상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명은 모터; 상기 모터에 의해 회전하여 공기를 흡입하며, 복수의 임펠러 날개를 갖는 임펠러; 및 상기 임펠러의 외주를 감싸도록 설치된 다수의 디퓨저 날개를 갖는 디퓨저;를 포함하며, 상기 다수의 디퓨저 날개는 임펠러 외주에 인접한 일단이 경사부 및, 상기 경사부에 이어서 수직으로 절곡된 수직부를 구비하는 것을 특징으로 하는 진공청소기용 팬 조립체를 제공한다.
상기 다수의 디퓨저 날개의 경사부 및 수직부의 높이비는 6:4로 설정하는 것 이 바람직하다.
상기 다수의 날개는 일단의 경사부 및 수직부의 높이비가 서로 다른 일정 갯수의 날개를 하나의 그룹으로 하여, 이 그룹을 동일간격으로 연속 배열할 수 있다. 아울러, 상기 하나의 그룹 내의 디퓨저 날개의 높이비는 순차적으로 변하는 것이 바람직하다.
또한, 본 발명의 다른 특징에 의하면, 모터; 상기 모터에 의해 회전하여 공기를 흡입하며, 복수의 임펠러 날개를 갖는 임펠러; 및 상기 임펠러의 외주를 감싸도록 설치된 다수의 디퓨저 날개를 갖는 디퓨저;를 포함하며, 상기 다수의 디퓨저 날개는 임펠러 외주에 인접한 일단의 각도가 서로 다른 일정 갯수의 날개를 하나의 그룹으로 하여, 이 그룹을 동일간격으로 연속 배열하는 것을 특징으로 하는 진공청소기용 팬 조립체를 제공한다.
상기 다수의 디퓨저 날개는 임펠러 외주에 인접한 일단에 경사부를 구비하고, 상기 경사부에 이어서 수직으로 절곡된 수직부를 형성하는 것이 바람직하다.
본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 모터; 상기 모터에 의해 회전하여 공기를 흡입하며, 복수의 임펠러 날개를 갖는 임펠러; 및 상기 임펠러의 외주를 감싸도록 설치되며, 임펠퍼 외주와 인접한 선단이 경사 형성된 다수의 디퓨저 날개를 갖는 디퓨저;를 포함하며, 상기 다수의 디퓨저 날개는 임펠러 외주에 인접한 일단 중 적어도 50% 이상이 경사부 및 상기 경사부에 이어서 수직으로 절곡된 수직부를 함께 구비하는 것을 특징으로 하는 진공청소기용 팬 조립체를 제공한다.
상기 다수의 디퓨저 날개는 임펠러 외주에 인접한 일단에 경사부를 구비한 날개와, 경사부 및 수직부를 함께 구비한 날개가 교대로 배치되는 것도 가능하다.
첨부된 도면을 참고하여 본 발명의 일 실시예에 따른 진공청소기용 팬 조립체의 구성을 상세히 설명하면 다음과 같다. 다만, 이하 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기능 혹은 구성요소에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명 및 구체적인 도시를 생략한다.
첨부된 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 진공청소기용 팬 조립체를 나타낸 단면도이고, 도 3은 도 2에 도시한 진공청소기용 송풍기의 임펠러를 나타내는 사시도이고, 도 4는 도 2에 도시한 진공청소기용 송풍기의 디퓨저를 나타내는 사시도이고, 도 5는 도 4에 도시한 디퓨저를 나타내는 평면도이다.
먼저, 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 진공청소기용 팬 조립체(400)는 모터(100), 임펠러(200), 및 디퓨저(300)를 포함한다.
모터(100)는 임펠러(200)를 회전시키는 것으로서, 일반적으로 진공청소기에 사용되는 모터인 회전수 30,000~36,000rpm, 용량 1,000~2,000W의 것이 사용된다. 모터(100)는 다양한 형식의 것이 사용될 수 있다.
임펠러(200)는, 도 3을 참조하면, 모터(100)에 의해 회전하여 공기를 흡입하는 흡입력을 발생시키는 것으로서, 상판(220), 하판(210), 및 복수의 임펠러 날개(230)를 포함한다.
상판(220)은 원판 형상이며, 중앙부에는 공기흡입구(250)가 형성된다. 하판(210)은 상판(220)에 대응되는 원판 형상으로 형성되며, 중앙부가 모터 축(110)에 고정된다. 복수의 임펠러 날개(230)는 상판(220)과 하판(210) 사이에 방사상으로 일정 간격으로 배치된다. 통상 복수의 임펠러 날개(230)는 각각이 곡선을 이루도록 형성된다. 따라서, 상판(220)의 공기흡입구(250)로 인입되는 공기는 복수의 임펠러 날개(230)에 의해 형성된 복수의 공기채널을 통해 임펠러(200)의 외측으로 배출된다.
상기 디퓨저(300)는 임펠러(200)로부터 배출되는 공기의 압력을 상승시켜 모터(100) 쪽으로 안내하는 것으로서, 도 4 및 도 5를 참조하면, 디퓨저 판(315)과 복수의 디퓨저 날개(310) 및 복수의 안내날개(330)를 포함한다.
상기 디퓨저 판(315)은 원판 형상으로 형성되며, 임펠러(200)와 모터(100)의 사이에 설치된다. 디퓨저 판(315)의 중앙에는 모터 축(110)이 통과하는 관통공(340)이 형성되어 있다. 복수의 디퓨저 날개(310)는 임펠러(200)를 외측에서 감싸도록 디퓨저 판(315)의 상측에 설치된다. 이때, 복수의 디퓨저 날개(310)는 디퓨저 판(315)의 외주 쪽에 방사상으로 일정 간격으로 배치된다. 인접하는 2개의 디퓨저 날개(310) 사이의 공간은 디퓨징 채널(360)을 형성한다.
상기 디퓨저 날개(310)의 임펠러(200) 쪽에 인접한 선단은 디퓨징 채널(360)의 입구를 형성한다. 이때, 복수의 디퓨저 날개(310)는 바람직하게는 곡선을 이루도록 형성된다. 복수의 안내날개(330)는 디퓨저 판(315)의 하측에 방사상으로 일정 간격으로 설치된다. 인접하는 2개의 안내날개(330) 사이의 공간은 안내채널(370)을 형성한다.
복수의 안내날개(330)는 복수의 디퓨징 채널(360)로부터 인입되는 공기를 모 터(100) 쪽으로 안내하도록 형성된다. 또한, 디퓨저 판(315)에는 복수의 디퓨징 채널(360)의 끝단에 디퓨징 채널(360)과 안내채널(370)을 연통시키는 개구부(350, 도 5 참조)가 형성되며, 상부 커버(150)로 둘러싸인 이 개구부(350)가 디퓨징 채널(360)의 출구를 형성한다. 따라서, 복수의 디퓨징 채널(360)을 통과한 공기는 개구부(350)를 통해 복수의 안내채널(370)로 이동한 후 모터(100) 쪽으로 안내된다.
상부 커버(150)는 임펠러(200)와 디퓨저(300)의 상측을 덮으며, 임펠러(200)가 회전하는 공간을 형성하고, 임펠러(200)로부터 배출되는 공기가 디퓨저(300) 상단으로 누출되지 않도록 한다.
한편, 상기 디퓨징 채널(360)의 입구부(360a)를 이루는 디퓨저 날개(310)의 선단은 공기가 유동되는 방향으로 소정 각도 경사진 경사부(310a)가 배치된다.
이 경우, 본 발명의 실시예에서는 상기 다수의 디퓨저 날개(310)의 경사부(310a) 각도를 서로 다르게 형성하여 이를 하나의 그룹으로 설정하고, 이러한 동일한 그룹을 연속적으로 배치함에 따라, 동일 주파수가 중첩되면서 BPF 소음이 커지는 현상을 방지할 수 있다. 이러한 디퓨저 날개(310)의 배열방법은 서로 다른 경사각(θ1,θ2,θ3: 경사각은 크기는 θ1>θ2>θ3 순으로 된다)으로 이루어진 경사부(311a,312a,313a)를 갖는 3개의 디퓨저 날개(311,312,313)를 도 6a와 같이 순차적으로 커지게 배열하거나, 도 6b와 같이 순차적으로 작아지게 배열한다. 또한, 도 6c와 같이 언밸런스하게 배열하는 것도 물론 가능하다.
그런데, 상기 본 발명의 일 실시예는, 서로 다른 경사부(311a,312a,313a)를 갖는 디퓨저 날개(311,312,313)를 상기 방법으로 적절히 배열하여 중첩되는 주파수 로 인해 발생하는 소음을 상당부분 저감시킬 수 있으나 , 경사부(311a,312a,313a) 하단에서는 여전히 와류가 발생하게 된다.
따라서 본 출원인들은 많은 횟수의 실험을 통해 상기와 같이 날개 하부의 돌출부에서 발생하는 와류를 감소할 수 있는 방안을 마련하였다.
도 7은 도 2에 도시한 진공청소기용 송풍기의 디퓨저의 다른 실시예를 나타내는 사시도이고, 도 8은 도 6에 도시한 디퓨저 날개를 나타내는 측면도이다.
본 발명의 디퓨저의 다른 실시예는 도 7과 같이, 디퓨징 채널(360)의 입구부(360a)를이루는 디퓨저 날개(310)의 선단은 공기가 유동되는 방향으로 소정 각도 경사 형성된 경사부(320a)와 상기 경사부(320a)에 이어 연속적으로 수직 형성된 수직부(320b)를 구비한다.
이와 같이, 디퓨져 날개(320)는 경사부(320a) 및 수직부(320b)를 함께 구비함으로써, 디퓨징 채널(360) 입구부의 하단에서 와류가 형성되는 것을 해결하였다.
즉, 본 발명의 다른 실시예에서는 상기 디퓨저 판(315)과 맞닿는 디퓨저 날개(320)의 선단 하부에 돌출부가 형성되지 않도록, 디퓨저 날개(320)의 선단 하부를 소정 높이(H2, 도 8 참조)로 수직되게 수직부(320b)를 구비함으로써 디퓨징 채널(360) 하단에 와류가 발생하는 것을 억제할 수 있다. 또한, 임펠러의 출구부(240, 도 3 참조) 하단을 통과 한 공기를 출구부의 최상단을 통과한 공기보다 먼저 디퓨저 측으로 유입되도록, 상기 수직부(320b)의 상단으로부터 연장된 경사부(320a)를 구비함으로써 디퓨징 채널(360) 하단에 와류가 형성되는 것을 미연에 방지할 수 있으며, 디퓨징 채널(360)의 입구부의 상/하단에서 와류가 발생하는 것을 미연에 방지하여 팬모터에서 발생하는 전체적인 소음을 저감시킬 수 있다.
한편, 상기 경사부(320a)와 수직부(320b)는 그 높이비(H1:H2)의 설정에 따라 효과상 차이가 발생할 수 있다. 즉, 상기 경사부(320a)와 수직부(320b)는 서로 연결되는 경계점(P, 도 8 참조)이 디퓨저 판(315)에 근접할수록 수직부(320b)가 작아지고 경사부가(320a)가 커지게 되어 디퓨징 채널(360) 입구부의 하단에 와류가 형성될 가능성이 높아진다. 반대로, 상기 경계점(P)이 디퓨저 날개(320)의 상단에 근접할수록 경사부(320a)가 작아지고 수직부(320b)가 커지게되어 디퓨징 채널(360) 입구부의 상단에 와류가 형성될 가능성이 높아지게 된다.
따라서, 상기 높이비(H1:H2)는 상기와 같은 점을 고려하여 경사부(320a)의 높이(H1) 및 수직부(320b)의 높이(H2)를 적절히 설정하는 것이 바람직하다. 일예로 높이비(H1:H2)는 대략 6:4 정도로 H1을 H2보다 높게 설정하도록 설정하는 것이 바람직하다.
상기 본 발명의 일 실시예와 종래기술에 대하여 각각의 디퓨저 날개의 선단 형상차이에 따른 BPF 소음을 도 9a 및 도 9b에 나타난 그래프를 통해 비교해 보면 다음과 같다.
먼저, 도 9a에 도시된 그래프는 1차 BPF 소음을 측정한 결과로써, 배압 2000 ㎜H2O를 기준으로 볼 때 본 발명의 일 실시예는 소음이 대략 66 dB로 측정된 반면, 종래기술은 대략 74 dB로써 측정되었으며, 이를 통해 본 발명의 일 실시예는 종래기술에 비하여 대략 8 dB 정도 낮다는 것을 알 수 있다.
또한, 도 9b에 도시된 그래프는 2차 BPF 소음 즉, 1차 BPF의 정수배에 해당하는 하모닉 BPF를 측정한 결과로써, 배압 2000 ㎜H2O를 기준으로 볼 때 본 발명의 일 실시예는 소음이 대략 66 dB로 측정된 반면, 종래기술은 대략 73 dB로써 측정되었으며, 이를 통해 본 발명의 일 실시예는 종래기술에 비하여 대략 7 dB 정도 낮다는 것을 알 수 있다. 따라서, 본 발명의 일 실시예는 종래기술에 비하여 BPF 소음을 크게 낮출 수 있다.
도 10a 내지 도 10c는 도 7에 도시한 디퓨저 날개의 배열의 각각 다른 실시예를 나타내는 개략도이다.
본 발명의 다른 실시예의 디퓨저 날개의 배열방법은 서로 다른 높이비(H1:H2)로 이루어진 경사부(321a,322a,323a) 및 수직부(321b,322b,323b)를 갖는 3개의 디퓨저 날개(321,322,323)를 도 10a와 같이 순차적으로 작아지게 배열하거나, 도 10b와 같이 순차적으로 커지게 배열한다. 또한, 도 10c와 같이 언밸런스하게 배열하는 것도 물론 가능하다.
그런데, 상기 본 발명의 일 실시예는, 서로 다른 경사부(321a,322a,323a) 및 수직부(321b,322b,323b)의 높이비를 갖는 디퓨저 날개(321,322,323)를 상기 방법으로 적절히 배열하여 중첩되는 주파수로 인해 발생하는 소음과 함께, 디퓨저 날개(321,322,323)의 선단 하측에서 발생하는 와류로 인한 소음을 동시에 저감시킬 수 있다.
한편, 상기 다수의 디퓨저 날개는 경사부(310a) 만을 구비한 날개와 경사부 (320a) 및 수직부(320b)를 함께 구비한 날개를 함께 섞어서 사용하는 것도 가능하며, 이 경우, 적어도 50% 이상이 경사부(320a) 및 수직부(320b)를 함께 구비하는 날개를 사용하는 것이 소음저감에 효과를 볼 수 있다.
아울러, 상기 다수의 디퓨저 날개는 경사부(310a) 만을 구비한 날개와 경사부(320a) 및 수직부(320b)를 함께 구비한 날개를 함께 섞어서 배치할 때, 상기 다수의 디퓨저 날개는 경사부(310a)를 구비한 날개와, 경사부(320a) 및 수직부(320b)를 함께 구비한 날개가 교대로 배치되는 것도 가능하다.
이하, 상기와 같은 구성을 갖는 진공청소기용 팬 조립체(40)의 동작을 첨부된 도 2 내지 도 4를 참조하여 설명한다.
모터(100)가 회전하면, 모터 축(110)에 고정된 임펠러(200)가 회전하게 된다. 임펠러(200)가 회전하면, 공기가 공기흡입구(250)로 흡입되어 임펠러(200) 출구를 통해 디퓨저(300)로 배출된다.
임펠러(200)에서 배출된 공기는 복수의 디퓨징 채널(360)의 입구로 인입되어 디퓨징 채널(360)을 통과한 후 디퓨징 채널(360)의 출구인 개구부(350)를 통해 안내채널(370)로 배출된다. 이때, 디퓨저(300) 날개(310)의 경사부(310a) 및 수직부(310b)에 디퓨징 채널(360)의 상단 및 하단에서 발생하는 와류를 방지하기 때문에 임펠러(200)의 회전에 의해 발생하는 BPF 소음은 최소화된다.
그 후, 안내채널(370)로 인입된 공기는 모터(100)를 지난 후 배출구를 통해 진공청소기 본체의 외부로 배출된다.