KR100638100B1 - 후향팬 - Google Patents

Abstract

중심이 구동수단과 연결되는 회전판과, 회전판의 외주부에 방사상으로 배열되며 일체로 성형되는 다수개의 후향깃 형상 블레이드와, 회전판의 일면과 대향하도록 블레이드의 선단부에 결합되는 링 형상의 쉬라우드를 가지되, 블레이드의 선미는 운전소음이 감소되도록 전향팬의 깃형상으로 절곡되고, 블레이드의 선단은 팬의 회전축 중심방향으로 절곡되는 것을 특징으로 하는 후향팬을 제공한다. 후향팬인 터보팬의 팬 효율이 우수하고 풍량이 큰 효과는 그대로 가지면서도 그 문제점이었던 큰 소음은 감소시켜 정숙하면서도 성능이 뛰어난 터보팬과 이를 적용한 공기조화기를 제공할 수 있는 효과가 있다.

Description

후향팬{Backward-Curved Fan}

도 1은 본 발명에 따른 후향팬을 도시한 사시도이다.

도 2는 본 발명에 따른 후향팬의 정면도이다.

도 3은 도2의 A부분을 확대하여 후향팬의 캠버라인을 자세히 나타낸 부분 확대도이다.

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*

1 : 회전판 11 : 허브

12 : 통공부 13 : 보스부

2 : 블레이드 21 : 팬외경

3 : 쉬라우드 31 : 쉬라우드 내경

32 : 쉬라우드 외경 C : 블레이드 캠버라인의 현

D : 블레이드 캠버라인의 현의 85% 내지 90%에 해당하는 길이

θ : 공기의 토출각도 Φ : 팬의 반지름과 현이 이루는 각

본 발명은 후향팬에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 후향팬의 블레이드의 캠버라인을 전향팬의 특성을 구비하도록 수정하여 소음이 감소되도록 하는 후향팬을 제공하는 것을 목적으로 한다.

일반적으로 공기조화기는 압축기와 응축기, 그리고 냉매 팽창밸브와 증발기가 냉매관으로 연결되어 폐회로를 이루는 냉동사이클에서 그 내부를 순환하는 냉매가 기화 또는 액화됨으로써 이루어지는 흡열작용과 발열작용을 이용하여 주위를 냉방 또는 난방시키는 장치이다.

이러한 공기조화기는 실내의 공기를 흡입하여 냉난방을 하게 되는 특성상 주로 실내에 설치되거나 일부라도 실내에 설치되게 되는데, 주거환경에서 소음이 큰 문제가 되므로 정숙한 특성을 가진 전향팬 즉 시로코팬 등을 사용하는 경우가 많다.

그러나, 이러한 전향팬은 소음이 작은 대신 팬의 효율이 낮아 전력소모가 커지는 문제점이 있다.

또한, 이러한 문제점을 극복하기 위하여 팬의 효율이 좋은 터보팬과 같은 후향팬을 사용하는 경우에는 소음레벨이 높아지고 체감소음도 커지는 문제점이 있다.

본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 전향팬의 특성을 일부 채용하도록 후향팬의 블레이드의 선단과 선미부분의 캠버라인을 수정하여 팬 효율이 우수하면서도 소음이 감소되는 효과가 있는 후향팬을 제공하는 것을 목적으로 한다.

이러한 문제점을 해결하기 위하여 본 발명에 따른 후향팬은, 중심이 구동수단과 연결되는 회전판, 상기 회전판의 외주부에 방상상으로 배열되고 상기 회전판과 일체로 성형되는 다수개의 후향깃 형상의 블레이드와, 상기 회전판의 일면과 대향하도록 상기 블레이드의 선단부에 결합되는 링 형상의 쉬라우드를 포함하되, 상기 블레이드의 선미는 운전소음이 감소되도록 전향팬의 깃형상으로 절곡형성되고, 상기 블레이드의 선단은 상기 회전판의 회전중심방향으로 절곡형성된 것을 특징으로 한다.

또한, 블레이드의 선미는 원호 형상의 캠버라인을 구비한 블레이드에서 현의 길이가 블레이드의 선단으로부터 85%~90%인 지점에서 전향팬의 깃형상으로 절곡되는 것을 특징으로 한다.

또한, 블레이드 선미의 절곡부는 블레이드로부터 토출되는 공기의 각도가 팬 외경의 접선방향을 기준으로 60°~ 70°인 범위에 있게 되도록 구비되는 것을 특징으로 한다.

또한, 블레이드의 선단은 상기 블레이드 캠버라인의 현의 길이의 10%~15%에 해당하는 길이만큼 팬의 회전 중심 측으로 반경방향으로 절곡되는 것을 특징으로 한다.

또한, 각각의 블레이드는 캠버라인 현이 그 선단과 접하는 팬의 반경으로부터 40° 내지 50°의 각도를 가지도록 구비되는 것을 특징으로 한다.

이하에서 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다. 도 1은 본 발명에 따른 후향팬을 도시한 사시도이다.

본 발명에 따른 후향팬은 공기조화기의 실내기나 일체형 공기조화기, 공기청 정기 등에 사용될 수 있는 후향팬으로서, 본 발명에 따른 실시예에서는 터보팬을 예로 들어 설명하기로 한다. 터보팬은 중심에 구동수단이 연결되어 회전하는 회전판(1)과, 회전판(1)의 외주부에 방사상으로 배열되며 일체로 성형되는 다수개의 후향깃형상 블레이드(2)와, 상기 회전판(1)의 일면과 대향하도록 상기 블레이드(2)의 선단부에 결합되는 링 형상의 쉬라우드(3)를 가진다.

회전판(1)은 중심에 구동수단으로 일반적으로 구비되는 모터를 수용하면서 쉬라우드(3)의 내경(31) 내부로 유입되어 블레이드(2)의 사이로 토출되는 공기의 유동을 안내할 수 있도록 구비되는 허브(11)와, 이러한 허브(11)의 중심부에 구동수단인 모터 등과 축결합할 수 있도록 축공을 구비하여 마련되는 보스부(13)와, 허브(11)의 표면에 구동수단을 냉각할 수 있도록 형성되는 통공부(12)를 구비한다. 통공부(12)는 구동수단인 모터의 과열을 방지하고자 형성된 것인데 없어도 터보팬의 동작에는 무관하다.

블레이드(2)는 터보팬의 중심으로부터 반경방향으로 배열되는 것이 아니라, 소정의 각도를 가지면서 배치된다. 블레이드 자체의 형상은 팬의 효율을 향상시키기 위하여 직선 혹은 여러가지 곡선을 기준으로 하고, 이 곡선을 따라 두께를 분포시켜 날개의 위 아래면을 형성하여 블레이드를 이루도록 한다. 이 때, 기준이 되는 곡선을 캠버라인(camber line)이라 하고, 실제 캠버라인을 실측하기에는 매우 난이한 작업이므로, 편의상 날개의 위 아래면 두께의 평균값이 형성하는 곡선 혹은 직선을 캠버라인(camber line)이라 한다.

이러한 블레이드(2)의 타면에는 쉬라우드(3)가 구비되는데 터보팬 내부로 공 기를 유입하기 위하여 형성된 내경(31)과 외경(32)을 가진다. 쉬라우드(3)는 일반적으로 회전판(1)과 일체로 사출성형된 블레이드의 타면에 열융착이나 초음파 융착을 통해 결합되나 회전판, 블레이드와 함께 일체로 사출성형되는 경우도 있다.

쉬라우드(3)는 도1에서 보는 바와 같이 내경(31)측이 외부로 경사를 가지며 일정부분 돌출되는 경우가 있는데 팬으로 흡입되는 공기가 쉬라우드의 내경(31)을 통해 블레이드(2)측으로 토출되어 직각방향으로 흐르게 되는 터보팬의 유동을 안내하기 위하여 돌출부를 형성하는 경우가 일반적이다.

도 2는 본 발명에 따른 후향팬의 정면도이다. 본 발명의 실시예에 따른 터보팬은 쉬라우드의 내경(31)과 외경(32)에 걸쳐 다수개의 블레이드(2)가 구비된 것을 보여준다. 블레이드(2)는 전체적으로는 팬의 회전방향인 시계방향(화살표)의 반대방향으로 캠버라인이 진행되는 후향팬이나 선단과 선미부분이 절곡되어 있다. 선미(쉬라우드의 외경측)는 전향팬의 특성을 가지도록 팬의 회전방향 측으로 절곡되어 있고, 선단(쉬라우드의 내경측)은 팬의 회전중심인 보스부(13) 측을 향하여 반경방향으로 연장되어 있다. 점선 21은 블레이드(2)의 단부를 연결한 가상선으로 팬의 외경이 된다.

도 3은 도2의 A부분을 확대하여 후향팬의 캠버라인을 자세히 나타낸 부분 확대도이다. 도3은 하나의 블레이드를 도시하여 선단과 선미의 절곡부의 위치와 절곡각도를 자세히 나타낸 그림이다. 블레이드(2)의 두께의 평균값이 이루는 원호인 캠버라인이 a점과 b점 사이의 곡선부이다. 이러한 캠버라인인 a점과 b점 사이를 직선으로 이으면 선분 ab가 되는데 이는 원호 형상인 캠버라인의 현이 되고, 이 현의 길이를 Chord 라 하며, C라 한다. 블레이드(2)는 캠버라인의 현(ab)이 그 선단과 접하는 팬의 반지름과 이루는 각 Φ가 40° 내지 50° 사이에 위치하도록 구비된다.

우선 선미의 절곡부(c-e)는 캠버라인의 선단(a점)으로부터 현길이 C의 85%~90%에 해당하는 캠버라인 상의 지점인 c점으로부터 팬의 회전방향으로 절곡되는데, 이는 전향팬의 소음이 절감되는 특성을 채용하기 위한 것이다. 또한, 이러한 절곡부의 길이는 캠버라인의 선미(b점)를 지나는 팬 외경(21)에 맞추어 구비될 수도 있고, 팬 외경(21)의 외부로 연장될 수도 있으며 이는 팬이 설치되는 공기조화기나 다른 장치의 설계조건에 맞도록 조정될 수 있다.

또한, 선미의 절곡부(c-e)는 블레이드(2)를 통과한 공기의 토출각도 θ가 팬 외경(21)의 접선방향으로부터 60° 내지 70°가 되도록 절곡되는데, 절곡되는 각도는 팬의 크기와 설치 위치에 따라 변동이 있으므로 공기의 토출각도 θ가 팬 외경(21)의 접선방향으로부터 60° 내지 70° 가 된다면 절곡부의 절곡각도는 상관이 없다.

블레이드(2)의 선단(쉬라우드의 내경 측-a지점)은 팬의 회전축 중심방향으로 선분 af만큼 연장되는데, 블레이드 캠버라인의 현길이 C의 10%~15%에 해당하는 길이만큼 팬의 회전축 중심부를 향해 반경방향으로 연장된다. 본 발명의 실시예에 따른 터보팬은 상기한 바와 같이 블레이드(2)의 선미는 전향깃의 방향으로 절곡하고 선단은 팬의 회전축 중심을 향해 반경방향으로 연장하여 후향팬의 캠버라인을 수정하여 구비된다.

이하에서 본 발명의 실시예에 따른 후향팬의 동작과 작용효과를 설명하기로 한다. 전원이 공급되면 허브(11) 내부에 구비되어 보스부(13)와 축결합된 구동수단(미도시)이 구동되고 이와 함께 팬도 회전하게 된다.

팬의 내부는 팬이 회전함에 따라 음압을 형성하게 되고, 이에 의해 쉬라우드(3)의 내경(31)을 통해 공기가 터보팬의 내부로 흡입된다. 공기는 대부분 경사를 가지며 설치된 블레이드(2)를 통해 소정각도로 토출되고, 일부의 공기는 회전판(1)의 중심부에 구비된 허브(11)에 형성된 통공부(12)를 통해 구동수단 측으로 흘러 구동수단을 냉각하여 과열을 방지하게 된다.

터보팬은 일반적으로 전향팬인 시로코팬 등에 비하여 팬의 효율이 우수하고 풍량이 큰 특성이 있으나, 그 소음도 커서 실내에 설치되는 공기조화기 등에 사용되는 것이 부적합하다. 그러나, 본원발명에 따른 후향팬은 블레이드의 선미에 전향팬의 특성을 채용하는 절곡부를 둠으로써 소음이 일정정도 감소되고, 블레이드의 선단에 팬의 회전중심방향으로 절곡된 연장부는 캠버라인이 팬의 회전방향과 같은방향으로 형성되는 전향팬과 유사한 구조를 형성하고 이에 따라 전향팬과 반대되는 후향팬의 특성이 중화되어 전체적으로 소음을 감소시키게 된다. 따라서, 선미의 절곡부와 선단의 연장부에 의해 감소되는 소음의 합은 본 발명의 실시예에 따른 후향팬인 터보팬의 소음레벨을 전향팬과 유사하도록 감소시키게 된다.

이상에서 상세히 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 후향팬은 터보팬의 특성인 팬 효율이 우수하고 풍량이 큰 효과는 그대로 가지면서도 그 문제점이었던 큰 소음은 감소시켜 정숙하면서도 성능이 뛰어난 터보팬과 이를 적용한 공기조화기를 제공할 수 있는 효과가 있다.

또한, 제조자는 동등한 송풍성능을 유지하기 위하여 전동기의 용량을 줄일 수 있고 팬의 크기도 줄일 수 있어 제품의 생산원가를 절감할 수 있으며, 동등한 전동기를 사용하는 경우에는 공기조화기의 성능을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

또한, 소비자의 경우에는 터보팬이 효율이 좋으므로 전력소모가 줄어들어 유지비를 절감할 수 있는 효과가 있다.

Claims (5)

1. 중심이 구동수단과 연결되는 회전판, 상기 회전판의 외주부에 방상상으로 배열되고 상기 회전판과 일체로 성형되는 다수개의 후향깃 형상의 블레이드와, 상기 회전판의 일면과 대향하도록 상기 블레이드의 선단부에 결합되는 링 형상의 쉬라우드를 포함하되, 상기 블레이드의 선미는 운전소음이 감소되도록 전향팬의 깃형상으로 절곡형성되고, 상기 블레이드의 선단은 상기 회전판의 회전중심방향으로 절곡형성된 것을 특징으로 하는 후향팬.
2. 제1항에 있어서, 상기 블레이드의 선미는 원호 형상의 캠버라인을 구비한 블레이드에서 현의 길이가 블레이드의 선단으로부터 85%~90%인 지점에서 전향팬의 깃형상으로 절곡되는 것을 특징으로 하는 후향팬.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 블레이드 선미의 절곡부는 블레이드로부터 토출되는 공기의 각도가 팬 외경의 접선방향을 기준으로 60°~ 70°인 범위에 있게 되도록 구비되는 것을 특징으로 하는 후향팬.
4. 제1항에 있어서, 상기 블레이드의 선단은 상기 블레이드 캠버라인의 현의 길이의 10%~15%에 해당하는 길이만큼 팬의 회전중심 측인 반경방향으로 연장되는 것을 특징으로 하는 후향팬.
5. 제1항에 있어서, 상기 각각의 블레이드는 캠버라인 현이 그 선단과 접하는 팬의 반경으로부터 40° 내지 50°의 각도를 가지도록 구비되는 것을 특징으로 하는 후향팬.

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