KR20090005960U - 원심팬 및 이를 포함하는 냉장고 - Google Patents

Abstract

본 고안은 토출풍량을 유지하면서도 소음발생이 적은 원심팬 및 이를 포함하는 냉장고에 대한 것이다.

이를 위하여 블레이드의 내측단부와 외측단부를 연결하는 직선이 팬플레이트의 중심과 블레이드의 내측단부를 연결하는 직선과 이루는 각도는 89 내지 91도이며, 입구각이 19 내지 21도이고, 출구각이 34 내지 36도인 원심팬 및 냉장고에 대한 것이다.

원심팬, 냉장고, 입구각, 출구각

Description

원심팬 및 이를 포함하는 냉장고{CENTRIFUGAL FAN AND REFRIGERATOR HAVING THE SAME}

본 고안은 원심팬 및 이를 포함하는 냉장고로서, 더욱 상세하게는 토출풍량을 유지하면서도 소음발생이 적은 원심팬 및 이를 포함하는 냉장고에 대한 것이다.

일반적으로 냉장고는 냉동사이클을 이용하여 냉기를 제공함으로써 음식물을 냉각시키거나 또는 부패를 방지함으로 음식물을 신선한 상태로 장기간 보관하는 장치로써, 이러한 냉기가 냉장실 또는 냉동실 측으로 송풍되도록 냉기순환용 송풍팬이 냉기가 순환되는 유로 상에 설치된다.

대한민국등록특허 제10-0347890호에서 보듯이, 종래의 냉장고는 증발기, 압축기, 응축기 등을 포함한다. 이를 통하여 생성된 냉기를 내상으로 공급하는 냉기유로가 마련되며, 냉장고의 냉기유로는 냉기를 상하로 골고루 공급하도록 수직으로 분배된 후에 다시 수평으로 분배되도록 형성되어 있다. 이러한 냉기유로 상에는 냉기를 토출하기 위하여 일반적으로 축류팬이 마련되어 있다.

종래의 축류팬은 냉기가 축방향으로 토출되는 구성이므로 냉장고의 냉기유로형상에 의하여 강제적으로 냉기유로가 수직방향으로 변경되어 유동손실이 많이 발생되는 문제가 있었으며, 소음이 과도하게 발생하는 문제가 있었다. 본 고안에서는 종래의 토출풍량을 유지하면서도 소음발생이 적은 원심팬 및 이를 포함하는 냉장고를 구현하고자 한다.

상기 과제를 해결하기 위하여 본 고안은, 원판형상의 팬플레이트와, 상기 팬플레이트에 수직으로 배치된 복수개의 블레이드를 포함하며, 상기 복수개의 블레이드의 내측단부는 상호간에 가상의 내접원을 이루고, 상기 복수개의 블레이드의 외측단부는 상호간에 가상의 외접원을 이루며, 상기 블레이드의 내측단부와 외측단부를 연결하는 직선이 상기 팬플레이트의 중심과 상기 블레이드의 내측단부를 연결하는 직선과 이루는 각도는 89 내지 91도이며, 상기 내측단부와 내접원의 접점인 내접점에서의 접선과 상기 내측단부가 이루는 각이 19 내지 21도이며, 상기 외측단부와 외접원의 접점인 외접점에서의 접선과 상기 외측단부가 이루는 각이 34 내지 36도인 원심팬에 대한 것이다.

또한, 상기 팬플레이트의 중심에서 상기 블레이드의 내측단부까지의 거리(r)를 상기 팬플레이트의 중심에서 상기 블레이드의 외측단부까지의 거리(R)로 나눈 값(r/R)이 0.53 내지 0.55일 수 있다.

또한, 상기 블레이드의 내측단부에서 외측단부까지의 직선거리(L)를 상기 블레이드의 외측단부 상호간을 연결하는 호의 길이(P)로 나눈 값(L/P)이 1.4 내지 1.6일 수 있다.

또한, 상기 복수개의 블레이드는 11개의 블레이드로 마련될 수 있다.

또한, 상기 원심팬과, 상기 원심팬을 구동하는 모터와, 외관을 형성하는 외상과, 상기 외상의 내부에 마련된 저장실과, 상기 저장실의 후방에 마련된 냉기공급유로와, 상기 저장실과 냉기공급유로를 구획하고 냉기가 상기 저장실로 토출되도록 토출구가 마련된 내측패널을 포함하고, 상기 원심팬은 상기 냉기공급유로상에 마련된 냉장고에 대한 것이다.

본 고안의 구성에 의하여 냉기공급과정에서 종래의 풍량을 유지하면서도 유동손실이 감소된다. 이에 따라 소음이 감소되므로 제품의 정숙성이 향상되는 효과가 있다.

이하에서는 본 고안에 따른 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 1은 본 고안의 실시예에 따른 원심팬 및 이를 포함하는 냉장고의 측단면도이다. 본 고안에 따른 냉장고는 도 1에 도시한 바와 같이, 외관을 형성하는 외상(100) 내부의 저장실은 중간벽(600)에 의해 상호 구획된 상부의 냉동실(200)과 하부의 냉장실(300)로 구성된다.

외상(100)의 전면에는 냉동실(200)과 냉장실(300)을 각각 개폐하기 위한 냉동실도어(400)와 냉장실도어(500)가 설치된다. 냉동실(200)의 내측 후방에는 다수의 냉기토출구(211)를 갖춘 냉동실 내측패널(210)이 설치되며, 냉동실 내측패널(210) 후방에는 냉기가 유동하는 냉기공급유로(220)가 마련되어 있으며, 냉기공급유로상에는 원심팬(230)이 위치하고 있다.

한편, 증발기(260)가 설치되는 냉각실(270)과 냉기공급유로(220)는 유로구획판(240)에 의해 구획된다. 즉 유로구획판(240) 후방에는 냉각실(270)이 마련되고, 냉각실(270) 내부에는 냉기의 생성을 위한 증발기(260)가 설치되는 것이다. 유로구획판(240) 및 원심팬(230)에 대해서는 도 2에 대해서 설명하면서 아울러 서술한다.

냉장실(300) 내측 후방에는 냉기공급유로(220)를 형성하도록 후벽과 소정간격 이격되어 다수의 냉기토출구가 형성된 냉장실 내측패널(310)이 설치된다. 그리고 냉동실 냉기공급유로의 하단과 냉장실 냉기공급유로의 상단은 중간벽(600)에 형성된 연결유로(610)를 통해 연결된다. 또 중간벽(600) 내에는 냉동실(200) 및 냉장실(300) 내부의 공기가 냉각실(270) 쪽으로 복귀하도록 안내하는 복귀유로(620)가 형성된다.

따라서 이러한 냉장고는 원심팬(230)이 동작하면 증발기(260)를 거치면서 냉각된 냉각실(270) 내부의 공기가 냉동실 냉기공급유로(220)로 공급된다. 냉동실 냉기공급유로(220)의 냉기는 냉동실 쪽 냉기토출구(211)를 통해 냉동실(200) 내부로 공급되고, 일부가 연결유로(610)를 통하여 냉장실 냉기공급유로(220)로 공급된다. 냉장실의 냉기공급유로(220)의 공기는 냉장실(300)의 냉장실 내측패널(310)의 개구 를 통하여 냉장실(300) 내부로 공급된다. 그리고 냉동실(200)과 냉장실(300) 내부의 공기는 중간벽(600)에 형성된 복귀유로(620)를 통하여 다시 냉각실(270)로 복귀함으로써 순환을 한다.

도 2는 본 고안의 실시예에 따른 원심팬의 결합구조를 나타낸 분해사시도이다. 도 2에 도시된 바와 같이, 본 고안의 냉장고는, 유로구획판(240)과, 유로구획판에 부착되는 팬장착판(240a)과, 팬장착판에 장착되는 원심팬(230)과, 원심팬에 구동력을 전달하는 팬모터(250)를 포함한다.

팬장착판(240a)은 팬모터(250)를 지지하는 지지부(243)를 포함하며, 벨마우스(242)는 팬장착판(240a)과 일체로 연결되어 송풍방향으로 유선형의 단면으로 형성된다. 원심팬(230)은 벨마우스(242)와 원심팬(230)의 블레이드가 일정한 이격거리를 유지할 수 있도록 유로구획판(240)의 개구(241)에 위치한다.

원심팬(230)의 후측에는 원심팬(230)과 축결합하여 송풍력을 제공하기 위한 팬모터(250)가 마련되는데, 팬모터(250)는 이를 지지하기 위한 지지부(243)에 고정설치된다. 지지부(243)는 유로구획판(240)에서 팬모터(250)측으로 돌출된 지지다리와 팬모터(250)의 고정을 위한 팬모터장착부로 구성된다.

원심팬을 사용함에 따라 토출 냉기는 팬플레이트(231)의 중심에서 반경방향으로 방사상으로 토출되고 이에 따라 토출된 냉기가 내측패널에 수직으로 충돌하지 않으므로 유동저항이 감소되며 이에 따라 소음 또한 감소된다.

도 3은 본 고안에 따른 원심팬의 평면도이다. 도 3에서 보듯이, 본 고안의 원심팬은 블레이드의 개수가 11개이다. 원심팬의 회전에 따라 공진이 발생하는 경우에는 소음이 커지므로 공진을 회피하도록 블레이드의 개수를 조정할 필요가 있다.

그런데 일반적으로 사용되는 전원의 주파수는 50㎐ 또는 60㎐이며, 블레이드가 10개인 경우에 50㎐와 60㎐는 10의 배수이고, 블레이드가 12개인 경우에 60㎐는 12의 배수이기 때문에 공진이 발생할 수 있다. 따라서, 본 고안의 실시예에서의 블레이드의 개수는 11개로 설계되었다. 물론 공진조건을 피하도록 블레이드의 개수를 달리 정할 수도 있음은 자명하다.

복수개의 블레이드(232)의 내측단부는 가상의 내접원(233)을 이루며, 복수개의 블레이드(232)의 외측단부는 가상의 외접원(234)을 이룬다. 입구각(α)은 블레이드(232)의 내측단부와 내접원(233)의 접선이 이루는 각이며, 출구각(β)은 블레이드(232)의 외측단부와 외접원(234)의 접선이 이루는 각이다.

R은 팬플레이트(231)의 중심에서 외접원(234)까지의 거리이며, r은 팬플레이트(231)의 중심에서 내접원(233)까지의 거리이다.

D는 블레이드(232)의 외측단부와 내측단부를 연결하는 직선(L)이 팬플레이트(231)의 중심과 내측단부를 연결하는 직선과 이루는 설치각도(D)이다.

P는 외접원(234)와 블레이드(232)의 외측단부가 접하는 인접한 점들이 이루는 호의 길이를 의미한다.

일반적으로 블레이드의 설치각도(D)가 180도에 가까울수록 토출풍량은 증가 되지만 유동저항이 커지면서 소음도 증가하게 된다. 뿐만 아니라 모터에 부하가 커지기 때문에 RPM이 감소하게 되어 실제로 토출풍량이 크게 증가하지는 않는다. 즉 효율이 감소하게 되는 것이다. 반면, 블레이드의 설치각도(D)가 90도에 가까울수록 토출풍량은 감소되고 모터에 대한 부하도 작아지며 유동저항이 감소되면서 소음도 감소된다.

한편, 블레이드가 평면이 아니라 곡면을 이루도록 하는 경우, 즉 입구각과 출구각이 설치각도(D)와 상이하도록 소정의 곡면으로 구성된 원심팬은 단순한 평면의 블레이드로 구성된 원심팬보다 유리한 효과를 가지게 된다. 즉, 특정한 입구각과 출구각을 가지도록 곡면으로 이루어진 블레이드를 사용함으로써 풍량을 증가시키면서도 소음수준을 낮출 수가 있게 되는 것이다.

본 실시예에서는 설치각도(D)가 기본적으로 90도를 이루도록 하여 유동저항이 가장 작도록 설정하였으며, 이 조건에서 다양한 입구각과 출구각의 조건에 따른 토출풍량과 소음수준을 비교실험 분석하였다.

도 4는 입구각과 출구각에 따른 풍량변화추이를 나타낸 실험데이터이다. 도 5는 입구각과 풍량에 따른 소음변환추이를 나타낸 실험데이터이다.

실험조건은 r/R은 0.54이고, 11개의 블레이드를 사용한 원심팬을 사용하였으며, 요구되는 풍량은 1.06CMM(㎥ /min)이고, 압력저항 2.5 ㎜Aq (원심팬의 입구와 출구의 압력차이) 조건이었다. 입구각(α)과 출구각(β)을 여러 가지 경우로 변화시킨 결과, α=β=25인 경우와, α=20 및 β=35인 경우에도 풍량을 만족하였다.

한편, 도 5에서 보듯이, 요구되는 풍량인 1.06 CMM에서 α=25인 경우와 α=20인 경우를 비교하면 α=20인 경우가 소음이 더 낮았다. 따라서, 입구각이 대략 20도이면서 출구각이 대략 34 내지 36도인 경우가 요구되는 풍량을 만족하면서도 소음이 낮은 것을 알 수 있다.

도 6은 r/R 값에 따른 소음변화추이를 나타낸 실험데이터이다. 실험조건은 입구각이 20도, 출구각이 35도, 11개의 블레이드로 구성된 원심팬을 사용하였으며, 요구되는 풍량은 1.06CMM이었다. 도 6에서 보듯이, 1.06 CMM/ 2.5 ㎜Aq 조건을 만족하도록 원심팬을 작동시킨 경우에 r/R 값이 0.64일 때와 0.73일 때의 소음수준이 r/R 값이 0.54일 때보다 더 큰 것을 알 수 있다. 반면, r/R 값이 대략 0.53 보다 작은 경우에는 팬의 중량이 지나치게 커지면서 모터의 RPM이 감소하게 되며 이에 따라 효율이 급격히 저하되는 문제가 발생된다.

결국, 팬플레이트(231)의 중심에서 블레이드의 내측단부까지의 거리(r)를 팬플레이트의 중심에서 블레이드의 외측단부까지의 거리(R)로 나눈 값(r/R)이 대략 0.53 내지 0.55인 경우가 소음감소에 유리한 효과가 있음을 알 수 있다.

도 7는 기존 축류팬을 사용한 냉장고와 본 고안에 의한 원심팬을 사용한 냉장고의 소음을 비교한 실험데이터이다. 실험조건은 입구각이 20도, 출구각이 35도, r/R은 0.54이고, 11개의 블레이드로 구성된 지름이 110㎜의 원심팬을 사용하였으며, 요구되는 풍량은 1.06CMM이었다.

도 7에서 보듯이, 토출풍량이 1.06 CMM(㎥ /min)이고, 2.5 ㎜Aq (원심팬의 입구와 출구의 압력차이) 조건을 만족하도록 기존의 축류팬을 작동시킨 경우에 약 11.5 V 전압에서 약 39 dB의 소음이 측정되었다. 실험조건은 4개의 블레이드를 가지며 지름이 110㎜인 축류팬을 사용하였다. 본 고안의 경우에는 동일 조건에서 약 35 dB의 소음이 측정되었는바, 약 4 dB의 소음이 감소되는 효과를 보였다.

한편, 본 실시예에서는 블레이드가 11개인 경우를 실험하였으나 공진조건을 피하도록 블레이드의 개수를 정할 수도 있음은 자명하다. 이 경우에 블레이드의 내측단부와 외측단부 사이의 거리(L: 블레이드의 직선길이)를 블레이드 사이의 호의 길이(P)로 나눈 값(L/P)이 대략 1.4 내지 1.6 에 해당하게 만들고, 기타 설치각도(D), 입구각(α), 출구각(β)의 조건을 동일하게 하면 최적의 효율과 낮은 소음수준을 가지는 원심팬을 구성할 수 있다.

도 1은 본 고안의 실시예에 따른 원심팬 및 이를 포함하는 냉장고의 측단면도이다.

도 2는 본 고안의 실시예에 따른 원심팬의 결합구조를 나타낸 분해사시도이다.

도 3은 본 고안에 따른 원심팬의 평면도이다.

도 4는 입구각과 출구각에 따른 풍량변화추이를 나타낸 실험데이터이다.

도 5는 입구각과 풍량에 따른 소음변환추이를 나타낸 실험데이터이다.

도 6은 r/R 값에 따른 소음변화추이를 나타낸 실험데이터이다.

도 7은 기존 축류팬을 사용한 냉장고와 본 고안에 의한 원심팬을 사용한 냉장고의 소음을 비교한 실험데이터이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

210: 냉동실 내측패널, 230: 원심팬,

240: 유로구획판, 250: 팬모터,

D: 설치각도, α: 입구각,

β: 출구각, L: 블레이드의 직선길이,

P: 블레이드간의 호의 길이.

Claims (5)

1. 원판형상의 팬플레이트와, 상기 팬플레이트에 수직으로 배치된 복수개의 블레이드를 포함하며, 상기 복수개의 블레이드의 내측단부는 상호간에 가상의 내접원을 이루고, 상기 복수개의 블레이드의 외측단부는 상호간에 가상의 외접원을 이루며, 상기 블레이드의 내측단부와 외측단부를 연결하는 직선이 상기 팬플레이트의 중심과 상기 블레이드의 내측단부를 연결하는 직선과 이루는 각도는 89 내지 91도이며, 상기 내측단부와 내접원의 접점인 내접점에서의 접선과 상기 내측단부가 이루는 각이 19 내지 21도이며, 상기 외측단부와 외접원의 접점인 외접점에서의 접선과 상기 외측단부가 이루는 각이 34 내지 36도인 원심팬.
2. 제1항에 있어서,

   상기 팬플레이트의 중심에서 상기 블레이드의 내측단부까지의 거리(r)를 상기 팬플레이트의 중심에서 상기 블레이드의 외측단부까지의 거리(R)로 나눈 값(r/R)이 0.53 내지 0.55인 원심팬.
3. 제1항에 있어서,

   상기 블레이드의 내측단부에서 외측단부까지의 직선거리(L)를 상기 블레이드의 외측단부 상호간을 연결하는 호의 길이(P)로 나눈 값(L/P)이 1.4 내지 1.6인 원

   심팬.
4. 제1항에 있어서,

   상기 복수개의 블레이드는 11개의 블레이드로 마련된 원심팬.
5. 제1항 내지 제4항 중의 어느 한 항의 원심팬과, 상기 원심팬을 구동하는 모터와, 외관을 형성하는 외상과, 상기 외상의 내부에 마련된 저장실과, 상기 저장실의 후방에 마련된 냉기공급유로와, 상기 저장실과 냉기공급유로를 구획하고 냉기가 상기 저장실로 토출되도록 토출구가 마련된 내측패널을 포함하고, 상기 원심팬은 상기 냉기공급유로상에 마련된 냉장고.

Images