KR102630061B1 - 사류팬 - Google Patents
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Abstract
본 발명에 따른 사류팬은, 팬모터가 삽입되는 허브, 상기 허브와 이격되어 배치되는 쉬라우드 및 상기 허브와 상기 쉬라우드를 연결하는 블레이드를 포함하는 사류팬에 있어서, 상기 블레이드는, 상기 쉬라우드의 내주면에 접하는 익형(air foil)으로 규정되는 팁부; 상기 허브의 외주면에 접하는 익형으로 규정되는 루트부; 및 상기 팁부로부터 상기 루트부로 연장되며, 원주 방향으로 이격 배치되는 리딩 엣지와 트레일링 엣지를 포함하며, 상기 팁부와 상기 루트부 사이에 스팬(span) 방향을 따라 배치되는 익형은, 상기 리딩엣지가 상기 블레이드의 회전에 의하여 형성하는 자취와 평균 캠버 라인(mean camber line)의 연장선 사이의 각으로 정의하는 입구각을 가지며, 상기 블레이드는 상기 스팬 방향을 따라 상기 입구각이 가변되도록 형성한다.
Description
본 발명은 사류팬에 관한 것이다.
일반적으로 공기조화기는 압축기, 응축기, 증발기, 팽창기로 구성되고, 외부의 공기를 흡입한 후 토출하기 위하여 공기를 유동시키는 송풍기가 설치된다.
상기 송풍기는 팬모터와 상기 팬모터의 회전축에 결합되어 회전하면서 공기를 흡입하여 토출하는 송풍팬을 포함하는데, 상기 송풍팬은 유동방향에 따라 축류팬, 원심팬 및 사류팬으로 구별할 수 있다.
이때, 사류팬은 원심팬과 축류팬의 중간적인 특성을 가지며, 날개 안의 기류가 축에 직각과 평행의 중간 방향을 취하는 구조로 형성된다.
이와 관련된 선행문헌으로 한국공개특보 KR10-2014-0004403호가 있다. 상기 선행문헌에서는, 중심부에 위치하는 허브, 상기 허브의 외주면에 결합되는 복수의 날개, 상기 복수의 날개의 적어도 일 측이 절곡된 절곡부를 개시한다.
다만, 상기 선행문헌은, span방향을 따라 에어포일의 각도가 변경되는 블레이드를 개시하는 바, 스팬 방향으로 균일한 유동의 흐름을 만들어 주지 못해 소음이 문제가 된다.
상기한 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명은, 사류팬의 구동 소음을 저감할 수 있는 사류팬을 제공한다.
또한, 본 발명은, 사류팬 블레이드의 스팬 방향으로 균일한 유동의 흐름을 만들 수 있는 사류팬을 제공한다.
본 발명의 실시 예에 따른 사류팬은, 스팬 방향에 따른 유동의 특성에 맞는 익형을 구현함으로써 균일한 공기 흐름을 통해 소음이 저감될 수 있다.
일 예로, 본 발명의 실시 예에 따른 사류팬은, 팬모터가 삽입되는 허브; 상기 허브와 이격되어 배치되는 쉬라우드; 상기 허브 및 상기 쉬라우드 사이를 연결하는 다수의 블레이드를 포함할 수 있다.
상기 블레이드는, 상기 쉬라우드의 내주면에 접하는 익형(air foil)으로 규정되는 팁부; 상기 허브의 외주면에 접하는 익형으로 규정되는 루트부; 및 상기 팁부로부터 상기 루트부로 연장되며, 원주 방향으로 이격 배치되는 리딩 엣지와 트레일링 엣지를 포함할 수 있다.
상기 팁부부터 상기 루트부까지 스팬(span) 방향을 따라 형성되는 익형은, 상기 리딩엣지가 상기 블레이드의 회전에 의하여 형성하는 자취와 평균 캠버 라인(mean camber line)의 연장선 사이의 각으로 정의하는 입구각을 가지며, 상기 블레이드는 상기 스팬 방향을 따라 상기 입구각을 가변하여 형성할 수 있다.
상기 자취와 상기 평균 캠버 라인이 교차하는 지점을 교차 점이라 정의하고, 상기 평균 캠버 라인(mean camber line)의 연장선은 상기 리딩엣지와 상기 트레일링 엣지를 잇는 호(arc)를 형성하며, 상기 입구각은, 상기 교차 점에서 상기 자취의 접선과 상기 연장선의 접선이 이루는 사잇각일 수 있다.
상기 스팬 방향을 따라 형성되는 익형으로부터 상기 팁부까지의 제 1 거리와, 상기 스팬 방향을 따라 형성되는 익형으로부터 상기 루트부까지의 제 2 거리는 설정된 기준비율을 가질 수 있다.
상기 허브의 회전축과 동일한 평면 상에 위치하는 리딩엣지를 가지고, 상기 스팬 방향을 향하여 동일한 입구각을 가지도록 연장되는 가상의 블레이드를 제 1 비교 블레이드라 정의하며, 상기 블레이드의 입구각은, 상기 제 1 비교 블레이드의 입구각보다 클 수 있다.
상기 팁부의 리딩엣지로부터 상기 루트부의 리딩엣지까지 직선으로 연장되는 리딩엣지를 가지는 블레이드를 제 2 비교 블레이드라 정의하며, 상기 제 2 비교 블레이드는, 상기 스팬 방향을 따라 형성되는 익형과 동일한 기준비율을 가지는 비교익형을 포함하고, 상기 스팬 방향을 따라 형성되는 익형의 입구각은, 상기 비교익형에서의 입구각보다 클 수 있다.
상기 익형은, 상기 제 1 거리와 상기 제 2 거리는 2:1의 기준비율을 가질 수 있다.
상기 익형의 입구각은, 29.5˚초과 32.5˚이하일 수 있다.
상기 익형은, 상기 제 1 거리와 상기 제 2 거리가 1:2의 기준비율을 가지는 제 1 익형과, 상기 제 1 거리와 상기 제 2 거리가 2:1의 기준비율을 가지는 제 2 익형을 포함할 수 있다.
상기 제 1 익형의 입구각이 상기 제 2 익형의 입구각보다 작을 수 있다.
상기 제 1 익형의 입구각은 23.5˚초과 25˚이하일 수 있다.
상기 제 2 익형의 입구각은, 29˚초과 30.5˚이하일 수 있다.
상기 입구각은 상기 스팬방향을 따라 연속적으로 가변할 수 있다.
제안되는 발명에 의하면, 블레이드의 스팬 방향으로 균일한 유동의 흐름을 만들어 팬의 동작 중에 발생되는 소음을 저감할 수 있는 장점이 있다.
또한, 본 발명의 의하면, 블레이드의 스팬 방향마다 상이한 유동 특성에 따라 다른 입구각을 형성함에 따라 공기의 유동 분포를 균일하게 개선하여 공기의 유동이 안정적으로 수행될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 사류팬의 사시도.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 사류팬의 평면도.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 팬 어셈블리에 포함된 한 개의 블레이드의 도면.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 사류 팬에서 블레이드 루트부로부터 팁부까지의 블레이드의 일부 단면의 평면 전개 개략도.
도 5는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 사류 팬에서 블레이드의 루트부에서 팁부까지의 블레이드의 일부 단면의 평면 전개 개략도.
도 6은, 본 발명의 다른 실시 예에 따른, 소음결과값의 등고선도.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 사류팬의 평면도.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 팬 어셈블리에 포함된 한 개의 블레이드의 도면.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 사류 팬에서 블레이드 루트부로부터 팁부까지의 블레이드의 일부 단면의 평면 전개 개략도.
도 5는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 사류 팬에서 블레이드의 루트부에서 팁부까지의 블레이드의 일부 단면의 평면 전개 개략도.
도 6은, 본 발명의 다른 실시 예에 따른, 소음결과값의 등고선도.
이하, 본 발명의 일부 실시 예들을 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명의 실시 예를 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 실시예에 대한 이해를 방해한다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
또한, 본 발명의 실시예의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나 접속될 수 있지만, 각 구성 요소 사이에 또 다른 구성 요소가 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 사류팬의 사시도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 사류팬의 평면도이다.
본 실시예에 따른 사류팬은 공기조화기의 일 구성으로 구비될 수 있다.
상기 공기조화기는 실내기(미도시)와 냉매배관을 통해 상기 실내기와 연결되어 냉매를 순환시키는 실외기(미도시)를 포함한다.
그리고, 상기 실외기는 냉매를 압축하는 압축기(미도시)와, 상기 압축기로부터 냉매를 공급받아 응축시키는 실외열교환기(미도시)와, 상기 실외열교환기에 공기를 공급하는 실외팬(미도시)과, 상기 실내기에서 토출된 냉매를 공급받은 후 기체 냉매만을 상기 압축기에 제공하는 어큐뮬레이터(미도시)를 포함한다.
상기 실외기는 실내기를 냉방모드 또는 난방모드로 작동시키기 위해 사방밸브(미도시)를 더 포함할 수 있다. 냉방모드로 작동될 때, 상기 실내기에서는 냉매가 증발되어 실내 공기를 냉각시킨다. 난방모드로 작동될 때, 상기 실내기에서는 냉매가 응축되어 실내 공기를 가열시킨다.
한편, 상기 실내기는 실내기 내부공간의 공기를 실내로 토출시키는 팬 어셈블리를 포함할 수 있다.
상기 팬 어셈블리는, 팬모터(미도시)와 상기 팬모터가 삽입되는 사류팬을 포함할 수 있다.
도 1 내지 도 2를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 공기조화기의 실내기용 사류팬은 허브(100)와 쉬라우드(200) 및 상기 허브(100)와 쉬라우드(200) 사이에 위치되는 다수의 블레이드(300)를 포함한다.
상기 허브(100)의 중심에는 팬모터(미도시)의 회전축이 결합되어 상기 팬모터의 작동시 허브(100)가 팬모터의 회전축과 함께 회전될 수 있다.
일 예로, 상기 사류팬은 도 2를 기준으로 반시계방향으로 회전할 수 있다. 이 때, 바람은 상기 사류팬의 상부에서 하부로 유동될 수 있다.
또한, 상기 허브(100)는, 상기 블레이드(300)와 맞닿는 바람 안내면(110)을 포함할 수 있다.
상기 바람 안내면(110)은, 뿔면 또는 구면일 수 있다. 상세히, 상기 바람 안내면(110)은, 수평 단면이 원형일 수 있고, 상단으로 갈수록 상기 수평 단면의 지름이 작아지는 형상일 수 있다.
또한, 사류팬이 회전함에 따라 공기가 상기 바람 안내면(110)의 외측을 따라 흡입되고 배출되는 유로가 형성될 수 있다.
상세히, 공기는 상기 허브(100)의 상부(도 1 기준)에서 유입되어 상기 허브(100)의 하부로 배출될 수 있고, 상기 블레이드(300)의 경사를 따라 유동한다.
또한, 상기 바람 안내면(110)의 중심과 가까운 일단에서 반대측 끝단까지의 직선거리는 후술하는 블레이드(300)의 루트부(310)의 길이보다 짧을 수 있다.
상세히, 상기 바람 안내면(110)의 상기 중심과 가까운 일단에서 반대측 타단까지 경사를 이루어 상기 블레이드(300)의 루트부(310)가 연결될 수 있다.
한편, 상기 쉬라우드(200)는, 상기 허브(100)와 이격 배치될 수 있다.
상기 쉬라우드(200)는, 상기 허브(100)의 일측에서 상기 허브(100)를 둘러싸는 형상일 수 있다. 즉, 상기 허브(100)의 적어도 일부는 쉬라우드(200)의 중심으로 삽입될 수 있다.
상세히, 상기 쉬라우드(200)는, 공기가 흡입되도록 축방향으로 연장되는 흡입부(210)와, 상기 흡입부(210)에서 축방향 및 반경 방향 사이로 경사지게 연장되는 경사부(220)를 포함한다.
상기 흡입부(210)는, 상기 팬모터의 회전축을 중심으로 링으로 형성될 수 있으며, 상기 경사부(220)는, 상기 흡입부(210)의 하단에서부터 경사지게 연장될 수 있다.
또한, 상기 경사부(220)의 상기 흡입부(210)에서 반대측 끝단까지의 직선거리는 후술하는 블레이드(300)의 팁부(320)의 길이보다 짧을 수 있다.
상세히, 상기 경사부(220)의 상기 흡입부(210)와 맞닿는 일단에서 반대측 타단까지 경사를 이루어 상기 블레이드(300)의 팁부(320)가 연결될 수 있다.
상기 다수의 블레이드(300)는, 상기 허브(100)의 바람 안내면(110) 및 상기 쉬라우드(200)의 경사부(220)의 내주면을 연결할 수 있다.
한편, 상기 블레이드(300)는, 상기 허브(100)의 바람 안내면(110)과 맞닿는 면인 루트부(310)와, 상기 쉬라우드(200)의 경사부(220)의 내주면(221)과 맞닿는 면인 팁부(320)를 포함한다. 상기 루트부(310)와 상기 팁부(320)는 익형을 가진다.
또한, 상기 블레이드(300)는, 상기 루트부(310)의 일단과 상기 팁부(320)의 일단을 연결하는 리딩엣지(Leading edge, 350)와 상기 루트부(310)의 타당과 상기 팁부(320)의 타단을 연결하는 트레일링엣지(Trailing edge, 360)를 포함한다.상세히, 상기 리딩엣지(350)는, 상기 허브(100)가 회전할 때 공기와 먼저 접촉하는 선단이고, 상기 트레일링엣지(360)는, 상기 허브(100)가 회전할 때 공기와 가장 나중에 접촉하는 선단이다.
상기 루트부(310)는, 상기 허브(100)의 바람 안내면(110)에 대하여 기울어진 형태로 맞닿을 수 있다. 상세히, 상기 루트부(310)의 상기 리딩엣지(350)가 트레일링엣지(360)보다 도 1을 기준으로 오른쪽 상부에 위치하도록 상기 바람 안내면(110)과 맞닿을 수 있다.
또한, 상기 루트부(310)는, 상기 루트부(310) 상의 일단인 제 1 점(311)을 포함하고, 상기 제 1 점(311)은 상기 루트부(310)와 상기 리딩엣지(350)가 교차되는 점이다.
또한, 상기 팁부(320)도 상기 루트부(310)와 동일하게 리딩엣지(350)가 트레일링엣지(360)보다 오른쪽 상부에 위치하도록 상기 쉬라우드(200) 경사부(220)의 내주면에 맞닿을 수 있다.
또한, 상기 팁부(320)는, 상기 팁부(320) 상의 일단인 제 2 점(321)을 포함하고, 상기 제 2 점(321)은 상기 팁부(320)와 상기 리딩엣지(350)가 교차되는 점이다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 사류팬이 포함하는 블레이드 한 개의 도면이고, 도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 사류팬에서 블레이드 루트부로부터 팁부까지의 블레이드의 일부 단면의 평면 전개 개략도이다.
도 3 내지 도 4를 참조하면, 상기 블레이드(300)는, 상기 루트부(310)와 상기 팁부(320) 사이에 기준 익형을 포함할 수 있다.
상세히, 상기 블레이드(300)는 상기 루트부(310)와 상기 팁부(320)까지 무수히 많은 익형으로 이루어지는데, 수많은 익형 중 하나를 상기 기준 익형으로 정의 할 수 있다.
일 예로, 상기 기준 익형은, 상기 루트부(310)와 상기 팁부(320)까지의 거리가 일정한 기준비율을 이루는 익형으로 정의할 수 있다.
상기 기준 익형에서 상기 루트부(310)까지의 거리를 제 1 거리, 상기 기준 익형에서 상기 팁부(320)까지의 거리를 제 2 거리라 할 수 있다.
상세히, 상기 기준 익형에서 상기 루트부(310)까지의 거리와 상기 기준 익형에서 상기 팁부(320)까지의 거리는 2:1의 비율을 가질 수 있다.
즉, 상기 기준 익형은, 상기 루트부(310)와 상기 팁부(320)의 2/3지점에서의 익형일 수 있다.
또한, 상기 기준 익형은, 평균 캠버 라인(mean camber line, CL)이 상기 리딩엣지(350)와 교차되는 교차점(LE)을 포함할 수 있다.
팬의 회전에 의해 형성되는 상기 교차점(LE)의 자취는 원을 형성할 수 있다. 한편, 상기 교차점(LE)의 자취는 상기 리딩엣지(350)의 자취에 포함되는 것으로 이해할 수 있다.
또한, 상기 기준 익형의 입구각(θ)을 기준으로 하여 상기 블레이드(300)를 설계할 수 있다.
상기 기준 익형의 입구각(θ)은, 상기 기준 익형의 평균 캠버 라인(mean camber line)의 연장선과 상기 교차점(LE)이 팬의 회전에 의한 자취가 이루는 각을 의미한다.
여기서, 상기 평균 캠버 라인(mean camber line)의 연장선은 상기 기준 익형의 리딩엣지와 트레일링 엣지를 잇는 호(arc)를 형성할 수 있다.
상세히, 상기 기준 익형의 입구각(θ)은, 평균 캠버 라인(mean camber line, CL) 상인 상기 교차점(LE)에서, 상기 평균 캠버 라인(CL)의 연장선의 접선(A)과, 상기 교차점(LE)의 자취 즉, 기준원(L)의 접선(B)이 이루는 사잇각으로 정의할 수 있다.
상기 교차점(LE)이 회전에 의해 형성하는 기준원(L)은, 상기 팬모터의 회전축을 중심으로 할 수 있다. 그리고 상기 기준원(L)은 상기 회전축에서 상기 교차점(LE)까지의 직선거리를 반지름으로 가진다.
상기 블레이드(300)는, 상기 입구각이 스팬 방향을 따라 가변하도록 형성될 수 있다. 또한, 상기 입구각은 상기 스팬 방향을 따라 연속적으로 가변될 수 있다.
즉, 블레이드의 스팬 방향마다 다른 유동의 특성에 따라 적절한 익형을 구현하기 위해 블레이드의 스팬 방향에 따라 상기 입구각을 다르게 형성한다.
한편, 상기 허브(100)의 회전축과 동일한 평면 상에 위치하는 리딩엣지를 가지고, 상기 스팬 방향을 향하여 동일한 입구각을 가지도록 연장되는 가상의 블레이드를 제 1 비교 블레이드라 정의할 수 있다.
즉, 제 1 비교 블레이드의 루트부에서의 입구각와 제 1 블레이드의 팁부에서의 입구각 및 제 1 비교 블레이드 익형의 입구각이 서로 동일하다.
이 때, 상기 블레이드(300)의 기준 익형의 입구각은 상기 제 1 비교 블레이드의 입구각보다 클 수 있다.
한편, 팁부의 리딩엣지로부터 루트부의 리딩엣지까지 직선으로 연장되는 리딩엣지를 가지는 블레이드를 제 2 비교블레이드라고 정의할 수 있다. 즉, 상기 제 2 비교블레이드는, 상기 루트부(310)의 제 1 점(311)과 상기 팁부(320)의 제 2 점(321)을 직선으로 연결한 가상선(301)을 리딩엣지로 가질 수 있다.
상기 가상선(301)은 비교 블레이드의 회전에 의해 공기가 가장 먼저 접촉되는 선단일 수 있다.
상기 비교 블레이드는, 상기 루트부(310)와 상기 팁부(320)와 동일한 비교루트부와 비교팁부를 가질 수 있다.
이 때, 상기 루트부(310)와 상기 팁부(320)까지의 거리의 비율(기준비율)이 동일한 각각의 익형을 비교하면, 상기 블레이드(300) 기준 익형의 입구각(θ)은, 비교 블레이드의 익형(이하, 비교 익형이라 한다.)의 입구각보다 더 클 수 있다.
| 구분 | 익형의 입구각(˚) | 소음 결과값(dB@10CMM) |
| 비교 블레이드 | 24.5 | 47.2(-) |
| 본 발명의 블레이드 | 17.5<θ≤20.5 | 47.5(↑0.3) |
| 20.5<θ≤23.5 | 47.3(↑0.1) | |
| 23.5<θ≤26.5 | 47.2(-) | |
| 26.5<θ≤29.5 | 47.0(↓0.2) | |
| 29.5<θ≤32.5 | 46.7(↓0.5) |
상기 표 1은, 익형의 입구각에 따른 소음결과값을 나타낸 표이다.
상기 익형의 입구각은, 익형이 루트부와 팁부의 2/3지점일 때의 입구각을 의미한다.
상세히, 상기 비교익형의 입구각은 24.5˚일 수 있고, 상기 기준 익형의 입구각(θ)을 변화하여 소음 결과값을 측정할 수 있다.
상기 소음결과값은, 풍량이 10일 때의 데시벨(dB)을 측정한 값이다.
상기 표 1을 살펴보면, 상기 기준 익형의 입구각(θ)이 29.5˚초과 32.5˚이하일 때 소음결과값이 46.7dB로 가장 낮을 수 있다.
즉, 상기 기준 익형의 입구각(θ)은, 29.5˚초과 32.5˚이하의 값을 가질 수 있다.
또한, 상기 비교 익형의 입구각과 비교하여 상기 기준 익형의 입구각(θ)이 더 큰 값을 가질 때, 소음이 감소되는 경향을 가진다.
다만, 블레이드의 면적, 두께, 길이 등의 다른 요인이 복합적으로 소음에 영향을 미치는 바, 상기 기준 익형의 입구각(θ)이 33˚를 넘어가게 되면, 소음이 다시 커지는 경향성을 보인다.
| 제1익형의 입구각(˚) | 제2익형의 입구각(˚) | 소음 결과값(dB@3.0CMM) |
| 19<θ1≤20.5 | 29<θ2≤30.5 | 42.8<y |
| 19<θ1≤20.5 | 33.5<θ2≤35 | 42.7<y |
| 20.5<θ1≤23.5 | 30.5<θ2≤33.5 | 42.4<y≤42.6 |
| 23.5<θ1≤25 | 29<θ2≤30.5 | y≤42.4 |
| 23.5<θ1≤25 | 33.5<θ2≤35 | 42.4<y≤42.6 |
도 5는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 사류 팬에서 블레이드 루트부로부터 팁부까지의 블레이드의 일부 단면의 평면 전개 개략도이고, 도 6은, 본 발명의 다른 실시 예에 따른, 소음결과값의 등고선도이다.
한편, 상기 기준 익형은, 다른 예로, 상기 기준 익형에서 상기 루트부(310)까지의 거리와 상기 기준 익형에서 상기 팁부(320)까지의 거리는 1:2의 비율을 가지는 제 1 익형(330)과 상기 기준 익형에서 상기 루트부(310)까지의 거리와 상기 기준 익형에서 상기 팁부(320)까지의 거리는 2:1의 비율을 가지는 제 2 익형(340)을 포함할 수 있다.
즉, 상기 제 1 익형(330)은 상기 루트부(310)와 상기 팁부(320)의 1/3지점에서의 익형이고, 상기 제 2 익형(340)은 상기 루트부(310)와 상기 팁부(320)의 2/3지점에서의 익형일 수 있다.
또한, 상기 제 1 익형(330)과 상기 제 2 익형(340) 각각의 입구각을 기준으로 하여 상기 블레이드(300)를 설계할 수 있다.
상세히, 상기 제 1 익형(330)의 입구각을 제 1 입구각(θ1), 상기 제 2 익형(340)의 입구각을 제 2 입구각(θ2)이라고 할 때, 상기 제 1 입구각(θ1) 및 상기 제 2 입구각(θ2)을 기준으로 하여 블레이드(300)를 형성할 수 있다.
즉, 상기 제 1 입구각(θ1)은, 상기 제 1 익형(330)의 제 1 평균 캠버 라인(CL1) 상의 제 1 교차점(LE1)에서의 상기 제 1 평균 캠버 라인(CL1)에 대한 접선(A1)과, 상기 제 1 교차점(LE1)이 회전에 의해 형성하는 제 1 기준원(L1) 위의 제 1 교차점(LE1)에서의 상기 제 1 기준원(L1)에 대한 접선(B1)이 이루는 각이다.
또한, 상기 제 2 입구각(θ2)은, 상기 제 2 익형(340)의 제 2 평균 캠버 라인(CL2) 상의 제 2 교차점(LE2)에서의 상기 제 2 평균 캠버 라인(CL2)에 대한 접선(A2)과, 상기 제 2 교차점(LE2)이 회전에 의해 형성하는 제 2 기준원(L2) 위의 제 2 교차점(LE2)에서의 상기 제 2 원(L2)에 대한 접선(B2)이 이루는 각이다.
일 예로, 상기 블레이드(300)는, 상기 제 2 입구각(θ2)을 기준으로 하여 1차로 최적의 입구각을 선정한 후, 2인자 2수준 실험을 통해 상기 제 1 입구각(θ1)을 선정할 수 있다.
상세히, 상기 제 2 익형(340)의 제 2 입구각(θ2)에 대하여 실험을 진행하여 가장 소음이 적게 발생하는 제 2 입구각(θ2)을 산정하고, 상기 비교 블레이드로 실험 하였을 때의 제 1 입구각(θ1)을 중심점으로 하여 최적 실험을 진행할 수 있다.
일 예로, 상기 최적 실험은 풍량이 3일 때의 측정된 데시벨(dB)을 기준으로 할 수 있다.
상기 비교 블레이드의 상기 루트부와 상기 팁부까지의 거리의 비율이 1:2인 비교 블레이드 익형의 입구각은 21.5˚내외, 상기 루트부와 상기 팁부까지의 거리의 비율이 2:1인 비교 블레이드 익형의 입구각은 24.5˚내외인 것을 기준으로 한다.
상세히, 루트부와 팁부까지의 거리의 비율이 2:1인 비교 익형의 입구각인 24.5˚를 기준으로 상기 익형의 입구각을 변화하여 상기 제 2 입구각(θ2)의 최적값을 산정한다. 상기 1차로 선정된 최적의 제 2 입구각(θ2)은 29.5˚초과 32.5˚이하일 수 있다.
그 후, 최적의 제 1 입구각(θ1)과 제 2 입구각(θ2)을 선정하기 위하여 상기 비교 블레이드의 루트부와 팁부까지의 거리의 비율이 1:2인 비교 블레이드 익형의 입구각인 21.5˚와, 상기 선정된 최적의 제 2 입구각(θ2) 중 하나인 32.5˚를 중심점으로 하여 실험을 진행할 수 있다.
상세히, 제 1 입구각(θ1)과 제 2 입구각(θ2)이 (21.5˚, 32.5˚)인 점을 중심점으로 잡고, 제 1 입구각(θ1)과 제 2 입구각(θ2)의 크기에 변화를 주면서 소음결과값(y)을 측정할 수 있다.
실험 결과, 제 1 입구각(θ1)이 중심점에 비해 작아지면 소음은 커지는 경향만을 보인다. 그러나, 제 1 입구각(θ1)이 중심점에 비해 커지면, 소음은 제 2 입구각(θ2)의 영향을 받는다.
결과적으로, 가장 적절한 제 1 입구각(θ1)은 23.5˚초과 25˚이하, 제 2 입구각(θ2)은 29˚초과 30.5˚이하일 수 있다.
상세히, 제 1 입구각(θ1)은 23.5˚초과 25˚이하, 제 2 입구각(θ2)은 29˚초과 30.5˚이하일 때, 상기 소음결과값(y)는 42.4dB이하 일 수 있다.
한편, 상기 실험을 반복하여 측정한 소음 결과값을 등고선으로 나타내면 도 6과 같다.
도 6을 참조하면, 소음이 42.4dB이하로 감소하는 영역에 해당하는 제 1 입구각(θ1)과 제 2 입구각(θ2)이 소음저감에 있어 적절한 값일 수 있다.
상세히, 적절한 제 1 입구각(θ1)과 제 2 입구각(θ2)은, 각각 23.5˚초과 25˚이하, 29˚초과 30.5˚이하인 값일 수 있다.
또한, 소음이 42.4dB이하로 감소하는 영역은, 제 1 입구각(θ1)과 제 2 입구각(θ2)이 (23.5˚,29.2), (24.5˚30.5˚), (25˚, 29.5˚)인 세 점을 완만하게 연결하는 영역으로 이루어질 수 있다.
또한, 그 중에서 낮은 소음값을 가지는 최적의 영역(R)은, 제 1 입구각(θ1)과 제 2 입구각(θ2)이 (23.5˚,0), (24.5˚30.5˚)인 두 점을 연결하는 로그함수, (23.5˚,0), (24.5˚,0)인 두 점을 잇는 직선, (24.5˚,0), (24.5˚,30.5˚)인 두 점을 잇는 직선으로 이루어질 수 있다.
100 : 허브 200 : 쉬라우드
300 : 블레이드
300 : 블레이드
Claims (12)
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 팬모터가 삽입되는 허브, 상기 허브와 이격되어 배치되는 쉬라우드, 및 상기 허브와 상기 쉬라우드를 연결하며 원주 방향으로 이격 배치되는 복수개의 블레이드를 포함하는 사류팬에 있어서,
상기 블레이드는,
상기 쉬라우드에 접하는 일단인 팁부;
상기 팁부와 대향되고 상기 허브에 접하는 타단인 루트부;
회전 방향상 전단인 리딩 에지;
상기 리딩 에지와 대향되고 회전 방향상 후단인 트레일링 엣지; 및
상기 리딩 에지상 소정의 위치에서 상기 팁부 및 루트부와 나란한 방향으로 정의되는 익형 형상의 소정의 단면을 포함하고,
상기 소정의 단면은,
단면의 중심선(CLx)과 상기 리딩 에지간의 교차점(LEx)이 회전에 따라 그리는 궤적(Lx)과 상기 단면의 중심선(CLx)의 사이각(Lx-CLx)으로 정의되는 소정의 입구각(θx)을 가지고,
리딩 에지의 모든 지점에서 크기가 일정한 제 1 입구각(θy)을 갖는 가상의 제 1 비교 블레이드에 대하여, 상기 소정의 입구각(θx)은 상기 제 1 입구각(θy)보다 큰 사류팬. - 팬모터가 삽입되는 허브, 상기 허브와 이격되어 배치되는 쉬라우드, 및 상기 허브와 상기 쉬라우드를 연결하며 원주 방향으로 이격 배치되는 복수개의 블레이드를 포함하는 사류팬에 있어서,
상기 블레이드는,
상기 쉬라우드에 접하는 일단인 팁부;
상기 팁부와 대향되고 상기 허브에 접하는 타단인 루트부;
회전 방향상 전단인 리딩 에지;
상기 리딩 에지와 대향되고 회전 방향상 후단인 트레일링 엣지; 및
상기 리딩 에지상 소정의 위치에서 상기 팁부 및 루트부와 나란한 방향으로 정의되는 익형 형상의 소정의 단면을 포함하고,
상기 소정의 단면은,
단면의 중심선(CLx)과 상기 리딩 에지간의 교차점(LEx)이 회전에 따라 그리는 궤적(Lx)과 상기 단면의 중심선(CLx)의 사이각(Lx-CLx)인 소정의 입구각(θx); 및
상기 소정의 단면으로부터 상기 팁부까지의 거리와 상기 루트부까지의 거리의 비율인 소정 비율(n:m)을 정의하고,
리딩 에지가 직선 형상인 가상의 제 2 비교 블레이드에서 상기 소정 비율(n:m)과 동일한 거리 비율을 갖는 단면의 입구각인 제 2 입구각(θz)에 대하여, 상기 소정의 입구각(θx)은 상기 제 2 입구각(θz)보다 큰 사류팬. - 제 4 항 또는 제 5 항에 있어서,
상기 소정의 단면은, 상기 팁부까지의 거리와 상기 루트부까지의 거리가 2:1의 비율을 갖는 사류팬. - 제 6 항에 있어서,
상기 소정의 입구각(θx)은, 29.5˚초과 32.5˚이하인 사류팬. - 제 4 항 또는 제 5 항에 있어서,
상기 소정의 단면은,
상기 팁부까지의 거리와 상기 루트부까지의 거리가 1:2의 비율을 갖는 제 1 단면과,
상기 팁부까지의 거리와 상기 루트부까지의 거리가 2:1의 비율을 갖는 제 2 단면을 포함하는 사류팬. - 제 8 항에 있어서,
상기 제 1 단면의 입구각(θ1)이 상기 제 2 단면의 입구각(θ2)보다 작은 사류팬. - 제 8 항에 있어서,
상기 제 1 단면의 입구각(θ1)은 23.5˚초과 25˚이하인 사류팬. - 제 10 항에 있어서,
상기 제 2 단면의 입구각(θ2)은, 29˚초과 30.5˚이하인 사류팬. - 삭제
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