KR100765195B1 - 디퓨져 - Google Patents

Abstract

본 발명은 디퓨져에 관한 것으로서, 공기 배출시 정압상승을 극대화 하는 한편 단위 시간당 배출풍량을 증대시키며, 배출시 공기에 의한 소음을 저감시킬 수 있는 디퓨져를 제공하는데 그 목적이 있다.

이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명은 흡입단부와 배출단부와 이들을 연결하는 외주면을 구비하며 상기 흡입단부에서 상기 배출단부로 갈수록 그 단면의 반경이 순차적으로 줄어드는 디퓨져 몸체와; 상기 디퓨져 몸체의 외주면에 일정간격으로 이격되어 상기 디퓨져 몸체의 흡입단부로부터 배출단부로 이동하는 유체가 상기 배출단부의 중심부로 이동할 수 있도록 안내할 수 있는 곡면형상으로 형성된 디퓨져 베인을 포함하는 것을 특징으로 하는 디퓨져를 제공하고 있다.

Description

디퓨져{diffuser}

도 1은 본 발명에 의한 디퓨져의 분해사시도이다

도 2는 본 발명에 의한 디퓨져의 사시도이다.

도 3은 본 발명에 의한 디퓨져의 측면도이다.

도 4는 본 발명에 의한 디퓨져의 평면도이다.

도 5는 종래기술과 본 발명에 의한 디퓨져의 풍량-정압 비교선도이다.

도 6은 종래기술과 본 발명에 의한 디퓨져의 회전수-풍량 비교선도이다.

도 7은 종래기술과 본 발명에 의한 디퓨져의 풍량-소음 비교선도이다.

*도면의 주요부분에 대한 부호 설명*

21: 디퓨져 몸체 42: 디퓨져 베인

45: 곡면부 51 : 유출단부

54: 유입단부 57 : 측단부

본 발명은 디퓨져에 관한 것으로서 상세하게는 흡입된 공기를 외부로 배출하는 경우에 있어서, 정압 성능을 제고하여 단위 시간당 배출풍량을 증대시키고, 공 기 배출시 소음을 저감시키기 위한 디퓨져를 제공하는 데 그 목적이 있다.

디퓨져란 내부에 있는 공기를 덕트를 통하여 외부로 배출하는 경우에 그 배출되는 유체의 소음을 저감시키면서 유체의 정압을 증대시킴으로써 유체의 배출효율을 제고시키기 위한 장치이다. .

이러한 디퓨져의 그 구성을 보면 단면적이 유체가 배출되는 방향으로 갈수록 점차 확장되어 있는 덕트 및 그 덕트 내부에 설치되며 그 외주면에 베인이 설치된 디퓨져 몸체를 포함하고 있다.

이러한 종래의 디퓨져의 일례를 보면, 유체가 흡입되는 흡입단부와 유체가 배출되는 배출부를 구비하되, 배출부의 단면적이 흡입단부의 단면적보다 크게 형성된 덕트와, 흡입단부에 설치되어 흡입되는 공기를 안내하는 벨마우스와, 덕트내부에 설치되며 공기를 흡입하는 원심팬과, 원심팬 후방에 설치되는 디퓨져 몸체와, 디퓨져 몸체의 외주면에 설치되는 디퓨져 베인으로 구성된다.

이러한 종래의 디퓨져베인의 동작을 보면 원심팬의 회전에 의하여 벨마우스를 통과한 유체가 팬을 원심팬을 통과하여 원심팬의 반경방향으로 배출이 되고, 그렇게 배출된 유체는 원심팬의 회전력에 의하여 덕트의 내벽을 타고 회전하는 디퓨제 몸체와 디퓨져 베인을 통과하게 된다.

이때, 디퓨져 몸체와 디퓨져 베인에 의하여 유체의 회전력 성분은 감소하게 되는 반면 축방향의 힘이 증대되어 회전력에 의한 동압성분이 정압성분으로 전환하게 된다.

그런데, 디퓨져 베인의 형상이 디퓨져 몸체의 축방향이나 반경방향에 대하여 일정한 경사각을 갖는 평면 플레이트로 되어 있기 때문에 플레이트 외면에서 유체의 마찰이 심하게 발생하고, 유체가 디퓨져 베인과 접촉한 뒤에 바로 박리 현상이 발생하게 됨으로써 유체의 소음도 증가하며, 정압상승 효과도 저해하는 문제가 존재하였다.

본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 배출되는 유체의 유동소음을 저감시키고 정압성능을 개선함으로써 단위 시간당 유체의 배출량을 증대하여 유체의 배출효율을 제고할 수 있는 디퓨져를 제공하는데 그 목적이 있다.

이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 흡입단부와 배출단부와 이들을 연결하는 외주면을 구비하며 상기 흡입단부에서 상기 배출단부로 갈수록 그 단면의 반경이 순차적으로 줄어드는 디퓨져 몸체와;

상기 디퓨져 몸체의 외주면에 일정간격으로 이격되어 상기 디퓨져 몸체의 흡입단부로부터 배출단부로 이동하는 유체가 상기 배출단부의 중심부로 이동할 수 있도록 안내할 수 있는 곡면형상으로 형성된 디퓨져 베인을 포함하는 것을 특징으로 하는 디퓨져를 제공하고 있다.

그리고, 상기 디퓨져 몸체는 반구형상 또는 돔 형상으로 구성되며, 상기 디퓨져 베인은 상기 디퓨져 몸체의 외주면으로부터 반경방향으로 연장되되 상기 디퓨져 몸체의 회전방향과 반대방향을 향하고 있는 곡면 형상으로 형성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 디퓨져 베인은 곡면부와, 상기 곡면부중 상기 디퓨져 몸체의 외주면과 직접적으로 연결되어 있는 연결단부와, 상기 곡면부의 부분 중 상기 디퓨져 몸체의 배출단부와 근접하게 있는 유출단부와, 상기 곡면부의 부분 중 상기 디퓨져 몸체의 흡입단부과 근접하게 위치하는 유입단부와, 그리고, 상기 유출단부와 상기 유입단부의 끝 부분을 연결하는 측단부로 구성되며,

상기 유입단부와 상기 유출단부는 상기 디퓨져 몸체의 외주면으로부터 시작하여 상기 디퓨져 몸체의 회전방향의 반대방향을 향하는 일정한 곡률을 가진 곡선 형상으로 형성되는 것을 특징으로 한다.

한편, 상기 유입단부에 형성된 곡면의 접선과 상기 유입단부측으로 유입되는 유체의 유동선이 대응되는것을 특징으로 한다.

또한, 상기 측단부에서 형성되는 경사도가 상기 연결단부에서 형성되는 경사도보다 가파르게 형성되며, 상기 유출단부의 길이는 상기 유입단부의 길이보다 길게 형성되는 것을 특징으로 한다.

이하에서는 첨부된 도면을 참고하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 알아보기로 하겠다.

도1에서 도시된 바와 같이, 본 발명에 의한 디퓨져(1)의 구성을 보면 흡입구(6)과 배출구(9)가 형성된 덕트(3)와, 상기 덕트의 흡입구(6)에 결합되는 벨마우스(12)와, 상기 흡입구(6)에 근접하게 설치되는 원심팬(15)과, 상기 원심팬(15)의 흡입측의 반대편에 설치되는 디퓨져 몸체(21)와, 상기 디퓨져 몸체(21)의 외주면에 일정간격 이격되어 있는 디퓨져 베인(42)으로 구성된다.

이때, 상기 흡입구(6)의 단면적은 상기 배출구(9)과 비교하여 상대적으로 작은 면적을 가지고 있으며, 상기 흡입구(6) 이후의 상기 덕트(3)의 반경은 상기 원심팬(15)의 반경에 비하여 상대적으로 크게 형성되어 상기 원심팬(15)으로부터 배출된 유체가 상기 덕트(3)의 내의 안내를 받아서 상기 배출구(9)방향으로 움직일 수 있도록 되어 있다.

한편, 상기 원심팬(15)과 상기 디퓨져 몸체(21)의 사이에는 구동모터(18)가 설치되며, 이러한 모터는 상기 원심팬(15)과 상기 디퓨져 몸체(21)를 동시에 구동시킬 수도 있고, 또는 구동모터가 두 개가 설치되어 상기 원심팬(15)과 상기 디퓨져 몸체(21)를 각각 독립적으로 구동시킬 수도 있다.

상기 디퓨져 몸체(21)는 상기 원심팬(15)과 근접한 부분에 있는 흡입단부(24)와, 상기 덕트의 배출구(9)에 근접하게 위치하는 배출단부(27)를 가지는데, 상기 디퓨져 몸체(21)는 상기 흡입단부(24)의 외주면을 통과하는 유체가 상기 배출단부(27)의 중심부를 향하여 유선을 형성하며 유동할 수 있도록 상기 흡입단부(24)에서 상기 배출단부(27)로 갈수록 그 단면의 반경이 순차적으로 줄어드는 형상을 가지며, 이러한 형상은 반구형상 또는 돔 형상으로 구성되는 것이 바람직하다.

그리고, 상기 디퓨져 베인(42)은 상기 디퓨져 몸체(21)의 외주면으로부터 그 반경방향을 향하여 곡면을 형성하면서 연장되는데, 이때, 그 곡면의 진행방향은 상기 디퓨져 몸체(21)의 회전방향과 반대방향을 향하여 형성되는 것이 바람직하다.

도2에서 도시한 바와 같이, 상기 디퓨져 몸체(21)와 상기 원심팬(15)은 근접하게 설치되어 있어서, 상기 원심팬(15)으로부터 토출된 유체가 상기 디퓨져 몸 체(21)와 상기 디퓨져 베인(42)으로 움직이게 된다.

후술하다시피, 이때, 상기 원심팬(15)으로부터 토출되는 유체는 축방향으로만 움직이는 것이 아니라 원심팬(15)의 회전의 영향을 받아서 회전방향의 힘의 성분의 영향을 받게 됨으로써 결국 나선형을 그리면서 올라가게 된다.

한편, 상기 디퓨져 베인(42)을 보면 곡면부(45)와, 상기 곡면부(45)중 상기 디퓨져 몸체(21)의 외주면과 직접적으로 연결되어 있는 연결단부(48)와, 상기 곡면부(45)의 부분 중 상기 디퓨져 몸체의 배출단부(27)와 근접하게 있는 유출단부(51)와, 상기 곡면부(45)의 부분 중 상기 디퓨져 몸체의 흡입단부(24)과 근접하게 위치하는 유입단부(54), 그리고, 상기 유출단부(51)와 상기 유입단부(54)의 끝 부분을 연결하는 측단부(57)로 구성되며, 상기 연결단부(48), 상기 유출단부(51), 상기 유입단부(54), 상기 측단부(57) 모두 각기 일정한 곡률을 가진 곡선의 형태를 띠고 있다.

이때, 상기 유출단부(51)의 길이는 상기 유입단부(54)보다 상대적으로 길게 형성되며, 또한, 상기 측단부(57)의 경사도는 상기 연결단부(48)의 경사도보다 현저하게 가파르게 형성되어 있는바, 이와 같이 각 단부의 길이나 경사의 차이를 둔 것은 상기 디퓨져 베인(42)을 통과하는 유체가 상기 디퓨져 몸체(21)의 배출단부(27)로 모일수 있도록 하며, 유체의 정압을 증가시키기 위함이다.

본 발명이 동작하는 것을 보면, 도3에서 도시한 바와 같이, 상기 원심팬(15)이 회전을 하게 되면 공기가 상기 벨마우스(12)를 거쳐서 상기 원심팬(15)을 통과하여 상기 덕트(3)의 내벽으로 배출되며, 이렇게 배출된 공기는 상기 디퓨져 몸 체(21)방향으로 움직인다.

이때, 공기는 축방향으로 움직이지 않고, 상기 원심팬(15)의 회전력에 의한 관성에 의하여 회전방향으로 움직이려는 성질을 보이는데, 축방향으로 작용하는 힘(Fy)과, 회전방향으로 작용하는 힘(Fx)이 합성됨으로써 합성력(F)이 작용하는 방향으로 공기가 유동하게 되며, 이때, 합성방향을 나타내는 선분과 상기 원심팬(15)의 회전방향을 나타내는 선분은 제1 경사각(θ1)을 이룬다.

한편, 상기, 디퓨져 베인(21)의 곡면부(45)중 상기 유입단부(54)에 근접해 있는 곳에서 그 곡면부(45)에 접하는 접선을 도시하게 되면, 그 접선과 상기 디퓨져 몸체(21)의 회전방향을 나타내는 선분 사이에도 제2 경사각(θ2)이 형성되는며, 이 때, 상기 제1경사각(θ1)과 상기 제2경사각(θ2)이 거의 유사하게 형성되도록 구성되는 것이 바람직하다.

이는, 상기 디퓨져 베인(42)의 유입단부(54) 방향으로 유입되는 유체가 상기 곡면부(45)를 따라서 유선을 그리며 원활하게 이동하게 하기 위함이며, 이와 같이 유체가 유입되어 이루는 유동선과 상기 곡면부(45)가 이루는 곡선이 대응되게 되면, 박리현상이 상기 유입단부(54)와 가까운 곳에서 발생하지 않고, 상기 유입단부(54)와 상대적으로 이격되어 있는 지점(S지점)에서 일어나기 때문에, 종래의 기술에 비하여 박리 현상으로 인한 소음을 저감시킬 수 있게 된다.

도4에서 도시한 바와 같이, 상기 유입단부(54)를 통과한 공기는 상기 곡면부(45)와 디퓨져 몸체(21)의 안내를 받아서 상기 디퓨져 몸체(21)의 배출단부(27)로 와류를 형성하면서 모이게 된 뒤에 외부로 배출될 수 있는 것이다.

도5에서 도시한 바와 같이, 곡면형상의 베인을 갖는 본 발명과 평판형상의 베인을 갖는 인용발명을 비교할 경우에, 똑같은 풍량에 대하여 본 발명은 인용발명에 비하여 평균 20~30% 정도 정압이 증대되는 효과를 불러올 수 있는데, 이는 똑같은 풍량을 배출한다고 하더라도 보다 더 강력한 압력으로서 공기를 상대적으로 더 멀리 배출한다는 의미가 되므로 디퓨져의 배출효율이 증대될 수 있다.

또한, 풍량의 경우에도, 본 발명에 의한 디퓨져의 경우에는 예를 들어 2000rpm에서는 약 5.7~5.8 m3/min 정도의 공기를 배출시키는 데 반해, 종래의 평판형상의 베인을 갖는 디퓨져는 동일한 회전수에 대하여 4.6 m3/min 정도의 공기를 배출하는데 그치게 되는 것을 알 수 있으므로, 공기의 배출효율이 현저하게 증가하게 된다.

그리고, 소음의 경우, 예를 들어 5.0m3/min의 풍량의 배출되는 경우에 기존 발명의 경우에는 약 57dBA 정도의 소음이 발생하게 되나, 본 발명의 경우 약 56dBA 정도로 떨어지게 된다..

본 발명에 의한 디퓨져에 의해서 정압을 상대적으로 보다 증대시킴으로써 유체의 배출압력의 상승효과를 유발시킬 수 있으며, 박리현상이 발생을 최대한 지연시킴으로써 박리현상으로 인하여 발생하는 소음도 저감시킬 수 있다.

그리고 디퓨져 몸체와, 디퓨제 베인의 형상이 유체의 흐름에 대응되도록 마련됨으로써 종래 기술에 의한 디퓨져와 동일한 회전수로 회전을 시킨다고 하더라도 배출풍량이 현저히 증대되므로, 유체 배출성능과 효율을 제고할 수 있는 효과가 있 다.

Claims (5)

1. 흡입단부와 배출단부와 이들을 연결하는 외주면을 구비하며 상기 흡입단부에서 상기 배출단부로 갈수록 그 단면의 반경이 순차적으로 줄어드는 디퓨져 몸체와;

   상기 디퓨져 몸체의 외주면에 일정간격으로 이격되어 상기 디퓨져 몸체의 흡입단부로부터 배출단부로 이동하는 유체가 상기 배출단부의 중심부로 이동할 수 있도록 안내할 수 있는 곡면형상으로 형성된 디퓨져 베인을 포함하는 디퓨져에 있어서,

   상기 디퓨져 베인은 상기 디퓨져 몸체의 외주면으로부터 반경방향으로 연장되되 상기 디퓨져 몸체의 회전방향과 반대방향을 향하고 있는 곡면 형상으로 형성되는 것을 특징으로 하는 디퓨져.
2. 제1항에 있어서,

   상기 디퓨져 몸체는 반구형상 또는 돔 형상으로 구성되는 것을 특징으로 하는 디퓨져.
3. 제2항에 있어서,

   상기 디퓨져 베인은 곡면부와, 상기 곡면부중 상기 디퓨져 몸체의 외주면과 직접적으로 연결되어 있는 연결단부와, 상기 곡면부의 부분 중 상기 디퓨져 몸체의 배출단부와 근접하게 있는 유출단부와, 상기 곡면부의 부분 중 상기 디퓨져 몸체의 흡입단부과 근접하게 위치하는 유입단부와, 그리고, 상기 유출단부와 상기 유입단 부의 끝 부분을 연결하는 측단부로 구성되며,

   상기 유입단부와 상기 유출단부는 상기 디퓨져 몸체의 외주면으로부터 시작하여 상기 디퓨져 몸체의 회전방향의 반대방향을 향하는 일정한 곡률을 가진 곡선 형상으로 형성되는 것을 특징으로 하는 디퓨져.
4. 제3항에 있어서,

   상기 유입단부에 형성된 곡면의 접선과 상기 유입단부측으로 유입되는 유체의 유동선이 대응되는것을 특징으로 하는 디퓨져.
5. 제3항에 있어서,

   상기 측단부에서 형성되는 경사도가 상기 연결단부에서 형성되는 경사도보다 가파르게 형성되며, 상기 유출단부의 길이는 상기 유입단부의 길이보다 길게 형성되는 것을 특징으로 하는 디퓨져.

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