KR20110075290A - Axial fan - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 회전시 공기를 송풍하는 축류팬에 관한 것이다.The present invention relates to an axial fan for blowing air during rotation.
일반적으로 축류팬은 팬의 회전축 방향으로 공기 유동을 발생하는 것으로, 추력을 발생시키는 항공기에 쓰이거나, 선풍기 및 에어컨 실외기의 방열을 위한 송풍팬으로 사용된다. In general, the axial fan generates air flow in the direction of the rotation axis of the fan, and is used in an aircraft generating thrust, or as a blower fan for heat dissipation of an electric fan and an outdoor unit of an air conditioner.
여기서, 항공기용 프로펠러로 사용되는 축류팬은 앞쪽 석션측에서 접근해 오는 기류를 뒤쪽 토출측으로 가속함으로써 이에 따른 추진력을 발생시키는 역할을 한다. 한편, 선풍기 및 에어컨 실외기의 송풍팬으로 사용되는 축류팬은 이와 반대로 뒤쪽의 기류를 흡입하여 앞쪽 토출측으로 가속하여 축류팬의 앞쪽으로 송풍하는 역할을 한다.Here, the axial flow fan used as the propeller for the aircraft serves to generate a propulsion force by accelerating the air flow coming from the front suction side to the rear discharge side. On the other hand, the axial flow fan used as the blower fan of the fan and the outdoor unit of the air conditioner on the contrary sucks the air flow at the rear and accelerates to the front discharge side and serves to blow the air toward the front of the axial flow fan.
그러나 이러한 기존의 축류팬은 회전시 서로 다른 유속으로 발생되는 압력차로 소음이 발생되는 문제점이 있다. 이에 대한 예로서, 축류팬의 회전시 축류팬 날개의 표면에서 발생되는 공기 유동의 서로 다른 유속이 소음 발생의 원인이 된다. However, such a conventional axial fan has a problem that noise is generated by the pressure difference generated at different flow rates during rotation. As an example, different flow rates of air flow generated on the surface of the axial fan blades during the rotation of the axial fan cause noise.
여기서 서로 다른 유속이란 날개의 축방향으로 갈수록 유속이 감소되는 공기층과, 날개의 가장 자리쪽으로 갈수록 유속이 증가되는 공기층의 속도 차이를 말한다. 이때 저속의 공기층과 고속의 공기층 간에 압력차가 발생되며, 유속이 큰 공기층에서 와류가 형성되어 소음 발생 원인이 된다.Here, the different flow rates refer to the difference in velocity between the air layer in which the flow rate decreases toward the axial direction of the wing and the air layer in which the flow rate increases toward the edge of the wing. At this time, a pressure difference is generated between the low speed air layer and the high speed air layer, and vortices are formed in the air layer having a large flow rate, thereby causing noise.
또한, 축류팬에서 석션측으로 흡입되는 공기 유동은 축류팬 날개 표면에서 박리(seperation)되어 소음을 유발한다. In addition, the air flow sucked from the axial fan to the suction side is separated from the axial fan blade surface, causing noise.
본 발명은 상술한 문제점을 개선하기 위한 것으로서, 축류팬의 각 부위에서 유속 차이에 의한 압력차를 감소시켜 소음을 줄이거나, 축류팬 날개 표면의 경계층에서 박리 현상에 의한 소음 발생을 억제하는 소음 감소 수단을 구비한 축류팬을 제공하기 위한 것이다.The present invention is to improve the above-described problems, to reduce the noise by reducing the pressure difference due to the flow rate difference in each part of the axial fan, or to reduce the noise to suppress the noise generated by the peeling phenomenon in the boundary layer of the axial fan blade surface To provide an axial flow fan having a means.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The technical problem to be achieved by the present invention is not limited to the technical problem mentioned above, and other technical problems not mentioned above may be clearly understood by those skilled in the art from the following description. will be.
일 실시예로서, 본 발명의 축류팬은, 회전시 공기 유동을 생성하는 것으로, 공기가 흡입되는 석션측으로 노출되는 제1면 및 상기 공기가 배출되는 토출측으로 노출되는 제2면을 포함하는 블레이드; 상기 블레이드 표면의 공기 유동에 의한 소음을 제거하는 것으로, 상기 제1면의 일부를 상기 토출측 방향으로 함몰시키거나 상기 제1면의 일부를 상기 석션측으로 돌출시킨 소음 제거부; 를 포함한다.In one embodiment, the axial flow fan of the present invention, by generating an air flow during rotation, the blade comprising a first surface exposed to the suction side where the air is sucked in, and a second surface exposed to the discharge side the air is discharged; Removing noise caused by air flow on the surface of the blade, the noise removing unit recessing a part of the first surface toward the discharge side or protruding a part of the first surface toward the suction side; It includes.
본 발명의 축류팬에 따르면, 축류팬의 각 부위별 유속 차이 및 압력차로 인 한 소음 발생을 억제할 수 있고, 축류팬 날개 표면의 경계층에서 공기층의 박리로 인하여 발생하는 소음 발생을 억제할 수 있으며, 축류팬 날개의 피치각 변동에 따른 소음 발생을 억제할 수 있고, 축류팬 날개의 원주 방향 또는 래디얼 방향 강성을 보강할 수 있는 구조를 채용함으로써 축류팬 날개의 피치각이 변동되지 않게 하거나 피치각의 변동으로 인한 소음 발생을 억제할 수 있다.According to the axial fan of the present invention, it is possible to suppress the generation of noise due to the flow rate difference and pressure difference for each part of the axial fan, and to suppress the generation of noise caused by the separation of the air layer in the boundary layer of the axial fan blade surface. Noise can be suppressed due to the fluctuation of the pitch angle of the axial fan blade and the axial stiffness of the axial fan blade can be reinforced to prevent the pitch angle of the axial fan blade from fluctuating. It is possible to suppress the generation of noise due to the fluctuation of.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 실시예를 상세히 설명한다. 이 과정에서 도면에 도시된 구성요소의 크기나 형상 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시될 수 있다. 또한, 본 발명의 구성 및 작용을 고려하여 특별히 정의된 용어들은 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In this process, the size or shape of the components shown in the drawings may be exaggerated for clarity and convenience of description. In addition, terms that are specifically defined in consideration of the configuration and operation of the present invention may vary depending on the intention or custom of the user or operator. Definitions of these terms should be made based on the contents throughout the specification.
도 1은 일 실시예로서, 본 발명의 축류팬이 장착된 공기 조화기를 도시한 분해 사시도이다. 도 2는 본 발명의 축류팬을 토출측에서 바라본 도시한 사시도이다. 도 3은 도 2의 축류팬을 석션측에서 바라본 부분 사시도이다.1 is an exploded perspective view showing an air conditioner equipped with an axial fan of the present invention as an embodiment. 2 is a perspective view of the axial flow fan of the present invention as viewed from the discharge side. FIG. 3 is a partial perspective view of the axial fan of FIG. 2 as viewed from the suction side. FIG.
도 1 내지 도 3을 함께 참조하면, 본 발명에 따른 공기조화기의 실외기는 흡입구(17) 및 토출구(18)를 구비하는 케이싱(10)과, 케이싱(10)의 내부에 수용되는 압축기(30), 실외 열교환기(40) 및 송풍장치(50)를 포함한다.1 to 3, the outdoor unit of the air conditioner according to the present invention includes a
케이싱(10)은 전면판(11), 후면판(12), 양측 측면판(13, 14), 상면판(15) 및 바닥판(16)이 결합되어 박스 형상을 이룬다. 케이싱(10)의 후면판(12)과 한쪽 측면 판(13)은 하나의 패널이 절곡된 구조를 이루며 외기의 흡입을 위한 흡입구(17)를 구비한다. 케이싱의 전면판(11)에는 토출구(18)가 형성된다. 또 다른 쪽의 측면판(14)에는 전원공급을 위한 전선과 냉매 배관을 위한 개구(19)가 형성된다.
냉매는 압축기(30)에 의해 고온, 고압으로 압축된다. 송풍장치(50)는 실외 열교환기(40)의 외부, 케이싱(10)의 내부, 전면판(11)을 통하여 외부로 배출되는 공기 유동을 형성하며, 상기 공기 유동에 의하여 실외 열교환기(40)가 냉각된다. 이에 따라 실외 열교환기(40)의 배관을 타고 흐르는 냉매가 냉각된다.The refrigerant is compressed to high temperature and high pressure by the
압축기(30)가 설치되는 공간과 송풍장치(50)가 설치되는 공간은 구획판(20)에 의해 구획된다.The space in which the
그리고, 압축기(30)가 설치되는 공간의 상부에는 각종 전장부품과 회로기판을 내장하는 전장박스(70)가 설치된다.In the upper portion of the space where the
일 실시예로서, 송풍장치(50)는 모터(미도시), 축류팬(100), 회전 벨마우스(56) 및 고정 벨마우스(57)를 포함한다. 축류팬(100)은 모터의 회전축에 결합되는 모터 마운트(110) 및 모터 마운트(110)의 외주면에 마련되는 블레이드(120)를 구비하며, 외기를 석션측으로부터 토출측를 향해 강제 송풍시킨다. 이때, 외기는 회전 벨마우스(56) 및 고정 벨마우스(57)의 안내를 받는다. 회전 벨마우스(56) 및 고정 벨마우스(57)는 필요시 얼마든지 생략될 수 있다. In one embodiment, the
도 2는 본 발명의 축류팬을 토출측에서 바라본 사시도이고, 도 3은 및 석션측에서 바라본 사시도이며, 도 4 및 도 5는 도 3의 절단선 A-A'에 대한 단면도이다. 도 4 및 도 5는 본 발명의 소음 제거부의 다양한 실시예를 도시한다. 도 2 및 도 5를 함께 참조하며, 본 발명의 축류팬 및 소음 제거부의 구성 및 작용을 상세하게 설명한다.2 is a perspective view of the axial flow fan of the present invention as viewed from the discharge side, FIG. 3 is a perspective view seen from the suction side, and FIGS. 4 and 5 are cross-sectional views taken along line AA ′ of FIG. 3. 4 and 5 illustrate various embodiments of the noise canceling unit of the present invention. 2 and 5 together, the configuration and operation of the axial fan and the noise canceling unit of the present invention will be described in detail.
본 발명의 축류팬(100)은 블레이드(120) 및 상기 블레이드(120)에 형성된 소음 제거부(130)를 포함한다. The
모터 마운트(110)는 모터(미도시)의 회전축(미도시)이 연결되는 축류팬(100)의 중앙 부분이다. 일 실시예로서, 모터 마운트(110)는 상기 회전축이 끼워지는 보스(114) 및 상기 보스(114)를 지지하는 보스 리브(112)를 구비한다. 보스 리브(112)는 모터 마운트(110)의 무게를 줄여 회전 부하를 줄여줌과 동시에 모터 마운트(110)의 강성을 보강하는 기능을 한다. The
블레이드(120)는 모터 마운트(110)의 외측으로 연장되며 모터 마운트(110)와 함께 회전되는 것으로서, 축류팬(100)의 회전시 공기 유동을 생성한다. 도 2 및 도 3을 참조하면, 블레이드(120)의 전연(121)(前緣)은 모터 마운트(110)의 하측에 해당하는 석션측에 위치하며 블레이드(120)의 후연(122)(後緣)은 모터 마운트(110)의 상측에 해당하는 토출측에 위치한다. 따라서, 도 2를 기준으로 할 때 블레이드(120)가 시계 방향으로 회전하면 토출측으로 송풍되는 공기 유동이 생성된다.The
블레이드(120)는 모터 마운트(110)의 하측에 해당하는 하면을 제2면(S2)으로 정의하고, 모터 마운트(110)의 상측에 해당하는 상면을 제1면(S1)으로 정의한다. 이때, 제1면(S1)은 공기가 흡입되는 석션측으로 노출되며, 제2면(S2)은 공기가 송풍되는 토출측으로 노출된다. The
여기서, 모터 마운트(110)에 인접한 블레이드(120)의 내주 부분의 유속은 블 레이드(120)의 외주 부분의 유속보다 작다. 이러한 공기 유동의 속도 차이는 압력차를 유발하고, 이러한 압력차로 인한 난류 유동이 발생하면 소음의 원인이 된다. 본 발명은 이러한 요인에 의하여 발생하는 소음을 제거하고자 블레이드(120)의 석션측인 제1면(S1)에 소음 제거부(130)를 마련한다. Here, the flow rate of the inner circumferential portion of the
그 밖에도, 석션측에서 흡입되는 공기 유동은 블레이드(120)의 배면에 해당하는 제1면(S1)에서 박리(seperation)되어 소음을 유발한다. 블레이드(120) 표면에서의 박리 현상에 의한 소음을 줄이려면 박리를 지연시켜 소음 발생 요인을 원천적으로 제거하는 것이 필요하다. In addition, the air flow sucked from the suction side is separated from the first surface S1 corresponding to the rear surface of the
한편, 블레이드(120)의 피치각은 블레이드(120)의 측면에서 보았을 때 블레이드(120)가 축 방향으로 기울어진 각도를 의미하는데, 상기 피치각을 증가시켜야 소음이 줄어드는 경우가 있다. 이때, 공기 조화기의 실외기 내부의 공간 배치 문제로 인하여 모터 마운트(110)의 높이가 제한되는 경우에, 피치각을 더 이상 증가시키지 못하는 경우가 발생한다. 이 경우, 소음 제거부(130)는 블레이드(120)의 원주 방향 강성을 보강하는 작용을 한다. 따라서, 소음 제거부(130)는 블레이드(120)가 회전시에도 피치각이 원심력에 의하여 작아지지 않도록 하거나, 피치각의 변동이 발생하지 않도록 한다. 또한, 소음 제거부(130)는 블레이드(120)의 진동 발생을 억제하여 블레이드(120) 표면 경계층의 난류 발생이나 소음 발생을 억제한다. On the other hand, the pitch angle of the
본 발명의 소음 제거부(130)는 블레이드(120) 내주 및 외주에서의 압력차로 인하여 발생하는 소음, 블레이드(120) 표면의 박리 현상으로 인하여 발생하는 소음, 블레이드(120) 피치각 대소에 의하여 발생하는 소음, 블레이드(120)의 원주 방 향 강성에 기인한 소음 등을 제거한다. 이를 위하여 블레이드(120) 표면, 특히 블레이드(120)의 배면에 해당하는 제1면(S1)의 일부를 토출측 방향으로 함몰시키거나 제1면(S1)의 일부를 석션측으로 돌출시킨 형상으로 마련된다.
소음 제거부(130)의 다양한 실시예는 도 4 및 도 5에 도시된다. 도 4 및 도 5는 도 3의 절단선 A-A'에 대한 단면도이다.Various embodiments of the
우선 도 4에 도시된 실시예로서, 소음 제거부(130)는 음각 방법으로서 제1면(S1)에 그루브(131a,131b)를 형성함으로써 마련된다. 소음 제거부(130)는 제1면(S1)의 일부를 토출측 방향으로 함몰시킨 복수의 그루브(131a,131b)를 구비하며, 상기 복수의 그루브(131a,131b) 들 중에서 서로 인접한 제1 그루브(131a) 및 제2 그루브(131b)는 블레이드(120)의 원주 방향을 따라 연장되고 블레이드(120)의 래디얼(radial) 방향을 따라 일정 간격으로 서로 이격된다. First, as shown in FIG. 4, the
제1 그루브(131a) 및 제2 그루브(131b)의 단면 형상은 석션측이 개구된 삼각형 형상 또는 원형 형상 등 공기의 마찰 저항이 발생하지 않으면서 표면 경계층에서 박리 현상을 지연시킬 수 있는 다양한 형상으로 마련될 수 있다.The cross-sectional shapes of the
박리 지연 및 강성 보강 효과를 더욱 증가시키기 위하여 제1 그루브(131a) 및 제2 그루브(131b)를 형성하는 제1면(S1)의 일부에 토출측 방향으로 함몰되는 형상의 요철 및 석션측 방향으로 돌출되는 형상의 요철을 함께 형성한다. 상기 함몰되는 형상의 요철은 적어도 하나의 함몰부(137)이며, 상기 돌출되는 형상의 요철은 복수의 돌출부(133a,133b)이다.In order to further increase the peeling delay and the rigid reinforcing effect, the protrusions protrude in the uneven and suction-side directions of a shape recessed in the discharge side in a part of the first surface S1 forming the
상기 돌출부(133a,133b)들을 이루는 제1 돌출부(133a) 및 제2 돌출부(133b) 는 서로 이웃하는 제1 그루브(131a) 및 제2 그루브(131b) 사이에 위치하며, 제1면(S1)의 일부를 석션측으로 돌출시킨 형상이다. 서로 이웃하는 제1 돌출부(133a) 및 제2 돌출부(133b) 사이에는 함몰부(137)가 형성되며, 함몰부(137)는 제1면(S1)의 일부를 토출측으로 함몰시킨 형상이다. The
이때, 함몰부(137)의 함몰 깊이(△t)는 제1 그루브(131a) 및 제2 그루브(131b)의 함몰 깊이보다 더 작은 것이 바람직하며, 이는 난류 발생을 억제함과 동시에 박리 지연 및 강성 보강 효과를 얻기 위한 것이다.At this time, the depression depth Δt of the
도 5에 도시된 실시예에 의하면, 소음 제거부(130)는 양각 방법으로 제1면(S1)의 일부를 석션측 방향으로 돌출시킨 제1 리브(132a) 및 제2 리브(132b)를 구비하며, 제1 리브(132a) 및 상기 제2 리브(132b)에 의하여 구획되는 제1면(S1)의 일부는 블레이드(120) 표면의 공기 유동을 블레이드(120)의 원주 방향으로 안내하는 에어 채널(134)을 형성한다. 이러한 에어 채널(134)의 바닥면은 제1면(S1)과 동일한 높이에 위치하므로 제1면(S1)과 동일한 면에 위치한다.According to the embodiment shown in FIG. 5, the
한편, 도시되지 않은 실시예로서, 도 4 및 도 5를 복합시킨 형상의 소음 제거부(130)도 가능하다. 즉, 제1 그루브(131a), 제2 그루브(131b), 제1 리브(132a), 제2 리브(132b)를 모두 구비한 실시예나, 이들 중 적어도 하나만 구비한 실시예도 가능하다.On the other hand, as an embodiment not shown, the
한편, 박리 지연 효과와 소음 감소 효과를 더욱 증대시키는 한편, 공기의 마찰 저항을 줄이기 위하여, 제1 그루브(131a), 제2 그루브(131b), 제1 리브(132a) 및 제2 리브(132b)는 블레이드(120)의 원주 방향을 따라 블레이드(120)의 전 연(121)로부터 이격된 위치에서 연장되기 시작하여 블레이드(120)의 후연(122)에 도달하기 전에 연장 종료되는 것이 바람직하다. Meanwhile, the
즉, 제1 그루브(131a), 제2 그루브(131b), 제1 리브(132a) 및 제2 리브(132b)는 이들의 연장 시작 위치 및 연장 종료 위치에서 제1면(S1)과 동일면이 된다. 이에 따라, 전연(121) 및 후연(122)에는 요철이 존재하지 않으므로 공기층과 전연(121)의 접촉 개시 시점에서 난류 발생이 억제되고, 공기 유동이 후연(122)을 이탈하는 시점에서 속도차이 없이 원활하게 이탈되어 소음 발생 원인이 차단된다.That is, the
이상에서 본 발명에 따른 실시예들이 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 분야에서 통상적 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 범위의 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 다음의 특허청구범위에 의해서 정해져야 할 것이다.Although embodiments according to the present invention have been described above, these are merely exemplary, and it will be understood by those skilled in the art that various modifications and equivalent embodiments of the present invention are possible therefrom. Therefore, the true technical protection scope of the present invention will be defined by the following claims.
도 1은 일 실시예로서, 본 발명의 축류팬이 장착된 공기 조화기를 도시한 분해 사시도이다.1 is an exploded perspective view showing an air conditioner equipped with an axial fan of the present invention as an embodiment.
도 2는 본 발명의 축류팬을 토출측에서 바라본 도시한 사시도이다.2 is a perspective view of the axial flow fan of the present invention as viewed from the discharge side.
도 3은 도 2의 축류팬을 석션측에서 바라본 부분 사시도이다.FIG. 3 is a partial perspective view of the axial fan of FIG. 2 as viewed from the suction side. FIG.
도 4 및 도 5는 도 3의 절단선 A-A'에 대한 단면도이다.4 and 5 are cross-sectional views taken along line AA ′ of FIG. 3.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for the main parts of the drawings>
100...축류팬 110...모터 마운트(hub)100 ...
112...보스 리브(boss rib) 114...보스(boss)112
120...블레이드(blade) 121...전연120 ...
122...후연 130...소음 제거부122 ... trailing
131a...제1 그루브(groove) 131b...제2 그루브131a ... the
132a...제1 리브(rib) 132b...제2 리브132a ...
133a...제1 돌출부 133b...제2 돌출부133a ...
134... 에어 채널(air channel) 137...함몰부134
S1...제1면 S2...제2면S1 ...
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