KR100289246B1 - 응축액 슬링거를 갖춘 응축기 팬 - Google Patents

Abstract

회전 시라우드는 프로펠러 팬 선단부의 흡입측에 위치하여 있고, 유니트가 작동할 때 입구 오리피스와 협력하여 흡입 및 방출 사이를 물리적으로 분리한다. 팬을 가로지른 압력 차는 응축액을 흡입측으로 향하게 하여 슬링거(회전 시라우드)의 경로로 이동시키게 한다. 그 후 슬링거는 응축액에 의해 적셔지게 되고 그로 인하여 응축액을 픽업하고 이를 팬과 코일 사이의 영역으로 투하시킨다. 응축액은 코일 효율을 향상시키기 위해 코일 상류 또는 코일 내에서 증발한다.

Description

응축액 슬링거를 갖춘 응축기 팬

공기 조화 시스템에서, 응축은 일반적으로 증발기 코일 상에 수집하고 방출하고 처리되는 현상이다. 어떤 유니트에서는 배수관 또는 이와 유사한 것을 통해 응축액을 처리하는 것도 가능하다. 실내 에어컨과 같은 다른 유니트에서는 자동 처리 및 응축기 용량 개선과 에너지 효율(EER) 개선을 위해 응축액을 응축기 측으로 향하도록 하는 것이 일반적이다. 일반적인 응축액 분배 기구는 와류 임펠러 또는 흡기기, 슬링거, 펌프 및 응축액을 치는 팬 블레이드 선단부를 포함한다. 윈도우 실내 에어컨(WRAC) 및 패키지 터미널 에어컨(PTAC)에서는, 응축기 팬과 합체된 슬링거 장치를 사용하는 것이 가장 일반적이다. 통상적인 슬링거 배치에서는 블로우 관통 프로펠러 팬 코일 형상이 사용되고, 응축액은 증발에 의해 응축기에 냉각작용을 제공하는 응축기 코일 상으로 팬 구조물이 응축액을 뿌려주는 위치에 수집한다. 통상적인 슬링거는 팬의 방출(고압)측의 팬 블레이드 선단부에 위치한다.

실내 에어컨에 적용했을 때, 응축기 팬의 방출측 상에 슬링거 링을 사용하는 종래 기술은 소음이 있고 비효율적이다. 이러한 슬링거 설계에서, 팬 방출측의 고압이 응축액을 팬 입구 쪽으로 슬링거의 경로 외부로 이동시켜서 설계의 효율을 제한한다. 응축액 수위의 변동으로 인해서 응축액 유동이 맥동하는 경향이 있다. 또한, 방출 슬링거는 공기 유동의 확산을 제한하고 이로 인하여 팬의 공기역학적성능을 감소시킨다. 이러한 종래 기술에 의한 설계는 오리피스 입구에서 튀긴다는 문제를 가지고 있다.

본 발명은 팬 입구의 슬링거 링을 지지하기 위해 축방향 응축기 팬 상에 부분 회전 시라우드를 사용한다. 팬 방출측 상의 개방 블레이드 선단부는 하류 코일로 인해 유동이 팬 내에서 반경방향으로 이동하도록 하고 이로 인해 팬을 조용하고 효율적이게 한다. 흡입측 상에 있는 슬링거는 저압인 흡입측에서 높은 액체 수위를 일으키는, 팬에 걸친 압력 변화를 이용하여 응축액을 픽업한다. 슬링거는 응축액과 접촉하고 응축액을 통과하면서 젖게되고 표면장력으로 점착된 응축액은 원심력으로 인해 투하된다. 방출측으로부터 흡입측으로 되돌리는 공기 재순환은 분무되는 응축액의 일부를 팬으로 진입하는 유동 공기로 끌어들여 응축액에서 계속되는 동작을 일으키는 경향이 있다. 오리피스 립은 팬을 둘러싸고 이로 인하여 비산된 응축액이 입구를 벗어나는 것을 방지한다. 입구 슬링거는 응축액을 고온 응축기 코일에 대해 투하하며 이로써 응축기 성능을 향상시키게 된다. 본 발명의 팬은 향상된 유동 성능, 향상된 유출 조건 및 향상된 응축액에 대한 작용으로 인하여 더 조용하다. 또한, 닫힘중에 압력 차가 제거되므로 응축액이 슬링거로부터 멀어지고 이로 인하여 종래 기술의 방출 슬링거 설계에서 들렸던 물 튀는 소리가 없어졌다.

본 발명의 목적은 저소음 응축기 팬을 마련하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 응축액을 효율적으로 분산시키는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 응축기측 공기 유동 성능을 향상시키는 것이다.이들 목적 및 다른 목적들은 본 발명에 의해 성취될 것이다.

도1은 본 발명을 채용한 실내 에어컨의 수직 단면도.

도2는 본 발명의 슬링거 구조의 부분 단면도.

도3은 도2의 일부 확대도.

도4는 종래 기술의 슬링거 구조의 부분 단면도.

도5는 본 발명의 제2 실시예의 수직 단면도.

도6은 도5의 일부 확대도.

도7은 본 발명의 제3 실시예의 수직 단면도.

도8은 본 발명의 제4 실시예의 수직 단면도.

도9는 본 발명의 제5 실시예의 수직 단면도.

도10은 모든 실시예에서의 응축기 팬으로의 입구의 단부도.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

20 : 증발기

28 : 모터

30 : 응축기

32 : 고정 시라우드

34 : 응축기 팬

36 : 환상 통로

기본적으로, 작동 응축기 팬에 걸쳐 있는 압력 차는 응축기 팬의 흡입측에서 응축액의 수위를 높히는 수집 응축액에 작용한다. 팬 로터의 흡입측에 위치한 회전 시라우드는 표면장력에 의해 점착된 응축액에 접촉하여 이에 의해 적셔진다. 회전 시라우드는 점착 응축액에 대해 슬링거로써 작용하여 원심 작용에 의해 응축액을 투하시킨다. 적어도 일부의 응축액은 가스 유동에 의해 팬 로터를 관통하고 응축기 코일을 냉각하는 동안 응축액이 증발하게 되는 응축기 코일에 대해 투하되도록 회전 시라우드의 방출측으로부터 흡입측으로의 재순환 유동에 의해 흡입된다.

도1에서 부호 10은 전체적으로 본 발명을 이용한 실내 에어컨을 지시한다. 통상적인 것처럼, 실내 에어컨(10)은 창에 또는 벽 슬리브을 관통하여 위치할 수 있는 하우징(12)을 갖는다. 하우징(12)은 격벽 또는 장벽(14)에 의해 증발기 또는 내부 구역 및 응축기 또는 외부 구역으로 나누어지고 다시 각각은 그들의 내부에 위치한 팬에 대해 흡입 구역 및 방출 구역으로 나누어진다. 하우징(12)은 에어컨 (10)이 설치되었을 때 냉방될 실내를 향하고 있는 입구 그릴(12-1)을 포함한다. 증발기(20)는 입구 그릴(12-1)의 바로 뒤에 위치하고 시라우드 또는 하우징(22) 내에 장착된다. 하우징(22)은 증발기 팬(24)의 입구에 연결된 중심 배면 구멍(22-1)을 가진다. 팬(24)은 격벽(14)을 관통하고 격벽에 의해 밀봉식으로 지지되는 축 (26)을 통해 모터(28)에 의해 구동된다. 증발기 팬(24)은 루버(12-2)를 거쳐 냉방될 실내를 향해 방출한다. 응축기(30)는 그의 방출측이 외부를 향한 상태로 하우징(12) 내에 위치한다. 고정 시라우드(32)은 응축기 팬(34)의 회전부를 포함하는 팬 챔버(33)가 형성되도록 응축기(30) 및 하우징(12)의 내부에 연결된다. 고정 시라우드(32)은 입구 오리피스(32-1)를 포함한다. 팬(34)은 축방향, 시라우드 프로펠러 형식이고 팬 챔버(33)의 전체에 위치하며 팬(24 및 34)이 함께 구동되도록 축 (26)을 통해 모터(28)에 연결되어 있다. 회전 시라우드 또는 흡입 슬링거(34-1)는 입구 또는 흡입측 상에서 팬(34)의 외주에 고정되어 있고 입구 오리피스(32-1)를 향하여 연장되며 이와 함께 입구 그릴(12-3)을 통해 공급되는 팬(34)의 흡입측과 응축기(30)의 방출측의 사이에 경계를 형성한다. 측벽(34-1)은 흡입부와 방출부 사이 거리의 50% 이하로 연장되는 것이 바람직하지만, 본발명의 실시에서 전체 거리의 측벽이 사용될 수 있다.

작동시, 모터(28)는 증발기 팬(24) 및 응축기 팬(34)을 함께 구동시킨다. 증발기 팬(24)은 공기를 실내로부터 빨아들여서 입구 그릴(12-1), 공기를 냉각시키는 증발기(20), 팬(24) 및 실내로 돌려보내는 루버(12-2)를 연속적으로 통과시킴으로써 냉방한다. 공기가 증발기(20)를 통과하는 동안에 냉각되면서, 응축액이 형성되어서 각각 경사 구역(14-1 및 12-4)을 포함하는 격벽(14) 및 하우징(12)의 내부 바닥으로 떨어져서, 응축액이 격벽(14) 내의 응축액 통로(14-2)로 연속하여 관통되는 경사 구역(14-1), 경사 구역(12-4) 및 고정 시라우드(32-1)의 응축액 통로 (32-2)을 따라 아래로 흘러 응축액(40)이 수집되는 응축액 홈통(12-5)로 흐르게 된다. 응축기 팬(34)은 외부 공기를 입구 그릴(12-3)을 거쳐 하우징(12)으로 빨아들이고 공기는 이어서 응축기로부터 열을 빼았기며 팬(34) 및 응축기(30)를 통과한다.

이상의 설명은 응축액 처리 및 팬(34)으로부터 반경방향 유동을 허용하는 블레이드(34-5)의 노출된 방출측에 관한 상세 사항을 제외하면 전반적으로 통상적이다. 특히 도2 및 도3을 참조하면, 응축액 통로(32-2)가 노치 또는 이와 유사한 형태로 응축액(40)이 경사 구역(12-4)을 따라 아래로 흘러 응축액 통로(32-2)를 통하여 응축액 홈통(12-5)로 흘러가도록 경사 구역(12-4)에 고정된 위치에서 시라우드 (32)의 주연에 있다는 것을 알 수 있다. 입구 오리피스(32-1) 및 회전 시라우드 (34-1)은 팬(34) 및 이와 일체의 회전 시라우드(34-1)이 회전할 때 시라우드(34-1)이 고정 시라우드 또는 입구 오리피스(32-1)와 응축기 팬(34)의 흡입측 및 방출측을 구분하는 좁은 환상 통로(36)를 가진 물리적 장벽을 이루도록 축방향 및 반경 방향으로 이격되어 있다. 홈통(12-5)에 수집된 응축액(40)의 표면은 팬(34)의 동작에 의해 생성되는 방출 압력이 가해지고 응축액(40)은 흡입측을 향해 이동하여 하우징(12)의 바닥 부근에 위치한 환상 통로(36) 부분으로 응축액을 이동시키려고 하여 높은 액체 수위를 형성하게 한다. 특히 도3을 참조하면, 회전 시라우드 (34-1)은 단면이 팬(34) 블레이드(34-5) 선단부의 흡입측에 고정된 제1, 긴 레그 (34-2)를 갖춘 J 형상이다. 제2, 짧은 레그(34-4)는 제1 레그(34-2)와 U 형상의 곡선부(34-3)에서 만난다. 레그(34-4)는 레그(34-2)의 반경방향 외부에 위치하고 그와 함께 축방향으로 같은 공간에서 블레이드(34-5) 선단부의 축방향 깊이(도3에 도시것과 같은 폭)의 10 % 내지 30 %에 해당하는 거리에 있다. 표면장력으로 인하여 점착된 응축액에 의해 적셔지는 회전 시라우드(34-1)은 시트 금속 또는 폴리프로필렌 또는 스틸렌과 같은 플라스틱 재료로 만들어진다.

수집된 응축액(40)을 응축액 홈통(12-5)로부터 제거하기 위해서 3개의 방법이 마련되어 있다. 첫번째 것으로는, 도2에 가장 잘 도시된 것처럼 팬(34)에 걸쳐있는 압력 차가 응축액(40)을 흡입측을 향하게 하여 환상 통로(36)로 이동시키려고 한다. 환상 통로(36)가 흡입 영역이고 일부는 회전 시라우드(34-1)에 의해 형성되므로, 시라우드(34-1)의 회전, 환상 통로(36)에 작용하는 흡입 및 팬(34)으로 빨려들어갈 때 통로(36)를 가로지르는 공기의 이동에 의한 교반이 조합되어 이들 전부가 응축액(40)의 흡기를 발생시켜 응축액 수위가 충분히 높을 경우에 팬(34)으로 인입하는 유동을 이룬다. 두번째 것으로는, 회전 시라우드(34-1)의 레그(34-4)가 작동중 응축액이 가장 깊은 위치인 흡입측 부근의 응축액으로 연장된다. 시라우드 (34-1)의 레그(34-4) 및 곡선부(34-3)는 점착 응축액을 바깥쪽으로 투하시켜 응축기(30)를 향하도록 하여 응축액에 대해 펌프로써 작용한다. 세번째로는, 일부 응축액은 팬의 다른 방위각 위치에서 환상 틈새(36)를 관통하여 재순환될 수 있다. 재순환하는 응축액 부분은 팬을 관통하여 흐른다.

도4는 종래 기술의 슬링거 배치를 도시한다. 처음에는 회전 시라우드 (134-1)이 하류 방향으로 입구 오리피스(132-1)로부터 축방향으로 이격되어 있어 회전 시라우드(134-1)은 완전히 방출 압력 영역에 있고 그의 가장 깊고/가장 높은 위치에서 응축액(40)과 접촉하지 않는다. 시라우드(134-1)이 방출 압력에 의해 작동되는 영역에서 응축액(40)에 작용하므로 응축액(40)은 시라우드(134-1)이 응축액 (40)에 접촉하도록 시라우드(34-1)에 비해 더 높은 수위로 높혀져야 한다. 또한,회전 시라우드(134-1)에 의해 수집되는 모든 응축액은 본 발명에서처럼 팬을 통과하는 부분을 적어도 구비하여 분산되기 보다는 팬(134)에 의해 방출되는 유동으로 합쳐진다.

이제 도5 및 도6을 참조하면, 시라우드(34-1)은 J 형상 단면이고 반면에 서로 오프셋된 두개의 레그를 가진 시라우드(234-1)은 단면이 양식화된 Z 형상인 점에서 도1 내지 도3의 회전 시라우드(34-1)과 다른 개량된 회전 시라우드(234-1)이 도시되어 있다. 특히, 내부 축방향으로 연장된 환상부(234-2)는 팬(234) 블레이드 (234-5)의 외부 선단부에 고정되어 있고 단면이 양식화된 Z의 제1 레그처럼 보인다. 외부 축방향으로 연장된 환상부(234-4)는 환상부(234-2)의 반경방향으로는 외향하고 축방향으로는 전진하며 단면이 양식화된 Z의 제2 레그처럼 보인다. 환상형의 전반적인 반경방향 연장부(234-3)는 부분들(234-2 및 234-4)을 연결시킨다. 환상부(234-2)는 블레이드(234-5)의 전체 축방향 연장부에 대하여 연장된 것처럼 도시되었지만 더 짧은 것도 가능하다. 상기한 것처럼 응축액 제거를 위한 3가지 방법 및 더 큰/더 긴 환상부가 필요하거나 바람직하다면 사용될 수 있다.

시라우드(34-1)의 경우에서와 마찬가지로, 시라우드(234-1)은 입구 오리피스 (232-1)와 함께 응축기 팬(234)의 흡입측 및 방출측을 분리하는 물리적 장벽인 좁은 환상 통로(236)를 형성한다. 도5에 가장 잘 도시된 것처럼, 수집된 응축액(40)의 표면은 팬(234)에 걸쳐있는 압력 차가 가해져서 응축액(40)을 하우징(212)의 바닥 부근에 위치한 통로(236) 부분으로 이동시키려고 하는 더 높은 액체 수위를 생성하며 흡입측을 향하여 이동하려고 한다.

수집된 응축액을 하우징(212)으로부터 제거하기 위해 여러 요소가 작용한다. 첫번째로는, 회전 시라우드(234-1)의 부분들(234-2 및 234-3)에 의해 형성되는 펌프 구조는 점착 응축액을 반경방향 외부로 방출하기 위해 작용한다. 두번째로는, 방출측에서 펌프 구조로부터 방출된 분무의 일부는 환상 통로(236)를 거쳐 팬(234)의 흡입측으로 재순환하려고 한다. 세번째로는, 수집된 응축액(40)의 일부는 응축액 수위가 충분히 높으면 환상 통로(236)를 거쳐 직접 팬으로 흡입된다.

도7 내지 도9는 각 블레이드(334-5, 434-5 및 534-5) 외부 선단부의 흡입측에 고정되고 축방향으로 연장된 환상부(334-2, 434-2 및 534-2)를 각각 구비한 변경된 회전 시라우드(334-1, 434-1 및 534-1)을 도시한다. 회전 시라우드(334-1, 434-1 및 534-1)들은 각각 환상부(334-2, 434-2 및 534-2)와 60 °, 90 °및 120 °의 사이각을 형성하는 전반적으로 축방향 외부로 연장된 부분(334-3, 434-3 및 534-3)을 구비한 점에서 서로 다르다.

일반적으로, 회전 시라우드의 형상은 입구 오리피스 및 응축액과 어떻게 상호작용하는가에 있어서만 중요할 뿐이다. 특히, 응축액에 관하여 주요 관심은 접촉이 일어나는 응축액 수위 및 회전 시라우드와 응축액 사이의 접촉 면적이다. 회전 시라우드와 입구 오리피스 사이의 상호작용은 흡입과 방출 사이의 경계를 형성하도록 되어야 한다.

도10은 도1 내지 도3 및 도4와 도5 내지 도9의 실시예에 적용할 수 있지만, 그러나 특별히 도1 내지 도3의 실시예를 위해 표시되었다. 각 실시예에서 응축액은 회전 시라우드(34-1, 234-1, 334-1, 434-1 또는 534-1)에 의해 팬으로 인입하는흡입 유동으로 이송된다.

본 발명에 의하여 유동 성능 및 유출 조건이 개선되고 응축액이 효율적으로 분산되어 종래기술의 슬링거보다 소음이 적은 응축기 팬을 제공할 수 있다.

Claims (14)

1. 응축기(30), 응축기의 상류에 위치한 흡입측 및 방출측을 갖는 응축기 팬 (34), 상기 방출측에서 상기 응축기와 상기 응축기 팬의 중간에 적어도 부분적으로 위치한 응축액을 수집하는 수단, 상기 수집된 응축액을 처리하는 수단을 구비한 에어컨 유니트(10)에 있어서,

   상기 응축기 팬이 상기 흡입측으로부터 상기 방출측으로 연장되는 선단부를 가진 다수의 블레이드를 갖춘 축방향 팬이고,

   상기 처리 수단이, 상기 팬을 회전 구동하는 수단(28)과, 흡입측으로부터 방출측까지의 거리중 적어도 일부분만큼 연장된 영역에서 블레이드 선단부에 고정된 부분을 둘러싸고 있는 환상 슬링거(34-1)와, 입구 오리피스(32-1)를 포함하는 고정 시라우드(32)를 포함하며,

   상기 선단부 및 상기 슬링거가 상기 고정 시라우드 내에 전체적으로 위치하고,

   상기 입구 오리피스 및 상기 슬링거가 상기 흡입측과 방출측 사이에서 연장되는 제한 통로(36)를 함께 형성하며,

   상기 슬링거가 수집된 응축액과 접촉하는 수단(34-4)을 갖고 적셔져서, 유니트가 작동될 때 상기 팬 및 슬링거가 하나의 유니트로 회전함으로 인해 상기 수집된 응축액이 상기 슬링거에 점착되도록 적셔지고, 상기 팬에 걸친 압력 차가 상기 수집된 응축액을 흡입측으로 이동시켜 더 높은 수위에 있도록 수집된 응축액에 작용하고, 상기 슬링거가 상기 수집된 응축액의 더 높은 수위와 접촉하고 상기 블레이드로부터 방출되는 공기로의 원심력에 의해 투하된 점착 응축액으로 적셔지는 것을 특징으로 하는 에어컨 유니트.
2. 제1항에 있어서, 상기 처리 수단이 블레이드 선단부에 고정된 제1 축방향으로 연장된 환상부(34-2), 상기 제1 축방향으로 연장되는 환상부로부터 반경방향 외부로 이격되고 상기 제1 축방향으로 연장된 환상부의 적어도 일부분과 축방향으로 같은 공간을 취하는 제2 축방향으로 연장된 환상부(34-4) 및 상기 제1 및 제2 축방향으로 연장된 환상부들을 결합하는 제3 부분(34-3)을 구비한 환상 슬링거를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 에어컨 유니트.
3. 제2항에 있어서, 상기 처리 수단이, 입구 오리피스와 대면하며 이와 함께 제한 통로를 적어도 부분적으로 형성하는 제3 부분을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 에어컨 유니트.
4. 제3항에 있어서, 상기 제3 부분 및 제2 축방향으로 연장된 환상부가 수집된 응축액과 접촉하기 위한 수단이고 블레이드로부터 방출되는 공기에 점착 응착액을 투하하는 것을 특징으로 하는 에어컨 유니트.
5. 제4항에 있어서, 상기 제3 부분이 수집된 응축액을 교반하며 수집된 응축액의 흡기가 팬으로의 공기 유동이 되도록 입구 오리피스에 대해 회전하는 것을 특징으로 하는 에어컨 유니트.
6. 제3항에 있어서, 상기 제3 부분이 수집된 응축액을 교반하며 수집된 응축액의 흡기가 팬으로의 공기 유동이 되도록 입구 오리피스에 대해 회전하는 것을 특징으로 하는 에어컨 유니트.
7. 제2항에 있어서, 상기 제3 부분 및 제2 축방향으로 연장된 환상부가 수집된 응축액과 접촉하기 위한 수단이고 블레이드로부터 방출되는 공기로 점착 응착액을 투하하는 것을 특징으로 하는 에어컨 유니트.
8. 제1항에 있어서, 상기 환형 슬링거가, 블레이드 선단부에 고정된 제1 축방향으로 연장된 환상부(234-2), 팬(234)으로부터 흡입측을 향하여 연장되고 상기 제1 부분보다 큰 직경인 제2 축방향으로 연장된 환상부(234-4), 상기 제1 부분 및 제2 부분을 결합하는 제3 부분을 갖는 것을 특징으로 하는 에어컨 유니트.
9. 제8항에 있어서, 상기 제2 부분이, 제한 통로의 적어도 일부가 형성되도록 입구 오리피스부로부터 반경방향 외부로 이격되고 축방향으로 연장되는 것을 특징으로 하는 에어컨 유니트.
10. 제9항에 있어서, 상기 제2 부분 및 제3 부분이 수집된 응축액과 접촉하고 점착 응축액을 블레이드로부터 방출되는 공기에 투하하려는 것을 특징으로 하는 에어컨 유니트.
11. 제10항에 있어서, 상기 제3 부분의 최외부 표면이 수집된 응축액과 접촉하고 점착된 응축액을 블레이드로부터 방출되는 공기에 투하하려는 경향을 갖는 것을 특징으로 하는 에어컨 유니트.
12. 제9항에 있어서, 상기 제3 부분의 최외부 표면이 수집된 응축액과 접촉하고 점착된 응축액을 블레이드로부터 방출되는 공기에 투하하려는 경향을 갖는 것을 특징으로 하는 에어컨 유니트.
13. 제1항에 있어서, 상기 환형 슬링거가 블레이드 선단부에 고정된 제1 축방향으로 연장된 환상 부분 및 제2 반경방향 외부로 연장된 환상 부분(34-3, 234-3, 334-3, 434-3 및 534-3)을 갖는 것을 특징으로 하는 에어컨 유니트.
14. 제13항에 있어서, 제2 환상 부분이 수집된 응축액과 접촉하고 점착 응축액을 블레이드로부터 방출되는 공기에 투하하는 수단인 것을 특징으로 하는 에어컨 유니트.