KR20080055986A - 다익 원심 송풍기 - Google Patents

Abstract

간단한 구조로 임펠러의 축방향 단부에 있어서의 순환류를 억제하는 다익 원심 송풍기가 제공된다. 다익 원심 송풍기는, 공기 흡입구가 되는 벨마우스(4)를 구비한 스크롤 타입의 팬 케이싱(1)과 팬 케이싱(1) 내에 있어서 복수의 베인(6)이 환상으로 배치되고 또한 상기 벨 마우스(4)와 대향하도록 형성된 흡입구(7)로부터 흡입한 공기를 상기 베인(6)의 사이로부터 원심 방향으로 불어 내보내는 다익 원심형의 임펠러(2)에 의해 구성되어 있다. 상기 임펠러(2)의 외주에 있어서 단부에 설치된 유지 링(10)의 외단에 통형상체(11)를 일체로 연장 설치하여, 임펠러(2)의 단부에 있어서 흡입측을 향하는 순환류를 억제하고 있다.

Description

다익 원심 송풍기{MULTI-VANE CENTRIFUGAL BLOWER}

본원 발명은, 팬 케이싱 내에 배치되는 다익 원심형의 임펠러를 구비한 다익 원심 송풍기에 관한 것이다.

종래의 다익 원심 송풍기는, 도 11 및 도 12에 도시한 바와 같이, 팬 케이싱(1)과 다익 원심형의 임펠러(2)로 구성되어 있다. 팬 케이싱(1)은 공기 흡입구를 형성하는 벨마우스(4)를 구비하고 있다. 임펠러(2)에는 복수의 베인(6)이 환상(環狀)으로 배치되고, 상기 벨마우스(4)와 대향하는 흡입구(7)로부터 흡입한 공기(W)를, 상기 베인(6)의 사이로부터 원심 방향으로 불어 내보낸다. 상기 임펠러(2)의 외주에 있어서의 단부에는, 상기 베인(6)을 유지하기 위한 유지 링(10)이 설치되어 있다(특허 문헌 1 참조). 임펠러(2)는 주판(8) 및 베어링(9)을 구비하고 있다.

[특허 문헌 1 : 특허공개 2001－173596호 공보]

상기 특허 문헌 1에 개시된 다익 원심 송풍기의 경우, 벨마우스(4)로부터 흡입된 공기(W)는, 흡입구(7)로부터 임펠러(2) 안을 지나서 베인(6)의 사이로부터 원심 방향으로 불어 내보내지고, 팬 케이싱(1) 내에 유출된다. 그러나, 임펠러(2)에 있어서의 단부, 즉 흡입구(7) 근방에 설치된 유지 링(10)의 회전에 순환류(W＇)가 발생한다. 이 순환류(W＇)의 발생에 의해, 다익 원심 송풍기의 송풍 효율이 저하함과 더불어, 소음의 증대를 피할 수 없다고 하는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기의 점을 감안하여 이루어진 것으로, 그 목적은, 간단한 구조로 임펠러의 단부에 있어서의 순환류를 억제하는 것에 있다.

상기 과제를 해결하기 위하여, 본원 발명의 제1 양태에 의하면, 공기 흡입구를 형성하는 벨마우스와 공기 취출구를 구비함과 더불어, 설부를 갖는 팬 케이싱과 그 팬 케이싱 내에 배치됨과 더불어, 환상으로 배치된 복수의 베인을 갖고, 상기 벨마우스와 대향하는 흡입구로부터 흡입된 공기를 상기 베인의 사이로부터 원심 방향으로 불어 내보내는 다익 원심형의 임펠러를 구비한 다익 원심 송풍기가 제공된다. 그 다익 원심 송풍기에 있어서, 상기 임펠러의 축방향에 있어서의 적어도 하나의 단부에는, 상기 베인을 유지하기 위한 유지 링이 설치되고, 그 유지 링의 외단에 통형상체가 일체로 연장 설치되어 있다.

상기와 같이 구성함으로써, 벨마우스로부터 흡입된 공기는, 흡입구로부터 임펠러 안을 지나서 베인의 사이로부터 원심 방향으로 불어 내보내지고, 팬 케이싱 내에 유출된다. 이때, 유지 링의 외단에 일체로 연장 설치한 통형상체의 존재에 의해, 임펠러의 단부에 있어서 흡입측을 향하는 순환류가 억제된다. 따라서, 송풍 효율을 향상시키는 것이 가능해지고, 저소음화를 도모할 수 있다. 게다가, 유지 링의 외단을 일체로 연장하여 설치하고 있기 때문에, 임펠러(2)의 단부가 개방 상태가 된다. 따라서, 합성 수지에 의한 일체 성형품으로 임펠러(2)를 구성하는 것이 가능해지고, 비용 저감에 크게 기여한다.

상기 통형상체를, 상기 벨마우스의 출구측 끝가장자리와 대략 동일 위치 혹은 출구측 끝가장자리와 서로 겹치는 위치까지 도달하도록 연장 설치할 수 있다. 그 경우, 임펠러의 단부에 있어서 흡입측을 향하는 순환류가 보다 효과적으로 억제된다.

상기 통형상체(11)의 종단면을, 상기 유지 링(10)의 종단면으로부터 직선을 따라 연장 설치하여도 된다. 그 경우, 통형상체(11)의 형성이 보다 한층 용이해지고, 비용 저감에 한층 기여할 수 있다.

상기 통형상체(11)의 외부 상기 통형상체의 종단면을, 상기 유지 링의 종단면으로부터 원호를 따라 연장 설치해도 된다. 그 경우, 취출 공기류를 원활히 유인할 수 있는 점에서 바람직하다.

상기 통 상기 통형상체와 상기 설부의 사이에 필요한 클리어런스를 설정해도 된다. 그 경우, 팬케이싱에 있어서의 설부와의 클리어런스로부터의 역류를 효과적으로 방지할 수 있다.

상기 임펠러를 그 축방향의 일단에만 흡입구를 갖는 편(片)흡입 타입으로 할 수도 있다. 그 경우, 합성 수지에 의한 일체 성형품으로 임펠러를 구성할 때에, 형태 제거 방향을 한 방향으로 할 수 있어 성형 작업이 용이해진다.

상기 팬 케이싱(1)의 케이싱 확대율(α)을, 4.0 ~ 7.0의 범위로 설정할 수도 있고, 그 경우, 큰 풍량 범위에서의 사용에 즈음하여, 팬 효율의 향상 및 운전 소음의 저감을 도모할 수 있다.

도 1은 본원 발명의 제 1 실시 형태에 관한 다익 원심 송풍기의 정면도이다.

도 2는 도 1의 2－2선에 따른 단면도이다.

도 3은 도 2의 3－3선에 따른 단면도이다.

도 4는 제 1 실시 형태에 관한 다익 원심 송풍기에 있어서의 임펠러의 사시도이다.

도 5는 제 1 실시 형태에 관한 다익 원심 송풍기의 임펠러에 있어서의 통형상체의 변형예를 도시한 주요부 단면도이다.

도 6는 제 1 실시 형태에 관한 다익 원심 송풍기의 임펠러에 있어서의 통형상체의 다른 변형예를 도시한 주요부 단면도이다.

도 7은 제 1 실시 형태에 관한 다익 원심 송풍기에 있어서의 베인의 주판으로부터의 길이(B)와 통형상체의 길이(L)와의 비 L／B를 변화시켰을 때의 송풍기 성능의 변화를 도시한 특성도이다

도 8은 제 1 실시 형태에 관한 다익 원심 송풍기에 있어서의 팬 케이싱의 확대율(α)을 변화시켰을 때의 송풍기 성능의 변화를 도시한 특성도이다.

도 9는 제 1 실시 형태에 관한 다익 원심 송풍기에 있어서의 팬 케이싱의 설부의 위치를 임펠러의 출구 폭에 대해서 도시한 특성도이다.

도 10은 제 2 실시 형태에 관한 다익 원심 송풍기의 정면도이다.

도 11은 종래의 다익 원심 송풍기의 단면도이다.

도 12는 종래의 다익 원심 송풍기에 있어서의 임펠러의 사시도이다.

도 13은 제 1 실시 형태의 변형예에 있어서의 다익 원심 송풍기의 단면도이 다.

<발명을 실시하기 위한 최선의 형태>

이하, 첨부의 도면을 참조하여, 본원 발명의 몇 개의 적합한 실시 형태에 대해 설명한다.

제 1 실시 형태

도 1 내지 도 4에는, 본원 발명의 제 1 실시 형태에 관한 다익 원심 송풍기가 도시되어 있다. 이 다익 원심 송풍기는, 도 1 내지 도 4에 도시한 바와 같이, 스크롤 타입의 팬 케이싱(1)을 구비하고 있다. 팬 케이싱(1)은, 공기 취출구(3), 한 쌍의 서로 대향하는 벨마우스(4), 및 설부(5)를 구비하고 있다. 각 벨마우스(4)는 공기 흡입구를 형성하고 있다. 팬 케이싱(1) 내에는, 복수의 베인(6)이 환상으로 배치된 다익 원심형의 임펠러(2)가 배치되어 있다. 흡입구(7)는, 상기 벨마우스(4)와 대향하여 임펠러(2)의 양단에 각각 형성되고, 그러한 흡입구(7)로부터 흡입된 공기가 상기 베인(6)의 사이로부터 원심 방향으로 불어 내보내어 진다. 여기서, 설부(5)란, 팬 케이싱(1)의 내주면과 임펠러(2)의 외주면과의 클리어런스가 최소가 되는 팬 케이싱(1)의 부위이다.

임펠러(2)는 주판(8)을 구비하고, 그 주판(8)에는 베어링(9)이 설치되어 있다. 베어링(9)에는, 팬 모터(도시 생략)의 회전축이 추착(樞着)된다. 본 실시 형태에 관한 다익 원심 송풍기는, 팬 케이싱(1)의 양측판(1a)에 벨마우스(4)를 갖고, 임펠러(2)의 양단에 흡입구(7)를 갖는 양 흡입 타입이다. 각 베인(6)은 전진 베인 으로서, 그 기단(6b)이 그 내단(6a)보다 임펠러(2)의 회전 방향(M)을 따라 선행하고 있다.

상기 임펠러(2)의 양단부에는, 상기 각 베인(6)을 유지하기 위한 유지 링(10)이 각각 설치되어 있고, 각 유지 링(10)에는, 상기 벨마우스(4)의 출구측 끝가장자리(4a)와 대략 동일 위치에까지 도달하는 통형상체(11)가 각각 일체로 연장 설치되어 있다. 또한, 상기 통형상체(11)의 외단연(外端緣)은, 벨마우스(4)의 출구측 끝가장자리(4a)와 서로 겹치는 위치에까지 도달하도록 해도 되며, 또는 도 13에 도시한 바와 같이, 벨마우스(4)의 출구측 끝가장자리(4a)로부터 이간하도록 해도 된다.

순환류의 억제 효과는, 통형상체(11)의 외단연이 벨마우스(4)의 출구측 끝가장자리(4a)와 대략 동일 위치에 도달하도록 한 경우, 혹은 출구측 끝가장자리(4a)와 서로 겹치는 위치에까지 도달하도록 한 경우에 있어서, 크고, 벨마우스(4)의 출구측 끝가장자리(4a)로부터 이간한 위치까지 도달하도록 한 경우에 있어서, 약간 뒤떨어진다.

또한, 상기 벨마우스(4)는, 팬 케이싱(1)의 측판(1a)보다 바깥쪽으로 팽출하고 있다. 이 경우, 벨마우스(4)의 내부에 환상의 공간부(S)가 형성된다.

본 실시 형태에 있어서는, 도 3에 도시한 바와 같이, 상기 각 통형상체(11)의 종단면은, 상기 유지 링(10)의 종단면으로부터 원호 형상으로 연장하고 있다. 이와 같이 하면, 취출 공기류를 원활히 유인할 수 있는 점에서 바람직하다. 또한, 도 5에 도시한 바와 같이, 상기 각 통형상체(11)의 종단면을, 상기 유지 링(10)의 종단면으로부터 직선 형상으로 연장 설치할 수도 있다. 이와 같이 하면, 팬 케이싱(1)에 있어서의 설부(5)의 내주면과의 사이의 클리어런스(D)를 확보하기 쉬워진다.

또한, 도 6에　도시한 바와 같이, 상기 각 통형상체(11)의 종단면을, 상기 유지 링(10)의 종단면으로부터 원호 형상으로 연장 설치한 후, 직선 형상으로 연장 설치할 수도 있다. 이와 같이 하면, 케이싱(1)에 있어서의 설부(5)의 내주면 사이의 클리어런스를 확보할 수 있음과 더불어, 흡입류를 유인하기 쉬워진다.

상기 구성의 다익 원심 송풍기의 성능에 대해서, 베인(6)의 주판(8)으로부터의 길이(B)와 통형상체(11)의 길이(L)의 비 L／B(도 1 참조), 및 팬 케이싱(1)의 확대율(α)을 변화시켜 테스트한 바, 도 7 및 도 8에 도시한 결과를 얻을 수 있었다. 또한, 본 실시 형태에 있어서는, 팬 케이싱(1)의 주위면(1b)을 아르키메데스 나선으로 하고 있지만, 대수 나선의 경우도 동일하게 된다.

팬 케이싱 확대율(α)은 나선의 확대 각도에 상당하고, 이하의 식으로 나타내진다.

Rs(θs) = r·exp(θs·tanα)

여기서, r은 나선의 기준 최소 반경(도 2 참조), Rs는 나선의 각도 θs에 따른 반경(도 3 참조), θs는 나선의 기준 반경에 대응하는 원점으로부터의 각도를 나타낸다.

상기 결과에 의하면, L／B가 0.03 ~ 0.2의 범위에 있어서, 팬 효율이 높아지고, 비소음이 저하하고 있는 것을 알 수 있다. 또한 L/B≥0.2가 되면, 통형상 체(11)와 팬 케이싱(1)의 내주면의 틈새가 좁아지기 때문에, 팬 효율이 저하하고, 비소음이 높아진다. 또, 케이싱 확대율(α)이 커지면, 통형상체(11)와 팬 케이싱(1)의 내주면의 클리어런스(D)가 넓어지고, 통형상체(11)에 의한 코안다 효과가 보다 효과적으로 된다. 또한, 케이싱 확대율(α)이 지나치게 커지면, 성능이 저하한다. 따라서, 상기 팬 케이싱(1)의 케이싱 확대율(α)을, 4.0 ~ 7.0의 범위로 설정하는 것이 바람직하다. 이와 같이 하면, 큰 풍량 범위에서의 사용에 즈음하여, 팬 효율의 향상 및 운전 소음의 저감을 도모할 수 있다.

그런데, 상기 설부(5)의 외형 형상은, 도 1 및 도 2에 도시한 바와 같이, 유지 링(10)으로부터 주판(8)을 향하여, 임펠러(2)의 축방향을 따라 매끄럽게 변화하고 있고, 전체적으로 설부(5)의 능선은 V형상을 나타내고 있다. 여기서, 도 2 중의 설부(5A)는 임펠러(2)의 주판(8)을 통과하는 도 1의 5A－5A선을 따른 단면에 대응하고, 설부(5B)는 도 1의 5B－5B선 단면, 설부(5c)는 도 1의 5C－5C선 단면에 대응한다.

또, 도 2에 도시한 바와 같이, 설부(5)의 형상을, 설부(5A)의 횡단면의 정점 및 임펠러(2)의 회전 중심을 통과하는 기준선(TO)과, 임펠러(2)의 회전 중심과 설부(5)의 임의의 축방향 위치의 횡단면에 있어서의 정점을 지나는 가상선(TL)이 이루는 각도 θ에 의해서 나타낸다고 한다.

이 경우, 설부(5A)에 있어서의 각도 θ는 제로이다. 도 9에 도시한 바와 같이, 설부(5)의 각도 θ는, 임펠러(2)의 출구 폭에 있어서 임펠러(2)의 주판(8)으로부터 통형상체(11)를 향하고, 제로로부터, 각도 θC, 각도 θB를 거쳐 각도 θA까 지 변화하고 있다. 또한, 각도 θA의 최대값 θmax는, 5 ~ 30°의 범위로 하는 것이 바람직하다. 이와 같이 하면, 통형상체(11)의 외주면과 설부(5)의 사이에 소정의 클리어런스(D)를 확보할 수 있고, 임펠러(2) 내에의 기류의 역류를 억제하여 송풍 성능을 향상시킴과 더불어, 임펠러(2)의 회전에 기인하는 난류 소음을 저감할 수 있다.

제 2 실시 형태

도 10에는, 본원 발명의 제2 실시 형태에 관한 다익 원심 송풍기가 도시되어 있다.

이 원심 송풍기는 편흡입 타입이고, 도 10에 있어서 팬 케이싱(1)의 좌측의 측판(1a)에, 공기 흡입구가 되는 벨마우스(4)를 갖고, 임펠러(2)의 좌단에 흡입구(7)를 갖는다. 이 경우, 공기 분출구(3)의 하단연(3a)으로부터의 설부(5)의 높이 위치는, 유지 링(10)으로부터 주판(8)을 향하고, 임펠러(2)의 회전 방향을 따라 매끄럽게 감소하며, 전체적으로 경사진다. 이와 같이 하면, 합성 수지에 의한 일체 성형품으로 임펠러(2)를 구성할 때에, 형태 생략 방향을 한 방향으로 할 수 있고, 성형 작업이 용이해진다. 그 외의 구성 및 작용 효과는, 제 1 실시 형태에서와 동일하므로, 그 설명을 생략한다.

본원 발명은, 상기 각 실시 형태로 한정되는 것이 아니며, 발명의 요지를 일탈하지 않는 범위에서 설계 변경 가능한 것은 물론이다.

Claims (8)

1. 공기 흡입구를 형성하는 벨마우스(4)와 공기 취출구(3)를 구비함과 더불어, 설부(5)를 갖는 팬 케이싱(1)과 그 팬 케이싱(1) 내에 배치됨과 더불어, 환상(環狀)으로 배치된 복수의 베인(6)을 갖고, 상기 벨마우스(4)와 대향하는 흡입구(7)로부터 흡입한 공기를 상기 베인(6)의 사이로부터 원심 방향으로 불어 내보내는 다익 원심형의 임펠러(2)를 구비한 다익 원심 송풍기로서,

   상기 임펠러(2)의 축방향에 있어서의 적어도 하나의 단부에는, 상기 베인(6)을 유지하기 위한 유지 링(10)을 설치함과 더불어, 그 유지 링(10)의 외단에 통형상체(11)를 일체로 연장 설치한 것을 특징으로 하는 다익 원심 송풍기.
2. 청구항 1에 있어서,

   상기 통형상체(11)를, 상기 벨마우스(4)의 끝가장자리(4a)와 대략 동일 위치 혹은 끝가장자리(4a)와 서로 겹치는 위치에까지 도달하도록 연장 설치한 것을 특징으로 하는 다익 원심 송풍기.
3. 청구항 1 및 청구항 2 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 통형상체(11)의 종단면을, 상기 유지 링(10)의 종단면으로부터 직선을 따라 연장 설치한 것을 특징으로 하는 다익 원심 송풍기.
4. 청구항 1 및 청구항 2 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 통형상체(11)의 종단면을, 상기 유지 링(10)의 종단면으로부터 원호를 따라 연장 설치한 것을 특징으로 하는 다익 원심 송풍기.
5. 청구항 1 내지 청구항 4 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 통형상체(11)와 상기 설부(5)의 사이에 필요로 하는 클리어런스(D)를 설정한 것을 특징으로 하는 다익 원심 송풍기.
6. 청구항 1 내지 청구항 5 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 임펠러(2)의 축방향에 있어서의 일단에만 흡입구(7)를 설정한 것을 특징으로 하는 다익 원심 송풍기.
7. 청구항 1 내지 청구항 6 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 팬 케이싱(1)의 케이싱 확대율(α)을, 4.0 ~ 7.0의 범위로 설정한 것을 특징으로 하는 다익 원심 송풍기.
8. 청구항 1에 있어서,

   상기 통형상체(11)는, 상기 벨 마우스(4)의 끝가장자리(4a)로부터 이간하여 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 다익 원심 송풍기.

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