KR101203241B1 - 원심 송풍기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 축 방향으로 유입된 공기를 반경 방향으로 토출시키는 원심 송풍기에 관한 것으로서; 원주방향으로 배치된 다수의 회전날개로 이루어져 회전축 방향으로 유입된 공기를 반경 방향에 형성된 공기출구를 통해 토출시키는 팬 휠(10)과, 상기 팬 휠(10)의 외측에 나선형 통풍로를 형성하는 스크롤 케이싱(20)과, 상기 스크롤 케이싱(20)의 벨 마우스(24)로부터 소정 거리 이격되는 위치에서 원주면을 따라 팬 휠 방향으로 형성된 소정 높이의 듀얼 링(22)을 포함하는 원심 송풍기에 있어서; 상기 듀얼 링(22)은, 공기가 유입되는 부분에서 역류가 발생되지 않도록 컷 오프(21) 부분으로부터 소정 거리까지 상측으로 돌출 형성되는 연장부(23)를 구비하는 것을 특징으로 한다.

따라서, 본 발명의 원심 송풍기에 따르면, 공기출구 부분에서 듀얼 링(22)의 상측으로 돌출 형성된 연장부(23)에 의하여 토출 공기가 벨 마우스(24)측으로 역류되는 것이 차단되므로, 역류되는 공기로 인한 럼블 노이즈(Rumble Noise)를 저감시킬 수 있다.

원심송풍기, 컷오프, 듀얼링, 통풍로, 럼블노이즈, 스크롤 케이싱, 팬 휠

Description

원심 송풍기{Centrifugal Blower}

도 1은, 일반적인 원심 송풍기의 컷 오프 부분이 절개되어 도시된 사시도.

도 2 내지 도 4는, 종래 원심 송풍기의 소음 저감구조의 여러 실시 예가 도시된 도면.

도 5는, 본 발명에 의한 원심 송풍기의 컷 오프 부분이 절개되어 도시된 사시도.

도 6은, 본 발명의 요부 구성인 확장 연결부의 여러 형태가 도시된 단면도.

도 7은, 본 발명의 원심 송풍기와 기존 원심 송풍기의 소음 레벨을 비교한 그래프.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

10: 팬 휠(Fan Wheel) 11: 휠 밴드(Wheel Band)

20: 스크롤 케이싱(Scroll Casing) 21: 컷 오프(Cut Off)

22: 듀얼 링(Dual Ring) 23: 연장부

24: 벨 마우스(Bell Mouth) 25: 확장 연결부

본 발명은 축 방향으로 유입된 공기를 반경 방향으로 토출시키는 원심 송풍기에 관한 것으로서, 특히 공기유입구 부근에서 토출공기의 영향으로 역류가 발생되는 것을 방지하여 역류로 인한 소음을 저감시킬 수 있도록 한 원심 송풍기에 관한 것이다.

일반적으로 원심 송풍기는 회전되는 팬의 원심력을 이용하여 공기를 송풍하는 장치로서, 회전축 방향으로 유입된 공기를 반경 방향에 설치된 출구를 통해 토출시키는 유체기계의 하나이다.

통상적인 원심 송풍기는 도 1에 도시된 바와 같이, 원주방향으로 배치된 다수의 회전날개로 이루어져 회전축 방향으로 유입된 공기를 반경 방향에 형성된 출구를 통해 토출시키는 팬 휠(50)과, 상기 팬 휠(50)의 외측에 나선형 통풍로를 형성하는 스크롤 케이싱(60)을 포함한다. 상기 스크롤 케이싱(60)에서 나선형 통풍로가 시작되고 공기출구와 연결되는 부분을 "컷 오프"라 하는데, 컷 오프 부분의 형상에 따라 풍량이 달라지게 된다.

특히, 상기 스크롤 케이싱(60)의 공기유입구측에는 유입 저항을 줄일 수 있도록 벨 마우스가 형성되는 바, 출구를 통해 토출되는 공기가 공기유입구측으로 역류되어 벨 마우스를 통해 유입되는 공기에 대한 저항으로 작용될 수 있다. 이에 따라 흡기 소음이 발생되고 토출 풍량이 감소되어 장치의 성능을 저하시키게 된다.

일반적으로 원심 송풍기의 성능은 정압에 따른 풍량으로 정의되며, 정압이 증가되면 풍량이 감소하게 된다. 즉, 장치 내부의 저항이 증가할 수록 풍량이 감소하는데, 심할 경우에는 팬 휠(50)이 헛도는 경우도 발생된다. 또한, 공기유입구 부 분에서 바람이 역류하는 현상이 발생되기도 하는데, 바람이 역류하게 되면 효율이 급감하는 것은 물론 럼블 노이즈(Rumble Noise)가 발생된다.

이러한 현상은 장치에 따라 다르게 나타나므로, 각각의 경우에 맞는 적절한 방법으로 개선하여 사용하고 있는 실정이다. 즉, 일부 장치에 대한 개선안이 다른 장치에 사용될 경우에는 전혀 효과를 나타내지 못할 수 있으며, 그때 그때의 상황에 따라 개선하는 케이스 바이 케이스(Case by Case)의 형태로 개선해 나가고 있다.

도 2 내지 도 4는 종래 원심 송풍기의 소음 저감구조를 나타낸 도면으로, 장치의 형태에 따라 소음 저감구조가 다양한 형태로 구현될 수 있음을 나타내고 있다.

도 2는, 일본 실개평5-38395호에 개시된 흡기소음 저감구조로서, 팬 휠(100)의 외측에 위치되는 스크롤(110)의 컷 오프 부분(115)의 형상을 변경한 것이다. 즉, 스크롤(110)의 컷 오프 부분(115)에서 공기유입구측을 팬 휠(100)쪽으로 돌출시켜, 공기유입구쪽에서는 팬 휠(100)의 원주면과 스크롤(110)의 컷 오프 부분(115) 사이의 간극이 줄어들고 공기출구의 폭이 커지도록 함으로써, 흡기소음을 줄일 수 있도록 하고 있다.

도 3은, 일본 특개2002-339899호에 개시된 흡기소음 저감구조로서, 스크롤(130)의 컷 오프 부분(135)을 두껍게 형성하여 컷 오프 부분(135)과 팬 휠(140)의 원주면 사이의 간격을 감소시켜, 컷 오프 부분(135)의 공기출구로부터 공기유입구측으로 역류되는 토출공기의 양을 줄여 흡기소음이 감소되도록 하고 있다.

도 4는, 미국 특허 US5,997,246호에 개시된 소음 저감구조로, 스크롤(160)의 내부면에 컷 오프 지점(165)으로부터 소정 거리 이격된 부분으로부터 대칭되는 위치까지 소정 크기의 웨지 멤버(170)를 부착한 것을 나타내고 있다. 이 소음 저감구조는 공기유입구측의 체적을 감소시켜 팬 휠(175)과 스크롤(160) 사이에서 발생되는 소음이 감소되도록 하고 있다.

그러나, 상기한 종래의 원심 송풍기는 장치 각각의 특성에 맞는 소음 저감 구조를 가지고 있으나, 범용적으로 적용되지 못하고 케이스 바이 케이스의 형태로만 적용된다는 문제점이 있다.

특히, 공기출구측에서 흡입구측으로 토출공기가 역류되는 것을 차단하기 어려워 효율이 저하되고 럼블 노이즈를 효과적으로 줄일 수 없는 문제점이 있다.

본 발명은 상기한 종래 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 공기출구측에서 공기 흡입구측으로 토출공기가 역류되지 않도록 리브 형태의 듀얼 링을 설치하여, 럼블 노이즈를 저감시킬 수 있도록 한 원심 송풍기를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 원심 송풍기에 따르면, 원주방향으로 배치된 다수의 회전날개로 이루어져 회전축 방향으로 유입된 공기를 반경 방향에 형성된 공기출구를 통해 토출시키는 팬 휠과, 상기 팬 휠의 외측에 나선형 통풍로를 형성하는 스크롤 케이싱과, 상기 스크롤 케이싱의 벨 마우스로부터 소정 거리 이격되는 위치에서 원주면을 따라 팬 휠 방향으로 형성된 소정 높이의 듀얼 링을 포함하는 원심 송풍기에 있어서; 상기 듀얼 링은, 공기가 유입되는 부분에서 역류가 발생되지 않도록 컷 오프 부분으로부터 소정 거리까지 상측으로 돌출 형성되는 연장부를 구비한다.

또한, 본 발명의 원심 송풍기에 따르면, 상기 연장부는 상기 스크롤 케이싱의 컷 오프로부터 컷 오프와 팬 휠의 중심을 잇는 선을 기준으로 팬 휠의 회전 반대 방향으로 15도 이하까지 형성된다.

또, 본 발명의 원심 송풍기에 따르면, 상기 연장부는 상기 팬 휠에 설치되는 휠 밴드와 동일한 높이까지 형성된다.

또한, 본 발명의 원심 송풍기에 따르면, 상기 연장부는 상기 컷 오프 시작점과의 연결 부분에 형성되어 수직 연결로 인한 난류가 발생되지 않도록 하는 확장 연결부를 구비한다.

상기한 본 발명의 특징 및 이점들은 첨부도면에 의거한 다음의 상세한 설명으로 더욱 명백해질 것이다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는, 발명자가 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.

도 5는 본 발명에 의한 원심 송풍기가 도시된 저면 사시도이고, 도 6은 본 발명의 요부 구성인 확장 연결부의 여러 형태가 도시된 단면도이다.

본 발명에 의한 원심 송풍기는, 원주방향으로 배치된 다수의 회전날개로 이루어져 회전축 방향으로 유입된 공기를 반경 방향에 형성된 공기출구를 통해 토출시키는 팬 휠(10)과, 상기 팬 휠(10)의 외측에 나선형 통풍로를 형성하는 스크롤 케이싱(20)과, 상기 스크롤 케이싱(20)의 벨 마우스(Bell Mouth, 24)로부터 소정 거리 이격되는 위치에서 원주면을 따라 팬 휠 방향으로 형성된 소정 높이의 듀얼 링(22)과, 공기가 유입되는 부분에서 역류가 발생되지 않도록 컷 오프(21) 부분으로부터 소정 거리까지 상기 듀얼 링(22)의 상측으로 돌출 형성되는 연장부(23)와, 상기 연장부(23)와 상기 컷 오프(21) 시작점과의 연결 부분에 형성되어 직각 연결로 인한 난류가 발생되지 않도록 하는 확장 연결부(25)를 포함한다.

여기서, 상기 연장부(23)는 상기 스크롤 케이싱(20)의 컷 오프로(21)부터 컷 오프(21)와 팬 휠(10)의 중심을 잇는 선을 기준으로 팬 휠(10)의 회전 반대 방향으로 15도 이하까지 형성된다. 또, 상기 연장부(23)는 상기 팬 휠(10)에 설치되는 휠 밴드(11)의 벨 마우스(24)측 끝단과 동일한 높이까지만 형성된다. 물론, 휠 밴드(11)가 없는 형식의 팬 휠(10)이 사용되는 경우에는 휠 단부의 벨 마우스(24)측 끝단과 동일한 높이까지만 형성된다.

이는 상기 연장부(23)가 컷 오프(21) 시작점으로부터 15도를 초과할 때까지 길게 형성하더라도 소음저감 효과가 상승되지 않기 때문이다. 즉, 럼블 노이즈의 발생 원인이 되는 역류 현상이 가장 심하게 나타나는 부분이 팬 휠(10)을 중심으로할 때 컷 오프(21) 시작점에서 약 15도 이내의 고정압 부분이므로, 이 부분을 초과하여 설치한다 하더라도 소음 저감효과의 상승은 기대하기 어렵다.

또한, 상기 확장 연결부(25)는 연결 부분이 경사면으로 형성되도록 삼각 단 면을 갖거나, 연결 부분이 곡면을 이루도록 원호형 단면을 갖는다. 이는 연장부(23)와 컷 오프(21)의 높이 차에 따른 단차로 인하여 송풍 저항이 야기되어 송풍량이 줄어들 수 있기 때문이다.

상기와 같이 구성된 본 발명의 원심 송풍기는 공기출구 측으로 돌출 형성된 듀얼 링에 의하여 토출 공기가 공기유입구측으로 역류되지 않게 되어 역류된 공기로 인한 럼블 노이즈를 방지할 수 있다.

팬 휠(10)의 회전에 따라 벨 마우스(24)를 통해 외부공기가 유입되고, 팬 휠(10)과 스크롤 케이싱(20) 사이의 통풍로를 따라 공기가 유동되면서 압축된 후, 공기출구를 통해 토출된다. 상기 스크롤 케이싱(20)의 컷 오프(21) 지점으로부터 소정 거리까지 듀얼 링(22)의 상측으로 돌출 형성된 연장부(23)로 인하여 상기 공기출구를 통해 토출되는 공기가 벨 마우스(24)측으로 이동되는 것이 제한된다. 물론, 상기 연장부(23)가 형성되지 않은 듀얼 링(22) 부분은 기존과 동일하므로 실제 토출 공기의 유량에는 거의 변화가 없다.

즉, 팬 휠(10)에 의하여 공기가 유동될 때, 팬 휠(10)의 휠 밴드(11)와 동일한 높이까지 형성된 연장부(23)로 인하여 공기출구로 토출되는 공기중 일부가 벨 마우스(24) 방향으로 유동되는 것이 방지된다. 결국, 토출 공기의 유량은 거의 변화되지 않으면서도 공기출구로부터 벨 마우스(24)측으로 역류되는 공기의 양은 최소화되어 럼블 노이즈가 감소된다. 이에 따른 소음감소 효과는 도 7에 도시된 그래프와 같이 나타난다.

또한, 상기 연장부(23)와 스크롤 케이싱(20)의 컷 오프(21) 사이에 형성되는 확장 연결부(25)는 연장부(23)와 컷 오프(21) 사이의 높이 차로 인해 형성된 단차를 경사면 또는 곡면으로 만들어, 직각으로 이루어진 단차의 안쪽 부분에서 발생될 수 있는 송풍 저항을 최소화시켜 토출 공기가 원활하게 유동되도록 한다.

이상에서는 본 발명의 바람직한 실시 예를 설명하였으나, 본 발명의 범위는 이 같은 특정 실시 예에만 한정되지 않으며, 해당분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 특허청구범위 내에 기재된 범주 내에서 적절하게 변경이 가능할 것이다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명의 원심 송풍기에 따르면, 공기출구 부분에서 듀얼 링(22)의 상측으로 돌출 형성된 연장부(23)에 의하여 토출 공기가 벨 마우스(24)측으로 역류되는 것이 차단되므로, 역류되는 공기로 인한 럼블 노이즈(Rumble Noise)를 저감시킬 수 있는 효과가 있다.

본 발명의 원심 송풍기에 따르면, 75, 100, 145, 185 ㎐의 주파수 근처에서 발생되는 피크 소음(Peak Noise)을 개선시킬 수 있다.

Claims (6)

1. 원주방향으로 배치된 다수의 회전날개로 이루어져 회전축 방향으로 유입된 공기를 반경 방향에 형성된 공기출구를 통해 토출시키는 팬 휠(10)과, 상기 팬 휠(10)의 외측에 나선형 통풍로를 형성하는 스크롤 케이싱(20)과, 상기 스크롤 케이싱(20)의 벨 마우스(24)로부터 소정 거리 이격되는 위치에서 원주면을 따라 팬 휠 방향으로 형성된 소정 높이의 듀얼 링(22)을 포함하는 원심 송풍기에 있어서,

   상기 듀얼 링(22)은, 공기가 유입되는 부분에서 역류가 발생되지 않도록 컷 오프(21) 부분으로부터 소정 거리까지 상측으로 돌출 형성되는 연장부(23)를 구비하는 것을 특징으로 하는 원심 송풍기.
2. 제1항에 있어서,

   상기 연장부(23)는, 상기 스크롤 케이싱(20)의 컷 오프(21)로부터 컷 오프(21)와 팬 휠(10)의 중심을 잇는 선을 기준으로 팬 휠(10)의 회전 반대 방향으로 15도 이하까지 형성된 것을 특징으로 하는 원심 송풍기.
3. 제1항에 있어서,

   상기 연장부(23)는, 상기 팬 휠(10)에 휠 밴드(11)가 설치되는 경우에는 휠 밴드(11)까지 형성되고, 휠 밴드가 없는 경우에는 휠 단부의 벨 마우스(24)측 끝단과 동일한 높이까지 형성되는 것을 특징으로 하는 원심 송풍기.
4. 제1항에 있어서,

   상기 연장부(23)는, 상기 컷 오프(21) 시작점과의 연결 부분에 형성되어 수직 연결로 인한 난류가 발생되지 않도록 하는 확장 연결부(25)를 구비하는 것을 특징으로 하는 원심 송풍기.
5. 제4항에 있어서,

   상기 확장 연결부(25)는, 연결 부분이 경사면으로 형성되도록 삼각 단면을 갖는 것을 특징으로 하는 원심 송풍기.
6. 제4항에 있어서,

   상기 확장 연결부(25)는, 연결 부분이 곡면으로 형성되도록 원호형 단면을 갖는 것을 특징으로 하는 원심 송풍기.

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