KR100789813B1 - 크로스플로우 팬 - Google Patents

Abstract

본 발명은 임펠러로 흡입되는 공기의 유동 교란을 방지함으로써 팬의 성능을 향상시키고 소음을 저감시킬 수 있는 크로스플로우 팬에 관한 것이다.

이를 위해, 본 발명은 회전방향을 따라 만곡된 다수의 블레이드(13)가 원주상에 일정 간격으로 배열된 단위팬(11)이 축방향을 따라 직렬로 연결된 임펠러(10)와, 상기 임펠러의 후방에 구비되며 공기의 토출유로를 형성하기 위해 일정 곡률을 갖는 리어가이드(20)와, 상기 임펠러와 일정 간격을 유지하면서 축방향을 따라 구비되어 상기 리어가이드의 갭부(21)와 함께 고압부와 저압부의 경계를 형성하는 스태빌라이저(30)와, 상기 스태빌라이저와 리어가이드의 갭부를 잇는 가상선을 중심으로 저압부가 형성되는 임펠러의 전방에 구비되며, 흡입공기가 임펠러로 자연스럽게 유동할 수 있는 곡률을 가져 흡입공기의 유동 교란을 방지하는 안내가이드(50)를 포함하는 크로스플로우 팬을 제공한다.

크로스플로우 팬, 안내가이드

Description

크로스플로우 팬{crossflow fan}

도 1a 및 1b는 일반적인 크로스플로우 팬의 구조를 도시한 종단면도 및 횡단면도

도 2는 본 발명에 따른 크로스플로우 팬의 구조를 도시한 횡단면도

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

1 : 고정판 10 : 임펠러

11 : 단위팬 13 : 블레이드

15 : 경계판 21 : 리어가이드 갭부

50 : 안내가이드

본 발명은 크로스플로우 팬에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 임펠러로 흡입되는 공기의 유동 교란을 방지함으로써 팬의 성능을 향상시키고 소음을 저감시킬 수 있는 크로스플로우 팬에 관한 것이다.

일반적으로 송풍기는 공기조화기 또는 냉동장치 등에 설치되어 외부공기 또는 냉기를 강제 흡입하여 토출하는 장치이다. 이러한 송풍기는 토출압력에 따라 저 압용 팬과 고압용 블로워(blower)로 구분되며, 또한 블레이드(blade)의 형상에 따라 원심형 송풍기, 축류형 송풍기, 횡류형 송풍기 등으로 구분된다. 이 중에서도, 크로스플로우 팬(crossflow fan)은 횡류형 송풍기의 일종으로 축방향으로의 흡입흐름이 없는 대신 임펠러(impeller)의 축에 수직한 평면 내에서 공기의 흡입과 토출이 생긴다. 이러한 특성을 갖는 크로스플로우 팬은 일반적으로 고정압 대풍량을 생산하는데 유리하며 축방향으로 고른 흐름이 발생되기 때문에 공기조화기, 특히 창문형 공기조화기나 천장형 공기조화기에 널리 적용된다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 크로스플로우 팬의 구조를 개략적으로 설명하면 다음과 같다.

도 1a 및 1b는 각각 일반적인 크로스플로우 팬의 구조를 개략적으로 도시한 종단면도 및 횡단면도로서, 상기 크로스플로우 팬은 모터(도시생략)에 축(40) 결합되어 공기유동을 일으키는 임펠러(impeller;10)와, 상기 임펠러의 외각 후방에 구비되어 흡입공기의 토출유로를 형성하도록 소정 곡률에 따라 만곡된 리어가이드(rear guide;20)와, 상기 임펠러의 외각 일측에 축방향을 따라 구비되어 임펠러의 내부영역에 발생하는 와류를 안정화시키고 상기 리어가이드와 함께 고압부(H)와 저압부(L)의 경계를 형성하는 스태빌라이저(stabilizer;30)로 구성된다.

상기 임펠러(10)는 환형의 경계판(15)에 의해 직렬로 연결된 다수의 단위팬(11)으로 구성되며, 각각의 단위팬(11)은 회전방향으로 만곡된 다수의 블레이드(13)가 원주상에 적당한 간격을 두고 배열되어 구성된다. 이 때, 상기 블레이드(13)가 경계판(15)에 결합될 수 있도록 상기 블레이드의 단부에 삽입돌기가 형성 되고, 상기 경계판의 원주면에 다수의 블레이드 삽입홈이 형성된다.

상기 리어가이드(20)는 그 일측에 임펠러(10)까지 최단거리를 유지하는 갭부(gap portion;21)가 축방향을 따라 형성된다. 이 때, 상기 리어가이드의 갭부(21)는 스태빌라이저(30)와 함께 흡입공기와 토출공기의 경계를 형성하게 된다.

이와 같이 구성된 크로스플로우 팬은 상기 임펠러(10)가 회전하게 되면 임펠러의 내부에 와류가 생성되며, 이 와류에 의해 공기의 강제 유동이 발생한다. 이를 상술하면, 도 1a에 도시된 바와 같이, 상기 임펠러(10)가 시계방향으로 회전하게 되면 스태빌라이저(30)와 리어가이드의 갭부(21)를 잇는 가상선(l)을 기준으로 전방(도면상 우측)에 저압부(L)가 형성되어 공기가 강제 흡입되고, 상기 가상선(l)의 후방(도면상 좌측)에 고압부(H)가 형성되어 흡입된 공기가 리어가이드(20)의 안내를 받으면서 토출된다. 이상에서, 크로스플로우 팬은 축방향으로의 흡입흐름이 없는 대신 임펠러(10)의 축에 수직한 평면 내에서 공기의 흡입과 토출이 생김을 알 수 있다.

한편, 전술한 바와 같은 작용 중 상기 저압부(L)를 통해 흡입되는 공기 중 일부가 구조적인 문제로 인해 그 유동이 상당히 교란되는 문제점이 야기되었다. 즉, 상기 저압부(L)는 스태빌라이저(30)와 리어가이드의 갭부(21)를 잇는 가상선(l)의 전방에 형성되는데, 실제 이 부분에는 임펠러(10)의 양단을 지지하는 고정판(1)이 존재한다. 그런데, 상기 고정판(1)은 임펠러의 블레이드(13)에 대해 수직한 방향으로 구비되어 있기 때문에, 상기 임펠러(10)의 원주방향으로 흡입되는 공기의 유동에 장애적인 요소가 되었다. 즉, 흡입공기 중 상기 고정판(1) 부근에서 흡입되는 공기는 고정판의 끝단에 부딪히면서 와류를 생성하여 인접한 공기의 유동에 교란을 일으키게 되었다. 이 경우, 흡입공기의 유동이 원활하게 이루어지지 않아 팬의 성능이 저하되며, 이와 동시에 상당한 소음을 야기하게 되었다.

본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 임펠러로 흡입되는 공기의 유동 교란을 방지함으로써 팬의 성능을 향상시키고 소음을 저감시킬 수 있는 크로스플로우 팬을 제공하는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명은 회전방향을 따라 만곡된 다수의 블레이드가 원주상에 일정 간격으로 배열된 단위팬이 축방향을 따라 직렬로 연결된 임펠러와, 상기 임펠러의 후방에 구비되며 공기의 토출유로를 형성하기 위해 일정 곡률을 갖는 리어가이드와, 상기 임펠러와 일정 간격을 유지하면서 축방향을 따라 구비되며 상기 리어가이드의 갭부와 함께 고압부와 저압부의 경계를 형성하는 스태빌라이저와, 상기 스태빌라이저와 리어가이드의 갭부를 잇는 가상선을 중심으로 저압부가 형성되는 임펠러의 전방에 구비되며, 흡입공기가 임펠러로 자연스럽게 유동할 수 있는 곡률을 가져 흡입공기의 유동 교란을 방지하는 안내가이드를 포함하는 크로스플로우 팬을 제공한다.

따라서, 본 발명은 임펠러를 향해 흡입되는 공기 중 양측의 고정판 부근에서 흡입되는 공기가 소정 곡률을 지닌 안내가이드의 형상에 의해 임펠러로 자연스럽게 유동할 수 있으며, 이러한 작용 중 고정판에 의해 와류가 생성되는 등의 유동 교란을 방지할 수 있다. 따라서, 본 발명은 흡입공기의 유동 교란으로 인한 팬의 성능 저감과 소음 발생을 방지할 수 있다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 크로스플로우 팬을 첨부된 도면을 참조하여 보다 상세하게 설명하면 다음과 같다.

먼저, 도 2는 본 발명에 따른 크로스플로우 팬의 구조를 도시한 횡단면도로서, 본 발명에 따른 크로스플로우 팬은 모터(도시생략)에 축(40) 결합되어 공기유동을 일으키는 임펠러(10)와, 상기 임펠러의 외각 후방에 구비되어 흡입공기의 토출유로를 형성하도록 소정 곡률에 따라 만곡된 리어가이드와, 상기 임펠러의 외각 일측에 축방향을 따라 구비되어 임펠러의 내부영역에 발생하는 와류를 안정화시키고 상기 리어가이드와 함께 고압부와 저압부의 경계를 형성하는 스태빌라이저와, 상기 스태빌라이저와 리어가이드의 갭부(21)를 잇는 가상선을 중심으로 저압부가 형성되는 임펠러(10)의 전방에 구비되어 흡입공기의 유동 교란을 방지하는 안내가이드(50)로 구성된다. 이 때, 상기 리어가이드와 스태빌라이저의 형태가 도시되진 않았으나, 도 1a에 도시된 것과 동일하기 때문에 이를 참조하면 충분할 것이다.

상기 임펠러(10)는 환형의 경계판(15)에 의해 직렬로 연결된 다수의 단위팬(11)으로 구성되며, 각각의 단위팬(11)은 회전방향으로 만곡된 다수의 블레이드(13)가 원주상에 적당한 간격을 두고 배열되어 구성된다. 본 발명은 3개의 단위팬(11)이 연결된 임펠러를 일례로 제시한다. 이 때, 상기 블레이드(13)가 경계판(15)에 결합될 수 있도록, 자세히 도시되진 않았으나, 상기 블레이드의 단부 에 삽입돌기가 형성되고 상기 경계판(15)의 원주면에 다수의 블레이드 삽입홈이 형성된다.

상기 리어가이드는 그 일측에 임펠러(10)까지 최단거리를 유지하는 갭부(21)가 축방향을 따라 형성된다. 이 때, 상기 리어가이드의 갭부(21)는 스태빌라이저와 함께 흡입공기와 토출공기의 경계를 형성하게 된다.

상기 안내가이드(50)는 흡입공기의 유동 교란을 방지하기 위해, 소정 곡률을 갖는 판형으로 흡입공기의 유동에 장애가 되는 양측 고정판(1)으로부터 전면에 걸쳐 구비된다. 이 때, 상기 안내가이드(50)는 고정판(1)으로부터 전방으로 갈수록 외측으로 부드럽게 휘어지는 곡률을 가지며, 이에 따라 임펠러(10)의 회전시 흡입되는 공기 중 상기 고정판 부근에서 흡입되는 공기는 안내가이드(50)의 안내를 받아 임펠러(10)로 자연스럽게 유동할 수 있다.

상기 안내가이드(50)는 고정판(1)과 동일한 부재로서 고정판의 끝단으로부터 외측으로 휘어지는 소정의 곡률을 가지고 연장되거나, 아니면 전술한 바와 같은 곡률을 갖는 별도의 판형부재로서 상기 고정판(1)의 끝단에 결합될 수 있다.

이와 같이 구성된 크로스플로우 팬은 상기 임펠러(10)가 블레이드(13)의 만곡된 방향에 따라 시계방향 또는 반시계방향으로 회전하게 되면 임펠러의 내부에 와류가 생성되어 공기의 강제 유동이 발생한다. 이를 상술하면, 상기 임펠러(10)가 회전하게 되면 스태빌라이저와 리어가이드의 갭부(21)를 잇는 가상선을 기준으로 그 일측에 저압부가 형성되고 타측에 고압부가 형성된다. 따라서, 공기는 상기 저압부를 통해 임펠러(10)의 내부로 흡입되어 임펠러의 회전방향을 따라 회전하면서 리어가이드의 안내를 받아 고압부로 토출된다. 그 일례가 도 1a에 잘 도시되어 있다.

전술한 과정 중에 상기 저압부를 통해 흡입되는 공기 중 임펠러(10) 양측의 고정판(1) 부근에서 유동하는 공기는 안내가이드(50)의 곡면을 따라 흡입된다. 이 때, 상기 안내가이드(50)가 흡입공기를 임펠러(10)로 자연스럽게 안내할 수 있는 곡률을 갖고 있음에 따라, 고정판(1) 부근의 공기가 와류가 되어 교란을 일으키는 현상을 방지할 수 있다.

이제까지 본 발명에 대하여 그 바람직한 실시예를 중심으로 살펴보았으며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 본질적 기술 범위 내에서 변형된 형태의 실시예를 구현할 수 있을 것이다. 여기서 본 발명의 본질적 기술 범위는 청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위에 있는 변형된 형태는 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.

본 발명에 따른 크로스플로우 팬은 임펠러의 양단을 지지하는 양측 고정판에 소정의 곡률을 가진 안내가이드를 구비함으로써, 고정판 부근에서 흡입되는 공기가 상기 안내가이드의 형상에 의해 임펠러로 자연스럽게 유동할 수 있으며, 이러한 작용 중 고정판에 의해 와류가 생성되는 등의 유동 교란을 방지할 수 있다. 따라서, 본 발명은 흡입공기의 유동 교란으로 인한 팬의 성능 저감과 소음 발생을 방지할 수 있다.

Claims (3)

1. 회전방향을 따라 만곡된 다수의 블레이드가 원주상에 일정 간격으로 배열된 단위팬이 축방향을 따라 직렬로 연결된 임펠러;

   상기 임펠러의 후방에 구비되며 공기의 토출유로를 형성하기 위해 일정 곡률을 갖는 리어가이드;

   상기 임펠러와 일정 간격을 유지하면서 축방향을 따라 구비되며 상기 리어가이드의 갭부와 함께 고압부와 저압부의 경계를 형성하는 스태빌라이저;

   상기 스태빌라이저와 리어가이드의 갭부를 잇는 가상선을 중심으로 저압부가 형성되는 임펠러의 전방에 구비되며, 흡입공기가 임펠러로 자연스럽게 유동할 수 있는 곡률을 가져 흡입공기의 유동 교란을 방지하는 안내가이드를 포함하는 크로스플로우 팬.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 안내가이드는 임펠러의 양단을 지지하는 고정판으로부터 일체로 연장되거나 또는 상기 고정판에 결합되는 별도 부재인 것을 특징으로 하는 크로스플로우 팬.
3. 제 2 항에 있어서,

   상기 안내가이드는 고정판으로부터 전방으로 갈수록 외측으로 휘어지는 곡률 에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는 크로스플로우 팬.

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