从式(2)求得。
此后，用M序列的0和1的排列模式，即，用周期7的模式，按照0、1、0、1、1、0、1的顺序，依次排列θ1和θ2以设定叶片节距。
如果，设定为0时的节距角较大、1时的节距角较小，分别构成θ2和θ1时，这种情况就变成
【式4】
θ1＝360/{(2n-1)+(2n-1-1)Δ}(度)      ……(3-2)
下面，说明将根据本发明的横流风扇用于空调机的室内机上的情况。
如图4所示，在空调机的室内机11的室内机本体12上，前部吸入口13、上部吸入口14形成开口，在室内机本体12内，在其前面侧向前方突出地配设有弯曲的第1室内热交换器15，在其上面侧配设有向下方倾斜的第2室内热交换器16。而且，在由第1室内热交换器15、第2室内热交换器16和风扇壳体17所形成的空间内，设置着具有如图2所示结构的根据本发明的横流风扇1。将该横流风扇1设定为与以往的相比口径增大，并且该横流风扇1与第1室内热交换器15之间的间隙g比以往的小。而且，在第1室内热交换器15的下方还设置着露水接受(露受)构件18，它的一部分突出而形成舌部19，该舌部19和横流风扇1之间形成小的间隙。
如上所述，通过将横流风扇1形成2个节距角之差的偏移为0.09≤Δ≤0.26的结构，即使风扇外径尺寸扩大，并且其与设置在风扇周围的热交换器15之间的间隙g变窄，也不会使特定的叶片节距声音成分增大，因此能通过增加风扇外径尺寸实现提高风量、降低送风噪声和电动机负荷。而且，通过将上述不同的2个节距角之差(θ2-θ1)设定成1度≤(θ2-θ1)≤2.7度的范围，具有能降低送风噪声和电动机负荷的效果。
下面，说明根据本发明的横流风扇的另一个实施方式。
图1所示的上述实施方式是将多个叶片相对于回转轴方向水平地设置在端板或隔板上，与此相对，本实施方式是将多个叶片相对于回转轴方向倾斜地设置。
例如，如图5和图6所示，本实施方式的横流风扇1A具有叶轮，该叶轮设有多个叶片2Aθ1和叶片2Aθ2，叶片2Aθ1、2Aθ2具有以2个不同的节距角θ1、θ2形成的周期性，而且呈环状配置在端板3A(隔板4A)的一面上以形成具有与随机信号相接近性质的周期性伪随机序列。而且，叶片2Aθ1、2Aθ2以规定角度倾斜地配置，形成1个彗差5A，该彗差5A被累积。由于其他的结构与图3所示的横流风扇没有差别，因而省略说明。
因此，即使风扇外径尺寸扩大、使其与设置在风扇周围的热交换器之间的间隙变窄而使风量增加，也不会使特定的叶片节距声音成分增大，能降低送风噪声和电动机负荷。
下面，用图2所示的根据本发明的横流风扇，以下列条件，对在(1)使相对于等间隔的角度的偏移Δ＝(θ2-θ1)/θ的值发生变化的情况下，(2)使2个节距角之差(θ2-θ1)发生变化的场合下的空调机噪声和电动机负荷分别进行测定。
条件：风量一定  900m3/h、
      间隙g     15mm
结果：如图7和图8所示。
在(1)的情况下，如从图7可知的，节距角的偏移Δ＝(θ2-θ1)/θ的值是0.09≤Δ≤0.26，噪声是49dB以下，节距角的偏移Δ在0.2附近时，噪声约是48dB，被认为适于实际应用。与此相对，当节距角的偏移Δ小于0.09时，噪声超过49dB，当节距角的偏移Δ大于0.26时，噪声超过49dB而急剧地增大。
而且，还能得知这一点，即，节距角的偏移Δ是0.09≤Δ≤0.26，电动机负荷是41.5W以下，当节距角的偏移Δ在0.2附近时，电动机负荷是41W，被认为适于实际应用。与此相对，当节距角的偏移Δ小于0.09时，电动机负荷超过41.5W，电动机负荷急剧地增大，另一方面，当节距角的偏移Δ大于0.26时，电动机负荷超过41.5W而急剧地增大。
另外，在(2)的情况下，如从图8可知的，节距角之差(θ2-θ1)的值是1°≤(θ2-θ1)≤2.7°，噪声是49dB以下，差在2°附近时，噪声约是48dB，被认为适于实际应用。与此相对，当差小于1°时，噪声超过49dB，当差大于2.7°时，噪声超过49dB而急剧地增大。
而且，还能得知这一点，即，在节距角之差(θ2-θ1)的值是1°≤(θ2-θ1)≤2.7°时，电动机负荷是41.5W以下，当差在2°附近时，电动机负荷是41W，被认为适于实际应用。与此相对，当差小于1°时，电动机负荷超过41.5W，电动机负荷急剧地增大，另一方面，当差大于2.7°时，电动机负荷超过41.5W而急剧地增大。
如从上述实施例可知的，根据本发明的横流风扇，不会使叶片节距声音成分增加，能通过风扇外径尺寸的扩大和使其与设置在风扇周围的热交换器之间的间隙变窄而使风量增加、送风噪声和电动机负荷降低。
通过将根据本发明的横流风扇用于空调机的室内机，可以提高其风量、降低送风噪声和电动机负荷，能充分满足使空调机小型化、静音化和节省能量等要求，在产业上有很大的利用性。

Claims (7)

1.横流风扇，它是由多个叶片和在上述多个叶片的两端对其加以支承的支持板构成，其特征在于，
上述多个叶片呈环状配置在上述支持板上，以具有以不同的2个节距角θ1、θ2形成的周期性，并且构成周期性伪随机序列，上述叶片被配置成，在将相对于上述叶片全部以等间隔配置时的节距角θ的上述2个节距角之差(θ2-θ1)的偏移大小Δ取成Δ＝(θ2-θ1)/θ时，上述偏移的大小Δ是0.09≤Δ≤0.26。
2.如权利要求1所述的横流风扇，其特征在于，上述不同的2个节距角之差(θ2-θ1)是在1°≤(θ2-θ1)≤2.7°范围内。
3.如权利要求1所述的横流风扇，其特征在于，上述多个叶片形成向外侧弯曲并具有相同形状的圆弧形，呈环状配置在上述支持板上，以具有以不同的2个节距角θ1、θ2形成的周期性，并且构成周期性伪随机序列。
4.如权利要求1所述的横流风扇，其特征在于，支持上述叶片的两端的支持板是端板和端板、端板和隔板，或者隔板和隔板中的任意一个组合。
5.如权利要求1所述的横流风扇，其特征在于，上述多个叶片相对于回转轴的方向水平地设置在支持板上。
6.如权利要求1所述的横流风扇，其特征在于，上述多个叶片相对于回转轴的方向倾斜地设置在上述支持板之间。
7.空调机，它设有：具有空气吸入口的本体；与上述空气吸入口相向地设置在本体内的热交换器；在与上述热交换器之间具有空间部而设置的风扇壳体；设置在该空间部内的横流风扇，其特征在于，
上述风扇含有多个叶片和在上述多个叶片的两端对其加以支承的支持板，上述多个叶片呈环状配置在上述支持板上以具有以不同的2个节距角θ1、θ2形成的周期性，并且构成周期性伪随机序列，上述叶片被配置在横流风扇上，使得在将相对于上述叶片全部以等间隔配置时的节距角θ的上述2个节距角之差(θ2-θ1)的偏移大小Δ取成Δ＝(θ2-θ1)/θ时，上述偏移的大小Δ是0.09≤Δ≤0.26。
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