KR20070066240A

KR20070066240A - 팬

Info

Publication number: KR20070066240A
Application number: KR1020050127159A
Authority: KR
Inventors: 김현주; 신대식
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 2005-12-21
Filing date: 2005-12-21
Publication date: 2007-06-27

Abstract

본 발명은, 모터의 회전축에 연결되는 허브의 외주에 복수의 블레이드가 설치된 팬에 관한 것으로서, 블레이드는, 회전축의 축선에 대해 반경방향으로 허브의 외주로부터 소정의 기준위치까지 설치각(stagger angle)이 감소되는 설치각감소부와, 기준위치로부터 블레이드 선단부까지 설치각이 증가하는 설치각증가부를 포함하는 것을 특징으로 한다. 이에 의하여, 요구 풍량을 만족시키며, 블레이드에 의해 발생되는 소음을 줄일 수 있다.

Description

팬{FAN}

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 팬의 사시도,

도 2는 도 1의 정면도,

도 3은 도 1의 측면도,

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 팬의 반경방향에 대한 설치각의 관계를 도시한 그래프,

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 팬의 풍량에 대한 소음의 관계를 도시한 그래프,

도 6은 종래의 팬의 사시도,

도 7은 도 6의 측면도이다.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

1 : 팬 10 : 허브

20 : 블레이드 21 : 압력면

23 : 부압면 25 : 리딩 에지

27 : 트레일링 에지 29 : 블레이드 허브

31 : 블레이드 선단부 35 : 설치각감소부

37 : 설치각증가부 P : 기준위치

S-S : 축선 θ : 제1설치각

υ : 제2설치각

본 발명은 팬에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 블레이드의 형상을 개선한 팬에 관한 것이다.

팬은 유체의 유동을 일으키는 장치로서, 블레이드를 통과하는 유체의 유동 특성에 따라 축류팬, 반경류팬 등으로 나누어진다.

즉, 유체의 유동이 블레이드의 회전축과 평행 방향으로 발생하면 축류팬이라고 하며, 블레이드 입구의 유동은 회전축 방향이나 출구의 유동은 회전축의 직각 방향이 되는 것을 반경류팬이라고 한다.

특히, 축류팬은 다수의 블레이드를 구비하여 이를 통과하는 유체에 운동에너지를 전달하는 장치로써, 낮은 풍압으로 많은 풍량을 송풍할 때 주로 사용되며, 냉장고의 고내나 기계실에 마련되어 축류팬 후방으로 유입된 유체에 일정 가속도를 부가하여 축방향으로 배출시킨다.

이하에서는, 냉장고의 고내팬이나 기계실팬으로 널리 사용되는 축류팬에 대해 설명하기로 한다.

도 6은 종래의 팬의 사시도이며, 도 7은 도 6의 측면도이다. 이들 도면에 도시된 바와 같이, 종래의 팬(101)은 모터의 회전축에 연결되는 허브(110)와, 허브 (110)의 외주를 따라 일정 간격으로 배치된 복수의 블레이드(120)를 가진다.

블레이드(120)는 블레이드(120)의 측면과 그 대향하는 측면을 각각 리딩 에지(125)와 트레일링 에지(127)라고 하며, 블레이드(120)의 내주단과 외주단을 각각 블레이드 허브(129)와 블레이드 선단부(131)라고 한다.

그리고, 블레이드(120)의 반경방향 단면에서 트레일링 에지(127)와 리딩 에지(125)를 연결하는 직선과, 회전축의 축선(S-S)에 수직한 평면과 이루는 각도를 설치각(stagger angle)이라고 한다.

종래의 블레이드(120)는 블레이드 허브(129)로부터 블레이드 선단부(131)로 갈수록 설치각(θt)이 대략 직선적으로 감소된다.

그런데, 설치각(θt)이 점차 감소하는 종래의 블레이드(120)는 팬이 회전함에 따라 리딩 에지(125)로 유입된 유체는 블레이드(120)의 회전관성에 의하여 블레이드 선단부(131)로 밀려나가게 되고, 압력면과 부압면이 매끄럽게 연결되어 있기 때문에 블레이드 선단부(131)에서 박리가 발생되어, 압력면(121)과 부압면(123) 사이의 압력차에 의하여 압력면(121)에서 부압면(123)으로 휘감겨 움직이는 와류(eddy)가 발생하고, 발생된 와류는 회전방향의 반대방향을 따라 트레일링 에지(127)까지 도달하며 발달하게 되고, 이에 유동 소음이 발생하는 원인이 된다.

특히, 이러한 와류는 팬(101)의 축선(S-S)을 중심으로 한 동심원을 따라 이동하지 않고, 팬(101)의 회전과 설치각(θt), 캠버각(camber angle) 등의 조합으로 설계된 블레이드(120) 형태에 의해 점차 반경방향의 어느 부분으로 이동하게 된다.

따라서, 팬(101)의 축에 가까운 블레이드면에서 발생된 난류 성분들이 반경 방향으로 이동하며 난류 유동이 모여드는 곳이 발생하게 되고, 이 부분에서 큰 소음이 발생하여, 전반적으로 팬(101)의 소음이 증대되는 문제점이 있다.

따라서, 본 발명의 목적은, 요구 풍량을 만족시키며, 블레이드에 의해 발생되는 소음을 줄일 수 있는 팬을 제공하는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은, 모터의 회전축에 연결되는 허브의 외주에 복수의 블레이드가 설치된 팬에 있어서, 상기 블레이드는, 상기 회전축의 축선에 대해 반경방향으로 허브의 외주로부터 소정의 기준위치까지 설치각(stagger angle)이 감소되는 설치각감소부와, 상기 기준위치로부터 상기 블레이드 선단부까지 설치각이 증가하는 설치각증가부를 포함하는 것을 특징으로 하는 팬을 제공한다.

여기서, 상기 기준위치는 상기 축선의 반경방향으로 상기 허브의 외주로부터 상기 블레이드 선단부까지의 거리의 0.3∼0.5배 범위 내로 하므로써, 블레이드면에 발생된 와류 및 난류를 가장 효율적으로 분산시킬 수 있게 된다.

상기 축선과 상기 기준위치를 잇는 직선이 상기 축선에 수직한 평면과 이루는 제1설치각 변화기울기와, 상기 기준위치와 상기 블레이드 선단부를 잇는 직선이 상기 축선에 수직한 평면과 이루는 제2설치각 변화기울기 차이는 5∼45도인 것이 바람직하다.

상기 제2설치각은 상기 제1설치각보다 큰 것이 바람직하다.

상기 설치각감소부에서의 설치각변동률보다 상기 설치각증가부에서의 설치각변동률이 큰 것이 바람직하다.

한편, 상기 목적은, 본 발명에 따라, 모터의 회전축에 연결되는 허브의 외주에 복수의 블레이드가 설치된 팬에 있어서, 상기 블레이드는, 상기 회전축의 축선에 대해 반경방향으로 허브의 외주로부터 소정의 기준위치까지 설치각(stagger angle)이 감소되는 설치각감소부와, 상기 기준위치로부터 상기 블레이드 선단부까지 설치각이 증가하는 설치각증가부를 포함하며, 상기 설치각감소부에서의 설치각변동률보다 상기 설치각증가부에서의 설치각변동률이 큰 것을 특징으로 하는 팬에 의해서도 달성된다.

상기 축선과 상기 기준위치를 잇는 직선이 상기 축선에 수직한 평면과 이루는 제1설치각과, 상기 기준위치와 상기 블레이드 선단부를 잇는 직선이 상기 축선에 수직한 평면과 이루는 제2설치각과의 각도 차이는 5∼45도인 것이 바람직하다.

상기 제2설치각은 상기 제1설치각보다 큰 것이 바람직하다.

또한, 상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은, 모터의 회전축에 연결되는 허브의 외주에 복수의 블레이드가 설치된 팬에 있어서, 상기 블레이드는, 상기 회전축의 축선에 대해 반경방향으로 허브의 외주로부터 소정의 기준위치까지 설치각(stagger angle)이 감소되는 설치각감소부와, 상기 기준위치와 상기 블레이드 선단 부 사이에 복수로 구획되어 각각 상이한 설치각으로 증가되는 설치각증가부를 포함하는 것을 특징으로 하는 팬을 제공한다.

또한, 상기 설치각증가부에서의 각 설치각은 상기 블레이드 선단부로 갈수록 커지는 것이 바람직하다.

이하에서는 첨부도면을 참조하여 본 발명에 대해 상세히 설명한다.

도 1 내지 도 3에는 본 발명의 일 실시예에 따른 팬이 도시되어 있다. 이들 도면에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 팬(1)은 모터의 회전축(미도시)에 연결되는 허브(10)와, 허브(10)의 외주를 따라 동일 형상과 크기를 가지며 일정 간격으로 배치된 복수의 블레이드(20)를 가진다.

블레이드(20)는, 블레이드(20)의 전면을 이루며 회전시 유체가 흡입되어 상대적으로 고압력이 작용되는 압력면(21)과, 블레이드(20)의 후면을 이루며 압력면(21)과 상대적으로 저압력이 작용되는 부압면(23)을 가진다. 또한, 블레이드(20)는 블레이드(20)의 측면을 형성하며 유체가 유입되는 리딩 에지(25)와, 리딩 에지(25)와 대향하는 측면을 형성하는 트레일링 에지(27)와, 블레이드(20)의 내주를 형성하며 허브(10)의 외주에 결합되는 블레이드 허브(29)와, 블레이드 허브(29)와 대향 배치되어 블레이드(20)의 선단을 형성하는 블레이드 선단부(31)를 가진다. 리딩 에지(25)는 트레일링 에지(27)보다 일정 각도로 유체가 유입되는 방향으로 돌출 되어 있다.

한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 블레이드(20)는 블레이드(20) 상의 기준위치(P)를 중심으로 하여, 회전축의 축선(S-S)에 대해 반경방향으로 허브(10)의 외주로부터 소정의 기준위치(P)까지 설치각이 감소되는 설치각감소부(35)와, 기준위치(P)로부터 블레이드 선단부(31)까지 설치각이 증가하는 설치각증가부(37)를 가진다. 그리고, 블레이드(20)의 반경방향 단면에서 트레일링 에지(27)와 리딩 에지(25)를 연결하는 직선과, 회전축의 축선(S-S)에 수직한 평면과 이루는 각도를 설치각(stagger angle)이라고 한다.

기준위치(P)는 축선(S-S)의 반경방향으로 허브(10)의 외주로부터 블레이드 선단부(31)까지의 거리의 0.3∼0.5배 범위 내로 하므로써, 블레이드면에 발생된 와류 및 난류를 가장 효율적으로 분산시킬 수 있게 된다.

또한, 요구되는 풍량을 만족시키며 블레이드면을 따라 유동하는 유체에 의한 최적의 소음을 구현할 수 있는 실험데이터로서, 블레이드(20)는, 축선(S-S)과 기준위치(P)를 잇는 직선이 축선(S-S)에 수직한 평면과 이루는 제1설치각 변화기울기(θ)와, 기준위치(P)와 블레이드 선단부(31)를 잇는 직선이 축선(S-S)에 수직한 평면과 이루는 제2설치각 변화기울기(υ)와의 차이는 5∼45도인 것이 효과적이며, 특히 제2설치각 변화기울기(υ)는 제1설치각 변화기울기(θ)보다 큰 것이 바람직하다.

한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 팬의 반경방향에 대한 설치각의 관계가 도 4에 도시되어 있다. 도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 팬 (1)의 블레이드(20)는 블레이드 허브(29)로부터 반경방향으로 기준위치(P)로 갈수록, 즉 설치각감소부(35) 영역에서는 설치각이 대략 직선적으로 감소하며, 기준위치(P)로부터 반경방향으로 블레이드 선단부(31)로 갈수록, 즉 설치각증가부(37) 영역에서는 설치각이 급격하게 대략 직선적으로 증가하는 형상을 가진다. 반면, 종래 팬의 블레이드는 블레이드 허브(29)로부터 블레이드 선단부(31)로 갈수록 설치각이 대략 직선적으로 감소하는 형상을 가진다.

그리고, 본 발명의 일 실시예에 따른 팬(1)의 블레이드(20)는 기준위치(P)를 중심으로 하여 설치각증가부(37)에서의 설치각변동률은 설치각감소부(35)에서의 설치각변동률보다 크게 형성되어 있다. 이에, 블레이드(20)는 기준위치(P)를 중심으로 급격하게 단면이 변곡된 유선형상을 갖게 된다.

이러한 구성에 의하여, 본 발명의 동작을 살펴보면 다음과 같다.

모터를 구동하여 모터의 회전축에 연결된 허브(10)를 회전 운동시키면, 블레이드(20)들이 회전한다.

블레이드(20)가 회전함에 따라 블레이드(20) 주위의 유체는 블레이드(20)에 의해 강제 유동되며, 리딩 에지(25)로 유입된 유체는 리딩 에지(25)에 의해 압력면(21)과 부압면(23)으로 나누어져 블레이드(20)의 회전관성에 의해 반경방향을 따라 블레이드 선단부(31)로 밀려나가게 된다.

한편, 블레이드(20)는 압력면(21)과 부압면(23)이 매끄럽게 연결되어 있기 때문에 블레이드 선단부(31)에서 유체의 박리가 발생하고, 유동하는 유체는 압력면(21)과 부압면(23) 사이의 압력차에 의하여 압력면(21)에서 부압면(23)으로 휘감겨 움직이는 와류(eddy)를 발생하고, 이 와류는 설치각감소부(35)와 설치각증가부(37)가 경계를 이루는 기준위치(P)에서 압력면(21)과 부압면(23)을 따라 난류 유동한 유체와 섭동하게 되어, 블레이드면에서 발생된 와류 및 난류는 분산된다.

이에, 요구 풍량을 만족시키며, 블레이드면을 따라 유동하는 유체에 의한 소음 발생을 줄일 수 있게 된다.

한편, 도 5에는 실험데이터로서 본 발명의 일 실시예에 따른 팬의 풍량에 대한 소음의 관계를 도시한 그래프가 도시되어 있다.

팬의 실험은, 블레이드 허브로부터 블레이드 선단부로 갈수록 설치각이 대략 직선적으로 감소하는 종래의 팬과, 블레이드(20)의 소정의 기준위치(P)를 중심으로 하여 블레이드 허브(29)로부터 기준위치(P)까지의 설치각이 감소하는 설치각감소부(35)와 기준위치(P)로부터 블레이드 선단부(31)까지의 설치각이 증가하는 설치각증가부(37)가 형성된 본 발명에 따른 팬(1)의 풍량에 대한 소음 관계를 측정하였다.

소음 측정은 각 팬의 상방으로 50cm 떨어진 곳에서 마이크로폰을 설치하여 측정하였다.

도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 팬과 종래의 팬을 실험한 결과, 팬의 설계점인 정압 0.2mmAq 부근에서 종래의 팬과 본 발명에 따른 팬(1)의 풍량이 약 2CMM(m³/min)로 동등하고, 이 때의 소음 수준을 보면 종래의 팬은 31.5dB(A)이고, 본 발명에 따른 팬(1)은 29.5dB(A)의 수준이다.

따라서, 본 발명에 따른 팬(1)은 종래의 팬보다는 소음 기준이 낮다는 것을 확인할 수 있게 된다.

한편, 도시되어 있지 않지만 팬의 다른 실시예로서, 블레이드는 기준위치와 블레이드 선단부 사이를 복수로 구획하며 각각 상이한 설치각으로 증가되는 설치각증가부를 포함할 수도 있다.

이 때, 설치각증가부에서의 각 설치각은 블레이드 선단부로 갈수록 커지는 것이 바람직하다.

이와 같이, 블레이드 허브와 블레이드 선단부 사이에 블레이드의 설치각이 급격하게 변화하는 영역을 적어도 하나 이상 마련하여, 팬의 형상에 의해 난류성분들이 일부분으로 모여 서로 섭동되는 구간을 형성하여 블레이드면에서 발생된 와류 및 난류를 분산시킴으로써, 블레이드에 의해 발생되는 소음을 줄일 수 있게 된다.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 블레이드의 형상을 개선함으로써, 요구 풍량을 만족시키며, 블레이드에 의해 발생되는 소음을 줄일 수 있는 팬이 제공된다.

Claims

모터의 회전축에 연결되는 허브의 외주에 복수의 블레이드가 설치된 팬에 있어서,

상기 블레이드는,

상기 회전축의 축선에 대해 반경방향으로 허브의 외주로부터 소정의 기준위치까지 설치각(stagger angle)이 감소되는 설치각감소부와,

상기 기준위치로부터 상기 블레이드 선단부까지 설치각이 증가하는 설치각증가부를 포함하는 것을 특징으로 하는 팬.
제1항에 있어서,

상기 기준위치는 상기 축선의 반경방향으로 상기 허브의 외주로부터 상기 블레이드 선단부까지의 거리의 0.3∼0.5배 범위 내에 있는 것을 특징으로 하는 팬.
제2항에 있어서,

상기 축선과 상기 기준위치를 잇는 직선이 상기 축선에 수직한 평면과 이루는 제1설치각 변화기울기와, 상기 기준위치와 상기 블레이드 선단부를 잇는 직선이 상기 축선에 수직한 평면과 이루는 제2설치각 변화기울기 차이는 5∼45도인 것을 특징으로 하는 팬.
제3항에 있어서,

상기 제2설치각은 상기 제1설치각보다 큰 것을 특징으로 하는 팬.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 설치각감소부에서의 설치각변동률보다 상기 설치각증가부에서의 설치각변동률이 큰 것을 특징으로 하는 팬.
모터의 회전축에 연결되는 허브의 외주에 복수의 블레이드가 설치된 팬에 있어서,

상기 블레이드는,

상기 회전축의 축선에 대해 반경방향으로 허브의 외주로부터 소정의 기준위치까지 설치각(stagger angle)이 감소되는 설치각감소부와,

상기 기준위치로부터 상기 블레이드 선단부까지 설치각이 증가하는 설치각증가부를 포함하며,

상기 설치각감소부에서의 설치각변동률보다 상기 설치각증가부에서의 설치각변동률이 큰 것을 특징으로 하는 팬.
제6항에 있어서,

상기 기준위치는 상기 축선의 반경방향으로 상기 허브의 외주로부터 상기 블 레이드 선단부까지의 거리의 0.3∼0.5배 범위 내에 있는 것을 특징으로 하는 팬.
제7항에 있어서,

상기 축선과 상기 기준위치를 잇는 직선이 상기 축선에 수직한 평면과 이루는 제1설치각과, 상기 기준위치와 상기 블레이드 선단부를 잇는 직선이 상기 축선에 수직한 평면과 이루는 제2설치각과의 각도 차이는 5∼45도인 것을 특징으로 하는 팬.
제8항에 있어서,

상기 제2설치각은 상기 제1설치각보다 큰 것을 특징으로 하는 팬.
모터의 회전축에 연결되는 허브의 외주에 복수의 블레이드가 설치된 팬에 있어서,

상기 블레이드는,

상기 회전축의 축선에 대해 반경방향으로 허브의 외주로부터 소정의 기준위치까지 설치각(stagger angle)이 감소되는 설치각감소부와,

상기 기준위치와 상기 블레이드 선단부 사이에 복수로 구획되어 각각 상이한 설치각으로 증가되는 설치각증가부를 포함하는 것을 특징으로 하는 팬.
제10항에 있어서,

상기 기준위치는 상기 축선의 반경방향으로 상기 허브의 외주로부터 상기 블레이드 선단부까지의 거리의 0.3∼0.5배 범위 내에 있는 것을 특징으로 하는 팬.
제10항 또는 제11항에 있어서,

상기 설치각증가부에서의 각 설치각은 상기 블레이드 선단부로 갈수록 커지는 것을 특징으로 하는 팬.