KR20140139316A - 차량용 공조장치의 송풍기 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 차량용 공조장치의 송풍기에 관한 것으로서, 송풍실에서 입구측으로의 공기 역류현상을 방지할 수 있도록 구성함으로써 공기 역류현상으로 인한 송풍소음의 발생과 공기의 송풍효율 저하현상을 방지할 수 있도록 하는 것을 목적으로 한다.
이러한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 송풍실과 입구와 출구를 구비하는 스크롤 케이싱과, 송풍실에 설치되며, 입구측 공기를 흡입하여 반경방향 외측의 출구측으로 송풍하는 송풍팬을 포함하고, 송풍팬은, 중앙의 허브와, 둘레의 날개들 및 날개들의 상단부를 연결하는 환형의 밴드를 포함하는 차량용 공조장치의 송풍기에 있어서, 송풍팬의 회전 시에 송풍실의 입구측 둘레부분을 향해 공기를 송풍할 수 있도록, 입구측 둘레부분에 대응되는 송풍팬의 밴드부분에 형성되는 다수의 보조날개들과; 송풍팬의 보조날개들에 대응되는 입구측 둘레의 스크롤 케이싱부분에 형성되며, 송풍팬의 보조날개들에 의해 송풍된 공기를 송풍팬의 보조날개들 측으로 반송시켜, 송풍팬과 입구측 둘레부분 사이에 공기 역류차단용 와류유동층이 발생될 수 있게 유도하는 그루브를 구비한다.

Description

차량용 공조장치의 송풍기{BLOWER OF AIR CONDITIONING SYSTEM FOR AUTOMOTIVE VEHICLES}
본 발명은 차량용 공조장치의 송풍기에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 송풍실에서 입구측으로의 공기 역류현상을 방지할 수 있도록 구성함으로써, 공기 역류현상으로 인한 송풍소음의 발생과 공기의 송풍효율 저하현상을 방지할 수 있는 차량용 공조장치의 송풍기에 관한 것이다.
자동차는 실내를 냉,난방하는 공조장치를 갖추고 있다. 이러한 공조장치는, 도 1과 도 2에 도시된 바와 같이, 내,외기를 흡입한 후, 차실내로 송풍하는 송풍기(10)를 구비한다.
송풍기(10)는, 스크롤 케이싱(12)을 갖추고 있다. 스크롤 케이싱(12)은 내부의 송풍실(14)을 구비하며, 송풍실(14)은 입구(16)와 출구(18)를 갖추고 있다.
입구(16)는 스크롤 케이싱(12)의 상면에 형성되며, 출구(18)는 스크롤 케이싱(12)의 측면에 형성된다.
그리고 송풍기(10)는, 송풍팬(20)과, 송풍팬(20)을 구동시키는 송풍모터(20a)를 구비한다.
송풍팬(20)은, 원심형 다익팬(Multi Vane Fan)으로서, 스크롤 케이싱(12)의 송풍실(14)에 설치되며, 중앙의 허브(Hub)(22)와, 둘레의 날개(24)들 및, 날개(24)들의 상단부를 연결하는 환형의 밴드(26)로 구성된다.
이러한 송풍팬(20)은, 송풍실(14)의 입구(16)측 공기를 흡입한 다음, 흡입한 공기를 반경방향 외측의 송풍실(14) 출구(18)측으로 송풍한다.
그런데, 이러한 종래의 송풍기(10)는, 도 2에 도시된 바와 같이, 송풍팬(20)으로부터 토출된 공기가, 스크롤 케이싱(12)의 바깥쪽 내벽면에 부딪히면서 송풍팬(20)의 상측부분으로 상승하고, 상승된 공기가 송풍팬(20)의 상단부분과 송풍실(14)의 입구(16) 사이의 틈새(t)로 역류한다는 단점이 있다.
특히, 원심형 송풍팬(20)의 송풍특성 때문에, 송풍팬(20)의 상측부분이 하측부분에 비해 상대적으로 낮은 압력을 유지하는데, 이때, 송풍팬(20)으로부터 배출된 공기가 낮은 압력의 상측부분으로 보다 쉽게 상승하고, 이로써, 상승된 공기가 송풍팬(20)의 상단부분과 송풍실(14)의 입구(16) 사이의 틈새(t)로 다량 역류한다는 단점이 있다.
그리고 이러한 단점 때문에 송풍소음이 발생되고, 송풍기(10)의 공기 송풍효율이 현저하게 저하된다는 문제점이 지적되고 있다.
본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 그 목적은, 송풍팬과 송풍실의 입구 사이로의 공기 역류현상을 방지할 수 있는 차량용 공조장치의 송풍기를 제공하는 데 있다.
본 발명의 다른 목적은, 송풍팬과 송풍실의 입구 사이로의 공기 역류현상을 방지할 수 있도록 구성함으로써, 공기 역류현상으로 인한 송풍소음의 발생과 공기의 송풍효율 저하현상을 방지할 수 있는 차량용 공조장치의 송풍기를 제공하는 데 있다.
이러한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 차량용 공조장치의 송풍기는, 송풍실과 입구와 출구를 구비하는 스크롤 케이싱과, 상기 송풍실에 설치되며, 상기 입구측 공기를 흡입하여 반경방향 외측의 출구측으로 송풍하는 송풍팬을 포함하고, 상기 송풍팬은, 중앙의 허브와, 둘레의 날개들 및 상기 날개들의 상단부를 연결하는 환형의 밴드를 포함하는 차량용 공조장치의 송풍기에 있어서, 상기 송풍팬의 회전 시에 상기 송풍실의 입구측 둘레부분을 향해 공기를 송풍할 수 있도록, 상기 입구측 둘레부분에 대응되는 상기 송풍팬의 밴드부분에 형성되는 다수의 보조날개들과; 상기 송풍팬의 보조날개들에 대응되는 상기 입구측 둘레의 상기 스크롤 케이싱부분에 형성되며, 상기 송풍팬의 보조날개들에 의해 송풍된 공기를 상기 송풍팬의 보조날개들 측으로 반송시켜, 상기 송풍팬과 상기 입구측 둘레부분 사이에 공기 역류차단용 와류유동층이 발생될 수 있게 유도하는 그루브를 포함하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 보조날개들은, 상기 송풍팬의 밴드 상면을 따라 등간격으로 수직하게 형성되며, 익단(翼端)부분이 상기 송풍팬의 반경방향 외측을 향해 연장되는 것을 특징으로 한다.
그리고 상기 보조날개들은, 소수(素數)의 개수로 형성되며, 상기 송풍팬의 날개와 동일하거나 또는 상기 송풍팬의 날개보다 작은 개수를 갖는 것을 특징으로 한다.
그리고 상기 보조날개들은, 상기 송풍팬의 전체 높이를 기준으로 8∼20% 범위의 높이를 가지며, 익단부분이 회전방향의 반대방향을 향해 굽어져 있는 후향깃(Backward Curve)의 형상을 갖는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 차량용 공조장치의 송풍기에 의하면, 송풍팬과 송풍실의 입구 사이에 고압의 와류유동층을 형성하는 구조이므로, 송풍팬과 송풍실의 입구 사이로의 공기 역류현상을 방지할 수 있는 효과가 있다.
또한, 송풍팬과 송풍실의 입구 사이로의 공기 역류현상을 방지할 수 있으므로, 공기 역류현상으로 인한 송풍소음의 발생과 공기의 송풍효율 저하현상을 방지할 수 있는 효과가 있다.
또한, 공기의 송풍효율이 저하되지 않으므로, 불필요한 전기소비를 방지할 수 있다. 이로써, 불필요한 전기소모 없이도 공기의 송풍성능을 현저하게 개선시킬 수 있는 효과가 있다.
도 1은 종래의 차량용 공조장치의 송풍기가 설치된 모습을 나타내는 공조장치의 사시도,
도 2는 종래의 차량용 공조장치의 송풍기가 설치된 모습을 나타내는 공조장치의 단면도,
도 3은 본 발명에 따른 차량용 공조장치의 송풍기를 나타내는 분해 사시도,
도 4는 도 3의 결합상태를 나타내는 단면도로서, 본 발명에 따른 송풍기의 구성을 상세하게 나타내는 도면,
도 5는 본 발명의 송풍기를 구성하는 송풍팬의 평면도,
도 6은 본 발명의 송풍기를 구성하는 송풍팬의 변형예를 나타내는 평면도,
도 7은 본 발명의 송풍기를 구성하는 송풍팬의 또 다른 변형예를 나타내는 평면도,
도 8은 도 4의 Ⅷ-Ⅷ선 단면도로서, 본 발명의 송풍기를 구성하는 송풍실 입구측부분을 상세하게 나타내는 도면,
도 9는 보조날개가 없는 종래기술의 공기 유동 성능을 알아보기 위한 공기 유동 시험도,
도 10은 보조날개가 없는 종래기술의 공기 역류현상 방지 성능을 알아보기 위한 공기 유동 시험도,
도 11은 보조날개를 구비한 본 발명의 공기 유동 성능을 알아보기 위해 도 9의 종래기술과 비교 테스트한 공기 유동 시험도,
도 12는 보조날개를 구비한 본 발명의 공기 역류현상 방지 성능을 알아보기 위해 도 10의 종래기술과 비교 테스트한 공기 유동 시험도이다.
이하, 본 발명에 따른 차량용 공조장치의 송풍기의 바람직한 실시예를 첨부한 도면에 의거하여 상세히 설명한다(종래와 동일한 구성요소는 동일한 부호를 사용하여 설명한다).
먼저, 본 발명에 따른 송풍기의 특징부를 살펴보기에 앞서, 도 3과 도 4를 참조하여 공조장치의 송풍기에 대해 간략하게 살펴본다.
공조장치의 송풍기(10)는, 스크롤 케이싱(12)을 갖추고 있다. 스크롤 케이싱(12)은 내부의 송풍실(14)을 구비하며, 송풍실(14)은 입구(16)와 출구(18)를 갖추고 있다.
입구(16)는 스크롤 케이싱(12)의 상면에 형성되며, 출구(18)는 스크롤 케이싱(12)의 측면에 형성된다.
그리고 송풍기(10)는, 송풍실(14)에 설치되는 송풍팬(20)과, 송풍팬(20)을 구동시키는 송풍모터(20a)를 구비한다.
송풍팬(20)은, 중앙의 허브(22)와, 둘레의 날개(24)들 및, 날개(24)들의 상단부를 연결하는 환형의 밴드(26)로 구성되며, 이렇게 구성된 송풍팬(20)은, 송풍실(14)의 입구(16)측 공기를 흡입한 다음, 흡입한 공기를 반경방향 외측의 송풍실(14) 출구(18)측으로 송풍한다.
다음으로, 본 발명에 따른 송풍기의 특징부를 도 3 내지 도 12를 참조하여 상세하게 설명한다.
먼저, 도 3 내지 도 5를 참조하면, 본 발명의 송풍기는, 송풍팬(20)의 밴드(26)부분에 형성되는 다수의 보조날개(30)들을 구비한다.
다수의 보조날개(30)들은, 밴드(26)의 상면을 따라 형성된다. 특히, 송풍실(14)의 입구(16)측 둘레부분에 대응되는 밴드(26)의 상면부분에 일정한 간격을 두고 수직하게 형성된다.
이렇게 형성된 각 보조날개(30)들은, 밴드(26)의 내측부분으로부터 반경방향 외측으로 향해 연장된다. 특히, 그 익단(翼端)부분(32)은, 송풍팬(20)의 반경방향 외측을 향해 뻗어 있다.
이러한 구성의 보조날개(30)들은, 송풍팬(20)이 회전운동함에 따라 일체로 회전되면서 공기의 원심력을 발생시킨다. 특히, 송풍실(14)의 입구(16)측을 향해 공기의 원심력을 발생시킨다. 따라서, 송풍실(14)의 입구(16)측을 향해 공기가 송풍될 수 있게 한다.
여기서, 보조날개(30)들의 익근(翼根)부분(34)에 대응되는 밴드(26)에는, 지지리브(26a)가 원주방향을 따라 대략 수직하게 형성되며, 이렇게 형성된 지지리브(26a)는, 보조날개(30)들의 익근부분(34)을 지지하도록 구성된다.
그리고 다수의 보조날개(30)들은, 그 개수가 송풍팬(20)의 날개(24)와 동일하거나 또는 송풍팬(20)의 날개(24)보다 작도록 구성되는 것이 바람직하다.
또한, 다수의 보조날개(30)들은, 밴드(26)의 상면을 따라 형성되어 있되, 소수(素數)의 개수를 갖도록 구성되는 것이 바람직하다. 이는, 송풍팬(20)의 회전시 공진을 회피하기 위함이다.
그리고 다수의 보조날개(30)들은, 그 높이(h)가 송풍팬(20)의 전체 높이(H)를 기준으로 약 8∼20% 범위를 갖도록 구성되는 것이 바람직하다.
그리고 다수의 보조날개(30)들은, 익단부분(32)이 회전방향의 반대방향을 향해 굽어져 있는 후향깃(Backward Curve)으로 구성되는 것이 바람직하다.
경우에 따라, 보조날개(30)의 익단부분(32)은, 도 6에 도시된 바와 같이, 회전방향을 향해 굽어져 있는 전향깃(Forward Curve)으로 구성될 수도 있고, 도 7에 도시된 바와 같이, 반경방향 외측을 향해 방사상으로 연장될 수도 있다.
그리고, 도 3과 도 4와 도 8을 참조하면, 본 발명의 송풍기는, 송풍실(14)의 입구(16)측 둘레부분에 형성되는 그루브(Groove)(40)를 구비한다.
그루브(40)는, 송풍팬(20)의 보조날개(30)들에 대응되는 스크롤 케이싱(12) 안쪽면부분에 형성된다. 특히, 스크롤 케이싱(12)의 안쪽면부분을 따라 환형의 형상으로 형성된다.
이러한 그루브(40)는, 도 4에 도시된 바와 같이, 송풍팬(20)의 회전에 따라 송풍팬(20)의 보조날개(30)들이 공기를 송풍하면, 송풍된 공기를 수용하고, 수용된 공기를 다시 송풍팬(20)의 보조날개(30)들측으로 반송시킨다.
그리고 송풍팬(20)의 보조날개(30)들측으로 반송된 공기들이, 송풍팬(20)의 보조날개(30)들에 의해 다시 그루브(40)로 송풍되면, 그루브(40)는 송풍된 공기들을 다시 송풍팬(20)의 보조날개(30)들로 반송시킨다.
그리고 이와 같은, 송풍팬(20) 보조날개(30)들의 공기 송풍작용과 그루브(40)의 공기 반송작용 때문에, 보조날개(30)들과 그루브(40) 사이의 공기는 Vortex Blower의 원리에 의해 고압의 와류(Vortex)를 형성하면서 이동한다.
특히, 보조날개(30)들과 그루브(40) 사이를 따라 고압의 와류를 형성하면서 유동한다. 이로써, 송풍팬(20)의 상단 둘레부분과 송풍실(14)의 입구(16)측 사이의 틈새(t)에는 고압의 와류유동층이 형성된다.
그 결과, 송풍팬(20)의 상단 둘레부분과 송풍실(14)의 입구(16)측 사이의 틈새(t)는 차단된다. 이로써, 송풍팬(20)과 입구(16)측 사이의 틈새(t)에서 발생되는 공기의 역류현상이 방지된다. 특히, 송풍실(14)에서 입구(16)측으로의 공기역류현상이 원천적으로 방지된다.
따라서, 공기의 역류현상으로 인한 송풍소음의 발생과 공기의 송풍효율 저하현상을 방지할 수 있다.
한편, 그루브(40)는, 그 폭(w)이 보조날개(30)의 길이(ℓ)와 동일하거나 또는 보조날개(30)의 길이(ℓ)보다 작도록 구성되는 것이 바람직하다. 더욱 바람직하게는, 그루브(40)의 폭(w)이 보조날개(30)의 길이(ℓ)와 동일하도록 구성되는 것이 좋다.
그리고 그루브(40)의 깊이(d)는, 그 폭(w)보다 작도록 구성되는 것이 바람직하다.
또한, 그루브(40)는, 대략 "반원형"의 단면을 갖는 것이 바람직하다. 따라서, 그루브(40)의 내측면부분이 소정의 곡률을 갖도록 구성되는 것이 바람직하다. 이는, 송풍팬(20)의 보조날개(30)들에 의해 원심력을 받은 공기를 자연스럽게 가이드 하기 위함이다. 특히, 송풍팬(20)의 보조날개(30) 측을 향해 자연스럽게 가이드 하기 위함이다.
이와 같은 구성을 갖는 본 발명의 송풍기에 의하면, 송풍팬(20)과 송풍실(14)의 입구(16) 사이에 고압의 와류유동층을 형성하는 구조이므로, 송풍팬(20)과 송풍실(14)의 입구(16) 사이로의 공기 역류현상을 방지할 수 있다.
또한, 송풍팬(20)과 송풍실(14)의 입구(16) 사이로의 공기 역류현상을 방지할 수 있으므로, 공기 역류현상으로 인한 송풍소음의 발생과 공기의 송풍효율 저하현상을 방지할 수 있다.
한편, 본 발명자들은, 보조날개(30)와 그루브(40)로 인한 "공기의 유동 성능"과, 그로 인한 송풍팬(20)과 입구(16) 사이의 "와류유동층 발생 유무" 및, 와류유동층으로 인한 송풍팬(20)과 입구(16) 사이로의 "공기 역류현상 방지" 성능을 알아보기 위해, 보조날개(30)가 없는 종래기술과 "공기 유동 성능"과 "공기 역류현상 방지 성능"을 각각 시험해 보았다.
시험결과, 도 9에 도시된 바와 같이, 종래기술은, 송풍팬(20)의 밴드(26)부분에 공기의 유동이 전혀 없는 것으로 나타났다.
따라서, 종래기술은, 도 10에 도시된 바와 같이, 송풍팬(20)과 입구(16) 사이에 와류유동층이 전혀 발생되지 않음을 알 수 있다. 그 결과, 송풍팬(20)과 입구(16) 사이로 다량의 공기가 역류되는 현상(도면에서의 노란색 부분)이 발생되는 것을 알 수 있다.
반면에, 본 발명은, 도 11에 도시된 바와 같이, 송풍팬(20)의 보조날개(30)로 인해 공기의 유동 성능이 매우 향상되는 것으로 나타났다.
따라서, 본 발명은, 도 12에 도시된 바와 같이, 송풍팬(20)과 입구(16) 사이에 와류유동층(A)이 발생되는 것을 알 수 있다. 그 결과, 송풍팬(20)과 입구(16) 사이로의 공기 역류현상이 방지되는 것을 알 수 있다.
결과적으로, 본 발명은, 송풍팬(20)과 입구(16) 사이로의 공기 역류현상이 방지되므로, 공기 역류현상으로 인한 송풍소음의 발생과 공기의 송풍효율 저하현상을 방지할 수 있다.
특히, 공기의 송풍효율이 저하되지 않으므로, 불필요한 전기소비를 방지할 수 있다. 이로써, 불필요한 전기소모 없이도 공기의 송풍성능을 현저하게 개선시킬 수 있다.
이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시적으로 설명하였으나, 본 발명의 범위는 이와 같은 특정 실시예에만 한정되는 것은 아니며, 특허청구범위에 기재된 범주내에서 적절하게 변경 가능한 것이다.
10: 송풍기 12: 스크롤 케이싱(Scroll Casing)
14: 송풍실 16: 입구
18: 출구 20: 송풍팬(Fan)
22: 허브(Hub) 24: 날개
26: 밴드(Band) 30: 보조날개
32: 익단부분 40: 그루브(Groove)
H: 송풍팬의 전체높이 h: 보조날개의 높이
ℓ: 보조날개의 길이 w: 그루브의 폭
d: 그루브의 깊이
t: 송풍팬과 송풍실의 입구 사이의 틈새

Claims (9)

  1. 송풍실(14)과 입구(16)와 출구(18)를 구비하는 스크롤 케이싱(12)과, 상기 송풍실(14)에 설치되며, 상기 입구(16)측 공기를 흡입하여 반경방향 외측의 출구(18)측으로 송풍하는 송풍팬(20)을 포함하고, 상기 송풍팬(20)은, 중앙의 허브(22)와, 둘레의 날개(24)들 및 상기 날개(24)들의 상단부를 연결하는 환형의 밴드(26)를 포함하는 차량용 공조장치의 송풍기에 있어서,
    상기 송풍팬(20)의 회전 시에 상기 송풍실(14)의 입구(16)측 둘레부분을 향해 공기를 송풍할 수 있도록, 상기 입구(16)측 둘레부분에 대응되는 상기 송풍팬(20)의 밴드(26)부분에 형성되는 다수의 보조날개(30)들과;
    상기 송풍팬(20)의 보조날개(30)들에 대응되는 상기 입구(16)측 둘레의 상기 스크롤 케이싱(12)부분에 형성되며, 상기 송풍팬(20)의 보조날개(30)들에 의해 송풍된 공기를 상기 송풍팬(20)의 보조날개(30)들 측으로 반송시켜, 상기 송풍팬(20)과 상기 입구(16)측 둘레부분 사이에 공기 역류차단용 와류유동층이 발생될 수 있게 유도하는 그루브(40)를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 공조장치의 송풍기.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 보조날개(30)들은,
    상기 송풍팬(20)의 밴드(26) 상면을 따라 등간격으로 수직하게 형성되며, 익단(翼端)부분(32)이 상기 송풍팬(20)의 반경방향 외측을 향해 연장되는 것을 특징으로 하는 차량용 공조장치의 송풍기.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 보조날개(30)들은,
    소수(素數)의 개수로 형성되며, 상기 송풍팬(20)의 날개(24)와 동일하거나 또는 상기 송풍팬(20)의 날개(24)보다 작은 개수를 갖는 것을 특징으로 하는 차량용 공조장치의 송풍기.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 보조날개(30)들은,
    상기 송풍팬(20)의 전체 높이(H)를 기준으로 8∼20% 범위의 높이(h)를 갖는 것을 특징으로 하는 차량용 공조장치의 송풍기.
  5. 제 2항 내지 제 4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 보조날개(30)들은,
    익단부분(32)이 회전방향의 반대방향을 향해 굽어져 있는 후향깃(Backward Curve)의 형상을 갖는 것을 특징으로 하는 차량용 공조장치의 송풍기.
  6. 제 2항 내지 제 4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 보조날개(30)들은,
    익단부분(32)이 회전방향을 향해 굽어져 있는 전향깃(Forward Curve)의 형상을 갖는 것을 특징으로 하는 차량용 공조장치의 송풍기.
  7. 제 2항 내지 제 4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 보조날개(30)들은,
    익단부분(32)이 상기 송풍팬(20)의 반경방향 외측을 향해 방사상으로 연장되는 형상을 갖는 것을 특징으로 하는 차량용 공조장치의 송풍기.
  8. 제 1항에 있어서,
    상기 그루브(40)는,
    그 폭(w)이 상기 보조날개(30)의 길이(ℓ)와 동일하며, 그 깊이(d)가 상기 폭(w)보다 작은 것을 특징으로 하는 차량용 공조장치의 송풍기.
  9. 제 1항 또는 제 8항에 있어서,
    상기 그루브(40)는,
    곡선형의 단면구조로 형성되어, 상기 보조날개(30)로부터 송풍된 공기를 상기 보조날개(30)로 다시 반송하기 쉬운 구조로 구성되는 것을 특징으로 하는 차량용 공조장치의 송풍기.
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