KR101649379B1 - 횡류팬 및 이를 구비한 공기 조화기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 횡류팬 및 이를 구비한 공기 조화기에 관한 것으로서, 횡류팬을 구성하는 블레이드의 형상을 개선함으로써, 팬 토출부의 난류 강도가 감소되어 팬 소음이 저감되는 효과가 있다.

Description

횡류팬 및 이를 구비한 공기 조화기{Crossflow fan and air conditioner equipped therewith}

본 발명은 횡류팬 및 이를 구비한 공기 조화기에 관한 것이다.

횡류팬은 크로스플로 팬 또는 탄젠셜팬(tangential fan)이라고 하며, 회전 방향으로 만곡한 다수의 블레이드로 이루어진 하나 또는 다수의 팬블럭(fan block)을 가지는 팬으로서, 축방향으로의 흡입류가 없고 팬 블럭의 축에 수직한 평면 안에서 흐름이 일어나는 것을 특징으로 한다.

상기 횡류팬은, 공기 조화기와 같은 송풍 장치에 많이 적용될 뿐 아니라, 디스플레이 장치에도 적용되어 디스플레이 모듈을 냉각시키는 목적으로 사용되기도 한다.

상기 횡류팬은 팬블럭을 구성하는 블레이드를 통과하는 기류에 의하여 소음이 많이 발생되는 단점이 있다.

본 발명은 날개차를 구성하는 날개의 구조를 개선함으로써 저소음 횡류팬을 제공하고, 이러한 저소음 횡류팬이 장착된 공기 조화기를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 횡류팬은, 회전축을 중심으로 원주 방향을 따라 배열되는 다수의 블레이드와, 상기 블레이드를 지지하는 지지판을 포함하는 횡류팬에 있어서, 상기 블레이드에는 융기부가 돌출되고, 상기 융기부는 상기 블레이드의 폭 방향으로 연장되는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명은 상기와 같은 특징을 가지는 횡류팬을 구비하는 공기 조화기를 포함한다.

상기와 같은 구성을 이루는 본 발명의 실시예에 따른 횡류팬 및 이를 구비한 공기 조화기에 의하면, 블레이드를 통과하는 기류에 의한 소음이 적게 발생하는 장점이 있다. 즉, 팬블럭의 토출부에서 난류 강도를 감소시켜 소음이 감소하는 장점이 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 횡류팬이 구비된 공기 조화기의 측단면도.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 횡류팬을 보여주는 사시도.
도 3은 상기 횡류팬을 구성하는 블레이드를 보여주는 사시도.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 횡류팬의 측면도.
도 5는 도 3의 A 부분의 확대도.
도 6은 도 3의 I-I를 따라 절개되는 단면도로서, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 블레이드의 횡단면도.
도 7은 제 1 실시예에 따른 블레이드에서 일어나는 유동 현상을 개략적으로 보여주는 단면도.
도 8은 종래의 횡류팬에서 발생하는 공기의 흐름과 본 발명의 실시예에 따른 횡류팬에서 발생하는 공기의 흐름을 비교한 시뮬레이션도.
도 9는 도 3의 I-I를 따라 절개되는 단면도로서, 본 발명의 제 2 실시예에 따른 블레이드의 횡단면도.
도 10은 도 3의 I-I를 따라 절개되는 단면도로서, 본 발명의 제 3 실시예에 따른 블레이드의 횡단면도.

이하에서는 본 발명의 실시예에 따른 횡류팬 및 이를 구비하는 공기 조화기에 대하여 도면을 참조하여 구체적으로 설명하도록 한다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 횡류팬이 구비된 공기 조화기의 측단면도이다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 공기 조화기(10)는, 외형을 이루는 본체(11)와, 상기 본체(11) 내부에 장착되는 열교환기(12)와, 상기 열교환기(12)의 하측에 제공되어 상기 열교환기(12)를 통과하는 공기를 실내로 토출시키는 횡류팬(20)을 포함한다.

상세히, 상기 본체(11)의 일측, 구체적으로는 상부면에 흡입 그릴(111)이 형성되어 실내 공기가 본체(11) 내부로 흡입된다. 그리고, 상기 본체(11)의 전면에도 별도의 흡입구가 형성되고, 상기 흡입구는 흡입 패널(112)에 의하여 선택적으로 개폐될 수 있다. 그리고, 상기 흡입 그릴(111) 및 상기 흡입 패널(112)에 의하여 차폐되는 흡입구 후방에는 필터(13)가 장착되어, 흡입되는 공기 중에 포함된 이물질이 걸러지도록 할 수 있다.

또한, 상기 횡류팬(20)은 토출 가이드(14)에 의하여 공기 흡입 및 토출이 가이드 된다. 상세히, 상기 토출 가이드(14)의 토출단은 상기 본체(11)의 하측에 형성된 토출구(113)와 연통한다. 따라서, 상기 횡류팬(20)에 의하여 흡입된 공기는 상기 토출구(113)를 통하여 실내로 토출된다. 그리고, 상기 토출구(113)에는 토출 루버(115)와 토출 베인(114)이 장착될 수 있다. 상기 토출 루버(15)는 토출 공기의 좌우 방향 흐름을 가이드하고, 상기 토출 베인(114)은 상하 방향 흐름을 가이드할 수 있다. 나아가, 상기 토출 베인(114)은 상기 토출구(113)를 선택적으로 차폐하는 기능도 함께 수행할 수 있다.

또한, 상기 토출 가이드(14)는, 상기 횡류팬(20)의 일측 가장자리에서 이격되는 위치에 형성되는 스태빌라이저(142)와, 상기 횡류팬(20)의 타측 가장자리에서 이격되는 위치에 형성되는 리어 가이드(141)를 포함한다.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 횡류팬을 보여주는 사시도이고, 도 3은 상기 횡류팬을 구성하는 블레이드를 보여주는 사시도이다.

도 2 및 도 3을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 횡류팬(20)은 다수의 팬블럭(210)이 결합되는 형태를 이룬다. 상세히, 상기 팬블럭(210)은, 회전축을 중심으로 등피치 또는 부등피치로 방사상 배열되는 다수의 블레이드(230)와, 상기 블레이드(230)의 일단을 지지하는 원반 형태의 지지판(220)을 포함한다. 그리고, 상기 횡류팬(20)의 회전축이 상기 지지판(220)의 중심을 관통한다.

상기 팬블럭(210)을 구성하는 다수의 블레이드(230) 각각은, 블레이드 바디(231)와, 상기 블레이드 바디(231)의 길이 방향으로 간격을 두어 융기부(232)가 돌출된다.

여기서, 상기 블레이드(230)의 길이를 스팬(S:span)으로 정의하고, 상기 길이 방향과 직교하는 방향의 폭을 코드(L:chord)라 정의한다. 그리고, 상기 횡류팬(20)의 회전축에 가까운 측단부를 내측 에지(inner edge:233)라 정의하고, 반대쪽 측단부를 외측 에지(outer edge:234)라 정의한다. 아래에서 설명되겠지만, 상기 블레이드(230)의 내측 에지(233)를 연결하는 원의 지름은 팬 내경(D1)으로 정의하고, 상기 블레이드(230)의 외측 에지(234)를 연결하는 원의 지름을 팬 외경(D2)으로 정의한다.

또한, 상기 블레이드(230)는 폭 방향으로 소정의 곡률로 만곡되는 형태를 이룬다. 상세히, 상기 횡류팬(20)의 외면을 형성하는 부압면의 곡률과, 상기 부압면의 반대 쪽에서 공기압을 받는 압력면의 곡률이 다르게 형성되며, 상기 부압면과 압력면 간의 거리를 상기 블레이드(230), 구체적으로는 블레이드 바디(231)의 두께(t)로 정의한다. 그리고, 상기 블레이드 바디(231)의 두께는 상기 블레이드(230)의 폭을 이등분하는 지점에서 가장 두껍다. 그리고, 상기 블레이드(230)의 두께를 이등분하는 선을 캠버선(C:camber)로 정의한다.

또한, 상기 융기부(232)는 상기 블레이드 바디(231)의 내측 에지(233)로부터 외측 에지(234)에 걸쳐서 형성되며, 상측으로 갈수록 폭이 좁아지는 형태 또는 원형으로 라운드지는 형태로 돌출된다.

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 횡류팬의 측면도이다.

도 4를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 횡류팬(20)은 회전 중심으로부터 소정 거리 이격된 지점에서 다수의 블레이드(230)들이 방사상 배열되는 형태를 이룬다. 상세히, 상기 블레이드(230)의 내측 깃각(inner blade tip angle:β1)과 외측 깃각(outer blade tip angle:β2)에 의하여 평균 캠버선(mean camber line)이 형성된다. 여기서, 상기 내측 깃각(β1)은, 상기 블레이드(230)의 내측 에지(233)를 지나는 원의 접선(h1)과, 상기 내측 에지(233)에서의 상기 평균 캠버선을 지나는 접선(h2) 사이의 각도를 말한다. 동일하게, 상기 외측 깃각(β2)은, 상기 블레이드(230)의 외측 에지(234)를 지나는 원의 접선(h3)과 상기 외측 에지(234)에서의 상기 평균 캠버선을 지나는 접선(h4) 사이의 각도를 말한다.

도 5는 도 3의 A 부분의 확대도이다.

도 5를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 블레이드(230)에는 다수의 융기부(232)가 소정 간격을 두고 형성되며, 상기 융기부(232)는 상기 블레이드(230)의 부압면으로부터 돌출된다. 그리고, 상기 융기부(232)는 상측으로 갈수록 폭이 좁아지는 삼각형 형태로 돌출된다.

상세히, 상기 융기부(232)의 양 단부들 중 적어도 상기 블레이드(230)의 외측 에지(234) 쪽 단부는 상기 횡류팬(20)의 외주 원호(K)의 곡률과 동일한 곡률로 만곡되는 형태를 이룬다. 이하에서는 상기 블레이드(230)의 외측 에지(234) 쪽 단부를 외측 단부라 칭하고, 내측 에지(234) 쪽 단부를 내측 단부라 칭한다.

도면에서 보이는 바와 같이, 상기 융기부(232)의 외측 단부의 첨점은 상기 블레이드(230)의 외측 에지(234)를 지나는 접선으로부터 소정 길이(p)만큼 이격된다. 이는 상기 융기부(232)의 외측 단부가 상기 횡류팬(20)의 외주 원호(K)와 동일한 곡률로 만곡되기 때문에 발생하는 것으로서 도 6에서 보다 명확하게 확인할 수 있다. 이와 같이, 상기 블레이드(230)의 부압면에 융기부(232)가 형성되고, 적어도 상기 융기부(232)의 외측 단부가 상기 횡류팬(20)의 외주 원호(K)와 동일한 곡률로 만곡됨으로써, 상기 횡류팬(20)을 통과하는 공기의 난류 강도가 감소되어 소음이 현저하게 감소하는 효과가 있다.

도 6은 도 3의 I-I를 따라 절개되는 단면도로서, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 블레이드의 횡단면도이다.

도 6을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 블레이드(230)의 융기부(232) 단면은 상기 블레이드 바디(231)의 단면과 유사한 형태를 띤다. 따라서, 블레이드의 단면이 2 개의 서로 다른 블레이드 단면을 가지는 것처럼 보인다. 다시 말하면, 상기 블레이드 바디(231)의 횡단면과 상기 융기부(232)의 횡단면이 겹쳐진 형태를 띤다. 그리고, 상기 융기부(232)도 내측 에지와 외측 에지를 가지며, 융기부(232)의 두께를 이등분하는 캠버선 및 폭을 정의하는 코드를 가진다. 그리고, 상기 블레이드 바디(231)의 내측 및 외측 깃각(β1,β2))과, 상기 융기부(232)의 내측 및 외측 깃각의 크기에 따라서 상기 블레이드의 단면 형상이 다르게 형성될 수 있다.

제 1 실시예에서 보여지는 단면을 참조하면, 상기 블레이드 바디(231)의 코드 길이(chord length)가 상기 융기부(232)의 코드 길이보다 길다. 그리고, 상기 블레이드 바디(231)의 내외측 깃각과 상기 융기부(232)의 내외측 깃각은 동일한 경우를 보여준다.

도 7은 제 1 실시예에 따른 블레이드에서 일어나는 유동 현상을 개략적으로 보여주는 단면도이다.

도 7을 참조하면, 횡류팬(20)에 의하여 강제 유동하는 공기는 상기 블레이드(230)의 압력면을 따라 흐른다. 그리고, 상기 블레이드(230)의 압력면을 따라 흐르는 공기는 상기 블레이드(230)의 외측 단으로부터 분리된다. 여기서, 상기 융기부(232)의 내측 함몰면을 따라 토출되는 공기와, 상기 블레이드 바디(231)의 압력면을 따라 토출되는 공기의 일부는 상기 블레이드(230)의 부압면 쪽으로 휘어진다. 이는, 상기 블레이드(230)의 부압면과 압력면에서 압력차가 발생하고, 이에 따라 고압 쪽에서 저압 쪽으로 공기의 흐름이 영향을 받기 때문이다. 이 때, 상기 블레이드 바디(231)의 외측 단부에서 휘어지는 공기는 상기 융기부(232)의 단부에서 토출되는 공기에 의하여 휘어짐이 방해를 받게 된다. 따라서, 상기 블레이드 바디(231)의 압력면을 따라 흐르는 공기는 리어 가이드를 따라 부드럽게 토출되어, 풍량이 증가할 뿐 아니라 소음도 감소하게 된다.

도 8은 종래의 횡류팬에서 발생하는 공기의 흐름과 본 발명의 실시예에 따른 횡류팬에서 발생하는 공기의 흐름을 비교한 시뮬레이션도이다.

도 8을 참조하면, 좌측이 종래의 횡류팬 영역에서 일어나는 공기의 유동 현상을 보여주는 도면이고, 우측이 본 발명의 실시예에 따른 횡류팬에서 일어나는 공기의 유동 현상을 보여주는 도면이다.

도면에서 표시된 종래 횡류팬의 세 영역 D,E 및 F와, 이에 대응하는 본 발명의 횡류팬의 세 영역 d,e 및 f를 각각 비교하여 보면, 본 발명의 횡류팬에서의 토출부의 난류 강도가 종래의 횡류팬에 비하여 감소됨을 알 수 있다. 즉, 본 발명의 실시예에 따른 횡류팬의 블레이드 구조가 적용됨으로써, 팬의 토출부에서 난류 강도가 감소하고, 그 결과 팬의 소음이 감소됨을 알 수 있다. 이는 도 7에서 설명된 유동 현상으로부터 명백하다고 하겠다.

도 9는 도 3의 I-I를 따라 절개되는 단면도로서, 본 발명의 제 2 실시예에 따른 블레이드의 횡단면도이다.

제 2 실시예에서 보여지는 블레이드(230)의 단면을 참조하면, 상기 제 1 실시예와 마찬가지로, 상기 블레이드 바디(231)의 코드 길이가 상기 융기부(232)의 코드 길이보다 길고, 상기 블레이드 바디(231)의 내측 깃각과 상기 융기부(232)의 내측 깃각이 동일하다. 다만, 상기 블레이드 바디(232)의 외측 깃각이 상기 융기부의 외측 깃각보다 크다.

도 10은 도 3의 I-I를 따라 절개되는 단면도로서, 본 발명의 제 3 실시예에 따른 블레이드의 횡단면도이다.

제 3 실시예에서 보여지는 블레이드(230)의 단면을 참조하면, 상기 블레이드 바디(231)의 코드 길이와 상기 융기부(232)의 코드 길이와 동일하고, 상기 블레이드 바디(231)의 외측 깃각과 상기 융기부(232)의 외측 깃각이 동일하다. 다만, 상기 블레이드 바디(231)의 내측 깃각이 상기 융기부(232)의 내측 깃각보다 작다.

Claims (10)

1. 회전축을 중심으로 원주 방향을 따라 배열되는 다수의 블레이드와, 상기 블레이드를 지지하는 지지판을 포함하는 횡류팬에 있어서,
   상기 블레이드는,
   상기 횡류팬의 외면을 형성하는 부압면과, 상기 부압면의 반대쪽에서 공기압을 받는 압력면을 포함하는 블레이드 바디와,
   상기 부압면으로부터 돌출 형성되는 융기부를 포함하고,
   상기 융기부의 외측 단부는,
   상기 횡류팬의 외주 원호와 동일한 곡률로 만곡되는 것을 특징으로 하는 횡류팬.
2. 삭제
3. 제 1 항에 있어서,
   상기 융기부는 상측으로 갈수록 폭이 좁아지는 형태로 돌출되는 것을 특징으로 하는 횡류팬.
4. 제 1 항에 있어서,
   상기 융기부는 특정 곡률로 라운드져서 돌출되는 것을 특징으로 하는 횡류팬.
5. 제 1 항에 있어서,
   상기 융기부는 상기 블레이드의 길이 방향으로 간격을 두어 다수 개가 형성되는 것을 특징으로 하는 횡류팬.
6. 삭제
7. 제 1 항에 있어서,
   상기 블레이드 바디의 내외측 깃각과, 이에 대응하는 상기 융기부의 내외측 깃각은 각각 동일한 것을 특징으로 하는 횡류팬.
8. 제 1 항에 있어서,
   상기 블레이드 바디의 내측 깃각과 상기 융기부의 내측 깃각은 동일하며,
   상기 블레이드 바디의 외측 깃각은 상기 융기부의 외측 깃각보다 큰 것을 특징으로 하는 횡류팬.
9. 제 1 항에 있어서,
   상기 블레이드 바디의 내측 깃각은 상기 융기부의 내측 깃각보다 작으며,
   상기 블레이드 바디의 외측 깃각은 상기 융기부의 외측 깃각과 동일한 것을 특징으로 하는 횡류팬.
10. 제 1 항, 제 3 항, 제 4 항, 제 5 항, 제 7 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 따른 횡류팬을 구비하는 공기 조화기.

Images