KR20060099881A - 공조기의 터보팬 - Google Patents

Abstract

본 발명은 공조기의 터보팬에 관한 것으로, 팬하우징의 일측에 구비되고 공기흡입부가 형성된 링형상의 오리피스와, 상기 오리피스와 소정간격을 두고 구비되고 일측이 상기 오리피스의 공기흡입부로 노출되게 구비된 링형상의 슈라우드와, 상기 슈라우드의 저면에 아래쪽으로 연장되어 형성되고 슈라우드의 원주방향을 따라 소정간격을 두고 구비되는 복수개의 블레이드 및, 상기 블레이드들의 일측에 고정되어 구비되고 구동모터의 회전축에 결합되는 허브로 구성되어 있다.

본 발명에 따르면, 오리피스가 회전중심에서 반경방향을 따라 슈라우드의 외측으로 배치됨으로써 공기흡입구의 면적을 증가시켜 팬 효율을 증가시키고 소음을 감소시킬 수 있으며, 슈라우드의 단면 형상이 오리피스와 동일한 유선형으로 형성되어 와류를 발생시킴으로써 공기흡입유동을 촉진시키고 흡입공기의 마찰저항을 줄일 수 있게 된다.

공조기, 냉장고, 터보팬, 오리피스, 슈라우드, 소음

Description

공조기의 터보팬{ Turbo-fan in an air harmonizing system }

도 1은 종래의 기술에 따른 공조기의 터보팬을 나타낸 사시도,

도 2는 종래의 기술에 따른 오리피스가 장착된 공조기의 터보팬을 나타낸 개략적 사시도,

도 3은 종래의 기술에 따른 오리피스가 장착된 공조기의 터보팬을 나타낸 개략적 측단면도,

도 4는 본 발명에 따른 공조기의 터보팬을 나타낸 사시도,

도 5는 본 발명에 따른 공조기의 터보팬을 나타낸 저면사시도,

도 6은 본 발명에 따른 오리피스가 장착된 공조기의 터보팬을 나타낸 측단면도,

도 7은 본 발명에 따른 공조기의 터보팬을 통한 유체의 흐름을 나타낸 개략적 측단면도이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

10 : 오리피스 11 : 공기흡입부

20 : 슈라우드 21 : 공기흡입홀

22 : 내측 슈라우드부 23 : 외측 슈라우드부

30 : 블레이드 40 : 허브

H : 팬하우징

본 발명은 공조기의 터보팬에 관한 것으로, 특히 냉장고나 에어컨과 같은 공조기에 설치되어 공기를 강제 유동시키는 공조기의 터보팬에 관한 것이다.

일반적으로, 냉장고나 에어컨과 같은 공조기에는 냉기를 순환시키는 냉기순환팬과, 열교환기에 인접하게 구비되어 강제대류에 의한 열교환을 촉진시키는 냉각팬과, 외부의 공기를 유입하는 공기흡입팬 등이 구비되어 있다.

상기 공조기에 사용되는 팬은 기기의 형상이나 사용목적에 따라 축류팬이나 터보팬, 시로코팬, 덕트팬 등 다양하다.

도 1과 도 2에 도시된 바와 같이, 터보팬은 팬하우징(H)의 일측에 구비되고 공기흡입부(111)가 형성된 링형상의 오리피스(110)와, 상기 오리피스(110)와 소정간격을 두고 구비되고 공기흡입홀(121)이 형성된 링형상의 슈라우드(120) 및, 상기 슈라우드(120)와 소정 간격을 두고 구비되고 구동모터의 회전축(M)에 의해 축회전하는 허브(140), 상기 허브(140)의 원주방향을 따라 복수개가 소정간격을 두고 구비되되, 상기 허브(140)와 슈라우드(120)를 가로지르는 방향으로 연장되어 형성되고 상기 슈라우드(120)의 공기흡입홀(121)로 유입된 공기를 허브(140)의 반경방향으로 강제송풍시키는 블레이드(130)로 구성되어 있다.

상기 블레이드(130)는 상기 슈라우드(120)의 저면에 고정되어 슈라우드(120) 와 함께 회전하게 되고, 상기 슈라우드(120)와 허브(140)의 사이 공간으로 공기가 출입할 수 있게 되며, 상기 블레이드(130)의 회전에 의해 허브(140)의 반경방향을 따라 외측으로 공기를 토출시키게 된다.

상기 구동모터를 구동시키게 되면 상기 허브(140)가 축회전하여 블레이드(130)와 슈라우드(120)가 회전축을 중심으로 회전하게 되고, 이때 상기 오리피스(110)의 공기흡입부(111)와 상기 슈라우드(120)의 공기흡입홀(121)로 외부의 공기를 유입하여 블레이드(130)의 외측 선단을 통해 팬의 측방으로 토출시킨다.

상기 블레이드(130)는 대략 사각판 형상으로 형성되고, 상단이 상기 슈라우드(120)의 저면에 고정되어 결합되고, 하단이 상기 허브(140)의 상부면에 고정되어 결합된다.

상기 오리피스(110)는 터보팬으로 유입되는 공기를 안내하는 역할을 하는 것으로, 도 2에 도시된 바와 같이 단면이 외측으로 볼록한 반원형상으로 형성되어 상기 슈라우드(120)의 선단을 덮게 되고, 그로 인해 오리피스(110)의 선단이 슈라우드(120)의 공기흡입홀(121) 쪽으로 침입하여 구비되므로 공기흡입홀(121)의 일부를 막아 흡입면적을 감소시킴으로써 공기흡입홀(121)로 유입되는 유체의 유속을 증가시켜 팬 효율을 감소시키고 소음을 증가시키는 문제점이 있었다.

즉, 터보팬으로 유입되는 유체의 입구면적은 슈라우드(120)의 내경이 아니라 이보다 작은 오리피스(110)의 내경에 의해 결정되므로 유입되는 유체의 유속을 증가시키게 되는 문제점이 있었다.

또한, 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 슈라우드(120)는 일측이 오리피스 (110)의 하부에 대략 수직하게 삽입되어 오리피스(110)의 하부를 통과하는 유체의 유동이 매끄럽지 못하여 소음을 증가시키고 팬효율을 감소시키게 된다.

이에 본 발명은 상기한 바의 제반 문제점들을 해소하기 위해 안출된 것으로, 오리피스가 회전중심에서 반경방향을 따라 슈라우드의 외측으로 배치됨으로써 공기흡입구의 면적을 증가시켜 팬효율을 증가시키고 소음을 감소시킬 수 있으며, 슈라우드의 단면 형상이 오리피스와 동일한 유선형으로 형성되어 와류를 발생시킴으로써 공기흡입 유동을 촉진시키고 흡입공기의 마찰저항을 줄일 수 있는 공조기의 터보팬을 제공함에 그 목적이 있다.

상기한 바의 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 팬하우징의 일측에 구비되고 공기흡입부가 형성된 링형상의 오리피스와, 상기 오리피스와 소정간격을 두고 구비되고 일측이 상기 오리피스의 공기흡입부로 노출되게 구비된 링형상의 슈라우드와, 상기 슈라우드의 저면에 아래쪽으로 연장되어 형성되고 슈라우드의 원주방향을 따라 소정간격을 두고 구비되는 복수개의 블레이드 및, 상기 블레이드들의 일측에 고정되어 구비되고, 구동모터의 회전축에 결합되는 허브로 구성되어 있다.

상기 오리피스는 슈라우드의 외경의 외측에 소정간격을 두고 구비됨으로써 슈라우드의 내경으로 유입되는 유량을 감소시키지 않게 되고, 단면이 반원형상으로 형성되어 그 하부로 유입되는 유체가 와류(vortex) 유동을 발생시켜 주유동을 촉진시킴으로써 벽마찰 손실을 줄일 수 있게 된다.

상기 슈라우드는 공기흡입홀을 형성하는 내측 슈라우드부와, 상기 내측 슈라우드부의 외측 선단에 연장되어 형성되는 외측 슈라우드부로 구성되어 있다.

상기 내측 슈라우드부는 상기 오리피스와 동일한 단면인 반원형상으로 형성되고 상기 외측 슈라우드부가 유선형으로 형성되어 그 하부로 유입되는 유체에 와류 유동을 발생시킴으로써 주유동을 촉진시킬 수 있게 된다.

상기 블레이드는 상단이 상기 슈라우드의 저면까지 연장되어 형성됨으로써 상단 일측이 상기 내측 슈라우드부와 동일한 반원형상으로 형성되어 상기 내측 슈라우드부의 하부에서 와류가 발생하는 공간을 제공하게 된다.

이하 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 4 내지 도 6을 참조하여 본 발명에 따른 공조기의 터보팬의 일실시예를 설명한다.

본 실시예는 팬하우징(H)의 일측에 구비되고 공기흡입부(11)가 형성된 링형상의 오리피스(10)와, 상기 오리피스(10)와 소정간격을 두고 구비되고 일측이 상기 오리피스(10)의 공기흡입부(11)로 노출되게 구비되며, 공기흡입홀(21)이 형성된 링형상의 슈라우드(20)와, 상기 슈라우드(20)의 저면에 아래쪽으로 연장되어 형성되고 슈라우드(20)의 원주방향을 따라 소정간격을 두고 구비되는 복수개의 블레이드(30) 및, 상기 블레이드(30)들의 일측에 고정되어 구비되고, 구동모터의 회전축에 결합되는 허브(40)로 구성되어 있다.

상기 오리피스(10)는 팬하우징(H)에서 공기흡입통로의 선단인 벨마우스 (bell-mouse)에 구비되고, 공기흡입부(11)를 구비한 링형상으로 형성되며, 단면이 반원형상으로 형성되어 있다.

상기 슈라우드(20)는 상기 오리피스의 공기흡입부(11)로 완전하게 노출되는 내측 슈라우드부(22)와, 상기 내측 슈라우드부(22)의 외측으로 연장되어 형성된 외측 슈라우드부(23)로 구성되어 있다.

상기 내측 슈라우드부(22)는 공기흡입홀(21)을 형성하고, 그 단면이 상기 오리피스(10)와 동일한 반원형상으로 형성되어 있다.

상기 내측 슈라우드부(22)는 상기 오리피스(10)의 공기흡입부(11)와 소정간격을 두고 이격되어 형성됨으로써 상기 내측 슈라우드부(22)의 외경이 상기 오리피스(10)의 공기흡입부(11)의 직경 보다 작게 형성되고, 그로 인해 상기 공기흡입부(11)를 통해 슈라우드(20)의 공기흡입홀(21)로 유입되는 공기는 오리피스(10)에 의해 공기흡입량이 감소하지 않은 상태로 모두 블레이드(30)를 통과하여 토출될 수 있게 된다.

상기 외측 슈라우드부(23)는 상기 내측 슈라우드부(22)의 외측에서 연장되되 곡률의 중심이 그 내측 슈라우드부(22)와 반대쪽에 위치하는 유선형으로 형성되어 있다.

상기 외측 슈라우드부(23)는 상기 내측 슈라우드부(22)의 선단에서 하향하는 유선형으로 형성되어 슈라우드(20)와 오리피스(10)의 상대위치에 따라 외측 슈라우드부(23) 중 내측 슈라우드부(22)에 가까운 부분은 오리피스(10)의 공기흡입부(11)로 노출되고 내측 슈라우드부(22)에서 먼 외측선단 부분은 오리피스(10)의 하부에 위치할 수 있다.

즉, 도 6에 도시된 바와 같이, 상기 오리피스(10)가 회전중심(C)에 대하여 대칭되게 위치한 경우에는 상기 외측 슈라우드부(23)의 외측선단 부분이 전체적으로 오리피스(10)와 동일한 간격을 유지하게 되나, 상기 오리피스(10)가 회전중심(C)에 대하여 일측으로 편심되어 위치하게 되면 상기 외측 슈라우드부(23)의 외측선단 부분 중 일부분은 상기 오리피스(10)의 하부로 깊게 삽입되어 외측 슈라우드부(23)와 오리피스(10)와의 간격이 가까워지고 상기 외측 슈라우드부(23)의 외측선단 부분 중 다른 부분은 상기 오리피스(10)의 하부로 삽입되지 않아 외측 슈라우드부(23)와 오리피스(10)와의 간격이 멀어지게 된다.

따라서, 회전중심(C)에 대한 오리피스(10)의 위치에 따라 오리피스(10)와 외측 슈라우드부(23)의 사이 간격이 달라짐으로써 그 사이 공간으로 공기유입량이 달라지게 되고 그로 인해 오리피스(10)의 하부에서 발생하는 와류의 세기와 크기가 달라지게 된다.

이와 같이, 상기 오리피스(10)의 하부에서 발생하는 와류의 세기와 크기가 달라지게 되면 블레이드(30)를 통과하여 팬하우징(H)의 하부로 진행하는 공기가 벽면과 마찰하는 저항이 달라져 유속에 영향을 미치게 된다.

상기 블레이드(30)는 허브(40)와 슈라우드(20)의 가장자리에 원주방향을 따라 소정간격을 두고 다수개가 구비되고 허브(40)와 슈라우드(20)에 대하여 수직한 판형상으로 형성되며 상기 허브(40)의 회전중심에 대하여 나선방향으로 연장되어 형성됨으로써 허브(40)와 슈라우드(20) 사이 공간을 통과하는 공기와 마찰접촉하여 상기 슈라우드(20)의 공기흡입홀(21)로 유입된 공기를 허브(40)의 반경방향으로 강제 유동시키게 된다.

상기 블레이드(30)는 상단이 상기 슈라우드(20)의 형상과 동일한 형상으로 형성되고 슈라우드(20)의 저면까지 연장되어 형성됨으로써 상기 슈라우드(20)의 하부에서 와류가 발생하는 공간을 제공하게 된다.

도 7에 도시된 바와 같이, 상기 오리피스(10)의 공기흡입부(11)로 유입되는 공기의 일부는 상기 슈라우드(20)의 공기흡입홀(21)로 유입되고, 그 유입된 공기는 블레이드(30)의 회전에 의해 발생하는 원심력에 의해 슈라우드(20)의 하부로 유입되어 블레이드(30)의 외측으로 토출된다. 이때 상기 내측 슈라우드부(22)의 저면에 인접하여 통과하는 공기는 그 내측 슈라우드부(22)의 단면 형상에 의해 와류를 형성한 후 외측 슈라우드부(23)를 유선형으로 통과하면서 외부로 토출된다.

이 과정에서 상기 내측 슈라우드부(22)의 저면에 인접하여 형성되는 유체의 와류 유동은 상기 슈라우드(20)의 하부를 통과하는 주유동을 촉진시키게 되고, 그로 인해 주유동과 상기 슈라우드(20)의 저면과의 마찰 손실을 줄일 수 있게 된다.

한편, 상기 오리피스(10)의 공기흡입부(11)로 유입되어 상기 슈라우드(20)의 공기흡입홀(21)로 유입되지 않는 공기의 일부는 슈라우드(20)의 외측면을 타고 오리피스(10)의 하부로 유입되고, 그 유입된 공기는 오리피스(10)의 하부에서 와류를 형성한 후 상기 블레이드(30)를 통과한 유체와 함께 이동하게 된다.

상기 허브(40)는 도 6에 도시된 바와 같이 상기 블레이드(30)의 저면 일측에 고정되어 형성되되, 상기 슈라우드(20)가 투영되는 영역에서 내측으로 형성됨으로 써 사출을 용이하게 한다.

즉, 상기 슈라우드(20)는 회전중심(C)에서 블레이드(30) 상단의 외측으로 형성되고 상기 허브(40)는 회전중심(C)에서 블레이드(30) 하단의 내측으로 형성되되, 상기 슈라우드(20)와 허브(40)가 겹쳐지지 않게 형성됨으로써 사출을 용이하게 한다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 공조기의 터보팬에 의하면, 오리피스가 회전중심에서 반경방향을 따라 슈라우드의 외측으로 배치되어 슈라우드를 반경방향으로 위치이동가능하게 됨으로써 공기흡입구의 면적을 증가시켜 팬 효율을 증가시키고 소음을 감소시킬 수 있으며, 슈라우드의 단면 형상이 오리피스와 동일한 유선형으로 형성되어 와류를 발생시킴으로써 공기흡입유동을 촉진시키고 흡입공기의 마찰저항을 줄일 수 있는 효과가 있다.

Claims (4)

1. 팬하우징의 일측에 구비되고, 공기흡입부가 형성된 링형상의 오리피스와;

   상기 오리피스와 소정간격을 두고 구비되고, 일측이 상기 오리피스의 공기흡입부로 노출되게 구비되며, 공기흡입홀이 형성된 링형상의 슈라우드와;

   상기 슈라우드의 저면에 아래쪽으로 연장되어 형성되고, 슈라우드의 원주방향을 따라 소정간격을 두고 구비되는 복수개의 블레이드 및;

   상기 블레이드들의 일측에 고정되어 구비되고, 구동모터의 회전축에 결합되는 허브;를 포함하는 공조기의 터보팬.
2. 제1항에 있어서, 상기 슈라우드는 상기 오리피스의 공기흡입부로 완전하게 노출되는 내측 슈라우드부와; 상기 내측 슈라우드부의 외측으로 연장되어 형성된 외측 슈라우드부;로 구성된 것을 특징으로 하는 공조기의 터보팬.
3. 제2항에 있어서, 상기 오리피스와 내측 슈라우드부는 동일한 단면형상으로 형성된 것을 특징으로 하는 공조기의 터보팬.
4. 제1항 내지 제3항 중 어느 하나의 항에 있어서, 상기 오리피스는 그 단면이 반원 형상으로 형성된 것을 특징으로 하는 공조기의 터보팬.

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