KR100463521B1 - 부등피치 횡류팬 - Google Patents

Abstract

본 발명은 횡류팬에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 블레이드의 배열을 개선하여 횡류팬 회동시 소음을 감소시키도록 한 부등피치 횡류팬에 관한 것이다.

이를 위해, 본 발명은 각 블럭에 블레이드를 32개, 35개 갖는 횡류팬에서 컴퓨터 시뮬레이션을 통해 블레이드 배열을 설정함에 따라 횡류팬 회동시 음압이 낮게 형성되도록 하여 소음을 감소시키도록 한 부등피치 횡류팬에 관한 것이다.

Description

부등피치 횡류팬{uneven pitch crossflow fan}

본 발명은 횡류팬에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 부등피치 횡류팬에 관한 것이다.

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

상기 송풍팬은 실내의 공기를 흡입하여 증발기에서 열교환시킨 후에 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) 각각 동일한 값을 갖는 팬을 등피치팬(equal pitch fan)이라 하고, 블레이드의 피치각이 동일하지 않은 값을 갖는 팬을 부등피치팬(uneven pitch fan)이라 한다.

이하, 종래의 분리형 공기조화기에 관해 도 1 및 도 4를 참조하여 설명하면다음과 같다.

도 1은 분리형 공기조화기의 내부 구조를 나타낸 개략 구성도이고, 도 2는 도 1의 등피치 횡류팬을 나타낸 사시도이며, 도 3은 도 1의 등피치 횡류팬의 블레이드의 배열 구조를 나타낸 단면도이고, 도 4는 도 2의 등피치 횡류팬이 회동됨에 따라 발생되는 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 스테빌라이져(3) 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.

또한, 상기 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.

상기 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 다수개의 블럭(11)이 회전축방향을 따라 차례로 조립된다.

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

도 3을 참조하면, 상기 횡류팬(10)은 다수개의 블레이드(12)의 피치각이 균일한 값을 갖도록 배열된다.

즉, 상기 횡류팬(10)은 도 3에 나타난 바와 같이 임의의 블레이드(12)에서 시계방향으로 인접한 블레이드(12)의 각도가 각각 균일하도록 배열된다.

이러한 등피치 횡류팬(10)은 회전시 팬의 밸런스가 용이하게 유지되어 진동이 작게 발생되는 반면, 블레이드(12)의 주파수 소음이 매우 커서 소음 특성이 나쁜 단점이 있다.

예를 들면, 32개의 블레이드(12)를 갖는 등피치 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.

한편, 상기 횡류팬(10)을 소위 랜덤피치(random pitch) 횡류팬(10)으로서 구성하는 경우, 각각의 블레이드(12)는 시계 방향으로 그에 인접한 블레이드(12)의 각도가 일정하지 않게 형성되도록 배열될 수도 있다.

이러한 횡류팬(10)의 원주면에 배열된 블레이드(12)의 불균일성으로 인하여 횡류팬(10)의 회전시 진동 특성이 악화되고 블레이드(12) 사이의 간격이 지나치게 심하게 변동되어 저주파 대역에서도 주파수 소음대가 나타나는 단점이 생긴다.

따라서, 주파수에 따른 소음을 감소시키면서도 팬의 진동을 감소시킬 수 있는 횡류팬 구조가 요청되는 바이다.

상기한 제반 문제점을 해결하기 위해, 본 발명은 팬의 주파수에 따른 소음을 감소시키면서도 팬의 진동을 감소시키도록 한 부등피치 횡류팬을 제공함을 그 목적으로 한다.

도 1은 분리형 공기조화기의 내부 구조를 나타낸 개략 구성도.

도 2는 도 1의 등피치 횡류팬을 나타낸 사시도.

도 3은 도 1의 등피치 횡류팬의 블레이드의 배열 구조를 나타낸 단면도.

도 4는 도 2의 등피치 횡류팬이 회동됨에 따라 발생되는 음압 레벨을 나타낸 그래프.

도 5는 본 발명에 따른 부등피치 횡류팬을 나타낸 단면도.

도 6은 블레이드 개수가 32개인 횡류팬에서 블레이드가 배열되는 부등피치각 및 이에 따른 피치누적각을 나타낸 표.

도 7은 블레이드 개수가 35개인 횡류팬에서 블레이드가 배열되는 부등피치각 및 이에 따른 피치누적각을 나타낸 표.

도 8은 도 5의 부등피치 횡류팬이 회동됨에 따라 발생되는 음압 레벨을 나타낸 그래프.

도 9는 종래의 횡류팬과 본 발명 블레이드 배열이 최적화된 부등피치 횡류팬 회전시 BPF에서의 음압의 차이를 비교한 실험결과를 나타낸 그래프.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

1 : 증발기 2 : 리어 가이드

3 : 스테빌라이져 10,20 : 횡류팬

11 : 블럭 12,22 : 블레이드

13 : 디스크

상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명은 블레이드 개수가 32개 혹은 35개인 횡류팬으로서, 팬의 회전중심에서 반경방향으로 인접한 블레이드 사이의 배열된 각을 피치각, 피치각을 시계방향 혹은 반시계방향으로 누적한 각을 피치누적각으로 할 때에 블레이드의 배열은 도 6의 표를 따르는 것을 특징으로 하는 부등피치 횡류팬을 제공한다.

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

도 5는 본 발명에 따른 부등피치 횡류팬을 나타낸 단면도로서 이를 참조하면, 상기 부등피치 횡류팬(10)은 회전중심에서 시계방향을 따라 다수개의 블레이드(12)가 배열된다. 이하에서는, 블레이드(12)의 반경방향의 내측 일단부를 내측단으로 칭하고 반경방향의 외측 일단부를 외측단으로 칭하기로 한다.

상기 부등피치 횡류팬(10)의 회전중심에서 각각의 블레이드(12)의 내측단을 연결한 가상선이 이루는 각을 각각 피치각(pitch angle)이라고 한다. 또한, 임의의블레이드(12)에서 시계방향 또는 반시계방향을 따라 누적되는 피치각을 누적피치각이라고 한다.

본 발명 부등피치 횡류팬에 관한 제1실시예에 대하여 참조도면 도 6을 참조하여 설명하기로 한다.

도 6은 블레이드 개수가 32개인 횡류팬에서 블레이드가 배열되는 부등피치각 및 이에 따른 피치누적각을 나타낸 표이다.

상기 부등피치 횡류팬(10)은 32개의 블레이드(12)로 이루어지며, 상기 피치각()이 시계방향을 따라 누적된 누적피치각()은인 관계에 있다. 이러한 부등피치 횡류팬(10)에 관한 블레이드(12)의 부등피치각 및 누적피치각은 도 6의 표에 잘 나타나 있다.

다음은, 본 발명 부등피치 횡류팬에 관한 제2실시예에 대하여 참조도면 도 7을 참조하여 설명하기로 한다.

도 7은 블레이드 개수가 35개인 횡류팬에서 블레이드가 배열되는 부등피치각 및 이에 따른 피치누적각을 나타낸 표이다.

상기 부등피치 횡류팬(10)은 35개의 블레이드(12)로 이루어지며, 상기 피치각()이 시계방향을 따라 누적된 누적피치각()은인 관계에 있다. 이러한 부등피치 횡류팬(10)에 관한 블레이드(12)의 부등피치각 및 누적피치각은 도 7의 표에 잘 나타나 있다.

이처럼 본 발명의 제1,2실시예에 관한 부등피치 횡류팬(10)은 컴퓨터 시뮬레이션에 의해 소음 레벨이 낮으면서도 진동이 감소되도록 블레이드의 배열을 최적 설계한 것이다.

도 8은 도 5의 부등피치 횡류팬이 회동됨에 따라 발생되는 음압 레벨을 나타낸 그래프이고, 도 9는 종래의 부등피치 횡류팬과 본 발명의 블레이드 배열이 최적화된 부등피치 횡류팬 회전시 BPF에서의 음압의 차이를 비교한 그래프이다.

본 발명 제1실시예와 같은 블레이드(12)의 배열을 갖는 32개의 블레이드(12)를 갖는 횡류팬(10)을 회동시킬 경우, 상기 부등피치 횡류팬(10)은 도 8과 같이 음압 레벨이 거의 20Hz 이하로 형성되므로 소음을 대폭적으로 감소시켰음을 알 수 있다.

또한, 도 9와 같이 BPF(blade passing frequency)에서의 음압이 20dB 이하로 나타나므로 종래의 음압 30dB에 비해 상당히 감소되는 것을 알 수 있다.

본 발명은 시뮬레이션을 통해 블레이드(12)가 32개인 횡류팬(10)과 블레이드가 35개인 횡류팬에 관해 소음을 감소시키면서도 진동이 적게 발생되는 부등피치 횡류팬을 제공한다.

이상에서와 같이, 본 발명은 특정 개수의 블레이드 배열에 있어 그 피치각을 특정시킴에 따라 소음 및 진동이 저감되도록 하였다.

Claims (2)

1. 블레이드 개수가 32개인 횡류팬으로서, 팬의 회전중심에서 반경방향으로 인접한 블레이드 사이의 배열된 각을 피치각(Pn), 피치각을 시계방향 혹은 반시계방향으로 누적한 각을 피치누적각()으로 할 때에 블레이드의 배열은 아래의 표를 따르는 것을 특징으로 하는 부등피치 횡류팬.
2. 블래이드 개수가 35개인 횡류팬으로서, 팬의 회전중심에서 반경방향으로 블레이드간의 배열된 각을 피치각(Pn), 피치각을 시계방향 혹은 반시계방향으로 누적한 각을 피치누적각()으로 할 때에 블레이드의 배열은 아래의 표를 따르는 것을 특징으로 하는 부등피치 횡류팬.