KR20020019155A - 공기조화기용 터보팬 - Google Patents

Abstract

본 발명은 공기조화기용 터보팬에 관한 것이다. 본 발명에 의한 터보팬은, 중앙부에 구동모터의 회전축과 연결되는 허브부를 구비하는 날개판(50)과, 상기 날개판의 입구측 원주부분에 배열된 복수개의 블레이드(60), 그리고 상기 블레이드의 입구측 단부의 외측 원주면을 연결하도록 형성되는 쉬라우드(70)를 포함한다. 이와 같은 구성으로 인하여 블레이드의 외경까지 포함하여 터보팬의 입구를 형성하게 된다. 따라서 터보팬에서 공기가 흡입되는 입구부분이 최대화되어, 궁극적으로는 동일한 조건하에서는 최대의 풍량 효율을 가지게 된다. 그리고 날개판의 외경은, 상기 쉬라우드의 내경 이하의 치수를 가지도록 성형되어, 공기조화기용 터보팬을 한번의 사출 성형으로 완성할 수 있게 되어, 터보팬의 생산성을 향상시킬 수 있도록 구성되는 잇점을 기대할 수 있게 된다.

Description

공기조화기용 터보팬{Turbofan for air conditioner}

본 발명은 공기조화기용 터보팬에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 구동모터의 장착을 더욱 용이하게 하고, 장착시 더욱 슬림화 가능하도록 구성됨과 동시에, 공기의 유동이 보다 효율적으로 되는 터보팬에 관한 것이다.

도 1에는 일반적인 일체형 공기조화기의 요부 구성을 보인 분해사시도가 도시되어 있다. 이에 도시된 바에 따르면, 공기조화기의 바닥이 베이스팬(1)에 의하여 형성되고, 상기 베이스팬(1)에는 공기조화기를 형성하는 각종 부품이 설치된다.

상기 베이스팬(1)의 실내측에는 전면그릴(3)이 설치된다. 상기 전면그릴(3)에는 공기조화를 위한 공간의 공기가 공기조화기의 내부로 흡입되는 흡입부(3i)가 형성되어 있다. 상기 흡입부(3i)는 상기 전면그릴(3)의 대략 하반부를 차지하게 형성된다. 그리고 상기 전면그릴(3)의 상단에는 공기조화기 내부에서 열교환된 공기가 다시 공기조화를 위한 공간으로 토출되도록 하는 토출그릴(3e)이 구비된다.

그리고 상기 전면그릴(3)의 상기 흡입부(3i)에 대응되게 실내열교환기(5)가 설치된다. 상기 실내열교환기(5)는 열교환사이클을 구성하는 것으로 작동유체가 그 내부에서 유동되어 실내열교환기(5)를 통과하는 공기와 열교환하도록 하는 것이다.

상기 실내열교환기(5)의 후방에는 실내열교환기(5)를 통과한 공기를 안내하는 오리피스(7)가 설치된다. 상기 오리피스(7)는 그 중앙에 오리피스공(8)이 형성되어 있고, 이와 같은 오리피스(7)는 상기 오리피스공(8)을 통해 실내열교환기(5)를 통과한 공기를 아래에서 설명될 시로코팬(10)으로 안내하게 된다. 상기 오리피스(7)는 상기 실내열교환기(5)와 에어가이드(12)의 사이에 설치된다.

시로코팬(10)은 공기조화를 위한 공간의 공기를 공기조화기의 내부로 흡입하여 상기 실내열교환기(5)에서 열교환하게 하고 다시 상기 공간으로 토출시키는 것이다. 상기 시로코팬(10)은, 그 전면이 오리피스(7)와 인접하게 설치되어 상기 오리피스공(8)을 통해 실내열교환기(5)를 통과한 공기를 유동시키게 된다. 상기 시로코팬(10)은 실내측, 즉 공기조화를 위한 공간에서 상기 흡입부(3i)를 통해 공기를 흡입하여 실내열교환기(5)를 거치면서 열교환시켜, 다시 공기조화를 위한 공간으로 토출시키는 원동력을 제공하는 것이다.

이와 같은 시로코팬(10)은 상기 오리피스(7)와 에어가이드(12)의 사이에 설치된다. 상기 에어가이드(12)는 공기조화기의 내부에서 실내측과 실외측을 구획하는 역할을 하고, 그 하면 상에 상기 실내열교환기(5)의 하단부가 위치된다.

상기 에어가이드(12)의 실외측에는 아래에서 설명될 시로코팬(10)과 송풍팬(17)을 구동하기 위한 모터(15)가 장착된다. 물론 상기 모터(15)는 공기조화기의 설계조건에 따라 별도의 브라켓을 통해 장착될 수도 있다. 이와 같은 모터(15)는 회전축이 그 양단으로 돌출되게 구비되어 시로코팬(10)과 송풍팬(17)을 동시에 회전시켜 주게 된다.

다음으로 상기 모터(15)에 의해 구동되도록 송풍팬(17)이 실외측에 설치된다. 상기 송풍팬(17)은 상기 모터(15)의 회전축에 설치되어 구동되는 것으로, 공기조화기 외부(실외)의 공기를 흡입하여 아래에서 설명될 실외열교환기(24)를 통과시켜 외부의 공기와 열교환되게 한다. 상기 송풍팬(17)의 선단부를 연결하게 링(18)이 설치되어 있다. 상기 링(18)은 송풍팬(17)의 회전시에 베이스팬(1) 바닥면에 있는 응축수를 실외열교환기(24)로 튀겨주는 역할을 하게 된다.

한편, 상기 송풍팬(17)에 의해 형성되는 기류를 안내하기 위한 쉬라우드(20)가 상기 베이스팬(1) 상에 설치된다. 상기 쉬라우드(20)의 중앙을 관통하여서는 상기 송풍팬(17)이 위치되는 통공(21)이 형성되어 있다.

그리고 상기 쉬라우드(20)와 마주보도록 상기 베이스팬(1) 상에 실외열교환기(24)가 설치된다. 상기 실외열교환기(24)는 상기 송풍팬(17)에 의해 공기조화기의 외부에서 흡입된 공기가 통과하면서 작동유체와 열교환하도록 하는 것이다.

다음으로 상기 에어가이드(12)의 상단에는 상기 시로코팬(10)에서 토출된 공기를 상기 토출그릴(3e)로 안내하는 토출가이드(27)가 설치된다. 이와 같은 토출가이드(27)는 상기 에어가이드(12)의 상단에 설치되고 상기 쉬라우드(21)와 체결된다.

그리고 상기 설명된 각종 부품들은 아웃케이스(28)에 의해 외부와 차폐된다. 상기 아웃케이스(28)에는 상기 송풍팬(17)에 의해 공기조화기의 내외부로 유동되는 공기를 위한 공기통공부(29)가 형성되어 있다.

이와 같은 구성을 가지는 공기조화기는 냉방과 난방기능을 수행할 수 있는데, 예를 들어 냉방의 경우에는 상기 실내열교환기(5)에서 냉방을 위한 공간의 열을 전달받고, 상기 실외열교환기(24)에서 외부로 상기 열을 방출하게 된다.

이상과 같은 종래의 공기조화기를 살펴보면, 종래에는 실내측 공기순환을 위하여 시로코팬을 사용하게 됨을 알 수 있다. 그러나 종래의 공기조화기에서 사용하는 시로코팬은 고풍량을 얻을 수 있도록 설계된 것으로, 회전방향과는 반대방향의 곡률을 가지는 다수개의 블레이드를 포함하고 있다. 그리고 이러한 시로코팬은, 실질적으로 상술한 스크롤이라는 부재, 즉 공기의 유동방향을 안내할 수 있는 별도의 공기안내를 위한 구조가 있어야만, 원활한 공기의 흐름이 형성된다.

그리고 이러한 시로코팬을 사용할 때, 상기 스크롤에 있어서 공기가 토출되는 방향(도면상에서는 스크롤의 우측면)으로만 공기가 토출되고 있음에 비하여, 실질적으로 시로코팬에서는 유동가이드면의 전체면에 대하여 풍압이 걸리기 때문에, 스크롤에서 토출측의 반대측에는 풍압이 커지게 되어 시로코팬의 회전에 대하여 저항이 발생하게 되는 단점이 있다.

또한 시로코팬의 회전방향에 대하여, 그 하류방향으로 집중되어 공기가 토출되기 때문에, 상기 시로코팬에 의하여 토출되는 공기는 전체적으로 균일하지 못한 단점이 지적되기도 한다.

상기와 같이, 고출력을 위하여 설계된 시로코팬의 단점을 해결하기 위하여, 보다 고효율을 가지는 터보팬을 사용하여 실내측 공기의 흐름을 형성하는 것이 본 출원인에 의하여 제안된 바 있다.

이러한 터보팬의 구성이 도 2 및 도 3에 도시되어 있다. 도시한 바와 같이, 터보팬은, 베이스판을 이루는 날개판(32)과, 상기 날개판(32)의 상부에서 원주면을 따라 일정한 각을 가지고 배열되는 복수개의 블레이드(34), 그리고 상기 블레이드(34)의 상면에 설치되는 원형의 쉬라우드(36)를 포함하여 구성된다.

일반적으로 터보팬이라고 함은, 상기 블레이드(34)의 출구각(βb)이 90도 보다 작고 내경비(d1/d2)가 0.8보다 작으며, 회전방향에 대하여 후방으로 커브를 가지는 블레이드(Backward curved blade)를 가지고 있다. 이와 같은 터보팬을 사용하는 것에 의하여, 도 1에 도시한 쉬라우드(9)의 구성을 생략할 수 있다. 즉, 터보팬을 사용하는 것에 의하여, 그것의 송풍 특성상, 별도로 공기를 안내할 쉬라우드(9)의 유동안내면(9a)를 필요로 하지 않기 때문에, 쉬라우드(9)를 생략하는 것에 의하여, 실질적으로 공기조화기의 전체적인 구성을 간단하게 함과 동시에, 터보팬 자체의 특성에 기인하는 고효율을 달성할 수 있다는 장점이 있는 것이다.

그리고 도 2 및 도 3에 도시한 바와 같이, 날개판(32)에서 원형으로 배열된 복수개의 블레이드(34)의 좌측단부를 연결하는 원형의 쉬라우드(36)는, 실질적으로 상기 블레이드(34)의 내측공간을 일정구간 점유하도록 설계되어 있다.

그러나 종래의 터보팬에 의하면, 상기 쉬라우드(36)는, 실질적으로 블레이드(34)의 좌측단부에 있어서, 블레이드(34)의 외측단부(34a)에서 내측단부(34b)에 걸쳐 위치하고 있음을 알 수 있다. 즉, 종래의 쉬라우드(36)에 의하면, 상기 쉬라우드(36)는, 블레이드(34)의 외측단부(34a)를 기준으로 내측으로 일정한 면적을 점유하도록 조립되고 있는 것이다.

따라서 종래의 쉬라우드(36)의 구성에 의하면, 실질적으로 터보팬으로 유입되는 공기는, 쉬라우드(36)의 내경(d1)에 해당하는 부분을 통해서만 유입되는 것이 사실이다. 그러나 다른 어떠한 송풍용 팬에 있어서도 마찬가지이지만, 유입되는 풍량이 충분히 많아야만 토출되는 풍량도 많아지게 되는 것은 당연한 사실이다. 따라서 상술한 바와 같은 터보팬에 있어서는, 쉬라우드에 의하여 형성되는 터보팬의 입구부분이 쉬라우드(36)의 내경(d1)이, 블레이드(34)의 내측면에까지 연장되기 때문에, 흡입되는 공기량은 항상 일정한 제한을 받게 되는 단점이 있는 것이다.

본 발명의 목적은, 동일한 조건에 있어서는 흡입되는 풍량을 최대로 할 수있도록 구성되는 터보팬을 제공하는 것이고, 이는 실질적으로 동일한 조건하에서는 토출풍량이 최대로 되는 것을 의미한다.

본 발명의 다른 목적은, 터보팬을 전체적으로 일체로 성형하는데 가장 적합한 터보팬을 제공하는 것이다.

도 1은 종래의 일체형 공기조화기의 분해 사시도.

도 2는 일반적인 터보팬의 사시도.

도 3a는 일반적인 터보팬의 평면도.

도 3b는 일반적인 터보팬의 단면도.

도 4는 본 발명에 의한 터보팬의 사시도.

도 5는 본 발명에 의한 터보팬의 단면도.

도 6은 본 발명의 다른 실시예에 의한 터보팬의 단면도.

도 7은 본 발명의 터보팬의 펼친상태 예시도.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

50 ..... 날개판 60 ..... 블레이드

70 ..... 쉬라우드

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 공기조화기용 터보팬은, 중앙부분에 구동모터의 회전축과 연결되는 허브부를 구비하는 날개판과, 상기 날개판의 입구측 원주부분에 배열된 복수개의 블레이드, 그리고 상기 블레이드의 입구측 단부의 외측 원주면을 연결하도록 형성되는 쉬라우드를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

이와 같은 본 발명에 의하면, 쉬라우드가 복수개의 블레이드의 외경을 연결하도록 설치되는 것에 의하여, 실질적으로 블레이드의 외경까지 포함하여 터보팬의 입구를 형성하게 된다. 따라서 터보팬에서 공기가 흡입되는 입구부분이 최대화되어, 궁극적으로는 동일한 조건하에서는 최대의 풍량 효율을 가질 수 있도록 구성되고 있다.

그리고 본 발명의 일실시예에 의하면, 상기 날개판의 외경은, 상기 쉬라우드의 내경 이하의 치수를 가지도록 성형된다. 또한 날개판, 블레이드, 그리고 쉬라우드가 일체로 성형되는 실시예를 보이고 있다.

또한 쉬라우드가, 블레이드의 입구측 단부보다 입구측으로 더욱 돌출한 상태로 설치되고 있다. 그리고 블레이드의 외측높이와 내측높이는 동일하게 성형되는실시예를 보이고 있다.

이와 같은 실시예에 의하면, 공기조화기용 터보팬을 한번의 사출 성형으로 완성할 수 있게 되어, 터보팬의 생산성을 향상시킬 수 있도록 구성되는 잇점을 기대할 수 있게 된다.

그리고 상기 쉬라우드는 블레이드의 길이방향과 동일한 단면 방향을 가지는 띠형상으로 구성되어, 터보팬의 주위에 장착되는 에어가이드와의 관계에서 풍압의 누설을 최대한 방지할 수 있게 되어, 실질적인 효율향상에 더욱 적합하게 된다.

다음에는 도면에 도시한 실시예에 기초하면서 본 발명에 대하여 더욱 상세하게 설명하기로 한다. 이하의 설명에서는 본 발명에 의한 터보팬만을 도시하고, 전체적인 공기조화기의 내부구성에 있어서는, 도 1을 같이 참조하면서 설명하기로 한다. 그리고 본 발명의 터보팬이 일체형 공기조화기에 적용된 실시예를 통하여 본 발명을 설명하기로 한다.

도 4에는 본 발명에 의한 터보팬의 사시도가, 도 5에는 본 발명에 의한 터보팬의 단면도가, 그리고 도 7에는 터보팬의 펼친 상태 예시도가 각각 도시되어 있다. 도시한 바와 같이, 본 발명에 의한 터보팬은, 날개판(50)과, 상기 날개판(50)에서 직립한 복수개의 블레이드(60), 그리고 상기 블레이드(60)의 외측면에 연결된 원형이 쉬라우드(70)를 포함하고 있다.

상기 쉬라우드(70)는, 에어가이드와의 관계에서 압력손실을 최소화하여 공기를 유입시킬 수 있는 기능을 수행함은 상술한 바와 같다.

상기 날개판(50)은, 구동모터(도시 생략)에서의 회전동력을 전달받기 위한허브부분(52)을 포함하고 있다. 그리고 상기 날개판(50)의 일측(도면상에서 좌측)의 원주상을 따라 복수개의 블레이드(60)가 배열되어 있다. 상기 복수개의 블레이드(60)는, 상기에서 언급한 바와 같은 터보팬의 특유의 형상을 가지는 것임은 당연하다.

그리고 상기 날개판(50)과 블레이드(60)는, 한번의 사출 성형에 의하여 일체로 성형되는 것이 일반적이다. 물론 후술하는 바와 같이, 날개판(50)과 블레이드(60), 그리고 쉬라우드(70)가 전부 일체로 사출 성형되는 것도 가능함은 물론이고, 이에 대한 설명은 후술한다.

본 발명에 의한 쉬라우드(70)는, 상술한 복수개의 블레이드(60)의 외측단부를 서로 연결하도록 성형된다. 즉, 도 4 및 도 5에 도시한 바와 같이, 상기 쉬라우드(70)는, 복수개의 블레이드(60)의 외측면을 서로 연결하도록 구성되고 있음을 알 수 있다.

상기 쉬라우드(70)는, 날개판(50)에 원주상으로 배열된 블레이드(60)의 날개판 반대측 블레이드 단부의 외측을 연결하고 있다. 그리고 도 5에 도시한 바와 같이, 상기 쉬라우드(70)는, 상기 블레이드(60)의 좌측단부에서 좌측으로 약간 돌출하는 형태로 구성되는 것이 바람직하다.

본 발명에 의한 터보팬이 에어가이드와 결합되는 경우, 도 5에 도시한 바와 같이 쉬라우드(70)의 좌측단부에서 돌출하도록 함으로써, 에어가이드와의 사이에서 압력의 누설을 최대한 억제하고 가장 효율적으로 공기가 흡입되도록 할 수 있는 것이다.

그리고 본 발명에 의한 쉬라우드(70)는, 도 4 및 도 5에서 확인할 수 있는 바와 같이, 상기 블레이드(60)의 길이방향과 동일한 방향으로 띠형상을 가지도록 성형되고 있음을 알 수 있다. 이는 실질적으로 상기 블레이드의 단면이, 블레이드의 길이방향과 동일한 길이 방향을 가지도록 성형되고 있음을 의미한다.

도 5 및 도 7에 도시한 바와 같이, 본 발명에 의한 블레이드(60)는, 내측높이와 외측높이를 동일하게 성형할 수 있다. 이렇게 블레이드(60)의 내측높이와 외측높이를 동일하게 하는 것에 의하여, 터보팬의 내부에서 외부로 압송되는 공기의 유동을 균일하게 알 수 있는 장점이 있다.

이상과 같이 구성되는 본 발명에 의한 터보팬을 살펴보면, 도 5에 도시한 바오 같이, 공기가 흡입되는 입구(In)의 면적이 종래의 것에 비하여 충분히 넓어지고 있음을 알 수 있다. 즉, 종래의 구성을 도시한 도 3과 비교하여 볼 때, 흡입되는 공기의 입구는 종래에는 블레이드의 내경에 해당하는 d1이었음을 알 수 있고, 본 발명에 의한 입구(In)은 적어도 종래의 입구보다는 현저하게 크게 성형되는 것임을 알 수 있다.

즉, 본 발명에 의한 터보팬에 있어서, 공기가 흡입되는 입구(In)는 블레이드(60)의 외경에 해당하는 부분으로 구성되게 된다. 따라서 공기를 흡입하는 부분이, 블레이드에 해당하는 만큼 더욱 커지게 되는 것임을 알 수 있다.

다음에는 본 발명의 다른 실시예에 의한 날개판(50)과 쉬라우드(70)의 구성에 대하여 살펴보기로 한다. 도 6에 도시한 바와 같이, 본 실시예에 의한 터보팬에 있어서, 상기 날개판(50)의 외경(Db)은, 쉬라우드(70)의 내경(Da)과 같거나 작게 성형하고 있다.

이와 같이 상기 날개판(50)의 외경(Db)을, 쉬라우드(70)의 내경(Da) 이하의 치수를 가지도록 성형하는 것은, 본 발명에 의한 터보팬 전체를 사출 성형하는 것이 가능하도록 하기 위한 구성이다.

즉, 날개판(50)과 쉬라우드(70)가 서로 중복되는 치수를 가지고 있다면, 터보팬 전체가 한벌의 금형에 의하여 일체로 사출 성형되는 것이 불가능하다. 따라서 상기 날개판(50)의 외경(Db)을 쉬라우드(70)의 내경 이하로 설정하게 되면, 터보팬 전체를 한번의 사출에 의하여 성형하는 것이 가능하게 되어, 공기조화기의 주요 부품인 터보팬을 보다 간단하게 성형하는 것이 가능함은 물론이고, 불량율을 최소화할 수 있게 되는 잇점이 있다. 실제로 이와 같이 한번의 사출공정에 의하여, 터보팬 자체가 일체로 성형되는 기술 자체에 관한 것은, 본 출원인에 의하여 특허출원 99-20044호로 제안된 바 있어서, 더 이상의 자세한 설명은 생략하기로 한다.

이와 같은 본 실시예에 의하면, 상술한 바와 같이, 입구(In)을 최대화하는 것에 의하여 흡입되는 공기량을 최대로 함은 물론이고, 이와 동시에 터보팬 자체를 한번의 사출 성형에 의하여 완성할 수 있음을 알 수 있을 것이다.

이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명에 의하면 흡입공기의 양을 최대화하기 위하여, 입구(In) 측에 있어서 쉬라우드를 블레이드의 외측단부에 설치하는 것을 기본적인 기술적 사상으로 하고 있음을 알 수 있다.

그러나 이와 같은 본 발명의 기본적인 기술적 사상의 범주 내에서, 당업계의 통상의 기술자에게 있어서는 다른 많은 변형이 가능하고, 다른 형태의 공기조화기에도 적용 가능함은 물론이다. 예를 들면, 본 발명의 실시예의 설명에 있어서는 일체형 공기조화기를 예를 들어 설명하고 있지만, 본 발명에 의한 터보팬은 일체형 공기조화기 뿐만 아니라, 천정형 공기조화기 또는 분리형 공기조화기에서도 충분히 적용 가능하다. 따라서 본 발명은, 도면에 도시한 실시예에 의하여 한정되는 것은 아니고, 첨부한 특허청구의 범위에 의하여 해석되어야 할 것이다.

이상에서 살펴본 바와 같은 본 발명에 의하면 다음과 같은 효과를 기대할 수 있을 것이다.

본 발명에 의하면, 터보팬의 입구측에 위치하는 쉬라우드(70)를, 블레이드의 외주면에 접하도록 성형하는 것에 의하여, 흡입되는 공기의 풍량을 최대화시킬 수 있도록 구성되고 있다. 따라서 본 발명에 의한 터보팬을 적용하는 것에 의하여, 흡입풍량이 최대화됨은 물론이고, 당연히 토출되는 풍량도 최대화될 것이다. 이와 같은 구성은, 동일한 조건의 출력을 가지고 최대의 효율을 가지게 되는 것을 의미하는 것으로, 실질적으로 공기조화기가 고효율특성을 가지게 되는 잇점을 기대할 수 있게 된다.

그리고 본 발명의 다른 실시예에 따라, 날개판의 외경을 쉬라우드의 내경보다 작게 성형하는 것에 의하여, 한번의 사출 성형에 의하여 터보팬을 완성할 수 있게 되는 장점도 기대된다.

Claims (6)

1. 중앙부에 구동모터의 회전축에 결합되는 허브부가 구비된 날개판과;

   상기 날개판의 전방면에 형성되어 기체를 압송하는 다수의 복수개의 블레이드; 그리고

   상기 블레이드의 외측 원주면을 연결하도록 형성되는 쉬라우드를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 공기조화기용 터보팬.
2. 제1항에 있어서, 상기 날개판과 블레이드, 그리고 쉬라우드는 일체로 성형되는 것을 특징으로 하는 터보팬.
3. 제1항에 있어서, 상기 블레이드의 내측높이와 외측높이는 동일한 치수를 가지도록 성형하는 것을 특징으로 하는 터보팬.
4. 제1항에 있어서, 상기 날개판의 외경이 쉬라우드의 최소 내경보다 작거나 같도록 형성되는 것을 특징으로 하는 터보팬.
5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 쉬라우드는 블레이드의 길이방향과 동일한 단면 방향을 가지는 띠형상으로 구성되는 것을 특징으로 하는 공기조화기용 터보팬.
6. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 쉬라우드는, 블레이드의 입구측 단부보다 입구측으로 더 돌출한 상태로 형성되는 것을 특징으로 하는 공기조화기용 터보팬.