KR100459192B1 - 구심형 축류팬 - Google Patents

Abstract

본 발명은 축류팬에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 공기를 원주방향에서 흡입하여 축방향으로 토출시키는 구심형 축류팬에 관한 것이다.

이를 위해, 본 발명은 케비닛과 같은 구조물 근처에 설치되는 축류팬에 있어서, 모터의 구동력에 의해 회전되는 허브(50)와, 상기 허브(50)의 외주면에 방사형으로 다수개 설치되고, 소정 반경의 코드에서 팁(61)에 이르는 영역 중에서 리딩 에지(62)로부터 트레일링 에지(63) 측으로 소정 길이에 이르는 영역(A)이 부압면(65) 측으로 소정 각도 경사지게 형성되는 블레이드(60)로 구성됨을 특징으로 하는 구심형 축류팬을 제공한다.

Description

구심형 축류팬{centripetal type axial flow fan}

본 발명은 축류팬에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 공기를 원심방향으로 흡입하여 축방향으로 토출하는 구심형 축류팬에 관한 것이다.

일반적인 축류팬은 모터와 같은 구동원으로부터 전달되는 회전력에 의해 공기를 축방향으로 송풍시키는 장치이다. 이러한 축류팬은 선풍기나 공기조화기 및 냉장고 등의 가전제품뿐만 아니라, 항공기나 발전기 등과 같이 다양한 산업분야에 널리 적용되고 있다.

이하에서는 도 1 내지 도 2를 참조하여 종래 축류팬에 관해 설명하기로 한다.

도 1은 일반적인 축류팬을 나타낸 사시도이고, 도 2a는 도 1의 블레이드의 스윕각(Ψ)을 나타낸 정면도이며, 도 2b는 도 1의 블레이드의 레이크각(r)을 나타낸 측면도이고, 도 2c는 도 1의 블레이드의 피치각(θ)을 나타낸 측면도이다.

도 1을 참조하면, 상기 축류팬은 모터의 구동축에 결합되며 대략 원통형으로 형성된 허브(10)와, 상기 허브의 외주면에 방사상으로 형성되는 다수개의 블레이드(20)를 포함하여 구성된다.

상기 축류팬은 블레이드(20)의 3차원 형상에 따라 축류팬에서 얻어지는 공기의 송풍 성능 및 소음 특성이 결정된다.

예컨대, 상기 축류팬을 구성하는 블레이드(20)는 피치각(θ)(pitch angle), 스윕각(Ψ)(sweep angle), 레이크각(r)(rake angle), 최대 캠버량(maxium camber) 및 최대 캠버 위치 등의 구성 인자들에 의해 형상이 결정되며, 이러한 형상에 의해 송풍 성능 및 소음의 크기가 결정된다.

상기 스윕각(Ψ)(sweep angle)은 도 2a와 같이 허브(10)와 블레이드(20)가 연결되는 부분의 중간점인 P점 및 블레이드(20)의 끝단인 팁(21)의 중간점점을 잇는 직선과, 상기 허브(10)의 회전축에 수직한 직선과의 각도를 나타낸다. 상기 레이크각(r)(rake angle)은 도 2b와 같이 P점과의 벌어진 각도, 다시 말해, 블레이드(20)가 허브(10)의 회전축을 기준으로 기울어진 각도를 나타낸다. 상기 피치각(θ)(pitch angle)은 도 2c와 같이 허브(10)의 회전축에 대해 블레이드(20)와 허브(10)가 연결되는 부분의 각도를 나타낸다.

그리고, 상기 블레이드(20)의 회전방향에 대해 전단을 이루는 부분을 리딩 에지(22)(leading edge)라고 하고, 상기 블레이드(20)의 회전방향에 대해 후단을 이루는 부분을 트레일링 에지(23)(trailing edge)라고 한다.

유체의 흐름과 관련하여 블레이드(20)의 형상을 정의함에 있어서, 유체가 흡입되는 측의 블레이드(20)의 일면을 부압면(25)(不壓面)이라 하고, 유체가 토출되는 측의 블레이드(20)의 타면을 압력면(24)(壓力面)이라 한다.

이와 같이 구성된 축류팬이 모터의 구동력에 의해 회전되면, 상기 블레이드(20)의 압력면(24)과 부압면(45) 사이의 압력차에 의해 축류 유동이 발생된다.

즉, 상기 축류팬은 도 1의 회전축을 중심으로 블레이드(20)의 후방에서 공기를 흡입하여 블레이드의 전방으로 공기를 토출한다.

이러한 축류팬이 공기조화기 및 냉장고 등의 가전제품에 적용되는 경우, 상기 축류팬의 공기 흡입측 일단이 케이스나 주위의 구조물에 가까이 설치해야 하는 경우가 있다.

그러나, 상기 축류팬은 축방향으로 공기를 흡입 및 토출하는 구조를 갖기 때문에, 상기 축류팬의 공기 흡입측 일단이 케이스나 구조물 가까이에 설치되면 공기의 흡입 효율이 현저히 떨어진다. 이 결과 공기의 송풍성능이 현저히 저하됨과 아울러 소음이 크게 발생되는 문제점이 있다.

상기한 제반 문제점을 해결하기 위해, 본 발명은 공기를 원심방향으로 흡입하여 축방향으로 토출하는 구심형 축류팬을 제공함을 그 목적으로 한다.

도 1은 일반적인 축류팬을 나타낸 사시도.

도 2a는 도 1의 블레이드의 스윕각(Ψ)을 나타낸 정면도.

도 2b는 도 1의 블레이드의 레이크각(r)을 나타낸 측면도.

도 2c는 도 1의 블레이드의 피치각(θ)을 나타낸 측면도.

도 3은 본 발명에 따른 축류팬의 제1실시예를 나타낸 사시도.

도 4는 축류팬을 구성하는 허브의 다른 실시예를 나타낸 사시도.

도 5는 도 3의 축류팬의 흡입측이 캐비닛 가까이에 설치되는 경우 공기의 유동 상태를 나타낸 상태도.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

50 : 허브 60 : 블레이드

61 : 팁 62 : 리딩 에지

63 : 트레일링 에지 64 : 압력면

65 : 부압면

상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명은 케비닛과 같은 구조물 근처에 설치되는 축류팬에 있어서, 모터의 구동력에 의해 회전되는 허브와, 상기 허브의 외주면에 방사형으로 다수개 설치되고, 소정 반경의 코드(C)와 팁 사이의 영역 중에서 리딩 에지로부터 트레일링 에지 측으로 소정 길이에 이르는 영역(A)이 부압면 측으로 소정 각도 경사지게 형성되는 블레이드로 구성됨을 특징으로 하는 구심형 축류팬을 제공한다.

이하, 본 발명에 따른 구심형 축류팬에 관해 첨부된 도 3을 참조하여 설명하면 다음과 같다.

도 3은 본 발명에 따른 축류팬의 제1실시예를 나타낸 사시도이고, 도 4는 축류팬을 구성하는 허브의 다른 실시예를 나타낸 사시도이며, 도 5는 도 3의 축류팬의 흡입측이 캐비닛 가까이에 설치되는 경우 공기의 유동 상태를 나타낸 상태도이다.

도 3을 참조하면, 상기 구심형 축류팬은 공기를 원심방향으로 흡입하여 축방향으로 토출시키는 구조를 갖는다.

상기 구심형 축류팬은 모터의 구동력에 의해 회전되는 허브(50)와 상기 허브(50)의 외주면에 방사형으로 다수개 설치되는 블레이드(60)로 구성된다. 이러한 구심형 축류팬은 공기 흡입측 일단이 캐비닛(W)과 같은 구조물 가까이에 설치된다.

여기서, 상기 블레이드(60)는 소정 반경(r)에서의 코드(C)와 팁(61) 사이의 영역 중에서 리딩 에지(62)로부터 트레일링 에지(63) 측으로 소정 길이에 이르는 영역(A)이 부압면(65) 측으로 소정 각도 경사지게 형성된다.

보다 바람직하게, 상기 블레이드(60)는 소정 반경(r)에서의 코드(C)와 팁(61) 사이의 영역 중에서 코드의 리딩 에지(62)측 절반에 이르는 영역(A)이 부압면(65) 측으로 소정 각도 경사지게 형성된다.

이때, 상기 코드의 리딩 에지측 절반에 이르는 영역(A)는 15-35°의 경사각을 갖는 것이 바람직하다. 즉, 상기 경사각이 너무 작으면 원심방향의 공기 입사각이 너무 작아져 공기의 흡입량이 감소되는 반면, 상기 경사각이 너무 크면 상기 경사진 영역(A)이 오히려 공기의 흡입을 방해하기 때문이다.

이러한 경사각은 축류팬의 크기, 축류팬이 케이스와 같은 구조물에 가까운 정도, 팬용량 등을 고려하여 최적으로 설계되어야 한다.

또한, 상기 블레이드(60)는 소정 반경의 코드 와 팁(61) 사이의 영역 중에서 코드(C)의 트레일링 에지(63)측 절반에 이르는 영역(B)이 압력면(64) 측으로 소정 각도 경사지게 형성된다.

그리고, 상기 블레이드(60)는 소정 반경의 코드(C)와 팁(61) 사이의 영역 중에서 상기 코드의 리딩 에지(62) 측 절반은 부압면(65) 측으로 경사짐과 함께 상기 코드의 트레일링 에지(63) 측 절반은 압력면(64) 측으로 경사지게 형성되는 것이 바람직하다. 이는 상기 리딩 에지(62) 측 절반의 경사면에서 공기의 입사각을 확대함으로써 원심방향으로 흡입되는 공기량을 증가시키기 위함이다.

도 4를 참조하면, 상기 허브(50)는 공기 유입측 일단부의 직경을 토출측 타단부보다 크게 한 대략 원추형으로 형성된다. 따라서, 상기 블레이드(60)로 흡입된 공기가 허브(50)의 경사면을 따라 원활하게 축방향으로 토출되도록 할 수 있다.

이러한 축류팬은 상술한 바와 같이 일정한 스윕각(Ψ), 레이크각(r), 피치각(θ)으로 형성된다. 또, 상기 축류팬의 각들은 무수한 조합을 가능하게 하므로 이들의 조합에 관한 설명은 생략하기로 한다.

상기와 같이 구성된 축류팬의 작용에 관해 도 5를 참조하여 설명하면 다음과 같다.

상기 축류팬이 모터의 구동력에 의해 회전되면, 상기 블레이드(60)는 허브(50)의 회전축을 중심으로 회전된다.

이때, 상기 코드의 리딩 에지(62)측 경사면에 의해 원심방향으로 공기가 흡입된다. 상기 부압면(65) 측으로 경사진 영역(A)은 흡입 공기의 원심방향 입사각을확대하므로, 상기 축류팬에서는 원심방향의 공기 흡입량이 증대된다. 이에 따라, 상기 축류팬이 케이스(W)와 같은 벽면 가까이 설치되더라도 축방향으로 충분히 흡입하지 못한 공기를 원심방향에서 보충할 수 있게 된다.

이렇게 흡입된 공기는 블레이드(60)의 압력면(64)을 따라 유동되며, 이 유동 공기는 압력면(64)의 작용에 의해 축방향으로 토출된다.

또한, 상기 허브(50)는 원추형으로 형성되므로 토출되는 공기의 유동을 원활하게 한다. 즉, 상기 허브(50)는 원심방향으로 흡입된 공기가 축방향으로 토출되는 과정에서 공기의 유동방향이 급격하게 절환되는 것을 방지함과 아울러 토출공기의 유동저항을 감소시킴으로써 팬소음을 감소시키는 기능을 수행한다.

이상에서와 같이, 본 발명에 따른 축류팬은 원심방향의 공기 입사각을 증대시킴으로써 상기 축류팬이 케비닛 가까이에 설치되더라도 원심방향의 공기 흡입량을 증대시켜 축방향으로 불충분하게 흡입된 공기량을 보충시키는데 기술적 사상이 있다.

이상에서와 같이, 본 발명은 케비닛에 설치되는 축류팬에서 원심방향으로 공기의 흡입량을 증대하여 송풍성능을 향상시키고 소음을 감소시키는 효과가 있다.

또한, 상기 허브를 토출측으로 갈수록 경사지게 형성함으로써 공기의 토출시 허브에 의한 간섭을 감소시켜 소음을 감소시키는 효과가 있다.

Claims (4)

1. 케비닛과 같은 구조물 근처에 설치되는 축류팬에 있어서,

   모터의 구동력에 의해 회전되는 허브와;

   상기 허브의 외주면에 방사형으로 다수개 설치되고, 소정 반경의 코드(C)와 팁 사이의 영역 중에서 리딩 에지로부터 트레일링 에지 측으로 소정 길이에 이르는 영역(A)이 부압면 측으로 소정 각도 경사지게 형성되는 블레이드:로 구성됨을 특징으로 하는 구심형 축류팬.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 블레이드는 소정 반경의 코드(C)와 팁 사이의 영역 중에서 상기 코드의 리딩 에지측 대략 절반에 이르는 영역(A)이 부압면 측으로 소정 각도 경사지게 형성됨을 특징으로 하는 구심형 축류팬.
3. 제 2 항에 있어서,

   상기 블레이드는 소정 반경의 코드(C)와 팁 사이의 영역 중에서 코드의 트레일링 에지측 대략 절반에 이르는 영역(B)이 압력면 측으로 소정 각도 경사지게 형성됨을 특징으로 하는 구심형 축류팬.
4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 허브는 공기 유입측 일단부의 직경을 토출측 타단부보다 크게 한 대략 원추형으로 형성됨을 특징으로 하는 구심형 축류팬.