KR20100063548A - 사류형 팬을 구비한 공기 청정기 - Google Patents

사류형 팬을 구비한 공기 청정기 Download PDF

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KR20100063548A
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Abstract

본 발명은 사류형 블레이드를 구비한 공기 청정기에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 사류형 블레이드(260)를 구비하여 그 회전에 의해 유입부로부터 유출부로 유로를 형성하는 사류형 팬(200), 상기 사류형 팬(200)의 유출부 측에 배치되어 상기 사류형 팬(200)으로부터 나오는 공기를 외부로 토출하는 토출구(540a)를 구비한 토출 커버(540), 상기 사류형 팬(200)의 유입부 측에 배치되어 상기 사류형 팬(200)으로 들어가는 공기를 정화하는 필터(400), 및 상기 필터(400)의 상류 측에 배치되어 외부의 공기를 흡입하는 흡입 그릴(520)을 포함하고, 상기 흡입 그릴(520)로 흡입되는 공기의 방향과 상기 토출 커버(540)로부터 토출되는 공기의 방향이 일치하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, 공기 청정기에 흡입되는 공기의 방향과 공기 청정기로부터 토출되는 공기의 방향을 일치시킴으로써 유로 손실을 최소화할 수 있다.
사류형 블레이드, 사류형 팬, 팬 가이드, 유로

Description

사류형 팬을 구비한 공기 청정기{AIRCLEANER HAVING MIXED FLOW TYPE FAN}
본 발명은 사류형 팬을 구비한 공기 청정기에 관한 것이다.
공기 청정기는 오염된 공기를 정화하여 신선한 공기로 바꾸는 장치를 말하는 것으로, 오염된 공기를 팬으로 흡입하여 미세한 먼지를 집진하거나 필터링하고 악취를 탈취하는 기능을 한다.
도 1a는 종래의 공기 청정기를 도시한다. 공기 청정기(10)에 전원을 공급하고 상면 커버(16)에 형성된 조작부(18)의 버튼을 조작하여 청정 기능을 작동시키면, 공기 청정기(10)의 내부에 장착되어 있는 팬(미도시)이 회전을 시작하면서 전면 커버(12)의 하단부에 형성된 흡입 그릴(14)을 통해 외부의 공기를 공기 청정기(10)의 내부로 흡입한다. 흡입된 공기는 흡입 그릴(14) 뒤쪽에 장착되어 있는 필터를 통과하면서 그 속에 포함되어 있는 먼지나 냄새가 필터링되고 깨끗한 공기로 정화된다. 이렇게 청정 공기로 변화한 공기는 팬의 회전력에 의해 토출 그릴(20)을 통해 공기 청정기(10)의 외부로 토출된다.
도 1b는 종래의 공기 청정기의 종방향 단면도로서 공기의 유로를 도시한다. 종래의 공기 청정기는 시로코팬(다익팬)을 적용한 원심형 송풍기를 사용하여, 공기 가 축 방향(전면)으로 흡입되어 반경 방향(상면)으로 토출되도록 구성된다.
그런데, 이와 같은 유로 형태는 유로가 수직으로 방향 전환되기 때문에 유로 손실이 크다는 단점이 있고, 또한 수직인 유로 형상에 적합하도록 직사각 형상의 케이스를 사용하여야 하는 문제가 있다.
본 발명은 이러한 종래 기술의 문제점을 해결하고자 고안된 것으로, 유로 손실을 최소화하기 위해 단일의 유로 형태를 형성하는 공기 청정기를 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 원통형의 형상을 가진 공기 청정기를 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 공기 청정기의 각 구성을 한 방향으로 조립 가능하도록 구성하여 설치나 부품 교환시 작업을 용이하게 하는 공기 청정기를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 제1 특징에 따르면, 사류형 블레이드를 구비하여 그 회전에 의해 유입부로부터 유출부로 유로를 형성하는 사류형 팬, 상기 사류형 팬의 유출부 측에 배치되어 상기 사류형 팬으로부터 나오는 공기를 외부로 토출하는 토출구를 구비한 토출 커버, 상기 사류형 팬의 유입부 측에 배치되어 상기 사류형 팬으로 들어가는 공기를 정화하는 필터, 및 상기 필터의 상류 측에 배치되어 외부의 공기를 흡입하는 흡입 그릴을 포함하고, 흡입 그릴로 흡입되는 공기의 방향과 상기 토출 커버로부터 토출되는 공기의 방향이 일치하는 것을 특징으로 하는 공기 청정기를 제공한다.
본 발명의 제2 특징에 따르면, 상기 사류형 팬은, 유입부에서 유출부 측으로 갈수록 단면이 넓어지는 중공의 외측 고정부와, 상기 외측 고정부의 중공에 배치되며 유입부에서 유출부 측으로 갈수록 단면이 넓어지는 중공의 내측 고정부를 더 구비하고, 상기 사류형 블레이드는 상기 외측 고정부와 상기 내측 고정부의 사이에 복수 개 설치된다.
본 발명의 제3 특징에 따르면, 상기 외측 고정부와 상기 내측 고정부의 사이의 간격이 유입부에서 유출부 측으로 갈수록 넓어진다.
본 발명의 제4 특징에 따르면, 상기 사류형 팬과 상기 토출 커버의 사이에 배치되어 상기 사류형 팬으로부터 나오는 공기를 상기 토출 커버의 토출구로 안내하는 팬 가이드를 더 포함하고, 상기 팬 가이드는 상기 사류형 팬 측에서 상기 토출구 측으로 갈수록 유로가 좁아진다.
본 발명의 제5 특징에 따르면, 상기 사류형 팬의 내측 고정부의 중공부에 상기 사류형 팬에 회전력을 전달하는 모터가 설치된다.
본 발명의 제6 특징에 따르면, 상기 흡입 그릴, 상기 필터, 상기 사류형 팬, 상기 모터, 상기 팬 가이드, 및 상기 토출 커버가 순차로 한 방향으로 결합 또는 분리 가능하다.
본 발명의 제7 특징에 따르면, 상기 흡입 그릴, 상기 사류형 팬, 및 상기 토출 커버는 횡단면이 원형의 형상으로서, 원통형의 본체 케이스에 설치된다.
본 발명의 제8 특징에 따르면, 유입부에서 유출부 측으로 갈수록 단면이 넓어지는 중공의 외측 고정부, 상기 외측 고정부의 중공에 배치되며 유입부에서 유출부 측으로 갈수록 단면이 넓어지는 중공의 내측 고정부, 및 상기 외측 고정부와 상 기 내측 고정부의 사이에 복수 개 설치되는 사류형 블레이드를 구비하고, 상기 외측 고정부, 상기 내측 고정부, 및 상기 사류형 블레이드가 일체로 회전되는 것을 특징으로 하는 사류형 팬을 제공한다.
본 발명의 제9 특징에 따르면, 상기 외측 고정부와 상기 내측 고정부의 사이의 간격이 유입부에서 유출부 측으로 갈수록 넓어진다.
본 발명의 제1 특징에 따르면, 공기 청정기의 공기 흡입 방향과 토출 방향이 일치하므로 유로 손실을 최소화할 수 있다.
본 발명의 제2 특징에 따르면, 사류형 팬이 반경 방향으로 확장되는 구조이므로, 사류형 블레이드에 의해서 원심 방향으로 퍼지는 공기를 수용하면서 축 방향으로 토출할 수 있다.
본 발명의 제3 특징에 따르면, 사류형 팬의 유입부 측에는 저압의 공기가 유입되고 유출부 측에는 고압의 공기가 유출되므로, 유입부 측에서는 필터에 의한 압력 손실을 저감하고 유출부 측에서는 다량의 고압의 공기를 배출할 수 있다. 즉, 확장 지수를 고려한 확장 구조를 채택하여 유동 및 압력 형성에 유리한 구조를 실현한 것이다.
본 발명의 제4 특징에 따르면, 토출구의 유로가 좁아지므로 고속의 유동이 발생하여 외부로 토출되는 청정한 공기가 먼 곳까지 토출됨으로써, 실내 공기의 정화를 촉진시킨다.
본 발명의 제5 특징에 따르면, 사류형 팬의 내부에 사류형 팬을 회전시키는 모터를 구비함으로써 공간 활용도를 높이고 공기 청정기를 소형화할 수 있다.
본 발명의 제6 특징에 따르면, 공기 청정기의 각 구성을 순차로 한 방향으로 결합 또는 분리할 수 있으므로, 각 구성의 수리나 부품 교환시 작업을 용이하게 한다.
본 발명의 제7 특징에 따르면, 종래에 일률적으로 공기 청정기의 형상을 직사각형으로 형성하였던 것에서 탈피하여 원통형으로 구현함으로써, 보다 슬림한 공기 청정기를 제공한다.
본 발명의 제8 특징에 따르면, 사류형 팬이 반경 방향으로 확장되는 구조이므로, 사류형 블레이드에 의해서 원심 방향으로 퍼지는 공기를 수용하면서 축 방향으로 토출하여, 흡입 방향과 토출 방향을 일치시킴으로써 유로 손실을 최소화할 수 있다.
본 발명의 제9 특징에 따르면, 사류형 팬의 유입부 측에는 저압의 공기가 유입되고 유출부 측에는 고압의 공기가 유출되므로, 유입부 측에서는 필터에 의한 압력 손실을 저감하고 유출부 측에서는 다량의 고압의 공기를 배출할 수 있다.
이하 본 발명의 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
도 2a는 본 발명의 실시예에 따른 사류형 팬의 사시도이고, 도 2b는 사류형 팬의 일부를 절개한 사시도이며, 도 2c는 사류형 팬의 종방향 단면도를 도시한다.
도 2a 내지 도 2c에 도시된 바와 같이, 사류형 팬(200)은 중공의 외측 고정부(220), 중공의 내측 고정부(240) 및 복수의 사류형 블레이드(260)를 구비한다. 외측 고정부(220)는 횡방향 단면의 형상이 원형이며, 유입부에서 유출부 쪽으로 갈수록 단면이 넓어지는 확장형의 구조이다. 내측 고정부(240)도 횡방향 단면의 형상이 원형이며, 유입부에서 유출부 쪽으로 갈수록 단면이 넓어지는 확장형의 구조이다. 외측 고정부(220)와 내측 고정부(240)는 둘다 확장형의 구조이지만, 외측 고정부(220)의 확장의 변화율이 내측 고정부(240)의 확장의 변화율보다 커서 외측 고정부(220)와 내측 고정부(240) 사이의 간격은 유입부에서 유출부 쪽으로 갈수록 넓어지도록 형성된다. 외측 고정부(220)의 유입부 쪽은 개방되어 있고, 내측 고정부(240)의 유입부 쪽은 폐쇄되어 있어, 외측 고정부(220)와 내측 고정부(240)의 사이 공간에 유로가 형성될 수 있다. 내측 고정부(240)의 내부 공간은 후술하는 모터가 장착되는 공간으로 활용된다.
외측 고정부(220)와 내측 고정부(240)의 사이에는 복수의 블레이드(260)가 일정한 간격으로 설치된다. 블레이드(260)는 외측 고정부(220)와 내측 고정부(240)를 연결하는 역할을 하는 동시에, 회전시 유입부로부터 유출부로 유로를 형성하는 역할을 한다. 블레이드(260)는 소정의 각도로 만곡되는 형상의 사류형 블레이드로서, 회전시 유입부 쪽의 공기를 흡입하여 유출부 쪽으로 토출하는 유로를 형성할 수 있다. 블레이드(260)는 용접 기타 접착제로 외측 고정부(220)와 내측 고정부(240)에 장착되거나, 또는 외측 고정부(220) 및 내측 고정부(240)와 함께 일체로 사출 성형될 수 있다.
도 3a는 본 발명의 실시예에 따른 사류형 팬(200)을 적용한 공기 청정기의 사시도이고, 도 3b는 그 종단면도이다.
도 3a 및 도 3b를 참조하면, 본 발명에 따른 공기 청정기(100)는 사류형 팬(200), 팬 가이드(280), 모터(300), 모터 가이드(320), 필터(400), 필터 가이드(420), 본체 케이스(500), 흡입 그릴(520), 및 토출 커버(540)를 포함하여 이루어지며, 전체가 원통형의 형상이다.
모터 가이드(320)는 사류형 팬(200)의 내측 고정부(240)의 내부 공간에 장착된다. 모터 가이드(320)는 모터(300)를 수용하며 모터(300)의 회전축이 사류형 팬(200)의 회전 중심에 체결될 수 있도록 안내한다. 모터(300)의 회전축이 사류형 팬(200)의 중심에 결합되므로, 모터(300)의 회전 구동력에 의해 사류형 팬(200)이 회전될 수 있다.
팬 가이드(280)는 사류형 팬(200)의 유출부 측에 설치되어, 사류형 팬(200)으로부터 유출되는 공기가 외부로 토출되도록 안내한다. 팬 가이드(280)의 외측부는 사류형 팬(200)의 외측 고정부(220)에 연속되도록 형성되고, 팬 가이드(280)의 내측부는 사류형 팬(200)의 내측 고정부(240)에 연속되도록 형성된다. 따라서, 팬 가이드(280)의 외측부와 내측부 사이에 유로가 형성되며, 이 유로는 사류형 팬(200)의 유로와 연속된다. 팬 가이드(280)의 유로는 사류형 팬(200)으로부터 멀어지는 방향으로 폭이 좁아지도록 형성된다.
필터(400)는 필터 가이드(420)에 장착되며, 사류형 팬(200)의 유입부 측에 배치된다. 필터 가이드(420)는 2단으로 형성된다. 필터 가이드(420)의 하단은 본체 케이스(500)의 내부 직경과 동일한 크기의 원통형으로 형성되고, 필터 가이드(420)의 상단은 하단보다 작은 크기의 정방형으로 형성된다. 필터 가이드(420) 의 하단에는 탈취 필터, 집진 필터 등의 기능성 필터(400a)를 원형으로 형성하여 장착한다. 필터 가이드(420)의 상단에는 정방형의 헤파 필터(400b)를 설치한다. 헤파 필터(400b)를 원형으로 구성할 수도 있지만, 원형의 헤파 필터를 제작하는 비용이 고가이기 때문에 정방형의 필터를 사용하는 것이 바람직하다. 도 4는 도 3b의 A-A 단면을 도시한다. 도 4에 도시된 바와 같이, 원형의 기능성 필터(400a)가 정방형의 헤파 필터(400b)를 모두 덮을 수 있도록 구성된다. 따라서, 기능성 필터(400a)를 통과한 공기는 모두 헤파 필터(400b)를 통하며 필터링 될 수 있다.
본체 케이스(500)는 원통형으로 형성되며, 본체 케이스(500)의 하단에는 흡입 그릴(520)이 설치된다. 흡입 그릴(520)에는 복수의 동심원으로 배치되는 띠 형상의 흡입구(520a)가 형성된다. 흡입 그릴(520)은 필터(400)의 하부에 배치되어 흡입구(520a)을 통과한 공기가 필터(400)를 지나도록 구성된다. 본체 케이스(500)의 상단에는 토출 커버(540)가 설치된다. 토출 커버(540)의 외주에는 원형의 띠 형상의 토출구(540a)가 형성된다. 토출구(540a)는 팬 가이드(280)의 유로와 연속되도록 형성되어, 팬 가이드(280)로부터 나오는 공기가 토출구(540a)를 통해 배출될 수 있다.
다음으로, 본 발명에 따른 공기 청정기(100)의 작동 원리를 설명한다.
도 5는 본 발명에 따른 공기 청정기(100)의 유로를 도시한다. 도 5를 참조하면, 공기 청정기(100)에 전원을 인가하면, 모터(300)가 회전하고 모터(300)의 회전에 의해 모터(300)에 연결된 사류형 팬(200)이 회전한다. 사류형 팬(200)의 회전에 의해 사류형 팬(200)의 외측 고정부(220)와 내측 고정부(240)의 사이에 하부 에서 상부로 흐르는 유로가 형성된다. 이 유로는 흡입 그릴(520)의 흡입구(520a)로부터 공기를 흡입시키는 흡입력을 발생시키고, 토출 커버(540)의 토출구(540a)로 공기를 토출시키는 토출력을 발생시킨다. 즉, 공기 청정기(100) 외부의 실내 공기가 흡입구(520a)로 유입되고, 이 유입된 공기는 필터(400)를 통과하며 필터링되며, 필터(400)를 통과한 공기는 사류형 팬(200)의 외측 고정부(220)와 내측 고정부(240) 사이를 지나 토출구(540a)를 통해 외부로 배출된다.
이와 같이, 본 발명의 공기 청정기(100)에 의하면, 흡입구(520a)로 유입되는 공기의 방향과 토출구(540a)로부터 토출되는 공기의 방향이 일치하므로 유로 손실을 최소화시킬 수 있다.
또한, 사류형 팬(200)의 외측 고정부(220)와 내측 고정부(240)는 토출 방향으로 갈수록 단면이 넓어지는 확장형의 구조이므로, 사류형 블레이드(260)에 의해 원심 방향으로 흩어지는 공기를 수용하면서 축 방향으로 내보낼 수 있다.
또한, 사류형 팬(200)의 외측 고정부(220)와 내측 고정부(240) 사이의 간격은 토출 방향으로 갈수록 넓어지도록 형성된다. 즉, 사류형 팬(200)의 유입부 쪽은 유로가 좁으며 유출부 쪽은 유로가 넓게 형성되는데, 이와 같이 사류형 팬(200)의 유입부 쪽의 유로를 좁게 형성함으로써 사류형 팬(200)으로 유입되는 공기의 유속은 빨라지고 압력이 낮아진다. 따라서, 사류형 팬(200)의 유입부 쪽에 배치되는 필터(400)에 걸리는 압력을 저압으로 실현함으로써 필터(400)를 통과하는 공기의 압력 손실을 저감할 수 있다. 한편, 저압으로 필터(400)를 통과한 공기는 사류형 팬(200)에 유입된 후 사류형 팬(200)의 유로가 점차 넓어지므로 사류형 팬(200)의 내부를 통과하면서 점차 압력이 상승해 고압의 공기를 유출부 쪽으로 배출시킬 수 있다. 즉, 사류형 팬(200)의 유입부 측에는 저압의 공기가 유입되고 유출부 측에는 고압의 공기가 유출되므로, 유입부 측에서는 필터(400)에 의한 압력 손실을 저감하고 유출부 측에서는 다량의 고압의 공기를 배출할 수 있는 것이다.
한편, 사류형 팬(200)을 통과한 공기는 팬 가이드(280)에 형성되는 유로를 지나는데, 팬 가이드(280)의 유로는 토출 방향으로 갈수록 점차 유로가 좁아지도록 구성되어 있다. 유로가 좁아지므로 고속의 유동이 발생하여 외부로 토출되는 청정한 공기가 먼 곳까지 토출됨으로써, 실내 공기의 정화를 촉진시킨다.
다음으로, 본 발명에 따른 공기 청정기(100)의 조립 방법을 설명한다.
도 6은 공기 청정기(100)의 분해 사시도를 도시한다. 도 6을 참조하면, 흡입 그릴(520), 필터(400)를 구비하는 필터 가이드(420), 사류형 팬(200), 모터(300)를 구비하는 모터 가이드(320), 팬 가이드(280), 및 토출 커버(540)가 순차로 한 방향으로 결합 또는 분리 가능하도록 구성된다. 이와 같이, 공기 청정기(100)의 각 구성을 한 방향으로 결합 또는 분리 가능하도록 구성함으로써, 설치 작업이 용이하고 고장으로 인한 수리 작업이나 부품 교환이 용이해진다.
도 1a는 종래의 공기 청정기의 사시도이다.
도 1b는 종래의 공기 청정기의 유로를 도시한 종단면도이다.
도 2a는 본 발명에 따른 사류형 팬의 사시도이다.
도 2b는 본 발명에 따른 사류형 팬의 절개 사시도이다.
도 2c는 본 발명에 따른 사류형 팬의 종단면도이다.
도 3a는 본 발명에 따른 공기 청정기의 절개 사시도이다.
도 3b는 본 발명에 따른 공기 청정기의 종단면도이다.
도 4는 도 3b의 A-A선에서 본 단면도이다.
도 5는 본 발명에 따른 공기 청정기의 유로를 도시한 종단면도이다.
도 6은 본 발명에 따른 공기 청정기의 분해 사시도이다.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *
100 공기 청정기 200 사류형 팬
220 외측 고정부 240 내측 고정부
260 사류형 블레이드 280 팬 가이드
300 모터 320 모터 가이드
400 필터 420 필터 가이드
500 본체 케이스 520 흡입 그릴
540 토출 커버

Claims (9)

  1. 사류형 블레이드(260)를 구비하여 그 회전에 의해 유입부로부터 유출부로 유로를 형성하는 사류형 팬(200),
    상기 사류형 팬(200)의 유출부 측에 배치되어 상기 사류형 팬(200)으로부터 나오는 공기를 외부로 토출하는 토출구(540a)를 구비한 토출 커버(540),
    상기 사류형 팬(200)의 유입부 측에 배치되어 상기 사류형 팬(200)으로 들어가는 공기를 정화하는 필터(400), 및
    상기 필터(400)의 상류 측에 배치되어 외부의 공기를 흡입하는 흡입 그릴(520)을 포함하고,
    상기 흡입 그릴(520)로 흡입되는 공기의 방향과 상기 토출 커버(540)로부터 토출되는 공기의 방향이 일치하는 것을 특징으로 하는 공기 청정기.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 사류형 팬(200)은, 유입부에서 유출부 측으로 갈수록 단면이 넓어지는 중공의 외측 고정부(220)와, 상기 외측 고정부(220)의 중공에 배치되며 유입부에서 유출부 측으로 갈수록 단면이 넓어지는 중공의 내측 고정부(240)를 더 구비하고,
    상기 사류형 블레이드(260)는 상기 외측 고정부(220)와 상기 내측 고정부(240)의 사이에 복수 개 설치되는 것을 특징으로 하는 공기 청정기.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 외측 고정부(220)와 상기 내측 고정부(240)의 사이의 간격이 유입부에서 유출부 측으로 갈수록 넓어지는 것을 특징으로 하는 공기 청정기.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 사류형 팬(200)과 상기 토출 커버(540)의 사이에 배치되어 상기 사류형 팬(200)으로부터 나오는 공기를 상기 토출 커버(540)의 토출구(540a)로 안내하는 팬 가이드(280)를 더 포함하고,
    상기 팬 가이드(280)는 상기 사류형 팬(200) 측에서 상기 토출구(540a) 측으로 갈수록 유로가 좁아지는 것을 특징으로 하는 공기 청정기.
  5. 청구항 2 내지 청구항 4 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 사류형 팬(200)의 내측 고정부(240)의 중공부에 상기 사류형 팬(200)에 회전력을 전달하는 모터(300)가 설치되는 것을 특징으로 하는 공기 청정기.
  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 흡입 그릴(520), 상기 필터(400), 상기 사류형 팬(200), 상기 모터(300), 상기 팬 가이드(280), 및 상기 토출 커버(540)가 순차로 한 방향으로 결합 또는 분리 가능한 것을 특징으로 하는 공기 청정기.
  7. 청구항 1 내지 청구항 4 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 흡입 그릴(520), 상기 사류형 팬(200), 및 상기 토출 커버(540)는 횡단면이 원형의 형상으로서, 원통형의 본체 케이스(500)에 설치되는 것을 특징으로 하는 공기 청정기.
  8. 유입부에서 유출부 측으로 갈수록 단면이 넓어지는 중공의 외측 고정부(220),
    상기 외측 고정부(220)의 중공에 배치되며 유입부에서 유출부 측으로 갈수록 단면이 넓어지는 중공의 내측 고정부(240), 및
    상기 외측 고정부(220)와 상기 내측 고정부(240)의 사이에 복수 개 설치되는 사류형 블레이드(260)를 구비하고,
    상기 외측 고정부(220), 상기 내측 고정부(240), 및 상기 사류형 블레이드(260)가 일체로 회전되는 것을 특징으로 하는 사류형 팬.
  9. 청구항 8에 있어서,
    상기 외측 고정부(220)와 상기 내측 고정부(240)의 사이의 간격이 유입부에서 유출부 측으로 갈수록 넓어지는 것을 특징으로 하는 사류형 팬.
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