KR100459179B1 - 횡류팬 - Google Patents

Abstract

본 발명은 횡류팬에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 다수개의 블레이드로 이루어진 각 블럭이 소정 각도의 블럭피치각을 갖도록 설치함에 따라 소음을 감소시키도록 한 것이다.

이를 위해, 본 발명은 다수개의 블레이드(12)가 디스크(13)의 원주방향을 따라 배열되어 이루어진 블럭(11)이 회전축방향을 따라 차례로 조립되는 분리형 공기조화기의 횡류팬(10)에 있어서, 상기 횡류팬(10)은 일측 블럭(11)에서 타측 블럭(11)으로 갈수록 인접된 블럭(11)이 시계방향 또는 반시계방향으로 소정의 블럭피치각을 갖도록 조립되되, 상기 블레이드의 개수(Z)와 블럭피치각(δ)은 -0.18Z + 11.433 < δ< -0.18Z + 11.633 인 관계를 갖도록 조립됨을 특징으로 하는 횡류팬을 제공한다.

Description

횡류팬{cross-flow fan}

본 발명은 횡류팬에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 일정한 블럭피치각을 갖도록 설치된 횡류팬에 관한 것이다.

일반적으로 공기조화기는 실내기와 실외기로 구분되는데, 상기 실내기에는 증발기 및 송풍팬이 내장된다.

상기 송풍팬은 실내의 공기를 흡입하여 증발기에서 열교환시킨 후에 그 열교환된 공기를 다시 실내로 송풍시키는 역할을 한다. 이러한 송풍팬으로는 시로코팬(sirocco fan), 축류팬(propeller fan), 터보팬(turbo fan) 또는 횡류팬(crossflow fan) 등이 사용되는데, 분리형 공기 조화기의 실내기에는 주로 횡류팬이 사용된다.

이러한 횡류팬에 있어 인접한 블레이드의 간격이 동일하게 배열되어 있는, 다시 말해, 피치각(pitch angle)이 각각 동일한 값을 갖는 팬을 등피치팬(even pitch fan)이라 하고, 블레이드의 피치각이 동일하지 않은 값을 갖는 팬을 부등피치팬(uneven pitch fan)이라 한다.

이하, 종래의 분리형 공기조화기에 관해 도 1 내지 도 4를 참조하여 설명하면 다음과 같다.

도 1은 종래 분리형 공기조화기의 구조를 나타낸 구성도이고, 도 2는 도 1의 횡류팬의 구조를 나타낸 사시도이며, 도 3은 도 1의 횡류팬에서 블레이드의 배열 구조를 나타낸 단면도이고, 도 4는 도 1의 횡류팬을 컴퓨터 시뮬레이션하여 얻은 음압 레벨을 나타낸 그래프이다.

도 1을 참조하면, 분리형 공기조화기는 크게 증발기(1), 리어 가이드(2)(rear guide), 횡류팬(10) 및 스테빌라이져(3)(stabilizer)를 포함하여 이루어진다.

상기 횡류팬(10)은 증발기(1)와 리어 가이드(2) 및 스테빌라아져 사이에 설치된다. 이러한 횡류팬(10)은 모터가 회동됨에 따라 보텍스(vortex)유동을 발생시키며, 상기 리어 가이드(2)는 보텍스유동으로 인한 소음을 최소화시키며 공기의 흡입량을 증대시키고 공기의 유동을 안내하는 기능을 한다.

이러한 리어 가이드(2)는 횡류팬(10)에 의해 형성된 동압을 정압으로 회복시키는 역할을 하기 때문에 난류소음 즉 광대역소음을 유발시키므로 그 곡률의 팽창정도와 토출구의 길이에 중점을 두어 설계된다.

또한, 스테빌라이져(3)는 횡류팬(10)과 소정 간격을 가지도록 횡류팬(10)의 하부에 설치되어 공기의 흡입영역과 토출영역을 구분하는 역할을 한다.

도 2를 참조하면, 상기 횡류팬(10)은 디스크(13)의 원주방향을 따라 일정한 개수의 블레이드(12)가 설치되며, 이것을 하나의 블럭(11)으로 하여 다수개의블럭(11)이 축방향을 따라 차례로 조립된다.

이러한 횡류팬(10)은 공기조화기의 용량에 따라 블럭의 길이, 블럭의 갯수, 각 블럭에 설치되는 블레이드의 개수 및 피치각 등을 고려하여 설계된다.

이때, 상기 횡류팬(10)은 도 3과 같이 다수개의 블레이드(12)의 피치각이 균일한 값을 갖도록 배열되거나, 혹은 도시는 하지 않았지만 각 피치각이 균일하지 않게 배열될 수도 있다.

도 3과 같이 블럭(11)이 팬의 축방향을 따라 블럭피치각이 0(deg)도가 되도록 순차적으로 조립된 횡류팬(10)은 특정한 주파수에서 높은 음압을 가지게 된다.

예를 들면, 32개의 블레이드(12)를 갖는 등피치 횡류팬(10)이 블럭피치각이 0(deg)도로 다수개 조립된 횡류팬(10)을 회전시켜 컴퓨터 시뮬레이션에 의한 음압 레벨을 측정하면 도 4에 나타난 그래프와 같은 결과를 얻을 수 있다.

즉, 약 800Hz의 주파수에서 약 30dB의 음압 레벨을 가지며 약 1600Hz의 주파수에서 약 25dB 정도의 음압 레벨을 가짐을 알 수 있다.

물론, 상기 횡류팬(10)을 소위 랜덤피치 횡류팬으로서 구성하는 경우, 각각의 블레이드(12)는 시계 방향으로 혹은 반시계 방향으로 그에 인접한 블레이드의 각도가 불균일(random)하게 형성되도록 배열될 수도 있다.

이상에서와 같이, 상기 횡류팬은 특정 주파수에서도 음압 레벨을 감소시킴으로써 횡류팬에 의한 소음을 감소시키는 것이 요구된다.

상기한 제반 문제점을 해결하기 위해, 본 발명은 팬의 주파수에 따른 소음을감소시키도록 한 횡류팬을 제공함을 그 목적으로 한다.

도 1은 종래 분리형 공기조화기의 구조를 나타낸 구성도.

도 2는 도 1의 횡류팬의 구조를 나타낸 사시도.

도 3은 도 1의 횡류팬에서 블레이드의 배열 구조를 나타낸 단면도.

도 4는 도 1의 횡류팬을 컴퓨터 시뮬레이션하여 얻은 음압 레벨을 나타낸 그래프.

도 5는 본 발명에 따른 횡류팬에서 각 블럭이 블럭피치각을 갖도록 조립된 상태를 나타낸 요부도.

도 6은 도 5의 횡류팬의 각 블럭에 설치된 블레이드의 수에 따른 블럭피치각을 나타낸 표.

도 7은 블레이드가 32개인 횡류팬에서 블럭피치각에 따른 음압의 변화를 나타낸 그래프.

도 8은 도 7과 같이 블레이드를 부등간격으로 배열하고 블럭피치각이 최적화한 경우 횡류팬의 음압 레벨을 나타낸 그래프.

도 9는 도 7과 같이 블럭피치각이 최적화된 횡류팬과 종래의 부등피치 횡류팬과의 주파수에 따른 음압을 비교한 그래프.

* 본 발명의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

1 : 증발기 2 : 리어 가이드

3 : 스테빌라이져 10 : 횡류팬

11 : 블럭 12 : 블레이드

13 : 디스크

상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명은 다수개의 블레이드가 디스크의 원주방향을 따라 배열되어 이루어진 블럭이 축방향을 따라 차례로 조립되는 분리형 공기조화기의 횡류팬(10)에 있어서, 상기 횡류팬은 일측 블럭에서 타측 블럭으로 갈수록 인접된 블럭이 시계방향 또는 반시계방향으로 소정의 블럭피치각을 갖도록 조립되되, 상기 블레이드의 개수(Z)와 블럭피치각(δ)은 -0.18Z + 11.433 < δ< -0.18Z + 11.633 인 관계를 갖도록 조립됨을 특징으로 하는 횡류팬을 제공한다.

이하, 본 발명 횡류팬에 관해 참조도면 도 5 내지 도 9를 참조하여 설명하면 다음과 같다.

도 5는 본 발명에 따른 횡류팬에서 각 블럭이 블럭피치각을 갖도록 조립된 상태를 나타낸 요부도이고, 도 6은 도 5의 횡류팬의 각 블럭에 설치된 블레이드의 수에 따른 블럭피치각을 나타낸 표이다.

도 5를 참조하면, 상기 횡류팬(10)은 다수개의 블레이드(12)가 디스크(13)의 원주방향을 따라 배열되며, 이것을 하나의 블럭(11)으로 하여 다수개의 블럭(11)이 축방향을 따라 차례로 조립된다.

이때, 상기 횡류팬(10)은 일측 블럭(11)에서 타측 블럭(11)으로 갈수록 인접된 블럭(11)이 시계방향으로 소정의 블럭피치각을 갖도록 조립된다.

또한, 상기 횡류팬(10)은 일측 블럭(11)에서 타측 블럭(11)으로 갈수록 인접된 블럭(11)이 반시계방향으로 소정의 블럭피치각을 갖도록 조립될 수도 있다.

이러한 횡류팬(10)에서의 BPF(blade passing frequency)에서의 최대 음압은블레이드의 개수, 블럭피치각 ,블럭의 길이 및 블럭의 개수에 관한 함수이다.

따라서, 주파수에 대해 음압이 낮게 분포하는 횡류팬(10)에 관하여 도 6을 참조하여 각 블럭(11)에서의 블레이드(12)의 개수와 블럭피치각의 관계를 설명하기로 한다.

블레이드(12)의 개수를 Z라 하고, 블럭피치각을 δ라고 할 때에, 상기 블레이드의 개수와 블럭피치각의 관계는 -0.18Z + 11.433 < δ< -0.18Z + 11.633 인 관계일 때에 음압이 가장 낮게 분포된다.

예를 들면, BPF에서의 음압을 최소로 하는 블럭피치각(δ)은 블레이드(12)의 수에 따라 아래의 표1과 같은 최적구간을 갖는다.

블래이드 개수	블럭피치각(Deg)
30	6.05 ~ 6.25
31	5.85 ~ 6.05
32	5.65 ~ 5.85
33	5.50 ~ 5.70
34	5.30 ~ 5.50
35	5.15 ~ 5.35

이러한 횡류팬(10)은 각 블럭(11)에서의 블레이드(12) 배열이 등피치각으로 배열되든지 부등피치각 배열되든지의 여부에 거의 관계가 없으며 BPF에서의 최대 음압에도 거의 영향을 미치지 않는다.

상기 표에서 나타난 횡류팬(10) 중에서 블래이드의 개수가 32개이며 블럭(11)의 길이가 55-56mm인 횡류팬(10)을 일예로 한 실험결과는 도 7에 나타난 것과 같다.

도 7은 블레이드가 32개인 횡류팬에서 블럭피치각에 따른 음압의 변화를 나타낸 그래프이다.

즉, 상기 횡류팬(10)은 블럭(11)의 개수(ST)가 6, 8, 10, 12 또는 14개로 설치되더라도 상기 블럭(11)의 개수에 따른 음압 변화는 큰 차이를 보이지 않는다.

이때, 상기 블레이드(12)의 개수가 32개인 횡류팬(10)은 블럭피치각이 5.65-5.85[Deg]의 범위를 갖도록 설치될 때에 BPF에서의 음압이 대폭적으로 낮아짐을 알 수 있다.

도 8은 도 7과 같이 블레이드를 부등간격으로 배열하고 블럭피치각이 최적화한 경우 횡류팬의 음압 레벨을 나타낸 그래프이며, 도 9는 도 7과 같이 블럭피치각이 최적화된 횡류팬과 종래의 부등피치 횡류팬과의 주파수에 따른 음압을 비교한 그래프이다.

상기 횡류팬(10)은 회전시 도 8과 같이 약 20dB 정도의 음압 레벨이 발생되어 음압 레벨이 현저히 낮아짐을 알 수 있다.

또한, 상기 횡류팬(10)은 회전시 도 9에 나타난 바와 같이 약 800Hz에서 종래의 BPF에서의 음압이 약 30dB 정도이던 것이 본 발명에서는 약 20dB 정도로 떨어짐을 알 수 있다.

이와 같이, 본 발명은 소정의 블럭피치각으로 각 블럭이 조립되도록 하여 횡류팬의 음압을 낮게 형성하도록 하였다.

이상에서와 같이, 본 발명은 횡류팬의 블럭을 소정 각도 블럭피치각을 유지하도록 설치함에 따라 음압을 감소시킬 수 있도록 하였다.

따라서, 상기 본 발명과 같은 횡류팬을 적용한 공기조화기의 소음 특성을 향상시킬 수 있도록 하여 저소음 제품을 제작할 수 있도록 하였다.

Claims (3)

1. 삭제
2. 다수개의 블레이드가 디스크의 원주방향을 따라 배열되어 이루어진 블럭이 축방향을 따라 차례로 조립되는 분리형 공기조화기의 횡류팬에 있어서,

   상기 횡류팬은 일측 블럭에서 타측 블럭으로 갈수록 인접된 블럭이 시계방향 또는 반시계방향으로 소정의 블럭피치각을 갖도록 조립되되, 상기 블레이드의 개수(Z)와 블럭피치각(δ)은 -0.18Z + 11.433 < δ< -0.18Z + 11.633 인 관계를 갖도록 조립됨을 특징으로 하는 횡류팬.
3. 제 2 항에 있어서,

   상기 블레이드의 개수에 따른 블럭피치각은 아래의 표와 같음을 특징으로 하는 횡류팬.

   블레이드 개수 블럭피치각(Deg) 30 6.05 ~ 6.25 31 5.85 ~ 6.05 32 5.65 ~ 5.85 33 5.50 ~ 5.70 34 5.30 ~ 5.50 35 5.15 ~ 5.35