KR100985954B1 - 송풍 장치 및 이 송풍 장치를 구비한 공기 조화기용 실외유닛 - Google Patents

송풍 장치 및 이 송풍 장치를 구비한 공기 조화기용 실외유닛 Download PDF

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Abstract

송풍 장치는, 축류 날개차(7)와, 상기 축류 날개차(7)의 흡입 측에 위치하는 팬 모터(8)와, 상기 팬 모터(8)를 지지하는 모터 스테이(9)를 구비한다. 모터 스테이(9)는, 대략 직선 형상을 이루는 것과 함께 축류 날개차(7)의 회전면에 대해 평행하게 장착되어 있다. 축류 날개차(7)의 날개 전연(17)은, 모터 스테이(9)의 후류에 있어서의 난기류가 확대되는 영역(Y)보다 모터 스테이(9)에 가까운 것과 함께 난기류의 범위가 축소되는 영역(X)에 위치되어 있다. 그 때문에, 모터 스테이(9)의 후류에 있어서의 난기류가 축류 날개차(7)의 공력 특성 및 소음 특성(예를 들면, NZ음의 증대)에 영향을 미치는 것을 억제할 수 있다.

Description

송풍 장치 및 이 송풍 장치를 구비한 공기 조화기용 실외 유닛{BLOWER AND AIR CONDITIONER OUTDOOR UNIT WITH THE BLOWER}
본 발명은, 송풍 장치 및 이 송풍 장치를 구비한 공기 조화기용 실외 유닛에 관한 것이다.
종래부터 공기 조화기용 실외 유닛으로서, 예를 들면 케이싱의 상부에 송풍 팬이 배설되어 있는 것과 함께 케이싱 내에 단면 ㄷ자 모양의 열교환기가 배설되어 있는 것을 들 수 있다.
상기 구성의 공기 조화기용 실외 유닛이 콤팩트화되는 경우, 열교환기와 케이싱의 천정면과의 사이의 공간도 축소되는 것으로부터, 송풍 팬과 열교환기 및 케이싱의 천정면과의 거리도 짧아지지 않을 수 없다. 이 경우, 송풍 팬의 상류에 구조물이 존재하면 팬 흡입 기류가 저해되는 일이 있고, 이 대책으로서, 팬 중심과 구조물이 편심된 상태로 배치되어 있다.
송풍 팬의 상류에 존재하는 구조물로서는, 팬 모터 및 상기 팬 모터를 지지하는 모터 스테이를 들 수 있다. 공기 조화기용 실외 유닛에 있어서는, 팬 모터는 송풍 팬의 흡입 측에 배치되는 것이 일반적이고, 실외 유닛의 높이 방향이 콤팩트화된다. 이러한 실외 유닛의 송풍 장치로서 대경의 송풍 팬(이 경우, 외경뿐만 아 니라 축방향의 높이도 커진다)이 배치되면, 팬 모터 및 모터 스테이의 배치 스페이스도 축소되고, 모터 스테이에 의한 흡입 난기류가 생겨 NZ음(송풍 팬의 날개 장수(N)와 회전수(Z)와의 곱(NZ)과 동일한 주파수를 갖는 피크음)이 커질 우려가 있다. 그래서, 모터 스테이를 송풍 팬으로부터 멀어지는 방향으로 만곡 혹은 굴곡시킴으로써, 상기 문제에 대처하고자 한 것이 제안되어 있다(특허 문헌 1 참조).
또, 공기 조화기용 실외 유닛이 콤팩트화되는 경우, 송풍 팬과 케이싱이 근접하게 배치된다. 그 결과, 케이싱의 측면과 송풍 팬의 날개차가 간섭하여 NZ음이 증대한다는 문제도 있다. 특히, 케이싱의 전측면에 열교환기가 없는 경우, 흡입 기류가 송풍 팬의 회전 방향으로 편류함으로써, NZ음이 커지기 쉽다는 문제가 있다.
이러한 NZ음의 증대를 억제하는 방법으로서, 날개차의 회전 방향에 있어서의 날개의 설치 피치의 간격이 부등(不等)인 부등 피치 날개차를 채용함으로써, 날개와 케이싱의 측면과의 간섭 주기를 약간 어긋나게 하여 NZ 피크음의 증대를 억제하고자 한 것이 제안되어 있다(특허 문헌 2 참조).
[특허 문헌 1: 일본국 특허공개2003-130394호 공보]
[특허 문헌 2: 일본국 특허공개평5-223093호 공보]
그러나, 상기 특허 문헌 1에 개시되어 있는 바와 같이, 모터 스테이가 송풍 팬으로부터 멀어지는 방향으로 만곡 혹은 굴곡되는 구조의 경우, 모터 스테이의 형상이 복잡화됨과 함께 모터 스테이의 조립이 복잡해진다. 그 때문에, 모터 스테이의 형상 및 조립의 간소화를 도모하기 위해, 대략 직선 형상을 이루는 것과 함께 날개차의 회전면에 대해 평행하게 장착된 모터 스테이에 의해 팬 모터가 지지되어 있는 구조가 채용되는 경우가 있다.
상기와 같은 모터 스테이의 구조의 경우, 공기 조화기용 실외 유닛의 콤팩트화에 의해 송풍 팬의 날개차에 있어서의 날개 전연과 모터 스테이가 근접하고, 모터 스테이의 후류에 있어서의 난기류가 팬의 공력(空力) 특성 및 소음 특성에 영향을 미치게 된다. 특히, 소음 특성에서는 NZ음이 증대한다는 문제가 발생한다.
그런데, 상기 특허 문헌 2에 개시되어 있는 부등 피치 날개차의 채용에 의해, 케이싱의 측면과 송풍 팬과의 간섭 및 상류의 편류(즉, 케이싱의 전면에 열교환기가 없기 때문에 발생하는 편류)의 영향에 의한 NZ음은 저감된다. 그러나, 상술한 모터 스테이의 후류의 난기류의 영향에 의한 NZ음이 저감되지 않는 한, 실외 유닛 전체로서의 NZ음을 저감할 수 없다는 문제가 있다.
본 발명은, 상기의 점을 감안하여 이루어진 것이며, 공기 조화기용 실외 유닛의 콤팩트화에 따라 발생하는 NZ음의 저감과 공력 특성의 개선을 도모할 수 있는 송풍 장치 및 공기 조화기용 실외 유닛을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 과제를 해결하기 위해, 본 발명의 제1 형태에 의하면, 축류 날개차(7)와, 상기 축류 날개차(7)의 흡입 측에 위치하는 팬 모터(8)와, 상기 팬 모터(8)를 지지하는 모터 스테이(9)를 구비한 송풍 장치가 제공된다. 모터 스테이(9)는, 대략 직선 형상을 이루는 것과 함께 축류 날개차(7)의 회전면에 대해 평행하게 장착되어 있다. 축류 날개차(7)의 날개 전연(17)은, 모터 스테이(9)의 후류의 폭이 최대가 되는 영역(Y)보다 상류에 있음과 함께, 후류의 폭이 상기 영역(Y)보다 좁은 영역(X)에 위치하도록 배치되며, 상기 영역(Y)과 상기 좁은 영역(X)의 경계는, 상기 모터 스테이(9)와 상기 축류 날개차(7)의 날개 전연(17)과의 간격을 L로 하고, 상기 모터 스테이(9)의 폭을 W로 했을 때, L/W=2.5가 되는 지점이다.
상기와 같이 구성한 것에 의해, 모터 스테이(9)의 후류에 있어서의 난기류가 축류 날개차(7)의 공력 특성 및 소음 특성(예를 들면, NZ음의 증대)에 영향을 미치는 것을 억제할 수 있고, 송풍 장치의 콤팩트화와 NZ음의 저감을 양립시킬 수 있다.
상기 송풍 장치에 있어서, 모터 스테이(9)와 축류 날개차(7)의 날개 전연(17)과의 간격을 L로 하고, 모터 스테이(9)의 폭을 W로 했을 때, L 및 W가 L/W＜2.5의 범위로 설정되는 것이 바람직하다. 그 경우, 팬 모터(8)의 축동력을 너무 증대시키는 일 없이 NZ음의 저감을 도모할 수 있다. L 및 W가 L/W≥2.5의 범위로 설정되면, 축류 날개차(7)의 날개 전연(17)이 모터 스테이(9)의 후류에 있어서의 난기류가 확대되는 영역(Y)에 위치하게 되는 것으로부터, 모터 스테이(9)의 후류에 있어서의 난기류가 축류 날개차(7)의 공력 특성 및 소음 특성(예를 들면, NZ음의 증대)에 크게 영향을 주게 된다.
L 및 W는, 바람직하게는 0.5＜L/W의 범위로 설정되어 있다. 그 경우, 모터 스테이(9)와 축류 날개차(7)의 날개 전연(17)이 너무 근접하는 것에 의한 간섭음의 발생을 방지할 수 있다. L 및 W가 L/W≤0.5의 범위로 설정되면, 축류 날개차(7)의 날개 전연(17)이 모터 스테이(9)에 너무 근접함으로써, 오히려 NZ음이 증대한다.
또, 상기 송풍 장치에 있어서, 상기 축류 날개차(7)의 날개의 배열이 부등 피치 배열인 것이 바람직하다. 그 경우, 날개와 케이싱의 측벽과의 간섭 주기, 및 흡입 기류가 회전 방향으로 편류하는 것에 의해 생기는 날개면 혼란의 발생 주기를 약간 어긋나게 할 수 있다. 그 결과, NZ음의 증대가 억제되고, 전체적인 소음 특성을 개선하는 것이 가능해진다.
본 발명의 제2 형태에 의하면, 상기의 송풍 장치를 구비한 상취출 타입의 공기 조화기용 실외 유닛이 제공된다. 그 경우, 장치의 콤팩트화와 운전음의 저감을 양립시킨 공기 조화기용 실외 유닛을 얻을 수 있다.
도 1은 본 실시 형태에 관한 송풍 장치를 구비한 공기 조화기용 실외 유닛을 나타낸 평면도.
도 2는 송풍 장치를 구비한 공기 조화기용 실외 유닛의 일부를 절제한 상태를 나타낸 정면도.
도 3은 송풍 장치에 있어서의 모터 스테이의 후류에 있어서의 기류의 상태를 나타낸 모식도.
이하, 첨부 도면을 참조하여, 본 발명의 적합한 실시의 형태에 대해서 상술한다.
본 실시 형태에 관한 송풍 장치는, 상취출 타입의 공기 조화기용 실외 유닛에 적용된다.
이 공기 조화기용 실외 유닛은, 도 1 및 도 2에 나타낸 바와 같이, 하부 케이싱(1A)과, 상부 케이싱(1B)을 구비하고 있다. 하부 케이싱(1A)에는, 열교환 기(2) 및 각종 기기(예를 들면, 압축기(3a), 누산기(3b) 및 리시버(3c))가 설치되어 있다. 상부 케이싱(1B)에는 송풍 장치(4)가 설치되어 있다. 구조상, 공기 조화기용 실외 유닛의 중심이 되는 하부 케이싱(1A)은, 좌우 방향의 치수가 긴 것과 함께 전후방향의 치수가 짧은 단면 장방형상을 이루고, 또한 상하 방향으로 소정의 높이를 갖는 각통형상을 이룬다.
상기 하부 케이싱(1A)에 있어서의 3면(예를 들면, 좌우 양측면 및 배면)에는, 공기 흡입구(6a, 6b, 6c)가 형성되어 있다. 열교환기(2)는 횡단면 대략 ㄷ자 모양을 이루고, 공기 흡입구(6a, 6b, 6c)에 대응하여 배치되어 있다. 이 열교환기(2)로서는, 예를 들면 핀 및 튜브 타입의 열교환기를 들 수 있다. 하부 케이싱(1A)의 좌측면에 위치하는 공기 흡입구(6a)에 대응하는 열교환부(2a)는, 하부 케이싱(1A)의 배면에 위치하는 공기 흡입구(6c)에 대응하는 열교환부(2c)와, 하부 케이싱(1A)의 코너각(90°)에 대응하는 코너각(θ1)=약90°로 굽어 이루어져 있다. 또, 열교환기(2)에 있어서, 하부 케이싱(1A)의 우측면에 위치하는 공기 흡입구(6b)에 대응하는 열교환부(2b)와, 하부 케이싱(1A)의 배면에 위치하는 공기 흡입구(6c)에 대응하는 열교환부(2c)는, 상기 코너각(θ1)보다 큰 코너각(θ2)=100°~110°로 굽어 이루어져 있다. 이로 인해, 실외 유닛의 우측이 건물의 벽면에 접해 고정되거나, 2대의 실외 유닛이 인접해 설치되거나 할 때에도, 유효한 공기 흡입 스페이스를 확보할 수 있다. 각 코너각(θ1 및 θ2)은 θ1=θ2=90°이어도 된다.
상기 상부 케이싱(1B)에 설치되는 송풍 장치(4)는, 상기 열교환기(2)의 상단 보다 상방에 위치한다. 송풍 장치(4)는, 축류 날개차(7)과, 상기 축류 날개차(7)의 흡입 측에 위치하는 팬 모터(8)와, 상기 팬 모터(8)를 지지하는 한 쌍의 모터 스테이(9, 9)를 구비하고 있다. 모터 스테이(9, 9)는 대략 직선 형상을 이루고, 축류 날개차(7)의 회전면에 대해 평행하게 되도록, 열교환기(2)의 상단과 하부 케이싱(1A)에 있어서의 전면판(10)의 상단 사이에 가설되어 있다. 모터 스테이(9, 9)는 단면 직사가형 모양을 이루지만, 단면 원형 모양이어도 된다. 이 경우, 모터 스테이(9)의 폭(W)은 직경을 나타낸다.
송풍 장치(4)를 구성하는 축류 날개차(7)의 외주에는, 상부 케이싱(1B)의 천정면에 형성된 지지 구멍(11)에 상단이 고정되어 있는 대략 원통 형상의 벨 마우스(12)가 배설되어 있다. 벨 마우스(12)의 상단의 개구는, 실외 유닛의 공기 취출구(13)를 구성한다.
축류 날개차(7)는, 중심에 위치하는 원통 형상의 보스(15)와, 상기 보스(15)의 외주에 일단이 장착되어 있는 복수장(본 실시 형태의 경우, 4장)의 날개(16a, 16b, 16c, 16d)로 이루어진다. 이들 날개(16a, 16b, 16c, 16d)의 배열은, 날개(16a, 16c)의 설치각(α)과, 날개(16b, 16c)의 설치각(β)이 동일하지 않은 부등 피치 배열이다. 이것은, 공기 조화기용 실외 유닛의 콤팩트화에 따라서, 각 날개(16a, 16b, 16c, 16d)와 케이싱의 측벽과의 간섭 주기, 및 흡입 기류가 회전 방향으로 편류하는 것에 의해 생기는 날개면 혼란의 발생 주기를 약간 어긋나게 하기 때문이다. 그 결과, NZ음의 증대가 억제되고, 전체적으로 소음 특성을 개선하는 것이 가능해진다. 여기에서, 부호(16)의 첨자(a~d)는 각 날개(16)를 구별하기 위 한 것이다. 본 실시 형태에 있어서는, 부등 피치 날개차의 밸런스를 유지하기 위해, 날개(16a, 16c)의 설치각(α)과 날개(16b, 16c)의 설치각(β)이 동일하지 않은 부등 피치 배열이 채용되었다. 그러나, 4장 날개 및 5장 날개에 있어서, 날개가 랜덤하게 배치되는 것과 함께, 축류 날개차(7)의 밸런스가 다른 수단(예를 들면, 날개마다 중량을 바꾸는 것)에 의해 유지되어도 된다.
그런데, 이런 종류의 공기 조화기용 실외 유닛의 콤팩트화에 따라 실외 유닛의 높이 방향의 치수도 제한되므로, 상부 케이싱(1B)의 높이 방향의 치수가 축소된다. 그러면, 상술한 바와 같이, 상기 모터 스테이(9, 9)와 축류 날개차(7)와의 거리도 저절로 축소되고, 모터 스테이(9, 9)의 후류에 있어서의 난기류가 축류 날개차(7)의 공력 특성 및 소음 특성에 영향을 미치게 된다. 이러한 문제를 해소하기 위해서는, 모터 스테이(9, 9)와, 축류 날개차(7)의 회전 방향(M)에 대해 전단이 되는 날개 전연(17)과의 거리의 최적화가 필요로 된다.
그래서, 본 실시 형태에 있어서는, 상기 모터 스테이(9, 9)의 상면과 상기 축류 날개차(7)에 있어서의 날개 전연(17)과의 거리를 L로 하고, 상기 각 모터 스테이(9)의 폭을 W로 했을 때, L 및 W는 0.5＜L/W＜2.5의 범위로 설정되어 있다.
덧붙여서, 모터 스테이(9)의 후류의 기류에 대해 조사한 결과, 도 3에 나타낸 바와 같이, 공기류(A)가 모터 스테이(9)를 통과한 직후에 있어서 박리되어 모터 스테이(9)의 배후에 지수역(止水域)이 형성되고, 박리된 전단층(즉, 박리된 기류의 경계)이 일단 확대되고, 그 후 축소한다는 현상이 발생하는 것을 알았다.
상기 현상을 감안하면, 축류 날개차(7)에 있어서의 날개 전연(17)이, 후류의 폭이 최대가 되는 영역(Y)보다 상류인 것과 함께, 후류의 폭이 영역(Y)보다 좁은 영역(X)에 위치하도록 배치되는 것이 좋은 것을 알 수 있다. 이 영역(X)과 영역(Y)과의 경계가 L/W=2.5이다. 따라서, 상기한 바와 같이, L 및 W가 L/W＜2.5의 범위로 설정되는 것이 바람직하다. 한편, 모터 스테이(9)와 축류 날개차(7)의 날개 전연(17)이 너무 근접하면, 양자의 간섭음의 발생이 문제가 되므로, L 및 W가 0.5＜L/W의 범위로 설정되는 것이 바람직하다.
그런데, 후류의 폭이 확대되는 영역(Y)에 날개 전연(17)이 위치하는 경우, 후류 혼란의 영향이 커져 소음 특성이 나빠진다. 또, 상기 영역(Y)보다 하류에 있어서는 후류 혼란이 축소되는 것으로부터, 날개 전연(17)이 상기 영역(Y)의 하류에 위치하는 경우, 후류 혼란의 영향을 작게 하는 것은 가능하다. 그러나, 실외 유닛의 콤팩트화에 역행함과 함께, 팬 모터(8)의 축동력도 증대하게 된다.
상기와 같이 구성한 것에 의해, 다음과 같은 작용 효과를 얻을 수 있다.
모터 스테이(9, 9)의 후류에 있어서의 난기류가 축류 날개차(7)의 공력 특성 및 소음 특성(예를 들면, NZ음의 증대)에 영향을 미치는 것을 억제할 수 있고, 송풍 장치의 콤팩트화와 NZ음의 저감을 양립시킬 수 있다.
또, L 및 W가 0.5＜L/W＜2.5의 범위로 설정됨으로써, 팬 모터(8)의 축동력을 너무 증대시키는 일 없이 NZ음의 저감을 도모할 수 있는 것과 함께, 모터 스테이(9, 9)와 축류 날개차(7)의 날개 전연(17)이 너무 근접하는 것에 의한 간섭음의 발생을 방지할 수 있다.
또한, 축류 날개차(7)의 날개의 배열이 부등 피치 배열인 것으로 인해, 각 날개(16a, 16b, 16c, 16d)와 케이싱의 측벽과의 간섭 주기, 및 흡입 기류가 회전 방향으로 편류하는 것에 의해 생기는 날개면 혼란의 발생 주기를 약간 어긋나게 할 수 있다. 그 결과, NZ음의 증대가 억제되고, 전체적으로 소음 특성을 개선하는 것이 가능해진다.
본원 발명은, 상기 실시 형태로 한정되는 것은 아니며, 발명의 요지를 일탈하지 않는 범위에 있어서, 적절히 설계 변경 가능한 것은 물론이다.

Claims (5)

  1. 축류 날개차(7)와, 상기 축류 날개차(7)의 흡입 측에 위치하는 팬 모터(8)와, 상기 팬 모터(8)를 지지하고 직사각형 모양의 단면을 갖는 모터 스테이(9)를 구비하고, 상기 모터 스테이(9)가 직선 형상을 이루는 것과 함께 상기 축류 날개차(7)의 회전면에 대해 평행하게 장착되어 있는 송풍 장치로서, 상기 축류 날개차(7)의 날개 전연(17)이, 상기 모터 스테이(9)의 후류의 폭이 최대가 되는 영역(Y)보다 상류에 있음과 함께, 후류의 폭이 상기 영역(Y)보다 좁은 영역(X)에 위치하도록 배치되며, 상기 영역(Y)과 상기 좁은 영역(X)의 경계는, 상기 모터 스테이(9)와 상기 축류 날개차(7)의 날개 전연(17)과의 간격을 L로 하고, 상기 모터 스테이(9)의 폭을 W로 했을 때, L/W=2.5가 되는 지점이어서, 상기 축류 날개차(7)의 날개 전연(17)은 0.5＜L/W<2.5의 범위 내에 배치되는 것을 특징으로 하는 송풍 장치.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 축류 날개차(7)의 날개의 배열이 부등(不等) 피치 배열인 것을 특징으로 하는 송풍 장치.
  5. 청구항 1에 기재된 송풍 장치를 구비한 것을 특징으로 하는 상취출 타입의 공기 조화기용 실외 유닛.
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