KR100679887B1 - 원심송풍기용 임펠러 - Google Patents

Abstract

본 발명은 원심송풍기용 임펠러에 관한 것으로, 보다 상세하게는 상기 임펠러의 상판 내부로 흡입되는 공기의 유동이 블레이드의 입구측과 충돌함에 따른 난류유동 및 이에 따른 소음을 저감시킬 수 있도록 하면서 압력상승을 가져와 임펠러의 진공도와 풍량 및 효율을 증대시킬 수 있도록 한 원심송풍기용 임펠러에 관한 것으로서, 상기 임펠러 상판의 내부에 위치하는 블레이드의 입구측에, 상기 블레이드의 상단 모서리부분을 회전의 반대방향으로 절곡시킨 벤딩 가이드를 형성함으로써 임펠러 상판의 내부로 흡입되는 공기의 유동과 블레이드 간의 충돌을 줄일 수 있을 뿐만 아니라 이로인해 난류유동 및 이에 따른 소음을 저감시킬 수 있게 되고, 또한 상기 벤딩 가이드에 의한 속도벡터의 변화에 의해서 압력상승에 따른 임펠러의 진공도와 풍량 및 효율 등의 성능 향상을 기할 수 있는 효과를 갖게 된다.

임펠러 상판, 블레이드, 임펠러 하판, 흡입구, 가이드

Description

원심송풍기용 임펠러{A impeller for center cirlce type air blower}

도 1은 일반적인 진공청소기용 원심송풍기를 나타낸 반단면도.

도 2a 및 도 2b는 도 1의 임펠러 구조를 나타낸 것으로서,

도 2a는 정면도.

도 2b는 측면도.

도 3a 및 도 3b는 종래의 임펠러 구조에 따른 속도벡터를 나타낸 것으로서,

도 3a는 블레이드의 입구측 속도벡터를 나타낸 예시도.

도 3b는 블레이드의 출구측 속도벡터를 나타낸 예시도.

도 4는 본 발명에 의한 원심송풍기의 임펠러 구조를 나타낸 정면도.

도 5는 도 4의 "A"부 확대도.

도 6a 및 6b는 본 발명 임펠러 구조에 따른 속도벡터를 나타낸 것으로서,

도 6a는 임펠러 하판측의 속도벡터를 나타낸 예시도.

도 6b는 임펠러 상판측의 속도벡터를 나타낸 예시도.

도 7은 본 발명의 임펠러 효율을 기존 임펠러와 비교 대비한 표.

도 8은 본 발명의 임펠러와 기존 임펠러의 소음 측정결과를 나타낸 표.

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1:임펠러 커버 1a:흡입구

2:임펠러

21:상판 22:하판

22a:축공 23:블레이드

24:벤딩 가이드

3:디퓨저 4:가이드베인

4a:리어베인 5:모터

5a:회전축 6:모터 하우징

본 발명은 원심송풍기용 임펠러에 관한 것으로, 보다 상세하게는 상기 임펠러의 상판 내부로 흡입되는 공기의 유동이 블레이드의 입구측과 충돌함에 따른 난류유동 및 이에 따른 소음을 저감시킬 수 있도록 하면서 압력상승을 가져와 임펠러의 진공도와 풍량 및 효율 등의 성능 향상을 기할 수 있도록 한 원심송풍기용 임펠러에 관한 것이다.

주지된 바와같이 진공청소기는 본체 내부의 원심송풍기를 구동시켜 발생하는 흡입력으로 주변의 각종 먼지 및 이물질을 제거하는 청소장치로서, 흡입구를 통하여 흡입된 각종 먼지 및 이물질은 본체 내부의 먼지봉투에 포집하도록 구성되어 있다.

또한, 상기 원심송풍기는 도 1에 도시된 바와같이 전면에 흡입구(1a)가 형성 된 임펠러 커버(1)와, 상기 임펠러 커버(1)의 흡입구(1a)를 통해 공기를 흡입하는 원심형 임펠러(2)와, 상기 임펠러(2)를 통과한 공기의 정압력을 상승시키는 디퓨저(3)와, 상기 디퓨저(3)를 통과한 공기가 임펠러 커버(1)의 토출구를 통해 토출되도록 안내하는 리어베인(4a)이 장착된 가이드베인(4)과, 상기 임펠러 커버(1)의 토출구와 연통되는 모터 하우징(6)의 내부에 장착되고 원심형 임펠러(2)와 회전축(5a)으로 연결된 모터(5) 등으로 이루어진다.

이와같이 구성된 원심송풍기는 모터(5)의 작동에 의해 원심형 임펠러(2)가 회전하게 되고, 이 회전에 의해서 흡입력이 발생하여 임펠러 커버(1)의 흡입구(1a)를 통하여 외부의 공기가 내부로 흡입되고, 이 흡입된 공기는 다시 임펠러(2)의 유로를 지나 출구로 나가고 출구에서 나온 공기는 베인이 있는 디퓨저(3)의 채널을 통과한 후 진행방향이 전환되어 반대편의 리어베인(4a)으로 압송된 다음 모터(5)의 유로를 지나면서 모터(5)를 냉각시키고 모터 하우징(6)의 외부로 토출된다.

이때, 임펠러(2) 및 디퓨저(3)에서 공기의 정압력이 상승되므로 임펠러 커버(1)의 내.외측 사이에 압력차가 발생하며, 이 압력차에 의해서 강한 흡입력이 생기는 것이다.

그리고, 상기 원심송풍기에 적용되는 종래의 임펠러는 도 2a 및 도 2b에 도시된 바와같이 중앙부에 축공(22a)을 갖는 임펠러 하판(22) 상에 스크롤 형태를 이루는 다수의 블레이드(23)가 형성되고, 상기 블레이드(23)의 전면부에는 임펠러 상판(21)이 형성된 구조를 이룬다.

한편, 상기 임펠러가 회전하게 되면, 도 3a에 도시된 바와같이 블레이드(23)의 입구에서 접선방향의 속도(U1)와 절대속도(C1) 및 상대속도(W1)이 발생하고, 블레이드(23)의 출구에서는 도 3b에 도시된 바와같이 접선방향의 속도(U2)와 절대속도(C2) 및 상대속도(W2)가 발생하게 되는데, 이때 상기 절대속도(C2)와 상대속도(W2)는 접선방향과 자오선방향의 성분인 Cθ2, Cm2, Wθ2, Wm2로 분리될 수 있다.

이러한 임펠러의 회전으로 인한 유동의 이론적인 압력상승은 오일러(euler)의 터보머시너리(turbomachinery) 방정식에 의하여 ΔP = ησρ(U2 Cθ2-U1 Cθ1)이고, 상기 η= 효율, σ= 미끄러짐 계수, ρ= 밀도이며, 통상의 임펠러에서 Cθ1=0 이므로 ΔP = ησρ(U2 Cθ2)가 된다.

그러나, 이러한 종래의 원심송풍기용 임펠러의 구조는 유동각과 블레이드 입구각의 차이로 인하여 회전에 의해서 임펠러 상판의 내부로 흡입된 공기의 유동이 블레이드의 입구측에 충돌하면서 난류유동 및 소음이 크게 발생하는 문제점이 있을 뿐만 아니라 압력손실이 발생하여 임펠러의 진공도와 풍량 및 효율 등의 성능 저하를 초래하는 문제점이 있었다.

이에 본 발명은 상기한 바와같은 종래의 제반 문제점을 해소하기 위해 창안된 것으로서, 그 목적은 임펠러 하판 상에 스크롤 형태를 이루는 다수의 블레이드가 형성되고, 상기 블레이드의 전면부에 임펠러 상판이 형성된 원심송풍기용 임펠러에서, 상기 임펠러 상판의 내부로 흡입되는 공기의 유동이 블레이드의 입구측과 충돌함에 따른 난류유동 및 이에 따른 소음을 저감시킬 수 있도록 하면서 압력상승 을 가져와 임펠러의 진공도와 풍량 및 효율 등의 성능을 향상시킬 수 있도록 하는데 있다.

이러한 본 발명의 목적을 달성하기 위하여 중앙부에 축공을 갖는 임펠러 하판 상에 스크롤 형태를 이루는 판상의 다수의 블레이드가 형성되고, 상기 블레이드의 전면부에는 중앙의 흡입구를 갖는 임펠러 상판이 형성되며, 상기 임펠러 상판의 흡입구 측에 위치하는 블레이드의 입구측에, 이미 임펠러 상판과 임펠러 하판에 조립된 상기 블레이드의 상단 모서리부분을 회전의 반대방향으로 절곡시켜 벤딩 가이드를 형성하여서 된 것을 특징으로 한 원심송풍기용 임펠러가 제공된다.

이하, 첨부된 도면을 참조로 하여 본 발명의 구성을 실시예에 따라 상세히 설명하기로 한다.

도 4는 본 발명에 의한 원심송풍기용 임펠러 구조를 나타낸 정면도이다.

일반적으로 원심송풍기용 임펠러는 통상에서와 같이 중앙부에 축공(22a)을 갖는 임펠러 하판(22) 상에 스크롤 형태를 이루는 판상의 다수의 블레이드(23)가 형성되고, 상기 블레이드(23)의 전면부에는 임펠러 상판(21)이 형성된 구조로 되어 있다.

이러한 원심송풍기용 임펠러에 있어, 본 발명은 이미 임펠러 상판(21) 및 임펠러 하판(22)에 조립된 블레이드(23)의 입구측 상단 모서리 부분을 회전의 반대방향으로 절곡시킨 벤딩 가이드(24)가 구비된 것을 특징으로 하는 것으로서, 상기 벤딩 가이드(24)에 의해서 도 5에 도시된 바와같은 입구속도삼각형이 형성된다.

이를 첨부된 도 6a 및 6b를 참조로 하여 좀더 구체적으로 설명하면, 상기 임 펠러 하판(22) 측에서는 도 6a에 도시된 바와같이 회전방향속도(U1)과 상대속도(W1) 및 절대속도(C1)이 형성되는데, 이때 상기 절대속도(C1)은 회전과 반대방향으로 접선방향성분과 자오선방향성분으로 나뉘어지게 되고, 임펠러 상판(21) 측에서도 역시 마찬가지로 도 6b에 도시된 바와같이 회전방향속도(U1)와 상대속도(W1) 및 절대속도(C1)가 형성되나, 상기 절대속도(C1)은 자오선방향의 성분만 존재하게 된다.

즉, 전술한 바와같이 임펠러의 회전으로 인한 유동의 이론적인 압력상승은 오일러(euler)의 터보머시너리(turbomachinery) 방정식에 의하여 ΔP = ησρ(U2 Cθ2- U1 Cθ1)가 되는데, 이때 본 발명은 블레이드(23)의 벤딩 가이드(24)에 의해서 임펠러 하판(22) 측에서 발생하는 절대속도(C1)가 자오선방향성분(Cm1)과 접선방향성분(Cθ1)로 나뉘어지고, 상기 접선방향성분(Cθ1)은 (-)가 되는 것이다.

따라서, ΔP = ησρ(U2 Cθ2 + U1 Cθ1)가 되어 기존보다 ( ησρ1 Cθ1)의 압력이 증가하게 됨은 물론 블레이드의 입구측에서 발생하는 난류유동 및 소음을 저감시킬 수 있게 되는 것이다.

이러한 본 발명의 작용 효과는 첨부된 도 7 및 도 8에 도시한 바와같은 측정 결과에 의해서 입증되는 것으로서, 도 7은 본 발명의 임펠러 효율을 기존 임펠러와 비교 대비한 표이다.

이에 도시된 바와같이 기존 임펠러와 본 발명은 오리피스(Orifice(Φ)=25.4일 때, 기존 임펠러와 본 발명의 회전속도[RPM]는 30620과 31071이고, 풍량[CMM]은 2.772와 2.802이며, 진공도[mmAq]는 1448와 1484, 효율[%]은 36.9와 37.9로 나타나 본 발명은 진공도와 풍량 및 효율면에서 기존 임펠러보다 우수한 것을 알 수 있었다.

또한, 소음측정 결과에 있어서도, 도 8에 도시된 표와 같이 임펠러의 상부 및 측방향 음압(Sound Pressure Level)[dB] 기준으로 기존 임펠러는 각각 100.3 인데 반해, 본 발명은 96.3 및 97.4로써 기존 임펠러보다 상기 음압기준으로 대략 3~4dB 정도 감소하는 것으로 나타났다.

상술한 바와같이 본 발명은 블레이드의 입구측 상단 모서리부분을 회전의 반대방향으로 절곡하여 가이드를 형성함으로써 임펠러 상판의 흡입구를 통한 공기의 유동과 블레이드 간의 충격을 줄일 수 있을 뿐만 아니라 이로인해 난류유동 및 이에 따른 소음을 저감시킬 수 있게 되고, 또한 상기 가이드에 의한 속도벡터의 변화에 의해서 압력상승에 따른 임펠러의 진공도와 풍량 및 효율을 한층 증대시킬 수 있는 효과를 갖게 된다.

Claims (1)

1. 중앙부에 축공을 갖는 임펠러 하판 상에 스크롤 형태를 이루는 판상의 다수의 블레이드가 형성되고, 상기 블레이드의 전면부에는 중앙의 흡입구를 갖는 임펠러 상판이 형성되며, 상기 임펠러 상판의 흡입구 측에 위치하는 블레이드의 입구측에, 이미 임펠러 상판 및 임펠러 하판에 조립된 상기 블레이드의 상단 모서리부분을 회전의 반대방향으로 절곡시켜 벤딩 가이드를 형성하여서 된 것을 특징으로 한 원심송풍기용 임펠러.

Images