KR100323702B1

KR100323702B1 - 시로코 팬

Info

Publication number: KR100323702B1
Application number: KR1019990001154A
Authority: KR
Inventors: 안철오
Original assignee: 구자홍; 엘지전자주식회사
Priority date: 1998-01-20
Filing date: 1999-01-16
Publication date: 2002-02-07
Also published as: US6254336B1; KR19990067940A

Abstract

본 발명은 이상소음을 감소시킬 수 있고, 풍량을 향상시킬 수 있는 시로코 팬의 스크롤에 관한 것이다.

이를 위해, 본 발명은 흡입구(4)가 형성된 흡입면(8)과 상기 흡입면(8)에 대향되며 폐쇄된 바닥면(9)을 가지는 스크롤(2)과, 상기 스크롤(2) 내부에 설치되어 회전함으로써 공기를 흡입 및 토출시키는 임펠러(3)를 포함하여 구성되는 시로코 팬에 있어서,상기 시로코 팬(1)의 컷오프(7)는 경사지게 형성되어, 회전하는 상기 임펠러(3)의 임의의 하나의 날개(10)가 상기 컷오프를 통과시 상기 임펠러의 날개의 전체단면이 상기 컷오프(7)의 전부분과 동시에 만나지 않고 교행하게 됨으로써, 소음이 저감되고 유동이 안정화되는 것을 특징으로 하는 시로코 팬을 제공한다.

Description

시로코 팬{sirocco fan}

본 발명은 시로코 팬에 관한 것으로써, 보다 상세하게는 시로코 팬의 스크롤의 입구측과 출구측을 구분하는 기준이 되는 컷오프에 관한 것이다.

시로코 팬은 환기나 공기조절에 널리 쓰이는 송풍기의 일종으로서 공기조화기나 팬 코일 히터 등에 사용된다. 그리고 시로코 팬은 날개의 수가 30 ~ 50개 정도로 많아서 다익팬(multiblade fan)이라고도 불리우며, 이런 점에서 날개수가 적은 래이디얼 팬(radial fan)과는 구분된다.

도 1 및 도 2는 종래의 시로코 팬을 도시한 사시도 및 측면도로써 이를 참조하여 종래의 시로코 팬을 설명하면 다음과 같다.

시로코 팬(1)은 공기의 유로 역할을 하는 스크롤(2)과, 상기 스크롤(2) 내에 설치되어 모터(미도시)의 구동력에 따라 회전되면서 공기를 흡입, 토출시키는 임펠러(3)로 이루어진다.

임펠러(3)는 한쌍의 림(3a)과, 상기 림(3a)에 평행하게 설치되는 다수의 날개(10) 등으로 이루어진다.

스크롤(2)은 상기 임펠러(3)가 설치되는 대략 원형의 몸체(2a)와, 상기 몸체(2a)에 연결되는 디퓨저부(20)로 나눌 수 있다. 그리고 상기 몸체(2a)는 흡입구(4)를 가지는 흡입면(8)과, 상기 흡입면(8)과 대향되는 위치에 형성되며 폐쇄된 바닥면(9)으로 구성되어 있으며, 상기 디퓨저부(20)의 선단(5)이 토출구가 된다.

따라서 시로코 팬(1)에서는 스크롤(2)의 흡입면(8)에 형성된 흡입구(4)에서 공기가 흡입되어 상기 디퓨저(20)의 선단인 토출구(5)를 통하여 공기가 토출된다.

미설명된 도면부호 6은 흡입구(4) 측에 설치되어 흡입되는 공기를 안내함과 동시에 임펠러(3)를 보호하도록 스크롤(2)에 결합되는 벨마우스(6)이다.

한편, 상기 스크롤(2)의 디퓨저(20)의 시작 부분이 컷오프(7)이며, 상기 컷오프(7)는 스크롤(2)의 팽창반경의 기준점이며, 입구측과 출구측을 구분짓는 중요한 부분이다.

즉 컷오프(7)는 동압을 정압으로 회복시켜 주는 시작 부분이므로 공기의 토출의 시작점이 되며, 급격한 압력의 변동이 주기적으로 일어나는 부분이다.

도 2b에 도시한 바와 같이, 종래의 시로코 팬(1)에서는 통상 컷오프(7)가 임펠러(3)의 날개(10)의 방향과 평행하게 형성되거나, 스크롤(2)의 제작시 스크롤(2)을 금형에서 용이하게 분리하기 위해 아주 적은 구배(대략 2°미만)를 가지기도 한다.

도 2a 및 도 2b를 참조하여, 종래의 시로코 팬의 작용을 설명하면 다음과 같다.

스크롤(2) 내에 설치된 임펠러(3)가 모터(미도시)의 구동력에 의해 회전되면상기 임펠러(3)의 회전에 의해 흡입력이 발생하여 스크롤(3)의 흡입면(8)에 형성된 흡입구(4)를 통해 공기가 스크롤(2) 내로 흡입된다. 흡입된 공기는 계속해서 회전되는 임펠러(3)에 의해 스크롤(2) 내를 유동하면서 상기 스크롤(2)에 형성된 토출구(5)를 통해 스크롤(2)의 외부로 토출된다.

그러나 종래의 시로코 팬은 다음과 같은 문제점이 있었다.

첫째, 컷오프(7)가 임펠러의 날개(10) 방향과 평행하게 형성되어 있으므로 날개 통과 주파수(blade passing frequenecy:이하 'BPF'라 함)에 의한 이상소음이 크게 발생된다.

왜냐하면, 임펠러(3)가 회전하여 임펠러의 날개(10)가 컷오프(7)를 만날 때 상기 날개(10)는 상기 컷오프(7)와 평행하므로 날개 전체가 동시에 컷오프의 전체와 만나게 되어 날개의 전길이 방향으로 동시에 BPF에 의한 이상소음이 발생하기 때문이다.

둘째, 도 3에 도시한 바와 같이, 유입되는 공기는 시로코 팬(1)의 특성상 바닥면(9)에 부딪칠 때 까지 그 속도가 충분히 감속되지 않는다. 따라서 유입된 공기는 임펠러(3)의 날개(10)를 통과할 때까지도 임펠러의 축방향의 속도성분이 존재하게 되어, 바닥면(9)에 부딪힌 공기들이 스크롤(2)의 옆면을 따라서 재순환하기까지 한다.

또한 스크롤(2)이 동압을 충분히 정압으로 변환시켜주지 못하기 때문에 토출구(5)에서 바닥면(9)에 가까운 지점의 유속은 상대적으로 빠르고, 유입면(8)쪽에서는 유속이 상당히 떨어져 토출되는 공기의 흐름이 불균일하게 된다. 뿐만 아니라,경우에 따라 일부 역류(A)가 발생되기도 한다.

요약하면, 종래의 시로코 팬에서는 이상소음이 많이 발생하며, 풍량 및 유동측면에서 양호하지 못하다는 문제점이 있었다.

본 발명은 상술한 바와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로써, 본 발명의 목적은 BPF에 의한 이상소음을 저감시킬 수 있는 시로코 팬을 제공하는데 있다.

본 발명의 다른 목적은 풍량을 증가시킬 수 있으며, 안전된 유동이 가능한 시로코 팬을 제공하는데 있다.

도 1은 종래의 시로코 팬을 나타낸 분해사시도이다.

도 2a는 종래의 시로코 팬을 나타낸 사시도이다.

도 2b는 종래의 시로코 팬을 나타낸 측면도로서, 토출구측에서 바라본 것을 도시한 것이다.

도 3은 종래의 시로코 팬에서 공기가 유동하는 상태를 나타낸 상태도이다.

도 4는 본 발명에 따른 시로코 팬의 일 실시예를 나타낸 사시도이다.

도 5는 도 4의 측면도이다.

도 6은 본 발명에 따른 시로코 팬의 다른 실시예를 나타낸 측면도이다.

도 7은 본 발명에 따른 시로코 팬의 또 다른 실시예를 나타낸 측면도이다.

도 8은 본 발명에 따른 시로코 팬에서 공기가 유동하는 상태를 나타낸 상태도이다.

도 9는 본 발명에 따른 시로코 팬에서 컷오프의 경사각도에 따른 소음을 나타낸 그래프이다.

도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1: 시로코 팬(sirocco fan) 2: 스크롤(scroll)

3: 임펠러(impeller) 4: 흡입구(inlet)

5: 토출구(outlet) 7: 컷오프(cutoff)

8: 흡입면(inlet wall) 9: 바닥면(endwall)

10: 날개(blade) 20:디퓨저부(diffuser)

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 흡입구가 형성된 흡입면과 상기 흡입면에 대향되며 폐쇄된 바닥면을 가지는 스크롤과, 상기 스크롤 내부에 설치되어 회전함으로써 공기를 흡입 및 토출시키는 임펠러를 포함하여 구성되는 시로코 팬에 있어서, 상기 시로코 팬의 컷오프는 경사지게 형성되어, 회전하는 상기 임펠러의 임의의 하나의 날개가 상기 컷오프를 통과시 상기 임펠러의 날개의 전체단면이 상기 컷오프의 전부분과 동시에 만나지 않고 교행하게 됨으로써, 소음이 저감되고 유동이 안정화되는 것을 특징으로 하는 시로코 팬을 제공한다.

그리고, 상기 컷오프는 상기 스크롤의 흡입면에서 상기 바닥면 방향으로 경사지는 것이 바람직하며, 직선 또는 곡선으로 형성하는 것이 가능하다.

또한, 상기 컷오프의 경사각은 바람직하게는 20° ~ 50°이며, 더욱 바람직하게는 30° ~ 40°이다.

따라서, 상술한 바과 같은 구성을 가지는 본 발명에 의하면, 이상소음의 발생을 줄일 수 있게 되며, 또한 고풍량화와 유동의 안정성을 실현할 수 있게 된다.

이하, 본 발명에 따른 시로코 팬의 바람직한 실시예를 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 4는 본 발명에 따른 시로코 팬의 일실시예를 나타낸 사시도이고, 도 5는 도 4의 측면도이다. 이를 참조하여 본 발명에 따른 시로코 팬을 설명하면 다음과 같다.

종래의 시로코 팬과 동일한 구성요소는 동일 명칭 및 동일 부호를 부여하여 그에 대한 설명은 생략한다.

본 발명에 따른 시로코 팬(1)도 종래와 동일하게 스크롤(2)과, 상기 스크롤(2) 내에 설치되는 임펠러(3)로 구성되며, 상기 스크롤(2)과 임펠러(3)의 구성요소도 종래와 동일하다.

다만, 종래의 시로코 팬(1)의 컷오프는 임펠러(3)의 날개(10)와 평행하지만, 본 발명에서는 이와는 달리 컷오프(7)가 임펠러(3)의 날개(10)와 서로 엇갈리도록 형성된다. 즉 컷오프(7)는 흡입면(8)에서 바닥면(9)으로 소정 각도로 경사지게 형성한다. 왜냐하면, 이렇게 구성함으로써 종래와는 달리 임펠러(3)의 날개(10)가 회전하여 컷오프(7)를 통과할 때 날개(10)가 컷오프(7)의 전체와 동시에 만나지 않고 서로 엇갈려서 통과하므로 공기의 유동이나 소음 감소의 측면에서 유리하기 때문이다.

컷오프(7)의 경사의 방향은 흡입면(8)에서 바닥면(9) 방향으로 하향되도록형성하는 것이 바람직하다.

한편, 도 6 및 도 7에 도시한 바와 같이, 상기 컷오프(7)는 소정의 곡률을 가진 곡선으로 형성하는 것도 가능하다. 그리고 상기 컷오프(7)의 곡선은 하방으로 오목하게 형성할 수도 있고, 상방으로 오목하게 형성할 수도 있다.

상술한 바와 같이 구성된 본 발명에 따른 시로코 팬의 작용을 설명하면 다음과 같다.

종래와 동일하게 임펠러(3)의 회전에 의해 스크롤(2)의 흡입구(4)를 통해 흡입된 공기는 스크롤(2) 내를 유동한 뒤 스크롤(2)의 디퓨저부(20)의 선단인 토출구(5)를 통해 시로코 팬(1)의 외부로 토출된다.

이때, 본 발명에서는 종래와는 달리 스크롤(2)의 토출구(5)에 형성된 컷오프(7)가 소정 각도로 경사져 있으므로 시로코 팬(1) 내로 흡입된 공기가 외부로 원활하게 토출된다.

상세히 설명하면, 임펠러(3)의 날개(10)는 컷오프(7)와 소정 각도 경사져 있으므로 임의의 하나의 날개(10) 전체단면이 상기 컷오프(7)이 전부분과 동시에 만나지 않고 연속적으로 교행하게된다. 즉 날개(10)와 컷오프(7)가 서로 엇갈려서 차례대로 통과하므로 상기 날개(10)가 컷오프(7)를 통과할 때 발생되는 압력의 변동이 상당부분 감소된다.

이는, 임의의 날개를 기준으로 볼때 날개(10)의 일측이 흡입면(8)에서 접촉하기 시작하며, 상기 날개(10) 타측이 바닥면(9) 부분에서 접촉함으로써 상기 날개(10)가 컷오프(7)를 통과하게 되므로 날개(10)와 컷오프(7)의 간섭에 의한 압력 변동이 급하지 않고 자연스럽게 된다.

즉 날개(10)와 컷오프(7)가 서로 교차할 때 부분적으로 서로 위상차이를 가지게 되기때문에 상호간의 간섭으로 발생하는 압력의 변동이 날개방향으로 자연스럽게 일어나게 되어 유동이 원할하게 된다.

뿐만 아니라, 날개(10)와 컷오프(7) 사이의 거리가 아주 가까워도 BPF에 의한 이산주파수음을 효과적으로 억제할 수 있게 된다.

또한 본 발명에 의하면, 컷오프(7)가 바닥면(9) 방향으로 하향 경사져 있으므로 상대적으로 바닥면(9) 부분의 영역은 넓어지게 되고, 흡입면(8) 부분의 면적을 적어지게 된다. 즉. 토출속도가 상대적으로 크고 유동이 비교적 안정적인 바닥면(9) 부분의 토출 면적은 크게 되고, 반대로 토출속도가 작고 불안정한 유동이 되기 쉬운 흡입면(8) 부분의 토출 면적은 줄어들게 되어 전체적으로 풍량이 증가하고 유동이 안정적으로 되게 된다.

또한 종래에 비하여 실제로 디퓨징이 일어나는 스크롤(2)의 길이는 증가하게 되어 정압의 회복에 유리하여 유동이 안정적이 되며, 풍량이 증가하게 된다.

한편, 컷오프(7)의 경사각을 tanα = H/L (여기서 H는 스크롤의 폭이며, L은 컷오프의 폭)로 정의했을 때 가장 바람직한 경사각(α)이 존재하는 것을 예상할 수 있다.

왜냐하면, 경사각(α)이 최대 즉 90°도가 될때는 경사가 없는 것과 동일하므로 0°와 90°의 사이에 가장 바람직한 경사각(α)이 존재한다는 것을 예상할 수 있기 때문이다.

컷오프(7)의 경사각(α)의 변화에 따른 소음을 측정한 결과를 도 9에 도시하였다. 도 9에 도시된 2가지의 실험 결과는 벨마우스의 곡률을 달리한 2가지의 시로코 팬에 대한 실험 결과이다.

컷오프(7)에 소정 각도의 경사를 주었을 때 소음이 감소하는 것을 도 9에서 확인 할 수 있다.

경사각(α)이 0°인 경우, 즉 종래의 시로코 팬에서는 소음이 약 45.2dB인데 반하여, 경사각(α)이 약 35°인 경우에는 소음은 약 41.2dB이 된다.

경사각(α)의 범위를 20° ~ 50°로 할 때 소음의 감소가 큰 것을 알 수 있으며, 특히 경사각(α)의 범위가 30° ~ 40°인 경우에 소음은 더욱 효율적으로 감소된다.

상술한 바와 같은 본 발명에 따른 시로코 팬은 패키지형태의 공기조화기, 창문형 공기조화기, 천정형 혹은 천정 매립형 공기조화기 등에 사용할 수 있다. 또한 실내 팬코일 유니트용 또는 사무기기 혹은 주방기기의 방열을 목적으로 하거나 산업용 시로코 블로워, 기타 시로코 팬/블로워 등에 사용할 수 있다.

이상에서와 같이 설명한 본 발명이 효과를 설명하면 다음과 같다.

첫째, 본 발명에 따른 시로코 팬에 의하면 시로코 팬의 동작시에 발생하는 BPF에 의한 이상소음을 효율적으로 감소시킬 수 있으므로, 본 발명의 시로코 팬을 공기조화기 등에 사용할 때 정숙한 운전을 구현할 수 있다는 장점이 있다.

둘째, 컷오프와 임펠러의 날개 사이의 거리가 작아지더라도 BPF에 의한 이상소음을 효율적으로 감소시킬 수 있으므로 시로코 팬의 설계의 자유도가 증가된다.

마지막으로, 시로코 팬의 풍량을 증가시킬 수 있고, 유동이 원활해지므로 시로코 팬의 성능이 향상된다는 효과가 있다.

Claims

흡입구가 형성된 흡입면과 상기 흡입면에 대향되며 폐쇄된 바닥면을 가지는 스크롤과, 상기 스크롤 내부에 설치되어 회전함으로써 공기를 흡입 및 토출시키는 임펠러를 포함하여 구성되는 시로코 팬에 있어서,

상기 시로코 팬의 컷오프는 경사지게 형성되어, 회전하는 상기 임펠러의 임의의 하나의 날개가 상기 컷오프를 통과시 상기 임펠러의 날개의 전체단면이 상기 컷오프의 전부분과 동시에 만나지 않고 교행하게 됨으로써, 소음이 저감되고 유동이 안정화되는 것을 특징으로 하는 시로코 팬.
제1항에 있어서, 상기 컷오프는 상기 스크롤의 흡입면에서 상기 바닥면으로 하향 경사진 것을 특징으로 하는 시로코 팬.
제2항에 있어서, 상기 컷오프의 경사각의 범위는 20°~ 50°인 것을 특징으로 하는 시로코 팬.
제3항에 있어서, 상기 컷오프의 경사각의 범위는 30°~ 40°인 것을 특징으로 하는 시로코 팬.
제2항에 있어서, 상기 컷오프는 소정 곡률을 가지는 곡선형으로 형성되는 것을 특징으로 하는 시로코 팬.
제5항에 있어서, 상기 컷오프는 아래로 볼록한 곡선형인 것을 특징으로 하는 시로코 팬.
제5항에 있어서, 상기 컷오프는 위로 볼록한 곡선형인 것을 특징으로 하는 시로코 팬.
제6항 또는 제7항에 있어서, 상기 컷오프의 시작점과 끝점을 연결하는 직선과 수평선 사이의 각도(경사각)의 범위는 20°~ 50°인 것을 특징으로 하는 시로코 팬.
제8항에 있어서, 상기 컷오프의 경사각의 범위는 30°~ 40°인 것을 특징으로 하는 시로코 팬.