降低空调室内机风机运转噪声的专利技术综述

李佳

摘要：空调室内机在运转时，空气流动的噪声是影响室内舒适性的重要因素。本文通过分析国内外有关降低空调室内机风扇运转噪声的专利文献，以期为室内机的低噪舒适运转提供专利技术支撑。

关键词：室内机风机； 运转噪声；气流；专利

中图分类号：TH43 文献标识码：A 文章编号：1003-5168（2018）24-0046-03

Summary of Patent Technology for Reducing the Operating Noise of Air-conditioning Indoor Unit Fans

LI Jia

Abstract： The noise of air flow is an important factor affecting the indoor comfort when the air-conditioning indoor unit is in operation.This paper analyzed the patent literature on reducing the noise of fan operation of indoor air conditioner at home and abroad in order to provide the patent technical support for the low noise and comfortable operation of indoor air conditioner.

Key words： indoor unit fans； operating noise； flow； patent

隨着人民生活水平的不断提高，用户在追求高效的调温调湿及除湿等效果的基础上，还希望能够有空调室内机运行的舒适性体验。家用空调室内机的设计也趋于在满足室内环境温湿度调节的同时，结构越来越紧凑化、美观化。室内机紧凑化的结构设计使得室内机的空气流动空间变得狭小而不规则，空气流动噪声明显增加，空气流动噪声已成为影响室内舒适性的重要因素之一。根据国家标准《GB 19606—2004家用和类似用途电器噪声限值》的规定，室内空调器根据其制冷量的不同，对室内噪声限值的要求不同，对于分体式空调器其室内噪声限值应不超过63dB，整体式空调的室内噪声限值不超过60dB。

1 室内风机运转噪声形成机理

目前空调室内机的风机类型一般是根据室内机的具体形式进行选择的，分体壁挂机、柜机一般选用结构紧凑的贯流风机，吸顶式机组由于其四面出风的特点一般选用离心式风机。

贯流风机（也称横流风机）的主要部件包括叶轮、蜗壳、电机以及稳定器。贯流风机的噪声发生机理非常复杂，具体示意可以见图1。贯流风机在运转时，由于贯流风叶表面的高速气流脱离风叶表面的速度边界层以外，气流速度的锐减造成不稳定气流，这些不稳定气流与蜗舌风叶间隙中被带回的气流周期性的相互作用被增强，在蜗舌附近形成偏心涡[1-2]。人耳的听觉对于这样在噪声频谱上形成尖峰的声音更为敏感，贯流风机的运转噪声是空调噪声的主要来源之一[1]。

由此可见，不论是贯流风机还是离心式风机，其运转噪声形成的主要原因是叶轮上空气流压力分布不均匀以及气流产生旋涡并脱离对空气流产生干扰。

2 室内机风机降噪的技术发展现状

2.1 发展整体概况

对于专利申请的技术内容一方面是对风机结构如风机的叶轮、稳流器以及出风口结构等风机组成部件的优化，如叶轮的结构、整流部件（如贯流风机的稳定器或者离心风机的整流部件）的结构设计与布置方式，以及叶片支撑板的结构设计；另一方面是通过改进风机内的风道以及风机与室内机组其他部件之间的布置方式对空气流流路的优化，如风机内风道气流流路以及换热器与风机之间气流的流路优化等。

根据室内风机降噪领域的重要专利来梳理该领域的发展路线，得到如图2所示的技术演进路线图。从图2可以看出，室内风机降噪技术在近30年得到快速发展，以时间轴为参考，可以得出该技术领域发展的大致几个时期：1985—1990年发展的起步阶段；1991—2005年蓬勃发展时期，针对各技术分支均有研究；而2005年后，发展后期，仅是针对该技术领域的某几个技术分支在进行研究。整体来看，对于风机叶轮结构的研究一直在进行，且相对于其他技术分支研究较早。

在室内风机降噪技术的起步阶段，多为针对叶轮的结构进行改进，尤其是针对叶片的结构。早期空调的研究重点在于如何提高空调机组的制热调温调湿。对于空调运行时室内机的噪声值这一舒适性指标，是在满足了空调机组调温调湿性能后，逐渐被人们所关注，进而得到研究。针对叶轮上空气流压力分布不均匀这一噪声形成原因，这一时期的申请针对叶轮的组装结构进行改进。

在1991—2005年这蓬勃发展的15年间，空调舒适性这一指标对于空调的市场地位影响越来越大，针对室内风机运转噪声的研究也越来越多，包括研究早期的技术继续改进叶轮的结构，通过增加稳压部件、采用扭叶轮、在叶轮的内缘或外缘开设型槽等的方式，从改进叶轮上空气流压力分布不均到改善涡流的脱离与扰动，一直在持续研发中。分析原因，可能是因为叶片作为空调室内风机运转时的运转部件，其噪声的形成很大一部分原因是由叶片的结构导致的，且针对叶片的改进其在制作上相对于其他的部件来说能够更加模块化，成本相对低，因而企业针对这一技术分支的研究的投入会相对更多。其余分支，在这段时期均得到了不同程度的发展，较为突出的则是改进稳定器，在面对风机叶轮的端面设置扰动气流的部件，如凸肋、凹槽等，同时，改进叶轮支撑板以达到风机气流整流的效果；以及改进换热器与风机之间的空间以改进室内机的气流通道，调整室内风机各个部件之间的间隙以改善风机内的气流通道进而改善气流的流动，产生较少的空气流乱流以达到降低风机运转噪声的目的。同时，针对整流件的技术分支与风机内风道的技术分支之间存在交叉的现象，通过整体结构的合理化布置来实现气流的整流效果，降低空气乱流的产生。

在这一技术领域的发展后期，叶片的结构以及风机导风板和风机内风道的技术仍在发展，在原有的技术上进行了进一步改进。分析原因，可能是因为，对于空调室内机除了舒适性的要求以外，还对室内机的外观、大小有要求，对于叶片的进一步改进，前面已经提到其利于成本的降低，而对于风机蜗壳的改进以改善风机内风道可利于改善风机的尺寸，使其在满足送风性能、低噪运转的同时结构更为紧凑。

2.2 专利申请情況

在追求空调舒适性方面，我国较日本、韩国、欧洲、美国等国家和地区发展较迟，室内机降噪技术的核心技术主要掌握在日本和韩国申请中。

从图3可以看出，日本、中国、韩国、美国是该技术领域的主要原创国，上述4个国家的申请量总和约占全球申请量的9成，其中日本占了全球专利申请的一半以上，分析原因，日本、韩国在家用空调领域市场份额大，而欧洲和美国的产品主要针对工业应用领域与商用领域，因此，欧美国家相对地在家用空调领域的专利申请较少。在中国家用空调市场中，日本、韩国家用空调仍然占据大部分市场份额，同时国内空调行业领头者珠海格力、广东美的等均在家用空调市场占有较大比例，随着对家用空调舒适性的需要增长，专利申请量也随之增长。

2.3 重要申请人

通过对申请人的国籍，在国内专利申请量以及全球专利申请量进行统计分析得知，申请量排名前5位的申请人分别是大金工业株式会社（Daikin Industrial Ltd）、三菱电机株式会社（Matsushita Electric Industrial Co. Ltd）、LG电子株式会社（LG Electric Ltd）、三星电子株式会社（Samsung Electronics Co. Ltd）以及日立家用空调（Hitachi Ltd），这5位申请人在中国地区的申请量排名则是LG电子、三菱电机、大金工业、三星电子以及日立家用空调；而中国申请人珠海格力电器股份有限公司、广东美的电器股份有限公司以及海尔集团公司在中国的申请量，尤其是珠海格力与广东美的公司的申请量，排名前5位，仅次于LG电子、三菱电机与大金工业。

从图4还可以看出，中国的申请人在空调室内风机降噪领域的专利申请几乎都在国内进行申请，外籍申请人在中国专利申请量方面，韩国申请人LG电子和三星电子与日本申请人三菱电机和大金工业是相当的，日本申请人三菱重工、日立家用空调、东芝开利、富士通将军等，在中国的专利申请的数量很少。从国内家用空调的市场来看，日本申请人大金工业和国内申请人珠海格力以及广东美的占据中国家用空调领域的大部分市场份额，但从核心专利来看，家用空调室内风机的降噪技术几乎都掌握在日本大金工业、三菱电机，韩国LG电子和三星电子的手中，国内珠海格力以及广东美的、海尔集团的降噪技术仅是在于专利的申请数量，在专利技术的经济价值方面还需要投入大量的研发。

3 结语

通过对室内风机运转降噪技术的发展演进梳理，分析该技术的专利技术文献，可以看出，国内对于室内机低噪舒适度运行的研究发展相对于日本、韩国、欧洲、美国等国家和地区比较迟，目前国内对于室内机低噪运行舒适性的研究有待进一步加强。

参考文献：

[1] 徐勇.影响分体挂壁空调贯流风机旋转噪音的因素[J].硅谷，2014（2）：61-63.

[2] 邵双全，卢大为，等.空调室内机贯流风扇流动噪音的仿真研究[J].制冷学报，2012（3）：9-13.