WO2018084560A1 - 공기조화기 - Google Patents

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WO2018084560A1
WO2018084560A1 PCT/KR2017/012240 KR2017012240W WO2018084560A1 WO 2018084560 A1 WO2018084560 A1 WO 2018084560A1 KR 2017012240 W KR2017012240 W KR 2017012240W WO 2018084560 A1 WO2018084560 A1 WO 2018084560A1
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ring
fence ring
axial fan
fence
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김태준
최석호
오시영
사용철
최해천
박근태
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LG Electronics Inc
SNU R&DB Foundation
Original Assignee
LG Electronics Inc
Seoul National University R&DB Foundation
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    • B60H—ARRANGEMENTS OF HEATING, COOLING, VENTILATING OR OTHER AIR-TREATING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR PASSENGER OR GOODS SPACES OF VEHICLES
    • B60H1/00—Heating, cooling or ventilating devices
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    • F24F13/20—Casings or covers
    • F24F2013/205—Mounting a ventilator fan therein

Definitions

  • the present invention relates to an air conditioner, and more particularly, to an air conditioner having a shroud for guiding air blown by an axial fan and an axial fan.
  • An air conditioner is a device for controlling a room temperature by exchanging a refrigerant with ambient air.
  • Such an air conditioner may include an indoor unit installed indoors to discharge cold air or warm air, and an outdoor unit installed outdoors to heat exchange refrigerant with outdoor air.
  • the indoor unit and the outdoor unit each include a heat exchanger for exchanging the ambient air and the refrigerant, and the heat exchangers are connected to each other through the refrigerant pipe.
  • a compressor is provided so that the refrigerant can be transferred along the refrigerant pipe, and the compressor is usually provided in the outdoor unit.
  • the outdoor unit of the air conditioner includes a fan for blowing outdoor air and a shroud that surrounds a part of the fan and guides the air blown from the fan. There is a problem in that leakage vortex occurs between the fan and the shroud to reduce efficiency and generate noise.
  • the problem to be solved by the present invention is to provide an air conditioner that suppresses the occurrence of leakage vortex between the fan and the shroud.
  • the air conditioner according to an embodiment of the present invention, the shroud and the shroud for guiding the air blown by the axial flow fan and the circumferential fan to blow the air around the portion of the axial flow fan, And an annular fence ring provided on the inner surface and protruding in the direction of the rotational axis of the axial fan from the inner surface of the shroud, wherein the fence ring is disposed between the downstream end of the axial fan and the downstream end of the shroud.
  • the shroud consists of an inlet portion whose inner diameter decreases from the upstream side to the downstream side of the air flow direction through which the inner diameter passes through the shroud, and an outlet portion disposed downstream of the inlet portion and having a constant inner diameter, and the fence ring is disposed at the outlet portion.
  • the vertical cross section of the fence ring may be formed in part perpendicular to the inner surface of the vertical cross section of the outlet portion.
  • the fence ring may protrude continuously from the inner surface of the shroud.
  • the vertical cross section of the fence ring may have a rounded corner.
  • the shroud is formed with a reinforcing ring projecting radially on the outer surface, and the fence ring may be disposed between the reinforcing ring and the downstream end of the shroud.
  • the protruding height of the fence ring may be less than the tip clearance, which is the minimum distance between the tip of the axial fan and the inner surface of the shroud.
  • the protruding height of the fence ring may be formed at a value between 50% and 80% of the tip clearance.
  • the protruding height of the fence ring may have a value between 1% and 3% of the diameter length of the axial fan.
  • the protruding height of the fence ring may have a value between 1.2% and 2% of the diameter length of the axial fan.
  • the leakage vortex between the fan and the shroud is suppressed, which increases the efficiency of air flow compared to the power consumption.
  • FIG. 1 is a perspective view of an outdoor unit of an air conditioner according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view of the outdoor unit taken along the line A-A of FIG. 1.
  • FIG. 3 is a perspective view of the shroud shown in FIG.
  • FIG. 4 is a cross-sectional view of the shroud and fan shown in FIG.
  • FIG. 5 is a diagram illustrating various embodiments of a cross section of the fence ring illustrated in FIG. 3.
  • FIG. 6 is a view showing the performance of the air conditioner when applying the fence ring of the air conditioner according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 7 is a view showing a relationship between the height of the fence ring of the air conditioner and the performance of the air conditioner according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 1 is a perspective view of an outdoor unit of an air conditioner according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 2 is a cross-sectional view of the outdoor unit of FIG. 1 taken along line A-A.
  • the outdoor unit 1 of the air conditioner includes a cabinet 10 forming an exterior, a compressor 36 provided in the cabinet 10 to compress a refrigerant, and generating rotational force.
  • a motor 34 an axial fan 50 that rotates by the motor 34 to blow air, and a shroud 40 that surrounds a portion of the axial fan 50.
  • the cabinet 10 has a predetermined space inward, a discharge port 11h is formed on the front surface, and a side suction port 12h and a rear suction port 14h are formed on the left side and the rear surface, respectively.
  • a discharge port 11h is formed on the front surface
  • a side suction port 12h and a rear suction port 14h are formed on the left side and the rear surface, respectively.
  • the cabinet 10 has a substantially rectangular parallelepiped shape, and includes a front surface portion 11 forming a front surface, a left surface portion 12 forming a left surface, a right surface portion 13 forming a right surface, and a rear surface. It consists of the rear part 14, the upper part 16 which forms the upper surface, and the bottom part 15 which forms the floor in which various apparatuses, such as the compressor 36, are installed.
  • a plurality of side suction holes 12h may be formed in the left side surface portion 12.
  • a plurality of rear suction ports 14h may be formed at the rear portion 14.
  • At least one discharge port 11h may be formed in the front portion 11.
  • a pair of discharge ports 11h are arranged up and down.
  • a pair of the motor 34, the axial fan 50, and the shroud 40 may be provided, respectively, and the heat exchanger 20 may also be provided with the pair up and down. have.
  • the interior of the cabinet 10 is divided into a machine room and a heat exchange chamber by a partition 18, and a compressor 36 is disposed in the machine room, and the heat exchanger 20, a motor 34, an axial fan 50, The shroud 40 and the like are disposed.
  • the compressor 36 is connected to the heat exchanger 20 through a refrigerant pipe, so that the refrigerant compressed by the compressor 36 is condensed in the heat exchanger 20 during the cooling operation, and evaporated in the heat exchanger 20 during the heating operation. Compressed refrigerant is compressed by the compressor (36).
  • the motor 34 provides rotational force to the axial fan 50.
  • An axial fan 50 is coupled to the rotating shaft of the motor 24. The axial fan 50 rotates by the motor 34 and blows air. The axial fan 50 blows air in the direction of the rotation axis.
  • the shroud 40 is formed in an annular shape to guide the air blown by the axial fan 50 to the discharge port 11h of the front part 11.
  • the shroud 40 is arranged to surround a portion of the downstream side of the axial fan 50.
  • the shroud 40 has an inlet through which the air blown from the axial fan 50 is sucked, and an outlet for discharging air introduced through the inlet, and has an area smaller than that of the inlet. Air sucked into the inlet of the shroud 40 is discharged to the outlet and the speed increases. The shroud 40 collects the air blown by the axial fan 50 to increase the efficiency of the air flow.
  • FIG. 3 is a perspective view of the shroud shown in FIG. 2
  • FIG. 4 is a cross-sectional view of the shroud and the fan shown in FIG.
  • the shroud 40 includes an annular body 41, an annular reinforcement ring 42 projecting radially on the outer surface of the body 41, and a reinforcement formed on the outer surface of the body 41 in the air flow direction. It is comprised of the rib 43.
  • the reinforcing ring 42 and the reinforcing rib 43 reinforce the rigidity of the main body 41.
  • the main body 41 of the shroud 40 has an inlet portion 41a whose inner diameter decreases from the upstream side to the downstream side in the air flow direction, and is disposed on the downstream side of the air flow direction at the inlet portion 41a.
  • This constant outlet part 41b is comprised.
  • the inner surface of the outlet portion 41b has a vertical cross section (cross section in the upstream-downstream direction) in a straight line in the vertical direction (upstream-downstream direction).
  • the inlet portion 41a and the outlet portion 41b are disposed at positions overlapping at least a portion of the blade 51.
  • the axial fan 50 is composed of a hub 52 coupled to the rotational shaft of the motor 34 and a plurality of blades 51 spaced apart in the circumferential direction around the hub 52.
  • the edge of the blade 51 is composed of a leading edge 51a, which is a side on which air is introduced, and a trailing edge 51b, which is a side from which air is discharged.
  • vertical to the rotation axis direction of the axial fan 50) among the edges of the blade 51 is called a tip.
  • the rotation axis direction of the axial fan 50 is the same direction as the air flow direction (upstream and downstream directions).
  • An air conditioner according to an embodiment of the present invention is provided on the inner surface of the shroud 40 main body 41 and has a radial center (rotation center of the axial fan 50) from the inner surface of the shroud 40 main body 41. Facing ring) protruding in the direction of the head ring 90.
  • the inner surface of the outlet portion 41b of the main body 41 of the shroud 40 of the fence ring 90 is disposed.
  • the vertical cross section (cross section in the upstream-downstream direction) of the fence ring 90 may be formed at least partially in a straight line in the horizontal direction (direction perpendicular to the upstream-downstream direction). It is preferable that a portion of the upper surface and the lower surface of the vertical cross section of the fence ring 90 is perpendicular to the inner surface of the vertical cross section of the outlet portion 41b. A portion of the vertical cross section of the fence ring 90 is perpendicular to the inner surface of the vertical cross section of the outlet portion 41b so that the fence ring 90 may reinforce the rigidity of the outlet portion 41b.
  • the fence ring 90 is disposed between the downstream end BU of the axial fan 50 and the downstream end SU of the main body 41 of the shroud 40.
  • the downstream end BU of the axial fan 50 may mean the outermost point BO of the trailing edge 51b.
  • the fence ring 90 is disposed between the reinforcing ring 42 and the downstream end BU of the shroud 40.
  • the fence ring 90 may be formed in a continuous ring shape on the inner surface of the outlet portion 41b of the main body 41, or may be formed in a shape in which a plurality of arcs are disposed in a circular shape in a part of which is not continuous but broken.
  • the fence ring 90 is formed in a ring shape continuously at the same position between the downstream end BU of the axial fan 50 and the downstream end SU of the main body 41 of the shroud 40, or a part of the section. This is arranged in a plurality of non-continuous arc shapes.
  • the position of the fence ring 90 is preferably disposed in consideration of these conditions.
  • the protruding height H of the fence ring 90 is smaller than the tip clearance, TC, which is the minimum distance between the tip of the axial fan 50 and the inner surface of the shroud.
  • the protruding height H of the fence ring 90 is the outermost point BO of the trailing edge 51b of the axial fan 50 and the inner end of the main body 41 of the shroud 40 (shroud 40). It is smaller than the minimum distance TC between the point which has the minimum diameter among the inner surfaces of the main body 41, SO.
  • the protruding height H of the fence ring 90 is preferably formed to a value of 50 to 80% of the tip clearance TC.
  • the protruding height H of the fence ring 90 may be formed in various shapes.
  • the protruding height H of the fence ring 90 may be formed to a length having a value between 1% and 3% of the diameter length of the axial fan 50.
  • the projecting height H of the fence ring 90 is a value between 1.2% and 2% of the diameter length of the axial fan 50.
  • the protruding end (inner end) of the fence ring 90 is closer to the outermost point BO of the trailing edge 51b of the axial fan 50, the occurrence of leakage vortex is suppressed, but the axial fan 50
  • the air is not discharged smoothly, and as the protruding end of the fence ring 90 becomes closer to the inner surface SO of the main body 41 of the shroud 40, the air discharge by the axial fan 50 becomes smoother, but leakage vortex The occurrence of increases. Therefore, it is preferable that the protruding height H of the fence ring 90 is appropriately determined in consideration of these conditions.
  • FIG. 5 is a diagram illustrating various embodiments of a cross section of the fence ring illustrated in FIG. 3.
  • the protruding end of the fence ring 90 may be formed to have an edge of a cross section. 5 (b) to 5 (d), the vertical cross section of the fence ring 90 may have a rounded corner portion.
  • part of the vertical cross section of the fence ring 90 may be formed in a straight line in the horizontal direction, and part may be formed in a round shape.
  • FIG. 5 (b) is a rounded upstream edge of the protruding end cross section of the fence ring 90
  • FIG. 5 (c) is a rounded upstream and downstream edge of the protruding end cross section of the fence ring 90
  • 5 (d) is a cross section of the protruding end of the fence ring 90 is formed in the form of "L", but the upstream edge of the cross section is rounded.
  • the upstream edge of the end surface of the protruding end of the fence ring 90 may be rounded.
  • FIG. 6 is a view showing the performance of the air conditioner when applying the fence ring of the air conditioner according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 7 is a view showing a relationship between the height of the fence ring of the air conditioner and the performance of the air conditioner according to an embodiment of the present invention.
  • the experiment shows that the noise is 56.6 dB when the protruding height H of the fence ring 90 is 5 mm (1.25% of the axial fan diameter length).
  • the power consumption is 245.6W
  • the noise is 56.4dB
  • the power consumption is 242.4W when the protruding height H of the fence ring 90 is 8mm (2% of the axial fan diameter length).
  • the protruding height H of the fence ring 90 is 10 mm (2.5% of the axial fan diameter length)
  • the noise is 57.2 dB
  • the power consumption is 246 W
  • the protruding height H of the fence ring 90 is 12 mm.
  • the protruding height H of the fence ring 90 is between 1.2% and 2% of the diameter length of the axial fan 50. It is preferable that it is a value.
  • the present invention can be utilized in an axial fan and a blower having a shroud provided around the axial fan.

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Abstract

본 발명은 팬과 쉬라우드 사이의 누설와류의 발생을 억제한 공기조화기에 관한 것이다. 본 발명의 실시예에 따른 공기조화기는, 공기를 송풍하는 축류팬과, 축류팬의 일부 둘레를 감싸며 축류팬에 의하여 송풍된 공기를 가이드하는 쉬라우드와, 쉬라우드의 내면에 구비되며 쉬라우드의 내면으로부터 축류팬의 회전축 방향으로 돌출되는 환형의 펜스링을 포함한다. 또한, 펜스링은 축류팬의 하류측 끝단과 쉬라우드의 하류측 끝단 사이에 배치된다.

Description

공기조화기
본 발명은 공기조화기에 관한 것으로, 보다 상세하게는 축류팬과 축류팬에 의하여 송풍된 공기를 가이드하는 쉬라우드가 구비된 공기조화기에 관한 것이다.
공기조화기는 냉매와 주변 공기를 열교환시켜, 실내 온도를 조절하는 장치이다. 이러한 공기조화기는 실내에 설치되어 냉풍/또는 온풍을 토출하는 실내기와, 실외에 설치되어 냉매를 실외 공기와 열교환시키는 실외기를 포함할 수 있다.
실내기와 실외기는 각각 주변 공기와 냉매를 열교환시키는 열교환기를 포함하며, 열교환기들은 냉매 배관을 통해 서로 연결되어 있다. 냉매가 냉매 배관을 따라 이송될 수 있도록 압축기가 구비되며, 압축기는 통상 실외기에 구비된다.
이러한 공기조화기의 실외기에는 실외 공기를 송풍하는 팬과 팬의 일부를 감싸며 팬으로부터 송풍되는 공기를 가이드하는 쉬라우드가 구비된다. 팬과 쉬라우드 사이에 누설와류가 발생하여 효율이 감소되고 소음이 발생하는 문제점이 있었다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 팬과 쉬라우드 사이의 누설와류의 발생을 억제한 공기조화기를 제공하는 것이다.
본 발명의 과제들은 이상에서 언급한 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 과제를 달성하기 위하여, 본 발명의 실시예에 따른 공기조화기는, 공기를 송풍하는 축류팬과, 축류팬의 일부 둘레를 감싸며 축류팬에 의하여 송풍된 공기를 가이드하는 쉬라우드와, 쉬라우드의 내면에 구비되며 쉬라우드의 내면으로부터 축류팬의 회전축 방향으로 돌출되는 환형의 펜스링을 포함을 포함하며, 펜스링은 축류팬의 하류측 끝단과 쉬라우드의 하류측 끝단 사이에 배치된다.
쉬라우드는, 내경이 쉬라우드를 통과하는 공기 유동방향의 상류측에서 하류측으로 갈수록 내경이 줄어드는 입구부와, 입구부의 하류측에 배치되며 내경이 일정한 출구부로 구성되고, 펜스링은 출구부에 배치될 수 있다.
펜스링의 수직 단면은 일부가 출구부의 수직 단면의 내면과 수직하게 형성될 수 있다.
펜스링은 쉬라우드의 내면에서 연속적으로 돌출될 수 있다.
펜스링의 수직 단면은 모서리가 둥글게 형성될 수 있다.
쉬라우드는 외면에 반경방향으로 돌출되는 보강링이 형성되고, 펜스링은 보강링과 쉬라우드의 하류측 끝단 사이에 배치될 수 있다.
펜스링의 돌출 높이는 축류팬의 팁과 쉬라우드의 내면의 최소 거리인 팁 클리어런스보다 작을 수 있다.
펜스링의 돌출 높이는 팁 클리어런스의 50% 내지 80% 사이의 값으로 형성될 수 있다.
펜스링의 돌출 높이는 축류팬의 직경길이의 1% 내지 3% 사이의 값을 가질 수 있다.
펜스링의 돌출 높이는 축류팬의 직경길이의 1.2% 내지 2% 사이의 값을 가질 수 있다.
기타 실시예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.
본 발명의 공기조화기에 따르면 다음과 같은 효과가 하나 혹은 그 이상 있다.
첫째, 쉬라우드 내면에 돌출된 펜스링을 구비하여 팬과 쉬라우드 사이의 누설와류의 발생이 억제되는 장점이 있다.
둘째,　팬과 쉬라우드 사이의 누설와류의 발생이 억제되어 소비전력 대비 공기유동에 대한 효율이 증가되는 장점도 있다.
셋째,　팬과 쉬라우드 사이의 누설와류의 발생이 억제되어 소음이 저감되는 장점도 있다.
넷째,　쉬라우드 내면에 돌출된 펜스링으로 인한 소비전력의 증가가 최소화되거나 소비전력이 감소되는 장점도 있다.
다섯째, 쉬라우드 내면의 돌출된 펜스링으로 쉬라우드의 강성이 향상되는 장점도 있다.
본 발명의 효과들은 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 청구범위의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 공기조화기의 실외기에 대한 사시도이다.
도 2는 도 1의 실외기를 A-A를 따라 절개한 단면도이다.
도 3은 도 2에 도시된 쉬라우드에 대한 사시도이다.
도 4는 도 2에 도시된 쉬라우드 및 팬에 대한 단면도이다.
도 5는 도 3에 도시된 펜스링의 단면에 대한 다양한 실시예를 나타내는 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 공기조화기의 펜스링의 적용시 공기조화기의 성능을 나타내는 도면이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 공기조화기의 펜스링의 높이와 공기조화기의 성능의 관계를 나타내는 도면이다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.
이하, 본 발명의 실시예들에 의하여 공기조화기를 설명하기 위한 도면들을 참고하여 본 발명에 대해 설명하도록 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 공기조화기의 실외기에 대한 사시도이고, 도 2는 도 1의 실외기를 A-A를 따라 절개한 단면도이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 공기 조화기의 실외기(1)는, 외관을 형성하는 캐비닛(10)과, 캐비닛(10) 내부에 구비되어 냉매를 압축하는 압축기(36)와, 회전력을 발생하는 모터(34)와, 모터(34)에 의하여 회전하여 공기를 송풍하는 축류팬(50)과, 축류팬(50)의 일부 둘레를 감싸는 쉬라우드(40)를 포함한다.
캐비닛(10)은 내측으로 소정의 공간을 형성하고, 전면에는 토출구(11h)가 형성되고, 좌측면과 후면에는 각각 측면 흡입구(12h)와 후면 흡입구(14h)가 형성된다. 축류팬(50)이 회전되면, 공기가 측면 흡입구(12h)와 후면 흡입구(14h)를 통해 흡입되어 열교환기(20)를 통과한 후, 토출구(11h)를 통해 전방으로 토출된다.
캐비닛(10)은 대략 직육면체 형상으로 이루어지고, 전면을 형성하는 전면부(11)와, 좌측면을 형성하는 좌측면부(12)와, 우측면을 형성하는 우측면부(13)와, 후면을 형성하는 후면부(14)와, 상면을 형성하는 상면부(16)와, 압축기(36) 등의 각종 장치들이 설치되는 바닥을 형성하는 바닥부(15)로 구성된다.
측면 흡입구(12h)는 좌측면부(12)에 다수가 형성될 수 있다. 후면 흡입구(14h)는 후면부(14)에 다수가 형성될 수 있다.
토출구(11h)는 전면부(11)에 적어도 하나가 형성될 수 있다. 본 실시예에서는 한 쌍의 토출구(11h)가 상하로 배치된다. 한 쌍의 토출구(11h)가 배치되는 경우, 모터(34), 축류팬(50) 및 쉬라우드(40)도 각각 한 쌍이 구비될 수 있으며, 열교환기(20) 역시 상하로 한 쌍이 구비될 수 있다.
캐비닛(10)의 내부는 파티션(18)에 의해 기계실과 열교환실로 구분되며, 기계실에는 압축기(36) 등이 배치되고 열교환실에는 열교환기(20), 모터(34), 축류팬(50) 및 쉬라우드(40) 등이 배치된다.
압축기(36)는 냉매 배관을 통해 열교환기(20)와 연결되어, 냉방운전시 압축기(36)에 의해 압축된 냉매가 열교환기(20)에서 응축되고, 난방운전시 열교환기(20)에서 증발된 냉매가 압축기(36)에 의해 압축된다.
모터(34)는 축류팬(50)에 회전력을 제공한다. 모터(24)의 회전축에는 축류팬(50)이 결합된다. 축류팬(50)은 모터(34)에 의하여 회전하여 공기를 송풍한다. 축류팬(50)은 회전축 방향으로 공기를 송풍한다.
쉬라우드(40)는 환형으로 형성되어 축류팬(50)에 의해 송풍된 공기를 전면부(11)의 토출구(11h)로 가이드한다. 쉬라우드(40)는 축류팬(50)의 하류측 일부 둘레를 감싸도록 배치된다.
쉬라우드(40)는 축류팬(50)으로부터 송풍된 공기가 흡입되는 입구와, 입구를 통해 유입된 공기를 토출하는 출구가 형성되며, 출구의 면적이 입구의 면적보다 작은 형태이다. 쉬라우드(40)의 입구로 흡입된 공기는 출구로 토출되며 속도가 증가한다. 쉬라우드(40)는 축류팬(50)에 의해 송풍된 공기를 모아 공기 유동의 효율을 높인다.
도 3은 도 2에 도시된 쉬라우드에 대한 사시도이고, 도 4는 도 2에 도시된 쉬라우드 및 팬에 대한 단면도이다.
쉬라우드(40)는, 환형의 본체(41)와, 본체(41)의 외면에 반경방향으로 돌출되는 환형의 보강링(42)과, 본체(41)의 외면에 공기 유동 방향으로 형성되는 보강리브(43)로 구성된다. 보강링(42)과 보강리브(43)는 본체(41)의 강성을 보강한다. 쉬라우드(40)의 본체(41)는, 내경이 공기 유동방향의 상류측에서 하류측으로 갈수록 내경이 줄어드는 입구부(41a)와, 입구부(41a)에서 공기 유동방향의 하류측에 배치되며 내경이 일정한 출구부(41b)로 구성된다. 출구부(41b)의 내면은 수직 단면(상류-하류 방향의 단면)은 수직 방향(상류-하류 방향)의 직선이다.
입구부(41a) 및 출구부(41b)는 블레이드(51)의 적어도 일부와 중첩되는 위치에 배치된다.
축류팬(50)은, 모터(34)의 회전축과 결합되는 허브(52)와, 허브(52)의 둘레에 원주방향으로 이격하여 연결되는 복수의 블레이드(51)로 구성된다. 블레이드(51)의 가장자리(edge)는, 공기가 유입되는 측인 리딩 엣지(leading edge, 51a)와, 공기가 토출되는 측인 트레일링 엣지(trailing edge, 51b)로 구성된다. 또한, 블레이드(51)의 가장자리 중 둘레방향(축류팬(50)의 회전축 방향과 수직한 방향)의 최외곽 지점을 끝단(tip)이라 한다. 축류팬(50)의 회전축 방향은 공기의 유동 방향(상류측과 하류측 방향)과 동일한 방향이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 공기조화기는, 쉬라우드(40) 본체(41)의 내면에 구비되며 쉬라우드(40) 본체(41)의 내면으로부터 반경 방향(축류팬(50)의 회전중심을 향하는 방향)으로 돌출되는 펜스링(90)을 포함한다. 펜스링(90)의 쉬라우드(40) 본체(41)의 출구부(41b)의 내면에 배치된다.
펜스링(90)의 수직 단면(상류-하류 방향의 단면)은 적어도 일부가 수평방향(상류-하류 방향과 수직한 방향)의 직선으로 형성될 수 있다. 펜스링(90)의 수직 단면의 상면 일부와 하면 일부는 출구부(41b)의 수직 단면의 내면과 수직한 것이 바람직하다. 펜스링(90)의 수직 단면의 일부가 출구부(41b)의 수직 단면의 내면과 수직하여 펜스링(90)은 출구부(41b)의 강성을 보강할 수 있다.
펜스링(90)은 축류팬(50)의 하류측 끝단(BU)과 쉬라우드(40) 본체(41)의 하류측 끝단(SU) 사이에 배치된다. 축류팬(50)의 하류측 끝단(BU)은 트레일링 엣지(51b)의 최외각 지점(BO)을 의미할 수 있다. 펜스링(90)은 보강링(42)과 쉬라우드(40) 하류측 끝단(BU) 사이에 배치된다.
펜스링(90)은 본체(41)의 출구부(41b)의 내면에서 연속된 링 형상으로 형성되거나, 일부에서는 연속되지 않고 끊어진 형상으로 복수의 호가 원형으로 배치되는 형상으로 형성될 수 있다. 펜스링(90)은 축류팬(50)의 하류측 끝단(BU)과 쉬라우드(40) 본체(41)의 하류측 끝단(SU) 사이에서 동일한 위치에 연속하여 링 형상으로 형성되거나, 일부 구간이 연속되지 않은 복수의 호 형상으로 배치된다.
펜스링(90)이 축류팬(50)의 하류측 끝단(BU)에 가까워 질수록 누설와류의 발생이 억제되나 축류팬(50)에 의한 공기 토출이 원활해지지 않으며, 펜스링(90)이 쉬라우드(40) 본체(41)의 하류측 끝단(SU)에 가까워 질수록 축류팬(50)에 의한 공기 토출이 원활해지나 누설와류의 발생이 증가한다. 따라서, 펜스링(90)의 위치는 이러한 조건을 고려하여 적절하게 배치되는 것이 바람직하다.
펜스링(90)의 돌출 높이(H)는 축류팬(50)의 팁과 쉬라우드의 내면 과의 최소 거리인 팁 클리어런스(tip clearance, TC)보다 작다. 펜스링(90)의 돌출 높이(H)는 축류팬(50)의 트레일링 엣지(51b)의 최외각 지점(BO)과 쉬라우드(40) 본체(41)의 내면단(쉬라우드(40) 본체(41)의 내면 중 최소직경을 갖는 지점, SO) 사이의 최소 거리(TC)보다 작다.
펜스링(90)의 돌출 높이(H)는 팁 클리어런스(TC)의 50~80%의 값으로 형성되는 것이 바람직하다.
펜스링(90)의 돌출 높이(H)는 다양한 형태로 형성될 수 있다. 펜스링(90)의 돌출 높이(H)는 축류팬(50)의 직경길이의 1% 내지 3% 사이의 값을 갖는 길이로 형성될 수 있다. 바람직하게는 펜스링(90)의 돌출 높이(H)는 축류팬(50)의 직경길이의 1.2% 내지 2% 사이의 값이다. 축류팬(50)의 직경길이와 대비하여 산출한 펜스링(90)의 돌출 높이(H)가 팁 클리어런스(TC)의 값을 초과한 경우 팁 클리어런스(TC)의 50~80%의 값으로 형성되는 것이 바람직하다.
펜스링(90)의 돌출단(내측단)이 축류팬(50)의 트레일링 엣지(51b)의 최외각 지점(BO)과 가까워질수록 누설와류의 발생이 억제되나 축류팬(50)에 의한 공기 토출이 원활해지지 않으며, 펜스링(90)의 돌출단이 쉬라우드(40) 본체(41)의 내면단(SO)과 가까워질수록 축류팬(50)에 의한 공기 토출이 원활해지나 누설와류의 발생이 증가한다. 따라서, 펜스링(90)의 돌출 높이(H)는 이러한 조건을 고려하여 적절하게 결정되는 것이 바람직하다.
도 5는 도 3에 도시된 펜스링의 단면에 대한 다양한 실시예를 나타내는 도면이다.
도 5(a)를 참조하면 펜스링(90)의 돌출단은 단면의 모서리가 각지게 형성될 수 있다. 도 5(b) 내지 도 5(d)를 참조하면 펜스링(90)의 수직 단면은 모서리 일부가 둥글게 형성될 수 있다.
상술한 바와 같이 펜스링(90)의 수직 단면의 일부는 수평 방향의 직선으로 형성될 수 있으며, 일부는 둥글게 형성될 수 있다.
도 5(b)는 펜스링(90)의 돌출단 단면의 상류측 모서리가 둥글게 형성된 것이며, 도 5(c)는 펜스링(90)의 돌출단 단면의 상류측 및 하류측 모서리가 모두 둥글게 형성된 것이며, 도 5(d)는 펜스링(90)의 돌출단 단면이 "L"가 형태로 형성되되 단면의 상류측 모서리가 둥글게 형성된 것이다.
축류팬(50)에 의한 공기 토출이 원활해지기 위하여 펜스링(90)의 돌출단 단면의 상류측 모서리는 둥글게 형성되는 것이 바람직하다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 공기조화기의 펜스링의 적용시 공기조화기의 성능을 나타내는 도면이다.
도 6의 (a)를 참조하면 펜스링(90)이 적용된 경우 축류팬(50)의 회전속도(RPM) 기준 평균적으로 풍량이 약 1CMM 증가한다. 도 6의 (b)를 참조하면 펜스링(90)이 적용된 경우 동일 풍량(CMM) 기준 평균적으로 소음은 약 1.5dB 감소한다. 도 6의 (c)를 참조하면 펜스링(90)이 적용된 경우 동일 풍량(CMM) 기준 평균적으로 소비전력은 약 2.5W 감소한다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 공기조화기의 펜스링의 높이와 공기조화기의 성능의 관계를 나타내는 도면이다.
축류팬(50)의 직경길이가 400mm이고 풍량이 150CMM인 경우 실험을 한 결과, 펜스링(90)의 돌출 높이(H)가 5mm(축류팬 직경길이의 1.25%)일 때 소음은 56.6dB이고 소비전력은 245.6W이며, 펜스링(90)의 돌출 높이(H)가 8mm(축류팬 직경길이의 2%)일 때 소음은 56.4dB이고 소비전력은 242.4W이다. 그러나, 펜스링(90)의 돌출 높이(H)가 10mm(축류팬 직경길이의 2.5%)일 때 소음은 57.2dB이고 소비전력은 246W이며, 펜스링(90)의 돌출 높이(H)가 12mm(축류팬 직경길이의 3%)일 때 소음은 57.4dB이고 소비전력은 250W이다. 특히 펜스링(90)이 적용되지 않은 경우 소음은 57dB이고 소비전력은 251.4W이므로, 펜스링(90)의 돌출 높이(H)는 축류팬(50)의 직경길이의 1.2% 내지 2% 사이의 값인 것이 바람직하다.
이상에서는 본 발명의 바직람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시예에 한정되지 아니하며, 특허청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어서는 안될 것이다.
본 발명은 축류팬과 축류팬 주위에 구비된 쉬라우드가 구비되는 송풍장치에 활용될 수 있다.

Claims (10)

  1. 공기를 송풍하는 축류팬;
    상기 축류팬의 일부 둘레를 감싸며 상기 축류팬에 의하여 송풍된 공기를 가이드하는 쉬라우드; 및
    상기 쉬라우드의 내면에 구비되며 상기 쉬라우드의 내면으로부터 반경 방향으로 돌출되는 펜스링을 포함하고,
    상기 펜스링은 상기 축류팬의 하류측 끝단과 상기 쉬라우드의 하류측 끝단 사이에 배치되는 공기조화기.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 쉬라우드는, 내경이 상기 쉬라우드를 통과하는 공기 유동방향의 상류측에서 하류측으로 갈수록 내경이 줄어드는 입구부와, 입구부의 하류측에 배치되며 내경이 일정한 출구부로 구성되고,
    상기 펜스링은 상기 출구부에 배치되는 공기조화기.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 펜스링의 수직 단면은 일부가 상기 출구부의 수직 단면의 내면과 수직하게 형성되는 공기조화기.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 펜스링은 상기 쉬라우드의 내면에서 연속적으로 돌출되는 링 형상인 공기조화기.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 펜스링의 수직 단면은 모서리가 둥글게 형성되는 공기조화기.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 쉬라우드는 외면에 반경방향으로 돌출되는 보강링이 형성되고,
    상기 펜스링은 상기 보강링과 상기 쉬라우드의 하류측 끝단 사이에 배치되는 공기조화기.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 펜스링의 돌출 높이는 상기 축류팬의 팁과 상기 쉬라우드의 내면의 최소 거리인 팁 클리어런스보다 작은 공기조화기.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 펜스링의 돌출 높이는 상기 팁 클리어런스의 50% 내지 80% 사이의 값으로 형성되는 공기조화기.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 펜스링의 돌출 높이는 상기 축류팬의 직경길이의 1% 내지 3% 사이의 값을 갖는 공기조화기.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 펜스링의 돌출 높이는 상기 축류팬의 직경길이의 1.2% 내지 2% 사이의 값을 갖는 공기조화기.
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