KR100253006B1 - 터보팬 - Google Patents

Abstract

본 발명은 공기가 흡입 또는 토출되는 유로의 형상을 곡선처리하여 유로로 유입된 공기가 정체되거나 베이스판에 충돌하는 현상을 방지함으로써 소음을 저감시킴과 아울러, 흡입된 공기가 전량 토출되도록 함으로써 송풍효율을 향상시킬 수 있는 터보팬에 관한 것이다.

이를 위한 본 발명은 팬모터(5)가 결합되는 베이스판(2)과, 상기 베이스판의 내측면 주변을 따라 일정간격으로 배열된 복수개의 날개와(3), 상기 날개들의 하단을 따라 연결된 시라우드(4)로 구성된 것에 있어서; 상기 베이스판(2)과 시라우드(4)를 팬모터(5)가 설치된 방향으로 불룩한 곡선형으로 형성한 것이다.

Description

터보팬

본 발명은 터보팬에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 공기의 흡입 및 토출시 와류발생을 억제함에 따라 충돌소음을 현저히 저하시킴과 아울러 송풍효율을 배가시킬 수 있도록 한 것이다.

일반적으로 송풍팬은 날개차 또는 로터의 회전력에 의해 공기를 압송하기 위한 수단으로 사용되고 있으며, 냉장고, 공기조화기, 청소기 등에 두루 적용되고 있다.

특히, 송풍팬은 공기의 흡입 및 토출방법 또는 그 형상에 따라 축류팬, 시로코팬, 터보팬등으로 구분된다.

그중 시로코팬은 회전하는 방향의 앞쪽으로부터 공기를 흡입하여 원심력방향으로 토출하는 방식으로 흡입 및 토출작업이 팬의 외부에서 이루어지게 됨에 따라 공기응 응집하기 위한 덕트를 필수적으로 구비하고 있어야 하며, 주로 송풍량이 비교적 적은 제품인 공기조화기나 냉장고 등에 사용되고 있다.

이에 반해, 터보팬(Turbo fan)은 공기를 팬의 하부로부터 유입하여 날개 사이사이, 즉 팬의 측면부로 토출하는 방식으로 공기가 팬의 내부로 유입되어 외부로 토출되므로 덕트가 필요치 않으며, 비교적 대형제품(천정부착형 공기조화기등)에 적용된다.

상기의 터보팬은 도 1a 내지 도 1b에서와 같이 본체(1)와, 상기 본체의 상부를 형성하며 팬모터(5)가 설치되는 베이스판(2)과, 상기 베이스판의 내측면 주위를 따라 일정간격으로 다수개 형성된 곡선형의 날개(3)와, 상기 날개들의 하단을 따라 연결된 시라우드(4)등으로 구성되어 있다.

또한, 상기 본체(1)의 중앙에는 공기를 토출하고자 하는 방향으로 유도하기 위한 유로(6)가 형성되어 있으며, 상기 터보팬의 하부에는 외부공기를 흡입하기 위한 흡입구(7)를 이루고 있으며, 측면부는 흡입된 공기가 토출되는 토출구(8)를 이루고 있다.

따라서, 팬모터(5)의 동력에 의해 본체(1)가 회전하게 되면 그 회전력에 의해 외부공기가 본체의 하부에 형성된 흡입구(7)로 유입되고, 유입된 공기는 각 날개(3)들의 회전력에 의해 유로(6)를 따라 토출구(8)측으로 배출된다.

그러나 상기와 같은 터보팬의 구조는 외부공기가 팬모터(5)의 축방향으로 유입되어 반경방향으로 급격한 방향전환을 하게 되므로 유입공기의 일부는 미처 토출구(8)를 통해 배출되지 못하고 베이스판(2)의 내측면에 충돌하여 팬 구동시 소음의 원인이 되었다.

즉, 도 1b의 화살표 방향과 같이 흡입구(7)를 통하는 공기중 시라우드(4)근방에 위치한 흡입공기는 곡선형의 시라우드(4)에 의해 어느정도 가이드 역할을 하게 되므로 비교적 부드러운 곡선을 이루면서 토출구(8)로 배출되는 반면, 시라우드(4)의 중앙부를 향할수록 유입되는 공기는 곧바로 토출구(8)로 배출되지 않고 베이스판(2)의 내면과 충돌하면서 흡입구(7)측으로 역류하거나 정체되는 현상이 발생하게 된다.

이를 와류현상이라 하는데, 이러한 와류의 발생으로 공기의 흐름이 문란하게 되므로 흡입된 공기가 전량 토출되지 않고 일부량만 토출되는 유동손실이 발생하여 송풍효율을 저하시키는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로서, 그 목적은 터보팬의 송풍효율을 향상시키기 위한 것이다.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명은 팬모터가 결합되는 베이스판과, 상기 베이스판의 내측면 주변을 따라 일정간격으로 배열된 복수개의 날개와, 상기 날개들의 하단을 따라 연결된 시라우드로 구성된 것에 있어서; 상기 베이스판과 시라우드를 팬모터가 설치된 방향으로 불룩한 곡선형으로 형성한 것을 특징으로 하는 터보팬을 제공함에 있다.

도 1a는 종래 터보팬의 정단면도

도 1b는 상기 도 1a의 저면도

도 2a는 본 발명 터보팬의 정단면도

도 2b는 상기 도 2a의 저면도

도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

2 : 베이스판 4 : 시라우드

E1 : 제 1 타원 E2 : 제 2 타원

6 : 유로

이하, 첨부된 도 2a 내지 도 2b를 참조하여 터보팬의 구조를 상세히 설명하면 다음과 같다.

우선, 터보팬은 본체(1)와, 상기 본체의 상부를 이루며 팬모터(5)가 결합되는 원형의 베이스판(2)과, 상기 베이스판의 내측면 주변을 따라 복수개 배열된 날개(3)와, 상기 날개들의 하단부를 따라 연결된 원형의 시라우드(4)로 구성되어 있다.

한편, 상기 베이스판(2)과 시라우드(4)는 도면상 상향으로 불룩한 곡선형을 이루고 있는데, 이러한 곡선형의 베이스판(2)과 시라우드(4)를 설계하기 위한 곡률방정식을 수식화하면 다음과 같다.

우선, 도 2a에서와 같이 임의의 지점에 원점을 설정하며, 이때의 좌표를 (X_0,Y₀)이라 한다.

다음 이를 중심으로 하는 적정크기의 제 1 타원(E1)을 작도하고, 상기 제 1 타원과 동심을 이루며 제 1 타원(E1)에 비해 큰반경의 제 2 타원(E2)을 도시한다.

이때, 상기 제 1 타원(E1)의 단축 좌표점을 (A_S,0)이라 하고, 장축 좌표점을 (0,B_S)이라 하며, 임의의 곡률 R_S에서의 좌표를 (X',Y')이라 한다면 그 좌표값은 X'=X₀+R_Ssinθ와 Y'=Y₀+R_Scosθ의 수식에 의해 산출할 수 있으며, 상기의 수식에 의해 제 1 타원형(E1)의 임의의 곡률은 이 된다.

한편, 제 2 타원(E2)의 단축 좌표점을(A_h,0)이라하고, 장축 좌표점을 (0,B_h)이라 하며, 임의의 곡률 R_h에서의 좌표를 (X,Y)이라 한다면 그 좌표값은 X=X₀+R_hsinθ와 Y=Y₀+R_hcosθ의 수식에 의해 산출할 수 있으며, 상기의 수식에 의해 제 2 타원(E2)의 임의의 곡률은 가 된다.

상기에서 시라우드(4)의 곡률값은 제 1 타원(E1)의 타원방정식 에 의해 구할 수 있으며, 베이스판(2)의 곡률값은 제 2 타원(E2)의 타원방정식 에 의해 구할 수 있다.

상기의 수식에 의해 산출되는 베이스판(2)과 시라우드(4)의 곡선형성과정을 요약하면 적정지점에 선정된 원점을 기준으로 서로 다른크기의 두 개의 타원(E1)(E2)을 설정하고, 상기 두 개의 타원에서 장축과 단축에 의해 각 타원을 분할하여 그중 1/4에 해당되는 원주를 곡률로 하며, 그중 작은 원주는 시라우드이고 큰 원주는 베이스판의 원주로 한 것으로 요약할 수 있다.

또한, 상기 각 날개(3)에서 공기가 유입되는 입구측(30) 단부는 시라우드(4)와 베이스판(2)사이에서 날개 또는 시라우드와 직각에 가깝게 형성되어 있다.

그 이유는 시라우드(4)와 베이스판(2)사이에 형성된 유로(6)를 통해 유입되는 공기가 토출되는 과정에서 급격하게 방향이 전환되는 것을 방지하기 위한 것이다.

따라서, 흡입구(7)를 통해 유입되는 공기는 시라우드(4)와 베이스판(2)이 제 1 타원(E1)과 제 2 타원(E2)에 의해 형성된 곡률에 의해 공기가 토출방향으로 원활히 배출될 수 있도록하여 마찰소음을 저감시키고 송풍효율을 향상시키게 된다.

이상과 같은 본 발명은 공기가 흡입 또는 토출되는 유로의 형상을 곡선처리하여 유로로 유입된 공기가 정체되거나 베이스판에 충돌하는 현상을 방지함으로써 소음을 저감시킴과 아울러, 흡입된 공기가 전량 토출되도록 함으로써 송풍효율을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

Claims (3)

1. 팬모터가 결합되는 베이스판과, 상기 베이스판의 내측면 주변을 따라 일정간격으로 배열된 복수개의 날개와, 상기 날개들의 하단을 따라 연결된 시라우드로 구성된 것에 있어서;

   상기 베이스판과 시라우드를 팬모터가 설치된 방향으로 불룩한 곡선형으로 형성한 것을 특징으로 하는 터보팬.
2. 제 1 항에 있어서,

   베이스판과 시라우드의 곡선은,

   적정지점에 선정된 원점을 기준으로 서로 다른크기의 두 개의 타원을 설정하고, 상기 두 개의 타원을 장축과 단축에 의해 1/4로 분할하여 작은원주는 시라우드의 곡률로 설정하며 큰 원주는 베이스판의 곡률로 설정한 것을 특징으로 하는 터보팬.
3. 제 1 항에 있어서,

   날개에서 공기가 유입되는 단부는 시라우드와 직각을 이루도록 함과 아울러 베이스판과도 직각을 이루도록 한 것을 특징으로 하는 터보팬.