KR100548754B1 - 블로어 유니트용 스크롤 케이스 - Google Patents

Abstract

본 발명은 블로어 유니트용 스크롤 케이스에 관한 것으로서, 컷 오프의 위치를 변경하여 컷 오프에서의 역류현상 및 와류현상을 효과적으로 제어함으로써 스크롤 케이스에 대한 크기의 증대나 휘슬 소음의 발생없이 효과적으로 저주파대의 럼블 노이즈를 저감할 수 있도록 하는 것을 목적으로 한다.

본 발명은, 블로어 둘레를 와선형으로 둘러싸 밀폐하고 일측에 토출구가 형성되는 스크롤부를 포함하는 블로어 유니트용 스크롤 케이스에 있어서, 상기 스크롤부는, 그 토출구에 연결된 평면상의 가이드 벽면과 만나는 지점을 스크롤 종점으로 하여 상기 스크롤 종점으로부터 원심팬의 둘레를 따라 상류방향으로 일정한 비율로 곡률이 점차 감소되는 제 1 와선부와; 상기 제 1 와선부로부터 컷 오프가 형성된 끝점까지를 상기 제 1 와선부와는 다른 기하학적 형상으로 원심팬의 중심에 대하여 90 도 이하의 권각 범위 내에서 연결하는 제 2 와선부로 이루어지고,

상기 컷 오프는, 상기 가이드 벽면과 상기 컷 오프에서 상기 가이드 벽면과 나란하게 그은 평행선 사이의 거리를 WC, 상기 가이드 벽면과 상기 원심팬 외주에서 상기 가이드 벽면과 나란하게 그은 접선 사이 거리를 WF, 그리고, 원심팬의 외경을 ψ라 할 때, - 0.25 ≤(WF-WC)/ψ≤0.16 의 관계식을 만족하는 위치에 형성되는 것을 특징으로 한다.

Description

블로어 유니트용 스크롤 케이스{SCROLL CASE FOR BLOWER UNIT}

도 1은 본 발명에 따른 스크롤 케이스를 나타내는 평면도이다.

도 2는 본 발명에 따른 스크롤 케이스와 종래 스크롤 케이스의 소음 스펙트럼 특성을 비교한 그래프이다.

도 3은 일반적인 블로어 유니트의 예를 나타내는 사시도이다.

도 4는 일반적인 블로어 유니트의 예를 나타내는 단면도이다.

도 5은 일반적인 블로어 유니트용 스크롤 케이스를 나타내는 평면도이다.

도 6, 도 7 및 도 8은 각각 일반적인 블로어 유니트용 스크롤 케이스의 다른 예와 그 설계변경예들을 나타내는 평면도이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

1, 7 : 스크롤부, 2, 8 : 원심팬,

3, 72 : 토출구, 12, 73, 75 : 컷 오프,

31, 74 : 가이드 벽면, α: 스크롤 권각,

D : 컷 오프 간극,L : 스크롤 선,

LC : 평행선, LF : 접선,

WC, WF : 법선,?? : 원심팬 외경

P : 스크롤 종점A⌒B : 제 2 와선부

B⌒P : 제 1 와선부

본 발명은 블로어 유니트용 스크롤 케이스에 관한 것으로서, 특히 컷 오프(Cut-off)의 위치를 변경하여 컷 오프에서의 역류현상 및 와류현상을 효과적으로 제어함으로써 스크롤 케이스에 대한 크기의 증대나 휘슬 소음의 발생없이 효과적으로 저주파대의 럼블 노이즈를 저감할 수 있는 블로어 유니트용 스크롤 케이스에 관한 것이다.

자동차용 공기조화장치는 블로어 유니트에 의하여 공기를 공기조화 케이스 내부로 송풍하고, 이와 같이 송풍되는 공기와 공기조화장치를 순환하는 열교환매체를 열교환시킴으로써 상기 공기의 온도를 조절하여 차량의 실내를 냉난방하는 장치이다.

그리고, 공기를 송풍하기 위한 블로어 유니트는, 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 상부에 내기유입구(61) 및 외기유입구(62)가 형성되고 저면 중앙부에 벨마우스(63)가 형성되는 덕트(6)와; 상기 덕트(6)의 하부에 결합되고 스크롤부(71) 및 상기 스크롤부(71)로부터 연장되는 토출구(72)를 가지는 스크롤 케이스(7)와; 상기 스크롤부(71) 내부 중앙에 설치되어 스크롤부(71)의 저면에 설치되는 모터(81)에 의하여 구동됨으로써 내,외기 유입구(61,62)로부터 유입되는 공기를 벨마우스(63)를 통하여 축방향으로 흡입하여 토출구(72)측으로 송풍하는 원심팬(8) 과; 그리고, 상기 내,외기유입구(61,62) 사이에서 선회하면서 상기 내,외기유입구(61,62)를 선택적으로 개폐하는 전환도어(9)를 포함하여 이루어진다. 따라서, 모터(81)의 구동에 의하여 도 5에 도시된 바와 같이, 원심팬(8)을 시계방향으로 회전시키면 전환도어(9)의 전환에 의하여 선택적으로 개방된 내,외기유입구(61,62)로 유입되는 공기가 벨마우스(63)를 통하여 원심팬(8)의 축방향으로 유입되어 원심팬(8)의 회동에 따라 반경방향으로 빠져나와 시계방향으로 선회하면서 스크롤부(71)를 따라 토출구(72)를 통하여 배출된다.

상기한 바와 같은 블로어 유니트를 구성하는 스크롤 케이스(7)는 블로어 유니트와 연결되는 공기조화케이스(미도시)의 형상 및 공기조화모드가 복잡하기 때문에 스크롤부(71) 출구에서의 공기저항이 비교적 큰 상태로 사용되므로 송풍량이 저하될 뿐만 아니라 저주파 소음인 럼블 노이즈를 심하게 발생시키고, 이는 주로 스크롤부(71)의 끝에 형성되는 이른바 컷 오프(cut-off)(73)의 위치 또는 형상에 관련된 문제로 나타나고 있다.

이러한 스크롤 케이스(7)는 도 5에 도시된 바와 같이, 일반적으로 원심팬(8)과 스크롤 케이스와의 간격이 토출구(72) 쪽으로 갈수록 확대된다. 이 스크롤부(71)의 시작점을 컷 오프(73)라 한다. 또, 스크롤 종점(P)으로부터 반시계 방향으로 컷 오프(73)까지의 각도를 권각(α)이라 한다. 또한 컷 오프(73)로부터 원심팬(8)의 중심방향으로 원심팬(8)과 만나는 거리(D)는 컷 오프 간극이 된다. 이와 같은 스크롤부(71)를 가진 스크롤 케이스(7)에 설치되는 토출구(72)는 스크롤 종점(P) 즉, 스크롤부(71)의 확대부 끝으로부터 연장되는 평면상의 토출측 가이드 벽면(74)을 가진다.

따라서, 원심팬(8)이 시계방향으로 회전하면 내,외기유입구(61,62)로 유입되어 벨마우스(63)를 통하여 원심팬(8)의 축방향으로 도입되는 공기는 원심팬(8)의 반경방향으로 배출되어 스크롤부(71)의 내벽면을 따라 시계방향으로 회전하면서 컷 오프(73)와 토출구(72)의 가이드 벽면(74) 사이의 공간을 통하여 토출구(72) 밖으로 송풍된다.

그러나, 상기한 바와 같은 종래 스크롤 케이스(7)에 있어서는 실험결과 증발기 코어, 히터 코어 및 덕트를 공기가 유동할 때 유동저항이 커져 스크롤 케이스(7) 출구부에 높은 정압이 작용함으로써 컷 오프(73) 부근에서 역류현상이 발생하고, 이 역류공기와 원심팬(8)의 출구공기와의 상호 간섭현상으로 인하여 대략 25Hz∼400Hz 사이의 저주파 소음인 럼블 노이즈(rumble noise)가 발생하는 것을 확인할 수 있었다. 이 소음은 승객에게 불쾌감과 피로감을 주는 요인이 된다.

이러한 점을 해결하기 위해, 도 6에 도시된 바와 같이, 컷 오프(73)의 위치를 설계상의 스크롤 시작부인 상류지점 방향으로 연장함으로써 권각(α)를 α₁에서 α₂로 증가할 경우에는 원심팬(8)과 연장된 컷 오프(75) 사이의 간극이 좁혀져 또 다른 소음인 휘슬 소음(whistle tone noise)이 발생하는 문제점이 있다. 이 휘슬 소음은 원심팬의 블레이드가 스크롤부(71)의 컷 오프 부분을 지나칠 때마다 발생하는 풍압변동으로 인하여 발생하는 소음으로서 통상 벤트 모드(vent mode)와 같은 고풍량 공기조화모드 영역에서 발생하며 그 발생주파수(Hz)는 다음의 수학식에 의 하여 구할 수 있다.

f = (RPM)×(블레이드 수)/60

또한, 럼블 및 휘슬 소음을 동시에 저감하기 위하여 도 7과 도 8에 나타난 바와 같이 스크롤 케이스 설계 시작점의 이동을 통한 권각의 증대나 확대각의 증대를 통해 컷 오프를 상류로 이동하면 스크롤 크기가 커지므로, 이 경우에는 블로어 유니트의 장착공간상의 제한요인 때문에 어렵다.

본 발명자들은 이러한 저주파 소음이 토출구(72) 출구에서 가이드 벽면(74)과 나란한 방향으로 원심팬(8)을 바라볼 때 원심팬(8)의 노출정도가 클수록 크게 발생한다는 점을 확인하고 실험을 거듭한 결과 본 발명을 제안하게 되었다.

본 발명은 컷 오프의 위치를 변경하여 컷 오프에서의 역류현상 및 와류현상을 효과적으로 제어함으로써 스크롤 케이스에 대한 크기의 증대나 휘슬 소음의 발생없이 효과적으로 저주파대의 럼블 노이즈를 저감할 수 있는 블로어 유니트용 스크롤 케이스의 제공을 목적으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은, 블로어 둘레를 와선형으로 둘러싸 밀폐하고 일측에 직선방향으로 토출구가 형성되는 스크롤부를 포함하여 이루어지는 블로어 유니트용 스크롤 케이스에 있어서,

상기 스크롤부는, 그 토출구에 연결된 평면상의 가이드 벽면과 만나는 지점 을 스크롤 종점으로 하여 상기 스크롤 종점으로부터 원심팬의 둘레를 따라 상류방향으로 일정한 비율로 곡률이 점차 감소되면서 형성되는 제 1 와선부와; 상기 제 1 와선부로부터 컷 오프가 형성된 끝점까지를 상기 제 1 와선부와는 다른 기하학적 형상으로 원심팬의 중심에 대하여 90 도 이하의 권각 범위 내에서 연결하는 제 2 와선부로 이루어지고,

상기 컷 오프는, 상기 가이드 벽면과 상기 컷 오프에서 상기 가이드 벽면과 나란하게 그은 평행선 사이의 거리를 WC, 상기 가이드 벽면과 상기 원심팬 외주에서 상기 가이드 벽면과 나란하게 그은 접선 사이 거리를 WF, 그리고, 원심팬의 외경을 ψ라 할 때,

- 0.25 ≤(WF-WC)/ψ≤0.16

의 관계식을 만족하는 위치에 형성되는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따르면, 상기 스크롤 종점으로부터 컷 오프 위치까지의 스크롤 선은 일정한 비율로 곡률이 점차 감소되는 제 1 와선부(α각으로 표시된 부분)와, 제 1 와선부와 다른 기하학적 특성을 갖는 제 2 와선부(β각으로 표시된 부분)으로 구성될 수 있고, 이 스크롤 선 중에서 컷 오프에 가까운 역역에 위치하는 제 2 와선부는 90도 이내의 범위에서 이루어지는 것이 바람직하다.

본 발명에 따른 다른 특징 및 잇점들은 첨부도면에 의거한 다음의 상세한 설명으로 더욱 명백해질 것이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 참조부호 1은 본 발명에 따른 스크롤 케이스를 구성하는 스크롤부를 나타내고, 참조부호 3은 상기 스크롤부(1)의 내부와 통하도록 스크롤부(1)의 출구로부터 상기 출구방향(도면에서 우측)으로 연장된 토출구를 나타낸다.

스크롤부(1)의 바닥면 중앙에는 스크롤부(1)의 하부에 설치되는 모터(미도시)의 구동에 따라 회전하는 원심팬(2)이 설치된다.

본 발명에 따르면, 스크롤부(1)는 토출구(3)의 평면상의 가이드 벽면(31)과 와선상의 스크롤이 만나는 지점을 스크롤 종점(P)으로 하고 이 스크롤 종점(P)을 중심으로 흐름의 상류방향(반시계방향)으로 원심팬(2)의 둘레를 따라 점감하는 소정 권각(α+β)의 스크롤 선(L)을 그은 스크롤 선형으로 이루어지며, 스크롤 선(L)의 끝에 컷 오프(12)가 형성된다. 참조부호 11은 본 발명에서의 컷 오프(12)의 위치가 종래에 비하여 달라진 것을 나타내기 위한 종래의 컷 오프 위치를 나타낸다.

본 발명에 따르면, 상기한 바와 같이 스크롤부(1)가 형성된 경우 토출구(3)의 송풍 가이드 벽면(31)은 스크롤 종점(P)으로부터 토출구(3)까지 연결된 평면으로 형성된다.

또한, 상기한 바와 같이 송풍 가이드 벽면(31)이 형성된 경우, 본 발명에 따르면, 가이드 벽면(31)과, 컷 오프(12)로부터 가이드 벽면(31)과 나란하게 그은 평행선(LC)과의 법선거리를 WC라 하고; 가이드 벽면(31)과, 원심팬(2)으로부터 가이드 벽면(31)과 나란하게 그은 접선(LF)과의 법선거리를 WF라 하며; 원심팬(2)의 외경을 ψ라 할 때, -0.25 ≤ (WF-WC)/ψ≤ 0.16 의 관계식을 만족하는 위치에 컷 오프(12)가 형성되는 것이 바람직하다.

본 발명에 따르면, 상기 스크롤 종점으로부터 컷 오프 위치까지의 스크롤 선 은 일정한 비율로 곡률이 점차 감소되는 제 1 와선부(α각으로 표시된 부분)와, 제 1 와선부와 다른 기하학적 특성을 갖는 제 2 와선부(β각으로 표시된 부분)으로 구성될 수 있고, 이 스크롤 선 중에서 컷 오프에 가까운 역역에 위치하는 제 2 와선부는 90도 이내의 범위에서 이루어지는 것이 바람직하다.

도 2의 그래프는 본 발명에 따라 스크롤부(1) 끝에 위치하는 컷 오프(12)를 가진 스크롤 케이스에 대하여 차량의 실제 주행상태와 같은 벤치 시스템(bench system) 조건에 적용하여 내기모드 상태에서 운전자의 오른쪽 귀에 대응하는 위치에 마이크로 폰을 설치하여 그 소음 스펙트럼 특성을 굵은 실선으로 나타내고, 또한 종래 스크롤 케이스에 대하여 상기와 마찬가지의 조건을 적용하여 그 소음 스펙트럼 특성을 가는 실선으로 나타내어 비교한 그래프이다.

도 2의 소음 스펙트럼 특성 비교 그래프로부터 알 수 있듯이, 대략 50Hz∼500Hz의 범위의 저주파대에서 본 발명에 따른 스크롤 케이스가 종래 스크롤 케이스보다 소음이 저감되었음을 알 수 있고, 특히 100Hz의 주파수대 근방에서는 소음저감효과가 아주 우수하다는 것을 알 수 있다.

상기한 바와 같이 구성된 본 발명에 따른 스크롤 케이스에 있어서는, 컷 오프의 위치를 변경하여 스크롤 케이스에 대한 크기의 증대나 휘슬 소음의 발생없이 컷 오프에서의 역류현상 및 와류현상을 효과적으로 제어할 수 있도록 함으로써 효과적으로 저주파대의 노이즈를 저감할 수 있으므로 승객에게 불쾌감과 피로를 주는 것을 방지할 수 있다.

Claims (5)

1. 블로어 둘레를 와선형으로 둘러싸 밀폐하고 일측에 직선방향으로 토출구가 형성되는 스크롤부를 포함하여 이루어지는 블로어 유니트용 스크롤 케이스에 있어서,

   상기 스크롤부는,

   그 토출구에 연결된 평면상의 가이드 벽면과 만나는 지점을 스크롤 종점으로 하여 상기 스크롤 종점으로부터 원심팬의 둘레를 따라 상류방향으로 일정한 비율로 곡률이 점차 감소되면서 형성되는 제 1 와선부와; 상기 제 1 와선부로부터 컷 오프가 형성된 끝점까지를 상기 제 1 와선부와는 다른 기하학적 형상으로 원심팬의 중심에 대하여 90 도 이하의 권각 범위 내에서 연결하는 제 2 와선부로 이루어지고,

   상기 컷 오프는,

   상기 가이드 벽면과 상기 컷 오프에서 상기 가이드 벽면과 나란하게 그은 평행선 사이의 거리를 WC, 상기 가이드 벽면과 상기 원심팬 외주에서 상기 가이드 벽면과 나란하게 그은 접선 사이 거리를 WF, 그리고, 원심팬의 외경을 ψ라 할 때,

   - 0.25 ≤(WF-WC)/ψ≤0.16

   의 관계식을 만족하는 위치에 형성되는 것을 특징으로 하는 블로어 유니트용 스크롤 케이스.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 제 2 와선부는 그 곡률이 상기 제 1 와선부와는 다른 비율로 점감되는 것을 특징으로 하는 블로어 유니트용 스크롤 케이스.
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 제 2 와선부는 원심팬의 중심으로부터 동일한 반경을 갖는 원호를 이루는 것을 특징으로 하는 블로어 유니트용 스크롤 케이스.
4. 제 1 항에 있어서,

   상기 제 2 와선부는 원심팬의 중심으로부터 반경이 감소하는 부분과 증가하는 부분을 적어도 1 구간씩 갖는 복수 개의 와선부들로 이루어지는 것을 특징으로 하는 블로어 유니트용 스크롤 케이스.
5. 제 1 항에 있어서,

   상기 제 2 와선부는 상기 원심팬의 중심으로부터 동일한 반경을 갖는 원호부와 곡률이 감소하거나 증가하는 부분을 적어도 1 구간씩 갖는 복수 개의 와선부들로 이루어지는 것을 특징으로 하는 블로어 유니트용 스크롤 케이스.

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