KR20010073585A - 냉장고용 축류팬 - Google Patents

Abstract

본 발명은 팬의 저소음화 설계에 적합하도록 블래이드의 개수, 허브비, 스윕각, 피치각, 최대캠버율 등과 같은 팬 설계인자들을 최적화하여 냉각성능을 향상시킴과 아울러 소비전력을 줄일 수 있고, 냉장고의 소음을 감소할 수 있는 냉장고용 축류팬을 제공하기 위한 것이다.

이러한 냉장고용 축류팬은 구동모터의 회전축에 연결되는 허브와, 상기 허브의 외주면에 일정간격으로 설치된 복수개의 블래이드를 포함하되, 상기 블래이드의 개수는 5개로 이루어지고, 상기 허브의 외경(ID)와 블래이드 외경(OD)의 직경비인 내외경비는 0.25로 이루어지며, 상기 허브의 외경은 35±1㎜의 범위 내에 분포되고, 상기 블래이드의 외경은 140±1㎜의 범위 내에 분포되며, 블래이드 앞전거리(FD)는 31.95±1㎜이고, 블래이드 뒷전거리(RD)는 7.62±1㎜로 형성되도록 이루어진다.

Description

냉장고용 축류팬 {Axial flow fan for refrigerator}

본 발명은 냉장고에서 증발기를 통해 냉각된 공기를 냉동실로 공급하는 축류팬에 관한 것으로서, 특히 팬의 블래이드의 개수, 허브비, 스윕각, 피치각, 최대캠버율 등과 같은 팬 설계인자들을 최적화하여 저소음화를 실현할 수 있는 냉장고용 축류팬에 관한 것이다.

도 1은 일반적인 냉장고의 냉동실 냉기 유로구조를 나타낸 구성도이고, 도 2는 도 A부의 확대도이다.

냉동실 냉기 유로구조는 냉동실(50)의 후측에 냉기가 토출되는 그릴 팬(52)이 장착되고, 상기 그릴 팬(52)의 내측에 구동모터(54)가 모터 마운트(56)에 의해 고정되고, 이 구동모터(54)의 회전축에는 냉동실(50)로 냉기를 공급하는 축류팬(58)이 고정되고, 축류팬(58)의 둘레방향으로 상기 그릴 팬(52)에 고정되는 쉬라우드(60)가 위치되며, 구동모터(54)와 모터 마운트(56) 사이에 흡입유로가 형성된다.

그리고 냉동실(50)의 후측으로 형성되는 흡입유로 상에는 냉매와의 열교환을 통해 냉기를 제공하는 열교환기(62)가 설치되며, 하측으로 냉장고 기계실(64)이 설치된다.

즉, 열교환기(62)를 통과하면서 냉각된 냉기는 구동모터(54)와 모터 마운트(56) 사이의 흡입유로를 통해 축류팬(58)으로 유입되고, 이 축류팬(58)과 쉬라우드(60)를 지난 냉기는 그릴 팬(52)에 의해 가이드되어 냉장실(50)로 공급된다.

도 3은 종래기술에 따른 냉장고용 축류팬의 정면도이다.

도 3을 참조하여, 종래 기술에 따른 냉장고의 냉기순환용 축류팬의 구조 및 작동에 대해 설명하면 다음과 같다.

축류팬은 구동모터의 회전축에 연결되어 구동모터의 구동력을 받는 허브(102)와, 상기 허브(102)의 외주면에 일정간격으로 설치되는 복수개의 블래이드(104)로 구성된다.

상기 블래이드(104)의 개수는 통상적으로 3∼4개로 형성되고, 블레이드의 외경은 110㎜이고, 허브의 외경은 25㎜로 이루어지며, 블래이드 폭은 28.1㎜이고, 그 밖에 팬 설계인자인 스윕각도(Sweep angle), 피치각도(Pitch angle) 그리고 최대캠버량이 비교적 작게 형성된다.

그러나, 이와 같이 이루어진 냉기순환용 축류팬의 블래이드의 개수, 허브비, 피치각 등과 같은 팬의 설계인자들로는 대형화 추세인 냉장고의 큰 압력손실과 복잡한 유로특성에 적합한 유동을 생성하지 못하여 냉장고 소음이 커지는 문제점이있었다.

또한, 블래이드 폭이 최대 40㎜로 제한되어 있어 피치각도를 증가시키지 못하는 한계로 많은 양의 냉기를 흡입하는 데 부적합하며, 캠버량이 비교적 작아 팬과 쉬라우드를 통과하는 유체의 정합을 효율적으로 상승시키지 못하는 문제점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로서, 팬의 저소음화 설계에 적합하도록 블래이드의 개수, 허브비, 스윕각, 피치각, 최대캠버율 등과 같은 팬 설계인자들을 최적화하여 냉각성능을 향상시킴과 아울러 소비전력을 줄일 수 있고, 냉장고의 소음을 감소할 수 있는 냉장고용 축류팬을 제공하는 데 그 목적이 있다.

도 1은 일반적인 냉장고의 냉동실 냉기 유로구조를 나타낸 구성도이고,

도 2는 도 1 A부의 확대도이고,

도 3은 종래기술에 따른 냉장고용 축류팬의 정면도이고,

도 4는 본 발명에 따른 냉장고용 축류팬의 정면도이고,

도 5는 본 발명에 따른 냉장고용 축류팬의 측면도이고,

도 6은 본 발명에 따른 냉장고용 축류팬의 블래이드를 원주방향으로 절단한 상태를 나타낸 단면도이고,

도 7은 본 발명에 따른 축류팬의 내외경비에 따른 소음율을 나타낸 그래프이고,

도 8은 본 발명에 따른 블래이드의 최대 캠버율에 따른 소음율을 나타낸 그래프이다.

도 9은 본 발명에 따른 블래이드의 피치각도에 따른 소음율을 나타낸 그래프이다.

도 10은 본 발명에 따른 축류팬의 스윕각도에 따른 소음율을 나타낸 그래프이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

2 : 허브 4 : 블래이드

θ : 스윕각 ψ : 피치각

CP : 최대캠버위치

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 냉장고용 축류팬은 모터축이 연결되는 허브와, 상기 허브에 설치되는 복수개의 블래이드를 포함하되, 상기 블래이드의 개수, 내외경비, 상기 블래이드의 스윕각도, 피치각도, 최대 캠버율을 비롯한 팬의 설계변수들을 각각 최적의 조건으로 선정하여 냉장고의 큰 압력손실과 복잡한 유로특성에 적합한 냉기의 유동을 생성할 수 있는 동시에 팬 자체의 유체소음이 감소되어 냉장고의 저소음화가 실현될 수 있도록 한 것을 특징으로 한다.

이하, 본 발명의 실시 예를 첨부한 도면을 참조하여 설명한다.

도 4는 본 발명에 따른 냉장고용 축류팬의 정면도이고, 도 5는 도 4의 측면도이고, 도 6은 본 발명에 따른 축류팬의 블래이드를 원주방향으로 절단한 단면도이다.

도 4 내지 도 6을 참조하여 본 발명에 따른 냉장고용 축류팬의 구조와 작동을 설명하면 다음과 같다.

냉기순환용 축류팬은 도 4에 도시된 바와 같이, 구동모터의 회전축과 연결되는 허브(2)와, 상기 허브(2)의 외주면에 일정간격으로 설치되는 복수개의 블래이드(4)로 이루어진다.

상기 블레이드(4)의 개수는 효율, 풍량, 풍압 등의 여러 가지 사항을 고려할 때 5개인 것이 가장 바람직하다.

상기 허브(2)의 직경은 35±1㎜의 범위 내에 분포되고, 상기 팬 외경, 즉 블래이드(4)의 외경은 140±1㎜의 범위 내에 분포된다. 그리고, 상기 허브(2)의 외경(ID)와 블래이드 외경(OD)의 직경비인 내외경비는 0.25로 이루어진다.

또한, 블래이드 앞전거리(FD)는 31.95±1㎜이고, 블래이드 뒷전거리(RD)는 7.62±1㎜이며, 상기 블래이드 뒷전거리(RD)는 허브폭(BD)보다 작게 이루어진다.

상기한 블래이드 앞전거리(FD)는 데이터의 중심점에서 최대 블래이드 리딩에지(RE)까지의 회전축 즉, Z축상의 거리를 의미하고, 상기 블래이드 뒷전거리(RD)는 블래이드 데이터의 중심점(0,0,0)에서 최대 블래이드 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 중심을 의미한다.

또한, 상기 블래이드(4)에서의 최대 캠버 위치(CP)는 0.70∼0.75으로 블래이드 허브(BH)에서 블래이드 팁(BT)까지 일정하게 분포된다. 이러한 최대 캠버 위치(CP)는 0.73으로 분포되어짐이 가장 바람직하다. 그리고, 최대 캠버율(%)은 블래이드 허브(BH)에서는 5.9%∼6.1%, 블래이드 팁(BT)에서는 7.9%∼8.1%로 블래이드 허브(BH)에서 블래이드 팁(BT)까지 선형적으로 분포된다. 이러한 최대 캠버율(%)은 6.0∼8.0%로 블래이드 허브(BH)에서 블래이드 팁(BT)까지 선형적으로 분포되어짐이 가장 바람직하다.

여기서, 상기한 최대 캠버 위치(CP)는 블래이드 리딩에지(RE)와 블래이드 트레일링에지(TE)를 연결한 직선으로부터 블래이드(4)가 가장 멀리 떨어진 지점의 위치이고, 이때의 직선과 블래이드(4) 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 블래이드 리딩에지(RE)와 블래이드 트레일링에지(TE)를 연결한 직선 상의 거리이다.

상기 블래이드(4)의 피치각도(ψ)는 블래이드 허브(BH)에서 블래이드 팁(BT)까지 43.0°∼ 28.0°로 선형적인 분포를 이룬다. 즉, 피치각도(ψ)는 블래이드 허브(BH)에서 42.9∼43.1, 블래이드 팁(BT)까지 27.9°∼ 28.0°로 블래이드 허브(BH)에서 블래이드 팁(BT)까지 선형적으로 분포된다.

여기서, 상기 피치각도(ψ)는 블래이드 리딩에지(RE)와 블래이드 트레일링에지(TE)를 연결한 직선이 X축과 이루는 각을 나타낸다. 즉, 상기 피치각도(ψ)는 블래이드(4)가 회전축인 Z축에 수직인 평면과 얼마나 경사지게 형성되는가를 의미한다.

또한, 상기 블래이드(4)의 스윕각도(θ)는 블래이드 허브(BH)에서 블래이드 팁(BT) 사이의 중간점까지 0.0°∼37.0°이고, 중간점에서 블래이드 팁(BT)까지는 37.0°∼49.5°로 2차 포물선 형태로 분포된다.

여기서, 상기 스윕각도(θ)는 블래이드 허브(BH)의 중심을 Y축에 일치시킨 후 상기 블래이드 허브(BH)의 중심과 블래이드 팁(BT)의 중심을 서로 연결한 직선이 Y축과 이루는 각을 나타낸다. 즉, 상기 스윕각도(θ)는 블래이드(4)가 앞쪽으로 얼마나 치우치게 형성되는가를 의미한다.

이와 같이, 상기한 스윕각도(θ), 피치각도(ψ), 캠버량이 비교적 크게 형성되면 팬의 작동 소음이 크게 줄어들고, 블래이드 폭(BD)이 넓어져 흡입할 수 있는 공기량이 증가되며, 팬과 쉬라우드를 통과하는 유체의 정압을 효과적으로 상승시킬 수 있게 되어 소비전력이 적고 고풍량을 얻을 수 있다.

또한, 상기 블래이드(4) 사이의 간격은 ㉠, ㉡, ㉢, ㉣ 위치에 따라 각각 5.0㎜, 11.0㎜, 9.0㎜, 17.0㎜가 되도록 분포되어 있다. 이때, 상기 블래이드(4)에서 블래이드 허브(BH)의 위치를 0, 블래이드 팁(BT)의 위치를 1이라고 하면, 상기 블래이드 사이의 간격 중 11.0㎜와 9.0㎜인 부분은 각각 블래이드 허브(BH)에서 블래이드 팁(BT)까지의 사이에서 각각 0.75와 0.97인 부분에 위치되어 있다.

상기한 바와 같이 구성되는 본 발명에 따른 축류팬의 각 설계인자에 따른 소음율이 도 7 , 도 8, 도 9, 도 10에 각각 그래프로 도시되어 있다.

도 7에 도시되는 그래프는 축류팬의 내외경비에 따른 소음율을 나타낸 것으로, 블래이드의 외경(OD)과 허브의 외경(ID)의 비(比)인 내외경비가 0.25이면 소음은 22.4dB로 최저치를 나타낸다.

도 8에 도시되는 그래프는 축류팬의 최대 캠버율(%)에 따른 소음율을 나타낸 것으로, 축류팬의 최대 캠버율(%)이 블래이드 허브(BH)에서는 블래이드 팁(BT)까지 6.0∼8.0%로 선형적으로 분포되면 소음은 22.5dB로 최저치를 나타낸다.

도 9에 도시되는 그래프는 블래이드(4)의 피치각도(ψ)에 따른 소음율을 나타낸 것으로, 블래이드(4)의 피치각도(ψ)가 블래이드 허브(BH)에서 블래이드 팁(BT)까지 43.0°∼ 28.0°로 선형적으로 분포되면 소음은 22.4dB로 최저치를 나타낸다.

도 10에 도시되는 그래프는 블래이드(4)의 스윕각도(θ)에 따른 소음율을 나타낸 것으로, 블래이드(4)의 스윕각도(θ)가 블래이드 허브(BH)에서 블래이드 팁(BT)까지 0.0°∼37.0°로 2차 포물선 형태로 분포되면, 22.6dB로 최저치를 나타낸다.

이상과 같은 기계실용 축류팬의 블래이드(4)의 경계데이터(Boundary Data)는 하기의 표 1에 도시된 바와 같으며, 이러한 본 발명은 동급 용량의 냉장고에 설치한 후 그 소음치를 측정해보면 기존의 기계실용 축류팬에 비해 동일한 냉각 성능에서의 팬소음이 저감되게 된다.

No.	X	Y	Z
1	-8.166	15.478	-7.615
2	-7.604	15.761	-7.184
3	-6.053	16.42	-5.986
4	-3.712	17.102	-4.163
5	-0.847	17.48	-1.918
6	2.191	17.362	0.465
7	4.97	16.779	2.732
8	6.845	16.106	5.017
9	7.849	15.641	6.866
10	8.166	15.478	7.615
11	7.791	21.994	7.158
12	7.313	28.235	6.676
13	6.806	34.322	6.234
14	6.3	40.344	5.856
15	5.689	46.319	5.463
16	4.222	52.33	4.576
17	1.786	58.306	3.227
18	-1.599	64.147	1.535
19	-9.035	69.414	-4.938
20	-10.847	69.154	-7.356
21	-16.179	68.105	-12.812
22	-24.731	65.486	-18.548
23	-35.384	60.399	-22.705
24	-45.539	53.162	-26.397
25	-53.856	44.716	-29.195
26	-59.682	36.58	-30.911
27	-62.999	30.515	-31.726
28	-64.081	28.172	-31.946
29	-57.979	27.492	-30.58
30	-50.377	29.41	-28.53
31	-43.206	29.825	-26.224
32	-36.621	28.925	-23.798
33	-30.642	26.99	-21.313
34	-24.85	24.647	-18.498
35	-19.177	21.976	-15.291
36	-13.621	18.945	-11.675
37	-8.166	15.478	-7.615

전술한 바와 같이, 본 발명은 특정의 실시예와 관련하여 도시 및 설명하였지만 특허청구범위에 의해 나타난 발명의 사상 및 영영으로부터 벗어나지 않는 한도 내에서 다양한 개조 및 변화가 가능하다는 것을 당업계에서 통상의 지식을 가진 자 라면 누구나 쉽게 알 수 있을 것이다.

상기와 같이 구성되고 동작되는 본 발명에 따른 냉장고용 축류팬은 블래이드의 개수, 내외경비, 스윕각(θ), 피치각(ψ), 최대캠버율 등과 같은 팬 설계인자들을 최적화함으로써 냉장고의 큰 압력손실과 복잡한 유로특성에 적합한 냉기의 유동을 생성할 수 있는 냉각성능을 향상시킴과 동시에 팬 소음을 저감시킬 수 있다.

Claims (5)

1. 구동모터의 회전축에 연결되는 허브와, 상기 허브의 외주면에 일정간격으로 설치된 복수개의 블래이드를 포함하는 축류팬에 있어서,

   상기 블래이드의 개수는 5개로 이루어지고, 상기 허브의 외경(ID)와 블래이드 외경(OD)의 직경비인 내외경비는 0.25로 이루어짐을 특징으로 하는 냉장고용 축류팬.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 허브의 외경은 35±1㎜의 범위 내에 분포되고, 상기 블래이드의 외경은 140±1㎜의 범위 내에 분포되며, 블래이드 앞전거리(FD)는 31.95±1㎜이고, 블래이드 뒷전거리(RD)는 7.62±1㎜로 형성되어짐을 특징으로 하는 냉장고용 축류팬.
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 블래이드에서의 최대 캠버 위치(CP)는 0.70∼0.75으로 블래이드 허브(BH)에서 블래이드 팁(BT)까지 일정하게 분포되고, 최대 캠버율(%)은 블래이드 허브(BH)에서는 5.9%∼6.1%로 분포되고, 블래이드 팁(BT)에서는 7.9%∼8.1%로 블래이드 허브(BH)에서 블래이드 팁(BT)까지 선형적으로 분포되어짐을 특징으로 하는 냉장고용 축류팬.
4. 제 1 항에 있어서,

   상기 블래이드의 피치각도(ψ)는 블래이드 허브(BH)에서 42.9∼43.1, 블래이드 팁(BT)까지 27.9°∼ 28.0°로 블래이드 허브(BH)에서 블래이드 팁(BT)까지 선형적으로 분포되어짐을 특징으로 하는 냉장고용 축류팬.
5. 제 1 항에 있어서,

   상기 블래이드의 스윕각도(θ)는 블래이드 허브(BH)에서 블래이드 팁(BT) 사이의 중간점까지 0.0°∼37.0°이고, 중간점에서 블래이드 팁(BT)까지는 37.0°∼49.5°로 2차 포물선 형태로 분포되어짐을 특징으로 하는 냉장고용 축류팬.