KR20150094388A - 시로코팬 - Google Patents

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KR20150094388A
KR20150094388A KR1020140015621A KR20140015621A KR20150094388A KR 20150094388 A KR20150094388 A KR 20150094388A KR 1020140015621 A KR1020140015621 A KR 1020140015621A KR 20140015621 A KR20140015621 A KR 20140015621A KR 20150094388 A KR20150094388 A KR 20150094388A
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serration
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impeller
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KR1020140015621A
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조남준
양동근
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엘지전자 주식회사
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04DNON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D25/00Pumping installations or systems
    • F04D25/02Units comprising pumps and their driving means
    • F04D25/08Units comprising pumps and their driving means the working fluid being air, e.g. for ventilation
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04DNON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D29/00Details, component parts, or accessories
    • F04D29/26Rotors specially for elastic fluids
    • F04D29/28Rotors specially for elastic fluids for centrifugal or helico-centrifugal pumps for radial-flow or helico-centrifugal pumps
    • F04D29/30Vanes

Abstract

본 발명은 모터에 의해 회전되는 주판과; 주판에 배치된 복수개의 전곡형 블레이드와; 복수개의 전곡형 블레이드를 연결하는 림을 포함하고, 복수개의 전곡형 블레이드는 트레일링 에지에 트레일링 에지의 폭 방향으로 장방향인 세레이션이 형성되어, 전곡형 블레이드의 트레일링 에지 후류의 소음을 저감할 수 있는 이점이 있다.

Description

시로코팬{Sirroco fan}
본 발명은 시로코팬에 관한 것으로서, 특히 전곡형 블레이드를 갖는 시로코팬에 관한 것이다.
일반적으로 시로코팬은 다수의 짧은 전방 만곡형(彎曲形) 날개(이하, '전곡형 블레이드'라 칭함)를 가진 팬으로서, 소음이 적으므로 환기장치나 공기조화기에 널리 사용되는 있다.
시로코팬은 전곡형 블레이드가 복수개 배치된 임펠러와, 임펠러를 감싸는 스크롤 하우징을 포함할 수 있고, 스크롤 하우징은 임펠러의 좌,우 중 적어도 일면에 공기의 흡입을 안내하는 벨마우스가 형성될 수 있다.
특허문헌 001 KR 10-0469259 B1 (2005년02월02일)
종래 기술에 따른 송풍팬은 블레이드의 압력면 및 부압면에 안내되는 공기와의 마찰 저항을 저감시키나, 블레이드의 출구단 이후 후류에 의한 소음을 저감하지 못하는 문제점이 있다.
상기한 과제를 해결하기 위한 본 발명은 모터에 의해 회전되는 주판과; 상기 주판에 배치된 복수개의 전곡형 블레이드와; 상기 복수개의 전곡형 블레이드를 연결하는 림을 포함하고, 상기 복수개의 전곡형 블레이드는 트레일링 에지에 상기 트레일링 에지의 폭 방향으로 장방향인 세레이션이 형성된다.
상기 세레이션은 상기 트레일링 에지의 폭 방향으로 홈부와 돌출부가 교대 형성될 수 있다.
상기한 과제를 해결하기 위한 본 발명은 모터와; 상기 모터에 의해 회전되는 임펠러와; 상기 임펠러를 둘러싸고, 벨마우스와 공기토출부가 형성된 스크로 하우징을 포함하고, 상기 임펠러는 상기 모터의 회전축에 연결된 주판과; 상기 주판에 형성된 복수개의 전곡형 블레이드와; 상기 복수개의 전곡형 블레이드를 연결하는 림을 포함하고, 상기 복수개의 전곡형 블레이드는 압력면 및 부압면 각각이 곡면이고, 트레일링 에지에 상기 트레일링 에지의 폭 방향으로 장방향인 세레이션이 형성된다.
상기 세레이션은 상기 임펠러의 회전 중심축과 나란한 방향으로 홈부와 돌출부가 교대 형성될 수 있다.
상기 세레이션은 상기 홈부의 피치가 상기 세레이션 전체 폭의 0.02∼0.06배일 수 있다.
상기 세레이션은 공기 유동 방향의 길이가 상기 전곡형 블레이드를 따라 휘어진 선 길이의 0.1~0.3배일 수 있다.
본 발명은 전곡형 블레이드의 트레일링 에지에 형성된 세레이션이 전곡형 블레이드의 트레일링 에지 후류의 소음을 저감할 수 있는 이점이 있다.
도 1은 본 발명에 따른 시로코팬 일실시예가 공기조화기에 적용된 일예가 도시된 도,
도 2는 본 발명에 따른 시로코팬 일실시예의 내부가 도시된 일부 절결 평면도,
도 3은 본 발명에 따른 시로코팬 일실시예의 임펠러가 도시된 사시도,
도 4는 본 발명에 따른 시로코팬 일실시예 전곡형 블레이드의 세레이션이 확대 도시된 도,
도 5는 도 4에 도시된 홈부 후류의 소음과 돌출부 후류 소음의 위상차에 의한 소음저감이 도시된 도,
도 6은 본 발명에 따른 시로코팬 일실시예의 전곡형 블레이드가 도시된 평면도,
도 7은 본 발명에 따른 시로코팬 일실시예의 복수개 전곡형 블레이드가 도시된 단면도,
도 8은 본 발명에 따른 시로코팬 일실시예의 인자별 소음을 측정한 결과,
도 9는 본 발명에 따른 시로코팬 일실시예의 풍량에 따른 소음 변화를 비교예의 풍량에 따른 소음 변화와 함께 도시한 그래프이다.
이하, 본 발명의 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 시로코팬 일실시예가 공기조화기에 적용된 일예가 도시된 도이고, 도 2는 본 발명에 따른 시로코팬 일실시예의 내부가 도시된 일부 절결 평면도이며, 도 3은 본 발명에 따른 시로코팬 일실시예의 임펠러가 도시된 사시도이다.
도 1에 도시된 공기조화기는 캐비닛(2)과; 캐비닛(2) 내부에 설치된 열교환기(4)와; 열교환기(4)로 공기를 통과시키고 열교환기(4)를 통과한 공기를 흡인하여 송풍하는 시로코팬(6)을 포함할 수 있다.
공기조화기는 스텐드형 공기조화기와 벽걸이형 공기조화기나 천장형 공기조화기와 덕트형 공기조화기와 중 하나일 수 있다. 공기조화기가 덕트형 공기조화기로 구성될 경우, 캐비닛(2)에는 피공조실의 공기가 열교환기(4)로 흡입되게 안내되는 흡입덕트가 연결될 수 있고, 캐비닛(2) 또는 시로코팬(6)에는 시로코팬(6)에서 송풍된 공기를 피공조실로 토출되게 안내되는 토출덕트가 연결될 수 있다.
시로코팬(6)은 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 모터(12)와, 모터(12)에 의해 회전되는 임펠러(14)와, 임펠러(14)를 둘러싸고 벨마우스(I)와 공기토출부(O)가 형성된 스크롤 하우징(16)을 포함한다.
모터(12)는 임펠러(14)를 회전시키는 구동원으로서, 회전축(13)이 임펠러(14)에 직접 연결되는 것이 가능하고, 회전축이 벨트나 풀리 등의 동력전달부재를 통해 임펠러(14)에 연결되는 것이 가능하다.
시로코팬(6)은 하나의 모터(12)가 하나의 임펠러(14)를 회전시키게 구성될 수 있다. 이 경우 임펠러(14)는 모터(12)의 좌측과 우측 중 일측으로 돌출된 회전축에 연결되며, 하나의 임펠러(14)는 하나의 스크롤 하우징(16)에 의해 둘러싸일 수 있다.
시로코팬(6)은 하나의 모터(12)가 복수개의 임펠러(14)를 회전시키게 구성되는 것이 가능하다. 이 경우 모터(12)는 한 쌍의 임펠러(14) 사이에 위치되는 양축모터로 구성될 수 있다. 모터(12)의 좌측에 돌출된 회전축은 모터(12)의 좌측에 위치하는 임펠러에 연결될 수 있고, 모터(12)의 우측에 돌출된 회전축은 모터(12)의 우측에 위치하는 임펠러에 연결될 수 있으며, 임펠러(14) 각각은 스크롤 하우징(16)의 각각에 의해 둘러싸일 수 있다.
임펠러(14)는 도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 모터(12)에 의해 회전되는 주판(22)과, 주판(22)에 배치된 복수개의 전곡형 블레이드(24)와, 복수개의 전곡형 블레이드(24)를 연결하는 림(38)을 포함한다.
주판(22)은 모터(12)의 회전축(13)이 결합되는 회전축 결합부가 형성될 수 있다.
복수개의 전곡형 블레이드(24)는 주판(22)의 일면과 타면 중 적어도 하나의 면에 형성될 수 있다. 복수개의 전곡형 블레이드(24)는 주판(22)에 일정간격으로 배열될 수 있다. 복수개의 전곡형 블레이드(24)는 주판(22) 중 벨마우스(I)를 마주보는 면에 일정간격으로 이격될 수 있다.
복수개의 전곡형 블레이드(24)는 주판(22)의 일면에만 배치되어 공기를 임펠러(14)의 한 방향으로만 흡입하는 것이 가능하다.
복수개의 전곡형 블레이드(24)는 주판(22)의 일면과 타면 각각에 주판(22)을 사이에 두고 배치되어 공기를 임펠러(14)의 두 방향으로 흡입하는 것이 가능하다.
복수개의 전곡형 블레이드(24)는 주판(22)의 일면에 형성된 복수개의 제1전곡형 블레이드와, 복수개의 제1전곡형 블레이드를 연결하는 제1림이 제1임펠러부를 형성할 수 있다.
복수개의 전곡형 블레이드(24)는 주판(22)의 타면에 형성된 복수개의 제2전곡형 블레이드와, 복수개의 제2전곡형 블레이드를 연결하는 제2림이 제2임펠러부를 형성할 수 있다.
복수개의 전곡형 블레이드(24)는 회전 방향으로 앞으로 굽게 형성되고, 일단과 임펠러(14)의 회전 중심축(C) 사이의 거리가 타단과 임펠러(14)의 회전 중심죽(C) 사이의 거리가 상이할 수 있다.
복수개의 전곡형 블레이드(24)는 회전 중심축(C)과 거리가 상대적으로 짧은 일단이 리딩 에지(25, Leading Edge ; 전연)이고, 회전 중심축(C)과 거리가 상대적으로 먼 타단이 트레일링 에지(26, Trailing Edge ; 후연)이다.
복수개의 전곡형 블레이드(24)는 트레일링 에지(26)에 트레일링 에지(26)의 폭 방향(X)으로 장방향인 세레이션(28)이 형성될 수 있다. 여기서, 트레일일 에지(26)의 폭 방향(X)은 임펠러(14)의 회전 중심축(C)과 나란한 방향일 수 있다. 세레이션(28)은 트레일링 에지(26)의 폭 방향(X)으로 홈부(29)와 돌출부(30)가 교대 형성될 수 있다. 홈부(29)와 돌출부(30)는 전곡형 블레이드(24)의 트레일링 에지(26)에 임펠러(14)의 회전 중심축(C)과 나란한 방향으로 교대 형성될 수 있다. 돌출부(30)는 전곡형 블레이드(24)의 트레일링 에지(26)에 트레일링 에지(26)의 후류를 향하는 방향으로 돌출 형성될 수 있고, 홈부(29)는 한 쌍의 돌출부(30)의 사이에 돌출부(30)가 돌출되는 방향의 반대 방향으로 함몰 형성될 수 있다.
림(38)은 복수개의 전곡형 블레이드(24)를 연결하는 지지링일 수 있다.
스크롤 하우징(16)은 한 쌍의 측판(42)(43)과, 한 쌍의 측판(42)(43)을 잇는 스크롤부(44)를 포함할 수 있다. 스크롤 하우징(16)은 서로 마주보는 2개의 측판(42)(43)을 스크롤부(44)가 잇게 형성될 수 있다. 벨마우스(I)는 한 쌍의 측판(42)(43) 중 적어도 하나에 형성될 수 있다.
시로코팬(6)은 벨마우스(I)가 단수개 형성된 단흡입형 시로코팬으로 구성되는 것이 가능하고, 벨마우스(I)가 2개 형성된 양흡입형 시로코팬으로 구성되는 것이 가능하다.
시로코팬(6)은 단흡입형 시로코팬일 경우, 한 쌍의 측판(42)(43) 중 하나에만 벨마우스(I)가 형성될 수 있고, 양흡입형 시로코팬일 경우 한 쌍의 측판(42)(43) 각각에 벨마우스(I)가 형성될 수 있다.
도 4는 본 발명에 따른 시로코팬 일실시예 전곡형 블레이드의 세레이션이 확대 도시된 도이고, 도 5는 도 4에 도시된 홈부 후류의 소음과 돌출부 후류 소음의 위상차에 의한 소음저감이 도시된 도이다.
시로코팬(6)은 전곡형 블레이드(24)의 트레일링 에지(26)에 세레이션(28)이 형성되지 않을 경우, 트레일링 에지(26) 후류에 의한 소음이 발생될 수 있다. 전곡형 블레이드(24)의 트레일링 에지(26)에 형성된 세레이션(28)은 이러한 트레일링 에지(26) 후류의 소음이 갖는 위상을 변화시켜 서로 상쇄시키는 원리로 소음을 저감할 수 있다.
세레이션(28)은 공기 안내 방향으로 홈부(29)의 최선단(29A) 위치(P1)와 돌출부(30)의 최후단(30A) 위치(P2)가 서로 상이하다.
홈부(29)의 최선단(29A) 주변 후류의 소음(A1)과 돌출부(30)의 최후단(30A) 주변 후류의 소음(A2)은 도 5에 도시된 바와 같이, 서로 다른 위상차를 갖는다.
홈부(29)의 최선단(29A) 주변 후류의 소음(A1)과 돌출부(30)의 최후단(30A) 주변 후류의 소음(A2)은 도 5에 도시된 바와 같이, 서로 상쇄되며, 전곡형 블레이드 트레일링 에지(26) 후류의 소음은 그 진폭이 감소된다.
홈부(29) 및 돌출부(30)는 삼각형이나 사각형이나 사다리꼴이나 곡선 등의 형상으로 형성되는 것이 가능하고, 그 이외에 다양한 형상으로 형성되는 것이 가능하다.
홈부(29) 및 돌출부(30)는 형상이 서로 상이하거나 동일할 수 있다. 일예로, 홈부(29)와 돌출부(30) 중 홈부(29)가 삼각형 형상으로 형성되고, 돌출부(30)가 사다리꼴 형상으로 형성되는 것도 가능하다. 다른 예로, 홈부(29)와 돌출부(30)는 모두 삼각형 형상으로 형성되는 것도 가능하며, 그 형상에 한정되지 않음은 물론이다.
도 6은 본 발명에 따른 시로코팬 일실시예의 전곡형 블레이드가 도시된 평면도이고, 도 7은 본 발명에 따른 시로코팬 일실시예의 복수개 전곡형 블레이드가 도시된 단면도이며, 도 8은 본 발명에 따른 시로코팬 일실시예의 인자별 소음을 측정한 결과이다.
복수개의 전곡형 블레이드(24)는 리딩 에지(25)와 압력면(31)과 부압면(32)에 세레이션(28)이 형성되지 않고, 트레일링 에지(26)에만 세레이션(28)이 형성될 수 있다.
복수개의 전곡형 블레이드(24)의 압력면(31)과 복수개의 전곡형 블레이드(24)의 부압면(32) 각각은 세레이션이 형성되지 않는 곡면일 수 있다.
시로코팬은 홈부(29)의 피치(S) 및 세레이션(28)의 공기 유동 방향의 폭(T)에 따라 소음이 상이할 수 있다.
시로코팬은 세레이션(28)이 소정의 폭(R)으로 형성될 수 있다. 세레이션(28)의 폭(R)은 세레이션(28)의 장방향 폭으로서, 임펠러(14)의 회전 중심축(C)과 나란한 방향의 폭이다. 세레이션(28)의 폭(R)은 전곡형 블레이드(24)의 트레일링 에지(26) 폭(L) 보다 짧거나 전곡형 블레이드(24)의 트레일링 에지(26) 폭(L)과 같을 수 있다.
도 8을 참조하면, 시로코팬은 세레이션(28)의 폭(R)과 세레이션(28)의 홈부(29) 피치(S)의 비(S/R)에 따라 소음이 상이하다. 시로코팬은 세레이션(28)의 폭(R)이 동일할 경우, 세레이션(28)의 홈부(29) 피치(S)가 작을수록 소음이 작고, 시로코팬은 세레이션(28)의 홈부(29) 피치(S)가 세레이션(28) 전체 폭(R)의 0.02∼0.06배인 것이 바람직하다.
도 8을 참조하면, 시로코팬은 전곡형 블레이드(24)를 따라 휘어진 선(CL)의 길이(U)와 세리이션(28)의 공기 유동 방향 폭(T)의 비(T/U)에 따라 소음이 상이하다. 시로코팬은 전곡형 블레이드(24)를 따라 휘어진 선(CL)의 길이(U)가 동일할 경우, 세레이션(28)의 공기 유동 방향의 폭(T)이 짧을수록 소음이 작고, 세레이션(28)은 공기 유동 방향 폭(T)이 전곡형 블레이드(24)를 따라 휘어진 선(CL) 길이(U)의 0.1~0.3배인 것이 바람직하다.
도 8을 참조하면, 시로코팬은 세레이션(28)의 홈부(29) 피치(S)가 세레이션(28) 전체 폭(R)의 0.02∼0.06배이고, 세레이션(28)의 공기 유동 방향 폭(T)이 전곡형 블레이드(24)를 따라 휘어진 선(CL) 길이(U)의 0.1~0.3배인 것이 가장 바람직하다.
도 9는 본 발명에 따른 시로코팬 일실시예의 풍량에 따른 소음 변화를 비교예의 풍량에 따른 소음 변화와 함께 도시한 그래프이다.
도 9에 도시된 V는 본 발명에 따른 시로코팬의 풍량(CMM)에 따른 소음(dB)의 변화가 도시된 결과이고, 도 9에 도시된 W는 전곡형 블레이드의 트레일링 에지에 세레이션이 형성되지 않는 비교예의 풍량(CMM)에 따른 소음(dB)의 변화가 도시된 결과이다.
도 9에 도시된 풍량에 따른 소음의 변화는 세레이션(28)의 유무만 상이하고, 소음 및 풍량에 영향을 줄 수 있는 전곡형 블레이드(24)의 형상이나 전곡형 블레이드(24)의 크기 등의 타 인자들이 모두 동일한 상태에서 측정된 결과이다.
도 9에 도시된 바와 같이, 복수개 전곡형 블레이드(24)의 트레일링 에지(26)에 세레이션(28)이 형성된 본 발명은, 동일 풍량을 기준으로 비교예 보다 대략 1.2 dB 소음이 작은 것이 확인될 수 있다.
12: 모터 14: 임펠러
16: 스크롤 하우징 22: 주판
24: 전곡형 블레이드 25: 리딩 에지
26: 트레일링 에지 28: 세레이션
29: 홈부 30: 돌출부
31: 압력면 32: 부압면

Claims (8)

  1. 모터에 의해 회전되는 주판과;
    상기 주판에 배치된 복수개의 전곡형 블레이드와;
    상기 복수개의 전곡형 블레이드를 연결하는 림을 포함하고,
    상기 복수개의 전곡형 블레이드는 트레일링 에지에 상기 트레일링 에지의 폭 방향으로 장방향인 세레이션이 형성된 시로코팬.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 세레이션은 상기 트레일링 에지의 폭 방향으로 홈부와 돌출부가 교대 형성된 시로코팬.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 세레이션은 상기 홈부의 피치가 상기 세레이션 전체 폭의 0.02∼0.06배인 시로코팬.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 세레이션은 공기 유동 방향의 길이가 상기 전곡형 블레이드를 따라 휘어진 선 길이의 0.1~0.3배인 시로코팬.
  5. 모터와;
    상기 모터에 의해 회전되는 임펠러와;
    상기 임펠러를 둘러싸고, 벨마우스와 공기토출부가 형성된 스크로 하우징을 포함하고,
    상기 임펠러는
    상기 모터의 회전축에 연결된 주판과;
    상기 주판에 형성된 복수개의 전곡형 블레이드와;
    상기 복수개의 전곡형 블레이드를 연결하는 림을 포함하고,
    상기 복수개의 전곡형 블레이드는
    압력면 및 부압면 각각이 곡면이고,
    트레일링 에지에 상기 트레일링 에지의 폭 방향으로 장방향인 세레이션이 형성된 시로코팬.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 세레이션은 상기 임펠러의 회전 중심축과 나란한 방향으로 홈부와 돌출부가 교대 형성된 시로코팬.
  7. 제 5 항 또는 제 6 항에 있어서,
    상기 세레이션은 상기 홈부의 피치가 상기 세레이션 전체 폭의 0.02∼0.06배인 시로코팬.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 세레이션은 공기 유동 방향의 길이가 상기 전곡형 블레이드를 따라 휘어진 선 길이의 0.1~0.3배인 시로코팬.
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