KR20180076554A

KR20180076554A - 축류팬

Info

Publication number: KR20180076554A
Application number: KR1020160180841A
Authority: KR
Inventors: 조경석; 김명훈
Original assignee: 한온시스템 주식회사
Priority date: 2016-12-28
Filing date: 2016-12-28
Publication date: 2018-07-06
Also published as: CN110114583A; US20190309766A1; CN111911457A; KR102548590B1; US11105337B2; WO2018124773A1

Abstract

본 발명은 축류팬에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 허브와, 상기 허브의 원주에 방사상으로 배치되어 익근이 상기 허브에 결합되는 다수의 날개를 포함하는 축류팬에 있어서, 상기 날개는 후연의 위치가 전연으로부터 점진적으로 후퇴 및 전진이 반복되는 파형 형태를 가지도록 형성되고, 후연은 동일 평면 상에 위치하며, 설치각이 날개의 길이방향으로 진행할수록 변화되는 축류팬에 관한 것이다.

Description

축류팬{Axial flow Fan}

축류팬은 일반적으로 팬 쉬라우드 내에 수용 구비되며, 팬 쉬라우드에 축류팬을 회전시키기 위한 모터 등이 고정되고, 팬 쉬라우드가 마운팅되어 그 위치가 고정된다.

이와 같이, 축류팬, 팬 쉬라우드, 모터 등이 이루는 축류팬 조립체가 열교환기 또는 엔진 룸 바닥에 마운팅되어 열교환기 전방 또는 후방에 배치되게 된다.

도 1은 열교환기 및 축류팬 조립체의 배치의 일 실시예를 도시한 것이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 축류팬(10)은 공기 송풍 방향에 대해서 라디에이터(21) 및 콘덴서(22) 등과 같은 열교환기(20)들과 나란하게 병렬 배치되어, 공기의 강제 대류를 일으킴으로써, 상기 열교환기(20)의 코어로 공기의 흐름이 원활하게 이루어지도록 한다.

도 2는 종래의 축류팬을 나타낸 도면이다.

도 2에 도시된 바와 같이, 축류팬(10)은 허브(12) 및 상기 허브(12)의 원주에 방사상으로 배치되는 다수의 날개(11)를 포함하여 형성된다.

상기 날개(11)의 익단(11a) 측에는 다수의 상기 날개(11)들을 서로 연결하는 팬 밴드(13)가 더 구비될 수 있다.

상술된 바와 같이, 상기 축류팬(10)은 열교환기를 통과하는 공기의 흐름을 더욱 원활하게 하기 위해 강제 송풍을 일으키기 위한 것이므로, 송풍 효율을 높이기 위한 날개(11)의 형상 설계가 매우 중요하다.

한편, 종래의 날개 형상 설계 연구에서는 풍량을 증대시키기 위한 연구가 대부분이었으며, 이는 송풍 효율을 높이는 것이 열교환기에서의 열교환 성능을 높이는 것과 직결되는 것이므로, 풍량을 높이고자 하는 것이 대부분의 날개 형상 설계 연구의 주 목적이었다.

이때, 열교환기에서 열교환 성능을 극대화하기 위해서는 풍량을 높이는 것 뿐만 아니라, 열교환기 전체 면적에 대하여 분배 송풍되는 풍량의 최적화 또한 중요히다.

더불어, 최근에는 자동차가 생활 필수품에 가까울 만큼 많은 사람들이 이용하고 있으므로, 차량의 운전자 및 탑승객에게 더욱 쾌적한 승차감을 줄 수 있도록 하기 위한 연구 또한 활발히 이루어지고 있다.

이러한 연구 중 하나가 소음 개선 연구로서, 축류팬에서 발생되는 소음은 제품의 경쟁력 향상을 위해 꾸준히 개선되고 있다.

대한민국 공개특허공보 제10-2016-0083478호

본 발명은 상술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 허브와, 상기 허브의 원주에 방사상으로 배치되어 익근이 상기 허브에 결합되는 다수의 날개를 포함하는 축류팬에 있어서, 날개의 형상을 변형하여 축류팬의 동작에 의한 소음의 발생을 감소시킬 수 있을 뿐만 아니라, 소비전력을 저감할 수 있는 축류팬을 제공하는 것이다.

본 발명에 따른 축류팬은 허브와, 상기 허브의 원주에 방사상으로 배치되며 익근이 상기 허브에 결합되는 다수의 날개를 포함하여 이루어지는 축류팬에 있어서, 상기 축류팬의 반경방향을 길이방향이라 하고, 상기 날개의 전연(leading edge)과 후연(trailing edge)을 연결한 길이를 익현길이(L)(chord length)라 하며, 상기 날개의 후연에서 축류팬의 수평면과 형성하는 각도를 설치각(α)(setting angle)이라 하며, 상기 날개는 길이방향으로 진행할수록 상기 후연의 위치가 상기 전연으로부터 점진적으로 후퇴 및 전진이 반복되는 파형 형태를 가져 상기 후연의 위치와 설치각(α)이 길이방향으로 진행할수록 지속적으로 변화되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 날개는 익현길이(L)가 길이방향으로 진행할수록 지속적으로 변화되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 날개는 길이방향으로 진행할수록 상기 후연의 파형 형태가 적어도 2번 이상 반복되도록 형성되는 것을 특징으로 한다,

또한, 상기 날개는 상기 후연이 전연으로부터 6mm 내지 8mm의 범위로 점진적으로 후퇴 및 전진되어 형성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 날개는 상기 후연이 상기 허브에서 길이방향으로의 동일 평면상에 위치되도록 형성되는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 축류팬은 허브와, 상기 허브의 원주에 방사상으로 배치되어 익근이 상기 허브에 결합되는 다수의 날개를 포함하는 축류팬에 있어서, 상기 날개는 후연의 위치가 전연으로부터 점진적으로 후퇴 및 전진이 반복되는 파형 형태를 가지도록 형성되고, 익현길이와 설치각이 날개의 길이방향으로 진행할수록 변화되도록 형성됨으로써, 후연을 통과하는 공기의 출구 길이방향으로 서로 다른 각도를 가지는 유동 분포를 가짐에 따라, 압력 분포가 분산되어 소음이 저감되는 장점이 있다.

또한, 본 발명에 따른 축류팬은 서로 다른 각도를 가지는 유동 분포를 가짐에 따라 전연에서 후연 방향으로의 유동 안내로가 형성되므로, 허브로부터 날개 길이방향으로의 유동을 최소화함으로써, 소비전력이 저감되는 장점이 있다.

도 1은 일반적인 열교환기 및 축류팬의 배치를 나타낸 도면.
도 2는 일반적인 축류팬을 나타낸 도면.
도 3은 본 발명에 따른 축류팬을 나타낸 도면.
도 4는 본 발명에 따른 축류팬과 종래 축류팬을 비교한 도면.
도 5는 본 발명에 따른 축류팬의 해석 결과를 나타낸 도면.
도 6은 본 발명에 따른 축류팬의 익현길이 및 설치각을 정의한 도면.
도 7은 본 발명에 따른 축류팬을 나타낸 또 다른 도면,
도 8은 본 발명에 따른 축류팬의 팬 밴드를 나타낸 도면.
도 9는 본 발명에 따른 축류팬의 효과를 나타낸 도면.

이하, 상술한 바와 같은 특징을 가지는 본 발명에 따른 축류팬을 도면을 참고로 상세히 설명한다.

도 3은 본 발명에 따른 축류팬을 나타낸 도면이고, 도 4는 본 발명에 따른 축류팬과 종래 축류팬을 비교한 도면이다.

도 3 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 축류팬(100)은 허브(120) 및 날개(110)를 포함하여 형성되며, 상기 날개(110)의 익현길이(L)(chord length) 및 설치각(α)(setting angle)을 포함하는 형태를 특정하여 다른 쉬라우드 등의 구성 형태에 변화 없이도 소음을 저감하며, 풍량 특성을 만족할 수 있다.

상기 허브(120)는 상기 축류팬(100)의 중앙 영역을 형성하는 부분으로서, 축류팬(100)의 중심에 회전축이 연결된다.

또한, 상기 허브(120)는 상기 축류팬(100)을 구동하기 위한 팬 모터가 안착될 수 있다.

상기 날개(110)는 상기 허브(120)의 원주에 방사상으로 복수 배치되는 구성으로, 공기를 축방향으로 이송한다.

한편, 본 발명에 따른 축류팬(100)은 원판 형태로 형성되어 상기 날개(110)의 각익단을 연결하는 팬 밴드(130)를 더 포함할 수 있다.

상기 팬 밴드(130)가 더 형성되는 경우에는 전체 축류팬(100)의 구조적인 안전성을 더욱 높일 수 있다.

아울러, 본 발명에 따른 축류팬에서는 상기 축류팬(100)의 반경방향을 길이방향이라 정의한다.

상기 날개(110)는 회전방향에 따라 공기와 먼저 접촉되는 영역인 전연(111)(leading edge)과, 상기 전연(111)에 반대되는 측으로 공기가 빠져 나가는 영역인 후연(112)(trailing edge)을 포함한다.

상술된 익현길이(L)는 상기 날개(110)의 전연(111)과 후연(112)을 직선으로 연결한 길이를 의미하고, 상기 설치각(α)은 상기 후연(112)에서 축류팬(100)의 수평면과 형성하는 각도를 의미한다. (도 7 참조)

본 발명에 따른 축류팬(100)의 상기 날개(110)는 길이방향으로 진행할수록 상기 후연(112)의 위치가 상기 전연(111)으로부터 점진적으로 후퇴 및 전진이 반복되는 파형 형태를 가진다.

상기 날개(110)는 길이방향으로 후연(112)의 위치가 점진적으로 후퇴 및 전진이 반복되는 파형 형태를 가짐으로써, 상기 후연(112)의 위치가 길이방향으로 진행할수록 지속적으로 변화될 뿐만 아니라, 설치각(α) 또한 길이방향으로 진행할수록 지속적으로 변화된다.

이때, 본 발명에 따른 축류팬의 날개(100)는 익현길이(L)가 길이방향으로 진행할수록 지속적으로 변화될 수 있으며, 이를 위해 전연(111)과 후연(112)은 길이방향으로 진행할수록 지속적으로 위치가 변화되는 형상일 수 있다.

도 4에 도시된 바와 같이, 종래 축류팬의 경우 익현길이는 허브에서 길이방향으로 진행할 시, 일정하게 형성되는 반면, 본 발명에 따른 축류팬(100)은 날개(110)의 후연(112) 위치를 파형 형태로 형성함으로써, 익현길이(L)가 후연(112)의 후퇴 및 전진에 따라 길어졌다가 짧아지는 것을 반복하는 형상으로 형성된다.

아울러, 종래 축류팬의 경우 설치각은 길이방향으로 진행 시, 익현길이가 완만하게 변하는 것에 대응하여 설치각 또한 완만하게 형성된다.

반면, 본 발명에 따른 축류팬(100)의 날개(110)는 전연(111)으로부터 익현길이(L)가 상이한 파형 형상을 가짐으로써, 이에 따른 설치각(α) 또한 길이방향으로 진행 시, 파형 형상을 가지도록 형성된다.

즉, 본 발명에 따른 축류팬(100)의 날개(110)는 공기가 날개(110)로부터 빠져나가는 후연(112)의 설치각(α)이 길이방향으로 상이하게 형성되므로, 서로 다른 각도를 가지는 후연(112)에 의해 공기의 유동 또한 다른 각도로 분포하게 된다.

다시 말해, 후연(112)을 통과하는 공기의 출구 길이방향으로 서로 다른 각도를 가지는 유동 분포를 가짐에 따라, 압력 분포가 분산되어 소음이 저감되는 효과를 가진다.

또한, 전연(111)에서 후연(112) 방향으로 공기의 유동이 각각 분포함에 따라, 공기가 유동하는 안내로를 형성됨에 따라, 공기는 안내되는 유동로를 따라 전연(111)에서 후연(112)으로 이동되어 날개(110)를 벗어나게 된다.

이는 허브(120)에서 길이방향으로의 공기 유동을 최소화할 수 있으므로, 이에 따른 소비전력이 저감되는 효과를 가진다.

이때, 상기 날개(110)는 공기의 유동로를 다수 형성하여 소음을 저감시키고, 허브(120)에서 길이방향으로 유동하는 공기를 최소화하기 위해 길이방향으로 진행할수록 상기 후연(112)의 파형 형태가 적어도 2번 이상 반복되도록 형성하는 것이 바람직하며, 길이방향에 따라 다양한 반복 횟수의 설정이 가능함은 물론이다.

도 5는 본 발명에 따른 축류팬의 해석 결과를 나타낸 도면이다.

도 5에 도시된 바와 같이, 동일한 풍량에서 본 발명에 따른 축류팬(100)의 동작에 따라 2개의 케이스를 바탕으로 동일한 풍량에서 후연(112)이 전연(111)으로부터 후퇴 및 전진하는 길이에 따른 소비전력을 해석하였다.

본 발명에 따른 파형 형상을 가지는 후연(112)을 포함하는 날개(110)가 구성된 축류팬(100)은 후연(112)이 전연(111)으로부터 후퇴 및 전진하는 길이가 길어짐에 따라, 소비전력이 저감되는 것을 나타냈으며, 후연(112)이 전연(111)으로부터 7mm의 길이로 후퇴 및 전진 할 시, 소비전력이 최대로 감소하는 결과가 나타났다.

다만, 8mm에서 9mm로 길이가 길어질 경우에는 하나의 케이스 소비전력이 오히려 증가하는 결과를 나타냈으며, 이를 토대로 본 발명에 따른 축류팬(100)의 날개(110)는 후연(112)이 전연(111)으로부터 6mm 내지 8mm 사이의 범위 안에서 후퇴 및 전진하도록 형성하는 것이 바람직하다.

다만, 축류팬(100)의 크기 및 설치되는 장소에 따라 다양하게 형성 가능하므로, 한정하지는 않는다.

도 7은 본 발명에 따른 축류팬을 나타낸 또 다른 도면이고, 도 8은 본 발명에 따른 축류팬의 팬 밴드를 나타낸 도면이다.

도 7에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 축류팬(100)의 날개(110)는 날개(110)의 후연(112)이 상기 허브(110)에서의 길이방향으로 동일 평면상에 위치되도록 형성되는 것이 바람직하다.

도 7 내지 도 8에 도시된 바와 같이, 상기 날개(110)의 후연(112)은 상기 길이방향으로의 전진(rake) 시, 동일 평면상에 형성됨으로써, 이에 따른 높이의 반복 요동에 따른 팬 밴드(130)의 높이를 최소화할 수 있는 장점이 있다.

실시예로서, 후연(112)이 길이방향으로 동일 평면상에 위치되도록 형성함으로써, 팬 밴드(130)의 높이는 종래의 축류팬에 비해 35%가 감소된 높이를 형성할 수 있으며, 이에 따라 축류팬(100)의 중량은 13.5%가 감소되는 결과를 나타내었다.

도 9에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 축류팬(100) 날개(110)의 후연(112)이 전연(111)으로부터 후퇴 및 전진하는 파형 형상을 가지되, 길이방향으로 적어도 2번 이상 반복되도록 형성됨으로써, 공기의 유동로를 후연(112)의 위치에 따라 각각 달리 분포시켜 이에 따른 압력분포의 분산에 따른 소음을 저감시킬 수 있을 뿐만 아니라, 후연(112)의 파형 형상에 따라 공기가 유동하는 안내로를 형성함으로써, 허브(120)에서 길이방향으로 유동하는 공기를 최소화하여 소비전력을 저감할 수 있다.

이에 따라, 동일 소비전력인 300W와 400W를 기준으로, 본 발명에 따른 축류팬(100)은 종래의 축류팬에 비해 풍량이 상승될 뿐만 아니라, 소음이 감소하는 결과를 나타내었다.

또한, 상술된 바와 같이, 팬 밴드(130)의 높이가 종래의 축류팬에 비해 감소되도록 형성될 수 있으므로, 이에 따른 축류팬(100)의 중량 또한 저감되는 결과를 나타내었다.

본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 아니하며, 적용범위가 다양함은 물론이고, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이다.

100 : 축류팬
110 : 날개
111 : 전연
112 : 후연
120 : 허브
130 : 팬 밴드

Claims

허브(120)와, 상기 허브(120)의 원주에 방사상으로 배치되며 익근이 상기 허브(120)에 결합되는 다수의 날개(110)를 포함하여 이루어지는 축류팬(100)에 있어서,
상기 축류팬(100)의 반경방향을 길이방향이라 하고, 상기 날개(110)의 전연(leading edge)(111)과 후연(trailing edge)(112)을 연결한 길이를 익현길이(L)(chord length)라 하며, 상기 날개(110)의 후연에서 축류팬의 수평면과 형성하는 각도를 설치각(α)(setting angle)이라 하며,
상기 날개(110)는 길이방향으로 진행할수록 상기 후연(112)의 위치가 상기 전연(111)으로부터 점진적으로 후퇴 및 전진이 반복되는 파형 형태를 가져 상기 후연(112)의 위치와 설치각(α)이 길이방향으로 진행할수록 지속적으로 변화되는 것을 특징으로 하는 축류팬.
제 1항에 있어서,
상기 날개(100)는
익현길이(L)가 길이방향으로 진행할수록 지속적으로 변화되는 것을 특징으로 하는 축류팬.
제 1항에 있어서,
상기 날개(110)는
길이방향으로 진행할수록 상기 후연(112)의 파형 형태가 적어도 2번 이상 반복되도록 형성되는 것을 특징으로 하는 축류팬.
제 1항에 있어서,
상기 날개(110)는
상기 후연(112)이 전연(111)으로부터 6mm 내지 8mm의 범위로 점진적으로 후퇴 및 전진되어 형성되는 것을 특징으로 하는 축류팬.
제 1항에 있어서,
상기 날개(110)는
상기 후연(112)이 상기 허브(120)에서 길이방향으로의 동일 평면상에 위치되도록 형성되는 것을 특징으로 하는 축류팬.