KR20230164454A - 송풍팬 및 송풍팬이 구비된 냉장고 - Google Patents

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구준효
김태훈
정철웅
정민승
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엘지전자 주식회사
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Abstract

본 발명의 실시 예에 의한 송풍팬은, 원형 판상으로 형성되며, 모터와 결합되어 회전되는 베이스 플레이트; 링 형상으로 형성되며, 상기 베이스 플레이트와 이격 배치되는 쉬라우드; 및 상기 블레이드의 중심을 따라 방사상으로 배치되며, 상기 베이스 플레이트와 쉬라우드의 사이를 연결하는 다수의 블레이드;를 포함하며, 상기 블레이드는 상기 송풍팬의 회전 방향을 기준으로 뒷방향으로 연장되고, 상기 블레이드의 리딩 엣지와 트레일링 엣지를 잇는 함몰면과 상기 함몰면과 반대되는 돌출면에 의해 익형이 형성되며, 상기 함몰면은 상기 송풍팬의 회전 방향을 향하고, 상기 돌출면은 상기 송풍팬의 회전 방향과 반대 방향을 향하도록 배치되는 것을 특징으로 한다.

Description

송풍팬 및 송풍팬이 구비된 냉장고 {Fan and refrigerator having the fan}
본 발명은 송풍팬 및 송풍팬이 구비된 냉장고에 관한 것이다.
일반적으로 냉장고는 도어에 의해 차폐되는 내부의 저장공간에 음식물을 저온 저장할 수 있도록 하는 가전 기기로서, 냉동사이클을 순환하는 냉매와의 열교환을 통해 발생되는 냉기를 이용하여 저장공간의 내부를 냉각함으로써 저장된 음식물들을 최적상태로 보관할 수 있도록 구성된다.
이와 같은 냉장고는 식생활의 변화와 사용자의 기호가 다양해 짐에 따라 대형화 및 다기능화되고 있는 추세이며, 사용자의 편의 및 저장된 음식물의 신선도를 위한 다양한 구조 및 편의장치가 구비된 냉장고가 출시되고 있다.
이와 같은 냉장고의 내부에는 증발기의 냉기를 흡입하여, 고내측 또는 고내측을 향하는 덕트로 냉기를 송풍하는 송풍장치가 구비된다. 상기 송풍장치에는 원심팬 구조의 송풍팬이 포함된다.
일반적인 송풍팬은 회전중심 방향으로 공기를 흡입하며, 다수의 블레이드에 의해 원주방향으로 공기를 토출하게 된다. 그리고, 상기 송풍팬을 수용하는 스크롤에 의해 일방향으로 토출되는 냉기를 안내하여 고내를 냉각하게 된다.
대표적으로 대한민국공개특허 제10-2018-0044781호에는 블레이드의 입구각과 출구각을 동일하게 하여 상기 슬라이드 코어가 상기 블레이드의 사이로 출입되어 상기 블레이드 및 송풍팬의 사출 성형이 가능하게 되도록 하는 냉장고용 송풍팬이 개시된다.
하지만 이와 같은 종래기술의 송풍팬은 성형이 용이한 장점이 있으나, 유량 성능과 소음 및 소비 전력을 충분히 만족할 수 없는 문제가 있다.
본 발명의 실시 예는 작동 RPM 저감을 통해 소음을 저감시키고, 소비전력을 개선하여 효율을 높인 송풍팬 및 송풍팬이 구비된 냉장고를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 실시 예는 유량 성능이 극대화 되도록 음의 입구각과 출구각을 가지는 역방향 후향익 구조의 송풍팬 및 송풍팬이 구비된 냉장고를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 실시 예에 의한 송풍팬은, 원형 판상으로 형성되며, 모터와 결합되어 회전되는 베이스 플레이트; 링 형상으로 형성되며, 상기 베이스 플레이트와 이격 배치되는 쉬라우드; 및 상기 블레이드의 중심을 따라 방사상으로 배치되며, 상기 베이스 플레이트와 쉬라우드의 사이를 연결하는 다수의 블레이드;를 포함하며, 상기 블레이드는 송풍팬의 회전 방향을 기준으로 뒷방향으로 연장되고, 상기 블레이드의 리딩 엣지와 트레일링 엣지를 잇는 함몰면과 상기 함몰면과 반대되는 돌출면에 의해 익형이 형성되며, 상기 함몰면은 상기 송풍팬의 회전 방향을 향하고, 상기 돌출면은 상기 송풍팬의 회전 방향과 반대 방향을 향하도록 배치될 수 있다.
상기 블레이드는 상기 송풍팬의 회전 방향을 기준으로 반대 방향으로 만곡되도록 입구각과 출구각이 음의 각도를 가지도록 형성될 수 있다.
상기 입구각은 상기 리딩 엣지와 트레일링 엣지를 잇는 코드선을 기준으로 -4.5°~ -26.3°의 각도 범위를 가지도록 형성되고, 상기 출구각은 상기 코드선을 기준으로 -25.8°~ -30°의 범위를 가지도록 형성될 수 있다.
상기 베이스 플레이트의 중앙에는 상기 모터와 연결되며, 상방으로 돌출될수록 직경이 작아지는 허브가 형성되고, 상기 허브의 상단은 상기 쉬라우드을 통과하여 상방으로 더 돌출될 수 있다.
상기 베이스 플레이트의 직경은 상기 쉬라우드 직경의 70% ~ 75%의 크기로 형성될 수 있다.
상기 쉬라우드의 상하 폭은 상기 송풍팬의 상하 폭 대비 30% ~ 35%로 형성될 수 있다.
상기 블레이드의 상하 폭은 상기 송풍팬의 전체 폭 대비 75% ~ 85%로 형성될 수 있다.
상기 베이스 플레이트는 상기 블레이드의 하단 전체 중, 상기 블레이드의 리딩 엣지에서부터 상기 리딩 엣지와 트레일링 엣지 사이의 중앙부를 지난 일측까지 연결될 수 있다.
상기 베이스 플레이트에는 상기 베이스 플레이트의 외측단과 상기 블레이드의 돌출면의 사이를 연결하는 플레이트 연결부가 형성될 수 있다.
상기 쉬라우드에는 상기 쉬라우드의 내측면과 상기 블레이드의 함몰면을 연결하는 쉬라우드 연결부가 형성될 수 있다.
상기 블레이드는 1.1 ~ 1.2의 현절비를 가지도록 형성될 수 있다.
상기 블레이드는 코드선의 전체 길이의 35% ~ 45%의 위치에 상기 블레이드의 최대 두께가 되는 지점이 위치하도록 형성될 수 있다.
상기 리딩 엣지를 잇는 가상의 원의 직경은 상기 트레일링 엣지를 잇는 가상의 원의 직경 대비 60~65%의 크기로 형성될 수 있다.
본 발명의 실시 예에 의한 냉장고는, 저장 공간을 형성하는 캐비닛; 상기 캐비닛 내부에 구비되는 증발기; 상기 증발기를 커버하며, 상기 저장 공간과 상기 증발기 사이의 냉기를 순환시키는 송풍팬을 갖는 그릴팬 어셈블리를 포함하며, 상기 송풍팬은, 원형 판상으로 형성되며, 모터와 결합되어 회전되는 베이스 플레이트; 링 형상으로 형성되며, 상기 베이스 플레이트와 이격 배치되는 쉬라우드; 및 상기 블레이드의 중심을 따라 방사상으로 배치되며, 상기 베이스 플레이트와 쉬라우드의 사이를 연결하는 다수의 블레이드;를 포함하며, 상기 블레이드는 상기 송풍팬의 회전 방향을 기준으로 뒷방향으로 연장되고, 상기 블레이드의 리딩 엣지와 트레일링 엣지를 잇는 함몰면과 상기 함몰면과 반대되는 돌출면에 의해 익형이 형성되며, 상기 함몰면은 상기 송풍팬의 회전 방향을 향하고, 상기 돌출면은 상기 송풍팬의 회전 방향과 반대 방향을 향하도록 배치될 수 있다.
본 발명의 실시 예에 의한 송풍팬 및 송풍팬이 구비된 냉장고는 아래와 같은 효과를 기대할 수 있다.
본 발명의 실시 예에 의한 송풍팬은 블레이드가 송풍팬의 회전 방향을 기준으로 뒷방향으로 연장되고, 블레이드의 함몰면이 상기 송풍팬의 회전 방향을 향하고, 상기 돌출면이 상기 송풍팬의 회전 방향과 반대 방향을 향하도록 배치되어, 정압면과 부압면에서의 압력차이를 증가시켜, 유량 성능을 개선할 수 있다.
따라서, 상기 송풍팬은 동일한 RPM의 회전 조건에서도 유량 성능이 더 개선될 수 있으며, 상기 송풍팬의 회전 RPM을 저감시키더라도 목표하는 유량 성능을 확보할 수 있게 되어 소음 진동을 보다 개선하고 소비전력을 절감할 수 있는 이점이 있다.
그리고, 상기 송풍팬의 허브가 상기 쉬라우드를 통과하여 상방으로 더 돌출되는 구조를 가짐으로써 상기 송풍팬의 내측으로 유입되는 공기의 유동성을 보다 개선할 수 있는 이점이 있다.
그리고, 상기 베이스 플레이트의 직경이 상기 쉬라우드의 직경의 70% ~ 75%의 크기로 형성되어 상기 블레이드를 상기 베이스 플레이트에 연결하는데 충분한 강도를 갖게 되며, 효율적인 측면에서도 불필요한 접촉 면적을 저감하여 공기 유동을 보다 개선할 수 있는 이점이 있다.
그리고, 상기 블레이드의 상단과 하단은 상기 쉬라우드와 베이스 플레이트에 연결되며, 이때, 상기 쉬라우드 연결부와 플레이트 연결부에 의해 상기 블레이드가 보다 견고하게 연결될 수 있도록 하며, 동시에 공기의 유동을 개선할 수 있는 이점이 있다.
그리고, 상기 송풍팬의 전체 상하 폭 대비 적정한 높이의 쉬라우드와 블레이드의 상하 폭을 가지도록 형성하여, 냉장고 내부에서 차지하는 공간 및 공기 유동에 필요한 공간을 최소화 하면서도 유량 성능을 향상시킬 수 있는 이점이 있다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 의한 냉장고의 단면도이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 의한 그릴팬 어셈블리와 송풍팬의 분해 사시도이다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 의한 냉장고용 송풍팬의 사시도이다.
도 4는 상기 냉장고용 송풍팬의 측면도이다.
도 5는 상기 상기 송풍팬의 블레이드 배치 상태를 나타낸 도면이다.
도 6은 도 5의 A부 확대 도면이다.
도 7은 본 발명의 실시 예와 비교 예의 압력장을 시뮬레이션한 결과를 나타낸 도면이다.
도 8은 본 발명의 실시 예와 비교 예의 성능을 비교한 성능 곡선 그래프이다.
도 9는 본 발명의 다른 실시 예에 의한 냉장고용 송풍팬의 사시도이다.
도 10은 상기 냉장고용 송풍팬의 측면도이다.
도 11은 상기 상기 송풍팬의 블레이드 배치 상태를 나타낸 도면이다.
도 12는 도 11의 B부 확대 도면이다.
도 13은 본 발명의 다른 실시 예와 비교 예의 성능을 비교한 성능 곡선 그래프이다.
이하에서는 본 발명의 구체적인 실시 예를 도면과 함께 상세히 설명하도록 한다. 그러나, 본 발명의 사상이 제시되는 실시 예에 제한된다고 할 수 없으며, 또 다른 구성요소의 추가, 변경, 삭제 등에 의해서, 퇴보적인 다른 발명이나 본 발명의 사상의 범위 내에 포함되는 다른 실시 예를 용이하게 제안할 수 있다.
본 발명의 실시예는 설명과 이해의 편의를 위해 냉장실이 냉동실의 상방에 배치되는 바텀 프리즈 타입의 냉장고를 예를 들어 설명하지만, 본 발명은 송풍팬이 구비될 수 있는 모든 타입의 냉장고 적용될 수 있음을 미리 밝혀둔다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 의한 냉장고의 단면도이다.
도면에 도시된 것과 같이, 본 발명의 실시 예에 의한 냉장고(1)는 저장 공간을 형성하는 캐비닛(10)과, 상기 캐비닛(10)을 개폐하는 도어(20)를 포함하여 구성될 수 있다.
상기 캐비닛(10)에는 구획벽(11)이 구비될 수 있으며, 상기 구획벽(11)에 의해 상기 저장 공간은 상하로 구획될 수 있다. 즉, 상기 저장 공간은 상기 캐비닛(10) 상부의 냉장실(12)과, 상기 캐비닛(10) 하부의 냉동실(13)을 포함할 수 있다.
그리고, 상기 도어(20)는 냉장실(12)을 개폐하는 냉장실 도어(21)와, 상기 냉동실(13)을 개폐하는 냉동실 도어(22)를 포함할 수 있다. 그리고, 상기 냉장실 도어(21)에는 얼음을 만들 수 있는 아이스 메이커(231)가 구비될 수 있다. 그리고, 상기 아이스 메이커(231)는 상기 냉장실 도어(21)에 형성된 제빙실(23) 내부에 구비될 수 있다. 상기 제빙실(23)은 상기 냉장실(12)과 독립된 단열 공간을 형성할 수 있다.
그리고, 상기 캐비닛(10)에는 상기 제빙실(23)로 냉기를 공급하기 위한 공급 덕트(241)와, 상기 제빙실(23)의 공기를 상기 냉동실(13)로 배출하는 리턴 덕트(242)를 포함할 수 있다. 따라서, 상기 공급 덕트(241)에서 공급되는 냉기에 의해 상기 아이스 메이커(231)는 얼음을 만들 수 있게 되고, 상기 제빙실(23)의 공기는 냉동실(13)로 배출되면서 상기 제빙실(23)과 냉동실(13) 사이의 냉기 순환이 이루어질 수 있다.
한편, 상기 냉동실(13)에는 냉기를 생성하기 위한 증발기(40)가 구비될 수 있다. 상기 증발기(40)는 냉동 사이클의 일 구성으로 내부에 유동되는 냉매가 냉동실(13)을 순환하는 공기와 열교환하여 냉기를 생성할 수 있다.
상기 증발기(40)는 그릴팬(grill pan) 어셈블리(30)에 의해 차폐될 수 있다. 상기 그릴팬 어셈블리(30)는 상기 냉동실(13) 내부를 구획하여 상기 증발기(40)가 수용되는 공간을 형성할 수 있다. 그리고, 상기 그릴팬 어셈블리(30)에 구비되는 송풍팬(100)에 의해 상기 증발기(40)에서 생성되는 냉기의 순환이 가능할 수 있다.
그리고, 상기 그릴팬 어셈블리(30)의 일측은 상기 공급 덕트(241)와 연결되어 상기 제빙실(23)로 냉기를 공급할 수도 있다. 그리고, 상기 그릴팬 어셈블리(30)의 일측은 상기 냉장실(12)과 연통되어 상기 냉장실(12)로 냉기를 공급할 수도 있다. 즉, 하나의 증발기(40)를 이용하여 다수의 저장 공간을 냉각할 수 있으며, 이를 위해 복수의 송풍팬(100)이 구비될 수도 있다.
상기 냉장실(12)의 내부에는 냉장실 그릴팬 어셈블리(30')가 더 구비될 수도 있다. 그리고 필요에 따라서, 상기 냉장실(12)에 냉장실 증발기(미도시)가 더 구비될 수도 있으며, 상기 냉장실 그릴팬 어셈블리(30')에 의해 차폐될 수도 있다. 그리고, 상기 냉장실 그릴팬 어셈블리(30')에도 상기 송풍팬(100)과 동일한 구조를 가지는 냉장실 송풍팬(100')이 구비될 수 있다.
따라서, 본 발명의 실시 예는 냉동실(13)에 제한적으로 사용되는 것이 아니라, 냉장고(1)에서 사용되는 다양한 송풍팬에 적용 가능할 것이다.
이하에서는, 상기 그릴팬 어셈블리(30)의 구조에 관하여 도면을 참조하여 보다 상세하게 살펴보기로 한다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 의한 그릴팬 어셈블리와 송풍팬의 분해 사시도이다.
도면에 도시된 것과 같이, 상기 그릴팬 어셈블리(30)는 냉동실(13)의 후면을 형성하는 팬 플레이트(31)를 포함할 수 있다. 상기 팬 플레이트(31)는 상기 증발기(40)를 차폐하며, 상기 냉동실(13)을 전후로 구획할 수 있다. 그리고, 상기 팬 플레이트(31)에는 송풍팬(100)의 회전시 상기 냉동실의 공기가 흡입되는 흡입구(311)와, 토출되는 토출구(312)가 형성될 수 있다. 일 예로, 상기 흡입구(311)는 상기 팬 플레이트(31)의 하단에 구비될 수 있다. 상기 토출구(312)는 상기 팬 플레이트(31)의 전면 상단에 위치될 수 있다.
상기 팬 플레이트(31)의 후면에는 상기 흡입구(311)로 흡입된 공기를 상기 송풍팬(100) 측으로 안내하기 위한 유로를 형성하는 유로부(313)가 형성될 수 있다.
상기 그릴팬 어셈블리(30)는 리어 케이스(32)를 포함할 수 있다. 상기 리어 케이스(32)는 상기 팬 플레이트(31)와 결합되어 상기 송풍팬(100)이 수용되는 공간을 형성할 수 있으며, 상기 증발기(40)를 지난 공기가 흡입된 후 토출되도록 할 수 있다.
상기 리어 케이스(32)의 내부에는 상기 송풍팬(100)과, 상기 송풍팬(100)의 회전을 위한 모터(34)가 수용될 수 있다. 상기 모터(34)는 상기 그릴팬 어셈블리(30)에 고정되는 모터 플레이트(33)에 고정 장착될 수 있다.
상기 리어 케이스(32)에는 상기 송풍팬(100)과 대응하는 위치에 유입구(321)가 형성될 수 있다. 상기 유입구(321)는 상기 송풍팬(100)과 동일하거나 다소 작은 크기로 형성될 수 있으며, 상기 증발기(40)를 지나는 공기가 유입될 수 있는 입구가 될 수 있다. 그리고. 상기 유입구(321)의 둘레를 따라서 전방으로 돌출된 형상의 벨마우스(322)가 형성될 수 있다.
한편, 상기 그릴팬 어셈블리(30)는 복수의 송풍팬(100)이 구비될 수 있다. 즉, 상기 그릴팬 어셈블리(30)에는 제 1 송풍팬(100)과 제 2 송풍팬(100'')이 구비될 수 있다. 상기 리어 케이스(32)에는 상기 제 2 송풍팬(100'')이 수용되는 공간이 더 형성될 수 있으며, 상기 제 2 송풍팬(100'')이 수용되는 공간은 상기 제 1 송풍팬(100)이 형성되는 공간과 독립적으로 형성될 수 있다. 그리고, 상기 제 2 송풍팬(100'')과 대응하는 상기 리어 케이스(32)에는 제 2 송풍팬(100'')의 회전에 의해 공기가 흡입되는 입구가 되는 유입구(323)가 형성되고, 상기 유입구(323)의 둘레에 벨마우스(324)가 형성될 수 있다. 그리고, 상기 리어 케이스(32) 내부에는 상기 제 2 송풍팬(100'')의 회전을 위한 모터(미도시)가 수용될 수 있다. 그리고, 상기 리어 케이스(32)에는 상기 제 2 송풍팬(100'')에 의해 공기가 토출되는 토출구(325)가 더 형성될 수 있다. 일 예로, 상기 토출구(325)는 상기 공급 덕트(241)와 연결되어 상기 제빙실(23)로 냉기를 공급할 수 있다.
상기 제 1 송풍팬(100)과 제 2 송풍팬(100'')은 동일한 형상과 구조를 가질 수 있다. 이하에서는 상기 제 1 송풍팬(100)을 기준으로 상기 송풍팬(100)의 구체적인 구조와 형상에 관하여 살펴보기로 한다.
설명과 이해의 편의를 위해 도 3의 베이스 플레이트(110)를 기준으로 쉬라우드(120)를 향하는 방향을 상방, 그리고 상기 쉬라우드(120)를 기준으로 베이스 플레이트(110)를 향하는 방향을 하방이라 정의하기로 한다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 의한 냉장고용 송풍팬의 사시도이다. 그리고, 도 4는 상기 냉장고용 송풍팬의 측면도이다. 그리고, 도 5는 상기 상기 송풍팬의 블레이드 배치 상태를 나타낸 도면이다.
도시된 것과 같이, 상기 송풍팬(100)은 베이스 플레이트(110)와 쉬라우드(120) 및 블레이드(130)를 포함할 수 있다. 상기 베이스 플레이트(110)와 쉬라우드(120)는 서로 이격될 수 있다. 그리고, 상기 블레이드(130)는 상기 베이스 플레이트(110)와 쉬라우드(120)의 사이를 연결할 수 있다. 그리고, 상기 블레이드(130)는 다수개가 형성될 수 있으며 방사상으로 배치될 수 있다. 따라서, 상기 송풍팬(100)의 회전(시계방향)시 공기는 중심방향에서 흡입되어 상기 블레이드(130)를 지나 원주 방향으로 토출되도록 구성될 수 있다.
상기 베이스 플레이트(110)는 상기 송풍팬(100)의 바닥면을 형성하는 것으로, 상기 유입구(321)와는 반대 방향에 위치될 수 있다. 상기 베이스 플레이트(110)는 원형의 판상으로 형성될 수 있다. 그리고, 상기 베이스 플레이트(110)는 상기 쉬라우드(120)의 크기보다 더 작게 형성될 수 있으며, 상방에서 바라볼 때 상기 쉬라우드(120)의 개구된 내측에 위치될 수 있다. 즉, 상기 쉬라우드(120)와 상기 베이스 플레이트(110)의 중심은 동일 연장선상에 위치될 수 있다.
상기 베이스 플레이트(110)는 내부에 상기 모터(34)가 수용될 수 있도록 중앙 부분에 함몰 공간(112)이 형성될 수 있다. 즉, 상기 베이스 플레이트(110)의 중앙의 허브(111)는 돌출 형성될 수 있다. 상기 허브(111)는 상방으로 돌출 형성될 수 있으며, 하방에서 볼 때 함몰 형성되어 상기 허브(111)의 내부에 상기 모터(34)가 수용될 수 있다.
상기 허브(111)는 상기 쉬라우드(120)의 중심부를 지나도록 돌출될 수 있으며, 상기 쉬라우드(120)의 상단보다 더 돌출될 수 있다. 따라서, 상기 송풍팬(100)의 회전시 상기 송풍팬(100)의 중심방향으로 유입되는 공긴의 유입을 보다 개선할 수 있다.
상기 허브(111)는 평면 형상의 상기 베이스 플레이트(110) 하단에서 상방으로 연장될 수 있다. 그리고, 허브 상단(111a)은 상기 허브(111)의 상면을 형성하는 평면 형상의 허브 상면(113)의 외측단에 형성될 수 있다. 상기 허브 상단(111a)은 상기 쉬라우드(120)의 상단보다 더 상방으로 돌출될 수 있다. 그리고, 상기 허브(111)의 둘레면은 곡면 형상으로 형성되어 상기 송풍팬(100)의 중심 방향으로 흡입되는 공기가 상기 블레이드(130)를 향하여 원활하게 유동되도록 할 수 있다.
상기 허브 상단(111a)에서 허브 하단(111b)에 이르는 상기 허브(111)의 직경(DHU, DHL)은 상기 쉬라우드(120)의 직경(DS) 대비 17% ~ 60%의 범위를 가지는 곡률로 형성될 수 있다. 즉, 상기 허브 상단(111a)과 허브 하단(111b)의 직경(DHU, DHL)은 상기 쉬라우드(120)의 직경(Ds)보다 작게 형성되며, 상기 허브 상단(111a)에서 허브 하단(111b)으로 갈수록 직경이 점차 커지는 곡률을 가지도록 형성될 수 있다.
이와 같은 상기 허브(111)의 곡률에 의해 입구단 즉, 상기 허브 상단(111a)으로 유입된 공기의 유동이 상기 허브 하단(111b)과 상기 베이스 플레이트(110)의 평면부(115) 사이에 와류 구조가 형성되지 않도록 하여 90°로 꺽인 토출부 즉, 상기 블레이드(130)의 외측단으로 원활하게 배출되도록 할 수 있다.
그리고, 상기 허브 하단(111b)에서 상기 베이스 플레이트(110)의 외측단까지는 평면부(115)가 형성될 수 있다. 상기 평면부(115)는 상기 블레이드(130)와 수직하게 교차되는 평면 형상으로 형성될 수 있다. 상기 평면부(115)는 상기 허브 상단(111a)의 허브 상면(113)과 나란하게 형성될 수 있다.
상기 허브 상면(113)의 중앙에는 상방으로 더 돌출된 모터 체결부(114)가 형성될 수 있다. 상기 모터 체결부(114)는 상기 모터(34)의 회전축과 결합될 수 있다. 따라서, 상기 모터 체결부(114)는 상기 송풍팬(100)의 회전축 또는 회전 중심이 될 수 있다. 그리고, 상기 허브 상면(113) 및 상기 모터 체결부(114)는 상기 쉬라우드(120)보다 설정 높이(H) 만큼 더 상방에 위치될 수 있다. 즉, 상기 허브(111)는 상기 쉬라우드(120)를 지나도록 상방으로 돌출될 수 있고, 상기 허브 상단(111a)은 상기 쉬라우드(120)보다 더 높게 위치될 수 있다.
한편, 상기 베이스 플레이트(110)의 직경(DB)은 상기 쉬라우드(120)의 직경(DS)의 70% ~ 75%의 크기로 형성될 수 있다. 상기 베이스 플레이트(110)의 직경(DB)이 상기 쉬라우드의 직경(DS)의 70% ~ 75%의 크기로 형성될 경우, 상기 블레이드(130)를 상기 베이스 플레이트(110)에 연결하는데 충분한 강도를 갖게 되며, 효율적인 측면에서도 불필요한 접촉 면적을 저감하여 공기 유동을 보다 개선할 수 있다.
그리고, 상기 베이스 플레이트(110)는 상기 블레이드(130)의 하단과 연결될 수 있다. 일 예로, 상기 베이스 플레이트(110)와 블레이드(130)는 일체로 성형될 수 있다. 상기 베이스 플레이트(110)는 상기 블레이드(130)의 하단 전체 중, 상기 블레이드(130)의 리딩 엣지(131, Leading edge)에서부터 상기 리딩 엣지(131)와 트레일링 엣지(132, Trailing edge)사이의 중앙부를 지난 일측까지 연결될 수 있다.
그리고, 상기 베이스 플레이트(110)의 외측단은 진원의 형태에서 상기 블레이드(130)의 돌출면(134)과의 사이를 연결하는 플레이트 연결부(116)가 더 형성될 수 있다. 따라서, 상기 베이스 플레이트(110)와 상기 블레이드(130)는 보다 더 견고하게 연결될 수 있으며, 회전시의 소음 진동을 저감시키고 공기 유동을 개선할 수 있게 된다.
상기 쉬라우드(120)는 상기 베이스 플레이트(110)와 이격된 상방에 위치될 수 있다. 상기 쉬라우드(120)는 링 형상으로 형성될 수 있으며, 상기 블레이드(130)와 연결될 수 있다. 상기 쉬라우드(120)는 상기 베이스 플레이트(110)의 직경(DB)보다 더 큰 직경을 가질 수 있다. 그리고, 상기 쉬라우드(120)의 직경은 상기 블레이드(130)의 외경 즉, 상기 다수의 블레이드(130)의 외측단을 연결한 원의 직경(D2)과 동일할 수 있다.
한편, 상기 쉬라우드(120)는 라운드부(121)와 연장부(122)를 포함할 수 있다. 상기 라운드부(121)는 상기 쉬라우드(120)의 하단에서 상방으로 연장되며, 소정 곡률을 가지는 라운드 형상으로 형성될 수 있다. 상기 라운드부(121)는 하방으로 연장될수록 외측을 향하여 돌출되는 곡률을 가질 수 있다. 그리고, 상기 라운드부(121)의 내측면에 상기 블레이드(130)의 상단이 연결될 수 있다. 상기 라운드부(121)의 라운드진 형상에 의해 상기 블레이드(130)를 따라 토출되는 공기의 유동을 보다 원활하게 된다.
그리고, 상기 블레이드(130)의 단부는 상기 라운드부(121)의 내측면에 연결될 수 있다. 이때, 상기 블레이드(130)의 상단 및 외측단이 상기 라운드부(121)에 연결될 수 있다. 상기 블레이드(130)의 외측단은 상기 라운드부(121)의 외측단과 동일 연장선까지 연장될 수 있다. 즉, 상기 블레이드(130)의 외측단을 연결한 원의 직경(D2)은 상기 쉬라우드의 직경(DS)과 동일할 수 있다.
그리고, 상기 블레이드(130)의 단부와 상기 라운드부(121)의 사이를 연결하는 쉬라우드 연결부(123)가 더 형성될 수 있다. 상기 쉬라우드 연결부(123)는 상기 블레이드(130)의 함몰면(133)에 연결될 수 있다. 상기 쉬라우드 연결부(123)는 상기 블레이드(130)의 함몰면(133) 상단에서 상기 쉬라우드(120)의 내측면을 향하여 연장되되 쉬라우드(120)를 향할수록 폭이 증가하도록 형성될 수 있다. 상기 쉬라우드 연결부(123)에 의해서 상기 쉬라우드(120)와 상기 블레이드(130)는 보다 견고하게 연결될 수 있으며, 소음 및 진동을 방지하고 토출되는 공기의 유동을 개선할 수 있다.
상기 연장부(122)는 상기 라운드부(121)의 상단에서 상방으로 연장될 수 있다. 상기 연장부(122)는 상기 베이스 플레이트(110)와 수직하게 연장될 수 있다. 상기 연장부(122)의 연장 방향은 상기 블레이드(130)의 상하 연장 방향과 동일할 수 있다. 그리고, 상기 연장부(122)는 상기 블레이드(130)와 접하지 않고 상방으로 연장될 수 있다.
상기 라운드부(121)의 하단은 상기 쉬라우드(120)의 외경을 형성하고, 상기 연장부(122)의 상단은 상기 쉬라우드(120)의 내경을 형성할 수 있다. 즉, 상기 쉬라우드(120)는 하단의 직경보다 상단의 직경이 더 작게 형성될 수 있다.
한편, 상기 쉬라우드(120)의 상하 폭(WS)은 상기 송풍팬(100)의 상하 폭(WT) 대비 30% ~ 35%로 형성될 수 있다. 그리고, 상기 블레이드(130)의 상하 폭(WB)은 상기 송풍팬(100)의 전체 폭(WT) 대비 75% ~ 85%로 형성될 수 있다.
상기 송풍팬(100)의 전체 폭(WT)은 상기 바텀 플레이트(110)의 하면에서 상기 쉬라우드(120)의 상단까지의 거리일 수 있다. 그리고, 상기 송풍팬(100)의 전체 폭(WT)은 유량 성능에 직접적인 영향을 미치며, 특정 높이까지는 유량 성능이 급격하게 증가하지만, 특정 높이를 초과할 경우 더 이상 유량 성능이 증가하지 않는다. 따라서, 상기 송풍팬(100)의 높이를 증가시키는 경우 냉장고 내부에서 차지하는 공간 및 공기 유동에 필요한 공간이 더 필요하므로 유량 성능과 공간의 효율을 고려하여 적정 높이로 설계되는 것이 요구될 수 있다.
상기 블레이드(130)는 상기 쉬라우드(120)와 상기 베이스 플레이트(110)를 연결할 수 있다. 그리고, 상기 블레이드(130)는 상기 송풍팬(100)의 중심으로부터 다수개가 방사상으로 배치될 수 있다. 일 예로, 상기 블레이드(130)는 8개 ~ 12개로 구성될 수 있다.
상기 블레이드(130)는 그 배치와 형상에 의해 상기 송풍팬(100)의 회전시 상기 송풍팬(100)의 중심 방향으로 흡입력을 발생시킬 수 있으며, 상기 송풍팬(100)의 원주 방향으로 흡입 공기를 토출할 수 있도록 구성될 수 있다.
그리고, 상기 리딩 엣지(131)를 잇는 가상의 원의 직경(D1)은 쉬라우드(120)의 직경(D2) 대비 60~65%의 크기로 형성될 수 있다. 또는 상기 리딩 엣지(131)를 잇는 가상의 원의 직경(D1)은 상기 트레일링 엣지(132)를 잇는 가상의 원의 직경(D2) 대비 60~65%의 크기로 형성될 수 있다. 이와 같은 블레이드(130)의 배치 및 크기를 통해서 상기 송풍팬(100)은 전체 크기대비 효율적인 유량 성능을 가질 수 있다.
이하에서는, 상기 블레이드(130)의 구조에 관하여 도면을 참조하여 보다 상세하게 살펴보기로 한다.
도 6은 도 5의 A부 확대 도면이다.
도면에 도시된 것과 같이, 상기 블레이드(130)는 에어포일(airfoil) 형상으로 형성되며, 상기 블레이드(130)의 내측단을 형성하는 리딩 엣지(131)가 베이스 플레이트(110)에 연결되고, 상기 블레이드(130)의 외측단을 형성하는 트레일링 엣지(132)가 쉬라우드(120)에 연결될 수 있다.
그리고, 상기 블레이드(130)는 상기 트레일링 엣지(132)가 상기 송풍팬(100)의 회전 방향을 기준으로 뒷방향(회전되는 방향을 앞방향이라 했을 때)으로 향하도록 익형이 형성되므로 후향익(후곡형, 후향깃)에 해당할 수 있다. 그리고, 상기 블레이드(130)는 캠버선을 기준으로 회전 방향을 바라보는 면이 오목하게 형성된 함몰면(133)과, 회전 방향과 반대 방향을 바라보는 면이 볼록하게 형성된 돌출면(134)을 포함할 수 있다. 상기 함몰면(133)과 돌출면(134)은 상기 리딩 엣지(131)와 트레일링 엣지(132) 사이를 연결하여 상기 블레이드(130)의 양면을 형성하게 된다.
상기 블레이드(130)의 함몰면(133)은 상기 송풍팬(100)의 회전시 압력이 상대적으로 높은 압력이 가해지는 면으로 정압면(Pressure side)이 될 수 있다. 상기 함몰면(133)은 상부면, 윗면 또는 정압면으로 부를 수 있다. 그리고, 상기 블레이드(130)의 돌출면(134)은 상기 송풍팬(100)의 회전시 음압이 발생되는 면으로 부압면(Suction side)이 될 수 있다. 상기 돌출면(134)은 하부면, 아랫면 또는 부압면으로 부를 수 있다.
상기 블레이드(130)는 통상적인 후향익 원심팬의 블레이드에 형성된 돌출면과 함몰면의 배치와 반대 방향으로 배치될 수 있다. 따라서 상기 송풍팬(100)은 역방향 후향익 원심팬이라 부를 수 있다.
그리고, 상기 블레이드(130)의 현절비(solidity) 즉, 상기 리딩 엣지(131)와 트레일링 엣지(132)를 잇는 코드선(c)의 길이와 상기 블레이드(130) 사이 피치의 비는 1.1 ~ 1.2의 범위로 형성될 수 있다. 그리고, 상기 블레이드(130)의 최대 두께(t)가 되는 지점은 코드선(c)의 전체 길이의 35% ~ 45%의 위치에 존재하도록 형성될 수 있다.
한편, 상기 블레이드(130)는 일반적인 후향익 원심팬의 형상과 비교할 때 돌출면과 함몰면이 역방향으로 배치되며, 따라서 상기 블레이드(130)의 입구각(β1)과 출구각(β2)은 통상의 후향익 원심팬을 기준으로 할 때 음의 각도를 가지도록 형성될 수 있다.
특히, 상기 블레이드(130)는 리딩 엣지(131)와 트레일링 엣지(132) 그리고 캠버선의 중간 지점에 3개의 베지에 컨트롤 포인트(bezier control point) 배치하고, 리딩 엣지(131)와 캠버선 사이의 중간 지점과, 트레일링 엣지(132)와 캠버선 사이의 중간 지점의 2개의 베지에 컨트롤 포인트를 변경하면서 상기 입구각(β1)과 출구각(β2)을 정의할 수 있다.
일 예로, 상기 입구각(β1)은 상기 리딩 엣지(131)와 트레일링 엣지(132)를 잇는 코드선(c)을 기준으로 4.5°~ 26.3°의 각도 범위를 가지도록 형성될 수 있다. 그리고, 상기 출구각(β2)은 상기 리딩 엣지(131)와 트레일링 엣지(132)를 잇는 코드선(c)을 기준으로 25.8°~ 30°의 각도 범위를 가지도록 형성될 수 있다.
상기 입구각(β1)과 출구각(β2)은 기준이 되는 코드선(c)을 기준으로 상기 송풍팬(200)의 회전 방향으로 벌어진 각도이며, 이는 일반적인 송풍팬과 비교할 때 역방향에 해당한다. 따라서, 상기 입구각(β1)과 출구각(β2)의 방향 또한 역방향을 향하게 되므로, 상기 입구각(β1)은 -4.5°~ -26.3°, 상기 출구각(β2)은 -25.8°~ -30°의 범위로 표현될 수 있다.
이와 같은 각도 범위의 입구각(β1)과 출구각(β2)으로 인해 유량 성능이 극대화 될 수 있다.
이하에서는, 상기 송풍팬(100)의 구동시의 성능에 관하여 살펴보기로 한다.
도 7은 본 발명의 실시 예와 비교 예의 압력장을 시뮬레이션한 결과를 나타낸 도면이다. 그리고, 도 8은 본 발명의 실시 예와 비교 예의 성능을 비교한 성능 곡선 그래프이다.
도 7을 참조하여 공기 유동시의 블레이드(130,140)에서의 압력장의 변화를 살펴보면, 도 7의 (a)에 비교 예로 도시된 일반적인 후향익 원심팬의 블레이드(140)의 경우, 원심팬의 회전 방향과 동일한 방향으로 상기 블레이드(140)의 돌출면(144)이 상부면을 형성하고, 상기 돌출면(144)이 압력이 높은 정압면이 된다. 그리고, 원심팬의 회전 방향과 반대되는 방향으로 상기 블레이드(140)의 함몰면(143)이 하부면을 형성하고, 상기 함몰면(143)이 압력이 낮은 부압면이 되는 것을 확인할 수 있다.
반면에 도 7의 (b)에 본 발명의 실시 예로 도시된 상기 송풍팬의 블레이드는 상기 입구각(β1)과 출구각(β2)이 음의 각으로 형성될 수 있으며, 도 7의 (a)와 비교할 때 돌출면(134)과 함몰면(133)의 위치가 반대로 변경된 것을 알 수 있다.
즉, 상기 송풍팬(100)의 경우, 상기 송풍팬(100)의 회전 방향과 동일한 방향으로 상기 블레이드(130)의 함몰면(133)이 상부면을 형성하고, 상기 상부면이 압력이 높은 정압면이 된다. 그리고, 상기 송풍팬(100)의 회전 방향과 반대되는 방향으로 상기 블레이드(130)의 돌출면(134)이 하부면을 형성하고, 상기 돌출면(134)이 압력이 낮은 부압면이 되는 것을 확인할 수 있다.
그리고, 상기 송풍팬(100)과 같이 블레이드(130)의 상기 함몰면(133)이 회전 방향으로 함몰되고, 상기 돌출면(134)이 회전 방향과 반대되는 방향으로 돌출된 구조에서 상부면과 하부면의 압력차는 보다 커지게 되며, 도 7의 (a)구조와 비교할 때 현저하게 큰 압력차를 가지게 되어 양력이 증가하고 유량 성능이 개선되는 것을 수치적으로 확인할 수 있다.
도 8을 참조하여 유동실험에서 팬 성능 시험기를 사용하여 도출한 성능 곡선(P-Q 곡선)을 살펴보면, 본 발명의 실시 예에 의한 상기 송풍팬(100)은 상기 비교 예에 의한 후향익 원심팬에 비해 동일 압력에서 유량이 더 크고, 동일 유량에서 압력이 더 높게 나타나는 것을 알 수 있다. 즉, 상기 송풍팬(100)은 상대적으로 전체 압력 구간에서 유량 성능이 현저하게 개선되는 것을 알 수 있다. 그리고, 효율의 경우에도 최대 효율을 보이는 구간(BEP: Best efficiency point)이 거의 동등한 수준인 것을 알 수 있다.
따라서, 본 발명의 실시 예에 의한 상기 송풍팬(100)은 동일한 RPM의 회전 조건에서도 유량 성능이 더 개선될 수 있음을 알 수 있으며, 따라서 상기 송풍팬(100)의 회전 RPM을 저감시키더라도 목표하는 유량 성능을 확보할 수 있게 되어 소음 진동을 보다 개선할 수 있음을 알 수 있다.
한편, 본 발명의 실시 예에 의한 송풍팬은 다양한 다른 실시 예를 가질 수 있다.
이하에서는, 본 발명의 다른 실시 예에 의한 송풍팬에 관하여 도면을 참조하여 살펴보기로 한다.
도 9는 본 발명의 다른 실시 예에 의한 냉장고용 송풍팬의 사시도이다. 그리고, 도 10은 상기 냉장고용 송풍팬의 측면도이다. 그리고, 도 11은 상기 상기 송풍팬의 블레이드 배치 상태를 나타낸 도면이다.
도면에 도시된 것과 같이, 본 발명의 다른 실시 예에 의한 상기 송풍팬(200)은 베이스 플레이트(210)와 쉬라우드(220) 및 블레이드(230)를 포함할 수 있다. 상기 베이스 플레이트(210)와 쉬라우드(220)는 서로 이격될 수 있다. 그리고, 상기 블레이드(230)는 상기 베이스 플레이트(210)와 쉬라우드(220)의 사이를 연결할 수 있다. 그리고, 상기 블레이드(230)는 다수개가 형성될 수 있으며 상기 송풍팬(200)의 중심을 기준으로 방사상으로 배치될 수 있다. 따라서, 상기 송풍팬(200)의 회전(시계방향)시 공기는 중심방향에서 흡입되어 상기 블레이드(230)를 지나 원주 방향으로 토출되도록 구성될 수 있다.
상기 베이스 플레이트(210)는 원형의 판상으로 형성될 수 있다. 그리고, 상기 베이스 플레이트(210)는 상방에서 바라볼 때 상기 쉬라우드(220)의 개구된 내측에 위치될 수 있다. 즉, 상기 쉬라우드(220)와 상기 베이스 플레이트(210)의 중심은 동일 연장선상에 위치될 수 있다.
상기 베이스 플레이트(210)는 내부에 상기 모터(34)가 수용될 수 있도록 중앙 부분에 함몰 공간(212)이 형성될 수 있다. 즉, 상기 베이스 플레이트(210)의 중앙의 허브(211)는 돌출 형성될 수 있다. 상기 허브(211)는 상방으로 돌출 형성될 수 있으며, 하방에서 볼 때 함몰 형성되어 상기 허브(211)의 내부에 상기 모터(34)가 수용될 수 있다.
상기 허브(211)는 평면 형상의 상기 베이스 플레이트(210) 하단에서 상방으로 연장될 수 있다. 그리고, 허브 상단(211a)은 상기 허브(211)의 상면을 형성하는 평면 형상의 허브 상면(213)의 외측단에 형성될 수 있다. 상기 허브 상단(211a) 및 상기 허브 상면(213)은 상기 쉬라우드(220) 보다 하방에 위치될 수 있다. 그리고, 상기 허브(211)의 둘레면은 곡면 형상으로 형성되어 상기 송풍팬(200)의 중심 방향으로 흡입되는 공기가 상기 블레이드(230)를 향하여 원활하게 유동되도록 할 수 있다.
상기 허브 상단(211a)에서 허브 하단(211b)에 이르는 상기 허브(211)의 직경(DHU, DHL)은 상기 쉬라우드(220)의 직경(DS) 대비 30% ~ 56%의 범위를 가지는 곡률로 형성될 수 있다. 즉, 상기 허브 상단(211a)과 허브 하단(211b)의 직경(DHU, DHL)은 상기 쉬라우드(220)의 직경(DS)보다 작게 형성되며, 상기 허브 상단(211a)에서 허브 하단(211b)으로 갈수록 직경이 점차 커지는 곡률을 가지도록 형성될 수 있다.
이와 같은 상기 허브(211)의 곡률에 의해 입구단 즉, 상기 허브 상단(211a)으로 유입된 공기의 유동이 상기 허브 하단(211b)과 상기 베이스 플레이트(210)의 평면부(215) 사이에 와류 구조가 형성되지 않도록 하여 90°로 꺽인 토출부 즉, 상기 블레이드(230)의 외측단으로 원활하게 배출되도록 할 수 있다.
그리고, 상기 허브 하단(211b)에서 상기 베이스 플레이트(210)의 외측단까지는 평면부(215)가 형성될 수 있다. 상기 평면부(215)는 상기 블레이드(230)와 수직하게 교차되는 평면 형상으로 형성될 수 있다. 상기 평면부(215)는 상기 허브 상단(211a)의 허브 상면(213)과 나란하게 형성될 수 있다.
상기 허브 상면(213)의 중앙에는 상방으로 더 돌출된 모터 체결부(214)가 형성될 수 있다. 상기 모터 체결부(214)는 상기 모터(34)의 회전축과 결합될 수 있다. 따라서, 상기 모터 체결부(214)는 상기 송풍팬(200)의 회전축 또는 회전 중심이 될 수 있다. 그리고, 상기 허브 상면(213) 및 상기 모터 체결부(214)는 상기 쉬라우드(220)보다 설정 높이(H) 만큼 더 상방에 위치될 수 있다. 즉, 상기 허브(211)는 상기 쉬라우드(220)보다 하방에 배치되고, 상기 모터 체결부는 상기 쉬라우드(220)를 지나도록 상방으로 돌출될 수 있다.
한편, 상기 베이스 플레이트(210)의 직경(DB)은 상기 쉬라우드(220)의 직경(DS)의 80% ~ 85%의 크기로 형성될 수 있다. 상기 베이스 플레이트(210)의 직경(DB)이 상기 쉬라우드의 직경(DS)의 80% ~ 85%의 크기로 형성될 경우, 상기 블레이드(230)를 상기 베이스 플레이트(210)에 연결하는데 충분한 강도를 갖게 되며, 효율적인 측면에서도 불필요한 접촉 면적을 저감하여 공기 유동을 보다 개선할 수 있다. 상기 베이스 플레이트(210)의 직경(DB)은 상기 쉬라우드(220)의 내경과 동일하게 형성될 수도 있다.
그리고, 상기 베이스 플레이트(210)는 상기 블레이드(230)의 하단과 연결될 수 있다. 일 예로, 상기 베이스 플레이트(210)와 블레이드(230)는 일체로 성형될 수 있다. 상기 베이스 플레이트(210)는 상기 블레이드(230)의 하단 전체 중, 상기 블레이드(230)의 리딩 엣지(231, Leading edge)에서부터 상기 리딩 엣지(231)와 트레일링 엣지(232, Trailing edge)사이의 중앙부를 지난 일측까지 연결될 수 있다.
그리고, 상기 베이스 플레이트(210)의 외측단은 진원의 형태에서 상기 블레이드(230)의 돌출면(234)과의 사이를 연결하는 플레이트 연결부(216)가 더 형성될 수 있다. 따라서, 상기 베이스 플레이트(210)와 상기 블레이드(230)는 보다 더 견고하게 연결될 수 있으며, 회전시의 소음 진동을 저감시키고 공기 유동을 개선할 수 있게 된다.
상기 쉬라우드(220)는 상기 베이스 플레이트(210)와 이격된 상방에 위치될 수 있다. 상기 쉬라우드(220)는 링 형상으로 형성될 수 있으며, 상기 블레이드(230)와 연결될 수 있다. 상기 쉬라우드(220)는 상기 베이스 플레이트(210)의 직경(DB)보다 더 큰 직경(DS)을 가질 수 있다. 그리고, 상기 쉬라우드(220)의 직경은 상기 블레이드(230)의 외경 즉, 상기 다수의 블레이드(230)의 외측단을 연결한 원의 직경(D2)과 동일할 수 있다.
한편, 상기 쉬라우드(220)는 수평부(221)와 수직부(222)를 포함할 수 있다. 상기 수평부(221)는 상기 쉬라우드(120)의 하단에서 외측 방향으로 연장되며, 상기 베이스 플레이트(210)와 나란하게 형성될 수 있다. 그리고, 상기 수평부(221)의 하면에 상기 블레이드(230)의 상단이 연결될 수 있다. 상기 수평부(221)는 상기 블레이드(230)와의 결합에 의해 상기 블레이드(230)를 따라 토출되는 공기의 유동을 보다 원활하게 할 수 있다.
상기 수직부(222)는 상기 수평부(221)의 내측단에서 상방으로 연장될 수 있다. 상기 수직부(222)는 베이스 플레이트(210)와 수직하게 연장될 수 있다. 상기 수직부(222)의 연장 방향은 상기 블레이드(230)의 상하 연장 방향과 동일할 수 있다. 그리고, 상기 수직부(222)는 상기 모터 체결부(214)보다 낮은 높이로 연장될 수 있다.
상기 수평부(221)의 외측단은 상기 쉬라우드(220)의 외경을 형성하고, 상기 수직부(222)의 내측단은 상기 쉬라우드(220)의 내경을 형성할 수 있다. 즉, 상기 쉬라우드(220)는 하단의 직경보다 상단의 직경이 더 작게 형성될 수 있다.
그리고, 상기 블레이드(230)의 단부는 상기 수평부(221)와 수직부(222)에 연결될 수 있다. 이때, 상기 블레이드(230)의 상단 및 외측단이 상기 수평부(221)와 수직부(222)가 만나는 모서리에 연결될 수 있다. 상기 블레이드(230)의 외측단은 상기 수평부(221)의 외측단까지 연장될 수 있다. 이때, 상기 블레이드(230)의 외측단을 연결한 원의 직경(D2)은 상기 쉬라우드의 직경(DS)과 거의 동일하지만, 98% ~ 99% 수준으로 다소 작게 형성될 수도 있다.
그리고, 상기 블레이드(230)와 상기 수직부(222)의 사이를 연결하는 쉬라우드 연결부(223)가 더 형성될 수 있다. 상기 쉬라우드 연결부(223)는 상기 블레이드(230)의 돌출면(234)에 연결될 수 있다. 상기 쉬라우드 연결부(223)는 상기 블레이드(230)의 돌출면(234) 상단에서 상기 쉬라우드(220)의 내측면을 향하여 연장되되 쉬라우드(220)를 향할수록 폭이 증가하도록 형성될 수 있다. 상기 쉬라우드 연결부(223)에 의해서 상기 쉬라우드(220)와 상기 블레이드(230)는 보다 견고하게 연결될 수 있으며, 소음 및 진동을 방지하고 토출되는 공기의 유동을 개선할 수 있다.
한편, 상기 쉬라우드(220)의 상하 폭(Ws)은 상기 송풍팬(200)의 상하 폭(WT) 대비 24% ~ 28%로 형성될 수 있다. 그리고, 상기 블레이드(230)의 상하 폭(WB)은 상기 송풍팬(200)의 전체 폭(WT) 대비 80% ~ 90%로 형성될 수 있다.
상기 송풍팬(200)의 전체 폭(WT)은 상기 바텀 플레이트(210)의 하면에서 상기 쉬라우드(220)의 상단까지의 거리일 수 있다. 그리고, 상기 송풍팬(200)의 전체 폭(WT)은 유량 성능에 직접적인 영향을 미치며, 특정 높이까지는 유량 성능이 급격하게 증가하지만, 특정 높이를 초과할 경우 더 이상 유량 성능이 증가하지 않는다. 따라서, 상기 송풍팬(200)의 높이를 증가시키는 경우 냉장고 내부에서 차지하는 공간 및 공기 유동에 필요한 공간이 더 필요하므로 유량 성능과 공간의 효율을 고려하여 적정 높이로 설계되는 것이 요구될 수 있다.
상기 블레이드(230)는 상기 쉬라우드(220)와 상기 베이스 플레이트(210)를 연결할 수 있다. 그리고, 상기 블레이드(230)는 상기 송풍팬(200)의 중심으로부터 다수개가 방사상으로 배치될 수 있다. 일 예로, 상기 블레이드(230)는 9개 ~ 15개로 구성될 수 있다.
상기 블레이드(230)는 그 배치와 형상에 의해 상기 송풍팬(200)의 회전시 상기 송풍팬(200)의 중심 방향으로 흡입력을 발생시킬 수 있으며, 상기 송풍팬(200)의 원주 방향으로 흡입 공기를 토출할 수 있도록 구성될 수 있다.
그리고, 상기 리딩 엣지(231)를 잇는 가상의 원의 직경(D1)은 상기 쉬라우드(220)의 직경(DS) 대비 60~65%의 크기로 형성될 수 있다. 그리고, 상기 트레일링 엣지(232)를 잇는 가상의 원의 직경(D2)은 상기 쉬라우드(220)의 직경(DS) 대비 98% ~ 99%의 크기로 형성될 수 있다. 이와 같은 블레이드(230)의 배치 및 크기를 통해서 상기 송풍팬(200)은 전체 크기대비 효율적인 유량 성능을 가질 수 있다.
도 12는 도 11의 B부 확대 도면이다.
도면에 도시된 것과 같이, 상기 블레이드(230)는 에어포일(airfoil) 형상으로 형성되며, 상기 블레이드(230)의 내측단을 형성하는 리딩 엣지(231)가 베이스 플레이트(210)에 연결되고, 상기 블레이드(230)의 외측단을 형성하는 트레일링 엣지(232)가 쉬라우드(220)에 연결될 수 있다.
그리고, 상기 블레이드(230)는 상기 트레일링 엣지(232)가 상기 송풍팬(200)의 회전 방향의 뒷부분(회전 방향과 반대방향)으로 향하도록 형성되므로 후향익(후곡형, 후향깃)에 해당할 수 있다. 그리고, 상기 블레이드(230)는 캠버선을 기준으로 회전 방향과 대응하는 상부면이 볼록하게 형성된 돌출면(234)과, 회전 방향과 반대되는 하부면이 오목하게 형성된 함몰면(233)을 포함할 수 있다. 상기 돌출면(234)과 함몰면(233)은 상기 리딩 엣지(231)와 트레일링 엣지(232) 사이를 연결하여 상기 블레이드(230)의 양면을 형성하게 된다.
상기 블레이드(230)의 돌출면(234)은 상기 송풍팬(200)의 회전시 압력이 상대적으로 높은 압력이 가해지는 면으로 정압면(Pressure side)이 될 수 있다. 상기 돌출면(234)은 상부면, 윗면 또는 정압면으로 부를 수 있다. 그리고, 상기 블레이드(230)의 함몰면(233)은 상기 송풍팬(200)의 회전시 음압이 발생되는 면으로 부압면(Suction side)이 될 수 있다. 상기 함몰면(233)은 하부면, 아랫면 또는 부압면으로 부를 수 있다.
그리고, 상기 블레이드(230)의 현절비(solidity) 즉, 상기 리딩 엣지(231)와 트레일링 엣지(232)를 잇는 코드선(c)의 길이와 상기 블레이드(230) 사이 피치의 비는 1.25 ~ 1.35의 범위로 형성될 수 있다. 그리고, 상기 블레이드(130)의 최대 두께(t)가 되는 지점은 코드선(c)의 전체 길이의 35% ~ 45%의 위치에 존재하도록 형성될 수 있다.
한편, 상기 블레이드(230)의 입구각(β1)은 상기 리딩 엣지(231)와 트레일링 엣지(232)를 잇는 코드선(c)을 기준으로 0° ~ 10°의 각도 범위를 가지도록 형성될 수 있다. 그리고, 상기 출구각(β2)은 상기 리딩 엣지(231)와 트레일링 엣지(232)를 잇는 코드선(c)을 기준으로 5° ~ 15°의 각도 범위를 가지도록 형성될 수 있다. 이와 같은 각도 범위의 입구각(β1)과 출구각(β2)으로 인해 유량 성능이 극대화 될 수 있다.
도 13은 본 발명의 다른 실시 예와 비교 예의 성능을 비교한 성능 곡선 그래프이다.
도 13을 참조하여 유동실험에서 팬 성능 시험기를 사용하여 도출한 성능 곡선(P-Q 곡선)을 살펴보면, 본 발명의 실시 예에 의한 상기 송풍팬(200)은 상기 비교 예에 의한 후향익 원심팬에 비해 동일 압력에서 유량이 더 크고, 동일 유량에서 압력이 더 높게 나타나는 것을 알 수 있다. 즉, 상기 송풍팬(200)은 상대적으로 전체 압력 구간에서 유량 성능이 현저하게 개선되는 것을 알 수 있다.
그리고, 본 발명의 실시 예에 의한 상기 송풍팬(200)은 상기 비교 예에 의한 후향익 원심팬에 비해 동일 압력에서 효율이 더 높은 것을 알 수 있으며, 최대 효율을 보이는 구간(BEP: Best efficiency point)이 더 높은 것을 알 수 있다.
따라서, 본 발명의 실시 예에 의한 상기 송풍팬(100)은 동일한 RPM의 회전 조건에서도 유량 성능이 더 개선될 수 있음을 알 수 있으며, 따라서 상기 송풍팬(100)의 회전 RPM을 저감시키더라도 목표하는 유량 성능을 확보할 수 있게 되어 소음 진동을 보다 개선할 수 있음을 알 수 있다.

Claims (15)

  1. 원형 판상으로 형성되며, 모터와 결합되어 회전되는 베이스 플레이트;
    링 형상으로 형성되며, 상기 베이스 플레이트와 이격 배치되는 쉬라우드; 및
    상기 블레이드의 중심을 따라 방사상으로 배치되며, 상기 베이스 플레이트와 쉬라우드의 사이를 연결하는 다수의 블레이드;를 포함하며,
    상기 블레이드는 송풍팬의 회전 방향을 기준으로 뒷방향으로 연장되고,
    상기 블레이드의 리딩 엣지와 트레일링 엣지를 잇는 함몰면과 상기 함몰면과 반대되는 돌출면에 의해 익형이 형성되며,
    상기 함몰면은 상기 송풍팬의 회전 방향을 향하고, 상기 돌출면은 상기 송풍팬의 회전 방향과 반대 방향을 향하도록 배치되는 송풍팬.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 블레이드는 상기 송풍팬의 회전 방향을 기준으로 반대 방향으로 만곡되도록 입구각과 출구각이 음의 각도를 가지도록 형성되는 송풍팬.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 입구각은 상기 리딩 엣지와 트레일링 엣지를 잇는 코드선을 기준으로 -4.5°~ -26.3°의 각도 범위를 가지도록 형성되고,
    상기 출구각은 상기 코드선을 기준으로 -25.8°~ -30°의 범위를 가지도록 형성되는 송풍팬.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 베이스 플레이트의 중앙에는 상기 모터와 연결되며, 상방으로 돌출될수록 직경이 작아지는 허브가 형성되고,
    상기 허브의 상단은 상기 쉬라우드을 통과하여 상방으로 더 돌출되는 송풍팬.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 베이스 플레이트의 직경은 상기 쉬라우드 직경의 70% ~ 75%의 크기로 형성되는 송풍팬.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 쉬라우드의 상하 폭은 상기 송풍팬의 상하 폭 대비 30% ~ 35%로 형성되는 송풍팬.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 블레이드의 상하 폭은 상기 송풍팬의 전체 폭 대비 75% ~ 85%로 형성되는 송풍팬.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 베이스 플레이트는 상기 블레이드의 하단 전체 중, 상기 블레이드의 리딩 엣지에서부터 상기 리딩 엣지와 트레일링 엣지 사이의 중앙부를 지난 일측까지 연결되는 송풍팬.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 베이스 플레이트에는 상기 베이스 플레이트의 외측단과 상기 블레이드의 돌출면의 사이를 연결하는 플레이트 연결부가 형성되는 송풍팬.
  10. 제 8 항에 있어서,
    상기 쉬라우드에는 상기 쉬라우드의 내측면과 상기 블레이드의 함몰면을 연결하는 쉬라우드 연결부가 형성되는 송풍팬.
  11. 제 1 항에 있어서,
    상기 블레이드는 1.1 ~ 1.2의 현절비를 가지도록 형성되는 송풍팬.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 블레이드는 코드선의 전체 길이의 35% ~ 45%의 위치에 상기 블레이드의 최대 두께가 되는 지점이 위치하도록 형성되는 송풍팬.
  13. 제 1 항에 있어서,
    상기 리딩 엣지를 잇는 가상의 원의 직경은 상기 트레일링 엣지를 잇는 가상의 원의 직경 대비 60~65%의 크기로 형성되는 송풍팬.
  14. 저장 공간을 형성하는 캐비닛;
    상기 캐비닛 내부에 구비되는 증발기;
    상기 증발기를 커버하며, 상기 저장 공간과 상기 증발기 사이의 냉기를 순환시키는 송풍팬을 갖는 그릴팬 어셈블리를 포함하며,
    상기 송풍팬은,
    원형 판상으로 형성되며, 모터와 결합되어 회전되는 베이스 플레이트;
    링 형상으로 형성되며, 상기 베이스 플레이트와 이격 배치되는 쉬라우드; 및
    상기 블레이드의 중심을 따라 방사상으로 배치되며, 상기 베이스 플레이트와 쉬라우드의 사이를 연결하는 다수의 블레이드;를 포함하며,
    상기 블레이드는 상기 송풍팬의 회전 방향을 기준으로 뒷방향으로 연장되고,
    상기 블레이드의 리딩 엣지와 트레일링 엣지를 잇는 함몰면과 상기 함몰면과 반대되는 돌출면에 의해 익형이 형성되며,
    상기 함몰면은 상기 송풍팬의 회전 방향을 향하고, 상기 돌출면은 상기 송풍팬의 회전 방향과 반대 방향을 향하도록 배치되는 냉장고.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 블레이드는 상기 송풍팬의 회전 방향을 기준으로 반대 방향으로 만곡되도록 입구각과 출구각이 음의 각도를 가지도록 형성되는 냉장고.
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