KR100405981B1 - 천정형 공조기의 터보팬 구조 - Google Patents

Abstract

본 발명에 따른 천정형 공조기의 터보팬은 블레이드의 일측에 형성되어 흡입되는 유체가 가이드되도록 하는 쉬라우드와, 외경이 상기 쉬라우드의 내경보다 축소되도록 형성되어 사출 성형되는데 있어 방해로 되지 않도록 하는 허브와, 상기 쉬라우드로부터 수직으로 연장 형성되며 유체의 입구쪽이 상기 쉬라우드쪽에서 상기 허브쪽으로 갈수록 그 반경이 커지게 경사지도록 형성되어, 보다 많은 풍량이 흡입되는 동시에 정압 상승에도 영향이 없도록 하는 블레이드로 이루어진 것을 특징으로 하는데, 본 발명에 따른 터보팬은 일체로 사출 성형됨으로써 터보팬의 제조원가를 낮출 수 있는데 탁월한 효과가 있다. 또한, 터보팬의 변형으로 인한 기대되지 못한 부작용이 효과적으로 억제되도록 하여 종래와 동일하거나 보다 높은 풍량과 정압 상승을 기대할 수 있는 효과가 있다.

Description

천정형 공조기의 터보팬 구조{Structure of turbo fan for cassette type air conditioner}

본 발명은 실내의 천장에 설치되어 실내 공기를 정화하기도 하고 또한 실내 공기의 습도와 온도를 적정하게 맞추어 줌으로써, 사람들이 보다 쾌적하게 생활할 수 있도록 하는 천정형 공조기에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 천정형 공조기의 내부에 설치되어 유체의 유동을 일으키는 터보팬의 구조를 개선하여 보다 편리하고 효율적으로 사용할 수 있는 천정형 공조기의 터보팬 구조에 관한 것이다.

먼저, 도면을 참조하여 천정형 공조기의 구성을 설명하면 다음과 같다.

도 1은 종래 천정형 공조기의 저면도이다.

도 1을 참조하면, 종래 천정형 공조기는 실내의 공기가 흡입되는 흡입구(11)와, 흡입구(11)의 모서리를 따라서 형성된 토출구(12)가 도시되어 있는데, 흡입구(11)를 통하여 흡입된 외기는 공조기의 내부에 설치된 열교환기를 통하여 적정한 온도와 습도로 변화된 후에, 토출구(12)를 통하여 배출되어 실내가 보다 쾌적한 환경으로 유지되도록 하는데, 이하에서는 천정형 공조기의 내부 구성을 참조하여 보다 상세히 종래 천정형 공조기의 구성 및 작동을 설명하도록 한다.

도 2와 도 3은 종래 천정형 공조기의 횡단면도와 종단면도이다.

도 2와 도 3을 참조하면, 천정형 공조기는 공조기의 하측에 배치되는 흡입구(11)를 통하여 실내 공기가 흡입된 후에, 압력의 감소가 줄도록 하기 위하여 특정 형상으로 가공되는 벨마우스(Bell Mouth)(16)를 통과하도록 하여 압력 감소로 인한 효율 저하를 막도록 하고 있다. 그리고, 실내 공기가 흡입되도록 하기 위해서는 회전력이 발생되도록 하는 구동 모터(13)와, 구동 모터(13)의 회전축에 연결되어 공기가 흡입될 수 있도록 하는 터보팬(17)이 설치되어 실내 공기가 흡입될 수 있는 것이다.

한편, 흡입구(11)와 벨마우스(16)와 터보팬(17)을 차례대로 통과한 실내 공기는 열교환기(14)에서 열을 흡수 또는 방출하게 되는데, 이러한 열교환은 천정형 공조기의 동작 상태에 의존한다고 볼 수 있다.

그리고, 상기 열교환기(14)를 통과하며 적정한 온도로 맞추어진 공기는 토출구(12)를 통하여 다시금 실내로 배출되는데, 이때 캐비넷(15)의 외형에 따라 형성된 유로로 가이드되어 토출구(12)로 안내되는 것이다.

한편, 상술된 바와 같은 종래 터보팬(17)의 구성을 도 4의 터보팬의 사시도를 참조하여 설명하면 다음과 같다.

도 4를 참조하면, 종래 터보팬의 구조는 유체가 흡입되어 토출되는 유동력을 제공하기 위한 블레이드(17a)와, 상기 블레이드(17a)의 상측에 설치되어 흡입되는 유체의 재흡입을 방지하기 위한 쉬라우드(Shroud)(17b)와, 블레이드(17a)의 하측에 설치되어 블레이드(17a)가 고정되도록 하기 위한 허브(17c)가 포함되어 있다.

그런데, 설명된 바와 같은 상기 터보팬(17)은 사출성형으로 제작되는데, 이러한 터보팬(17)의 사출성형 과정에서 터보팬(17)이 일체로 형성되는 것이 바람직하다고 할 수 있으나, 그 구조적인 형상(특히, 쉬라우드의 형상)으로 인하여 터보팬(17)이 일체로 형성되는 것이 불가능한 것이 현실이었다.

이러한 터보팬(17)의 제작 과정 상의 문제로 인하여 종래 터보팬(17)의 생산과정은 쉬라우드(17b)를 별도로 제작하여 최종적으로 접착하는 과정을 다시 거치거나, 허브(17c)의 외경이 축소되도록 하여 단일한 과정으로 제작되도록 하는 방법이 적용되어 왔다.

그러나, 이와 같은 일체형 터보팬(17)의 제작 과정에서 있어서, 사출성형으로 쉬라우드를 제외한 다른 부분만을 일체로 사출하여 최종적으로 쉬라우드(17b)를 접착하는 방법은, 별도로 설명된 바와 같은 작업을 위하여 소요되는 시간과 비용의 면에서 경제적이지 못한 문제가 있다. 그리고, 허브(17c)의 외경을 축소하여 터보팬(17)을 사출하게 되면, 터보팬(17)을 통과하여야 하는 유체가 외부로 세어나가므로 풍량이 저하되는 문제가 있을 뿐만 아니라, 소음이 증가하게 되는 문제가 있는 것이다.

상기한 바와 같은 문제점을 감안하여, 본 발명에서는 천정형 공조기의 터보팬을 개선된 형상으로 제안하여 보다 간편한 작업만으로 터보팬을 생산할 수 있고, 나아가서는 이로 인하여 발생되는 터보팬의 풍량 저하와 소음의 발생을 줄일 수 있도록 하는 천정형 공조기의 터보팬 구조를 제공하는 것을 목적으로 한다.

도 1은 종래 천정형 공조기의 저면도.

도 2는 종래 천정형 공조기의 횡단면도.

도 3은 종래 천정형 공조기의 종단면도.

도 4는 종래 천정형 공조기에 사용되는 터보팬의 사시도.

도 5는 본 발명에 따른 터보팬의 사시도.

도 6은 본 발명에 따른 터보팬의 단면도.

도 7은 본 발명에 따른 터보팬의 블레이드의 형상을 보다 상세히 설명하는 도면.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

11 : 흡입구 12 : 토출구 13 : 구동 모터

14 : 열교환기 15 : 캐비넷 16 : 벨마우스(Bell Mouth)

17 : 터보팬 17a, 27a : 블레이드 17b, 27b : 쉬라우드(Shroud)

17c, 27c : 허브

이러한 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 천정형 공조기의 터보팬 구조는,흡입되는 외부 유체를 가이드하는 쉬라우드와; 상기 쉬라우드와 대향되며 외경이 상기 쉬라우드의 내경보다 작고 반경 방향을 따라 공기 유동을 가이드하는 허브와; 소정 간격을 가지고 일측의 쉬라우드 및 타측의 허브 사이에서 상기 허브의 반경 방향에 대해 소정 각도로 경사지게 설치되며, 각각의 외측 선단이 상기 쉬라우드 외경에 대해 수직으로 연장 형성되고 내측 선단이 상기 쉬라우드 상단에서 상기 허브 둘레면으로 경사진 블레이드로 이루어진 것을 특징으로 한다.

언급된 바와 같이 본 발명에 따른 천정형 공조기의 터보팬 구조는 허브와 블레이드의 형상을 특정의 개선된 구조로 함으로써, 결국 터보팬을 일체로 성형할 수 있어 제작과정 상에서 간편함으로 기할 수 있을 뿐만 아니라, 나아가서는 풍량이나 소음의 면에 미치는 악영향으로 발생하게 되는 터보팬 효율 저하를 미연에 막을 수 있게 되는 것이다.

이하에서는 그 구체적인 실시예에 대하여 도면을 참조하여 설명을 하도록 한다.

도 5는 본 발명에 따른 터보팬의 사시도이다.

도 5를 참조하면, 본 발명에 따른 터보팬은 외경이 축소되어 터보팬이 일체로 사출 성형되는데 있어 방해가 되지 않도록 하는 일측의 허브(27c)와, 일측의 허브(27c)로 인하여 발생되는 터보팬(27)의 효율 저하를 미연에 방지할 수 있도록 하기 위하여 소정의 형상으로 형성된 중앙의 블레이드(27a)와, 허브 외경 보다 큰 내경을 갖고 블레이드(27a)의 상측에 형성되어 흡입되는 외부 유체가 정확히 가이드되도록 하기 위한 타측의 쉬라우드(27b)로 이루어져 있다.

특히, 본 발명에 있어 블레이드(27a)는 블레이드의 입구쪽 즉, 내측 선단이 쉬라우드(27b)측과 허브(27c)측의 내경이 서로 다른, 보다 상세하게는 허브(27c)측의 내경이 쉬라우드(27b)측의 내경보다 작게 하여 보다 많은 유체가 흡입되도록 하고 있으며, 허브(27c)측 블레이드(27a)의 길이를 길게 즉, 허브 반경 방향으로 소정 각도로 경사지게하여 형상하여, 보다 많은 정압 상승을 기대할 수 있도록 하고 있다.다시 말하면, 쉬라우드(27b)는 팬의 일측에 설치되어 흡입되는 외부 유체를 가이드하며, 허브(27a)는 팬의 타측 중심에 설치되어 상기 쉬라우드(27b)와 대향되며 외경이 상기 쉬라우드(27b)의 내경보다 작고 반경 방향을 따라 공기 유동을 가이드한다. 그리고, 블레이드(27c)는 팬의 중심 둘레에 설치되어 다수개가 소정 간격을 가지고 일측의 쉬라우드(27b)및 타측의 허브(27a) 사이에서 상기 허브(27a)의 반경 방향에 대해 소정 각도로 경사진 구조로 설치되며, 각각의 외측 선단이 상기 쉬라우드 외경에 대해 수직으로 연장 형성되고 내측 선단이 상기 쉬라우드 상단에서 상기 허브 둘레면으로 경사진 구조를 갖는다. 이러한 허브(27a) 및 쉬라우드(27b), 블레이드(27c)가 일체로 형성된다.

한편, 이와 같은 전체적인 형상의 변화에 더하여 구체적인 수치가 제시된 천정형 터보팬의 형상은 터보팬의 단면도인 도 6을 통하여 보다 상세히 알 수 있다.

도 6을 참조하여 본 발명에 따른 천정형 터보팬의 형상을 상세히 설명하면, 터보팬 전체 높이(TD)는 터보팬 전체 외경(D0)의 30 ~ 40%로 하도록 하고, 터보팬 출구 높이(TDO)는 터보팬 전체 높이(TD)의 55 ~ 65%하고, 터보팬 입구 높이(TDI)는 터보팬 전체 높이(TD)의 80 ~90%로 한다.

그리고, 쉬라우드 내경(SD)은 터보팬 전체 외경(DO)의 75 ~ 85%로 하는 것이 바람직하다.

또한, 블레이드(27a)의 형상에 대하여 설명하면, 허브측 내경(DIH)은 터보팬 전체 외경(DO)의 55 ~ 65%로 하고, 쉬라우드측 내경(DIS)은 터보팬 전체 외경(DO)의 70 ~80%로 하도록 한다. 이에 더하여 허브 외경(HD)은 상기 쉬라우드 내경(SD)보다 작고, 블레이드의 허브측 내경(DIH)보다 크기만 하다면, 터보팬의 성형 측면이나, 효율면에서 차이가 없게 된다.

한편, 상기 블레이드(27a)의 쉬라우드측 내경(DIS)은 허브측 내경(DIH)보다 크도록 형성되어 있어 블레이드의 입구쪽(즉, 내측선단)과 출구쪽이 평행이 아니라 경사지도록 함으로써, 사출성형에서 문제점으로 되지 않도록 한다.

도 7은 본 발명에 따른 블레이드의 형상을 보다 상세히 설명하는 도면이다.

도 7을 참조하여 본 발명에 따른 블레이드의 형상 등에 대하여 설명하면, 본 도면은 터보팬의 평면도로서 블레이드의 쉬라우드측 입구각(BI1)은 25 ~ 40도로 하고, 허브측의 입구각(BI2)은 15 ~ 30도로 하며, 블레이드의 출구각(BO)은 35 ~ 45도로 하는 것이 바람직하다.

또한, 블레이드의 전체 수는 7 ~ 10개로 하고, 최대 캠버 값(T)은 허브 쪽에서는 허브 쪽 블레이드 현의 전체 길이를 기준으로 4 ~ 7%로 하며, 쉬라우드 쪽에서는 쉬라우드 쪽 블레이드 현의 전체 길이를 기준으로 6 ~ 9%로 하고, 블레이드의 최대 캠버(Camber)량의 위치(P)는 블레이드 현의 전체 길이를 1로 놓을 때 입구쪽에서 0.3 ~ 0.5에 위치하도록 한다.

상기한 바와 같이 도 6과 도 7에 기술된 바와 같은 본 발명에 따른 구성이 제안되는 것은, 터보팬(27)의 제작상의 난점을 개선하기 위하여 허브(도 5의 27c참조)의 외경이 축소되도록 함으로 인하여 터보팬(27) 효율의 저하를 극복하기 위한 것인데, 이하에서는 이러한 구성의 변형과 이로 인한 작용에 대하여 상세히 설명하도록 한다.

이미 기술된 바와 같이 터보팬(27) 제작 과정에서 문제로 여겨졌던, 사출과정에서 허브와 쉬라우드의 동시 제작의 문제는 허브의 외경(HD)이 적절히 축소된 형상으로 가공하여, 효율적으로 해소할 수가 있다.

또한, 블레이드 허브측 내경(DIH)이 상대적으로 터보팬 전체 외경(DO)보다 작아지도록 함으로써 블레이드 현의 길이를 길게하여 정압 상승을 높게 하였으며, 반면에 블레이드 쉬라우드측 내경(DIS)은 상대적으로 터보팬 전체 외경(DO)보다 커지도록 함으로써 블레이드 입구쪽을 넓게 하여 흡입 면적이 커지도록 하였는데, 이로 인하여 결국에는 보다 많은 유체가 흡입되는 동시에 정압 상승도 보다 커지도록할 수 있어 허브 외경(HD)의 축소로 인한 풍량의 감소를 보상할 수 있어, 종래와 동일하거나 보다 좋은 터보팬의 효율을 얻을 수 있게 된다.

한편, 블레이드의 출구쪽은 터보팬 전체 외경(DO)과 동일하게 형성하여 허브(27c)의 제거로 인하여 발생할 수도 있는 풍량 감소와 정압 감소를 효과적으로 억제할 수 있게 되는 것이다.

특히, 이상에서 제시된 바와 같은 본 발명에 따른 천정형 공조기 터보팬의 구체적인 수치 한정은 다양한 형태의 많은 수의 실험에 의하여 얻어진 것임을 유념하여야 한다.

설명된 바와 같은 본 발명에 따른 천정형 공조기의 터보팬은 일체로 사출 형성하는데 있어서 지장이 없어, 그 제조원가를 줄이도록 하면서 본래 터보팬의 가져야 하는 효율에는 그 변화가 없도록 한 것으로서, 본 발명이 적용될 수 있는 분야는 이에 그치지 않으며, 또한 다양한 형태상의 변형을 가하여 또 다른 실시예를 만들어내는 것은 쉬운 일이다.

본 발명의 사상은 일체로 사출 성형할 수 있는 천정형 공조기의 터보팬을 제공하는데 있고, 이로 인하여 터보팬의 제조원가를 낮출 수 있는데 탁월한 효과가 있다. 또한, 터보팬의 변형으로 인한 기대되지 못한 부작용이 효과적으로 억제되도록 하여 종래와 동일하거나 보다 높은 풍량과 정압 상승을 기대할 수 있는 효과가 있다.

Claims (13)

1. 흡입되는 외부 유체를 가이드하는 쉬라우드와;

   상기 쉬라우드와 대향되며 외경이 상기 쉬라우드의 내경보다 작고 반경 방향을 따라 공기 유동을 가이드하는 허브와;

   소정 간격을 가지고 일측의 쉬라우드 및 타측의 허브 사이에서 상기 허브의 반경 방향에 대해 소정 각도로 경사지게 설치되며, 외측 선단이 상기 쉬라우드 외경에 대해 수직으로 연장 형성되고, 내측 선단이 상기 쉬라우드 상단에서 상기 허브 둘레면으로 경사진 블레이드로 이루어진 것을 특징으로 하는 천정형 공조기의 터보팬.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 허브의 외경은 다수개의 블레이드 내측 선단이 이루는 허브측 내경보다 크게 형성되어 상기 허브 둘레면으로 상기 블레이드가 일체로 형성될 수 있도록 하는 것을 특징으로 하는 천정형 공조기의 터보팬.
3. 제 1항 또는 제 2 항에 있어서,

   상기 터보팬의 전체 높이(TD)는 터보팬 전체 외경(D0)의 30 ~ 40%로 하도록 하는 것을 특징으로 하는 천정형 공조기의 터보팬.
4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

   상기 터보팬의 출구 높이(TDO)는 터보팬 전체 높이(TD)의 55 ~ 65%하는 것을 특징으로 하는 천정형 공조기의 터보팬.
5. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

   상기 터보팬 입구 높이(TDI)는 터보팬 전체 높이(TD)의 80 ~90%로 하는 것을 특징으로 하는 천정형 공조기의 터보팬.
6. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

   상기 쉬라우드의 내경(SD)은 터보팬 전체 외경(DO)의 75 ~ 85%로 하는 것을 특징으로 하는 천정형 공조기의 터보팬.
7. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

   상기 블레이드의 허브측 내경(DIH)은 터보팬 전체 외경(DO)의 55 ~ 65%로 하는 것을 특징으로 하는 천정형 공조기의 터보팬.
8. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

   상기 블레이드의 쉬라우드측 내경(DIS)은 터보팬 전체 외경(DO)의 70 ~80%로 하는 것을 특징으로 하는 천정형 공조기의 터보팬.
9. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

   상기 블레이드의 쉬라우드측 입구각(BI1)은 25 ~ 40도로 하고, 허브측의 입구각(BI2)은 15 ~ 30도로 하는 것을 특징으로 하는 천정형 공조기의 터보팬.
10. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

    상기 블레이드의 출구각(BO)은 35 ~45도로 하는 것을 특징으로 하는 천정형 공조기의 터보팬.
11. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

    상기 블레이드의 전체 수는 7 ~ 10개로 하는 것을 특징으로 하는 천정형 공조기의 터보팬.
12. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

    상기 블레이드의 최대 캠버 값(T)은 허브 쪽에서는 블레이드 현의 전체 길이를 기준으로 4 ~ 7%로 하며, 쉬라우드 쪽에서는 블레이드 현의 전체 길이를 기준으로 6 ~ 9%로 하는 것을 특징으로 하는 천정형 공조기의 터보팬.
13. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

    상기 블레이드의 최대 캠버(Camber)량의 위치(P)는 블레이드 현의 전체 길이를 1로 놓을 때 유체의 입구쪽에서 0.3 ~ 0.5에 위치하는 것을 특징으로 하는 천정형 공조기의 터보팬.