KR100504480B1 - 축류팬 - Google Patents

Abstract

본 발명은 축류팬에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 블레이드의 리딩 에지 부분에서 공기의 입사각 범위를 확대하여 공기의 박리현상을 방지하고 소음을 감소시키도록 한 축류팬에 관한 것이다.

이를 위해, 본 발명은 대략 원통형으로 형성되며 모터의 구동력에 의해 회전되는 허브(51)와, 상기 허브의 외주면에 방사형으로 다수개 형성되며, 압력면(P)측으로 볼록한 캠버를 갖도록 만곡되는 블레이드(52)로 이루어지는 축류팬을 제공한다.

Description

축류팬{axial flow fan}

본 발명은 축류팬에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 블레이드에서 공기의 입사각을 확대하여 공기의 유동성능이 향상되고 박리현상에 의한 소음을 감소시키도록 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 4를 참조하여 종래 축류팬에 관해 설명하기로 한다.

도 1은 일반적인 축류팬을 나타낸 측면도이고, 도 2a는 도 1의 블레이드의 스윕각(Ψ)을 나타낸 정면도이고, 도 2b는 도 1의 블레이드의 레이크각(γ)을 나타낸 측면도이고, 도 2c는 도 1의 블레이드의 피치각(θ)을 나타낸 측면도이다. 그리고, 도 3은 도 1의 블레이드의 캠버량을 나타낸 선도이며, 도 4는 도 3의 캠버량을 갖는 블레이드에서 공기의 유동 상태를 나타낸 선도이다.

도 1을 참조하면, 상기 축류팬(10)은 모터의 구동축에 결합되며 대략 원통형으로 형성된 허브(11)와, 상기 허브(11)의 외주면에 방사상으로 형성되는 다수개의 블레이드(12)를 포함하여 구성된다.

상기 축류팬(10)은 블레이드(12)의 3차원 형상에 따라 축류팬에서 얻어지는 공기의 송풍 성능 및 소음 특성이 결정된다.

예컨대, 축류팬(10)을 구성하는 블레이드(12)는 피치각(θ)(pitch angle), 스윕각(Ψ)(sweep angle), 레이크각(γ)(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(11)와 블레이드(12)가 연결되는 부분의 중간점인 P점과 블레이드(12)의 끝단인 팁(12a)의 중간점 점을 잇는 직선과, 상기 허브(11)의 회전축에 수직한 직선과의 각도를 나타낸다. 상기 레이크각(γ)(rake angle)은 도 2b와 같이 P점과 의 벌어진 각도, 다시 말해, 블레이드(12)가 허브(11)의 회전축방향으로 기울어진 각도를 나타낸다. 상기 피치각(θ)(pitch angle)은 도 2c와 같이 허브(11)의 회전축에 대해 블레이드(12)와 허브(11)가 연결되는 부분의 각도를 나타낸다.

그리고, 상기 블레이드(12)의 회전방향에 대해 전단을 이루는 부분을 리딩 에지(12b)(leading edge)라고 하고, 상기 블레이드(12)의 회전방향에 대해 후단을 이루는 부분을 트레일링 에지(12c)(trailing edge)라고 한다.

또한, 유체의 흐름과 관련하여 블레이드(12)의 형상을 정의함에 있어서, 유체가 흡입되는 측의 블레이드(12)의 일면을 부압면(N)(不壓面)이라 하고, 유체가 토출되는 측의 블레이드(12)의 타면을 압력면(P)(壓力面)이라 한다. 또, 상기 블레이드에 있어서 상기 허브(11)의 회전축에서 일정한 반경의 원호에 해당되는 부분을 코드(code)라 한다.

도 3을 참조하면, 상기 블레이드(12)는 일측으로 오목 또는 볼록하게 만곡되게 형성되는데, 이렇게 만곡된 비율(%)을 캠버(camber)라고 한다. 따라서, 상기 블레이드(12)는 캠버의 위치 및 최대 캠버량에 따라 공기의 유동성능 및 소음이 결정된다.

이와 같이 구성된 축류팬(10)은 모터의 구동력에 의해 회전되면, 상기 블레이드(12)의 압력면(P)과 부압면(N) 사이의 압력차에 의해 축류 유동이 발생된다.

그러나, 상기 블레이드(12)는 도 4와 같이 부압면(N)측으로 볼록한 캠버를 갖기 때문에, 상기 축류팬(10) 회전시 블레이드(12)의 리딩 에지(12b) 부분에서 흡입 공기의 입사각이 한정된다. 따라서, 상기 블레이드(12)의 회전 위치에 따라 풍량 및 유입각이 다르게 되어 공기의 송풍 성능이 감소되는 문제점이 있다.

또한, 상기 블레이드(12)는 부압면(N)측으로 볼록한 캠버를 갖고 소정의 피치각(θ)을 갖기 때문에 상기 블레이드 회전시 트레일링 에지(12c) 근처의 부압면(N) 부분에서는 공기의 박리 영역이 발생됨에 따라 소음이 증대되는 문제점이 있다.

상기한 제반 문제점을 해결하기 위해, 본 발명은 리딩에지에서의 공기의 입사각을 증대시켜 공기의 유동성능을 향상시키고 블레이드의 부압면에서 박리영역이 발생되는 것을 방지하여 공기의 송풍성능을 향상시키고 팬소음을 감소시키는 것을 목적으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명은 대략 원통형으로 형성되며 모터의 구동력에 의해 회전되는 허브와; 상기 허브의 외주면에 방사형으로 다수개 구비되되, 동일한 코드에서 리딩 에지와 트레일링 에지를 잇는 직선에 대해 압력면측으로 볼록하게 만곡되게 형성되고, 상기 리딩 에지로부터 약 25-40%의 길이에 해당되는 코드 부분에 최대 캠버가 위치되며, 최대 캠버량은 1-5%로 형성된 블레이드:로 이루어지는 축류팬을 제공한다.

이하, 본 발명에 따른 축류팬에 관해 첨부된 도 5 내지 도 7을 참조하여 설명하기로 한다.

도 5는 본 발명에 따른 축류팬을 나타낸 측면도이고, 도 6은 도 5의 블레이드의 캠버량을 나타낸 선도이며, 도 7은 도 6의 캠버량을 갖는 블레이드에서 공기의 유동 상태를 나타낸 선도이다.

도 5 및 도 6을 참조하면, 상기 축류팬(50)은 대략 원통형으로 형성되며 모터의 구동력에 의해 회전되는 허브(51)와, 상기 허브(51)의 외주면에 방사상으로 형성되며, 압력면(P) 측으로 볼록한 캠버를 갖도록 만곡되는 블레이드(52)로 구성된다.

보다 구체적으로 설명하면, 상기 축류팬의 블레이드(52)는 도 6과 같이 동일한 코드에서 리딩 에지(52b)와 트레일링 에지(52c)를 잇는 직선(점선)에 대해 압력면(P) 측으로 볼록하게 만곡되게 형성된다.

이때, 상기 블레이드(52)는 리딩 에지(52b)로부터 약 25-40%에 해당되는 코드 부분에 최대 캠버가 위치한다. 즉, 상기 블레이드(52)의 동일한 코드에서 리딩 에지(52b)에서 트레일링 에지(52c)까지의 길이를 "L"로 할 때에, 상기 리딩 에지(52b)에서 약 25-40%의 길이에 해당되는 영역에 최대 캠버가 위치한다. 이러한 블레이드(52)의 최대 캠버량은 1-5%로 형성된다.

여기서, 상기 캠버량은 동일한 코드에서 리딩 에지(52b)와 트레일링 에지(52c)를 잇는 직선(점선)에 대해 상기 블레이드(52)의 볼록한 정도를 나타낸다.

이와 같은 축류팬(50)에 있어서, 상기 블레이드(52)는 일정한 스윕각(Ψ), 레이크각(γ), 및 피치각(θ)을 갖도록 형성되는 것은 상술한 바와 같으므로 이에 대한 설명은 생략하기로 한다.

이와 같은 구조를 갖는 축류팬의 작용에 관해 설명하면 다음과 같다.

상기 축류팬(50)이 모터의 구동력에 의해 회전되면, 상기 블레이드(52)는 허브(51)의 회전축을 중심으로 회전된다.

이때, 상기 블레이드(52)는 공기의 토출측인 압력면(P)측으로 볼록한 캠버를 갖기 때문에, 상기 리딩 에지(52b)에서의 공기의 입사각은 도 7에 나타난 바와 같이 종래보다 크게 형성된다.

이처럼, 상기 블레이드(52)는 리딩 에지(52b) 부분에서 공기의 유입범위가 확장됨으로써, 상기 블레이드(52)의 압력면(P)으로 유입되는 공기량이 종래보다 증가되어 공기의 토출 성능이 향상된다.

또한, 상기 블레이드(52)는 압력면(P)이 볼록하고 일정한 피치각(θ)을 갖도록 형성되므로, 상기 압력면(P)에 유입된 공기는 트레일링 에지(52c)로 원만하게 유동하는 동안에 거의 균일한 압력분포를 형성한다. 따라서, 상기 블레이드(52)의 압력면(P)에서 발생되는 소음도 감소시킬 수 있다.

그리고, 상기 블레이드(52)는 도 2c와 같이 일정한 피치각(θ)으로 형성됨과 아울러 상기 압력면(P)측으로 볼록한 캠버를 갖기 때문에, 상기 블레이드(52)의 부압면(N)을 따라 유동하는 공기는 트레일링 에지(52c)측으로 갈수록 부압면(N)과 가까워진다. 즉, 상기 블레이드(52)의 부압면(N)은 트레일링 에지(52c)측으로 갈수록 오목한 형상을 갖기 때문에, 상기 부압면(N)을 따라 유동하던 공기가 트레일링 에지(52c) 근처에서 부압면(N)과 점점 가까워지게 된다. 따라서, 상기 부압면(N)의 압력이 트레일링 에지(52c) 부근에서 회복되는 효과가 발생함에 따라 상기 압력면(P)과 부압면(N)의 압력차가 감소하여 상기 트레일링 에지에서의 박리현상이 감소한다.

이와 같이, 본 발명에 따른 축류팬(50)은 블레이드(52)의 압력면(P)에서 공기의 입사각이 확장됨과 아울러 상기 부압면(N)에서 공기의 박리 영역을 감소시킴에 기술적 사상이 있다.

이상에서와 같이, 본 발명의 축류팬은 블레이드의 리딩 에지 근처에서 공기의 입사각을 확장시킴으로써 공기의 송풍성능을 향상시키는 효과가 있다.

또한, 상기 부압면의 트레일링 에지 근처에서 공기의 박리 영역을 감소시킴으로써 팬소음을 감소시키는 효과가 있다.

도 1은 일반적인 축류팬을 나타낸 측면도.

도 2a는 도 1의 블레이드의 스윕각(Ψ)을 나타낸 정면도.

도 2b는 도 1의 블레이드의 레이크각(γ)을 나타낸 측면도.

도 2c는 도 1의 블레이드의 피치각(θ)을 나타낸 측면도.

도 3은 도 1의 블레이드의 캠버량을 나타낸 선도.

도 4는 도 3의 캠버량을 갖는 블레이드에서 공기의 유동 상태를 나타낸 선도.

도 5는 본 발명에 따른 축류팬을 나타낸 측면도.

도 6은 도 5의 블레이드의 캠버량을 나타낸 선도.

도 7은 도 6의 캠버량을 갖는 블레이드에서 공기의 유동 상태를 나타낸 선도.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

50 : 축류팬 51 : 허브

52 : 블레이드 52b : 리딩 에지

52c : 트레일링 에지 P : 압력면

N : 부압면

Claims (4)

1. 대략 원통형으로 형성되며 모터의 구동력에 의해 회전되는 허브와;

   상기 허브의 외주면에 방사형으로 다수개 구비되되, 동일한 코드에서 리딩 에지와 트레일링 에지를 잇는 직선에 대해 압력면측으로 볼록하게 만곡되게 형성되고, 상기 리딩 에지로부터 약 25-40%의 길이에 해당되는 코드 부분에 최대 캠버가 위치되며, 최대 캠버량은 1-5%로 형성된 블레이드:로 이루어지는 축류팬.
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