KR100741706B1

KR100741706B1 - 전자레인지용 축류팬

Info

Publication number: KR100741706B1
Application number: KR1020020001276A
Authority: KR
Inventors: 손상범
Original assignee: 엘지전자 주식회사
Priority date: 2002-01-09
Filing date: 2002-01-09
Publication date: 2007-07-23
Also published as: KR20030060536A

Abstract

본 발명에 따른 전자레인지용 축류팬은 회전날개의 외경과 캐비닛 전장폭의 비, 허브비, 스윕각, 피치각, 최대캠버율 등과 같은 팬 설계인자들을 최적화함으로써 종래 축류팬보다 동일 소음에서 회전수가 10 % 이상 감소되고, 송풍량 30 % 이상 향상되므로 소음이 감소하고 전장실의 냉각효율 향상되는 이점이 있다.

또한, 본 발명에 의한 전자레인지용 축류팬은 회전날개의 팁이 소정의 곡률을 갖도록 휘어지게 형성됨으로써 회전날개의 뒤에서 발생하는 와류 생성이 억제되어 소음이 감소되는 이점이 있다.

전자레인지, 축류팬, 내외경비, 스윕각, 피치각, 코드, 최대 캠버

Description

전자레인지용 축류팬{Axial flow fan of microwave range}

도 1은 일반적인 전자레인지의 사시도,

도 2는 종래기술에 따른 전자레인지의 주요부 구성을 나타낸 단면도,

도 3은 종래기술에 따른 전자레인지의 전장실 단면도,

도 4는 본 발명에 따른 전자레인지의 전장실의 주요부 구성을 나타낸 단면도,

도 5는 본 발명에 따른 축류팬의 정면도,

도 6은 본 발명에 따른 축류팬의 측면도,

도 7은 본 발명에 따른 축류팬의 날개를 원주방향으로 절단한 상태를 나타낸 단면도,

도 8은 본 발명과 종래 기술에 따른 축류팬의 회전수 대비 풍량을 나타낸 그래프,

도 9는 본 발명의 축류팬 대비 실험팬의 비교 그래프이다.

<도면의 주요 부분에 관한 부호의 설명>

50 : 캐비닛 52 : 마그네트론

54 : 고압 변압기 56 : 축류팬

58 : 모터 D1 : 허브 직경

D2 : 축류팬의 외경 L : 전장실의 폭

W : 날개의 폭 CP : 최대캠버위치

α : 스윕각도 β : 피치각도

본 발명은 전자레인지용 축류팬에 관한 것으로서, 특히 회전날개의 허브비, 스윕각, 피치각, 최대캠버율 등과 같은 팬 설계인자들을 최적화하여 저소음화를 실현할 수 있는 전자레인지용 축류팬에 관한 것이다.

일반적으로 전자레인지는 전기를 이용하여 마이크로 웨이브를 생성시키고, 이 마이크로 웨이브를 조리 대상물에 침투시켜 조리 대상물의 내부에서 분자 운동에 의해 열이 발생되도록 함에 따라 단시간내에 음식물이 심부까지 가열되도록 하는 조리기구이다.

도 1은 일반적인 전자레인지의 사시도이고, 도 2는 종래기술에 따른 전자레인지의 주요부 구성을 나타낸 단면도이고, 도 3은 종래기술에 따른 전자레인지의 전장실 단면도이다.

종래 기술에 따른 전자레인지는 도 1, 도 2에 도시된 바와 같이 조리 대상물을 올려놓기 위한 턴테이블(6)이 포함된 캐비티(4)와, 상기 캐비티(4)에 수납된 조리 대상물의 분자 운동을 활성화시키는 마이크로 웨이브를 발생시키는 전기 장치가 구비된 전장실(20)과, 상기 전장실(20)과 캐비티(4)의 외측을 형성하며 상기 마이크로 웨이브를 상기 캐비티(4)로 전달하는 도파관(미도시)이 내장된 캐비닛(2)과, 전자레인지의 운전조작을 위해 상기 캐비닛(2)의 외측에 조립된 제어부(30)와, 상기 캐비닛(2)에 회전 가능하게 결합되며 투시창(7)을 갖는 도어(8)를 포함하여 구성된다.

상기 캐비티(4)의 저부에는 상기 턴테이블(6)이 롤러(12)에 의해 지지되어 회전 가능하게 결합되고, 상기 롤러(12)는 회전링(14)에 복수개 부착되어 있으며, 상기 회전링(14)은 중간부가 캐비티(4)의 저부와 캐비닛(2) 사이에 배치된 구동모터(16)의 회전축(17)에 결합된다.

상기 전장실(20)에는 도 3에 도시된 바와 같이 마이크로 웨이브를 발진시키는 마그네트론(22)과, 상기 마그네트론(22)에 고전압을 인가하는 고압 변압기(24)와, 상기 고압 변압기(24)와 마그네트론(22)에서 발생된 열을 방열하기 위해 캐비닛(2)에 형성된 공기 흡입구(2a)를 통해 외부의 공기를 상기 고압 변압기(24)와 마그네트론(22) 측으로 송풍하는 축류팬(26) 및 상기 축류팬(26)을 구동시키는 모터(28)로 이루어진다.

상기와 같이 구성된 종래의 전자레인지는 사용자가 조리 대상물을 캐비티(4)의 턴테이블(6)에 올려놓은 후, 도어(8)를 닫고 제어부(30)를 조작하면, 고압 변압 기(24)에서 마그네트론(22)으로 전원이 인가되어 상기 마그네트론(22)에서 마이크로 웨이브가 발진되고, 이 마이크로 웨이브가 도파관을 통해 캐비티(4) 내로 유입되어 조리 대상물에 침투됨으로써 조리 대상물의 분자 운동이 활성화되어 조리 대상물이 가열 조리된다.

이 때, 상기 턴테이블(6)은 구동모터(16)에 의해 회전링(14)과 롤러(12)가 구동됨에 따라 회전되어 턴테이블(6) 위에 올려진 조리 대상물이 균일하게 가열된다.

그리고, 전자레인지가 작동됨에 따라 고압 변압기(24)와 마그네트론(22)에서 많은 열이 발생되는데 온도 상승 규제를 받는 바, 축류팬(26)이 모터(28)에 의해 회전되어 캐비닛(2)의 공기 흡입구(2a)를 통해 캐비닛(2) 외부 공기를 상기 전장실(20) 내로 송풍시켜 상기 고압 변압기(24) 및 마그네트론(22)을 방열시킨다.

한편, 상기 축류팬(26)은 모터(28)에 축설된 회전축(29)에 허브(25)가 연동되게 끼움되고, 상기 허브(25)의 외주면에 원주방향으로 등간격을 유지하며 5개의 회전날개(27)가 구비되어 전자레인지의 작동시 상기 고압 변압기(24) 및 마그네트론(22) 등의 발열체를 냉각한다.

여기서, 상기 회전날개(27)는 팬 외경과 캐비닛(2) 전장폭의 비가 0.74이고, 허브(25)와 팬 외경의 직경비인 허브비(Hub ratio)가 0.23이며, 스윕각(Sweep angle)이 0~32°이고, 피치각도(Pitch angle)가 45°~31°로 이루어진다.

그러나, 종래 기술에 따른 전자레인지용 축류팬(26)은 모터(28)에 의해 구동되어 2856 RPM으로 회전할 경우 외부의 공기를 캐비닛(2) 내부로 흡입하는 풍량이 1.73CMM이고, 이 때의 소음이 43.1dB[A]로서, 회전날개(27)의 회전시 유체 소음이 큰 문제점이 있다.

또한, 회전날개(26)는 공기 유동에 따른 압력이 작용되는 측면인 압력면과 이 압력면의 반대 측면으로 부압이 작용하는 부압면이 이루는 회전날개(27)의 팁 단면이 완만한 곡선으로 형성되어, 회전날개(27)의 압력면에서 부압면으로 넘어가는 공기의 정압 회복이 급작스럽게 일어나므로 소음이 더욱 커지는 문제점이 있다.

본 발명은 상기한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 팬의 저소음화 설계에 적합하도록 허브비, 스윕각, 피치각, 최대 캠버율 등과 같은 설계인자들을 최적한 전자레인지용 축류팬을 제공하는데 그 목적이 있다.

상기한 과제를 해결하기 위한 본 발명에 따른 전자레인지용 축류팬은 캐비닛 내부에 장착된 마그네트론과 고압 변압기의 후방에 위치되어, 모터의 회전축에 허브가 연결되고, 상기 허브의 외주면에 복수개의 회전날개가 구비되되, 상기 회전날개의 허브비, 스윕각, 피치각, 캠버율을 비롯한 설계변수들을 각각 최적의 조건으로 선정하여 전자레인지의 저소음화가 실현될 수 있도록 한 것을 특징으로 한다.

이하, 본 발명의 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 4는 본 발명에 따른 전자레인지의 전장실의 주요부 구성을 나타낸 단면도이고, 도 5는 본 발명에 따른 축류팬의 정면도이고, 도 6은 본 발명에 따른 축류팬의 측면도이고, 도 7은 본 발명에 따른 축류팬의 날개를 원주방향으로 절단한 상태를 나타낸 단면도이고, 도 8은 본 발명과 종래 기술에 따른 축류팬의 회전수 대비 풍량을 나타낸 그래프이고, 도 9는 본 발명의 축류팬 대비 실험팬의 비교 그래프이다.

본 발명에 따른 전자레인지용 축류팬이 장착된 전장실은 도 4에 도시된 바와 같이 조리 대상물의 분자 운동을 활성화시켜 열이 발생되도록 하는 마이크로 웨이브를 발진시키는 마그네트론(52)과, 상기 마그네트론(52)에 고전압을 인가하는 고압 변압기(54)와, 상기 고압 변압기(54)와 마그네트론(52)에서 발생된 열을 방열하기 위해 캐비닛(50)에 형성된 공기 흡입구(50a)를 통해 외부의 공기를 상기 고압 변압기(54)와 마그네트론(52) 측으로 송풍하는 축류팬(56) 및 상기 축류팬(56)을 구동시키는 모터(58) 등으로 이루어진다.

본 발명에 의한 상기 축류팬(56)은 도 5, 도 6에 도시된 바와 같이 상기 모터(58)와 회전축(29)으로 연결되어 구동력을 전달받는 바, 상기 모터(58)의 회전축(59) 일 단부에 연동되게 고정된 허브(55)와, 상기 허브(55)의 둘레면에 등간격을 두고 일체로 형성되어 모터(58)의 작동시 상기 허브(55)와 같이 회전되면서 송풍력을 발생시키는 회전날개(57)로 이루어진다.

여기서, 상기 축류팬(56)의 허브(55)는 정면도가 원형으로 상기 허브(55)의 직경(D1)과 축류팬(56)의 외경(D2)의 비를 나타내는 허브비(Hub ratio)가 0.28 ~ 0.32 의 범위 내에 있도록, 그리고 전장실에서 상기 축류팬(56)이 장착된 후방면의 폭(L1)과 상기 축류팬(56)의 외경(D2)의 비를 나타내는 폭비가 0.8 이상을 이루도록 형성되어 상기 모터(58)의 회전축(59)에 축설된다.

특히, 본 발명의 축류팬(56)의 폭비는 0.83 이고, 전장실 후방면의 폭(L1)이 145 ㎜ 이므로 상기 축류팬(56)의 외경(D2)은 120 ㎜ 이고, 상기 허브비가 0.3을 갖도록 형성되므로 상기 허브(55)의 직경(D1)이 36 ㎜ 이다.

다음, 상기 축류팬(56)의 회전날개(57)는 냉각효율, 풍량, 풍압 등의 여러 가지 사항을 고려할 때 5개가 바람직하며, 시계방향으로 회전하는 경우 각 날개(57)의 형상은 양 측면이 반시계 방향으로 만곡되게 형성되어 회전 방향에 위치된 측면이 날개(57)의 전연부(57a)를 이루고 상기 전연부(57a)의 상단이 회전 방향으로 뽀쪽하게 형성되어 날개(57)의 선단부(57b)를 이룬다.

그리고, 상기 전연부(57a)와 대향되는 측면이 날개(57)의 후연부(57c)를 이루며, 상기 전연부(57a)와 후연부(57c)의 상단을 각각 연결하는 축류팬(56)의 외측 둘레면이 외주단(57d)를 이루고, 상기 외주단(57d)과 대향되는 상기 허브(55)의 외측 둘레면이 내주단(57e)을 이루며, 상기 외주단(57d)을 팁(Tip)이라고 한다.

또한, 상기 후연부(57c) 측 내주단(57e) 및 외주단(57d)이 상기 전연부(57a) 측 내주단(57e) 및 외주단(57d)보다 허브(55)의 축방향으로 후방에 위치되므로 전연부(57a)와 후연부(57c) 사이의 전방면이 소정의 곡률을 갖고 형성되어 부압면(57f)을 이루고, 상기 부압면(57f)과 대향되는 측면이 압력면(57g)을 이룬다.

여기서, 상기 축류팬(56)의 회전날개(57)는 상기 압력면(57g)에서 부압면(57f) 쪽으로 상기 팁(57d)에서 허브(55)를 향해 8 ㎜ 되는 지점까지 소정의 곡률을 갖고 휘어지게 형성되어, 압력면(57g)에서 부압면(57f)으로 넘어가는 공기의 정압 회복이 천천히 일어나게 되므로 날개(57)의 팁(57d)부분에서 발생하는 와류를 감소시킬 수 있다.

다음, 도 7에 도시된 바와 같이 회전날개(57)는 최대캠버위치(CP)가 0.53으로 내주단(57e)에서 팁(57d)까지 일정하게 분포하고, 최대 캠버율은 내주단(57e)에서 4%, 팁(57d)에서 9.3% 로 분포된다.

여기서, 전연부(57a) 측 정점을 리딩 에지(Leading edge : LE), 후연부(57c) 측 정점을 트레일링 에지(Trailing edge : TE)라 하고, 상기 리딩 에지(LE)와 트레일링 에지(TE)를 직선으로 이은 선을 코드(CL)라 하며, 상기 부압면(57f)과 압력면(57g) 사이의 중심을 상기 리딩 에지(LE)에서부터 트레일링 에지(TE)까지 이은 선을 캠버선이라 한다.

그리고, 상기 코드(CL)와 캠버선 사이의 직선 거리와 코드(CL)의 길이 비를 캠버율이라 하며, 상기 캠버율이 최대가 되는 지점을 최대 캠버위치(CP), 이 최대 캠버위치(CP)에서의 캠버율이 최대 캠버율이다.

다음, 본 발명에 의한 날개(57)는 스윕각(Sweep angle)(α)이 내주단(57e)에서부터 팁(57d)까지 0 ~ 28 °의 분포를 갖도록 형성된다.

여기서, 스윕각(α)은 팬의 회전방향에 대한 쏠림 정도를 나타낸 것으로서, 도 5에 도시된 바와 같이 허브 중심(I1)에서 회전날개(57)의 팁(57d)을 향해 수직 하게 이은 제1 선(X1)을 긋고, 상기 허브 중심(I1)과 상기 팁(57d)에서의 중간 위치와 이은 제2 선(X2)을 그려서 상기 제1 선(X1)과 제2 선(X2)이 이루는 각도(α)를 나타낸 것이다. 이와 같은 스윕각(α)은 회전날개(57) 위의 상대 유속을 감소시켜 충격파의 생성을 감소시킨다.

다음, 회전날개(57)는 피치각(β)이 내주단(57e)에서부터 팁(57d)까지 43 ° ~ 29. 7 °의 분포를 갖도록 형성된다.

여기서, 피치각(β)은 회전날개(57)의 비틀림 정도를 나타낸 것이다. 즉, 상기 코드(CL)와 허브(55)의 둘레면에서 연장되는 수평선과 이루는 각도를 나타내는 것으로, 축류팬(56)의 회전시 회전날개(57)의 팁(57d) 부분에 존재하는 강한 하중을 분산시켜 유동 박리를 최소화함으로써 유체 소음을 감소시키고 풍량을 증가시키는 설계인자이다.

한편, 상기 회전날개(57)는 폭(W)이 42.94 ㎜ 이고, 회전날개(57) 사이의 간격은 내주단(57e)에서 6 ~ 8 ㎜이고, 팁(57d)에서 23 ~ 25 ㎜이며, 내주단(57e)에서 팁(57d) 방향으로 내주단(57e)과 팁(57d) 사이 거리의 0.75 지점(G2)에서 11 ~ 13 ㎜이며, 0.95 지점(G3)에서 8 ~ 10 ㎜이다.

이와 같이 형성된 본 발명의 회전날개(57)는 종래의 축류팬 회전날개와 비교하여 [표 1]에 나타내었는데, [표 1]은 본 발명의 회전날개(B)와 종래의 회전날개(A) 설계인자를 비교한 것이다. 그리고, 도 8은 [표 1]의 회전날개들로 팬의 회전수 대비 풍량을 실험한 결과치를 나타낸다.

[표 1]

	종래의 축류팬(A)	본 발명에 의한 축류팬(B)
날개수	5	5
전장실 폭(㎜)	145	145
외경(㎜)	108	120
내경(㎜)	25	36
외경/전장실폭	0.74	0.83
내외경비	0.23	0.3
스윕각(°)	0 ~ 32	0 ~ 28
피치각(°)	45 ~ 31	43 ~ 29.7

따라서, 상기 [표 1]과 도 8에 도시된 바와 같이 소음이 43.1 dB[A] 일 때, 종래의 축류팬(A)이 회전수가 2856 RPM 이고 풍량이 1.73 CMM 인 것에 반해 본 발명의 축류팬(B)은 회전수가 2495 RPM 이고 풍량이 2.29 CMM으로 나타나, 종래와 대비 동일한 소음에서 회전수가 10 % 이상 저감되고 풍량이 30 % 이상 증가함을 알 수 있다. 즉, 본 발명에 의한 축류팬(B)이 냉각효율 및 소음 측면에서 성능이 향상되었음을 보여주는 것이다.

한편, 도 9는 본 발명의 축류팬(F1)과 동일한 설계인자에 폭비만 0.74인 실험팬 1(F2)과, 본 발명의 축류팬(F1)과 동일한 설계인자에 스윕각만 0 ~ 35 °인 실험팬 2(F3)와, 본 발명의 축류팬(F1)과 동일한 설계인자에 피치각만 40 ~ 27 °인 실험팬 3(F4) 및 피치각이 46 ~ 33 °인 실험팬 4(F5)와, 본 발명의 축류팬(F1)으로 풍량 대비 소음을 실험한 결과치이다.

여기서, 본 발명의 축류팬(F1)이 실험팬 1(F2), 실험팬 2(F3), 실험팬 3(F3)보다 풍량 대비 소음이 우수함을 알 수 있고, 실험팬 4(F5)와의 비교에서는 동일 입력조건을 보면 실험팬 4(F)가 풍량이 6%이상 감소되어 팬의 효율 및 냉각 효율이 상대적으로 저조한 바, 본 발명의 축류팬(F1)이 가장 우수함을 알 수 있다.

상기와 같이 구성되는 본 발명에 따른 전자레인지용 축류팬은 회전날개의 외경과 캐비닛 전장폭의 비, 허브비, 스윕각, 피치각, 최대캠버율 등과 같은 팬 설계인자들을 최적화함으로써 종래 축류팬보다 동일 소음에서 회전수가 10 % 이상 감소되고, 송풍량 30 % 이상 향상되므로 소음이 감소하고 전장실의 냉각효율 향상되는 이점이 있다.

Claims

전자레인지용 축류팬에 있어서,

상기 축류팬은 캐비닛 내 전장실에 위치되어, 모터의 회전축에 허브가 연결되고, 상기 허브의 외주면에 복수개의 회전날개가 구비되며, 상기 캐비닛의 축류팬이 장착된 면의 폭과 상기 축류팬의 외경의 비가 0.8 이상인 것을 특징으로 하는 전자레인지용 축류팬.
제 1 항에 있어서,

상기 회전날개는 허브비(Hub ratio)가 0.28 ~ 0.32로 이루어진 것을 특징으로 하는 전자레인지용 축류팬.
제 1 항에 있어서,

상기 회전날개의 피치각(Pitch angle)은 회전날개의 팁에서 29°±2°이고, 회전날개의 허브에서 45°±2°으로 분포되어짐을 특징으로 하는 전자레인지용 축류팬.
제 1 항에 있어서,

상기 회전날개의 스윕각(Sweep angle)은 회전날개 팁에서 28°±2°로 이루어짐을 특징으로 하는 전자레인지용 축류팬.
제 1 항에 있어서,

상기 회전날개의 최대캠버위치는 0.53으로 회전날개의 허브에서 회전날개의 팁까지 일정하게 분포되고, 최대캠버율은 회전날개의 허브에서 4%, 회전날개의 팁에서 9.3%로 분포되어짐을 특징으로 하는 전자레인지용 축류팬.
제 1 항에 있어서,

상기 회전날개의 팁은 압력면에서 부압면을 향해 소정 곡률반경을 가지고 휘어지도록 형성됨을 특징으로 하는 전자레인지용 축류팬.
제 1 항에 있어서,

상기 회전날개는 인접한 날개와의 간격이 회전날개의 허브에서 6~8mm이고, 회전날개의 팁에서 23~25mm이며, 회전날개의 허브에서 회전날개의 팁 방향으로 허브와 팁 사이 거리의 0.75위치 및 0.95위치에서 11~13mm, 23~25mm인 것을 특징으로 하는 전자레인지용 축류팬.