吊顶式空调室内机论文和设计-闫宝升

全文摘要

本实用新型提供了一种吊顶式空调室内机，其包括壳体，其顶部用于固定于屋顶，底部形成有进风口，侧部具有至少一个送风口；换热器，设置在壳体内；主风扇，设置在壳体内，用于促使室内空气从进风口进入壳体，与换热器换热后，再流向送风口；和增压风扇，设置在进风口处，用于促使室内空气流向进风口，以提升进风口的进风量。本实用新型的吊顶式空调室内机够多角度、全方位送风，整机效率更高。

主设计要求

1.一种吊顶式空调室内机，其特征在于包括：壳体，其顶部用于固定于屋顶，底部具有进风口，侧部具有至少一个送风口；换热器，设置在所述壳体内；主风扇，设置在所述壳体内，用于促使室内空气从所述进风口进入所述壳体，与所述换热器换热后，再流向所述送风口；和增压风扇，设置在所述进风口处，用于促使室内空气流向所述进风口，以提升所述进风口的进风量。

设计方案

1.一种吊顶式空调室内机，其特征在于包括：

壳体，其顶部用于固定于屋顶，底部具有进风口，侧部具有至少一个送风口；

换热器，设置在所述壳体内；

主风扇，设置在所述壳体内，用于促使室内空气从所述进风口进入所述壳体，与所述换热器换热后，再流向所述送风口；和

增压风扇，设置在所述进风口处，用于促使室内空气流向所述进风口，以提升所述进风口的进风量。

2.根据权利要求1所述的吊顶式空调室内机，其特征在于，

所述增压风扇为轴线沿竖直方向延伸的涵道风扇，所述涵道风扇的涵道密封贴合于所述进风口边缘。

3.根据权利要求1所述的吊顶式空调室内机，其特征在于，

所述增压风扇为轴线沿竖直方向延伸的轴流风扇。

4.根据权利要求1所述的吊顶式空调室内机，其特征在于，

所述增压风扇设置在所述壳体内侧，且使所述进风口位于所述增压风扇下方。

5.根据权利要求1所述的吊顶式空调室内机，其特征在于，

所述至少一个送风口的数量为多个，且所述多个送风口分别用于朝向不同方向送风。

6.根据权利要求1所述的吊顶式空调室内机，其特征在于，

每个所述送风口处设置有一导风板，所述导风板可转动地安装于所述壳体，以用于开闭所述送风口或转动地调节所述送风口的送风角度。

7.根据权利要求1所述的吊顶式空调室内机，其特征在于，

所述主风扇为层流风扇，其包括：

多个环形盘片，平行间隔设置且相互固定连接、轴线均沿竖直方向延伸且共线；和

电机，用于驱动所述多个环形盘片旋转，以使靠近所述多个环形盘片表面的空气边界层因粘性效应被所述多个环形盘片带动由内向外旋转移动形成层流风。

8.根据权利要求7所述的吊顶式空调室内机，其特征在于，

对于所述多个环形盘片，相邻两个所述环形盘片的间距由下至上逐渐增大。

9.根据权利要求1所述的吊顶式空调室内机，其特征在于，

所述主风扇为轴线沿竖直方向延伸的离心风扇。

10.根据权利要求8或9所述的吊顶式空调室内机，其特征在于，

所述换热器处于所述主风扇与所述送风口之间，且包围所述主风扇。

设计说明书

技术领域

本实用新型涉及空气调节技术领域，特别涉及一种吊顶式空调室内机。

背景技术

传统家用空调通常为柜机或挂机。空调柜机和挂机的室内机通常具有一个送风口向室内送风。并且，柜机和挂机受结构所限，其仅能朝一个方向送风，送风方向比较单一。

另外，虽然有导风板和摆叶进行导风，但送风范围仍然不大。

实用新型内容

本实用新型的一个目的是要提供一种能够全方位、多角度送风的空调室内机。

本实用新型的另一目的是要提升吊顶式空调室内机进风口的进风量，以提升主风扇的运行效率。

本实用新型的又一目的是要使吊顶式空调室内机的噪声更小、风量更高。

特别地，本实用新型提供了一种吊顶式空调室内机，包括：

壳体，其顶部用于固定于屋顶，底部具有进风口，侧部具有至少一个送风口；

换热器，设置在壳体内；

主风扇，设置在壳体内，用于促使室内空气从进风口进入壳体，与换热器换热后，再流向送风口；和

增压风扇，设置在进风口处，用于促使室内空气流向进风口，以提升进风口的进风量。

可选地，增压风扇为轴线沿竖直方向延伸的涵道风扇，涵道风扇的涵道密封贴合于进风口边缘。

可选地，增压风扇为轴线沿竖直方向延伸的轴流风扇。

可选地，增压风扇设置在壳体内侧，且使进风口位于增压风扇下方。

可选地，至少一个送风口的数量为多个，且多个送风口分别用于朝向不同方向送风。

可选地，每个送风口处设置有导风板，导风板可转动地安装于壳体，以用于开闭送风口或转动地调节送风口的送风角度。

可选地，主风扇为层流风扇，其包括：多个环形盘片，平行间隔设置且相互固定连接、轴线均沿竖直方向延伸且共线；和电机，用于驱动多个环形盘片旋转，以使靠近多个环形盘片表面的空气边界层因粘性效应被多个环形盘片带动由内向外旋转移动形成层流风。

可选地，对于多个环形盘片，相邻两个环形盘片的间距由下至上逐渐增大。

可选地，主风扇为轴线沿竖直方向延伸的离心风扇。

可选地，换热器处于主风扇与送风口之间，且包围主风扇。

本实用新型的空调室内机为吊顶式空调室内机，其吊装在屋顶，进风口位于底部，送风口位于侧部。如此，可在侧部设置多个送风口，多个送风口朝向不同方向，可以实现四周出风乃至周向360°全方位送风。并且，因吊顶式空调室内机安装位置较高，使得其出风覆盖范围也极大。

进一步地，本实用新型的吊顶式空调室内机中，进风口处设置有增压风扇，能实现进风口的进气增压，使气流更容易克服换热器的阻力，并使进气量增大，从而增加了室内机的风量，提升了制冷量\/制热量，最终提升了整机效率。

进一步地，本实用新型的吊顶式空调室内机中，使增压风扇为涵道风扇，涵道风扇的导风方向性更好，利于室内空气更直接顺畅地竖向进入壳体内部，从而提升了主风扇的运行效率。

进一步地，本实用新型的吊顶式空调室内机采用层流风扇，且使相邻两个环形盘片之间的间距由下至上逐渐增大，可有效提升层流风扇的风量，使得层流风扇的出风满足用户的使用需求。此外，层流风扇通过粘性效应实现层流送风，降低传统主风扇对叶片的使用甚至可以不增加叶片即可满足风量的要求，送风过程噪声小、风量高，有效提升用户的使用体验。

根据下文结合附图对本实用新型具体实施例的详细描述，本领域技术人员将会更加明了本实用新型的上述以及其他目的、优点和特征。

附图说明

后文将参照附图以示例性而非限制性的方式详细描述本实用新型的一些具体实施例。附图中相同的附图标记标示了相同或类似的部件或部分。本领域技术人员应该理解，这些附图未必是按比例绘制的。附图中：

图1是本实用新型一个实施例的吊顶式空调室内机的示意性侧视图；

图2是图1所示吊顶式空调室内机的示意性仰视图；

图3是图1的A-A剖视图；

图4是图3中的涵道风扇的示意性侧视图；

图5是图4所示涵道风扇的示意性仰视图；

图6是根据本实用新型一个实施例的层流风扇的整体结构示意图；

图7是图6所示层流风扇另一视角的结构示意图；

图8是图7所示层流风扇另一视角的结构示意图；

图9是根据本实用新型一个实施例的层流风扇的送风原理示意图；

图10是根据本实用新型一个实施例的层流风扇的速度分布和受力分布图；

图11是根据本实用新型一个实施例的层流风扇的空气循环示意图；

图12是根据本实用新型一个实施例的层流风扇的多个环形盘片间距渐变与风量和风压的关系示意图；

图13是根据本实用新型一个实施例的层流风扇的电机转速与风量和风压的关系示意图。

具体实施方式

下面参照图1至图13来描述本实用新型实施例的吊顶式空调室内机。其中，“前”、“后”、“上”、“下”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“横向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

本实用新型实施例的吊顶式空调室内机与空调室外机(未图示)一同构成蒸气压缩制冷循环系统，实现对室内环境的制冷\/制热。

图1是本实用新型一个实施例的吊顶式空调室内机的示意性侧视图；图2是图1所示吊顶式空调室内机的示意性仰视图；图3是图1的A-A剖视图。

如图1至图3所示，本实用新型实施例的吊顶式空调室内机一般性地可包括壳体100、换热器400、主风扇300以及增压风扇200。

吊顶式空调室内机整体安装于室内屋顶下方，壳体100的顶部用于固定于屋顶，空调室内机其余部分显露在屋顶下方。参考图1利用虚线示意了屋顶。壳体100的底部具有进风口110，侧部具有至少一个送风口120。送风口120的数量可为一个或多个。例如，若该空调室内机用于安装在屋顶靠近侧墙的位置，可仅设置一个送风口。若该空调室内机的安装位置远离侧墙，如设置在屋顶中央，可设置如3个、4个等多个朝向各不相同的送风口，以实现多角度送风，如图2所示，壳体100为方形结构，沿壳体100周向布置四个送风口120，以实现四个方向的送风。当然，还可以沿壳体100周向布置更多的送风口120，以实现更多方向的送风。甚至，可以使壳体为圆形，其周向全角度均开设送风口用于出风，以实现360°全方位送风。此外，因吊顶式空调室内机安装位置较高，其出风覆盖范围也极大，利于提升制冷\/制热速度，且使用户更加舒适。

如图1至图3所示，每个送风口120处可设置一个导风板121，导风板121可转动地安装于壳体100，转动轴线沿水平方向延伸，以便转动地开闭送风口120。还可使导风板121转动至不同位置，以调节送风口120的送风角度，以进一步扩大送风范围。

换热器400设置在壳体100内，其可为蒸气压缩制冷循环的蒸发器。空调开启时，室内空气从进风口110进入壳体100，流经换热器400，与换热器400进行热交换变为热交换风(制冷时，热交换风为冷风，制热时，热交换风为热风)，热交换风从送风口120吹回室内，实现对室内的制冷\/制热。

主风扇300设置在壳体100内，用于给上述气流流动进程提供动力。主风扇300可以为轴线沿竖直方向(即上下方向)延伸的层流风扇，以便从下进风，向侧向出风。层流风扇的结构在后文进行详细介绍。

此外，主风扇也可为离心风扇，具体可为后向式离心风扇。

换热器400处于主风扇300与送风口120之间，且包围所述主风扇300，以使气流更多地通过换热器400的表面，提升换热效率。

增压风扇200设置在进风口110处，用于促使室内空气流向进风口110，以提升进风口110的进风量，从而增加空调室内机的风量，提升主风扇300的运行效率，从而提升制冷量\/制热量，最终提升空调的整机效率。增压风扇200可设置在壳体100内侧，使进风口110位于增压风扇200下方，以避免其影响空调室内机外观，也使其距离主风扇300更近，提升增压效果。

在一些实施例中，增压风扇200可为轴线沿竖直方向延伸的涵道风扇。

图4是图3中的涵道风扇的示意性侧视图；图5是图4所示涵道风扇的示意性仰视图。如图3至图5所示，涵道风扇包括一个涵道210。涵道风扇运行时，其扇叶220转动，而涵道210并不转动。涵道风扇的导风方向性更好，利于室内空气更直接顺畅地竖向进入壳体100内部，从而更有利于提升主风扇300的运行效率。

如图3所示，可使涵道风扇的涵道210密封贴合于进风口110的边缘，以便实现密封，使风仅能从涵道风扇内部进入壳体100，避免从其他部位进风影响涵道风扇的效率。此外，这样设置也使空调室内机底部外观更加规整。

当然，在一些替代性的实施例中，增压风扇也为轴线沿竖直方向延伸的轴流风扇，具体安装方式不再赘述。

前文已述，主风扇可为离心风扇，也可为层流风扇。然而，离心风扇一般需要由几十个大体积叶片来提高风压和风量，在离心风扇工作时，叶片旋转与空气产生摩擦或发生冲击。离心风扇的叶片较宽，且厚度大，因此在电机高速运转时会产生非常大的噪声。

为此，优选使主风扇300为层流风扇，以降低传统主风扇对叶片的使用甚至可以不增加叶片即可满足风量的要求，送风过程噪声小、风量高，有效提升用户的使用体验。

图6是根据本实用新型一个实施例的层流风扇的整体结构示意图；图7是图6所示层流风扇另一视角的结构示意图；图8是图7所示层流风扇另一视角的结构示意图。

如图6至图8所示，本实施例的层流风扇一般性地可以包括多个环形盘片10和电机20。其中，多个环形盘片10平行间隔设置且相互固定连接、轴线均沿竖直方向延伸且共线。电机20用于驱动多个环形盘片10旋转，以使靠近多个环形盘片10表面的空气边界层因粘性效应被多个环形盘片10带动由内向外旋转移动形成层流风。空气边界层13是靠近各盘片表面的很薄的空气层。层流风扇的送风过程噪声小、风量高，有效提升用户的使用体验。

进一步地，可使相邻两个环形盘片10之间的间距由下至上逐渐增大。发明人经过多次实验发现，随着相邻两个环形盘片10之间的间距由下至上逐渐增大，会有效提升层流风扇的风量。在一些实施例中，相邻两个环形盘片10之间的间距变化量相同，也就是说，相邻两个环形盘片10之间的间距由下至上增大的数值相同。例如，8个环形盘片10中相邻两个环形盘片10之间的间距由下至上可以依次设置为：13.75mm、14.75mm、15.75mm、16.75mm、17.75mm、18.75mm、19.75mm，相邻两个环形盘片10之间的间距由下至上依次增大1mm。需要说明的是，上述相邻两个环形盘片10之间的间距变化量的具体数值仅为举例，而并非对本实用新型的限定。

考虑到层流风扇的厚度不能太大，需对环形盘片10的数量、相邻两个环形盘片10之间的间距、环形盘片10的厚度进行相应约束。此外，层流风扇占用体积不能过大，需对环形盘片10的外径进行相应约束。需要说明的是，环形盘片10的外径指的是环形盘片10的外圆周的半径，而环形盘片10的内径指的是环形盘片10的内圆周的半径。

层流风扇还可以包括单个圆形盘片30和连接杆40。其中，圆形盘片30可以间隔地平行设置于多个环形盘片10的上方，电机20在圆形盘片30下方，且固定于壳体100。连接杆40可以贯穿圆形盘片30和多个环形盘片10，以将多个环形盘片10连接至圆形盘片30。电机20还配置成直接驱动圆形盘片30旋转，进而由圆形盘片30带动多个环形盘片10旋转。也就是说，上文中提到的电机20配置成驱动多个环形盘片10旋转是依赖于电机20先带动圆形盘片30旋转，再由圆形盘片30带动多个环形盘片10旋转。在一种具体的实施例中，圆形盘片30的半径和多个环形盘片10的外径相同，可以均设置为170mm至180mm，从而对层流风扇横向的占用体积进行约束。

在一些实施例中，连接杆40为多根，且均匀间隔地贯穿于圆形盘片30和多个环形盘片10的边缘。多根连接杆40均匀间隔地贯穿于圆形盘片30和多个环形盘片10的边缘，可以保证圆形盘片30和多个环形盘片10的连接关系稳固，进而保证在电机20驱动圆形盘片30旋转时，圆形盘片30可以稳定地带动多个环形盘片10旋转，提高层流风扇的工作可靠性。

图9是根据本实用新型一个实施例的层流风扇的送风原理示意图；图10是根据本实用新型一个实施例的层流风扇的速度分布和受力分布图。

如图9和图10所示，层流风扇的送风原理主要来源于尼古拉·特斯拉发现的“特斯拉涡轮机”。特斯拉涡轮机主要利用流体的“层流边界层效应”或者“粘性效应”实现对“涡轮盘片”做功的目的。本实施例的层流风扇通过电机20驱动圆形盘片30、圆盘带动多个环形盘片10高速旋转，各环形盘片间隔内的空气接触并发生相互运动，则靠近各环形盘片表面的空气边界层13因受粘性剪切力τ作用，被旋转的环形盘片带动由内向外旋转移动形成层流风。

图10示出的就是空气边界层13受到的粘性剪切力分布τ(y)和速度分布u(y)的示意图。空气边界层13受到的粘性剪切力实际上是各盘片对空气边界层13产生的阻力。图10中的横坐标轴指的是空气边界层13的移动方向上的距离，纵坐标轴指的是空气边界层13在与移动方向垂直的方向上的高度。v_{e<\/sub>为空气边界层13内每一点的气流速度，δ为空气边界层13的厚度，τ_{w<\/sub>为环形盘片10表面处的粘性剪切力。τ(y)和u(y)中的变量y指的是空气边界层13在与移动方向垂直的方向上截面的高度，L为环形盘片10内圆周的某一点与环形盘片10表面某一点之间的距离。则τ(y)是在该距离L处，空气边界层13截面的高度为y时受到的粘性剪切力分布；u(y)是在该距离L处，空气边界层13截面的高度为y时的速度分布。}}

图11是根据本实用新型一个实施例的层流风扇的空气循环示意图。

如图6至图8、图11所示，多个环形盘片10的中心共同形成有进风通道11，以使层流风扇外部的空气进入。多个环形盘片10彼此之间的间隙形成有多个出风口12，以供层流风吹出。空气边界层13由内向外旋转移动形成层流风的过程是离心运动，因而离开出风口12时的速度要大于进入进风通道11时的速度。本实施例的多个环形盘片10中每两个相邻的环形盘片10之间的间距由下至上逐渐增大，也就是说多个环形盘片10以不同的间距彼此间隔地平行设置。多个环形盘片10彼此之间的间隙形成的多个出风口12可以使得层流风扇实现360°均匀送风，避免用户因空调器直吹送风而产生的多种不适症状，进一步提升用户的使用体验。上文中描述的相邻两个环形盘片10之间的间距由下至上逐渐增大，实际上是指沿着气流在进风通道11中流动的方向，相邻两个环形盘片10之间的间距逐渐增大。

多个环形盘片10可以均为平面盘片，并且在一种优选的实施例中，圆形盘片30的下表面具有倒圆锥的凸起31，以引导进入层流风扇的空气流动并协助形成层流风。圆形盘片30的上表面可以为平面，且圆形盘片30的主要作用在于固定承接电机20，并与多个环形盘片10通过连接杆40实现连接，以在电机20驱动圆形盘片30旋转时带动多个环形盘片10旋转。而圆形盘片30下表面的倒圆锥的凸起31可以有效引导通过进风通道进入层流风扇的空气进入各环形盘片之间的间隙，进而提高形成层流风的效率。

图12是根据本实用新型一个实施例的层流风扇的环形盘片10的多个环形盘片10间距渐变与风量和风压的关系示意图。其中横坐标轴shrinking uniform expandingPlate distance increase指的是沿着由下至上的方向相邻两个环形盘片10之间的间距的变化量，左纵坐标轴Mass flow rate指的是风量，右纵坐标轴Pressure rise指的是风压，风压指的是层流风扇的出风口12与进风通道11进口处的压力差。并且，相邻两个环形盘片10之间的间距变化量相同，也就是说，相邻两个环形盘片10之间的间距增大或缩小的数值相同。

具体地，图12示出的是在层流风扇的环形盘片10外径、内径、数量、厚度、电机20的转速均保持不变时，多个环形盘片10间距渐变与风量和风压的关系示意图。如图12所示，在上述提及的各参数均保持不变时，多个环形盘片10中，每两个相邻的环形盘片10之间的间距由下至上逐渐变化对风量影响较大，对风压影响很小。当横坐标轴表示的沿着由下至上的方向相邻两个环形盘片10之间的间距的变化量为正数时，说明多个环形盘片10中每两个相邻的环形盘片10之间的间距由下至上逐渐增大；当横坐标轴表示的沿着由下至上的方向相邻两个环形盘片10之间的间距的变化量为负数时，说明多个环形盘片10中每两个相邻的环形盘片10之间的间距由下至上逐渐缩小。由图12可知，多个环形盘片10中每两个相邻的环形盘片10之间的间距变化量为-1mm、1mm和2mm时，层流风扇的风量和风压均有很大的改善。综合考虑层流风扇的风量和风压，将多个环形盘片10中每两个相邻的环形盘片10之间的间距设置为由下至上逐渐增大。在一种实施例中，层流风扇的环形盘片10外径为175mm，环形盘片10内径为115mm，环形盘片10的数量为8个，环形盘片10的厚度为2mm，电机20的转速为1000rpm(revolutions per minute，转\/分钟)，此时综合考虑层流风扇的风量与风压，可以设置8个环形盘片10中相邻两个环形盘片10之间的间距由下至上可以依次设置为：13.75mm、14.75mm、15.75mm、16.75mm、17.75mm、18.75mm、19.75mm，即相邻两个环形盘片10之间的间距由下至上依次增大1mm。需要说明的是，多个环形盘片10中相邻两个环形盘片10之间的间距由下至上逐渐增大，实际上是指沿着气流在进风通道11中流动的方向，相邻两个环形盘片10之间的间距逐渐增大。

图13是根据本实用新型一个实施例的层流风扇的电机20的转速与风量和风压的关系示意图。其中横坐标轴Speed of revolution指的是电机20的转速，左纵坐标轴Massflow rate指的是风量，右纵坐标轴Pressure rise指的是风压。具体地，图13示出的是在层流风扇的环形盘片10外径、内径、层数、间距、厚度均保持不变时，电机20的转速与风量和风压的关系示意图。如图13所示，在上述提及的各参数保持不变时，风量随电机20的转速增高大致呈线性增加，但增速有减缓的趋势，风压增量则基本没有变化。即对于同一个层流风扇，电机20转速增高时风量大致呈线性增加。在一种优选的实施例中，层流风扇的环形盘片10外径为175mm，环形盘片10的内径为115mm，环形盘片10的层数为8层，相邻两个环形盘片10之间的间距由下至上依次设置为：13.75mm、14.75mm、15.75mm、16.75mm、17.75mm、18.75mm、19.75mm，环形盘片10的厚度为2mm时，电机20的转速与层流风扇的风量呈线性关系更加明显。

由于电机20的转速与层流风扇的风量大致呈线性关系，因而在一种优选的实施例中，电机20还可以配置成：电机20的转速根据获取到的层流风扇的目标风量确定。也就是说，可以首先获取层流风扇的目标风量，再根据其与电机20的转速之间的线性关系确定电机20的转速。需要说明的是，该目标风量可以通过用户的输入操作获取。

至此，本领域技术人员应认识到，虽然本文已详尽示出和描述了本实用新型的多个示例性实施例，但是，在不脱离本实用新型精神和范围的情况下，仍可根据本实用新型公开的内容直接确定或推导出符合本实用新型原理的许多其他变型或修改。因此，本实用新型的范围应被理解和认定为覆盖了所有这些其他变型或修改。

设计图

吊顶式空调室内机论文和设计

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主设计要求

设计方案

设计说明书

设计图

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