KR100709819B1

KR100709819B1 - 횡류팬과 횡류팬을 구비한 공기조화기의 실내기

Info

Publication number: KR100709819B1
Application number: KR1020050112741A
Authority: KR
Inventors: 가쿠 오카다
Original assignee: 도시바 캐리어 가부시키 가이샤
Priority date: 2004-11-26
Filing date: 2005-11-24
Publication date: 2007-04-23
Also published as: KR20060059190A; CN1782440A; CN1782440B; JP2006152886A

Abstract

본 발명은 횡류팬과 횡류팬을 구비한 공기조화기의 실내기에 관한 것으로, 본 횡류팬은 팬 길이방향에 수직인 단면형상이 날개의 압력면측, 부압면측 모두 곡선을 이루고, 날개의 입사각(α)과 출사각(β)의 비(α/β)를 0.2~0.32로 하고, 또한 횡류팬의 중심축선과 날개의 외주측 단 가장자리를 연결하는 직선과, 그 외주측 단 가장자리와 내주측 단 가장자리를 연결하는 직선이 이루는 부착각을 20°~ 30°로 하는 소음의 감소가 가능한 횡류팬을 제공하는 것을 특징으로 한다.

Description

횡류팬과 횡류팬을 구비한 공기조화기의 실내기{CROSSFLOW FAN AND INDOOR UNIT OF AIRCONDITIONER HAVING THE SAME}

도 1은 본 발명에 관한 횡류팬의 사시도,

도 2는 본 발명에 관한 횡류팬의 분해사시도,

도 3은 본 발명에 관한 횡류팬에 사용되는 다익팬의 사시도,

도 4는 도 1의 A-A선을 따른 단면도,

도 5는 도 4의 주요부를 확대하여 도시한 단면도,

도 6은 본 발명에 관한 횡류팬의 날개의 다른 실시예의 단면도,

도 7은 본 발명에 관한 횡류팬의 특성 시험 결과도,

도 8은 본 발명에 관한 공기조화기의 실내기의 종단면도,

도 9는 도 8의 횡류팬 및 케이싱의 관계를 도시한 설명도이다.

*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

1: 횡류팬 10, 11: 단부 지지판

11b: 축 12: 중간 지지판

13: 날개 13a: 압력면

13b: 부압면 14: 다익팬

본 발명은 횡류팬(cross-flow fan) 및 횡류팬을 구비한 공기조화기의 실내기에 관한 것이다.

횡류팬은 공기조화기의 실내기의 팬으로서 널리 사용되고 있다. 횡류팬이 조립되어 있는 실내기는 하우징의 앞면에 흡입 그릴(suction grill)과 분출 그릴(vent grill)이 상하로 배치되고, 이들 흡입 그릴과 분출 그릴 사이에 팬 케이싱 내의 통풍로가 형성되어 있다. 상기 통풍로에는 실내측 열교환기의 하류측에 횡류팬이 설치되고, 상기 횡류팬에 의해 흡입 그릴로부터 하우징내로 흡입된 실내 공기를 실내측 열교환기에서 열교환하고, 열교환된 냉풍 또는 온풍을 횡류팬에 의해 분출 그릴로부터 실외로 분출하도록 이루어져 있다.

그런데, 공기 조화기의 실내기에서는 횡류팬의 송풍 효율 향상 및 소음 감소와 분출 그릴로부터의 분출음을 감소시키는 것이 요구되고 있다.

이에 대응하여 횡류팬의 송풍 효율 향상 및 소음감소를 목적으로 하는 여러가지 제안이 이루어져 있다.

예를 들어, 일본 공개특허공보 평6-323294호 공보에는 외주 날개 각도, 내주 날개 각도, 절현비(節弦比)와의 관계를 특정함으로써, 풍량 및 정압을 향상시키도록 한 횡류팬이 기재되어 있다. 또한, 일본 공개특허공보 평11-83062호 공보에는 공기조화기의 실내기에 조립되는 횡류팬의 날개 출구각을 23°이하로 함으로써, 저주파수의 특이음을 감소시킨 횡류팬이 기재되어 있다.

그러나, 상기 일본 공개특허공보들에 기재된 횡류팬은 송풍효율 및 소음의 감소도는 아직 만족할 수 있는 수준은 아니다.

본 발명은 상술한 사정을 고려하여 이루어진 것으로, 소음이 매우 적은 횡류팬 및 그 횡류팬을 구비하는 공기조화기의 실내기를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명자들은 횡류팬의 날개 단면의 입사각과 출사각의 비와, 횡류팬의 중심축선과 날개의 외주측 단 가장자리를 연결하는 직선 및 날개의 외주측 단 가장자리와 내주측 단 가장자리를 연결하는 직선이 이루는 부착각이 소음에 크게 영향을 주고 있는 것을 밝혀내어 이들 사이에 소음의 감소에 바람직한 조합이 있는 것을 발견했다.

즉, 본 발명에 관한 횡류팬은 적어도 2매의 지지판과, 이들 지지판 사이에 고리형상으로 배치된 복수매의 날개로 이루어진 횡류팬에서, 상기 각 날개의 길이방향에 수직인 단면형상이 날개의 압력면측, 부압면측 모두 곡선을 이루고, 상기 각 날개의 외주측 단 가장자리에서의 날개 곡선의 접선과, 상기 횡류팬의 중심축선과 상기 외주측 단 가장자리를 연결하는 직선의 상기 외주측 단 가장자리에서의 수선(垂線)이 이루는 입사각(α)과, 상기 날개의 내주측 단 가장자리에서의 날개 곡선의 접선과, 상기 횡류팬의 중심축선과 상기 내주측 단 가장자리를 연결하는 직선의 상기 내주측 단 가장자리에서의 수선이 이루는 출사각(β)의 비(α/β)가 0.20~0.32의 범위내로 선정되고, 또한 횡류팬의 중심축선과 날개의 외주측 단 가장 자리를 연결하는 직선과, 그 외주측 단 가장자리와 내주측 단 가장자리를 연결하는 직선이 이루는 부착각이 20°~ 30°의 범위 내로 선정되는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 관한 공기조화기의 실내기는 상기 특징을 갖는 횡류팬을 구비하고, 노즈(nose)와 횡류팬 사이에서 최소간극을 형성하고 있는 부위와 횡류팬의 중심축선을 연결하는 선과 팬 케이싱의 최상부와 횡류팬의 중심축선을 연결하는 선이 이루는 흡입각(θ1)이 145°~160°의 범위내로 선정되고, 상기 최상부의 연장선과 상기 최상부를 지나는 수평선이 이루는 상기 팬 케이싱의 감기 시작각(θ2)이 45°~ 50°의 범위내에 있고, 상기 최상부로부터 상기 팬케이싱과 상기 횡류팬 사이에 형성되는 최소간극의 감기시작간극(t2)까지의 거리(L1)와, 상기 횡류팬의 직경(ψ)과의 비(L1/ψ)가 0.18~0.22의 범위내로 선정되고, 상기 감기시작간극(t2)과 상기 횡류팬의 직경(ψ)의 비(t2/ψ)가 0.04~0.06의 범위내로 선정되는 것을 특징으로 한다.

이하, 본 발명에 관한 횡류팬의 한 실시예에 대해서 도 1 내지 도 5를 참조하여 설명한다.

도 1은 본 실시예에 관한 횡류팬의 사시도이다. 도 2는 그 분해 사시도이다. 그리고, 도 3은 그 다익팬의 사시도이다.

도 1에 도시한 바와 같이, 본 실시예에 관한 횡류팬(1)은 한쌍의 원판형상의 단부 지지판(10, 11) 및 그들 사이에 병설되는 복수의 고리형상의 중간 지지판(12)과, 대향하는 단부 지지판(10,11)과 중간 지지판(12) 사이, 및 중간 지지판(12)끼리의 사이의 각각에, 동심형상으로 배열되는 복수의 날개(13)로 이루어진다. 이들 날개(13)는 횡류팬(1)의 중심축선(o)에 대해서 소정 각도 기울어져 있고, 횡류팬(1)이 중심축선(o)을 축으로 하여 회전함으로써 송풍한다.

상기 횡류팬(1)은 도 2에 도시한 바와 같이, 다수의 날개(13)가 중간 지지판(12)에 의해 일체화된 다익팬(14)이 축방향으로 겹쳐 구성되어 있다. 도면 중 우측단의 다수의 날개바퀴(14)의 단부 지지판(10)에는 도시하지 않은 모터의 회전축에 고정나사 등에 의해 착탈 자유롭게 결합하기 위한 보스부(boss portion)(10a)이 설치되어 있다.

한편, 도면 중 좌측단의 단부 지지판(11)의 주연부에, 다수의 끼워 맞춤 홈(11a)이 형성되어 있고, 그들 도면 중 좌측단에 위치하는 다수의 날개 바퀴(14)의 각 날개(13)의 선단부가 끼워 넣어진다. 상기 단부 지지판(11)의 외면 중앙에는 축(11b)이 돌출하여 설치되어 있다.

도 2 및 도 3에 도시한 바와 같이, 각 다익팬(14)의 중간 지지판(12)의 외면에는 인접하는 다익팬(14)의 각 날개(13)의 선단부가 각각 끼워 넣어지는 끼워 맞춤 오목부(12a)가 형성되어 있다. 한편, 중간 지지판(12)의 내면에는 복수의 날개(13)가 둘레방향으로 부등피치(unequal pitch)이고, 또한 중심축선(o)에 대해 소정 각도 기울어진 상태로 사출 성형 등에 의해 일체 세워 설치되어 있다.

다음에, 도 4 및 도 5를 참조하여 날개(13)의 단면형상에 대해서 설명한다. 도 4는 도 1의 A-A단면, 즉 횡류팬(1)의 길이방향과 수직인 단면(날개는 2매만 도시)을 도시한 도면이고, 도 5는 그 주요 확대도이다.

날개(13)의 단면형상은 압력면(13a), 부압면(13b) 모두 곡선형상으로 형성되 어 있다. 또한, 날개(13)의 입사각(α)과 출사각(β )의 비(α/β)가 0.20~0.32의 범위내로 선정되고, 날개의 부착각(θ)이 20°~ 30°의 범위내로 선정된다. 여기에서, 입사각(α)은 날개(13)의 외주측 단 가장자리(a)에서의 날개 곡선(두께 중심)의 접선(b)과, 중심축선(o)과 외주측 단 가장자리(a)를 연결하는 직선(c)의 외주측 단 가장자리(a)에서의 수선(d)이 이루는 각이다.

또한, 출사각(β)이라는 것은 날개(13)의 내주측 단 가장자리(e)에서의 날개 곡선의 접선(f)과, 중심축선(o)과 내주측 단 가장자리(e)를 연결하는 직선(g)의 내주측 단 가장자리(e)에서의 수선(h)이 이루는 각이다.

또한, 부착각(θ)은 외주측 단 가장자리(a)와 내주측 단 가장자리(e)를 연결하는 직선(i)과, 중심축선(o)과 외주측 단 가장자리(a)를 연결하는 직선(c)이 이루는 각이다.

또한, 도 6에 도시한 바와 같이 날개(13)의 단면형상에서, 부압면(13b)측의 외주측에 직선부(13c)를 형성하고, 날개(13)의 현 길이를 "L"로 하고, 직선부의 길이를 "l"로 한 경우, 직선부의 길이(l)와 날개(13)의 현 길이의 비(L1/L)가 0.05~0.20의 범위내인 것이 바람직하다. 이에 의해, 모두 곡선으로 이루어지고 직선부가 없는 단면형상인 경우에 비교하여 흡입시의 기류박리가 적어지고 소음이 감소된다. 또한, 직선부를 날개의 외주측에 설치함으로써, 먼지의 부착을 경감시킬 수 있고 서징특성(surging property)이 향상된다.

본 발명자들이 입사각(α)과 출사각(β)이 비(α/β), 및 부착각(θ)을 변화시켜 소음측정시험을 실시한 결과를 표 1에 나타낸다. 상기 표 1로부터 알 수 있 는 바와 같이 입사각(α)과 출사각(β)의 비(α/β)를 0.20~0.32의 범위내로 하고, 또한 부착각을 20°~ 30°의 범위내로 한 경우에는 특히 소음이 감소되었다. 이에 대해서, 입사각(α)과 출사각(β)의 비(α/β) 또는 부착각 중 어느 하나가 상기 범위내에 있는 것만으로는 충분한 소음 감소 효과가 얻어지지 않았다.

또한, 상기 시험결과를 도시한 도 7은 상기 조건을 만족하는 본 발명의 실시예의 정압-풍량, 팬 효율(fan efficiency)-풍량의 관계, 및 상기 조건을 만족하지 않는 비교예의 정압-풍량, 팬 효율-풍량의 관계를 도시한 것이다. 상기 도면으로부터 알 수 있는 바와 같이, 본 발명의 실시예는 비교예에 대해서 정압이 향상되어 있으므로 공기의 흐름이 좋고 소음을 감소시킬 수 있다. 또한, 팬 효율도 향상되어 있는 것을 알 수 있다. 상기 시험에 사용한 실시예의 날개는 입사각(α)과 출사각(β)의 비(α/β)가 0.26이고 부착각이 25°이다. 그에 비해, 비교예의 날개는 입사각(α)과 출사각(β)의 비(α/β)가 0.34이고 부착각이 30°이다.

또한, 날개 단면 형상에서의 압력면(13a), 부압면(13b)의 곡선형상은 소정 곡률 반경의 1개의 원호 또는 곡률반경이 다른 복수의 원호로 형성해도 좋고, 스파이럴 곡선(spiral curve) 등으로 형성해도 좋다. 특히 복수의 원호 또는 스파이럴 곡선으로 형성하면, 상기 수치 범위의 날개를 형성하는 것이 용이하다. 또한, 스파이럴 곡선으로 한 경우에는 압력면(13a), 부압면(13b)의 내주측으로부터 외주측의 전체에 걸쳐 보다 매끄러운 곡선으로 형성할 수 있고, 복수의 원호로 형성한 것에 비해, 기류박리가 방지되고 소음을 더욱 감소시킬 수 있다.

본 제 1 실시예의 횡류팬에 의하면 상기 복수의 날개를 중심축선(o)에 대해 서 소정 각도 기울이고 있으므로, 횡류팬을 조립한 장치의 노즈와 팬 케이싱의 간극에서 발생하는 압력을 연속적으로 변동시킬 수 있고, 횡류팬의 회전음을 감소시킬 수 있고, 또한 날개의 둘레 방향의 배열이 부등 피치이므로, 팬 회전음의 피크 주파수를 분산시킬 수 있으며, 귀의 장애감을 감소시켜 청감을 개선할 수 있음과 동시에, 또한 날개 단면 형상이 압력면측, 부압면측 모두 곡선 형상으로 형성되고, 또한 날개 단면의 입사각(α)과 출사각(β)의 비(α/β)를 0.20~0.32의 범위내에 있고, 또한 횡류팬의 중심축선과 날개의 외주측 단 가장자리를 연결하는 직선과, 그 외주측 단 가장자리와 내주측 단 가장자리를 연결하는 직선이 이루는 부착각이 20°~30°의 범위내에 있으므로 소음감소가 가능해진다. 즉, 날개가 소정 각도 기울어져 있는 것, 날개의 배열이 부등피치인 것에 의한 작용에 추가하여, 입사각과 출사각의 비 및 부착각이 각각 소정 범위내에 있는 상승효과에 의해 소음이 현저하게 감소된다.

다음에, 본 발명의 횡류팬을 조립한 공기조화기의 실내기의 한 실시예에 대해서 설명한다.

도 8은 본 발명에 관한 공기조화기의 실내기의 한 실시예를 도시한 종단면도이다.

도 8에 도시한 바와 같이 본 실시예의 실내기(100)는 하우징(101)의 앞면(101a)에, 도면 중 상하로 배치된 흡입 그릴(102)과 분출그릴(103)을 구비한다. 이들 흡입 그릴(102)과 분출 그릴(103)이 팬케이싱(105)내의 통풍로(105)에 의해 연통되어 있다.

상기 통풍로(105)에는 실내측 열교환기(106)의 하류측에 본 발명 중, 상술한 횡류팬(1)이 설치된다. 따라서, 흡입그릴(102)로부터 하우징(101)내로 흡입된 실내공기는 실내측 열교환기(106)에서 열교환되어 냉풍 또는 온풍이 되고, 횡류팬(1)에 의해 분출그릴(103)로부터 실외로 분출된다.

도 9에 도시한 바와 같이 횡류팬(1)의 흡입각(θ1), 즉 노즈(107)와 횡류팬(1) 사이에서 최소간극(t1)을 형성하고 있는 노즈 최소간극 부위와 횡류팬(1)의 중심축선(o)을 연결하는 선(j)과, 팬 케이싱(104)의 최상부(104a)와 횡류팬(1)의 중심축선(o)을 연결하는 선(k)이 이루는 각을 145°~ 160°의 범위내로 하고, 팬케이싱(104)의 감기시작각(θ2), 즉 팬케이싱(104)의 최상부(104a)의 연장선(1)과 최상부(104a)를 지나는 수평선(m)이 이루는 각을 45°~ 50°의 범위내로 하고, 팬케이싱(104)의 감기시작길이, 즉 최상부(104a)와 팬 케이싱(104) 및 횡류팬 사이에서 최소간극을 형성하고 있는 팬케이싱 최소간극 부위(104b)의 거리(L1)와 횡류팬의 직경(ψ)의 비(L1/ψ)를 0.18~0.22의 범위내로 하고, 상기 팬 케이싱 최소간극 부위(104b)의 팬 케이싱 최소간극(t2)과 횡류팬의 직경(ψ)의 비(t2/ψ)를 0.04~0.06의 범위내로 한다.

본 실시예에 관한 공기조화기의 실내기는 상기 범위내의 흡입각(θ1), 감기시작각(θ2), 감기시작길이(L1)와 횡류팬의 직경(ψ)의 비(L1/ψ), 팬 케이싱 최소간극(t2)과 횡류팬의 직경(ψ)의 비(t2/ψ)를 가짐으로써, 상술한 본 발명의 횡류팬이 갖는 저소음성과의 상승작용에 의해 소음이 현저하게 낮고 또한 팬 효율도 좋고 횡류팬의 날개로의 먼지 부착이 적고 서징 특성이 향상된다.

또한, 상기 실시예에서는 횡류팬은 복수의 날개가 횡류팬의 중심축선에 대해 소정 각도 기울어짐과 동시에, 둘레방향으로 부등피치로 배열되어 있지만, 본 발명에 관한 횡류팬은 이에 한정되는 것은 아니다.

본 발명에 의하면 소음이 매우 적은 횡류팬 및 그 횡류팬을 구비한 공기조화기의 실내기를 제공할 수 있다.

Claims

적어도 2매의 지지판과, 이들 지지판 사이에 고리형상으로 설치된 복수매의 날개로 이루어진 횡류팬에 있어서,

상기 각 날개의 길이방향에 수직인 단면형상이 날개의 압력면측, 부압면측 모두 그 중앙부가 팬의 회전방향과는 반대의 방향으로 볼록해지는 곡선을 이루고,

상기 각 날개의 외주측 단 가장자리에서의 날개 곡선의 접선과, 상기 횡류팬의 중심축선과 상기 외주측 단 가장자리를 연결하는 직선의 상기 외주측단 가장자리에서의 수선이 이루는 입사각(α)과, 상기 날개의 내주측 단 가장자리에서의 날개 곡선의 접선과, 상기 횡류팬의 중심축선과 상기 내주측 단 가장자리를 연결하는 직선의 상기 내주측단 가장자리에서의 수선이 이루는 출사각(β)과의 비(α/β)가 0.20~0.32의 범위내로 선정되고, 또한 횡류팬의 중심축선과 날개의 외주측 단 가장자리를 연결하는 직선과, 그 외주측 단 가장자리와 내주측 단 가장자리를 연결하는 직선이 이루는 부착각이 20°~ 30°의 범위내로 선정되는 것을 특징으로 하는 횡류팬.
제 1 항에 있어서,

상기 날개 단면형상이 부압면측의 외주측에 직선부를 갖고, 그 직선부의 길이(l)와 날개의 현 길이(L)의 비(l/L)가 0.05~0.2의 범위내로 선정되는 것을 특징으로 하는 횡류팬.
제 1 항 또는 제 2 항에 기재된 횡류팬을 구비하고, 노즈와 횡류팬 사이에서 최소간극을 형성하고 있는 노즈 최소간극 부위와 횡류팬의 중심축선을 연결하는 선과, 팬 케이싱의 최상부와 횡류팬의 중심축선을 연결하는 선이 이루는 흡입각(θ1)이 145°~ 160°의 범위내로 선정되고, 상기 최상부의 연장선과 상기 최상부를 지나는 수평선이 이루는 상기 팬 케이싱의 감기시작각(θ2)이 45°~ 50°의 범위내에 있고, 상기 최상부로부터 상기 팬 케이싱과 상기 횡류팬 사이에 최소간극을 형성하고 있는 팬 케이싱 최소간극 부위까지의 거리(L1)와, 상기 횡류팬의 직경(ψ)의 비(L1/ψ)가 0.18~0.22의 범위내로 선정되고, 상기 팬 케이싱 최소간극 부위의 팬케이싱 최소간극(t2)과 상기 횡류팬의 직경(ψ)의 비(t2/ψ)가 0.04~0.06의 범위내로 선정되는 것을 특징으로 하는 공기조화기의 실내기.