一种柔性送风散流器

摘要

本发明公开了一种柔性送风散流器，包括顶板、送风筒、底板和送风管；送风筒的上端开口和下端开口分别固定顶板和底板，所述底板中心处安装有与送风筒相连通的送风管，送风管为上下开口的管体，送风管的下端接风机；所述送风筒为横截面为正多边形的空筒，其侧壁上均匀分布多个出风孔；送风筒为柔性材料，送风管内安装有能够沿送风管上下滑动的活塞滑块，活塞滑块与顶板之间连接有纵顶杠；活塞滑块的竖直方向上开设有活塞滑块开孔。该装置能够有效达到水平和竖直均流的目的，向四面八方同时均匀送风，使得其送风具有良好的扩散性。不工作时，送风筒能够折叠从而有效减少了占用空间。

权利要求

1.一种柔性送风散流器，包括顶板(1)、送风筒(3)、底板(4)和送风管(5)；送风筒(3)的上端开口和下端开口分别固定顶板(1)和底板(4)，所述底板(4)中心处安装有与送风筒(3)相连通的送风管(5)，送风管(5)为上下开口的管体，送风管(5)的下端接风机；其特征在于，所述送风筒(3)为横截面为正多边形的空筒，其侧壁上均匀分布多个出风孔(2)；送风筒(3)为柔性材料，送风管(5)内安装有能够沿送风管(5)上下滑动的活塞滑块(7)，活塞滑块(7)与顶板(1)之间连接有纵顶杠(6)；活塞滑块(7)的竖直方向上开设有活塞滑块开孔(8)；

所述送风筒上竖直方向的出风孔的直径与其对应高程之间满足：

直径＝y0+W×(1-exp(-(高程-x0)/t1))^P×exp(-(高程-x0)/t2)式中，y0＝-0.00262；x0＝-0.525；W＝0.00891；t1＝37.56187；P＝0.10631；t2＝

35.49406。

2.如权利要求1所述的柔性送风散流器，其特征在于，所述送风筒(3)上的每个出风孔(2)的面积通过式(1)计算得到：式中，Q为出风孔的送风量，m3/s；△P为压力差，Pa；g为重力加速度，取9.8m/s2；r为空气的重度，一般取11.76N/m3；ξ为阻力系数，取0.4；A为出风孔的面积，m2。

3.如权利要求1所述的柔性送风散流器，其特征在于，所述送风筒(3)上任意两个相邻出风孔(2)的圆心之间的距离为0.01m。

4.如权利要求1所述的柔性送风散流器，其特征在于，所述送风筒(3)的横截面为正方形。

5.如权利要求1所述的柔性送风散流器，其特征在于，所述送风管(5)的横截面为圆形或正多边形。

6.如权利要求1所述的柔性送风散流器，其特征在于，所述顶板(1)及底板(4)的大小均为220mm×220mm，厚度均为10mm；送风筒(3)的横截面为正方形，送风筒上任意两个相邻出风孔的圆心之间的距离为0.01m；送风筒(3)的展开面积为880mm×200mm；送风管(5)为横截面边长80mm的正方形筒；纵顶杠(6)的长度为440mm；活塞滑块(7)的尺寸为80mm×80mm×

50mm；活塞滑块开孔(8)的横截面大小为30mm×30mm。

说明书

一种柔性送风散流器

技术领域

[0001] 本发明涉及一种通风空调的局部构件，具体是一种柔性送风散流器。

背景技术

[0002] 长期以来,人们主要采用混合通风或置换通风方式来控制室内环境参数。对于混合通风的系统，送入的新风在到达人员呼吸区之前已经在房间内受到污染。同时，为了保证人员的热舒适而使全房间的空气温度降低，会造成无谓的冷量耗费。相对而言，置换通风房间内的空气分层使得靠近地面区域的空气较洁净，温度也较低。然而由于人体下半部对空气流动比较敏感，置换通风环境下人们易产生冷吹风感的抱怨，并且当污染源集中在房间下部时，这种送风甚至会恶化空气品质。

[0003] 与以上两种系统不同，个性化送风将风口布置在工作台周围，在满足使用者自由调节需求的同时，改善了局部热环境，并提高了人们吸入空气的质量，因此成为当前送风末端装置中的新宠。现阶段的个性化送风装置产品多样，但其多布置在桌面上，采用风口对着人员呼吸区直吹的形式。以下是几种常见的个性化送风技术：

[0004] 1）发明名称为个性化送风调节方法的中国专利申请（申请号：200610200546.7），该方法中，当空调的使用者对自己周围空调环境的舒适性不满意时，可以调节或转动空调末端送风装置上的机构，减少吹向自己的空调送风量，改变微环境参数从而满足自己的舒适要求，但末端装置送出的总风量保持不变也可以减少，以保证室内空气的新鲜程度。

[0005] 2）发明名称为变风量型个性化送风装置的中国专利（专利号：ZL200510011652.6），该装置包括引风入口、变风量风机、直立可弯曲的送风管段和末端风口，所述部件依次连接为一个整体，该装置整体安装在空调对象的工作位置。针对不同个体对送风的偏好不一而发明的新型送风装置，同时可以解决传统混合通风能耗大，置换通风容易产生局部不舒适感等问题。

[0006] 3）发明名称为个性化送风末端装置的中国专利（专利号：ZL201020552031.5），该装置通过新风风量调节阀、回风风量调节阀、手动调节旋钮或电动执行器、风量调节阀拉杆等组成的独特设计。可以实现按照使用者自己的术士要求设置调节各自房间的送风温度这一目的。

[0007] 综上，上述方法或装置均具有一定的适用性，但是在具体实施时却普遍存在两个问题：首先，它们的送风只从一个方向送出使得送风扩散性差，并且由于风口内的压力分布不均其送风自上而下并不均匀。所以其送风舒适性差。其次，这些风口在不工作时不能够折叠或者压缩，非常占用体积。

发明内容

[0008] 针对上述现有技术中存在的缺陷或不足，本发明的目的在于，提供一种柔性送风散流器，该装置能够有效达到水平和竖直均流的目的，向四面八方同时均匀送风，使得其送风具有良好的扩散性。不工作时，送风筒能够折叠从而减少占用空间。

[0009] 为了实现上述目的，本发明采用如下的技术方案予以解决：

[0010] 一种柔性送风散流器，包括顶板、送风筒、底板和送风管；送风筒的上端开口和下端开口分别固定顶板和底板，所述底板中心处安装有与送风筒相连通的送风管，送风管为上下开口的管体，送风管的下端接风机；所述送风筒为横截面为正多边形的空筒，其侧壁上均匀分布多个出风孔；送风筒为柔性材料，送风管内安装有能够沿送风管上下滑动的活塞滑块，活塞滑块与顶板之间连接有纵顶杠；活塞滑块的竖直方向上开设有活塞滑块开孔。

[0011] 进一步的，所述送风筒上的每个出风孔的面积通过式1计算得到：

[0012]                    式1

[0013] 式中，Q为出风孔的送风量，m3/s；△P为压力差，Pa；g为重力加速度，取9.8m/s2；r为空气的重度，一般取11.76N/m3；ξ为阻力系数，取0.4；A为出风孔的面积，m2。

[0014] 进一步的，所述出风筒上任意两个相邻出风孔的圆心之间的距离为0.01m。

[0015] 进一步的，所述送风筒为横截面为正方形。

[0016] 进一步的，所述送风管的横截面为圆形或正多边形。

[0017] 进一步的，所述顶板及底板的大小均为220mm×220mm，厚度均为10mm；送风筒的横截面为正方形，出风筒上任意两个相邻出风孔的圆心之间的距离为0.01m；送风筒的展开面积为880mm×200mm；送风管为横截面边长80mm的正方形筒；纵顶杠的长度为440mm；活塞滑块的尺寸为80mm×80mm×50mm；活塞滑块开孔的横截面大小为30mm×30mm。

[0018] 本发明的工作原理如下：

[0019] 开始送风，气流通过送风管下端开口进入送风管，并穿过活塞滑块上开设的活塞滑块开孔，进入由上顶板、送风筒和下顶板三者形成的圆柱状空腔，送风筒上每个出风孔处的送风流量一致，从而保证了送风筒上向各方向上出风良好扩散，且送风量均匀，能有效实现水平方向以及竖直方向的均流。停止工作时，由送风管进入腔体的气流停止，则顶板、送风筒在重力作用下向下坍塌，在顶板的压力下，纵顶杠推动活塞滑块沿送风管向下滑动，直至送风筒折叠完毕，此时本发明所占用的空间大大减少。

[0020] 与现有技术相比较，本发明的有益效果如下：

[0021] （1）送风筒上的出风孔分布均匀，每个出风孔的面积大小考虑了送风筒内外压力差而设计，由此每个出风孔处的送风流一致，实现了其出风向四面八方良好扩散。同时，任意两个相邻出风孔的圆心之间的距离相等进一步保证了舒适性；克服了现有送风装置或方法的送风只从一个方向送出且风口内的压力分布不均导致送风舒适性差的缺陷。

[0022] （2）送风筒采用柔性材料，（如布料、塑料），在工作状态下由纵顶杆顶起，非工作状态下能够折叠，所占空间大大减少，整体结构简单，易于实现。克服了现有送风装置占用体积较大的缺陷。

[0023] 以下结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细地说明。

附图说明

[0024] 图1是本发明的柔性送风散流器的结构示意图。

[0025] 图2是本发明的柔性送风散流器工作状态的剖视图。

[0026] 图3是活塞滑块的结构示意图。

[0027] 图4是本发明的柔性送风散流器非工作状态的剖视图。

[0028] 图5是本发明的实施例中由顶板、送风筒、底板围城的圆柱形腔体内的压力分布示意图。

[0029] 图6是本发明的实施例中出风孔的直径与其在送风筒上所处竖直高度之间形成巴勒斯关系示意图。

[0030] 图7是本发明的实施例在实施送风时的送风速度场均匀化示意图。

[0031] 图8是本发明与现有的出风孔大小相等的送风装置的送风流量效果比较示意图。

[0032] 图中各标号含义：1、顶板，2、出风孔，3、柔性送风筒，4、底板，5、送风管，6、纵顶杠，7、活塞滑块，8、活塞滑块开孔。

[0033] 以下结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细地说明。

具体实施方式

[0034] 本发明的主要思路为：对于现有送风装置的出风孔大小相等的情况下，送风筒各高度处压力差不同导致现有送风装置的送风不均匀的缺陷，研究送风筒上不同位置的出风孔大小分布情况，以保证送风装置在各方向上出风均匀。

[0035] 发明人研究发现，气流在进入送风管5后，通过活塞滑块开孔8进入由顶板1、送风筒3、底板4三者围成的柱状腔体，在腔体内形成的压力分布如图5所示，可明显看出，腔体内自上而下的压力分布是不均匀的，为了直线出风也即为了使送风筒3侧壁上的每个出风孔2的送风量大小一致，需要根据圆柱形腔体内不同位置的压力分布确定送风筒3上出风孔2大小。

[0036] 现有研究表明，每个出风孔的送风量Q与该出风孔所在之处的压力差△P存在如下关系:

[0037]                     式1

[0038] 式中，Q为出风孔的送风量，m3/s；△P为压力差，Pa；g为重力加速度，取9.8m/s2；r为3
空气的重度，一般取11.76N/m ；ξ为阻力系数，其值可查陆耀庆编写的《实用供暖通风设计规范》，对于本发明中的出风孔，阻力系数ξ取0.4；A为出风孔的面积，m2。

[0039] 由式1可知，在送风量Q一定的情况下，任一出风孔2的面积与其所在送风筒3位置的压力差△P呈现负二分之一次方关系，而送风筒3上沿竖直方向各高度处的压力差值△P不同，因此送风筒3上不同高度处的出风孔2的面积也不同，在送风量Q和某出风孔在送风筒3上所处位置的压力差△P确定时，根据式1能够得到位于该处的出风孔2的面积。具体步骤如下：1）测得送风筒3内、外的压力分布情况，计算得到送风筒3上各高度处的压力差△P。2）用需要的总送风量除以送风筒3上出风孔2的总个数，得到每个出风孔2的送风量Q。3）根据式1得出送风筒3上各处的出风孔2的面积A。

[0040] 例如，对于高度为0.2m，顶板和底板直径为0.2m的送风筒3，由图5得到送风筒3的自上而下1/10处的压力差△P为15Pa，重度r为11.76N/m3，重力加速度g为9.8m/s2，阻力系数ξ为0.4，送风量Q为0.1m3/s，由式1计算得到这一高度下的出风孔2面积A为0.04m2。该试验得到送风筒3上不同高度处的出风孔2的直径（如表1所示），并得到如图6所示的送风筒3上不同高度处的出风孔2的直径与高程的分布关系。此处的高程为送风孔2距送风筒3的底板4的垂直距离。

[0041] 表1出风孔的直径与高程对应表（单位：m）

[0042]高程 0 0.01017 0.020339 0.030509 0.040678 0.050848 0.061017
直径 0.00295 0.00344 0.00359 0.00362 0.0036 0.00355 0.00347
高程 0.071186 0.081356 0.091525 0.101695 0.111864 0.122034 0.132203
直径 0.00338 0.00328 0.00318 0.00306 0.00295 0.00283 0.00272
高程 0.142373 0.152542 0.162712 0.172881 0.183051 0.19322 0.2
直径 0.0026 0.00248 0.00236 0.00224 0.00213 0.00201 0.00194

[0043] 发明人通过表1所示的出风孔2的直径与其对应高程之间的结果，经拟合得到如式2所示的方程，发现该方程符合巴勒斯关系，也即送风筒3上竖直方向的出风孔2的直径与其对应高程之间满足巴勒斯关系：

[0044] 直径=y0+W×(1-exp(-(高程-x0)/t1))^P×exp(-(高程-x0)/t2（) 式2）

[0045] 式中，y0=-0.00262；x0=-0.525；W=0.00891；t1=37.56187；P=0.10631；t2=35.49406。

[0046] 为了使送风筒3上沿着高程方向的出风孔2的送风量相等，送风筒3上不同高度处的出风孔2的直径与该出风孔所处高度满足式2所示的巴勒斯关系即可，从而保证了送风筒3的送风均匀。

[0047] 另外，送风射流的均匀性还与送风筒3上的出风孔2的分布有关，发明人对出风孔2的分布情况进行了如下分析：

[0048] 由于本发明的柔性个性化送风装置距离人体很近（0.2m），根据舒适化要求，需要对出风筒3上的每两个相邻出风孔2的圆心之间的距离进行确定。根据如下的自由射流公式：

[0049] 已知射流扩散直径=0.07×射流喷射距离×6.8+0.147×喷口管径

[0050] 由于本发明中喷口管径（即出风孔2的直径）仅为几毫米，可近似忽略喷口管径，则有：

[0051] 已知射流扩散直径=0.07×射流喷射距离×6.8

[0052] 本发明中根据实际送风需要，取射流喷射距离0.2m，并考虑周围空气对气流扰动，取10个安全系数，使得最终的射流喷射距离为0.02m，则计算得到射流扩散直径为0.01m，则将出风筒3上两个相邻出风孔2的圆心之间的距离确定为0.01m。在本发明中，上下左右的出风孔2之间距离相等是为了更好的满足射流均匀性要求，使各个射流填充的空间相等，从而有效满足舒适性要求。

[0053] 送风管5的横截面为圆形或正多边形。

[0054] 实施例：

[0055] 以下发明人给出的具体实施例，需要说明的是，本发明并不局限于以下具体实施例，凡在本申请技术方案基础上做的等同变换均落入本发明的保护范围。

[0056] 本实施例遵从本发明的上述技术方案，其顶板及底板的大小均为220mm×220mm，厚度均为10mm；送风筒3的横截面为正四边形，送风筒3侧壁上的出风孔2沿高程的直径大小见表1，出风筒上任意两个相邻出风孔的圆心之间的距离为0.01m；送风筒3的展开面积为880mm×200mm；送风管5为横截面边长80mm的正方形筒；纵顶杠6的长度为440mm；活塞滑块7的尺寸为80mm×80mm×50mm；活塞滑块开孔8的横截面大小为30mm×30mm。

[0057] 为了验证该实施例的送风效果，发明人对柔性送风散流器进行了数值模拟，模拟结果如图8所示，可见，采用该设计发明后，各出风孔2处的出风量近似相等，从而保证了该实施例的柔性送风散流器的送风均匀。