KR102583841B1

KR102583841B1 - 공기 순환용 송풍팬

Info

Publication number: KR102583841B1
Application number: KR1020230004569A
Authority: KR
Inventors: 김정환; 김동일
Original assignee: 주식회사 힘펠
Priority date: 2023-01-12
Filing date: 2023-01-12
Publication date: 2023-10-04

Abstract

원통형상의 측곡면과 상기 측곡면의 상하를 형성하는 끝단면으로 형성되며, 원주방향으로 복수의 블레이드가 배치된 임펠러; 상기 임펠러를 감싸도록 형성되며, 상기 측곡면에 배치된 토출구와, 상기 임펠러의 상하면의 상기 끝단면 중 적어도 하나에 개구되어 배치된 벨마우스를 포함하는 케이싱; 및 상기 임펠러에 결합되어, 상기 임펠러를 회동시키는 모터;를 포함하며, 상기 블레이드는, 판상으로 형성된 블레이드 본체; 및 상기 블레이드 본체의 상기 벨마우스를 향하는 모서리의 일부가 오목하게 형성된 끝단 오목부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 공기 순환용 송풍팬이 개시된다. 따라서, 소음 및 진동이 저감되며, 에너지 효율이 높은 공기 순황용 송풍팬을 제공된다.

Description

공기 순환용 송풍팬{Air circulation fan}

본 발명은 송풍팬에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 환풍기, 공조 기기 등에 사용되는 공기 순환용 송풍팬에 관한 것이다.

송풍팬은 공기를 순환하는 용도로 사용되는 것으로서, 에어컨, 환풍기, 공기 청정기 등 다양한 공조장치에 사용된다. 송풍팬은 팬의 종류에 따라서, 다양하게 분류되며, 공조장치에 시로코 팬이 많이 사용되고 있다.

또한, 공기 청정기, 환풍기 및 에어컨과 같은 공조기기의 송풍팬은 대부분 실내에 설치되며, 송풍팬에 의해 발생되는 소음, 진동이 공조기기에서 발생되는 소음, 진동의 대부분을 차지한다. 이러한 소음 및 진동은 소비자의 주요 불만 사항 중 하나이다. 또한, 소음 및 진동은 전력의 손실을 야기하므로, 에너지 효율을 저하시키는 요인이 되기도 한다.

따라서, 소음 및 진동이 저감되고, 에너지 효율이 높은 공기 순환용 송풍팬의 개발이 절실하다.

본 발명의 실시예는 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 소음 및 진동이 저감되며, 에너지 효율이 높은 공기 순황용 송풍팬을 제공하고자 한다.

본 발명의 실시예는 상기와 같은 과제를 해결하고자, 원통형상의 측곡면과 상기 측곡면의 상하를 형성하는 끝단면으로 형성되며, 원주방향으로 복수의 블레이드가 배치된 임펠러; 상기 임펠러를 감싸도록 형성되며, 상기 측곡면에 배치된 토출구와, 상기 임펠러의 상하면의 상기 끝단면 중 적어도 하나에 개구되어 배치된 벨마우스를 포함하는 케이싱; 및 상기 임펠러에 결합되어, 상기 임펠러를 회동시키는 모터;를 포함하며, 상기 블레이드는, 판상으로 형성된 블레이드 본체; 및 상기 블레이드 본체의 상기 벨마우스를 향하는 모서리의 일부가 오목하게 형성된 끝단 오목부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 공기 순환용 송풍팬을 제공한다.

상기 블레이드 본체는, 반경방향으로 굴곡지게 곡면으로 형성된 것이 바람직하다.

상기 블레이드는, 상기 블레이드 본체의 내측에서 연장된 내주 연장부;를 더 포함하는 것이 효과적이다.

상기 내주 연장부는, 평판 형상으로 형성된 것이 바람직하다.

상기 내주 연장부는, 상기 벨마우스를 향하는 끝단에서 타단으로 너비가 점점 넓어지도록 하향 경사진 경사 모서리;를 더 포함하는 것이 효과적이다.

상기 경사 모서리는 상기 끝단면과 이루는 각도가 90도 이상 95도 이하인 것이 바람직하다.

복수의 상기 블레이드의 외측을 감싸며, 상기 블레이드를 고정하는 고정링; 및 상기 블레이드 본체에서 상기 고정링을 향해 연장된 외주 연결부;를 더 포함하는 것이 효과적이다.

상기 외주 연결부는, 판상으로 형성된다.

상기 블레이드는, 상기 벨마우스를 향하는 모서리에서 내측으로 이동할수록 두께가 두꺼워지는 것이 효과적이다.

상기 케이싱은, 상기 벨마우스와 접하는 내주부위에 상기 블레이드의 일단을 감싸도록 돌출된 벨마우스 링부;를 더 포함하는 것이 바람직하다.

이상에서 살펴본 바와 같은 본 발명의 과제해결 수단에 의하면 다음과 같은 사항을 포함하는 다양한 효과를 기대할 수 있다. 다만, 본 발명이 하기와 같은 효과를 모두 발휘해야 성립되는 것은 아니다.

본 발명은 종래의 공기 순환용 송풍팬에 비해, 저흡입 고송풍 효과가 있다.

따라서, 본 발명은 적은 에너지로 높은 송풍량을 달성할 수 있다.

또한, 유동이 대칭으로 매끄럽게 발생함으로써, 소음저감 효과도 있다.

도 1은 본 발명의 일실시예의 공기 순환용 송풍팬의 사시도
도 2는 도 1의 저면 사시도
도 3은 도 1의 절단선 III-III에 따른 단면도
도 4는 도 1의 임펠러의 사시도
도 5는 도 4의 V 부분의 확대 평면도
도 6은 도 1의 임펠러의 일부파단 확대 사시도
도 7은 임펠러의 형태를 도식한 일부 확대 평면도
도 8은 임펠러의 일부 파단 확대 사시도
도 9는 도 4의 단면 IX-IX에서, 유체의 속도를 유동 해석한 결과 도식도
도 10은 도 4의 단면 IX-IX에서, 유체의 압력을 유동 해석한 결과 도식도
도 11은 도 4의 단면 XI-XI에서, 유체의 속도를 유동 해석한 결과 도식도
도 12는 도 4의 단면 XI-XI에서, 유체의 압력을 유동 해석한 결과 도식도
도 13은 측곡면에서 임펠러를 통과한 유동의 흐름을 속도 벡터로 표시한 도식도

이하, 도면을 참조하여 본 발명의 구체적인 실시예를 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명의 일실시예의 공기 순환용 송풍팬의 사시도, 도 2는 도 1의 저면 사시도, 도 3은 도 1의 절단선 III-III에 따른 단면도, 도 4는 도 1의 임펠러의 사시도, 도 5는 도 4의 V 부분의 확대 평면도, 도 6은 도 1의 임펠러의 일부파단 확대 사시도, 도 7은 임펠러의 형태를 도식한 일부 확대 평면도, 도 8은 임펠러의 일부 파단 확대 사시도이다.

이들 도면에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예의 공기 순환용 송풍팬은, 원통형상의 측곡면(102)과 상기 측곡면(102)의 상하를 형성하는 끝단면(101)으로 형성되며, 원주방향으로 복수의 블레이드(110)가 배치된 임펠러(100)와, 상기 임펠러(100)를 감싸도록 형성되며, 상기 측곡면(102)에 배치된 토출구(201)와, 상기 임펠러(100)의 상하면의 상기 끝단면(101) 중 적어도 하나에 개구되어 배치된 벨마우스(202)를 포함하는 케이싱(200)과, 상기 임펠러(100)에 결합되어, 상기 임펠러(100)를 회동시키는 모터(미도시)를 포함한다.

임펠러(100)는 원통형상으로 형성된다. 즉, 임펠러(100)는 측곡면(102)과 끝단면(101)으로 정의되는 원통형상으로 형성되며, 높이 방향으로 중앙지점에 중앙격벽(130)이 형성되며, 중앙격벽(130)을 중심으로 상하가 대칭되도록 형성된다. 중앙격벽(130)에는 모터(300)가 고정될 수 있는 모터고정부(140)가 형성된다.

중앙격벽(130)의 상하에 복수의 블레이드(110)가 원주방향으로 배치되며, 복수의 상기 블레이드(110)의 외측을 감싸며, 상기 블레이드(110)를 고정하는 고정링(120)이 형성된다.

상기 블레이드(110)는, 판상으로 형성된 블레이드 본체(111)와, 상기 블레이드 본체(111)의 내측에서 연장된 내주연장부(112)와, 상기 블레이드 본체(111)에서 상기 고정링(120)을 향해 연장된 외주 연결부(113)와, 상기 블레이드 본체(111)의 상기 벨마우스(202)를 향하는 모서리의 일부가 오목하게 형성된 끝단 오목부(114)를 포함한다.

상기 블레이드 본체(111)는, 반경방향으로 굴곡지게 곡면으로 형성된다. 도 7에 도시된 바와 같이, 블레이드 본체(111)의 곡률반경(W)은 임펠러(100)의 직경(D)과 아래의 수식1 범위 내에 있는 것이 바람직하다.

[수식1]

D/14<W<D/10

상기 내주연장부(112)는, 평판 형상으로 형성되며, 상기 벨마우스(202)를 향하는 끝단에서 타단으로 너비가 점점 넓어지도록 하향 경사진 경사모서리(115)를 더 포함한다. 도 8에 도시된 바와 같이, 상기 경사모서리(115)는 상기 끝단면(101)과 이루는 각도(θ)가 90도이상 95도 이하인 것이 바람직하다.

상기 외주 연결부(113)는, 판상으로 형성된다. 즉, 도 5와 같이, 평면상으로 보았을 때, 블레이드 본체(111)와 고정링(120) 사이를 직선으로 연결한다. 외주 연결부(113)의 폭(X)은 전술한 블레이드 본체(111)의 곡률반경(W)과 아래의 [수식2]를 만족하는 것이 바람직하다.(도 7 참조)

[수식2]

W/22 < X < W/18

끝단 오목부(114)는, 'L'자 형 홈으로 형성된다. 끝단 오목부(114)의 단차(M)와 폭(L)은 아래의 [수식3]을 만족하는 것이 바람직하다.(도 8 참조)

[수식3]

X/4<M<X/3

M/5<L<M/3

또한, 상기 블레이드(110)는, 상기 벨마우스(202)를 향하는 모서리에서 내측으로 이동할수록 두께가 두꺼워지도록 형성된다.

즉, 도 4를 기준으로 중앙격벽(130)에 인접한 부위에서 블레이드(110)의 두께가 가장 두꺼우며, 끝단면(101)을 향할수록 블레이드(110)의 두께가 얇아진다.

케이싱(200)은 임펠러(100)를 수용하며, 전체적인 형상이 중심에서 반경이 점점 증대되는 통형 상으로 형성되며, 측곡면(102)에 토출구(201)가 형성되며, 양측 끝단면(101)에 원형의 벨마우스(202)가 개구되어 형성된다.

상기 케이싱(200)은, 상기 벨마우스(202)와 접하는 내주부위에 상기 블레이드의 일단을 감싸도록 돌출된 벨마우스 링부(210)를 더 포함한다.

도 3에 도시된 바와 같이, 벨마우스 링부(210)는 블레이드(110)의 상단을 감싸는 형태로 형성되며, 벨마우스 링부(210)의 돌출량(K)은 벨마우스(202)의 직경(B)과 아래의 [수식4]의 관계를 만족한다.

[수식4]

B/22<K<B/18

케이싱(200)은 상부케이싱(200a)과 하부케이싱(200b)이 결합되어 구성된다.

이하, 본 발명의 공기 순환용 송풍팬의 효과에 대해서 기술한다.

비교를 위해서, 치수의 크기가 동일하고, 본 발명의 끝단 오목부(114), 외주 연결부(113) 및 내주연장부(112)가 없는 종래의 임펠러(100)에 벨마우스 링부(210)가 없는 케이싱(200)을 구비한 비교예와 대비하였다.

도 9는 도 4의 단면 IX-IX에서, 유체의 속도를 유동 해석한 결과이며, 도 10은 도 4의 단면 IX-IX에서, 유체의 압력을 유동 해석한 결과이다.

도 9와 도 10의 단면은 중앙격벽(130)에서 상측으로 블레이드의 높이의 30% 높이 위치이다.

도 9에 도시된 바와 같이, 비교예의 경우, 우측 상단의 유동흐름이 불안정하여, 유량이 날개에서 팬 케이스로 잘 통과하지 못함에 반해서, 본 발명의 경우, 유동이 매끄럽게 잘 빠져나가는 것을 확인할 수 있다.

또한, 도 10에 도시된 바와 같이, 비교예는 우측 상단에서 상대적으로 고압이 유지되고 있음을 확인할 수 있다. 즉, 벨마우스(202)를 통해서 유입된 공기가 우측 상단의 높은 압력으로 인해서, 임펠러(100)의 외측으로 잘 빠져나가지 못함을 확인할 수 있다. 이에 반해, 본 발명은 해당부위에 걸리는 압력이 낮아서, 보다 쉽게 임펠러(100)의 외측으로 유동이 잘 빠져나갈 수 있다.

도 11은 도 4의 단면 XI-XI에서, 유체의 속도를 유동 해석한 결과이며, 도 12는 도 4의 단면 XI-XI에서, 유체의 압력을 유동 해석한 결과이다.

도 11과 도 12의 단면은 중앙격벽(130)에서 하측으로 블레이드의 높이의 30% 높이 위치이다.

도 11에 도시된 바와 같이, 비교예의 경우, 하단의 유동흐름이 불안정하여, 유량이 날개에서 팬 케이스로 잘 통과하지 못함에 반해서, 본 발명의 경우, 유동이 매끄럽게 잘 빠져나가는 것을 확인할 수 있다.

또한, 도 12에 도시된 바와 같이, 비교예는 우측 하단에서 상대적으로 고압이 유지되고 있음을 확인할 수 있다. 즉, 벨마우스(202)를 통해서 유입된 공기가 우측 하단의 높은 압력으로 인해서, 임펠러(100)의 외측으로 잘 빠져나가지 못함을 확인할 수 있다. 이에 반해, 본 발명은 해당부위에 걸리는 압력이 낮아서, 보다 쉽게 임펠러(100)의 외측으로 유동이 잘 빠져나갈 수 있다.

도 13은 측곡면에서 임펠러를 통과한 유동의 흐름을 속도 벡터로 표시한 것이다.

도 13에서 확인할 수 있듯이, 본 발명은 상하로 고르게 분포되어 있을 뿐만 아니라, 좌우로도 대칭되게 유동이 발생하고 있음을 알 수 있다. 이에 반해서, 비교예의 경우, 유동이 불연속적일 뿐만 아니라, 좌우로도 비대칭으로 형성되어 있다.

상기와 같이, 본 발명은 종래의 공기 순환용 송풍팬에 비해, 저흡입 고송풍 효과가 있다.

이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시적으로 설명하였으나, 본 발명의 범위는 이와 같은 특정 실시예에만 한정되는 것은 아니며, 특허청구범위에 기재된 범주 내에서 적절하게 변경 가능한 것이다.

100: 임펠러 101: 끝단면
102: 측곡면 110: 블레이드
111: 블레이드 본체 112: 내주연장부
113: 외주 연결부 114: 끝단 오목부
115: 경사모서리 120: 고정링
200: 케이싱 201: 토출구
202: 벨마우스 210: 벨마우스 링부

Claims

원통형상의 측곡면(102)과 상기 측곡면(102)의 상하를 형성하는 끝단면(101)으로 형성되며, 원주방향으로 복수의 블레이드(110)가 배치된 임펠러(100);
상기 임펠러(100)를 감싸도록 형성되며, 상기 측곡면(102)에 배치된 토출구(201)와, 상기 임펠러(100)의 상하면의 상기 끝단면(101) 중 적어도 하나에 개구되어 배치된 벨마우스(202)를 포함하는 케이싱(200); 및
상기 임펠러(100)에 결합되어, 상기 임펠러(100)를 회동시키는 모터;
를 포함하며,
상기 블레이드(110)는,
판상으로 형성되며, 반경방향으로 굴곡지게 곡면으로 형성된 블레이드 본체(111);
상기 블레이드 본체(111)의 상기 벨마우스(202)를 향하는 모서리의 일부가 오목하게 형성된 끝단 오목부(114);
상기 블레이드 본체(111)의 내측에서 연장된 내주연장부(112);
복수의 상기 블레이드(110)의 외측을 감싸며, 상기 블레이드(110)를 고정하는 고정링(120); 및
상기 블레이드 본체(111)에서 상기 고정링(120)을 향해 연장된 외주 연결부(113);를 포함하며,
상기 내주연장부(112)는,
상기 벨마우스(202)를 향하는 끝단에서 타단으로 너비가 점점 넓어지도록 하향 경사진 경사모서리(115);를 포함하며,
상기 케이싱(200)은,
상기 벨마우스(202)와 접하는 내주부위에 상기 블레이드의 일단을 감싸도록 돌출된 벨마우스 링부(210);를 포함하며,
상기 외주 연결부(113)의 폭(X)은 상기 블레이드 본체(111)의 곡률반경(W)과 아래의 [수식2]를 만족하며,
상기 끝단 오목부(114)는, 'L'자형 홈으로 형성되며, 상기 끝단 오목부(114)의 단차(M)와 폭(L)은 아래의 [수식3]을 만족하며,
상기 벨마우스 링부(210)의 돌출량(K)은 상기 벨마우스(202)의 직경(B)과 아래의 [수식4]의 관계를 만족하는 것을 특징으로 하는 공기 순환용 송풍팬.
[수식2]
W/22 < X < W/18
[수식3]
X/4<M<X/3
M/5<L<M/3
[수식4]
B/22<K<B/18
제 1 항에 있어서,
상기 내주연장부(112)는, 평판 형상으로 형성된 것을 특징으로 하는 공기 순환용 송풍팬.
제 1 항에 있어서,
상기 경사모서리(115)는 상기 끝단면(101)과 이루는 각도가 90도이상 95도 이하인 것을 특징으로 하는 공기 순환용 송풍팬.
제 1 항에 있어서,
상기 외주 연결부(113)는, 판상으로 형성된 것을 특징으로 하는 공기 순환용 송풍팬.
제 1 항에 있어서,
상기 블레이드(110)는, 상기 벨마우스(202)를 향하는 모서리에서 내측으로 이동할수록 두께가 두꺼워지는 것을 특징으로 하는 공기 순환용 송풍팬.
제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 블레이드 본체(111)의 곡률반경(W)은 상기 임펠러(100)의 직경(D)과 아래의 [수식1] 범위 내에 있는 것을 특징으로 하는 공기 순환용 송풍팬.
[수식1]
D/14<W<D/10
삭제
삭제
삭제
삭제