KR20030069065A

KR20030069065A - 축류형 팬

Info

Publication number: KR20030069065A
Application number: KR10-2003-0008967A
Authority: KR
Inventors: 스즈키데츠노부
Original assignee: 우수이 고쿠사이 산교 가부시키가이샤
Priority date: 2002-02-15
Filing date: 2003-02-13
Publication date: 2003-08-25
Also published as: KR100506324B1; DE10306144A1; JP2003239894A; US20030156945A1; DE10306144B4; JP4161015B2; FR2836186A1; FR2836186B1; CN1438426A; US6796771B2; CN1187530C

Abstract

블레이드 선단부의 전연부측 유체 흐름을 저하시키지 않으면서 블레이드 선단부의 후연부측 유체 흐름을 개선시키는 한편, 부하에 큰 영향을 미치지 않으면서 마력의 손실을 감소시킴으로써 고효율 및 고성능의 축류형 팬이 제공된다. 상기 블레이드는 블레이드 선단부의 후연부측 측면에 만곡부를 가지며, 이 만곡부는 블레이드 선단부의 후연부로부터 전연부를 향해 블레이드 선단부를 따라 A 내지 1/5A의 시위 길이에 있는 지점과 블레이드 선단부의 후연부로부터 블레이드의 반경 방향 길이(B)를 따라 1/2B 내지 1/10B에 있는 지점을 연결하는 선(C)을 따라 완만한 필릿(R)을 갖도록 블레이드 선단부를 상류를 향해 5 내지 30도의 각도로 벤딩하여 형성된다.

Description

축류형 팬{AXIAL-FLOW FAN}

본 발명은 내연 기관의 구동축에 의해 직접적으로 구동되거나 벨트 구동, 유압 구동, 모터 구동 등을 통해 간접적으로 구동되는 축류형 팬에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 팬 블레이드 선단부에서의 유체 흐름을 개선시킨 축류형 팬에 관한 것이다.

이러한 타입의 축류형 팬은 내연 기관의 구동축, 유압 모터, 전기 모터 등에의해 직접적으로 또는 간접적으로 구동되는 보스 부재와, 이 보스 부재의 외주 상에 부착된 팬 블레이드를 포함한다. 상기 팬 블레이드는 보스 부재가 회전될 때 유체 흐름을 발생시킨다. 팬 블레이드는 유체를 효율적으로 긁어내도록 베인(vain) 형태로 만곡되는 것이 일반적이다. 그런데, 그러한 팬 블레이드를 구비한 축류형 팬의 경우에는, 팬을 통과한 유체가 팬의 상류로 흘러가서 팬의 효율을 저하시킨다는 문제가 있다. 따라서, 팬을 통과한 유체가 팬의 상류로 흘러가는 그러한 현상을 방지하기 위하여, 팬 선단부에서의 흐름을 개선시킨 축류형 팬이 제안되었다(JP-A-4-86399).

상기 축류형 팬은 팬 블레이드의 측부 상에 일체로 형성된 팬의 축선을 포함하는 평면과 실질적으로 평행하게 연장되는 거의 삼각형의 원심 구성 요소를 포함한다. 그러한 원심 구성 요소의 경우, 팬을 통과한 유체의 일부가 반경 방향으로 흐르고, 이 반경 방향 흐름이 공기 장벽을 형성하여 유체가 팬의 앞쪽으로 흘러가는 것이 방지된다.

따라서, 원심 구성 요소가 마련된 축류형 팬은 팬 블레이드 선단부의 일부 또는 전부를 상류를 향해 벤딩하여 형성된 거의 삼각형의 원심 구성 요소를 포함하므로, 블레이드 선단부의 후연부측에서의 유체 흐름이 개선된다. 그러나, 유체 흐름이 전체 공기량 범위에 걸쳐 개선되지 않는다는 문제가 남아 있다. 또한, 최근에는 내연 기관의 마력 증가와 관련하여 축류형 팬에 고부하가 더욱 더 요구되고 있으며, 이에 의해 소비 마력이 증가하는 경향이 있다. 소비 마력이 증가하면, 이에 따라 팬 구동 장치에 인가되는 부하가 불가피하게 증가된다. 따라서, 부하가 높으면서도 마력이 낮은 팬이 요구된다.

그러한 관점에서, 본 발명은 블레이드 선단부의 전연부측 유체 흐름을 저하시키지 하지 않으면서 블레이드 선단부의 후연부측 유체 흐름을 개선시키고, 부하에 큰 영향을 미치지 않으면서 마력의 손실을 감소시켜, 고효율 및 고성능의 축류형 팬을 제공하는 것이다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 축류형 팬의 정면도.

도 2는 도 1의 축류형 팬의 블레이드 부분의 확대 정면도.

도 3은 도 2의 Ⅲ-Ⅲ선을 따라 취한 횡단면도.

도 4는 도 2의 팬 블레이드의 후연부측에서 보고 도시한 측면도.

도 5는 도 2의 팬 블레이드의 전연부측에서 보고 도시한 측면도.

도 6은 본 발명에 따른 축류형 팬에서 B'=1/3B이고 θ=20°인 경우에 A'/A와 최대 정적 효율 사이의 관계를 보여주는 그래프.

도 7은 본 발명에 따른 축류형 팬에서 A'=1/2A이고 θ=20°인 경우에 B'/B와 최대 정적 효율 사이의 관계를 보여주는 그래프.

도 8은 본 발명에 따른 축류형 팬에서 1/2A, 1/3B의 경우에 θ와 최대 정적 효율 E 사이의 관계를 보여주는 도면.

도 9는 본 발명의 실시예에 따른 공기량 Q에 대한 정압 P, 소비 마력 L 및 정적 효율 E을 보여주는 도면.

< 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 >

1: 보스 부재

2: 팬 블레이드

2a: 만곡부

3: 강제 인서트

4: 장착 구멍

A: 블레이드 선단부의 시위 길이

A': 블레이드 선단부의 후연부측에서 블레이드 선단부의 전연부측으로 연장되는 A 내지 1/5A의 만곡부의 길이

B: 블레이드의 반경 방향 길이

B': 블레이드 선단부의 후연부로부터 반경 방향으로 연장되는 1/2B 내지 1/10B의 만곡부의 길이

α: A'의 가로 방향 지점

β: B'의 반경 방향 지점

θ: 블레이드의 만곡부(2a)의 만곡 각도

본 발명에 따른 축류형 팬은 블레이드가 블레이드 선단부의 후연부측 측면에 만곡부를 가지며, 상기 만곡부는 블레이드 선단부의 후연부로부터 전연부를 향해 블레이드 선단부를 따라 A 내지 1/5A(A는 시위 길이를 나타냄)의 길이에 있는 가로 방향 지점과 블레이드 선단부의 후연부로부터 1/2B 내지 1/10B(B는 블레이드의 반경 방향 길이를 나타냄)의 반경 방향 길이에 있는 블레이드 선단부의 후연부의 반경 방향 지점을 연결하는 선을 따라 완만한 필릿(R)을 갖도록 블레이드 선단부를 상류를 향해 5 내지 30도의 각도로 벤딩하여 형성되는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 있어서, 도면 부호 1은 보스 부재를, 도면 부호 2는 팬 블레이드를, 도면 부호 2a는 만곡부를, 도면 부호 3은 강제 인서트를, 도면 부호 4는 장착 구멍을, 도면 부호 A는 블레이드 선단부의 시위 길이를, 도면 부호 A'는 블레이드 선단부의 후연부측에서 블레이드 선단부의 전연부측으로 연장되는 A 내지 1/5A의 만곡부의 길이를, 도면 부호 B는 블레이드의 반경 방향 길이를, 도면 부호 B'는 블레이드 선단부의 후연부로부터 반경 방향으로 연장되는 1/2B 내지 1/10B의 만곡부의 길이를, 도면 부호 α는 A'의 가로 방향 지점을, 도면 부호 β는 B'의 반경 방향 지점을, 도면 부호 θ는 블레이드의 만곡부(2a)의 만곡 각도를 지시한다.

바꿔 말하면, 본 발명에 따른 축류형 팬은 원형의 강제 인서트(3)를 갖는 플라스틱 보스 부재(1)의 외주부 상에 일체로 형성된 복수 개의 플라스틱 팬 블레이드(2)와, 블레이드 선단부의 후연부측의 측면에 있는 만곡부(2a)를 포함하며, 상기 원형의 강제 인서트는 주변에 장착 구멍(4)이 형성되어 있고 보스 부재 내에 삽입되어 있다. 도 2와 도 3에 도시된 바와 같이, 만곡부(2a)는 팬 블레이드(2) 선단부의 후연부로부터 그 전연부를 향해 A 내지 1/5A의 길이에 대응하는 길이(A')에 있는 가로 방향 지점(α)과, 팬 블레이드(2) 선단부의 후연부로부터 1/2B 내지 1/10B의 길이에 대응하는 길이(B')에 있는 반경 방향 지점(β)을 연결하는 선(C)을 따라 완만한 필릿(fillet;R)을 갖도록 5 내지 30도의 만곡 각도로 블레이드를 상류를 향해 벤딩하여 형성된다. 필릿(R)은 블레이드의 크기, 베인의 두께, 캠버(camber) 등에 따라 변할 수도 있지만, 벤딩된 부분에서 유체 흐름이 끊어지지 않도록 연속적으로 완만하게 형성되고 조건으로서 응력 집중을 야기하지 않는 치수를 갖는 것이 바람직하다.

본 발명에서, 블레이드 선단부의 후연부측 측면에 형성된 만곡부(2a)의 조건으로, 상기 만곡부(2a)가 팬 블레이드(2) 선단부의 후연부로부터 그 전연부를 향해 A 내지 1/5A의 길이에 대응하는 길이(A')에 있는 가로 방향 지점(α)과, 팬 블레이드(2) 선단부의 후연부로부터 1/2B 내지 1/10B의 길이에 대응하는 길이(B')에 있는 반경 방향 지점(β)을 연결하는 선(C) 상에 형성되는 이유는 다음과 같다.

A'가 1/5A보다 작으면, 블레이드가 만곡되지 않은 경우와 거의 동일하여 소정의 효과를 전혀 기대할 수 없다.

B'이 1/10B보다 작으면, 블레이드가 만곡되지 않은 경우와 거의 동일하여 소정의 효과를 전혀 기대할 수 없으며, B'이 1/2B를 초과하면, 공기량의 저감이 증가하여 효율이 떨어질 수도 있다.

블레이드 선단부의 만곡 각도(θ)를 5 내지 30도의 값으로 한정하는 이유는, 만곡 각도가 5도 미만이면, 블레이가 만곡되지 않은 경우와 거의 동일하여 소정의 효과를 전혀 기대할 수 없고, 만곡 각도가 30도를 초과하면, 공기량이 너무 많이 감소하여 효율이 저감되기 때문이다.

필릿을 구체적으로 한정하지는 않지만, 5 mm 정도가 바람직하다.

도 6 내지 도 8은 본 발명에 따른 팬 블레이드의 최대 정적 효율에 대한 실험 데이터이다. 도 6은 B'=1/3B이고 θ=20°인 경우에 A'/A와 최대 정적 효율(E) 사이의 관계를 보여주는 그래프이고, 도 7은 A'=1/2A이고 θ=20°인 경우에 B'/B와 최대 정적 효율(E) 사이의 관계를 보여주는 그래프이며, 도 8은 1/2A, 1/3B의 경우에 θ와 최대 정적 효율(E) 사이의 관계를 보여주는 도면이다. 이들 데이터로부터 명백한 바와 같이, 본 발명의 만곡부의 제한된 조건이 적절하다.

도 9에는 만곡부가 없는 종래 기술의 축류형 팬과 비교하여 본 발명에 따른 축류형 팬의 소비 마력(L)과 정적 효율(E)이 공기량(Q)에 대해 도시되어 있다. 본 실시예에 사용되도록 선택된 축류형 팬은, 보스의 외경이 φ235 mm이고, 블레이드 선단부(A)의 시위 길이가 145 mm이며, 블레이드(B)의 반경 방향 길이가 145 mm이고, 블레이드의 개수가 9개이다. 본 발명에 따른 축류형 팬의 파라미터는 A'=80 mm, B'=35 mm, θ=20°, 필릿 R=10 mm, 회전수=2000r/min을 기초로 하여 비교하였다.

본 발명에 따른 축류형 팬은 공기량(Q)에 대해 정압(P), 소비 마력(L) 및 정적 효율(E) 면에서 모두 우수하다는 것이 도 9에 도시된 데이터로부터 명백하다.

이 예에서는 블레이드-보스 일체식 팬을 설명하였지만, 일본 특허 출원 제2000-402750호에 개시된 분할식 팬 등에도 적용할 수 있음은 말할 나위도 없다.

전술한 바와 같이, 본 발명의 축류형 팬에 따르면, 블레이드 선단부의 후연부측에 적절한 만곡부를 형성함으로써, 블레이드 선단부의 전연부측 유체 흐름을 저하시키지 않으면서 블레이드 선단부의 후연부측 유체 흐름을 개선시킬 수 있으므로, 공기량에 심각한 영향을 미치지 않으면서도 마력 손실을 방지할 수 있다.

Claims

소정 간격을 두고 원주 방향으로 배치된 복수 개의 팬 블레이드를 구비하는 축류형 팬에 있어서,

상기 블레이드는 블레이드 선단부의 후연부측 측면에 만곡부를 가지며, 상기 만곡부는 블레이드 선단부의 후연부로부터 전연부를 향해 블레이드 선단부를 따라 A 내지 1/5A(A는 시위 길이를 나타냄)의 길이에 있는 가로 방향 지점과 블레이드 선단부의 후연부로부터 1/2B 내지 1/10B(B는 블레이드의 반경 방향 길이를 나타냄)의 반경 방향 길이에 있는 블레이드 후연부의 반경 방향 지점을 연결하는 선(C)을 따라 완만한 필릿(R)을 갖도록 블레이드 선단부를 상류를 향해 5 내지 30도의 각도로 벤딩하여 형성되는 것을 특징으로 하는 축류형 팬.