KR100379498B1

KR100379498B1 - 패키지공조기의 실외기용 축류팬

Info

Publication number: KR100379498B1
Application number: KR10-2000-0061318A
Authority: KR
Inventors: 최무용
Original assignee: 엘지전자 주식회사
Priority date: 2000-10-18
Filing date: 2000-10-18
Publication date: 2003-04-10
Also published as: KR20020030485A

Abstract

본 발명은 패키지공조기의 실외기용 축류팬에 관한 것으로서, 실외기용 축류팬의 형상을 변경함으로써, 토출되는 공기의 와류성분을 저감하여 실내기의 소음을 억제하고, 축류팬의 크기를 최소화하여 생산비용과 소비전력을 저감하기 위한 것이다.

이를 위해 본 발명은 3개의 블래이드(145)를 포함하는 패키지 공조기의 실외기용 축류팬(140)에 있어서, 상기 축류팬의 외경(fan tip diameter)은 460 ±5 mm 로 형성되고, 상기 축류팬의 내경(fan hub diameter)은 140 ±5 mm 로 형성되며, 상기 블래이드의 앞전거리는 76.86 ±5 mm 이고, 상기 블래이드의 뒷전거리는 39.52 ±5 mm 로 설정되며, 상기 블래이드의 뒷전거리가 허브의 폭보다 작게 형성되고, 블래이드 리딩에지(BLE)를 0, 블래이드 트레일링에지(BTE)를 1을 기준으로 최대캠버위치는 0.70 ∼ 0.75 로 블래이드허브에서 블래이드팁까지 일정하게 분포시키며, 최대캠버율은 블래이드 허브에서는 0.5±0.05% 로 하고 블래이드팁에서는 0.01±0.005%로 하여 블래이드허브와 블래이드팁 사이에서 선형적인 분포를 이루는 것을 특징으로 하는 패키지 공조기의 실외기용 축류팬이 제공된다.

Description

패키지공조기의 실외기용 축류팬{an axial flow fan for package air conditioner outdoor unit}

본 발명은 패키지공조기의 실외기용 축류팬에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 실외기의 소음 및 소비전력을 저감하기 위한 축류팬의 형상에 관한 것이다.

일반적으로 축류팬은 허브 외주면에 구비된 복수개의 날개를 외부 구동원으로 회전시킴으로써 공기를 축방향으로 강제 송풍하기 위한 기기이다.

한편, 도 1 은 일반적인 패키지공조기의 실외기의 구성도이고, 도 2 는 종래 패키지공조기에 적용된 축류팬의 정면도로써, 도시한 바와 같이 일반적인 패키지공조기의 실외기는 본체(10)와, 상기 본체(10)내 일측에 설치되어 냉매를 압축하는 압축기(20)와, 상기 본체(10)내 타측에 설치되는 모터(30) 및 축류팬(40)과, 상기 축류팬(40)의 후방에 설치되어 흡입되는 공기를 열교환시켜주는 열교환기(50)로 크게 구성되어, 본체(10) 후면 및 측면을 통해 흡입되는 공기를 상기 열교환기(50)로 열교환한 후, 본체(10) 전면을 통해 배출하도록 되어 있다.

한편, 실외기의 소음 및 소비전력은 축류팬(40)의 형상에 큰 영향받는데, 상기와 같은 실외기에 설치되는 종래 축류팬(40)의 형상은 팬외경이 460 mm, 팬허브경은 160 mm, 블래이드폭은 169 mm 로 각각 형성된다.

그리고, 종래 축류팬(40)은 회전방향에 대한 블래이드(45)의 치우침을 나타내는 스윕각도와, 전방에 대한 블래이드(45)의 경사도를 나타내는 피치각도가 상당히 크게 형성된다.

상기한 바와 같이 종래 축류팬(40)은 블래이드폭과 피치각도등이 크기 때문에 구동회전수가 모터의 고효율 운전점보다 아래영역에 위치하여 소비전력의 저감에 한계가 있다.

또한, 블래이드 리딩에지 및 블래이드 트레일링에지에서는 팬중심에서 임의의 블래이드팁을 연결한 직선에 대한 경사도인 래이크(rake)가 거의 변하지 않는 반면에, 블래이드허브와 블래이드팁 사이에서는 최대캠버율이 크게 변하는 특성이있다.

따라서, 종래 축류팬(40)은 블래이드 리딩에지 및 블래이드 트레일링에지에서는 래이크가 거의 형성되지 않지만, 블래이드허브에서 블래이드팁 사이 구간에서 캠버율이 크게 형성됨에 따라, 토출되는 유체의 와류 성분이 커져서 소음이 증가하는 문제점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로써, 실외기용 축류팬의 형상을 변경하여 토출되는 공기의 와류성분을 저감하여 실외기의 소음을 억제하며, 축류팬의 크기를 최소화하여 생산비용과 소비전력을 저감하기 위한 것이다.

도 1 은 종래 패키지공조기 실외기의 구성도

도 2 는 종래 패키지공조기에 적용된 축류팬의 정면도

도 3 은 본 발명의 일 실시예에 따른 축류팬의 정면도

도 4 는 본 발명의 일 실시예에 따른 축류팬의 부분 상면도

도 5 는 본 발명의 일 실시예에 따른 축류팬의 블래이드 단면도

도 6 은 본 발명의 일 실시예에 따른 축류팬의 일 형태로서 블래이드 설계 경계데이터의 위치를 나타내는 축류팬의 정면도도 7 은 설계 경계데이터에 따라 블래이드 형상을 구체적으로 나타낸 도 6의 요부도.

140. 축류팬 141. 허브

145. 블래이드

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 형태에 따르면, 허브와, 상기 허브의 외부면에 구비된 복수개의 블래이드를 포함하는 패키지 공조기의 실외기용 축류팬에 있어서, 상기 팬의 외경(fan tip diameter)은 460 ±5 mm 로 형성되고, 상기 팬의 내경(fan hub diameter)은 140 ±5 mm 로 형성되며, 상기 블래이드의 앞전거리는 76.86 ±5 mm 이고, 상기 블래이드 뒷전거리는 39.52 ±5 mm 로 설정되는 것을 특징으로 하는 패키지 공조기의 실외기용 축류팬이 제공된다.

또한, 상기 블래이드의 뒷전거리가 허브의 폭보다 작게 형성되며, 블래이드 리딩에지(BLE)를 0 , 블래이드 트레일링에지(BTE)를 1 을 기준으로 최대캠버위치는0.70 ~ 0.75 로 블래이드허브에서 블래이드팁까지 일정하게 분포시키며, 최대캠버율은 블래이드 허브에서는 0.5 ±0.05 % 로 하고, 블래이드팁에서는 0.01 ±0.005 % 로 하여, 블래이드허브와 블래이드팁 사이에서 선형적인 분포를 이룬다.

그리고, 피치각도 ψ는 블래이드허브에서 33°±0.5, 블래이드팁에서 32°±0.5 로 블래이드허브와 블래이드팁 사이에서 선형적인 분포를 이루고, 스윕각도 θ는 블래이드허브(BH)를 0 , 블래이드팁(BT)을 1 을 기준으로 블래이드허브에서 블래이드팁 사이의 0.3 구간까지는 48°로 일정하게 하고, 0.3 에서부터 블래이드팁까지는 48°~ 56.57°로 선형적으로 증가된다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도 3 내지 도 7 을 참조하여 설명한다.

도 3 은 본 발명의 일 실시예에 따른 패키지 공조기의 실외기용 축류팬의 정면도이고, 도 4 는 본 발명의 일 실시예에 따른 패키지 공조기의 실외기용 축류팬의 부분상면도이며, 도 5 는 본 발명의 일실시예에 따른 패키지 공조기의 실외기용 축류팬의 단면도이다.

한편, 실외기의 전체적인 구성은 전술한 종래와 동일하므로, 이에 대한 설명은 생략하고 동일한 번호를 부여하도록 한다.

도시한 바와 같이 본 발명의 일 실시예에 따른 냉장고용 축류팬(140)은 모터(30)(도1참조)에 결합되는 허브(141)의 외주면에 3개의 블래이드(145)가 구비되어 이루어진다.

이 때, 상기 축류팬(140)의 외경 즉, 블래이드(145)팁의 외경(fan tipdiameter)은 460 ±5 mm 로 형성되고, 상기 팬(140)의 내경 즉, 허브(141)의 외경(fan hub diameter)은 140 ±5 mm 로 형성되어, 상기 팬(140)의 내외경비(hub/tip ratio)는 0.31 ~ 0.34 범위로 설정된다.

한편, 도 4 에 도시한 바와 같이 상기 블래이드(145)의 회전방향에 대한 앞부분을 블래이드 리딩에지(BLE)라 하고, 상기 블래이드(145)의 회전방향에 대한 뒷부분을 블래이드 트레일링에지(BTE)라 하며, 상기 허브(141)의 폭중심(C)에서 최대 블래이드 리딩에지(BLE)까지의 거리를 블래이드 앞전거리, 상기 허브(141)의 폭중심(C)에서 최대 블래이드 리딩에지(BLE)까지의 거리를 블래이드 뒷전거리라 하는데, 본 발명에서는 상기 블래이드 앞전거리가 약 76.86 ±5 mm 로 형성되고, 상기 블래이드 뒷전거리는 39.52 ±5 mm 로 형성된다.

특히, 본 발명에서는 상기 블래이드(145)의 뒷전거리가 허브(141)의 폭보다 작게 형성된다.

또한, 도 5 에 도시한 바와 같이 상기 블래이드 리딩에지(BLE)와 상기 블래이드 트레일링에지(BTE)를 연결한 직선으로부터 블래이드(141)가 가장 멀리 떨어진 지점을 최대캠버(MC)라 하고, 그 위치를 최대캠버위치(MCP)라 하며, 상기 블래이드 리딩에지(BLE)와 블래이드 트레일링에지(BTE) 사이의 길이를 코드길이(CL)라 한다.

여기서, 본 발명은 상기 블래이드 리딩에지(BLE)를 0 , 상기 블래이드 트레일링에지(BTE)를 1 로 기준하여, 상기 최대캠버위치(MCP)가 블래이드허브(BH)에서 블래이드팁(BT)까지 0.7 ~ 0.75로 일정하게 분포되고, 최대캠버(MC)와 코드길이(CL)의 백분율 비를 나타내는 최대 캠버율은 블래이드허브(BH)에서 0.5±0.05 %, 블래이드팁(BT)에서 0.01 ±0.005 %로 블래이드허브(BH)에서 블래이드팁(BT)까지 대략 0.5 ~ 0.01 % 로 선형적인 분포를 이룬다.

그리고, 블래이드 리딩에지(BLE)와 블래이드 트레일링에지(BTE)를 연결한 직선이 X축과 이루는 각을 나타내는 피치각도ψ는 블래이드허브(BH)에서 33°±0.5°, 블래이드팁(BT)에서 32°±0.5°로 블래이드허브(BH)에서 블래이드팁(BT)까지 대략 33.0°∼ 32.0°로 선형적으로 분포되어, 상기 블래이드허브(BH)측이 상기 블래이드팁(BT)측보다 회전축인 Z축에 수직인 평면에 대한 경사가 크게 형성된다.

한편, 스윕각도θ(도3참조)는 블래이드허브(BH)의 중심을 Y축에 일치시킨 후, 상기 블래이드허브(BH)의 중심과 블래이드팁(BT)의 중심을 연결한 직선이 Y축과 이루는 각을 나타내는 것으로, 상기 스윕각도θ는 블래이드(145)가 회전방향으로 얼마나 치우치게 형성되는가를 의미한다.

본 발명에서는 상기 스윕각도θ를 블래이드허브(BH)를 0 , 블래이드팁(BT)을 1 로 기준하여, 블래이드허브(BH)와 블래이드팁(BT) 사이에서 0.3 에 해당하는 구간까지는 48°로 일정하게 유지하고, 0.3 에서 블래이드팁(BT)까지의 구간에서는 48°~ 56.57°로 선형적으로 증가시킨다.

한편, 도 6 은 본 발명의 일 실시예에 따른 축류팬의 일 형태로서 블래이드 설계 경계데이터의 위치를 나타내는 축류팬의 정면도이고, 도 7 은 설계 경계데이터에 따라 블래이드 형상을 구체적으로 나타낸 도 6의 요부도이다.

즉, 상기한 바와 같은 특성을 갖는 본 발명의 축류팬(140)은 아래 표1과 같은 블래이드(145)의 설계 경계데이터에 의해 형성될 수 있다.

물론, 상기 표1에 의해 형성되는 블래이드(145)는 본 발명의 조건을 만족시키는 축류팬(140)의 일 형태에 불과한 것으로, 그 밖에 전술한 본 발명의 조건범위에 포함되는 다양한 형태의 블래이드(145)가 형성될 수 있음은 분명하다.

표1에서 상기 허브(141)의 회전 중심축을 통과하는 선을 Z축, 상기 Z축 및 상기 허브(141)의 폭중심을 수평하게 통과하는 선을 X축, 상기 Z축 및 상기허브(141)의 폭중심을 수직하게 통과하는 선을 Y축으로 하고, 상기 각 축의 교차점을 기준점(C)으로 한다.

상기 표1에 나타낸 블래이드(145)의 일 형태는 도 6 및 도 7 에서 블래이드 리딩에지(BLE)의 허브(141)측을 1점(Point 1), 블래이드 트레일링에지(BTE)의 허브(141)측을 41점(Point 41), 블래이드 트레일링에지(BTE)의 팁측을 82점(Point 82), 블래이드 리딩에지(BLE)의 팁측을 123점(Point 123), 그리고 블래이드 리딩에지(BLE)의 허브(141)측을 161점(Point 161)으로 하여 시작점으로 돌아오게 된다.

한편, 다음 표2는 본 발명의 축류팬과 종래의 축류팬을 동일한 풍량의 조건에서 실험한 실외기의 소비전력 결과를 나타낸다.

	소비전력(watt)
종래 축류팬	155
본 발명 축류팬	136

상기 표2 에서 알 수 있듯이, 본 발명의 축류팬(140)을 적용한 실외기의 소비전력은 동일풍량의 조건에서 종래 축류팬과 비교해 볼 때, 약 19 watt 정도 절감되는 것을 알 수 있다.

이에 대해 구체적으로 설명하면, 본 발명은 축류팬(140)의 폭을 줄인 것인데, 상기와 같이 팬의 폭이 줄이들게 되면, 일반적 팬의 특성상 토크는 감소하고 회전수는 증가하며, 한편 소음이 증가하는 경향을 나타낸다.

그런데, 본 발명의 축류팬(140) 설정 조건내에서는 팬의 토크 감소량에 비해 팬의 회전수 증가량이 작다.

또한, 상기와 같은 팬의 회전수 증가는 모터의 구동회전수를 증가시켜서, 모터의 동기운전점에 근접시킴으로써 모터의 운전효율이 증가되어, 모터의 소비전력이 최소화된다.

따라서, 본 발명은 동일출력을 기준으로 소비전력은 절감되고, 팬의 효율은 증가하게 되는 것이다.

한편, 팬의 회전수가 증가하게 되면, 전술한 바와 같이 소음이 증가하는 경향이 있지만, 본 발명에서는 팬의 입구부에서 팬의 폭이 감소되어 주위 구조물과의 간섭소음이 저감되며, 팬의 토출부에서는 블래이드 리딩에지(BLE) 및 블래이드 트레일링에지(BTE)에서의 래이크가 작고, 또한 블래이드허브(BH)와 블래이드팁(BT)에서의 캠버량 역시 작게 형성된다.

따라서, 공기가 토출될 때, 와류유동의 발생이 종래와 비교하여 적기 때문에 소음의 저감 효과를 얻을 수 있는 것이다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명은 다음과 같은 효과가 있다.

첫째, 본 발명은 종래 축류팬과 비교하여 블래이드폭과 캠버율등 형상을 최소화하여, 주위 구조물과의 간섭을 줄이고, 와류성분을 저감함으로써, 실외기의 소음을 최대한 억제하는 것이 가능하다.

둘째, 본 발명은 팬의 토크감소량에 비해 팬의 회전수 증가량이 작으며, 모터의 운전이 증가되어, 결과적으로 소비전력이 절감되는 효과가 있다.

Claims

허브와, 상기 허브의 외부면에 구비된 3개의 블래이드를 포함하는 패키지 공조기의 실외기용 축류팬에 있어서,

상기 축류팬의 외경(fan tip diameter)은 460 ±5 mm 로 형성되고, 상기 축류팬의 내경(fan hub diameter)은 140 ±5 mm 로 형성되며,

상기 블래이드의 앞전거리는 76.86 ±5 mm 로 설정되고, 상기 블래이드 뒷전거리는 39.52 ±5 mm 로 설정되며,

상기 블래이드의 뒷전거리가 허브의 폭보다 작게 형성되고, 블래이드 리딩에지(BLE)를 0 , 블래이드 트레일링에지(BTE)를 1 을 기준으로 최대캠버위치는 0.70 ~ 0.75 로 블래이드허브에서 블래이드팁까지 일정하게 분포시키며, 최대캠버율은 블래이드 허브에서는 0.5 ±0.05 % 로 하고 블래이드팁에서는 0.01 ±0.005 % 로 하여 블래이드허브와 블래이드팁 사이에서 선형적인 분포를 이루는 것을 특징으로 하는 패키지 공조기의 실외기용 축류팬.
삭제
제1항에 있어서,

피치각도 ψ는 블래이드허브에서 33°±0.5, 블래이드팁에서 32°±0.5 로 블래이드허브와 블래이드팁 사이에서 선형적인 분포를 이루고, 스윕각도 θ는 블래이드허브(BH)를 0 , 블래이드팁(BT)을 1 을 기준으로 블래이드허브에서 블래이드팁 사이의 0.3 구간까지는 48°로 일정하게 하고, 0.3 에서부터 블래이드팁까지는 48°~ 56.57°로 선형적으로 증가시켜 분포시키는 것을 특징으로 하는 패키지 공조기의 실외기용 축류팬.
제3항에 있어서,

상기 허브의 회전 중심축을 통과하는 선을 Z축, 상기 Z축 및 상기 허브의 폭 중심을 수평하게 통과하는 선을 X축, 상기 Z축 및 상기 허브의 폭중심을 수직하게 통과하는 선을 Y축으로 하며, 각 축의 교차점을 기준점으로 하여, 표1과 같은 블래이드 경계데이터에 의한 형상으로 형성되는 것을 특징으로 하는 패키지 공조기의 실외기용 축류팬.