KR100635212B1 - 원심송풍기용 임펠러 - Google Patents

Abstract

본 발명은 원심송풍기용 임펠러에 관한 것으로서, 중앙에 공기입구(70a)를 구비하는 원판형의 상부캡(71)과, 공기입구(70a) 둘레에 방사형패턴으로 구비되는 복수의 블레이드(73)와, 상부캡(71) 및 블레이드(73)와 함께 공기 유동을 위한 유동채널(70b)을 형성하도록 블레이드(73)에 결합되는 하부캡(72)과, 유동채널(70b) 내에 공기입구(70a)를 중심으로 방사형패턴으로 설치되어 유동채널(70b) 내의 공기를 가이드하는 가이드수단을 포함하여 이루어진다. 이러한 본 발명에 의하면, 유동채널(70b)을 통과하는 공기가 가이드수단에 의해 가이드되어 일측으로 치우침없이 유동채널(70b) 끝의 공기출구(70c) 쪽으로 원활하게 이동되기 때문에, 유동손실을 줄일 수 있다.

원심송풍기, 임펠러, 블레이드, 가이드홈, 가이드리브

Description

원심송풍기용 임펠러{Impeller for use in centrifugal fan}

도 1은 일반적인 진공청소기의 구성을 개략적으로 나타낸 평면도이다.

도 2는 도 1에 도시된 일반적인 진공청소기에 사용되는 원심송풍기의 일부를 절개하여 나타낸 측면도이다.

도 3은 도 2에 도시된 원심송풍기의 커버 일부를 절개하여 나타낸 정면도이다.

도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 의한 원심송풍기용 임펠러를 개략적으로 나타낸 사시도이다.

도 5a 및 5b는 도 4에 도시된 원심송풍기용 임펠러의 일부분을 발췌하여 나타낸 절개사시도 및 저면사시도이다.

도 6은 도 4에 도시된 원심송풍기용 임펠러가 원심송풍기에 장착되어 작동되는 상태를 설명하기 위한 도면이다.

도 7은 본 발명의 다른 실시예에 의한 원심송풍기용 임펠러를 나타낸 일부 절개사시도이다.

< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >

70,80;임펠러 70a,80a;공기입구

70b,80b;유동채널 70c,80c;공기출구

71,81;상부캡 72,82;하부캡

73,83;블레이드 71a,72a;가이드홈

81a,82a;가이드리브

본 발명은 송풍기용 임펠러에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 원심송풍기의 유동손실 및 작동소음이 저감되도록 개선된 원심송풍기용 임펠러에 관한 것이다.

송풍기는 임펠러를 회전시켜 공기를 이송시키는 기계로, 공기입구와 공기출구의 압력비가 1.1미만인 것을 휀(fan)이라 하고 압력비가 1.1 이상 2.0미만인 것을 블로워(blower)라고 하는데, 이 팬과 블로워를 통상적으로 송풍기라고 한다.

송풍기는 공기의 이송방향과 임펠러의 축이 이루는 각도에 따라 원심송풍기와 축류송풍기로 구분된다. 원심송풍기는 공기가 임펠러의 반경방향으로 이송되는 송풍기이고, 축류송풍기는 공기가 임펠러의 축방향과 같은 방향으로 이송되는 송풍기이다.

원심송풍기는 축류송풍기에 비해 소음이 작고 원심력을 이용해 고압을 발생시킬 수 있어 다양한 분야에 이용되고 있으며, 특히, 진공청소기에 사용되는 흡입력발생장치로 널리 이용되고 있다.

도 1은 원심송풍기가 적용된 일예로서 일반적인 진공청소기의 구성을 개략적으로 나타낸 평면도이고, 도 2는 도 1에 도시된 일반적인 진공청소기에 사용되는 원심송풍기의 일부를 절개하여 나타낸 측면도이다.

도 1에 도시된 것과 같이, 일반적인 진공청소기의 본체케이스(10) 내부는 먼지나 오물 등의 이물질이 집진되는 집진실(13)과 집진실(13)을 진공상태로 만들어주는 진공원이 설치된 진공원실(15)로 구획된다. 집진실(13)에는 먼지봉투(20)가 집진실(13)과 본체케이스(10)의 외부를 연결하는 유입구(17)에 연결되도록 설치된다. 그리고, 진공원실(15)에는 흡입력을 발생시키는 진공원으로 원심송풍기(30)가 설치된다.

원심송풍기(30)는 집진실(13) 내의 공기를 진공원실(15) 측으로 흡인하여 집진실(13)을 진공상태로 만든다. 이에 의해, 본체케이스(10)의 전방에 구비된 유입구(17)를 통해 외부공기가 집진실(13)에 설치되어 있는 먼지봉투(20) 내부로 유입되고, 먼지봉투(20) 내부로 유입된 공기는 먼지봉투(20)를 통과하여 원심송풍기(30)를 거쳐 본체케이스(10)의 외부로 배출된다.

원심송풍기(30)는 도 2에 도시된 것과 같이, 흡기구(31a)를 구비하는 커버(31)와, 배기구(32a)를 갖는 하우징(32)과, 커버(31) 내부에 설치된 임펠러(40)와, 임펠러(40)를 회전시키는 모터(50)와, 임펠러(40)에 의해 흡입된 공기를 모터(50)로 압송시키는 디퓨저(60)를 포함하여 구성된다.

임펠러(40)는 상/하부캡(41)(42) 및 복수의 블레이드(43)로 이루어지며, 상부캡(41)의 중앙부에는 공기가 흡입되는 공기입구(40a)가 구비된다. 복수의 블레이드(43)는 상부캡(41)과 하부캡(42) 사이에 동일한 간격을 갖도록 방사형으로 설치된다.

모터(50)는 하우징(32)의 내측벽에 고정 설치된 스테이터(51)와, 스테이터(51)와의 전자기적인 상호작용에 의해 회전되도록 스테이터(51) 내측에 설치된 로터(52)와, 로터(52)의 중앙에 결합된 회전축(53)으로 이루어진다. 회전축(53)의 일단부에는 임펠러(40)가 결합된다.

디퓨저(60)는, 원판형상의 디퓨저본체(61)와, 임펠러(40)의 외주로부터 다소 이격되도록 임펠러(40)의 둘레에 설치되어 공기를 모터(50) 측으로 압송시키는 디퓨저베인(62)과, 디퓨저본체(61)의 원주 방향으로 배치되어 디퓨저베인(62)에 의해 압송되는 공기를 모터(50) 측으로 안내하는 가이드베인(63)으로 이루어진다.

이와 같은 구성으로 이루어진 원심송풍기의 동작은 다음과 같다.

모터(50)에 전원이 인가되면, 스테이터(51)와 로터(52)의 전자기적인 상호작용에 의해 로터(52)가 회전하고, 로터(52)의 회전과 함께 로터(52)와 회전축(53)으로 연결되어 있는 임펠러(40)가 고속으로 회전하게 된다. 회전하는 임펠러(40)는 흡기구(31a) 전방의 공기를 커버(31)의 내부로 끌어당기게 된다. 따라서, 커버(31) 전방의 공기는 커버(31)의 흡기구(31a) 및 임펠러(40)의 공기입구(40a)를 통해 임펠러(40) 내부로 흡입된다. 임펠러(40) 내부로 흡입된 공기는 임펠러(40) 내부에 복수의 블레이드(43)에 의해 형성된 복수의 유동채널(40b;도 3참조)을 통과하여 유동채널(40b) 끝에 형성되어 있는 공기출구(40c;도 3참조)를 통해 배출된다.

그리고, 이렇게 임펠러(40)의 중앙에서 방사형으로 배출되는 공기는 디퓨저베인(62)을 통과하여 디퓨저베인(62)과 커버(31) 사이의 공간으로 압송되며, 압송된 공기는 가이드베인(63)에 의해 모터(50) 측으로 안내된다. 모터(50) 측으로 가 이드된 공기는 로터(52)와 스테이터(51)에서 발생되는 열을 냉각시키면서 하우징(32)의 배기구(32a)를 통해 배기된다.

도 3은 도 2에 도시된 송풍기의 커버 일부를 절개하여 나타낸 정면도로, 원심송풍기 작동시 임펠러를 통과하는 공기의 흐름을 개략적으로 도시한 것이다.

도 3에 도시되어 있는 것과 같이, 임펠러(40)가 반시계방향으로 회전하면, 임펠러(40)의 공기입구(40a)로 흡입된 공기는 블레이드(43)와 블레이드(43) 사이에 형성된 유동채널(40b)을 통해 공기출구(40c) 쪽으로 빠져나가게 된다.

그런데, 이러한 종래 원심송풍기용 임펠러(40)는 도 3에 나타나 있는 것과 같이, 공기입구(40a)로 흡입된 공기가 유동채널(40b)을 통과할 때 나선형의 불균일한 유동을 보이게 된다. 따라서, 유동채널(40b)을 통과하는 공기가 유동채널(40b) 전체에 걸쳐 고르게 분포되지 못하고 한쪽으로 치우치는 현상이 나타낸다.

이렇게 유동채널(70b) 내를 유동하는 공기 중 많은 부분이 한쪽으로 치우쳐 블레이드(43)의 측벽에 부딪치면 유동 공기의 유동손실이 발생되어 원심송풍기의 효율이 떨어지게 된다.

또한, 상기와 같은 종래의 임펠러(70)는, 임펠러(40)의 공기출구(40c)를 빠져나온 공기가 임펠러(40)의 둘레에 환형으로 배치된 디퓨저베인(62)에 일측으로 치우친 상태로 부딪치기 때문에, 작동 소음이 증가되는 문제가 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 감안하여 안출된 것으로서, 임펠러 내부에 형성된 유동채널을 통과하는 공기가 일측으로 치우치는 불균일한 유동을 줄여 유동 손실을 감소시키고, 공기의 치우침 유동에 의해 발생되는 소음을 줄일 수 있는 원심송풍기용 임펠러를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 원심송풍기용 임펠러는, 중앙에 공기입구를 구비하는 원판형의 상부캡과, 상기 공기입구 둘레에 방사형패턴으로 구비되는 복수의 블레이드와, 상기 상부캡 및 상기 블레이드와 함께 공기 유동을 위한 유동채널을 형성하도록 상기 블레이드에 결합되는 하부캡과, 상기 유동채널 내에 상기 공기입구를 중심으로 방사형패턴으로 설치되어 상기 유동채널 내의 공기를 가이드하는 가이드수단을 포함하여 이루어진다.

이러한 본 발명에 의하면, 유동채널을 통과하는 공기가 가이드수단에 의해 가이드되어 일측으로 치우침없이 유동채널 끝의 공기출구 쪽으로 원활하게 이동되기 때문에, 유동손실을 줄일 수 있다.

상기와 같은 구성으로 이루어진 본 발명에 있어서, 상기 가이드수단은 상기 상부캡 및 상기 하부캡 중 적어도 어느 하나의 내측면에 형성되는 가이드홈일 수 있다.

여기에서, 상기 복수의 블레이드는 일측으로 굽어진 형태를 가지며, 상기 가이드홈은 상기 블레이드와 동일한 곡률을 갖도록 일측으로 굽어진 것일 수 있다.

그리고, 상기 가이드홈은 각각의 유동채널에 동일한 간격으로 복수가 배치될 수 있다.

한편, 본 발명에 의한 원심송풍기용 임펠러에 있어서, 상기 가이드수단은 상 기 상부캡 및 상기 하부캡 중 적어도 어느 하나의 내측면에 구비되는 가이드리브일 수 있다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 의한 원심송풍기용 임펠러에 대하여 설명한다.

도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 의한 원심송풍기용 임펠러를 개략적으로 나타낸 사시도이고, 도 5a 및 5b는 도 4에 도시된 원심송풍기용 임펠러의 일부분을 발췌하여 나타낸 절개사시도 및 저면사시도이고, 도 6은 도 4에 도시된 원심송풍기용 임펠러가 원심송풍기에 장착되어 작동되는 상태를 설명하기 위한 도면이고, 도 7은 본 발명의 다른 실시예에 의한 원심송풍기용 임펠러를 나타낸 일부 절개사시도이다.

본 발명을 설명함에 있어서, 원심송풍기의 구성은 도 2에 도시된 종래 원심송풍기를 참조하여 설명한다.

도 4에 도시된 것과 같이, 본 발명의 바람직한 실시예에 의한 원심송풍기용 임펠러(70)는, 중앙부에 공기입구(70a)가 형성된 원판형의 상부캡(71)과, 상부캡(71)과의 사이에 공간이 형성되도록 상부캡(71)과 결합되는 원판형의 하부캡(72)과, 상부캡(71)과 하부캡(72) 사이에 개재되는 복수의 블레이드(73)와, 상부캡(71) 및 하부캡(72) 각각에 구비되는 가이드홈(71a)(72a)을 포함한다.

상부캡(71)은 그 중앙부가 상부로 다소 솟아있는 원형의 판이며, 그 중앙에 원형의 공기입구(70a)가 구비된다. 도 5a에 나타나 있는 것과 같이, 상부캡(71)의 내부면에는 자세히 후술하게 될 가이드홈(71a)이 다수 형성된다.

하부캡(72)은 그 크기가 상부캡(71)보다 다소 작은 원형의 판으로, 그 중앙에 모터(50;도 2참조)의 회전축(53;도 2참조)이 결합되는 결합공(72b;도 6참조)이 형성된다. 하부캡(72)의 내측면에는 상부캡(71)과 마찬가지로 다수의 가이드홈(71a)이 상부캡(71a)에 대응되도록 형성된다.

블레이드(73)는 일측으로 굽어진 형태를 가지며, 상부캡(71)과 하부캡(72) 사이에 다수가 동일한 간격으로 구비된다. 이들 복수의 블레이드(73)는 공기입구(70a)를 중심으로 방사형패턴으로 배치된다. 이러한 블레이드(73)의 배치패턴으로 상부캡(71)과 하부캡(72) 사이의 공간에는 중심에서 외측으로 갈수록 단면적이 증가되는 유동채널(70b)이 형성된다. 유동채널(70b)은 블레이드(73)가 굽어진 형태와 같은 일측으로 굽어진 완만한 형태로 블레이드(73)의 개수만큼이 형성된다. 상부캡(71) 및 하부캡(72) 둘레의 유동채널(70b) 끝에는 유동채널(70b)을 통과한 공기가 빠져나가는 공기출구(70c)가 형성된다.

가이드홈(71a)(72b)은 공기입구(70a)로 유입된 공기가 공기출구(70c) 쪽으로 완만한 흐름을 보이면서 원활하게 빠져나가도록 유동채널(70b) 내의 유동공기를 가이드하기 위한 것이다. 도 5a 및 도 5b에 도시된 것과 같이, 가이드홈(71a)(72a)은 상부캡(71) 및 하부캡(72)의 내측면에 블레이드(73)의 설치패턴과 같은 방사형패턴으로 구비된다. 가이드홈(71a)(72a)은 유동채널(70b)을 통과하는 공기가 블레이드(73)의 측벽에 부딪치지 않도록 블레이드(73)와 같은 곡률을 갖도록 일측으로 굽어진 형태를 갖는다.

또한, 가이드홈(71a)(72a)은 각 유동채널(70b) 내에 고르게 분포되도록 동일 한 간격으로 상부캡(71) 및 하부캡(72)에 복수가 구비된다. 상부캡(71)에 구비된 각각의 가이드홈(71a)과 하부캡(72)에 구비된 각각의 가이드홈(72a)은 서로 대응되는 위치를 갖는다.

이와같은 구성으로 이루어진 본 발명의 바람직한 실시예에 의한 원심송풍기용 임펠러의 작용은 다음과 같다.

원심송풍기의 모터(50;도 2참조)가 구동되면, 모터(50)의 회전축(53;도 2참조)에 연결된 임펠러(70)는 도 6에 도시된 것과 같이, 반시계방향으로 회전하게 된다. 임펠러(70)가 회전하면 원심송풍기의 커버(31) 전방에 있는 공기는 상부캡(71;도 5a참조)의 공기입구(70a)를 통해 임펠러(70) 내부로 유입된다. 이렇게 공기입구(70a)를 통해 유입된 공기는 블레이드(73)의 측벽 사이에 형성된 유동채널(70b)을 통과하여 공기출구(70c) 쪽으로 유동된다. 유동채널(70b) 내에서 유동되는 공기는 블레이드(73)의 측벽과 상부캡(71)의 가이드홈(71a;도 5a참조) 및 하부캡(72)의 가이드홈(72a)에 의해 안내를 받아 블레이드(73)가 굽어진 정도와 유사하게 굽어진 완만한 곡선의 유동형태를 보이면서 공기출구(70c) 쪽으로 흐른다.

따라서, 유동채널(70b)을 통과하는 공기는 가이드홈(71a)(72a)을 따라 일측으로 치우침이 적은 비교적 고른 유동분포를 나타낸다. 유동채널(70b) 내를 흐르는 공기가 도 6에 도시된 것과 같이 비교적 고른 분포를 나타냄에 따라 블레이드(73)의 측벽에 부딪치는 공기의 양이 줄어들게 되며, 유동채널(70b) 내에서의 유동손실이 저감된다.

또한, 유동채널(70b)를 통과하여 공기출구(70c)를 빠져나가는 공기가 임펠러 (70) 둘레에 환형으로 배치된 리퓨저베인(62)에 비교적 고른 분포로 도달되기 때문에, 리퓨저베인(62)을 통한 공기의 배출이 원활하게 이루어진다. 따라서, 일측으로 치우쳐 유동되는 공기가 리퓨저베인(62)에 부딪칠 때 발생되는 소음과 공기가 리퓨저베인(62)을 통과할 때 발생되는 소음이 줄어든다.

리퓨저베인(62)을 통과한 공기는 리퓨저베인(62)과 커버(31) 사이에 마련된 공간을 통해 모터(50;도 2참조) 쪽으로 유동된다.

본 발명에 있어서, 가이드홈이 상술한 것과 같이 반드시 상부캡(71) 및 하부캡(72) 모두에 구비되어야 하는 것은 아니다. 가이드홈이 상부캡(71) 및 하부캡(72) 중 어느 하나에만 구비되더라도 유동채널(70b)을 통과하는 공기가 블레이드(73)와 같은 완만한 곡선의 유동라인을 형성하는 효과를 얻을 수 있을 것이다.

한편, 도 7은 본 발명의 다른 실시예에 의한 임펠러의 일부 구성을 발췌하여 나타낸 것이다.

도 7에 도시된 본 발명의 다른 실시예에 의한 임펠러는 그 구성이 상기 바람직한 실시예에 의한 임펠러의 구성과 유사하다. 다만, 유동채널 내에서 공기를 가이드하기 위한 가이드수단으로 가이드홈이 아닌 가이드리브를 구비하는 것이 상기 바람직한 실시예에 의한 임펠러와 차이가 있다. 따라서, 본 발명의 다른 실시예에 의한 임펠러에 대해서는 가이드리브를 중심으로 설명하며, 나머지 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다.

도 7에 도시된 것과 같이, 본 발명의 다른 실시예에 의한 임펠러(80)는 유동채널(80b) 내의 상하로 복수의 가이드리브(81a)(82a)를 구비한다. 이 가이드리브 (81a)(82a)는, 블레이드(83)가 일측으로 굴곡된 것과 같이 일측으로 굴곡된 형태를 가지며, 상부캡(81) 및 하부캡(82)의 중심에서 방사형패턴으로 복수가 배치된다.

가이드리브(81a)(82a)는 상부캡(81) 및 하부캡(82)에 동일한 개수로 구비되며, 상부캡(81)에 구비되는 각 가이드리브(81a)와 하부캡(82)에 구비되는 각 가이드리브(82a)는 서로 대응되는 위치를 갖는다.

또한, 상부캡(81a)에 구비된 복수의 가이드리브(81a)는 서로 인접하는 것끼리 동일한 간격을 가지며, 마찬가지로, 하부캡(82)에 구비된 복수의 가이드리브(82a)는 서로 인접하는 것끼리 동일한 간격을 갖는다. 따라서, 가이드리브(81a)(82a)는 상기 바람직한 실시예에 의한 임펠러의 가이드홈(71a)(72a)과 같이 유동채널(80b)을 통과하는 공기가 블레이드(83)가 굽어진 정도와 유사하게 완만한 곡선의 유동라인을 형성하도록 유동채널(80b) 내의 유동 공기를 공기출구(80c) 쪽으로 가이드한다.

따라서, 유동채널(80b)을 통과하는 공기 중에서 블레이드(83)의 측벽에 부딪치는 공기의 양이 줄어들게 되며, 유동채널(80b)을 통과하여 공기출구(80c)로 빠져나가는 공기가 임펠러(80) 둘레에 환형으로 배치된 리퓨저베인(62;도 6참조)에 전체적으로 고른 분포를 나타내면서 도달하게 된다.

이상에서 설명한 바와 같은 본 발명에 의하면, 유동채널에 구비된 가이드홈 또는 가이리드리브가 유동채널을 통과하는 공기를 일측으로 치우치지 않고 고르게 분포되어 유동되도록 가이드한다. 따라서, 유동채널 내로 유동되는 공기 중에서 블 레이드의 측벽에 부딪치는 공기의 양이 줄어들어 임펠러를 통과하는 공기의 유동손실을 저감시킬 수 있다.

또한, 본 발명에 의하면, 유동채널을 통과하여 공기출구로 빠져나온 공기가 임펠러 둘레에 환형으로 배치된 리퓨저베인에 일측으로 치우침없이 비교적 고르게 도달되기 때문에, 공기가 리퓨저베인에 부딪치면서 발생되는 소음 및 공기가 리퓨저베인을 통과할 때 발생되는 소음을 저감시킬 수 있다.

이상에서는 본 발명을 특정 실시예를 예로 들어 설명하였다. 그러나, 본 발명은 그와 같이 도시되고 설명된 그대로의 구성 및 작용으로 한정되는 것이 아니다. 즉, 본 발명은 기재된 특허청구범위의 범주 내에서 다양한 수정 및 변경이 가능하다. 따라서, 그러한 모든 적절한 수정 및 변경과 균등물들도 본 발명의 범위에 속하는 것으로 간주되어야 한다.

Claims (7)

1. 삭제
2. 중앙에 공기입구를 구비하는 원판형의 상부캡;

   상기 공기입구 둘레에 방사형패턴으로 구비되는 복수의 블레이드;

   상기 상부캡 및 상기 블레이드와 함께 공기 유동을 위한 유동채널을 형성하도록 상기 블레이드에 결합되는 하부캡;

   상기 유동채널 내에 상기 공기입구를 중심으로 방사형패턴으로 설치되어 상기 유동채널 내의 공기를 가이드하는 가이드수단을 포함하며,

   상기 가이드수단은 상기 상부캡 및 상기 하부캡 중 적어도 어느 하나의 내측면에 형성되는 가이드홈인 것을 특징으로 하는 원심송풍기용 임펠러.
3. 제 2 항에 있어서,

   상기 복수의 블레이드는 일측으로 굽어진 형태를 가지며, 상기 가이드홈은 상기 블레이드와 동일한 곡률을 갖도록 일측으로 굽어진 형태로 된 것을 특징으로 하는 원심송풍기용 임펠러.
4. 제 3 항에 있어서,

   상기 가이드홈은 각각의 채널에 동일한 간격으로 복수가 배치되는 것을 특징으로 하는 원심송풍기용 임펠러.
5. 삭제
6. 중앙에 공기입구를 구비하는 원판형의 상부캡;

   상기 공기입구 둘레에 방사형패턴으로 구비되는 복수의 블레이드;

   상기 상부캡 및 상기 블레이드와 함께 공기 유동을 위한 유동채널을 형성하도록 상기 블레이드에 결합되는 하부캡;

   상기 유동채널 내에 상기 공기입구를 중심으로 방사형패턴으로 설치되어 상기 유동채널 내의 공기를 가이드하는 가이드수단을 포함하며,

   상기 가이드수단은 상기 상부캡 및 상기 하부캡 중 적어도 어느 하나의 내측면에 구비되는 가이드리브이며, 상기 블레이드는 일측으로 굽어진 형태를 가지며,

   상기 가이드리브는 상기 블레이드와 동일한 곡률을 갖도록 일측으로 굽어진 것을 특징으로 하는 원심송풍기용 임펠러.
7. 제 6 항에 있어서,

   상기 가이드리브는 각각의 채널에 동일한 간격으로 복수가 배치되는 것을 특징으로 하는 원심송풍기용 임펠러.

Images