KR20120010684A

KR20120010684A - 원심팬

Info

Publication number: KR20120010684A
Application number: KR1020100072163A
Authority: KR
Inventors: 김호산; 김진동; 강명주
Original assignee: 엘지전자 주식회사
Priority date: 2010-07-27
Filing date: 2010-07-27
Publication date: 2012-02-06
Also published as: US20120027597A1

Abstract

본 발명은 메인 블레이드와 보조 블레이드가 혼재한 원심팬에 관한 것으로서, 보조 블레이드에 의하여 메인 블레이드의 트레일링 에지 상단과 하단 사이의 압력차가 감소되어, 풍량이 증가되고 소음이 저감되는 효과가 있다.

Description

원심팬{Centrifual fan}

본 발명은 원심팬에 관한 것이다.

원심팬은 공기를 축방향으로 흡입하여 반경 방향으로 토출하는 팬이다. 원심팬은, 공기 조화기 및 냉장고의 증발실 또는 기계실 등에 장착될 수 있다. 특히, 냉장고의 경우, 고내 용적을 증가시기 위하여 냉기 유로 면적이 좁아져서 유로 저항이 커지는 문제가 발생한다. 이러한 문제를 해결하기 위하여 고정압(高定壓) 특성을 가지는 원심팬이 많이 사용되고 있다.

그러나, 일반적인 종래의 원심팬은 다음과 같은 단점이 있다.

상세히, 축방향의 유동을 반경 방향으로 바꾸는 과정에서 팬 블레이드의 트레일링 에지(trailing edge)에서는 축방향과 반경 방향의 사이각으로 공기가 토출된다. 따라서, 팬 블레이드의 트레일링 에지 상부보다 하부에서 많은 유량이 발생한다.

따라서, 트레일링 에지의 상부와 하부의 압력차가 크게 발생하고, 그로 인하여 트레일링 에지를 통하여 토출되는 공기의 일부가, 블레이드의 상단에 장착된 벨마우스(bell mouth)를 통해 역류하는 현상이 발생한다. 그 결과, 유량 손실 및 소음 증가를 초래하고, 트레일링 에지 상측 부위에서는 와류 현상이 발생하여 팬 효율이 감소하는 문제가 발생한다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 개선하기 위하여 제안된 것이다.

회전 중심이 통과하는 허브; 상기 허브의 상면 어느 지점으로부터 반경 방향으로 연장되는 메인 블레이드; 상기 메인 블레이드의 외측 상단에 형성되는 벨마우스; 및 상기 메인 블레이드 사이에서 반경 방향으로 연장되는 보조 블레이드를 포함하고, 상기 보조 블레이드의 외경(D2)에 대한 내경(D1)의 비(D1/D2)는 0.7 ~ 0.9인 것을 특징으로 한다.

상기와 같은 구성을 이루는 본 발명의 실시예에 따른 원심팬에 의하면 다음과 같은 효과를 얻을 수 있다.

첫째, 메인 블레이드 사이에 보조 블레이드를 설치함으로써, 팬의 정압 및 풍량이 상승하는 효과가 있다.

둘째, 동일 회전수(rpm)에서 풍량이 증가하기 때문에, 동일 풍량을 유지하면서 rpm을 낮출 수 있고, 그 결과 소음이 저감되는 장점이 있다.

셋째, 보조 블레이드의 트레일링 에지를 통해 토출되는 유동의 속도 분포가 거의 균일하게 되어, 트레일링 에지의 상부와 하부 쪽 압력차가 최소화되며, 그 결과 토출 공기가 역류하는 유동 특성이 개선되는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 원심팬의 사시도.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 원심팬의 평면도.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 원심팬의 저면도.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 원심팬의 측면도.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 원심팬과 보조 블레이드가 없는 일반 원심팬의 회전수 별 풍량을 비교하여 보여주는 그래프.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 원심팬과 보조 블레이드가 없는 일반 원심팬의 주파수별 소음을 비교하여 보여주는 그래프.

이하에서는 본 발명의 실시예에 따른 원심팬에 대하여 도면을 참조하여 상세히 설명하도록 한다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 원심팬의 사시도이고, 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 원심팬의 평면도이며, 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 원심팬의 저면도이다.

도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 원심팬(10)은, 회전 중심(rotational axis)이 통과하며 아래로 갈수록 직경이 커지는 원추 형태의 허브(11)와, 상기 허브의 가장자리에서 반경 방향으로 라운드지면서 연장되는 블레이드 및 상기 블레이드의 상단에 형성되는 벨마우스(14)를 포함한다.

상세히, 상기 블레이드는, 상기 허브(11)의 바닥부 가장자리에서 연장되는 메인 블레이드(12)와, 상단부가 상기 벨마우스(14)의 저면에 연결되는 보조 블레이드(13)를 포함한다. 상기 보조 블레이드(13)가 상기 메인 블레이드(12) 사이에 제공됨으로써, 블레이드의 트레일링 에지 상부와 하부의 속도 및 압력 차이에 의한 유동 손실이 개선되는 효과가 있다.

상기 허브(11)는 바닥쪽으로 갈수록 직경이 커지는 원추 형태로 이루어져서, 상기 회전 중심 방향으로 흡입되는 공기를 반경 방향으로 확산시키는 기능을 한다. 그리고, 상기 메인 블레이드(12)는 상기 허브(11)의 바닥쪽 가장자리로부터 내측으로 소정 거리 이격된 지점에서부터 반경 방향으로 연장된다. 그리고, 상기 메인 블레이드(12)는 소정의 곡률로 라운드지면서 연장된다. 그리고, 상기 보조 블레이드(13)는 상기 메인 블레이드(12)보다 짧은 길이로 형성되며, 상기 허브(11)와 접촉되지 않는다. 즉, 상기 보조 블레이드(13)는 상기 벨마우스(14)에만 연결되는 형태이다.

또한, 상기 벨마우스(14)의 외경은 상기 허브(11)의 바닥부 외경보다 크게 형성된다. 그리고, 상기 벨마우스(14)의 내측 가장자리부는 상기 회전 중심 방향으로, 구체적으로는 상기 허브(11)의 상단부 쪽으로 라운드지고 소정 길이 연장된다. 그리고, 상기 보조 블레이드(13)는 실질적으로 상기 벨마우스(14)의 내측 가장자리 지점으로부터 외측 가장자리 지점까지 연장될 수 있다.

한편, 상기 메인 블레이드(12)는, 상기 허브(11)쪽 단부를 리딩 에지(leading edge)(121)로 정의되고, 리딩 에지(121)의 반대편 단부를 트레일링 에지(trailing edge)(122)로 정의될 수 있다. 물론, 상기 보조 블레이드(13)도 이와 동일하게 양 단부가 리딩 에지(131)와 트레일링 에지(132)로 정의될 수 있다.

상세히, 상기 원심팬(10)을 위에서 보았을 때(도 2), 상기 보조 블레이드(13)의 리딩 에지를 연결하는 원주의 직경(D1)은 상기 허브(11)의 바닥부 직경과 실질적으로 동일하거나 더 클 수 있다. 그리고, 상기 메인 블레이드(12)와 보조 블레이드(13)의 트레일링 에지(122,132)는 동일한 원주상에 놓이고, 상기 벨마우스(14)의 외경(D2)과 실질적으로 동일할 수 있다. 다시 말하면, 상기 보조 블레이드(13)의 리딩 에지(131)를 지나는 원주의 직경은 D1이고, 트레일링 에지(132)를 지나는 원주의 직경은 D2라고 할 수 있다. 여기서, 상기 보조 블레이드(13)의 리딩 에지(131)를 지나는 원주의 직경(D1)은 상기 벨마우스(14)의 내경과 동일하거나 더 크게 형성될 수도 있다. 그리고, 상기 보조 블레이드(13)는 하나 또는 둘 이상의 메인 블레이드(12) 사이에 개입될 수 있다. 그리고, 이하에서는 상기 보조 블레이드(13)의 리딩 에지(131)를 지나는 원주의 직경(D1)을 보조 블레이드(13)의 내경으로 정의하고, 트레일링 에지(132)를 지나는 원주의 직경(D2)를 보조 블레이드(13)의 외경으로 정의하도록 한다.

한편, 상기 보조 블레이드(13)의 내경(D1)은 상기 메인 블레이드(12)의 리딩 에지(121)를 연결하는 원주의 직경, 즉 상기 메인 블레이드(12)의 내경보다 크게 형성될 수 있다.

또한, 상기 보조 블레이드(13)의 외경에 대한 내경의 비(D1/D2)는 0.7 ~ 0.9가 좋으며, 이는 다수 회에 걸친 실험을 통하여 추출된 결과이다.

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 원심팬의 측면도이다.

도 4를 참조하면, 상기 보조 블레이드(13)는 상기 벨마우스(14)의 저면으로부터 상기 허브(11)의 바닥 쪽으로 소정 길이 연장된다. 여기서, 상기 보조 블레이드(13)의 트레일링 에지(132) 상단으로부터 하단에 이르는 길이를 상기 보조 블레이드(13)의 트레일링 에지(132)의 폭(W1)으로 정의한다. 다른 측면에서, 상기 폭(W1)은 상기 벨마우스(14)의 저면으로부터 상기 트레일링 에지(132)의 높이라고 할 수도 있다.

그리고, 상기 메인 블레이드(12)는 상기 허브(11)의 상면 어느 지점으로부터 연장된다. 그리고, 상기 메인 블레이드(12)의 트레일링 에지(122) 상단으로부터 하단에 이르는 길이를 상기 메인 블레이드912)의 트레일링 에지(132)의 폭(W2)으로 정의한다. 다른 측면에서, 상기 폭(W2)는 상기 벨마우스(14)의 저면으로부터 상기 트레일링 에지(122)의 높이라고 할 수도 있다.

또한, 상기 메인 블레이드(12)의 트레일링 에지(122) 폭에 대한 상기 보조 블레이드(13)의 트레일링 에지(132) 폭의 비(W1/W2)는 0.45 ~ 0.65가 좋으며, 이 또한 다수 회에 걸친 실험을 통하여 추출된 결과이다.

도 5는 본 발명의 실시예에 따른 원심팬과 보조 블레이드가 없는 일반 원심팬의 회전수 별 풍량을 비교하여 보여주는 그래프이다.

도 5를 참조하면, 동일한 회전수(RPM)에서 본 발명의 실시예에 따른 원심팬(10)에 의하여 발생하는 풍량이 일반 원심팬의 풍량보다 많음을 확인할 수 있다. 따라서, 동일한 풍량을 발생하는 경우, 본 발명의 원심팬(10)의 회전수를 일반 원심팬보다 적게 설정할 수 있기 때문에 소비 전력이 감소되는 효과를 얻을 수 있다.

도 6은 본 발명의 실시예에 따른 원심팬과 보조 블레이드가 없는 일반 원심팬의 주파수별 소음을 비교하여 보여주는 그래프이다.

도 6을 참조하면, 동일한 주파수(Frequency) 대비 본 발명에 따른 원심팬(10)에서 발생하는 음압 수준(Sound Pressure Level:SPL)이 일반 원심팬의 경우보다 낮게 측정됨을 확인할 수 있다.

이는, 본 발명의 실시예에 따른 원심팬(10)을 사용할 경우, 동일한 회전수 또는 주파수에서 발생하는 소음의 크기가 일반 원심팬보다 적다는 것을 의미한다. 따라서, 본 발명의 실시예에 따른 원심팬(10)을 사용하면 팬 소음이 감소됨을 알 수 있다.

Claims

회전 중심이 통과하는 허브;
상기 허브의 상면 어느 지점으로부터 반경 방향으로 연장되는 메인 블레이드;
상기 메인 블레이드의 외측 상단에 형성되는 벨마우스; 및
상기 메인 블레이드 사이에서 반경 방향으로 연장되는 보조 블레이드를 포함하고,
상기 보조 블레이드의 외경(D2)에 대한 내경(D1)의 비(D1/D2)는 0.7 ~ 0.9인 것을 특징으로 하는 원심팬.
제 1 항에 있어서,
상기 보조 블레이드는 상기 벨마우스의 저면에서 연장되는 것을 특징으로 하는 원심팬.
제 2 항에 있어서,
상기 보조 블레이드의 폭은 상기 메인 블레이드의 폭보다 작은 것을 특징으로 하는 원심팬.
제 2 항에 있어서,
상기 보조 블레이드의 길이는 상기 메인 블레이드의 길이보다 작은 것을 특징으로 하는 원심팬.
제 2 항에 있어서,
상기 인접하는 보조 블레이드 사이에는 하나 또는 다수의 메인 블레이드가 위치하는 것을 특징으로 하는 원심팬.
제 2 항에 있어서,
상기 메인 블레이드의 트레일링 에지의 폭(W2)에 대한 상기 보조 블레이드의 트레일링 에지의 폭(W1)의 비(W1/W2)는 0.45 ~ 0.65인 것을 특징으로 하는 원심팬.
제 2 항에 있어서,
상기 보조 블레이드의 내경(D1)은 상기 허브의 바닥부 직경과 동일하거나 더 큰 것을 특징으로 하는 원심팬.
제 2 항에 있어서,
상기 보조 블레이드의 내경(D1)은 상기 벨마우스의 내경과 동일하거나 더 큰 것을 특징으로 하는 원심팬.