KR20030059892A - Blade of turbo fan - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 송풍팬에 관한 것으로서, 더 상세하게는 터보팬의 블레이드에 관한 것이다.The present invention relates to a blowing fan, and more particularly to a blade of a turbo fan.
일반적으로, 송풍팬은 모터의 회전력에 의해 공기를 압송하기 위한 수단으로 사용되고 있으며, 냉장고, 공기조화기, 청소기 등에 두루 적용되고 있다.In general, a blower fan is used as a means for pumping air by the rotational force of a motor, and is widely applied to a refrigerator, an air conditioner, and a cleaner.
특히, 송풍팬은 공기의 흡입 및 토출방법 또는 그 형상에 따라, 축류팬, 시로코팬, 터보팬 등으로 구분된다.In particular, the blowing fan is classified into an axial flow fan, a sirocco fan, a turbo fan, and the like according to a method of suctioning and discharging air or its shape.
여기서, 상기 시로코팬은 회전하는 방향의 앞쪽으로부터 공기를 흡입하여 원심력방향으로 토출하는 방식으로 흡입 및 토출작업이 팬의 외부에서 이루어지게 됨에 따라 공기를 응집하기 위한 덕트를 필수적으로 구비하고 있어야 하며, 주로 송풍량이 비교적 적은 제품인 공기조화기나 냉장고등에 사용되고 있다.Here, the sirocco fan must be provided with a duct for agglomeration of air as the suction and discharge operation is made in the outside of the fan in a manner of sucking the air from the front of the rotation direction to discharge in the centrifugal force direction, It is mainly used in air conditioners and refrigerators, which have relatively low airflow.
이에 반해, 상기 터보팬(Turbo fan)은 공기를 축방향인 팬의 하부로부터 유입시켜 축의 직각방향인 팬의 측부(블레이드 사이사이)로 토출시키는 방식으로, 공기가 팬의 내부로 유입되어 외부로 토출되므로 별도의 덕트가 필요치 않으며, 비교적 대형제품(천장형 공기조화기등)에 적용된다.On the other hand, the turbo fan is a method in which air is introduced from the lower part of the fan in the axial direction and discharged to the sides (between the blades) of the fan in the direction perpendicular to the shaft. As it is discharged, no additional duct is required, and it is applied to relatively large products (ceiling type air conditioners, etc.).
이하, 도 1a와 도 1b를 참조하여, 종래기술에 따른 터보팬을 구체적으로 살펴본다.Hereinafter, a turbofan according to the related art will be described in detail with reference to FIGS. 1A and 1B.
상기 터보팬(1)은, 팬모터(M)와 축결합되는 허브(2)와, 상기 허브의 내측면 주위를 따라 일정간격으로 다수개 형성된 표면이 매끄러운 곡선형의 블레이드(3)와, 상기 블레이드들의 하단을 따라 연결된 쉬라우드(4)로 이루어진다.The turbo fan (1), the hub (2) is axially coupled to the fan motor (M), a plurality of curved blades (3) formed smoothly at regular intervals around the inner surface of the hub, and the It consists of a shroud 4 connected along the bottom of the blades.
또한, 상기 터보팬(1)의 허브(2) 및 쉬라우드(4)는 공기를 토출시키고자 하는 방향으로 자체유로를 형성하고 있으며(도 1a참조), 상기 터보팬의 하부에는 외부공기를 흡입하기 위한 흡입구(1a)가 형성되며, 측면부에는 흡입된 공기가 토출되는 토출구(1b)가 형성된다.In addition, the hub 2 and the shroud 4 of the turbofan 1 form their own flow paths in a direction in which air is to be discharged (see FIG. 1A). A suction port 1a is formed for the purpose, and a discharge port 1b through which the sucked air is discharged is formed in the side portion.
따라서, 팬모터(M)의 회전력으로 터보팬(1)이 회전하게 되면 그 회전력에 의해 외부공기가 쉬라우드(4)의 내주에 의해 형성된 흡입구(1a)를 통해 흡입되고, 흡입된 공기는 블레이드(3)를 거쳐 각 블레이드 사이의 토출구(1b)로 토출된다.Therefore, when the turbo fan 1 is rotated by the rotational force of the fan motor M, the external air is sucked through the inlet 1a formed by the inner circumference of the shroud 4 by the rotational force, and the sucked air is bladed. It discharges to the discharge port 1b between each blade via (3).
하지만, 상기와 같이 이루어진 종래기술에 따른 터보팬은 다음과 같은 문제가 있다.However, the turbofan according to the prior art made as described above has the following problems.
팬모터(M)의 회전력에 의해 흡입구(1a)로 유입된 공기가 블레이드(3)를 거치면서 블레이드의 면과 계속적인 접촉을 하게 되는데. 이 때 팬모터(M)의 회전력의 일부는 공기를 흡입 토출하는데 쓰이지만, 나머지의 회전력은 공기와 블레이드면과의 접촉에 따른 마찰저항력으로 전환되어, 풍량을 감소시키는 등 팬효율을 저감시키는 문제가 있었다.The air introduced into the inlet 1a by the rotational force of the fan motor M passes through the blade 3 and makes continuous contact with the surface of the blade. At this time, part of the rotational force of the fan motor (M) is used to suck and discharge air, but the remaining rotational force is converted into frictional resistance due to the contact between the air and the blade surface, reducing the fan volume, such as reducing the fan efficiency There was.
또한, 이러한 마찰저항력은 진동의 일종인 소음으로 전환되어 기기의 소음을증가시키는 원인이 되었다.In addition, the frictional resistance is converted into noise, which is a kind of vibration, causing the noise of the device to increase.
본 발명은 종래기술에 대한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 터보팬의 구조를 개선하여, 유동공기와 블레이드 표면과의 마찰저항을 저감시키는데 그 목적이 있다.The present invention is to solve the problems of the prior art, and to improve the structure of the turbofan, the object is to reduce the frictional resistance between the flow air and the blade surface.
도 1a는 일반적인 터보팬을 나타낸 종단면도.Figure 1a is a longitudinal sectional view showing a typical turbofan.
도 1b는 도 1a의 저면도.FIG. 1B is a bottom view of FIG. 1A; FIG.
도 2는 본 발명에 따른 터보팬의 블레이드를 나타낸 요부 저면도.Figure 2 is a bottom view of the main portion showing the blade of the turbofan according to the present invention.
도 3은 본 발명에 따른 터보팬의 블레이드를 나타낸 종단면도.Figure 3 is a longitudinal sectional view showing a blade of the turbofan according to the present invention.
도 4a는 본 발명의 일실시예에 따른 블레이드의 요홈부 형상을 나타낸 개략도.Figure 4a is a schematic diagram showing the shape of the groove portion of the blade according to an embodiment of the present invention.
도 4b는 본 발명의 다른 실시에 따른 블레이드의 요홈부 형상을 나타낸 개략도.Figure 4b is a schematic view showing the shape of the groove portion of the blade according to another embodiment of the present invention.
도 4c는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 블레이드의 요홈부 형상을 나타낸 개략도.Figure 4c is a schematic diagram showing the groove shape of the blade according to another embodiment of the present invention.
도 5는 본 발명에 따른 터보팬의 블레이드에 의한 공기의 유동상태를 나타낸 상태도.Figure 5 is a state diagram showing the flow of air by the blade of the turbofan according to the present invention.
도 6은 본 발명에 따른 터보팬과 일반적인 터보팬과의 비교 실험한 풍량-소음 그래프.Figure 6 is a wind volume-noise graph of the comparative experiment between the turbofan and the conventional turbofan according to the present invention.
도면의 주요부분에 대한 부호의 설명Explanation of symbols for main parts of the drawings
2: 허브 4: 쉬라우드2: hub 4: shroud
10: 터보팬 30: 블레이드10: turbofan 30: blade
30a: 블레이드의 입구단 30b: 블레이드의 출구단30a: Inlet end of the blade 30b: Outlet end of the blade
31: 요홈부31: groove
상기 목적을 달성하기 위해서, 본 발명은, 팬모터에 축결합되는 허브와, 상기 허브의 내측면 주변을 따라 일정간격으로 배열된 복수개의 블레이드와, 상기 블레이드의 하단을 따라 연결된 쉬라우드를 갖는 터보팬에 있어서; 상기 블레이드 표면을 유동하는 공기 중 일부에 보텍스(vortex)를 형성시켜 나머지 공기가 상기 블레이드 표면과 떨어져 유동되도록 상기 블레이드의 표면에 요홈부가 구비된 터보팬을 제공한다.In order to achieve the above object, the present invention is a turbo shaft having a hub axially coupled to the fan motor, a plurality of blades arranged at regular intervals around the inner surface of the hub, and a shroud connected along the lower end of the blade For a fan; A vortex is formed in a part of the air flowing through the blade surface to provide a turbo fan having a recess in the surface of the blade so that the remaining air flows away from the blade surface.
이 때, 상기 요홈부는, 상기 축방향과 평행을 이루며 등간격 또는 부등간격으로 다수개의 홈이 형성된 것임이 바람직하다.At this time, the groove portion, it is preferable that a plurality of grooves are formed parallel to the axial direction at equal intervals or uneven intervals.
그리고, 상기 요홈부는, 상기 블레이드의 입구단에서 상기 블레이드의 출구단까지 형성됨이 바람직하다.The recess is preferably formed from the inlet end of the blade to the outlet end of the blade.
이와 더불어, 상기 요홈부는, 상기 허브에서 상기 쉬라우드까지 형성됨이 바람직하다.In addition, the groove is preferably formed from the hub to the shroud.
또한, 상기 요홈부는, 상기 블레이드의 입구단에서 상기 블레이드의 출구단을 향해 상방향 경사를 갖는 톱니형상으로 이루어짐이 바람직하다.In addition, the groove portion is preferably made of a sawtooth shape having an upward inclination from the inlet end of the blade toward the outlet end of the blade.
따라서, 본 발명에 따른 터보팬은, 유동공기와 블레이드 표면과의 마찰저항을 저감시킬 수 있게 된다.Therefore, the turbofan according to the present invention can reduce the frictional resistance between the flow air and the blade surface.
이하, 첨부도면을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
도 2는 본 발명에 따른 터보팬의 블레이드를 나타낸 요부 저면도이고, 도 3은 본 발명에 따른 터보팬의 블레이드를 나타낸 종단면도이다.Figure 2 is a bottom view of the main portion showing the blade of the turbofan according to the present invention, Figure 3 is a longitudinal sectional view showing the blade of the turbofan according to the present invention.
그리고, 도 4a는 본 발명의 일실시예에 따른 블레이드의 요홈부 형상을 나타낸 개략도이고, 도 4b는 본 발명의 다른 실시에 따른 블레이드의 요홈부 형상을 나타낸 개략도이며, 도 4c는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 블레이드의 요홈부 형상을 나타낸 개략도이다.And, Figure 4a is a schematic diagram showing the shape of the groove portion of the blade according to an embodiment of the present invention, Figure 4b is a schematic view showing the shape of the groove portion of the blade according to another embodiment of the present invention, Figure 4c Schematic diagram showing the shape of the groove portion of the blade according to another embodiment.
또한, 도 5는 본 발명에 따른 터보팬의 블레이드에 의한 공기의 유동상태를 나타낸 상태도이고, 도 6은 본 발명에 따른 터보팬과 일반적인 터보팬과의 비교 실험한 풍량-소음 그래프이다.In addition, Figure 5 is a state diagram showing the flow of air by the blades of the turbofan according to the present invention, Figure 6 is a flow rate-noise graph of the comparison experiment between the turbofan and the conventional turbofan according to the present invention.
도면 설명에 앞서, 터보팬은 종래기술에 언급된 바 있으므로, 그 설명을 생략하고, 종래기술과 동일한 구조에 한해서는 종래와 동일한 부호를 부여키로 한다.Prior to the description of the drawings, since the turbo fan has been mentioned in the prior art, the description thereof is omitted, and the same reference numerals as in the prior art are given to the same structure as the prior art.
본 발명에 따른 터보팬(10)은, 도 2와 도 3에 도시된 바와 같이, 팬모터(도 1a의 M참조)에 축결합되는 허브(2)와, 상기 허브의 내측면 주변을 따라 일정간격으로 배열된 복수개의 블레이드(30)와, 상기 블레이드의 하단을 따라 연결된 쉬라우드(4)가 포함되고, 상기 블레이드(30) 표면에는, 상기 블레이드 표면을 유동하는 공기 중 일부에 보텍스(vortex)를 형성시켜 나머지 공기가 상기 블레이드 표면과떨어져 유동되도록 요홈부(31)가 구비되어 이루어진다.Turbo fan 10 according to the present invention, as shown in Figures 2 and 3, the hub 2 is axially coupled to the fan motor (see M in Fig. 1a), and constant along the inner periphery of the hub A plurality of blades 30 arranged at intervals and a shroud (4) connected along the lower end of the blade, the blade 30 surface, the vortex (vortex) to a part of the air flowing through the blade surface Groove portion 31 is provided so that the remaining air flows away from the blade surface.
이 때, 상기 요홈부(31)는, 상기 축방향(도면상 상/하 수직방향)과 평행을 이루며 등간격 또는 부등간격으로 다수개의 홈이 형성된 것임이 바람직하다.At this time, the groove portion 31 is preferably parallel to the axial direction (up / down vertical direction on the drawing) and a plurality of grooves are formed at equal intervals or uneven intervals.
더 상세하게는, 상기 요홈부(31)는 공기의 유동방향과 직각을 이룸이 가장 바람직한데, 이러한 공기의 유동은 일반적으로 난류 유동을 가짐에 따라, 상기 요홈부(31)의 구체적인 형상은 최적설계를 통해 얻을 수 있음은 당연할 것이다.More specifically, the groove 31 is most preferably at right angles to the flow direction of the air, as the flow of air generally has turbulent flow, the specific shape of the groove 31 is optimal No wonder you can get it by design.
그리고, 상기 요홈부(31)는, 상기 블레이드(30)의 입구단(30a)에서 상기 블레이드의 출구단(30b)까지 형성됨이 바람직하고, 이와 더불어, 상기 허브(2)에서 상기 쉬라우드(4)까지 길게 형성됨이 바람직하다.In addition, the groove portion 31 is preferably formed from the inlet end 30a of the blade 30 to the outlet end 30b of the blade, and in addition, the shroud 4 at the hub 2. It is preferable to form long.
또한, 상기 요홈부(31)는, 일실시예로 도 2와 도4a에 도시된 바와 같이 상기 블레이드(30)의 입구단(30a)에서 상기 블레이드의 출구단(30b)을 향해 상방향 경사를 갖는 톱니형상으로 이루어질 수 있다.In addition, the groove portion 31, as shown in Fig. 2 and 4a in one embodiment in the upward inclination toward the outlet end 30b of the blade from the inlet end (30a) of the blade (30) It may have a sawtooth shape having.
이하, 도 5와 도 6을 참조하여, 본 발명에 따른 터보팬(10)에 포함된 블레이드(30)의 요홈부(31) 작용을 더 구체적으로 설명한다.5 and 6, the operation of the groove portion 31 of the blade 30 included in the turbo fan 10 according to the present invention will be described in more detail.
먼저, 도 5에 도시된 바와 같이, 팬모터(도 1a의 M참조)의 회전력에 의해 흡입구(도 1a의 1a참조)로 유입된 공기는, 블레이드(30)를 거치는 동안 블레이드면에 형성된 요홈부(31)에 보텍스(V, vortex)를 형성시키게 되고, 이러한 보텍스는 계속적인 팬모터(M)의 회전에 따라 발생되는 유동공기를 블레이드(30)면으로부터 떨어진 상태(도 5의 화살표 참조)로 유동시키게 된다. 이에 따라, 유동공기와 블레이드(30)면과의 마찰저항을 줄일 수 있으며, 특히, 난류 유동시, 보텍스(V)가일반적으로 잘 형성되기 때문에 마찰저항을 크게 줄일 수 있는 이점이 있게 된다.First, as shown in FIG. 5, the air introduced into the suction port (see 1a in FIG. 1A) by the rotational force of the fan motor (see M in FIG. 1A) is formed in the recessed portion formed on the blade surface while passing through the blade 30. A vortex (V, vortex) is formed at (31), and the vortex is in a state in which the flow air generated by the continuous rotation of the fan motor (M) is separated from the surface of the blade 30 (see arrows in FIG. 5). It is made to flow. Accordingly, the frictional resistance between the flow air and the surface of the blade 30 can be reduced, and in particular, during turbulent flow, the vortex (V) is generally well formed, so that the frictional resistance can be greatly reduced.
예컨대, 요홈부(31)를 톱니형상으로 하여 실험한 결과, 최대 8%까지 마찰저항을 줄일 수 있다는 사실을 알 수 있었다.For example, as a result of experimenting with the groove 31 in the sawtooth shape, it was found that the frictional resistance can be reduced by up to 8%.
그리고, 도 6에 도시된 바와 같이, 동일 풍량(CMM)에 대한 소음(dBA)이 종래기술에 비해 작음을 알 수 있으며, 풍량을 점점 증가시킬수록 즉, 난류유동이 크면 클수록 소음은 종래기술에 비해 현저히 작아짐을 알 수 있다.And, as shown in Figure 6, it can be seen that the noise (dBA) for the same air volume (CMM) is smaller than in the prior art, the noise increases as the air flow increases gradually, that is, the larger the turbulent flow It can be seen that significantly smaller than.
따라서, 본 발명에 따른 터보팬(10)은, 유동공기와 블레이드(30) 표면과의 마찰저항을 저감시킬 수 있게 되고, 특히, 팬효율과 밀접한 관련이 있는 풍량(CMM)을 증가시킬 수 있으며, 소음(dBA)을 현저하게 줄일 수 있게 된다.Therefore, the turbo fan 10 according to the present invention can reduce the frictional resistance between the flow air and the surface of the blade 30, and in particular, can increase the air volume (CMM) which is closely related to the fan efficiency As a result, the noise (dBA) can be significantly reduced.
한편, 상기 요홈부(31)는, 다른 실시예로 도 4b에 도시된 바와 같이 요철형상으로 이루어질 수도 있고, 또 다른 실시예로 도 4c에 도시된 바와 같이 웨이브형상으로 이루어질 수도 있다.On the other hand, the groove portion 31, as another embodiment may be formed in the concave-convex shape as shown in Figure 4b, in another embodiment may be made in a wave shape as shown in Figure 4c.
또한, 도시되지는 않았지만, 상기한 형상외에도 요홈부(31)는 다양한 형상을 가질 수 있으며, 특히, 다양한 형상의 홈들이 상호 조합되어 이루어진 요홈부를 가질 수도 있음은 당연할 것이다.In addition, although not shown, in addition to the above-described shape, the recess 31 may have a variety of shapes, in particular, it will be obvious that the groove may be formed of a combination of grooves of various shapes.
이제까지 본 발명에 대하여 그 바람직한 실시예를 중심으로 살펴보았으며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 본질적 기술 범위 내에서 상기 본 발명의 상세한 설명과 다른 형태의 실시예들을 구현할 수 있을 것이다. 여기서 본 발명의 본질적 기술 범위는 특허청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야할 것이다.So far, the present invention has been described with reference to the preferred embodiments, and those skilled in the art to which the present invention pertains to the detailed description of the present invention and other forms of embodiments within the essential technical scope of the present invention. Could be implemented. Here, the essential technical scope of the present invention is shown in the claims, and all differences within the equivalent range will be construed as being included in the present invention.
이상에서와 같이, 본 발명은 요홈부를 갖는 터보팬의 블레이드를 제공함에 따라, 유동공기와 블레이드 표면과의 마찰저항을 저감시킬 수 있게 된다.As described above, according to the present invention, by providing a blade of a turbofan having a recess, the frictional resistance between the flow air and the blade surface can be reduced.
특히, 본 발명에 의하면, 팬모터의 회전력이 마찰저항력에 의해 감소됨 없이 풍량을 생성하는데 거의 사용됨에 따라, 팬효율 및 풍량이 증가되는 이점이 있다.In particular, according to the present invention, as the rotational force of the fan motor is almost used to generate the air volume without being reduced by the frictional resistance, the fan efficiency and the air volume are increased.
또한, 본 발명에 의하면, 소음이 현저히 줄어드는 이점이 있다.In addition, according to the present invention, there is an advantage that the noise is significantly reduced.
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