KR100375623B1 - 진공 청소기의 팬 구조 - Google Patents

Abstract

본 발명에 따른 진공 청소기의 팬 구조는 외부 유체가 흡입되도록 하기 위하여 중앙에 가공되어 있는 외부 유체 흡입구와, 상기 외부 유체 흡입구의 외측에 길이가 엇갈림 식으로 마련되어 흡입되는 유체의 유량을 증가시키기기 위한 블레이드와, 상기 블레이드의 외측에 방사 상으로 마련되어 상기 블레이드로부터 받은 운동 에너를 압력 에너지로 바꾸기 위한 디퓨저와, 상기 블레이드의 상측을 덮도록 마련되어 블레이드를 통과하는 외부 유체의 유로를 형성하게 되는 쉬라우드와, 외부로 유체가 빠져나가도록 하는 토출 안내깃으로 이루어진 것을 특징으로 한다.

이와 같은 구성을 취하는 본 발명은 디퓨저의 형상과 수가 종래와 다르게 하고, 블레이드의 형상이 종래와 다른 특이한 형상으로 마련됨으로써, 팬의 흡입효율이 높아지는 동시에 소음을 줄일 수 있는 효과가 있어, 휴대용 전기 청소기와 같이 낮은 입력 전원과 한정된 사용시간 등 제한되는 사양의 범위 내에서 높은 팬 효율을 달성하여야 하는 곳에 있어서는 유리하게 사용될 수 있는 장점이 있다.

Description

진공 청소기의 팬 구조{The fan structure of vacuum cleaner}

본 발명은 진공 청소기의 흡입 팬에 관한 것으로, 보다 상세하게는 진공 청소기에 있어 외부 유체가 흡입되도록 하는 흡입력을 원천적으로 부여하게 되는 흡입 팬의 효율을 개선할 수 있는 흡입 팬에 관한 것이다.

진공 청소기를 그 사용 용도와 형태상으로 구분하여 볼 때, 일반 가정에서 사용하고 있는 실린더 형과, 영업장과 같이 사용규모가 큰 곳에 고 출력으로 사용하게 되는 포트형(일명, 캐니스터 : Canister)과, 휴대가 간편하도록 하여 낮은 출력으로도 원하는 목적을 달성할 수 있어 차량 내부를 청소할 때 등에 사용되는 충전기가 구비된 포터블 형이 있다.

이러한 여러 종류의 진공 청소기 중에서 상기 포터블형과 같이 충전기가 구비되어 충전이 되어 사용되는 충전식 전기 청소기는, 배터리의 용량이나 전압 등의 제한으로 인하여 전기 청소기를 사용함에 충분한 정도의 출력을 낼 수 없는 경우가 있는데, 이러한 경우에도 본 발명과 같이 흡입 팬의 형상을 적절하게 변형함으로써 낮은 전력으로도 높은 흡입 효율을 달성할 수 있게 된다.

도 1은 종래 진공 청소기의 개략적인 구성도 이다.

도 1을 참조하면, 종래 진공 청소기의 유로 시스템은 외부 유체를 흡입하는 동력을 제공하기 위하여 진공 청소기의 최 상단에 마련되는 흡입 모터(10)와, 상기 흡입 모터(10)의 하단에 마련되어 블레이드가 상기 흡입 모터(10)의 동력을 제공받아 외기를 흡입하는 흡입 팬(20)과, 상기 흡입 팬(20)의 하단에 마련되어 상기 흡입 팬(20)에 의해서 흡입된 외부 유체 중에 포함된 먼지 등의 오물을 걸러내기 위한 오물 필터(30)와, 상기 오물 필터(30)의 하단에 설치되어 상기 오물 필터(30)에 의해서 걸러진 먼지를 저장하게 되는 오물 저장 버켓(40)과, 상기 오물 저장 버켓(40)의 하단에 설치되어 상기 흡입 팬(20)에 의해서 흡입되는 외기가 일정 수준의 높은 흡입 속도를 가지도록 하기 위한 흡입 노즐(50)로 구성된다.

이와 같이 구성되는 종래 유로 시스템의 동작을 순차적으로 설명하면, 사용자가 청소를 하기 위하여 파워를 온 시키면, 상기 흡입 모터(10)가 회전하게 되고, 상기 흡입 모터(10)가 회전하게 되면 흡입 모터(10)의 하단에 체결되어 있는 흡입 팬(20)도 동시에 회전하게 되어 유체에 압력을 제공하게 된다.

상기 흡입 팬(20)에 설치된 블레이드의 회전으로 인하여 외부 유체가 빨려 올라오게 되는데, 이러한 외부 유체의 유동은 결과적으로 상기 흡입 노즐(50)을 통하여 외부 유체가 흡입 되도록 만든다.

이와 같이 흡입된 외부유체는 곧장 상기 오물 필터(30)로 향하게 되고, 상기 오물 필터(30)에서는 유체는 통과가 자유로우나 일정한 크기를 넘어서는 오물 등은 통과되지 못하고 걸러지게 된다.

이와 같이 오물 필터(30)를 통과하지 못한 오물은 낙하되어 오물 저장 버켓(40)에 저장되어 청소기의 동작은 종료되는 것이다.

또한, 상기 오물 필터(30)를 통과한 외부 유체는 흡입 팬(20)과, 흡입 모터(10)를 차례대로 통과하여 외부로 배출되는데, 이 때 상기 흡입 모터(10)를 통과하면서 흡입 모터(10)에 발생되는 고열을 식히게 된다.

위에서 살펴 본 바와 같은 시계열적인 순서를 거치면서, 외부 유체에 포함되어 있던 오물은 걸러지게 되고, 전기 청소기의 사용자는 상기 오물 저장 버켓(40)에 일정 수준이상으로 오물이 쌓임으로써 공기의 유동이 차단되어 전기 청소기의 출력이 감소되었다는 생각이 들면 이를 비우기만 하면 되는 것이다.

종래 진공 청소기에 사용된 상기 흡입 팬(20)의 구성을 도 2를 참조하여 개략적으로 설명하도록 한다.

상기 흡입 팬(20)의 구성은 외부 유체를 빨아들이기 위해 고속으로 회전되는 블레이드(21)와, 상기 블레이드(21)의 끝단에 연속되어 나선상으로 마련되어 상기 블레이드(21)에서 전달된 운동에너지가 압력에너지로 바뀌어 고압으로 된 유체가 흡입팬(20)으로부터 배출되도록 안내하는 디퓨저(Diffuser)(22) 및 케이싱(23)과, 상기 블레이드(21)의 측면을 막아 덮개역할을 하기 위하여 블레이드(21)의 측면에 도우넛 형상으로 마련되는 쉬라우드(Shroud)(24)와, 외부 유체가 흡입되는 유체 흡입구(25)와, 유체를 배출하는 토출구(26)로 구성되어 있다.

이와 같이 구성된 종래 흡입 팬(20)의 작동을 설명하면, 상기 유체 흡입구(25)로 흡입된 유체는 상기 블레이드(21)에서 힘을 받아 고속으로 외부로 밀려가면서 운동에너지를 받게 되고, 운동에너지가 압력에너지로 바뀌어 고압으로 변한 유체는 상기 디퓨저(22) 및 상기 케이싱(23)을 통하여 외부로 배출된다.

도 3은 도 2에 개시된 바와 같은 흡입 팬을 블레이드를 구성을 중심으로 개략적으로 나타낸 도면이다. 다만, 상기 디퓨저(22)와 상기 쉬라우드(24)는 도시되지 않았다.

그러나, 이와 같은 종래의 흡입 팬(20)은 흡입 효율이 중요하게 대두되지 않는 대용량의 청소기에 사용되는 흡입 팬이 그대로 축소된 것으로서, 휴대용 청소기와 같이 충전기가 사용되어야 되며 휴대용이라는 본질적인 사양으로 인하여 블레이드를 크게 만들 수 없는 청소기에는 전력의 제한으로 인하여 효율이 중요시된다고 할 것이다.

이러한 요인으로 인하여 대용량의 청소기에 사용되는 흡입 팬의 효율이 50 ~ 70%임에 반하여, 동일한 형상을 줄인 흡입 팬이 사용되는 휴대용 청소기에서는 흡입 팬의 효율이 30 ~ 50%에 그치게 되어, 외부유체를 고속으로 흡입할 수가 없기 때문에 휴대용 전기 청소기에서는 일반적인 대용량의 청소기보다 효율이 높은 흡입 팬이 절실히 요구된다.

본 발명은 이상에서 언급된 바와 같은 문제를 개선하기 위하여 창출된 것으로서, 휴대용 청소기와 같이 제품 사양상의 제한으로 인하여 큰 흡입 팬이 사용될 수 없고, 배터리의 용량으로 인하여 큰 전력이 공급될 수 없는 전기 청소기에 적절히 사용될 수 있도록 흡입 팬의 형상을 적절하게 변형하여, 공급되는 전력에 비하여 높은 효율을 얻는 동시에 장시간 사용할 수 있는 흡입 팬을 제공하는 것을 목적으로 한다.

도 1은 종래 진공 청소기의 개략적인 구성도.

도 2는 종래 진공 청소기에 사용되는 흡입 팬의 구성도.

도 3은 도 2에 개시된 흡입 팬을 블레이드를 중심으로 개략적으로 나타낸 도면.

도 4는 본 발명에 따른 진공 청소기의 팬 구조를 도 3과 같이 개략적으로 나타낸 도면.

도 5는 본 발명에 따른 진공 청소기 팬 구조의 블레이드 단면을 보여주는 도면.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

10.............흡입 모터 20.............흡입 팬

30.............오물 필터 40.............오물 저장 버켓

50.............흡입 노즐 21, 32.........블레이드

22, 33.........디퓨저 23.............케이싱

24, 34.........쉬라우드 25.............유체 흡입구

31.............외부 유체 흡입구 35.............토출구

상기한 바와 같은 목적으로 달성하기 위하여 본 발명에 따른 진공 청소기의 팬 구조는 외부 유체가 흡입되도록 하기 위하여 중앙에 가공되어 있는 외부 유체흡입구와, 상기 외부 유체 흡입구의 외측에 길이가 엇갈림 식으로 마련되어 흡입되는 유체의 유량을 증가시키기기 위한 블레이드와, 상기 블레이드의 외측에 방사 상으로 마련되어 상기 블레이드로부터 받은 운동 에너지를 압력 에너지로 바꾸기 위한 디퓨저와, 상기 블레이드의 상측을 덮도록 마련되어 블레이드를 통과하는 외부 유체의 유로를 형성하게 되는 쉬라우드와, 외부로 유체가 빠져나가도록 하는 토출 안내깃으로 이루어진 것을 특징으로 한다.

본 발명은 위에서 간략하게 언급된 바와 같이 팬의 기본적인 구조를 개선한 것으로서 블레이드의 형상을 개선할 뿐 아니라, 디퓨저의 형상이 종래와 다르게 형성되도록 하고 또한 팬 토출구를 블레이드의 수와 다르게 형성하여 팬의 효율을 높일 수 있게 된다.

도 4는 본 발명에 따른 진공 청소기의 팬 구조를 도 3과 같이 개략적으로 나타내는 도면이다.

도 4를 참조하면, 본 발명에 있어 진공 청소기는 외부 유체가 흡입되도록 하기 위하여 중앙에 형성되어 있는 외부유체 흡입구(31)와, 상기 외부 유체 흡입구의 외측으로 엇갈리게 마련됨으로써 흡입되는 유체의 유량이 보다 많아지도록 하기 위한 블레이드(32)와, 상기 블레이드(32)의 외부에 방사형으로 마련되어 블레이드(32)로 부터 받은 운동 에너지를 압력 에너지로 바꾸기 위한 디퓨저(33)와, 상기 블레이드(32)의 상면을 덮도록 마련되어 블레이드(32)를 통하여 외부 유체의 유로를 형성하게 되는 쉬라우드(34)와, 흡입 팬의 밖으로 유체가 빠져나가게 되는 토출구(35)으로 이루어져 있다.

이상에서 설명된 바와 같은 진공 청소기의 개략적인 팬 구조에 있어서 핵심적인 구성 요소를 이하에서 좀더 상세히 설명하면, 상기 디퓨저(33)는 종래 나선상의 디퓨저와는 달리 방사 상으로 마련되는데, 이러한 이유는 휴대용 청소기와 같이 팬의 크기가 작게 형성되어 야만 하는 경우에는 토출된 유체가 바로 팬을 빠져나가도록 함으로써 확산경로로 인한 유동 손실이 작아지도록 하기 위해서이고, 이와 같이 유동손실을 억제하기 위해서 상기 디퓨저(32)는 직선으로 마련되는 것이다.

또한, 상기 디퓨저(33)는 상기 블레이드(32)의 개수와는 다르도록 마련되는데, 이는 블레이드(32)에서 발생되는 소음의 날개깃 통과 주파수(Blade Passing Frequency : BPF, 이하 "BPF"라 한다.)와 디퓨저(33)에서 발생되는 소음의 BPF를 다르게 함으로써, 특정 주파수에서 소음이 증대되는 것을 막기 위해서 이다.

그리고, 상기 블레이드(32)로 유체가 유입되는 유입단에는 개개의 블레이드(32)가 엇갈림 식으로 마련되는데 이를 자세히 설명하면, 하나의 블레이드(32)는 상기 외부 유체 흡입구(31)의 안쪽으로 좀 더 연장되고, 이에 이웃한 또 다른 블레이드(32)는 외부 유체 흡입구(31)의 외주에 닿을 정도로 짧은 길이로 개개의 블레이드(32)가 엇갈리도록 마련되는 것을 이르는 말이다.

이와 같이 블레이드(32)가 엇갈림 식으로 마련되는 근거를 설명하면, 토출되는 유체의 토출유동 속도를 균일화하기 위하여 블레이드(32)의 수를 늘리게 되면, 블레이드(32)가 외부유체 흡입구(31)를 향해 다가오는 공기에 대해 블로킹역할을 하게 되어 유량이 감소되는 현상이 발생되는데, 이러한 유량 감소현상을 방지함으로써 팬의 효율을 높이기 위하여 개개의 블레이드(32)가 서로 엇갈리게 설치되는것이다.

한편, 전체적으로 원을 중심으로 블레이드(32)의 내경이 작아지는 특징으로 갖는데 이는 팬의 정압을 상승시키기 위한 것으로서, 팬의 정압 상승은 블레이드(32) 외경에서의 각속도의 제곱과 내경에서의 각속도 제곱의 차에 비례하기 때문으로, 내경이 줄게되고 외경이 같은 경우에는 각속도 제곱의 차가 커지고 그 만큼 정압상승이 가능한 것이다.

도 5는 도 4에 도시된 바와 같은 블레이드(32)의 단면(A-A')을 보여주는 도면이다.

도 5를 참조하면, 블레이드(32) 내측의 단면은 타원형의 구조를 갖게 되는데, 이와 같이 타원형의 구조를 갖게 되는 것은 유체가 유입되는 과정에서 블레이드(32)가 공기에 가하게 되는 저항을 줄여주기 위해서이다.

상술된 바와 같이 본 발명에 따른 진공 청소기의 팬 구조는, 입력되는 전력 세기가 동일하게 유지되도록 하면서도 흡입효율이 높아지도록 함으로써 휴대용 전기청소기와 같이 전력이나 크기와 같이 제품의 외적인 요인으로 인하여 사양이 제한되어 사용되는 경우에는 큰 장점이 있다.

또한, 설명된 바와 같은 전기 청소기의 팬 구조는 전기 청소기, 특히 휴대용 청소기에 사용될 수 있을 뿐 아니라, 낮은 입력 전원으로 높은 효율을 달성하여야 하는 경우에 사용 될 수 있고, 이러한 팬 구조는 당업자라면 동일한 사상의 범위 내에서 용이한 변형으로 가하여 또 다른 발명을 손쉽게 창안할 수 있을 것이다.

상기된 바와 같은 구성을 취하는 본 발명은 디퓨저의 형상과 수가 종래와 다르게 하고, 블레이드의 형상이 종래와 다른 특이한 형상으로 마련됨으로써, 팬의 흡입효율이 높아지는 동시에 소음을 줄일 수 있는 효과가 있어, 휴대용 전기 청소기와 같이 낮은 입력 전원과 한정된 사용시간 등 제한되는 사양의 범위 내에서 높은 팬 효율을 달성하여야 하는 곳에 있어서는 유리하게 사용될 수 있는 장점이 있다.

Claims (3)

1. 외부 유체가 흡입되도록 하기 위하여 중앙에 가공되어 있는 외부 유체 흡입구와,

   상기 외부 유체 흡입구의 외측에 길이가 엇갈림 식으로 마련되어 흡입되는 유체의 유량을 증가시키기기 위한 블레이드와,

   상기 블레이드의 외측에 방사 상으로 마련되어 상기 블레이드로부터 받은 운동 에너지를 압력 에너지로 바꾸기 위한 디퓨저와,

   상기 블레이드의 상측을 덮도록 마련되어 블레이드를 통과하는 외부 유체의 유로를 형성하게 되는 쉬라우드와,

   외부로 유체가 빠져나가도록 하는 토출 안내깃으로 이루어진 것을 특징으로 하는 전기 청소기의 팬 구조.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 블레이드와 상기 디퓨저는 그 수를 달리하도록 마련되는 것을 특징으로 하는 전기 청소기의 팬 구조.
3. 제 1항에 있어서,

   상기 블레이드는 상기 외부 유체 흡입구 쪽으로 접하는 흡입단은, 상기 블레이드가 유체에 미치는 공기의 저항이 최소로 되도록 하기 위하여 그 단면이 단부로갈수록 급격히 작아지는 타원형으로 마련되는 것을 특징으로 하는 전기 청소기의 팬 구조.