CN1502961A - 用于冰箱的冷气循环型轴流风扇 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种用于冰箱的冷气循环型轴流风扇。该风扇包括多个在轮毂外圆周上间隔安装的扇叶，用于将冷空气吹入冰箱的冷冻室和冷藏室。优化确定风扇的若干重要设计要素，例如扇叶数目、掠角、螺旋角、倾角、最大弧度位置、以及最大弧度比，从而使在一宽频带上产生的噪音明显减小。而且，耗电量也随着流量损耗的减小而减小。

Description

用于冰箱的冷气循环型轴流风扇
技术领域
本发明涉及一种用于冰箱的冷气循环型轴流风扇，其能够将冷空气吹入一冷冻室和一冷藏室中，特别是涉及这样一种用于冰箱的冷气循环型轴流风扇，其中若干个重要的设计参数可以优化确定，以在相对较宽的频带上降低气流噪音。
背景技术
通常，通过使用从制冷循环中得到的冷气，冰箱可在很长时间内将食物保存在新鲜状态。冷空气被用来冷却食品或防止食品变质。冷气循环风扇位于一气流通道中，冷空气通过气流通道循环，从而将冷气吹入冷藏室或冷冻室。
图1是一般冰箱的纵截面侧视图。图2是传统的冷气循环型轴流风扇的主视图。图3是传统的冷气循环型轴流风扇的侧视图。
如图1所示，冰箱主要包含有具有开放正面部分的外壳1，位于外壳1内并与外壳1间隔开的内壳2，装在内壳2上部的冷藏室A，装在内壳2下部的冷冻室B，设置在在冷冻室B下方的机械室C，可转动地连接在外壳1正面部分上部的门3，以及可转动地连接在外壳1正面部分下部的另一门4。
在外壳1和内壳2之间具有一气流通道，通过气流通道将冷气供给到冷藏室A或冷冻室B。在位于冷冻室B处的气流通道中安装有蒸发器5，用于通过与大气热交换来产生冷空气。在蒸发器5上方的气流通道中，装有送风机10用于向上吹送已通过蒸发器5的冷空气。
在机械室C中，装有通过制冷管连接到蒸发器5的压缩机6，一冷凝器(未示出)，以及一膨胀装置(未示出)，构成生成冷空气的制冷循环。生成的冷空气将供给到冷藏室A或冷冻室B中。因此，冷藏室A或冷冻室B都各自保持低温上。
送风机10包括连接在电机转轴上的轴流风扇12，用于吹送冷空气。如图2所示，轴流风扇12包含通过电机转轴与电机相连的轮毂12a，以及安装在轮毂12a外圆周上的四个间隔开的扇叶12b。
每片扇叶12b都具有一朝向旋转方向的前边缘LE，一与前边缘相对的后边缘TE，一连接在前后边缘LE和TE的外端之间的扇叶顶缘BT，以及一与轮毂12a相连的叶片轮毂BH。
每片扇叶12b还具有一前表面P(下文中称正压力面P)，进入的冷空气所产生的压力加在其上；以及一与正压力面P相反的后表面D(下文中称负压力面D)。
每片扇叶12b都以其掠角(sweep angle)α相对较小的形式造型，例如，约25度。
掠角α指每片扇叶12b从风扇半径向旋转方向所倾斜的角度。具体来说，掠角α是从扇叶轮毂BH中点连到扇叶顶缘BT中心的直线与从轮毂12a的中心连到扇叶轮毂BH中点的另一直线的延长线所确定的夹角。
具有上述结构的传统冷气循环型轴流风扇12在电机驱动下工作时，掠角α相对较小。所以，不能产生出足够强的冷空气气流，以适用于在大型冰箱中穿过复杂气流通道时发生的大压力损耗。而且，冷空气气流沿风扇的轴向前进，造成噪音增大的结果。
发明内容
因此，考虑到上述问题而作出本发明，且本发明的一个目的是提供一种用于冰箱的冷气循环型轴流风扇，其能够优化确定风扇的多个重要设计要素，如扇叶数目、每片扇叶的掠角等，从而产生足够强的冷空气气流，以适用于在大型冰箱中穿过复杂气流通道时发生的大压力损耗，并降低噪音。
根据本发明，可通过提供一种用于循环冰箱中的冷气的冷气循环型轴流风扇来实现上述的及其他的目的。该风扇包括通过电机转轴连接到电机的轮毂，安装在轮毂外圆周上的多个间隔开的扇叶，其中扇叶的数量定为6到8，且每片扇叶都具有50到65度之间的掠角。
附图说明
本发明上述的和其他的目的、特点和其他优点将在以下结合附图的详细阐述中得到更清晰的了解，其中：
图1为一般冰箱的纵截面侧视图；
图2为传统的冷气循环型轴流风扇的主视图；
图3为传统的冷气循环型轴流风扇的侧视图；
图4为根据本发明的冷气循环型轴流风扇的主视图；
图5为根据本发明的冷气循环型轴流风扇的侧视图；
图6为表明噪声水平与根据本发明的冷气循环型轴流风扇的扇叶数目之间的关系的曲线图；
图7为表明噪声水平与根据本发明的冷气循环型轴流风扇的掠角之间的关系的曲线图；
图8为由根据本发明的冷气循环型轴流风扇的扇叶顶缘数据形成的扇叶的优选实施例的局部主视图；
图9为根据本发明的冷气循环型轴流风扇的扇叶的最大弧度位置的视图；
图10为表明噪声水平与根据本发明的冷气循环型轴流风扇的频率之间的关系的曲线图。
具体实施方式
图4为根据本发明的冷气循环型轴流风扇的主视图，图5为根据本发明的冷气循环型轴流风扇的侧视图，图6为表明噪声水平与根据本发明的冷气循环型轴流风扇的扇叶数目之间的关系的曲线图，图7为表明噪声水平与根据本发明的冷气循环型轴流风扇的掠角之间的关系的曲线图。
图8为由根据本发明的冷气循环型轴流风扇的扇叶顶缘数据生成的扇叶的优选实施例的局部主视图，图9为根据本发明的冷气循环型轴流风扇的扇叶的最大弧度位置的视图，图10为表明噪声水平与根据本发明的冷气循环型轴流风扇的频率之间的关系的曲线图。
如图4和图5所示，根据本发明的冷气循环型轴流风扇包括与电机转轴相连的轮毂52a。轮毂52a呈圆柱形。轮毂52a具有前表面52a′以及具有与前表面52a′相同直径的后表面52a″。在轮毂52a的外圆周上装有6到8个间隔开的扇叶52b。优选地，扇叶52b的数目为7个。
每片扇叶52b都具有一冷气从其进入的前边缘LE，一与前边缘相对的后边缘TE，一连接在前后边缘LE和TE的外端之间的扇叶顶缘BT，以及一与轮毂52a相连的扇叶片轮毂BH。
每片扇叶52b还具有一前表面P(下文中称正压力面P)，进入的冷空气所产生的压力加在其上；以及一与正压力面P相反的后表面D(下文中称负压力面D)。
每片扇叶52b都以这样的形式造型：即后边缘TE距离轮毂52a的后表面52a″比前边缘LE近，从而在前边缘LE和后边缘TE之间提供指定的曲率。
每片扇叶52b还都以这样的形式造型：即掠角α设为50到65度之间，优选地设为51°±1°，掠角α为从扇叶轮毂BH中心CBH连到扇叶顶缘BT中点CBT的第一直线L1与从轮毂12a的中心CH连到扇叶轮毂BH中点CBH的第二条直线L2的延长线所确定的夹角。
当从正压力面P观察时，上述的轴流风扇52逆时针转动。
本发明的发明者做了若干个实验来确定对轴流风扇52产生的噪音具有影响的设计要素，且得出结论，对噪音具有相对大的影响的设计要素包括扇叶数目和每片扇叶的掠角。
在风扇的其他设计要素恒定的情况下，基于不同的扇叶数目对噪音水平进行了测量。结果为，在具有七片扇叶的轴流风扇中产生的噪音最小，如图6所示。另一方面，在风扇的其他设计要素恒定的情况下，基于不同的掠角对噪音水平进行了测量。结果为，在具有50到65度的掠角α的轴流风扇中产生的噪音最小，如图7所示。
总之，在轴流风扇的掠角α设为50到65度之间且轴流风扇的扇叶数目为7的情况下，噪音变得最小。
优选地，根据本发明的轴流风扇52的扇叶52b可以按这样的形式造型：设轮毂52在轮毂52的后表面52a″上的中心为起始点(0，0，0)，如图8所示，则一片扇叶52b在扇叶轮毂BH、后边缘TE、扇叶顶缘BT和前边缘LE上，每10点具有一处边界数据，如表1所示。
[表1]扇叶边界数据
    No      X     Y      Z
    1     -6.818     19.333     -5.721
    2     -6.344     19.494     -5.382
    3     -5.055     19.867     -4.421
    4     -3.152     20.256     -3.014
    5     -0.861     20.482     -1.316
    6      1.560     20.441      0.480
    7      3.783     20.148      2.244
    8      5.440     19.765      3.935
    9      6.462     19.455      5.218
    10      6.818     19.333      5.721
    11      3.564     26.452      4.197
    12      0.702     32.147      3.047
    13     -2.539     36.801      1.642
    14     -6.290     40.408     -0.104
    15     -10.503     42.906     -2.306
    16     -14.461     44.428     -4.977
    17     -17.579     45.249     -7.567
    18     -20.171     45.352     -10.768
    19     -21.193     45.286     -13.063
    20     -21.822     44.987     -13.317
    21     -23.625     44.067     -14.980
    22     -26.463     42.423     -17.016
    23     -30.064     39.952     -18.629
    24     -33.692     36.944     -20.037
    25     -36.862     33.781     -21.348
    26     -39.307     30.902     -22.337
    27     -40.866     28.809     -22.736
    28     -41.419     28.088     -22.599
    29     -41.245     27.615     -22.566
    30     -40.352     26.984     -22.285
    31     -37.988     27.200     -21.336
    32     -34.702     27.332     -19.245
    33     -30.397     27.357     -17.986
    34     -24.991     27.134     -15.308
    35     -18.999     25.941     -12.216
    36     -13.088     23.262     -9.157
    37     -6.818     19.333     -5.721
此时，每片扇叶52b的掠角α为50度。每片扇叶52b都以如下的形式线性造型：在扇叶轮毂BH外和扇叶顶缘BT的螺旋角β分别为40度和31.5度。而且，在正压力面P上有21度的倾角γ。
当然，应该注意到，允许掠角α、螺旋角β和倾角γ可以具有指定变化范围，优选地各自在1度范围内。
螺旋角β为平行于另一垂直轴y的垂直轴Y与从前边缘LE连接到后边缘TE的第三条直线之间所确定的夹角。倾角γ为平行于垂直轴y的垂直轴Y与和扇叶轮毂BH以及扇叶顶缘BT相交的第四直线之间所确定的夹角。
每片扇叶52b还按以下形式造型：最大弧度位置MCP从扇叶轮毂BH到扇叶顶缘BT均一分布。设前边缘LE与后边缘TE的位置分别为0和1，则最大弧度位置MCP为0.7。
此时，最大弧度比也是从扇叶轮毂BH到扇叶顶缘BT均一分布。最大弧度比为7.0％。最大弧度比可在6.0％到8.0％之间变化。
最大弧度位置MCP是指每片扇叶52b上距离弦线CL最远的点。弦线CL为的连接前边缘LE和后边缘TE的直线。且最大弧度比是指最大弧长MC与弦线CL长度的百分比，最大弧长MC为每片扇叶52b的弦线CL与最大弧度位置MCP之间的距离。
根据本发明的具有七片扇叶且扇叶掠角为50度的新式风扇与具有四片扇叶且扇叶掠角为25度的传统风扇相比，新式风扇在一宽频带上比传统风扇明显产生更少的噪音，如图10所示。而且，新式风扇和传统风扇在流动速率相同的情况下，新式风扇比传统风扇产生的噪音低4.5dB(A)以上。
因此，容易理解，根据本发明的风扇在降低噪音的同时也减少了流量损耗，因此在同样气流量的情况下，也降低了耗电量。
从上述说明明显看出，本发明提供了一种用于冰箱的冷气循环形轴流风扇，可以优化确定风扇的多个重要设计要素，如扇叶数目、每片扇叶的掠角等，从而在根据本发明的轴流风扇置于冰箱的气流通道中时，产生足够强的冷空气气流，以适用于在大型冰箱中穿过复杂气流通道时发生的大压力损耗。并且由此在一宽频带上产生的噪音明显减小。而且，减少了耗电量，并进一步增加了冰箱的可靠性。
尽管出于说明的目的公开本发明的优选实施例，但在本领域一般技术人员应理解，在不脱离本发明在所附权利要求中所公开的发明范围和要旨的前提下，可以做出各种修改、增加和替换。

Claims (13)

1.一种用于冰箱的冷气循环型轴流风扇，包括：
一个通过电机转轴与电机相连接的轮毂；以及
多个安装在轮毂外圆周上的间隔开的扇叶，
其中，扇叶的数目设定为6到8个，且每片扇叶具有50度到65度之间的掠角。
2.根据权利要求1所述的风扇，其特征在于，从每片扇叶的正压力面方向看，该风扇逆时针转动。
3.根据权利要求2所述的风扇，其特征在于，扇叶的数目为7个。
4.根据权利要求3所述的风扇，其特征在于，掠角为51°±1°。
5.根据权利要求4所述的风扇，其特征在于，每片扇叶具有一螺旋角，该螺旋角在每片扇叶的扇叶轮毂处大而在每片扇叶的扇叶顶缘处小。
6.根据权利要求5所述的风扇，其特征在于，螺旋角从每片扇叶的扇叶轮毂到每片扇叶的扇叶顶缘上线性减小。
7.根据权利要求6所述的风扇，其特征在于，在每片扇叶的扇叶轮毂处螺旋角为40°±1°，且在每片扇叶的扇叶顶缘处螺旋角为31.5°±1°。
8.根据权利要求4所述的风扇，其特征在于，每片扇叶在其正压力面上具有指定的倾角γ。
9.根据权利要求8所述的风扇，其特征在于，在每片扇叶的正压力面上倾角为21°±1°。
10.根据权利要求4所述的风扇，其特征在于，每片扇叶具有最大弧度位置，该最大弧度位置从每片扇叶的扇叶轮毂到每片扇叶的扇叶顶缘均一分布。
11.根据权利要求10所述的风扇，其特征在于，设每片扇叶的前边缘与每片扇叶的后边缘的位置分别为0和1，则最大弧度位置为0.7。
12.根据权利要求10所述的风扇，其特征在于，每片扇叶具有最大弧度比，该最大弧度比在从每片扇叶的扇叶轮毂到每片扇叶的扇叶顶缘均一分布。
13.根据权利要求11所述的风扇，其特征在于，其最大弧度比为7.0±1％。
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