KR100858395B1 - 축류 송풍기 - Google Patents

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카츠미 아라키
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세이지 나카시마
히로미치 아오키
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Abstract

본 발명은 축류 송풍기의 축방향의 치수를 증대시키지 않고 소음을 저감하는 축류 송풍기를 얻는 것을 목적으로 하는 것으로서 상기 목적을 달성하기 위한 해결 수단에 있어서, 모터에 의해 회전 구동되는 보스부(2)와, 상기 보스부(2)에 방사형상으로 부착되고 회전축(3) 방향으로 송풍하는 복수의 회전날개(1)를 구비하는 축류 송풍기에 있어서, 상기 회전날개(1)의, 상기 보스부(2)로부터 지름 방향 중간부의 굴곡점(Pw)까지의 제 1 영역에 있어서의 현 중심선(Pr1)을, 0°보다 큰 일정한 제 1 전경각(δzw)으로 상류측으로 경사시키고, 상기 굴곡점(Pw)부터 날개 외주부까지의 제 2 영역에 있어서의 익현 중심선(Pr1)을, 상기 제 1 전경각(δzw)보다도 더 상류측으로 경사시키고, 또한, 상기 날개 외주부에서의 익현 중심선(Pr1)의 접선(15)의 전경각(δzs)을 30° 내지 45°의 범위 내로 한다.
축류 송풍기

Description

축류 송풍기{Axial Fan}
도 1은 축류 송풍기의 날개차를 도시하는 사시도.
도 2는 날개차를 회전축에 직교하는 평면에 투영한 평면 투영도.
도 3은 도 2에서의 각 익현선 중심점(Pr')의 궤적을, 회전축과 0X축을 포함하는 수직 평면에 반경(R)으로 회전 투영한 도면.
도 4는 본 발명의 실시의 형태의 익현 중심선(Pr1)을 도시하는 도 3과 같은 도면.
도 5는 실시의 형태의 각 익현선 중심점(Pr2)의 궤적(익현 중심선(Pr1))의 정의 방법을 도시하는 도 4와 같은 도면.
도 6은 실시의 형태의 날개차의 유량 계수(φ)와 비소음(KT), 유량 계수(φ)와 팬 효율(ηT)의 관계를 실험적으로 구한 결과를 도시하는 도면.
(도면의 주요부분에 대한 부호의 설명)
1 : 회전날개
1' : 회전축에 직교하는 면에 투영한 회전날개
1b' : 날개 전연부
1c' : 날개 후연부
Id' : 날개 외주부
2 : 보스부
3 : 회전축
4 : 회전 방향
A : 기류의 방향
Pb, Pb' : 보스부의 익현선 중심점
PT, Pt' : 날개 외주부의 익현선 중심점
Pr, Pr' : 익현선 중심점의 궤적(익현 중심선)
Pr1 : 본 발명의 실시의 형태의 익현선 중심점의 궤적(익현 중심선)
Pr2 : 본 발명의 실시의 형태의 익현선 중심점
Pw : 일정한 전경각을 변화시키는 기점이 되는 굴곡점
Sc : 보스부의 익현선 중심점을 통과하고 회전축에 직교하는 평면
H : 날개 외주부의 익현선 중심점(Pt)의 0X축부터의 거리
15 : 날개 외주부의 익현선 중심점(Pt)에 있어서의 익현 중심선의 접선
δz : 회전날개의 전경각
δzw : 굴곡점(Pw)보다 내측의 제 1 영역의 일정한 전경각(제 1 전경각)
δzt : 보스부의 익현선 중심점(Pb)과 날개 외주부의 익현선 중심점(Pt)을 연결하는 선의 경사각(제 2 전경각)
δzd : 굴곡점(Pw)보다 외측의 제 2 영역에 있어서의 임의의 반경(R)에서의 익현선 중심점(Pr2)과 보스부의 익현선 중심점(Pb)을 연결하는 선의 상류측으로의 경사각
6zs : 날개 외주부의 익현선 중심점(Pt)에 있어서의 익현 중심선(Pr1)의 접선(15)의 전경각
기술분야
본 발명은, 환기 팬이나 에어컨 등에 이용하는 축류 송풍기에 관한 것이다.
종래기술
종래의 축류 송풍기로서, 회전날개를 부착하여 회전하는 보스부와, 회전 방향에 면하는 날개 전연부(前緣部), 회전 방향과 반대 방향에 면한 날개 후연부, 및 상기 보스부에 대향하는 날개 외주부로부터 둘레가 구성되는 회전날개를 갖는 축류 송풍기에 있어서, 상기 보스부로부터 상기 날개 외주부의 사이에 위치하는 굴곡점까지의 제 1 영역에 존재하는 각 익현(翼弦)중심점에 대응하는 제 1 전경각(前傾角)을 일정하게 하고, 또한 상기 제 1 영역과 상기 날개 외주부 사이의 제 2 영역에 존재하는 각 익현선 중심점에 대응하는 제 2 전경각을 상기 제 1 전경각보다 커지도록 형성한 것이 있다(예를 들면, 특허 문헌 1 참조).
특허 문헌 1 : 특허 제3203994호 공보
그러나, 상기 종래의 기술에 의하면, 날개끝(翼端) 소용돌이(渦)에 기인하는 소음을 저감할 수는 있지만, 회전날개에 제 1, 제 2의 전경각을 붙임에 의해, 날개 외주부가 보스부보다 매우 앞쪽(상류측)으로 나오기 때문에, 축류 송풍기의 축방향의 치수가 커진다. 그 때문에, 제품 전체의 치수가 커져 버린다는 문제가 있다.
본 발명은, 상기한 것을 감안하여 이루어진 것이고, 축류 송풍기의 축방향의 치수를 증대시키지 않고 소음을 저감하는 축류 송풍기를 얻는 것을 목적으로 한다.
상술한 과제를 해결하고, 목적을 달성하기 위해, 본 발명은, 모터에 의해 회전 구동되는 보스부와, 상기 보스부에 방사형상으로 부착되어 회전축 방향으로 송풍하는 복수의 회전날개를 구비하는 축류 송풍기에 있어서, 상기 회전날개의, 상기 보스부로부터 지름 방향 중간부의 굴곡점까지의 제 1 영역에서의 익현 중심선을, 0˚보다 큰 일정한 제 1 전경각으로 상류측으로 경사시키고, 상기 굴곡점부터 날개 외주부까지의 제 2 영역에서의 익현 중심선을, 상기 제 1 전경각보다도 더 상류측으로 경사시키고, 또한, 상기 날개 외주부에서의 익현 중심선의 접선의 전경각을 30˚ 내지 45˚의 범위 내로 하는 것을 특징으로 한다.
이 발명에 의하면, 회전날개의 축방향 치수를 증대시키지 않고, 날개끝 소용돌이에 기인하는 소음을 저감시키고, 또한, 송풍 성능의 저하가 작은 축류 송풍기를 얻을 수 있다는 효과를 갖는다.
이하에, 본 발명에 관한 축류 송풍기의 실시의 형태를 도면에 의거하여 상세히 설명한다. 또한, 이 실시의 형태에 의해 본 발명이 한정되는 것은 아니다.
실시의 형태
도 1은 축류 송풍기의 날개차(翌車)를 도시하는 사시도이고, 도 2는 날개차를 회전축(3)에 직교하는 평면(Sc)에 투영한 평면 투영도이고, 도 3은 도 2에서의 보스부 익현선 중심점(Pb')부터 외주부 익현선 중심점(Pt')까지의 각 익현선 중심점의 궤적, 즉 익현선 중심점(Pb'-Pr'-Pt')에 관해, 임의의 반경(R)에서의 각 익현선 중심점(Pr')을, 회전축(3)과 0X축을 포함하는 수직 평면에 반경(R)으로 회전 투영한 각 익현선 중심점(Pr)의 궤적을 도시하는 도면이고, 도 4는 본 발명의 실시의 형태의 각 익현선 중심점(Pr2)의 궤적을 도시하는 도 3과 같은 도면이고, 도 5는 실시의 형태의 각 익현선 중심점(Pr2)의 궤적의 정의(定義) 방법을 도시하는 도 4와 같은 도면이고, 도 6은 실시의 형태의 날개차의 유량 계수(φ)와 비소음(KT), 유량 계수(φ)와 팬 효율(ηs)의 관계를 실험적으로 구한 결과를 도시하는 도면이다.
도 1에 도시하는 바와 같이, 실시의 형태의 날개차는 3장 날개이지만, 본 발명의 날개차의 회전날개 장수는, 다른 복수의 장수라도 좋다. 이하의 설명은, 주로 1장의 회전날개의 형상에 관해 기술하지만, 다른 회전날개의 형상도 동일한 형상이다.
3차원 입체 형상을 갖는 회전날개(1)가, 도시하지 않은 모터로 회전 구동되어 회전축(3) 둘레로 화살표(4) 방향으로 회전하는 원주형상의 보스부(2)의 외주에 방사형상으로 부착되어 있다. 회전날개(1)의 회전에 의해 화살표(A) 방향의 기류가 발생한다.
도 1에 도시하는 회전날개(1)를 회전축(3)에 직교하는 평면(Sc)(도 3, 도 4 참조)에 투영하면, 도 2에 도시하는 회전날개(1')의 형상으로 된다. 도 2에 도시하는 점(Pb')은, 보스부(2)의 외주에 있어서의 날개 전연부(1b')로부터 날개 후연부(1c')까지의 익현선 중심점(중점)을 도시한다.
마찬가지로, Pt'는, 날개 외주부(1d)에 있어서의 날개 전연부(1b)로부터 날개 후연부(1c')까지의 익현선 중심점(중점)을 도시한다. 도 2에 도시하는 선(Pr')은, 보스부의 익현선 중심점(Pb')부터 외주부의 익현선 중심점(Pt')까지의 임의의 반경(R)에 있어서의 각 익현선 중심점의 궤적(익현 중심선)을 도시한다.
도 3은, 도 2에서의 보스부의 익현선 중심점(Pb')부터 외주부의 익현선 중심점(Pt')까지의 각 익현선 중심점의 궤적(익현 중심선), 즉 익현선 중심점(Pb'-Pr'-Pt)에 관해, 임의의 반경(R)에 있어서의 각 익현선 중심점(Pr')을, 회전축(3)과 0X축을 포함하는 수직 평면에 반경(R)으로 회전 투영한 각 익현선 중심점(Pr)의 궤적(익현 중심선)을 도시하는 도면이다.
도 3에 도시하는 바와 같이, 회전축(3)과 0X축을 포함하는 수직 평면에 회전 투영된 익현 중심선(Pr)(각 익현선 중심점(Pr)의 궤적)은, 보스부의 익현선 중심점(Pb)부터 날개 외주부의 익현선 중심점(Pt)까지, 공기흐름의 상류측으로 경사하는 전 경각(δz)이, 회전축(3)에 직교하는 평면(Sc)과 일정 각도를 이루는 선으로서 나타낼 수 있다.
도 4에 파선으로 도시하는 익현 중심선(Pr)은, 도 3에 도시하는, 전경각(δz)이 일정 각도인 회전날개(1)의 익현선 중심점의 궤적이고, 본 발명의 실시의 형태의 익현 중심선(Pr1)은, 보스부의 익현선 중심점(Pb)부터 날개 외주부의 익현선 중심점(Pt)까지의 영역에서 전경각 일정한 경우의 익현 중심선(Pr)과 , 보스부의 익현선 중심점(Pb)을 통과하고 회전축(3)에 직교하는 0X축(전경각=0°)에 끼워진 영역 내에 위치시킨다.
익현선 중심선(Pr)과 익현선 중심선(Pr1)은, 보스부의 익현선 중심점(Pb)과 날개 외주부의 익현선 중심점(Pt)이 동일 위치에 있고, 날개 외주부의 익현선 중심점(Pt)의 0X축부터의 거리는, H로 되어 있다.
도 5에, 실시의 형태의 각 익현선 중심점(Pr2)의 궤적과 전경각을 도시한다. 회전축(3)부터 임의의 반경(R)에서의 익현선 중심점을 Pr2로 하고, 익현 중심선(Pr1)상에 위치하는 익현선 중심점(Pr2)의, 회전축(3)에 직교하는 0X축부터의 거리를 Ls라고 한다.
실시의 형태의 회전날개(1)는, 보스부(2)(반경 Rb)로부터 지름 방향 중간부의 굴곡점(Pw)까지의 제 1 영역은, 일정한 제 1 전경각(δzw)으로 상류측으로 경사시키고, 굴곡점(Pw)부터 날개 외주부까지의 제 2 영역은, 상기 제 1 영역보다도 더 상류측으로 경사시키고 있다.
익현 중심선(Pr1)상의 굴곡점(Pw)의 반경을 Rw, 날개 외주부에서의 익현선 중심점(Pt)과 보스부(2)의 외주에서의 익현선 중심점(Pb)을 연결하는 선(Pr)의 상류측으로의 경사각인 제 2 전경각을 δzt라고 한다. 제 1 전경각(δzw)은, 다음 식으로 표시된다.
δzw=tan-1(Ls/(R-Rb))
(Rb<R≤Rw)
굴곡점(Pw)부터 날개 외주부(반경 Rt)까지 사이의 제 2 영역에 있어서의 임의의 반경(R)에서의 익현선 중심점(Pr2)에 대응한 경사각(δzd)은, 하기에 표시하는 바와 같이, 반경(R)의 n차함수(1≤n)가 되도록 형성하고, 또한, 날개 외주부의 익현선 중심점(Pt)에 있어서의 익현 중심선(Pr1)의 접선(15)의 경사각(δzs)을, 30° 내지 45°의 범위 내로 한다.
δzd=α(R-Rb)n+δzw
α=(δzt-δzw)/(Rt-Rw)n
(RwR≤Rt)
또한, 상기의 경사각(δzd)을 반경(R)의 n차함수(1≤n)로 하지 않고, 제 2 영역에서의 익현 중심선(Pr1)을, 일정한 전경각으로 직선형상으로 상류측으로 경사시키도록 하여도 좋다.
도 6은 상술한 실시의 형태의 축류 송풍기에 있어서, 굴곡점 반경(Rw)=0.7×Rt로 하고, 굴곡점(Pw)부터 날개 외주부(반경 Rt)까지 사이의 제 2 영역에 있어서의 임의의 반경(R)에서의 익현선 중심점(Pr2)에 대응하는 경사각(δzd)을 반경(R)의 2차함수에 의해 결정하고, 또한, 도 5에 도시하는 바와 같이, 날개 외주부의 익현선 중심점(Pt)에 있어서의 익현 중심선(Pr1)의 접선(15)의 경사각이 δzs=30°인 경우, 및, 접선(15)의 경사각이 δzs=45°인 경우의, 유량 계수(φ)와 비소음(KT), 유량 계수(φ)와 팬 효율(ηT)의 관계를 실험적으로 구한 결과를 도시한다.
도 6에 도시하는 바와 같이, 날개 외주부의 익현선 중심점(Pt)에 있어서의 회전날개(1)의 익현 중심선(Pr1)의 접선(15)의 경사각(δzs)이 30°인 축류 송풍기에서는, 유량 계수(φ)가 큰 동작 영역에서, 종래의, 전경각(δz)이 일정한 축류 송풍기에 비하여, 비소음(KT)이 저감(-2 내지 -3dB(A))되고, 또한, 팬 효율(ηT)이 개선(1% 정도)되어 있다.
또한, 날개 외주부의 익현선 중심점(Pt)에 있어서의 익현 중심선(Pr1)의 접선(15)의 경사각(δzs)이 45°인 축류 송풍기에서는, 약간 팬 효율(ηT)이 저하되는 동작 영역이 있지만, 개방점(開放点)에서는, 종래의, 전경각(δz)이 일정한 축류 송풍기에 비하여, 비소음(KT)이 저감(-2 내지 13dB(A))되고, 또한, 팬 효율(ηT)이 개선(0.5% 정도)되어 있다.
또한, 유량 계수(φ), 비소음(KT) 및 팬 효율(ηT)은, 다음 식으로 정의된다.
φ=Q/((π2/4)D3·(1-ν2)N)
KT=SPLA-10Log(Q·PT 2 .5)
ηT=(PT·Q)/(60Pw)
Q : 풍량[㎥/min]
PT : 전압[Pa]
SPLA : 소음 특성(A보정)[dB(A)]
D : 축류 송풍기 외경[m]
ν: 보스비(比)(=보스부 외경/축류 송풍기 외경)
N : 회전수[rpm]
Pw : 축동력[W]
이상과 같이, 본 발명에 관한 축류 송풍기는, 환기 팬이나 에어컨 등에 적합하다.
이 발명에 의하면, 회전날개의 축방향 치수를 증대시키지 않고, 날개끝 소용돌이에 기인하는 소음을 저감시키고, 또한, 송풍 성능의 저하가 작은 축류 송풍기를 얻을 수 있다는 효과를 갖는다.

Claims (3)

  1. 삭제
  2. 모터에 의해 회전 구동되는 보스부와, 상기 보스부에 방사형상으로 부착되고 회전축 방향으로 송풍하는 복수의 회전날개를 구비한 축류 송풍기에 있어서,
    상기 회전날개의, 상기 보스부로부터 지름 방향 중간부의 굴곡점까지의 제 1 영역에 있어서의 익현 중심선을, 0°보다 큰 일정한 제 1 전경각으로 상류측으로 경사시키고, 상기 굴곡점부터 날개 외주부까지의 제 2 영역에 있어서의 익현 중심선을, 상기 제 1 전경각보다도 더욱 상류측으로 경사시키고, 또한, 상기 날개 외주부에 있어서의 익현 중심선의 접선의 전경각을 30° 내지 45°의 범위 내로 하며,
    상기 보스부에서의 익현선 중심점과 상기 제 2 영역에서의 익현선 중심점을 연결하는 선의 상류측으로의 경사각이, 상기 제 2 영역에서의 익현선 중심점의 반경의 n차함수(1≤n)로 되어 있는 것을 특징으로 하는 축류 송풍기.
  3. 모터에 의해 회전 구동되는 보스부와, 상기 보스부에 방사형상으로 부착되고 회전축 방향으로 송풍하는 복수의 회전날개를 구비한 축류 송풍기에 있어서,
    상기 회전날개의, 상기 보스부로부터 지름 방향 중간부의 굴곡점까지의 제 1 영역에 있어서의 익현 중심선을, 0°보다 큰 일정한 제 1 전경각으로 상류측으로 경사시키고, 상기 굴곡점부터 날개 외주부까지의 제 2 영역에 있어서의 익현 중심선을, 상기 제 1 전경각보다도 더욱 상류측으로 경사시키고, 또한, 상기 날개 외주부에 있어서의 익현 중심선의 접선의 전경각을 30° 내지 45°의 범위 내로 하며,
    상기 제 2 영역에서의 익현 중심선을 일정한 전경각으로 상류측으로 경사시킨 것을 특징으로 하는 축류 송풍기.
KR1020070060355A 2006-06-26 2007-06-20 축류 송풍기 KR100858395B1 (ko)

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