KR100381202B1

KR100381202B1 - 모터일체형 축류팬

Info

Publication number: KR100381202B1
Application number: KR10-1999-0020532A
Authority: KR
Inventors: 최무용
Original assignee: 엘지전자 주식회사
Priority date: 1999-01-19
Filing date: 1999-06-03
Publication date: 2003-04-21
Also published as: KR20000052289A

Abstract

본 발명은 모터일체형 축류팬에 관한 것으로서, 특히 팬의 성능 및 소음을 결정하는 팬하우징과 블래이드의 높이 및 팬의 내외경비, 상기 블래이드의 개수, 캠버율, 피치각도, 스윕각도와 같은 설계인자들을 조절하여 최적화함으로써 송풍효율이 향상되는 동시에 소음이 감소되도록 하는 모터일체형 축류팬에 관한 것이다.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 내부에 모터가 설치된 허브와, 상기 허브에 설치된 복수개의 블래이드와, 상기 블래이드를 둘러싼 형태로 형성된 팬하우징을 포함하고, 상기 블래이드가 팬하우징보다 높게 위치되어 블래이드에 의해 흡입되는 풍량이 증가되도록 상기 블래이드는 상기 팬하우징의 축방향 외측으로 돌출되게 설치되고, 상기 블래이드의 개수는 8개, 팬의 안지름과 바깥지름의 비(比)인 내외경비는 0.40∼0.45이고, 상기 블래이드의 스윕각도, 피치각도, 캠버율은 비교적 크게 형성된 것이다.

Description

모터일체형 축류팬 {An Axial Flow Fan with BLDC Motor}

본 발명은 축류팬과 모터가 일체로 결합되어 사무기기 및 가전제품에 사용되는 모터일체형 축류팬에 관한 것으로서, 특히 팬의 내외경비 및 블래이드의 개수, 캠버율, 피치각도, 스윕각도와 같은 설계인자들을 조절하여 팬의 구조를 최적화시킨 모터일체형 축류팬에 관한 것이다.

도 1은 종래 기술에 따른 모터일체형 축류팬이 도시된 구성도로서, (a)는 평면도, (b)는 측면도이고, 도 2는 종래 기술에 따른 축류팬의 구조가 도시된 단면도이고, 도 3은 종래 기술에 따른 축류팬이 적용된 LCD 프로젝터의 구조가 도시된 평면도 및 측면도이고, 도 4는 종래 기술에 따른 축류팬이 적용된 전자유도가열밥솥의 구조가 도시된 측면도이다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 종래 기술에 따른 축류팬은, 일반적으로 전체 크기가 92×92×25(W×D×H)인 것으로서, 모터(1)의 동력에 의해 회전되도록 내부에 모터(1)가 설치된 허브(3)와, 상기 허브(3)에 설치된 복수개의 블래이드(5)와, 상기 블래이드(5)를 외부의 충격으로부터 보호하도록 블래이드(5)를 둘러싼 형태로 형성된 팬하우징(7)을 포함하여 구성된다.

여기서, 상기 모터(1)에는 통상적으로 소형의 BLDC(Brushless Direct Current) 모터가 사용되고, 상기 블래이드(5)의 개수는 7개인 것이 대부분이며, 상기 블래이드(5)의 상단 높이는 상기 팬하우징(7)의 상단 높이보다 더 낮게 형성된다.

이때, 상기 팬하우징(7)의 높이는 25㎜로 제한되어 있고, 상기 블래이드(5)는 팬하우징의 높이보다 낮게 형성되어야 하므로 상기 블래이드(5)는 단순한 형상으로 형성된다.

더 상세하게는, 상기 블래이드(5)는 최대 캠버 위치가 0.45로 블래이드 리딩에지 쪽에 가깝도록 블래이드 허브에서 블래이드 팁까지 일정하게 분포되고, 최대 캠버율은 블래이드 허브에서는 2.0%, 블래이드 팁에서는 8.0%로 선형적으로 분포되어 있다. 또한, 상기 블래이드(5)의 스윕각도(Sweep Angle)는 거의 없고, 피치각도(Pitch Angle)는 블래이드 허브에서는 52°, 블래이드 팁에서는 26°로 급격한 변화를 이루면서 선형적으로 분포되어 있다.

상기와 같이 구성된 축류팬은, 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, LCD 프로젝터와 전자유도가열밥솥에 적용되어 각각의 시스템을 냉각 및 구동시키기 위한 용도로 사용된다.

먼저, 도 3을 참조하면, LCD 프로젝터에서는 전원공급장치에 의해 램프(12)에 전원이 인가되면 램프(12)에서 광이 발생되어 리플렉터(13)로 전달된다. 이후, 상기 리플렉터(13)로 전달된 광은 광학계를 통해 LCD모듈(14)로 전달되어 상기 LCD모듈(14)을 통해 빛의 3원색으로 구현된 후 프리즘(15)에서 혼합되어 광학렌즈(16)를 통해서 스크린으로 투사된다.

이와 같은 LCD 프로젝터의 작동과정에서 전원공급장치, 램프(12), LCD모듈(14)에서 과도한 열이 발생하게 되는데, 축류팬(10a, 10b)는 각각 상기 램프(12)와 LCD모듈(14) 측에 설치되어 전원공급장치, 램프(12), LCD모듈(14)에서 발생되는 열을 냉각시키는 기능을 수행한다.

다음, 도 4를 참조하면, 전자유도가열밥솥에서는 케이스의 바닥면에 축류팬(20)가 설치되어 있으며, 이러한 축류팬(20)는 입구그릴(21)을 통해 흡입한 공기를 에어가이드(22)를 통해 이동시켜 방열핀(23)과 가열코일(24)을 냉각시킨 후 토출구(25)를 통해 토출시키는 기능을 수행한다.

상기와 같이 LCD 프로젝터와 전자유도가열밥솥에 적용된 축류팬(10a, 10b; 20)은 각각의 시스템의 냉각 및 구동을 위한 필수적인 구성요소이기는 하지만, 각각의 시스템에서 발생되는 전체 소음의 대부분, 특히 전자유도가열밥솥에서는 전체 소음의 70% 정도를 차지하는 주요 소음원으로 작용하여 시스템의 치명적인 결점으로 작용하기도 한다.

상기한 바와 같이 사무기기를 포함한 기타 다른 제품에 적용되는 축류팬(10a, 10b; 20)의 성능 및 소음은 적용제품의 성능 및 소음과 직결되게 된다.

그런데, 종래 기술에 따른 축류팬은 블래이드(5)의 높이가 팬하우징(7)보다 낮게 형성될 뿐만 아니라, 스윕각도, 피치각도, 캠버량이 비교적 작고 블래이드의 단면적이 단순하게 넓으므로 성능과 소음 측면에서 좋지 못한 문제점이 있었다.

이는 팬하우징(7)의 높이보다 블래이드(5)의 높이가 낮게 형성되면 축류팬의 입구 유동에서 반경 방향에서의 흡입유동이 축 방향에서의 흡입유동보다 상대적으로 작게 나타나 상기 블래이드(5)에 의해 흡입되는 풍량이 감소되고 소음이 증가되기 때문이다.

또한, 상기한 스윕각도가 작으면 작동 소음이 크게 증가되고, 상기한 피치각도가 작으면 블래이드(5)의 폭이 작아 많은 양의 공기를 흡입하는데 부적합하며, 상기한 캠버량이 작으면 팬을 통과하는 유체의 정압을 효율적으로 상승시킬 수 없어 팬회전수를 증가시켜야 하기 때문이다.

따라서, 상기한 블래이드(5)와 팬하우징(7)의 높이, 그리고 상기 블래이드(5)의 스윕각도, 피치각도, 캠버량 등의 팬 설계인자를 시스템에 부합되도록 최적화시킴으로써 요구된 풍량을 만족하면서 저소음을 실현시킬 수 있는 구조의 축류팬을 제작할 필요가 있다.

본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 팬의 성능 및 소음을 결정하는 블래이드와 팬하우징의 높이 및 팬의 내외경비, 블래이드의 개수, 캠버율, 피치각도, 스윕각도와 같은 설계인자들을 조절하여 최적화함으로써 송풍효율이 향상되는 동시에 소음이 감소되도록 하는 모터일체형 축류팬을 제공하는데 그 목적이 있다.

도 1은 종래 기술에 따른 모터일체형 축류팬이 도시된 평면도 및 측면도,

도 2는 종래 기술에 따른 모터일체형 축류팬의 구조가 도시된 단면도,

도 3은 종래 기술에 따른 모터일체형 축류팬이 적용된 LCD 프로젝터의 구조가 도시된 평면도 및 측면도,

도 4는 종래 기술에 따른 모터일체형 축류팬이 적용된 전자유도가열밥솥의 구조가 도시된 측면도,

도 5는 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 모터일체형 축류팬의 구조가 도시된 평면도 및 측면도,

도 6은 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 축류팬의 구조가 도시된 단면도,

도 7은 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 축류팬에서 블래이드의 형상이 상세히 도시된 평면도 및 측면도,

도 8은 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 축류팬에서 블래이드의 형상이 상세히 도시된 단면도,

도 9는 본 발명의 제 2 실시 예에 따른 모터일체형 축류팬의 구조가 도시된 평면도 및 측면도,

도 10은 본 발명의 제 2 실시 예에 따른 축류팬의 구조가 도시된 단면도,

도 11은 본 발명의 제 2 실시 예에 따른 축류팬에서 블래이드의 형상이 상세히 도시된 평면도 및 측면도,

도 12는 본 발명의 제 2 실시 예에 따른 축류팬에서 블래이드의 형상이 상세히 도시된 단면도이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

51 : 모터 53 : 허브

55 : 블래이드 57 : 팬하우징

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 모터일체형 축류팬은, 내부에 모터가 설치된 허브와, 상기 허브에 설치된 복수개의 블래이드와, 상기 블래이드를 둘러싼 형태로 형성된 팬하우징을 포함하고, 상기한 블래이드의 개수와 팬의 안지름과 바깥지름의 비(比)인 내외경비 및 상기 블래이드의 피치각도, 스윕각도, 캠버율을 조절함으로써 팬의 소음이 감소되도록 하는 모터일체형 축류팬에 있어서, 상기 블래이드의 개수는 8개이고, 상기 내외경비는 0.40∼0.45이며, 상기한 피치각도, 스윕각도, 캠버율은 비교적 크게 형성된 것이다.

또한, 본 발명의 특징은, 내부에 모터가 설치된 허브와, 상기 허브에 설치된 복수개의 블래이드와, 상기 블래이드를 둘러싼 형태로 형성된 팬하우징을 포함하고, 상기한 블래이드의 개수와 팬의 안지름과 바깥지름의 비(比)인 내외경비 및 상기 블래이드의 피치각도, 스윕각도, 캠버율을 조절함으로써 팬의 소음이 감소되도록 하는 모터일체형 축류팬에 있어서, 상기 블래이드의 개수는 7개이고, 상기 내외경비는 0.40∼0.43이며, 상기한 피치각도, 스윕각도, 캠버율은 비교적 크게 형성된 것이다.

이하, 본 발명의 실시 예를 첨부한 도면을 참조하여 설명한다.

도 5는 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 모터일체형 축류팬의 구조가 도시된 구성도로서, (a)는 평면도, (b)는 측면도이고, 도 6은 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 축류팬의 구조가 도시된 단면도이고, 도 7은 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 축류팬에서 블래이드의 형상이 상세히 도시된 평면도 및 측면도이고, 도 8은 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 축류팬에서 블래이드의 형상이 상세히 도시된 단면도이다.

도 5 및 도 6을 참조하면, 본 발명의 제 1 실시 예에 의한 축류팬은, 모터(51)의 동력에 의해 회전되도록 내부에 모터(51)가 설치된 허브(53)와, 상기 허브(53)에 설치된 복수개의 블래이드(55)와, 상기 블래이드(55)를 외부의 충격으로부터 보호하도록 블래이드(55)를 둘러싼 형태로 형성된 팬하우징(57)을 포함한 것으로서, 상기 블래이드(55)와 팬하우징(57)의 높이, 상기 블래이드(55)의 개수, 팬의 안지름(ID)과 바깥지름(OD)의 비(比)인 내외경비, 상기 블래이드(155)의 캠버율, 피치각도(ψ), 스윕각도(θ)를 비롯한 팬의 설계인자들을 각각 최적의 조건으로 조절하여 팬에 의한 풍량이 증가되는 동시에 저소음을 실현시킬 수 있도록 되어 있다.

여기서, 상기 블래이드(55)는 팬하우징(57)보다 높게 위치되어 상기 팬하우징(57)의 축방향 외측으로 돌출되게 설치된다. 이는 상기 블래이드(55)에 의해 흡입되는 풍량이 증가되도록 하기 위함이다.

또한, 상기 블래이드(55)의 개수는 8개이고, 안지름(ID)과 바깥지름(OD)의 비(比)인 내외경비는 0.40∼0.45이다. 여기서, 상기한 안지름(ID)은 상기 허브(51)의 지름과 동일하다.

도 7 및 도 8을 참조하여 더 상세하게 설명하면, 상기 팬하우징(57)의 높이는 21.0±0.4㎜이고, 상기 팬하우징(57)의 내경은 88.5±0.2㎜이며, 상기 블래이드(55)는 상기 팬하우징(57)의 축방향 외측으로 4.5±0.1㎜만큼 돌출되어 있다. 즉, 본 발명의 모터일체형 축류팬의 전체 높이는 25.5±0.5㎜가 된다.

또한, 상기한 바깥지름(OD)은 86±0.5㎜이고, 안지름(ID)은 35±0.5㎜이며, 내외경비는 0.407이다. 또한, 블래이드 앞전거리(FD)는 14.0±0.4㎜이고, 블래이드 뒷전거리(RD)는 4.94±0.4㎜이며, 상기한 블래이드 앞전거리(FD)와 블래이드 뒷전거리(RD)는 각각 블래이드 데이터의 중심점(0,0,0)에서 최대 블래이드 리딩에지(RE)와 최대 블래이드 트레일링에지(TE)까지의 회전축, 즉 Z축 상의 거리를 의미한다.

또한, 상기 블래이드(55)에서의 최대 캠버 위치(CP)는 0.65∼0.7로 블래이드 허브(BH)에서 블래이드 팁(BT)까지 일정하게 분포되어 있으며, 최대 캠버율은 블래이드 허브(BH)에서는 3.7∼4.1%, 블래이드 팁(BT)에서는 9.7∼10.1%로 블래이드 허브(BH)에서 블래이드 팁(BT)까지 선형적으로 분포되어 있다.

여기서, 상기한 최대 캠버 위치(CP)는 블래이드 리딩에지(RE)와 블래이드 트레일링에지(TE)를 연결한 직선으로부터 블래이드(55)가 가장 멀리 떨어진 지점의 위치이고, 이때의 직선과 블래이드(55) 사이의 거리가 최대 캠버(C)이다. 상기한 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, 상기 블래이드(55)의 피치각도(ψ)는 블래이드 허브(BH)에서는 39.0°∼40.0°, 블래이드 팁(BT)에서는 26.0°∼27.0°로 블래이드 허브(BH)에서 블래이드 팁(BT)까지 선형적으로 분포되어 있다. 여기서, 상기 피치각도(ψ)는 블래이드리딩에지(RE)와 블래이드 트레일링에지(TE)를 연결한 직선이 X축과 이루는 각을 나타낸다. 즉, 상기 피치각도(ψ)는 블래이드(55)가 회전축인 Z축에 수직인 평면과 얼마나 경사지게 형성되는가를 의미한다.

또한, 상기 블래이드(55)의 스윕각도(θ)는 블래이드 허브(BH)에서는 0.0°, 블래이드 팁(BT)에서는 34.0°로 블래이드 허브(BH)에서 블래이드 팁(BT)까지 2차 포물선 형태로 분포되어 있다. 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(55)가 앞쪽으로 얼마나 치우치게 형성되는가를 의미한다.

이와 같이, 상기 블래이드(55)의 높이가 팬하우징(57)보다 높게 설치되면 팬의 입구 유동에서 반경 방향에서의 흡입유동이 비교적 크게 나타나게 되어 상기 블래이드(55)에 의해 흡입되는 풍량이 증가되는 동시에 소음은 감소하게 된다.

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

또한, 상기 블래이드(55) 사이의 간격은 ㉠, ㉡, ㉢, ㉣ 위치에 따라 각각 2.5㎜, 5.0㎜, 7.0㎜, 17.0㎜가 되도록 분포되어 있다. 이때, 상기 블래이드(55)에서 블래이드 허브(BH)의 위치를 0, 블래이드 팁(BT)의 위치를 1이라고 하면 상기 블래이드 허브(BH)에서의 블래이드(55) 간의 간격은 2.5±0.5㎜이고, 상기 블래이드(55)의 0∼0.75구간에서는 블래이드(55) 간의 간격을 2.5±0.5㎜에서 5.0±0.5㎜까지 2차 포물선 형태로 증가시킨다. 또한, 상기 블래이드(55)의 0.75∼0.97구간에서는 블래이드(55) 간의 간격을 5.0±0.5㎜에서 7.0±0.5㎜까지 2차 포물선 형태로 증가시키고, 상기 블래이드 팁(BT)을 포함하는 0.97∼1.0구간에서는 블래이드(55) 간의 간격을 7.0±0.5㎜에서 17.0±1㎜까지 3차 포물선 형태로 증가시킨다.

간단히 말하면, 상기 블래이드(55) 사이의 간격 중 5.0㎜와 7.0㎜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(55) 간의 간격 분포는 2차 및 3차 포물선을 사용하고 있다.

상기와 같은 치수 분포를 갖는 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 모터일체형 축류팬의 가장 바람직한 형태는, 상기 팬하우징(57)의 높이는 21.0㎜이고, 상기 팬하우징(57)의 내경은 88.5±0.2㎜이며, 상기 블래이드(55)는 상기 팬하우징(57)의 축방향 외측으로 4.5±0.1㎜만큼 돌출되어 있는 것이다.

또한, 상기한 바깥지름(OD)은 86㎜, 안지름(ID)은 35㎜, 블래이드 앞전거리(FD)는 14.0±0.4㎜, 블래이드 뒷전거리(RD)는 4.94±0.4㎜이고, 상기 블래이드(55)의 개수는 8개인 것이다.

또한, 상기 블래이드(55)의 최대 캠버 위치(CP)는 0.67로 블래이드 허브(BH)에서 블래이드 팁(BT)까지 일정하게 분포되고, 최대 캠버율은 블래이드 허브(BH)에서 3.89%, 블래이드 팁(BT)에서 9.89%로 블래이드 허브(BH)에서 블래이드 팁(BT)까지 선형적인 분포를 이루는 것이다.

또한, 상기 블래이드(55)의 스윕각도(θ)는 블래이드 허브(BH)에서 0°, 블래이드 팁(BT)에서 34.0°로 블래이드 허브(BH)에서 블래이드 팁(BT)까지 2차 포물선 분포를 이루고, 피치각도(ψ)는 블래이드 허브(BH)에서 39.65°, 블래이드 팁(BT)에서 26.65°로 블래이드 허브(BH)에서 블래이드 팁(BT)까지 선형적인 분포를 이루는 것이다.

이상과 같은 축류팬의 블래이드(55)의 경계데이터(Boundary Data)는 하기의 표 1에 도시된 바와 같다. 상기 블래이드(55)는 3차원의 형상을 갖고 있으므로 이를 명확히 나타내기 위해서는 많은 양의 데이터가 필요한데, 이 모든 데이터를 나타내기는 곤란하므로 일부만 발췌히여 나타낸 것이 다음의 표 1이다. 따라서, 다음의 표 1에 나타낸 경계데이터에 의해 형성된 점들을 계속 이어가면 하나의 블래이드가 형성됨을 알 수 있다. 여기서, 좌표축 XYZ는 데이터중심점(0,0,0)에서 비롯된 직교좌표계를 이루는 축들이며, (-)는 당연히 각 좌표계에서 음의 값을 갇는다는 것을 의미한다. 따라서, 본 발명의 제 1 실시 예를 구성하기 위해서는 상기와 같이 형성된 하나의 블래이드를 축류팬의 허브를 중심으로 하여 원주방향으로 7개 더 복사하면 된다.이와 같은 과정을 통해 구성된 본 발명의 제 1 실시 예는 수차례의 시험 결과 기존의 축류팬에 비하여 동일풍량에서는 팬단독소음이 3dB(A) 이상 저감되게 하고 있다. 즉, 블래이드의 스윕각도, 피치각도, 캠버율을 크게하여 팬을 통해 흡입되는 풍량은 증가시키면서도 축류팬 작동에 따른 소음이 감소되도록 하여 송풍효율은 높이면서도 저소음을 구현할 수 있게 하는 것이다.

한편, 도 9는 본 발명의 제 2 실시 예에 따른 모터일체형 축류팬의 구조가 도시된 구성도로서, (a)는 평면도, (b)는 측면도이고, 도 10은 본 발명의 제 2 실시 예에 따른 축류팬의 구조가 도시된 단면도이고, 도 11은 본 발명의 제 2 실시 예에 따른 축류팬에서 블래이드의 형상이 상세히 도시된 평면도 및 측면도이고, 도 12는 본 발명의 제 2 실시 예에 따른 축류팬에서 블래이드의 형상이 상세히 도시된 단면도이다.

도 9 내지 도 12를 참조하면, 본 발명의 제 2 실시 예에 의한 축류팬은, 모터(151)의 동력에 의해 회전되도록 내부에 모터(151)가 설치된 허브(153)와, 상기 허브(153)에 설치된 복수개의 블래이드(155)와, 상기 블래이드(155)를 외부의 충격으로부터 보호하도록 블래이드(155)를 둘러싼 형태로 형성된 팬하우징(157)을 포함한 것으로서, 상기 블래이드(155)의 개수, 팬의 내외경비, 상기 블래이드(155)의 캠버율, 피치각도(ψ'), 스윕각도(θ')를 비롯한 팬의 설계인자들을 각각 최적의 조건으로 조절하여 저소음을 실현시킬 수 있도록 되어 있다.

여기서, 상기 블래이드(155)의 개수는 7개이고, 상기 내외경비는 0.40∼0.43이다. 여기서, 상기한 안지름(ID')은 상기 허브(151)의 지름과 동일하다.

도 11 및 도 12를 참조하여 더 상세하게 설명하면, 상기 팬하우징(157)의 높이는 25.0±0.5㎜이고, 상기 팬하우징(157)의 내경은 88.5±0.2㎜이다.

또한, 상기한 바깥지름(OD')은 86.5±0.5㎜이고, 안지름(ID')은 35±0.5㎜이며, 블래이드 앞전거리(FD')는 11.51±0.4㎜이고, 블래이드 뒷전거리(RD')는 6.53±0.4㎜이다. 이때, 상기한 블래이드 앞전거리(FD')와 블래이드 뒷전거리(RD')에 의하여 결정되는 블래이드 폭(BD')은 18.04±0.5㎜이고, 상기 블래이드(155)의 높이는 23.5±0.5㎜이다.

또한, 상기 블래이드(155)에서의 최대 캠버 위치(CP')는 0.66∼0.69로 블래이드 허브(BH')에서 블래이드 팁(BT')까지 일정하게 분포되어 있으며, 최대 캠버율은 블래이드 허브(BH')에서는 5.3∼5.7%, 블래이드 팁(BT')에서는 11.3∼11.7%로 블래이드 허브(BH')에서 블래이드 팁(BT')까지 선형적으로 분포되어 있다.

또한, 상기 블래이드(155)의 피치각도(ψ')는 블래이드 허브(BH')에서는 37.0°∼39.0°, 블래이드 팁(BT')에서는 24.0°∼26.0°로 블래이드 허브(BH')에서 블래이드 팁(BT)까지 선형적으로 분포되어 있다.

또한, 상기 블래이드(155)의 스윕각도(θ')는 블래이드 허브(BH')에서는 0.0°, 블래이드 팁(BT')에서는 37.0°로 블래이드 허브(BH')에서 블래이드 팁(BT')까지 2차 포물선 형태로 분포되어 있다.

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, 팬을 통과하는 유체의 정압을 효과적으로 상승시킬 수 있게 되어 팬의 회전수가 감소되게 된다.

또한, 상기 블래이드(155) 사이의 간격은 ㉠, ㉡, ㉢, ㉣ 위치에 따라 각각 2.5㎜, 5.0㎜, 5.5㎜, 17.0㎜가 되도록 분포되어 있다. 이때, 상기 블래이드(155)에서 블래이드 허브(BH')의 위치를 0, 블래이드 팁(BT')의 위치를 1이라고 하면 상기 블래이드 허브(BH')에서의 블래이드(155) 간의 간격은 2.5±0.5㎜이고, 상기 블래이드(155)의 0∼0.8구간에서는 블래이드(155) 간의 간격을 2.5±0.5㎜에서 5.0±0.5㎜까지 2차 포물선 형태로 증가시킨다. 또한, 상기 블래이드(155)의 0.8∼0.97구간에서는 블래이드(155) 간의 간격을 5.0±0.5㎜에서 5.5±0.5㎜까지 2차 포물선 형태로 증가시키고, 상기 블래이드 팁(BT')을 포함하는 0.97∼1.0구간에서는 블래이드(155) 간의 간격을 5.5±0.5㎜에서 17.0±1㎜까지 3차 포물선 형태로 증가시킨다.

간단히 말하면, 상기 블래이드(155) 사이의 간격 중 5.0㎜와 5.5㎜인 부분은 각각 블래이드 허브(BH')에서 블래이드 팁(BT')까지의 사이에서 각각 0.8과 0.97인 부분에 위치되어 있다. 이때, 상기한 각 구간의 경계점인 0.8과 0.97에서의 미분도함수는 0이며, 각각의 구간 내에서의 블래이드(155) 간의 간격 분포는 2차 및 3차 포물선을 사용하고 있다.

상기와 같은 치수 분포를 갖는 본 발명의 제 2 실시 예에 따른 모터일체형 축류팬의 가장 바람직한 형태는, 전체 크기가 92×92×25(W×D×H)인 것으로서, 상기 팬하우징(157)의 높이는 25.0㎜이고, 상기 팬하우징(157)의 내경은 88.5㎜인 것이다.

또한, 상기한 바깥지름(OD')은 86.5㎜, 안지름(ID')은 35㎜이고, 내외경비는 0.405인 것이다.

또한, 상기 블래이드(155)의 높이는 23.5㎜이고, 블래이드 앞전거리(FD')는 11.51㎜, 블래이드 뒷전거리(RD')는 6.53㎜, 블래이드 폭(BD')은 18.04㎜이며, 상기 블래이드(155)의 개수는 7개인 것이다.

또한, 상기 블래이드(155)의 최대 캠버 위치(CP')는 0.67로 블래이드 허브(BH')에서 블래이드 팁(BT')까지 일정하게 분포되고, 최대 캠버율은 블래이드 허브(BH')에서 5.47%, 블래이드 팁(BT')에서 11.47%로 블래이드 허브(BH')에서 블래이드 팁(BT')까지 선형적인 분포를 이루는 것이다.

또한, 상기 블래이드(155)의 스윕각도(θ')는 블래이드 허브(BH')에서 0°, 블래이드 팁(BT')에서 37.0°로 블래이드 허브(BH')에서 블래이드 팁(BT')까지 2차 포물선 분포를 이루고, 피치각도(ψ')는 블래이드 허브(BH')에서 37.74°, 블래이드 팁(BT')에서 24.74°로 블래이드 허브(BH')에서 블래이드 팁(BT')까지 선형적인 분포를 이루는 것이다.

이상과 같은 축류팬의 블래이드(155)의 경계데이터(Boundary Data)는 하기의 표 2에 도시된 바와 같으며, 상기 블래이드(155) 역시 3차원의 형상을 갖고 있으므로 이를 명확히 나타내기 위해서는 많은 양의 데이터가 필요한데, 이 모든 데이터를 나타내기는 곤란하므로 일부만 발췌히여 나타낸 것이 다음의 표 2이다. 따라서, 다음의 표 2에 나타낸 경계데이터에 의해 형성된 점들을 계속 이어가면 하나의 블래이드가 형성됨을 알 수 있다. 따라서, 본 발명의 제 2 실시 예를 구성하기 위해서는 상기와 같이 형성된 하나의 블래이드를 축류팬의 허브를 중심으로 하여 원주방향으로 6개 더 복사하면 된다.이와 같은 과정을 통해 구성된 본 발명의 제 2 실시 역시 제 1실시 예와 같이 기존의 축류팬에 비하여 동일풍량에서는 팬단독소음이 3dB(A) 이상 저감되게 한다.

전술한 바와 같이, 본 발명은 특정의 실시예와 관련하여 도시 및 설명하였지만, 특허청구범위에 의해 나타난 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 한도 내에서 다양한 개조 및 변화가 가능하다는 것을 당업계에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구나 쉽게 알 수 있을 것이다.

상기와 같이 구성되고 동작되는 본 발명에 따른 모터일체형 축류팬은, 블래이드(55, 155)와 팬하우징(57, 157)의 높이 및 팬의 내외경비, 상기 블래이드(55, 155)의 개수, 캠버율, 피치각도(ψ'), 스윕각도(θ')와 같은 팬의 설계인자들을 조절하여 최적화함으로써 송풍효율이 향상되는 동시에 소음이 감소되는 이점이 있다.

따라서, 본 발명에 따른 축류팬은 사무기기 또는 가전제품에 적용되는 경우 각각의 시스템에 요구되는 수준의 풍량을 만족시키면서 저소음을 실현시킬 수 있게 된다.

Claims

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내부에 모터가 설치된 허브와, 상기 허브에 설치된 복수개의 블래이드와, 상기 블래이드를 둘러싼 형태로 형성된 팬하우징을 포함하고, 상기한 블래이드의 개수와 팬의 안지름과 바깥지름의 비(比)인 내외경비를 조절함으로써 팬의 소음이 감소되도록 하는 모터일체형 축류팬에 있어서,

상기 블래이드의 개수는 8개이고, 상기한 내외경비는 0.40∼0.45인 것을 특징으로 하는 모터일체형 축류팬.
제 3항에 있어서,

상기한 바깥지름은 86±0.5㎜이고, 안지름은 35±0.5㎜이고, 블래이드 앞전거리는 14.0±0.4㎜이고, 블래이드 뒷전거리는 4.94±0.4㎜인 것을 특징으로 하는 모터일체형 축류팬.
제 3항에 있어서,

상기 블래이드의 최대 캠버 위치는 0.65∼0.7로 블래이드 허브에서 블래이드 팁까지 일정하게 분포되고, 최대 캠버율은 블래이드 허브에서는 3.7∼4.1%, 블래이드 팁에서는 9.7∼10.1%로 블래이드 허브에서 블래이드 팁까지 선형적으로 분포된 것을 특징으로 하는 모터일체형 축류팬.
제 3항에 있어서,

상기 블래이드의 피치각도는 블래이드 허브에서는 39.0°∼40.0°, 블래이드 팁에서는 26.0°∼27.0°로 블래이드 허브에서 블래이드 팁까지 선형적으로 분포된 것을 특징으로 하는 모터일체형 축류팬.
제 3항에 있어서,

상기 블래이드의 스윕각도는 블래이드 허브에서는 0.0°, 블래이드 팁에서는 34.0°로 블래이드 허브에서 블래이드 팁까지 2차 포물선 형태로 분포된 것을 특징으로 하는 모터일체형 축류팬.
내부에 모터가 설치된 허브와, 상기 허브에 설치된 복수개의 블래이드와, 상기 블래이드를 둘러싼 형태로 형성된 팬하우징을 포함하고, 상기한 블래이드의 개수와 팬의 내외경비를 조절함으로써 팬의 소음이 감소되도록 하는 모터일체형 축류팬에 있어서,

상기 블래이드의 개수는 7개이고, 상기 내외경비는 0.40∼0.43인 것을 특징으로 하는 모터일체형 축류팬.
제 8항에 있어서,

상기한 바깥지름은 86.5±0.5㎜이고, 안지름은 35±0.5㎜이고, 블래이드 앞전거리는 11.51±0.4㎜이고, 블래이드 뒷전거리는 6.53±0.4㎜인 것을 특징으로 하는 모터일체형 축류팬.
제 8항에 있어서,

상기 블래이드의 최대 캠버 위치는 0.66∼0.69로 블래이드 허브에서 블래이드 팁까지 일정하게 분포되고, 최대 캠버율은 블래이드 허브에서는 5.3∼5.7%, 블래이드 팁에서는 11.3∼11.7%로 블래이드 허브에서 블래이드 팁까지 선형적으로 분포된 것을 특징으로 하는 모터일체형 축류팬.
제 8항에 있어서,

상기 블래이드의 피치각도는 블래이드 허브에서는 37.0°∼39.0°, 블래이드 팁에서는 24.0°∼26.0°로 블래이드 허브에서 블래이드 팁까지 선형적으로 분포된 것을 특징으로 하는 모터일체형 축류팬.
제 8항에 있어서,

상기 블래이드의 스윕각도는 블래이드 허브에서는 0.0°, 블래이드 팁에서는 37.0°로 블래이드 허브에서 블래이드 팁까지 2차 포물선 형태로 분포된 것을 특징으로 하는 모터일체형 축류팬.