KR101735271B1

KR101735271B1 - 송풍기

Info

Publication number: KR101735271B1
Application number: KR1020160088599A
Authority: KR
Inventors: 이강선
Original assignee: 이강선
Priority date: 2016-07-13
Filing date: 2016-07-13
Publication date: 2017-05-15
Also published as: WO2018012897A1

Abstract

본 발명은 축류식 회전날개 사이로부터 이어지는 송풍공간 및 토출구와 공기통로를 중앙에 형성하는 개량된 구조를 통해 기압차이를 발생시키고 후방 기류를 끌어당겨 풍량 및 풍속을 증가시킴과 동시에 소음을 최소화할 수 있도록 한 송풍기를 개시한다.
본 발명은 공기 유입구 및 토출구 사이로 송풍공간을 형성하는 원통형 외부 케이싱 및 내부 케이싱과, 상기 송풍공간에 장착되는 회전날개와, 이 회전날개를 구동시킬 수 있도록 상기 외부 케이싱의 내부 또는 외부에 설치되는 구동부를 포함하는 것에 있어서, 상기 외부 케이싱의 유입구 쪽의 내부에 배치되고 중앙에 공기통로가 형성되는 중심관과; 상기 중심관의 둘레면에 내경이 끼워져 고정되면서 상기 회전날개를 장착한 회전링을 회전할 수 있도록 결합하여 지지하는 베어링과; 상기 중심관의 선단 둘레면으로부터 상기 외부 케이싱의 선단에 형성된 토출구 쪽으로 경사지게 이어지되 송풍공간을 토출구 쪽으로 좁게 형성하여 공기가 토출구로 배출될 때 이동 속도가 빨라지고 기압이 낮아지는 현상을 통해 상기 중심관의 공기통로로 유입되는 기압이 높은 공기를 함께 이동시켜 배출 공기량을 증대할 수 있도록 배치되며 중심관의 공기통로로 유입되는 공기가 송풍공간으로 유입되도록 다수의 관통공을 둘레면에 천공하여 이루어지는 내부 케이싱; 및 상기 중심관과 내부 케이싱을 상호 지지하는 다수의 지지대로 이루어진 것을 특징으로 한다.

Description

송풍기{BLOWER}

본 발명은 송풍기에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 축류식 회전날개 사이에 형성된 송풍공간 및 토출구에서 발생하는 기압차이로 중앙에 형성되는 공기통로의 후방 기류를 끌어당겨 풍량 및 풍속을 증가시킴과 동시에 소음을 최소화하도록 한 송풍기에 관한 것이다.

일반적으로 가정용 또는 사업용 송풍기(선풍기)는 송풍기는 다양한 크기와 형태로 이용 가능하며, 바닥에 놓고 사용하는 직립형, 벽 또는 천장형도 있으며, 통상적으로 회전하는 축에 회전하도록 탑재된 축류식 날개 또는 원심식 베인(vane)을 통해 공기 흐름을 생성하는 구동 장치를 포함한다. 상기 송풍기는 특정 장소의 냉기, 온기 또는 자연 공기를 순화시키는 용도 또는 신체에 전달하여 냉각 또는 보온 효과를 제공하는 것이다.

그리고 송풍기는 회전 날개 사이즈 및 회전수에 비례하여 바람의 토출량과 바람의 세기로 결정되기 때문에 상대적으로 출력이 높은 모터를 채택하게 되는 단점이 있고, 축류식은 공기 흐름이 자연 배출 타입이므로 공기 배출량은 적으나 소음이 낮은 반면 원심식은 공기 배출시 압력이 낮아지도록 하여 강한 바람이 토출되는 강제 배출 타입으로 공기 배출량은 많으나 소음이 심한 문제점이 있다.

예컨대 축류식으로 국내 등록특허 제10-1279023호(2013.07.02. 공고) " 확산형 디퓨저를 이용한 축류 송풍기" 및 공개특허 제10-2014-0126501호(2014.10.31. 공개) "차량용 공조장치의 송풍기"가 제안되었으며, 이들은 공기의 유입을 원활하게 하고 회전기류를 방지하는 목적을 달성하고 있으나 풍량 및 풍속을 증가시킬 수 없는 구조이다.

또한, 원심식으로 국내 등록특허 제10-1167907호(2012.07.30. 공고) "선풍기" 및 등록특허 제10-1472759호(2014.12.15. 공고) "날개 없는 선풍기"가 제안되었으며, 이들은 유입되는 공기를 배출 공간의 기압차이를 이용하여 풍량 및 풍속을 증가시킬 수 있는 구조이지만 유입된 공기가 배출 공간 및 통로에 충돌되는 구조이므로 풍압 손실로 비효율적이며 소음이 심한 문제점이 있다.

국내 등록특허 제10-1279023호(2013.07.02. 공고) 국내 공개특허 제10-2014-0126501호(2014.10.31. 공개) 국내 등록특허 제10-1167907호(2012.07.30. 공고 국내 등록특허 제10-1472759호(2014.12.15. 공고)

따라서, 본 발명은 종래 기술의 결함과 부족에 대해, 구조가 단순하고 합리적이며, 축류식 회전날개 사이로부터 이어지는 송풍공간 및 토출구와 공기통로를 중앙에 형성하는 개량된 구조를 통해 기압차이를 발생시키고 후방 기류를 끌어당겨 풍량 및 풍속을 증가시킴과 동시에 소음을 최소화할 수 있도록 한 송풍기를 제공함에 그 목적이 있다.

본 발명의 송풍기는 공기 유입구 및 토출구 사이로 송풍공간을 형성하는 원통형 외부 케이싱 및 내부 케이싱과, 상기 송풍공간에 장착되는 회전날개와, 이 회전날개를 구동시킬 수 있도록 상기 외부 케이싱의 내부 또는 외부에 설치되는 구동부를 포함하여 이루어지는 송풍기에 있어서, 상기 외부 케이싱의 유입구 쪽의 내부에 배치되고 중앙에 공기통로가 형성되는 중심관과; 상기 중심관의 둘레면에 내경이 끼워져 고정되면서 상기 회전날개를 장착한 회전링을 회전할 수 있도록 결합하여 지지하는 베어링과; 상기 중심관의 선단 둘레면으로부터 상기 외부 케이싱의 선단에 형성된 토출구 쪽으로 이어지되 송풍공간을 토출구 쪽으로 좁게 형성하여 공기가 토출구로 배출될 때 이동 속도가 빨라지고 기압이 낮아지는 현상을 통해 상기 중심관의 공기통로로 유입되는 기압이 높은 공기를 함께 이동시켜 배출 공기량을 증대할 수 있도록 경사지게 배치되며 중심관의 공기통로로 유입되는 공기가 송풍공간으로 유입되도록 다수의 관통공을 둘레면에 천공하여 이루어지는 내부 케이싱; 및 상기 중심관과 내부 케이싱을 지지하도록 일단이 내부 케이싱에 고정되고 타단이 외부 케이싱의 내부에 고정되는 다수의 지지대로 이루어진 것을 기술적 구성상의 특징으로 할 수 있다.

또한, 본 발명은 회전날개를 회전시키는 구동부는 내부의 중심관 둘레에 장착되는 내부 모터 또는 외부 구동모터의 동력원으로 이루어지는 것을 기술적 구성상의 특징으로 할 수 있다.

본 발명의 송풍기는 축류식 회전날개로부터 이동되는 송풍 공기 및 기압차에 의해 이동하는 후방 공기의 흐름에 저항이 발생하지 않도록 이루어지는 내부 모터의 동력원으로 이루어지는 구동부 및 회전날개의 지지구조 그리고 송풍공간의 형상과 중심관의 결합 형태의 구조가 단순하고 합리적이며, 축류식 회전날개 사이로부터 이어지는 송풍공간 및 토출구와 공기통로를 중앙에 형성하는 개량된 구조를 통해 기압차이를 발생시키고 후방 기류를 끌어당겨 풍량 및 풍속을 증가시킴과 동시에 소음을 최소화할 수 있는 효과를 갖는 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 송풍기를 나타낸 사시도.
도 2는 본 발명에 따른 송풍기를 나타낸 단면도.
도 3는 도 2의 A-A선 확대 단면도.
도 4는 본 발명에 따른 다른 실시 예의 단면도이다.

이하, 본 발명의 구성 및 작용을 첨부된 도면에 의거하여 좀 더 구체적으로 설명한다. 본 발명을 설명함에 있어서, 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.

도시된 바와 같이 본 발명은 도 1 및 도 2에서와 같이 공기 유입구(11) 및 토출구(12) 사이로 송풍공간(13)을 형성하는 원통형 외부 케이싱(1)과, 이 외부 케이싱(1)의 송풍공간(13)에 장착되는 회전날개(2)와, 이 회전날개(2)를 구동시키는 구동부를 포함하여 이루어지는 축류식 송풍기의 기본 구성을 이용하게 된다.

본 발명의 핵심기술은 공기의 흐름에 부하가 없이 원활하게 흐르도록 하면서 회전날개(2) 사이로부터 이어지는 송풍공간(13)과 토출구(12) 및 공기통로(51)를 중앙에 형성한 중심관(5)의 개량된 구조를 통해 기압차이를 발생시키고 후방 기류를 끌어당겨 풍량 및 풍속을 증가시킴과 동시에 소음을 최소화할 수 있도록 개량하는 것이다.

이를 해결하기 위하여 회전날개(2)를 봉 형태의 축에 고정하지 않고 링 형태의 회전링(42)에 고정하고. 상기 회전날개(2)를 고정하고 있는 회전링(42)을 회전할 수 있게 베어링(43)의 둘레면에 장착하며, 외부 케이싱(1)의 유입구(11) 쪽의 내부에 배치되고 중앙에 공기통로(51)가 형성되는 중심관(5)을 마련하고, 이 중심관(5)의 둘레면에 상기 베어링(43)이 장착되어 이루어진다.

또한, 상기 공기 유입구(11)는 중심관(5)의 둘레면에 장착된 회전날개(2)의 폭보다 크게 형성되며, 상기 회전날개(2)의 회전을 통해 공기 유입구(11)로 유입된 공기는 충돌이나 저항력 발생이 최소화되면서 외부 케이싱(1)의 반대편에 있는 토출구(12)로 공기가 빠른 속도로 배출될 수 있도록 하며, 중심관(5)으로부터 이어지는 중앙부분의 공기통로(51)는 기압이 높으므로 상기 빠른 속도와 기압이 낮은 상태로 토출구(12)로 배출되는 공기에 의해 공기통로(51)의 기압이 높은 공기를 끌어당겨 함께 토출시킴으로써 풍량 및 풍속을 증가하도록 내부 케이싱(6)을 마련하게 된다.

상기 내부 케이싱(6)은 중심관(5)의 선단 둘레면으로부터 상기 외부 케이싱(1)의 선단에 형성된 토출구(12) 쪽으로 경사지게 이어지되 토출되는 공기의 속도를 증가시키고 기압이 낮아지도록 하고 공기의 흐름이 원활하도록 송풍공간(13)이 토출구(12) 쪽으로 향하면서 공간이 좁도록 형성하여 도 2에서와 같이 깔때기 형상으로 이루어진다.

한편, 상기 내부 케이싱(6)을 깔때기 형상으로 형성하여 외부 케이싱(1)과 내부 케이싱(6) 사이의 송풍공간(13)을 토출구(12) 쪽으로 이어지면서 공간을 좁게 구성하는 것에 한정되는 것은 아니고 반대로 내부 케이싱(6)을 직선형으로 하고 외부케이싱(1)의 토출구(12) 쪽을 내부 케이싱(6)의 선단에 결합되도록 좁게 형성할 수 있음을 밝혀둔다.

그리고 상기 중심관(5)과 내부 케이싱(6)을 지지하도록 일단이 내부 케이싱(6)에 고정되고 타단이 외부 케이싱(1)의 내부에 고정되어 공기의 흐름 저항을 최소화할 수 있도록 3~4개의 띠 또는 봉 형상의 지지대(7)가 마련되어 이루어진다.

한편, 상기 회전날개(2)를 회전시키는 구동부는 중심관(5) 및 베어링(43)에 장착되는 내부 모터(4) 또는 외부 케이싱(1)의 외측에 장착되는 외부 동력원(4') 중 어느 하나를 이용하여 회전날개(2)를 작동시킬 때 외부 케이싱(1)의 유입구(11) 및 중심관(5)의 공기통로(51)로 유입되는 공기가 저항 없이 원활하게 흐를 수 있도록 구성하게 된다.

상기 회전날개(2)를 회전시키는 내부 모터(4)는 도 2 및 도 3에서와 같이 중심관(5) 둘레면에 장착되면서 다수의 자계권선 코일(411)을 감은 자기유도 철심(412)으로 이루어지는 고정자(41)와, 이 고정자(41)로부터 발생되는 자기장에 의해 회전되도록 베어링(43)에 장착되어 지지되면서 회전날개(2)의 일단을 고정시키고 다수의 N극 및 S극의 영구자석(421)을 내경에 고정시킨 회전링(42)으로 이루어진다.

또한, 상기 외부 동력원(4')을 이용하여 회전날개(2)를 회전시키기 위해서는 도 4에서와 같이 중심관(5)에 결합된 베어링(43)의 둘레면에 장착되는 회전링(42)으로부터 외부 케이싱(1)의 유입구(11) 외측으로 돌출 연장형성되는 구동관(44)과, 외부 케이싱(1)에 지지되는 브래킷(47)에 안착되는 구동모터(48)와, 이 구동모터(48)의 회전축에 고정된 풀리(45) 및 상기 구동관(44)의 둘레면에 접하여 회전력을 전달하는 벨트(46)를 포함하여 이루어진다.

그리고 상기 구동모터(48)의 동력을 구동관(44)에 전달하는 방식을 벨트(46)를 통하여 이루어지는 것에 한정하는 것은 아니고, 통상적인 기어방식 또는 체인방식으로 설계 변경하여 사용할 수 있음을 밝혀둔다.

또한, 상기 외부 동력원(4')의 구동모터(48)를 대신하여 전력 공급이 어려운 장소에서는 연료를 사용하는 원동기로 대체할 수 있음을 밝혀둔다.

또한, 도 2 및 도 4에서와 같이 중심관(5)의 공기통로(51)로 유입되는 공기가 송풍공간(13)으로 유입되도록 내부 케이싱(6)의 둘레면에 다수의 관통공(61)을 천공하여 풍량을 증가시켜 토출구(12)로 연속하여 배출되도록 이루어진다.

또한, 도 4에서와 같이 송풍공간(13) 또는 중심관(5)의 공기통로(51)의 앞쪽에 냉기 및 온기를 발생시키도록 냉매, 고열 유체 또는 발열체 중 어느 하나를 이용하는 열교환기(8)를 배치하여 냉기 또는 온기로 변화시킨 후 토출구(12)를 통해 외부로 토출시키도록 이루어진다.

도면 중 미설명부호 3은 보호망이고, 91은 스탠드(9)에 장착되어 내부 모터(4) 및 외부 동력원(4')에 전원을 공급 및 해지시키는 스위치들이다.

다음으로, 상기와 같이 구성된 본 발명의 작동에 대하여 설명한다.

본 발명은 도 2에서와 같이 내부 모터(4)의 구동부를 사용하기 위하여 작동 스위치(91)를 작동시켜 전원을 공급하면 고정자(41)의 자계권선 코일(411)에 전달되고, 이때 발생하는 자기장과 회전링(42)에 고정된 영구자석(421)의 반발력으로 회전날개(2)가 회전하게 되고, 이 회전날개(2)의 회전으로 공기가 유입구(11)로부터 송풍공간(13)으로 이동한 후 토출구(12)로 배출된다.

상기 과정에서 송풍공간(13)은 토출구(12)로 이어지면서 공간이 좁아지므로 토출구(12)로부터 배출되는 공기는 유속이 증가하므로 멀리까지 공기를 전달하게 되고, 이때 토출구(12)로부터 배출되는 공기의 유속 증가로 내부 케이싱(6)의 내부는 기압이 낮아지므로 중심관(5)의 후방 기류가 끌어 당겨져 함께 배출되어 풍량 및 풍속이 증가되면서 연속적인 공기의 이동이 이루어지므로 송풍력을 증대시킬 수 있게 된다.

또한, 도 4에서와 같이 외부 동력원(4')의 구동부를 사용하는 경우에는 외부 동력원(4') 회전축의 회전력을 풀리(45)와 벨트(46)를 통해 구동관(44)을 회전시키게 되고, 이 구동관(44)의 회전은 곧 회전날개(2)의 회전으로 이어지며, 이때 회전날개(2)를 고정한 회전링(42)은 베어링(43)의 도움으로 원활하게 회전된다. 그리고 상기 회전날개(2)는 유입구(11)로부터 공기를 흡입하여 송풍공간(13)으로 이동시키고 이동된 공기는 공간이 좁아지는 송풍공간(13)의 선단에 있는 토출구(12)로부터 배출되면서 공기는 유속이 증가하여 멀리까지 공기를 전달하게 되고, 이때 토출구(12)로부터 배출되는 공기의 유속 증가로 내부 케이싱(6)의 내부는 기압이 낮아지므로 중심관(5)의 후방 기류가 공기통로(51)로 끌어 당겨져 함께 배출되어 풍량 및 풍속이 증가되면서 연속적인 공기의 이동이 이루어지므로 송풍력을 증대시킬 수 있게 된다.

그리고 도 2 및 도 4에서와 같이 내부 케이싱(6)에 다수의 관통공(61)을 천공하면 중심관(5)의 공기통로(51)로 유입되는 공기가 관통공(61)을 통해 송풍공간(13)으로 유입되어 유입구(11)로 공급되는 공기와 혼합되므로 토출구(12)로 배출되는 풍량 증가로 이루어지며, 이 풍량 증가 및 배출 유속의 증가는 곧 내부 케이싱(6)의 내부 기압을 더 낮추므로 중심관(5)의 후방 기류의 이동이 더 원활해지고, 토출구(12)로 배출되는 공기와 함께 배출되므로 풍량 및 풍속이 증가되면서 연속적인 공기의 이동이 이루어지므로 송풍력을 증대시킬 수 있게 된다.

따라서, 본 발명은 축류식 회전날개(2)를 이용하되 회전날개(2)의 구동을 내부 모터(4) 또는 외부 동력원(4') 중 어느 하나의 구성으로 사용하여도 회전날개(2)로부터 이동되는 공기의 흐름에 저항이 없으며, 외부 케이싱(1)과 내부 케이싱(6) 사이의 송풍공간(13) 및 토출구(12)의 구조는 베르누이 원리가 작용할 수 있는 구성이므로 토출구(12)로 배출되는 공기의 이동 속도는 증가되고 기압이 낮아지면서 내부 케이싱(6) 및 중심관(5)의 공기통로(51)에 있는 기압이 높은 상태의 공기를 끌어당기게 되고, 이때 중심관(5)으로 유입되는 고기압의 공기는 걸림이 없는 내부 케이싱(6)을 따라 원활하게 이동하여 토출구(12)로 배출되는 저기압의 공기와 함께 혼합되어 이동하므로 송풍력을 증대시킬 수 있는 매우 간단하면서 경제적인 구성인 것이다.

또한, 도 4에서와 같이 송풍공간(13) 또는 중심관(5)의 공기통로(51)의 앞쪽에 열교환기(8)를 배치하여 열교환을 통해 냉기 또는 온기를 토출구(12)로 토출시켜 냉방 또는 난방 효과를 얻을 수 있다.

이상에서 본 발명의 바람직한 실시 예와 관련하여 설명하고 도시하였지만, 상기 도시되고 설명된 그대로의 구성 및 작용에 한정하는 것은 아니다. 따라서 상기 실시 예를 적절히 변형 및 수정 가능함을 당업자들은 잘 이해할 수 있으므로 적절한 변경 및 수정과 균등물들은 본 발명의 범위에 속하는 것으로 간주하여야 할 것이다.

1 : 외부 케이싱 11: 유입구
12: 토출구 13: 송풍공간
2 : 회전날개 4: 내부 모터
4': 외부 동력원 41: 고정자
42: 회전링 43; 베어링
44: 구동관 45: 회전축
46: 벨트 47; 브래킷
48: 구동모터 411: 코일
412: 철심 421: 영구자석
5: 중심관 51: 공기통로
6: 내부 케이싱 7: 지지대
8: 열교환기 9: 스탠드

Claims

공기 유입구(11) 및 토출구(12) 사이로 송풍공간(13)을 형성하는 원통형 외부 케이싱(1) 및 내부 케이싱(6)과, 상기 송풍공간(13)에 장착되는 회전날개(2)와, 이 회전날개(2)를 구동시킬 수 있도록 상기 외부 케이싱(1)의 내부 또는 외부에 설치되는 구동부를 포함하여 이루어지는 송풍기에 있어서,
상기 외부 케이싱(1)의 유입구(11) 쪽의 내부에 배치되고 중앙에 공기통로(51)가 형성되는 중심관(5)과;
상기 중심관(5)의 둘레면에 내경이 끼워져 고정되면서 상기 회전날개(2)를 장착한 회전링(42)을 회전할 수 있도록 결합하여 지지하는 베어링(43)과;
상기 중심관(5)의 선단 둘레면으로부터 상기 외부 케이싱(1)의 선단에 형성된 토출구(12) 쪽으로 이어지되 송풍공간(13)을 토출구(12) 쪽으로 좁게 이어지도록 형성하여 공기가 토출구(12)로 배출될 때 이동 속도가 빨라지고 기압이 낮아지는 현상을 통해 상기 중심관(5)의 공기통로(51)로 유입되는 기압이 높은 공기와 함께 이동하여 배출 공기량을 증대할 수 있도록 경사지게 배치되며 중심관(5)의 공기통로(51)로 유입되는 공기가 송풍공간(13)으로 유입되도록 다수의 관통공(61)을 둘레면에 천공하여 이루어지는 내부 케이싱(6); 및
상기 중심관(5)과 내부 케이싱(6)을 지지하도록 일단이 내부 케이싱(6)에 고정되고 타단이 외부 케이싱(1)의 내부에 고정되는 다수의 지지대(7)로 이루어진 것을 특징으로 하는 송풍기.
제1항에 있어서, 상기 회전날개(2)를 회전시키는 구동부는,
상기 중심관(5)의 둘레면에 장착되면서 다수의 자계권선 코일(411)을 감은 자기유도 철심(412)으로 이루어지는 고정자(41) 및 이 고정자(41)의 자기장에 의해 회전되도록 배치되면서 상기 회전날개(2)의 일단을 고정시키고 다수의 영구자석(421)을 내경에 고정시킨 회전링(42)으로 이루어지는 내부 모터(4)로 이루어진 것을 특징으로 하는 송풍기.
제1항에 있어서, 상기 회전날개(2)를 회전시키는 구동부는,
상기 중심관(5)에 장착된 베어링(43)의 둘레면에 결합되어 지지되는 회전링(42)으로부터 외부 케이싱(1)의 유입구(11) 외측으로 연장되는 구동관(44)과, 이 구동관(44)을 회전시키는 외부 동력원(4')인 구동모터(48)과, 이 구동모터(48)를 안착시켜 고정하도록 외부 케이싱(1)에 부착되는 브래킷(47)과, 상기 구동관(44)의 둘레면과 외부 동력원(4')의 구동모터(48) 회전축에 장착된 풀리(45) 사이를 연결하는 벨트(46)를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 송풍기.
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