KR20000059856A - 다익 송풍기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 자동차의 공기조화장치에 있어서, 자동차의 실내공기 또는 외부공기를 강제 도입하여 송풍하는 다익 송풍기에 관한 것으로, 특히, 송풍되는 공기가 역류되지 않게 하는 역류차단벽을 다익팬의 외주 상단부 둘레에 구비하여 송풍효율이 높은 다익 송풍기에 관한 것이다.

본 발명의 다익 송풍기는, 유도구를 가지는 케이스와; 상기 스크롤 케이스 내에 설치되며, 방사방향으로 배치되어 원주방향으로 배열되는 다수의 블레이드를 가지는 다익팬에 있어서, 상기 다익팬의 외경을 φW_1,다익팬의 상부에 위치하는 지지링의 상단부 외경을 ΦW₂, 상기 스크롤 케이스 천정면에서 다익팬의 상단면까지의 높이를 HW₂, 스크롤 케이스의 천정면에서 다익팬 지지링의 하단 외경부까지의 높이를 HW₁으로 정할 때, 역류차단벽의 내경 ΦC 와 높이 HC 가, ΦW₂〈 ΦC ≤ ΦW_1,과HW₂≤ HC 〈 HW₁의 관계식을 만족하는 것을 특징으로 하며, 이와 같은 구성에 따르면, 역류차단벽이 다익팬의 축방향 상단면과 스크롤 케이스의 유도구 사이에서 발생하는 역류와 와류를 효율적으로 차단하여 송풍량 손실을 최소화할 수 있으므로 송풍효율을 극대화할 수 있으며, 와류나 역류의 발생을 억제하여 송풍시 발생되는 소음도 크게 줄일 수 있다.

Description

다익 송풍기{MULTI-BLADES FAN DEVICE}

본 발명은 자동차의 공기조화장치에 있어서, 자동차의 실내공기 또는 외부공기를 강제 도입하여 자동차 실내측으로 송풍하는 다익 송풍기에 관한 것으로, 특히, 송풍되는 공기가 역류되지 않게 하는 역류차단벽을 다익팬의 외주 상단부 둘레에 구비하여 송풍효율을 높인 다익 송풍기에 관한 것이다.

자동차의 공기조화장치는 차량의 실내,외 공기를 도입하여 이 공기를 가열 또는 냉각한 후 자동차의 실내로 송풍함으로써 자동차 실내를 냉방하거나 난방하는 장치로서, 이 장치에는 차 실내외 공기를 도입하여 자동차 실내로 송풍하기 위한 다익 송풍기가 필수적으로 구비된다.

통상, 자동차 공기조화장치용 다익 송풍기로는, 주로, 원통형으로 배열된 블레이드들을 가지는 다익팬을 회전시켜 원심방향으로 일어나는 공기유동에 의한 압력차로 차량의 실내,외 공기를 도입한 후 이 공기를 냉,난방용 열교환기를 거쳐 차실내로 송풍하는 원심식 다익 송풍기가 주로 많이 사용된다.

첨부된 도면의 도 1 내지 도 2는 이러한 자동차 공기조화장치용 다익 송풍기로써 지금까지 사용되는 종래 다익 송풍기의 전형적인 예들을 보인 단면도이다.

이들 다익 송풍기들은, 각 단면도에 도시된 바와 같이, 내기유입구(11), 외기유입구(12) 및 송풍구(미도시)를 가지는 케이스(10)와; 상기 내기유입구(11)와 외기유입구(12) 사이에서 선회하면서 상기 내,외기 유입구(11)(12)를 선택적으로 개폐하는 내/외기 전환 도어(20)와; 상기 케이스(10)의 하부에 설치되는 배가 부른 원판형의 허브(31)와 상기 허브(31)의 가장자리를 따라 방사방향으로 배치되는 다수의 블레이드(32)과 상기 블레이드의 외주 상단들을 연결하여 지지하는 원환형 지지링(33)으로 이루어진 원심식 다익팬(30)과; 케이스(10) 내부를 상하로 구획하여 유입실(10a)과 송풍실(10b)을 형성하고, 이들 유입실(10a)과 송풍실(10b)을 연통시키는 벨 마우스형 유도구(41)를 가지는 스크롤 케이스(도 1에 미도시)와; 그리고, 상기 케이스(10)의 하면에 장착되며 그 구동축이 다익팬(30)의 허브(31)에 연결되어 다익팬(30)을 회전시키는 전동모터(50)를 포함하여 이루어진다.

이상과 같은 구성에 있어서, 상기 내,외기유입구(11)(12)는 케이스(10)의 상부 양측에 위치하고 있으며, 송풍구(미도시)는 케이스(10) 하부 일측에 원주방향으로 설치된다.

내/외기 전환 도어(20)는 운전자가 조작하는 내/외기 전환 스위치 또는 레버(도시되지 않음)에 연동하여 회전축(20a)을 중심으로 회동될 수 있게 설치된다.

상기 다익팬(30)은 원통형으로 배열된 다수의 블레이드(32)를 가지고 있으며, 이는 운전자에 의해 조작되는 송풍스위치(도시되지 않음)에 연동하여 전원이 인가되면서 작동한다.

그리고, 상기 스크롤 케이스(40)은 상기 케이스(10)를 상하로 분할하여, 다익팬(30)이 송풍하는 공기가 유입실(10a)로 역류되지 않게 하는 작용을 한다.

이상과 같은 구성으로, 종래의 다익 송풍기들은, 전동모터(50)에 의해 구동되는 다익팬(30)이 원심방향으로 공기를 유동시킴으로써 발생되는 케이스(10)의 송풍실(10b)과 유입실(10a) 사이의 압력 차이에 의해 외부공기(내/외기)를 내,외기 유입구(11)(12)를 통하여 흡입한 후 송풍구(미도시)를 통하여 열교환기측으로 송풍한다.

이러한 종래 다익 송풍기의 송풍작용에 있어서, 다익팬(30)에 의해 유동되는 공기는 도 3에 도시된 바와 같이 스크롤 케이스(40) 내에서 선회하여, 일부는 다익팬(30)과 유도구(41) 사이의 간극을 통하여 역류되고 일부는 유도구(41) 주위에서 와류를 발생시켜 동력 대비 송풍량을 저감하고 또 소음도 크게 하는 요인이 되어왔다.

도 2의 종래 다익 송풍기는 이러한 문제점을 일부 해소한 것으로, 다익팬(30)의 축방향 상부측에 스크롤 케이스(40)로부터 송풍실(10b) 내로 연장된 격벽(42)을 설치하여 스크롤 케이스(40) 내에서 선회되는 공기가 유도구(41)쪽으로 역류하지 못하게 하고 있다. 그러나 이 다익 송풍기는 역류와 와류를 효율적으로 제어하지는 못하였다.

한편, 일본 특개평 5-280497호에 소개된 종래 다익 송풍기는, 상기와 같은 문제점을 해소하기 위하여 스크롤 케이스의 천정 벽을 다익팬의 축방향 상단면 근방에 배치하는 구조를 사용하고 있으나, 이 구조는 스크롤 케이스의 축방향 높이를 제한하는 것이기 때문에 송풍성능 향상을 위해 송풍실의 사용할 수 있는 축방향 유효공간을 축소하는 결과를 초래하여 결과적으로 송풍기의 송풍효율이 그다지 높지 않다는 문제점을 가지고 있었다.

그리고, 상기의 다익 송풍기의 문제점을 개선한 또 다른 다익 송풍기로서, 미국 특허 제 5,352,089 호에 소개된 다익송풍기는, 다익팬의 축방향 상부에 환상의 경사진 쉬라우드를 배치하고, 스크롤 케이스 천정벽을 경사진 쉬라우드의 형상을 따라 쉬라우드와 일정 간격을 갖도록 형성한 구조를 사용하고 있으나, 이 구조 역시 성능향상에 큰 영향을 주는 송풍실의 축방향 유효공간을 축소하는 문제점을 가지고 있었다.

이에, 본 발명은, 상기와 같은 종래의 자동차 공기조화장치용 다익 송풍기가 가지고 있었던 문제점을 개선한 것으로, 스크롤 케이스 천정 하부에 다익팬 외경 보다 작거나 같은 내경으로 다익팬의 상부 일부를 수용하는 역류차단벽을 구비하여, 다익팬에 의해 송풍되는 공기를 송풍실로부터 유도구측으로 역류시키지 않고 또 송풍실의 축방향 높이를 제한하지 않음으로써, 역류에 의한 송풍량 손실이 없으며, 송풍실의 축방향 유효공간도 확대할 수 있는 따라서 송풍효율이 높은 다익 송풍기를 제공하는 것을 목적으로 하고 있다.

도 1은 종래 다익 송풍기의 일 예를 보인 단면도.

도 2는 종래 다익 송풍기의 다른 예를 보인 단면도.

도 3은 종래 다익 송풍기의 공기유동을 보인 모식도.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 의한 다익 송풍기의 내부구조를 보인 단면도.

도 5는 도 4의 부분 확대도.

도 6은 본 발명의 일 실시예에 의한 다익 송풍기와 종래 다익 송풍기의 성능을 비교하여 보인 그래프.

＜ 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 ＞

10 : 케이스10a : 유입실

10b : 송풍실20 : 내/외기 전환 도어

30 : 다익팬31 : 허브

32 : 블레이드33 : 지지링

40 : 스크롤 케이스41 : 유도구

43 : 역류차단벽50 : 전동모터

상기와 같은 목적을 가지는 본 발명의 다익 송풍기는, 유도구를 가지는 케이스와; 상기 스크롤 케이스 내에 설치되며, 방사방향으로 배치되어 원주방향으로 배열되는 다수의 블레이드를 가지는 다익팬에 있어서, 상기 다익팬의 외경을 φW_1,다익팬의 상부에 위치하는 지지링의 상단부 외경을 ΦW₂, 상기 스크롤 케이스 천정면에서 다익팬의 상단면까지의 높이를 HW₂, 스크롤 케이스의 천정면에서 다익팬 지지링의 하단 외경부까지의 높이를 HW₁으로 정할 때, 역류차단벽의 내경 ΦC 와 높이 HC 가,

ΦW₂〈 ΦC ≤ ΦW₁

HW₂≤ HC 〈 HW₁

의 관계식을 만족하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기와 같은 구성의 다익 송풍기에 있어서, 상기 다익팬의 상부에 위치하는 지지링은 상기 역류차단벽과 평행한 직선부를 가지며, 그 길이가 상기 역류차단벽과 축방향으로 중첩되는 부분보다 작지 않은 것이 바람직하다.

이상과 같은 구성으로, 다익팬(30)이 송풍실(10b)에서 구동모터(50)에 의해 회전하면서 원심방향 공기유동을 일으키고 이 때 유입실(10a) 내부에서 생기는 부압으로 생성되는 공기를 송풍로(미도시)를 통해 열교환기(미도시)로 송풍함에 있어서, 역류차단벽이 유도구(41)측으로 역류하는 공기를 거의 완전히 차단하여 송풍량 손실없이 송풍할 수 있고 또 상기 역류차단벽을 설치함에 있어 송풍실의 유효높이를 축소하지 않으므로, 동력 대비 송풍기의 송풍효율을 크게 높일 수 있다.

이하, 첨부된 도면으로 제시된 본 발명의 바람직한 실시예를 통하여 이상의 각 구성들의 기능과 작용을 보다 구체적으로 설명한다.

본 실시예를 설명함에 있어, 서두에서 설명된 종래의 기술과 동일한 본 발명의 구성에 대해서는 동일한 부호를 사용하며, 명료성을 위하여 가능한 종래와 중복되지 않게 개선된 부분만을 주로하여 설명한다.

도 4는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 의한 다익 송풍기의 내부구조를 보인 다익 송풍기의 단면도이다.

도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예의 다익 송풍기는, 내기유입구(11), 외기유입구(12) 및 송풍구(미도시)를 가지는 케이스(10)와; 상기 내,외기 유입구(11)(12)를 선택적으로 개폐하는 내/외기 전환 도어(20)와; 상기 케이스(10)의 내부에 장착되는 다익팬(30)과; 케이스(10) 내부를 상하로 구획하여 유입실(10a)과 송풍실(10b)을 형성하는 스크롤 케이스(40)와; 그리고, 상기 다익팬(30)을 구동하는 전동모터(50) 등으로 구성되어 있다.

상기 케이스(10)는, 외부로부터 차폐된 밀폐공간을 형성하는 것으로, 도시된 바와 같이, 그 내부가 스크롤 케이스(40)에 의해 유입실(10a)과 송풍실(10b)로 구획되며, 이들 유입실(10a)과 송풍실(10b)은 스크롤 케이스(40) 중앙에 벨 마우스 형태로 개구된 유도구(41)에 의해 연통된다. 그리고, 유입실(10a)을 형성하는 케이스(10)의 양측에는 외기(자동차 실외측 공기)와 내기(자동차 실내 공기)를 흡입하기 위한 내,외기 유입구(11)(12)가 형성되어 있으며, 그 사이에는 내/외기 전환 레버(미도시)에 의해 전환되면서 상기 내,외기 유입구(11)(12)를 선택적으로 개방하는 내/외기 전환 도어(20)가 설치된다.

이와 같은 구성에 있어서, 특히 상기 스크롤 케이스(40)는 그 유도구(41) 주위 천정면 둘레에서 송풍실(10b)쪽으로 연장된 역류차단벽(43)을 가지게 되는데, 이 역류차단벽(43)은 후술하는 다익팬(30)의 외경보다 같거나 또는 작은 내경을 갖는다.

상기 다익팬(30)은, 전동모터(50)의 구동축(51)에 축설된 원판형상의 허브(31)와, 이 허브(31) 상면 외주에 원통형으로 배열된 다수의 블레이드(32)와, 그리고, 상기 블레이드(32) 상부 외단들을 연결하여 고정하는 지지링(33)으로 구성된다.

상기 블레이드(32)들은 도 4와 도 5의 확대도에 도시된 바와 같이, 상기 스크롤 케이스(40)의 역류차단벽(43) 내경보다 크거나 같은 외경을 형성하면서 그 상부단 일부가 스크롤 케이스(40)의 역류차단벽(43)을 수용할 수 있도록 절취되어 배제된 형상을 하고 있다. 상기 이들 블레이드(32)의 배제된 부분을 따라 설치되는 지지링(33)은 배제된 블레이드(32)의 모서리 부분과 대응하는 단면구조를 가지고 있다. 따라서, 상기 역류차단벽(43) 내경보다 크거나 같은 외경을 갖는 다익팬(30)은 그 상단 외주부 직경이 역류차단벽(43)을 수용할 수 있는 형상으로 축소됨으로써 다익팬(30)의 외경보다 작은 내경을 갖는 상기 스크롤 케이스(40)의 역류차단벽(43)을 수용할 수 있다.

이와 같은 구조를 도면을 통해 보다 상세히 설명하면, 도 5에 도시된 바와 같이, 다익팬 외경을 ΦW₁, 지지링(33) 상부 외경을 ΦW₂, 다익팬(30) 상단에서 스크롤 케이스(40)의 천정면까지 높이를 HW₂, 지지링(33)의 하부 외경으로부터 스크롤 케이스(40)의 천정면까지 높이를 HW₁으로 정하면, 역류차단벽(43)의 내경(ΦC)과 높이(HC)는,

ΦW₂〈 ΦC ≤ ΦW₁

HW₂≤ HC 〈 HW₁

의 범위 내에서 설정된다.

상기 지지링(33)의 내경을 허브(31)의 외경과 같게 하거나 그보다 크게 설정하면, 지지링(33)을 허브(31)와 일체로 성형한 후 허브(31)로부터 절개하여 분할하는 방식으로 제작할 수 있으므로, 금형 하나로 허브(31)와 지지링(33)을 동시에 성형하는 효과가 있다.

이와 같은 다익팬(30)과 역류차단벽(43)에 의해, 다익 송풍기가 다익팬(30)의 회전으로 외부공기 또는 내부공기를 유입하여 공기조화장치 측으로 송풍함에 있어서, 송풍실(10b)의 공기가 유도구(41)측으로 역류하는 것을 방지할 수 있음은 물론 역류차단벽(43) 구조가 송풍실(10b)의 유효높이도 축소하지 않으므로, 다익 송풍기의 송풍효율을 높일 수 있고 소음도 감소시킬 수 있다.

실험한 바에 따르면, 본 발명의 일 실시예에 의한 다익 송풍기는, 도 6에 도시된 바와 같이, 유량계수(Φ)에 따라 효율(%), 압력계수(ψ) 및 발생 소음(dB(A)) 등에서 성능이 종래 송풍기에 비해 우수한 것으로 나타났다.

이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명에 따른 다익 송풍기에 따르면, 다익팬의 회전으로 외기 또는 내기를 강제도입하여 공기조화장치로 송풍하는데 있어, 역류차단벽이 송풍실로부터 유도구 측으로 공기가 역류하는 것을 거의 완전히 차단하여 역류에 따른 송풍량 손실을 최소화할 수 있으므로, 송풍효율을 극대화할 수 있다. 따라서, 송풍효율 향상으로 보다 많은 양의 내기 또는 외기를 도입할 수 있으므로, 자동차 공조장치의 효율, 즉, 자동차 실내에 대한 난방 또는 냉방효율을 크게 향상시킬 수 있다.

또한 와류나 역류의 발생을 억제하여 송풍시 발생되는 소음도 크게 줄일 수 있다.

뿐만 아니라 본 발명에 따른 다익 송풍기는 역류차단벽을 설정함에 있어 송풍실의 높이를 제한받지 않으므로, 다익 송풍기의 설계에 있어 송풍성능에 지대한 영향을 주는 송풍실의 유효높이를 자유롭게 설정할 수 있다는 장점도 있다.

Claims (2)

1. 유도구를 가지는 스크롤 케이스와;

   상기 스크롤 케이스 내에 설치되며, 방사방향으로 배치되어 원주방향으로 배열되는 다수의 블레이드를 가지는 다익팬에 있어서,

   상기 다익팬의 외경을 φW_1,다익팬의 상부에 위치하는 지지링의 상단부 외경을 ΦW₂, 상기 스크롤 케이스 천정면에서 다익팬의 상단면까지의 높이를 HW₂, 스크롤 케이스의 천정면에서 다익팬 지지링의 하단 외경부까지의 높이를 HW₁으로 정할 때, 역류차단벽의 내경 ΦC 와 높이 HC 가,

   ΦW₂〈 ΦC ≤ ΦW₁

   HW₂≤ HC 〈 HW₁

   의 관계식을 만족하는 것을 특징으로 하는 다익 송풍기.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 다익팬의 상부에 위치하는 지지링은 상기 역류차단벽과 평행한 직선부를 가지며, 그 길이가 상기 역류차단벽과 축방향으로 중첩되는 부분보다 작지 않은 것을 특징으로 하는 다익 송풍기.