KR100432716B1 - 공기조화기용 터보팬 - Google Patents

Abstract

본 발명은 공기조화기용 터보팬에 관한 것이다. 본 발명에서는 터보팬(50)을 구성하는 블레이드(70)의 형상을 달리하여 상대적으로 풍량을 늘려주고 성능을 높여주고 있다. 이를 위해 상기 블레이드(70)는 그 공기입구측(71l)에서 공기출구측(71t)을 향해 소정 구간이 후향깃형상의 후향깃부(72)로 형성되고, 상기 후향깃부(72)의 끝부분에서 공기출구측(71t)까지는 전향깃형상을 가지는 전향깃부(73)로 형성된다. 이와 같은 구성에서 상기 후향깃부(72)를 따라 공기가 안내되므로 상대적으로 터보팬(50)에 작용하는 부하가 줄어들고 상기 전향긱부(73)가 블레이드(70)의 후단에 구비됨으로 인해 형성되는 풍량이 늘어나게 된다.

Description

공기조화기용 터보팬{Turbo fan in air-conditioner}

본 발명은 공기조화기에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 상대적으로 소형화되면서도 고풍량과 고효율을 확보할 수 있는 공기조화기용 터보팬에 관한 것이다.

공기조화기에서는 열교환기를 통과하는 기류를 형성하기 위해 팬을 사용하는데, 상기 팬중에서 최근에 많이 사용되는 것이 터보팬이다. 이와 같은 터보팬은 연결된 모터가 구동되면, 그 쉬라우드의 흡입측부를 통해 회전축과 평행한 방향으로 공기가 흡입되고 블레이드의 토출측을 통해 회전축에 방사상방향으로 토출되도록 구성된다. 그리고 블레이드의 출구각이 90도 보다 작고 내경비가 0.8보다 작으며, 블레이드가 터보팬의 회전방향에 대하여 후방으로 커브를 가지도록 구성된다.

이와 같은 터보팬을 사용한 공기조화기의 요부 구성이 분해사시도로 도 1에 도시되어 있다. 이에 도시된 바에 따르면, 공기조화기의 바닥을 베이스팬(1)이 형성한다. 상기 베이스팬(1)의 실내측 전면에는 프론트그릴(3)이 설치된다. 상기 프론트그릴(3)은 공기조화기의 정면 외관을 형성하게 되는 것으로 실질적으로는 아래에서 설명될 캐비넷(30)의 전면에 장착된다. 이와 같은 프론트그릴(3)의 일측에는 공기조화를 위한 공간의 공기가 공기조화기의 내부로 흡입되는 흡입부(3i)가 형성되어 있고, 타측에는 공기조화기에서 열교환된 공기가 다시 실내로 토출되는 토출부(3e)가 형성되어 있다. 한편, 상기 흡입부(3i)에는 흡입그릴(4)이 설치되어 있다. 그리고 상기 토출부(3e)의 하부에는 공기조화기의 동작을 조작하기 위한 콘트롤패널부(3c)가 구비된다.

상기 프론트그릴(3)의 내측에는 실내열교환기(7)가 설치된다. 상기 실내열교환기(7)는 상기 프론트그릴(3)의 흡입부(3i)를 통해 흡입되는 공기와 공기조화사이클의 작동유체 사이의 열교환을 위한 것으로, 보다 정확하게는 아래에서 설명될 에어가이드(9)에 설치된다.

상기 실내열교환기(7)가 설치되는 에어가이드(9)의 구성을 설명하면, 에어가이드(9)에는 상기 실내열교환기(7)를 통과한 공기가 안내되는 통공(10)이 형성되어 있고, 상기 프론트그릴(3)의 토출부(3e)에 대응되는 위치에는 토출가이드(9e)가 형성된다. 이와 같은 에어가이드(9)의 바닥면에는 상기 실내열교환기(7)에서 발생된 응축수를 배수하기 위한 배수구조(9')가 형성되어 있다.

상기 에어가이드(9)와 결합되어서는 스크롤(11)이 설치된다. 상기 스크롤(11)의 내면에는 유동가이드면(12)이 형성되어 아래에서 설명될 터보팬(19)에 의해 형성되는 기류를 안내하게 된다.

그리고 상기 프론트그릴(3)의 콘트롤패널부(3c)에 대응되는 상기 에어가이드(9)와 스크롤(11)의 내부를 관통하여서는 공기조화기의 제어를 위한 각종 전장부품이 구비되는 콘트롤박스(14)가 설치된다.

다음으로 상기 스크롤(11)의 후면에 밀착되어서는 공기조화기의 실내측과 실외측을 구획하는 베리어(15)가 설치된다. 상기 베리어(15)는 공기조화기의 실내측과 실외측을 구획하여 실내측 환경과 실외측 환경이 서로 영향을 받지 않도록 하는 것으로 반드시 설치되는 것은 아니다. 예를 들어 상기 베리어(15)가 없는 경우에는 상기 스크롤(11)이 베리어의 역할을 하기도 한다.

다음으로 상기 베리어(15)의 후단, 즉 실외측에는 모터마운트(18)가 베이스팬(1)에 안착되어 설치되고, 이에는 모터(17)가 설치된다. 상기 모터(17)는 그 축이 각각 실내측과 실외측으로 돌출되게 형성되는 것으로, 일측 축은 상기 베리어(15)를 관통하여 실내측의 스크롤(11) 내부로 돌출 된다. 상기 실내측으로 돌출된 축에는 터보팬(19)이 설치된다. 상기 터보팬(19)은 공기조화를 위한 공간의 공기를 흡입하여 상기 실내열교환기(7)를 통과시키고 다시 상기 토출가이드(9e)로 안내하여 실내로 다시 토출되도록 하는 역할을 하는 것이다.

상기 모터(17)의 실외측 축에는 송풍팬(21)이 설치된다. 상기 송풍팬(21)은 실외의 공기를 흡입하여 공기조화기 실외측의 실외열교환기(27)를 통과하면서 열교환되도록 하는 것이다.

한편, 상기 실외측에는 상기 송풍팬(22)에 의해 형성되는 기류를 안내하는 쉬라우드(23)가 설치된다. 상기 쉬라우드(23)는 실외열교환기(27)로 외부에서 흡입된 공기를 고르게 전달하는 역할을 한다. 이와 같은 쉬라우드(23)에는 상기 송풍팬(21)이 설치되는 통공(23')이 형성되어 있다. 도면부호 24는 쉬라우드(23)의 상면을 형성하는 커버이다. 그리고 도면부호 25는 상기 에어가이드(9)와 쉬라우드(23)의 상단을 연결하여 그 설치상태를 견고하게 하는 브레이스이다.

다음으로, 실외열교환기(27)는 상기 베이스팬(1) 상에 설치되는 것으로 실외측 가장 외곽에 설치된다. 상기 실외열교환기(27)는 실외에서 흡입된 공기와 작동유체 사이에서 열교환할 수 있도록 하는 것이다.

그리고 상기와 같이 베이스팬(1) 상에 설치되는 각종 부품은 차폐하도록 캐비넷(30)이 구비된다. 상기 캐비넷(30)은 상기 베이스팬(1)과 체결되어 설치되고,공기조화기의 양측면과 상단을 차폐한다.

여기서, 도면으로 도시되지는 않았지만 상기 실외측에는 공기조화사이클의 구성요소인 압축기와 팽창밸브 등이 구비된다.

이와 같은 구성을 가지는 일체형 공기조화기는 상기 실내측에 해당되는 부분이 공기조화를 위한 공간을, 상기 실외측에 해당되는 부분이 실외측을 향하도록 설치되어 사용된다.

여기서 상기 터보팬(19)은 공기조화기의 실내측에서 공기의 유동을 위한 원동력을 제공한다. 즉, 실내측에서는 공기조화를 위한 공간의 공기가 프론트그릴(3)의 흡입부(3i)를 통해 흡입되어 실내열교환기(7)를 통과하면서 작동유체와 열교환하여 상대적으로 낮은 온도로 된다. 그리고 상기 터보팬(19)의 회전에 의해 상기 열교환된 공기는 상기 에어가이드(9)의 통공(10)을 통해 터보팬(19)으로 흡입되고, 터보팬(19)에서 토출되어 스크롤(11)의 내부를 따라 안내되면서 상기 토출가이드(9e)로 전달된다. 상기 토출가이드(9e)로 전달된 공기는 프론트그릴(3)의 토출부(3e)를 통해 공기조화를 위한 공간으로 토출된다.

이와 같은 터보팬(19)의 구성이 도 2 및 도 3에 잘 도시되어 있다. 이에 따르면, 터보팬(19)을 모터(17)에 연결하기 위한 연결보스(19b)가 원판상으로 형성되는 허브(19h)의 중앙에 형성되어 있다.

그리고 상기 허브(19h)의 가장자리를 둘러서는 다수개의 블레이드(19w)가 구비된다. 상기 블레이드(19w)는 도 3에 잘 도시된 바와 같이 상기 허브(19h)의 일면에 직교되게 가장자리를 따라 방사상으로 다수개가 구비된다. 상기 블레이드(19w)는 도 3의 상세도에 잘 도시된 바와 같이 후향깃의 형상을 가진다. 다시 말해 상기 블레이드(19w)는 상기 터보팬(19)의 회전방향(도 3의 화살표방향)에 대해 후향으로 눕도록 형성된다.

다음으로 상기 블레이드(19w)를 중심으로 상기 허브(19h)와 반대되는 위치에는 상기 블레이드(19w)를 연결하도록 쉬라우드(19s)가 형성된다.

그러나 상기한 바와 같은 종래 기술에 의한 종래 기술에 의한 터보팬에는 다음과 같은 문제점이 있다.

즉, 상기와 같은 종래 기술에 의한 터보팬(19)은 효율은 좋으나 풍량을 상대적으로 작은 문제점이 있다. 이는 터보팬(19)의 블레이드(19w)의 형상이 후향깃이어서 팬회전방향에 대해 후향으로 누워있기 때문에 팬부하가 적어져 효율을 좋지만 고풍량을 형성하는데는 많은 어려움 있기 때문이다.

따라서 터보팬(19)의 풍량을 늘이기 위해서는 그 사이즈를 크게 하여야 한다. 이와 같이 터보팬(19)의 사이즈가 커지면 전체 공기조화기의 크기가 커지게 되어 설계상 매우 불리하다.

따라서 본 발명의 목적은 상기한 바와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 공기조화기에 사용되는 터보팬을 상대적으로 소형화하면서도 높은 효율과 고풍량을 확보하도록 하는 것이다.

도 1은 종래 기술에 의한 터보팬이 채용된 공기조화기의 구성을 보인 분해사시도.

도 2는 종래 기술에 의한 공기조화기용 터보팬의 구성을 보인 사시도.

도 3은 종래 기술에 의한 공기조화기용 터보팬의 구성을 보인 평단면도.

도 4는 본 발명에 의한 공기조화기용 터보팬의 바람직한 실시예의 구성을 보인 사시도.

도 5는 본 발명 실시예의 구성을 보인 평단면도.

도 6은 터보팬의 블레이드 형상에 따른 정압-풍량의 관계를 보인 그래프.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

50: 터보팬 60: 허브

62: 연결보스 64: 연결레그

70: 블레이드 71l: 공기입구측

71t: 공기출구측 72: 후향깃부

73: 전향깃부 80: 쉬라우드

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 따르면, 본 발명은 구동수단과 연결되는 보스를 중앙에 구비하고 가장자리가 원형으로 형성되는 허브와, 상기 허브의 가장자리를 따라 보스를 중심으로 방사상으로 형성되고 공기입구측은 후향깃형상이고 공기출구측은 전향깃형상으로 형성되는 다수개의 블레이드와, 상기 허브 반대편에 해당되는 상기 다수개의 블레이드의 일단부를 연결하도록 일체로 구비되는 쉬라우드를 포함하여 구성된다.

상기 블레이드는 공기입구측에서 출구측 방향의 40에서 80％ 지점까지는 후향깃형상이고 나머지 부분이 전향깃형상으로 구성된다.

상기 블레이드의 공기입구각도는 50°이하로, 공기출구각도는 50°이상으로 형성된다.

이와 같은 구성을 가지는 본 발명에서는 터보팬의 풍량을 늘여주면서도 그 효율을 상대적으로 높게 유지하고 터보팬의 크기를 상대적으로 소형화할 수 있게 되는 이점이 있다.

이하 상기한 바와 같은 구성을 가지는 본 발명에 의한 공기조화기용 터보팬의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참고하여 상세하게 설명한다.

도 4에서 도 5에 도시된 바에 따르면, 터보팬(50)의 후단에는 허브(60)가 구비된다. 상기 허브(60)는 판상의 것으로 그 가장자리가 원형으로 형성된다. 상기 허브(60)의 중앙에는 구동수단인 모터와의 연결을 위한 보스(62)가 구비된다. 본 실시예에서 상기 보스(62)는 상기 허브(60)와 다수개의 연결레그(64)로 연결된다. 이때 상기 연결레그(64)는 단차지게 형성되어 상기 보스(62)가 상기 허브(60)의 표면에서 돌출되게 형성된다.

상기 허브(60)의 가장자리를 따라서는 다수개의 블레이드(70)가 구비된다. 상기 블레이드(70)는 상기 허브(60)의 일면에 상기 보스(62)를 중심으로 방사상으로 구비되는 것이다. 이와 같은 블레이드(70)는 상기 허브(60)의 가장자리에서 허브(60)를 벗어난 위치까지 연장된다.

이때 상기 블레이드(70)는 도 5에 도시된 바와 같이 그 공기입구측(71l)에서 공기출구측(71t)을 향해 일정 구간은 후향깃형상을 가지는 후향깃부(72)이고, 상기 후향깃부(72)가 끝나는 부분에서 공기출구측(71t)까지는 전향깃형상을 가지는 전향깃부(73)이다. 이때, 상기 후향깃부(72)는 상기 터보팬(50)의 회전방향(도 5의 화살표방향)에 대하여 후방으로 눕도록 형성되고, 상기 전향깃부(73)는 상기 터보팬(50)의 회전방향으로 눕도록 형성된다.도시된 실시예에서는, 상기 후향깃부(72)는 상기 허브(60)의 접선에 대하여 대략 50°이하의 경사를 이루도록 형성되고, 상기 전향깃부(73)는 상기 허브(60)의 접선에 대하여 대략 50°이상의 경사를 이루도록 형성되지만 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. 즉 도시되지는 않았으나, 본 발명의 가장 일반적인 실시예에서는 상기 블레이드(70)의 횡단면이 대략 S자형상을 이루게될 것이다. 또한 상기 후향깃부(72)와 전향깃부(73)의 비율은 4:6 내지 8:2가 되는 것이 바람직하지만 반드시 그러한 것은 아니다.

한편, 상기 블레이드(70)들을 연결하도록 쉬라우드(80)가 형성된다. 상기 쉬라우드(80)는 상기 블레이드(70)를 중심으로 상기 허브(60)의 반대편에 형성된다. 상기 쉬라우드(80)는 환형상으로 구성되는 것으로 그 선단이 오리피스의 내측에 위치되어 오리피스를 통과하여 공기가 터보팬(50)의 내부로 들어오게 한다.

이하 상기한 바와 같은 구성을 가지는 본 발명에 의한 공기조화기용 터보팬의 작용을 상세하게 설명하기로 한다.

터보팬(50)이 모터에 의해 구동되면, 상기 쉬라우드(80)의 내측으로 공기가 유동되고 상기 공기는 공기입구측(71l)을 통해 블레이드(70)를 따라 안내되어 공기출구측(71t)을 통해 터보팬(50)에서 빠져나가게 된다.

여기서, 본 발명의 터보팬(50)은 그 블레이드(70)가 공기입구측(71l)에서 공기출구측(71t)을 향해 소정 구간을 후향깃형상의 후향깃부(72)로 형성하고 나머지 공기출구측(71t)까지가 전향깃형상의 전향깃부(73)로 형성되었다.

따라서, 이와 같이 블레이드(70)의 형상을 구성함에 의해 터보팬(50)의 회전에 의해 공기가 블레이드(70)의 공기입구측(71l)으로 유입될 때는 후향깃형상의 후향깃부(72)를 따라 안내되어 팬부하가 상대적으로 줄어들게 된다.

그리고 블레이드(70)의 후단 측은 공기출구측(71t)으로 가면서 전향깃형상의 전향깃부(73)로 구성되어 있어 블레이드(70)에 의해 형성되는 풍량이 상대적으로 많아지게 된다.

이와 같은 사실은 도 6에 도시된 그래프에서 잘 알 수 있다. 그래프에 따르면, 종래의 터보팬(19)에 비해 본 발명의 터보팬(50)의 경우가 정압과 풍량과의 관계를 볼 때 상대적으로 풍량이 늘어난 것을 알 수 있다. 즉, 종래의 터보팬(19)과 본 발명의 터보팬(50)을 비교할 때 동일 정압에서 풍량이 10％이상 증가했다.

따라서 상기 터보팬(50)은 동일 풍량을 기준으로 했을 때 종래에 비해 상대적으로 터보팬(50)의 크기를 작게 형성할 수 있게 되어 공기조화기 전체의 크기를 줄일 수 있게 된다.

본 발명의 권리는 위에서 설명된 실시예에 한정되지 않고 청구범위에 기재된바에 의해 정의되며, 본 발명의 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 청구범위에 기재된 권리범위 내에서 다양한 변형과 개작을 할 수 있다는 것은 자명하다.

위에서 상세히 설명한 바와 같은 본 발명에 의한 공기조화기용 터보팬은 팬에 작용하는 부하가 상대적으로 작으면서도 고풍량을 형성할 수 있도록 구성하였다. 따라서 동일한 정압에서 상대적으로 풍량이 많아지게 되어 소모전력이 절감되고 성능이 향상되는 효과를 얻을 수 있다.

그리고 상기와 같이 동일한 정압에서 상대적으로 풍량이 많아짐에 의해 동일풍량을 기준으로 터보팬의 크기를 줄일 수 있게 된다. 따라서 공기조화기에서 터보팬이 차지하는 공간을 줄여 공기조화기를 소형화할 수 있게 된다.

Claims (3)

1. 구동수단과 연결되는 보스를 중앙에 구비하고 가장자리가 원형으로 형성되는 허브와,

   상기 허브의 가장자리를 따라 보스를 중심으로 방사상으로 형성되고 공기입구측과 공기출구측이 회전방향에 대하여 각각 후향 또는 전방으로 눕도록 형성되는 후향깃형상과 전향깃형상으로 형성되는 다수개의 블레이드와,

   상기 허브 반대편에 해당되는 상기 다수개의 블레이드의 일단부를 연결하도록 일체로 구비되는 쉬라우드를 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 공기조화기용 터보팬.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 블레이드는 공기입구측에서 출구측 방향의 40에서 80％ 지점까지는 후향깃형상이고 나머지 부분이 전향깃형상으로 구성됨을 특징으로 하는 공기조화기용 터보팬.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 블레이드의 공기입구각도는 50°이하로, 공기출구각도는 50°이상으로 형성됨을 특징으로 하는 공기조화기용 터보팬.