KR100862121B1 - 공기 조화기의 팬 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 공기 조화기에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 공기 조화기 등에 널리 사용되는 개선된 블레이드 구조를 구비한 팬에 관한 것이다.
본 발명은 풍량 증가에 따른 소음 저감을 위한 팬 구조를 구비한다.
본 발명에 따른 공기 조화기의 팬에 의하면, 본 발명에 따른 공기 조화기의 팬에 의하면, 블레이드의 팁에서 발생하는 와류현상에 의한 유동 손실을 저감하고, 소음을 최소화 할 수 있다.
공기 조화기, 실외기, 팬

Description

공기 조화기의 팬{Fan of an air conditioner}
도 1은 본 발명에 따른 공기 조화기의 팬의 사시도.
도 2는 본 발명에 따른 공기 조화기의 팬의 측면도.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 팬의 블레이드의 사시도.
도 4는 본 발명의 다른 일실시예에 따른 팬의 블레이드의 사시도.
도 5는 본 발명의 블레이드에 형성되는 윙렛의 부분 확대도.
도 6은 본 발명의 윙렛의 제조에 대한 측면도.
도 7은 본 발명의 윙렛의 제조에 대한 측면도.
도 8은 본 발명의 팬과 종래의 팬과의 공기 유량에 따른 소음을 비교한 그래프.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
10: 팬 20: 허브
30: 블레이드 31: 블레이드 팁
32: 정압면 34: 부압면
36: 전연(leading edge) 38: 후연(trailing edge)
40: 윙렛
본 발명은 공기 조화기에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 공기 조화기 등에 널리 사용되는 개선된 블레이드 구조를 구비한 축류팬에 관한 것이다.
일반적으로, 축류팬은 모터의 구동에 의해 회전하면서, 블레이드의 회전에 의해 외기를 강제로 인입하여 축 방향을 따라 송풍시킴으로써 환기 또는 냉각 등을 수행하는 기기이다.
공기 조화기의 실외기에 사용되는 축류팬은 모터의 구동축에 결합되는 허브, 상기 허브의 외주부에 방사상으로 형성되어 공기를 송풍시키는 작용을 하는 다수의 블레이드로 이루어진다.
상기 블레이드의 3차원적 형상은 축류팬에서 얻어지는 공기의 유동특성을 결정하는 주요한 구성인자가 된다. 상기 블레이드의 3차원적 형상은 내외경비, 피치각(pitch angle), 최대 캠버량(maximum camber) 및 스윕각(sweep angle) 등의 구성 인자들로 표현된다.
한편, 유체의 흐름과 관련하여 블레이드의 형상을 정의함에 있어서, 유체가 축류팬으로 흡입되기 전의 상류측에서 축류팬을 바라볼 때 보이는 블레이드의 면은 부압면, 그 반대쪽의 보이지 않는 블레이드 면은 정압면으로 정의한다.
공기 조화기의 실외기의 팬에 대하여 유동 해석을 실시하여 난류 운동에너지 분포를 살펴보면, 블레이드 팁에서 난류 운동에너지는 블레이드 전체 면적에 나타나는 난류 운동에너지의 분포에 비해 크다.
이와 같이 블레이드 팁에서 난류 유동에너지가 큰 것은 블레이드 팁에서 와류 현상(tip vortex)이 나타나기 때문이며, 이와 같은 블레이드 팁에서의 와류 현상은 실외기 소음의 원인이 된다.
본 발명의 목적은 블레이드 팁에 정압면 및 부압면으로 돌출된 형상의 윙렛을 적용하여 정압면과 부압면의 압력차에 의해 발생하는 유동을 차단하여 소음원을 제거한 공기 조화기의 팬을 제공하는 것이다.
본 발명에 따른 공기 조화기의 팬은 회전축이 되는 허브; 상기 허브의 외주면에 형성되는 다수의 블레이드; 및 상기 블레이드의 팁의 정압면과 부압면 중 적어도 하나 이상에 돌출되는 윙렛;을 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 공기 조화기의 팬에 의하면, 블레이드의 팁에서 발생하는 와류현상에 의한 유동 손실을 저감하고, 소음을 최소화할 수 있다.
공기의 유동 손실이 저감되면 풍량이 증대하고, 이에 따라 소비전력도 줄일 수 있는 효과가 있다.
이하에서는 본 발명의 구체적인 실시예를 도면과 함께 상세히 설명한다. 그러나, 본 발명의 사상이 제시되는 실시예에 제한되는 것은 아니고, 또 다른 구성요소의 추가, 변경, 삭제 등에 의하여 본 발명 사상의 범위에 포함되는 다른 실시예 들이 용이하게 제안될 수 있음을 밝혀 둔다.
도 1은 본 발명에 따른 공기 조화기의 팬의 사시도이다.
도 1을 참조하면, 공기 조화기의 실외기의 축류팬(10)은 회전축이 되는 허브(20), 상기 허브(20)의 외주면에 형성되는 다수의 블레이드(30), 상기 블레이드(30)의 팁(31)의 정압면(32)과 부압면(34) 중 적어도 하나 이상에 돌출되는 윙렛(40)을 포함한다.
상기 공기 조화기의 실외기의 축류팬에 사용되는 용어를 간략히 정의하면 다음과 같다.
상기 블레이드(30)에서의 부압면(34)은 블레이드(30) 주위의 유체가 팬으로 흡입되기 전의 상류측에서 팬(10)을 바라볼 때 보이는 블레이드(30) 면으로 정의되며, 상기 블레이드(30)의 정압면(32)은 그 반대쪽의 보이지 않는 블레이드(30) 면으로 정의된다.
상기 블레이드 팁(31)은 블레이드(30)의 반경 방향의 끝 부분으로 블레이드(30)의 전연(36, leading edge) 및 후연(38, trailing edge)을 연결하는 부분으로 정의된다.
상기 블레이드의 전연(36)은 블레이드 팁(31)의 일측과 허브(20)를 연결하는 부분으로 공기를 흡입하는 역할을 하며, 상기 블레이드의 후연(38)은 블레이드 팁(31)의 타측과 허브(20)를 연결하는 부분으로 공기를 배출하는 역할을 한다.
상기 허브(20)는 외부의 구동원인, 모터로부터 구동력을 전달받아 회전된다. 상기 다수의 블레이드(30)는 상기 허브(20)의 외주면에서 방사상으로 형성되어 공 기를 송풍시킨다. 상기 윙렛(40)은 상기 블레이드(30)의 팁(31)에서 정압면(32) 및 부압면(34)에서 돌출되는 형상이며, 팁(31)에서 발생되는 팁 와류 현상을 억제하도록 형성된다.
상기 윙렛(40)은 상기 블레이드(30)의 정압면(32) 및 부압면(34) 양자에 모두 형성될 수 있고, 정압면(32)으로 돌출되는 부분(42)과 부압면(34)으로 돌출되는 부분(44)으로 나누어진다.
팁 와류 현상은 공기가 블레이드의 팁(31)에서 블레이드 팁(31)을 타고 넘어가려는 유동 형태인데, 정압면(32)으로 돌출되는 부분(42)과 부압면(34)으로 돌출되는 부분(44)이 블레이드 팁(31)을 타고 넘어가려는 유동을 방지한다. 팁 와류 현상이 감소함으로써, 축류팬(10)에서의 유량이 증가하고, 블레이드 팁(31)에서 발생하는 소음을 현저히 줄일 수 있다.
도 2는 본 발명에 따른 공기 조화기의 팬의 측면도이다.
도 2를 참조하면, 축류팬(10)에서의 유동의 방향을 상세히 알 수 있다. 허브(20)의 회전에 따라 블레이드(30)가 회전한다. 이에 따라 블레이드(30)의 후방의 공기를 블레이드의 전연(38)에서 흡입하여, 블레이드(30)의 전방으로 후연(36)에서 토출한다.
도 3 및 도 4는 팬의 블레이드의 실시예들에 대한 사시도이다.
도 3은 축류팬(10)의 블레이드 팁(31)의 전 영역에 걸쳐 윙렛(40)이 형성되어 있는 도면이며, 도 4는 축류팬(10)의 블레이드 팁(31)의 일부 영역에 걸쳐 형성되어 있다.
윙렛(40)은 정압면(32) 및 부압면(34) 모두에 대하여 돌출되는 형상이면, 블레이드 팁(31)의 전체 또는 일부에 형성되어도 블레이드 팁의 와류 현상을 상당히 줄일 수 있다.
도 5는 본 발명의 블레이드에 형성되는 윙렛의 부분 확대도이다.
도 5를 참조하면, 블레이드(30)의 팁(31) 상에 형성되는 윙렛(40)은 정압면(32)으로 돌출되는 부분(42)과 부압면(34)으로 돌출되는 부분(44)으로 이루어진다.
정압면(32)으로 돌출되는 부분(42)에서, 가상 중심선으로부터 돌출되는 부분까지의 길이를 D2로 정의하고, 부압면(34)으로 돌출되는 부분(44)에서, 가상 중심선으로부터 돌출되는 부분까지의 길이를 D1으로 정의한다.
본원 발명은 D2의 길이를 D1의 길이보다 길게 함으로써, 팁 와류 현상이 부압면(34)에서 정압면(32)으로 넘어오려는 것을 보다 효율적으로 방지하며, 소음 감소 효과를 최소화할 수 있다.
도 6 및 도 7은 본 발명의 윙렛의 제조에 대한 실시예들의 측면도이다.
블레이드 팁(31) 상에 윙렛(40)은 도 6과 같이 상기 블레이드(30)와 일체로 사출될 수 있고, 도 7과 같이 상기 블레이드(30)가 끼워지는 홈(45)을 구비하는 별개의 부품으로 제조되어 상기 블레이드(30)에 결합될 수 있다.
상기 윙렛(40)은 원형으로 형성될 수도 있고, 소정의 스윕각(sweep angle)을 가지도록 블레이드가 반경 방향에서 회전 방향으로 꺽여 있을 수 있다. 윙렛(40)의 돌출부는 돌출부분으로 갈수록 부피가 작은 것이 와류 방지를 더욱 용이하게 할 수 있다.
도 8은 본 발명의 팬과 종래의 팬과의 유량에 따른 소음을 비교한 그래프이다.
도 8의 그래프에서, 가로축은 유량(flow rate, CMM)을 나타내며, 세로축은 유량 증가에 따른 소음(dB)을 나타낸다.
(a)는 정압면 및 부압면 상에 돌출되는 윙렛이 적용된 팬에 대한 선도이며, (b)는 블레이드 팁이 반경 방향에서 회전 방향으로 꺽여진 팬에 대한 선도이며, (c)는 팁에서 곡률이 없는 블레이드를 구비한 팬에 대한 선도이다.
그래프를 살펴보면, 팁 와류 현상에 의해 각각의 선도들은 유량이 증가함에 따라 소음이 증가하는 현상을 보인다.
이 중에서 본원 발명의 (a)가 (b) 및 (c)보다 소음이 현저히 감소됨을 알 수 있다. 또한, (a)는 (b) 및 (c)보다 유량 증가에 따른 소음 증가의 기울기가 감소되어 유량이 증가하더라도 소음이 갑작스럽게 증가하는 것을 줄일 수 있다.
이와 같은 결과는 블레이드 팁 부근에서 팁 와류 현상이 현저히 줄어들어 소음이 감소된다. 이와 같이 팁 와류 현상이 줄어들면, 팬 효율이 상승하고 풍량이 증가한다.
상기와 같이 구성되는 본 발명에 따른 공기 조화기의 팬에 의하면, 본 발명에 따른 공기 조화기의 팬에 의하면, 블레이드의 팁에서 발생하는 와류현상에 의한 유동 손실을 저감하고, 소음을 최소화할 수 있다.
공기의 유동 손실이 저감되면 풍량이 증대하고, 이에 따라 소비전력도 줄일 수 있으며, 팬의 수명도 연장될 수 있는 부수적인 효과가 있다.

Claims (7)

  1. 삭제
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 회전 중심이 되는 허브;
    상기 허브의 외주면에 형성되며, 유체가 흡입되는 흡입측 방향의 부압면과, 상기 부압면의 반대측 면인 정압면이 형성되는 다수의 블레이드; 및
    상기 블레이드의 팁(tip)에 형성되는 윙렛을 포함하며,
    상기 윙렛에는,
    상기 부압면으로부터 축류 방향의 상류측으로 돌출되는 부분과,
    상기 정압면으로부터 상기 축류 방향의 하류측으로 돌출되는 부분이 포함되는 공기 조화기의 팬.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 윙렛의 돌출되는 부분은 돌출되는 방향으로 갈수록 부피가 작은 것을 특징으로 하는 공기 조화기의 팬.
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