KR20010026488A

KR20010026488A - 에어콘용 실외기의 축류팬

Info

Publication number: KR20010026488A
Application number: KR1019990037837A
Authority: KR
Inventors: 김완수; 진심원; 박승철; 문동수
Original assignee: 구자홍; 엘지전자 주식회사
Priority date: 1999-09-07
Filing date: 1999-09-07
Publication date: 2001-04-06
Also published as: KR100339556B1

Abstract

본 발명은 에어콘용 실외기의 축류팬에 관한 것으로, 실외기 본체의 내부에 설치되는 축류팬의 직경이 380 ± 2㎜ 또는 400 ± 2㎜로 형성되고, 상기 축류팬의 중앙에 형성된 허브의 직경은 100 ± 2㎜로 형성되며, 상기 축류팬의 허브 외주면에 형성된 팬날개의 갯수는 4개로 형성되어, 에어콘의 실외기에 설치되는 축류팬이 열교환기의 열교환을 위한 충분한 풍량을 발생시키면서도 축류팬의 송풍시 발생되는 소음을 효율적으로 저감시킬 수 있으므로써 제품을 정숙한 상태에서 사용할 수 있게 된다.

Description

에어콘용 실외기의 축류팬{OUT DOOR UNIT AXIAL FLOW FAN FOR AIRCONDITIONER}

본 발명은 에어콘용 실외기의 축류팬에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 에어콘의 실외기에 설치되는 축류팬이 열교환기의 열교환을 위한 충분한 풍량을 발생시키면서도 축류팬의 송풍시 발생되는 소음을 효율적으로 저감시킬 수 있도록 한 것이다.

일반적으로, 에어콘은 실내기와 실외기로 구성되어 실내기는 실내측의 열을 흡수하는 작용을 하고, 실외기는 실내에서 흡수한 열과 압축기가 냉매에 전달한 일만큼의 열을 합한 열을 실외로 방출하는 작용을 하게 된다.

종래의 실외기는 도 1 내지 도 4에 도시한 바와 같이, 실외기 본체(1)의 내부에 설치되어 냉매가 응축되면서 실내측에서 흡수한 열과 압축기가 냉매에 전달한 열량 만큼을 실외측 공기로 열전달시키기 위해 냉방 운전시 응축기 역할을 하는 열교환기(5)와, 공기 흡입력에 의한 유동을 발생시키기 위해 회전하는 축류팬(2)과, 축류팬(2)을 구동시키는 모터(6)와, 냉매를 응축시키기 위한 적정 압력으로 상승시키기 위하여 냉매를 압축하는 압축기(7)와, 압축기(7)의 일측에 설치되어 냉매의 불순물 제거와 액상 유입을 방지하기 위한 어큐뮬레이터(8)와, 실외기 본체(1)의 전면에 설치되어 축류팬(2)의 고속 회전에 의해 발생되는 바람을 토출시키는 그릴(9) 등으로 구성된다.

따라서, 에어콘을 사용하여 실내를 냉방시키기 위한 냉방 운전을 진행하게 되면, 실내기에서 열교환이 이루어진 냉매는 실내/외기 연결 배관과 실외기의 실외기 본체(1) 일측에 설치된 서비스 밸브 마운트(10)를 통과하여 냉매의 불순물 제거와 액상 유입을 방지하기 위한 목적으로 설치된 상기 실외기 본체(1) 내부의 어큐뮬레이터(8)를 거쳐 압축기(7)로 유입되어 냉매의 압축이 이루어지게 된다.

그 후, 상기 압축기(7)가 냉매를 압축하면, 실내기와 실외기를 연결한 배관을 통하여 냉매의 순환이 발생하고, 실외기측 열교환기(5)로 냉매가 유입되는 데, 이때 모터(6)의 구동에 의해 축류팬(2)이 회전함에 따라 실외기 본체(1)의 후방과 좌측면에서 공기가 흡입되어 실외기 본체(1) 전면의 그릴(9)을 통해 토출되는 공기 유동이 발생하게 되며, 이 공기 유동이 실외기측 열교환기(5)를 통과하면서 열전달이 발생하고 냉매가 응축된다.

상기 냉매는 모세관(11)을 통과하면서 압력 강하가 발생하여 증발하기 유리한 압력과 온도로 강하된 냉매가 실외기와 실내기를 연결한 배관을 통하여 실내기로 유입되어 실내측 공기가 증발기 역할을 하는 실내기측 열교환기를 통과하면서 냉매가 증발하여 실내측 열을 흡수하게 되며, 이 냉매가 다시 실내기와 실외기를 연결한 배관을 통하여 실외기의 압축기(7)로 유입되어 다시 응축을 위한 압력까지 압축되는 사이클을 반복하면서 냉방 운전을 행하게 된다.

한편, 도 2에 도시한 3차원의 축류팬(2)의 형상을 결정짓는 변수는 기본적인 것만 하더라도 도 3 및 도 4에 도시한 바와 같이 많고 그 외에 부분적인 형상 변경까지 포함하면, 축류팬(2)의 형상은 매우 다양하게 전개될 수 있는 데, 기본적으로 축류팬(2)의 형상은 축류팬(2)의 직경, 폭, 허브(3)의 직경, 팬날개(4)의 갯수 등의 외형적인 치수와 팬날개(4) 하나에 대한 피치각(φ), 최대 캠버(Cmax), 스윕각(θ), 레이크 등의 기본적인 치수, 그리고 팬날개(4)의 전단부(4a)와 후단부(4b) 및 끝단부(4c)의 곡률 형상 등으로 결정된다.

또한, 상기 실외기에 설치되는 축류팬(2)은 기본적으로 열교환에 필요한 공기 유동을 일으키는 데 있으나, 같은 유량을 발생시키더라도 축류팬(2)의 효율을 향상시키기 위해 축류팬(2)을 회전시키는 데 필요한 모터(6)의 소비 전력이 낮고, 축류팬(2)에서 발생하는 송풍 소음이 낮을수록 좋은 데, 축류팬(2)의 형상을 결정하는 변수가 많으므로 꾸준하게 가장 최적의 형상을 갖기 위한 축류팬(2)이 개발되고 있는 실정이다.

따라서, 본 발명은 상기한 제반 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 에어콘의 실외기에 설치되는 축류팬이 열교환기의 열교환을 위한 충분한 풍량을 발생시키면서도 축류팬의 송풍시 발생되는 소음을 효율적으로 저감시킬 수 있도록 하여 제품을 정숙한 상태에서 사용할 수 있는 에어콘용 실외기의 축류팬을 제공하는 데 그 목적이 있다.

도 1은 종래 에어콘의 실외기를 나타낸 횡단면도

도 2는 도 1의 축류팬을 나타낸 정면도

도 3은 축류팬의 팬날개를 나타낸 평면도

도 4는 축류팬의 팬날개를 나타낸 정면도

도 5는 본 발명과 종래 축류팬의 팬날개 반경 방향의 좌표를 허브 반경에서 부터 팬날개 끝단 반경까지의 거리로 무차원화시킨 좌표값에 대한 최대 캠버비를 비교하여 나타낸 그래프 선도

도 6은 본 발명과 종래 축류팬의 풍량과 소음과의 관계를 비교하여 나타낸 그래프 선도

도 7은 본 발명과 종래 축류팬의 피치각과 정압 효율과의 관계를 비교하여 나타낸 그래프 선도

도 8은 본 발명의 축류팬의 팬날개 반경과 코드 길이에 따른 최대 캠버비를 각각 나타낸 표

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

1; 실외기 본체 2; 축류팬

3; 허브 4; 팬날개

4a; 전단부 4b; 후단부

4c; 끝단부 Cmax; 최대 캠버량

L; 코드 길이 θ; 스윕각

r; 무차원 반경좌표

상기한 목적을 달성하기 위해 본 발명은 실외기 본체의 내부에 설치되는 축류팬의 직경이 380 ± 2㎜ 또는 400 ± 2㎜로 형성되고, 상기 축류팬의 중앙에 형성된 허브의 직경은 100 ± 2㎜로 형성되며, 상기 축류팬의 허브 외주면에 형성된 팬날개의 갯수는 4개로 형성된 것을 특징으로 하는 에어콘용 실외기의 축류팬이 제공된다.

이하, 상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 3은 축류팬의 팬날개를 나타낸 평면도이고, 도 4는 축류팬의 팬날개를 나타낸 정면도이며, 도 5는 본 발명과 종래 축류팬의 팬날개 반경 방향의 좌표를 허브 반경에서 부터 팬날개 끝단 반경까지의 거리로 무차원화시킨 좌표값에 대한 최대 캠버비를 비교하여 나타낸 그래프 선도이고, 도 6은 본 발명과 종래 축류팬의 풍량과 소음과의 관계를 비교하여 나타낸 그래프 선도이며, 도 7은 본 발명과 종래 축류팬의 피치각과 정압 효율과의 관계를 비교하여 나타낸 그래프 선도이고, 도 8은 본 발명의 축류팬의 팬날개 반경과 코드 길이에 따른 최대 캠버비를 각각 나타낸 표이다.

본 발명은 에어콘용 실외기의 실외기 본체(1) 내부에 설치되는 축류팬(2)의 직경이 380 ± 2㎜ 또는 400 ± 2㎜로 형성되고, 상기 축류팬(2)의 중앙에 형성된 허브(3)의 직경은 100 ± 2㎜로 형성되며, 상기 축류팬(2)의 허브(3) 외주면에 형성된 팬날개(4)의 갯수는 4개로 형성된다.

또한, 상기 팬날개(4)의 전단부(4a)에서 후단부(4b) 쪽으로 최대 캠버(Cmax)의 위치는 코드 길이(L)의 0.7 ± 0.02 지점에 위치하고, 상기 팬날개(4)의 스윕각(θ)은 무차원 반경좌표(r)가 ㅇ.5보다 작을 때는 39∼41°이며, 0.5 이상일 때는 r에 대해서 2차 함수로 증가하여 팬날개(4)의 끝단부(4c) 에서는 46∼50°로 형성된다.

그리고, 상기 팬날개(4)의 반경 방향의 좌표(R)를 허브 반경(Rh)에서 부터 팬날개(4)의 끝단부 반경(Rt) 까지의 거리로 무차원화시킨 좌표값[r = (R-Rh) / (Rt-Rh)]에 대해서 팬날개(4)의 최대 캠버량(Cmax)을 코드 길이(L)로 나눈 최대 캠버비[Hc(r)]의 분포가 허브 반경(r=0)인 지점에서 최대 캠버비의 값이 0.02 ± 0.01로 형성되고, 최대 캠버비가 최대값을 갖는 r의 범위는 0.6∼0.75로 형성되며, 최대 캠버비의 최대값이 0.05 ± 0.02로 형성되고, 상기 팬날개(4)의 끝단부(r=1) 에서는 최대 캠버비의 범위가 0.04 ± 0.015로 형성되어 구성된다.

상기와 같이 구성된 본 발명은 축류팬(2)의 여러 가지 설계 변수중 저소음 및 고효율의 성능을 갖도록 반경 방향에 따른 최대 캠버(Cmax)의 분포를 개발하기 위한 것으로, 축류팬(2)의 팬날개(4) 형상은 도 3 및 도 4에 도시한 바와 같이 코드 길이(L), 피치각(ψ), 스윕각(θ), 캠버 등으로 결정되는 데, 상기 축류팬(2)의 직경이 380 ± 2㎜ 또는 400 ± 2㎜로 형성되고, 상기 축류팬(2)의 중앙에 형성된 허브(3)의 직경은 100 ± 2㎜로 형성되며, 상기 축류팬(2)의 허브(3) 외주면에 형성된 팬날개(4)의 갯수는 4개로 형성되고, 상기 팬날개(4)의 전단부(4a)에서 후단부(4b) 쪽으로 최대 캠버(Cmax)의 위치는 코드 길이(L)의 0.7 ± 0.02 지점에 위치하게 된다.

상기 팬날개(4)의 반경 방향에 대한 팬날개(4)의 최대 캠버량(Cmax)을 코드 길이(L)로 나눈 최대 캠버비[Hc(r)]의 분포는 두개의 2차원 포물선의 조합으로 이루어져 있으며, 상기 팬날개(4)의 반경(Rt)과 허브(3)의 반경(Rh)에 대해 무차원화된 반경 좌표, 즉 r = (R-Rh) / (Rt-Rh)에 대해 다음과 같이 표현할 수 있게 된다.

Hc(r) = αγ²+ βγ + γ

if r ＜ r_cif r ≥ r_c

α = (a-b)/r_c² α = (c-b)/(1-r_c)²

β = - 2αr_cβ = - 2αr_c

γ = a γ = b - αr_c²- βr_c

상기의 식에서 변수 a, b, c, r_c에 대한 값들을 두가지(종래의 것과 본 발명의 것으로 각각 명명)로 살펴보면 축류팬(2)의 직경을 380㎜로 하였을 때 기존의 값은 a=0.03, b=0.07, c=0.065, r_c=0.7이고, 본 발명의 값은 a=0.02, b=0.05, c=0.04, r_c=0.7 하였을 때 최대 캠버비의 분포는 도 5와 같게 된다.

그 결과 도 6에서와 같이 실외기에 축류팬(2)을 설치하여 운전했을 때 동일 풍량 대비 소음이 약 1 dB(A) 정도 감소함을 알 수 있으며, 도 7에서와 같이 축류팬(2)의 단독 실험시 정압 효율(ηs)도 새로운 캠버를 채용한 본 발명의 축류팬(2)이 약 4% 정도 증가함을 알 수 있다.

같은 분포를 축류팬(2)의 직경을 400㎜로 연장했을 때에는 상기의 식에서 a, b, c, r_c의 값은 0.02, 0.05, 0.0364, 0.641로 바뀌며, 상기 팬날개(4)의 스윕각(θ)은 무차원 반경좌표(r)가 ㅇ.5보다 작을 때는 39∼41°이며, 0.5 이상일 때는 r에 대해서 2차 함수로 증가하여 팬날개(4)의 끝단부(4c) 에서는 46∼50°로 형성된다.

이상에서 상술한 바와 같이, 본 발명은 에어콘의 실외기에 설치되는 축류팬이 열교환기의 열교환을 위한 충분한 풍량을 발생시키면서도 축류팬의 송풍시 발생되는 소음을 효율적으로 저감시킬 수 있으므로써 제품을 정숙한 상태에서 사용할 수 있으므로 인해 제품의 효율성 및 신뢰성을 대폭 향상시킨 매우 유용한 발명이다.

이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 도시하고 또한 설명하였으나, 본 발명은 상기한 실시예에 의해 한정되지 않고, 이하 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변경 실시가 가능할 것이다.

Claims

실외기 본체의 내부에 설치되는 축류팬의 직경이 380 ± 2㎜ 또는 400 ± 2㎜로 형성되고, 상기 축류팬의 중앙에 형성된 허브의 직경은 100 ± 2㎜로 형성되며, 상기 축류팬의 허브 외주면에 형성된 팬날개의 갯수는 4개로 형성된 것을 특징으로 하는 에어콘용 실외기의 축류팬.
제 1 항에 있어서, 상기 팬날개의 전단부에서 후단부 쪽으로 최대 캠버의 위치는 코드 길이의 0.7 ± 0.02 지점에 위치하고, 상기 팬날개의 스윕각은 무차원 반경좌표가 ㅇ.5보다 작을 때는 39∼41°이며, 0.5 이상일 때는 무차원 반경좌표에 대해서 2차 함수로 증가하여 팬날개의 끝단부 에서는 46∼50°로 형성된 것을 특징으로 하는 에어콘용 실외기의 축류팬.
제 1 항 및 제 2 항에 있어서, 상기 팬날개의 반경 방향의 좌표를 허브 반경에서 부터 팬날개의 끝단부 반경 까지의 거리로 무차원화시킨 좌표값에 대해서 팬날개의 최대 캠버량을 코드 길이로 나눈 최대 캠버비의 분포가 허브 반경인 지점에서 최대 캠버비의 값이 0.02 ± 0.01로 형성되고, 최대 캠버비가 최대값을 갖는 r의 범위는 0.6∼0.75로 형성되며, 최대 캠버비의 최대값이 0.05 ± 0.02로 형성되고, 상기 팬날개의 끝단부에서는 최대 캠버비의 범위가 0.04 ± 0.015로 형성된 것을 특징으로 하는 에어콘용 실외기의 축류팬.