KR100347889B1

KR100347889B1 - 냉장고용 축류팬

Info

Publication number: KR100347889B1
Application number: KR1020000002216A
Authority: KR
Inventors: 최무용
Original assignee: 엘지전자주식회사
Priority date: 2000-01-18
Filing date: 2000-01-18
Publication date: 2002-08-07
Also published as: KR20010073584A

Abstract

본 발명은 냉장고의 기계실에 설치된 압축기와 응축기를 냉각시키기 위해 사용되는 냉장고의 기계실용 축류팬에 관한 것으로서, 통풍 소음을 최소화함은 물론, 흡입 및 토출되는 공기량을 증가시켜 궁극적으로는 냉장고의 기계실에 요구되는 풍량을 만족시키면서 저소음을 구현시킬 수 있도록 하는 냉장고용 축류팬에 관한 것이다.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명은 구동모터의 회전축에 연결되어 같이 회전하는 허브와, 상기 허브에 설치된 복수개의 블래이드를 포함하되, 상기 블래이드의 개수가 4인 것으로서, 바깥지름(OD)이 145㎜, 안지름(ID)이 30㎜이고 허브 경사각은 20 °이고, 블래이드의 최대 캠버 위치(CP)는 0.7으로 블래이드 허브(BH)에서 블래이드 팁(BT)까지 일정하게 분포되고, 최대 캠버율(%)은 블래이드 허브(BH)에서는 8.32%, 블래이드 팁(BT)에서는 14.32%로 블래이드 허브(BH)에서 블래이드 팁(BT)까지 선형적인 분포를 이루고, 상기 블래이드의 피치각도(ψ)는 블래이드 허브(BH)에서는 44.92°, 블래이드 팁(BT)에서 31.92°로 블래이드 허브(BH)와 블래이드 팁(BT) 사이에 선형적인 분포를 이룬다.

Description

냉장고용 축류팬 { Axial flow fan of refrigerator }

본 발명은 증발기로부터 흡입한 냉기를 냉동실과 냉장실에 공급하는 냉장고용 축류팬에 관한 것으로서, 특히 팬의 저소음화 설계에 적합하도록 블래이드의 개수, 내외경비, 스윕각도, 피치각도, 최대캠버율 등과 같은 팬 설계인자들을 최적화하여 냉장고의 성능을 향상시킴과 아울러 송풍소음이 감소되도록 하는 냉장고용 축류팬에 관한 것이다.

도 1은 일반적인 사이드 바이 사이드(side by side) 타입 냉장고가 도시된구성도이고, 도 2는 사이드 바이 사이드 타입 냉장고의 내부 구조 및 냉기 유로가 도시된 정면도이고, 도 3은 도 2의 좌측면도이고, 도 4는 도 2의 우측면도이다. 또한, 도 5는 일반적인 냉장고에 부착되는 축류팬을 나타낸 단면도이다.

일반적인 사이드 바이 사이드 타입 냉장고는, 도 1 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 상하 방향으로 길게 형성된 냉동실(50)과, 상기 냉동실(50)과 같이 상하 방향으로 길게 형성되어 상기 냉동실(50)의 측면에 결합된 냉장실(54)로 구분된다.

여기서, 상기 냉동실(50)의 후측에는 냉매와의 열교환을 통해 냉기를 제공하는 증발기(58)가 설치되고, 상기 증발기(58)의 상측에는 증발기(58)로부터 제공된 냉기를 흡입하여 상기 냉동실(50)과 냉장실(54)로 공급하는 냉기공급용 축류팬(60)이 설치되어 있다.

그리고, 냉동실(50)로 냉기를 공급하는 냉기 유로구조는 도 5에 도시된 바와 같이, 냉동실(50)의 후측에 냉기가 토출되는 그릴 팬(70)이 장착되고, 그릴 팬(70)의 내측에 구동모터(72)가 모터 마운트(74)에 의해 고정되고, 이 구동모터(72)의 회전축에는 냉동실(50)로 냉기를 공급하는 축류팬(60)이 고정되고, 축류팬(60)의 둘레방향으로 그릴 팬(70)에 고정되는 쉬라우드(78)가 위치되며, 구동모터(72)와 모터 마운트(56) 사이에 흡입유로가 형성된다.

상기와 같이 구성된 사이드 바이 사이드 타입 냉장고에서는 기계실(66)의 압축기에 의해 압축된 냉매가 고온 고압의 증기상태로 변화된 후 응축기로 흡입되면, 상기 응축기는 열을 방출하여 냉매를 상온 고압의 액상태로 변화시킨다.

이후, 상기 응축기에 의해 응축된 냉매는 모세관을 지나면서 감압되어 그 중일부가 액체와 기체가 혼합된 2상 상태가 된다. 이후, 냉동실(50)의 증발기(58)로 흡입된 냉매는 완전히 기화되면서 주위의 열을 빼앗아 주변의 공기를 냉각시킨다.

이렇게, 상기 증발기(58)를 통해 냉각된 공기는 냉기공급용 축류팬(60)에 의하여 냉동실(50)과 냉장실(54)로 제공된다. 상기의 과정이 계속적으로 반복되면서 냉동실(50)과 냉장실(54)의 온도가 저온으로 유지된다.

그런데, 종래에 많이 쓰이던 냉각용 축류팬은 대부분 블래이드 개수가 3개이고, 팬외경이 98㎜∼132㎜이며, 스윕각도(Sweep Angle)와 피치각도(Pitch Angle), 캠버량(Camber, %)이 비교적 작은 경향을 갖고 있으므로 냉장고의 냉동효율과 소음 측면에서 성능이 좋지 못하다.

이는 스윕각도가 작으면 작동 소음이 크게 증가되고, 상기 피치각도가 작으면 블래이드의 폭이 작아 많은 양의 공기를 흡입하는데 부적합하며, 캠버량이 작으면 축류팬과 쉬라우드를 통과하는 유체의 정압을 효율적으로 상승시킬 수 없어 팬회전수를 증가시켜야 하기 때문이다.

따라서, 팬의 블래이드 개수, 내외경비, 스윕각도, 피치각도, 캠버량 등의 팬 설계인자를 시스템에 부합되도록 최적화시킴으로써 인버터(Inverter) 제어를 통해 팬 회전수에 따른 요구된 풍량을 만족하면서 저소음을 실현시킬 수 있는 구조의 냉각용 축류팬을 제작할 필요가 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로서, 본 발명의 목적은 블래이드의 개수, 내외경비, 스윕각도, 피치각도, 최대캠버율 등과 같은 팬 설계인자들을 최적화하여 냉장고의 성능을 향상시킴과 아울러 송풍소음이 감소되도록 하는 냉장고용 축류팬을 제공하기 위한 것이다.

도 1은 일반적인 사이드 바이 사이드 타입 냉장고가 도시된 구성도이고,

도 2는 사이드 바이 사이드 타입 냉장고의 내부 구조 및 냉기 유로가 도시된 정면도이고,

도 3은 도 2의 좌측면도이고,

도 4는 도 2의 우측면도이고,

도 5는 일반적인 축류팬의 공기 유동구조를 나타낸 단면도이고,

도 6은 본 발명에 따른 축류팬의 정면도이고,

도 7은 본 발명에 따른 축류팬의 측면도이고,

도 8은 본 발명에 따른 축류팬의 블래이드를 원주방향으로 절단한 상태를 나타낸 단면도이고,

도 9는 본 발명에 따른 축류팬의 내외경비에 따른 소음율을 나타낸 그래프이다.

도 10은 본 발명에 따른 축류팬의 최대캠버율에 따른 소음율을 나타낸 그래프이다.

도 11은 본 발명에 따른 축류팬의 피치각도에 따른 소음율을 나타낸 그래프이다.

도 12는 본 발명에 따른 축류팬의 스윕각도에 따른 소음율을 나타낸 그래프이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

2 : 허브 4 : 블래이드

ID : 안지름 OD : 바깥지름

FD : 블래이드 앞전거리 RD : 블래이드 뒷전거리

CP : 최대 캠버 위치 ψ : 피치각도

θ : 스윕각도

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 냉장고용 축류팬은 구동모터의 회전축에 연결되어 같이 회전하는 허브와, 상기 허브에 설치된 복수개의 블래이드를 포함하되, 상기 블래이드의 개수가 4인 것으로서, 바깥지름(OD)이 145㎜, 안지름(ID)이 30㎜이고 허브 경사각은 20 °이고, 블래이드의 최대 캠버 위치(CP)는 0.7으로 블래이드 허브(BH)에서 블래이드 팁(BT)까지 일정하게 분포되고, 최대 캠버율(%)은 블래이드 허브(BH)에서는 8.32%, 블래이드 팁(BT)에서는 14.32%로 블래이드 허브(BH)에서 블래이드 팁(BT)까지 선형적인 분포를 이루고, 상기 블래이드의 피치각도(ψ)는 블래이드 허브(BH)에서는 44.92°, 블래이드 팁(BT)에서 31.92°로 블래이드 허브(BH)와 블래이드 팁(BT) 사이에 선형적인 분포를 이루는 것을 특징으로 한다.

이하, 본 발명의 실시 예를 첨부한 도면을 참조하여 설명한다.

도 6은 본 발명에 따른 냉장고용 축류팬을 나타낸 정면도이고, 도 7은 도 6의 측면도이고, 도 8은 본 발명에 따른 축류팬의 블래이드가 도시된 단면도이다.

본 발명에 따른 냉장고용 축류팬은 구동모터의 회전축이 연결되어 같이 회전되는 허브(2)와, 상기 허브(2)에 설치된 복수개의 블래이드(4)로 이루어진다.

상기 블래이드(4)의 개수는 4개로 이루어짐이 바람직하고, 블래이드의 외경인 바깥지름(OD)과 허브의 외경인 안지름(ID)의 비(比)인 내외경비는 0.2∼0.3으로 이루어진다. 여기에서 내외경비는 0.228로 이루어짐이 가장 바람직하다.

더 상세하게는, 축류팬의 외경인 바깥지름(OD)은 145±1㎜이고, 안지름(ID)은 33±1㎜이고, 블래이드 앞전거리(FD)는 26.4±1㎜이고, 블래이드 뒷전거리(RD)는 23.1±1㎜이다.

상기 블래이드 앞전거리(FD)는 데이터의 중심점에서 최대 블래이드 리딩에지(RE)까지의 회전축 즉, Z축상의 거리를 의미하고, 상기 블래이드 뒷전거리(RD)는 블래이드 데이터의 중심점(0,0,0)에서 최대 블래이드 트레일링에지(TE)까지의 회전축, 즉 Z축 상의 거리를 의미한다.

여기에서, 상기 데이터 중심점(0,0,0)은 허브의 외측면에 장착되는 블레이드허브(BH)의 최대 브래이드 리딩에지(RE)에서 최대 블레이드 트레일링에지(TE)까지의 거리의 중심을 의미한다.

또한, 상기 블래이드(4)에서의 최대 캠버 위치(CP)는 0.68∼0.73으로 블래이드 허브(BH)에서 블래이드 팁(BT)까지 일정하게 분포되어 있으며, 최대 캠버율(%)은 블래이드 허브(BH)에서는 8.2%∼8.4%, 블래이드 팁(BT)에서는 13.0%∼15.0%로 블래이드 허브(BH)에서 블래이드 팁(BT)까지 선형적으로 분포된다.

여기에서, 상기 최대 캠버 위치(CP)는 0.7로 이루어짐이 가장 바람직하다.

상기 최대 캠버 위치(CP)는 블래이드 리딩에지(RE)와 블래이드 트레일링에지(TE)를 연결한 직선으로부터 블래이드(4)가 가장 멀리 떨어진 지점의위치이고, 이때의 직선과 블래이드(4) 사이의 거리가 최대 캠버(C)이다. 또한, 상기 최대 캠버율은 최대 캠버(C)와 코드길이(CL)의 비를 백분율로 나타낸 것이고, 상기 코드길이(CL)는 블래이드 리딩에지(RE)와 블래이드 트레일링에지(TE)를 연결한 직선 상의 거리이다.

또한, 블래이드(4)의 피치각도(ψ)는 블래이드 허브(BH)에서는 44.5°∼45.5°, 블래이드 팁(BT)에서는 31.5°∼32.5°로 블래이드 허브(BH)에서 블래이드 팁(BT)까지 선형적으로 분포되어 있다.

여기서, 상기 피치각도(ψ)는 블래이드 리딩에지(RE)와 블래이드 트레일링에지(TE)를 연결한 직선이 X축과 이루는 각을 나타낸다. 즉, 상기 피치각도(ψ)는 블래이드(4)가 회전축인 Z축에 수직인 평면과 얼마나 경사지게 형성되는가를 의미한다.

또한, 상기 블래이드(4)의 스윕각도(θ)는 블래이드 허브(BH)에서 블래이드 팁(BT)까지 0.0°∼38.0°로 2차 포물선 형태로 분포된다.

여기서, 상기 스윕각도(θ)는 블래이드 허브(BH)의 중심을 Y축에 일치시킨 후 상기 블래이드 허브(BH)의 중심과 블래이드 팁(BT)의 중심을 서로 연결한 직선이 Y축과 이루는 각을 나타낸다. 즉, 상기 스윕각도(θ)는 블래이드(4)가 앞쪽으로 얼마나 치우치게 형성되는가를 의미한다.

이와 같이, 상기한 스윕각도(θ), 피치각도(ψ), 캠버량이 비교적 크게 형성되면 팬의 작동 소음이 크게 줄어들고, 블래이드 폭(BD)이 넓어져 흡입할 수 있는 공기량이 증가되며, 팬과 쉬라우드를 통과하는 유체의 정압을 효과적으로 상승시킬수 있게 되어 팬의 회전수가 감소되게 된다.

또한, 상기 블래이드(4) 사이의 간격은 ㉠, ㉡, ㉢, ㉣ 위치에 따라 각각 6.0㎜, 13.0㎜, 13.0㎜, 27.0㎜가 되도록 분포되어 있다. 이때, 상기 블래이드(4)에서 블래이드 허브(BH)의 위치를 0, 블래이드 팁(BT)의 위치를 1이라고 하면, 상기 블래이드 허브(BH)에서의 블래이드(4) 간의 간격은 6.0±1㎜이고, 상기 블래이드(4)의 0∼0.75구간에서는 블래이드(4) 간의 간격을 6.0±1㎜에서 13.0±1㎜까지 2차 포물선 형태로 증가시키며, 상기 블래이드(4)의 0.75∼0.97구간에서는 블래이드(4) 간의 간격을 13.0±1㎜에서 13.0±1㎜까지 2차 포물선 형태로 감소시킨다. 마지막으로, 상기 블래이드 팁(BT)을 포함하는 0.97∼1.0구간에서는 13.0±1㎜에서 27.0±1㎜까지 3차 포물선 형태로 증가시킨다.

간단히 말하면, 상기 블래이드(4) 사이의 간격 중 13.0㎜와 13.0㎜인 부분은 각각 블래이드 허브(BH)에서 블래이드 팁(BT)까지의 사이에서 각각 0.75와 0.97인 부분에 위치되어 있다. 이때, 상기한 각 구간의 경계점인 0.75와 0.97에서의 미분도함수는 0이며, 각각의 구간 내에서의 블래이드(4) 간의 간격 분포는 2차 및 3차 포물선을 사용하고 있다.

상기와 같은 치수 분포를 갖는 본 발명에 따른 냉장고용 축류팬의 가장 바람직한 형태는, 블래이드(4)의 개수가 4인 것으로서, 바깥지름(OD)이 145㎜, 안지름(ID)이 30㎜이고 허브 경사각은 20 °이고, 블래이드(4)의 최대 캠버 위치(CP)는 0.7으로 블래이드 허브(BH)에서 블래이드 팁(BT)까지 일정하게 분포되고, 최대 캠버율(%)은 블래이드 허브(BH)에서는 8.32%, 블래이드 팁(BT)에서는14.32%로 블래이드 허브(BH)에서 블래이드 팁(BT)까지 선형적인 분포를 이루는 것이다.

그리고, 상기 블래이드(4)의 피치각도(ψ)는 블래이드 허브(BH)에서는 44.92°, 블래이드 팁(BT)에서 31.92°로 블래이드 허브(BH)와 블래이드 팁(BT) 사이에 선형적인 분포를 이루는 것이다.

상기한 바와 같이 구성되는 본 발명에 따른 축류팬의 각 설계인자에 따른 소음율이 도 9, 도 10, 도 11, 도 12에 각각 그래프로 도시되어 있다.

도 9에 도시되는 그래프는 축류팬의 내외경비에 따른 소음율을 나타낸 것으로, 블래이드의 외경인 바깥지름(OD)과 허브의 외경인 안지름(ID)의 비(比)인 내외경비가 0.2∼0.3이면 소음은 22.6dB로 최저치를 나타낸다.

도 10에 도시되는 그래프는 축류팬의 최대 캠버율에 따른 소음율을 나타낸 것으로, 최대 캠버율(%)이 블래이드 허브(BH)에서는 8.2%∼8.4%, 블래이드 팁(BT)에서는 13.0%∼15.0%로 블래이드 허브(BH)에서 블래이드 팁(BT)까지 선형적으로 분포되면, 소음은 22.5dB로 최저치를 나타낸다.

도 11에 도시되는 그래프는 블래이드(5)의 피치각도(ψ)에 따른 소음율을 나타낸 것으로, 블래이드(4)의 피치각도(ψ)가 블래이드 허브(BH)에서는 44.5°∼45.5°, 블래이드 팁(BT)에서는 31.5°∼32.5°로 블래이드 허브(BH)에서 블래이드 팁(BT)까지 선형적으로 분포되면, 소음은 22.4dB로 최저치를 나타낸다.

도 12에 도시되는 그래프는 블래이드(4)의 스윕각도(θ)에 따른 소음율을 나타낸 것으로, 블래이드(4)의 스윕각도(θ)는 블래이드 허브(BH)에서 블래이드팁(BT)까지 0.0°∼38.0°로 2차 포물선 형태로 분포되면, 소음은 22.6dB로 최저치를 나타낸다.

이상과 같은 기계실용 축류팬의 블래이드(4)의 경계데이터(Boundary Data)는 하기의 표 1에 도시된 바와 같으며, 이러한 본 발명은 동급 용량의 사이드 바이 사이드 타입 냉장고에 설치한 후 그 소음치를 측정해보면 기존의 기계실용 축류팬에 비해 동일한 냉각 성능에서의 팬소음이 저감되게 된다.

No.	X	Y	Z
1	-9.365	13.585	-9.34
2	-7.03	14.927	-7.978
3	-4.588	15.849	-6.342
4	-2.114	16.364	-4.508
5	0.326	16.497	-2.54
6	2.678	16.281	-0.496
7	4.895	15.757	1.582
8	6.86	15.006	3.757
9	8.34	14.237	6.322
10	9.365	13.585	9.34
11	12.642	18.88	14.322
12	15.422	24.494	18.607
13	17.652	30.416	22.091
14	19.259	36.635	24.694
15	20.145	43.139	26.377
16	20.194	49.902	27.143
17	19.203	56.903	26.99
18	16.927	64.05	25.973
19	9.714	71.846	14.451
20	3.905	72.395	2.326
21	-4.175	72.38	-6.205
22	-13.621	71.209	-12.375
23	-23.311	68.65	-17.573
24	-32.847	64.632	-21.948
25	-41.987	59.104	-25.328
26	-50.461	52.057	-27.536
27	-57.966	43.546	-28.412
28	-64.221	33.644	-27.693
29	-59.552	29.091	-26.887
30	-51.45	30.976	-26.363
31	-43.626	31.541	-24.805
32	-36.254	30.862	-22.494
33	-29.476	29.055	-19.736
34	-23.359	26.288	-16.797
35	-17.947	22.709	-13.933
36	-13.272	18.443	-11.378
37	-9.365	13.585	-9.34

상기와 같이 구성되고 동작되는 본 발명에 따른 냉장고용 축류팬은, 블래이드(4)의 개수가 4개이고 팬의 내외경비가 0.228이며, 상기 블래이드(4)의 스윕각도(θ), 피치각도(ψ), 캠버량이 각각 비교적 크게 형성된 구조를 구비하여 통풍소음을 최소화함과 동시에 흡입 및 토출되는 공기량을 증가시켜, 궁극적으로는 냉장고의 풍량을 만족시키면서 저소음을 구현시킬 수 있는 이점이 있다.

Claims

구동모터의 회전축에 연결되어 같이 회전하는 허브와, 상기 허브에 설치된 복수개의 블래이드를 포함하는 축류팬에 있어서,

상기 블래이드의 개수는 4개이고, 상기 블래이드의 외경은 145±1㎜, 상기 허브의 외경은 33±1㎜, 상기 블래이드의 앞전거리는 28.41±1㎜, 상기 블래이드의 뒷전거리는 27.20±1㎜인 것을 특징으로 하는 냉장고용 축류팬.
삭제
제 1항에 있어서,

상기 블래이드의 최대 캠버 위치는 0.68∼0.73으로 블래이드 허브에서 블래이드 팁까지 일정하게 분포되고, 최대 캠버율(%)은 블래이드 허브에서는 8.2∼8.4%, 블래이드 팁에서는 13.0∼15.0%로 블래이드 허브에서 블래이드 팁까지 선형적으로 분포되도록 이루어지는 것을 특징으로 하는 냉장고용 축류팬.
제 1항에 있어서,

상기 블래이드의 피치각도는 블래이드 허브에서는 44.5°∼ 45.5°, 블래이드 팁에서는 31.5°∼32.5°로 블래이드 허브에서 블래이드 팁까지 선형적으로 분포되어 이루어지는 것을 특징으로 하는 냉장고용 축류팬.
제 1항에 있어서,

상기 블래이드의 스윕각도는 블래이드 허브에서 상기 블래이드 팁까지 0.0°∼ 38.0°로 2차 포물선 형태로 분포된 것을 특징으로 하는 냉장고용 축류팬.
제 1 항에 있어서,

상기 블래이드 사이의 간격은 블래이드 허브(BH)의 위치를 0, 블래이드 팁(BT)의 위치를 1이라고 하면, 상기 블래이드 허브(BH)에서의 블래이드 간의 간격은 6.0±1㎜이고, 상기 블래이드의 0∼0.75구간에서는 블래이드 간의 간격을 6.0±1㎜에서 13.0±1㎜까지 2차 포물선 형태로 증가되며, 상기 블래이드의 0.75∼0.97구간에서는 블래이드 간의 간격을 13.0±1㎜에서 13.0±1㎜까지 2차 포물선 형태로 감소되고, 상기 블래이드 팁(BT)을 포함하는 0.97∼1.0구간에서는 13.0±1㎜에서 27.0±1㎜까지 3차 포물선 형태로 증가되도록 이루어짐을 특징으로하는 냉장고용 축류팬.
제 6 항에 있어서,

상기 블래이드 각 구간의 경계점인 0.75와 0.97에서의 미분도함수는 0이며, 각각의 구간 내에서의 블래이드(4) 간의 간격 분포는 2차 및 3차 포물선을 사용하여 간견을 분포시키도록 이루어짐을 특징으로 하는 냉장고용 축류팬.
구동모터의 회전축에 연결되어 같이 회전하는 허브와, 상기 허브에 설치된 복수개의 블래이드를 포함하는 축류팬에 있어서,

상기 블래이드의 개수가 4인 것으로서, 바깥지름(OD)이 145㎜, 안지름(ID)이 30㎜이고 허브 경사각은 20 °이고, 블래이드의 최대 캠버 위치(CP)는 0.7으로 블래이드 허브(BH)에서 블래이드 팁(BT)까지 일정하게 분포되고, 최대 캠버율(%)은 블래이드 허브(BH)에서는 8.32%, 블래이드 팁(BT)에서는 14.32%로 블래이드 허브(BH)에서 블래이드 팁(BT)까지 선형적인 분포를 이루고, 상기 블래이드의 피치각도(ψ)는 블래이드 허브(BH)에서는 44.92°, 블래이드 팁(BT)에서 31.92°로 블래이드 허브(BH)와 블래이드 팁(BT) 사이에 선형적인 분포를 이루는 것을 특징으로 하는 냉장고용 축류팬.