KR20040102970A - 공기조화기용 블로어 유닛 - Google Patents

Abstract

본 발명은 공기조화기용 블로어 유닛을 개시한다. 본 발명은 원주상에 배치된 복수개의 송풍날개를 구비하는 송풍팬과, 상기 송풍팬에 의해 발생한 유동을 안내하는 하우징을 구비하는 블로어 유닛에 있어서, 상기 송풍팬의 송풍날개는 축방향을 따른 단면 형상이 변화하는 것을 특징으로 공기 조화기용 블로어 유닛을 제공한다.

Description

공기조화기용 블로어 유닛{Blower unit for air conditioning system}

본 발명은 공기조화기용 블로어 유닛에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 송풍효율을 개선한 블로어 유닛에 관한 것이다.

일반적으로 블로어 유닛은 송풍기의 일종으로서, 원주상에 배치된 복수의 날개를 가지는 송풍팬과 상기 송풍팬에서 발생한 유동이 공기조화기에 공급되도록 안내하는 하우징으로 구성된다. 이러한 블로어 유닛은 환기 또는 공기의 공급 및 이동을 필요로 하는 각종 기계 장치에 사용되며, 특히 차량용 공기조화기에 공기를 공급하는 역할을 수행한다.

도 1에는 종래기술에 따른 공기조화기용 블로어 유닛이 도시되어 있다. 이러한 블로어 유닛(10)은 다수의 송풍날개(11)를 구비하는 송풍팬(12)과 상기 송풍팬(12)을 감싸며, 상기 송풍팬(12)에서 발생한 유동을 안내하는 하우징(13)으로 구성된다. 이러한 하우징(13)은 공기가 유입되는 유입구(13a)와 공기가 토출되는 토출구(13b)를 갖는다. 상기 유입구(13a)에는 흡입되는 공기의 유동을 안내하기 위한 벨마우스(13c)가 구비될 수 있다. 미도시된 구동부에 의해 공급되는 회전력은 회전축(14)을 통해 송풍팬(12)에 공급되고, 회전하는 송풍팬(12)에 의해 공기는 유입구(13a)를 통해 흡입된다. 이러한 공기는 송풍팬(12)에 의해 에너지를 공급받아 속도가 증가하여 상기 하우징(13)의 안내에 따라 토출구(13b)를 따라 토출되어 공기의 유입이 필요한 장치에 공급된다.

도 2에는 도 1의 블로어 유닛에 사용되는 송풍팬(12)을 도시하였다. 송풍팬(12)에 마련된 송풍날개(11)는 일정한 단면 형상을 가지고 있으며, 따라서 일정한 코드 길이를 갖는다. 송풍팬(12)의 상하방향으로 송풍날개(11)이 일정한 종래의 블로어 유닛(10)의 경우, 송풍팬(12)의 일측에서 공기가 역류하거나 공기의 토출이 원활하게 이루어지지 못하여 유동 손실 및 소음이 발생되는 등의 문제점이 있었다. 특히, 송풍팬(12)의 상하 방향에 있어서 상이한 유동 패턴에 각각 대응하기에는 구조적으로 한계가 있었다.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명은 공기 유입구의 통기저항을 감소시키면서 공기의 토출량을 증가시키는 공기조화기용 블로어 유닛를 제공하는 데 그 목적이 있다.

본 발명의 다른 목적은 송풍날개면을 따라 발생하는 유동손실을 최소화하는 공기조화기용 블로어 유닛를 제공하는 것이다.

도 1은 종래기술에 따른 공기조화기용 블로어 유닛을 도시한 일부 절개 평면도,

도 2a는 도 1의 블로어 유닛의 송풍팬을 도시한 사시도,

도 2b는 도 2a의 송풍날개를 도시한 사시도,

도 3은 송풍날개의 설계 인자를 설명하기 위한 도면,

도 4는 본 발명에 따른 공기조화기용 블로어 유닛의 일 실시예를 도시한 일부 절개 평면도,

도 5a는 도 3의 블로어 유닛의 송풍팬의 일 실시예를 도시한 사시도,

도 5b는 도 5a의 송풍날개를 도시한 사시도,

도 6a는 래디얼 송풍날개를 도시한 단면도,

도 6b는 래디얼 송풍날개를 채용한 송풍팬의 유동 특성을 도시한 도면,

도 6c는 원심팬형 송풍날개를 도시한 단면도,

도 6d는 원심팬형 송풍날개를 채용한 송풍팬의 유동 특성을 도시한 도면,

도 7은 본 발명에 따른 블로어 유닛의 일 실시예를 이용하여 효율을 측정한 도표

< 도면의 주요부분에 대한 부호의 간단한 설명.>

21; 송풍날개 22; 송풍팬

23; 하우징 24; 회전축

23a; 유입구 23b; 토출구

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명인 블로어 유닛은, 원주상에 배치된 복수개의 송풍날개를 구비하는 송풍팬과, 상기 송풍팬에 의해 발생한 유동을 안내하는 하우징을 구비하는 블로어 유닛으로 상기 송풍팬의 송풍날개는 축방향을 따른 단면 형상이 변화하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 상기 송풍날개는 축방향을 따라 상부에서 하부로 갈수록 최대 캠버값이 감소되도록 형성될 수 있다.

또한, 상기 송풍날개는 축방향을 따라 상부에서 하부로 갈수록 코드 길이가 증가하도록 형성될 수 있다.

또한, 상기 송풍날개는 축방향을 따라 상부에서 하부로 갈수록 설치각이 감소하도록 형성될 수 있다.

또한, 상기 송풍날개는 축방향을 따라 상부에서 하부로 갈수록 최대 캠버값과 설치각이 감소하고 코드 길이는 증가하도록 형성될 수 있다.

게다가, 상기 송풍날개는 축방향을 따라 비틀리는 형상을 가지도록 형성될 수 있다.

이하 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명함으로써 본 발명을 상세하게 설명한다.

도 3에는 본 발명에 따른 송풍날개의 설계 인자를 설명하기 위한 송풍날개의 단면도가 도시되어 있다.

도면을 참조하면, 송풍날개(31)의 전단과 후단간의 직선거리를 코드 길이(L)라 한다. 또한 도면에서 θ로 표시된 각은 설치각이라 하며, 이는 송풍팬의 중심(39)과 송풍날개(31)의 후단을 연결한 선을 기준으로 한 송풍날개의 경사각을 의미한다. 도면에서 β1으로 표시된 것은 입구각이라 하며, β2로 표시된 것은 출구각이라 한다. 도면의 Cm은 최대 캠버를 나타내며, P는 최대 캠버의 위치를 나타낸다.

도 4에는 본 발명에 따른 공기조화기용 블로어 유닛의 일 실시예의 평면도가 도시되어 있다.

도면을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 블로어 유닛(20)은 원주상에 배치된 복수개의 송풍날개(21)를 구비하는 송풍팬(22)과 상기 송풍팬(22)에 의해 발생한 유동을 안내하는 하우징(23)을 구비하며, 이때, 상기 송풍팬(22)의 송풍날개(21)는 축방향을 따라 그 단면이 변화하도록 형성한다. 상기 하우징(23)은 공기가 유입하는 유입구(23a)과 공기가 토출되는 토출구(23b)를 가지며, 공기의 유입을 원활하게 하기 위해 유입되는 공기를 안내하는 벨마우스(23c)를 가질 수 있다. 실험에 따르면, 송풍날개(21)의 코드를 길게 형성한 경우 유입구(23a)에서 공기의 역류가 발생하며, 하부로 진행할수록 공기의 속도가 증가하는 경향을 보인다. 또한 송풍날개(21)의 코드를 짧게 형성한 경우에는 유입구에서의 역류 현상이 없으며, 축을 따라 하부로 진행할수록 공기의 속도가 감소하는 경향을 보인다. 따라서, 이때, 상기 송풍날개(21)는 축방향을 따라 하부로 진행할수록 코드길이가 증가하도록 형성하는 것이 바람직하다. 이렇게 송풍날개를 단일한 단면을 가지는 송풍날개가 아니라 복합적인 형상을 갖는 송풍날개로 형성하면, 공기의 유입구(23a)에서의 통기저항을 감소시켜 공기의 역류 현상을 방지할 수 있으며, 동시에 유입된 공기는 코드길이가 긴 송풍날개(21)의 하부에서 큰 속도를 얻을 수 있어 효율적으로 공기를 공급할 수 있다.

도 5a와 도 5b에는 도 4의 블로어 유닛(20)에 이용되는 송풍팬의 일 실시예와 하나의 송풍날개를 도시하였다.

도면을 참조하면, 송풍팬(30)은 복수의 송풍날개(31)를 지지하는 상하 지지부(32)와 상기 지지부와 연결되는 허브(33)를 구비한다 상기 허브(33)에는 미도시된 구동장치로부터 회전력을 공급받을 수 있는 회전축(34)이 연결된다.

상기 송풍날개(31)는 상단부(31a)와 하단부(31b)의 코드 길이가 다르게 형성되며, 축방향을 따라 하부로 진행할수록 코드길이가 증가하도록 형성된다. 본 실시예에 있어서, 상단부는 원심팬형 송풍날개로 형성하고 하단부는 레디얼 송풍날개로 형성한다. 또한 상단부와 하단부의 중간부는 그 형상이 연속적으로 이어질 수 있도록 형성된다. 원심팬형 송풍날개는 코드 길이가 작고 최대 캠버값과 설치각이 큰 송풍날개를 의미하며, 래디얼 송풍날개는 원심팬형 송풍날개와는 반대로 코드 길이가 크고 최대 캠버각과 설치각은 작은 송풍날개를 의미한다.

도 6a와 도 6b에는 레이얼 송풍날개(61)의 형상과 이를 이용한 송풍팬의 유동 특성을 도시하였다. 화살표는 유동의 상대적인 속도를 나타내며, 상부에 도시된 것부터 각각 송풍팬의 상부(63a), 중간부(63b), 하부(63c)의 유동 특성을 나타낸다. 도 6b를 참조하면, 래디얼 송풍날개(61)를 채용한 송풍팬의 경우, 송풍 팬의 하부에서는 토출 공기의 속도가 커 상대적으로 유동 손실이 적으나, 상부의 경우에는 공기의 역류가 발생하여 소음 등이 발생할 우려가 높음을 알 수 있다.

도 6c와 도 6d에는 원심팬형 송풍날개(62)의 형상과 이를 이용한 송풍팬의 유동 특성을 도시하였다. 화살표는 유동의 상대적인 속도를 나타내며, 상부에 도시된 것부터 각각 송풍팬의 상부(64a), 중간부(64b), 하부(64c)의 유동 특성을 나타낸다. 도 6d를 참조하면, 래디얼 송풍날개(62)를 채용한 송풍팬의 경우, 송풍팬 상부에서는 역류되는 공기량이 적어 상대적으로 소음 발생이 적으나, 하부의 경우에는 토출공기의 속도가 느려 유동손실이 발생할 가능성이 높음을 알 수 있다.

이러한 두가지 형태의 송풍날개를 조합하는 본 발명의 경우에는 송풍팬의 상부는 원심팬형 송풍날개(62)를 사용하고 송풍팬의 하부는 래디얼 송풍날개(61)를 채용하여 송풍팬의 상하부에 걸쳐서 고른 공기 유동 및 소음 발생의 방지를 기할 수 있으며, 이에 따라 송풍효율이 증가된다.

상기와 같이 구성된 공기조화기용 블로어 유닛의 작용을 설명하면 다음과 같다. 공기 유입구(23a) 주변의 공기는 송풍팬(22)이 회전함에 따라 유입구(23a)를 따라 흡입된다. 이때 벨마우스(23c)의 안내를 받아 공기 유동이 급격히 변화하는 것이 방지된다. 유입구(23a)를 통해 유입된 공기는 송풍팬(22)으로부터 운동에너지를 전달받게 되며, 그 순간 공기의 유동이 거의 수직으로 방향을 바꾸게 된다. 송풍팬(22)에 의해 운동에너지를 전달받은 공기는 하우징(23)의 안내를 받아 토출구(23b)로 진행하며, 이때 운동에너지를 일정한 정압에너지로 회복하면서 외부로 토출된다.

도 7에는 본 발명에 따른 공기조화기용 블로어 유닛의 일 실시예에 따른 효율와 종래기술에 의한 블로어 유닛의 효율을 비교한 도표를 도시하였다.

종래의 블로어 유닛으로는 래디얼 송풍날개를 가지는 블로어 유닛을 사용하였다. 효율은 입력되는 가해지는 동력(power)에 대한 풍량(CMH, cubic meter per hour)를 백분율로 표시한 것이다. 도면을 참조하면, 본 발명에 따른 공기조화기용블로어 유닛은 종래의 블로어 유닛에 비해 500 CMH 이상의 영역에서 약 2% 이상의 효율의 증가를 가져오는 것을 알 수 있다.

상술한 실시예는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면, 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 수 있을 것이다. 곧, 본 발명의 진정한 기술적 범위는 청구된 특허청구범위에 의하여 정해져야만 할 것이다.

본 발명에 따른 공기조화기용 블로어 유닛은 다음과 같은 효과가 있다.

첫째, 공기의 유입구에서의 통기저항을 감소시켜 송풍팬의 상부에서의 유동을 개선한다.

둘째, 송풍팬의 하부에서의 공기의 속도를 증가시켜 풍량을 증가시킨다.

셋째, 송풍날개면을 따라 발생하는 유동손실을 감소시켜 송풍 효율을 증가시킨다.

Claims (6)

1. 원주상에 배치된 복수개의 송풍날개를 구비하는 송풍팬과, 상기 송풍팬에 의해 발생한 유동을 안내하는 하우징을 구비하는 블로어 유닛에 있어서,

   상기 송풍팬의 송풍날개는 축방향을 따른 단면 형상이 변화하는 것을 특징으로 공기 조화기용 블로어 유닛.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 송풍날개는 축방향을 따라 상부에서 하부로 갈수록 최대 캠버값이 감소되도록 형성된 것을 특징으로 하는 공기조화기용 블로어 유닛.
3. 제 1항에 있어서,

   상기 송풍날개는 축방향을 따라 상부에서 하부로 갈수록 코드 길이가 증가하도록 형성된 것을 특징으로 하는 공기조화기용 블로어 유닛.
4. 제 1항에 있어서,

   상기 송풍날개는 축방향을 따라 상부에서 하부로 갈수록 설치각이 감소하도록 형성된 것을 특징으로 하는 공기조화기용 블로어 유닛.
5. 제 1항에 있어서,

   상기 송풍날개는 축방향을 따라 상부에서 하부로 갈수록 최대 캠버값과 설치각이 감소하고 코드 길이는 증가하도록 형성된 것을 특징으로 하는 공기조화기용 블로어 유닛.
6. 제 1항 내지 제 5항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 송풍날개는 축방향을 따라 비틀리는 형상을 가지도록 형성된 것을 특징으로 하는 공기조화기용 블로어 유닛.