KR102505251B1 - 차량용 공조장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 차량용 공조장치에 관한 것으로서, 송풍팬의 저속회전 시에, 공기 흡입용 인렛링의 베플 부재측에서 발생되는 특정 주파수 소음을 저감시킬 수 있고, 이를 통해, 차실내의 승차감과 쾌적성을 개선시킬 수 있도록 하는 것을 목적으로 한다.
이러한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 송풍실을 갖춘 스크롤 케이싱과, 송풍실의 입구를 형성하도록 스크롤 케이싱에 설치되는 인렛링(Inlet Ring)과, 인렛링의 입구측 공기를 흡입하여 스크롤 케이싱의 출구측으로 송풍하도록 송풍실에 설치되는 송풍팬을 포함하는 차량용 공조장치에 있어서, 인렛링의 입구측 내주면부분으로부터 반경방향 내측을 향해 연장되는 베플 부재와; 인렛링 입구로의 공기 흡입 시에, 베플 부재부분에서 발생되는 소음의 음파를 교란시키기 위한 소음 음파 교란부를 더 구비한다.

Description

차량용 공조장치{AIR CONDITIONING SYSTEM FOR AUTOMOTIVE VEHICLES}

본 발명은 차량용 공조장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 송풍팬의 저속회전 시에, 공기 흡입 인렛링의 베플 부재측에서 발생되는 특정 주파수 소음을 저감시킬 수 있고, 이를 통해, 차실내의 승차감과 쾌적성을 개선시킬 수 있는 차량용 공조장치에 관한 것이다.

차량의 승차감을 저하시키는 가장 큰 원인으로서, 소음을 들 수 있다. 차량의 소음은 다양한 종류가 있는데, 그 중에서도 공조장치의 블로어 소음이 있다.

공조장치의 블로어 소음은, 블로어 모터에서 발생되는 모터소음, 송풍팬에서 발생되는 송풍소음 등이 있으며, 그 중에서도 송풍팬의 공기 송풍과정에서 발생되는 송풍소음이 가장 크다.

특히, 도 1에 도시된 바와 같이, 송풍팬(1)의 고속회전 시에, 스크롤 케이싱(3)의 송풍실(3a)과 출구(3b)의 경계부분인 컷오프부(Cutoff)(3c)에서 출구 정압이 매우 높아지는데, 이렇게 높아진 출구 정압 때문에 공기의 역류현상이 발생되고, 이렇게 발생된 역류 공기가 스크롤 케이싱(3)의 인렛링(Inlet Ring)(5)을 통해 송풍팬(1)으로 흡입되는 공기와 충돌하면서 난류성 럼블소음(Rumble Noise)이 발생된다.

그리고 발생된 럼블소음이 공기 통로를 통해 차실내로 직접 전달되면서 차량의 승차감을 현저하게 저하시키며, 안전운전에 많은 지장을 준다.

따라서, 송풍팬(1)의 송풍소음은, 승차감의 향상과 운전자의 안전운전을 위해 반드시 저감시킬 필요가 있다.

송풍팬(1)의 송풍소음을 저감시키는 기술로서, 도 2에 도시된 바와 같이, 스크롤 케이싱(3)의 컷오프부(3c)에 대응되는 스크롤 케이싱(1)의 인렛링(5)부분에 베플 부재(7)를 설치한 기술이 있다.

이 기술은, 스크롤 케이싱(3)의 컷오프부(3c)에 대응되는 인렛링(5)의 안쪽 내주면부분에 반달형 베플 부재(7)를 설치한 구조이다.

특히, 반달형 베플 부재(7)는, 인렛링(5)의 내주면부분으로부터 송풍팬(1)의 방경방향 내측을 향해 반달형 모양으로 연장되는 구조를 갖는다.

이러한 구조의 반달형 베플 부재(7)는, 송풍팬(1)의 회전 시에, 스크롤 케이싱(3)의 컷오프부(3c)부분에서 발생되는 "공기 역류 현상"을 방지함과 동시에, 인렛링(5)으로 흡입되는 공기를 송풍팬(1)의 안쪽부분으로 가이드하는 역할을 한다.

따라서, 인렛링(5)부분으로 흡입되는 공기와, 스크롤 케이싱(3)의 컷오프부(3c)부분으로 역류하는 공기의 상호 충돌을 방지한다.

이로써, 컷오프부(3c)부분의 역류 공기와, 인렛링(5)부분의 흡입 공기간 상호 충돌 및, 그로 인한 럼블소음의 발생을 방지한다. 그 결과, 차실내로 전달되는 송풍소음을 줄여 차실내의 승차감을 개선시킨다.

그런데, 이러한 종래의 반달형 베플 부재(7)는, 컷오프부(3c)부분의 공기 역류를 방지하여 "럼블소음"을 방지하지는 하지만, 송풍팬(1)의 회전속도가 저단일 시에, 예를 들면, 1, 2단일 시에, 특정 주파수의 소음을 발생시킨다는 단점이 있다.

특히, 종래의 반달형 베플 부재(7)는, 인렛링(5)을 통해 흡입되는 공기의 저항체로 작용하게 되는데, 이러한 "공기 저항 작용"으로 인해 송풍팬(1)의 저단 시에, 베플 부재(7)의 하측부분에서 와류(Vortex)가 발생하면서 특정 주파수, 즉, 약 700 ∼ 850㎐ 대역의 소음이 발생된다는 단점이 있다.

그리고 이렇게 발생된 소음이 스크롤 케이싱(3)의 내부에서 공명을 일으키면서 더욱 커지고, 더욱 커진 소음이 차실내로 전달되면서 차실내의 승차감과 쾌적성을 저하시킨다는 문제점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 그 목적은, 베플 부재의 구조를 개선함으로써, 송풍팬의 고속회전 시에 발생되는 소음과, 저속회전 시에 발생되는 특정 주파수 소음을 동시에 개선시킬 수 있는 차량용 공조장치를 제공하는데 있다.

본 발명의 다른 목적은, 송풍팬의 고속회전 시에 발생되는 소음과, 저속회전 시에 발생되는 특정 주파수 소음을 동시에 개선시킬 수 있도록 구성함으로써, 차실내로 전달되는 소음을 최소화시킬 수 있고, 이를 통해, 차실내의 승차감과 쾌적성을 개선시킬 수 있는 차량용 공조장치를 제공하는데 있다.

이러한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 차량용 공조장치는, 송풍실을 갖춘 스크롤 케이싱과, 상기 송풍실의 입구를 형성하도록 상기 스크롤 케이싱에 설치되는 인렛링(Inlet Ring)과, 상기 인렛링의 입구측 공기를 흡입하여 상기 스크롤 케이싱의 출구측으로 송풍하도록 상기 송풍실에 설치되는 송풍팬을 포함하는 차량용 공조장치에 있어서, 상기 인렛링의 입구측 내주면부분으로부터 반경방향 내측을 향해 연장되어, 공기의 유동방향과 수직으로 형성되는 베플 부재와; 상기 인렛링 입구로의 공기 흡입 시에, 상기 베플 부재부분에서 발생되는 소음의 음파를 교란시키기 위한 소음 음파 교란부를 더 포함하고, 상기 소음 음파 교란부는, 상기 베플 부재의 에지부에 형성된 산과 골이며; 상기 에지부의 산과 골은, 상기 송풍팬의 저속회전 시에, 상기 베플 부재부분에 형성된 특정 주파수 대역의 소음에 대한 특정 주파수의 통과 여부를 교란시켜, 상기 소음의 형성을 방해하고, 상기 베플 부재는, 상기 인렛링의 입구측 내주면부분으로부터 반달형 모양으로 연장되며, 상기 에지부의 산과 골은, 상기 인렛링의 내측을 향해 상기 에지부의 길이 방향을 따라 연이어서 형성되고, 상기 에지부의 산과 골은, 상기 송풍팬의 저속회전 시에, 소음의 근원이 되는 음장(Sound Field)의 형성을 방해하여 상기 베플 부재의 하측부분에서 발생되는 소음을 저감시키기 위해, 700 ∼ 850㎐ 주파수 대역의 음파를 교란시키며, 상기 베플 부재를 통해서는 송풍팬의 고속 회전시에 발생되는 소음을 개선하고, 상기 에지부의 산과 골을 통해서는 송풍팬의 저속 회전 시에 발생되는 소음을 개선하는 것을 특징으로 한다.

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본 발명에 따른 차량용 공조장치에 의하면, 배플 부재의 에지부에 소음 주파수 교란부를 형성하고, 이를 통해, 송풍팬의 저속회전 시에, 베플 부재에서 발생되는 특정 주파수(700 ∼ 850㎐)의 음파를 교란시키는 구조이므로, 소음의 근원이 되는 베플 부재측의 "음장 형성"을 방해할 수 있는 효과가 있다.

또한, 소음의 근원이 되는 베플 부재측의 "음장 형성"을 방해하는 구조이므로, 음장 형성으로 인해 발생하는 베플 부재부분의 "특정 주파수 소음"을 최소화시킬 수 있는 효과가 있다.

또한, "특정 주파수 소음"을 최소화시킬 수 있으므로, 차실내로 전달되는 소음을 최소화시킬 수 있고, 이를 통해, 차실내의 승차감과 쾌적성을 개선시킬 수 있는 효과가 있다.

특히, 베플 부재를 통해서는 송풍팬의 고속회전 시에 발생되는 소음을 개선하고, 소음 주파수 교란부를 통해서는 송풍팬의 저속회전 시에 발생되는 소음을 개선할 수 있으므로, 차실내로 전달되는 소음을 최소화할 수 있고, 그 결과, 차실내의 승차감과 쾌적성을 현저하게 개선시킬 수 있는 효과가 있다.

도 1은 종래의 차량용 공조장치를 나타내는 도면,
도 2는 종래의 차량용 공조장치를 나타내는 도면으로서, 송풍소음을 방지하는 베플 부재를 나타내는 도면,
도 3은 본 발명에 따른 차량용 공조장치의 특징부인 베플 부재를 상세하게 나타내는 도면,
도 4 내지 도 6은 본 발명의 차량용 공조장치를 구성하는 소음 주파수 교란부의 변형예들을 나타내는 도면들,
도 7은 본 발명에 따른 차량용 공조장치의 작용효과를 알아보기 위해, 송풍팬의 저속회전 시에, 베플 부재부분에서 발생되는 특정 주파수의 소음을 종래의 기술과 비교 시험한 그래프이다.

이하, 본 발명에 따른 차량용 공조장치의 바람직한 실시예를 첨부한 도면에 의거하여 상세히 설명한다.

먼저, 본 발명에 따른 차량용 공조장치의 특징부를 살펴보기에 앞서, 도 3을 참조하여 공조장치의 블로어에 대해 간략하게 살펴본다.

공조장치의 블로어는, 스크롤 케이싱(10)을 갖추고 있다. 스크롤 케이싱(10)은 내부의 송풍실(12)을 구비하며, 송풍실(12)은 입구(14)와 출구(16)를 갖추고 있다.

입구(14)는, 스크롤 케이싱(10)의 상면에 설치되는 인렛링(20)에 형성되며, 출구(16)는 스크롤 케이싱(10)의 측면에 형성된다.

그리고 블로어는, 송풍실(12)에 설치되는 송풍팬(30)을 포함한다.

송풍팬(30)은, 원심형 다익팬(Multi Vane Fan)으로서, 중앙의 허브(Hub)(32)와, 둘레의 날개(34)들로 구성되며, 이렇게 구성된 송풍팬(30)은, 인렛링(20)의 입구(14)측 공기를 흡입한 다음, 흡입한 공기를 반경방향 외측의 출구(16)측으로 송풍한다.

한편, 블로어는, 스크롤 케이싱(10)의 컷오프부(10a)에 대응되는 인렛링(20)의 입구(14)측에 설치되는 베플 부재(40)를 더 구비한다.

베플 부재(40)는, 인렛링(20)의 입구(14)측 내주면부분으로부터 반경방향 내측을 향해 반달형 모양으로 연장되며, 이렇게 연장된 베플 부재(40)는, 송풍팬(30)의 회전 시에, 스크롤 케이싱(10)의 컷오프부(10a)부분에서 발생되는 "공기 역류 현상"을 방지한다.

따라서, 스크롤 케이싱(10)의 컷오프부(10a)부분으로 역류하는 공기로 인한 럼블소음을 방지한다.

다음으로, 본 발명에 따른 차량용 공조장치의 특징부를 도 3 내지 도 6을 참조하여 상세하게 살펴보면 다음과 같다.

먼저, 도 3을 참조하면, 본 발명의 공조장치는, 송풍팬(30)의 저속회전 시에, 베플 부재(40)부분에서 발생되는 소음의 음파를 교란시키기 위한 소음 음파 교란부(50)를 더 구비한다.

소음 음파 교란부(50)는, 산(44)과 골(46)을 갖도록 형성된 베플 부재(40)의 에지부(42)를 포함한다.

베플 부재(40)의 에지부(42)는, 직선 형태로 형성된 종래의 구조(도 2참조)와는 달리, 길이 방향을 따라 물결 모양으로 웨이브(Wave)져 있으며, 이러한 웨이브 형상으로 인해, 에지부(42)에는 산(44)과 골(46)이 형성된다.

에지부(42)의 산(44)과 골(46)은, 에지부(42)의 길이 방향을 따라 연이어서 형성되어 있으며, 이렇게 형성된 산(44)과 골(46)은, 인렛링(20)의 내측을 향해 형성되어 있다.

이러한 에지부(42)의 산(44)과 골(46)은, 송풍팬(30)의 저속회전 시에, 베플 부재(40)부분에서 발생되는 소음의 특정 음파 주파수, 즉, 700 ∼ 850㎐ 대역의 주파수를 교란시킨다.

특히, 송풍팬(30)의 저속회전 시에, 베플 부재(40)의 하측부분에는 700 ∼ 850㎐ 주파수 대역의 음파가 음장(Sound Field)(A)을 형성하면서 소음의 근원을 이루는데, 이때, 에지부(42)의 산(44)과 골(46)은, 음장(A)에 대한 특정 주파수(700 ∼ 850㎐)의 통과 여부를 차등화하여 교란시킨다.

따라서, 소음의 근원이 되는 음장(A)의 형성을 방해한다. 이로써, 베플 부재(40)의 하측부분에서 발생하는 특정 주파수(700 ∼ 850㎐)의 소음을 최소화시킨다. 그 결과, 송풍팬(30)의 저속회전 시에 발생되는 특정 주파수의 소음을 개선시킬 수 있다.

특히, 베플 부재(40)를 통해서는 송풍팬(30)의 고속회전 시에 발생되는 소음을 개선하고, 에지부(42)의 산(44)과 골(46)을 통해서는 송풍팬(30)의 저속회전 시에 발생되는 소음을 개선할 수 있게 된다.

이로써, 차실내로 전달되는 소음을 최소화시키고, 이를 통해, 차실내의 승차감과 쾌적성을 현저하게 개선시킨다.

한편, 이와 같은 구성을 갖는 에지부(42)의 산(44)과 골(46)은, 도 3에 도시된 바와 같이, 둥근모양으로 구성될 수도 있고, 경우에 따라, 도 4와 도 5에 도시된 바와 같이, 삼각형, 사각형 모양으로 구성될 수도 있다.

또한, 에지부(42)의 산(44)과 골(46)은, 도 3 내지 도 5에 도시된 바와 같이, 모두 동일한 크기와 모양으로 구성될 수도 있고, 경우에 따라, 도 6에 도시된 바와 같이, 그 크기와 모양이 각기 다르게 불규칙적으로 구성될 수도 있다.

다음으로, 본 발명에 따른 소음 음파 교란부(50)의 작용효과를 알아보기 위해, 송풍팬(30)의 저속회전 시에, 베플 부재(40)부분에서 발생되는 특정 주파수(700 ∼ 850㎐)의 소음을 종래와 비교하여 시험해 보았다.

시험 결과, 에지부(42)에 산(44)과 골(46)을 형성한 본 발명의 경우, 도 7에 도시된 바와 같이, 베플 부재(40)부분에서 발생되는 특정 주파수(700 ∼ 850㎐)의 소음이 24 ∼ 26㏈인 것으로 나타났다.

반면에, 에지부(42)가 직선 형태인 종래 기술의 경우, 특정 주파수(700 ∼ 850㎐)의 소음이 27 ∼ 30㏈인 것으로 나타났다.

결과적으로, 에지부(42)에 산(44)과 골(46)을 형성한 본 발명이, 에지부(42)가 직선 형태인 종래 기술이 비해, 특정 주파수(700 ∼ 850㎐)의 소음이 현저하게 저감되는 것을 알 수 있다.

이와 같은 구성을 갖는 본 발명의 공조장치에 의하면, 베플 부재(40)의 에지부(42)에 소음 음파 교란부(50)를 형성하고, 이를 통해, 송풍팬(30)의 저속회전 시에, 베플 부재(40)에서 발생되는 특정 주파수(700 ∼ 850㎐)의 음파를 교란시키는 구조이므로, 소음의 근원이 되는 베플 부재(40)측의 "음장 형성"을 방해할 수 있다.

또한, 소음의 근원이 되는 베플 부재(40)측의 "음장 형성"을 방해하는 구조이므로, 음장 형성으로 인해 발생하는 베플 부재(40)부분의 "특정 주파수 소음"을 최소화시킬 수 있다.

또한, "특정 주파수 소음"을 최소화시킬 수 있으므로, 차실내로 전달되는 소음을 최소화시킬 수 있고, 이를 통해, 차실내의 승차감과 쾌적성을 개선시킬 수 있다.

특히, 베플 부재(40)를 통해서는 송풍팬(30)의 고속회전 시에 발생되는 소음을 개선하고, 소음 음파 교란부(50)를 통해서는 송풍팬(30)의 저속회전 시에 발생되는 소음을 개선할 수 있으므로, 차실내로 전달되는 소음을 최소화할 수 있고, 그 결과, 차실내의 승차감과 쾌적성을 현저하게 개선시킬 수 있다.

이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시적으로 설명하였으나, 본 발명의 범위는 이와 같은 특정 실시예에만 한정되는 것은 아니며, 특허청구범위에 기재된 범주내에서 적절하게 변경 가능한 것이다.

10: 스크롤 케이싱(Scroll Casing) 10a: 컷오프부
12: 송풍실 12: 입구
14: 출구 20: 인렛링(Inlet Ring)
30: 송풍팬(Fan) 40: 베플 부재
42: 에지부 44: 산
46: 골 50: 소음 음파 교란부
A: 음장(Sound Field)

Claims (8)

1. 송풍실(12)을 갖춘 스크롤 케이싱(10)과, 상기 송풍실(12)의 입구(14)를 형성하도록 상기 스크롤 케이싱(10)에 설치되는 인렛링(Inlet Ring)(20)과, 상기 인렛링(20)의 입구(14)측 공기를 흡입하여 상기 스크롤 케이싱(10)의 출구(16)측으로 송풍하도록 상기 송풍실(12)에 설치되는 송풍팬(30)을 포함하는 차량용 공조장치에 있어서,
   상기 인렛링(20)의 입구(14)측 내주면부분으로부터 반경방향 내측을 향해 연장되어, 공기의 유동방향과 수직으로 형성되는 베플 부재(40)와;
   상기 인렛링(20) 입구(14)로의 공기 흡입 시에, 상기 베플 부재(40)부분에서 발생되는 소음의 음파를 교란시키기 위한 소음 음파 교란부(50)를 더 포함하고,
   상기 소음 음파 교란부(50)는,
   상기 베플 부재(40)의 에지부(42)에 형성된 산(44)과 골(46)이며;
   상기 에지부(42)의 산(44)과 골(46)은,
   상기 송풍팬(30)의 저속회전 시에, 상기 베플 부재(40)부분에 형성된 특정 주파수 대역의 소음에 대한 특정 주파수의 통과 여부를 교란시켜, 상기 소음의 형성을 방해하고,
   상기 베플 부재(40)는,
   상기 인렛링(20)의 입구(14)측 내주면부분으로부터 반달형 모양으로 연장되며,
   상기 에지부(42)의 산(44)과 골(46)은,
   상기 인렛링(20)의 내측을 향해 상기 에지부(42)의 길이 방향을 따라 연이어서 형성되고,
   상기 에지부(42)의 산(44)과 골(46)은,
   상기 송풍팬(30)의 저속회전 시에, 소음의 근원이 되는 음장(Sound Field)(A)의 형성을 방해하여 상기 베플 부재(40)의 하측부분에서 발생되는 소음을 저감시키기 위해, 700 ∼ 850㎐ 주파수 대역의 음파를 교란시키며,
   상기 베플 부재(40)를 통해서는 송풍팬(30)의 고속 회전시에 발생되는 소음을 개선하고,
   상기 에지부(42)의 산(44)과 골(46)을 통해서는 송풍팬(30)의 저속 회전 시에 발생되는 소음을 개선하는 것을 특징으로 하는 차량용 공조장치.
2. 삭제
3. 삭제
4. 제 1항에 있어서,
   상기 에지부(42)의 산(44)과 골(46)은,
   동일한 크기와 모양으로 구성되는 것을 특징으로 하는 차량용 공조장치.
5. 제 1항에 있어서,
   상기 에지부(42)의 산(44)과 골(46)은,
   크기와 모양이 각기 다르게 불규칙적으로 구성되는 것을 특징으로 하는 차량용 공조장치.
6. 제 4항 내지 제 5항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 에지부(42)의 산(44)과 골(46)은,
   둥근 모양으로 형성되는 것을 특징으로 하는 차량용 공조장치.
7. 제 4항 내지 제 5항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 에지부(42)의 산(44)과 골(46)은,
   삼각형 모양으로 형성되는 것을 특징으로 하는 차량용 공조장치.
8. 제 4항 내지 제 5항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 에지부(42)의 산(44)과 골(46)은,
   사각형 모양으로 형성되는 것을 특징으로 하는 차량용 공조장치.

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