KR100690689B1 - 냉장고의 냉기 송풍 터보팬용 쉬라우드 구조 - Google Patents

Abstract

본 발명은 냉장고의 냉기 송풍 터보팬용 쉬라우드 구조에 관한 것으로, 냉장고의 외면을 형성하는 케이싱과 냉각공간을 형성하는 그릴 사이에 설치되며, 상기 그릴에 설치된 냉기 송풍용 터보팬을 감싸는 쉬라우드에 있어서, 상기 쉬라우드는, 냉기를 유입하기 위해 개구된 중앙부와, 상기 중앙부의 끝단에 형성된 벨 마우스와, 상기 벨 마우스의 일단에서부터 상기 그릴을 향하여 경사지게 형성된 경사부와, 상기 경사부와 연이어 일체로 형성되며 상기 그릴과 일정한 간격을 두고 형성된 평탄부를 포함하여 구성된 냉장고의 냉기 송풍 터보팬용 쉬라우드 구조를 제공한다.

Description

냉장고의 냉기 송풍 터보팬용 쉬라우드 구조{STRUCTURE OF THE SHROUD FOR A TURBO-FAN BLOWING COOL-AIR IN A REFRIGERATOR}

도 1은 종래의 냉장고에 있어서 도어를 연 상태를 나타내는 도면.

도 2는 종래의 냉장고에 있어서 냉동실 후면측벽의 배면에 증발기가 설치된 것을 나타내는 도면.

도 3은 증발기의 냉기를 고내로 송풍하는 터보팬에 대한 사시도.

도 4는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 냉장고의 냉기 송풍 터보팬용 쉬라우드 구조를 설명하기 위하여 쉬라우드 부분을 확대하여 도시한 단면도.

도 5는 도 4의 쉬라우드 구조를 채택한 경우에 터보팬을 작동시킴에 따른 소비전력과 소음에 대한 실험 결과를 나타내는 그래프.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

100: 케이싱 110: 그릴

200: 터보팬 210: 베이스플레이트

220:허브 230: 블레이드

300: 쉬라우드 310: 중앙부

310': 벨 마우스 320: 평탄부

330: 경사부

본 발명은 냉장고의 냉기 송풍 터보팬용 쉬라우드 구조에 관한 것으로, 보다 상세하게는 냉매가 유입되는 중앙부가 굴곡져서 돌출한 형태를 가지는 냉장고의 냉기 송풍 터보팬용 쉬라우드 구조에 관한 것이다.

냉장고는 압축냉동싸이클을 수행하여 고내에 보관되는 음식 등의 신선도를 유지하는 장치이다.

먼저, 도 1 내지 도 3을 참조하여 이러한 냉장고, 특히 냉기의 토출을 위한 부분의 구성과 동작에 대해 설명하면 다음과 같다.

여기서, 도 1은 종래의 냉장고에 있어서 도어를 연 상태를 나타내는 도면이고, 도 2는 종래의 냉장고에 있어서 냉동실 후면측벽의 배면에 증발기가 설치된 것을 나타내는 도면이고, 도 3은 증발기의 냉기를 고내로 송풍하는 터보팬에 대한 사시도이다.

냉장고는 보통 냉동실(1)과 냉장실(2)로 구분되어 있으며, 이들의 전면은 냉장고 케이싱(10)에 회동 가능하게 결합합된 도어(3)에 의해 개폐된다.

냉동실(1)에는 장기간 보관이 필요한 육류나 어류 등을 보관하고, 냉장실(2)은 저온에서 신선도를 유지하며 단기간 보관이 필요한 야채나 반찬, 과일 및 음료수 등을 보관하기 위한 장소로서, 냉동실(1)의 온도는 냉장실(2)의 온도 보다 낮은 온도를 갖는다.

이렇게 냉동실(1){또는 냉장실(2)}의 온도를 저온으로 유지하기 위하여서는 냉동싸이클을 수행하는 증발기(7)로부터 냉기를 발생시켜 이를 냉동실(1) 내로 유입시켜야 한다.

구체적으로 설명하면, 냉동실 그릴(4)의 배면에는 증발기(7)에서 공급되는 냉기를 냉동실(1) 내로 불어 넣어주는 송풍팬 또는 터보팬(9)이 배치된다. 쉬라우드(8)는 터보팬(9)을 둘러 싸서 터보팬(9)을 통과한 냉기를 그릴(4)의 냉기 토출구(5) 측으로 유도한다. 그에 따라 냉기는 냉동실(1) 내로 토출되고, 냉동실(1)의 온도는 설정 온도로 유지될 수 있다.

터보팬(9)은 원판형 플레이트로서 중앙부에 돌출한 형태의 허브(9a')가 형성된 베이스플레이트(9a)와, 이러한 베이스플레이트(9a)의 가장자리부에 일정한 간격으로 이격 배열되어 허브(9a) 측으로 유입되는 냉기를 반경방향으로 안내하는 블레이드(9b)와, 허브(9a)의 반대 측에서 블레이드(9b)에 연결되는 링 형태의 팬쉬라우드(9c)를 포함하여 구성된다.

이러한 터보팬(9)의 성능은 고내를 설정 온도로 유지하는데 중요한 요소임과 동시에 냉장고의 소음원이기도 하다. 여기서, 터보팬(9)의 블레이드(9b)의 높이 즉, 베이스플레이트(9a)와 팬쉬라우드(9c) 간의 거리가 클수록 터보팬(9)의 소음 및 냉각 효율 측면에서 유리하다.

그러나, 블레이드(9b)의 높이를 키우기 위하여 쉬라우드(8)의 높이를 높이면 즉, 쉬라우드(8)가 케이싱(10)에 더욱 근접하게 하면, 허브(9a') 측으로 유입되는 냉매 유동에서의 유로 손실이 커진다. 그렇다고, 케이싱(10) 자체를 크게 하는 것은 냉장고의 전체적인 사이즈가 커지는 문제가 있다.

따라서, 케이싱(10) 등 냉장고의 전체적인 사이즈를 크게 하지 않고, 또한 기존에 증발기(7)로 부터 터보팬(9)의 허브(9a')로의 냉매가 유입되는 유로를 따르는 냉매 가스의 유동에 큰 영향을 미치지 않으면서 터보팬(9)의 블레이드 높이를 높일 수 있도록 쉬라우드의 구조를 개선해야 한다는 필요성이 끊임없이 대두되고 있다.

상기와 같은 필요성을 감안하여 안출한 것으로서, 본 발명은 터보팬의 블레이드 높이를 높일 수 있으면서도 유입되는 냉매의 유동 저항을 크게 유발하지 않는 냉장고의 냉기 송풍 터보팬용 쉬라우드 구조를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 냉장고의 냉기 송풍 터보팬용 쉬라우드 구조는 냉장고의 외면을 형성하는 케이싱과 냉각공간을 형성하는 그릴 사이에 설치되며, 상기 그릴에 설치된 냉기 송풍용 터보팬을 감싸는 쉬라우드에 있어서, 상기 쉬라우드는, 냉기를 유입하기 위해 개구된 중앙부와, 상기 중앙부의 끝단에 형성된 벨 마우스와, 상기 벨 마우스의 일단에서부터 상기 그릴을 향하여 경사지게 형성된 경사부와, 상기 경사부와 연이어 일체로 형성되며 상기 그릴과 일정한 간격을 두고 형성된 평탄부를 포함하여 구성된 냉장고의 냉기 송풍 터보팬용 쉬라우드 구조를 제공한다.

여기서, 상기 쉬라우드와 그릴 간의 간격에 대한 상기 경사부의 높이는 20~30%의 백분율을 가지도록 형성된 것이 바람직하다.

또한, 상기 쉬라우드와 상기 그릴 간의 간격에 대한 상기 경사부의 너비는 50~150%의 백분율을 가지도록 형성된 것이 바람직하다.

나아가, 상기 쉬라우드와 케이싱 간의 간격은 상기 쉬라우드와 그릴 간의 간격에 대하여 90~110%의 백분율을 가지도록 형성되는 것이 바람직하다.
한편, 상기 평탄부와 연결되는 상기 경사부의 일단과 상기 그릴 사이의 간격과, 상기 평탄부와 상기 그릴 사이의 간격이 동일하도록 형성되는 것이 바람직하다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 냉장고의 냉기 송풍 터보팬용 쉬라우드 구조에 대하여 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 이하에서는, 앞서 설명한 도 1 내지 도 3에서 도시한 구성과 동일한 구성으로서 참조번호만 달리한 경우는 그에 대한 설명은 생략한다.

도 4는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 냉장고의 냉기 송풍 터보팬용 쉬라우드 구조를 설명하기 위하여 쉬라우드 부분을 확대하여 도시한 단면도이다.

도시한 바와 같이, 쉬라우드(300)는 케이싱(100)과 그릴(110) 사이의 공간에서 냉기 송풍용 터보팬(200)을 감싸는 형태로 배치된다.

쉬라우드(300)의 중앙부(310)는 개구되어 있어서, 증발기{도 2의 참조번호(7) 참조}로 부터 유입되는 냉기가 터보팬(200)에 유입되도록 한다. 나아가, 이러한 개구된 부분을 한정하는 원형의 끝단에는 터보팬(200) 외측으로 볼록하게 돌출하여 반원형 단면을 가지는 벨 마우스(310')가 형성된다.

여기서, 쉬라우드(300)의 중앙부(310)는 평탄부(320)에 비하여 상대적으로 터보팬(200) 외측으로 돌출한 높이를 가지고 있다. 이를 위하여, 중앙부(310)와 평탄부(320) 사이에는 이 둘을 연결하기 위하여 터보팬(200) 외측으로 경사져서 돌출한 경사부(330)가 형성된다.

이러한 경사부(330)가 형성된 형태의 쉬라우드(300)에서는, 터보팬(200)의 효율을 높이기 위하여 블레이드(230)의 높이를 키울 수 있게 된다. 단순히 쉬라우 드(300)와 그릴(110) 간의 간격(A)를 크게 하여서도 블레이드(230)의 높이를 높일 수는 있으나, 이는 터보팬(200)으로 유입되는 냉매 가스 유동(F)의 유로를 좁히게 되어 바람직하지 못하다. 다시 말하자면, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 경사부(330)가 형성된 쉬라우드(300)는 터보팬(200)의 효율 개선과 함께 냉매 유동 유로의 저항 문제까지 고려한 것이라고 할 수 있다.

이러한 경사부(330)의 구체적인 설계 인자를 살펴보면 다음과 같다.

먼저, 평탄부(320)와 중앙부(310) 간의 간격인 경사부(330)의 높이(C)는 위의 간격(A)에 대비하여 20~30%의 백분율을 가지는 것이 적합하다. 그 배경에 대하여 설명하면 다음과 같다.

유로 저항을 최소화 하기 위하여, 간격(A)와 간격{B, 평탄부(320)와 케이싱(100) 간의 간격}의 값은 거의 동등한 수준이다. 다시 말해, A/B는 약 0.9~1.1 정도의 값을 가진다. 이는, 간격(A)와 간격(B)의 합이 일정한 상태에서 간격(A)나 간격(B) 중 어느 한 쪽이 상대적으로 작아지게 되면, 그 작아진 부분에서 많은 유로 손실이 발생하기 때문이다.

다만, 간격(B)가 간격(A)에 대하여 20~30% 정도 작은 범위 내에 있다면, 이러한 유로 손실은 미미한 수준이 된다. 그러나, 위의 범위 이상으로 간격(A)가 간격(B) 보다 커지게 되면, 유로 손실은 급격하게 증가한다(유로 저항은 유로 면적의 감소에 따라 Exponential 함수로 증가한다).

이를 경사부(330)의 높이(C)에 대응하여 이해하면, 높이(C)가 격(A)의 값에 대비하여 30% 이상 커지게 되면, 쉬라우드(300)의 중앙부(310)와 케이싱(100)이 너 무 가깝게 되어 이 부근에서는 냉매 가스의 유로 단면적이 작아서 소음이 발생될 뿐만 아니라, 유동 손실이 발생한다.

따라서, 위와 같은 경사부(330)의 높이(C) 설정이 바람직함을 알 수 있다.

다음으로, 경사부(330)의 중앙부(310)와 평탄부(320)를 그릴(110)에 투영했을 때의 이들 간의 거리인 경사부(330)의 너비(D)의 설계에 대하여 살펴 보면, 이러한 너비(D)는 위의 간격(A)에 대하여 50~150%의 백분율 범위에서 결정되는 것이 바람직하다.

간격(A)에 대한 너비(D)의 백분율이 50% 이하이면, 쉬라우드(300)의 경사부(330)의 경사가 약 40도 이상이 된다. 이렇게 되면, 쉬라우드(300)와 케이싱(100) 사이의 유로를 통해서 터보팬(200)으로 유입되는 냉매 가스가 쉬라우드(300)의 경사부(330)에 부딪히는 효고가 쉬라우드(300)의 경사부(330)에 의해 유동이 유도되는 효과보다 크게 되어 유동 손실이 커지게 되기 때문이다.

또한, 간격(A)에 대한 너비(D)의 백분율이 150% 이상이면, 쉬라우드(300)의 형상에서 경사부(330)가 차지하는 공간이 크고, 쉬라우드(300)의 설계에 장애가 된다. 다시 말하자면, 쉬라우드(300)의 높이에 비해 쉬라우드(300)의 너비는 냉동실의 너비에 의해 정해지기 때문에, 너비(D)를 위 값 이상으로 크게할 경우 쉬라우드(300)의 높이 방향으로 경사진 경사부(330)가 짧아 지게 된다. 그에 따라, 경사부(330)의 형상이 원주 방향으로 대칭성을 잃게 되기 때문에 가공상의 어려움을 유발하기 때문이다.

이상에서 설명한 바와 같은 쉬라우드(300)의 구조를 채택하게 되면, 기존의 전체 사이즈를 유지하면서 블레이드(230)의 높이만을 키울 수 있어서 전체 사이즈 증가에 대한 우려 없이 터보팬(200)의 성능을 향상시키면서도 유입되는 냉매의 유동에 악 영향을 미치지 않을 수 있게 된다.

본 도면에서 미설명 부호 210은 베이스 플레이트, 220은 허브, 240은 팬쉬라우드이다.

이러한 구성에 의한 쉬라우드(300)의 구조를 채용한 경우에 터보팬(200)의 작동 및 그로 인한 소비전력과 소음에 대해서는 도 5를 참조하여 설명한다.

도 5는 도 4의 쉬라우드 구조를 채택한 경우에 터보팬을 작동시킴에 따른 소비전력과 소음에 대한 실험 결과를 나타내는 그래프이다.

도 5(a)에 도시한 바와 같이, 종래에 블레이드 높이가 25mm이던 터보팬에 대하여 본 발명의 경사부(330)를 가지는 쉬라우드(300) 구조에 따라 블레이드의 높이가 30mm로 증가한 경우를 대비하여 보면, 전체적으로 본 발명에 따른 쉬라우드 구조를 채택한 경우가 종래에 비하여 소비전력이 1 W 이상 낮음을 알 수 있다. 또한, 유량이 커질 수록 본 발명에 따른 소비전력이 더 낮아지고, 유량이 1.6 ㎥/min인 경우에는 최대 1.7 W 정도 낮음을 알 수 있다.

도 5(b)를 참조하면, 종래에 비하여 본 발명에서는 전체적으로 1 dB 이상 소음이 감소하였다. 나아가, 유량이 커질수록 소음이 낮아지는 폭도 커진다. 그에 따라, 유량이 1.6 ㎥/min인 경우에는 최대 2 dB 정도 낮음을 알 수 있다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 냉장고의 냉기 송풍 터보팬용 쉬라우드 구조를 채택하면 냉장고의 전체적인 사이즈를 크게 하지 않고서도 터보팬의 블레이드를 크게 하여 송풍 성능을 개선할 수 있다.

나아가, 위와 같이 전체적인 사이즈를 크게 하지 않고도 쉬라우드 구조를 변경하여 터보팬의 블레이드의 높이를 키울 수 있지만, 그로 인하여 터보팬으로 유입되는 냉매의 유동 저항이 증가하지는 않기에, 소음이나 유동 에너지 손실 등의 염려를 할 필요가 없게 된다.

Claims (5)

1. 냉장고의 외면을 형성하는 케이싱과 냉각공간을 형성하는 그릴 사이에 설치되며, 상기 그릴에 설치된 냉기 송풍용 터보팬을 감싸는 쉬라우드에 있어서,

   상기 쉬라우드는, 냉기를 유입하기 위해 개구된 중앙부와, 상기 중앙부의 끝단에 형성된 벨 마우스와, 상기 벨 마우스의 일단에서부터 상기 그릴을 향하여 경사지게 형성된 경사부와, 상기 경사부와 연이어 일체로 형성되며 상기 그릴과 일정한 간격을 두고 형성된 평탄부를 포함하여 구성된 냉장고의 냉기 송풍 터보팬용 쉬라우드 구조.
2. 제1항에 있어서,

   상기 쉬라우드와 그릴 간의 간격에 대한 상기 경사부의 높이는 20~30%의 백분율을 가지도록 형성된 것을 특징으로 하는 냉장고의 냉기 송풍 터보팬용 쉬라우드 구조.
3. 제2항에 있어서,

   상기 쉬라우드와 상기 그릴 간의 간격에 대한 상기 경사부의 너비는 50~150%의 백분율을 가지도록 형성된 것을 특징으로 하는 냉장고의 냉기 송풍 터보팬용 쉬라우드 구조.
4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 쉬라우드와 케이싱 간의 간격은 상기 쉬라우드와 그릴 간의 간격에 대 하여 90~110%의 백분율을 가지도록 형성되는 것을 특징으로 하는 냉장고의 냉기 송풍 터보팬용 쉬라우드 구조.
5. 제1항에 있어서,

   상기 평탄부와 연결되는 상기 경사부의 일단과 상기 그릴 사이의 간격과, 상기 평탄부와 상기 그릴 사이의 간격이 동일한 것을 특징으로 하는 냉장고의 냉기 송풍 터보팬용 쉬라우드 구조.

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