KR100442271B1 - 터보팬 구조 - Google Patents

Abstract

본 발명은 터보팬에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 터보팬의 구조를 개선하여 터보팬에 유입되는 공기의 유동저항을 감소시킴과 아울러 공기의 유동 충돌에 의한 소음을 감소시키도록 한 것이다.

이를 위해, 본 발명은 구동모터의 회전축에 결합되는 허브(1)와, 상기 허브(1)의 테두리부를 따라 일정 간격마다 설치됨과 아울러 허브(1)의 반경방향에 대해 소정 각도로 기울어지게 설치되는 에어포일(airfoil) 형상의 블레이드(12)와, 상기 허브(1)와 대향되도록 블레이드(12)의 선단면에 설치되는 쉬라우드(3):를 포함하여 이루어진 터보팬에 있어서, 상기 블레이드(12)의 내단부에는 허브(1)의 회전축 방향으로 소정 길이 연장된 인듀서부(12a)를 형성함을 특징으로 하는 터보팬 구조를 제공한다.

Description

터보팬 구조{turbofan structure}

본 발명은 터보팬에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 터보팬의 구조를 개선하여 공기의 유동저항을 감소시킴과 아울러 공기의 유동충돌에 의해 발생되는 소음을 저감시키도록 한 터보팬 구조에 관한 것이다.

일반적으로 송풍팬은 날개차의 회전력에 의해 공기를 강제적으로 유동시키는 수단으로 사용되고 있으며, 이러한 송풍팬은 냉장고, 공기 조화기 및 청소기 등에 적용되고 있다.

특히, 송풍팬은 공기의 흡입 및 토출 방법 또는 그 형상에 따라 축류팬, 시로코팬 및 터보팬 등으로 구분된다.

상기 터보팬(turbo fan)은 공기를 팬의 하부로부터 유입하여 팬의 반경방향으로 토출한다. 이러한 터보팬은 천정형 에어컨디셔너와 같은 비교적 대형제품에 적용되고 있다.

이하, 터보팬의 구조에 관해 참조도면 도 1 및 도 2를 참조하여 설명하면 다음과 같다.

도 1을 참조하면, 상기 터보팬은 모터의 회동축에 결합되는 허브(1)와, 상기 허브(1)의 테두리부에 일정 간격마다 고정되는 블레이드(2)와, 상기 허브(1)와 대향하도록 블레이드(2)에 연결되는 쉬라우드(3)를 포함하여 이루어진다.

상기 허브(1)는 그 중심부에 모터의 회동출에 결합되도록 축부(1a)가 형성되며 축부(1a)의 근처에는 다수개의 모터냉각용 홀(1b)이 형성된다. 상기 모터냉각용 홀(1b)은 터보팬에 공기가 흡입될 때에 모터에 발생되는 열을 식혀주기 위해 형성되는 것이다.

또한, 상기 허브(1)는 축부(1a)에서 소정 거리의 원주 부분이 유선형으로 절곡된 형상을 갖는다.

이러한 허브(1)의 종단면을 보면 도 1과 같이 축부(1a) 근처 부분이 돌출된형상을 가지므로 상기 허브(1)에 흡입된 공기가 이러한 유선형을 따라 유동되도록 한다.

상기 허브(1)의 테두리부에는 도 2와 같이 일정 간격마다 허브(1)의 반경방향에 대해 소정의 각도를 갖도록 에어포일(airfoil) 형상의 블레이드(2)가 설치된다. 또한, 블레이드(2)의 공기 유입측 일단부에는 쉬라우드(3)가 설치된다.

이러한 터보팬을 전체적으로 보면, 상기 쉬라우드(3)와 허브(1)는 상호 대향되도록 설치됨과 아울러 상기 블레이드(2)는 쉬라우드(3)와 허브(1) 사이에 설치된다.

이와 같이 설치된 터보팬에 관해 그 작용을 설명하면 다음과 같다.

모터에 전원이 인가되면 상기 모터가 회동됨에 따라 터보팬이 회동된다. 상기 터보팬 회동됨에 따라 외부공기가 허브(1)로 유입되어 각 블레이드(2) 사이를 통해 외부로 토출된다.

상기와 같이, 외부공기가 모터의 축방향으로 유입되어 반경방향으로 급격한 방향전환을 함에 따라 유입공기의 일부는 미처 토출구를 통해 외부로 토출되지 못하고 허브(1)의 내측면에 충돌함에 의해 와류를 발생시킨다.

즉, 터보팬에 유입된 흡입공기가 도 1의 점선 화살표와 같이 쉬라우드(3) 근처를 통해 배출되는 경우에는 비교적 부드러운 곡선을 이루면서 각 블레이드(2)에 의해 형성된 토출구로 배출된다. 이러한 공기 유동은 공기의 유동방향에 대해 거의 저항을 받지 않는다.

반면, 터보팬의 중심부 가까이 유입된 흡입공기는 도 1의 실선 화살표와 같이 곧 바로 토출구로 배출되지 않고 허브(1)의 내측면과 충돌하면서 흡입구측으로 역류하거나 정체되는 현상이 발생된다.

이상에서와 같이, 상기 블레이드(2)의 내단부(2a)와 허브(1)가 만나는 부분에 와류가 형성됨에 따라 공기의 토출성능이 감소되고 소음이 증가하게 된다.

상기한 제반 문제점을 해결하기 위해, 본 발명은 터보팬의 구조를 개선하여 터보팬 회동시 흡입공기의 유동저항을 감소시키고 공기의 토출성능을 향상시킴과 아울러 유동공기에 의한 소음을 감소시키는 것을 그 목적으로 한다.

도 1은 종래 터보팬의 구조를 나타낸 종단면도.

도 2는 도 1의 터보팬을 공기 유입측에서 바라본 정면도.

도 3은 본 발명 터보팬에 인듀서부가 연장된 블레이드 구조를 나타낸 종단면도.

도 4는 도 3의 터보팬을 공기 유입측에서 바라본 정면도.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

1 : 허브 1a : 축부

1b : 모터냉각용 홀 2 : 블레이드

2a : 내단부 3 : 쉬라우드

12 : 블레이드 12a : 인듀서부

상기한 목적을 달성하기 위해, 본 발명은 구동모터의 회전축에 결합되는 허브와, 상기 허브의 테두리부를 따라 일정 간격마다 설치됨과 아울러 허브의 반경방향에 대해 소정 각도로 기울어지게 설치되는 에어포일(airfoil) 형상의 블레이드와, 상기 허브와 대향되도록 블레이드의 선단면에 설치되는 쉬라우드:를 포함하여 이루어진 터보팬에 있어서, 상기 블레이드의 내단부에는 허브의 회전축 방향으로 소정 길이 연장된 인듀서부를 형성함을 특징으로 하는 터보팬 구조를 제공한다.

본 발명의 터보팬에 관해 동일한 부분에 대해서는 동일한 도번을 부여하고 동일한 구조에 있어서는 그 설명을 생략하기로 한다.

이하, 본 발명에 따른 터보팬에 관해 참조도면 도 3 및 도 4를 참조하여 설명하면 다음과 같다.

도 3을 참조하면, 상기 터보팬은 구동모터의 회전축에 결합되는 허브(1)와,상기 허브(1)의 테두리부를 따라 일정 간격마다 설치됨과 아울러 허브(1)의 반경방향에 대해 소정 각도로 기울어지게 설치되는 에어포일(airfoil) 형상의 블레이드(12)와, 상기 허브(1)와 대향되도록 블레이드(12)의 선단면에 설치되는 쉬라우드(3)를 포함하여 이루어진다.

이때, 상기 허브(1)의 회동축을 향하는 블레이드(12)의 내단부(2a)에는 블레이드(12)의 길이방향을 따라 연장된 인듀서부(12a)가 형성된다. 즉, 상기 인듀서부(12a)는 실질적으로 블레이드(12)의 길이를 연장하는 것으로서 도 3의 빗금친 부분만큼 연장된 부분이다.

한편, 상기 블레이드(12)는 허브(1)의 회동축을 중심으로 동일한 반경을 갖는 원주상에 블레이드(12)의 내단부(2a)가 위치하도록 설치된다.

이때, 상기 블레이드(12)는 도 4와 같이 에어포일 형상으로 형성되기 때문에 공기가 유입되는 내단부(2a)의 입구각과 공기가 토출되는 외단부의 토출각이 각각 다르게된다.

따라서, 상기 인듀서부(12a)는 블레이드(12)의 입구각과 동일한 각을 이루도록 연장되는 것이 바람직하다.

이는 블레이드(12)에 인듀서부(12a)를 형성하더라도 에어포일 형상을 유지하도록 함으로써 상기 인듀서부(12a)에 유입된 공기가 블레이드(12)의 일면을 따라 유동될 때에 발생되는 유동저항을 최소화시키기 위함이다.

이상에서와 같은 구조를 갖는 터보팬의 작용에 관해 설명하면 다음과 같다.

모터의 구동력에 의해 터보팬이 회동됨에 따라 외부공기가 허브(1)측으로 유입된다.

이어, 상기 쉬라우드(3)의 내측 테두리 근처에 유입된 흡입공기는 도 3의 점선 화살표와 같이 유선형을 이루며 각 블레이드(12) 사이에 형성된 토출구를 통해 외부로 배출된다.

이에 비해, 상기 허브(1)의 중심부측으로 유입된 공기는 도 3의 실선 화살표와 같이 유선형으로 형성된 허브(1) 부분을 따라 각 블레이드(12) 사이에 형성된 토출구를 통해 외부로 배출된다.

이때, 상기 흡입공기는 공기의 유동방향이 급격히 절환되는 허브(1) 부분에 충돌하여 와류를 일으킬 수는 있지만, 상기 유동방향 절환 부분까지 연장된 인듀서부(12a)에 의해 와류층을 분할함과 아울러 상기 분할된 와류층을 공기의 유동압력에 의해 제거하도록 한다.

이에 따라, 공기의 유동방향이 급격히 절환되는 허브(1) 부분에서 발생되는 공기의 유동저항을 감소시킴으로써 공기의 토출량을 증대시킴과 아울러 공기의 흐름을 원활하게 함으로써 공기 유동에 의한 소음을 감소시킬 수 있도록 하였다.

이와 같이, 본 발명은 와류현상이 자주 발생하는 허브(1)의 유로 절환 부분까지 블레이드(12)를 연장함으로써 공기의 유동저항 및 이에 따른 소음을 감소시키도록 하였다.

이상에서와 같이, 본 발명은 팬모터 가동시 발생되는 소음을 감소시킴으로써 터보팬이 적용된 제품의 소음을 감소시킬 수 있도록 하였다.

또한, 저소음 제품을 사용하는 소비자의 제품 만족도 및 신뢰도를 향상시킬 수 있도록 하였다.

Claims (2)

1. 구동모터의 회전축에 결합되는 허브와, 상기 허브의 테두리부를 따라 일정 간격마다 설치됨과 아울러 허브의 반경방향에 대해 소정 각도로 기울어지게 설치되는 에어포일(airfoil) 형상의 블레이드와, 상기 허브와 대향되도록 블레이드의 선단면에 설치되는 쉬라우드:를 포함하여 이루어진 터보팬에 있어서,

   상기 블레이드의 내단부에는 허브의 회전축 방향으로 소정 길이 연장된 인듀서부를 형성함을 특징으로 하는 터보팬 구조.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 인듀서부는 블레이드의 입구각과 동일하게 연장됨을 특징으로 하는 터보팬 구조.