KR100651077B1

KR100651077B1 - 축류 팬

Info

Publication number: KR100651077B1
Application number: KR1020007010556A
Authority: KR
Inventors: 스파기아리알레산드로
Original assignee: 스팔 에스.알.엘.
Priority date: 1998-03-23
Filing date: 1999-03-18
Publication date: 2006-11-30
Also published as: WO1999049224A1; SK14242000A3; DE69820853D1; HUP0101416A2; ES2216236T3; AU2635999A; DE69822124T2; TR200002717T2; RU2208711C2; CN1139731C; HUP0101416A3; CN1294660A; IL138548A; EP0945627B1; AR018792A1; EP0945627A1; DE69822124D1; RO120216B1; KR20010042150A; JP2002507700A

Abstract

본 발명에 따른 축류 팬(1)은 중심 허브(3)와, 뿌리부(5) 및 단부(6)를 각각 가지는 다수의 블레이드(4)를 구비하고, 그 블레이드는, 팬의 회전 평면에의 투영이 포물선 세그먼트에 의해 정의되는 볼록 엣지(7)와, 팬의 회전 평면에의 투영이 원호에 의해 정의되는 오목 엣지(8)에 의해 범위가 정해진다. 블레이드(4)는, 반경의 함수로서 변화의 3승 법칙에 따라 블레이드(4)의 뿌리부(5)로부터 단부(6) 쪽으로 서서히 그리고 일정하게 감소하는 블레이드 각(β)과 적어도 하나의 초기 선분(t)을 가지는 면(18a)을 가진 공기 역학적 프로파일(18)을 가진다.

축류 팬, 블레이드, 볼록 엣지, 오목 엣지, 포물선 세그먼트, 원호

Description

축류 팬{Axial flow fan}

본 발명은 팬의 회전 평면에서 경사진 블레이드를 구비한 축류 팬에 관한 것이다.

본 발명에 의해 개시되는 팬은, 예를 들어, 자동차 엔진 또는 유사한 엔진의 냉각 시스템의 열 교환기 또는 방열기를 통하여 공기를 이동시키거나, 차량의 내부 객실의 난방 시스템의 열 교환기를 통하여 공기를 이동시키는 다양한 용도에 적용된다. 또한, 본 발명에 의해 개시되는 팬은 건물의 고정식 공조 설비 또는 난방 설비에서 공기를 이동시키는데 사용될 수도 있다.

이러한 종류의 팬은, 낮은 소음, 높은 효율, 소형의 치수, 및 양호한 헤드(압력) 값과 송출량을 포함하는 각종 상이한 요건을 만족시켜야 한다.

본 출원과 동일한 출원인의 명의로 특허된 유럽 특허 제0 553 598 B호는 블레이드가 그의 전체 길이를 따라 일정한 현(弦) 길이를 가지는 팬을 개시하고 있다. 또한, 블레이드의 전연(前緣)(leading edge)과 후연(後緣)(trailing edge)은, 팬의 회전 평면에 투영되었을 때 2개의 원호가 되는 2개의 곡선을 형성한다. 이 특허에 따라 제조된 팬은 효율 및 낮은 소음의 면에서는 양호한 결과를 달성하지만, 높은 헤드 또는 압력 값을 달성하는 능력은 주로 그의 작은 축방향 치수 때문에 제한된다.

예를 들어, 공조 시스템의 응축기, 냉각 시스템의 방열기, 및 터보 엔진의 공기 공급을 위한 열 교환기 등의, 직렬로 배치된 2개 이상의 교환기를 포함하는 최신 자동차의 열 유닛 때문에, 또는 작은 정면 치수를 보상하기 위해 보다 두껍게 된 방열기 때문에, 높은 헤드 값을 달성할 필요성이 점차 중요한 요건이 되고 있다.

본 발명의 목적은, 상기한 팬의 헤드 또는 압력의 문제를 해결하고, 효율 및 낮은 소음의 면에서 그러한 팬을 더욱 개선하는데 있다.

그러한 문제는 독립 청구항에 기재된 특징에 의해 해결된다. 종속 청구항들은 본 발명의 바람직하고 유리한 실시형태를 개시하고 있다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시형태를 예시하는 첨부 도면을 참조하여 본 발명을 더 상세히 설명한다.

삭제

도 1은 본 발명에 따라 제조된 팬의 정면도이고,

도 2는 본 발명에 의해 개시된 팬의 블레이드의 기하학적 특징을 정면도로 나타내는 도면이고,

도 3은 허브로부터 시작하여 블레이드의 단부까지 규칙적인 간격으로 취한, 본 발명에 의해 개시된 팬의 블레이드의 단면도이고,

도 4는 본 발명에 의해 개시된 팬의 블레이드의 다른 기하학적 특징을 사시도로 나타내는 도면이고,

도 5는 도 1에 나타낸 팬과 관련 덕트의 세부 확대도이고,

도 6은 본 발명에 의해 개시된 팬의 다른 실시형태의 정면도이고,

도 7은 본 발명에 의해 개시된 팬의 블레이드의 볼록 엣지를 데카르트 좌표(Cartesian coordinate)로 나타낸 도표이고,

도 8은 본 발명에 의해 개시된 팬의 반경의 함수로서 블레이드의 상이한 단면에서의 블레이드 각의 변화를 나타내는 도표이다.

팬을 설명하기 위해 사용되는 용어는 다음과 같이 정의된다.

- 현(弦)(L)은, 축이 팬의 회전축과 일치하고 반경(r)이 지점 Q를 지나는 원통과 블레이드를 교차시킴으로써 얻어지는 블레이드의 단면의 공기 역학적 프로파일에 걸쳐 전연으로부터 후연까지 연장하는 호(弧)에 대(對)하는 선분(線分)의 길이이다.

- 블레이드의 중심선 또는 현 중앙선(MC)은, 현(L)의 중간점을 상이한 방사선(ray)에 연결하는 선이다.

- 블레이드의 특성 곡선, 예를 들어, 팬 블레이드의 후연을 나타내는 곡선의 주어진 지점 Q에서 측정된 스위프 각(sweep angle)(δ)은, 팬의 중심으로부터 관련 지점 Q까지 발산하는 방사선과 동일 지점 Q에서의 상기 곡선에 대한 접선에 의해 이루어지는 각도이다.

- 블레이드의 특성 곡선의 스큐 각(skew angle) 또는 정미(正味) 각변위(net angular displacement)(α)는, 상기 특성 곡선, 예를 들어, 블레이드의 현 중앙선을 나타내는 곡선을 통과하여 팬의 허브에 이르는 방사선과, 블레이드의 단부에서 상기 특성 곡선을 통과하는 방사선과의 사이의 각도이다.

- 블레이드 각(β)은, 팬의 회전 평면과 블레이드 단면의 공기 역학적 프로파일의 전연을 후연에 연결하는 직선과의 사이의 각도이다.

- 피치 비(pitch ratio)(P/D)는, 나선의 피치, 즉, 관련 지점 Q의 축방향 변위량, 즉, P = 2·π·r·tan (β)(여기서, r은 지점 Q까지의 방사선의 길이이고, β는 지점 Q에서의 블레이드 각임)와, 팬의 최대 직경과의 사이의 비이다.

- 프로파일 캠버(profile camber)(f)는, 현(L)으로부터 블레이드의 캠버 라인까지 측정된, 현(L)에 수직인 최대 선분이고, 현(L)에 대한 프로파일 캠버(F)의 위치는 현 자체의 길이의 백분율로서 표현될 수 있다.

- 레이크(rake)(V)는, 팬의 회전 평면으로부터의 전체 프로파일의 변위뿐만 아니라, 축방향에서의 블레이드 곡률로 인한 축방향 성분을 포함하는, 팬의 회전 평면으로부터의 블레이드의 축방향 변위이다.

첨부 도면을 참조하면, 팬(1)은 축선(2)을 중심으로 회전하고, 팬(1)의 회전 평면(XY)에서 만곡된 다수의 블레이드(4)를 장착하는 중심 허브(3)를 포함한다. 블레이드(4)는 뿌리부(root)(5)와 단부(6)를 가지고, 볼록 엣지(edge)(7)와 오목 엣지(8)에 의해 범위가 정해져 있다.

본 발명에 따라 제조된 팬을 어느 방향으로 회전시켜도 효율, 소음 수준, 및 헤드의 면에서 만족한 결과가 얻어지기 때문에, 볼록 엣지(7)와 오목 엣지(8)는 블레이드의 전연으로도 될 수 있고 후연으로도 될 수 있다.

환언하면, 팬(1)은, 이동하는 공기가 먼저 볼록 엣지(7)에 접하고 나서 오목 엣지(8)에 접하거나, 또는 그 반대로, 먼저 오목 엣지(8)에 접하고 나서 볼록 엣지(7)에 접하도록 회전될 수 있다.

블레이드 단면의 공기 역학적 프로파일은 팬(1)의 작동 모드에 따라, 즉, 이동하는 공기가 볼록 엣지(7)와 오목 엣지(8) 중 어느 것에 먼저 접하는가에 따라 방향이 정해져야 한다는 것은 명백하다.

블레이드(4)의 단부(6)에 보강 링(9)이 장착될 수도 있다. 이 보강 링(9)은, 예를 들어, 블레이드(4)의 블레이드 각(β)이 공기 역학적 부하 때문에 블레이드의 단부 영역에서 변화하는 것을 방지함으로써 일 세트의 블레이드(4)를 보강한다. 또한, 보강 링(9)은 덕트(duct)(10)와 함께, 팬 둘레의 공기의 선회를 제한하고, 블레이드(4)의 단부(6)에서의 와류를 감소시킨다. 이 와류는 알려진 바와 같이 블레이드(4)의 2개의 면에서의 압력이 상이한 것에 의해 발생하는 것이다.

이 목적을 위해, 보강 링(9)은, 덕트(10)에 형성된 정합 시트(seat)(12)에 끼워 맞춰지는 두꺼운 립(lip) 부분(11)을 가지고 있다. 립 부분(11)과 시트(12) 사이의 축방향으로 매우 작은 거리(a)가 이들 2개의 요소 사이의 미로(迷路) 형상과 함께, 팬 블레이드의 단부에서의 공기 선회를 감소시키도록 작용한다.

또한, 외측의 보강 링(9)과 덕트(10) 사이에 특별한 끼워 맞춤을 함으로써, 2개의 부품이 서로 접촉하는 동시에 팬의 축방향 운동이 감소된다.

전체로서, 보강 링(9)은 노즐의 형상을 가진다. 즉, 보강 링(9)의 입구 부분은 블레이드(4)의 단부에서 공기가 통과하는 부분보다 크다. 이 큰 흡인 표면은 흐름 저항을 보상함으로써 공기가 일정한 속도로 흐르도록 유지시킨다.

그러나, 도 6에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따라 제조된 팬은 외측 보강 링과 관련 덕트를 반드시 구비할 필요는 없다.

팬(1)의 회전 평면(XY)에 투영(投影)된 블레이드(4)는 아래에서 설명되는 기하학적 특징을 가진다.

팬의 회전축선(2)과 일치하는 팬의 기하학적 중심을 중심으로서 가정하면, 뿌리부(5)에서의 블레이드(4)의 폭에 대응하는 중심에서의 각(B)은 2개의 인접한 블레이드(4)들 사이에 존재하여야 하는 간극을 고려한 관계식을 사용하여 계산된다. 실제로는, 이러한 종류의 팬은 사출성형법을 사용하여 플라스틱으로 제조되는 것이 바람직하기 때문에, 다이 내의 블레이드들은 겹치지 않아야 하고, 그렇지 않으면, 팬의 제작에 사용되는 다이는 매우 복잡하게 될 수밖에 없고, 그 결과 불가피하게 제조 비용이 상승한다.

또한, 특히 자동차에 적용하는 경우에는, 엔진이 가동되고 있는 시간 중 많은 시간에는 팬이 연결된 열 교환기가 자동차 자체의 주행에 의해 발생하는 공기 흐름에 의해 냉각되기 때문에, 팬이 연속적으로 작동하지 않는다는 것을 상기하여야 한다. 따라서, 공기는 팬이 돌고 있지 않을 때라도 용이하게 통과하여야 한다. 이것은 팬 블레이드들 사이에 비대적 넓은 간극을 둠으로써 달성된다. 환언하면, 팬 블레이드는 자동차 주행에 의해 발생하는 공기 흐름의 냉각 효과를 방지하는 차폐막을 형성하지 않아야 한다. 각(B)의 각도를 계산하기 위해 사용되는 관계식은 다음과 같다.

각(K)은, 성형 중에 2개의 인접된 블레이드가 겹치는 것을 방지하도록 그 인접한 블레이드들 사이에 존재하여야 하고 허브 직경의 함수인 최소 거리를 고려한 요소이다. 즉, 허브 직경이 클수록 그 각(K)이 작아질 수 있다. 각(K)의 값은 허브에서의 블레이드 프로파일의 높이에 의해서도 영향을 받을 수 있다.

본 발명의 개념의 범위를 제한함이 없이 단지 예로서만 주어진 이하의 설명은 본 발명에 따라 제조된 팬의 실제 적용에 관한 것이다. 첨부 도면에 도시된 바와 같이, 팬은 7개의 블레이드와, 직경이 140 ㎜인 허브와, 외측 보강 링(9)의 직경에 대응하는 385 ㎜의 외측 직경을 가진다.

이들 값을 사용하여 계산되는, 허브에서의 블레이드의 폭에 대응하는 각(B)은 44°이다.

다음에, 팬(1)의 블레이드(4)의 기하학적 형상에 대하여 설명한다. 블레이드(4)는 먼저 팬(1)의 회전 평면(XY)에의 투영으로서 정의되고, 그 다음에, 그 회전 평면(XY)에의 블레이드(4)의 투영이 공간으로 옮겨진다.

도 2에 도시된 세부(細部)를 참조하면, 블레이드(4)의 기하학적 구조는, 좌측의 방사선(17)과 우측의 방사선(16)에 의해 범위가 정해진 각(B)의 이등분선(13)을 긋는 것에 있다. 그 다음, 이등분선(13)에 대하여 각 A = 3/11 B만큼 반시계 방향으로 회전된 방사선(14)과, 방사선(16)에 대하여 각 A만큼 반시계 방향으로 회전된 방사선(15)을 긋는다. 그리하여, 2개의 방사선(14, 15)은 모두 각 A = 3/11 B, 즉, A = 12°만큼 회전되어 있다. 방사선(17, 16)과 허브(3)와의 교차점 및 방사선(14, 15)과 팬의 외측 보강 링(9)(또는 외측 보강 링(9)과 직경이 동일한 원)과의 교차점은 회전 평면(XY)에 있는 4개의 지점(M, N, S, T)을 결정하는데, 이들 지점이 팬(1)의 블레이드(4)의 투영을 정의한다. 또한, 볼록 엣지(7)의 투영도 허브에서, 그 허브(3)의 지점(M)을 통과하는 방사선(17)에 대하여 각 C = 3/4 A, 즉, C = 9°만큼 경사진 제1 접선(21)에 의해 정의된다.

도 2에서 볼 수 있는 바와 같이, 각(C)은 방사선(17)에 대하여 시계 방향으로 측정되기 때문에, 제1 접선(21)은 볼록 엣지(7)가 최초로 공기 흐름에 접할 때는 방사선(17)의 앞에 있고, 볼록 엣지(7)가 마지막에 공기 흐름에 접할 때, 즉, 오목 엣지(8)가 최초로 공기 흐름에 접할 때는 방사선(17)의 뒤에 있다.

또한, 외측 보강 링(9)에서는, 볼록 엣지(7)는 그 외측 보강 링(9)의 지점(N)을 통과하는 방사선(14)에 대하여 각 A의 6배에 해당하는 각(W), 즉, 72°만큼 경사진 제2 접선(22)에 의해 정의된다. 도 2에 도시된 바와 같이, 각(W)은 방사선(14)에 대하여 반시계 방향으로 측정되기 때문에, 제2 접선(22)은 볼록 엣지(7)가 최초로 공기 흐름에 접할 때는 방사선(14)의 전방에 있고, 볼록 엣지(7)가 마지막에 공기 흐름에 접할 때, 즉, 오목 엣지(8)가 최초로 공기 흐름에 접할 때는 방사선(14)의 후방에 있다.

실제로는, 볼록 엣지(7)의 투영은 제1 접선(21) 및 제2 접선(22)에의 접선이고, 굴곡 없이 단일의 볼록 부분을 가지는 곡선으로 특징지어 진다. 볼록 엣지(7)의 투영을 정의하는 곡선은 다음과 식으로 표현되는 포물선이다.

도시된 실시형태에서는, 이 포물선은 다음의 식으로 정의된다.

이 식 3은 회전 평면(XY)의 관계 변수 x 및 y 변수의 함수로서, 도 7에 도시된 데카르트 도표에 나타낸 곡선을 결정한다.

다시 도 2를 보면, 포물선의 끝점은 지점(M) 및 지점(N)에의 제1 접선(21) 및 제2 접선(22)에 의해 정의되고, 볼록꼴이 최대로 되는 구역은 허브(3)에 가장 가까운 곳이다.

실험에 의하면, 볼록 엣지(7)는 팬의 회전 평면(XY)에의 포물선 투영에 의해, 우수한 효율 및 소음 특성을 제공하는 것으로 입증되었다.

회전 평면(XY)에의 블레이드(4)의 오목 엣지(8)의 투영에 관해서는, 오목꼴을 정의하도록 배치된 어떤 2차 곡선이 사용될 수 있다. 예를 들어, 오목 엣지(8)의 투영은 볼록 엣지(7)의 포물선과 유사하고 거의 동일한 형으로 배치되는 포물선에 의해 정의될 수도 있다.

바람직한 실시형태에서는, 회전 평면(XY)에의 오목 엣지(8)의 투영을 정의하는 곡선은 반경(R_cu)이 허브의 반경(R)과 동일한 원호이고, 여기에 설명되는 실제의 적용에서는 이 반경의 값이 70 ㎜이다.

도 2에 도시된 바와 같이, 오목 엣지(8)의 투영은 지점(S, T)에 의해 범위가 정해지고, 반경이 허브의 반경과 동일한 원호이다. 따라서, 오목 엣지(8)의 투영은 기하학적 용어로 완전히 정의된다.

도 3은 좌측으로부터 우측으로, 즉, 허브(3)로부터 블레이드(4)의 외측 단부(6)로 규칙적인 간격으로 취해진 블레이드(4)의 11개 단면을 나타내는 11개의 프로파일(18)을 나타낸다. 이 프로파일(18)들은, 실질적으로 반경 방향으로의 프로파일의 위치의 함수인 공기 역학적 조건에 적합할 수 있도록, 몇 가지 특성을 공통으로 가지지만, 모두 기하학적으로 상이하다. 모든 블레이드 프로파일에 공통인 특성들은 높은 효율 및 헤드와 낮은 소음을 달성하는데 특히 적합하다.

좌측의 첫번째 프로파일은 만곡이 크고, 큰 블레이드 각(β)을 가지는데, 이것은 허브에 가까울수록 선속도가 외측 프로파일의 것보다 작게 되기 때문이다.

프로파일(18)들은 초기 선분을 포함하는 면(18a)을 가진다. 이 선분은, 블레이드가 공기를 "타격"하여 원활한 공기 흐름을 방해함으로써 소음을 증대시키고 효율을 감소시키는 것을 방지하기 위해 공기 흐름이 원활하게 유입되도록 설계된다. 도 3에서는, 이 선분이 부호 t로 지시되어 있고, 그 선분의 길이는 현(L)의 길이의 14% 내지 17%이다.

면(18a)의 나머지 부분은 거의 원호로 이루어진다. 허브에 가까운 프로파일로부터 블레이드의 단부의 프로파일 쪽으로 갈수록, 면(18a)을 이루는 원호의 반경이 커진다. 즉, 블레이드(4)의 프로파일 캠버(camber)(f)는 감소한다.

현(L)에 대하여, 프로파일 캠버(f)는 현(L)의 전체 길이의 35%와 47% 사이의 지점(도 3에서 부호 lf로 지시된)에 위치한다. 이 길이는 최초로 공기 흐름에 접하는 프로파일의 엣지로부터 측정되어야 한다.

블레이드의 배면(18b)은 프로파일의 최대 두께(G_max)가 블레이드 현의 전체 길이의 15%와 25% 사이의 구역, 바람직하게는 현(L)의 길이의 20%의 구역에 위치하도록 하는 곡선에 의해 정의된다. 이 경우에도, 이 길이는 최초로 공기에 접하는 프로파일의 엣지로부터 측정되어야 한다.

최대 두께(G_max)가 그의 최대값을 가지는 허브에 가까운 프로파일로부터 이동하여 갈 수록, 프로파일(18)의 두께는 블레이드의 단부의 프로파일 쪽으로 일정한 비율로 감소하고, 그 블레이드의 단부의 프로파일에서는 약 1/4의 값이 된다. 최대 두께(G_max)는 팬 반경의 함수로서 대략 선형 변화에 따라 감소한다. 팬(1)의 가장 외측 부분에 있는 블레이드(4)의 단면의 프로파일(18)은 최소의 (G_max) 두께 값을 가지는데, 이것은 그의 공기 역학적 특성이 고속에 적합하게 되어야 하기 때문이다. 이렇게 하여, 프로파일은 팬 반경의 증가에 따라 명백하게 증가하는 블레이드 단면의 선속도에 대하여 최적화된다.

프로파일(18)의 현의 길이(L)도 반경의 함수로서 변화한다.

현 길이(L)는 블레이드(4)의 중간에서 최대값에 도달하고, 블레이드의 단부(6) 쪽으로 갈 수록 감소하여, 팬 블레이드의 가장 외측 부분에 대한 공기 역학적 부하를 감소시키는 동시에, 상기한 바와 같이, 팬이 작동하지 않을 때의 공기의 통과를 용이하게 한다.

블레이드 각(β) 역시 팬 반경의 함수로서 변화한다. 특히, 블레이드 각(β)은 준 선형 법칙(quasi-linear law)에 따라 감소한다.

블레이드 각(β)의 변화의 법칙은 팬 블레이드의 가장 외측 부분에 요구되는 공기 역학적 부하에 따라 선택될 수 있다.

바람직한 실시형태에서는, 팬 반경(r)의 함수로서의 블레이드 각(β)의 변화는 다음의 식에 의해 정의되는 3승 법칙(cubic law)에 따른다:

팬 반경(r)의 함수로서의 블레이드 각(β)의 변화의 법칙은 도 8의 도표에 나타내어져 있다.

도 4는 회전 평면(XY)의 블레이드(4)의 투영을 공간으로 옮기는 방법을 나타낸다. 블레이드(4)는 팬(1)의 회전 평면에 대하여 레이크(rake)(V)를 가진다.

도 4는 블레이드(4)의 지점(M', N')과 지점(S', T')을 연결하는 선분을 나타낸다.

이들 지점(M', N', S', T')은 회전 평면(XY)에 있는 지점(M, N, S, T)으로부터 시작하여, 레이크(V), 즉, 축방향으로의 블레이드(4)의 변위를 결정하는 수직 선분(M, M'), (N, N'), (S, S'), (T, T')을 긋는 것에 의해 얻어진다.

또한, 바람직한 실시형태에서는, 각각의 블레이드(4)는 도 4의 호(19, 20)에 의해 정의되는 형상을 가진다. 이들 호(19, 20)는, 곡률이 선분(M', N') 및 (S', T')의 길이의 함수로서 계산되는 원호이다. 도 4에 도시된 바와 같이, 호(19, 20)는 대응하는 선분(M', N') 및 (S', T')으로부터 각각 길이 (h1) 및 길이(h2)만큼 벗어나 있다. 이들 길이(h1, h2)는 팬(1)의 회전 평면(XY)에 대하여 수직으로 측정되고, 선분(M', N') 및 (S', T') 자체의 길이의 백분율로서 계산된다.

도 4의 점선은 볼록 엣지(7) 및 오목 엣지(8)에 대한 곡선(포물선 세그먼트 및 원호)이다.

블레이드(4)의 레이크(V)는, 그의 축방향 변위 성분 및 곡률 모두에 관하여, 팬의 앞면 전체에 걸쳐 분포하는 균일한 축방향 공기 흐름을 얻도록 하는 방식으로 공기 역학적 부하로 인한 블레이드 휨을 정정하고 블레이드에 대한 공기 역학적 모멘트를 균형시키는 것을 가능하게 한다.

상기한 실시형태에 따른 팬 블레이드의 모든 특성 값이 아래의 표 1에 요약되어 있고, 표 1에서, r은 일반적인 팬 반경이고, 다음의 기하학적 변수는 대응하는 반경 값과 관련된다.

L은 현 길이를 나타낸다.

f는 프로파일 캠버를 나타낸다.

t는 블레이드 단면의 초기 선분을 나타낸다.

lf는 현(L)에 대한 프로파일 캠버의 위치를 나타낸다.

β는 60 분법에 의한 블레이드 단면 프로파일의 각도를 나타낸다.

x 및 y는 블레이드의 포물선 엣지의 회전 평면(XY)에서의 데카르트 좌표를 나타낸다.

r	70	100.6	131.2	161.9	179
L	59.8	68.7	78.2	73	71.2
f	8.2	7.5	7.8	6.7	5
t	10	10.5	11	10.5	10
lf	21	25.5	31.2	32.8	33
β	30.1	21.9	15.7	13.3	11.1
x	65.3	93.2	126.1	161.9	176.4
y	-25.2	-43.0	-38.1	-0.7	23.9

실험에 의하면, 본 발명에 따라 제조된 팬은, dB(A) 단위로 측정하면, 이 종류의 종래의 팬보다 25% 내지 30% 낮은 소음 수준을 가져, 음향적 쾌적감이 크게 개선되는 것으로 나타났고, 이것은 발생하는 소음이 종래의 팬의 것보다 훨씬 더 "쾨적"한 것을 의미한다.

또한, 동일한 공기 송출 조건 하에서는, 본 발명에 따라 제조된 팬은 이 종류의 종래의 팬보다 50%까지 더 큰 헤드 값을 나타낸다.

본 발명에 따라 제조된 팬에서는, 후향 블레이드 구성으로부터 전향 블레이드 구성으로 이행하여도 소음 수준이 현저하게 변화하지 않는다. 또한, 어떤 작동 조건. 특히 높은 헤드 영역에서는, 전향 블레이드 구성이 후향 블레이드 구성보다 20% 내지 25% 더 많이 송출한다.

Claims

평면(XY)에서 회전하고, 중심 허브(3)와, 뿌리부(root)(5) 및 단부(6)를 각 가지는 다수의 블레이드(4)를 구비한 축류 팬(1)으로서, 각각의 상기 블레이드(4)는 볼록 엣지(7)와 오목 엣지(8)에 의해 범위가 정해지고, 상기 블레이드(4)는, 상기 블레이드(4)의 상기 뿌리부(5)로부터 상기 단부(6) 쪽으로 서시히 그리고 일정하게 감소하는 블레이드 각(β)을 가진 공기 역학적 프로파일(18)을 가지는 블레이드 단면들로 이루어지고, 상기 블레이드 각(β)은 상기 평면(XY)과 각 블레이드 단면의 상기 공기 역학적 프로파일(18)의 전연(前緣)과 후연(後緣)을 연결하는 직선과의 사이의 유동적 각도로서 정의되는 축류 팬(1)에 있어서, 상기 평면(XY)에의 상기 볼록 엣지(7)의 투영(投影)이 포물선 세그먼트에 의해 정의되는 것을 특징으로 하는 축류 팬.
제 1 항에 있어서, 상기 평면(XY)에의 상기 오목 엣지(8)의 투영이 2차 곡선 세그먼트에 의해 정의되는 것을 특징으로 하는 축류 팬.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 평면(XY)에의 상기 오목 엣지(8)의 투영이 포물선 세그먼트에 의해 정의되는 것을 특징으로 하는 축류 팬.
제 2 항에 있어서, 상기 평면(XY)에의 상기 오목 엣지(8)의 투영이 원호에 의해 정의되는 것을 특징으로 하는 축류 팬.
제 1 항에 있어서, 상기 공기 역학적 프로파일(18)이 하나 이상의 초기 선분(t)을 포함하는 면(18a)을 가지는 것을 특징으로 하는 축류 팬.
제 5 항에 있어서, 상기 공기 역학적 프로파일(18)이 상기 초기 선분(t)에 이어지는, 원호로 된 세그먼트를 포함하는 면(18a)을 가지는 것을 특징으로 하는 축류 팬.
제 5 항 또는 제 6 항에 있어서, 상기 공기 역학적 프로파일(18)이 현 길이(L)와, 볼록 곡선에 의해 정의되는 배면(18b)을 가지고, 상기 배면은 상기 면(18a)과 함께, 최초로 공기에 접하는 엣지로부터 측정하여 상기 현의 전체 길이(L)의 15% 내지 25%의 구역에서 상기 프로파일의 최대 두께 값(G_max)을 결정하는 것을 특징으로 하는 축류 팬.
제 1 항에 있어서, 상기 평면(XY)에 투영된 각각의 블레이드(4)는 상기 평면(XY)에 있는 4개의 지점(M, N, S, T)에 의해 범위가 정해지고, 상기 팬의 중심에 대(對)하는 단일의 블레이드(4)의 폭에 대한 각(B)의 함수로서 정의되고,

상기 4개의 지점(M. N, S, T)은,

상기 지점(M) 및 상기 지점(S)이 상기 허브(3) 또는 상기 블레이드(4)의 상기 뿌리부(5)에 위치하고, 상기 팬의 중심으로부터 발산하고 상기 각(B)을 형성하는 방사선(16, 17)에 의해 정의되고;

상기 지점(N)이 상기 블레이드(4)의 상기 단부(6)에 위치하고, 상기 각(B)의 이등분선(13)에 대하여 각 A = 3/11 B 만큼 반시계 방향으로 변위되고;

상기 지점(T)이 상기 블레이드(4)의 상기 단부(6)에 위치하고, 상기 팬의 중심으로부터 발산하고 상기 지점(S)을 통과하는 방사선에 대하여 각 A = 3/11 B 만큼 반시계 방향으로 변위되는 기하학적 특성에 의해 결정되는 것을 특징으로 하는 축류 팬.
제 8 항에 있어서, 상기 지점(M)에서의 상기 평면(XY)에의 상기 볼록 엣지(7)의 투영은 상기 지점(M)을 통과하는 방사선(17)에 대하여 각(A)의 3/4과 동일한 각(C)만큼 경사진 제1 접선(21)을 가지고;

상기 지점(N)에서의 상기 평면(XY)에의 상기 볼록 엣지(7)의 투영은 상기 지점(N)을 통과하는 방사선(14)에 대하여 각(A)의 6배와 동일한 각(W)만큼 경사진 제2 접선(22)을 가지며;

상기 제1 접선(21) 및 상기 제2 접선(22)은, 상기 볼록 엣지(7)가 최초로 공기 흐름에 접하도록 상기 팬(1)의 회전 방향이 정해진 때는 대응하는 방사선(17, 14)의 전방에 있고, 상기 제1 접선(21) 및 상기 제 2 접선(22)은 상기 평면(XY)에서 굴곡 없이 단일의 볼록 부분을 가지는 곡선을 정의하도록 배치되는 것을 특징으로 하는 축류 팬.
제 4 항에 있어서, 상기 평면(XY)에의 상기 볼록 엣지(8)의 투영에 의해 형성되는 원호는 상기 허브(3)의 반경(R)과 동일한 반경(R_cu)을 가지는 것을 특징으로 하는 축류 팬.
제 1 항에 있어서, 상기 블레이드(4)는, 상기 공기 역학적 프로파일(18)이 반경의 함수로서 변화의 3승 법칙(cubic law)에 따라 상기 블레이드(4)의 상기 뿌리부(5)로부터 상기 단부(6) 쪽으로 서서히 그리고 일정하게 감소하는 블레이드 각(β)을 가지는 단면들로 형성되는 것을 특징으로 하는 축류 팬.