KR100484828B1 - 냉장고의 냉기순환용 축류팬 - Google Patents

냉장고의 냉기순환용 축류팬 Download PDF

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Abstract

본 발명은 냉장고의 냉기순환용 축류팬에 관한 것으로서, 특히 비교적 넓은 주파수 대역에서 유동 소음을 저감시킬 수 있는 냉장고의 냉기순환용 축류팬에 관한 것이다.
본 발명에 따른 냉장고의 냉기순환용 축류팬은 모터의 회전축에 연결된 허브와, 상기 허브의 외주면에 일정 간격으로 설치된 다수개의 블레이드로 구성되어 냉기를 순환시키는 냉장고의 냉기순환용 축류팬에 있어서, 상기 블레이드의 개수는 6 ~ 8개로 이루어지고, 스윕각(Sweep angle)이 50 ~ 65°가 되도록 형성되어 양산 중인 종래팬과 비교하여 동일 풍량 대비 소음을 4.5dB(A) 저감시킬 수 있을 뿐 아니라 유동 손실이 줄어듦에 따라 소비전력을 감소시킬 수 있는 이점이 있다.

Description

냉장고의 냉기순환용 축류팬 {Refrigerator's cool air circulation axial flow fan}
본 발명은 냉장고의 냉기순환용 축류팬에 관한 것으로서, 특히 비교적 넓은 주파수 대역에서 유동 소음을 저감시킬 수 있는 냉장고의 냉기순환용 축류팬에 관한 것이다.
일반적으로 냉장고는 냉동사이클을 이용하여 냉기를 제공함으로써 음식물을 냉각시키거나 또는 부패를 방지함으로 음식물을 신선한 상태로 장기간 보관하는 장치로써, 이러한 냉기가 냉장실 또는 냉동실 측으로 송풍되도록 냉기순환용 팬이 냉기가 순환되는 유로 상에 설치된다.
도 1은 일반적인 냉장고가 도시된 측단면도이고, 도 2는 일반적인 냉장기의 냉기순환용 송풍장치가 도시된 정면도이며, 도 3과 도 4는 종래 기술에 따른 냉장고의 냉기순환용 축류팬이 도시된 평면도 및 측면도이다.
일반적으로 냉장고는 도 1에 도시된 바와 같이 전면이 개방되도록 외곽을 형성하는 아웃케이스(1) 내측에 소정의 간격을 두고 설치되는 이너케이스(2) 내부의 상/하측에 각각 냉장실(A)과 냉동실(B)에 형성되고, 상기 아웃케이스(1)의 전면 상/하측에 각각의 도어(3,4)가 힌지 연결되도록 설치되며, 상기 냉동실(B)의 하측에는 기계실(C)이 형성된다.
여기서, 상기 냉동실(B) 측의 아웃케이스(1)와 이너케이스(2) 사이에 공기를 열교환시켜 냉기를 생성시키는 증발기(5)가 설치되고, 상기 아웃케이스(1)와 이너케이스(2) 사이에는 상기 냉장실(A) 또는 냉동실(B) 측으로 냉기를 순환되도록 하는 별도의 유로가 형성되며, 상기 증발기(5)의 상측 유로 상에 설치되어 상기 증발기(5)를 통과한 냉기가 순환되도록 상측 방향으로 송풍시키는 송풍장치(10)를 포함하여 구성된다.
물론, 상기 냉동실(B) 측의 아웃케이스(1)와 이너케이스(2) 사이의 형성된 유로에는 상기 증발기(5)가 설치되고, 상기 기계실(C)에는 상기 증발기(5)와 냉매배관으로 연결되어 압축기(6), 응축기(미도시), 팽창장치(미도시)가 설치되어 냉동사이클을 구성하여 냉기를 생성하여 상기 냉장실(A) 및 냉동실(B)이 저온을 유지하도록 한다.
여기서, 상기 송풍장치(10)는 도 2에 도시된 바와 같이 중앙에 홀(12h)이 형성되어 냉기의 유동을 안내하는 쉬라우드(12)와, 상기 쉬라우드의 홀(12) 내측에 회전 가능하게 설치되어 냉기를 송풍시키는 축류팬(14)과, 상기 축류팬(14)과 회전축(미도시)에 의해 연결되어 상기 축류팬(14)을 회전시키는 모터(16)와, 상기 모터(16)가 고정되도록 상기 쉬라우드(12)의 하측에 일체로 형성된 모터 지지대(18)로 구성된다.
이때, 상기 축류팬(14)은 도 3과 도 4에 도시된 바와 같이 상기 회전축과 연결되는 허브(14a)와, 상기 허브(14a)의 외주면에 일정 간격을 두고 배치된 4개의 블레이드(14b)를 포함하여 구성된다.
보통, 상기 블레이드(14b)는 회전 방향에 위치된 상기 블레이드(14b)의 일측단이 리딩 에지(Leading Edge : LE)이고, 상기 리딩 에지(LE)와 대향되는 상기 블레이드(14b)의 타측단이 트레일링 에지(Trailing Edge : TE)이며, 상기 리딩 에지(LE)와 트레일링 에지(TE)의 상단을 연결하는 상기 블레이드(14b)의 둘레 부분이 블레이드 팁(Blade Tip : BT)이고, 상기 허브(14a)와 연결되는 부분이 블레이드 허브(Blade Hub : BH)이다.
그리고, 상기 블레이드(14b)에서 냉기가 흡입되어 압력이 작용되는 전면이 압력면(P)이며, 상기 압력면(P)에 대향되는 배면이 부압면(D)이다.
특히, 상기 블레이드(14b)는 스윕각(Sweep angle : α)이 25°가 되도록 형성된다.
여기서, 상기 스윕각(α)은 상기 블레이드(14b)의 회전방향에 대한 쏠림 정도를 나타낸 것으로서, 상기 블레이드 허브(BH)의 중심과 상기 블레이드 팁(BT)의 중심을 서로 연결한 직선과 상기 허브(14a)의 중심과 블레이드 허브(BH)의 중심을 서로 연결한 직선이 이루는 각도이다.
그러나, 이와 같이 이루어진 종래의 냉장고의 냉기순환용 축류팬(10)은 상기 모터(16)에 의해 구동될 경우 상기 스윕각(α)이 비교적 작으므로 유동이 축방향으로 전진하는 경향이 두드러지게 나타남에 따라 소음 레벨이 높아지는 문제점이 있다.
본 발명은 상기한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 블레이드의 개수, 스윕각 등을 비롯한 팬의 설계인자들을 각각 최적화하여 소음을 저감시킬 수 있는 냉장고의 냉기순환용 축류팬을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기한 과제를 해결하기 위한 본 발명에 따른 냉장고의 냉기순환용 축류팬은 모터의 회전축에 연결된 허브와, 상기 허브의 외주면에 일정 간격으로 설치된 다수개의 블레이드로 구성되어 냉기를 순환시키는 냉장고의 냉기순환용 축류팬에 있어서, 상기 블레이드는 개수가 6 ~ 8개로 이루어지고, 스윕각(Sweep angle)이 50 ~ 65°가 되도록 형성되며, 피치각(Pitch angle)이 허브에서 팁까지 선형적으로 변형되도록 형성된 것을 특징으로 한다.
이하, 본 발명의 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 5와 도 6은 본 발명에 따른 냉기순환용 축류팬이 도시된 평면도 및 측면도이고, 도 7과 도 8은 각각 본 발명에 따른 냉기순환용 축류팬의 블레이드 개수 및 스윕각에 따른 소음이 도시된 그래프이다.
아울러, 도 9는 본 발명에 따른 냉기순환용 축류팬의 블레이드 바운더리 데이터에 의한 블레이드의 실시예가 도시된 부분 정면도이고, 도 10은 본 발명에 따른 냉기순환용 축류팬의 블레이드에서 최대캠버위치를 표시하기 위한 도면이며, 도 11은 본 발명에 따른 냉기순환용 축류팬의 주파수에 따른 소음이 도시된 그래프이다.
상기 본 발명에 따른 냉기순환용 축류팬은 도 5와 도 6에 도시된 바와 같이 냉기를 상측 방향으로 송풍시킬 수 있도록 수직하게 형성되어 모터의 회전축과 연결되는 허브(54a)와, 상기 허브(54a)의 외둘레에 원주방향으로 일정 간격을 두고 설치된 6개 내지 8개의 블레이드(54b)로 구성되되, 특히 상기 블레이드(54b)는 7개가 설치되는 것이 바람직하다.
보통, 상기 블레이드(54b)는 상기 모터가 회전됨에 따라 냉기가 흡입되는 일측단과 대향되는 타측단을 각각 리딩 에지(LE)와 트레일링 에지(TE)라 하고, 상기 블레이드(54b)에서 외주단과 내주단을 각각 블레이드 팁(BT)과 블레이드 허브(BH)라 한다.
아울러, 상기 블레이드(54b)에서 냉기가 흡입되어 압력이 작용하는 전면을 압력면(P)이라 하며, 상기 압력면(P)과 대향되는 배면을 부압면(D)이라 한다.
여기서, 상기 블레이드(54b)는 상기 트레일링 에지(TE)가 상기 리딩 에지(LE)보다 상기 허브(54a)의 출구 측에 위치되도록 상기 리딩 에지(LE)와 트레일링 에지(TL) 사이에는 소정의 곡률을 갖도록 형성된다.
이때, 상기 블레이드(54b)는 상기 블레이드 허브(BH)의 중심과 상기 블레이드 팁(BT)의 중심을 서로 연결한 직선과 상기 허브(54a)의 중심과 블레이드 허브(BH)의 중심을 서로 연결한 직선이 이루는 각도인 스윕각(α)이 50° 내지 65°가 되도록 형성되되, 51°±1°로 이루어지는 것이 바람직하다.
보통, 상기 축류팬(54)에서 소음에 영향을 미치는 설계인자들을 실험 계획법을 통하여 분석한 결과, 비교적 소음에 크게 영향을 미치는 설계인자는 블레이드의 개수와 스윕각 등이 있다.
구체적으로, 도 7에서 팬의 설계인자가 동일한 상태에서 블레이드의 개수 변화에 따른 소음이 측정된 결과를 살펴보면, 상기 블레이드의 개수가 7개인 축류팬에서 소음이 가장 낮은 한편, 도 8에서 팬의 설계인자가 동일한 상태에서 스윕각을 변화에 따른 소음이 측정된 결과를 살펴보면, 스윕각(α)이 50°~ 65°인 축류팬에서 소음이 가장 낮게 나타난다.
즉, 상기 축류팬은 스윕각(α)이 50°~ 60°범위가 되고, 블레이드 개수가 7개인 경우 발생되는 소음을 최소화시킬 수 있다.
좀더 구체적으로, 상기 블레이드(54b)는 도 9에 도시된 바와 같이 상기 축류팬(54)에서 상기 허브의 중심(O)을 원점(0,0,0)으로 한 경우 상기 블레이드 허브(BH)와, 트레일링 에지(TE)와, 블레이드 팁(BT)과, 리딩 에지(LE)에 각각 10개의 지점에 대한 바운더리 데이터(Boundary data)가 하기의 [표 1]에 도시된 바와 같이 되도록 형성된다.
[표 1] Boundary data of a blad
삭제
이때, 상기 블레이드(54b)는 스윕각(α)이 50°이며, 상기 블레이드 허브(BH)와 블레이드 팁(BT)에서 피치각(β)이 각각 40°와 31.5°가 되도록 선형적으로 변형되며, 상기 압력면(P) 방향으로 레이크각(γ)이 21°가 되도록 형성된다.
물론, 상기 스윕각(α)과 피치각(β)과 레이크각(γ)은 소정의 오차를 두고 형성될 수 있다.
여기서, 상기 피치각(β)은 상기 허브(54a)의 중심을 지나는 수직축(Y)에 대해 상기 리딩 에지(LE)와 트레일링 에지(TE) 사이를 연결한 직선이 이루는 각도이며, 상기 레이크각(γ)은 상기 허브(54a)의 중심을 지나는 수직축(Y)에 대해 상기 블레이드 허브(BH)와 블레이드 팁(BT)을 가로질러 절개한 단면이 이루는 각도이다.
아울러, 상기 블레이드(54b)는 상기 리딩 에지(LE)와 트레일링 에지(TE) 위치를 각각 0과 1이라고 하는 경우 최대 캠버 위치(Maximum Camber Position : MCP)가 0.7이 되고, 최대 캠버율이 5.5% 가 되도록 상기 블레이드 허브(BH)에서 상기 블레이드 팁(BT)까지 균일하게 형성된다.
여기서, 상기 최대 캠버 위치(MCP)는 도 10에 도시된 바와 같이 상기 리딩 에지(LE)와 트레일링 에지(TE)를 이은 직선인 코드(Chord Line: CL)로부터 블레이드(104)의 가장 멀리 떨어진 지점의 위치이고, 상기 최대 캠버율은 코드(CL) 길이에 대해 상기 최대 캠버 위치(MCP)에서 코드(CL)와 블레이드(54b) 사이의 거리인 최대 캠버(MC)의 길이 비를 백분율로 나타낸 것이다.
한편, 상기 본 발명에 따라 스윕각(α)이 50°인 7개의 블레이드가 설치된 신규팬은 스윕각이 25°인 4개의 블레이드가 설치된 양산팬과 비교하여 보면, 도 11에 도시된 바와 같이 광대역에 걸쳐 소음이 현저하게 저감되는데, 신규팬은 양산팬에 비해 평균 동일 풍량 대비 소음이 4.5dB(A) 이상 저감됨을 알 수 있다.
아울러, 신규팬은 발생되는 소음이 줄어듦에 따라 유동 손실이 저감됨을 유추할 수 있고, 이와 같이 유동 손실이 줄어듦에 따라 동일 풍량 대비 소비 전력이 감소됨을 알 수 있다.
상기와 같이 구성되는 본 발명에 따른 냉장고의 냉기순환용 축류팬은 블레이드의 개수, 스윕각 등을 비롯한 팬의 설계인자들을 각각 최적의 조건으로 설정되기 때문에 이와 같은 축류팬이 냉장고의 유로상에 설치되어 작동되는 경우 광대역에 걸쳐 발생되는 소음이 현저하게 감소될 뿐 아니라 유동 손실이 줄어듦에 따라 동일 풍량 대비 소비 전력을 저감시킬 수 있어 냉장고의 신뢰성을 높일 수 있는 이점이 있다.
도 1은 일반적인 냉장고가 도시된 측단면도,
도 2는 일반적인 냉장고의 냉기순환용 송풍장치가 도시된 정면도,
도 3은 종래 기술에 따른 냉기순환용 축류팬이 도시된 평면도,
도 4는 종래 기술에 따른 냉기순환용 축류팬이 도시된 측면도,
도 5는 본 발명에 따른 냉기순환용 축류팬이 도시된 평면도,
도 6은 본 발명에 따른 냉기순환용 축류팬이 도시된 측면도,
도 7은 본 발명에 따른 냉기순환용 축류팬의 블레이드 개수에 따른 소음이 도시된 그래프,
도 8은 본 발명에 따른 냉기순환용 축류팬의 스윕각에 따른 소음이 도시된 그래프,
도 9는 본 발명에 따른 냉기순환용 축류팬의 블레이드 바운더리 데이터에 의한 블레이드의 실시예가 도시된 부분 정면도,
도 10은 본 발명에 따른 냉기순환용 축류팬의 블레이드에서 최대캠버위치를 표시하기 위한 도면,
도 11은 본 발명에 따른 냉기순환용 축류팬의 주파수에 따른 소음이 도시된 그래프이다.
<도면의 주요 부분에 관한 부호의 설명>
54a : 허브 54b : 블레이드

Claims (7)

  1. 모터의 회전축에 연결된 허브와, 상기 허브의 외주면에 일정 간격으로 설치된 다수개의 블레이드로 구성되어 냉기를 순환시키는 냉장고의 냉기순환용 축류팬에 있어서,
    상기 블레이드는 개수가 6 ~ 8개로 이루어지고, 스윕각(Sweep angle)이 50 ~ 65°가 되도록 형성되며, 피치각(Pitch angle)이 허브에서 팁까지 선형적으로 변형되도록 형성된 것을 특징으로 하는 냉장고의 냉기순환용 축류팬.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 피치각(Pitch angle)은 상기 허브에서 40°±1°이고, 상기 팁에서 31.5°±1°인 것을 특징으로 하는 냉장고의 냉기순환용 축류팬.
  6. 모터의 회전축에 연결된 허브와, 상기 허브의 외주면에 일정 간격으로 설치된 다수개의 블레이드로 구성되어 냉기를 순환시키는 냉장고의 냉기순환용 축류팬에 있어서,
    상기 블레이드는 개수가 6 ~ 8개로 이루어지고, 스윕각(Sweep angle)이 50 ~ 65°가 되도록 형성되며, 레이크각(Rake angle)이 압력면 방향으로 21°±1°가 되도록 형성된 것을 특징으로 하는 냉장고의 냉기순환용 축류팬.
  7. 모터의 회전축에 연결된 허브와, 상기 허브의 외주면에 일정 간격으로 설치된 다수개의 블레이드로 구성되어 냉기를 순환시키는 냉장고의 냉기순환용 축류팬에 있어서,
    상기 블레이드는 개수가 6 ~ 8개로 이루어지고, 스윕각(Sweep angle)이 50 ~ 65°가 되도록 형성되며, 리딩 에지와 트레일링 에지를 각각 0과 1위치라고 할 때, 최대 캠버 위치가 0.7 이며, 최대 캠버율이 5.5 % 가 되도록 형성된 것을 특징으로 하는 냉장고의 냉기순환용 축류팬.
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