KR20040026882A - 축류팬 - Google Patents

Abstract

본 발명은 축류팬에 대한 것이다. 본 발명에 의한 축류팬에는 구동원과 연결되는 허브(102)의 외주면에 블레이드(104)가 방사상으로 형성되어 있다. 상기 블레이드(104)의 압력면(112) 상에는, 리딩에지(106)에서 트레일링에지(108)에 걸쳐, 상기 블레이드(104)의 회전궤적과 평행이 되게 블레이드리브(116)가 형성된다. 상기 블레이드리브(116)는 반경의 내측에서 외측에 걸쳐 복수개가 형성되어 있다. 상기와 같은 구조의 축류팬(100)은 회전시 압력면(112)을 따라 안내되는 공기가 원심력에 의해 원심방향으로 이탈되는 것이 상기 블레이드리브(116)에 의해 방지되며 풍량감소의 문제점을 해결할 수 있다.

Description

축류팬{Axial Flow Fan}

본 발명은 축류팬에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 공기의 유동방향을 제어하여 공기의 유속을 안정화시키고 유동중의 소음을 줄일 수 있는 축류팬에 관한 것이다.

일반적으로 축류팬(axial fan)은 외부의 구동원으로부터 전달되는 회전력에 의해 회전하면서 공기를 축방향으로 송풍하는 유체기계의 하나로서, 선풍기나 공기조화기 및 냉장고 등의 가전제품 뿐만 아니라, 항공기나 발전기 분야 등 다양한 산업분야에서 널리 적용되고 있다.

이하에서는 도 1 과 도 2를 참조하여 종래 축류팬에 대하여 살펴본다.

기존의 축류팬(10)은 모터의 구동축과 결합되는 허브(12)와 상기 허브(12)의 외주부에 방사상으로 형성되어 공기를 송풍시키는 작용을 하는 다수개의 블레이드(14)로 이루어지며, 블레이드(14)의 3차원적인 형상은 축류팬(10)에서 얻어지는 공기의 유동특성을 결정하는 주요한 구성인자가 된다.

예컨대, 축류팬(10)을 구성하는 블레이드(14)의 3차원적 형상은 스윙각과 내외경비 피치각, 최대캠버량 및 최대캠버위치 등의 구성인자들로 표현될 수 있으며, 블레이드(14)의 형상을 3차원적으로 정의하는 이러한 구성인자들은 공기역학 분야에서 잘 알려져 있다.

한편, 유체의 흐름과 관련한 블레이드(14)의 형상은, 도 1에 나타낸 바와 같이, 유체가 축류팬(10)으로 흡입되기 전의 위치인 상류측에서 축류팬(10)을 바라볼 때 보이는 블레이드면은 부압면(16), 그 반대쪽의 보이지 않는 블레이드면은 압력면(18)으로 정의한다.

그리고 상기 블레이드(14)의 반경방향 끝부분은 블레이드(14)의 리딩에지(leading edge)(20)와 트레일링에지(tailing edge)(22)를 연결하는 블레이드팁(24)으로 정의된다.

이때 리딩에지(20)는 블레이드팁(24) 일측과 허브(12)를 연결하는 부분으로서 축류팬이 회전함에 따라 공기는 상기 리딩에지(20)로부터 압력면(18)상으로 유입된다. 트레일링에지(22)는 블레이드팁(24)의 타측과 허브(12)를 연결하는 부분으로서 압력면(18)을 통과한 공기가 블레이드(14)를 빠져나가는 부분이다.

이와같이 구성된 축류팬(10)이 모터의 구동력을 받아 회전함에 따라 블레이드(14)의 부압면(16)과 압력면(18) 사이에 야기되는 압력차에 따라 상류측 유체가 하류측으로 유동하게 된다. 다시말해 축류팬(10)의 회전에 의해 축류팬 후방(10)의 공기가 전방으로 유동된다.

그러나, 이와 같은 종래의 축류팬에서는 회전시 다음과 같은 문제점을 야기시키는 구조의 한계가 있었다.

즉, 축류팬(10)이 회전하게 되면, 축류팬(10)의 리딩에지(20)에서 부터 트레일링에지(22)로 유동하는 공기는 회전시 원심력에 의해 블레이드팁(24) 쪽으로 힘을 받기 때문에 블레이드를 따라 안내되는 공기가 블레이드팁(24) 방향으로 치우치면서 블레이드를 이탈하게 된다. 따라서, 상기 블레이드에 의해 형성되는 기류의 풍량이 줄어들게 된다.

그리고, 상기 블레이드의 리딩에지(20)에서 트레일링에지(22)로 안내되는 공기와 상기 블레이드팁(24) 방향으로 밀리는 공기에 의해 소음이 발생하는 문제점도 있다.

본 발명의 목적은, 축류팬을 구성하는 블레이드 형상의 최적설계를 통해 고효율 저소음 축류팬을 제공하는 것이다.

도 1은 일반적인 축류팬을 보여주는 사시도.

도 2는 도 1의 I-I선을 절개하여 나타낸 단면도.

도 3은 본 발명에 의한 축류팬의 바람직한 실시예의 구성을 보인 사시도.

도 4는 본 발명 실시예의 구성을 보인 정면도.

도 5는 도 4의 A-A선 단면도.

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*

100......축류팬 102..........허브

104......블레이드 106..........리딩에지

108......트레일링에지 110..........블레이드팁

112......압력면 114..........부압면

116......블레이드리브

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의하는 축류팬은, 구동원과 연결되는 허브와; 상기 허브의 외주면에 방사상으로 형성되는 다수개의 블레이드와; 상기 블레이드의 압력면 상에 돌출되게 형성되고, 상기 블레이드의 회전궤적과 평행이 되게 형성되는 블레이드리브를 포함하여 구성된다.

본 발명에 관한 실시예에서는, 상기 블레이드리브는 다수개가 소정간격으로 형성되어 있으며, 상기 각 블레이드리브는 블레이드의 리딩에지에서 트레일링에지에 걸쳐서 형성된 것을 특징으로 한다.

상기와 같은 구조에 의해서 축류팬의 풍량을 증가시키고 팬소음을 줄이는 것이 가능하게 된다.

이하 본 발명에 의한 축류팬의 바람직한 실시예의 구성을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.

도 3은 본 발명에 관한 실시예의 축류팬의 사시도이고, 도 4는 정면도이며, 도 5는 본 실시예의 블레이드의 구조를 보인 단면도이다.

축류팬(100)은 모터의 구동축에 결합되는 허브(102)와 상기 허브(102)의 외주부에 방사상으로 형성되어 공기를 송풍시키는 작용을 하는 다수개의 블레이드(104)로 이루어지며, 블레이드(104)의 3차원적인 형상은 축류팬(100)에서 얻어지는 공기의 유동특성을 결정하는 주요한 인자가 된다.

공기가 축류팬(100)으로 흡입되기 전의 위치인 상류측에서 축류팬(100)을 바라볼 때 보이는 블레이드면은 부압면(114), 그 반대쪽의 보이지 않는 블레이드면은 압력면(112)으로 정의된다. 그리고 상기 블레이드(104)의 반경방향 가장자리는 블레이드의 리딩에지(106)와 트레일링에지(108)를 연결하는 블레이드팁(110)으로 정의된다.

상기 블레이드팁(110) 일측과 허브(102)를 연결하는 부분인 리딩에지(106)를 통해 압력면(112) 상으로 공기가 유입되며, 상기 블레이드팁(110) 타측과 허브(102)를 연결하는 트레일링에지(108)를 통해 압력면(112)을 통과한 공기가 블레이드(104)에서 빠져나가게 된다.

상기 블레이드(104)의 상세한 모습을 살펴보면 회전시 공기를 가르는 리딩에지(106)는 허브 외주면의 후측에서부터 방사방향으로 형성되어 있으며, 회전이 이루어짐에 따라 상기 리딩에지(106)에서부터 블레이드(104)의 압력면(112) 상으로 유입된 공기가 부상될 수 있도록, 트레일링에지(108) 쪽으로 갈수록 블레이드는 허브(102) 외주면의 전측에서부터 형성되어 있다.

상기 축류팬(100)의 압력면(112) 상에는 복수개의 블레이드리브(116)가 형성되어 있다. 상기 블레이드리브(116) 곡률중심은 블레이드(104)의 회전중심과 동심인 허브(102)와 축류팬(100)의 정면도상에서 동심을 이루고 있다. 상기 블레이드리브(116)는 축류팬(100)의 압력면(112)의 상부로 돌출되게 형성되어 있고, 블레이드(104)가 차지하는 전체 원호에 걸쳐서 회전궤적과 평행이 되게 형성된다. 상기 블레이드(104)는 허브(102)를 중심으로 외측으로 갈수록 그 둘레가 커지므로 그에따라서 블레이드리브(116)의 길이도 회전궤적을 따라서 그만큼 길어지게 된다. 상기 압력면(112)상에 형성되는 블레이드리브(116)는 평면도 상에서 동심원을 이루도록 복수개가 형성되어 있으며 각 블레이드(104)마다 동일한 크기와 형상을 갖는 블레이드리브(116)가 동일한 수로 형성되어 진다. 블레이드리브(116)는 축류팬의 각각의 위치의 회전궤적과 동일한 곡률을 가지도록 형성되어야 한다.

이하 상기한 바와 같은 구성을 갖는 본 발명에 의한 축류팬의 작용을 설명한다.

상기와 같이 구성된 축류팬(100)이 모터의 구동력을 받아 회전함에 따라 블레이드(104)의 부압면(114)과 압력면(112) 사이의 압력차이가 야기되면, 이에 따라 상류의 부압면(114)측 유체가 하류의 압력면(112)측으로 유동하게 되고 전후면에 공기유동속도 차이에 따른 차압이 생성되어 공기가 축방향으로 송풍되게 된다.

이 과정에서 블레이드(104)에 의해서 축방향으로 송풍되는 공기는 블레이드(104)와의 마찰에 의해 회전력을 받아 블레이드(104)의 회전에 따라 같은 방향으로 회전하게 된다. 회전하는 공기분자에는 원심력이 작용하기 때문에 공기는 블레이드(104)의 중심에서 방사방향을 향해 힘을 받게 되고 그 방향으로 이동하게 된다.

그러나, 본 발명에 의한 본 실시예에서는 압력면(112)의 상부에 블레이드리브(116)를 설치하여 상기 공기가 유선방향에서 이탈하는 것을 방지할 수 있는 구조를 하고 있다. 따라서 블레이드(104)의 방사방향으로 유출되는 공기의 흐름을 차단할 수 있고 결과적으로 동일한 회전수에 대해서 풍량이 증가하게 되어 송풍효율이 증가하게 된다.

본 발명의 권리범위는 상기 실시예에 한정되는 것이 아니고, 특허청구범위에 의해 정해지며, 당업자가 특허청구범위 기재사항과 균등범위에서 행한 다양한 변형과 개작을 포함하는 것임은 자명하다.

본 발명에서는 블레이드의 압력면 상에 블레이드리브를 설치하여 축을 중심으로 회전하는 공기가 유선 밖으로 이탈하는 것을 방지할 수 있게 된다. 그 결과 공기의 유선이탈로 인한 풍량의 감소문제를 해결할 수 있게 된다. 상기 실시예의 축류팬은 종래의 팬에 대해 동일 회전수 대비 풍량이 증가하게 되어 각종 송풍기에 있어서의 송풍효율을 높일 수 있다.

또한, 유선이탈한 공기와 블레이드팁 근처의 공기의 충돌에 의한 소음발생의 문제를 해결할 수 있게 된다.

Claims (2)

1. 구동원과 연결되는 허브와;

   상기 허브의 외주면에 방사상으로 형성되는 다수개의 블레이드와;

   상기 블레이드의 압력면 상에 돌출하여 형성되고, 상기 블레이드의 회전방향과 평행이 되게 형성되는 블레이드리브를 포함하여 구성되는 축류팬.
2. 제 1항에 있어서, 상기 블레이드리브는 다수개가 소정간격으로 형성되어 있으며, 상기 각 블레이드리브는 리딩에지에서 트레일링에지에 걸쳐서 형성된 것을 특징으로 하는 축류팬.