KR100377623B1 - 냉장고의 응축기용 송풍팬 어셈블리 - Google Patents

Abstract

본 발명은 유동소음 및 블레이드 주파수가 감소되는 축류팬이 구비된 냉장고의 응축기용 송풍팬에 관한 것으로, 본 발명에 따른 냉장고의 응축기용 송풍팬은 허브(201) 및 상기 허브(201)의 외주면에 구비된 3개의 블레이드(202)로 구성된 축류팬(20)과, 상기 축류팬(20)을 회전작동시키는 모터(22)를 포함하여 이루어지며; 상기 축류팬(20)의 허브(201) 직경(d)과 팬 외경(D)의 비율이 백분율로 23.3±5%이고, 블레이드 폭(b)과 팬 외경(D)의 비율이 백분율로 36.6±3% 인 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 축류팬(20)은 외경(D)이 150±1mm이고, 허브(201)의 직경(d)이 35±1mm이며, 블레이드(201)의 폭(b)이 55±1mm 인 것을 특징으로 하여 이루어진다.

또한, 상기 블레이드(201)의 최대 캠버위치(P)는 0.65로서 허브(201)에서 팁까지 일정하게 분포되며, 최대 캠버량(p)은 허브(201)에서 최대 캠버위치(P)까지 4.0 ~ 5.0%, 최대 캠버위치(P)에서 팁까지 5.0 ~ 6.0%의 곡선분포를 이루는 것을 특징으로 하고, 블레이드(202)의 피치각( β)은 허브(201)에서 팁까지 36.0°~ 26.0°로 선형분포를 이루고, 스윕각(a)은 팁에서 67.0°±5% 인 것을 특징으로 한다.

따라서, 상술한 바와 같은 본 발명에 따른 냉장고의 응축기용 송풍팬에 의하면 축류팬을 구성하는 블레이드의 개수, 블레이드의 최대캠버, 축류팬의 외경에 대한 블레이드 폭의 비율 등과 같은 인자특성상 유동소음 및 블레이드 통과주파수가 감소되어 냉장고의 상품성 향상에 도움이 된다는 이점이 있다.

Description

냉장고의 응축기용 송풍팬 어셈블리{Fan assembly for condenser of refrigerator}

본 발명은 냉장고에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 유동소음이 감소되는 응축기용 송풍팬 어셈블리에 관한 것이다.

일반적으로 냉장고는 음식물 등을 냉동시키거나, 냉장보관하기 위해 사용되는 것으로서, 그 내부에 냉동실과 냉장실로 분리된 수납공간을 형성하는 케이스 및 상기 케이스의 일측에 장착되어 냉동실과 냉장실을 개폐하는 상 하 도어와, 압축기의 응축기 및 증발기 등과 같이 냉동사이클을 이루어 냉동실과 냉장실의 온도를 낮추기 위한 기기들을 포함하여 구성되어 있다.

이러한 냉장고에서는 압축기에 의해 저온 저압의 기상 냉매가 고온 고압으로 압축되고, 압축된 고온 고압의 기상 냉매가 응축기를 지나는 과정에서 냉각 응축되어 고압의 액상으로 전환되며, 고압의 액체상태로 된 냉매는 모세관을 통과하면서 그 온도와 압력이 낮아진 다음, 계속해서 증발기에서 저온 저압의 기체상태로 변하면서 주위로부터 열을 빼앗아 그 주위의 공기를 냉각시키게 된다. 증발기를 거쳐 냉각된 공기는 송풍팬의 작동으로 냉동, 냉장실로 유입 순환됨으로써 냉동실 및 냉장실의 온도가 낮아지게 된다.

그리고, 도 1에 나타난 것과 같이 상기 응축기(10)와 압축기(12)는 케이스외부 하단의 이른바 기계실에 설치되어 있고, 일측에는 응축기(10)에 유입된 냉매의 열을 효과적으로 식히기 위해 기계실로 외부공기를 흡입하여 응축기(10) 측으로 유동시키는 송풍팬 어셈블리가 구비되어 있다.

상기 송풍팬 어셈블리는 축류팬(20)과 상기 축류팬(20)을 구동시키기 위한 모터(22)로 이루어져 있으며, 상기 축류팬(20)은 모터(22)의 회전축과 연결되는 허브(201) 및 상기 허브(201)의 외주면에 구비된 다수개의 블레이드(202)로 구성되어 있다.(도 2 참조)

상기 송풍팬 어셈블리에 의하면 축류팬(20)이 모터(22)의 작동에 의해 회전하여 블레이드(202) 전후면에 압력차이가 발생하게 되고, 이와 같은 압력차이로 인해 외부의 공기가 기계실로 유입된 다음, 응축기(10) 측으로 유동하게 된다.

이와 같은 축류팬(20)의 송풍특성을 결정하는 특성인자로는 스윕각(sweep angle), 최대 캠버량, 블레이드(202)의 개수 등이 있는데, 스윕각은 도 2의 a에 나타난 것과 같이 블레이드의(202) 내측단 중심, 즉 블레이드(202)가 허브(201)와 접하는 부분의 중심과 블레이드(202)의 외측단(팁) 중심점을 연결하는 선(Y축)이, 상기 블레이드(202)의 내측단 중심점 및 허브(201)의 중심점을 통과하는 선과 이루는 각(a)을 말한다.

그리고, 도 2의 b에 나타난 것과 같이 최대 캠버량(p)은 블레이드(202)의 리딩에지(leading edge)(L.E)와 트레일링에지(Trailing edge)(T.E)를 잇는 선(chord)과 최대 캠버위치(P) 사이의 직선길이를 뜻한다.

여기서, 상기 스윕각(a)은 축류팬(20)의 유동소음을 결정하는 인자로서, 스윕각(a)이 크면 허브(201)와 블레이드(202)의 팁 사이에서의 공기유동 위상차가 크게 되고, 스윕각(a)이 작으면 공기유동 위상차가 작게 된다.

예를 들어 블레이드의 개수와 송풍량이 동일한 두 개의 축류팬을 비교해 볼 때 도 3의 a에 나타난 것과 같이 스윕각이 30°인 블레이드에 의하면 약 23도 회전하는 동안 공기유동이 블레이드를 통과하게 되고, 도 3의 b에 나타난 것과 같이 스윕각(a)이 60°인 블레이드에 의하면 약 49°회전하는 동안 공기유동이 블레이드를 통과하게 된다.

즉, 블레이드의 외측단(팁)을 통과하는 공기유동과 블레이드의 내측단을 통과하는 공기유동의 위상차이가 스윕각(a)에 따라서 23°및 49°가 된다.

따라서, 이와 같은 공기유동의 위상차이로 인해 블레이드(202)의 외측단에서 발생하는 소음과 내측단에서 발생하는 소음에도 위상차이가 발생하게 되는데, 이러한 위상차이가 클 수록 블레이드 통과 주파수가 감소된다.

최대 캠버량(p)은 블레이드(202)의 상면과 하면의 압력차이를 결정하는 인자로서, 최대 캠버량(p)이 크면 상면과 하면의 압력차가 증가함으로써 결과적으로 블레이드 통과 주파수 또한 증가하게 된다.

한편, 유로가 복잡하지 않고, 유로저항이 작은 기계실의 구조상 송풍팬 어셈블리에 적용되는 축류팬(20)은 송풍압력이 높은 구조보다는 송풍압력이 다소 낮더라도 소음이 작은 구조로 이루어짐이 효율적인데, 종래의 송풍팬 어셈블리에 적용되는 축류팬(20)은 블레이드(202) 사이의 공간이 좁고, 스윕각(a)이 작은 반면, 캠버량이 크고, 블레이드(202)의 개수가 3개인 구조로 이루어져 있다.

블레이드(202) 사이의 공간이 좁다는 것은 결국 블레이드(202)의 크기가 크다는 것이기 때문에 블레이드(202) 표면에서 발생하는 공기유동의 박리구간과 압력변동구간이 크다고 할 수 있으며, 이러한 공기유동의 박리구간 형성과 압력변동은 유동소음을 증가시키는 원인이 된다. 또한, 스윕각(a)이 작고, 최대 캠버량(p)이 크기 때문에 앞서말한 스윕각(a)과 최대 캠버량의 특성에 의해 유동소음이 커지게 된다.

따라서, 종래기술에 따른 냉장고의 응축기용 송풍팬 어셈블리에 의하면 유동소음이 크기 때문에 냉장고의 상품성이 저하된다는 문제점이 발생한다.

본 발명은 상기한 종래 문제점을 해결하고자 안출된 것으로, 축류팬의 구성상 유동소음 및 블레이드 통과 주파수가 감소되어 냉장고의 상품성 향상에 도움이 되는 응축기의 송풍팬 어셈블리 제공을 목적으로 한다.

도 1은 일반적인 냉장고의 기계실 구조를 나타낸 개략도이다.

도 2의 a, b는 일반적인 송풍팬 어셈블리를 구성하는 축류팬의 특성인자를 나타낸 평면도와 측면도이다.

도 3의 a, b는 축류팬의 특성인자 중에서 스윕각에 따른 공기유동의 위상차이를 나타낸 그래프이다.

도 4의 a, b는 본 발명의 실시예에 따른 응축기용 축류팬의 특성인자를 나타낸 평면도와 측면도이다.

도 5는 본 발명의 실시예에 따른 축류팬의 특성인자 중에서 블레이드 개수에 따른 소음변화를 나타낸 그래프이다.

도 6은 본 발명의 실시예에 따른 축류팬의 특성인자 중에서 블레이드 폭에 따른 소음변화를 나타낸 그래프이다.

도 7은 본 발명의 실시예에 따른 축류팬과 종래기술에 따른 축류팬의 소음 스펙트럼을 나타낸 그래프이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

10: 응축기 12: 압축기

20: 축류팬 201: 허브

202: 블레이트 22: 모터

상기 목적을 달성하기 위하여 제공되는 냉장고의 응축기용 송풍팬 어셈블리는 허브 및 상기 허브의 외주면에 구비된 3개의 블레이드로 구성된 축류팬과, 상기 축류팬을 회전작동시키는 모터를 포함하여 이루어지며; 상기 축류팬의 허브 직경과 팬 외경의 비율이 백분율로 23.3±5%이고, 블레이드 폭과 외경의 비율이 백분율로 36.6±3% 인 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 축류팬은 외경이 150±1mm이고, 허브의 직경이 35±1mm이며, 블레이드의 폭이 55±1mm 인 것을 특징으로 하여 이루어진다.

또한, 상기 블레이드의 최대 캠버위치는 0.65로서 허브에서 팁까지 일정하게 분포되며, 최대 캠버는 허브에서 최대 캠버위치까지 4.0 ~ 5.0%, 최대 캠버위치에서 팁까지 5.0 ~ 6.0%의 곡선분포를 이루는 것을 특징으로 하고, 블레이드의 피치각은 허브에서 팁까지 36.0°~ 26.0°로 선형분포를 이루고, 스윕각은 팁에서 67.0°±5% 인 것을 특징으로 한다.

이하, 본 발명의 실시예를 첨부된 도 4부터 도 7까지 참조로 하여 상세하게 설명하며, 본 발명의 내용 중 종래구성과 동일한 부분에 대해서는 동일한 부호를 부여하기로 한다.

우선, 본 발명의 실시예에 따른 냉장고의 응축기용 송풍팬에 적용되는 축류팬은 도 4의 a에 나타난 것과 같이 블레이드(202)가 3개이고, 도 4의 b에 나타난 것과 같이 허브 직경(d)과 팬 외경(D)의 비율이 백분율로 23.3±5%이며, 블레이드 폭(b)과 팬 외경(D)의 비율이 백분율로 36.6±3% 인 구조로 이루어진다.

여기서, 상기 축류팬의 외경(D)과, 허브의 직경(d) 및, 블레이드의 폭(b)은 상기 비율을 만족할 수 있는 치수로서 기계실의 부피를 고려하여 각각 150±1mm, 35±1mm, 55±1mm로 이루어짐이 바람직하다.

이는 실험결과에 따라 선정된 것으로서, 블레이드의 개수에 따른 유동소음을 비교하기 위해 각각 3, 5, 7, 9개의 블레이드가 구비된 축류팬으로 실험한 결과, 도 5에 나타난 것과 같이 블레이드 개수가 3개와 7개인 축류팬의 유동소음이 가장 작은 것을 알 수 있다.

그리고, 블레이드 개수가 3개인 팬과 7개인 팬을 비교해 보면, 작동소음의증가율(그래프의 기울기)은 블레이드 개수가 3개인 팬이 더 완만하고, 제작편의성 또한 높기 때문에 블레이드 개수가 3개인 팬이 기능 및 제작여건상 더 우수하다는 것을 알 수 있다.

블레이드 폭(b) 역시, 냉장고의 기계실과 같이 축류팬의 축방향으로 밀폐되어 있는 유로에서 유동소음을 결정하는 중요한 인자로서, 실험결과 도 6에 나타난 것처럼 축류팬의 외경(D)에 대한 블레이드 폭(b)의 비율이 36.6% 일 때 유동소음이 가장작을 것을 알 수 있다.

또한, 본 실시예에 따르면 축류팬은 블레이드(202)의 최대 캠버위치(P)가 0.65로서 허브(201)에서 팁까지 일정하게 분포되며, 최대캠버(MC)는 허브(201)에서 최대 캠버위치(P)까지 4.0 ~ 5.0%, 최대 캠버위치(P)에서 팁까지 5.0 ~ 6.0%의 곡선분포를 이루고, 피치각도( β)는 허브(201)에서 블레이드(202)의 팁까지 36.0°~ 26.0°로 선형분포를 이루며, 스윕각(a)은 팁에서 67.0°±5% 인 구조로 이루어진다.

따라서, 본 실시예에 의하면 도 7에 나타난 것과 같이 종래 축류팬과 동일한 풍량을 발휘하는 조건하에서 팬의 회전속도가 50rpm 정도 증가하였지만, 소음은 2dB 정도 감소되었다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 냉장고의 응축기용 송풍팬에 의하면 축류팬을 구성하는 블레이드의 개수, 블레이드의 최대캠버, 축류팬의 외경에 대한 블레이드 폭의 비율 등과 같은 인자특성상 유동소음 및 블레이드 통과주파수가 감소되어 냉장고의 상품성 향상에 도움이 된다는 이점이 있다.

Claims (4)

1. 허브 및 상기 허브의 외주면에 구비된 3개의 블레이드로 구성된 축류팬과,

   상기 축류팬을 회전작동시키는 모터를 포함하여 이루어지며;

   상기 축류팬의 허브 직경과 팬 외경의 비율이 백분율로 23.3±5%이고,

   블레이드 폭과 외경의 비율이 백분율로 36.6±3% 인 것을 특징으로 하는 냉장고의 응축기용 송풍팬.
2. 제1항에 있어서,

   상기 축류팬의 외경이 150±1mm이고,

   허브의 직경이 35±1mm이며,

   블레이드의 폭이 55±1mm 인 것을 특징으로 하는 냉장고의 응축기용 송풍팬.
3. 제1항 내지 제2항에 있어서, 상기 블레이드의

   최대 캠버위치는 0.65로서 허브에서 팁까지 일정하게 분포되며,

   최대 캠버는 허브에서 최대 캠버위치까지 4.0 ~ 5.0%, 최대 캠버위치에서 팁까지 5.0 ~ 6.0%의 곡선분포를 이루는 것을 특징으로 하는 냉장고의 응축기용 송풍팬.
4. 제1항 내지 제2항에 있어서, 상기 블레이드의

   피치각은 허브에서 팁까지 36.0°~ 26.0°로 선형분포를 이루고,

   스윕각은 팁에서 67.0°±5% 인 것을 특징으로 하는 냉장고의 응축기용 송풍팬.