KR20030072950A - 공기 조화기용 송풍기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 강도 및 강성이 강화된 사출형 팬을 갖는 공기조화기용 송풍기에 관한 것이다. 이를 위해, 본 발명은 대체적으로 원통형인 몸체 및 상기 몸체의 측면 및 접선에 각각 형성되는 흡입구 및 토출구를 가지는 하우징과; 상기 하우징내부에 설치되며, 원주방향을 따라 배열된 다수개의 블레이드 및 상기 블레이드들과 고정되는 림을 포함하는 팬으로 이루어지는 공기조화기용 송풍기에 있어서, 상기 흡입구에 인접하는 블레이드들 끝단에 상기 팬 자체의 강도 및 강성을 강화하기 위하여 보강부재가 부착되는 것을 특징으로 하는 공기조화기용 송풍기를 제공한다.

Description

공기 조화기용 송풍기{BLOWER FOR AIR CONDITIONER}

본 발명은 공기조화기용 송풍기에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 내부에서 외부 공기의 흡입 및 토출을 직접 수행하는 공기 조화기용 송풍기의 팬에 관한 것이다.

공기조화기용 송풍기는 실내 환기나 실내공기 온도조절을 위해 사용되며 실질적으로 외부 공기를 흡입 및 토출하는 팬과 상기 송풍기의 외형을 형성하며 내부에 설치되는 팬을 보호하는 하우징으로 이루어진다. 보다 상세하게는, 상기 공기조화기용 송풍기에 있어서, 주로 원심 팬의 일종인 시로코 팬이 적용되며 상기 시로코 팬의 공기 흡입/토출이 가능하도록 상기 하우징은 적절한 위치에 흡입구 및 토출구를 포함한다. 상기 시로코 팬은 날개의 수가 30개-50개 정도로 많아서 다익팬(multi-blade fan)이라고도 불리우며, 이런 점에서 날개 수가 적은 레이디얼 팬(radial fan)과는 구분된다.

종래에는 높은 정압이 발생되는 작동환경하에서 적절한 강도가 요구되므로 상기 팬은 주로 금속소재로 제조되었다. 그러나 상기 금속 팬은 실제 내부 블레이드들의 정밀도가 상대적으로 떨어지므로 송풍기 자체의 효율이 저하된다. 이러한 효율저하로 인해 상기 팬은 실질적으로 크게 제작되어야 하며 이는 생산비용 증가 및 소음 증가라는 부수적인 문제점을 가져오게 된다.

반면, 플라스틱 재질로 제조되는 경우, 상기 팬의 구성부품(특히 블레이드)들은 사출공정에 의해 정밀하게 제작될 수 있으며, 이에 따라 높은 작동 효율 뿐만 아니라 낮은 생산비용이 기대될 수 있다. 그러나 앞서 설명된 바와 같이 송풍기에는 작동중 고정압이 발생되므로, 작동 신뢰성을 확보하기 위해서는 상기 사출형 팬에서 고정압을 견디는 강도 설계가 추가적으로 요구되는 실정이다.

본 발명은 상술된 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 사출에 의해 제조되며 동시에 구조 강도가 높은 팬을 포함하는 공기 조화기용 송풍기를 제공하는 것이다.

도 1은 일반적인 공기조화기용 송풍기를 나타내는 사시도이다.

도 2는 일반적인 송풍기 팬의 구조를 나타내는 평면도이다.

도 3은 구조해석을 통해 얻어진 각 공진 주파수 대역에서 팬 변형을 나타낸 도면이다.

도 4a 및 도 4b는 본 발명에 따른 송풍기 팬 구조를 나타내는 평면도 및 측면도이다.

도 5a 및 도 5b는 본 발명의 송풍기 팬 구조를 나타내는 부분 단면도이다.

도 6은 본 발명에 따른 송풍기 팬의 변형예를 나타내는 평면도이다.

<도면의 주요 부분에 대한 설명>

10 : 하우징11 : 몸체

12 : 흡입구13 : 토출구

20 : 팬21 : 블레이드

21a: 압력면21b : 압력배면

22 : 베이스 플레이트23 : 림

24 : 보강부재24a,24b : 직선부재

t: 보강부재 두께b : 부강부재 폭

상기 목적으로 달성하기 위하여, 본 발명은 대체적으로 원통형인 몸체 및 상기 몸체의 측면 및 접선에 각각 형성되는 흡입구 및 토출구를 가지는 하우징과; 상기 하우징내부에 설치되며, 원주방향을 따라 배열된 다수개의 블레이드 및 상기 블레이드들과 고정되는 림을 포함하는 팬으로 이루어지는 공기조화기용 송풍기에 있어서, 상기 흡입구에 인접하는 블레이드들 끝단에 상기 팬 자체의 강도 및 강성을 강화하기 위하여 보강부재가 부착되는 것을 특징으로 하는 공기조화기용 송풍기를 제공한다.

여기서 상기 보강부재는 실질적으로 일정 폭 및 두께를 갖는 환형 판 부재로 형성된다.

바람직하게는 상기 환형 판 보강부재는 상기 림의 두께와 동일한 두께를 가지며 상기 블레이드 끝단의 1/3, 1/2 또는 전부를 덮는 폭을 갖는다. 또한 상기 환형 판 보강부재는 전체적으로 균일한 단면 또는 상기 팬의 반경방향 안쪽으로 가면서 점차 감소되는 단면을 갖는다.

한편, 더욱 바람직하게는 상기 보강부재는 자신의 직경방향을 따라 가로질러 배치되는 최소 하나의 직선 부재를 더 포함한다.

이하 상기 목적이 구체적으로 실현될 수 있는 본 발명의 바람직한 실시예가 첨부된 도면을 참조하여 설명된다. 본 실시예를 설명함에 있어서, 동일 구성에 대해서는 동일 명칭 및 동일 부호가 사용되며 이에 따른 부가적인 설명은 하기에서 생략된다.

도 1은 일반적인 공기조화기용 송풍기를 나타내는 사시도이며, 도 2는 상기 송풍기 팬의 구조를 나타내는 평면도이다. 이들 도면을 참조하여 본 발명의 대략적인 구성을 설명하면 다음과 같다.

본 발명의 공기조화기용 송풍기는 도 1에 도시된 바와 같이, 전체적으로는 일반적인 송풍기와 유사하게 공기의 유로 역할을 하는 하우징(10)과 상기 하우징(10) 내에 설치되어 모터(도시 안됨)의 구동력에 따라 회전되면서 공기를 흡입 및 토출시키는 팬(20)으로 이루어진다.

상기 하우징(10)은 팬(10)이 내장되는 대략 원형의 몸체(11) 및 상기 몸체(11)에 각각 형성되는 흡입구(12) 및 토출구(13)를 포함한다. 여기서 원심 팬인 팬(20)의 특성상 상기 흡입구(12)는 몸체(11)의 측면에 위치되며 상기 토출구(13)는 몸체(11)의 접선 방향으로 연결되는 디퓨저부의 끝단에 형성된다. 따라서, 본 발명의 송풍기에서는 공기가 상기 흡입구(11)를 통해 측면으로부터 유입되며, 상기 팬(10)을 통해 유입된 방향에 수직하게 유동한 후, 최종적으로 상기 토출구(13)를 통해 접선방향으로 토출된다.

상기 팬(20)은 앞서 언급된 바와 같이 시로코 팬이며, 각각의 구성부품들은 앞서 언급된 바와 같이 플라스틱 재질을 사용하여 사출에 의해 제조된다. 도 2에 보다 상세하게 도시된 바와 같이, 상기 팬(20)은 원형의 베이스 플레이트(22), 상기 베이스 플레이트(22)상에 원주방향을 따라 고정되는 다수개의 블레이드(21) 및 상기 블레이드(22)의 미고정된 끝단과 결합하는 림(23)으로 이루어진다.

상기 림(23)은 실질적으로 공기 유동을 위한 개구부를 형성하며, 베이스 플레이트(22)와 함께 작동중 압력을 받는 블레이드(12)를 고정시키는 역할을 하게 된다. 한편, 상기 베이스 플레이트(22)는 림으로 대체될 수 있으며 이러한 경우 블레이드들(21)은 한 쌍의 림(23)사이에 나란하게 고정된다. 상기 블레이드(21)는 크게 두 개의 곡면을 포함하여 이루어지며, 이들은 각각 흡입된 공기와 접촉하여 유동시키는 압력면(21a)과 상기 압력면(21a) 후방에 위치되는 압력배면(21b)이 된다.

한편, 상기 블레이드(21) 끝단면 전체가 부착되는 베이스 플레이트(22)와의 접합부와 비교할 때, 림(23)과의 접합부는 상대적으로 강도상 취약한 부분이 된다. 뿐만 아니라 연약한 림(23) 및 블레이드(21) 접합부로 인해 상기 팬(20)은 전체적으로 강성이 저하되는 문제점을 갖는다. 즉, 상기 팬(20)은 작동중 발생되는 고정압과 같은 외력 또는 외부 가진에 의한 진동에 의해 쉽게 변형된다. 도 3은 각 공진 주파수 대역에서 유한요소해석(FEM: Finite Element Method)의해 산출된 일반적인 사출형 팬(20)의 변형 상태를 도시하며, 실제적으로 림(23) 접합부에서 심한 뒤틀림 변형이 발생되고 있음을 알 수 있다. 결과적으로 낮은 강도로 인해 작동불가능한 파손상태에 이르기 전에도, 도 3에 도시된 바와 같은 낮은 강성 및 이에 따른 심한 변형에 의해서 상기 팬(20)의 성능을 저하될 수 있다.

이를 위해 본 발명에 있어서 상기 팬(20)은 도 4a에 도시된 바와 같이, 하우징(10)의 흡입구(12)에 인접하는 블레이드들 끝단, 즉 상기 림(23)/블레이드(21) 접합부에 부착되는 보강부재(24)를 더 포함하여 이루어진다.

여기서 상기 보강부재(24)는 실제적으로 상기 베이스 플레이드(22)상에 원주방향을 따라 배열된 각각의 블레이드들(21)에 전체적으로 부착되도록 일정 폭(b) 및 두께(t)를 갖는 환형(環形) 판 부재가 된다.

보다 상세하게는, 도 4b에 도시된 상기 환형 판 보강부재(24)의 두께(t)는 상기 림(23)의 두께와 동일한 것이 바람직하다. 왜냐하면, 상기 두께(t)가 너무 크게 설정되면, 상기 팬(20) 전체의 작동 특성에 영향을 주게되어 기타 팬의 다른 부분들의 설계가 변경되어야 하기 때문이다.

상기 환형 판 보강부재(24)의 폭(b)은 상기 블레이드(21) 끝단 및 림(23)과의 실질적인 접합 면적을 형성하기 위해서는 적어도 상기 블레이드(21) 끝단의 1/3을 덮도록 형성되어야 한다. 또한 상기 보강부재(24) 폭(b)은 본 발명에 있어서, 바람직하게는 상기 블레이드(21) 끝단의 1/2 이상 또는 상기 블레이드(21) 전부를 덮도록 형성될 수 있다. 앞서 설명된 바와 같이, 시로코 팬 특성상 상기 팬(20)에서 외부에서 흡입된 공기는 상기 블레이드(21)를 거쳐 방사상으로 흡입경로에 수직하게 토출되므로, 상기 보강부재(24)가 부착되는 흡입구(12)에 인접한 블레이드(21) 끝단에는 일종의 유동 사영역(死領域:dead zone)이 형성된다. 즉, 이러한 사영역에서는 흡입되는 유동의 박리현상만이 발생되며, 실질적인 토출작용은 거의 이루어지지 않는다. 따라서, 상기 보강부재(24)의 폭(b)을 1/2이상으로 크게 설정하여도 전체적인 팬(20) 성능에는 큰 영향을 주지 않으면서 보다 넓은 블레이드(21)/림(23) 및 보강부재(24)사이의 접합면적이 확보된다.

또한 도 5a에 도시된 바와 같이, 상기 환형 판 보강부재(24)의 단면은 전체적으로 균일한 (사각)단면이 될 수 있으나 유입되는 공기에 대한 저항을 줄이기 위하여 도 5b에 도시된 바와 같이 상기 팬(20)의 반경방향 안쪽으로 가면서 점차 감소되는 단면인 것이 바람직하다. 즉, 본 발명에 있어서, 상기 보강부재(24)의 공기 유입측 표면은 팬(20)의 반경방향 안쪽으로 소정각도의 구배를 갖는다.

한편, 상기 보강부재(24)는 도 6에 도시된 바와 같이, 자신의 직경방향을 따라 가로질러 배치되는 최소 하나의 직선 부재(24a)를 더 포함할 수 있다. 이에 따라 상기 직선부재(24a)는 외부 압축/비틀림 하중 또는 진동등에 의한 상기 팬(24) 전체의 변형을 방지하며, 또한 보다 확실한 변형방지를 위하여 추가 직선부재(24b)가 상기 직선부재(24a)와 서로 교차하게 설치될 수 있다.

상기에서 몇몇의 실시예가 설명되었음에도 불구하고, 본 발명이 이의 취지 및 범주에서 벗어남없이 다른 여러 형태로 구체화될 수 있다는 사실은 해당 기술에 통상의 지식을 가진 이들에게는 자명한 것이다. 따라서, 상술된 실시예는 제한적인 것이 아닌 예시적인 것으로 여겨져야 하며, 첨부된 청구항 및 이의 동등범위내의모든 실시예는 본 발명의 범주내에 포함된다.

본 발명에 따른 공기조화기용 송풍기의 효과를 설명하면 다음과 같다.

본 발명에 있어서, 상기 림 및 블레이드의 접합부상에 환형 판 보강부재가 부착되며 상기 보강부재의 폭 및 두께등은 보강부재와 이미 접합된 림/블레이드사이의 접합면적이 충분하게 확보되도록 설정된다. 또한 상기 보강부재는 외력 및 진동등에 의한 변형을 방지하도록 자신의 반경방향을 따라 설치되는 직선부재를 더 포함한다. 따라서, 상기 국부적인 림/블레이드 접합부 뿐만 아니라 팬 전체의 강도 및 강성이 실질적으로 향상된다.

결과적으로 이와 같은 강도강화로 인해 본 발명의 송풍기는 사출로 제작되는 경우에도 작동중 발생되는 고정압하에서 작동 안정성을 확보하며, 이와 더불어 높은 작동효율 및 낮은 생산비용이 가능하게 된다.

Claims (6)

1. 대체적으로 원통형인 몸체 및 상기 몸체의 측면 및 접선에 각각 형성되는 흡입구 및 토출구를 가지는 하우징과;

   상기 하우징내부에 설치되며, 원주방향을 따라 배열된 다수개의 블레이드 및 상기 블레이드들과 고정되는 림을 포함하는 팬으로 이루어지는 공기조화기용 송풍기에 있어서,

   상기 흡입구에 인접하는 블레이드들 끝단에 상기 팬 자체의 강도 및 강성을 강화하기 위하여 보강부재가 부착되는 것을 특징으로 하는 공기조화기용 송풍기.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 보강부재가 일정 폭 및 두께를 갖는 환형 판 부재인 것을 특징으로 하는 공기조화기용 송풍기.
3. 제 2 항에 있어서,

   상기 환형 판 보강부재가 상기 림의 두께와 동일한 두께를 갖는 것을 특징으로 하는 공기조화기용 송풍기.
4. 제 2 항에 있어서,

   상기 환형 판 보강부재가 상기 블레이드 끝단의 1/3, 1/2 또는 전부를 덮는폭을 갖는 것을 특징으로 하는 공기조화기용 송풍기.
5. 제 2 항에 있어서,

   상기 환형 판 보강부재가 전체적으로 균일한 사각단면 또는 상기 팬의 반경방향 안쪽으로 가면서 점차 감소되는 단면을 갖는 것을 특징으로 하는 공기조화기용 송풍기.
6. 제 2 항에 있어서,

   상기 보강부재가 자신의 직경방향을 따라 가로질러 배치되는 최소 하나의 직선 부재를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 공기조화기용 송풍기.