WO2016190454A1

WO2016190454A1 - 터보팬 및 이를 포함하는 공기조화기

Info

Publication number: WO2016190454A1
Application number: PCT/KR2015/005180
Authority: WO
Inventors: 사토세이지
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 2015-05-22
Filing date: 2015-05-22
Publication date: 2016-12-01
Also published as: US20180283395A1; KR20160137117A; US10641280B2; CN107667225A

Abstract

송풍효율의 향상이나 운전소음의 저감 등에 관한 성능향상을 도모하면서, 제조측면에서의 난이도 저감 등이 가능하고, 비용 삭감에 기여할 수 있는 터보팬을 제공할 수 있다. 터보팬은, 회전축을 중심으로 회전 가능하게 마련되는 주판, 중심부에 흡입구가 형성되고, 회전축 방향으로 상기 주판의 일면과 이격되어 배치되는 측판 및 상기 주판과 상기 측판 사이에 배치되어 고정되는 복수의 블레이드를 포함하고, 상기 주판을 회전축 방향으로 바라볼 때, 상기 주판은 상기 흡입구의 내측에 위치된다.

Description

터보팬 및 이를 포함하는 공기조화기

본 발명은 공기조화기에 이용되는 터보팬에 관한 것이다.

종래 천정 매립 타입 공기조화기의 실내기 등에 이용되는 터보팬의 성능 개선(소비전력이나 운전음의 저감 등)을 위해 다양한 블레이드(blade)형상이나 주판 및 측판에 대한 설치방법이 제안되고 있다.

예를 들면, 특허 문헌 1(일본특허 제273095호)에는 블레이드 외주연의 측판측 위치를 주판측의 위치보다 반회전 방향으로 위치하도록 경사지게 형성하고, 반대로 블레이드의 내주연은 외주연과는 반대방향으로 경사지게 형성한 뒤틀림 구조의 블레이드가 제안되어 있다. 또한, 특허 문헌 2(일본특허공개 1998-196591)에는 블레이드의 내주측의 측판측 단부를 회전방향으로 경사지게 형성한 것이 개시되어 있다.

그러나, 이와 같이 성능 향상만을 추구하면, 형상이 복잡해지며 제조 난이도가 상승하여 비용 증가를 초래할 우려가 있다. 예를 들면, 상술한 터보팬을 수지사출성형에 의해 성형하고자 했을 경우, 복잡하고 고가의 금형이 필요하게 되거나 측판이나 블레이드를 분할 성형한 후에 각 부품을 융착하여 조립하거나 할 필요가 있다.

본 발명의 일 측면에 의하면, 송풍효율의 향상이나 운전소음의 저감 등에 관한 성능향상을 도모하면서, 제조측면에서의 난이도 저감 등이 가능하고, 비용 삭감에 기여할 수 있는 터보팬을 제공할 수 있다.

일 측면에 따른 터보팬은, 회전축을 중심으로 회전 가능하게 마련되는 주판; 중심부에 흡입구가 형성되고, 회전축 방향으로 상기 주판의 일면과 이격되어 배치되는 측판; 및 상기 주판과 상기 측판 사이에 배치되어 고정되는 복수의 블레이드;를 포함하고, 상기 주판을 회전축 방향으로 바라볼 때, 상기 주판은 상기 흡입구의 내측에 위치된다.

상기 블레이드의 일측은 상기 주판에 연결되고 타측은 상기 측판에 연결된다.

상기 블레이드의 단면은, 상기 회전축 방향으로 연장된 평행부와 상기 평행부로부터 구부러진 만곡부를 포함한다.

상기 평행부는 상기 주판과 연결되고, 상기 만곡부는 상기 주판과 대향되는 방향에 위치된다.

상기 만곡부는 상기 주판의 회전방향을 향해 구부러진다.

상기 만곡부가 상기 주판의 회전방향을 향해 연장되는 길이는, 상기 주판의 회전 중심으로부터 멀어질수록 증가했다가 감소하도록 구비된다.

상기 블레이드의 내주연은 상기 주판의 회전 중심으로부터 멀어질수록 상기 측판에 가까워지도록 구비된다.

회전축 방향으로 바라볼 때, 상기 주판에서 상기 만곡부가 투영되는 부분은 개구부로 형성된다.

상기 개구부의 형상은 상기 만곡부의 상기 주판에의 투영 형상에 대응된다.

상기 개구부와 상기 주판의 외경 사이에는 상기 주판으로부터 돌출된 볼록부가 형성된다.

상기 볼록부는 상기 주판의 타면에 형성된다.

상기 볼록부는, 상기 주판의 회전 중심을 중심으로 하는 원의 적어도 일부를 따라 형성된다.

상기 볼록부는 상기 주판의 회전 중심을 중심으로 하는 링의 형태로 구비된다.

상기 볼록부의 일측은 상기 주판의 외주면과 매끄럽게 연결되도록 구비된다.

상기 주판, 상기 측판 및 상기 블레이드는 일체로 사출성형된다.

일 측면에 따른 터보팬에 의하면, 블레이드의 형상적인 특징에 의한 팬 성능의 향상을 도모할 수 있다.

터보팬을 회전축 방향으로 바라볼 때, 상기 주판과 상기 측판이 서로 겹쳐지는 부분이 없으므로 회전축 방향으로 분할된 비교적 간단한 구조의 금형에 의해 터보팬 전체를 일체 성형하는 것이 가능하다.

따라서, 낮은 제조 비용에도 불구하고 고성능이면서 강성이 큰 터보팬을 제조할 수 있다.

도 1은 본 발명의 제 1 실시형태에 의한 터보팬을 도시한 사시도 및 측면도이다.

도 2는 제 1 실시형태에 의한 블레이드의 단면도이다.

도 3은 제 1 실시형태에 의한 터보팬을 측판 측에서 본 표면도이다.

도 4는 제 1 실시형태에 의한 터보팬을 주판 측에서 본 하면도이다.

도 5는 본 발명의 제 2 실시형태에 의한 터보팬에서의 회전 중심으로부터의 거리와 블레이드의 내주연의 높이의 관계를 도시한 그래프이다.

도 6은 본 발명의 제 3 실시형태에 의한 터보팬을 도시한 도면이다.

도 7은 제 3 실시형태에 의한 터보팬의 변형예를 도시한 도면이다.

도 8은 본 발명의 제 4 실시형태에 의한 터보팬을 도시한 도면이다.

이하, 본 발명의 제 1 실시형태에 대해 도 1 내지 도 3을 참조하여 설명한다.

도 1에 도시된 바와 같이, 제 1 실시형태에 의한 터보팬(100)은 모터(미도시)에 설치되어 소정의 회전축(RA)를 중심으로 회전할 수 있다. 예를 들어, 터보팬(100)은 천정매립형 공기조화기의 실내기에서 송풍 기구의 일부로서 이용될 수 있다.

보다 구체적으로 설명하면, 터보팬(100)은, 대략 원반 형상을 이루는 주판(2), 주판(2)로부터 회전축(RA)방향으로 이격되어 배치되는 측판(3), 주판(2)과 측판(3) 사이에 배치되어 고정된 복수의 블레이드(1)가 일체로 성형되어 구비될 수 있다. 복수의 블레이드(1)는 대략 주판(2)의 중심 측으로부터 주판(2)의 외측 방향으로 연장되도록 구비될 수 있다. 터보팬(100)이 회전하면, 측판(3)의 중앙에 설치된 회전축(RA) 방향으로 관통하는 흡입구(31)로부터 공기가 흡입되어 각 블레이드(1) 사이를 통해 터브팬(100)의 측방으로 공기가 흐르도록 구비될 수 있다.

각 부에 대해 상세히 설명한다.

주판(2)은, 도 1(a)에 도시된 바와 같이, 그 중심(C)이 상기 회전축(RA)과 합치되도록 대략 원반 형상으로 구비된다. 주판(2)의 중앙부에는 모터를 달기 위한 홈부가 구비된다.

측판(3)은, 도 1(b)에 도시된 바와 같이, 주판(2) 측을 향해 직경이 넓어지도록 형성된 원추 사다리꼴형상을 이루도록 구비될 수 있다. 측판(3)의 중앙부에는, 도 1(a)에 도시된 바와 같이, 회전축(RA) 상에 중심을 가지는 원형상의 상기 흡입구(31)이 형성된다. 측판(3)의 내경, 즉, 흡입구(31)의 직경은, 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 주판(2)의 직경보다 크게 형성된다.

블레이드(1)는, 회전축(RA)방향에서 보면, 도 4에 도시된 바와 같이, 대략 소용돌이 형상의 일부 형태로 만곡된 형상이다. 상술한 바와 같이, 주판(2)의 바깥 둘레보다 측판(3) 쪽이 외측에 있기 때문에, 블레이드(1)에서, 주판(2) 측의 엣지 중 내주 측의 대략 절반은 주판(1)에 일체로 접합되어 있고, 측판(3) 측의 엣지 중 외주 측의 대략 절반은 측판(3)에 일체로 접합된다.

본 발명의 실시 형태에 있어서, 블레이드(1)는, 도 1 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 측판(3)에 고정되어 있는 외주 측과 주판(2)와 고정되어 있는 내주 측으로 각각 형상의 특징을 달리하고 있다.

블레이드(1)의 내주 측, 즉, 회전축(RA)방향으로 볼 때, 주판(2)의 바깥 둘레보다 내주 측에 위치하는 부분(이하, “내주 측 부분”이라고도 한다.)에 대해 설명한다.

내주측 부분을 회전축(RA)과 동축의 복수의 가상 동심원통의 측면에서 자른 각 단면 형상으로 보면, 도 1, 도 2에 도시된 바와 같이, 블레이드(1)의 주판(2) 측에는, 회전축(RA)과 대략 평행이 되는 평행부(14)가 형성되어 있는 반면, 동일한 각 단면 형상에서의 측판(3) 측에는, 터보팬(100)의 회전방향, 외주방향을 향해 만곡되는 만곡부(11)가 형성되어 있다.

각 단면형상에서 만곡부(11)의 회전방향으로의 연장량은, 상기 회전중심(C)로부터의 거리가 멀어짐에 따라 증가한 후에 감소하도록 구성되어 있다. 주판(2)의 바깥 둘레 근방에서는 만곡부(11)는 소실되고 평행부(14)만이 형성될 수 있다.

블레이드(1)의 외주측, 즉, 회전축(RA) 방향으로 볼 때, 주판(2)의 바깥 둘레보다 외주 측에 위치하는 부분(이하, “외주 측 부분”이라고도 한다.)에 대해 설명한다.

외주 측 부분에 있어 블레이드(1)는, 도 4에 도시된 바와 같이, 내주 측으로부터 외주 측을 향함에 따라 회전축(RA)에 대해서 서서히 비스듬하게 기울어지도록 형성되어 있다. 블레이드(1)는 주판(2)로부터 측판(3)으로 갈수록 터보팬(100)의 회전 방향의 반대 방향을 향하는 방향으로 기울어질 수 있다.

보다 구체적으로 설명하면, 주판(2)으로부터 측판(3)을 향하는 방향으로 회전축(RA)방향에서 블레이드(1)를 볼 때(도 4), 측판(3)의 안쪽 둘레에 대해서는, 블레이드(1)에서의 주판(2) 측의 단부와 블레이드(1)에서의 측판(3) 측의 단부가 거의 일치(즉, 이 부분에서는 블레이드(1)는 회전축(RA)와 거의 평행하다.)하고, 측판(3)의 안쪽 둘레로부터 외주측으로 갈수록 블레이드(1)에서의 주판(2) 측의 단부와 블레이드(1)에서의 측판(3) 측의 단부가 이간되도록 구성된다.

도 4에는, 블레이드(1)의 내주 측에 있어서 주판(2)과의 접합 부분만을 점선으로 도시하고, 주판(2)에 의해 숨겨져 있는 만곡부(11)는 도시하고 있지 않다.

이하에서는, 이와 같이 구성된 제 1 실시형태에 의한 터보팬(100)의 효과에 대해 설명한다.

제 1 실시형태에 의한 터보팬(100)에 의하면, 블레이드(1)의 일부가 흡입구(31)의 주연(

)보다 내측으로 돌출되고, 그 내측으로 돌출된 부분에 있어, 주판(2) 측에는 회전축(RA)과 대략 평행한 평행부(14)가 형성되고, 측판(3)에는 만곡부(11)이 형성된다. 흡입구(31)의 직하에 회전방향, 외주방향을 향해 만곡되는 만곡부(11)가 위치하므로, 흡입구(31)로부터 유입된 직후의 기류가 만곡부(11)에 의해 주판(2) 측뿐만 아니라 측판(3) 측으로도 향하게 된다. 그 결과, 종래 주판(2) 측으로 치우치기 십상인 기류가 측판(3) 측으로도 공급되어, 주판(2) 측으로부터 측판(3) 측에 걸친 기류가 균일화되어 터보팬(100)의 송풍효율을 향상시킴과 동시에 소음도 저하시킬 수 있게 된다.

또한, 주판(2)의 바깥 둘레 근방에는 만곡부(11)가 형성되어 있지 않기 때문에, 흡입구(31)를 통해 흡입되는 기류 중 가장 속도가 빠른 기류가 유입되는 블레이드(1) 부분에서도 공기가 블레이드 표면을 매끄럽게 흐르므로, 한층 더 성능 향상에 기여할 수 있다.

또한, 주판(2)의 외경보다 상기 측판(3)의 내경이 크게 형성되어 있으므로, 회전축(RA) 방향으로 바라볼 때, 주판(2)과 측판(3)이 서로 겹치는 부분이 없으므로, 회전축(RA)방향으로 분할된 비교적 간단한 구조의 금형에 의해 터보팬(100) 전체를 일체 성형하는 것이 가능해진다.

다음, 제 2 실시형태에 의한 터보팬(100)에 대해 도 5를 참조하여 설명한다. 이하의 각 실시형태에 있어서 제 1 실시형태의 각 부재와 대응하는 부재에는 동일한 부호를 부여한다.

제 2 실시형태에 의한 터보팬(100)은, 제 1 실시형태에 의한 터보팬(100)에 기초한 것이며, 제1실시형태에 따른 블레이드(1)의 내주측 부분의 형상에 새로운 특징이 더해진 것이다.

블레이드(1)의 내주측 부분은, 도 5의 그래프에 도시된 바와 같이, 블레이드(1)의 내주연(13)이 회전중심(C)로부터의 거리가 멀어짐에 따라 측판(3) 측에 위치하도록 형성되어 있다. 다시 말하면, 블레이드(1)의 높이는, 즉, 주판(2)로부터 회전축(RA) 방향의 길이는, 회전중심(C)로부터의 거리가 멀어짐에 따라 커지도록 형성되어 있다.

블레이드(1)의 높이는, 주판(1)과의 접합부에서의 가장 안쪽 둘레로부터 일정한 범위까지는 급격하게 커지고, 그 후 측판(3)과의 접합부의 높이와 동일한 높이가 되는 최상단부까지는 완만하게 커지도록 되어 있다.

블레이드(1)의 형상을 이와 같이 구성함으로써, 흡입구(31)로부터 흡입된 기류가 블레이드(1)의 각 높이에 있어서 내주연(13)에 대해 수직으로 유입되고, 만곡부(11)가 내주연(13)으로부터 형성되어 있으므로 만곡부(11)에 기류가 효과적으로 공급되게 된다. 그 결과, 해당 만곡부(11)의 기능이 보다 효과적으로 발휘되어 유입된 기류가 측판(3)의 내면을 따라 매끄럽게 원심 방향으로 유출되게 되므로, 송풍 효율의 향상과 소음 저감을 도모할 수 있다.

이하에서는, 제 3 실시형태에 의한 터보팬(100)에 대해 도 6을 참조하여 설명한다.

도 6에 도시된 제 3 실시형태에 의한 터보팬(100)은, 도 3 및 도 4에 도시된 제 1 실시형태에 의한 터보팬(100)과 비교하여, 만곡부(11)가 회전축(RA)방향으로 주판(2) 상에 투영된 범위에서, 주판(2)에 개구부(21)가 형성되고 있다는 점에서 차이가 있다.

주판(2)에 설치된 개구부(21)는, 만곡부(11)의 주판(2) 측 형상을 만들기 위한 금형이 주판(2)이 형성되는 면을 지나 배치되도록 형성되는 것이다.

즉, 제 3 실시형태에 의한 터보팬(100)에 의하면, 개구부(21)를 통해 만곡부(11)의 주판(2) 측으로 한쪽의 금형을 배치할 수 있고, 흡입구(31)로부터 만곡부(11)의 측판(3) 측으로 다른 쪽의 금형을 배치할 수가 있으므로, 블레이드(1)의 내주측 부분의 형상에 대해서도 복잡한 구조의 금형을 이용하지 않고 사출성형할 수가 있다.

따라서, 블레이드(1)를 만곡부(11)나 외주측 부분의 형상과 같이 송풍효율 향상이나 소음 저감을 위한 특징이 있는 형상으로 구비하면서도, 수지 사출성형에 의해 각 블레이드(1)를 주판(2) 및 측판(3)과 일체로 성형할 수 있다. 이에 따라, 터보팬(100)으로서의 성능을 향상시킬 수 있고 높은 강도를 갖도록 할 수 있으며 제조 비용을 절감할 수 있다.

이하에서는, 제 3 실시형태의 변형예에 대해 도 7을 참조하여 설명한다. 개구부(21)의 형상은 만곡부(11)의 주판(2)에의 투영 형상에 맞추어 형성될 수 있다. 따라서, 도 7(a)에 도시된 바와 같은 만곡부(11)의 형상의 경우에는 주판(2)으로의 투영 형상과 동일한 형태의 개구부(21)가 주판(2)에 형성될 수 있다.

이하에서는, 제 4 실시형태의 터보팬(100)에 대해 도 8을 참조하여 설명한다.

제 4 실시형태에 의한 터보팬(100)은, 제 3 실시형태에 의한 터보팬(100)에 기초할 수 있다. 제4실시형태에 의한 터보팬(100)은, 주판(2)의 외경과 개구부(21) 사이에 형성된 볼록부(22)를 포함할 수 있다. 볼록부(22)는, 측판(3)과 대향되는 주판(2)의 일면의 반대쪽에 위치한 주판(2)의 타면에 형성될 수 있다.

볼록부(22)는, 도 8(a)에 도시된 바와 같이, 회전중심(C)를 중심으로 하는 2개의 동심원의 원호에 의해 규정되는 원호영역 내에 형성될 수 있다. 도 8(c)에 도시된 바와 같이, 주판(2)의 반경방향의 단면에서, 볼록부(22)의 단면형상은 적어도 외주측이 주판(2)의 바깥 둘레와 매끄럽게 연결된 형상을 이루도록 구비될 수 있다.

제4실시형태에 의한 터보팬(100)에 의하면, 이와 같은 볼록부(22)에 의해, 터보팬(100)의 일체 성형을 가능하게 하기 위해서 구비된 개구부(21)에 의해 터보팬(100)의 강도가 떨어지는 것을 보충할 수가 있다. 또한, 터보팬(100)의 성형 시 변형을 방지할 수가 있다. 또한, 볼록부(22)의 매끄러운 형상에 의해 주판(2)의 안쪽을 역류하는 누설 흐름이 볼록부(22)에 충돌했을 때에 난류가 발생하는 것을 방지할 수 있다.

볼록부(22)는 도 8(a)에 도시된 형태에 한정되는 것이 아니며, 도 8(b)에 도시된 바와 같이, 주판(2)의 외경을 따라 링(ring) 형태로 형성될 수도 있다.

그 외의 실시형태에 대해 설명한다.

측판의 내경은 상기 주판의 외경보다 크게 설정되고, 측판의 내경과 주판의 외경의 차이는 경우에 따라 적절히 설정될 수 있고 각 실시형태에 도시된 것에 한정되지 않는다. 또한, 회전중심으로부터 만곡부가 연장되는 범위는 경우에 따라 적절히 설정될 수 있다. 예를 들어, 주판의 외경 근방에 만곡부가 설치되지 않고, 내주연 근방에도 만곡부가 설치되지 않도록 할 수도 있다.

또한, 각 실시형태에서는 터보팬을 공기조화기에 이용하는 예를 도시했지만, 그 외의 용도에 본 발명의 터보팬을 이용할 수도 있다.

그 외, 본 발명의 취지에 반하지 않는 한 다양하게 변형하거나 실시형태를 조합할 수도 있다.

Claims

회전축을 중심으로 회전 가능하게 마련되는 주판;

중심부에 흡입구가 형성되고, 회전축 방향으로 상기 주판의 일면과 이격되어 배치되는 측판; 및

상기 주판과 상기 측판 사이에 배치되어 고정되는 복수의 블레이드;를 포함하고,

상기 주판을 회전축 방향으로 바라볼 때, 상기 주판은 상기 흡입구의 내측에 위치되는 터보팬.
제1항에 있어서,

상기 블레이드의 일측은 상기 주판에 연결되고 타측은 상기 측판에 연결되는 터보팬.
제1항에 있어서,

상기 블레이드의 단면은, 상기 회전축 방향으로 연장된 평행부와 상기 평행부로부터 구부러진 만곡부를 포함하는 터보팬.
제3항에 있어서,

상기 평행부는 상기 주판과 연결되고, 상기 만곡부는 상기 주판과 대향되는 방향에 위치되는 터보팬.
제3항에 있어서,

상기 만곡부는 상기 주판의 회전방향을 향해 구부러지는 터보팬.
제5항에 있어서,

상기 만곡부가 상기 주판의 회전방향을 향해 연장되는 길이는, 상기 주판의 회전 중심으로부터 멀어질수록 증가했다가 감소하도록 구비되는 터보팬.
제3항에 있어서,

상기 블레이드의 내주연은 상기 주판의 회전 중심으로부터 멀어질수록 상기 측판에 가까워지도록 구비되는 터보팬.
제3항에 있어서,

회전축 방향으로 바라볼 때, 상기 주판에서 상기 만곡부가 투영되는 부분은 개구부로 형성되는 터보팬.
제8항에 있어서,

상기 개구부의 형상은 상기 만곡부의 상기 주판에의 투영 형상에 대응되는 터보팬.
제8항에 있어서,

상기 개구부와 상기 주판의 외경 사이에는 상기 주판으로부터 돌출된 볼록부가 형성되는 터보팬.
제10항에 있어서,

상기 볼록부는 상기 주판의 타면에 형성되는 터보팬.
제10항에 있어서,

상기 볼록부는, 상기 주판의 회전 중심을 중심으로 하는 원의 적어도 일부를 따라 형성되는 터보팬.
제10항에 있어서,

상기 볼록부는 상기 주판의 회전 중심을 중심으로 하는 링의 형태로 구비되는 터보팬.
제10항에 있어서,

상기 볼록부의 일측은 상기 주판의 외주면과 매끄럽게 연결되도록 구비되는 터보팬.
제1항에 따른 터보팬을 포함하는 공기조화기.