KR101764337B1 - 송풍 팬 장치 - Google Patents

Abstract

2단 구조 배기노즐을 채용하여 송풍 효율을 높인 송풍 팬 장치가 개시된다. 임펠러가 구동 모터에 축결합 된 채 팬 케이싱에 내장되고, 그의 앞뒤에 소음부가 연통되게 결합된 송풍 팬 유닛에, 소구경 배기노즐과 대구경 배기노즐이 2단 구조로 결합된 배기노즐부가 결합된다. 그 소구경 배기노즐은 입구부가 배기구 소음부의 출구부와 연통되게 결합된다. 대구경 배기노즐은 그 소구경 배기노즐의 출구부보다 더 큰 구경의 입구부를 가지고, 그 입구부가 소구경 배기노즐의 출구부 외측 일부 구간을 감싸면서 그 소구경 배기노즐과 연통되게 결합된다. 이에 의해, 소구경 배기노즐의 출구부와 대구경 배기노즐의 입구부 간에 공기유입구가 별도로 더 마련된다. 소구경 배기노즐의 측면에 측면흡기구가 더 마련될 수도 있다. 임펠러에 의해 가속되어 후방의 외기가 송풍 팬 유닛으로 유입되어 전방으로 토출되는 메인 기류에 의해, 공기유입구 근처에 부압이 발생하여 측방 외기가 그 공기유입구를 통해 유입되어 메인 기류와 함께 전방 쪽 바깥으로 토출된다. 같은 원리로, 측면흡기구를 통해서도 측방 외기가 유입되어 전방 쪽 바깥으로 토출된다. 후방 외기 외에 측방 외기도 함께 배출되어, 단위시간당 동일 전력량 소모를 전제할 때, 2단 구조 배기노즐을 채용하지 않는 송풍 팬 장치에 비해 송풍 효율이 크게 개선된다.

Description

송풍 팬 장치 {Fan apparatus for blowing air}

본 발명은 팬 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 2단 구조 배기노즐을 채용하여 송풍 효율을 높인 송풍 팬 장치에 관한 것이다.

일반적으로, 공장, 지하 주차장, 체육관 등 대형 실내 공간에는 내부의 혼탁해진 공기를 밖으로 배출하고 외부의 공기를 안으로 끌어들이기 위한 환기가 필요하다. 또한, 환기나 냉, 난방을 위해 실내 공간 내의 공기가 정지해 있지 않고 잘 섞이게 할 필요도 있다. 이를 위해 실내 공간에 송풍 팬 장치가 설치된다.

도 1과 도 2에는 종래의 송풍 팬 장치(10)가 도시되어 있다. 임펠러(14)가 샤프트(16)를 통해 회전동력을 생성하는 모터(18)에 결합되어 있고, 원통형 팬 케이싱(12)으로 이들을 감싸서 팬 유닛이 구성된다. 이 팬 유닛의 앞뒤에는 흡기구 소음부(22)와 배기구 소음부(20)가 각각 연통되게 결합된다. 흡기구 소음부(22)의 입구에는 벨 마우스(26)가 결합되며, 배기구 소음부(20)의 출구부에는 앞으로 가면서 구경이 조금씩 가늘어지는 형상의 배기 노즐(24)이 연통되게 결합된다. 팬 케이싱(12)의 외면에는 지지물에 팬 장치(10)를 고정하기 위한 브라켓(28)과, 모터(18)의 구동전원을 제공하기 위한 터미널 박스(30)가 각각 마련된다.

이 송풍 팬 장치(10)에 있어서, 모터(18)가 구동되어 임펠러(14)가 고속으로 회전하면 바깥 공기가 벨 마우스(16)와 흡기구 소음부(22)를 통해 유입되어 임펠러(14)에 의해 가속되어 배기구 소음부(20)와 배기노즐(24)을 통해 바깥으로 배기된다. 팬 유닛으로 흡기되고 그로부터 배기되는 과정에서 발생하는 소음은 흡기구 소음부(22)와 배기구 소음부(20)에 의해 각각 크게 약화된다.

이 팬 장치(10)는 바깥 공기가 흡입되는 입구가 한 곳이고, 안으로 흡기된 공기가 팬 장치(10)를 빠져나가는 과정에서 다른 일은 하지 않고 오로지 배기되는 피동적 역할만 한다. 그런데 유체역학적 기류 메커니즘을 개선하면 송풍량을 더 늘릴 수 있는 여지가 있다.

본 발명은 팬 유닛의 출구부에 소구경 배기노즐의 출구부를 대구경 배기 노즐로 감싼 2단 구조 배기노즐을 연결하여 팬 유닛의 후방에서 뿐만 아니라 메인 기류에 의해 배기 노즐의 측방에서도 흡기되도록 하여 기존의 팬 장치에 비해 송풍효율이 개선된 송풍 팬 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 따르면, 임펠러가 구동모터로부터 회전력을 전달받을 수 있도록 연결되어 관형 팬 케이싱 안에 회전가능하게 설치되고, 상기 회전력으로 회전하는 상기 임펠러에 의해 상기 팬 케이싱의 입구에서 유입되어 출구로 빠져나가는 제1 기류를 형성하는 송풍 팬 유닛과, 상기 팬 케이싱의 입구부와 출구부에 각각 연통되게 연결되어 상기 제1 기류의 흡기와 배기 과정에서 발생하는 소음을 저감시키는 제1 및 제2 관형 소음부, 그리고 상기 제2 관형 소음부의 출구에 연결되는 배기노즐부를 구비하는 송풍 팬 장치에 있어서, 상기 배기노즐부는, 제1 입구부가 상기 제2 관형 소음부의 출구부와 연통되게 결합되며, 상기 제2 관형 소음부와 평행한 방향으로 연장되는 관 타입의 소구경 배기노즐; 및 상기 소구경 배기노즐의 제1 출구부보다 더 큰 구경의 제2 입구부를 가지는 관 타입으로서, 상기 제2 입구부가 상기 제1 출구부의 외측 일부 구간을 감싸면서 상기 소구경 배기노즐과 연통되게 결합되어 상기 제2 입구부와 상기 제1 출구부 간에 공기유입구가 별도로 더 마련되는 대구경 배기노즐을 포함하는 2단 구조 배기노즐이며, 상기 제1 기류가 상기 2단 구조 배기노즐을 빠져나가면서 상기 공기유입구 근처 상기 대구경 배기노즐 내부에 발생시키는 부압에 의해, 상기 공기유입구를 통해 외부 공기가 유입되어, 상기 제1 기류와 함께, 상기 대구경 배기노즐을 빠져나가는 제2 기류가 형성되는 것을 특징으로 하는 송풍 팬 장치가 제공된다.

상기 송풍 팬 장치에 있어서, 상기 소구경 배기노즐의 측면에는 상기 제1 기류에 의해 외부 공기가 상기 소구경 배기노즐 안으로 유입될 수 있는 측면흡기구가 적어도 한 개 이상 마련되어 있는 것이 바람직하다.

상기 송풍 팬 장치는, 상기 소구경 배기노즐의 제1 출구부의 외면과 상기 대구경 배기노즐의 제2 입구부의 내면 사이에 등간격으로 이격 삽입되어 상기 제1 출구부와 상기 제2 입구부를 서로 결합시키면서 상기 공기유입구의 간격이 유지되도록 지지해주는 복수 개의 스페이서(spacers)를 더 포함하는 것이 바람직하다.

상기 송풍 팬 장치에 있어서, 상기 공기유입구의 단면적과 상기 소구경 배기노즐의 제1 출구부의 단면적의 비는 0.5: 1~1.5:1의 범위 이내인 것이 바람직하다.

상기 송풍 팬 장치에 있어서, 상기 소구경 배기노즐과 상기 대구경 배기노즐은 각각, 출구부의 구경이 입구부의 구경보다 더 좁은 원통형 관인 것이 바람직하다.

본 발명의 송풍 팬 장치에 따르면, 팬 유닛의 작동에 의해 후방에서 흡입한 공기를 고속 기류로 변환하여 전방으로 배기하는 과정에서, 그 고속 기류가 2단 구조 배기 노즐을 통과하면서 소구경 배기노즐과 대구경 배기노즐 사이에 마련된 공기유입구를 통해 측방의 외기를 끌어들여 함께 전방으로 토출되도록 설계되어 있다. 그러므로 본 발명의 송풍 팬 장치는, 단순히 후방 외기를 전방으로 토출하는 종래의 송풍 팬 장치와 단위 시간당 동일한 전력량을 소모하는 것을 기준으로 비교할 때, 더 많은 양의 공기를 송풍할 수 있다. 즉, 향상된 송풍 효율을 제공한다.

또한, 소구경 배기노즐의 측면을 통해서도 외기가 유입될 수 있는 타입으로 설계하면, 송풍 효율은 더 높아진다.

도 1은 종래의 송풍 팬 장치의 구성을 도시하는 측단면도이고,
도 2는 도 1에 도시된 송풍 팬 장치의 정면도이며,
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 송풍 팬 장치의 구성을 나타내는 측면 사시도이고,
도 4는 도 3에 채용된 2단 배기노즐의 구조를 도시하는 측면도이다.

이하에서는 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 관해 구체적으로 설명한다.

본 발명의 핵심적인 아이디어는 위에서 언급한 종래의 송풍 팬 장치(10)의 배기노즐 부분의 구조를 유체역학적 기류 메커니즘을 개선하여 송풍량 증대가 가능해지도록 하는 것이다. 이를 위한 개량된 2단 구조 배기노즐부(150)가 도 3에 도시되어 있다. 본 발명이 제안하는 배기노즐부(150)는 소구경 배기노즐(160)의 출구부분을 대구경 배기노즐(17)의 입구부분이 감싸면서 결합된 2단 구조로 되어 있는 점에 주요한 특징이 있다.

구체적으로, 소구경 배기노즐(160)과 대구경 배기노즐(170)은 둘 다 관 타입으로 바람직하게는 각 배기노즐(160, 170)의 출구부(164, 174)의 구경이 입구부(166, 172)의 구경보다 더 좁은 원통형 관으로 구성할 수 있다. 출구부(164, 174)쪽으로 가면서 점점 가늘어지면 출구부로가면서 기류의 속도가 빨라져 배기노즐부(150)의 측방 외기의 흡기(이에 관해서는 후술함)가 효과적으로 이루어질 수 있다.

소구경 배기노즐(160)의 출구부(164)의 외면과 대구경 배기노즐(170)의 입구부(172)의 내면 사이에는 복수 개의 스페이서(180)가 삽입된다. 이 스페이서(180)들은 반경방향으로 대략 등간격으로 이격 배치된다. 이 스페이서(180)들은 출구부(164)의 외면과 입구부(172)의 내면을 서로 결합시켜주면서 그들 간의 간격이 유지되도록 지지해준다. 이에 의해, 소구경 배기노즐(160)의 출구부(164)의 외면과 대구경 배기노즐(170)의 입구부(172)의 내면 사이에는 그들 간의 구경 차이만큼의 높이를 갖는 환형의 공기유입구(182)가 마련된다. 이 공기유입구(182)를 통해 배기노즐부(150)의 측방에 있는 공기가 대구경 배기노즐(170) 안으로 유입될 수 있다.

공기유입구(182)의 단면적과 소구경 배기노즐(160)의 출구부(164)의 단면적의 비는 0.5: 1~1.5:1의 범위 이내인 것이 바람직하다. 양자의 단면적의 비가 대략 1:1인 경우가 송풍 팬 장치(100)의 송풍 효율이 가장 좋다. 단면적 비가 상기 범위를 벗어나면 송풍 효율이 나빠져서 바람직하지 않다.

소구경 배기노즐(160)의 측면에도 측방의 외부 공기가 안으로 유입될 수 있는 측면흡기구(162)가 적어도 한 개 이상, 바람직하기로는 복수 개로 등간격으로 마련되는 것이 바람직하다. 측면흡기구(162)는 소구경 배기노즐(160)의 둘레방향보다 길이방향으로 길게 연장되는 유사 타원형 개구로 마련하는 것이 바람직하다.

이 2단 구조 배기노즐부(150)는 기존의 송풍 팬 장치(10)의 배기노즐(24)을 대체하는 형태로 부가된다. 즉, 샤프트(113)로 결합된 모터(114)와 임펠러(112)를 원통형 팬 케이싱(116) 안에 내장한 송풍 팬 유닛(110)을 중심으로 이의 흡기구와 배기구 각각에 흡기구 소음부(120)와 배기구 소음부(130)이 각각 연통되게 연결된다. 팬 케이싱(116)의 몸체에는 고착용 브라켓(140)이 결합되어 있어, 그 브라켓(140)을 이용하여 송풍 팬 장치(100)는 원하는 위치에 설치된다. 흡기구 소음부(120)의 입구부(122)는 후방의 공기가 잘 유입되도록 바깥으로 입구가 벌어진 모양으로 마련하는 것이 바람직하다. 도시하지는 않았지만, 모터(114)에 구동전원을 공급하면서 동작을 제어하는 터미널 박스도 팬 케이싱(116)의 적당한 위치에 부착되어 있다.

이와 같이 2단 구조 배기노즐부(150)를 채용한 본 발명의 송풍 팬 장치(100)는 다음과 같이 송풍 작용을 한다. 모터(114)에 전력을 공급하여 임펠러(112)를 회전시키면, 팬 케이싱(116) 내의 공기는 임펠러(112)의 날개들에 밀려 배기구 소음부(130)쪽으로 배기(190-2)됨과 동시에 흡기 입구부(122) 후방의 공기는 흡기구 소음부(120) 안으로 흡기(190-1)된다.

이러한 흡기 및 배기 동작은 종래의 송풍 팬 장치(10)에서의 그것과 같다. 하지만 본 발명의 송풍 팬 장치(100)는 배기구 소음부(130)를 통해 2단 구조 배기노즐부(150)를 통과하면서 별도의 흡기 작용을 유발한다는 점에서 종래의 송풍 팬 장치(10)와 차이가 있다.

이를 구체적으로 설명하면, 송풍 팬 유닛(110)에서 토출되는 고속의 기류(190-2)가 소구경 배기노즐(160)과 대구경 배기노즐(170)을 순차적으로 통과하면서 밖으로 빠져나가는 과정에서, 공기유입구(182)근처 대구경 배기노즐(170) 내부에는 부압이 형성된다. 그에 따라 2단 구조 배기노즐부(150)의 측방에 있는 외부 공기가 그 공기유입구(182)를 통해 대구경 배기노즐(170) 안으로 빨려 들어간다. 그렇게 형성된 기류(190-4)는 대구경 배기노즐(170)의 가운데를 통과하는 고속 기류(190-5)에 이끌려 그 기류와 함께 밖으로 도출된다(190-6).

이렇게 임펠러(112)가 회전하는 동안, 후방의 공기(190-1)가 송풍 팬 유닛(110)을 통과하면서(190-2, 190-5) 메인 기류를 형성하고, 그 메인 기류가 만드는 부압에 의해 측방의 공기가 대구경 배기노즐(170) 안으로 유입되어 서브 기류(190-4)가 만들어지고, 그 서브 기류(190-4)는 메인 기류(190-5)와 함께 전방으로 빠져나가게 된다. 이 송풍 팬 장치(100)는 후방의 공기와 측방의 공기가 동시에 전방으로 토출되는 배기 메커니즘을 가지므로, 단위시간당 동일한 전력량을 소비하여 송풍하는 경우, 후방의 공기만 토출하는 종래의 송풍 팬 장치(10)에 비해 훨씬 많은 양의 공기를 송풍할 수 있다.

소구경 배기노즐(160)의 측면에도 측면흡기구(162)를 마련하면, 소구경 배기노즐(160)을 고속으로 통과하는 기류(190-2)에 의해 그 측면흡기구(162)에도 부압이 형성된다. 그에 따라 측방의 공기는 그 측면흡기구(162)를 통해서도 소구경 배기노즐(160) 안으로 유입되어 내부 기류(190-2)에 이끌려 소구경 배기노즐(160) 밖으로 토출된다(190-5). 측면흡기구(162)도 송풍량 증대에 기여한다.

소구경 배기노즐(160)에서 토출되는 기류(190-5)의 속도가 클수록 공기유입구(182) 근처에 발생되는 부압의 크기 즉, 측방 외기를 공기유입구(182)를 통해 흡입하는 힘이 커진다. 이런 점을 고려할 때, 소구경 배기노즐(160)의 형상이 출구 쪽으로 가면서 단면적이 점점 좁아지는 형태로 되어 있으면, 토출 기류(190-5)의 속도 증대에 유리하고 따라서 공기유입구(182)와 측면흡기구(162)를 통해 유입되는 측방 외기의 양도 많아질 수 있다. 같은 취지로, 대구경 배기노즐(170)의 형상도 입구부(172)에서 출구부(174)로 가면서 점점 좁아지는 형태로 만들면, 측방 외기의 흡기에 더 유리하다.

이상에서 설명한 본 발명의 내용은 본 발명의 바람직한 실시예에 불과하다. 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있다. 따라서 특허청구범위의 등가적인 의미나 범위에 속하는 모든 변화들은 전부 본 발명의 권리범위 안에 속함을 밝혀둔다.

본 발명의 송풍 팬 장치는 대형 실내 공간의 공기를 강제적으로 순환시키거나 그 실내 공간의 공기를 외부로 배출하거나 외부의 공기를 내부로 흡기하는 등과 같이, 공기의 흐름을 강제하는 용도로 다양하게 사용할 수 있다.

100: 2단 배기노즐형 송풍 팬 장치 110: 송풍 팬 유닛
112: 임펠러 114: 모터
116: 팬 케이싱 120: 입구 소음부
130: 출구 소음부 140: 고정용 브라켓
150: 2단 배기노즐 160: 소구경 배기노즐
162: 소구경 배기노즐의 측면 흡기구 170: 대구경 배기노즐
180: 스페이서 190-2: 제1 기류
190-4: 제2 기류

Claims (5)

1. 임펠러가 구동모터로부터 회전력을 전달받을 수 있도록 연결되어 관형 팬 케이싱 안에 회전가능하게 설치되고, 상기 회전력으로 회전하는 상기 임펠러에 의해 상기 팬 케이싱의 입구에서 유입되어 출구로 빠져나가는 제1 기류를 형성하는 송풍 팬 유닛과, 상기 팬 케이싱의 입구부와 출구부에 각각 연통되게 연결되어 상기 제1 기류의 흡기와 배기 과정에서 발생하는 소음을 저감시키는 제1 및 제2 관형 소음부, 그리고 상기 제2 관형 소음부의 출구에 연결되는 배기노즐부를 구비하고,
   상기 배기노즐부는,
   제1 입구부가 상기 제2 관형 소음부의 출구와 연통되게 결합되며, 상기 제2 관형 소음부와 평행한 방향으로 연장되는 관 타입의 소구경 배기노즐; 및
   상기 소구경 배기노즐의 제1 출구부보다 더 큰 구경의 제2 입구부를 가지는 관 타입으로서, 상기 제2 입구부가 상기 제1 출구부의 외측 일부 구간을 감싸면서 상기 소구경 배기노즐과 연통되게 결합되어 상기 제2 입구부와 상기 제1 출구부 간에 공기유입구가 별도로 더 마련되는 대구경 배기노즐을 포함하는 2단 구조 배기노즐이며,
   상기 제1 기류가 상기 2단 구조 배기노즐을 빠져나가면서 상기 공기유입구 근처 상기 대구경 배기노즐 내부에 발생시키는 부압에 의해, 상기 공기유입구를 통해 외부 공기가 유입되어, 상기 제1 기류와 함께, 상기 대구경 배기노즐을 빠져나가는 제2 기류가 형성되는 송풍 팬 장치에 있어서,
   상기 공기유입구의 단면적과 상기 소구경 배기노즐의 상기 제1 출구부의 단면적의 비는 1:1이고,
   상기 소구경 배기노즐의 형상이 상기 제1 출구부 쪽으로 가면서 단면적이 점점 좁아지는 부분의 측면에는 상기 제1 기류에 의해 외부 공기가 상기 소구경 배기노즐 안으로 유입될 수 있는 측면흡기구가 적어도 한 개 이상 마련되어 있고,
   상기 측면흡기구는 상기 소구경 배기노즐의 둘레 방향보다 길이방향으로 길게 연장된 개구로 마련된 것을 특징으로 하는 송풍 팬 장치.
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