KR101876392B1 - 원심팬의 설치구조 - Google Patents

Abstract

본 발명은 재순환영역을 최소화하는 차단부재를 갖는 원심팬의 설치구조에 관한 것이다. 축방향으로 유입되는 공기를 원주방향으로 토출하도록 마련되는 원심팬을 바닥면에 인접하게 설치하는 원심팬의 설치구조에 있어서, 원심팬은 바닥면에 인접하게 위치하여 중심부가 모터와 결합되는 회전판, 회전판에 방사상으로 배열되는 복수의 블레이드, 회전판과 대향되도록 위치하여 복수의 블레이드를 연결하는 슈라우드를 포함하고, 바닥면에는 회전판을 외부에서 둘러싸도록 위치하여, 상기 바닥면을 따라서 유입되는 공기를 차단하는 차단부재가 설치된다. 바닥면을 통해 회전판의 외부에서 유입되는 공기를 차단부재를 통해 차단하여 재순환영역을 축소할 수 있고, 그에 따라 토출공기의 실유동단면폭이 증가하여 팬의 효율이 높아질 수 있다.

Description

원심팬의 설치구조{ESTABLISH STRUCTURE FOR CENTRIFUGAL FAN}

본 발명은 원심팬의 설치구조에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 재순환영역을 최소화하는 차단부재를 포함하는 원심팬의 설치구조에 관한 것이다.

팬은 기체를 수송하기 위한 것으로, 다수의 회전 블레이드를 구비하여 기체에 운동에너지를 전달하는 장치이다. 이러한 팬은 블레이드의 형상과 구조에 따라 다양하게 분류된다. 그 중 원심팬은 축방향으로 흡입되는 유체가 블레이드의 회전에 의해서 원심방향으로 강제 송풍되도록 하는 팬이다.

일반적으로 원심팬은 냉장고, 공기조화기 및 조리기기 등 다양한 가전제품에 적용된다. 이러한 가전제품의 에너지 절감을 위해서 원심팬의 효율을 상승시키는 연구가 활발히 이루어지고 있다. 원심팬은 구동력을 제공하는 모터와 모터에 의해 회전하는 팬, 팬의 입구부에 설치되어 공기를 안내하는 벨마우스로 이루어진다.

대량생산성을 고려하여 팬을 이루는 블레이드와 슈라우드, 회전판은 일체의 형상으로 제작되는 것이 보편적이다. 팬을 일체형으로 생산하기 위해 축방향에서 보는 경우, 슈라우드와 회전판은 서로 겹치지 않도록 설계한다. 이로 인하여 블레이드의 끝이 회전판의 끝보다 원주방향으로 더 연장된다.

이렇게 회전판이 없는 부분에서 외부공기가 바닥면을 타고 블레이드 사이로 유입될 수 있다. 유입되는 공기와 원심방향으로 토출되는 공기가 만나, 공기가 정체하고 재순환하는 영역이 발생할 수 있다. 이러한 재순환영역은 실제 공기가 토출되는 유동단면폭은 작게하는 유동저항으로 작용한다. 따라서 팬의 성능이 감소하게 되어 팬의 효율이 떨어지는 문제점이 있다.

본 발명의 일 측면은 회전판의 외부에서 유입되는 공기를 막는 차단부재를 구비한 원심팬의 설치구조를 제공한다.

또한 유입공기를 차단시켜 재순환영역이 축소되어 효율이 높고, 소음이 적은 원심팬을 제공할 수 있는 원심팬의 설치구조를 제공한다.

본 발명의 원심팬의 설치구조는 축방향으로 유입되는 공기를 원주방향으로 토출하도록 마련되는 원심팬을 바닥면에 인접하게 설치하는 원심팬의 설치구조에 있어서, 상기 원심팬은 상기 바닥면에 인접하게 위치하여 중심부가 모터와 결합되는 회전판, 상기 회전판의 외주부에 방사상으로 배열되는 복수의 블레이드, 상기 회전판과 대향되도록 위치하여 상기 복수의 블레이드를 연결하는 슈라우드를 포함하고, 상기 바닥면에는 상기 회전판을 외부에서 둘러싸도록 위치하여, 상기 바닥면을 따라서 유입되는 공기를 차단하는 차단부재가 설치된다.

상기 회전판, 상기 복수의 블레이드 및 상기 슈라우드는 일체로 이루어질 수 있다.

상기 복수의 블레이드 외측이 이루는 가상원의 직경이 상기 회전판의 직경보다 클 수 있다.

상기 차단부재는 링의 형태로 상기 회전판을 둘러쌀 수 있다.

상기 차단부재의 높이는 상기 회전판과 상기 바닥면의 거리와 근사할 수 있다.

상기 차단부재의 단면은 적어도 어느 한 측에 경사형태를 가질 수 있다.

상기 차단부재는 상기 회전판이 설치된 면과 상기 바닥면과 단차를 가지는 형상을 포함 수 있다.

상기 차단부재는 적어도 1개 이상의 불연속적인 형태를 가질 수 있다.

상기 불연속적인 형태는 설치되는 위치에 따라 중력방향으로 하부에 위치하여, 배수구조로 사용될 수 있다.

바닥면을 통해 회전판의 외부에서 유입되는 공기를 차단부재를 통해 차단하여 재순환영역을 축소할 수 있다.

또한, 재순환영역이 축소됨에 따라 토출되는 공기의 실유동단면폭이 증가하여, 풍량이 증가하고 팬의 효율이 높아질 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 원심팬의 설치구조를 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 원심팬의 재순환영역을 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 원심팬의 설치구조에 배수구조가 구비된 것을 도시한 도면이다.
도 4, 도 5, 도 6은 각각 본 발명의 다른 일 실시 예에 따른 원심팬의 설치구조를 도시한 도면이다.

이하에서는 본 발명에 따른 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 원심팬(1)의 설치구조를 도시한 도면이고, 도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 원심팬(1)의 재순환영역(200)을 도시한 도면이고, 도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 원심팬(1)의 설치구조에 배수구조(150)가 구비된 것을 도시한 도면이다.

도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 원심팬(1)은 구동력을 제공하는 모터와, 공기를 원심팬(1)의 내부로 안내하는 벨마우스(20)와, 회전하며 공기의 흐름을 발생하는 팬(30)을 포함할 수 있다.

모터는 원심팬(1)이 설치되는 사용되는 환경에 따라 크기나 위치가 달라질 수 있다. 팬(30)이 일 측으로 기울어지지 않고 회전하기 위해, 모터는 팬(30)의 중심부(32)와 연결될 수 있다. 모터는 팬(30)의 중심부(32)와 연결되어 벨마우스(20)와 인접하게 위치할 수 있다. 또한 크기에 따라 팬(30)의 하부(34)에 위치할 수 있다. 모터가 팬(30)의 하부(34)에 위치하는 경우 외부에서 보이지 않을 수 있다.

벨마우스(20)는 원심팬(1)의 내부로 공기가 유입되는 입구에 위치할 수 있다. 벨마우스(20)는 입구로 들어오는 공기가 내부로 안내되도록 중앙에 개구(22)를 포함할 수 있다. 외부공기가 축방향으로 원심팬(1) 내부로 유입될 수 있도록, 벨마우스(20)는 개구(22)가 형성된 환형의 단면을 가질 수 있다. 이때, 외부공기가 벨마우스(20)의 외측으로 유입되는 것을 방지하기 위하여, 벨마우스(20)는 팬(30)보다 넓은 면적을 가질 수 있다. 따라서 축방향으로 원심팬(1)을 보는 경우, 팬(30)의 외측은 벨마우스(20)에 가려져 보이지 않을 수 있다.

모터는 벨마우스(20)에 형성된 개구(22)의 상부에 위치할 수 있다. 개구(22)를 형성하는 벨마우스(20)의 원형단면(24)은 곡선을 형성할 수 있다. 원형단면(24)은 원심팬(1)의 내부로 구부러진 단면을 포함하여 공기의 유동을 유도할 수 있다. 외부공기는 곡선을 이루는 원형단면(24)을 갖는 개구(22)를 통해 유입되어, 팬으로 유입되는 공기의 난류발생을 최소화할 수 있다.

중심부(32)가 모터와 연결되어 회전하는 팬(30)은 공기의 흐름을 발생하는 블레이드(40)와 블레이드(40)의 상부를 연결하는 슈라우드(50), 블레이드(40)의 하부를 고정하는 회전판(60)을 포함한다.

블레이드(40)는 팬(30)의 중심부(32)에 해당하는 회전축을 중심으로 방사형으로 복수 개가 마련될 수 있다. 복수의 블레이드(40)는 내측으로 가상의 내접원을 형성하고, 외측을 가상의 외접원을 형성할 수 있게 설치될 수 있다. 축방향으로 유입되는 공기는 블레이드(40)에 밀려 원주방향으로 빠져나갈 수 있다. 블레이드(40)의 한 면은 공기를 밀어내며 압력을 높게 받고, 반대면은 밀려나간 공기에 의해 압력이 낮게 형성될 수 있다.

슈라우드(50)는 링형상으로 복수의 블레이드(40) 상측에 고정될 수 있다. 아랫면이 회전판(60)에 고정된 블레이드(40)의 상부를 슈라우드(50)가 고정시켜, 팬(30)이 안정적으로 회전할 수 있다. 또한, 슈라우드(50)는 유입되는 공기가 블레이드(40)로 유동될 수 있도록 가이드할 수 있다. 슈라우드(50)는 벨마우스(20)의 개구(22)를 이루는 원형단면(24)과 형태를 같이 할 수 있다. 따라서 슈라우드(50)는 곡선을 이루는 단면으로 마련되어 공기를 안내할 수 있다. 슈라우드(50)는 벨마우스(20)의 원형단면(24)의 아래에 위치하여 축방향으로 외부에서 보이지 않을 수 있다.

회전판(60)은 중앙에 볼록하게 형성된 허브(62)를 포함하는 판의 형태로 마련될 수 있다. 허브(62)의 중심을 관통하여 모터와 연결된 팬(30)의 중심부(32)가 위치할 수 있다. 모터가 구동됨에 따라 모터축의 역할을 하는 팬(30)의 중심부(32)가 회전하며, 그에 연결된 회전판(60)이 회전할 수 있다. 회전판(60)은 회전가능하도록 바닥면(70)과 일정한 간격을 갖도록 마련될 수 있다. 회전판(60)의 외주부에 복수의 블레이드(40)가 방사상으로 배치될 수 있다.

블레이드(40)를 기준으로 회전판(60)과 슈라우드(50)는 대향되도록 배치될 수 있다. 블레이드(40)와 회전판(60), 슈라우드(50)를 포함하는 팬(30)은 대량생산을 위하여, 하나의 몸체로 제작되는 것이 보편적이다. 따라서 팬(30)은 사출금형을 통해 일체의 형상으로 만들어질 수 있다. 팬(30)이 금형을 통해 일체로 형성되기 위해 슈라우드(50)와 회전판(60)은 축방향에서 서로 겹쳐지지 않도록 설계될 수 있다.

축방향에서 팬(30)을 보는 경우, 회전판(60)이 원형을 이루며 마련되고 회전판(60)의 외측에 환형의 형상을 가진 슈라우드(50)가 마련될 수 있다. 회전판(60)과 슈라우드(50)는 일정한 간격을 가지고 이격되어 있으며, 그 사이에는 블레이드(40)가 방사형으로 배치될 수 있다. 블레이드(40)의 일 측은 슈라우드(50)와 연결되고, 다른 일측은 회전판(60)과 연결되도록 마련될 수 있다. 이러한 구조로 인하여 블레이드(40)의 외측이 회전판(60)보다 원주방향으로 더 길게 마련될 수 있다. 즉, 팬(30)의 하부에는 회전판(60)이 없으나 블레이드(40)가 존재하는 공간이 생성될 수 있다.

도 2에 도시된 바와 같이 공기는 팬(30)의 상부로 들어와 하부로 빠져나갈 수 있다. 상부에서 벨마우스(20)를 통해 축방향으로 유입된 공기는 팬(30)의 회전에 따라 원주방향으로 빠져나갈 수 있다. 도 2에서는 회전판(60)에 부착된 블레이드(40)의 단면을 표현하여, 회전판(60)의 끝과 블레이드(40)의 끝이 일치한다. 실제로 블레이드(40)는 회전판(60)의 외부로 방사형으로 이어지는 형태를 가진다. 따라서, 회전판(60)이 블레이드(40)보다 짧기 때문에 원심팬(1)의 하부에는 회전판(60)이 없는 부분이 존재할 수 있다. 이러한 회전판(60)이 없는 부분에서 외부공기가 바닥면(70)을 따라서 블레이드(40) 쪽으로 유입될 수 있다. 이렇게 바닥면(70)을 따라서 유입되는 공기와 블레이드(40)에 의해 원주방향으로 빠져나가는 공기가 만나 재순환영역(200)이 발생할 수 있다.

재순환영역(200)은 서로 다른 방향의 속도를 가진 공기가 만나 정체하고 제자리에서 빙글빙글 도는 영역을 뜻할 수 있다. 이러한 재순환영역(200)으로 인하여 실제로 토출되는 공기의 유동단면폭이 줄어들게 되고, 이는 유동저항으로 작용할 수 있다. 일 방향으로 회전하는 팬(30)에 유동저항이 작용하면 팬(30)의 성능 및 효율이 감소할 수 있다. 또한, 원하는 출력을 만족하기 위하여 모터의 소비전력이 늘어나게 되고, 그에 따라서 팬(30)의 소음이 증가할 수 있다. 따라서 바닥면(70)을 따라서 외부공기가 유입될 수 없도록 차단부재를 설치할 수 있다.

다시 도 1를 살펴보면, 차단부재(100)는 회전판(60)을 감싸는 링 형상으로 설치된다. 차단부재(100)는 바닥면(70)에서 수직한 단면으로 마련될 수 있다. 차단부재(100)는 회전판(60)의 끝과 바닥면(70)사이의 거리와 인접한 높이로 마련될 수 있다. 외부에서 유입되는 공기는 바닥면(70)을 따라서 원심팬(1)으로 접근하는 중 차단부재(100)와 만나게 된다. 유입공기는 바닥면(70)과 수직하게 형성된 차단부재(100)에 의해 더이상 팬(30)에 접근하지 못하고, 토출되는 공기와 함께 외부로 빠져나갈 수 있다.

차단부재(100)는 회전판(60)의 외측에 그를 둘러싸도록 마련될 수 있다. 차단부재(100)를 바닥면(70)에 형성하여, 바닥면(70)을 타고 유입되는 공기가 차단부재(100)와 만나 팬(30)의 내부로 진입하지 못하게 차단할 수 있다.

차단부재(100)는 블레이드(40)의 끝과 일정거리를 두고 설치되어 팬(30)의 회전에 영향을 주지 않는다. 차단부재(100)의 높이는 회전판(60)이 바닥면(70)에 떨어져 있는 높이와 비슷하게 마련될 수 있다. 다만, 원심팬(1)이 설치되는 위치의 유로조건에 따라서 차단부재(100)의 높이는 높아지거나 낮아질 수 있다.

도 3에 도시된 차단부재(100a)는 배수구조(150)를 포함한다. 원심팬(1)은 사용되는 용도에 따라 냉장고와 같은 수분이 많은 환경에 설치될 수 있다. 원심팬(1)이 작동하며 공기가 원심팬(1)의 내부를 통과하게 되고, 그러한 과정에서 수분이 발생할 수 있다.

발생된 수분은 원심팬의 표면에 물방울로 맺혀, 회전하는 팬(30)의 저항으로 작용할 수 있다. 또한, 표면의 물방울을 제거하지 않는 경우 주변의 낮은 온도로 인해 얼어붙어 원심팬(1)의 파손을 야기할 수 있다. 원심팬(1)은 보통 수직으로 마련된 바닥에 설치되는데, 이러한 경우 표면에 생성된 물방울은 중력방향으로 모이게 된다. 이때, 차단부재(100a)가 연속적인 형태를 가지고 회전판(60)을 감싸고 있다면 물방울이 빠져나갈 공간이 없어 하부에 계속 맺혀있을 수 있다. 하부에 모인 물방울이 낮은 온도로 얼음이 되고, 다시 물방울이 발생하고 얼음이 되는 과정을 반복할 수 있다. 이런 경우 팬(30)의 회전을 방해할 수 있고, 이에 따라 모터나 회전판(60) 등이 파손될 수 있다.

따라서 차단부재(100a)는 적어도 1개 이상의 불연속적인 부분을 포함하도록 마련될 수 있다. 이러한 불연속적인 부분으로 수분이 빠져나갈 수 있어, 이러한 부분을 배수구조(150)라 부른다. 중력방향으로 하부에 위치한 차단부재(100a)의 일부분을 제거하여 수분이 통과할 수 있도록 배수구조(150)가 마련될 수 있다. 원심팬(1)의 표면에 맺힘 물방울이 중력방향으로 떨어져 배수구조(150)를 통해 제거될 수 있다.

도 4는 본 발명의 다른 일 실시 예에 따른 원심팬(1)의 설치구조를 도시한 도면이다.

도 4에 도시된 차단부재(100b)는 외측에 외측경사면(110)을 포함하도록 마련될 수 있다. 바닥면(70)을 따라 유입되는 공기가 차단부재(100b)와 만나 경사면을 따라 상승할 수 있다. 이렇게 상승된 공기는 블레이드(40)를 통해 토출되는 공기와 만나 함께 외부로 토출될 수 있다.

외측에 마련된 외측경사면(110)으로 유입되는 공기가 차단부재(100b)에 부딪치며 작용하는 압력이 감소할 수 있다. 또한, 유입공기의 유로가 외측경사면(110)을 따라 변경되어 와류가 형성되지 않을 수 있다.

도 5는 본 발명의 다른 일 실시 예에 따른 원심팬(1)의 설치구조를 도시한 도면이다.

도 5에 도시된 차단부재(100c)는 계단형태로 마련될 수 있다. 바닥판(60)과 블레이드(40)가 위치한 면이 바닥면(70)과 단차를 이루어 유입공기를 차단하는 차단부재(100c)가 마련될 수 있다.

단차가 형성되어 외부에서 유입되는 공기의 통로가 사라질 수 있다. 외측이 높은 바닥면(70)을 인하여 회전판(60)과 바닥면(70) 사이의 공간이 단차로 인해 막힐 수 있다. 외측은 높은 바닥면(70)으로 인해 벨마우스(20)와 바닥면(70) 사이의 공간이 상대적으로 좁아져, 높아진 유압으로 외부공기가 유입되는 것을 방지할 수 있다.

도 6은 본 발명의 다른 일 실시 예에 따른 원심팬(1)의 설치구조를 도시한 도면이다.

도 6에 도시된 차단부재(100d)는 외측과 내측에 경사면을 포함하도록 마련될 수 있다. 앞에서 설명한 바와 같이 외측에 마련된 외측경사면(110)은 바닥면(70)을 따라 유입되는 공기의 방향을 변경할 수 있다.

내측에 마련된 내측경사면(110a)은 수분이 발생하는 경우 원활하게 배수할 수 있도록 도울 수 있다. 수분을 머금은 공기가 팬(30)을 통해 원심팬(1)의 내부를 통과하며, 팬(30)이 설치된 바닥면(70)에 물방울이 맺히게 될 수 있다. 이러한 물방울은 중력방향으로 떨어지며 차단부재(100d)와 만날 수 있다. 내측경사면(110a)으로 인해 물방울이 하부에 위치한 배수구조로 쉽게 이동할 수 있다.

일반적으로 원형으로 마련되는 팬(30)의 형태로 인하여 차단부재(100) 또한 원형의 형태로 마련될 수 있다. 그러나, 차단부재(100)가 회전판(60)의 외측에 마련된다면 원형이 아닌 다른 형태로 마련될 수 있다. 또한, 차단부재(100)와 회전판(60)의 끝과의 거리는 원심팬(1)이 설치되는 환경에 따라 달라질 수 있다.

설명함에 있어 특정 형상을 위주로 설명하였으나, 이는 당업자에 의하여 다양한 변형 및 변경이 가능하고 이러한 변형 및 변경은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

1 : 원심팬 20 : 벨마우스
30 : 팬 40 : 블레이드
50 : 슈라우드 60 : 회전판
70 : 바닥면 100 : 차단부재
150 : 배수구조 200 : 재순환영역

Claims (9)

1. 축방향으로 유입되는 공기를 원주방향으로 토출하도록 마련되는 원심팬을 바닥면에 인접하게 설치하는 원심팬의 설치구조에 있어서,
   상기 원심팬은 상기 바닥면에 인접하게 위치하여 중심부가 모터와 결합되는 회전판, 상기 회전판에 방사상으로 배열되는 복수의 블레이드, 상기 회전판과 대향되도록 위치하여 상기 복수의 블레이드를 연결하는 슈라우드를 포함하고,
   상기 복수의 블레이드 외측이 이루는 가상원의 직경이 상기 회전판의 직경보다 크게 구성되며,
   상기 바닥면에는 상기 회전판을 외부에서 둘러싸도록 위치하여, 상기 바닥면을 따라서 상기 블레이드로 유입되는 공기를 차단하는 차단부재가 설치되는 것을 특징으로 하는 원심팬 설치구조.
2. 제 1항에 있어서,
   상기 회전판, 상기 복수의 블레이드 및 상기 슈라우드는 일체로 이루어진 것을 특징으로 하는 원심팬의 설치구조.
3. 삭제
4. 제 1항에 있어서,
   상기 차단부재는 링의 형태로 상기 회전판을 둘러싸는 것을 특징으로 하는 원심팬의 설치구조.
5. 제 1항에 있어서,
   상기 차단부재의 높이는 상기 회전판과 상기 바닥면의 거리와 근사한 것을 특징으로 하는 원심팬의 설치구조.
6. 제 1항에 있어서,
   상기 차단부재의 단면은 적어도 어느 한 측에 경사형태를 가지는 것을 특징으로 하는 원심팬의 설치구조.
7. 제 1항에 있어서,
   상기 차단부재는 상기 회전판이 설치된 면과 상기 바닥면과 단차를 가지는 형상을 포함하는 것을 특징으로 하는 원심팬의 설치구조.
8. 제 1항에 있어서,
   상기 차단부재는 적어도 1개 이상의 불연속적인 형태를 가지는 것을 특징으로 하는 원심팬의 설치구조.
9. 제 8항에 있어서,
   상기 불연속적인 형태는 설치되는 위치에 따라 중력방향으로 하부에 위치하여, 배수구조로 사용되는 것을 특징으로 하는 원심팬의 설치구조.

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