KR19990045658A

KR19990045658A - 축류식 팬용 토출 베인

Info

Publication number: KR19990045658A
Application number: KR1019980051383A
Authority: KR
Inventors: 데이비드 엠 로크웰; 샤우-타크 알 쵸우
Original assignee: 윌리엄 더블유. 하벨트; 캐리어 코포레이션
Priority date: 1997-11-28
Filing date: 1998-11-27
Publication date: 1999-06-25
Also published as: CN1218881A; KR100302975B1; MY114488A; EP0919728A1; US5951247A; EP0919728B1; DE69815638D1; SG71162A1; ES2200297T3; DE69815638T2

Abstract

밀접하게 이격된 관계에 있는 코일 또는 그릴과 같은 유동 저항체를 갖는 축류식 팬의 팬 하우징에는 토출측 상에 원주 방향으로 이격되고 방사상으로 연장되는 복수개의 베인이 제공된다. 베인은, 유동을 방사상으로 안내하고 유동 저항체의 정면 상으로 분배하기 위해 팬 오리피스 내의 회전/불규칙 유동과 협력하는 데 있어서 방사상 디퓨저로서 역할한다.

Description

축류식 팬용 토출 베인

프로펠러 팬과 같은 통상적인 축류식 팬(axial fan)은 대체로 팬 블레이드 팁(tip)을 완전히 또는 부분적으로 둘러싸는 팬 하우징을 갖는다. 그러한 팬은 대체로 응축 유니트와 같은 HVAC 적용에 사용된다. 이러한 적용에서, 팬은 기본적으로 응축기 코일과 같은 유동 저항체를 통해 공기를 송풍한다. 그러한 팬이 공기 조화 시스템의 응축기 측에 사용될 때, 팬은 수집된 응축액이 팬 유동 내로 또는 응축기 코일 상으로 뿌려지도록 통상적으로 응축액 슬링거(slinger) 구조가 결합되어 있다. 통상적인 하우징을 갖는 축류식 팬과 관련된 문제는, 하우징과 코일에 의해 둘러싸여진 영역 내의 회전/불규칙 유동이 블레이드 팁과 상호 작용함으로써 소음을 생성한다는 것과; 난류 유동이 블레이드 통로 내로 누출되어 소음을 생성한다는 것과; 난류/회전 유동으로 인해 공기가 코일로 비효율적으로 분배된다는 것을 포함한다.

방사상 베인들이 축류식 팬의 팬 하우징의 토출측 상에 제공된다. 팬의 블레이드는 시라우드(shroud)에 의해 감싸여지거나 자유 팁을 가질 수 있다. 방사상 베인은 블레이드 팁의 방사상 외측에 위치되며, 양호하게는 블레이드의 깊이에 걸쳐 연장되며 적어도 블레이드를 지나 짧은 거리만큼 연장된다. 방사상 베인은 방사상 디퓨저로서 역할하며, 회전 유동을 분산시켜서 더 적은 난류 유동이 블레이드 팁과 상호 작용하므로 블레이드 통로 소음을 감소시킴으로써 팬의 성능을 향상시킨다. 더욱이, 베인은 응축기 코일 상으로의 응축액의 분배에 도움을 준다.

본 발명의 목적은 축류식 팬에서의 블레이드 통로 소음을 감소시키는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 응축기 코일 상으로의 응축액 분배를 용이하게 하는 것이다.

본 발명의 추가 목적은 팬 코일 유니트 내에서의 공기 분배와 팬 성능을 향상시키는 것이다. 이러한 목적 및 다른 목적은 이하로부터 명백해질 것이며, 본 발명에 의해 성취된다.

도1은 본 발명을 채용한 룸 에어컨의 부분 절결 단면도.

도2는 도1의 팬 하우징의 토출측 측면도.

도3은 방사상 베인이 있는 상태 및 방사상 베인이 없는 상태에서, 열교환기를 통해 송풍하고 시라우드에 의해 감싸여진 축류식 팬에 대한 A-가중 음향 출력 레벨(dBA) 대 주파수(Hz)의 그래프.

도4는 제1 변경 팬 하우징의 토출측 측면도.

도5는 제2 변경 팬 하우징의 토출측 측면도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

12 : 하우징

20 : 증발기

26 : 축

28 : 모터

30 : 응축기

32 : 팬 하우징

32-1 : 입구 개구

32-a 내지 32-n, 132-a 내지 132-n, 232-a 내지 232-n : 베인

34 : 축류식 팬

34-1 : 블레이드

기본적으로, 하류측에서 유동 저항체를 갖는 축류식 팬으로부터의 공기 유동은, 팬 블레이드 팁과 상호 작용하는 회전 유동이 분산됨으로써 블레이드 통로 소음을 감소시키도록 그리고 유동 내에서 비말 동반(entrained)되는 응축액이 응축기 코일 상에 분배되도록, 방사상 디퓨저로서 역할하는 원주 방향으로 이격된 방사상 안내 베인에 의해 안내된다.

도1에서, 도면 부호 10은 대체로 본 발명을 채용한 룸 에어컨(room air conditioner)을 나타낸다. 통상적으로, 룸 에어컨(10)은 창문에 또는 벽 슬리브(sleeve)를 통해 배치될 수 있는 하우징(12)을 갖는다. 하우징(12)은 격벽 또는 장벽(14)에 의해 증발기 또는 실내 부분과, 응축기 또는 실외 부분으로 분할되며, 또한 각각의 부분은 내부에 위치한 팬에 대해 흡입부와 토출부로 분할된다. 하우징(12)은 에어컨(10)이 설치된 때 냉각될 실내와 대면하는 입구 그릴(inlet grill, 12-1)을 포함한다. 증발기(20)는 입구 그릴(12-1) 바로 후방에 위치되며 시라우드 또는 하우징(22) 내에 장착된다. 하우징(22)은 증발기 팬(24)의 입구에 연결되는 중앙 후방 개구를 갖는다. 팬(24)은, 격벽(14)을 관통하여 격벽(14)에 의해 밀봉 지지되는 축(26)을 통해 모터(28)로 구동된다. 증발기 팬(24)은 루버(louver, 도시 안됨)를 통해 냉각될 실내로 공기를 토출한다. 응축기(30)는 하우징(12) 내에 위치되며 응축기의 토출측은 실외와 대면한다. 팬 하우징(32)은, 응축기 팬(34)의 이동부의 적어도 일부를 내장하는 팬 챔버(33)가 형성되도록 응축기(30)와 하우징(12)의 내부에 연결된다. 팬 하우징(32)은 입구 오리피스(32-1)를 포함한다. 팬(34)은 축방향 프로펠러형이며, 완전히 팬 챔버(33) 내에 위치된 것으로 도시되어 있으며, 2개의 팬(24, 34)들이 함께 구동되도록 축(26)을 통해 모터(28)에 연결되어 있다. 팬(34)의 일부는 오리피스(32-1) 내로 연장될 수 있다.

작동 중에, 모터(28)는 증발기 팬(24)과 응축기 팬(34)을 함께 구동한다. 증발기 팬(24)은 냉각될 실내로부터 공기를 흡입하고, 공기는 입구 그릴(12-1)과, 공기를 냉각시키는 증발기(20)와, 팬(24)을 연속으로 통과하여 루버(도시 안됨)를 지나 실내로 복귀한다. 응축기 팬(34)은 외부 공기를 입구 그릴(도시 안됨)을 통해 하우징(12) 내로 흡입하며, 공기는 팬(34) 및 응축기(30)를 연속적으로 통과하여 응축기로부터 열을 제거하면서 외부로 빠져나간다.

전술한 구조 및 작동은 대체로 통상적인 것으로서, 응축기 팬(34)을 떠난 유동은 회전하는/불규칙적인 경향이 있었으며, 결과적으로 공기 및 비말 동반된 응축액이 응축기(30) 코일 상으로 비효율적으로 분배되었다. 본 발명은 방사상 베인(32-a, 32-b,...32-n)을 추가로 포함한다. 도2에 잘 도시된 바와 같이, 베인(32-a 내지 32-n)은 입구 오리피스(32-1) 둘레로 원주 방향으로 이격되어 있다. 입구 오리피스(32-1)는 팬 하우징(32)의 흡입측 상에 위치되지만, 다른 구성 요소를 하우징(12) 내에 위치시켜야 하는 필요성으로 인해 팬 하우징(32) 내의 중심에 위치하지는 못한다. 따라서, 입구 오리피스(32-1)와 팬(34)은 응축기(30) 코일 상의 중심에 위치하지 못한다. 베인이 없거나 베인의 길이가 축소된 경우에는 룸 에어컨(10)의 높이가 감소될 수 있게 하므로, 베인(32-a 내지 32-n)의 간격은 적어도 팬 하우징(32)의 상부 및 바닥에서 균등하지 않다. 베인(32-a 내지 32-n)들은 팬(34)의 블레이드(34-1)와 적어도 축방향으로 동일 공간 상에 있으며, 팬 하우징(32)의 외주로 방사상으로 연장된다. 베인(32-a 내지 32-n)은 대칭이 아니므로 변하는 길이를 갖는다. 베인(32-a 내지 32-n)은 완만한 S자 형상이며, 양호하게는 팬(34)의 블레이드(34-1)의 하류측을 지나 짧은 거리만큼 축방향으로 연장된다.

응축기(30) 코일에 의해 야기되는 하류측 저항은 반경 방향 분력(radial component)을 회전 유동이 중첩되는 상태로 팬(34)으로부터의 토출에 제공하는 경향이 있다. 베인(32-a 내지 32-n)은 반경 방향 성분의 유동과 협력하여, 회전 분력을 제거하고 유동의 반경 방향 성분을 응축기(30) 코일의 외주로 안내함으로써, 공기 및 비말 동반된 응축액이 더 균일하게 응축기 코일 상으로 분배되게 하고 블레이드 통로 소음을 감소시킨다.

이제 도3을 참조하면, 그래프는 1/3 옥타브 음향 출력 레벨에서 열교환기/응축기를 통해 송풍하는 축류식 팬의 시라우드에 베인(32-a 내지 32-n)들을 추가했을 경우의 음향에 대한 효과를 나타낸다. 토출 유량은 1400 rpm의 모터 속도에서 0.198 m³/s(420 cfm)였다. 베인(32-a 내지 32-n)들을 시라우드에 전체로 추가할 경우에 소음은 64.2 dBA에서 63.8 dBA로 감소하였다. 그러나, 최대 감소 영역이 125 Hz 내지 225 Hz이었다는 것을 알 것이다.

이제 도4를 참조하면, 팬 하우징(132)은 방사상 베인(132-a 내지 132-n)이 S자 형상이라기보다는 직선형이므로 팬 하우징(32)과 상이하다. 베인(132-a 내지 132-n)은 응축기 코일의 정면 상으로 유동을 안내하도록 유동과 협력한다.

이제 도5를 참조하면, 팬 하우징(232)은 방사상 베인(232-a 내지 232-n)이 항공기 날개의 형상이므로 팬 하우징(32, 132)과 상이하다. 베인(232-a 내지 232-n)은 응축기 코일의 정면 상으로 유동을 안내하도록 유동과 협력한다.

본 발명의 모든 실시예는 기본적으로 동일한 방식으로 작동한다는 것을 알 것이다. 베인은 유동을 방사상으로 안내하여 응축기 코일의 정면 상으로 안내하도록 방사상 유동의 회전 성분과 협력한다. 베인은 균등하거나 변하는 간격을 가질 수 있으며, 유체 유동의 저손실 안내를 수행하는 임의의 형상을 가질 수 있다.

본 발명의 양호한 실시예가 도시되고 설명되었지만, 당해 기술의 숙련자는 다른 변경을 이룰 수 있다. 예컨대, 본 발명은 하류측 손실 또는 저항이 코일에서보다 그릴에서 발생한 경우에 사용될 수 있다. 따라서, 본 발명의 범주는 첨부된 특허 청구의 범위에 의해서만 제한되어야 한다.

본원 발명의 팬 하우징 내에 배치된 방사상 베인은 방사상 디퓨저로서 역할하며, 회전 유동을 분산시켜서 더 적은 난류 유동이 블레이드 팁과 상호 작용하므로 블레이드 통로 소음을 감소시킴으로써 팬의 성능을 향상시키며, 또한 응축기 코일 상으로의 응축액의 분배에 도움을 준다.

Claims

팬 하우징(32)에 있어서,

흡입측 및 토출측과,

상기 팬 하우징에 위치된 입구 오리피스(32-1)와,

상기 입구 오리피스를 통해 적어도 부분적으로 삽입되는 축류식 팬(34)과,

상기 토출측 상에 위치되어 상기 팬으로부터 방사상으로 이격되며, 원주 방향으로 이격되고 방사상으로 연장되는 복수개의 베인(32-a 내지 32-n; 132-a 내지 132-n; 232-a 내지 232-n)을 포함하는 것을 특징으로 하는 팬 하우징.
제1항에 있어서, 상기 팬은 복수개의 블레이드를 가지며, 상기 베인들은 상기 블레이드와 적어도 축방향으로 동일 공간 상에 있는 것을 특징으로 하는 팬 하우징.
제1항에 있어서, 상기 베인들은 비대칭인 것을 특징으로 하는 팬 하우징.
제1항에 있어서, 상기 베인들은 변하는 방사상 연장부를 갖는 것을 특징으로 하는 팬 하우징.
제1항에 있어서, 상기 베인(132-a 내지 132-n)들은 직선형인 것을 특징으로 하는 팬 하우징.
제1항에 있어서, 상기 베인(232-a 내지 232-n)들은 항공기 날개 형상인 것을 특징으로 하는 팬 하우징.