KR20120007613A - 팬 어셈블리 - Google Patents

Abstract

본 발명은 팬 어셈블리에 관한 것으로서, 블레이드가 제 1 부분과 제 2 부분으로 나뉘고, 제 1 부분과 제 2 부분의 경계 영역에 오리피스가 형성됨으로써, 유동이 두 부분으로 나뉘도록 한다. 그 결과, 유동의 쏠림 현상으로 인한 소음이 감소하는 반면, 풍량이 증가하는 장점이 있다.

Description

팬 어셈블리{Fan assembly}

본 발명은 팬 어셈블리에 관한 것이다.

종래의 축류팬(axial-flow fan)은 회전하면서 공기를 축방향으로 흡입하여 축방향으로 토출하는 팬이며, 오리피스와 결합되어 사용된다.

일반적인 축류팬에서 형성되는 유동의 반경 방향 분포는, 원심력에 의해 유동이 바깥으로 휘면서 날개의 끝단 근처에서 최대의 풍량을 형성한다. 이러한 현상으로 인해, 블레이드의 중심부 쪽에 가까운 부분은 유동을 만드는데 큰 역할을 하지 못할 뿐 아니라, 유동이 날개 끝단 근처로 집중되어 소음이 증가하는 문제점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 개선하기 위하여 제안된 것으로서, 축류팬 블레이드의 중심부 쪽 부분도 유동을 만드는데 기여하도록 팬의 형상을 개선하여, 풍량이 증가하는 반면 소음이 감소하는 팬 어셈블리를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 팬 어셈블리는, 허브; 상기 허브의 외주면으로부터 방사상 연장되며, 회전시 공기와 부딪히는 쪽에 대응하는 리딩 에지와 상기 리딩 에지의 반대측에 대응하는 트레일링 에지를 가지는 다수의 블레이드; 및 상기 다수의 블레이드의 회전에 의하여 발생하는 공기 유동을 축방향으로 전환시키는 제 1 오리피스를 포함하고, 상기 다수의 블레이드 각각은, 상기 허브의 외주면으로부터 방사상 연장되는 제 1 부분과, 상기 제 1 부분의 단부에서 단차지는 절곡부 및 상기 절곡부의 단부에서 방사상 더 연장되는 제 2 부분을 포함한다.

상기와 같은 구성을 이루는 본 발명의 실시예에 따른 팬 어셈블리에 의하면, 축류팬의 블레이드가 2단으로 구성되고, 2단 블레이드의 경계 부분에 별도의 오리피스가 형성됨으로써, 다음과 같은 효과가 있다.

첫째, 블레이드의 안쪽 부분에 의하여 형성되는 유동은 원심력에 의하여 바깥 쪽으로 휘어 나가다가 상기 별도의 오리피스에 의하여 유동 방향이 전환됨으로써, 유동 쏠림 또는 유동 집중 현상으로 인하여 발생하는 소음이 감소하는 효과가 있다.

둘째, 블레이드의 회전에 의하여 발생하는 공기 유동이 두 영역에서 각각 독립적으로 발생하여 풍량이 증가하는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 팬 어셈블리의 전면 사시도.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 팬 어셈블리의 구동 과정에서 발생하는 공기 유동을 보여주기 위한 팬 어셈블리의 저면 사시도.
도 3은 상기 팬 어셈블리의 저면도.

이하에서는 본 발명의 실시예에 따른 팬 어셈블리의 구조에 대하여 도면을 참조하여 상세히 설명하도록 한다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 팬 어셈블리의 전면 사시도이다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 팬 어셈블리(10)는, 공기의 강제 유동을 유발하는 팬과, 상기 팬의 외측을 감싸서 강제 유동된 공기가 상기 팬의 축방향으로 흐르도록 안내하는 오리피스를 포함한다.

상세히, 상기 팬은, 바닥면으로부터 상측으로 갈수록 직경이 좁아지는 원추 형상과 유사한 허브(11)와, 상기 허브(11)의 외주면으로부터 방사상으로 연장되는 다수의 블레이드(13)를 포함한다. 그리고, 상기 허브(11)이 상단부 중심에는 팬 모터(미도시)와 연결되는 회전축(12)이 돌출된다.

더욱 상세히, 상기 블레이드(13)는 기존의 일반적인 블레이드 형상과 다른 형태를 이룬다. 즉, 상기 블레이드(13)는, 상기 허브(11)의 외주면으로부터 연장되는 제 1 부분(131)과, 상기 제 1 부분(131)의 단부에서 상기 허브(11)의 바닥 쪽으로 단차지는 절곡부(132)와, 상기 절곡부의 하단으로부터 방사상 더 연장되는 제 2 부분(133)으로 이루어진다. 상기 블레이드(13)의 전체적인 형상은, 종래의 블레이드와 마찬가지로, 반경 방향으로 갈수록 확장되는 형태를 이룬다. 그리고, 상기 블레이드(13)와 상기 허브(11)의 연결 부분은, 상기 허브(11)의 상단부로부터 하단부 쪽으로 소정 각도로 경사지게 형성된다. 다시 말하면, 상기 블레이드(13)와 상기 허브(11)가 만나는 지점을 따라 형성되는 선은 상기 허브(11)의 상단부로부터 하단부를 향하여 나선형으로 감기는 구조를 이룬다.

그러나, 종래의 일반적인 블레이드는, 내측 단부로부터 외측 단부로 연장되되, 중간에 단차지는 부분이 없이 매끄럽게 연장된다. 반면, 본 발명의 실시예에 따른 블레이드(13)는, 내측 단부로부터 반경 방향으로 연장되다가, 내측 단부로부터 소정 거리 이격되는 어느 지점에서 소정 길이로 단차진 후 다시 반경 방향으로 연장되는 형태를 이룬다.

한편, 상기 오리피스는, 상기 절곡부(132)가 형성된 부분에 대응하는 상기 블레이드(13)의 배면에 둘러지는 제 1 오리피스(14)와, 상기 회전축(12)으로부터 상기 블레이드(13)의 외측 단부에 이르는 길이보다 약간 더 큰 반경을 가지는 제 2 오리피스(15)를 포함한다.

상세히, 상기 제 1 오리피스(14)는, 상기 블레이드(13)와 한 몸을 이루고, 상기 블레이드(13)의 배면에서 축방향으로 연장된다. 다시 말하면, 상기 블레이드(13)의 배면에서 소정의 폭을 가지고 원통 형상으로 둘러진다. 그리고, 상기 제 1 오리피스(14)는 상기 블레이드의 제 1 부분(131)과 제 2 부분(133)의 경계 영역, 즉 상기 절곡부(132) 영역을 따라 둘러진다.

또한, 상기 제 2 오리피스(15)는 상기 블레이드(13)의 외측에 원통 형상으로 둘러져서, 상기 블레이드(13)의 제 2 부분(133)을 따라 회전하면서 반경 방향으로 휘어지는 공기가 상기 회전축(12)과 평행한 방향으로 토출되도록 한다. 그리고, 상기 제 1 오리피스(14)는, 상기 블레이드(13)의 제 1 부분(131)을 따라 회전하면서 반경 방향으로 휘어지는 공기가 상기 회전축(12)과 평행한 방향으로 토출되도록 한다. 결론적으로, 상기 제 1 오리피스(14)가 추가됨으로써, 상기 블레이드(13)의 회전에 의하여 발생하는 공기 유동은 두 영역 또는 두 그룹으로 나뉘어지는 결과를 가져온다. 이에 대한 상세한 설명은 아래에서 도면을 참조하여 설명하도록 한다. 기존의 축류팬과 동일한 점은, 상기 팬 어셈블리(10)의 전면으로부터 축방향으로 흡입되는 공기는 상기 블레이드(13)를 통과한 뒤 다시 축방향으로 흘러 나간다는 것이다.

상기 블레이드(13)의 양 측단부는 각각, 회전시 공기가 최초로 부딪히는 부분에 해당하는 리딩 에지(LE:Leading Edge)와 공기가 분리되는 트레일링 에지(TE:Trailing Edge)로 정의된다. 도면상에서, 상기 블레이드(13)는 시계 방향으로 회전하기 때문에, 원주 방향으로 뾰족하게 돌출되는 부분이 리딩 에지(LE)가 되고, 반대쪽 측단부가 트레일링 에지(TE)가 된다. 그리고, 상기 블레이드의 전면부, 즉 공기의 배출 쪽 면은 정압면(P)으로 정의되고, 흡입 쪽 면은 부압면(N)으로 정의될 수 있다.

이하에서는 본 발명의 실시예에 따른 팬 어셈블리(10)가 구동할 때 발생하는 공기 유동에 대하여 도면을 참조하여 상세히 설명하도록 한다.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 팬 어셈블리의 구동 과정에서 발생하는 공기 유동을 보여주기 위한 팬 어셈블리의 저면 사시도이고, 도 3은 상기 팬 어셈블리의 저면도이다.

도 2 및 도 3을 참조하면, 상기 팬 어셈블리(10)는 리딩 에지(LE)쪽이 먼저 공기와 부딪히는 방향으로 회전한다. 즉, 도면상에서 화살표 방향으로 팬이 회전하게 된다. 그러면, 상기 팬 어셈블리(10)의 전방에 있는 공기는 상기 블레이드(13)의 정압면(P)을 따라 흐르게 된다.

상세히 설명하면, 상기 블레이드(13)의 정압면(P) 쪽에 있는 공기 입자는 정지해 있는 상태에서, 상기 블레이드(13)가 회전함에 따라 상기 공기 입자는 상기 블레이드(13)의 정압면(P)을 따라 상대 운동하게 된다. 다시 말하면, 상기 정압면(P)을 따라 공기 입자가 상기 팬 어셈블리(10)의 원주 방향으로 유동한다(도 3 참조). 그리고, 상기 공기 입자의 유동 방향은 상기 블레이드(13)의 회전 방향과 반대 방향이 된다. 그리고, 상기 블레이드(13)는, 리딩 에지(LE)에서 트레일링 에지(TE)로 갈수록 팬 어셈블리(10)의 후방으로 라운드지기 때문에, 결과적으로 상기 정압면(P)에 접촉하는 공기 입자는 도시된 바와 같이 상기 블레이드(13)의 형상에 원주 방향으로 회전하는 운동과 함께 팬 어셈블리(10)의 후방으로 휘어지는 운동을 하게 된다(도 2 참조).

또한, 상기 블레이드(13)의 정압면(P)의 라운드진 형상에 의하여 강제 유동하는 공기 입자는 원심력에 의하여 블레이드(13)의 외측 방향, 다시 말하면 팬어셈블리(10)의 중심에서 외측 방향으로 치우쳐 흐르게 된다. 그리고, 상기 블레이드(13)의 외측에 둘러지는 오리피스에 의하여, 상기 공기 입자의 흐름 방향이 상기 회전축(12)의 연장 방향과 실질적으로 평행한 방향으로 전환된다. 이러한 원리에 의하여, 상기 블레이드(13)가 회전함에 따라 공기는 상기 팬 어셈블리(10)의 전방에서 후방으로 흐르게 된다(도 2 참조). 그리고, 상기 블레이드(13)의 회전 속도에 따라 공기의 유속이 빨라지거나 느려진다.

또한, 상기와 같이 공기가 팬 어셈블리(10)의 후방으로 흐름에 따라, 상기 블레이드(13)의 전방 영역, 즉 부압면(N) 영역의 압력은 정압면 영역(P)의 압력보다 낮아지게 된다. 그리고, 이러한 압력차에 의하여 상기 팬 어셈블리(10)의 전방에 분포하는 공기는 상기 팬 어셈블리(10) 쪽으로 강제 유동하게 된다.

한편, 본 발명의 실시예에 따른 팬 어셈블리(10)의 블레이드(13)는, 절곡부(132)에 의하여 내측의 제 1 부분(131)과 외측의 제 2 부분(133)으로 나뉘어진다. 그리고, 상기 제 1 부분(131)의 정압면(P)에 의하여 원주 방향으로 강제 유동하는 공기는 상기 제 1 오리피스(14)에 의하여 축방향 유동으로 전환된다. 따라서, 상기 제 1 부분(131)에 의하여 강제 유동하는 공기는 상기 블레이드(13)의 단부(tip)까지 흐르지 못하고 차단된다.

또한, 상기 제 2 부분(133)의 정압면(P)에 의하여 원주 방향으로 강제 유동하는 공기는 상기 제 2 오리피스(15)에 의하여 축방향 유동으로 전환된다.

이와 같이, 상기 제 1 부분(131)과 제 2 부분(133)의 정압면(P)에 의하여 강제 유동하는 공기는, 상기 제 1 오리피스(14)에 의하여 독립된 공기 유동을 형성하게 된다. 즉, 2단의 블레이드가 각각 독립된 공기 유동을 형성하게 되고, 그 결과 풍량이 증가하게 된다. 뿐만 아니라, 상기 제 1 부분(131)에 의하여 유동하는 공기가 상기 제 1 오리피스(14)에 의하여 차단됨으로써, 상기 제 2 부분(133)으로 넘어가지 못하게 된다. 따라서, 블레이드(13)의 끝단(tip)에서 공기 유동이 집중하는 현상이 차단되고, 그 결과 유동 소음이 감소되는 효과를 얻을 수 있다.

한편, 상기 제 1 오리피스(14)의 바닥면으로부터 상기 제 2 부분(133)의 리딩 에지(LE)측 단부(tip)에 이르는 높이(h3)는, 상기 제 1 오리피스(14)의 바닥면으로부터 상기 제 1 부분(131)의 리딩 에지(LE)측 단부(tip)에 이르는 높이(h2)보다 크게 형성되는 것이 좋다. 그리고, 상기 높이(h2)는 상기 제 1 오리피스(14)의 높이보다 크게 형성되는 것이 좋다.

상세히, 상기 제 1 오리피스(14)의 높이가 상기 제 1 부분(131)의 리딩 에지(LE)측 단부 또는 제 2 부분(133)의 리딩 에지(LE)측 단부보다 높거나 같을 경우, 상기 팬 어셈블리(10)의 부압면으로부터 정압면 쪽으로의 공기 유동을 방해할 수 있다. 따라서, 상기 제 1 오리피스(14)는 실질적으로 상기 블레이드(13)의 후면에 형성되는 것이 좋다.

Claims (8)

1. 허브;
   상기 허브의 외주면으로부터 방사상 연장되며, 회전시 공기와 부딪히는 쪽에 대응하는 리딩 에지와 상기 리딩 에지의 반대측에 대응하는 트레일링 에지를 가지는 다수의 블레이드; 및
   상기 다수의 블레이드의 회전에 의하여 발생하는 공기 유동을 축방향으로 전환시키는 제 1 오리피스를 포함하고,
   상기 다수의 블레이드 각각은, 상기 허브의 외주면으로부터 방사상 연장되는 제 1 부분과, 상기 제 1 부분의 단부에서 단차지는 절곡부 및 상기 절곡부의 단부에서 방사상 더 연장되는 제 2 부분을 포함하는 팬 어셈블리.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 제 1 오리피스는 상기 블레이드의 절곡되는 부분에 둘러지는 것을 특징으로 하는 팬 어셈블리.
3. 제 2 항에 있어서,
   상기 절곡부는 상기 블레이드의 배면 쪽으로 단차지는 것을 특징으로 하는 팬 어셈블리.
4. 제 2 항에 있어서,
   상기 절곡부는 상기 다수의 블레이드와 한 몸으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 팬 어셈블리.
5. 제 2 항에 있어서,
   상기 제 2 부분의 외측에 둘러지는 제 2 오리피스를 더 포함하는 팬 어셈블리.
6. 제 5 항에 있어서,
   상기 제 1 오리피스의 바닥부로부터 상기 제 1 부분의 리딩 에지 끝단(tip)에 이르는 높이(h2)는 상기 제 1 오리피스의 높이(h1)보다 높은 것을 특징으로 하는 팬 어셈블리.
7. 제 5 항에 있어서,
   상기 제 1 오리피스의 바닥부로부터 상기 제 2 부분의 리딩 에지 끝단(tip)에 이르는 높이(h3)는 상기 제 1 오리피스의 높이(h1)보다 높은 것을 특징으로 하는 팬 어셈블리.
8. 제 5 항에 있어서,
   상기 제 1 오리피스의 바닥부로부터 상기 제 2 부분의 리딩 에지 끝단(tip)에 이르는 높이(h3)는, 상기 제 1 오리피스의 바닥부로부터 상기 제 1 부분의 리딩 에지 끝단(tip)에 이르는 높이(h2)보다 높은 것을 특징으로 하는 팬 어셈블리.
   
   

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