KR100487375B1 - 축류팬 - Google Patents

Abstract

본 발명은 축류팬에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 집중응력을 분산시켜 블레이드의 강성을 향상시키도록 한 축류팬에 관한 것이다.

이를 위해, 대략 원통형으로 형성되며, 모터의 구동력에 의해 회전되는 허브와, 상기 허브의 외주면에 방사형으로 다수개 형성되는 블레이드로 구성된 축류팬에 있어서, 상기 허브와 리딩 에지가 만나는 블레이드의 소정 영역에는 상기 허브와 블레이드가 만나는 부분에 대략 부채꼴 형상으로 형성된 내측 보강부와 상기 내측 보강부에서 외측으로 소정 거리 이격됨과 아울러 대략 원호형으로 형성되는 적어도 1개 이상의 외측 보강부로 이루어짐과 동시에 블레이드의 두께보다 두꺼운 보강부가 형성됨을 특징으로 하는 축류팬을 제공한다.

Description

축류팬{axial flow fan}

본 발명은 축류팬에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 축류팬 회전시 응력이 집중되는 부분을 보강하여 응력을 분산시키도록 한 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 축류팬의 구조를 나타낸 사시도이고, 도 2a는 블레이드의 스윕각(Ψ)을 나타낸 정면도이며, 도 2b는 블레이드의 레이크각(ｒ)을 나타낸 측면도이고, 도 2c는 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, 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 중간점 점을 잇는 직선과, 상기 허브(10)의 회전축에 수직한 직선과의 각도를 나타낸다. 상기 레이크각(ｒ)(rake angle)은 도 2b와 같이 P점과 의 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. 또, 상기 허브(10)의 회전축으로부터 블레이드(20)의 소정 반경이 이르는 원호를 코드(code)라 한다.

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

이와 같이 구성된 축류팬이 모터의 구동력에 의해 회전되면, 상기 블레이드(20)의 압력면(24)과 부압면(25) 사이의 압력차에 의해 축류 유동이 발생된다.

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

그러나, 상기 축류팬는 도 3에 나타난 바와 같이 허브(10)와 블레이드(20)가 만나는 부분 중에서 리딩 에지(22)측의 허브 영역, 즉 도 1의 "A"부에 집중응력이 발생된다. 따라서, 상기 축류팬이 장기간에 걸쳐 사용되면 형상이 급격히 변하는 상기 허브(50) 영역에 크랙이 발생되어 축류팬이 손상될 수 있는 문제점이 있다.

상기한 제반 문제점을 해결하기 위해, 본 발명은 응력이 집중되는 리딩 에지측 허브 영역에 보강부를 형성하여 상기 허브 영역에서 응력이 분산되도록 함을 그 목적으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명은 대략 원통형으로 형성되며, 모터의 구동력에 의해 회전되는 허브와, 상기 허브의 외주면에 방사형으로 다수개 형성되는 블레이드로 구성된 축류팬에 있어서, 상기 허브와 리딩 에지가 만나는 블레이드의 소정 영역에는 상기 허브와 블레이드가 만나는 부분에 대략 부채꼴 형상으로 형성된 내측 보강부와 상기 내측 보강부에서 외측으로 소정 거리 이격됨과 아울러 대략 원호형으로 형성되는 적어도 1개 이상의 외측 보강부로 이루어짐과 동시에 블레이드의 두께보다 두꺼운 보강부가 형성됨을 특징으로 하는 축류팬을 제공한다.

본 발명에 따른 축류팬의 제1실시예에 관해 첨부된 도 3 내지 도 5를 참조하여 설명하기로 한다.

도 3은 본 발명에 따른 축류팬을 나타낸 사시도이고, 도 4a는 도 3의 축류팬에서 보강부의 제1실시예를 나타낸 확대도이며, 도 4b는 도 3의 축류팬에서 보강부의 제2실시예를 나타낸 확대도이고, 도 5는 도 4의 보강부의 길이방향을 따른 Ⅰ-Ⅰ선을 절개한 확대 단면도이다.

도 3을 참조하면, 상기 축류팬은 대략 원통형으로 형성되며, 모터의 구동력에 의해 회전되는 허브(50)와, 상기 허브의 외주면에 방사형으로 다수개 형성되는 블레이드(60)로 구성된다. 이때, 상기 허브(50)와 리딩 에지(62)가 만나는 상기 블레이드의 소정 영역(A)에는 블레이드의 두께보다 두꺼운 보강부(60a,60b)가 형성된다.

상기 보강부(60a)는 허브(50)와 블레이드(60)가 만나는 부분에 대략 부채꼴 형상으로 형성되는 내측 보강부(60b)와, 상기 내측 보강부에서 외측으로 소정 거리 이격됨과 아울러 대략 원호형으로 형성되는 적어도 1개 이상의 외측 보강부(60a)로 이루어진다.

이때, 상기 외측 보강부(60a)를 너무 많이 형성하면, 상기 블레이드의 소정 영역(A)이 불필요하게 복잡해지므로, 상기 소정 영역(A)에서 공기의 유동 성능을 감소시킬 수 있다. 따라서, 상기 외측 보강부(60a)는 이러한 점을 고려하여 적절한 개수로 형성되는 것이 바람직하다.

이러한 보강부(60a,60b)는 라운드지게 형성되는 것이 바람직하다.

그 이유는, 상기 보강부(60a,60b)와 리딩 에지(62)의 연결부에 노치부(notch)가 형성되는 것을 방지함으로써, 상기 노치부에 응력집중이 발생되는 것을 방지하기 위함이다.

이러한 보강부(60a,60b)는 양단부가 리딩 에지(62)와 허브(50)에 각각 연결되게 형성된다. 이에 따라, 상기 블레이드의 소정 영역(A)에 집중되는 응력을 블레이드와 허브로 분산시킬 수 있게 된다.

여기서, 상기 외측 보강부(60a)는 도 4a와 같이 동일한 폭을 갖도록 형성되거나, 혹은 도 4b와 같이 소정 부분이 보다 큰 폭을 갖도록 형성될 수도 있다.

물론, 상기 보강부는 일정한 원호형의 골부와 산부가 중첩되도록 형성할 수 있다. 즉, 상기 블레이드의 리딩 에지측 허브 영역(A)을 구불구불하게 물결모양으로 형성할 수 있음도 이해 가능하다.

그리고, 상기 보강부는 도 5에 나타난 바와 같이 블레이드의 양측면에 형성된다. 또는, 상기 보강부는 도시는 되지 않았지만 블레이드의 일측면에만 형성될 수도 있다.

상술한 보강부는 상기한 형상에 한정되지 않고 다양한 형상으로 변경될 수 있음은 이해 가능하므로 이하 생략하기로 한다.

이와 같은 축류팬은 일정한 스윕각(Ψ), 레이크각(ｒ), 피치각(θ) 및 일정한 캡버와 최대 캠버 위치를 가지며, 이러한 구성 인자에 따라 블레이드(60)의 허브(50) 영역에서는 응력 흐름이 일정한 방향으로 약간씩 다르게 나타난다.

따라서, 상기 축류팬의 구성 인자가 일정한 조합에 의해 변경되는 경우, 상기 블레이드(60)의 허브(50) 영역에 나타나는 응력 흐름선과 상기 허브(50) 영역에 형성되는 보강부의 형상이 일치되는 것이 보다 바람직하다.

이상에서와 같이, 본 발명은 축류팬의 응력집중이 발생되는 허브 영역에 보강부를 형성함으로써, 상기 허브 영역에 집중되는 응력을 분산시키고 강성을 보강하는데 기술적 사상이 있다. 그리고, 상기 보강부는 상술한 형상에 한정되지 않고 다양한 형상으로 변경될 수 있음도 당업자라면 이해 가능하다.

상술한 바와 같이, 본 발명은 다음과 같은 효과가 있다.

첫째, 상기 허브 영역에 보강부를 형성하여 허브 영역에 집중되는 응력이 분산되도록 하였다. 따라서, 상기 축류팬을 장기간 사용하더라도 상기 허브 영역에서 크랙이 발생되는 것을 방지할 수 있는 효과가 있다.

둘째, 상기 보강부의 일단부를 일정한 라운딩되게 형성함으로써 상기 허브 영역에서의 공기의 유동 성능을 악화시키거나 소음을 증대시키지 않도록 할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 일반적인 축류팬의 구조를 나타낸 사시도.

도 2a는 블레이드의 스윕각(Ψ)을 나타낸 정면도.

도 2b는 블레이드의 레이크각(ｒ)을 나타낸 측면도.

도 2c는 블레이드의 피치각(θ)을 나타낸 측면도.

도 3은 본 발명에 따른 축류팬을 나타낸 사시도.

도 4a는 도 3의 축류팬에서 보강부의 제1실시예를 나타낸 확대도.

도 4b는 도 3의 축류팬에서 보강부의 제2실시예를 나타낸 확대도.

도 5는 도 4의 보강부의 길이방향을 따른 Ⅰ-Ⅰ선을 절개한 단면도.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

50 : 허브 60 : 블레이드

60a : 보강부 61 : 팁

62 : 리딩 에지 63 : 트레일링 에지

64 : 압력면 65 : 부압면

Claims (5)

1. 대략 원통형으로 형성되며, 모터의 구동력에 의해 회전되는 허브와, 상기 허브의 외주면에 방사형으로 다수개 형성되는 블레이드로 구성된 축류팬에 있어서,

   상기 허브와 리딩 에지가 만나는 블레이드의 소정 영역에는 상기 허브와 블레이드가 만나는 부분에 대략 부채꼴 형상으로 형성된 내측 보강부와 상기 내측 보강부에서 외측으로 소정 거리 이격됨과 아울러 대략 원호형으로 형성되는 적어도 1개 이상의 외측 보강부로 이루어짐과 동시에 블레이드의 두께보다 두꺼운 보강부가 형성됨을 특징으로 하는 축류팬.
2. 삭제
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 외측 보강부는 그 양단부가 리딩 에지와 허브에 각각 연결됨을 특징으로 하는 축류팬.
4. 제 3 항에 있어서,

   상기 외측 보강부는 동일한 폭을 갖도록 형성됨을 특징으로 하는 축류팬.
5. 제 3 항에 있어서,

   상기 외측 보강부는 소정 부분이 보다 큰 폭을 갖도록 형성됨을 특징으로 하는 축류팬.