KR100347050B1

KR100347050B1 - 냉장고용 축류팬

Info

Publication number: KR100347050B1
Application number: KR1019990048205A
Authority: KR
Inventors: 최무용
Original assignee: 엘지전자주식회사
Priority date: 1999-11-02
Filing date: 1999-11-02
Publication date: 2002-08-03
Also published as: ITRM20000471A1; ITRM20000471A0; DE10042230A1; IT1316606B1; KR20010045082A; US6394754B1

Abstract

본 발명은 냉장고의 기계실에 설치된 압축기와 응축기를 냉각시키기 위해 사용되는 냉장고의 기계실용 축류팬에 관한 것으로서, 특히 냉장고 기계실 내에서의 공기 유동을 촉진시켜 원활한 공기의 흡입 및 토출을 유도함으로써 매끄럽지 못한 공기 유동으로 인해 불필요하게 발생하는 소음을 최소화함은 물론, 흡입 및 토출되는 공기량을 증가시켜 궁극적으로는 냉장고의 기계실에 요구되는 풍량을 만족시키면서 저소음을 구현시킬 수 있도록 하는 냉장고용 축류팬에 관한 것으로서,

허브에 설치된 블레이드의 갯수가 3개이고 바깥지름이 150±1㎜, 안지름은 35±1㎜이 되며, 블레이드 앞전거리와 뒷전거리는 43.5±1㎜, 14.2±1㎜로 형성되고, 최대 캠버 위치는 0.7∼0.75로 일정하게 분포되며, 최대 캠버율은 블레이드 허브에서는 4.8∼5.2%, 블레이드 팁에서는 6.1∼6.5%로 선형적인 분포를 이루고, 피치각도는 블레이드 허브에서 43.8°∼44.2°, 블레이드 팁에서 29.8°∼30.2°로 선형적으로 분포되며, 스윕각도는 블레이드 허브에서 중간점까지 2차 포물선 형태를 이루고, 상기한 중간점에서 블레이드 팁까지 다른 2차 포물선 형태를 이루도록 분포되어 이중 포물선 형태를 갖도록 형성된 것을 특징으로 한다.

Description

냉장고용 축류팬 { Axial flow fan of refrigerator }

본 발명은 냉장고의 기계실에 설치된 압축기와 응축기를 냉각시키기 위해 사용되는 냉장고용 축류팬에 관한 것으로서, 특히, 냉장고 기계실 내에서의 공기 유동을 원활히 하기 위하여 블레이드의 개수가 3개이고 팬의 내외경비가 0.21∼0.25이며 상기 블레이드의 스윕각도, 피치각도, 캠버량이 각각 비교적 크게 이루어지는 냉장고용 축류팬에 관한 것이다.

도 1은 일반적인 사이드 바이 사이드 타입 냉장고가 도시된 구성도이고, 도 2는 사이드 바이 사이드 타입 냉장고의 내부 구조 및 냉기 유로가 도시된 정면도이고, 도 3은 도 2의 좌측면도이고, 도 4는 도 2의 우측면도이다. 또한, 도 5는 일반적인 냉장고 기계실의 내부 구조 및 공기 유로가 도시된 평면도이고, 도 6은 도 5의 정면도이다.

일반적인 사이드 바이 사이드 타입 냉장고는, 도 1 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 크게 상하 방향으로 길게 형성된 냉동실(10)과, 상기 냉동실(10)과 같이 상하 방향으로 길게 형성되어 상기 냉동실(10)의 측면에 결합된 냉장실(20)로 구분된다.

여기서, 상기 냉동실(10)의 후측에는 냉매와의 열교환을 통해 냉기를 제공하는 증발기(11)가 설치되고, 상기 증발기(11)의 상측에는 증발기(11)로부터 제공된 냉기를 흡입하여 상기 냉동실(10)과 냉장실(20)로 공급하는 냉기공급용 팬(13)이 설치되어 있다.

또한, 상기 냉동실(10) 및 냉장실(20)의 하단에 형성된 기계실(21)에는, 도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이, 냉매를 압축시키는 압축기(22)와, 상기 압축기(22)에서 압축된 냉매를 공기와의 열교환을 통해 응축시키는 응축기(23)와, 상기 압축기(22)와 응축기(23)를 냉각시키기 위한 냉각용 축류팬(25)이 설치되어 있다.

또한, 상기 냉각용 축류팬(25)은 구동모터(26)의 회전축에 고정되어 상기 구동모터(26)의 구동여부에 따라 작동되고, 그 외측에는 냉각용 축류팬(25)의 블레이드를 보호하기 위한 쉬라우드(Shroud; 27)가 설치되어 있다.

상기와 같이 구성된 사이드 바이 사이드 타입 냉장고에서는, 기계실(21)의 압축기(22)에 의해 압축된 냉매가 고온고압의 증기상태로 변화된 후 응축기(23)로 흡입되면, 상기 응축기(23)는 열을 방출하여 냉매를 상온고압의 액상태로 변화시킨다.

이후, 상기 응축기(23)에 의해 응축된 냉매는 모세관을 지나면서 감압되어 그중 일부가 액체와 기체가 혼합된 2상 상태가 된다. 이후, 냉동실(10)의 증발기(11)로 흡입된 냉매는 완전히 기화되면서 주위의 열을 빼앗아 주변의 공기를 냉각시킨다.

이렇게, 상기 증발기(11)를 통해 냉각된 공기는 냉기공급용 팬(13)에 의하여냉동실(10)과 냉장실(20)로 제공된다. 상기의 과정이 계속적으로 반복되면서 냉동실(10)과 냉장실(20)의 온도가 저온으로 유지된다.

이때, 상기한 기계실(21)에서는 냉각용 축류팬(25)이 작동되어 압축기(22)와 응축기(23)의 작동시 상기 압축기(22)와 응축기(23)로부터 발생하는 열을 냉각시키고 있다.

상기 냉각용 축류팬(25)에 의한 기계실(21)에서의 공기 흐름을 상세히 설명하면, 먼저 외부의 공기가 기계실(21)에 형성된 흡입구(21')를 통해 상기 기계실(21)의 내부로 유입된다.

이후, 상기한 기계실(21)의 내부로 유입된 공기는 상기 냉각용 축류팬(25)의 회전력에 의하여 구동모터(26)를 지난 후 냉각용 축류팬(25)과 쉬라우드(27)를 통해서 상기 응축기(23)에 도달된다.

이후, 상기한 공기는 응축기(23)를 통과하면서 상기 응축기(23) 내부를 흐르는 냉매로부터 방출된 열을 흡수한다. 즉, 상기한 공기는 응축기(23)를 냉각시킨다.

이후, 상기 응축기(23)를 냉각시킨 공기는 압축기(22)를 지나면서 상기 압축기(22)의 표면을 냉각시킨 후 기계실(21)의 토출구(21")를 통해 외부로 토출된다.

이와 같이, 상기 냉각용 축류팬(25)은 외부의 공기를 효과적으로 흡입한 후, 1차적으로는 응축기(23)를 냉각시킴으로써 상기 응축기(23)의 열교환율을 향상시켜 냉장고의 냉동효율을 증대시키고, 2차적으로는 압축기(22) 표면의 온도를 낮게 유지함으로써 상기 압축기(22)의 성능 저하를 방지하는 역할을 수행한다.

따라서, 상기 냉각용 축류팬(25)의 성능은 냉장고의 냉동효율과 소음에 큰 영향을 미치게 된다.

그런데, 종래에 많이 쓰이던 냉각용 축류팬(25)은 대부분 블레이드 개수가 3개이고, 팬외경이 145㎜ 또는 165㎜이며, 스윕각도(Sweep Angle)와 피치각도(Pitch Angle), 캠버량(Camber, %)이 비교적 작은 경향을 갖고 있으므로 냉장고의 냉동효율과 소음 측면에서 성능이 좋지 못하다.

이는 상기한 스윕각도가 작으면 작동 소음이 크게 증가되고, 상기한 피치각도가 작으면 블레이드의 폭이 작아 많은 양의 공기를 흡입하는데 부적합하며, 상기한 캠버량이 작으면 축류팬과 쉬라우드를 통과하는 유체의 정압을 효율적으로 상승시킬 수 없어 팬회전수를 증가시켜야 하기 때문이다.

따라서, 팬의 블레이드 개수, 내외경비, 스윕각도, 피치각도, 캠버량 등의 팬설계인자를 시스템에 부합되도록 최적화시킴으로써 인버터(Inverter) 제어를 통해 팬회전수에 따른 요구된 풍량을 만족하면서 저소음을 실현시킬 수 있는 구조의 냉각용 축류팬(25)을 제작할 필요가 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 냉장고 기계실 내에서의 공기 유동을 촉진시켜 원활한 공기의 흡입 및 토출을 유도함으로써 매끄럽지 못한 공기 유동으로 인해 불필요하게 발생하는 소음을 최소화함은 물론, 흡입 및 토출되는 공기량을 증가시켜 궁극적으로는 냉장고의 기계실에 요구되는 풍량을 만족시키면서 저소음을 구현시킬 수 있도록 하는 냉장고용 축류팬을 제공하는데 그 목적이 있다.

도 1은 일반적인 사이드 바이 사이드 타입 냉장고가 도시된 구성도,

도 2는 사이드 바이 사이드 타입 냉장고의 내부 구조 및 냉기 유로가 도시된 정면도,

도 3은 도 2의 좌측면도,

도 4는 도 2의 우측면도,

도 5는 일반적인 냉장고의 내부 구조 및 공기 유로가 도시된 평면도,

도 6은 도 5의 정면도,

도 7은 본 발명에 따른 냉장고용 축류팬의 구조가 정면도,

도 8은 도 7의 측면도,

도 9는 본 발명에 따른 축류팬의 블레이드가 도시된 단면도이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

51 : 허브 55 : 블레이드

ID : 안지름 OD : 바깥지름

FD : 블레이드 앞전거리 RD : 블레이드 뒷전거리

CP : 최대 캠버 위치 ψ : 피치각도

θ : 스윕각도

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명은 모터의 회전축에 연결되어 같이 회전하는 허브와, 상기 허브에 설치된 복수개의 블레이드를 포함하는 냉장고용 축류팬에 있어서; 상기 블레이드는 그 갯수가 3개이고 바깥지름이 150±1㎜, 안지름은 35±1㎜이 되도록 형성되며, 블레이드 앞전거리(FD)와 뒷전거리(RD)는 43.5±1㎜, 14.2±1㎜로 형성되고, 최대 캠버 위치(CP)는 0.7∼0.75로 블레이드 허브에서 블레이드 팁까지 일정하게 분포되며, 최대 캠버율은 블레이드 허브에서는 4.8∼5.2%, 블레이드 팁에서는 6.1∼6.5%로 블레이드 허브에서 블레이드 팁까지 선형적인 분포를 이루고, 상기 블레이드의 피치각도는 블레이드 허브에서 43.8°∼44.2°, 블레이드 팁에서 29.8°∼30.2°로 블레이드 허브에서 블레이드 팁까지 선형적으로 분포되며, 상기 블레이드의 스윕각도는 블레이드 허브에서 상기 블레이드 허브와 블레이드 팁 사이의 중간점까지 0.0°∼37.0°의 2차 포물선 형태를 이루고, 상기한 중간점에서 블레이드 팁까지 37.0°∼49.5°의 2차 포물선 형태를 이루도록 분포되어 이중 포물선 형태를 갖도록 형성된 것을 특징으로 한다.

이하, 본 발명의 실시 예를 첨부한 도면을 참조하여 설명한다.

도 7은 본 발명에 따른 냉장고용 축류팬의 구조가 정면도이고, 도 8은 도 7의 측면도이고, 도 9는 본 발명에 따른 축류팬의 블레이드가 도시된 단면도이다.

본 발명에 따른 냉장고용 축류팬은 외부의 공기를 효과적으로 흡입한 후 1차적으로는 응축기를 냉각시켜 상기 응축기의 열교환율을 향상시키고 2차적으로는 압축기 표면을 냉각시켜 상기 압축기의 성능 저하를 방지하는 역할을 수행하는 것으로서, 도 7 내지 도 9에 도시된 바와 같이, 모터의 회전축(50)이 연결되어 같이 회전되는 허브(51)와, 상기 허브(51)에 설치된 복수개의 블레이드(55)를 포함하되, 상기 블레이드(55)의 개수는 3개이고, 안지름(ID)과 바깥지름(OD)의 비(比)인 내외경비는 0.21∼0.25이다. 여기서, 상기한 안지름(ID)은 상기 허브(51)의 지름과 동일하다.

더 상세하게는, 본 발명에 의한 냉장고용 축류팬의 바깥지름(OD)은 150±1㎜이고, 안지름(ID)은 35±1㎜이며, 내외경비는 0.233이다. 또한, 블레이드 앞전거리(FD)는 43.5±1㎜이고, 블레이드 뒷전거리(RD)는 14.2±1㎜이며, 상기한 블레이드 뒷전거리(RD)는 허브폭(HD)보다 작다.

상기한 블레이드 앞전거리(FD)는 데이터의 중심점에서 최대 블레이드 리딩에지(RE)까지의 회전축 즉, Z축상의 거리를 의미하고, 상기 블레이드 뒷전거리(RD)는 블레이드 데이터의 중심점(0,0,0)에서 최대 블레이드 트레일링에지(TE)까지의 회전축, 즉 Z축 상의 거리를 의미한다.

여기에서, 상기 데이터 중심점(0,0,0)은 허브의 외측면에 장착되는 블레이드허브(BH)의 최대 브래이드 리딩에지(RE)에서 최대 블레이드 트레일링에지(TE)까지의 거리의 중심점을 의미한다.

또한, 상기 블레이드(55)에서의 최대 캠버 위치(CP)는 0.7∼0.75로 블레이드 허브(BH)에서 블레이드 팁(BT)까지 일정하게 분포되어 있으며, 최대 캠버율은 블레이드 허브(BH)에서는 4.8∼5.2%, 블레이드 팁(BT)에서는 6.1∼6.5%로 블레이드 허브(BH)에서 블레이드 팁(BT)까지 선형적으로 분포되어 있다.

여기서, 상기한 최대 캠버 위치(CP)는 블레이드 리딩에지(RE)와 블레이드 트레일링에지(TE)를 연결한 직선으로부터 블레이드(55)가 가장 멀리 떨어진 지점의 위치이고, 이때의 직선과 블레이드(55) 사이의 거리가 최대 캠버(C)이다. 또한, 상기한 최대 캠버율은 최대 캠버(C)와 코드길이(CL)의 비를 백분율로 나타낸 것이고, 상기 코드길이(CL)는 블레이드 리딩에지(RE)와 블레이드 트레일링에지(TE)를 연결한 직선 상의 거리이다.

또한, 상기 블레이드(55)의 피치각도(ψ)는 블레이드 허브(BH)에서는 43.8°∼44.2°, 블레이드 팁(BT)에서는 29.8°∼30.2°로 블레이드 허브(BH)에서 블레이드 팁(BT)까지 선형적으로 분포되어 있다.

여기서, 상기 피치각도(ψ)는 블레이드 리딩에지(RE)와 블레이드 트레일링에지(TE)를 연결한 직선이 X축과 이루는 각을 나타낸다. 즉, 상기 피치각도(ψ)는 블레이드(55)가 회전축인 Z축에 수직인 평면과 얼마나 경사지게 형성되는가를 의미한다.

또한, 상기 블레이드(55)의 스윕각도(θ)는 블레이드 허브(BH)에서 상기 블레이드 허브(BH)와 블레이드 팁(BT) 사이의 중간점((Rt+Rh)/2)까지 0.0°∼37.0°, 상기한 중간점에서 블레이드 팁(BT)까지 37.0°∼49.5°로 2차 포물선 형태로 분포되어 있다.

여기서, 상기 스윕각도(θ)는 블레이드 허브(BH)의 중심을 Y축에 일치시킨 후 상기 블레이드 허브(BH)의 중심과 블레이드 팁(BT)의 중심을 서로 연결한 직선이 Y축과 이루는 각을 나타낸다. 즉, 상기 스윕각도(θ)는 블레이드(55)가 앞쪽으로 얼마나 치우치게 형성되는가를 의미한다.

이와 같이, 상기한 스윕각도(θ), 피치각도(ψ), 캠버량이 비교적 크게 형성되면 팬의 작동 소음이 크게 줄어들고, 블레이드 폭(BD)이 넓어져 흡입할 수 있는 공기량이 증가되며, 팬과 쉬라우드를 통과하는 유체의 정압을 효과적으로 상승시킬 수 있게 되어 팬의 회전수가 감소되게 된다.

또한, 상기 블레이드(55) 사이의 간격은 ㉠, ㉡, ㉢, ㉣ 위치에 따라 각각 8.0㎜, 27.0㎜, 16.0㎜, 27.0㎜가 되도록 분포되어 있다. 이때, 상기 블레이드(55)에서 블레이드 허브(BH)의 위치를 0, 블레이드 팁(BT)의 위치를 1이라고 하면 상기 블레이드 허브(BH)에서의 블레이드(55) 간의 간격은 8.0±1㎜이고, 상기 블레이드(55)의 0∼0.75구간에서는 블레이드(55) 간의 간격을 8.0±1㎜에서 27.0±1㎜까지 2차 포물선 형태로 증가시키며, 상기 블레이드(55)의 0.75∼0.97구간에서는 블레이드(55) 간의 간격을 27.0±1㎜에서 16.0±1㎜까지 2차 포물선 형태로 감소시킨다. 마지막으로, 상기 블레이드 팁(BT)을 포함하는 0.97∼1.0구간에서는 16.0±1㎜에서 27.0±1㎜까지 3차 포물선 형태로 증가시킨다.

간단히 말하면, 상기 블레이드(55) 사이의 간격 중 27.0㎜와 16.0㎜인 부분은 각각 블레이드 허브(BH)에서 블레이드 팁(BT)까지의 사이에서 각각 0.75와 0.97인 부분에 위치되어 있다. 이때, 상기한 각 구간의 경계점인 0.75와 0.97에서의 미분도함수는 0이며, 각각의 구간 내에서의 블레이드(55) 간의 간격 분포는 2차 및 3차 포물선을 사용하고 있다.

상기와 같은 치수 분포를 갖는 본 발명에 따른 냉장고의 기계실용 축류팬의 가장 바람직한 형태는, 블레이드(55)의 개수가 3인 것으로서, 바깥지름(OD)이 150㎜, 안지름(ID)이 35㎜, 블레이드 앞전거리(FD)가 43.5㎜, 블레이드 뒷전거리(RD)가 14.2㎜이고, 상기 블레이드 뒷전거리(RD)가 허브폭(HD)보다 작은 것이다.

또한, 상기 블레이드(55)의 최대 캠버 위치(CP)는 0.73으로 블레이드 허브(BH)에서 블레이드 팁(BT)까지 일정하게 분포되고, 최대 캠버율은 블레이드 허브(BH)에서 5.00%, 블레이드 팁(BT)에서 6.30%로 블레이드 허브(BH)에서 블레이드 팁(BT)까지 선형적인 분포를 이루는 것이다.

또한, 상기 블레이드(55)의 피치각도(ψ)는 블레이드 허브(BH)에서 44.00°, 블레이드 팁(BT)에서 30.00°로 블레이드 허브(BH)에서 블레이드 팁(BT)까지 선형적인 분포를 이루고 있다.

또한, 상기 블레이드(55)의 스윕각도(θ)는 블레이드 허브(BH)에서 상기 블레이드 허브(BH)와 블레이드 팁(BT) 사이의 중간점까지 0°∼37°, 상기 중간점에서 블레이드 팁(BT)까지 37.0°∼49.5°로 2차 포물선 분포를 이루고 있다.

또한, 상기 블레이드(55) 사이의 간격은 ㉠, ㉡, ㉢, ㉣ 위치에 따라 각각 8.0㎜, 27.0㎜, 16.0㎜, 27.0㎜가 되도록 분포되어 있다.

이상과 같은 기계실용 축류팬의 블레이드(55)의 경계데이터(Boundary Data)는 하기의 표 1에 도시된 바와 같으며, 이러한 본 발명은 동급 용량의 사이드 바이 사이드 타입 냉장고에 설치한 후 그 소음치를 측정해보면 기존의 기계실용 축류팬에 비해 동일한 냉각 성능에서의 팬소음이 저감되게 된다.

[ 표 1]

상기와 같이 구성되고 동작되는 본 발명에 따른 냉장고용 축류팬은, 블레이드(55)의 개수가 3개이고 팬의 내외경비가 0.21∼0.25이며 상기 블레이드(55)의 스윕각도(θ), 피치각도(ψ), 캠버량이 각각 비교적 크게 형성된 구조를 구비하여 냉장고 기계실 내에서의 공기의 흡입 및 토출이 원활히 이루어지도록 유도함으로써 매끄럽지 못한 공기 유동으로 인해 불필요하게 발생하는 소음을 최소화함과 동시에 흡입 및 토출되는 공기량을 증가시켜, 궁극적으로는 냉장고의 기계실에 요구되는 풍량을 만족시키면서 저소음을 구현시킬 수 있는 이점이 있다.

Claims

모터의 회전축에 연결되어 같이 회전하는 허브와, 상기 허브에 설치된 복수개의 블레이드를 포함하는 냉장고용 축류팬에 있어서;

상기 블레이드는 그 갯수가 3개이고 바깥지름이 150±1㎜, 안지름은 35±1㎜이 되도록 형성되며, 블레이드 앞전거리(FD)와 뒷전거리(RD)는 43.5±1㎜, 14.2±1㎜로 형성되고, 최대 캠버 위치(CP)는 0.7∼0.75로 블레이드 허브에서 블레이드 팁까지 일정하게 분포되며, 최대 캠버율은 블레이드 허브에서는 4.8∼5.2%, 블레이드 팁에서는 6.1∼6.5%로 블레이드 허브에서 블레이드 팁까지 선형적인 분포를 이루고, 상기 블레이드의 피치각도는 블레이드 허브에서 43.8°∼44.2°, 블레이드 팁에서 29.8°∼30.2°로 블레이드 허브에서 블레이드 팁까지 선형적으로 분포되며, 상기 블레이드의 스윕각도는 블레이드 허브에서 상기 블레이드 허브와 블레이드 팁 사이의 중간점까지 0.0°∼37.0°의 2차 포물선 형태를 이루고, 상기한 중간점에서 블레이드 팁까지 37.0°∼49.5°의 2차 포물선 형태를 이루도록 분포되어 이중 포물선 형태를 갖도록 형성된 것을 특징으로 하는 냉장고용 축류팬.
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