[0001] 本发明涉及空调领域,特别是一种空调室外机用的出风格栅。

[0002] 现有空调室外机的整个风机系统主要由轴流风机、冷凝器、箱体、电机、电机支架、导风圈和出风格栅组成。风机系统是为换热器服务的。在空调室外机中，主要的过流部件有换热器、电机及其支架、导流圈和出风格栅。除去换热器，其中流动损失最大的是出风格栅。若能减小风机系统内部其他固定件的流动损耗，则将有望提升空调的整机能效，使得风机的风量更大，流速更高，减小能源损耗。

[0003] 现有空调室外机用的出风格栅，形式各异，但均为密网状结构，主要出于安全方面的考虑。从流动性能考虑，密网状的出风格栅装在风机叶轮出口，会产生很大的流动损失：1、叶轮扇叶（叶片、风叶）的压力面气流速度高，吸力面气流速度低，两者流速的差异造成了射流尾迹，这一尾迹对出风格栅产生冲击损失；2、尾迹中还存在不同流速的气流之间相互掺混，产生摩擦损失以及混合损失。特别是气流在流经出风格栅之后，这种掺混现象加剧。
于是出风气流紊乱不匀，绵软无力，从而导致整机的能效下降。

[0004] 本发明的目的在于针对上述存在问题和不足，提供一种在空调室外机风机运行中能优化流通性能、改善风机叶轮出口的流动状态，提升风机效率与其降噪性能，减小能源损耗的空调室外机用的出风格栅。

[0005] 本发明的技术方案是这样实现的：本发明所述空调室外机用的出风格栅，包括外框体、中心板及位于该外框体和中心板之间的至少一圈环形扩压格栅，其特点是：所述各环形扩压格栅包括若干呈放射状布置的后导叶，相邻后导叶以两片或多片为一组、并在轴向位置呈错落排布，多组后导叶阵列构成一圈环形扩压格栅。

[0006] 为进一步的提升其性能，上述外框体和中心板之间至少有三圈环形扩压格栅，相邻两环形扩压格栅之间有连接环。

[0007] 为更进一步的提升其性能，在同组后导叶中，相邻两后导叶入口边的轴向高度差H为6mm ≤H≤20mm.相邻两后导叶在子午面上的投影重合的轴向高度L为2mm≤L≤10mm。

[0008] 为了有效改善出口低速尾迹流，使得出风格栅出口的流场更加均匀，气流流速更高，上述后导叶的优选方案是：出口角为75°（最大半径处）至85°（最小半径处）。为了有效改善流道中易产生局部损失区域的流态，为进一步提高风机性能，本发明后导叶的气流折转角（同半径处导叶的进、出口角差值）为15°至25°，气流折转角为20°效果为佳。周向包角为前弯+30°至+40°（前弯——逆叶轮旋转方向）。轴向掠角（导叶在轴向上的前后弯曲）为前掠+0°至+15。较佳方案为前掠+10°至+15°。此处的前掠为逆轴向气流方向。一般是以轴向气流为基准，在轴向上，后导叶的弯曲方向逆轴向气流方向为正（前掠），顺轴向气流方向为负（后掠）。

[0009] 本发明由于采用以环形扩压格栅结构为基础，并使环形扩压格栅中的后导叶以相邻两片或多片为一组在轴向位置错落排布，多组后导叶再阵列构成一圈环形扩压格栅的结构，使本发明在空调室外机上使用时，不仅能减小了气流因流经出风格栅而造成的流动损失，特别是缓解掺混损失，而且该结构充分利用后导叶的流动特性，可将叶轮出口气流的圆周速度的动能转化为压能，一定程度上可提升风机效率。并且这种错落的环形扩压叶栅结构也可在一定程度上缓解叶轮扇叶尾迹射流对出风格栅的冲击损失，空调室外机的出风气流均匀且集中，风量大、流速高、后劲强，吹风距离较远，有效解决了现有出风格栅所存在的“出风气流紊乱不匀，绵软无力，整机的能效下降”等问题。此外，这种结构还会使气流进入格栅的时间产生差异，即气流冲击格栅叶片的步调不一致，使得格栅表面的因气流冲击而产生的噪声源向外辐射的噪声出现相位差，抵消部分声能，降低整体噪声。本发明设计巧妙、结构简单、可靠、出风效果好，风机能效高、噪音低，可广泛地应用于各种空调器上。下面结合附图对本发明作进一步的说明。

[0010] 图1为本发明一实施例的立体结构示意图。

[0011] 图2为图1的主视结构示意图。

[0012] 图3为图2的A-A剖视结构示意图。

[0013] 图4为图1的局部结构放大示意图。

[0014] 图5为对本发明中相邻两后导叶的轴向排布示意图。

[0015] 图6为叶轮气流通过现有出风格栅和本发明出风格栅时两者的绝对速度流场对比图。

[0016] 图7为叶轮气流通过现有出风格栅和本发明出风格栅时两者的绝对速度静压分布和流场分布对比图。

[0017] 如图1－图5所示，本发明所述空调室外机用的出风格栅，包括外框体1、中心板2及位于该外框体1和中心板2之间的至少一圈环形扩压格栅，所述各环形扩压格栅包括若干呈放射状布置的后导叶3，相邻后导叶3以两片或多片为一组、并在轴向位置呈错落排布，多组后导叶3阵列构成一圈环形扩压格栅。所述外框体可为方形框体，也可为圆形框体。本发明的优选方案是上述外框体1和中心板2之间至少有三圈环形扩压格栅，相邻两环形扩压格栅之间有连接环4。也可以说是上述环形扩压格栅的后导叶3连接相邻两连接环4、4及连接外框体1和与其相邻的连接环4。上述连接环4距离中心板2的距离越远，其与外框体1的径向面所形成的高度就越小。本发明在使用的过程中，错落排布的环形扩压格栅不仅减小了风机气流流经出风格栅而造成的流动损失，特别是缓解掺混损失，而且该结构充分利用后导叶的流动特性，可将叶轮出口气流的圆周速度的动能转化为压能，一定程度上可提升风机效率。并且也可在一定程度上缓解叶轮扇叶（叶片）尾迹射流对出风格栅的冲击损失，空调室外机的出风气流均匀且集中，风量大、流速高、后劲强，吹风距离较远。此外，这种结构还会使气流进入出风格栅的时间产生差异，即气流冲击格栅后导叶的步调不一致，使得出风格栅表面的因气流冲击而产生的噪声源向外辐射的噪声出现相位差，抵消部分声能，降低整体噪声。另外本发明应用在空调外机上时，鉴于实际工作与运输条件，出风格栅的轴向空间又不宜占据过多，所以出风格栅的总轴向高度一般在30mm内。为更进一步的提升其性能，上述同组后导叶中，相邻两后导叶3、3入口边的轴向高度差H为6mm ≤H≤20mm，相邻两后导叶3、3在子午面上的投影重合的轴向高度L为2mm≤L≤10mm。H和L限制的最小值即为导叶错落结构的最小有效尺寸；H和L的最大值为实施例的极限安装尺寸。另外值得说明的是，两后导叶的轴向高度h1与h2的取值最好相等或相近，但并不强制要求，它们的限制条件以H与L的取值为准。上述后导叶3的优选气流折转角为15°至25°（同半径处导叶的进、出口角差值）。因为若气流折转角小于15°，后导叶的将气流圆周速度动能转化为压能的能力不足，则出风格栅达不到预期效果；若气流折转角大于25°，由于所述出风格栅的后导叶弦长过短（原因之前对此有说明，尺寸限制），气流在单位空间距离上的速度矢量方向变化过于剧烈，使得气流通过导叶的损失增加，则风量与风速均会损失过多，出风格栅的效果有所折扣。上述后导叶3的优选出口角为75°至85°。这样设计的原因：其一，同上述对气流转折角选取的原因。其二，当后导叶出口角小于75°时，气流通过出风格栅后仍以较大角度扩散，则出口流场的压能耗散过快，风速进而急剧下降；当后导叶出口角大于85°时，出口气流过于收束集中。上述后导叶3的优选周向包角为前弯+30°至+40°。所述周向包角是以叶轮为基准，在圆周方向上，后导叶的弯曲方向逆叶轮旋转方向为正（前弯），顺叶轮旋转方向为负（后弯）。因为从前弯+40°至后弯-40°，风机风量提升约8%，但出风集中性与均匀性减弱。前/后弯超过40°后，上述变化减小甚至无影响。上述后导叶3的优选轴向掠角为前掠+0°至+15°。上述后导叶3的较佳轴向掠角为前掠+10°至+15°。主要是因为从前掠+15°至后掠-15°，风机风量提升约4%，但出风集中性与均匀性减弱。前/后掠超过30°后，上述变化减小。最大取15°而不取30°是由于尺寸限制。

[0018] 本发明由于采用将环形扩压格栅中的后导叶呈错落安放，有效改善了出口流场和减小了局部流动损失，提升了风机效率，优化空调室外机的换热能效，同时也在一定程度上对声源产生作用，能有效降低噪音。

[0019] 以下结合具体实验结果对本发明作进一步说明：对现有技术与新技术方案进行模拟工况下的性能比较，主要对比同风量下风机的能效与A声级噪声表现。模拟工况模拟空调室外机在长期运行过程中因为换热器不断“积尘”所产生的压阻积累的几个阶段状态。“模拟工况1”至“模拟工况4”按序分别对应“新机”、“轻度积尘”、“中度积尘”及“重度积尘”四个状态。

[0020] 表 现有技术方案与新技术方案性能实验结果注：同风量定义：各实验方案之间的风量差小于0.5%认为是同风量状态。例如两者的“模拟工况1”的数据：(2580-2577)/2580=0.12%。

[0021] 同风量对比噪声：在相同压阻下，风机的噪声与其风量成正相关性，不在同风量下的噪声对比没有意义。故而对新技术方案采用降低转速的方式使其风量减小至与现有技术相当的水平。

[0022] 从上述表1中可以看出：在相同工况下，达到相同风量时，新技术方案的风机转速更小，功耗更低。且随着工况压阻的增加，新技术体现出更加明显的功耗优势，即新技术的风机效率相比现有技术有所提升。噪声方面，在“新机”状态，新技术相比现有技术并无优势，两者噪声基本持平。但在“中度积尘”与“重度积尘”状态，新技术已经展现出一定优势。

[0023] 对上述现有技术与新技术方案的“模拟工况1”进行出风口风速的测量实验。测试方法如下：在距实验样机（叶轮外径D2=429mm）出风口1m处的平面上取36个均布的测量点，测量各点在1分钟内风速的最小/最大值。实验在空旷无风的室内进行，实验样机的轴心距离地面1.1m，轴心线过CⅢ-DⅣ连线与DⅢ-CⅣ连线的交点。各测量点横/纵向相距0.2m。

[0024] 表2 现有技术方案与新技术方案进行出风口风速的测量实验结果对照表表中数据带负号即为该点出现回流，风速仪反转。

[0025] 从上述表2的对比数据，可以清晰的看到：现有技术方案的出风气流是发散的，某些测量点的风速极值波动较大（如A-Ⅴ、D-Ⅲ），各测量点之间流速的连续性较差。而新技术方案的高速气流向中间位置靠拢，各测量点的风速极值波动小，各测量点之间流速的连续性更好。

[0026] 显而易见，相比现有技术，新技术方案的出风气流集中且更加均匀，气流流速更高，速度极值的波动更小。实验中可以明显感受到，在相同工况下：气流通过现有技术的出风格栅后，空调室外机的出风气流紊乱不匀，绵软无力，周期性扰流现象明显，极易发散；气流通过新技术的出风格栅后，空调室外机的出风气流均匀且集中，流速高、后劲强，吹风距离较远，在一定程度上也提升了风机的效率。

[0027] 另外还可对上述现有技术与本发明新技术方案的“模拟工况2”进行数值仿真实验。采用Fluent软件进行3D定常计算。湍流模型采用k-e realizable两方程模型，壁面采用增强型壁面函数法进行处理。边界条件设为进口全压、出口静压。叶轮转速与各自实验一致，调整进口全压大小，并保持出口静压为0，来模拟实际工况。

[0028] 对计算结果进行内部流场分析，截取内部流动均匀稳定的D=370mm环形截面（叶轮外径D2=429mm）。则气流通过格栅时二者的绝对速度流场对比如图6所示。图中速度标尺从深蓝至深红渐变，表示流速从0至15m/s变化。

[0029] 显而易见，现有技术方案格栅导叶出口形成了明显的低速尾迹流，局部损失过大。低速尾迹流随后再与主气流相互掺混，使主气流流速减小，进一步加剧整体的风能损失。相比现有技术，新技术方案结合后导叶的设计方法，修正了后导叶的进口角，减小了进口冲击损失。再加上新技术方案合理设定的气流折转角，使得流道中气流流向变化平滑，改善了流道中易产生局部损失区域的流态。新技术方案设定合理的出口角，明显改善了出口低速尾迹流，使得格栅出口的流场更加均匀，气流流速更高。这便是新技术方案改善风机出口流场效果的主要原因。

[0030] 下面对“错落排列”的后导叶结构在流场中的作用进行分析说明。仅比较，在相同工况下，后导叶错落排列和常规排列方式对流场的影响效果。

[0031] 对后导叶错落排列和常规排列方式两种方案的进行数值仿真实验，采用Fluent软件进行3D定常计算。湍流模型采用k-e realizable两方程模型，壁面采用增强型壁面函数法进行处理。边界条件设为进口全压、出口静压。设定叶轮转速一致，调节至相同的进口全压大小，并保持出口静压均为0。

[0032] 对计算结果进行内部流场分析，截取内部流动均匀稳定的D=370mm环形截面（叶轮外径D2=429mm）。则两者的绝对速度静压分布如图7所示。从图7中可以明显的看到：本发明后导叶错落排列时，同组后导叶之间会形成一团压力相对更低的区域。相邻组的导叶间不会产生类似的低压区。而常规排列的导叶没有该现象。

[0033] 还有从两者的绝对速度流场分布图上也可看出，叶片（即叶轮的叶片）出口的尾迹射流经过常规排列的导叶时，虽然流道也会形成一团低压区域，但流道相对此时的流态会发生激变。此过程中，流速先急剧增加再急剧衰减，会产生较大的能量损失，而后形成低速流。低速流随后会与周围气流相互掺混，再次加剧损失。而叶片尾迹射流经过错落排列的后导叶时，流道相对此时的流态不会发生激变。流道内气流只有一个加速过程，气流的通过性更好。这使得尾迹射流可以更平稳地通过导叶，不会产生额外损失。（注：尾迹射流是相对叶片而言的，一般来说只在讨论叶轮的相对速度流场时才能显现。而出风格栅作为风机系统内的固定件，讨论相对速度流场没有太多意义，此时看绝对速度流场才有意义。在绝对速度流场分布中，尾迹射流无法直接显现，但其发生的位置在叶片出口延长线上。）尽管本发明是参照具体实施例来描述，但这种描述并不意味着对本发明构成限制。参照本发明的描述，所公开的实施例的其他变化，对于本领域技术人员都是可以预料的，这种的变化应属于所属权利要求所限定的范围内。