KR102199379B1 - 시로코팬 - Google Patents

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KR102199379B1
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우형석
김경록
조남준
양동근
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    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D25/00—Pumping installations or systems
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    • F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
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Abstract

본 발명은 모터와; 모터에 연결되는 주판에 복수개의 블레이드가 형성되고 복수개의 블레이드에 림이 연결된 임펠러와; 임펠러가 회전 가능하게 수용되는 스크롤 하우징을 포함하고, 스크롤 하우징은 스크롤부에 주판의 반대 방향으로 볼록한 확장부가 형성되며, 확장부는 내면에 요철부가 형성되어, 확장부와 요철부가 함께 유동의 마찰손실을 최소화할 수 있고, 소음 및 소비전력을 최소화할 수 있는 이점이 있다.

Description

시로코팬{Sirroco fan}
본 발명은 시로코팬에 관한 것으로서, 특히 스크롤 하우징에 요철부가 형성된 시로코팬에 관한 것이다.
일반적으로 시로코팬은 다수의 짧은 전방 만곡형(彎曲形) 날개(이하, '전곡형 블레이드' 라 칭함)를 가진 팬으로서, 소음이 적으므로 환기장치나 공기조화기에 널리 사용되는 있다.
시로코팬은 전곡형 블레이드가 복수개 배치된 임펠러와, 임펠러를 감싸는 스크롤 하우징을 포함할 수 있고, 스크롤 하우징은 임펠러의 좌,우 중 적어도 일면에 공기의 흡입을 안내하는 벨마우스가 형성될 수 있다.
KR 실2000-0011426 (2000년07월05일)
종래 기술에 따른 송풍기는 기준각도로부터 300도에서 360 사이에 형성된 요철부에 의해 소음을 저감하나, 블레이드의 회전에 의해 생성되는 내부 유동이 스크롤부 내면과 마찰시 발생되는 마찰손실로 내부 정압이 상승되지 못하고 팬 효율이 낮은 문제점이 있다.
본 발명은 모터와; 상기 모터에 연결되는 주판에 복수개의 블레이드가 형성되고 상기 복수개의 블레이드에 림이 연결된 임펠러와; 상기 임펠러가 회전 가능하게 수용되는 스크롤 하우징을 포함하고, 상기 스크롤 하우징은 스크롤부에 상기 임펠러의 반대 방향으로 볼록한 확장부가 형성되며, 상기 확장부는 내면에 요철부가 형성된다.
상기 요철부는 상기 스크롤부를 따라 길게 형성될 수 있다.
상기 요철부는 단면 형상이 톱니 형상일 수 있다.
상기 확장부는 상기 스크롤부의 컷오프와 직선부 사이에 위치될 수 있고, 상기 요철부는 상기 확장부 및 직선부에 길게 형성될 수 있다.
본 발명은 확장부와 요철부가 함께 유동의 마찰손실을 최소화할 수 있고, 소음 및 소비전력을 최소화할 수 있는 이점이 있다.
도 1은 본 발명에 따른 시로코팬 일실시예가 공기조화기에 적용된 일예가 도시된 도,
도 2는 본 발명에 따른 시로코팬 일실시예의 측면도,
도 3은 도 2의 A-A 선 단면도,
도 4는 본 발명에 따른 시로코팬 일실시예를 비교예들와 함께 도시된 도,
도 5는 본 발명에 따른 시로코팬 일실시예의 풍량에 따른 소음을 비교예들의 풍량에 따른 소음과 함께 도시한 그래프,
도 6은 본 발명에 따른 시로코팬 일실시예의 풍량에 따른 소비전력을 비교예들의 풍량에 따른 소비전력과 함께 도시한 그래프이다.
이하, 본 발명의 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 시로코팬 일실시예가 공기조화기에 적용된 일예가 도시된 도이다.
도 1에 도시된 공기조화기는 캐비닛(2)과; 캐비닛(2) 내부에 설치된 열교환기(4)와; 열교환기(4)로 공기를 통과시키고 열교환기(4)를 통과한 공기를 흡인하여 송풍하는 시로코팬(6)을 포함할 수 있다.
공기조화기는 스텐드형 공기조화기와 벽걸이형 공기조화기나 천장형 공기조화기와 덕트형 공기조화기와 중 하나일 수 있다. 공기조화기가 덕트형 공기조화기로 구성될 경우, 캐비닛(2)에는 피공조실의 공기가 열교환기(4)로 흡입되게 안내되는 흡입덕트가 연결될 수 있고, 캐비닛(2) 또는 시로코팬(6)에는 시로코팬(6)에서 송풍된 공기를 피공조실로 토출되게 안내되는 토출덕트가 연결될 수 있다.
시로코팬(6)은 모터(12)와, 모터(12)에 의해 회전되는 임펠러(14)와, 임펠러(14)가 회전 가능하게 수용되는 스크롤 하우징(16)을 포함한다.
모터(12)는 임펠러(14)를 회전시키는 구동원으로서, 회전축(13)이 임펠러(14)에 직접 연결되는 것이 가능하고, 회전축이 벨트나 풀리 등의 동력전달부재를 통해 임펠러(14)에 연결되는 것이 가능하다.
시로코팬(6)은 하나의 모터(12)가 하나의 임펠러(14)를 회전시키게 구성될 수 있다. 이 경우 임펠러(14)는 모터(12)의 좌측과 우측 중 일측으로 돌출된 회전축에 연결되며, 하나의 임펠러(14)는 하나의 스크롤 하우징(16)에 의해 둘러싸일 수 있다.
시로코팬(6)은 하나의 모터(12)가 복수개의 임펠러(14)를 회전시키게 구성되는 것이 가능하다. 이 경우 모터(12)는 한 쌍의 임펠러(14) 사이에 위치되는 양축모터로 구성될 수 있다. 모터(12)의 좌측에 돌출된 회전축은 모터(12)의 좌측에 위치하는 적어도 하나의 임펠러에 연결될 수 있고, 모터(12)의 우측에 돌출된 회전축은 모터(12)의 우측에 위치하는 적어도 하나의 임펠러에 연결될 수 있으며, 임펠러(14) 각각은 스크롤 하우징(16)의 각각에 의해 둘러싸일 수 있다.
도 2는 본 발명에 따른 시로코팬 일실시예의 측면도이며, 도 3은 도 2의 A-A 선 단면도이다.
임펠러(14)는 주판(22)과, 복수개의 블레이드(24)와, 림(30)을 포함한다. 임펠러(14)는 모터(12)에 연결되는 주판(22)에 복수개의 블레이드(24)가 형성되고 복수개의 블레이드(24)에 림(30)이 연결된다.
주판(22)은 모터(12)의 회전축(13)이 결합되는 회전축 결합부가 형성될 수 있다.
복수개의 블레이드(24) 각각은 회전 방향으로 앞으로 굽은 전곡형 블레이드로 구성될 수 있고, 일단과 임펠러(14)의 회전 중심축(X) 사이의 거리가 타단과 임펠러(14)의 회전 중심죽(X) 사이의 거리가 상이할 수 있다.
복수개의 블레이드(24)는 임펠러(14)의 회전 중심축(X)과 거리가 상대적으로 짧은 일단이 리딩 에지(25, Leading Edge ; 전연)이고, 회전 중심축(X)과 거리가 상대적으로 먼 타단이 트레일링 에지(26, Trailing Edge ; 후연)이다. 임펠러(14)는 복수개 블레이드(24)의 리딩 에지(25)를 잇는 블레이드(24)의 내경과, 복수개 블레이드(24)의 트레이링 에지(26)를 잇는 블레이드(24)의 외경을 갖을 수 있다.
복수개의 블레이드(24)는 주판(22)의 일면과 타면의 각각에 형성될 수 있다. 복수개의 블레이드(24)는 주판(22)에 일정간격으로 배열될 수 있다. 복수개의 블레이드(24)는 주판(22) 중 벨마우스(I)를 마주보는 면에 일정간격으로 이격될 수 있고, 공기는 복수개의 블레이드(24) 사이의 틈을 통과해 임펠러(14)의 반경방향으로 송풍될 수 있다.
복수개의 블레이드(24)는 주판(22)의 일면과 타면 각각에 주판(22)을 사이에 두고 배치되어 공기를 임펠러(14)의 두 방향으로 흡입하는 것이 가능하다.
복수개의 블레이드(24)는 주판(22)과, 주판(22)의 일면에 형성된 복수개의 제1블레이드(24A)와, 복수개의 제1블레이드(24A)를 연결하는 제1림(30A)이 제1임펠러부(E1)를 형성할 수 있다.
복수개의 블레이드(24)는 주판(22)과, 주판(22)의 타면에 형성된 복수개의 제2블레이드(24B)와, 복수개의 제2블레이드(24B)를 연결하는 제2림(30B)이 제2임펠러부(E2)를 형성할 수 있다.
림(30)은 복수개의 블레이드(24)를 연결하여 복수개의 블레이드(24)를 지지하는 지지부재로 기능할 수 있다.
스크롤 하우징(16)은 한 쌍의 측판(42)(44)과, 한 쌍의 측판(42)(44)을 잇는 스크롤부(46)를 포함할 수 있다. 스크롤 하우징(16)은 서로 마주보는 한 쌍의 측판(42)(44)을 스크롤부(46)가 잇게 형성될 수 있다.
측판(42)(44)에는 벨마우스(43)(45)가 각각 형성될 수 있다. 이하, 편의를 위해 측판(42)(44)을 좌측판(42)과 우측판(44)으로 설명한다.
스크롤 하우징(16)은 스크롤부(46)에서 공기 토출 방향으로 연장되고 좌,우 양측판(42)(44)을 잇는 직선부(48)를 더 포함할 수 있다. 스크롤 하우징(16)은 공기 토출 방향으로 갈수록 판체부(48)와 멀어지고 좌,우 양측판(42)(44)을 잇는 토출 가이드(50)를 더 포함할 수 있다. 스크롤 하우징(16)은 벨마우스(43)(45) 각각이 공기 흡입구가 될 수 있고, 좌,우 양측판(42)(44)과 직선부(48)와 토출 가이드(50) 사이에 공기 토출구(O)가 형성될 수 있다.
스크롤부(46)는 임펠러(14)의 회전 방향으로 라운드지게 형성된다. 스크롤부(46)는 일단이 컷 오프(CF)에 연결될 수 있고, 타단이 직선부(48)에 연결될 수 있다. 스크롤부(46)는 컷 오프(CF)에서 직선부(48)와 가까워질수록 임펠러(14)와 점차 멀어지게 형성될 수 있다.
스크롤부(46)에는 임펠러(14)의 반대 방향으로 볼록한 확장부(52)가 형성될 수 있다.
확장부(52)는 스크롤부(46)의 컷오프(CF)와 직선부(48) 사이에 위치될 수 있다.
확장부(52)는 스크롤부(46)의 컷오프(CF)와 직선부(48) 사이에 전체에 형성되는 것이 가능하다. 확장부(52)는 스크롤부(46)의 컷오프(CF)와 직선부(48) 사이 일부에만 형성되는 것이 가능하다.
확장부(52)는 임펠러(14)의 회전 중심축(X)과 직교한 방향(Y)으로 볼록하게 라운드질 수 있다. 확장부(52)는 임펠러(14)의 회전 중심축(X)과 직교하는 방향(Y)으로 임펠러(14)와 거리가 상이할 수 있다. 확장부(52)는 측판(42)(44)에서 멀어질수록 임펠러(14)와 거리가 멀어지는 형상으로 볼록할 수 있다.
확장부(52)는 임펠러(14)의 회전 중심축(X)과 직교하는 방향 중 주판(22)에서 확장부(52)까지의 거리(L1)가 가장 크게 형성된다. 확장부(52)는 임펠러(14)의 회전 중심축(X)과 직교하는 방향으로 림(30)에서 확장부(52)까지의 거리(L2)가 주판(22)에서 확장부(52)까지의 거리(L1)보다 짧을 수 있다.
확장부(52)는 스크롤부(46)의 전체에 형성되는 것이 가능하고, 스크롤부(46)의 일부에 형성되는 것이 가능하다. 확장부(52)는 기준각도(O)를 기준으로, 대략 140°내지 360° 사이에만 형성되는 것이 가능하다. 스크롤부(46)는 임펠러(14)의 회전 방향으로 비확장부(51)와 확장부(52)를 포함하는 것이 가능하다. 스크롤부(46)는 비확장부(51)의 내면에 요철부(60)가 형성될 수 있다. 스크롤부(46)는 확장부(52)의 내면에 요철부(60)가 형성될 수 있다.
요철부(60)는 임펠러(14)의 회전 중심축(X)과 나란한 방향으로 홈부(62)와 돌출부(64)가 교대 형성될 수 있다. 요철부(60)는 스크롤부(46)를 따라 길게 형성될 수 있다. 홈부(62)는 돌출부(64)의 사이에 형성될 수 있다. 홈부(62)는 스크롤부(46)의 외면을 향하는 방향으로 함몰 형성될 수 있다. 요철부(60)는 단면 형상이 톱니 형상일 수 있다.
요철부(60)는 확장부(52)와 직선부(48) 중 확장부(52)에만 형성되는 것이 가능하다.
요철부(60)는 확장부(52)와 직선부(48)에 함께 형성되는 것이 가능하다. 요철부(60)는 확장부(52)에서 직선부(48)로 연장되게 형성될 수 있다. 요철부(60)는 직선부(48)의 일단(48A)부터 타단(48B)까지 길게 형성되는 것이 가능하다. 요철부(60)는 직선부(48)에 형성될 경우, 직선부(48)의 길이 방향 즉, 공기 토출 방향과 나란한 방향으로 길게 형성될 수 있다.
도 4는 본 발명에 따른 시로코팬 일실시예를 비교예들와 함께 도시된 도이고, 도 5는 본 발명에 따른 시로코팬 일실시예의 풍량에 따른 소음을 비교예들의 풍량에 따른 소음과 함께 도시한 그래프이며, 도 6은 본 발명에 따른 시로코팬 일실시예의 풍량에 따른 소비전력을 비교예들의 풍량에 따른 소비전력과 함께 도시한 그래프이다.
도 4의 (B)는 스크롤부(46')에 확장부 및 요철부가 모두 형성되지 않은 제1비교예이다.
도 4의 (C)는 스크롤부(46")에 확장부(52")만 형성되고 확장부(52")에 요철부가 형성되지 않는 제2비교예이다.
도 4의 (D)는 본 발명에 따른 시로코팬 일실시예이다.
도 4의 (B)에 도시된 비교예 1은 확장부(50) 및 요철부(60)의 유무만 상이하고 기타 구성이 모두 본 발명의 시로코팬 일실시예와 모두 동일한 구성이다. 도 4의 (B)에 도시된 비교예1은 스크롤부(46')가 임펠러(14)의 회전 중심축(X)과 나란하게 형성될 수 있고, 스크롤부(46')의 내면에는 요철부가 형성되지 않으며, 이하 편의를 위해 비확장 시로코팬으로 칭하여 설명한다.
도 4의 (C)에 도시된 비교예2는 요철부(60)의 유무만 상이하고 기타 구성이 모두 본 발명의 시로코팬 일실시예와 모두 동일한 구성이다. 도 4의 (C)에 도시된 비교예2는 스크롤부(46")에 확장부(52")가 임펠러(14)의 회전 방향 및 임펠러(14)의 회전 중심축(X)과 직교한 방향으로 볼록하게 형성되되, 확장부(52")의 내면에 요철부가 형성되지 않고, 이하, 편의를 위해 비요철 시로코팬으로 칭하여 설명한다.
도 4의 (D)에 도시된 본 발명의 시코코팬 일실시예는 스크롤부의 확장부(52)가 임펠러(14)의 회전 방향 및 임펠러(14)의 회전 중심축(X)과 직교한 방향으로 볼록하게 형성됨과 아울러 확장부(52)의 내면에 요철부(60)가 스크롤부(46)의 길이 방향으로 길게 형성된다.
도 5는 확장부(52) 및 요철부(60) 이외에 소음에 영향을 줄 수 있는 임펠러(14)의 형상 및 크기 등이 모두 동일 상태에서 측정된 그래프이다. 도 5의 L은 비확장 시로코팬의 풍량에 따른 소음의 변화이고, 도 5의 M은 비요철 시로코팬의 풍량에 따른 소음의 변화이며, 도 5의 N은 본 발명에 따른 시로코팬 일실시예의 풍량에 따른 소음의 변화이다.
도 5를 참조하면, 비확장 시로코팬과, 비요철 시로코팬 및 본 발명의 시로코팬 일실시예 각각은 풍량이 증가할수록 소음이 큰 것이 확인될 수 있다. 한편, 비요철 시로코팬은 동일 풍량 기준으로 비확장 시로코팬 보다 소음이 작고, 본 발명의 시로코팬 일실시예는 동일 풍량 기준으로 비요철 시로코팬 보다 소음이 작은 것이 확인될 수 있다. 즉, 확장부(52)의 유무 및 요철부(60)의 유무 각각은 소음 저감에 영향을 줄 수 있고, 스크롤부(46)에 확장부(52)가 형성됨과 아울러 확장부(52)에 요철부(60)가 형성된 본 발명의 시로코팬 일실시예는 비확장 시로코팬 및 비요철 시로코팬 각각의 경우 보다 소음이 작은 것이 확인될 수 있다.
도 6은 확장부(52) 및 요철부(60) 이외에 소비전력에 영향을 줄 수 있는 임펠러(14)의 형상 및 크기 등을 모두 동일 상태에서 측정된 결과이다. 도 6의 P는 비확장 시로코팬의 풍량에 따른 소비전력의 변화이고, 도 6의 Q는 비요철 시로코팬의 풍량에 따른 소비전력의 변화이며, 도 6의 R은 본 발명에 따른 시로코팬 일실시예의 풍량에 따른 소비전력의 변화이다.
도 6을 참조하면, 비확장 시로코팬과, 비요철 시로코팬 및 본 발명의 시로코팬 일실시예 각각은 풍량이 증가할수록 소비전력이 큰 것이 확인될 수 있다. 비요철 시로코팬은 동일 풍량 기준으로 비확장 시로코팬 보다 소비전력이 작고, 본 발명의 시로코팬 일실시예는 동일 풍량 기준으로 비요철 시로코팬 보다 소비전력이 작은 것이 확인될 수 있다. 즉, 확장부(52)의 유무 및 요철부(60)의 유무 각각은 소비전력 저감에 영향을 줄 수 있고, 스크롤부(46)에 확장부(52)가 형성됨과 아울러 확장부(52)에 요철부(60)가 형성된 본 발명의 시로코팬 일실시예는 비확장 시로코팬 및 비요철 시로코팬 각각의 경우 보다 소비전력이 작은 것이 확인될 수 있다.
표 1은 동일 풍량을 기준으로 비확장 시로코팬과 비요철 시로코팬과 본 발명의 시로코팬 일실시예 각각의 소음과 소비전력비을 기재한 표이다.
소음 소비전력비
비확장 시로코팬 기준소음(dB) 100%
비요철 시로코팬 기준소음(dB)- 2.7(dB) 85%
본 발명 실시예 기준소음(dB)- 3.1(dB) 83%
표 1을 참조하면, 비확장 시로코팬의 소음을 기준소음으로 정할 경우, 비요철 시로코팬은 비확장 시로코팬의 경우 보다 소음이 2.7(dB) 작고 소비전력이 15% 저감되는 것이 확인될 수 있다.
표 1을 참조하면, 본 발명의 시로코팬 일실시예는 비확장 시로코팬의 경우 보다 소음이 3.1(dB) 작고, 소비전력이 17% 저감되는 것이 확인될 수 있다. 그리고, 본 발명의 시로코팬 일실시예는 비요철 시로코팬의 경우 보다 소음이 0.4(dB) 작고 소비전력이 2% 저감되는 것이 확인될 수 있다.
6: 시로코팬 12: 모터
14: 임펠러 16: 스크롤 하우징
22: 주판 24: 블레이드
30: 림 42,44: 측판
46: 스크롤부 48: 직선부
50: 토출 가이드 50: 확장부
60: 요철부 CF: 컷 오프
X: 임펠러의 회전 중심축

Claims (4)

  1. 모터와;
    상기 모터에 연결되는 주판에 복수개의 블레이드가 형성되고 상기 복수개의 블레이드에 림이 연결된 임펠러와;
    상기 임펠러가 회전 가능하게 수용되는 스크롤 하우징을 포함하고,
    상기 스크롤 하우징은 스크롤부에 상기 임펠러의 반대 방향으로 볼록한 확장부가 형성되며,
    상기 확장부는 내면에 복수개의 요철부가 형성되고,
    상기 확장부는 기준각도를 기준으로 140° 내지 360° 사이에 형성되며,
    상기 복수개의 요철부는 상기 임펠러의 회전 중심축과 직교한 방향으로 상기 스크롤부를 따라 길게 형성된 시로코팬.
  2. 삭제
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 복수개의 요철부는 단면 형상이 톱니 형상인 시로코팬.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 확장부는 상기 스크롤부의 컷오프와 직선부 사이에 위치되고,
    상기 복수개의 요철부는 상기 확장부 및 직선부에 길게 형성된 시로코팬.
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