KR20070079163A - 자동차 에어컨용 블로워 휠 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 차량용 공조 장치에 사용되는 원심식 송풍기에 3차원 블레이드 형상을 적용함으로서, 소형, 저소음, 고풍량의 송풍기를 제공할 수 있도록 한 자동차 에어컨용 블로워 휠에 관한 것으로,

본 발명에 따르면, 블레이드 회전에 따른 공기 토출부 부분에서의 원심력 차이 및 회전축에 대해 경사지게 형성되어 있는 블레이드에 의한 추력에 의해 공기에 동압을 부여하여, 통기 저항이 높은 부품이 다수 배치되어 있는 자동차용 에어컨 유닛에 효과적으로 적용될 수 있으며,

블로워 휠에 유입되는 공기가 3차원 형상으로 경사지게 형성되어 있는 블레이드를 따라 원활하게 유입되어 배출되고, 날개 전체에 대해 고른 유동 분포를 나타내므로, 동일 용량에 대해 비교적 작은 회전수에서 높은 송풍 효율로 작동이 가능하며, 공기 토출구로부터 배출되는 공기의 역류가 밴드에 차단되므로 공기의 역류로 인한 송풍기 효율 저하나 소음 발생을 방지할 수 있게 있게 된다.

에어컨, 공기 조화기, 송풍기, 블로워 휠, 블레이드

Description

자동차 에어컨용 블로워 휠{Blower Wheel for Automotive Air Conditioner}

도 1은 자동차 에어컨의 원심식 송풍기에 일반적으로 사용되고 있는 시로코 팬의 일례를 나타내는 사시도.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 자동차 에어컨용 블로워 휠의 외관 사시도.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 자동차 에어컨용 블로워 휠의 허브 및 블레이드의 형상이 나타날 수 있도록 밴드의 일부에 대한 도시를 생략한 상태의 사시도.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 자동차 에어컨용 블로워 휠의 평면도.

도 5 내지 도 7은 본 발명의 다른 실시예를 나타내는 도면으로, 도 5는 외관 사시도, 도 6은 단면도, 도 7은 평면도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

10 : 허브 20 : 밴드

30 : 블레이드 41 : 공기 흡입부

42 : 공기 토출부

본 발명은 자동차 에어컨의 송풍기(Blower)에 사용되는 블로워 휠(Blower Wheel)에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 원심 압축기의 임펠러에 적용되는 3차원 블레이드 형상을 차량용 블로워 휠에 적용함으로서, 소형, 저소음, 고풍량의 송풍기를 제공할 수 있도록 한 자동차 에어컨용 블로워 휠에 관한 것이다.

송풍기는 블로워 휠의 회전 에너지에 의해 다량의 공기를 강제적으로 소요처에 공급하는 역할을 하는 것으로, 블로워 휠의 반경 방향으로 바람을 압출시키는 원심식 송풍기와 축방향으로 바람을 압출시키는 축류식 송풍기로 크게 분류되는 바, 응축기의 냉각이나 선풍기 등과 같이 넓은 면적에 다량의 바람을 필요로 하는 곳에는 일반적으로 축류식 송풍기가 사용되고 있으며, 자동차의 에어컨 유닛은 그 내부에 열 교환기 등의 통기 저항이 높은 부품이 배치되어 있으며, 또한 차 실내 온도를 짧은 시간 내에 상승 또는 하강시킬 필요가 있으므로, 소형이면서 비교적 고압의 공기를 집중적으로 송풍할 수 있는 원심식 송풍기가 적용되고 있다.

도 1은 자동차 에어컨의 원심식 송풍기에 일반적으로 사용되고 있는 다익형 블로워 휠, 즉 시로코 팬(100)의 일례를 나타내는 사시도로, 폭이 좁고, 길게 형성되어 있으며, 단부(101a)가 회전 방향으로 굽은(전익형) 다수의 불레이드(101)가 팬의 외주부에 설치되어 있어서, 블레이드(101)의 입구와 출구의 원심력의 차를 이용하여 공기에 동압을 부여하여 차 실내로 공급하게 되는 바, 공기는 축방향으로 유입되어 블레이드를 경유하여 반경 방향으로 토출된다.

이와 같이 구성되는 시로코 팬은 구조가 간단하고, 동일 용량에 대해 작은 회전수로 작동이 가능하며, 소형으로 비교적 고압의 바람을 다량으로 송풍할 수 있다는 장점이 있으므로, 송풍기의 설치 공간에 제약을 받는 자동차 에어컨용 송풍기에 널리 채택되고 있다.

그러나, 기존의 자동차 에어컨에 적용되고 있는 여러 가지 크기 및 형태의 시로코 팬에 대한 실험 분석 결과, 공기의 유동이 블레이드의 하부를 통해 집중되어 블레이드 전체가 효율적으로 일을 하지 못하고, 특히, 블레이드 상부에서는 유동의 역류가 발생하여 송풍기의 효율 저하 및 소음 발생의 원인이 되며, 블레이드가 축 방향으로 단순 직선형으로 형성되어 유입각 및 유출각이 공기의 유동 방향과 일치하지 않으므로 송풍 효율이 낮다는 문제점이 있었다.

한편, 대한민국 공개특허공보 제2004-99631호, 일본 공개특허공보 제2001-271790호 등에 개시된 바와 같이, 블레이드의 양 단부가 회전 방향의 뒤쪽으로 굽게 형성되어 있는(후곡형) 형태의 원심형 팬은 고속에서 비교적 정숙한 운전을 할 수 있다는 장점이 있어 공조 장치에 널리 사용되고 있는 바, 상기와 같은 시로코 팬의 문제점을 개선하기 위해, 전술한 공보 개시된 터보 팬 등 여러 가지 형태의 터보 팬을 자동차 에어컨용 송풍기의 블로워 휠에 적용하는 것이 다양하게 검토되고 있다.

그러나, 터보 팬은 시로코 팬에 비해 상대적으로 고속에서 효율적으로 작동 되는 데 대해, 자동차 에어컨의 송풍기는 차량에 탑재되어 있는 배터리에 작동되는 직류 모터를 구동원으로 하기 때문에 최적 효율점에서 작동시키기 곤란하여 일반적인 공조 장치에 적용할 때와는 달리 높은 송풍 효율을 얻기 어려웠으며, 또한 시로코 팬에 비해 큰 케이싱을 필요로 하여 동일 풍량에 대해 송풍기 자체가 커지기 때문에 승용차의 엔진룸과 같이 좁은 설치 공간에 적용하기 어렵다는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 종래의 자동차 에어컨용 블로워 휠의 제반 문제점을 해결하기 위한 것으로, 종래 시로코 팬의 외형과 유사하게 소형 경량으로 구성되어 저렴하게 제작할 수 있으면서도, 저소음, 고풍량의 송풍기를 제공할 수 있도록 하는 자동차 에어컨용 블로워 휠을 제공하는 데 그 목적이 있다.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 자동차 에어컨용 블로워 휠은, 3차원 블레이드 형상을 차량 공조용 원심식 송풍기에 적용한 것으로, 상부에서 하부로 갈수록 점차 직경이 증대되며 내측으로 오목한 중공의 원뿔 기둥 형태로 형성되어, 중심에 구동축이 결합되는 보스(11)가 형성되어 있는 허브(10)와; 상기 허브 하단의 대직경부로부터 수직으로 연장되는 선상에 상기 허브와 동심인 중공 원통형으로 형성되고, 하단면이 상기 허브 하단부로부터 일정 거리 이격되게 형성된 밴드(20)와; 상기 허브(10)와 상기 밴드(20) 사이의 공간에 방사상으로 형성되되, 상단면(31)은 상기 밴드의 내부면과 상기 허브의 중심을 잇는 직선상에 형성되고, 외측면(32)은 상기 상단면(31)의 외측 단부로부터 상기 밴드의 내부면을 따라 상기 허 브의 하단부까지 연장되게 형성되고, 내측면(33)은 상기 허브의 외부면을 따라 상기 상단면의 내측 단부로부터 상기 외측면의 하단부를 잇는 완만한 곡선을 이루도록 형성되는, 다수의 블레이드(30);를 구비하는 것을 특징으로 하는 바,

본 발명의 이러한 특징에 따르면, 블레이드 회전에 따른 공기 토출부 부분에서의 원심력 차이 및 회전축에 대해 경사지게 형성되어 있는 블레이드에 의한 추력에 의해 공기에 동압을 부여하여 다량의 공기를 높은 압력으로 송풍할 수 있으므로, 통기 저항이 높은 부품이 다수 배치되어 있는 자동차용 에어컨 유닛에 효과적으로 적용될 수 있으며,

블로워 휠에 유입되는 공기가 3차원 형상으로 경사지게 형성되어 있는 블레이드를 따라 원활하게 유입되어 배출되고, 날개 전체에 대해 고른 유동 분포를 나타내므로, 동일 용량에 대해 비교적 작은 회전수에서 높은 송풍 효율로 작동이 가능하며, 공기 토출구로부터 배출되는 공기의 역류가 밴드에 차단되므로 공기의 역류로 인한 송풍기 효율 저하나 소음 발생을 방지할 수 있게 있게 된다.

또한, 종래 시로코 팬과 유사하게 원통형의 외형을 갖으며, 별도의 부재 없이 허브와 밴드에 의해 공기 유입구 및 공기 토출구가 형성되므로, 소형 경량으로 저렴하게 제작할 수 있으며, 송풍기의 케이싱 역시 간단한 형태의 소형으로 제작할 수 있으므로 승용차의 엔진룸과 같이 좁은 설치 공간에 설치되는 송풍기에 용이하게 적용할 수 있게 된다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 자동차 에어컨용 블로워 휠의 외관 사시도, 도 3은 허브 및 블레이드의 형상이 나타날 수 있도록 밴드의 일부에 대한 도시를 생략한 상태의 사시도, 도 4는 평면도를 각각 나타낸다.

허브(10)는 상부에서 하부로 갈수록 점차 직경이 증대되며 내측으로 오목한 중공의 원뿔 기둥 형태로 형성되어, 그 중심부에는 구동축이 결합되는 보스(11)가 형성된다.

밴드(20)는, 허브(10)의 외측에 설치되어 유로를 형성함과 동시에 블레이드를 지지하는 구조재 역할을 하는 것으로, 허브의 외측 하부면(10b)과의 사이에 일정 높이의 공기 토출부(42)를 형성할 수 있도록, 그 하단면(20a)이 허브 하단부(10a)로부터 일정 거리 이격되게 형성된다.

블레이드(30)는 허브(10)와 밴드(20) 사이의 공간에 방사상으로 형성되는 바, 블레이드의 상단면(31)은 밴드의 내부면(20b)과 허브(10)의 중심을 잇는 직선상에 형성되고, 블레이드의 외측면(32)은 블레이드 상단면(31)의 외측 단부(31a)로부터 밴드의 내부면(20b)을 따라 허브(10)의 하단부(10a)까지 연장되게 형성되되, 블레이드 외측면(32)의 하단부(32a)가 상단부(32b)에 비해 회전 방향의 뒤쪽에 위치하도록 회전축에 대해 경사지게 곡선 형태로 형성할 수 있다.

회전축에 대한 블레이드(30)의 경사가 클수록 블레이드의 추력에 의한 동압 부여 효과가 증대되나, 어느 정도 이상 커지면 오히려 유동 효율이 급격히 저하되고, 소음이 많이 발생하게 됨을 알 수 있었다.

따라서, 회전축에 대한 블레이드(30)의 경사 정도를, 블로워 휠의 상부로부 터 보았을 때 블레이드 하나가 차지하는 각(α)으로 나타낼 때, 상기 각도 범위를 10°이상 50° 이하가 되도록 하는 것이 바람직하다.

블레이드(30)는 전술한 바와 같이 회전축에 경사지게 설치되면서, 완만한 곡선 형태를 이루도록 형성되는 데, 공기가 원활하게 유입될 수 있도록 블레이드의 입구각(βi)는 30°이상 70°이내의 각도를 갖도록 형성된다.

도 5 내지 도 7은 본 발명의 다른 실시예를 나타내는 도면으로, 도 5는 외관 사시도, 도 6은 단면도, 도 7은 평면도를 나타내는 바, 본 실시예는 흡입부에서 블레이드의 허브(10)측 높이(hi)를 밴드(20)측 높이(ho)에 비해 낮게 형성하여 흡입 효율을 증대시킴과 동시에, 밴드의 폭(Hb)를 좁게하여 토출 저항을 최소화 시키고 블레이드의 출구각(βo)을 회전 방향으로 굽어 있는 전곡형 형태로 형성함으로서 풍량을 증대시킨 실시예를 나타낸다.

블레이드의 밴드측 높이(ho)에 대한 허브측 높이(hi)의 비는 50%이상인 것이 바람직하며, 회전 방향으로 굽은 정도가 과도한 경우 출구에서 간섭이 생기므로 블레이드의 출구각(βo)은 50° 이하로 하는 것이 바람직하다.

이상과 같이 구성되는 본 발명의 자동차 에어컨용 블로워 휠에 의하면, 블레이드 회전에 따른 공기 토출부 부분에서의 원심력 차이 및 회전축에 대해 경사지게 형성되어 있는 블레이드에 의한 추력에 의해 공기에 동압을 부여하여 다량의 공기를 높은 압력으로 송풍할 수 있으므로, 통기 저항이 높은 부품이 다수 배치되어 있는 자동차용 에어컨 유닛에 효과적으로 적용될 수 있다.

또한, 블로워 휠에 유입되는 공기가 3차원 형상으로 경사지게 형성되어 있는 블레이드를 따라 원활하게 유입되어 배출되고, 날개 전체에 대해 고른 유동 분포를 나타내므로, 동일 용량에 대해 비교적 작은 회전수에서 높은 송풍 효율로 작동이 가능하며, 공기 토출구로부터 배출되는 공기의 역류가 밴드에 차단되므로 공기의 역류로 인한 송풍기 효율 저하나 소음 발생을 방지할 수 있게 있게 된다.

또한, 종래 시로코 팬과 유사하게 원통형의 외형을 갖으며, 별도의 부재 없이 허브와 밴드에 의해 공기 유입구 및 공기 토출구가 형성되므로, 소형 경량으로 저렴하게 제작할 수 있으며, 송풍기의 케이싱 역시 간단한 형태의 소형으로 제작할 수 있으므로 승용차의 엔진룸과 같이 좁은 설치 공간에 설치되는 송풍기에 용이하게 적용할 수 있게 된다.

Claims (4)

1. 상부에서 하부로 갈수록 점차 직경이 증대되며 내측으로 오목한 중공의 원뿔 기둥 형태로 형성되어, 중심에 구동축이 결합되는 보스(11)가 형성되어 있는 허브(10)와;

   상기 허브 하단의 대직경부로부터 수직으로 연장되는 선상에 상기 허브와 동심인 중공 원통형으로 형성되고, 하단면이 상기 허브 하단부로부터 일정 거리 이격되게 형성된 밴드(20)와;

   상기 허브(10)와 상기 밴드(20) 사이의 공간에 방사상으로 형성되되,

   상단면(31)은 상기 밴드의 내부면과 상기 허브의 중심을 잇는 직선상에 형성되고,

   외측면(32)은 상기 상단면(31)의 외측 단부로부터 상기 밴드의 내부면을 따라 상기 허브의 하단부까지 연장되게 형성되고, 내측면(33)은 상기 허브의 외부면을 따라 상기 상단면의 내측 단부로부터 상기 외측면의 하단부를 잇는 완만한 곡선을 이루도록 형성되는, 다수의 블레이드(30);를 구비하는 것을 특징으로 하는 자동차 에어컨용 블로워 휠.
2. 제 1 항에 있어서, 평면에서 보았을 때 상기 블레이드 하나가 차지하는 각(α)은 10° 이상 50°이하인 것을 특징으로 하는 자동차 에어컨용 블로워 휠.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 블레이드의 입구각(βi)는 30° 내지 70° 이며, 상기 블레이드의 출구각(βo)은 0°내지 50°인 것을 특징으로 하는 자동차 에어컨용 블로워 휠.
4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 흡입부에서 블레이드의 허브(10)측 높이(hi)가 밴드(20)측 높이(ho)에 비해 낮게 형성된 것을 특징으로 하는 자동차 에어컨용 블로워 휠.

Images