KR20010001016A

KR20010001016A - 송풍기

Info

Publication number: KR20010001016A
Application number: KR1019990019969A
Authority: KR
Inventors: 송성배; 박성일; 이준세
Original assignee: 구자홍; 엘지전자 주식회사
Priority date: 1999-06-01
Filing date: 1999-06-01
Publication date: 2001-01-05
Also published as: KR100300604B1

Abstract

본 발명은 소위 시로코 팬(sirocco fan)으로 불리는 송풍기에 관한 것으로서, 특히 임펠러에 의해 흡입된 공기의 유동을 안내하는 스크롤 하우징의 토출영역에서의 곡률반경을 크게 설계함으로써 스크롤 하우징 폭의 증가 없이 풍량을 향상시킬 수 있는 송풍기에 관한 것이다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명은 공기의 유동이 발생되도록 회전되는 임펠러와, 상기 임펠러에 의해 흡입된 공기가 점차 확대되는 유로를 따라 안내되고 아키메딕 곡선에 비하여 흡입영역에서는 그 팽창각도가 작고 토출영역에서는 그 팽창각도가 크게 될 수 있도록 팽창각도가 변화되는 스크롤 하우징을 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

송풍기 { Blower }

일반적으로, 소위 시로코 팬이라 불리는 송풍기(10)는 보통 공기를 이송시키는데 널리 사용되는 장치로서, 도 1에 도시된 바와 같이 공기가 흡입되어 토출될 수 있도록 공기의 유동을 발생시키는 임펠러(impeller)(11)와, 상기 임펠러(11)에 의해 흡입된 공기의 유동을 안내하는 스크롤 하우징(12)으로 구성된다.

여기서, 상기 임펠러(11)는 림(11b)에 의해 지지되는 복수개의 블레이드(11a)가 설치되어 있고 모터 등의 구동부에 연결되어 회전될 수 있도록 구성되어 있다. 그리고, 상기 스크롤 하우징(12)은 전방에 형성된 흡입구(12a)를 통하여 벨마우스(13)의 안내에 따라 흡입된 공기가 토출구(12b)의 기준이 되는 컷오프 위치(C)로부터 점차 확대되는 유로를 따라 토출구(12b)를 통하여 토출될 수 있도록 설계되어 있다. 즉, 구동부에 연결된 임펠러(11)가 회전하게 되면 흡입구(12a) 전방의 공기가 흡입되고, 스크롤 하우징(12)의 점차 확대되는 유로를 따라 상기 토출구(12b)로 이동된 다음, 공기는 토출구(12b) 부근에서 동압에너지를 정압에너지로 회복하면서 토출구(12b)를 통과하여 외부로 토출되게 된다. 따라서, 스크롤 하우징(12)의 설계에 따라 송풍기(10)에서 발생되는 소음과 풍량이 민감하게 변하게 되기 때문에 소음은 저감시키고 풍량은 증대시킬 수 있는 스크롤 하우징의 설계가 연구되고 있는 추세이다.

미설명 부호 θ는 기준각도를, Cθ는 컷오프의 위치(C)가 시작되는 컷오프 시작각을 각각 나타낸다.

참조된 도면, 도 2는 종래기술에 의한 송풍기의 스크롤 하우징을 아키메딕(archimedic) 곡선을 사용하여 설계한 경우와 지수함수(exponential) 곡선을 사용하여 설계한 경우의 정면도이고, 도 3은 종래기술에 의한 송풍기의 스크롤 하우징을 아키메딕 곡선을 사용하여 설계한 경우와 지수함수 곡선을 사용하여 설계한 경우의 팽창각을 도시한 그래프이다.

종래의 송풍기 스크롤 하우징(20)은 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이 아키메딕 곡선(A)을 사용한 경우와 지수함수 곡선(E)을 사용한 경우로 양분할 수 있다.

상기에서, 아키메딕 곡선(A)을 사용하여 스크롤 하우징(20)의 외경을 작도하는 방법은 스크롤 하우징(20)의 외경이 결정되어 있을 경우 평균유속이론에 따라 곡률반경이 비례적으로 증가하도록 한 구조로서, 팽창각도가 α이고 그 때의 기준각도가 θ°일 때의 곡률반경(R₀)은 수학식 1에 의해 계산된다.

여기서, d₂는 스크롤 하우징(20)의 외경을 나타낸다.

그리고, 자유 와류이론에 의해 곡률반경이 지수 함수적으로 증가하는 지수함수 곡선(E)을 사용한 스크롤 하우징(20)은 팽창각도가 αe이고 그 때의 기준각도가 θ°일 때의 곡률반경(R₀)은 수학식 2에 의하여 계산된다.

미설명 부호 20a는 스크롤 하우징의 흡입구를, 20b는 스크롤 하우징의 토출구를, C는 컷오프 위치를, Cθ는 컷오프 시작각을 각각 나타낸다.

그러나, 종래의 송풍기는 아키메딕 곡선(A)을 사용한 경우나 지수함수 곡선(E)을 사용한 경우 모두 스크롤 하우징의 폭(W)은 곡률반경(R₀)이 기준각도(θ) 180° 일 때의 폭(W180)과 곡률반경(R₀)이 기준각도(θ) 360° 일 때의 폭(W360)을 합한 것이 된다. 따라서, 임펠러의 외경(ψ)이 결정되고 스크롤 하우징의 폭(W)이 한정되면 스크롤 하우징의 최대 팽창각도는 고정되어 진다. 예를 들어, 임펠러의 외경(ψ)이 80㎜이고 스크롤 하우징의 폭(W)이 117㎜로 한정되었을 경우 아키메딕 곡선(A)에서의 최대 팽창각도 α는 5.6°가 되며 기준각도 180° 에서의 폭(W180)은 52.3㎜, 기준각도 360°에서의 폭(W360)은 65.6㎜가 된다. 또한, 지수함수 곡선(E)에서는 최대 팽창각 αe는 4.5°가 되고, 기준각도 180°에서의 폭(W180)은 51.2㎜가 되며, 기준각도 360°에서의 폭(W360)은 65.5㎜가 된다. 이렇듯 종래의 스크롤 하우징의 작도에서는 임펠러의 외경(ψ)이 결정되고 스크롤 하우징의 최대 폭이 한정되면 스크롤 하우징의 최대 팽창각도는 고정되게 되고, 따라서 풍량에 영향을 크게 미치는 인자인 팽창각도를 크게 하기 위해서는 임펠러의 외경(ψ)을 증대시킬 수밖에 없는 문제점이 있다.

본 발명은 상기한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 아키메딕 곡선을 변형하여 스크롤 하우징의 흡입영역에서는 그 팽창각도를 적게 하고 토출영역에서는 그 팽창각도를 크게 하여 풍량의 증대를 가져올 수 있는 송풍기를 제공하는데 그 목적이 있다.

도 1은 일반적인 송풍기의 일부가 절개된 정면도,

도 2는 종래기술에 의한 송풍기의 스크롤 하우징을 아키메딕(archimedic) 곡선을 사용하여 설계한 경우와 지수함수(exponential) 곡선을 사용하여 설계한 경우의 정면도,

도 3은 종래기술에 의한 송풍기의 스크롤 하우징을 아키메딕 곡선을 사용하여 설계한 경우와 지수함수 곡선을 사용하여 설계한 경우의 팽창각을 도시한 그래프,

도 4는 본 발명에 의한 송풍기의 스크롤 하우징을 종래기술과 비교한 정면도,

도 5는 본 발명에 의한 송풍기의 스크롤 하우징의 곡률반경을 종래기술과 비교한 그래프,

도 6은 본 발명에 의한 송풍기와 종래기술의 아키메딕 곡선에 의한 송풍기의 풍량에 따른 정압을 비교한 그래프이다.

〈도면의 주요 부분에 관한 부호의 설명〉

51 : 임펠러 51a : 블레이드 52 : 스크롤 하우징

A : 아키메딕 곡선 C : 컷오프 위치 Cθ : 컷오프 시작각

E : 지수함수 곡선 IN : 흡입구 M : 변형곡선

OUT : 토출구 R₀: 곡률반경 S : 시스템 저항곡선

W : 스크롤 하우징의 폭 α₁, α₂, α₃: 팽창각도

θ : 기준각도 ψ : 임펠러의 외경

본 발명은 공기의 유동이 발생되도록 회전되는 임펠러와, 상기 임펠러에 의해 흡입된 공기가 점차 확대되는 유로를 따라 안내되고 아키메딕 곡선에 비하여 흡입영역에서는 그 팽창각도가 작고 토출영역에서는 그 팽창각도가 크게 될 수 있도록 팽창각도가 변화되는 스크롤 하우징을 포함하는 것을 특징으로 한다.

이하, 본 발명의 실시예를 참조된 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.

우선 참조된 도면, 도 4는 본 발명에 의한 송풍기의 스크롤 하우징을 종래기술과 비교한 정면도이고, 도 5는 본 발명에 의한 송풍기의 스크롤 하우징의 곡률반경을 종래기술과 비교한 그래프이며, 도 6은 본 발명에 의한 송풍기와 종래기술의 아키메딕 곡선에 의한 송풍기의 풍량에 따른 정압을 비교한 그래프이다.

본 발명에 의한 송풍기는 도 4 내지 도 6에 도시된 바와 같이 복수개의 블레이드(51a)가 설치된 임펠러(51)와, 상기 임펠러(51)의 회전에 의해 흡입된 공기를 안내하고 아키메딕 곡선(A)을 변형한 변형곡선(M)에 의해 설계된 스크롤 하우징(52)으로 구성된다.

여기서, 상기 스크롤 하우징(52)은 기준각도(θ)에 따라 팽창각도(α₁, α₂, α₃)를 다르게 변화시킨 것으로 기준각도(θ)를 기준으로 흡입구(IN) 부근의 흡입영역인 컷오프 위치(C)에서 180° 사이에서의 팽창각도(α₂)는 아키메딕 곡선(A)에 비하여 작게 하고, 토출구(OUT) 부근의 토출영역에서의 팽창각도(α₃)는 크게 하여 구성한 것이다.

기준 각도(θ)	A(㎜)	E(㎜)	본 발명(M)(㎜)
70.000075.000080.000085.000090.0000....150.0000155.0000160.0000165.0000170.0000175.0000180.0000....335.0000340.0000345.0000350.0000355.0000360.0000	44.791745.133945.476245.818546.1607....50.267950.610150.952451.294651.636951.979252.3214....62.931663.273863.616163.958364.300664.6429	44.037144.340644.646144.953845.2636....49.152149.490949.831950.175450.521250.869351.2199....63.372963.809764.249464.692265.138065.5870	44.855044.971045.072045.161445.2426....46.566946.772046.999147.249347.523347.821948.1458....66.702067.220067.696568.126968.506568.8304

상기 표 1에서 A는 아키메딕 곡선을, E는 지수함수 곡선을 각각 나타낸다.

도 4에 본 발명에 의한 변형곡선(M)의 스크롤 하우징(52)과 종래기술의 아키메딕 곡선(A)에 의한 스크롤 하우징과 지수함수 곡선(E)에 의한 스크롤 하우징이 도시되어 있는데, 상기 표 1 및 도 5에 도시된 바와 같이 컷오프 위치(C)로부터 180°까지는 본 발명에 의한 스크롤 하우징의 곡률반경(R₀)이 종래기술에 비하여 작게 설계되어 있고, 180°로부터 360°사이에서는 본 발명에 의한 스크롤 하우징의 곡률반경(R₀)이 크게 증가하여 360°에서는 종래기술에 비하여 곡률반경(R₀)이 크게 나타난다.

즉, 도 5에 도시된 바와 같이 기준각도(θ) 0°에서 컷오프 위치(C)까지의 팽창각도를 α₁, 컷오프 위치(C)로부터 180°까지의 팽창각도를 α₂, 180°로부터 360°까지의 팽창각도를 α₃라 할 때, 본 발명에 의한 송풍기의 스크롤 하우징(52)은 종래기술에 비하여 α₁은 증가한 것이고, α₂는 아주 많이 감소한 것이며, α₃는 다시 증가하도록 설계한 것이다. 그리고, 도 5에 도시된 M'는 본 발명에 의한 스크롤 하우징의 급격히 변화하는 팽창각도(α₁, α₂, α₃)에 따라 설계된 것을 나타내고, M은 M'의 급격한 팽창각도(α₁, α₂, α₃)의 변화를 줄이기 위해 곡선을 사용하여 커브 피팅(curve fitting)한 것이다.

종래기술에서 설명한 예와 마찬가지로 임펠러의 외경(ψ)이 80㎜이고, 스크롤 하우징의 폭(W)이 117㎜로 한정되었을 경우 본 발명에 의한 스크롤 하우징(52)의 팽창각도 α₃는 약 8.2°가 되어 스크롤 하우징(52)의 크기를 동일하게 하여도 풍량이 종래기술에 비하여 크게 늘어난다. 이때, 기준각도(θ) 180°에서의 폭(W180)은 48.15㎜가 되고, 기준각도(θ) 360°에서는 폭(W360)이 68.83㎜가 된다.

한편, 도 6은 본 발명에 의한 송풍기와 종래기술에 의한 송풍기의 풍량에 대한 정압을 비교한 그래프로서, 본 발명에 의한 변형곡선(M)을 사용하여 설계된 송풍기가 종래기술의 아키메딕 곡선(A)을 사용하여 설계된 송풍기에 비하여 단품자체의 풍량이 증가할 뿐만 아니라 시스템 저항곡선(S)이 직선적으로 증가할 때에도 풍량이 증대된 것을 알 수 있다.

이와 같이, 본 발명에 의한 송풍기는 흡입영역에서는 팽창각도를 줄이고 토출영역에서는 팽창각도를 크게 하여 스크롤 하우징의 폭이 커지지 않도록 한 것으로 동일 풍량의 송풍기 설계시 풍량의 이득으로 송풍기의 체적을 줄일 수 있다.

또한, 토출영역에서의 팽창각도 확대로 토출면적이 크게 되므로 토출속도를 정압으로 쉽게 변환시켜 운전소음의 저감 및 풍량의 증대를 구현할 수 있다.

Claims

공기의 유동이 발생되도록 회전되는 임펠러와, 상기 임펠러에 의해 흡입된 공기가 점차 확대되는 유로를 따라 안내되고 아키메딕 곡선에 비하여 흡입영역에서는 그 팽창각도가 작고 토출영역에서는 그 팽창각도가 크게 될 수 있도록 팽창각도가 변화되는 스크롤 하우징을 포함하는 것을 특징으로 하는 송풍기.