WO2020075928A1 - 선풍기용 팬 유닛 및 이를 구비하는 선풍기 조립체 - Google Patents
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Definitions
- the present invention relates to a fan unit that is mounted on a fan motor and rotates, and more particularly, to a fan unit for a fan and a fan assembly provided with the fan unit that can be used to convert a fan commonly used in everyday life into an air cleaner.
- Fan is a device that provides coolness by generating wind, and is used extensively because of its low cost and good efficiency. These fans are mainly used around the summer season when the temperature is high, but there is no use in the season when the temperature goes down, so they have the characteristics of seasonal household appliances stored in a separate place.
- the fan commonly used in most homes can be converted to an air cleaner, it can solve both the seasonality of the fan use and the cost problems of the conventional air cleaner at the same time.
- the effect can be significant.
- a fan having a conventional air cleaning function in order to provide an air cleaning function to a general fan, a fan having a filter in the form of a charged film attached to the rear part of the rotary blade, that is, a protective net, is disclosed, and In the case of No. 10-2004-0093359, a fan is provided in which an adsorption type deodorizing filter such as zeolite is detachably attached to a protective net.
- the structure of the fan unit that is, the wing
- a change may occur in the air flow direction.
- the cooling rate of the motor may be changed, and the motor may overheat. .
- the motor head containing the motor is overheated to 60 ° C or higher due to overheating of the motor, motor damage, fuse blown or thermal deformation may occur, or even a fire may occur. Therefore, when a fan unit having a different structure is applied instead of a fan that is pre-installed in a fan, the motor overheating problem corresponds to a very important consideration in designing a fan unit for a fan.
- the present invention is to solve the above problems, the object of the present invention is to provide a fan unit for a fan and a fan assembly having the same, which can convert a conventional fan into an air cleaner by simply replacing the fan blade. will be.
- Another object of the present invention is to perform the air cleaning function while being able to satisfy that the rising temperature of the motor head is maintained at less than 60 ° C, even if the fan unit of the present invention is used instead of removing the blade provided in a conventional electric fan. It is to provide a fan unit for a fan and a fan assembly having the same.
- a fan unit for a fan according to the present invention for achieving the above object is a fan unit mounted on a fan, the lower disk having a first air inlet formed therethrough; An upper disc through which a second air inlet is formed; A dust collecting filter disposed between the lower disk and the upper disk along a circumferential direction of the lower disk or the upper disk; And a fastener connecting the lower disk or the upper disk to the motor of the fan.
- the first air inlet and the second air inlet is characterized in that it is configured to satisfy the following conditional expression 1.
- K1 the total area of the first air inlet
- K2 the total area of the second air inlet
- Conditional Expression 1 assuming that the fan unit is mounted on the fan, the first air inlet is the second air Based on the case where it is located closer to the motor than the inlet
- the fan unit for a fan of the present invention is characterized in that the lower disk is mounted on the fan so that it is located closer to the fan motor than the upper disk.
- the upper disk is arranged at a predetermined height from the lower disk in a state in which the lower disk is aligned with the center of the lower disk, and the dust collecting filter has a first radius from the center on the opposite sides of the upper disk and the lower disk. It is characterized in that it is installed along the circumferential direction of the upper disk or the lower disk in the region between the second radii.
- the fan unit for a fan of the present invention has an insertion hole formed in a fastener, and the fastener is configured such that the insertion hole is located on the center of the lower disk or the upper disk, and the insertion hole has a drive shaft of the motor of the fan. It is configured to be inserted.
- one side of the fastener of the present invention is characterized in that it includes a pair of grooves formed around the insertion hole and another pair of grooves.
- the fan unit for a fan by simply mounting the fan unit to a fan commonly used in everyday life, the fan can be converted into an air cleaner, and the fan, which was a seasonal household appliance, can be used as a household appliance for all seasons.
- the air purifying function of a normal air purifier at a relatively low cost without purchasing or having a separate air purifier.
- the fan unit for a fan according to the present invention even when mounted and used in a fan of various types and materials, the motor head temperature is not overheated by 60 ° C or more, which occurs when the structure of a conventional fan fan (for example, a wing) is deformed. There is an effect that can prevent problems such as overheating of the motor and damage to the motor, blown fuses or thermal deformation.
- FIG. 1 is a perspective view of a lower disk of a fan unit for a fan according to the present invention.
- Figure 2 is a perspective view of the upper disk of the fan unit for a fan according to the present invention.
- Figure 3 is a rear side perspective view of a fan unit for a fan according to the present invention.
- Figure 4 is a front side perspective view of a fan unit for a fan according to the present invention.
- Figure 6 is a side view showing the motor and drive shaft of the fan according to the present invention.
- FIG. 7 is an upper side view showing a first fastener according to the present invention, an insertion hole formed therein, and first, second and third recesses.
- Figure 8a is a cross-sectional view of a first fastener for explaining the features of the first recess according to the invention.
- Figure 8b is a cross-sectional view of the first fastener for explaining the characteristics of the second recess according to the present invention.
- Figure 8c is a cross-sectional view of the first fastener for explaining the characteristics of the third recess according to the present invention.
- FIG. 9 is a perspective view of a fan unit for a fan further comprising a plurality of blades as another embodiment of the present invention.
- FIG. 10 is an exploded perspective view of a fan assembly having a fan unit according to the present invention.
- FIG. 11 is a top cross-sectional view of a fan assembly having a fan unit according to the present invention.
- Fan motor 2 Drive shaft of the fan motor
- to on or to the top means to be located above or below the target portion, which does not necessarily mean to be located above the gravity direction. That is, the term "on or above” referred to in the present specification includes not only the case where the object part is located above or below, but also when it is located before or after the object part.
- one component when one component is referred to as “connected” or “connected” with another component, the one component may be directly connected to the other component, or may be directly connected, but in particular, It should be understood that, as long as there is no objection to the contrary, it may or may be connected via another component in the middle.
- FIG. 1 is a perspective view of a lower disk of a fan unit for a fan according to the present invention
- FIG. 2 is a perspective view of an upper disk of a fan unit for a fan according to the present invention
- the fan for a fan according to the present invention includes a lower disk 10, a dust collecting filter 20, an upper disk 60, a fastener 40, and a support 50, Preferably, a plurality of blades may be further included.
- the lower disk 10 of the present invention is a base plate for supporting the dust collecting filter 20, and is disposed in a structure facing the upper disk 60 with the dust collecting filter 20 interposed therebetween.
- the lower disk 10 is connected to the motor 1 of the electric fan and is configured to receive rotational power from the motor 1 and rotate to rotate around its center.
- the lower disk 10 has an air inlet (hereinafter, referred to as 'first air inlet 13'), so that when the lower disk 10 rotates, external air is fanned through the first air inlet 13.
- the air flowing into the unit and the air flowing into the fan unit is moved toward the dust collecting filter 20 by an air pressure difference.
- the shape of the first air inlet 13 is not particularly limited, and may be formed in various shapes such as a circular shape, an arc shape, and a polygonal shape.
- the lower disk 10 may be composed of an annular plate body in which the first air inlet 13 is formed at the center, and the material may be made of a plastic material.
- the lower disk 10 may be formed in a disk shape, and may be configured in a form in which a first air inlet 13 is formed through the disk.
- the first air inlet 13 may be formed in various shapes such as a circle, an arc shape, and a polygon.
- the upper disk 60 of the present invention is another base plate that supports the dust collecting filter 20 together with the lower disk 10, and is disposed on the dust collecting filter 20, and the bottom of the dust collecting filter 20 is interposed therebetween. It is provided in a structure facing the disk 10.
- the upper disk 60 may be attached and fixed on the dust collecting filter 20 through an adhesive or the like, or may be connected to the motor 1 of the fan through a fastener 70 formed in the upper disk 60.
- the upper disk 60 is connected to the fastener 40 provided at the center of the lower disk 10 through a fastener 70 provided at the center thereof, and simultaneously coupled to the drive shaft of the motor. It was configured to be.
- the upper disk 60 may be formed through an air inlet (hereinafter, referred to as 'second air inlet 63') as in the lower disk 10, in which case the second air is rotated when the upper disk 60 is rotated.
- the air introduced through the inlet port 63 moves to the dust collecting filter 20 side by the air pressure difference.
- the shape of the second air inlet 63 is not particularly limited, and may be formed in various shapes such as a circular shape, an arc shape, and a polygonal shape.
- the air inlet 13 must be formed on the lower disk 10, but the upper disk 60 may be formed even if the air inlet 63 is not formed. If the air inlet 63 is formed, It must be designed to satisfy certain conditions.
- the upper disk 60 may be configured in a disc-shaped shape made of plastic, and may be formed in a shape in which a second air inlet 63 is formed through the disc.
- the second air inlet 63 may be formed in various shapes such as a circle, an arc shape, and a polygon.
- the fan unit for a fan according to the present invention is mounted to a fan and is configured to perform an air cleaning function.
- the fan is mounted in the air as described above. In performing the clean function, it is possible to implement an optimal fan unit for the fan.
- a conventional fan assembly has a fan protection net 5 in which an air passage hole is formed and a fan unit is accommodated therein, and a motor 1 that is connected to the drive shaft 2 and causes axial rotation of the drive shaft 2. , And a blade (not shown) that is coupled to the drive shaft 2 of the motor 1 and rotates to generate wind (see FIG. 6).
- the fan unit of the present invention is used by replacing the blade among the components of the fan assembly, a change in the airflow direction designed based on the blade may occur.
- the cooling rate of the motor 1 may be changed, and the motor 1 may overheat. In this case, it is directly connected to a safety accident such as a fire or damage to the fan, which is a fan unit for the fan. This is a very important consideration in designing.
- the inventors of the present invention can solve the problems caused by motor overheating as described above when the first and second air inlets 13 and 63 formed on the upper and lower disks 10 and 60 are formed according to the following conditional expression 1. Was found.
- K1 total area of the first air inlet
- K2 total area of the second air inlet
- the lower disk 10 is mounted on the fan in a structure that is located closer to the motor 1 of the fan than the upper disk 60.
- the outer surface of the upper disk 60 faces the front of the fan
- the outer surface of the lower disk 10 faces the rear of the fan.
- conditional expression 1 also assumes a state in which the fan unit of the present invention is mounted on the fan, the first air inlet 13 of the lower disk 10 is a fan than the second air inlet 63 of the upper disk 60 It is based on when it is located closer to the motor 1.
- the second air inlet 63 is formed to have a total area of 85% or less compared to the total area of the first air inlet 13, or the total area is '0'.
- the total area of the first air inlet 13 is a hole formed through the lower disk 10 so that external air in the lower disk 10 can pass through the lower disk 10 and flow into the fan unit. It refers to the area that is the sum of the areas of all openings.
- the total area of the second air inlet 63 is a hole formed through the upper disk 60 so that external air in the upper disk 60 can pass through the upper disk 60 and flow into the fan unit. It refers to the area that sums all the opening area of.
- the second air inlet 63 is formed to have a total area of '0', which means that the second disk inlet 63 is not formed at all. That is, the upper disk 60 is composed of a complete plate body in which no opening in the form of a hole is formed, meaning that external air is not introduced through the upper disk 60.
- conditional expression 1 in designing the first and second air inlets 13 and 63 it is possible to implement the air cleaning function according to the rotation of the fan unit, and at the same time, it is possible to determine the direction of the air flow which is advantageous for cooling the motor. There will be.
- the airflow flowing in the motor-side direction is sufficiently formed to realize a cooling action above a threshold necessary to prevent overheating of the motor, so even if the fan unit of the present invention is used instead of removing the fan of the fan It is possible to prevent a fire or motor damage caused by overheating of the motor and to convert the fan to an air cleaner.
- Conditional Expression 1 is test data for a change in the motor temperature compared to the ratio of the total area of the first and second air inlets of the fan unit according to the present invention. The technical significance of Conditional Expression 1 will be described with reference to FIG. 5.
- a typical household electric fan should be able to prevent overheating of a temperature of a head (hereinafter referred to as a 'motor head') including a fan motor at 60 to 70 ° C or more during its operation.
- a 'motor head' a temperature of a head
- the term 'thermal deformation' due to overheating for a long time uses a synthetic resin when manufacturing a head accommodating a fan motor.
- the synthetic resin is exposed to a temperature higher than a heat resistant temperature, thermal deformation may be caused, which may lead to product damage.
- a lot of synthetic resins such as PVC or ABS are used in the manufacture of a fan, and the heat resistance temperature of PVC is about 65 ° C and the heat resistance temperature of ABS is about 75 ° C.
- the fan is designed so that the motor head is not overheated by more than 60 to 70 ° C (hereinafter referred to as 'limit temperature') through cooling of the motor head using airflow. Should be able to satisfy the same even if the fan unit of the present invention is mounted and driven.
- the fan unit of the present invention is installed and used in a fan of various types and materials, and even when used in a fan made of a material having the lowest heat resistance temperature (for example, PVC), it should not cause thermal deformation. Therefore, the fan unit of the present invention should not overheat the motor head temperature above the limit temperature of 60 to 70 ° C., even if used in any type of fan, which is the first and second air inlets (13, 63) It can be achieved through design.
- PVC heat resistance temperature
- the fan fan of the present invention is mounted instead of the fan unit.
- the motor head temperature rises to about 45 ° C.
- the rising temperature of the motor head is lowered in the order of “mifeng (about 45 °C) ⁇ weak wind (about 42 °C) ⁇ strong wind (about 38 °C)”. That is, it can be seen that a conventional electric fan satisfies a limit temperature of 60 to 70 ° C.
- the wing is removed and the fan unit of the present invention is mounted, but the second air inlet 63 is designed to have 95% of total area (K2) compared to the total area (K1) of the first air inlet (13).
- the wing is removed and the fan unit of the present invention is mounted, but the second air inlet 63 is designed to have a total area (K2) of 85% compared to the total area (K1) of the first air inlet (13).
- the motor head temperature rise limit temperature 60 ⁇ 70 °C satisfies the It can be seen that the fan unit of the present invention can be driven.
- the wing is removed and the fan unit of the present invention is mounted, but the second air inlet 63 is designed to have a total area (K2) of 70% compared to the total area (K1) of the first air inlet (13).
- the motor head temperature rise limit temperature 60 ⁇ 70 °C satisfies the It can be seen that the fan unit of the present invention can be driven, and further, the rise temperature of the motor head can be lowered by about 6 ° C. than the test example (2).
- the wing is removed and the fan unit of the present invention is mounted, but the second air inlet 63 is designed to have a total area (K2) of 58% compared to the total area (K1) of the first air inlet (13).
- the second air inlet 63 when the second air inlet 63 is formed to have a total area (K2) of 58% compared to the total area (K1) of the first air inlet (13), it satisfies the motor head temperature rise limit temperature of less than 60 ⁇ 70 °C, It can be seen that the fan unit of the present invention can be driven, and further, the rise temperature of the motor head can be lower than that of Test Examples (2) and (3).
- the wing is removed and the fan unit of the present invention is mounted, but the second air inlet 63 is designed to have a total area (K2) of 5% compared to the total area (K1) of the first air inlet (13).
- the motor head rising temperature greatly increases its limit temperature of 60 to 70 ° C. It can be seen that the base can be maintained at a level, and it can be seen that the rise temperature of the motor head can be lower than that of Test Examples (2), (3), and (4).
- the air cleaning function can be performed while satisfying the motor head limit temperature (60 to 70 ° C) required for the fan. 2 It can be seen that, as the total area K2 of the air intake 63 is smaller than the total area K1 of the first air intake 13, the motor head rising temperature is lower. On the other hand, even when the total area of the second air inlet 63 is '0' (that is, when the second air inlet 63 is not formed in the lower disk 60), the motor head rising temperature is 60 to 60 ° C. It was found to be well below 70 ° C.
- the air intake amount per unit time ie, the amount of external air flowing into the fan unit
- the total area (K2) of the second air inlet (63) is preferably designed to simultaneously consider the rise temperature of the motor head and the amount of air intake per unit time. That is, it is desirable to design the fan unit so that it can satisfy that the motor head rising temperature is maintained below the limit temperature when the fan unit is driven to rotate, while at the same time increasing air cleaning performance as much as possible.
- the total area (K2) of the second air inlet (63) should be less than 85% compared to the total area (K1) of the first air inlet (13), preferably 70% or less It is preferably formed of, more preferably 50% or less.
- the dust collecting filter 20 of the present invention is a filter for filtering harmful microparticles in the air flowing through the first and second air inlets 13 and 63, and is composed of a circular or polygonal band shape as a whole, and the lower disk 10 ) And the upper disk 60 are disposed along the circumferential direction of the lower disk 10 or (and) the upper disk 60.
- the dust collecting filter 20 has a lower disk 10 and an upper disk 60 arranged to be spaced upward by a predetermined height from the lower disk 10 in a state in which the lower disk 10 is centered. On the opposite surface of each other, it is installed along the circumferential direction of the upper disk 10 or the lower disk 60 in the region between the first and second radius from the center of the lower disk 10.
- the dust collecting filter 20 may use a filter in which a number of fine pores are formed, and may be formed of various materials such as nonwoven fabric, cloth, metal mesh, sponge, ceramic, and preferably HEPA filter to nonwoven fabric filter It may be composed of a filter made of an irregularly arranged fiber structure.
- the dust collecting filter 20 may be formed in a structure in which both surfaces are repeatedly bent in a zigzag manner on the inner surface (the surface opposite to the upper disk) of the lower disk 10 as in the embodiments of FIGS. 3 and 4. have.
- the dust collecting filter 20 forms a wave shape in which irregularities are repeated along the circular circumference of the lower disk 10.
- the fastener 40 of the present invention is a configuration for interlocking the rotational drive of the fan motor 1 to the fan unit of the present invention, so that the lower disk 10 or the upper disk 60 can be connected to the motor of the fan. It is composed.
- the fastener 40 may be connected and fixed to the lower disk 10 through the support 50.
- the fastener 40 is composed of a cylindrical shape is located in the center of the lower disk 10, that is, the center of the circular air passage hole, the insertion hole 41 formed in the fastener 40, the lower disk 10 It is configured to be located on the central axis of.
- the 'center axis' of the lower disk 10 may be a rotation axis of the lower disk.
- the fastener 40 may be connected and fixed to the upper disk 60 through the support 53.
- the upper disk 60 is composed of a circular or annular plate body
- the fastener 40 is located in the center of the circular or annular plate body
- the insertion hole 41 of the fastener 40, the upper disc 60 and the central axis of the lower disk 10 are all on the same line.
- the fastener (hereinafter referred to as 'first fastener 40') coupled to the fan motor is connected to the lower disk 10 through a plurality of supports 50 It is configured to be fixed to the center of the lower disk (10).
- another fastener hereinafter referred to as 'second fastener 70'
- 'second fastener 70' which is connected to and fixed to the upper disk 60 through a plurality of supports 53, is formed at the center of the upper disk 60, thereby The upper disc 60 was configured to be coupled to the lower disc 10 through the fastener 70.
- the first fastener 40 of the present invention is an insertion hole 41 formed in the center so that the drive shaft of the motor 1 can be inserted through, and the insertion hole on one surface of the first fastener 40 41) includes a pair of first grooves 45 formed around the center, preferably may further include a second groove (46).
- the insertion hole 41 of the first fastener 40 is a configuration that is substantially coupled to the drive shaft of the fan motor 1, penetrating through the first fastener 40 along the height direction of the first fastener 40 It consists of a hollow structure that is formed.
- the height direction of the first fastener 40 refers to the long axis direction of the drive shaft based on the state in which the first fastener 40 is coupled to the drive shaft of the motor 1.
- the insertion hole 41 is formed on the central axis of the first fastener 40, the central axis of the lower disk 10, the central axis of the first fastener 40 and the insertion hole 41 ) May be configured such that all the central axes are located on the same line.
- the insertion hole 41 is configured to have a long axis length of less than 80 mm and a diameter of more than 2 mm, and the reason for this is as follows.
- the definition of the "long axis length L1 of the motor drive shaft 2" referred to in the present invention is as follows.
- FIG. 6 is a side view showing a motor and a drive shaft of a fan according to the present invention.
- the conventional fan motor 1 is provided with a drive shaft 2 protruding toward the front of the motor 1 and coupled with a conventional fan fan, and a pair of latches 3 are symmetrical at the rear end of the drive shaft 2 It is formed in a structure, and the threaded portion 4 is formed at the front end. And this screw part 4 is fastened cap (6, shown in FIG. 10) is screwed to the conventional fan fan is configured to be fixed to the drive shaft (2).
- Long axis length (L1) of the motor drive shaft 2" of the present invention is from the clamp (3) of the entire length of the drive shaft (2) to the tip of the threaded portion (4, that is, one end of the drive shaft (2)) It refers to the length.
- the upper disk 60 and the lower disk 10 of the present invention are connected to the fan motor 1 through the first fastener 40 to receive the rotational force of the motor 1, and the first fastener 40 is It is configured to be connected to the drive shaft 2 of the motor 1 through the insertion hole 41.
- the long shaft length L1 of the motor drive shaft 2 is manufactured to be in the range of 30 to 80 mm.
- the threaded portion 4 of the drive shaft 2 passes through the insertion hole 41 to remove the 1 It is necessary to protrude outside the tip of the fastener 40 so that the tightening cap 6 can be fastened to the threaded portion 4.
- the insertion hole 41 of the first fastener 40 should be formed to have a long shaft length of less than 80 mm, to allow this insertion hole.
- the threaded portion 4 can protrude to the outside of the insertion hole 41 (that is, outside the fastener 40).
- the outer diameter of the motor drive shaft 2 is manufactured to be in the range of 2 to 10 mm. Therefore, when considering the drive shaft 2 (2 mm) having the smallest outer diameter, the first fastener 40 must have an inner diameter whose insertion hole 41 exceeds a minimum of 2 mm to drive shaft 2 of the fan motor 1 ) Can be inserted into the insertion hole 41.
- the first recess 45 is an engaging hole formed in a mutually symmetrical structure around the insertion hole 41 on one surface of the first fastener 40, the insertion hole 41 of the first fastener 40 When the drive shaft 2 of the fan motor 1 is inserted into, a pair of clamps 3 protruding from the rear end of the drive shaft 2 are inserted into the first recess 45.
- the rotational force of the drive shaft 2 can be transmitted to the first fastener 40 by the coupling between the first recess 45 and the catch 3, so that the motor 1 is driven when the fan is turned on.
- the first fastener 40 In conjunction with the first fastener 40 is axially rotated, thereby causing rotational motion of the upper disk 60 and the lower disk 10, thereby performing the fan and air purification functions of the fan unit of the present invention. There will be.
- the fan unit of the present invention may further include a second recess 46 in addition to the first recess 45.
- FIGS. 8 (a), (b), and (c) are made according to the present invention. It is a cross-sectional view of a fastener for explaining features of the 1,2 and 3 recesses.
- the second recess 46 is a catch coupling groove formed in a mutually symmetrical structure around the insertion hole 41 on one surface of the first fastener 40, the function of which is 1 Same as the recess 45.
- the first recess 45 and the second recess 46 are characterized in that the depths P1 and P2 of the recess are different from each other.
- the bottom surface B2 of the second recess 46 and the bottom surface B1 of the first recess 45 are configured to be located at different heights based on one end C1 of the insertion hole 41. do.
- the bottom surface B1 of the first recess 45 is located at a height of 'H1' from the lower end C1 of the insertion hole 41
- the bottom surface B2 of the second recess 46 Is configured to be positioned at the 'H2' height from the lower end (C1) of the insertion hole (41).
- the bottom surface B2 of the second recess 46 is located closer to the lower end C1 of the first fastener 40 than the bottom surface B1 of the first recess 45. That is, the deeper the groove portion of the present invention, the deeper the bottom of the groove portion is located closer to the lower end C1 of the first fastener 40.
- the depth P2 of the second recess 46 is formed deeper than the depth P1 of the first recess 45, and the bottom surface B2 of the second recess 46 ) Is located closer to the lower end C1 of the first fastener 40 than the bottom B1 of the first recess 45.
- the fan unit of the present invention may further include a third recess 47, a fourth recess, ..., an N recess.
- the third recess 47 is a locking groove formed in a mutually symmetrical structure around the insertion hole 41 on one surface of the first fastener 40, the function of which is the first recess 45 Is the same as
- the first, second, third and Nth recesses are formed to have different depths of the recesses.
- the depths P1, P2, and P3 of the grooves are deeper in the order of the first groove portion 45, the second groove portion 46, and the third groove portion 47 in order.
- the heights (H1, H2, H3) of (B1, B2, B3) were configured to be lower.
- the bottom surface B2 of the second recessed portion 46 is located closer to the lower end C1 of the first fastener 40 than the bottom surface B1 of the first recessed portion 45, and the third recessed portion The bottom surface B3 of 47 is located closer to the lower end C1 of the first fastener 40 than the bottom surface B2 of the second recess 46.
- compatibility with the fan unit of the present invention can be provided as follows. That is, in the case of most electric fans currently being produced and sold for home or business, the long shaft length L1 of the motor drive shaft 2 is manufactured in various lengths within a range of 30 to 80 mm. Therefore, each fan has a different length from the threaded part 4 to the clamp 3 by each manufacturer.
- each fan has a plurality of types of long shaft length L1 of the drive shaft for each manufacturer, the first fastener 40 is fixedly coupled to the motor drive shaft regardless of the various long shaft length L1 of the drive shaft. It should be possible.
- the fan unit of the present invention has a variety of depths (P1, P2, P3), such as the second recess 46, the third recess 47 in addition to the first recess 45 in the first fastener 40
- P1, P2, P3 depths
- the second recess 46, the third recess 47 in addition to the first recess 45 in the first fastener 40
- the fan unit of the present invention can be mounted on the fan a by engaging the first groove 45 with the engaging shaft of the drive shaft a, and the long shaft length (L1)
- the fan unit of the present invention can be mounted on the fan b by coupling the catch of the drive shaft b to the second recess 46.
- a groove that is suitable for the long shaft length L1 of the drive shaft of the user fan can be selected and applied. It becomes usable.
- the fan unit of the present invention is configured with a structure specialized in a fan commonly used in everyday life, so that regardless of the type of the fan, the conventional fan fan is simply removed and the fan unit of the present invention is installed instead. It is also possible to convert to.
- the second fastener 70 of the present invention is a configuration for mutually coupling the upper disk 60 and the lower disk 10, and the insertion hole 71 is formed in the center thereof so that the motor drive shaft can be inserted therethrough.
- the second fastener 70 may be formed in the same shape and structure as the first fastener 40.
- a plurality of fasteners 48 are formed in the first fastener 40, and a plurality of fasteners 78 may also be formed in the second fastener 70.
- the first fastener 40 and the first fastener 40 through a long screw that is screwed to the fastening hole 78 of the second fastener 70 through the fastening hole 48 of the first fastener 40
- the two fasteners 70 may be coupled to each other, whereby the upper disk 60 and the lower disk 10 are assembled together so that one fan unit can be constructed.
- the support 50 of the present invention is a configuration for supporting and fixing the first fastener 40 so that the insertion hole 41 is located on the central axis of the lower disk 10, one end of which is attached to the first fastener 40 Connected, the other end may be formed of a rod-shaped member connected to the lower disk 10 or the upper disk 60.
- one end of the support 50 is connected to the first fastener 40, and the other end is connected to the lower disk 10, in the center of the lower disk 10.
- the first fastener 40 was configured to be fixed.
- the support 50 When the support 50 is configured as a rod-shaped member, the support 50 may be provided in multiple pieces, and the plurality of supports 50 may have a structure extending radially or crosswise around the first fastener 40. Can be configured.
- the fan unit of the present invention further includes a second fastener 70
- a support 53 for further supporting the second fastener 70 is positioned on the central axis of the upper disk 60. You can.
- one end of the support 53 is connected to the second fastener 70, the other end is made of a rod-shaped member connected to the upper disk 60, the second fastener in the center of the upper disk 60 (70) can be fixed.
- the second fastener 70 is provided in the central region of the plate body of the upper disk 60 without the above-described separate support 53. It may be attached or mounted, or may be formed integrally.
- FIG. 9 is a perspective view of a fan unit for a fan further including a plurality of blades as another embodiment of the present invention.
- the blade 80 of the present invention is provided in the region of the first air inlet 13, so as to rotate about the center of the lower disk 10 by the rotational force by the drive of the fan motor 1 It is composed.
- the blade 80 may be composed of a plate body disposed at an angle to the lower disk 10 as shown in FIG. 9.
- a plurality of blades 80 may be provided, and each of the blades 80 may be formed in a downwardly inclined structure on the support 50.
- the blade 80 when the blade 80 is further formed in the fan unit of the present invention, the blade 80 is also rotated when the lower disk 10 is rotated. At this time, the fan of external air is rotated by the rotation of the blade 80. The inflow of the unit is promoted, and thus the air cleaning performance of the fan unit of the present invention, that is, the intake amount per unit time can be further improved.
- FIG. 10 is an exploded perspective view of a fan assembly having a fan unit according to the present invention
- FIG. 11 is an upper cross-sectional view of the fan assembly having a fan unit according to the present invention.
- the first fastener 40 coupled to the motor 1 rotates axially in connection with driving of the motor 1, whereby the upper part And a rotational motion of the lower disk 10.
- the air inside the fan unit is discharged to the outside by the rotational force of the fan unit, thereby causing an air pressure difference between the center of the fan unit and the outside of the fan unit, and the external air is in the direction of the arrow in FIG.
- the first and second air inlets 15 and 65 are introduced into the fan unit.
- the fan unit of the present invention as described above may be provided in the form of a fan assembly coupled to a drive shaft 2 of a motor 1 provided in a conventional fan.
- a fan protection net 5 in which an air passage hole is formed and a fan unit is accommodated therein, and a drive shaft 2 are connected and a motor 1 that causes axial rotation of the drive shaft 2 ),
- a fan unit of the present invention coupled to the drive shaft 2 of the motor 1, may include a fan unit of the present invention that rotates in conjunction with it when the drive shaft 2 rotates.
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Abstract
본 발명은 단순히 선풍기 날개를 교체하는 방식만으로 통상의 선풍기를 공기청정기로 전용할 수 있고, 특히 선풍기 날개와 다른 구조로 이루어진 팬 유닛을 선풍기 모터에 장착 사용시 발생할 수 있는 모터헤드 과열문제를 해결할 수 있는 선풍기용 팬 유닛 및 이를 구비하는 선풍기 조립체에 관한 것이다. 본 발명에 따른 선풍기용 팬 유닛은 선풍기에 장착되는 팬 유닛으로서, 제1 공기 유입구가 관통 형성되어 있는 하부 디스크와; 제2 공기 유입구가 관통 형성되어 있는 상부 디스크와; 상기 하부 디스크와 상기 상부 디스크 사이에, 상기 하부 디스크 또는 상기 상부 디스크의 둘레를 따라 배치되는 집진필터; 및 상기 하부 디스크 또는 상기 상부 디스크를 상기 선풍기의 모터에 연결시키는 체결구를 포함한다. 그리고, 상기 제1 공기 유입구와 상기 제2 공기 유입구는 다음의 조건식 1을 만족하도록 구성되는 것을 특징으로 한다. 조건식 1 0 ≤ K2 ≤ K1×85% (여기서, K1: 제1 공기 유입구의 총면적, K2: 제2 공기 유입구의 총면적)
Description
본 발명은 선풍기 모터에 장착되어 회전하는 팬 유닛에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 일상생활에서 흔히 사용하는 선풍기를 공기청정기로 전용할 수 있도록 하는 선풍기용 팬 유닛 및 이를 구비하는 선풍기 조립체에 관한 것이다.
선풍기는 바람을 일으켜 시원함을 제공하는 기기로서 가격은 저렴하면서도 효율이 좋아 매우 광범위하게 이용되고 있다. 이러한 선풍기는 주로 기온이 높은 여름철을 전후하여 많이 사용되다가, 기온이 내려가는 계절에는 사용 용도가 없어 별도 장소에 보관하는 계절성 가전제품의 특성을 갖고 있다.
한편, 최근에는 미세먼지 및 각종 유해가스 환경으로부터 실내공기를 정화하기 위하여 공기청정기가 많이 사용 보급되고 있으나, 일반적인 가정환경의 공간을 공기정화하기 위해서는 비교적 고가의 공기청정기를 구입해야하는 단점이 있었다.
따라서, 대부분의 가정에서 흔히 사용하고 있는 선풍기를 공기청정기로도 전용할 수 있다면, 선풍기 사용용도의 계절성은 물론 종래 공기청정기의 비용 문제 모두를 동시 해결할 수 있는 바, 그 비용적, 상업적, 용도적 효과가 상당할 수 있다.
종래 공기청정기능을 갖는 선풍기로서 다음과 같은 형태가 개시되어 있다. 한국공개특허 제10-2006-0061418호의 경우 일반 선풍기에 공기청정기능을 부여하기 위하여, 회전날개의 후면부 즉, 보호망 후면 상에 하전된 필름 형태의 필터를 부착시킨 선풍기를 개시하고 있고, 한국공개특허 제10-2004-0093359호의 경우 제올라이트 등과 같은 흡착식 탈취필터를 보호망에 착탈 가능하게 구성한 선풍기를 개시하고 있다.
그런데, 이와 같은 종래 공기청정기능을 갖는 선풍기들은 모두 공기정화 필터를 선풍기의 보호망에 탈부착하는 방식을 채용하고 있어, 필터 표면 상에서의 충분한 풍압을 발생시킬 수 없었고, 이에 따라 필터를 통과하는 공기의 양이 적다는 문제가 있었다. 결국, 종래 공기청정기능을 갖는 선풍기는 필터에 의한 풍량 감소는 커지고 미세먼지와 유해가스 제거 성능은 미비하여 선풍기 본래의 기능은 물론 공기청정기로도 부적합한 한계가 있었다.
한편, 선풍기 조립체의 구성들 중 팬 유닛(즉, 날개)의 구조를 변경하게 되면 기류방향에 변화가 발생될 수 있는데, 이러한 기류변화가 유발되면 모터의 냉각율이 달라져 모터가 이상과열될 수 있다. 특히, 모터과열로 인해 이 모터를 수용하고 있는 모터헤드가 60℃ 이상으로 과열되면, 모터손상, 퓨즈단선 또는 열변형이 발생되거나, 더 나아가 화재로 이어질 수도 있다. 따라서, 선풍기에 기설치되어 있는 날개를 대신 다른 구조의 팬 유닛을 적용할 경우, 이와 같은 모터과열 문제는 선풍기용 팬 유닛을 설계함에 있어서 매우 중요하게 고려되어야할 사항에 해당한다.
[선행기술문헌]
한국공개특허 제10-2006-0061418호 (공개일자: 2006.06.08.)
한국공개특허 제10-2004-0093359호 (공개일자: 2004.11.05)
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은 단순히 선풍기 날개를 교체하는 방식만으로 통상의 선풍기를 공기청정기로 전용할 수 있는 선풍기용 팬 유닛 및 이를 구비하는 선풍기 조립체를 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 통상의 선풍기에 구비되는 날개를 빼고 대신 본 발명의 팬 유닛을 장착하여 사용하더라도, 모터헤드의 상승온도가 60℃ 미만으로 유지되는 것을 만족할 수 있으면서 공기청정기능을 수행할 수 있는 선풍기용 팬 유닛 및 이를 구비하는 선풍기 조립체를 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 선풍기용 팬 유닛은 선풍기에 장착되는 팬 유닛으로서, 제1 공기 유입구가 관통 형성되어 있는 하부 디스크와; 제2 공기 유입구가 관통 형성되어 있는 상부 디스크와; 하부 디스크와 상부 디스크 사이에 하부 디스크 또는 상부 디스크의 둘레 방향을 따라 배치되는 집진필터; 및 하부 디스크 또는 상부 디스크를 선풍기의 모터에 연결시키는 체결구를 포함한다.
그리고, 제1 공기 유입구와 제2 공기 유입구는 다음의 조건식 1을 만족하도록 구성되는 것을 특징으로 한다.
조건식 1
0 ≤ K2 ≤ K1×85%
(여기서, K1: 제1 공기 유입구의 총면적이고, K2: 제2 공기 유입구의 총면적이며, 조건식 1은 상기 팬 유닛이 선풍기에 장착된 상태를 가정할 때, 상기 제1 공기 유입구가 상기 제2 공기 유입구보다 상기 모터에 더 가깝게 위치하는 경우를 기준으로 함)
본 발명의 선풍기용 팬 유닛은 하부 디스크가 상부 디스크보다 선풍기 모터에 더 가깝게 위치하게 선풍기에 장착되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 선풍기용 팬 유닛은 상부 디스크는 하부 디스크와 중심이 일치된 상태로 하부 디스크로부터 일정한 높이만큼 이격 배치되고, 집진 필터는 상부 디스크 및 하부 디스크의 상호 대향면 상에서, 중심으로부터 제1반경과 제2반경 사이 영역에 상부 디스크 또는 하부 디스크의 둘레 방향을 따라서 설치되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 선풍기용 팬 유닛은 체결구에는 삽입홀이 형성되어 있고, 상기 체결구는 하부 디스크 또는 상부 디스크의 중심 상에 상기 삽입홀이 위치하도록 구성되며, 상기 삽입홀은 상기 선풍기의 모터의 구동축이 삽입될 수 있도록 구성된다.
그리고, 본 발명의 체결구의 일면에는 상기 삽입홀을 중심으로 형성되는 한 쌍의 요홈부와 또 다른 한 쌍의 요홈부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 선풍기용 팬 유닛에 의하면, 일상생활에서 흔히 사용하는 선풍기에 팬 유닛을 단순 장착하기만 하면 선풍기를 공기청정기로 전용할 수 있는 바, 계절성 가전제품이였던 선풍기를 사계절 가전제품으로 사용할 수 있게 되었고, 특히 별도의 공기청정기를 구입 또는 비치하지 않고도 비교적 저렴한 비용으로 통상의 공기청정기 수준의 공기정화기능을 향유할 수 있게 되었다.
또한, 본 발명에 따른 선풍기용 팬 유닛에 의하면, 다양한 종류와 재질의 선풍기에 장착하여 사용하더라도 모터헤드 온도가 60℃ 이상 과열되지 않는 바, 통상의 선풍기 팬(예컨대, 날개)의 구조 변형시 발생될 수 있는 모터과열 및 이에 의한 모터손상, 퓨즈단선 내지 열변형 등의 문제를 방지할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명에 따른 선풍기용 팬 유닛의 하부 디스크의 사시도.
도 2는 본 발명에 따른 선풍기용 팬 유닛의 상부 디스크의 사시도.
도 3은 본 발명에 따른 선풍기용 팬 유닛의 후면측 사시도.
도 4는 본 발명에 따른 선풍기용 팬 유닛의 정면측 사시도.
도 5는 본 발명에 따른 팬 유닛의 제1,2 공기 유입구 간의 총면적 비율 대비 모터헤드 온도변화에 대한 시험 데이터.
도 6은 본 발명에 따른 선풍기의 모터 및 구동축을 도시한 측면도.
도 7은 본 발명에 따른 제1 체결구 및 이에 형성된 삽입홀과 제1,2,3 요홈부를 도시한 상측면도.
도 8a는 본 발명에 따른 제1 요홈부의 특징을 설명하기 위한 제1 체결구의 단면도.
도 8b는 본 발명에 따른 제2 요홈부의 특징을 설명하기 위한 제1 체결구의 단면도.
도 8c는 본 발명에 따른 제3 요홈부의 특징을 설명하기 위한 제1 체결구의 단면도.
도 9는 본 발명의 또 다른 실시예로서 다수 개의 블레이드를 더 구비하는 선풍기용 팬 유닛의 사시도.
도 10은 본 발명에 따른 팬 유닛을 구비하는 선풍기 조립체의 분해 사시도.
도 11은 본 발명에 따른 팬 유닛을 구비하는 선풍기 조립체의 상측 단면도.
[부호의 설명]
1: 선풍기 모터 2: 선풍기 모터의 구동축
3: 걸림쇠 6: 조임캡
10: 하부 디스크 13: 제1 공기 유입구
20: 집진필터 40: 제1 체결구
41: 제1 체결구의 삽입홀 45: 제1 요홈부
46: 제2 요홈부 50,53: 지지대
60: 상부 디스크 63: 제2 공기 유입구
70: 제2 체결구 71: 제2 체결구의 삽입홀
80: 블레이드
본 명세서에서 사용하는 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "갖다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
또한, 본 명세서에서, "~ 상에 또는 ~ 상부에" 라 함은 대상 부분의 위 또는 아래에 위치함을 의미하는 것인데, 이는 반드시 중력 방향을 기준으로 상측에 위치하는 것을 의미하는 것은 아니다. 즉, 본 명세서에서 지칭하는 "~ 상에 또는 ~ 상부에" 라 함은 대상 부분의 위 또는 아래에 위치하는 경우뿐만 아니라 대상 부분의 앞 또는 뒤에 위치하는 경우도 포함한다.
또한, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "상에 또는 상부에" 있다고 할 때, 이는 다른 부분 "바로 상에 또는 상부에" 접촉하여 있거나 간격을 두고 있는 경우뿐만 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다.
또한, 본 명세서에서, 일 구성요소가 다른 구성요소와 "연결된다" 거나 "접속된다" 등으로 언급된 때에는, 상기 일 구성요소가 상기 다른 구성요소와 직접 연결되거나 또는 직접 접속될 수도 있지만, 특별히 반대되는 기재가 존재하지 않는 이상, 중간에 또 다른 구성요소를 매개하여 연결되거나 또는 접속될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.
또한, 본 명세서에서, 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
이하에서는, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예, 장점 및 특징에 대하여 상세히 설명하도록 한다.
도 1은 본 발명에 따른 선풍기용 팬 유닛의 하부 디스크의 사시도이고, 도 2는 본 발명에 따른 선풍기용 팬 유닛의 상부 디스크의 사시도이고, 도 3은 본 발명에 따른 선풍기용 팬 유닛의 후면측 사시도이고, 도 4는 본 발명에 따른 선풍기용 팬 유닛의 정면측 사시도이다.
도 1 내지 도 4를 참조하면, 본 발명에 따른 선풍기용 팬은 하부 디스크 (10), 집진필터(20), 상부 디스크(60), 체결구(40), 및 지지대(50)를 포함하고, 바람직하게는 다수 개의 블레이드를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 하부 디스크(10)는 집진필터(20)를 지지하는 베이스 플레이트로서, 집진필터(20)를 사이에 두고 상부 디스크(60)와 대향하는 구조로 배치된다.
하부 디스크(10)는 선풍기의 모터(1)와 연결되어 모터(1)로부터 회전력을 받아 그 중심을 축으로 회전 동작하도록 구성된다.
하부 디스크(10)는 공기 유입구(이하, '제1 공기 유입구(13)'라 칭함)가 관통 형성되어 있어, 하부 디스크(10)의 회전시 제1 공기 유입구(13)를 통해 외부공기가 팬 유닛 내부로 유입되고, 팬 유닛 내부로 유입된 공기는 기압차에 의해 집진필터(20) 측으로 이동하게 된다. 제1 공기 유입구(13)의 형상은 특별히 한정하지 않으며, 예컨대 원형, 원호형, 다각형 등 다양한 모양으로 형성될 수 있다.
바람직한 실시예에 따르면, 하부 디스크(10)는 제1 공기 유입구(13)가 중심부에 형성되어 있는 환형의 판체로 구성될 수 있고, 그 재질은 플라스틱재로 이루어질 수 있다.
또 다른 실시예로서, 하부 디스크(10)는 원판형으로 구성되고, 이 원판에 제1 공기 유입구(13)가 관통 형성되어 있는 형태로 구성될 수 있다. 상기 경우 제1 공기 유입구(13)는 원형, 원호형, 다각형 등 다양한 모양으로 형성될 수 있다.
본 발명의 상부 디스크(60)는 하부 디스크(10)와 함께 집진필터(20)를 지지하는 또 다른 베이스 플레이트로서, 집진필터(20) 상에 배치되어 이 집진필터(20)를 사이에 두고 하부 디스크(10)와 대향하는 구조로 구비된다.
상부 디스크(60)는 접착제 등을 통해 집진필터(20) 상에 부착 고정되거나, 또는 상부 디스크(60)에 형성된 체결구(70)를 통해 선풍기의 모터(1)에 연결될 수 있다. 도 2 실시예의 경우, 상부 디스크(60)는 이의 중심부에 구비되는 체결구(70)를 통해 하부 디스크(10)의 중심부에 구비되는 체결구(40)와 연결되고, 동시에 모터의 구동축에 결합될 수 있도록 구성하였다.
상부 디스크(60)는 하부 디스크(10)와 마찬가지로 공기 유입구(이하, '제2 공기 유입구(63)'라 칭함)가 관통 형성될 수 있는데, 상기 경우 상부 디스크(60)의 회전시 제2 공기 유입구(63)를 통해 유입되는 공기는 기압차에 의해 집진필터(20) 측으로 이동하게 된다. 제2 공기 유입구(63)의 형상은 특별히 한정하지 않으며, 예컨대 원형, 원호형, 다각형 등 다양한 모양으로 형성될 수 있다.
참고로, 하부 디스크(10)에는 공기 유입구(13)가 필수적으로 형성되어야 하나, 상부 디스크(60)는 공기 유입구(63)가 형성되지 않더라도 무방하며, 만약 공기 유입구가(63)가 형성될 경우 소정의 조건을 만족하도록 설계되어야 한다.
바람직한 실시예에 따르면, 상부 디스크(60)는 플라스틱 재질의 원판형 모양으로 구성될 수 있으며, 이 원판에 제2 공기 유입구(63)가 관통 형성되어 있는 형태로 구성될 수 있다. 상기 경우 제2 공기 유입구(63)는 원형, 원호형, 다각형 등 다양한 모양으로 형성될 수 있다.
본 발명에 따른 선풍기용 팬 유닛은 선풍기에 장착되어 공기청정기능을 수행하도록 구성되는데, 이때 제1,2 공기 유입구(13,63)에 후술할 구조적 특징을 부여할 경우, 이처럼 선풍기에 장착되어 공기청정기능을 수행함에 있어서 최적의 선풍기용 팬 유닛을 구현할 수 있게 된다.
이하에서는, 본 발명에 따른 제1,2 공기 유입구(13,63)의 특징에 대하여 상세히 설명하도록 한다.
참고로, 통상의 선풍기 조립체는 공기 통과공이 형성되어 있고 내부에 팬 유닛이 수용되는 팬 보호망(5)과, 구동축(2)이 연결되어 있고 이 구동축(2)의 축회전을 일으키는 모터(1), 및 이 모터(1)의 구동축(2)에 결합되어 회전함으로써 바람을 일으키는 날개(미 도시)로 구성되어 있다(도 6 참조).
그런데, 이러한 선풍기 조립체의 구성들 중 날개를 대체하여 본 발명의 팬 유닛을 장착 사용하게 되면, 날개를 기준으로 설계된 기류방향에 변화가 발생될 수 있다. 그리고, 이러한 기류변화가 유발되면 모터(1)의 냉각율이 달라져 모터(1)가 과열될 수 있는데, 상기 경우 선풍기의 화재발생 내지 모터손상 등의 안전사고와 직결되는 바, 이는 선풍기용 팬 유닛을 설계함에 있어서 매우 중요하게 고려되어야할 사항에 해당한다.
이에, 본원 발명자는 상,하부 디스크(10,60)에 형성되는 제1,2 공기 유입구(13,63)를 다음의 조건식 1에 따라 형성할 경우 전술한 바와 같은 모터 과열에 따른 문제를 해결할 수 있음을 알 수 있었다.
조건식 1
0 ≤ K2 ≤ K1×85%
(여기서, K1: 제1 공기 유입구의 총면적, K2: 제2 공기 유입구의 총면적)
참고로, 본 발명의 팬 유닛은 이를 선풍기에 결합하여 사용할 시, 하부 디스크(10)가 상부 디스크(60)보다 선풍기의 모터(1)에 더 가깝게 위치하는 구조로 선풍기에 장착된다. 환언하면, 상부 디스크(60)의 외면은 선풍기의 전방을 향하고, 하부 디스크(10)의 외면은 선풍기의 후방을 향하는 구조로 장착된다.
따라서, 조건식 1 역시 본 발명의 팬 유닛이 선풍기에 장착된 상태를 가정할 때, 하부 디스크(10)의 제1 공기 유입구(13)가 상부 디스크(60)의 제2 공기 유입구(63)보다 선풍기 모터(1)에 더 가깝게 위치하는 때를 기준으로 한다.
조건식 1에 따르면, 제2 공기 유입구(63)는 제1 공기 유입구(13)의 총 면적 대비 85% 이하의 총 면적을 갖도록 형성되거나, 또는 총 면적이 '0'이도록 형성된다. 여기서, 제1 공기 유입구(13)의 총 면적이란, 하부 디스크(10)에 있어서 외부공기가 하부 디스크(10)를 통과하여 팬 유닛 내부로 유입될 수 있도록 하부 디스크(10)에 관통 형성된 구멍 형태의 모든 개방구의 면적을 합한 면적을 지칭한다. 마찬가지로, 제2 공기 유입구(63)의 총 면적이란, 상부 디스크(60)에 있어서 외부공기가 상부 디스크(60)를 통과하여 팬 유닛 내부로 유입될 수 있도록 상부 디스크(60)에 관통 형성된 구멍 형태의 모든 개방구 면적을 합한 면적을 지칭한다.
그리고, 제2 공기 유입구(63)의 총 면적이 '0'이 되도록 형성됨이란, 상부 디스크(60)에 제2 공기 유입구(63)가 전혀 형성되지 않은 형태를 의미한다. 즉, 상부 디스크(60)가 구멍 형태의 개방구가 전혀 형성되지 않은 완전한 판체로 구성되어 상부 디스크(60)를 통해서는 외부공기가 유입되지 않는 형태를 의미한다.
전술한 바와 같이, 제1,2 공기 유입구(13,63)를 설계함에 있어서 조건식 1에 따르면, 팬 유닛의 회전에 따른 공기청정기능을 구현할 수 있으면서 동시에 모터의 냉각에 유리한 기류의 방향성을 결정할 수 있게 된다.
환언하면, 조건식 1에 따르면, 모터측 방향으로 흐르는 기류가 충분히 형성되어 모터 과열을 방지함에 필요한 임계치 이상의 냉각작용을 구현할 수 있게 되고, 따라서 선풍기의 날개를 빼고 본 발명의 팬 유닛을 대신 장착 사용하더라도 모터 과열에 의한 화재발생 내지 모터손상 문제를 방지할 수 있으면서 선풍기를 공기청정기로 전용할 수 있게 된다.
도 5는 본 발명에 따른 팬 유닛의 제1,2 공기 유입구의 총면적 비율 대비 모터 온도변화에 대한 시험 데이터이다. 도 5를 참조하여 조건식 1의 기술적 의의에 대하여 설명하도록 한다.
설명에 앞서, 참고로 통상의 가정용 선풍기는 이의 가동시, 선풍기 모터를 포함하는 헤드(이하, '모터헤드'라 칭함)의 온도가 60 ~ 70℃ 이상 과열되는 것을 방지할 수 있어야 한다. 이는, 선풍기 모터헤드의 온도가 60 ~ 70℃ 이상 과열되면, 모터손상, 퓨즈단선 내지 열변형이 발생될 수 있고, 더 나아가 화재발생 요인으로 작용할 수 있기 때문이다. 여기서, 장시간 과열에 따른 상기 '열변형'이란 선풍기 모터를 수용하는 헤드의 제조시 합성수지를 사용하는데, 이러한 합성수지는 내열온도 이상의 고온에 노출될 경우 열변형이 유발되어 제품 손상으로 이어질 수 있다. 참고로, 선풍기 제조시 일반적으로 PVC 또는 ABS 등의 합성수지를 많이 사용하는데, PVC의 내열온도는 약 65℃이고, ABS의 내열온도는 약 75℃이다.
이와 같은 이유로, 통상의 선풍기는 기류를 이용한 모터헤드의 냉각을 통해 모터헤드가 60 ~ 70℃(이하, '한계온도'라 칭함) 이상 과열되지 않도록 선풍기 날개의 설계가 이루어져 있고, 이와 같은 한계온도는 본 발명의 팬 유닛을 장착하여 구동하더라도 동일하게 만족시킬 수 있어야 한다.
특히, 본 발명의 팬 유닛은 다양한 종류와 재질의 선풍기에 장착되어 사용되는 바, 내열온도가 가장 낮은 재질(예컨대, PVC)로 만든 선풍기에 사용하더라도 열변형을 유발하지 않아야 한다. 따라서, 본 발명의 팬 유닛은 어떠한 종류의 선풍기에 사용하더라도 모터헤드 온도가 60 ~ 70℃의 한계온도 이상 과열되지 않아야 하는데, 이는 전술한 조건식 1에 따른 제1,2 공기유입구(13,63) 설계를 통해 달성될 수 있다.
비교예 1 : 통상의 선풍기
본 발명의 팬 유닛이 아닌 통상의 선풍기 날개가 장착된 경우이다. 상기 경우, 통상의 선풍기를 미풍모드로 30분간 가동하면 모터헤드온도가 약 45℃ 수준으로 상승한다. 그리고, 이러한 모터헤드 상승온도는 "미풍(약 45℃) → 약풍(약 42℃) → 강풍(약 38℃)" 모드 순으로 그 상승온도가 더 낮아지게 된다. 즉, 통상의 선풍기는 60 ~ 70℃의 한계온도를 만족함을 알 수 있다.
시험예 1 : K2 = K1×95%
통상의 선풍기에 있어서 날개를 빼고 본 발명의 팬 유닛을 장착하되, 제2 공기 유입구(63)가 제1 공기 유입구(13)의 총면적(K1) 대비 95%의 총면적(K2)을 갖도록 설계하였다.
도 5에 나타난 바와 같이, 선풍기 모터헤드를 미풍 모드로 30분간 가동하면 모터헤드 온도가 약 66℃ 수준으로 상승함을 알 수 있다. 한편, 이러한 시험예 1에 따른 모터헤드 상승온도는 비교예 1과 마찬가지로 "미풍(66℃) → 약풍(62℃) → 강풍(59℃)" 모드 순으로 그 상승온도가 더 낮아지게 된다.
그런데, 이와 같이 모터헤드 온도가 60 ~ 70℃의 한계온도 이상으로 상승하면, 전술한 바와 같이 모터과열에 의한 열변형, 모터손상 내지 퓨즈단선이 발생될 수 있고, 더 나아가 화재발생 요인으로 작용할 수 있는 바, 선풍기용 팬 유닛으로 사용할 수 없게 된다.
시험예 2 : K2 = K1×85%
통상의 선풍기에 있어서 날개를 빼고 본 발명의 팬 유닛을 장착하되, 제2 공기 유입구(63)가 제1 공기 유입구(13)의 총면적(K1) 대비 85%의 총면적(K2)을 갖도록 설계하였다.
도 5에 나타난 바와 같이, 선풍기 모터헤드를 미풍 모드로 30분간 가동하면 모터헤드 온도가 약 58℃ 수준으로 상승함을 알 수 있다. 한편, 이러한 시험예 2에 따른 모터헤드 상승온도는 시험예 1과 마찬가지로 "미풍 → 약풍 → 강풍" 모드 순으로 그 상승온도가 더 낮아지게 된다.
따라서, 제2 공기 유입구(63)가 제1 공기 유입구(13)의 총면적(K1) 대비 85%의 총면적(K2)을 갖도록 형성하면, 모터헤드 온도상승 한계온도인 60 ~ 70℃ 미만을 만족하며 본 발명의 팬 유닛을 구동시킬 수 있음을 알 수 있다.
시험예 3 : K2 = K1×70%
통상의 선풍기에 있어서 날개를 빼고 본 발명의 팬 유닛을 장착하되, 제2 공기 유입구(63)가 제1 공기 유입구(13)의 총면적(K1) 대비 70%의 총면적(K2)을 갖도록 설계하였다.
도 5에 나타난 바와 같이, 선풍기 모터헤드를 미풍 모드로 30분간 가동하면 모터헤드 온도가 약 52℃ 수준으로 상승함을 알 수 있다. 한편, 이러한 시험예 3에 따른 모터헤드 상승온도는 시험예 2와 마찬가지로 "미풍 → 약풍 → 강풍" 모드 순으로 그 상승온도가 더 낮아지게 된다.
따라서, 제2 공기 유입구(63)가 제1 공기 유입구(13)의 총면적(K1) 대비 70%의 총면적(K2)을 갖도록 형성하면, 모터헤드 온도상승 한계온도인 60 ~ 70℃ 미만을 만족하며 본 발명의 팬 유닛을 구동시킬 수 있고, 더 나아가 시험예(2)보다 모터헤드 상승온도를 6℃ 정도 더 낮출 수 있음을 알 수 있다.
시험예 4 : K2 = K1×58%
통상의 선풍기에 있어서 날개를 빼고 본 발명의 팬 유닛을 장착하되, 제2 공기 유입구(63)가 제1 공기 유입구(13)의 총면적(K1) 대비 58%의 총면적(K2)을 갖도록 설계하였다.
도 5에 나타난 바와 같이, 선풍기 모터헤드를 미풍 모드로 30분간 가동하면 모터헤드 온도가 약 50℃ 수준으로 상승함을 알 수 있다. 한편, 이러한 시험예 4에 따른 모터헤드 상승온도는 시험예 3과 마찬가지로 "미풍 → 약풍 → 강풍" 모드 순으로 그 상승온도가 더 낮아지게 된다.
따라서, 제2 공기 유입구(63)가 제1 공기 유입구(13)의 총면적(K1) 대비 58%의 총면적(K2)을 갖도록 형성하면, 모터헤드 온도상승 한계온도인 60 ~ 70℃ 미만을 만족하며 본 발명의 팬 유닛을 구동시킬 수 있고, 더 나아가 시험예(2),(3)보다 모터헤드 상승온도를 더 낮출 수 있음을 알 수 있다.
시험예 5 : K2 = K1×5%
통상의 선풍기에 있어서 날개를 빼고 본 발명의 팬 유닛을 장착하되, 제2 공기 유입구(63)가 제1 공기 유입구(13)의 총면적(K1) 대비 5%의 총면적(K2)을 갖도록 설계하였다.
도 5에 나타난 바와 같이, 선풍기 모터헤드를 미풍 모드로 30분간 가동하면 모터헤드 온도가 약 40℃ 수준으로 상승함을 알 수 있다. 한편, 이러한 시험예 5에 따른 모터헤드 상승온도는 시험예 4와 마찬가지로 "미풍 → 약풍 → 강풍" 모드 순으로 그 상승온도가 더 낮아지게 된다.
따라서, 제2 공기 유입구(63)가 제1 공기 유입구(13)의 총면적(K1) 대비 5%의 총면적(K2)을 갖도록 형성하면, 모터헤드 상승온도가 이의 한계온도인 60 ~ 70℃를 크게 밑도는 수준으로 유지될 수 있음을 알 수 있고, 시험예(2),(3),(4)보다 모터헤드 상승온도를 더 낮출 수 있음을 알 수 있다.
결국, 시험예 1 내지 시험예 5에 나타나듯이, 조건식 1에 따라 팬 유닛을 설계하면, 선풍기에 요구되는 모터헤드 한계온도(60 ~ 70℃)를 만족하면서 공기청정기능을 수행할 수 있고, 제2 공기유입구(63)의 총면적(K2)이 제1 공기유입구(13)의 총면적(K1) 대비 더 작을수록 모터헤드 상승 온도가 더 낮게 나타남을 알 수 있다. 한편, 제2 공기유입구(63)의 총면적이 '0'(즉, 하부 디스크(60)에 제2 공기유입구(63)를 형성하지 않을 때)인 경우에도 모터헤드 상승온도가 한계온도인 60 ~ 70℃를 크게 밑도는 수준으로 나타났다.
그런데, 제2 공기유입구(63)의 총면적(K2)이 작아질수록 이에 비례하여 단위시간당 공기흡입량(즉, 외부공기가 팬 유닛 내부로 유입되는 양)이 감소할 수 있고, 이는 공기청정성능 감소로 이어질 수 있는 바, 제2 공기유입구(63)의 총면적(K2)은 모터헤드 상승온도와 단위시간당 공기흡입량을 동시에 고려하려 설계하는 것이 바람직하다. 즉, 팬 유닛의 회전 구동시, 모터헤드 상승온도가 한계온도 미만으로 유지되는 것을 만족할 수 있으면서 동시에 공기청정성능은 최대한 높일 수 있도록 설계하는 것이 바람직하다.
이와 같은 두 가지 요소를 모두 고려할 때, 제2 공기유입구(63)의 총면적(K2)은 제1 공기유입구(13)의 총면적(K1) 대비 85%이하로 형성되어야 하고, 바람직하게는 70% 이하로 형성하는 것이 좋으며, 보다 바람직하게는 50% 이하로 형성하는 것이 좋다.
본 발명의 집진필터(20)는 제1,2 공기 유입구(13,63)를 통해 유입되는 공기 내 유해 미세입자를 걸러내기 위한 필터로서, 전체적으로 원형 또는 다각형의 띠 형상으로 구성되어 하부 디스크(10)와 상부 디스크(60) 사이에 하부 디스크(10) 또는(및) 상부 디스크(60)의 둘레 방향을 따라 배치된다. 좀 더 자세하게는 집진필터(20)는 하부 디스크(10)와, 이러한 하부 디스크(10)와 중심이 일치된 상태에서 하부 디스크(10)로부터 일정한 높이만큼 상부로 이격되도록 배치되는 상부 디스크(60)의 서로 대행면 상에서, 하부 디스크(10)의 중심으로부터 제1반경과 제2반경 사이 영역에 상부 디스크(10) 또는 하부 디스크(60)의 둘레 방향을 따라서 설치된다.
집진필터(20)는 다수의 미세공이 형성되어 있는 필터를 사용할 수 있고, 부직포, 천, 금속메시, 스폰지, 세라믹 등 다양한 재질로 형성될 수 있으며, 바람직하게는 헤파 필터(HEPA filter) 내지 부직포 필터와 같이 불규칙하게 배열된 섬유 구조로 이루어진 필터로 구성될 수 있다.
바람직한 실시예에 따르면, 집진필터(20)는 도 3,4의 실시예와 같이 하부 디스크(10)의 내면(상부 디스크와 대향되는 면) 상에 양면이 지그재그로 반복 절곡된 구조로 형성될 수 있다. 상기 경우, 집진필터(20)는 하부 디스크(10)의 원형 둘레를 따라 요철 모양이 반복된 파형 모양을 이루게 된다.
본 발명의 체결구(40)는 선풍기 모터(1)의 회전구동을 본 발명의 팬 유닛에 연동시키기 위한 구성으로서, 하부 디스크(10) 또는 상부 디스크(60)를 선풍기의 모터에 연결시킬 수 있도록 구성된다.
일 실시예에 따르면, 체결구(40)는 지지대(50)를 통해 하부 디스크(10)에 연결 및 고정될 수 있다. 상기 경우, 체결구(40)는 원통형으로 구성되어 하부 디스크(10)의 중심부 즉, 원형의 공기 통과공의 중심에 위치하고, 체결구(40)에 형성된 삽입홀(41)이 하부 디스크(10)의 중심축 상에 위치하도록 구성된다. 여기서, 하부 디스크(10)의 상기 '중심축'은 하부 디스크의 회전축일 수 있다.
또 다른 실시예에 따르면, 체결구(40)는 지지대(53)를 통해 상부 디스크(60)에 연결 및 고정될 수도 있다. 상기 경우, 상부 디스크(60)는 원형 또는 환형의 판체로 구성되고, 체결구(40)는 이 원형 또는 환형 판체의 중심부에 위치하여 체결구(40)의 삽입홀(41), 상부 디스크(60)의 중심축 및 하부 디스크(10)의 중심축이 모두 동일 선상에 있도록 구성된다.
참고로, 도 1 내지 도 4 실시예의 경우, 선풍기 모터에 결합되는 체결구(이하, '제1 체결구(40)'라 함)는 다수 개의 지지대(50)를 통해 하부 디스크(10)와 연결되며 하부 디스크(10)의 중심부에 고정되게 구성하였다. 그리고 상부 디스크(60)의 중심부에는 다수 개의 지지대(53)를 통해 상부 디스크(60)에 연결 고정되는 또 다른 체결구(이하, '제2 체결구(70)'라 함)를 형성하여, 이 체결구(70)를 통해 상부 디스크(60)가 하부 디스크(10)에 결합될 수 있도록 구성하였다.
본 발명의 제1 체결구(40)는 모터(1)의 구동축이 삽입 관통할 수 있도록 그 중심부에 형성되어 있는 삽입홀(41), 및 제1 체결구(40)의 일면에 상기 삽입홀(41)을 중심으로 형성되는 한 쌍의 제1 요홈부(45)를 포함하고, 바람직하게는 제2 요홈부(46)를 더 포함할 수 있다.
제1 체결구(40)의 삽입홀(41)은 선풍기 모터(1)의 구동축과 실질적으로 결합되는 구성으로서, 제1 체결구(40)의 높이방향을 따라 제1 체결구(40)에 관통 형성되는 중공 구조로 이루어진다. 여기서, 제1 체결구(40)의 높이방향이란 제1 체결구(40)가 모터(1)의 구동축에 결합된 상태를 기준으로 이 구동축의 장축방향을 지칭한다.
바람직한 실시예에 따르면, 삽입홀(41)은 제1 체결구(40)의 중심축에 형성되어, 하부 디스크(10)의 중심축, 제1 체결구(40)의 중심축 및 삽입홀(41)의 중심축이 모두 동일 선상에 위치하도록 구성될 수 있다.
이러한 삽입홀(41)은 최대 80㎜ 미만의 장축길이와 최소 2㎜ 초과의 직경을 갖도록 구성되는데, 이에 대한 이유를 설명하면 다음과 같다. 설명에 앞서, 본 발명에서 지칭하는 "모터 구동축(2)의 장축길이(L1)"에 대해 정의하면 다음과 같다.
도 6은 본 발명에 따른 선풍기의 모터 및 구동축을 도시한 측면도이다. 통상의 선풍기 모터(1)는 모터(1)의 전면으로 돌출되어 종래 선풍기 팬과 결합되는 구동축(2)이 설치되어 있고, 이 구동축(2)의 후단부에는 한 쌍의 걸림쇠(3)가 대칭 구조로 형성되어 있으며, 전단부에는 나사산부(4)가 형성되어 있다. 그리고 이 나사산부(4)에는 조임캡(6, 도 10에 도시됨)이 나사체결되어 종래 선풍기 팬을 구동축(2)에 결합 고정시키도록 구성되어 있다. 본 발명의 "모터 구동축(2)의 장축길이(L1)"는 이처럼 구동축(2)의 전체 길이 중 걸림쇠(3)로부터 나사산부(4) 선단(즉, 구동축(2)의 일측 종단)까지의 길이를 지칭한다.
본 발명의 상부 디스크(60) 및 하부 디스크(10)는 제1 체결구(40)를 통해 선풍기 모터(1)와 연결되어 모터(1)의 회전력을 전달받고, 제1 체결구(40)는 삽입홀(41)을 통해 모터(1)의 구동축(2)과 연결되도록 구성된다.
참고로, 현재 가정 또는 업소용으로 생산 판매되고 있는 대부분의 선풍기의 경우 그 모터 구동축(2)의 장축길이(L1)는 30 ~ 80㎜ 범위 내의 것으로 제조되고 있다. 그런데, 선풍기 모터(1)의 구동축(2)을 제1 체결구(40)의 삽입홀(41)에 삽입시, 구동축(2)의 나사산부(4)는 삽입홀(41)을 통과하여 제1 체결구(40)의 선단 외부로 돌출되어야 이 나사산부(4)에 조임캡(6)을 체결할 수 있게 된다. 따라서, 장축길이(L1)가 가장 긴 구동축(2)(즉, 80mm)을 고려할 때, 제1 체결구(40)의 삽입홀(41)은 최대 80㎜미만의 장축길이로 형성되어야 이 삽입홀(41)에 구동축(2)을 결합시 삽입홀(41) 외부(즉, 체결구(40) 외부)로 나사산부(4)가 돌출될 수 있게 된다.
그리고, 현재 가정 또는 업소용으로 생산 판매되고 있는 대부분의 선풍기의 경우 그 모터 구동축(2)의 외경은 2 ~ 10㎜ 범위 내의 것으로 제조되고 있다. 따라서, 외경이 가장 작은 구동축(2)(2mm)을 고려할 때, 제1 체결구(40)는 그 삽입홀(41)이 최소 2㎜를 초과하는 내경으로 이루어져야 선풍기 모터(1)의 구동축(2)이 이 삽입홀(41)에 삽입될 수 있게 된다.
제1 요홈부(45)는 제1 체결구(40)의 일면에 삽입홀(41)을 중심으로 상호 대칭 구조로 형성되는 걸림쇠 결합홈으로서, 제1 체결구(40)의 삽입홀(41)에 선풍기 모터(1)의 구동축(2)을 삽입하면 이 구동축(2)의 후단부에 돌출 형성되어 있는 한 쌍의 걸림쇠(3)가 제1 요홈부(45)에 삽입 결합된다.
이와 같은 제1 요홈부(45)와 걸림쇠(3) 간의 결합에 의해 구동축(2)의 회전력이 제1 체결구(40)로 전달될 수 있어 선풍기를 작동(On) 시킬 경우 모터(1) 구동에 연동하여 제1 체결구(40)가 축회전하게 되고, 이에 의해 상부 디스크(60)와 하부 디스크(10)의 회전동작을 유발됨으로써 본 발명의 팬 유닛의 선풍 및 공기정화 기능을 수행할 수 있게 된다.
바람직한 실시예에 따르면, 본 발명의 팬 유닛은 제1 요홈부(45) 외에 제2 요홈부(46)를 더 포함할 수 있다.
도 7은 본 발명에 따른 제1 체결구 및 이에 형성된 삽입홀과 제1,2,3 요홈부를 도시한 상측면도이고, 도 8 (a),(b),(c)는 본 발명에 따른 제1,2,3 요홈부의 특징을 설명하기 위한 체결구 단면도이다.
도 7 및 도 8을 참조하면, 제2 요홈부(46)는 제1 체결구(40)의 일면에 삽입홀(41)을 중심으로 상호 대칭 구조로 형성되는 걸림쇠 결합홈으로서, 그 기능은 제1 요홈부(45)와 동일하다. 그리고, 제1 요홈부(45)와 제2 요홈부(46)는 요홈의 깊이(P1,P2)가 서로 상이한 것을 특징으로 한다.
환언하면, 제2 요홈부(46)의 밑면(B2)과 제1 요홈부(45)의 밑면(B1)은 삽입홀(41)의 일측 종단(C1)을 기준으로 서로 상이한 높이에 위치하도록 구성된다. 예컨대, 도 8의 경우, 제1 요홈부(45)의 밑면(B1)은 삽입홀(41)의 하단(C1)으로부터 'H1' 높이에 위치하고, 제2 요홈부(46)의 밑면(B2)은 삽입홀(41)의 하단(C1)으로부터 'H2' 높이에 위치하도록 구성된다.
따라서, 제2 요홈부(46)의 밑면(B2)이 제1 요홈부(45)의 밑면(B1)보다 제1 체결구(40) 하단(C1)에 더 근접하게 위치하게 된다. 즉, 본 발명의 요홈부는 그 깊이가 깊을수록 해당 요홈부의 밑면은 제1 체결구(40)의 하측 종단(C1)에 더 근접하게 위치하게 된다. 예컨대, 도 8의 경우 제2 요홈부(46)의 깊이(P2)가 제1 요홈부(45)의 깊이(P1)보다 더 깊게 형성되어 있는 바, 제2 요홈부(46)의 밑면(B2)이 제1 요홈부(45)의 밑면(B1)보다 제1 체결구(40) 하단(C1)에 더 근접하여 위치하게 된다.
더 나아가 본 발명의 팬 유닛은 제3 요홈부(47), 제4 요홈부,..., 제N 요홈부를 더 포함할 수 있다. 상기 경우, 제3 요홈부(47)는 제1 체결구(40)의 일면에 삽입홀(41)을 중심으로 상호 대칭 구조로 형성되는 걸림쇠 결합홈으로서, 그 기능은 제1 요홈부(45)와 동일하다. 그리고, 제1,2,3 및 제N 요홈부는 요홈의 깊이가 모두 다르게 형성된다. 참고로, 도 8 예시의 경우 제1 요홈부(45), 제2 요홈부(46), 제3 요홈부(47) 순으로 요홈의 깊이(P1,P2,P3)는 더 깊어지고, 그 밑면(B1,B2,B3)의 높이(H1,H2,H3)는 더 낮아지도록 구성하였다.
따라서, 제2 요홈부(46)의 밑면(B2)이 제1 요홈부(45)의 밑면(B1)보다 제1 체결구(40)의 하단(C1)에 더 근접하게 위치하고, 제3 요홈부(47)의 밑면(B3)이 제2 요홈부(46)의 밑면(B2)보다 제1 체결구(40)의 하단(C1)에 더 근접하여 위치하게 된다.
이와 같이 제2 요홈부(46) 내지 제N 요홈부를 더 구비할 경우, 다음과 같이 본 발명의 팬 유닛에 호환성을 부여할 수 있게 된다. 즉, 현재 가정 또는 업소용으로 생산 판매되고 있는 대부분의 선풍기의 경우 그 모터 구동축(2)의 장축길이(L1)는 30 ~ 80㎜ 범위 내에서 다양한 길이로 제조되고 있다. 따라서, 각 선풍기는 제조사 별로 나사산부(4)에서 걸림쇠(3)까지의 길이가 상이하다.
한편, 본 발명의 팬 유닛의 모터 구동축 결합 구조를 살펴보면, 구동축이 제1 체결구(40)의 삽입홀(41) 및 제2 체결구(70)의 삽입홀(71)을 순차적으로 관통한 후 구동축의 나사산부(4)가 제2 체결구(70) 외부로 돌출되고, 이렇게 돌출된 나사산부(4)에 조임캡(6)을 나사체결함으로써 제1,2 체결구(40,70)가 구동축에 연결 고정된 상태가 된다.
그리고, 각 선풍기는 제조사 별로 구동축의 장축길이(L1)가 다수 개 타입으로 존재하는 바, 이와 같이 구동축의 다양한 장축길이(L1)에 상관없이 제1 체결구(40)를 모터 구동축에 결합 고정시킬 수 있어야 한다.
그런데, 본 발명의 팬 유닛은 제1 체결구(40)에 제1 요홈부(45) 외에 제2 요홈부(46), 제3 요홈부(47)와 같이 다양한 깊이(P1,P2,P3)의 요홈부를 형성함으로써, 하나의 팬 유닛으로 다양한 구동축 길이(L1)에 탄력적으로 대응할 수 있게 된다.
예컨대, 장축길이(L1) 70㎜의 구동축a를 갖는 선풍기a의 경우 제1 요홈부(45)에 해당 구동축a의 걸림쇠를 결합시킴으로써 본 발명의 팬 유닛을 선풍기a에 장착할 수 있고, 장축길이(L1) 50㎜의 구동축b을 갖는 선풍기b의 경우 제2 요홈부(46)에 해당 구동축b의 걸림쇠를 결합시킴으로써 본 발명의 팬 유닛을 선풍기b에 장착할 수 있게 된다.
따라서, 본 발명의 팬 유닛에 의하면, 상이한 깊이로 구성된 다수 개의 요홈부 중, 사용자 선풍기의 구동축 장축길이(L1)에 알맞은 요홈부를 선택 적용할 수 있어, 하나의 팬 유닛으로 제조사별 다양한 선풍기에 호환 사용할 수 있게 된다.
결국, 본 발명의 팬 유닛은 일상생활에서 흔히 사용하는 선풍기에 특화된 구조로 구성됨으로써, 선풍기의 종류에 상관없이 종래 선풍기 팬을 탈거하고 대신 본 발명의 팬 유닛을 장착하기만 하면 종래 선풍기를 공기청정기로도 전용할 수 있게 되는 것이다.
본 발명의 제2 체결구(70)는 상부 디스크(60)와 하부 디스크(10)를 상호 결합시키기 위한 구성으로서, 모터 구동축이 삽입 관통할 수 있도록 그 중심부에 삽입홀(71)이 형성되어 있다. 참고로, 제2 체결구(70)는 제1 체결구(40)와 동일한 모양 및 구조로 형성하여도 무방하다.
일 실시예에 따르면, 제1 체결구(40)에 복수의 체결공(48)이 형성되고, 제2 체결구(70) 역시 복수의 체결공(78)이 형성될 수 있다. 상기 경우, 제1 체결구(40)의 체결공(48)을 관통하여 제2 체결구(70)의 체결공(78)에 나사결합되는 장나사를 통해, 제1 체결구(40)와 제2 체결구(70)가 상호 결합될 수 있고, 이에 의해 상부 디스크(60)와 하부 디스크(10)가 상호 조립되어 하나의 팬 유닛을 구성할 수 있게 된다.
본 발명의 지지대(50)는 하부 디스크(10)의 중심축 상에 삽입홀(41)이 위치하도록 제1 체결구(40)를 지지 고정하는 구성으로서, 일단부는 제1 체결구(40)에 연결되고, 타단부는 하부 디스크(10) 또는 상부 디스크(60)에 연결되는 막대형 부재로 형성될 수 있다. 참고로, 도 1 내지 도 4 실시예의 경우, 지지대(50)의 일단부는 제1 체결구(40)에 연결되고, 타단부는 하부 디스크(10)에 연결되어, 하부 디스크(10)의 중심부에 제1 체결구(40)가 고정되도록 구성하였다.
지지대(50)를 막대형 부재로 구성할 경우, 지지대(50)는 다수 개로 구비될 수 있고, 다수 개의 지지대(50)는 제1 체결구(40)를 중심으로 방사상 또는 십자형으로 뻗어 있는 구조로 구성할 수 있다.
본 발명의 팬 유닛이 제2 체결구(70)를 더 포함할 경우, 상부 디스크(60)의 중심축 상에 제2 체결구(70)가 위치하도록 이를 지지하는 지지대(53)를 더 포함할 수 있다. 상기 경우, 지지대(53)의 일단부는 제2 체결구(70)에 연결되고, 타단부는 상부 디스크(60)에 연결되는 막대형 부재로 이루어져, 상부 디스크(60)의 중심부에 제2 체결구(70)를 고정시킬 수 있다.
한편, 상부 디스크(60)에 제2 공기유입구(63)가 형성되지 않을 경우, 전술한 별도의 지지대(53) 없이, 상부 디스크(60)의 판체 중 중심부 영역에 제2 체결구(70)가 부착 내지 장착되거나 또는 일체형으로 성형 구비될 수 있다.
도 9는 본 발명의 또 다른 실시예로서 다수 개의 블레이드를 더 구비하는 선풍기용 팬 유닛의 사시도이다.
도 9를 참조하면, 본 발명의 블레이드(80)는 제1 공기 유입구(13) 영역에 구비되어, 선풍기 모터(1)의 구동에 의한 회전력에 의해 하부 디스크(10)의 중심을 축으로 회전하도록 구성된다.
일 실시예에 따르면, 블레이드(80)는 도 9와 같이 하부 디스크(10)에 대해 소정 각도로 경사지게 배치되는 판체로 구성될 수 있다. 상기 경우, 블레이드(80)는 다수 개로 구비되어 지지대(50)에 각각 하향 경사 구조로 형성될 수 있다.
이와 같이, 본 발명의 팬 유닛에 블레이드(80)를 더 형성하게 되면, 하부 디스크(10)의 회전시 블레이드(80)도 함께 회전하게 되고, 이때 블레이드(80)의 회전에 의해 외부공기의 팬 유닛 유입이 촉진되어 결국 본 발명의 팬 유닛의 공기청정성능 즉, 단위시간당 흡입량을 보다 향상시킬 수 있다.
이하에서는, 도 10 및 도 11을 참조하여, 본 발명의 팬 유닛이 장착된 선풍기 조립체의 공기정화 동작에 대하여 설명하도록 한다.
도 10은 본 발명에 따른 팬 유닛을 구비하는 선풍기 조립체의 분해 사시도이고, 도 11은 본 발명에 따른 팬 유닛을 구비하는 선풍기 조립체의 상측 단면도이다.
먼저, 본 발명의 팬 유닛이 장착된 선풍기를 온(On)시키면, 모터(1) 구동에 연동하여 이 모터(1)에 결합된 제1 체결구(40)가 축회전하게 되고, 이에 의해 상부 및 하부 디스크(10)의 회전동작이 유발된다.
본 발명의 팬 유닛의 회전이 시작되면, 팬 유닛의 회전력에 의해 팬 유닛 내부의 공기가 외부로 배출되고 이로 인해 팬 유닛 중심부와 팬 유닛 외부 간에 기압차가 발생되어, 외부 공기는 도 11의 화살표 방향(D1,D2)과 같이 제1,2 공기 유입공(15,65)을 통해 팬 유닛 내부로 유입되게 된다.
이때, 전술한 바와 같이 제1 공기 유입구(13)의 총면적(K1)이 제2 공기 유입구(63)의 총면적(K2)보다 더 크게 형성하게 되면, 제2 공기 유입구(63) 대비 제1 공기 유입구(13)를 통해 흡입되는 공기양이 더 많게 되고, 특히 선풍기의 모터헤드 측에 흐르는 기류가 더 강하게 발생되어 선풍기 모터헤드의 과열 즉, 전술한 한계온도 초과 문제를 방지할 수 있게 된다.
한편, 팬 유닛은 이의 중심부에서 외측으로 갈수록 원심력이 급격히 상승하여 팬 유닛의 최외곽에 있는 집진필터(20) 위치에서 풍압이 가장 높게 형성된다. 이에 따라, 팬 유닛의 중심부로 유입된 공기는 집진필터(20)를 원활히 통과하며 미세먼지 등이 효과적으로 걸러진 후 팬 유닛의 양측면 방향(D3)으로 배출된다.
전술한 바와 같은 본 발명의 팬 유닛은 통상의 선풍기에 구비되어 있는 모터(1) 구동축(2)에 결합되어 있는 선풍기 조립체 형태로 제공될 수 있다. 상기 경우, 본 발명의 선풍기 조립체는 공기 통과공이 형성되어 있고 내부에 팬 유닛이 수용되는 팬 보호망(5)과, 구동축(2)이 연결되어 있고 이 구동축(2)의 축회전을 일으키는 모터(1), 및 이 모터(1)의 구동축(2)에 결합되어 구동축(2)의 축회전시 이에 연동하여 회전하는 본 발명의 팬 유닛을 포함하여 구성될 수 있다.
상기에서 본 발명의 바람직한 실시예가 특정 용어들을 사용하여 설명 및 도시되었지만 그러한 용어는 오로지 본 발명을 명확히 설명하기 위한 것일 뿐이며, 본 발명의 실시예 및 기술된 용어는 다음의 청구범위의 기술적 사상 및 범위로부터 이탈되지 않고서 여러가지 변경 및 변화가 가해질 수 있는 것은 자명한 일이다. 이와 같이 변형된 실시예들은 본 발명의 사상 및 범위로부터 개별적으로 이해되어져서는 안되며, 본 발명의 청구범위 안에 속한다고 해야 할 것이다.
Claims (14)
- 선풍기에 장착되는 팬 유닛으로서,제1 공기 유입구가 관통 형성되어 있는 하부 디스크;제2 공기 유입구가 관통 형성되어 있는 상부 디스크;상기 하부 디스크와 상기 상부 디스크 사이에 상기 하부 디스크 또는 상기 상부 디스크의 둘레 방향을 따라 배치되는 집진필터; 및상기 하부 디스크 또는 상기 상부 디스크를 상기 선풍기의 모터에 연결시키는 체결구를 포함하고,상기 제1 공기 유입구와 상기 제2 공기 유입구는 다음의 조건식 1을 만족하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 선풍기용 팬 유닛.조건식 10 ≤ K2 ≤ K1×85%(여기서, K1: 제1 공기 유입구의 총면적이고, K2: 제2 공기 유입구의 총면적이며, 상기 조건식 1은 상기 팬 유닛이 상기 선풍기에 장착된 상태를 가정할 때, 상기 제1 공기 유입구가 상기 제2 공기 유입구보다 상기 모터에 더 가깝게 위치하는 경우를 기준으로 함)
- 제1 항에 있어서,상기 제1 공기 유입구와 상기 제2 공기 유입구는 다음의 조건식 2를 더 만족하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 선풍기용 팬 유닛.조건식 20 ≤ K2 ≤ K1×70%(여기서, K1: 제1 공기 유입구의 총면적이고, K2: 제2 공기 유입구의 총면적이며, 상기 조건식 2는 상기 팬 유닛이 상기 선풍기에 장착된 상태를 가정할 때, 상기 제1 공기 유입구가 상기 제2 공기 유입구보다 상기 모터에 더 가깝게 위치하는 경우를 기준으로 함)
- 제1 항에 있어서,상기 상부 디스크는 상기 하부 디스크와 중심이 일치된 상태로 상기 하부 디스크로부터 일정한 높이만큼 이격 배치되고,상기 집진 필터는 상기 상부 디스크 및 상기 하부 디스크의 상호 대향면 상에서, 상기 중심으로부터 제1반경과 제2반경 사이 영역에 상기 상부 디스크 또는 상기 하부 디스크의 둘레 방향을 따라서 설치되는 것을 특징으로 하는 선풍기용 팬 유닛.
- 제1 항에 있어서,상기 선풍기용 팬 유닛은,상기 하부 디스크가 상기 상부 디스크보다 상기 모터에 더 가깝게 위치하게 상기 선풍기에 장착되는 것을 특징으로 하는 선풍기용 팬 유닛.
- 제1 항에 있어서,상기 체결구에는 삽입홀이 형성되어 있고,상기 체결구는 상기 하부 디스크 또는 상기 상부 디스크의 중심 상에 상기 삽입홀이 위치하도록 구성되며,상기 삽입홀은 상기 선풍기의 모터의 구동축이 삽입될 수 있도록 구성되는 것을 특징으로 하는 선풍기용 팬 유닛.
- 제5 항에 있어서상기 체결구의 일면에 상기 삽입홀을 중심으로 형성되는 한 쌍의 제1 요홈부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 선풍기용 팬 유닛.
- 제6 항에 있어서,상기 체결구의 일면에 상기 삽입홀을 중심으로 형성되는 한 쌍의 제2 요홈부를 더 포함하고,상기 제1 요홈부의 깊이(P1)와 상기 제2 요홈부의 깊이(P2)는 서로 상이하게 형성되는 것을 특징으로 하는 선풍기용 팬 유닛.
- 제6 항에 있어서,상기 체결구의 일면에 상기 삽입홀을 중심으로 형성되는 한 쌍의 제2 요홈부를 더 포함하고,상기 제1 요홈부의 밑면(B1)과 상기 제2 요홈부의 밑면(B2)은 상기 삽입홀의 일측 종단(C1)을 기준으로 서로 상이한 높이(H1,H2)에 위치하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 선풍기용 팬 유닛.
- 제5 항에 있어서,상기 삽입홀은 상기 체결구에 관통 형성되는 장홀을 포함하고,상기 장홀은 최대 80㎜ 미만의 장축길이 및 최소 2㎜ 초과의 직경을 갖도록 구성되는 것을 특징으로 하는 선풍기용 팬 유닛.
- 제5 항에 있어서,상기 하부 디스크 또는 상기 상부 디스크의 중심축 상에 상기 삽입홀이 위치하도록 상기 체결구를 고정시키는 지지대를 더 포함하고,상기 지지대의 일단부는 상기 체결구에 연결되고, 타단부는 상기 하부 디스크 또는 상기 상부 디스크에 연결되는 막대형 부재로 이루어지는 것을 특징으로 하는 선풍기용 팬 유닛.
- 제1 항에 있어서,상기 제1 공기 유입구 영역에 구비되는 다수 개의 블레이드를 더 포함하고,상기 다수 개의 블레이드는,상기 모터의 구동에 의한 회전력에 의해 상기 하부 디스크의 중심을 축으로 회전하도록 구성되어, 외부 공기를 상기 팬 유닛 내부로 유입시키는 것을 특징으로 하는 선풍기용 팬 유닛.
- 제11 항에 있어서,상기 체결구에는 삽입홀이 형성되어 있고,상기 체결구는 상기 하부 디스크 또는 상기 상부 디스크의 중심 상에 상기 삽입홀이 위치하도록 구성되고,상기 삽입홀은 상기 선풍기의 모터의 구동축이 삽입될 수 있도록 구성되며,상기 하부 디스크 또는 상기 상부 디스크의 중심 상에 상기 삽입홀이 위치하도록 상기 체결구를 고정시키는 다수 개의 지지대를 더 포함하고,상기 지지대의 일단부는 상기 체결구에 결합되고, 타단부는 상기 하부 디스크 또는 상기 상부 디스크에 결합되는 막대형 부재로 이루어지며,상기 다수 개의 블레이드는 상기 다수 개의 지지대에 각각 형성되는 것을 특징으로 하는 선풍기용 팬 유닛.
- 제1 항에 있어서,상기 하부 디스크는 중심부 영역에 상기 제1 공기 유입구가 형성되어 있는 환형의 판체를 포함하고,상기 상부 디스크는 중심부 영역에 상기 제2 공기 유입구가 형성되어 있는 환형의 판체를 포함하며,상기 하부 디스크와 상기 상부 디스크는 상호 대향하는 구조로 결합되는 것을 특징으로 하는 선풍기용 팬 유닛.
- 팬 보호망; 모터; 상기 모터에 연결되어 축회전하는 구동축; 및 상기 구동축에 연결되어 상기 구동축의 축회전시 이에 연동하여 회전하는 제1 항 내지 제13 항 중 어느 한 항의 선풍기용 팬 유닛을 포함하는 것을 특징으로 하는 선풍기 조립체.
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