专利名称：轴流式风扇的制作方法
技术领域：
本发明大体上涉及冰箱用的轴流式风扇，该轴流式风扇用于冷却安装在冰箱机器室中的机器，更具体地，本发明涉及这样一种冰箱用的轴流式风扇，该轴流式风扇被设计成具有三个叶片、0.21～0.25的内外径比、大的扫描角、大的螺旋角和高的弧度比，从而在机器室中形成流畅的空气循环并更加有效地冷却机器室中的机器。
图1是一个显示现有并排型冰箱结构的立体图。图2是一个显示现有并排型冰箱内部结构和该冰箱中的冷气流的立体图。图3是图2的左视图。图4是图2的右视图。图5是一个显示现有冰箱机器室内部结构和机器室中冷气流的平面图。图6是图2的主视图。
如图1至图4所示，现有并排型冰箱的机壳在其内部被垂直地分成两个垂直部分，从而在两个垂直部分的一个中限定一个冷冻室10和在另一个垂直部分中限定一个冷藏室20。
在上述冰箱中，一个蒸发器11被安装在冷冻室10后部并通过一个热交换过程产生冷气。一个冷气供给风扇13安装在蒸发器11上部并产生吸力，以便从蒸发器11抽吸冷气并将冷气供入冷冻室10和冷藏室20中。
一个机器室21限定在冷冻室10和冷藏室20下方的上述冰箱机壳下部的一个位置上，诸如压缩机22、冷凝器23和轴流式风扇25的多个机器安装在机器室21中。正如本领域的熟练技术人员所知，压缩机22用于压缩制冷循环用的致冷剂，冷凝器23通过热交换过程冷凝来自压缩机22的被压缩的致冷剂，轴流式风扇25利用气流冷却压缩机22和冷凝器23。
上述轴流式风扇25牢固地安装到一个驱动马达26的转轴上并随着马达26一起转动。一个护罩27安装在轴流式风扇25的叶片周围以保护叶片。
在这种现有并排型冰箱的运行过程中，致冷剂通过压缩机22压缩而变成高温高压气体致冷剂并流入冷凝器23。在冷凝器23中，气体致冷剂将热量散发到冷凝器23周围的空气中，从而变成室温高压液体致冷剂。
此后，液体致冷剂从冷凝器23中输出流过一个毛细管并且压力降低，从而部分地变成包括液相和气相的两相致冷剂。致冷剂从毛细管流入冷冻室10中的蒸发器11并在蒸发器11中彻底蒸发以变成低压致冷剂，同时从蒸发器11周围的空气中吸收热量，从而冷却空气。
通过蒸发器11的热交换过程形成的冷气供给到冷冻室10和冷藏室20中。上述制冷循环反复进行以将冷冻室10和冷藏室20保持在所需的低温。
在冰箱的这种运行过程中，安装在机器室21中的轴流式风扇25利用气流冷却压缩机22和冷凝器23。
来自轴流式风扇25的气流在机器室21中如下地进行流动外部空气或大气由于轴流式风扇25所产生的吸力首先通过空气入口21′被吸入机器室21中。
在机器室21中，吸入的空气通过风扇25的吸力流过驱动马达26以及流过风扇25和护罩27以到达冷凝器23。
空气绕过冷凝器23，同时吸收由在冷凝器23中流动的致冷剂散发的热量。空气因而冷却冷凝器23。
在绕过冷凝器23之后，空气绕过压缩机22，同时在通过空气出口21″从机器室21排入大气之前冷却压缩机壳体的表面。
简而言之，通过轴流式风扇25的吸力吸入机器室21中的进入空气主要冷却冷凝器23，从而提高冷凝器23的热交换效率并最终提高冰箱的制冷效率。机器室21中的进入空气接着冷却压缩机22的外表面，从而将压缩机22保持在所需的低温并防止压缩机22在运行状态中受到损坏。
因此，轴流式风扇的运行状态是确定冰箱制冷效率和运行噪音的重要因素之一。
这种冰箱用的现有轴流式风扇25具有三个叶片、风扇25的外径从145mm到165mm、叶片扫描角小、叶片螺旋角小和叶片弧度比低，从而非常遗憾地使冰箱具有低的制冷效率并产生相当大的噪音烦扰冰箱周围的人。
小的叶片扫描角不利地增加风扇25的运行噪音。小的叶片螺旋角导致叶片宽度减小，结果，轴流式风扇25不适合吸收所需量的空气。当叶片弧度比(％)如上所述地较低时，几乎不可能有效地增加流过轴流式风扇和护罩的流体的静压力，为了克服这种问题，风扇25必须以过高的每分钟转数旋转。
因此，必须最佳地设计各个叶片设计参数，诸如叶片的数目、内外径比、扫描角、螺旋角和弧度比，以使设计参数与所制造的冰箱的所需运行条件相一致。当轴流式风扇的这些设计参数如上所述地被最佳设计时，可以通过一个换流器控制过程最佳地运行轴流式风扇，同时将所需量的空气供给到压缩机和冷凝器并实现所需的风扇每分钟转数，以及有效地减小风扇的运行噪音。
因此，本发明在于克服现有技术中的上述问题，本发明的一个目的是提供一种冰箱用的轴流式风扇，该轴流式风扇设计成可使空气在冰箱机器室中活跃地循环，从而实现空气流畅地流入和流出并消除在机器室中扰动的空气循环所引起的运行噪音以及增加流入和流出的空气量，并且实现将所需量的空气供给到压缩机和冷凝器并有效地减小冰箱运行噪音。
为了实现上述目的，本发明的优选实施例提供一种冰箱用的轴流式风扇，该轴流式风扇包括一个安装到马达转轴上的叶毂，多个叶片规则地固定在叶毂周围。在本发明的轴流式风扇中，各个叶片设计参数，诸如叶片的数目、内外径比、扫描角、螺旋角和弧度比，被最佳地设计以使这些设计参数与所制造的冰箱的所需运行条件相一致。这种轴流式风扇因而能将所需量的空气供给到机器室中的压缩机和冷凝器，同时有效地减小冰箱的运行噪音。
通过以下结合附图的详细描述可以更清楚地理解本发明的上述和其它目的、特征或其它优点。附图中图1是一个显示现有并排型冰箱结构的立体图；图2是一个显示现有并排型冰箱内部结构和该冰箱中的冷气流的立体图；图3是图2的左视图；图4是图2的右视图；图5是一个显示现有冰箱机器室内部结构和机器室中冷气流的平面图；图6是图2的主视图；图7是根据本发明优选实施例的轴流式风扇的主视图；图8是图7的侧视图；图9a和图9b是显示包括在根据本发明优选实施例的轴流式风扇中的一个叶片的形状的截面图10是一个显示根据本发明的轴流式风扇的运行噪音随着轴流式风扇的内外径比而变化的图表；图11是一个显示根据本发明的轴流式风扇的运行噪音随着轴流式风扇的最大弧度比而变化的图表；图12是一个显示根据本发明的轴流式风扇的运行噪音随着轴流式风扇的螺旋角而变化的图表；图13是一个显示根据本发明的轴流式风扇的运行噪音随着轴流式风扇的扫描角而变化的图表。
图7是根据本发明优选实施例的轴流式风扇的主视图。图8是图7的侧视图。图9a和图9b是显示包括在根据本发明优选实施例的轴流式风扇中的一个叶片的形状的截面图。
在本发明中，轴流式风扇设计成可有效地将大气吸入冰箱的机器室中并首先冷却冷凝器，从而提高冷凝器的热交换效率，接着冷却压缩机的外表面，从而防止压缩机在运行状态中被损坏。如图7至图9所示，本发明的轴流式风扇包括一个牢固地安装到一驱动马达转轴50上的叶毂51，多个叶片55规则地固定在叶毂51周围。在本发明的轴流式风扇中，叶片55的数目设定为三个，轴流式风扇的内径ID与外径OD的比，即内外径比设定为0.21～0.25。在这种情况下，内径ID等于叶毂51的直径。
在详细描述中，轴流式风扇的外径OD是150±1mm，而风扇内径ID是35±1mm。因此，轴流式风扇的内外径比为0.233。另一方面，叶片55的前部前缘距离FD是43.5±1mm，而叶片55的后部尾缘距离RD是14.2±1mm。在这种情况下，叶片55的后部尾缘距离RD短于叶毂厚度HD。
叶片55的前部前缘距离FD是一个在Z轴上的距离，或者是一个在从叶片数据的中心位置(0，0，0)延伸到最大叶片前边缘RE的旋转轴线上的距离，而叶片55的后部尾缘距离RD是一个在Z轴上的距离，或者是一个在从叶片数据的中心位置(0，0，0)延伸到最大叶片后边缘TE的旋转轴线上的距离。也就是说，两个距离FD和RD被共同地限定在风扇的旋转轴线(Z轴)上。
叶片数据的中心位置(0，0，0)位于叶毂51中，并且是叶毂51的中心位置。
此外，每个叶片55的最大弧度位置设定为0.7～0.75，并使弧度位置从叶片叶毂BH到叶梢BT均匀地分布在每个叶片55上。每个叶片55的最大弧度比在叶片叶毂BH处为4.8～5.2％，在叶梢BT处为6.1～6.5％，并实现在叶片55上的线性分布。
在这种情况下，每个叶片55的最大弧度位置是指在该位置叶片55距离从叶片前边缘RE延伸到叶片后边缘TE的直线CL最远，并表示为从叶片前边缘RE到直线CL上距离叶片55最远的位置的长度CP与弦长CX的比。
在所述直线与每个叶片55上的所述位置之间的距离是最大弧高C，最大弧度比是最大弧高C与弦长CL的比。
每个叶片55的螺旋角ψ在叶片叶毂BH处为43.8°～44.2°，在叶梢BT处为29.8°～30.2°，并从叶片叶毂BH到叶梢BT线性分布在叶片55上。
在这种情况下，每个叶片55的螺旋角ψ是形成在X轴与在叶片前边缘RE和叶片后边缘TE之间延伸的一直线之间的一个角度。也就是说，每个叶片55的螺旋角ψ表示为叶片55相对于一个垂直于风扇旋转轴线(Z轴)的平面的斜度。
每个叶片55的扫描角θ在一个从叶片叶毂BH到一个在叶片叶毂BH和叶梢BT之间的中间位置的部分上是0.0°～37.0°，在从中间位置到叶梢BT的另一部分上是37.0°～49.5°，并从叶片叶毂BH到叶梢BT二次抛物线型地分布在叶片55上。
每个叶片55的上述扫描角θ是形成在Y轴与在叶片叶毂BH中心和叶梢BT中心之间延伸的一直线之间的一个角度，叶片叶毂BH中心位于Y轴上。也就是说，每个叶片55的扫描角θ表示为叶片55沿着叶片55的转动方向的倾角。
当本发明的轴流式风扇具有这种高扫描角θ、高螺旋角ψ和高弧度比时，该风扇理想地减小其运行噪音并具有能增大空气量的宽的叶片宽度BD。此外，可以理想和有效地增大流过风扇和护罩的空气的静压力，因而，可以较低的风扇每分钟转速来实现所需的风扇空气量。
另一方面，叶片55之间的叶片间隙在位置①处设定为8.0mm，在位置②处设定为27.0mm，在位置③处设定为16.0mm，在位置④处设定为27.0mm，如图7所示。当每个叶片55上的叶片叶毂BH的位置设定为零(0.00)以及叶梢BT的位置设定为1.00时，叶片间隙在叶片叶毂BH周围的位置上基本上设定为8.0±1mm。另一方面，在0～0.75的第一位置区域内的叶片间隙二次抛物线型地从8.0±1mm增加到27.0±1mm。此外，在0.75～0.97的第二位置区域内的叶片间隙二次抛物线型地从27.0±1mm减小到16.0±1mm。在包括叶梢BT的0.97～1.00的第三位置区域内，叶片间隙三次抛物线型地从16.0±1mm增加到27.0±1mm。
简而言之，27.0mm和16.0mm的叶片间隙位于从叶片叶毂BH到叶梢BT的延伸长度的0.75和0.97的位置处。在这种情况下，在三个区域之间的边界位置0.75和0.97处的微分导函数是零，而在三个区域中的叶片间隙分布形成二次或三次抛物线形分布。
在根据本发明优选实施例的冰箱用的轴流式风扇中，最优选地将叶片55的数目设定为3、叶片55的外径OD设定为150mm、叶片55的内径ID设定为35mm、叶片55的前部前缘距离FD设定为43.5mm以及叶片55的后部尾缘距离RD设定为14.2mm，并使叶片55的后部尾缘距离RD比叶毂厚度HD短。
另一方面，最优选地将每个叶片55的最大弧度位置CP设定为0.73，同时使弧度位置从叶片叶毂BH到叶梢BT均匀地分布在每个叶片55上。此外，每个叶片55的最大弧度比最优选地在叶片叶毂BH处设定为5.00％，在叶梢BT处设定为6.30％，同时实现在叶片55上的线性分布。
每个叶片55的螺旋角ψ最优选地在叶片叶毂BH处设定为44.00°，在叶梢BT处设定为30.00°，同时实现从叶片叶毂BH到叶梢BT在叶片55上的线性分布。
每个叶片55的扫描角θ在一个从叶片叶毂BH到一个在叶片叶毂BH和叶梢BT之间的中间位置(Rt＋Rh)/2的部分上设定为0.0°～37.0°，在从中间位置(Rt＋Rh)/2到叶梢BT的另一部分上设定为37.0°～49.5°，并从叶片叶毂BH到叶梢BT二次抛物线型地分布在叶片55上。
此外，叶片55之间的叶片间隙在位置①处设定为8.0mm，在位置②处设定为27.0mm，在位置③处设定为16.0mm，在位置④处设定为27.0mm，如图7所示。
图10至图13是显示本发明的轴流式风扇的运行噪音随着风扇的不同设计参数而变化的图表。
即，图10是一个显示轴流式风扇的运行噪音随着轴流式风扇的内外径比而变化的图表。该图表显示当叶片55的内径ID(叶毂直径)比叶片55的外径OD的内外径比(ID/OD)设定为0.2～0.25时，可以实现22.6分贝的理想最小运行噪音。
图11是一个显示轴流式风扇的运行噪音随着风扇的最大弧度位置CP而变化的图表。该图表显示当最大弧度比CP在叶片叶毂BH处设定为4.8％～5.2％，在叶梢BT处设定为6.1％～6.5％，同时实现从叶片叶毂BH到叶梢BT线性分布在叶片55上时，可以实现22.4±0.1分贝的理想最小运行噪音。
图12是一个显示轴流式风扇的运行噪音随着每个叶片55的螺旋角ψ而变化的图表。该图表显示当每个叶片55的螺旋角ψ在叶片叶毂BH处设定为43.8°～44.2°，在叶梢BT处设定为29.8°～30.2°，同时实现从叶片叶毂BH到叶梢BT在叶片55上线性分布时，可以实现22.5±0.1分贝的理想最小运行噪音。
图13是一个显示轴流式风扇的运行噪音随着每个叶片55的扫描角θ而变化的图表。该图表显示当每个叶片55的扫描角θ在一个从叶片叶毂BH到一个在叶片叶毂BH和叶梢BT之间的中间位置的部分上设定为0.0°～37.0°，在从中间位置到叶梢BT的另一部分上设定为37.0°～49.5°，同时实现从叶片叶毂BH到叶梢BT二次抛物线型地分布在叶片55上时，可以实现22.5±0.1分贝的理想最小运行噪音。
当本发明的轴流式风扇用于一个并排型冰箱中时，与具有现有轴流式风扇的冰箱相比，冰箱的运行噪音可显著地被减小。
如上所述，本发明提供一种冰箱用的轴流式风扇，该轴流式风扇设计成具有三个叶片、0.21～0.25的内外径比、大的扫描角、大的螺旋角以及高的弧度比，从而在冰箱机器室中形成流畅的空气循环并使空气在机器室中活跃地循环。本发明的轴流式风扇因而实现空气的流畅流入和流出并消除在机器室中扰动的空气循环所引起的运行噪音以及增加流入和流出空气的量。这种轴流式风扇最终实现将所需量的空气供给到压缩机和冷凝器并有效地减小冰箱运行噪音。
尽管为了说明的目的已经公开了本发明的优选实施例，本领域的熟练技术人员应认识到，在不脱离权利要求书中所公开的本发明的范围和精神的情况下，可对本发明进行不同的修改、添加和替换。
权利要求
1.一种轴流式风扇，该轴流式风扇包括一个安装到马达转轴上的叶毂，多个叶片规则地固定在所述叶毂周围，其特征在于所述叶片的数目是三个，轴流式风扇内径与叶毂直径相等，且所述风扇的内外径比设定为0.21～0.25。
2.如权利要求1所述的轴流式风扇，其特征在于轴流式风扇的所述外径为150±1mm，该风扇的内径为35±1mm，并使所述叶片的前部前缘距离设定为43.5±1mm，以及叶片的后部尾缘距离设定为14.2±1mm。
3.如权利要求1所述的轴流式风扇，其特征在于每个叶片的最大弧度位置设定为0.7～0.75，并使弧度位置从叶片叶毂到叶梢均匀地分布在每个叶片上，而且每个叶片的最大弧度比在叶片叶毂处设定为4.8～5.2％，在叶梢处设定为6.1～6.5％，同时从叶片叶毂到叶梢线性地分布在叶片上。
4.如权利要求1所述的轴流式风扇，其特征在于每个叶片的螺旋角在叶片叶毂处设定为43.8°～44.2°，在叶梢处设定为29.8°～30.2°，同时从叶片叶毂到叶梢线性地分布在叶片上。
5.如权利要求1所述的轴流式风扇，其特征在于每个叶片的扫描角在从叶片叶毂到在所述叶片叶毂和叶梢之间的中间位置的部分上设定为0.0°～37.0°，在从所述中间位置到所述叶梢的另一部分上设定为37.0°～49.5°，同时二次抛物线型地分布在叶片上。
全文摘要
本发明公开一种用于冷却冰箱机器室中的压缩机和冷凝器的轴流式风扇。该轴流式风扇能将所需空气量供给到机器室并有效减小冰箱运行噪音。该轴流式风扇包括一个安装到一驱动马达转轴上的叶毂,多个叶片规则地固定在所述叶毂周围,叶片的数目是三个,并且等于叶毂直径的轴流式风扇内径比风扇外径的内外径比设定为0.21～0.25。此外,本发明的轴流式风扇具有大的扫描角、大的螺旋角和高的弧度比。
文档编号F04D29/38GK1335455SQ00121349
公开日2002年2月13日 申请日期2000年7月21日 优先权日2000年7月21日
发明者君洪悦, 金昌俊 申请人:Lg电子株式会社