KR101122802B1

KR101122802B1 - 시로코 팬 및 공기 조화 장치

Info

Publication number: KR101122802B1
Application number: KR1020097014173A
Authority: KR
Inventors: 히로키 오카자와; 료우지 아베; 히로시 츠츠미; 타카히로 야마타니; 카즈노부 니시미야; 유키히코 카와노리
Original assignee: 미쓰비시덴키 가부시키가이샤
Priority date: 2007-03-27
Filing date: 2008-03-25
Publication date: 2012-03-22
Also published as: KR20090086640A; CN101595309B; AU2008236113A1; HK1135161A1; TWI352779B; CN101595309A; JP5235867B2; EP2131041B1; WO2008123212A1; EP2131041A1; ES2689721T3; TW200916662A; EP2131041A4; AU2008236113B2; JPWO2008123212A1

Abstract

소정 풍량을 얻을 때의 소음치 및 회전수를 저감할 수 있는 시로코 팬 및 그 시로코 팬을 구비하는 공기 조화 장치를 제공한다.

팬 지름을 D, 최대로 휘어진 높이를 H, 날개 현 길이를 L, 날개 내주측 전연(前緣)의 반경을 R, 입구각을 β1, 출구각을 β2로 할 때,

0.18≤H/L≤0.26,

R/L≤0.11,

100°≤β₁≤130°,

26°≤β₂≤32°

로 하는 시로코 팬.

Description

시로코 팬 및 공기 조화 장치{SIROCCO FAN AND AIR CONDITIONER}

본 발명은, 소음을 저감하고, 송풍 특성을 향상한 시로코 팬 및 그 시로코 팬을 구비하는 공기 조화 장치에 관한 것이다.

공기 조화 장치나 공기 청정기 등에서는, 종래로부터 시로코 팬이 많이 사용되고 있다. 시로코 팬은, 소용돌이형상의 스크롤과, 해당 스크롤 내에 회전 자유롭게 배치되고, 원통형상으로 배열된 다수의 앞을 향한 날개(블레이드)를 구비한 것이다. 이와 같은 시로코 팬을 구비한 공기 조화 장치로서, 예를 들면 특허문헌1에 개시된 창옆(窓際) 에어컨의 시로코 팬이 있다. 이것은, 슈라우드 및 슈라우드에 일정 간격을 두고 배치된 다수개의 블레이드를 포함하여 형성되는 창형(窓型) 에어컨의 시로코 팬에 있어서, 상기 블레이드가, 125 내지 137°의 출구각, 58 내지 63°의 입구각, 0.75 내지 0.85의 현절비(弦節比), 0.82 내지 0.86의 내외경비, 0.3 내지 0.4의 최대 만곡 위치로 하는 것이다.

이와 같은 블레이드의 형태로 함에 의해, 송풍량을 유지한 상태에서 회전 속도가 빨라져도 소음이 커지지 않게 되어 있다.

특허문헌1 : 일본 특개2001-323895호 공보(청구항 1, 도 1 내지 도 3)

발명의 개시

발명이 해결하고자 하는 과제

그러나, 종래의 시로코 팬을 탑재한 공기 조화 장치에서는, 소정 소음치에 있어서의 시로코 팬의 취출(吹出) 풍량이 작고, 열교환기 성능이 저하되기 때문에, 압축기의 부하가 커지고, C0P(성적(成績) 계수)가 저하되고, 또한 C0P 저하를 억제하기 위해, 시로코 팬이 취출 풍량을 크게 하면, 소음치가 커져서, 사용자에게 불쾌감을 준다는 과제가 있다.

본 발명은, 상기한 바와 같은 과제를 감안하여, 소정 소음시의 풍량을 크게, 환언하면 소정 풍량을 얻을 때의 소음치 및 회전수를 저감할 수 있는 시로코 팬 및 그 시로코 팬을 구비하는 공기 조화 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

과제를 해결하기 위한 수단

본 발명에 관한 시로코 팬은, 스크롤과, 해당 스크롤 내에 회전 자유롭게 배치되고, 원통형상으로 배열된 다수의 날개를 구비하여 이루어지는 시로코 팬에 있어서,

팬 지름을 D, 최대로 휘어진 높이를 H, 날개 현 길이를 L, 날개 내주측 전연(前緣)의 반경을 R, 입구각을 β₁, 출구각을 β₂로 할 때,

0.18≤H/L≤0.26,

R/L≤0.11,

100°≤β₁≤130°,

26°≤β₂≤32°로 한 것이다.

발명의 효과

본 발명에 의하면, 시로코 팬의 날개의 형상에 관해, 팬 지름을 D, 최대로 휘어진 높이를 H, 날개 현 길이를 L, 날개 내주측 전연의 반경을 R, 입구각을 β₁, 출구각을 β₂로 할때, 0.18≤H/L≤0.26, R/L≤0.11, 100°≤β₁≤130°, 26°≤β₂≤32°로 함에 의해, 소정 소음시의 풍량을 크게 할 수 있고, 또한 공기 조화 장치의 경우는 C0P를 향상시킬 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시의 형태 1에서의 시로코 팬을 구비하는 공기 조화 장치의 실내 유닛의 내부 구성을 도시하는 모식적인 평면도(a)와 측면도(b).

도 2는 실시의 형태 1에서의 시로코 팬의 날개 형상을 도시하는 파라미터의 설명도.

도 3은 실시의 형태 1에서의 시로코 팬의 날개 형상을 도시하는 도면.

도 4는 실시의 형태 1에서의 시로코 팬의 날개 형상과 종래의 날개 형상의 비교도.

도 5는 실시의 형태 1, 2에서의 시로코 팬의 날개 형상을 도시하는 도면.

도 6은 실시의 형태 1에서의 시로코 팬의 상대속도 분포를 도시하는 도면.

도 7은 실시의 형태 2에서의 시로코 팬의 상대속도 분포를 도시하는 도면.

(도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명)

1 : 시로코 팬 2 : 팬 모터

3 : 열교환기 4 : 흡입구

5 : 취출구 6 : 스크롤

7 : 회전축 8 : 날개

9 : 휘어진 선 10 : 실내 유닛

11 : 직선(날개 현 길이(L)) 12 : 수선

13 : 내주 접선 14 : 휘어진 선 접선

15 : 외주 접선 16 : 휘어진 선 접선

발명을 실시하기 위한 최선의 형태

이하, 본 발명의 실시의 형태에 관해 도면을 참조하여 설명한다.

실시의 형태 1

도 1은 본 발명의 실시의 형태 1에서의 시로코 팬을 구비하는 공기 조화 장치의 실내 유닛의 내부 구성을 도시하는 모식적인 평면도(a)와 측면도(b)이다.

도 1에서, 10은 실내 공조기를 구성하는 실내 유닛이고, 한 쌍의 시로코 팬(1)과, 이들 시로코 팬(1)을 동시에 회전 구동하는 팬 모터(2)와, 시로코 팬(1)으로부터 취출되는 공기와 열교환을 행하는 열교환기(3)를 구비하고 있다. 시로코 팬(1)은, 소용돌이 형상의 스크롤(6)과, 스크롤(6) 내에 회전 자유롭게 배치되고, 원통형상으로 배열된 다수의 날개를 구비하고 있다. 도면중, 4는 공기의 흡입구, 5는 냉풍 또는 온풍의 취출구, 7은 팬 모터(2)의 회전축이다.

상기 실내 유닛(10)은, 도시하지 않은 압축기, 응축기, 팽창 밸브, 증발기로 구성되는 냉매의 냉동 회로를 구비하고, 실내의 냉방 또는 난방 등을 행하도록 구성되어 있다. 또한, 본 실시의 형태 1에서의 사양의 한 예를 나타내면, 시로코 팬(1)은, 팬 지름 φ160㎜, 폭 치수 190㎜, 날개 매수 40매로 되어 있고, 열교환기(3)는, 12단(段)의 전열관(傳熱管)을 구비하고, 그 전열관의 열(列) 피치는 12.7㎜, 단(段) 피치는 20.4㎜, 전열관 축 방향 길이는 700㎜, 통풍 저항△PI=23.1V^1.3[Pa](V : 속도[m/s])로 되어 있다.

또한, 실내 유닛(10)은, 깊이(奧行) 680㎜, 높이 210㎜, 폭 960㎜로 되어 있다.

실내의 공기는, 실내 유닛(10)의 흡입구(4)로부터 흡입되고, 또한 스크롤(6)의 흡입구에서 축방향으로 흡입된다. 팬 모터(2)에 의해 스크롤(6) 내에서 회전한 원통상의 날개 열에 의해 동압(動壓) 및 정압이 부여된 공기가, 실내 유닛(10)의 풍로(風路) 내로 개구하는 배출구로부터 취출(吹出)하고, 그 풍로 내에 설치된 열교환기(3)와 열교환되고, 냉풍 또는 온풍이 되어 취출구(5)로부터 실내로 취출한다.

도 2는 시로코 팬의 날개 형상을 도시하는 파라미터의 설명도, 도 3은 본 실시의 형태 1에서의 시로코 팬의 날개 형상을 도시하는 도면이고, 도 4는 도 3에 종래의 날개 형상을 겹쳐서 도시한 비교도이다.

시로코 팬(1)의 소정 소음치에 있어서의 풍량은, 시로코 팬(1)의, 팬 지름을 D, 날개 현 길이를 L, 최대로 휘어진 높이를 H, 날개 내주측 전연의 반경을 R, 입구각을 β₁, 출구각을 β₂로 하면, D, L, H, β₁, β₂, R의 관계에 의해, 결정된다. 또한, 팬 지름(D) 및 날개 내주측 전연의 반경(R)에 관해서는 도시를 생략하고 있다.

여기서, 상기한 각 파라미터의 정의는 다음과 같다. 팬 지름(D)은 시로코 팬(1)의 날개(8)의 외주원의 직경이다. 날개 현 길이(L)는 날개(8)의 휘어진 선(9)의 내주 단(9a)과 외주 단(9b)을 연결한 직선(11)의 길이이다. 최대로 휘어진 높이(H)는 날개(8)의 휘어진 선(9)에 대한 직선(11)으로부터의 수선(垂線)(12)의 최대 길이이다. 입구각(β₁)은 날개(8)의 휘어진 선(9)의 내주 단(9a)에 있어서의 내주 접선(13)과 휘어진 선 접선(14)이 이루는 각도이다. 출구각(β₂)은 날개(8)의 휘어진 선(9)의 외주 단(9b)에 있어서의 외주 접선(15)과 휘어진 선 접선(16)이 이루는 각도이다. 입사각(α)은 날개(8)의 휘어진 선(9)의 내주 단(9a)에 있어서의 휘어진 선 접선(14)과 바람의 유입 방향이 이루는 각도이다. 날개 내주측 전연의 반경(R)은 날개(8)의 전연에 형성된 원호부(圓弧部)의 반경이다.

한편, 종래의 시로코 팬을 부호 100으로 나타내면, 시로코 팬(100)은, 시로코 팬(1) 에 비하여, 소정 소음시에 있어서의 풍량이 적다는 결점이 있다. 이것은, H/L이 작고, R/L이 크고, β₁, β₂의 각도가 부적당, 등의 이유에 의해, 소정 소음시의 풍량이 작아진다. 그 결과, 실내 유닛(10)에 탑재한 경우에, 열교환기(3)의 성능이 저하되고, 압축기의 부하가 증대하고, C0P가 저하된다.

이 때문에, 시로코 팬(100)을 탑재한 실내 유닛의 경우는, 소정 소음시의 풍량이 작아지고, 열교환기(3)의 성능이 저하되기 때문에, 소정 소음시에, 소정의 공조(空調) 능력을 얻는 경우, 냉방 운전의 경우는, 냉매 온도를 필요 이상으로 내리고, 난방 운전의 경우는, 냉매 온도를 필요 이상으로 올림으로써, 냉매 온도와 실내 온도의 온도차를 크게 하여야 하기 때문에, 압축기의 부하가 커지고, C0P가 저하되는 과제가 있다.

표 1에, 본 실시의 형태 1에 관한 시로코 팬(1A)과, 종래의 시로코 팬(100)의 H/L, R/L, β₁, β₂의 값을 표시한다. 또한, L/D의 값은 0.17로 하고 있다.

표 2에, 실내 유닛(10)에 시로코 팬(1A), 시로코 팬(100)을 탑재하고, 취출 풍량이 16㎥/min인 때의 소음치, 회전수를 표시한다. 시로코 팬 이외의 조건은 모두 동일하다.

표 1, 표 2에 표시하는 바와 같이, H/L=0.22로 함에 의해, 소음치, 회전수를 작게 할 수 있다.

표 3에, 본 실시의 형태 1에 관한 시로코 팬(1B)과, 종래의 시로코 팬(100)의 H/L, L/D, R/L, β₁, β₂의 값을 표시한다.

표 4에, 실내 유닛(10)에 시로코 팬(1B), 시로코 팬(100)을 탑재하고, 취출 풍량이 16㎥/min인 때의 소음치, 회전수를 표시한다. 시로코 팬 이외의 조건은 모두 동일하다.

표 3, 표 4에 표시하는 바와 같이, R/L=0.11로 함에 의해, 소음치, 회전수를 작게 할 수 있다.

표 5에, 본 실시의 형태 1에 관한 시로코 팬(1C)과, 종래의 시로코 팬(100)의 H/L, R/L, β₁, β₂의 값을 표시한다.

표 6에, 실내 유닛(10)에 시로코 팬(1C), 시로코 팬(100)을 탑재하고, 취출 풍량이 16㎥/min인 때의 소음치, 회전수를 표시한다. 시로코 팬 이외의 조건은 모두 동일하다.

표 5, 표 6에 표시하는 바와 같이, β₁=110°로 함에 의해, 소음치, 회전수를 작게 할 수 있다.

표 7에, 본 실시의 형태 1에 관한 시로코 팬(1D)과, 종래의 시로코 팬(100)의 H/L, R/L, β₁, β₂의 값을 표시한다.

표 8에, 실내 유닛(10)에 시로코 팬(1D), 시로코 팬(100)을 탑재하고, 취출 풍량이 16㎥/min인 때의 소음치, 회전수를 표시한다. 시로코 팬 이외의 조건은 모두 동일하다.

표 7, 표 8에 표시하는 바와 같이, β₂=29°로 함에 의해, 소음치, 회전수를 작게 할 수 있다.

표 9에, H/L=0.22, R/L=0.11, β₁=110°, β₂=29°로 하였을 때의, 실내 유닛(10)에 시로코 팬(1)을 탑재하고, 취출 풍량이 16㎥/min인 때의 소음치, 회전수를 표시한다.

표 9에 표시하는 바와 같이, 최적의 H/L, R/L, β₁, β₂를 조합시키면, 소음치, 회전수 모두 최소가 된다.

다음에, H/L=0.22, R/L=0.11, β₁=110°, β₂=29°로 함에 의해, 소음치, 회전수가 작아진 이유에 관해 설명한다.

H/L이 0.26보다 큰 경우, 날개의 휘어짐이 커지고, 부압면(負壓面)측에서 바람이 날개 면으로부터 벗겨지기 때문에, 실속(失速)이 생기고, 소음치, 회전수 증대의 원인이 된다. 한편, H/L이 0.18보다 작은 경우, 날개의 휘어짐이 작아지고, 날개의 양력(揚力)이 저하되기 때문에, 소음치, 회전수 증대의 원인이 된다.

R/L이 0.11보다 큰 경우, 날개의 전연에서, 정체압이 상승하고, 동압이 저하되기 때문에, 풍량이 저하되고, 소음치, 회전수 증대의 원인이 된다.

β₁가 130°보다 크면, 날개 사이 유입부의 유입 면적이 감소하고, 소음치, 회전수 증대의 원인이 된다. 한편, β₁가 100°보다 작으면, 날개의 입사각(α)이 커져서, 실속의 원인이 되고, 소음치, 회전수 증대의 원인이 된다.

β₂가 32°보다 크면, 날개의 휘어짐이 작아지기 때문에, 양력이 작아지고, 소음치, 회전수 증대의 원인이 된다. 한편, β₂가 26°보다 작으면, 날개 사이 유출부의 유출 면적이 감소하기 때문에, 날개 사이 유출부의 속도가 커진다. 시로코 팬의 날개 사이 흐름은 어느 정도 실속한 상태이기 때문에, 날개 사이 유출부의 속도가 커지면, 전연 부근에서 실속한 흐름이 후연(後緣) 부근에서 재부착이 생긴다. 재부착이 생기면 날개 면의 정압 변동이 커지기 때문에, 소음 증대의 원인이 된다.

실시의 형태 2

실시의 형태 1에서 나타낸, H/L=0.22, R/L=0.11, β₁=110°, β₂=29°가 되는 시로코 팬(1)에 있어서, 도 5에 도시하는 바와 같이, 전연의 부압면측을 거의 직선적으로 삭제한 시로코 팬을 1X라고 한다. 시로코 팬(1)의 전연은, 반원호(半圓弧)로 이루어지는 형상이다.

표 10에, 실내 유닛(10)에 시로코 팬(1), 시로코 팬(1X)을 탑재하고, 취출 풍량이 16㎥/min인 때의 소음치, 회전수를 표시한다. 시로코 팬 이외의 조건은 모두 동일하다.

표 10에 표시하는 바와 같이, 시로코 팬의 반원호로 이루어지는 형상의 전연의 부압면측을 삭제하면, 소음치, 회전수를 작게 할 수 있다.

다음에, 이 이유를 설명한다. 도 6, 도 7에, 1100rpm인의 때의 주판(主板) 부근에 있어서의 팬 내부의 상대속도 분포를, 표 11에 팬 단체(單體) 운전시의 정압(靜壓)을 표시한다(1100rpm, 풍량 8㎥/min).

도 6에 도시하는 시로코 팬(1)과, 도 7에 도시하는 전연의 부압면측을 삭제한 시로코 팬(1X)의 팬 내부의 상대속도 분포를 비교하면, 시로코 팬(1X)의 쪽이 부압면측의 전연 부근의 속도 분포가 크다. 이것은 부압면측을 삭제함에 의해, 본래, 바람이 흐르기 쉬운 전연의 부압면측의 속도가 커지고, 표 10에 표시하는 바와 같이, 회전수가 작아지고, 소음치가 작아진다. 또한, 표 11에 표시한 정압으로부터도 전연의 부압면측을 삭제한 시로코 팬(1X)의 쪽이 동일 회전수, 동일 풍량시에 가장 높은 정압을 얻을 수 있고, 전연의 부압면측을 삭제함에 의해, 바람이 흐르기 쉬워진 효과가 나타나 있다.

Claims

스크롤과, 해당 스크롤 내에 회전 자유롭게 배치되고, 원통형상으로 배열된 다수의 날개를 구비하여 이루어지는 시로코 팬에 있어서,

팬 지름을 D, 최대로 휘어진 높이를 H, 날개 현 길이를 L, 날개 내주측 전연의 반경을 R, 입구각을 β₁, 출구각을 β₂로 할 때, 0.18≤H/L≤0.26, R/L≤0.11, 100°≤β₁≤130°, 26°≤β₂≤32°로 하는 것을 특징으로 하는 시로코 팬.
제 1항에 있어서,

날개 내주측 전연의 형상을, 개략 반원호 상태의 형상으로부터, 날개의 부압면측을 거의 직선적으로 삭제한 형상으로 하는 것을 특징으로 하는 시로코 팬.
제 1항 또는 제 2항 기재된 시로코 팬을 구비하는 것을 특징으로 하는 공기 조화 장치.