KR20020019156A - 공기조화기용 터보팬 - Google Patents

Abstract

본 발명은 공기조화기용 터보팬에 관한 것이다. 본 발명에 의한 터보팬은, 본 발명에 의한 공기조화기용 터보팬은, 중앙부에 구동모터의 회전축에 결합되는 허브부가 구비된 날개판과; 상기 날개판의 일측 원주면을 따라 배열되고, 상면에 결합공이 선택적으로 성형된 복수개의 블레이드; 상기 블레이드의 결합공에 대응하는 위치에 결합공이 성형되고, 상기 블레이드의 상면에 고정되기 위한 쉬라우드; 그리고 상기 쉬라우드 및 블레이드의 결합공을 통하여 체결되어, 쉬라우드를 블레이드의 상면에 고정시키는 체결수단을 포함하여 구성되는 것을 기술적 요지로 하고 있다. 본 발명에 의하면, 체결수단이 양자의 결합공을 통하여 쉬라우드를 블레이드에 고정할 때, 항상 정해진 정확한 위치에 고정시키는 것이 가능하게 되기 때문에, 전체적인 터보팬의 성형시 불량율을 최소화시킬 수 있게 되는 장점을 기대할 수 있게 된다. 그리고 본 발명의 일실시예에 의하면, 상기 블레이드의 결합공은, 블레이드의 상면에 돌출 성형되는 보스에 성형되어 있어서, 상기 보스를 통하여 쉬라우드를 체결하여 고정할 수 있도록 구성되어 있다.

Description

공기조화기용 터보팬{Turbofan for air conditioner}

본 발명은 공기조화기용 터보팬에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 쉬라우드와, 블레이드의 결합을 보다 간단하면서도 정확하게 수행할 수 있도록 구성되는 공기조화기용 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 안내할스크롤(9)의 유동안내면(9a)를 필요로 하지 않기 때문에, 스크롤(9)를 생략하는 것에 의하여, 실질적으로 공기조화기의 전체적인 구성을 간단하게 함과 동시에, 터보팬 자체의 특성에 기인하는 고효율을 달성할 수 있다는 장점이 있는 것이다.

도 3a에 도시한 바와 같이, 상기 복수개의 블레이드(34)는 날개판(32)에서 직립상태로 성형되고, 원주방향에 대해서는 일정한 각도를 가지고 있다. 그리고 그 단부에는 원형의 쉬라우드(36)가 연결되어 있다. 상기 쉬라우드(36)는, 터보팬이 동작하면서 외부의 공기가 유입될 때 압력손실을 방지하여, 일정한 유로를 형성하기 위한 부분이다.

그리고 상술한 바와 같은, 터보팬(30)의 날개판(32)은, 도 2 내지 4에서 확인할 수 있는 바와 같이, 일반적으로 평면형상을 가지고 있으며, 그 중심부분에는 구동모터에서의 동력을 전달하기 위하여, 그 출력축과 연결되기 위한 장착공을 가지는 허브(38)를 구비하고 있다.

다음에는 상기와 같은 구성을 가지는 터보팬의 제조공정을 살펴보기로 한다. 일반적으로 상기 날개판(32)과 블레이드(34)는 사출 성형에 의하여 일체로 만들어진다. 그리고 상기 쉬라우드(36)는, 별도로 사출 성형에 의하여 만들어진 다음, 상기 날개판(32)의 상부에 융착에 의하여 고정된다. 즉 상기 날개판(32)과 브레이드(34)는 한벌의 금형세트를 이용하여 합성수지제로 사출성형되고, 상기 쉬라우드(36) 역시 금형을 이용하여 별도로 사출 성형된다.

그리고 이렇게 각각 사출 성형된 것을, 예를 들면 초음파 융착 등의 방법에 의하여 양자를 결합하게 되는데, 이 때 상기 쉬라우드(36)를 다수개의블레이드(34) 상에 올려놓은 상태에서, 초음파 융착기와 같은 장치를 이용하여 양자를 일체화하는 것이다.

그러나 도시한 바와 같은 종래의 터보팬에 있어서는 다음과 같은 단점이 지적된다. 예를 들어 초음파 융착 등에 의하여 양자가 결합되는 경우, 양자의 위치가 정확하게 일치하지 않으면 안되기 때문에, 제품의 불량율이 상대적으로 높은 단점이 있다. 즉, 초기 세팅시 양자의 위치관계를 정확하게 설정해야 함은 물론이고, 초음파 융착 과정에서 발생하는 진동에 의하여 양자의 정확한 위치가 어긋나게 되는 단점이 있어서, 터보팬의 불량율이 높아지는 단점이 있는 것이다.

또한 상기와 같은 양자의 융착을 위해서는, 별도의 기계장치를 필요로 한다는 단점이 있다. 즉, 종래의 터보팬에 의하면, 별도의 기계장치를 사용하지 않으면 안되는 공정상의 단점이 있음은 물론이고, 더욱이 불량율이 높은 단점이 지적되는 것이다.

본 발명은 상술한 바와 같은 종래의 단점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 터보팬이 불량율을 최소화함과 동시에, 조립공정을 손쉽게 진행할 수 있는 터보팬을 제공하는 것을 목적으로 하고 있다.

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 분해 사시도.

도 5는 본 발명에 의한 터보팬의 단면도.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

50 ..... 날개판 60 ..... 블레이드

61 ..... 상면 62 ..... 보스

70 ..... 쉬라우드 72 ..... 결합공

S ..... 스크류

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 공기조화기용 터보팬은, 원형이 날개판과; 상기 날개판의 일측 원주면을 따라 배열되고, 상면에 결합공이 선택적으로 성형된 복수개의 블레이드; 상기 블레이드의 결합공에 대응하는 위치에 결합공이 성형되고, 상기 블레이드의 상면에 고정되기 위한 쉬라우드; 그리고 상기 쉬라우드 및 블레이드의 결합공을 통하여 체결되어, 쉬라우드를 블레이드의 상면에 고정시키는 체결수단을 포함하여 구성되는 것을 기술적 요지로 하고 있다.

이와 같은 본 발명에 의하면, 체결수단이 양자의 결합공을 통하여 쉬라우드를 블레이드에 고정할 때, 항상 정해진 정확한 위치에 고정시키는 것이 가능하게 되기 때문에, 전체적인 터보팬의 성형시 불량율을 최소화시킬 수 있게 되는 장점을 기대할 수 있게 된다. 또한 쉬라우드를 블레이드에 융착시키기 위하여, 별도의 기계장치를 필요치 않게 되어, 보다 간단하게 조립공정을 수행할 수 있는 편리함도 기대된다.

그리고 본 발명의 일실시예에 의하면, 상기 블레이드의 결합공은, 블레이드의 상면에 돌출 성형되는 보스에 성형되어 있어서, 상기 보스를 통하여 쉬라우드를 체결하여 고정할 수 있도록 구성되어 있다.

이하에서는 도면에 도시한 실시예를 통하여 본 발명을 보다 상세하게 설명하기로 한다. 그리고 본 발명의 설명에 있어서는, 본 발명의 터보팬이 일체형 공기조화기에 적용된 실시예를 통하여 설명하기로 한다.

도 4에는 본 발명에 의한 터보팬의 분해 상태 사시도가, 도 5에는 그 단면도가 도시되어 있다. 도시한 바와 같이, 본 발명에 의한 터보팬은, 날개판(50)과, 상기 날개판(50)의 일측 원주면에 성형되는 복수개의 블레이드(60), 그리고 상기 블레이드(60)의 단부에 연결되어, 고정되는 쉬라우드(70)를 포함하고 있다. 그리고 본 발명에 의하면, 상기 쉬라우드(70)와 복수개의 블레이드(60)는, 스크류(S)와 같은 체결부재에 의하여 고정되는 것을 기본적인 착상으로 하고 있다.

상기 쉬라우드(70)는, 에어가이드와의 관계에서 압력손실을 최소화하여 공기를 유입시킬 수 있는 기능을 수행함은 상술한 바와 같다. 또한 본 발명에 의한 블레이드(60) 자체의 실질적인 형상 및 배열은 종래의 터보팬과 실질적으로 동일한 것이다. 또한 상기 블레이드(60)는, 상기 날개판(50)과 일체로 사출 성형되는 것이고, 상기 쉬라우드(70)는 날개판과는 별도로 사출 성형된다.

다음에는 복수개의 블레이드(60)와 쉬라우드(70)를, 스크류(S)와 같은 체결부재를 이용하여 고정하는 것에 의한 구체적인 실시예에 대하여 살펴보기로 한다.

도 4 및 도 5에 도시한 바와 같이, 상기 블레이드(60)의 상면(61)에는 스크류(S)가 결합될 수 있는 결합공이 성형된 보스(62)가 성형되어 있다. 물론 상기 보스(62)는, 블레이드(60)를 날개판(50)과 같이 사출 성형할 때 일체로 만들어지는 것이다.

그리고 상기 보스(62)는, 복수개의 블레이드(60) 중에서 일부의 블레이드(예를 들면 서너개 정도)에만 성형하는 것이 조립 공정상 편리할 것이다. 상기 보스(62)의 길이방향의 중심부분에는, 상기 스크류(S)가 체결될 수 있는 결합공이 성형되어 있음은 상술한 바와 같다.

또한 상기 블레이드(60)의 보스(62)와 대응하는 쉬라우드(70)의 위치에는 결합공(72)이 성형되어 있다. 상기 결합공(72)는, 스크류(S)가 관통한 상태에서 상기 보스(62)와 결합하기 위한 것이다. 상기 결합공(72)은, 보스(62)가 성형된 위치와 대응하는 위치에서 동일한 갯수로 성형되는 것은 당연하다. 또한 상기 결합공(72)도, 쉬라우드(70)의 사출 성형시 동시에 성형되는 것이다.

그리고 상기 결합공(72)과 보스(62)의 위치는, 실질적으로 쉬라우드(70) 및 블레이드(60)의 사출 성형시, 금형에 의하여 정확하게 결정되어 있다. 따라서 상기 결합공(72)과 보스(62)의 위치 및, 이들의 위치에 의하여 결정되는 상기 블레이드(60)에 대한 쉬라우드(70)의 위치에 대한 오차는 거의 없어지게 되어, 실질적으로 허용 가능한 공차의 범위에 포함될 수 있게 된다. 이는 쉬라우드(70)를 블레이드(60)에 대하여 조립하는 과정에서 발생하는 불량율을 최소화할 수 있다는 것을 의미하는 것이다.

본 실시예에 있어서, 상기 스크류(S)는, 쉬라우드(70)를 블레이드(60)에 고정하는 체결수단에 대한 일실시예이다. 본 명세서 상에서 체결수단이라 함은, 쉬라우드를 블레이드에 융착시키는 것과 같이 양자가 별도의 기계요소 없이 녹아서 일체화되는 것을 제외한 것으로, 별도의 기계요소를 사용하는 개념의 총칭으로 사용되고 있다. 즉, 일반적인 스크류는 물론이지만, 어떠한 형태의 스크류도 당연히 포함되는 것이고, 스크류와 동일한 기능을 수행할 수 있는 기계요소, 예를 들면 통상 두개의 부품을 고정하기 위한 소위 피스라고 불리는 것 등도 포함하고 있다.

이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명의 제1실시예에 의하면, 쉬라우드(70)와 블레이드(60)를, 스크류와 같은 별도의 체결수단을 사용하여 체결하는 것을 기본적인 기술적 내용으로 하고 있음을 알 수 있다.

그리고 보다 구체적인 실시예에 의하면, 상기 체결수단을 이용하여 쉬라우드와 블레이드(60)를 체결하여 고정시킬 때, 블레이드의 상면(61)에 성형되는보스(62)를 이용하여 고정시키고 있음을 알 수 있다.

이와 같은 본 발명의 기본적인 기술적 범주 내에서, 당업계의 통상의 기술자에게 있어서는 다른 많은 변형이 가능함은 물론이다.

예를 들면 상술한 실시예에 있어서는, 블레이드(60)의 상면(61)에 성형된 보스(62)를 통하여 스크류(S)를 체결하는 실시예를 설명하고 있지만, 본 발명은 이러한 실시예에 의하여 한정될 수는 없다. 가장 간단한 구성예로서, 브레이드(60)의 상면(61)에 직접 결합공을 성형하고, 이러한 결합공에 스크류를 체결하는 것으로 구성하는 것도 가능함은 물론이다.

그리고 도시한 실시예에 있어서는, 상기 블레이드(60)의 상면(61)이, 중심부를 향하여 다소 커브를 가지는 경사면으로 성형되는 것으로 도시하고 있지만, 이러한 실시예에 의하여 본 발명이 한정될 수 있는 것은 아니다. 예를 들면, 상기 브레이드(60)의 상면(61)이 일정한 높이를 가지는 것으로 성형하는 경우에도 본 발명이 적용될 수 있음은 당연하다.

그리고 상술한 바와 같은 변형예 이외에도, 날개판 등과 같은 다른 구성부분의 변형 등에 의해서도 본 발명이 제한될 수는 없는 것이다. 따라서 본 발명은 상술한 설명에 의하여 정의되는 기본적인 기술적 사상과 첨부한 청구범위에 의하여 해석되어야 할 것은 자명한 것임을 알 수 있다.

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

본 발명에 의한 터보팬의 쉬라우드(70)는 블레이드(60)에 고정될 때, 스큐류와 같은 별도의 기계요소를 이용하는 체결수단에 의하여 고정된다. 여기서 상기 스크류(S)가 쉬라우드(70)와 블레이드(60)를 체결하는 결합공(72)과 보스(62)는, 쉬라우드(70) 및 블레이드(60)를 사출 성형하는 경우, 금형에 의하여 이미 정해진 위치에 정확하게 성형되는 것이기 때문에, 실질적으로 쉬라우드가 블레이드에 결합될 때, 조립에 의한 오차를 최소화하여 허용공차 이내의 범위로 하는 것이 현저하게 수월해지는 장점이 기대된다. 이러한 점은, 실질적으로 터보팬의 성형시 불량율을 최소화할 수 있다는 것을 의미하게 되는 효과로 이어진다고 할 수 있을 것이다.

그리고 본 발명에 의하면, 쉬라우드를 블레이드에 조립하는 경우, 가장 간단한 체결공정에 의하여 완성될 수 있기 때문에, 종래와 같이 열융착을 위한 별도의 기계장치를 필요로 하지 않게 되어, 실질적으로 설비에 대한 부담을 경감할 수 있는 부수적인 장점도 기대된다.

Claims (3)

1. 중앙부에 구동모터의 회전축이 결합되는 허브부가 구비된 날개판과;

   상기 날개판의 일측 원주면을 따라 배열되고, 상면에 결합공이 선택적으로 성형된 복수개의 블레이드;

   상기 블레이드의 결합공에 대응하는 위치에 결합공이 성형되고, 상기 블레이드의 상면에 고정되기 위한 쉬라우드; 그리고

   상기 쉬라우드 및 블레이드의 결합공을 통하여 체결되어, 쉬라우드를 블레이드의 상면에 고정시키는 체결수단을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 공기조화기용 터보팬.
2. 제1항에 있어서, 상기 블레이드의 결합공은, 블레이드의 상면에 돌출 성형되는 보스에 성형되는 것을 특징으로 하는 공기조화기용 터보팬.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 블레이드는 날개판과 일체로 사출 성형되는 것을 특징으로 하는 공기조화기용 터보팬.