송풍기 흡입 유동 제어를 통한 상치형 공조기의 소음 저감 논문자료

송풍기 흡입 유동 제어를 통한 상치형 공조기의 소음 저감
Reduction of noise from vertical air conditioners 
through blower suction flow control

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연구 주제

 

1. 문제 정의

유동 편차를 저감하기 위해 열 교환기 통과 유속에 관한 편차저감과 외장과 송풍기 흡입 단과의 흡입 면적조정, 흡입유동의 접근 각도를 개선하기 위해, 송풍기의 장착각도를 개선하여 실험한 것이다.

열 교환기를 통과하는 유동의 편차가 송풍기의 흡입유동과 소음에 미치는 영향을 측정한 것이다.

 

연구 방법

 

1. 제안 방법

좀 더 다양한 설계에 대한 소비자들의 요구가 제품 판매에 중요변수로 떠오르면서, 송풍기 입구 및 출구 환경의 변화 역시, 빠르게 진행되고 있다. 본 논문에서는 상치형 공조기의 (Package or Slim Type) 실내기의 저소음 설계 변수 중, 이전에 많은 연구가 진행되어온 송풍기의 휀이나 케이싱의 설계 변수에 관해 논하기보다는, 구성 부품들의 조합과 설치 형상에 관련된 입구 및 출구 유동의 제어를 통한 소음제어 기법에 관한 소개를 주로 다룰 것이다.

물론 이러한 문제점은 송풍기와 열교환기 배치 순서의 조정으로 해결이 가능하지만, 이는 각 가전사의 제품 특성에 관한 문제로, 본 논문에서는 여러가지 공기 순환 방식 중에서 원거리 송풍이 유리한 송풍기가 열교환기보다 순환 순서가 늦은 방식을 채택하였다.

열 교환기의 단면을 11x6의 격자로 나누어 각 격자에서 유속을 측정하여, 각 즉정점들의 유속편차를 계산하였다.

다음으로 송풍기의 흡입부와 Cabinet 사이의 단면적을 변화시키는 실험과 단면적은 유지하고, 흡입 각도를 개선하여 유효흡입면적 및 흡입각도를 개선하는 실험을 진행하였다.

Cabinet 후면과 송풍기 흡입 벨 마우스 간 단면적은 초기 수직배치의 값인 0.038irf을 유지하는 범위에서설치각을 주는 방식으로 진행하였으며, 각각의 각도는 2.8°, 5.6°, 8.3°, 11.1°이다.

특히, 송풍기의 흡입부가 존재하는 부분의 체적과 수직 단면적에 따른 성능변화를 관찰하였다.

 

연구 결과

 

1. 성능/효과

본 논문의 대상이 되는 공기 순환 방식은 송풍기가 흡입 망과 열 교환기를 거쳐 공기를 흡입해야 하므로, 흡입 유로의 형태에 매우 민감한 반응을 보이며, 토출 유속이 강하고, 소음의 측면에서는 흡입부가 토출 부에 비해 저소음을 유지하는 특성이 있다.

개선 전의 유속편차 0.505m/s가 Housing에 진입하는 유동에 그 영향을 전달하는 것으로 나타났다.

즉, 송풍기를 흡입방향으로 기울여, 흡입면적을 편차 배치하였고, V+y Vector의 유속을 저감하였으며, 흡입 각도를 개선하여, 와동반경을 개선하였다.

결과를 살펴보면, 풍량이 설계치의 최고점에 위치 할 때에는 흡입간격에 따른 소음차이가 크고, 풍량이 적을때는 그 차이가 상대적으로 작은 것을 알 수 있다.

결과와 같이 흡입 유동의 각도를 개선한 결과 벨 마우스내부로 유입되는 와동의 반경이 줄어들어 날개 통과 면적이 증가하는 것을 유추할 수 있다.

에어컨 실내기의 유동소음을 저감하는데 있어서 흡입 유동의 유선형상과 유속은 송풍기의 성능에 매우 중요한 영향을 미치며, 이러한 유동을 제품에 유리한 방향으로 개선함으로써, 소음저감에 효과가 있음을 확인하였다

결과적으로는 유동의 흡입과 토출에 있어서의 양 방향 균형을 유지함으로서 맥동과 같은 불리한 유동 요소를 원천적으로 제거하였고 더 나아가서 유로의 단순화를 통해 유동의 소음을 제거할 수 있었다.

즉, 열 교환기 통과 이전의 부품저항과 열 교환기에 의한 감압은 시스템 저항으로 고려되고, 통과 유동의 형태는 열 교환 효율에 영향을 미치는 변수로 취급되었다.

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▼출처 및 바로가기 : 
https://scienceon.kisti.re.kr/srch/selectPORSrchArticle.do?cn=JAKO200208823611631

[논문]송풍기 흡입 유동 제어를 통한 상치형 공조기의 소음 저감