KR100402885B1 - 에어컨 실외기의 축류팬 - Google Patents

Abstract

본 발명에 따른 에어컨 실외기의 축류팬은 모터의 회전축과 연결되는 허브와, 상기 허브의 외주면에 구비된 다수개의 블레이드를 포함하며; 상기 블레이드의 개수가 3개이고, 전체 직경이 340 ±2mm, 허브의 직경이 100 ±2mm인 것을 특징으로 하여 이루어진다.

여기서, 상기 블레이드는, 피치각이 허브에서 팁까지 37 ~ 20°로 선형분포를 이루고, 최대 캠버위치가 날개 전단에서 후단방향으로 코드길이의 70% 지점에 형성되며, 허브에서 블레이드 끝단까지 각 반경에서의 최대 캠버량이 0.5%로 일정하게 유지되는 구조로 이루어진다.

또한, 블레이드의 스윕각이 무차원 반경좌표 0.3 이하에서는 47 ~ 49°로 이루어지고, 무차원 반경좌표 0.3을 초과하여서는 선형적으로 증가하여 블레이드 끝단에서 55 ~ 57°로 이루어진다.

상술한 바와 같은 본 발명에 따른 에어컨 실외기의 축류팬에 의하면 블레이드의 개수가 감소하여 작동 시의 공기유동소음이 줄어들며, 구동에 필요한 소비전력이 감소하기 때문에, 결과적으로 에어컨의 상품성 향상에 도움이 된다.

Description

에어컨 실외기의 축류팬{Axial fan for Indoor unit of airconditioner}

본 발명은 에어컨에 관한 것으로, 보다 상세하게는 에어컨 실외기에 적용되는 축류팬에 관한 것이다.

에어컨은 하절기와 같이 기온이 높은 계절에 실내의 더운공기를 흡입하여 열교환 작용을 통해 냉각시킨 다음 다시 실내로 분출함으로써 실내의 기온을 적절히 조절하기 위한 것으로, 압축기와 응축기, 증발기 및 팽창장치 등과 같이 냉동사이클을 이루어 냉기를 생성하기 위한 기기들과, 생성된 냉기를 배출하는 순환팬 등을 포함하여 구성되어 있다.

이러한 에어컨에 의하면 저온 저압의 기체상태 냉매가 압축기에 의해 고온 고압으로 압축되고, 압축된 고온 고압의 기체상태 냉매가 응축기에 의해 냉각 응축되어 고압의 액체상태로 된 다음, 팽창장치에 의해 저온 저압의 이상(異狀)상태로 변화되고, 계속해서 증발기에서 저온 저압의 기체상태로 변하면서 주위로부터 열을 빼앗아 증발기 주위 공기를 냉각시키게 된다. 냉각된 공기는 순환팬에 의해 에어컨외부로 배출됨으로써 실내의 기온이 조절된다.

에어컨은 냉동사이클을 이루는 기기들의 배치 구조에 따라 크게 일체형과 분리형으로 구분되는데, 상기 일체형 에어컨은 창문형이라고도 불리우며 하나의 케이스 내에 압축기, 응축기, 증발기 등이 모두 구비된 형태로 이루어져 있다.

그리고, 분리형 에어컨은 도 1에 나타난 것과 같이 실내에 설치되어 실내공기의 냉각 순환작용을 행하는 실내기(10)와, 실외에 설치되는 실외기(20)로 분리구성되는데, 실내기(10)에는 증발기 및 순환팬(미도시)이 구비되며, 실외기(20)에는 응축기와 압축기 및 응축기(미도시)의 냉각을 위한 축류팬(40)과, 축류팬(40)을 회전시키는 구동모터(미도시)가 구비되어 있고, 실내기(10)와 실외기(20)는 냉매관(30)에 의해 연결된다.

도 2에 나타난 것과 같이 축류팬(40)은 모터의 회전축(미도시)과 연결되는 허브(42) 및 상기 허브(42)의 외주면에 구비된 다수개의 블레이드(44)로 구성되어 있다.

상기 축류팬(40)은 모터의 작동에 의해 회전하게 되고, 이에따라 블레이드(44) 전후면에 압력차이가 발생하게 되고, 이와 같은 압력차이로 인해 외부의 공기가 흡기구를 통해 실외기(20)로 유입되면서 응축기를 거쳐 열교환되고, 열교환된 공기가 토출구를 통해 실외기 외부로 배출된다.

한편, 축류팬(40)의 송풍특성을 결정하는 특성인자는 블레이드(44)의 개수를 비롯하여 팬직경(D), 허브직경(d) 등과 같은 이른바 전체인자와, 블레이드의 피치각( β), 최대 캠버위치(P), 최대 캠버량(MC), 코드길이, 스윕각 ( α) 등의 이른바 블레이드 인자로 구분되는데, 이에 관해 설명하면 다음과 같다.

상기 블레이드의 피치각( β)은 나타난 것과 같이 유체의 흐름방향(도면상 x축)과, 블레이드(44)의 리딩 에지(leading edge: L.E)에서 트레일링 에지(trailing edge: T.E)를 잇는 직선 즉, 코드(chord)가 이루는 각도이다.

그리고, 캠버(블레이드의 단면상 중심선)와 코드를 잇는 길이를 캠버량이라 하며, 캠버량이 최대인 지점을 최대 캠버위치(P)라 한다.

스윕각( α)은 블레이드(44)의 내측단 중심과, 외측단(팁) 중심점을 연결하며 블레이드(44)의 곡률에 따라 만곡되는 선이, 블레이드(44)의 내측단 중심점 및 허브(42)의 중심점을 통과하는 선(도면상 y축)과 이루는 각을 말한다.

이중에서 블레이드(44)의 개수는 팬의 작 동 시 발생하는 공기유동소음을 결정하는 중요 인자이다.

일반적으로 에어컨 실외기에 사용되는 종래의 축류팬(40)은 블레이드(44)가 4개이고, 팬 직경(D)이 400mm이며, 캠버량이 2~5% 까지 비선형적으로 달라지며, 피치각( β)이 허브측에서 40°정도 이다.

이와 같은 종래기술에 따른 축류팬(40)에 의하면 블레이드(44)의 개수가 많아 공기유동에 따른 소음이 크고, 허브(42)측에서의 피치각( β)이 앞에서 말한 것처럼 40°정도이므로 공기의 유속에 비해 설치각이 매우 커서 와류가 생성되기 때문에 소음 및 작동토크가 커지게 된다. 따라서, 축류팬(40)이 적용된 에어컨의 작동소음 및 소비전력이 증대됨으로써 에어컨의 상품성이 저하된다는 문제점이 발생한다.

본 발명은 상기한 종래 문제점을 해결하고자 안출된 것으로서, 구조적인 특성상 공기유동 소음이 적고, 소비전력이 감소되는 등, 작동상의 효율이 증대되는 에어컨 실외기의 축류팬 제공을 목적으로 한다.

도 1은 일반적인 분리형 에어컨을 나타낸 사시도이다.

도 2의 a, b는 종래 에어컨 실외기의 축류팬 구조를 나타낸 정면도와 측면도이다.

도 3의 a, b는 본 발명의 실시예에 따른 에어컨 실외기의 축류팬 구조를 나타낸 정면도와 측면도이다.

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 축류팬의 피치각을 종래 축류팬과 비교하여 나타낸 그래프이다.

도 5는 본 발명의 실시예에 따른 축류팬의 최대 캠버량 분포를 종래 축류팬과 비교하여 나타낸 그래프이다.

도 6은 본 발명의 실시예에 따른 축류팬의 압력계수를 종래 축류팬과 비교하여 나타낸 그래프이다.

도 7은 본 발명의 실시예에 따른 축류팬의 정압효율을 종래 축류팬과 비교하여 나타낸 그래프이다.

도 8은 본 발명의 실시예에 따른 축류팬의 요구토크를 종래 축류팬과 비교하여 나타낸 그래프이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

10: 실내기 20: 실외기

30: 응축기 32: 압축기

40: 축류팬 42: 허브

44: 블레이드

상기 목적을 달성하기 위하여 제공되는 에어컨 실외기의 축류팬은 모터의 회전축과 연결되는 허브와, 상기 허브의 외주면에 구비된 다수개의 블레이드를 포함하며; 상기 블레이드의 개수가 3개이고, 전체 직경이 340 ±2mm, 허브의 직경이 100 ±2mm인 것을 특징으로 하여 이루어진다.

여기서, 상기 블레이드는, 피치각이 허브에서 팁까지 37 ~ 20°로 선형분포를 이루고, 최대 캠버위치가 날개 전단에서 후단방향으로 코드길이의 70% 지점에 형성되며, 허브에서 블레이드 끝단까지 각 반경에서의 최대 캠버량이 0.5%로 일정하게 유지되는 구조로 이루어진다.

또한, 블레이드의 스윕각이 무차원 반경좌표 0.3 이하에서는 47 ~ 49°로 이루어지고, 무차원 반경좌표 0.3을 초과하여서는 선형적으로 증가하여 블레이드 끝단에서 55 ~ 57°로 이루어진다.

이하, 본 발명의 실시예를 첨부된 도 3부터 도 8까지 참조로 하여 상세하게 설명한다.

본 발명의 실시예에 따른 에어컨의 실외기의 축류팬은 도 3에 나타난 것과 같이 모터의 회전축과 연결되는 허브(42)와, 상기 허브(42)의 외주면에 구비된 다수개의 블레이드(44)를 포함하며, 블레이드(44)의 개수가 3개이며, 전체 직경(D)이 340 ±2mm, 허브(22)의 직경(d)이 100 ±2mm인 것을 특징으로 하여 이루어진다.

여기서, 상기 블레이드(44)는 피치각( β)이 허브(42)에서 블레이드의 끝단까지 37 ~ 20°로 선형적으로 달라지는 구조로 이루어진다.(도 4 참조)

그리고, 상기 블레이드(44)는 최대 캠버위치(P)가 날개 전단에서 후단방향으로 코드길이의 70% 지점에 형성되고, 허브(42)에서 블레이드(44) 끝단까지 각 반경에서의 최대 캠버량(MC)이 0.5%로 일정하게 유지되는 구조로 이루어진다.(도 5 참조)

더불어, 상기 블레이드(44)의 스윕각( α)은 무차원 반경좌표 0.3 이하에서는 47 ~ 49°이고, 무차원 반경좌표 0.3을 초과하여서는 선형적으로 증가하여 블레이드(44) 끝단에서 55 ~ 57°가 된다.

참고로, 상기 무차원 반경좌표는 허브(42)를 제외한 블레이드(44)만에 의한 팬의 성능을 고려하기 위한 인자로서, 블레이드(44)와 허브(42)가 붙는 위치를 0으로 하고, 블레이드(44)의 끝단을 1이라 하여, 0에서 1까지의 수치로 결정된다.

무차원 반경좌표를 구하는 공식 r=(R-Rh)/(Rt-Rh)에서 R은 팬중심(허브중심)으로부터 임의의 위치까지의 길이이며, Rh는 허브(42)의 반경이고, Rt는 팬중심(허브중심)에서 블레이드(44) 끝단까지의 길이 즉, 팬의 반경이다.

상술한 바와 같이 구성된 에어컨 실외기의 축류팬에 의하면 도 6 및 도 7에 나타난 것과 같이 압력계수 및 정압효율이 향상되어, 운전점에서의 모터 작동효율 또한 향상되었다.

또한, 도 8에 나타난 것과 같이 유량성능 대비 요구토크가 종래에 비해 월능히 저감된다.

따라서, 본 실시예에 따른 축류팬은 종래에 비해 출력이 작은 모터를 이용하여서도 구동이 가능하며, 작동에 필요한 소비전력 또한 종래대비 22% 정도 감소된다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 에어컨 실외기의 축류팬에 의하면 블레이드의 개수가 감소하여 작동 시의 공기유동소음이 줄어들며, 구동에 필요한 소비전력이 감소하기 때문에, 결과적으로 에어컨의 상품성 향상에 도움이 된다.

Claims (4)

1. 모터의 회전축과 연결되는 허브와,

   상기 허브의 외주면에 구비된 다수개의 블레이드

   를 포함하는 에어컨 실외기의 축류팬에 있어서;

   상기 블레이드의 개수가 3개이며, 전체 직경이 340 ±2mm, 허브의 직경이 100 ±2mm인 것을 특징으로 하는 에어컨 실외기의 축류팬.
2. 제1항에 있어서,

   상기 블레이드의 피치각은 허브에서 팁까지 37 ~ 20°로 선형분포를 이루는 것을 특징으로 하는 에어컨 실외기의 축류팬.
3. 제1항에 있어서,

   상기 블레이드의 최대 캠버위치가 날개 전단에서 후단방향으로 코드길이의 70% 지점에 형성되고, 허브에서 블레이드 끝단까지 각 반경에서의 최대 캠버량이 0.5%로 일정하게 유지되는 것을 특징으로 하는 에어컨 실외기의 축류팬.
4. 제1항에 있어서,

   상기 블레이드의 스윕각이 무차원 반경좌표 0.3 이하에서는 47 ~ 49°로 이루어지고, 무차원 반경좌표 0.3을 초과하여서는 선형적으로 증가하여 블레이드 끝단에서 55 ~ 57°로 이루어지는 것을 특징으로 하는 에어컨 실외기의 축류팬.