KR20090088440A

KR20090088440A - 시로코 팬 및 공기조화 장치

Info

Publication number: KR20090088440A
Application number: KR1020097014245A
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: 2009-08-19
Also published as: ES2749113T3; CN101595310A; JP4906555B2; CN101595310B; EP2757269A2; EP2757269B1; AU2008236109B2; KR101179805B1; ES2625932T3; WO2008123208A1; TW200916663A; HK1135160A1; EP2757268B1; ES2744990T3; TWI352780B; EP2757268A2; EP2128451A4; EP2757269A3; EP2757268A3; JP2008240612A

Abstract

소정 풍량을 얻을 때의 소음치 및 회전수를 저감할 수 있는 시로코 팬 및 그 시로코 팬을 구비하는 공기조화 장치를 제공한다. 스크롤(6)과, 이 스크롤(6) 내에 회전 자유롭게 배치되고, 원통형상으로 배열된 다수의 날개를 갖는 팬 본체와, 이 팬 본체를 회전 구동하는 모터를 구비하는 시로코 팬에 있어서, 상기 스크롤(6)은, 소용돌이 형상의 외형상에 개략 평행한 2개의 직선부(12, 13)를 가지며, 상기 모터의 회전축을 상기 스크롤의 설부(8)에 가까운 쪽의 직선부(12) 가까이에 위치시킨다.

Description

시로코 팬 및 공기조화 장치{SIROCCO FAN AND AIR CONDITIONER}

본 발명은, 소음을 저감하고, 송풍 특성을 향상시킨 시로코 팬 및 공기조화 장치에 관한 것이다.

종래로부터, 시로코 팬에서는, 소용돌이 형상의 스크롤로부터 취출(吹出)한 공기류의 일부가, 팬 외부로부터 팬 내부를 향하여 흐르는 역류(逆流) 현상이 생기는 것이 알려져 있다. 역류가 생기면, 흡입 공기류와 충돌이 생기기 때문에, 송풍량이 저하될 뿐만 아니라 소음이 커진다. 그래서, 이러한 역류 현상을 억제하기 위해, 스크롤의 흡입구를 형성하는 벨 마우스의 형상을 원주 방향의 영역으로 나누어 변화시키는 등의 궁리가 이루어지고 있다(예를 들면, 특허 문헌 1 참조). 또한, 설부(舌部) 외에 보조 설부를 설부로부터 돌출하도록 마련한 예도 제안되어 있다(예를 들면, 특허 문헌 2 참조).

특허 문헌 1 : 일본 특개평9-126193호 공보(제 4 내지 5페이지, 도 1, 도 2)

특허 문헌 2 : 일본 특개2006-138268호 공보(제 4페이지, 도 1, 도 3)

발명이 해결하고자 하는 과제

그 한편으로, 종래의 시로코 팬을 탑재한 공기조화 장치에서는, 소정 소음치에 있어서의 시로코 팬의 취출 풍량이 작고, 열교환기 성능이 저하되기 때문에, 압축기의 부하가 커지고, COP(성적 계수)가 저하되고, 또한 COP 저하를 억제하기 위해, 시로코 팬의 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 공기조화 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한, 본 발명의 다른 목적은, 스크롤의 형상을 궁리함에 의해, 역류 현상을 억제하고, 소정 풍량을 유지하면서 소음치를 저감하는 데 있다.

과제를 해결하기 위한 수단

본 발명에 관한 시로코 팬은, 스크롤과, 이 스크롤 내에 회전 자유롭게 배치되고, 원통형상으로 배열된 다수의 날개를 갖는 팬 본체와, 이 팬 본체를 회전 구동하는 모터를 구비하는 시로코 팬에 있어서, 상기 스크롤은, 소용돌이 형상의 외형상(外形上)에 개략 평행한 2개의 직선부를 가지며, 상기 모터의 회전축을 상기 스크롤의 설부에 가까운 쪽의 직선부 가까이에 위치시키는 것을 특징으로 한다.

발명의 효과

본 발명에 의하면, 스크롤과, 이 스크롤 내에 회전 자유롭게 배치되고, 원통형상으로 배열된 다수의 날개를 갖는 팬 본체와, 이 팬 본체를 회전 구동하는 모터를 구비하는 시로코 팬에 있어서, 스크롤은, 소용돌이 형상의 외형상에 개략 평행한 2개의 직선부를 가지며, 상기 모터의 회전축을 상기 스크롤의 설부에 가까운 쪽의 직선부 가까이에 위치시킴에 의해, 소정 소음시의 풍량을 크게 할 수 있고, 또한 공기조화 장치의 경우는 COP를 향상시킬 수 있다.

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

도 2는 실시의 형태 1에서의 벨 마우스의 중심과 회전축의 중심의 위치 관계를 도시하는 도면.

도 3은 실시의 형태 2에서의 스크롤 형상을 도시하는 도면.

도 4는 실시의 형태 3에서의 모터 지지대, 팬 모터, 팬 본체의 조립체를 도시하는 사시도.

도 5는 도 4의 모터 지지대의 사시도.

도 6은 모터 지지대에 통풍구를 마련한 경우의 사시도.

도 7은 실시의 형태 4에서의 스크롤의 설부의 양단에 리브를 마련한 경우의 모식도.

도 8은 도 7의 리브의 모식적 측면.

도 9는 시로코 팬의 취출구에서의 속도 분포를 도시하는 도면.

도 10은 시로코 팬의 취출구에서의 역류 현상을 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 : 설부

9 : 벨 마우스 10 : 실내 유닛

11 : 팬 본체 12 : 직선부

13 : 직선부 14 : 모터 지지대

15 : 통풍구 16 : 리브

17 : 흡입구 18 : 취출구

20 : 역류 영역 22 : 흐름

이하, 본 발명의 실시의 형태에 관해 도면을 참조하여 설명한다.

실시의 형태 1.

도 1은 본 발명의 실시의 형태 1에서의 시로코 팬을 구비하는 공기조화 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 갖는 팬 본체를 구비하고 있다. 도면중, 4는 공기의 흡입구, 5는 냉풍 또는 온풍의 취출구, 7은 팬 모터(2)의 회전축, 8은 설부이다.

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(φ) 160㎜, 폭 치수 190㎜, 날개 매수 40매로 되어 있고, 열교환기(3)는, 12단(段)의 열전달관을 구비하고, 그 열전달관의 열(列) 피치는 12.7㎜, 단(段) 피치는 20.4㎜, 열전달관 축방향 길이는 7OO㎜, 통풍 저항(△P1)=23.1V^1.3[Pa](V : 속도[m/s])로 되어 있다.

또한, 실내 유닛(10)은, 속길이(오행(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 회전하는 원통형상의 날개열(翼列)에 의해 동압 및 정압이 부여된 공기가, 실내 유닛(10)의 풍로(風路) 내로 개구하는 토출구로부터 취출하고, 그 풍로 내에 마련된 열교환기(3)와 열교환되여, 냉풍 또는 온풍이 되어 취출구(5)로부터 실내로 취출한다.

도 2는 본 발명의 실시의 형태 1에서의 모터의 회전축과 벨 마우스의 중심의 위치 관계를 도시하는 도면이고, 점(O)은 벨 마우스(9)의 중심, 점(P)은 모터(2)의 회전축의 중심(팬 회전 중심)이다.

본 실시의 형태의 스크롤(6)은, 소용돌이 형상의 외형상에 개략 평행한 2개의 직선부(12, 13)를 가지며, 스크롤(6)의 설부(8)에 가까운 쪽의 직선부(12) 가까이에 팬 모터(2)의 회전축(7)의 중심이 배치되어 있다. 즉, 팬 회전 중심(P)을 벨 마우스 중심(O)에 대해 편심시킴과 함께, 그 편심 위치를 설부(8)에 가까운 쪽의 직선부(12) 가까이에 설치하는 것이다.

표 1에 실내 유닛의 취출 풍량이 16㎥/min에 있어서의, OP의 길이를 O㎜, 2㎜로 하였을 때의 소음치, 회전수를 나타낸다.

[표 1]

표 1 풍량이 16㎥/min인 때의 소음치, 회전수

OP의 길이	0㎜	2㎜
소음치 dB	45.8	45.3
회전수 rpm	1103	1092

표 1로부터, OP를 2㎜로 하면 소음치, 회전수를 작게 할 수 있다.

다음에, 이 이유를 설명한다. 표 2에, OP의 길이 O㎜, 회전수 11O3rpm일 때와, OP의 길이 2㎜, 회전수 1O92rpm일 때의, 날개사이(翼間) 최대 풍량을 표시한다. 풍량은 모두 16㎥/min이다.

[표 2]

표 2 풍량이 16㎥/min인 때의 날개사이 최대 풍량

OP의 길이	0㎜	2㎜
날개사이 최대 풍량 ㎥/min	0.682	0.661

표 2로부터, 날개사이 최대 풍량은 OP의 길이 2㎜인 쪽이 작다. 음압(音壓) 에너지는 속도의 6승에 비례하고, 소음치는 하기식

SPL=10log₁₀(p/po)²[dB]

p : 음압 에너지[Pa], po : 2×1O^-5[Pa]

로 표시되기 때문에, 소음치를 작게 하는, 즉 음압 에너지를 작게 하기 위해서는, 최대 속도를 작게 하는 것이 효과적이고, 시로코 팬과 같이 날개사이 풍량 분포가 불균일한 경우는, 날개사이 풍량의 최대치를 작게 하는 것이 좋다.

실시의 형태 2.

도 3은 본 발명의 실시의 형태 2에서의 스크롤의 형상을 도시하는 도면이다. 단, 본 실시의 형태에서는 벨 마우스 중심과 팬 회전 중심을 일치시키는 것으로 한다(편심량 제로인 경우).

스크롤(6)은, 소용돌이 형상의 외형상에 개략 평행한 2개의 직선부(FH, EB)를 가지며, 개략 평행한 2개의 직선 사이의 최단 거리를 CG로 하고, 스크롤의 직선부(FH, EB)와 평행하며, 벨 마우스 중심(O)을 통과하는 평행선과 스크롤 외형과의 교점을 점(A), 스크롤 외형과 팬 회전 중심(O)의 거리가 최대가 되는 스크롤 외형상의 점을 점(B), 팬 회전중심(O)을 통과하고, 스크롤의 직선부(FH, EB)에 대한 수선(垂線)과, 스크롤의 직선부(FH, EB)의 교점을 점(C), 점(G)으로 하고, 팬 반경을 R, 선분(OA)과 선분(OB)이 이루는 각도를 θ로 한다.

종래의 스크롤 형상을 나타내는 곡선(FGHABCE)은 대수나선(對數螺旋)이고, R/CG는 O.68 정도이고, 본 실시의 형태의 O.72≤R/CG≤O.82보다도, 팬 지름이 작고, 소정 풍량을 얻기 위해 필요한 회전수가 커진다.

한편, R/CG를 크게 하면, 소정 풍량을 얻기 위해 필요한 회전수는 작아지지만, 선분(EB)이 팬에게 근접하여, 선분(EB)에 가까운 날개사이에 풍량이 집중하고, 소음치가 커진다.

그래서, R/CG를 크게 함과 함께, 곡선(AB)을 대수나선보다도 팬으로부터 떼면, 곡선(AB) 부근의 날개사이 풍량이 커지고, 구만큼, 선분(EB) 부근의 날개사이 풍량이 적어진다.

표 3에, 종래의 스크롤 형상과 R/CG가 O.68인 경우(CASE 1)와, R/CG=O.76, (OC-R)/R=O.375, θ=6O°로 한 경우(CASE 2)의, 실내 유닛이 취출 풍량이 16㎥/min인 때의, 소음치와 회전수를 표시한다.

[표 3]

표 3 풍량이 16㎥/min인 때의 소음치, 회전수

OP의 길이	CASE1	CASE2
소음치 dB	45.3	44.1
회전수 rpm	1092	1056

표 3에 도시하는 바와 같이, R/CG=0.76, (OC-R)/R=0.375, θ=60°로 한 스크롤 형상을 갖는 본 실시의 형태의 시로코 팬의 쪽이, 종래의 대수나선으로 이루어지는 스크롤 형상을 갖는 시로코 팬보다도, R/CG를 크게 하고, 곡선(AB)을 팬으로 부터 뗌에 의해, 소음치, 회전수를 작게 할 수 있다.

또한, (OC-R)/R의 상한치에 관해서는, 스크롤(6)의 직선부(EB)와 팬 외주단과의 거리가 0.45보다도 커지면, 송풍량이 저하되고 소음치가 커지기 때문에, (OC-R)/R≤O.45로 한다.

실시의 형태 3

도 4에 팬 본체(11)와, 팬 모터(2)와, 모터 지지대(14)를 조합시킨 경우의 사시도를 도시하고, 도 5에 모터 지지대(14)에 통풍구(15)가 없는 경우의 사시도를, 도 6에 모터 지지대(14)에 통풍구(15)가 있는 경우의 사시도를 도시한다.

또한, 표 4에 실내 유닛의 취출 풍량이 16㎥/min에 있어서의, 모터 지지대의 통풍구가 있는 경우와, 없는 경우의, 소음치와 회전수를 표시한다.

[표 4]

표 4 풍량이 16㎥/min인 때의 소음치, 회전수

모터 지지대의 통풍구	있음	없음
소음치 dB	44.8	45.3
회전수 rpm	1091	1092

표 4로부터, 모터 지지대의 통풍구가 있는 경우의 쪽이, 회전수는 거의 변하지 않지만, 소음치는 작아진다. 이 이유는, 모터 지지대(14)에 통풍구(15)가 없는 경우는, 팬에서 생긴 정압 변동이 모터 지지대(14)에 전파되고, 모터 지지대(14)의 벽면에서 정압 변동이 생기고, 소음으로 되지만, 모터 지지대(14)에 통풍구(15)가 있는 경우는, 팬에서 생긴 정압 변동이, 서로 모터 지지대(14) 부근에서의 공간중 에서 서로 지워져서, 모터 지지대(14)의 벽면의 정압 변동을 억제하기 때문이다.

또한, 회전수가 거의 변하지 않기 때문에, 모터 지지대(14)에 통풍구(15)를 마련하여 시로코 팬의 흡입 스페이스에 변화가 없는 것을 알 수 있다. 또한, 상기한 바와 같이 모터 지지대(14)에 통풍구(15)를 마련하는 구성은, 전술한 실시의 형태 1 또는 실시의 형태 2의 구성과 조합하여도 좋다.

실시의 형태 4.

도 7에 본 실시의 형태에서의 스크롤의 설부(8)의 양단에 리브(16)를 마련한 경우의 모식적인 사시도를 도시하고, 도 8에 그 모식적 측면도를 도시한다.

리브(16)는 개략 직육면체 형상이고, 리브(16)의 팬 본체(11)로부터 가장 떨어진 점을 점(X), 설부(8)의 원호부의 팬 본체(11)로부터 가장 떨어진 점을 점(Y), 리브(16)의 팬 본체(11)로부터 가장 가까운 점을 점(Z)으로 하고, 선분(XY)≤XZ로 한다.

또한, 도 9에 리브(16)가 없는 경우의, 취출구(18)에 수직한 속도 성분을 도시한다. 도 9에서, 취출구(18)의 점선으로 도시하는 역류 영역(20)은 팬의 외부로부터 내부를 향하는 흐름을 나타낸다. 도 1O에, 역류 현상을 입증하기 위해, 예를 들면 흡입구(17)상의 선분(21)으로부터 연기(煙)를 넣은 때의 유선(流線)을 도시한다.

표 5에 실내 유닛의 취출 풍량이 16my/min에 있어서의, 리브가 있는 경우와, 없는 경우의 소음치와 회전수를 표시한다.

[표 5]

표 5 풍량이 16㎥/min인 때의 소음치, 회전수

리브	있음	없음
소음치 dB	44.4	45.3
회전수 rpm	1077	1092

표 5에 표시하는 바와 같이, 리브를 마련함에 의해, 소음치, 회전수를 작게 할 수 있다. 이 이유는, 리브가 없고, 열교환기 등의 흐름의 저항체가 있는 경우, 저항체의 통풍 저항이 커질수록, 도 9에 도시하는 바와 같이 시로코 팬의 취출구(18)에 있어서, 바람이 취출구(18)로부터 팬 내부를 향하는 역류 현상이 생기고, 소음치, 회전수 증대의 원인으로 된다. 이는, 도 1O에 도시하는 바와 같이 주판측(主板側)의 날개사이로부터 취출된 바람이 스크롤에 따라, 스크롤의 양단(兩端)을 향하고, 설부(8)의 양단 부근에서, 취출구(18) 쪽으로 흐르지 않고, 설부(8)와 팬 본체(11)의 간극으로 유입(流入)하고, 또한 날개사이로 유입하고, 주판측의 날개사이로부터 취출되고, 스크롤의 외부로 취출되는 흐름(22)이 생긴다. 이와 같은 흐름이 생기면, 설부의 양단 부근에서 벽면의 정압 변동이 커지고, 날개사이를 복수회 통과하는 흐름이 생기고, 팬 내부에서 순환하는 풍량이 증가함에 의해, 날개사이 풍량도 증가하기 때문에, 익면(翼面)의 정압 변동도 커지고, 소음치가 증대한다.

한편, 리브(16)가 있는 경우는, 주판측의 날개사이로부터 취출된 바람이 스크롤에 따라, 스크롤의 양단을 향하고, 설부(8)의 양단 부근에서, 취출구(18)의 쪽으로 흐르지 않아, 설부(8)와 팬 본체(11)의 간극으로 유입하는 유량을 저감할 수 있기 때문에, 표 5에 표시하는 바와 같이 리브가 없는 경우에 비하여, 소음치, 회 전수를 작게 할 수 있다. 또한, 리브(16)의 폭은 5 내지 1O㎜의 범위가 적합하다. 또한, 본 실시의 형태의 리브(16)를 마련하는 구성은, 전술한 실시의 형태 1 내지 3의 어느 하나의 구성과 조합하여도 좋다.

Claims

스크롤과, 이 스크롤 내에 회전 자유롭게 배치되고, 원통형상으로 배열된 다수의 날개를 갖는 팬 본체와, 이 팬 본체를 회전 구동하는 모터를 구비하는 시로코 팬에 있어서,

상기 스크롤은, 소용돌이 형상의 외형상에 개략 평행한 2개의 직선부를 가지며, 상기 모터의 회전축을 상기 스크롤의 설부에 가까운 쪽의 직선부 가까이에 위치시키는 것을 특징으로 하는 시로코 팬.
스크롤과, 이 스크롤 내에 회전 자유롭게 배치되고, 원통형상으로 배열된 다수의 날개를 갖는 팬 본체와, 이 팬 본체를 회전 구동하는 모터를 구비하는 시로코 팬에 있어서,

상기 스크롤의 중심과 팬 회전 중심을 일치시켜서 이루어지고, 상기 스크롤은, 소용돌이 형상의 외형상에 개략 평행한 2개의 직선부를 가지며, 개략 평행한 2개의 직선 사이의 최단 거리를 H로 하고, 상기 직선부와 평행하며, 벨 마우스 중심(O)을 통과하는 평행선과 스크롤 외형과의 교점을 점(A), 스크롤 외형과 팬 회전 중심(O)과의 거리가 최대가 되는 스크롤 외형상의 교점을 점(B), 팬 회전 중심(O)을 통과하고 상기 직선부와 이들 직접부에 대한 수선과의 교점을 각각 점(C), 점(G), 팬 반경을 R, 선분(OA)과 선분(OB)이 이루는 각도를 θ로 할 때,

O.72≤R/H≤O.82,

(OB-R)/R≥O.475,

O.3≤(OC-R)/R≤O.45,

θ≤7O°,

OB≥OC

로 하는 것을 특징으로 하는 시로코 팬.
스크롤과, 이 스크롤 내에 회전 자유롭게 배치되고, 원통형상으로 배열된 다수의 날개를 갖는 팬 본체와, 이 팬 본체를 회전 구동하는 모터를 구비하는 시로코 팬에 있어서,

상기 모터의 지지대에 통풍구를 마련한 것을 특징으로 하는 시로코 팬.
제 1항 또는 제 2항에 있어서,

상기 모터의 지지대에 통풍구를 마련한 것을 특징으로 하는 시로코 팬.
스크롤과, 이 스크롤 내에 회전 자유롭게 배치되고, 원통형상으로 배열된 다수의 날개를 갖는 팬 본체와, 이 팬 본체를 회전 구동하는 모터를 구비하는 시로코 팬에 있어서,

상기 스크롤의 설부의 양단에 리브를 마련한 것을 특징으로 하는 시로코 팬.
제 1항 내지 제 3항중 어느 한 항에 있어서,

상기 스크롤의 설부의 양단에 리브를 마련한 것을 특징으로 하는 시로코 팬.
제 1항 내지 제 6항중 어느 한 항에 기재된 시로코 팬을 구비하는 것을 특징으로 하는 공기조화 장치.