KR20090008121U - 송풍장치 - Google Patents

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KR20090008121U KR2020080001735U KR20080001735U KR20090008121U KR 20090008121 U KR20090008121 U KR 20090008121U KR 2020080001735 U KR2020080001735 U KR 2020080001735U KR 20080001735 U KR20080001735 U KR 20080001735U KR 20090008121 U KR20090008121 U KR 20090008121U
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Abstract

본 고안은 송풍장치의 소음 저감에 관한 것으로, 본 고안의 목적은 와류에 의한 불안정한 유동을 안정한 유동으로 바꿔 줌으로써 소음을 저감시킬 수 있는 송풍장치를 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 고안에 따른 송풍장치는 스크롤 케이싱;과 상기 스크롤 케이싱 내부에서 회전 가능하게 설치되는 원심팬;과 상기 스크롤 케이싱과 상기 원심팬 사이 공간으로 선회하는 공기의 유동이 상기 스크롤 케이싱의 토출 방향으로 흐르도록 유도하는 가이드부재;를 포함하여 구성되는 것이다.
이와 같은 구성을 통하여, 불안정한 와류 유동을 가이드부재를 통하여 안정화시킴으로써 압력 변동을 최소화하여 소음 저감을 구현할 수 있는 효과가 있다.

Description

송풍장치{sirocco fan assembly}
본 고안은 송풍장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 송풍장치 내의 유동 흐름을 조절하여 소음을 저감시킬 수 있는 송풍장치에 관한 것이다.
일반적으로 송풍장치는 축류형 송풍장치와 원심형 송풍장치로 구분되는데, 원심형 송풍장치는 동일한 원주 속도를 가지는 축류형 송풍장치에 비해 풍량이 큰 장점을 가지고 있다. 이는 동일한 풍량에 대해서 원심형 송풍장치의 원주 속도가 축류형 송풍장치의 원주 속도보다 작아도 되는 것을 의미한다. 따라서 원심형 송풍장치는 작은 크기로 구현할 수 있으므로 작은 용적 및 큰 풍량이 필요한 곳에 유용하게 사용되고 있다.
원심형 송풍장치는 풍량과 효율을 개선시키기 위한 연구가 진행됨과 동시에 소음을 줄이는 문제가 크게 부각되고 있다. 원심형 송풍장치는 공기조화기의 실내기 등 실내에서 사용되는 경우가 많기 때문에 소음이 최대한 감소되도록 설계됨으로써 사용자의 제품에 대한 신뢰도 또는 만족도를 높일 수 있어야 한다. 유동 소음의 원인은 ⅰ)회전하는 블레이드에서 떨어져 나온 와류로 인하여 토출구에서 불균일한 유동 특성, ⅱ)회전하는 블레이드에서 떨어져 나온 와류와 블레이드와의 충돌 로 인한 비정상적인 상호작용 등이 있다. 이러한 유동 소음은 BPF(blade passing frequency)로 나타나는 이산소음(discrete noise)과 300~3,000Hz 사이에서 넓게 나타나는 광대역소음으로 나누어지게 되는데 원심형 송풍장치의 경우처럼 원심팬이 저속으로 회전하는 경우 BPF 소음이 주된 소음으로 알려져 있다. BPF와 같은 저주파 소음은 인체에 직접 영향을 주게 된다. 즉, 저주파 소음에 노출되면 두통과 불면증이 생기고 장시간 노출되는 경우 스트레스를 유발할 수 있는 것이다.
앞서 기재한 유동 소음의 원인 중 ⅰ)과 같이 회전하는 블레이드에서 떨어져 나온 와류로 인하여 토출구에서 불균일한 유동 특성에 의한 유동 소음을 감소시키기 위하여 블레이드에서 떨어져 나온 와류를 토출구 방향으로 안내하는 와류방지익에 대해서 대한민국 특허청 등록특허공보 등록번호 10-0485329에 개시되어 있다. 뿐만 아니라 일본국특허청 공개특허공보 공개번호 특개2007-205644에는 댐퍼와 정류판을 설치하여 블레이드에서 떨어져 나온 와류를 토출구 방향으로 안내하는 것에 대해서 개시하고 있다.
그러나 유동 소음의 원인 중 ⅱ)와 같이 회전하는 블레이드에서 불안정한 상태로 떨어져 나오는 와류와 블레이드와의 충돌로 인한 비정상적인 상호작용으로 유동 소음에 대한 해결책을 제시하지 못하고 있다.
이에 본 고안은 상기 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 고안의 목적은 와류에 의한 불안정한 유동을 안정한 유동으로 바꿔 줌으로써 소음을 저감시킬 수 있는 송풍장치를 제공하기 위한 것이다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 고안에 따른 송풍장치는 스크롤 케이싱;과 상기 스크롤 케이싱 내부에서 회전 가능하게 설치되는 원심팬;과 상기 스크롤 케이싱과 상기 원심팬 사이 공간으로 선회하는 공기의 유동이 상기 스크롤 케이싱의 토출 방향으로 흐르도록 유도하는 가이드부재;를 포함한다.
또한, 상기 가이드부재는 상기 스크롤 케이싱의 내벽에서 상기 원심팬 측으로 돌출되어 형성된다.
또한, 상기 가이드부재는 상기 원심팬의 반경보다 멀어짐에 따라서 순차적으로 형성되는 제1가이드부재 및 제2가이드부재;를 포함한다.
또한, 상기 제1가이드부재 및 제2가이드부재는 복수 개 형성된다.
또한, 상기 제1가이드부재는 상기 스크롤 케이싱의 토출 방향을 기준으로 각도가 서로 다르게 형성된다.
또한, 상기 제1가이드부재는 4개로 형성되고, 4개의 상기 제1가이드부재의 설치 각도는 시계 방향을 따라서 상기 스크롤 케이싱의 토출 방향을 기준으로 0°, 7°, 12°, 10° 로 기울어진다.
또한, 복수 개의 상기 제2가이드부재 각각의 설치 위치는 서로 이웃하는 상기 제1가이드부재 사이에 설치된다.
또한, 상기 제1가이드부재 및 제2가이드부재는 익형으로 형성되고, 상기 제1가이드부재와 상기 제2가이드부재의 오목한 부분은 서로 마주보게 형성된다.
또한, 상기 스크롤 케이싱은 상기 원심팬을 감싸는 리어 가이드와 컷오프를 포함하고, 상기 제1가이드부재의 오목한 부분은 상기 리어 가이드를 향하도록 설치되고, 상기 제2가이드부재의 오목한 부분은 상기 컷오프를 향하도록 설치된다.
이와 같은 구성을 통하여, 본 고안에 따른 송풍장치는 원심팬의 회전에 의해서 발생하는 불안정한 와류 유동을 가이드부재를 통하여 안정화시킴으로써 압력 변동을 최소화하여 소음 저감을 구현할 수 있는 효과가 있다.
또한, 가이드부재를 제1가이드부재와 제2가이드부재로 다단으로 형성하고 순차적으로 설치하여 압력의 변화가 천천히 이루어지도록 함으로써 소음을 저감시킬 수 있는 효과가 있다.
또한, 종래 스크롤 케이싱과 원심팬 사이 공간으로 선회하는 유동을 스크롤 케이싱의 토출 방향으로 흐르도록 함으로써 유동 손실이 저감되는 효과가 있다.
이하, 본 고안에 따른 송풍장치의 바람직한 실시예를 첨부도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 1은 본 고안에 따른 송풍장치의 일부분을 나타낸 절개 사시도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 고안에 따른 송풍장치는 스크롤 케이싱(10)과, 스크롤 케이싱(10) 내부에서 회전 가능하게 설치되는 원심팬(20)을 구비한다.
스크롤 케이싱(10)의 전면과 후면에는 원심팬(20)이 회전함에 따라서 축 방향으로 공기를 유입시키는 전면 유입구(11)와 후면 유입구(13)(도 3참조)가 형성되고, 스크롤 케이싱(10)의 상부에는 원심팬(20)이 회전함에 따라서 원심팬(20)의 반경 방향으로 공기를 토출시키는 토출구(15)가 형성된다.
스크롤 케이싱(10)은 공기의 유입이 원활하게 이루어지도록 설계된다. 예를 들면 전면 유입구(11) 및 후면 유입구(13)(도 3참조)에는 각각 원심팬(20) 측으로 만곡되어 형성되는 전면 벨마우스(12) 및 후면 벨마우스(14)(도 3참조)가 각각 형성되어 공기의 흡입이 원활하게 이루어지게 한다.
도 2는 본 고안에 따른 송풍장치를 나타낸 정면도이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 스크롤 케이싱(10)은 원심팬(20)을 빠져 나오는 공기가 토출구(15) 측으로 원활하게 유동하도록 하도록 설계된다. 원심팬(20)은 스크롤 케이싱(10)의 내부에 장착되는데, 보다 구체적으로는 리어가이드(16)와 컷오프(17)가 원심팬(20)의 양 측면을 감싸게 된다. 따라서 원심팬(20)이 회전함에 따라서 원심팬(20)의 반경 방향으로 원심팬(20)을 빠져 나온 공기는 리어가이드(16)와 컷오프(17)에 의해서 토출구(15) 측으로 원활하게 이루어진다.
도 3은 본 고안에 따른 송풍장치를 나타낸 측 단면도이다.
도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 원심팬(20)은 좌우 대칭으로 형성된다. 즉 원심팬(20)의 중앙에는 회전판(21)이 설치되고, 회전판(21)의 중앙에는 구동모 터(22)가 결합되는 보스(23)가 형성된다. 회전판(21)의 전면과 후면에는 다수의 블레이드(24)가 환형으로 설치된다.
이와 같이 구성된 송풍장치의 공기 유동은 스크롤 케이싱(10)의 전면 및 후면으로 흡입되어 스크롤 케이싱(10)의 상부로 토출된다. 즉, 원심팬(20)이 회전함에 따라서 전면 유입구(11) 및 후면 유입구(13)에 형성된 전면 벨마우스(12)와 후면 벨마우스(14)에 의해서 원심팬(20)의 중심으로 흡입되는 공기는 원심력에 의해서 원심팬(20)의 바깥쪽에 환형으로 마련된 다수의 블레이드(24) 사이를 통과하게 된다. 이때 원심팬(20)을 빠져 나오는 공기는 스크롤 케이싱(10)의 리어가이드(16)와 컷오프(17)에 의해서 스크롤 케이싱(10)의 토출구(15) 측으로 이동하게 된다. 도 3을 참조하면, 이러한 구조에서는 공기의 흡입과 토출 유동이 거의 직각으로 이루어지는 형태라는 것을 알 수 있다. 이와 같은 공기의 유동에서 불안정한 공기의 유동을 안정화시키기 위하여 종래의 송풍장치에서 발생하는 공기의 유동을 자세히 살펴본다.
도 4는 종래에 송풍장치에서 공기의 유동을 나타낸 측 단면도이다.
도 4에 도시된 바와 같이, 원심팬(20)이 회전하게 되면 스크롤 케이싱(10)의 토출구(15) 측으로 흐르는 메인 유동(M)(main stream)과, 메인 유동(M)에서 분리되어 블레이드(24)의 상측으로 선회하면서 스크롤 케이싱(10)과 원심팬(20) 사이 공간으로 흐르는 와류 유동(V)(vortex stream)이 존재하게 된다. 와류 유동(V)은 스크롤 케이싱(10) 또는 원심팬(20)과 부딪치면서 압력 변화가 발생하게 됨으로써 유동 소음을 발생시키게 되는 것이다. 따라서 불안정한 와류 유동(V)을 메인 유동(M) 과 함께 스크롤 케이싱(10)의 토출구(15)로 흐르도록 유도하여 와류 유동(V)을 안정화시킬 수 있는 방안이 요구된다.
도 3을 참조하면, 본 고안에 따른 송풍장치는 메인 유동(M)에서 분리되어 스크롤 케이싱(10)과 원심팬(20) 사이 공간으로 선회하는 와류 유동(V)을 메인 유동(M)과 함께 스크롤 케이싱(10)의 토출구(15) 방향으로 흐를 수 있도록 하는 가이드부재(30)가 마련된다. 도 2를 참조하면, 본 고안에 따른 송풍장치는 와류 유동(V)이 스크롤 케이싱(10)의 토출구(15) 방향으로 흐를 수 있도록 하는 가이드부재(30)를 구비한다. 도 2에서는 메인 유동(M)을 도시하지 않은 상태이다. 즉 도 3에서 스크롤 케이싱(10)의 내벽에 근접하여 흐르는 와류 유동(V)만을 나타낸 것이다. 본 고안은 메인 유동(M)을 가이드하는 것이 아니고 도 5와 같이 스크롤 케이싱(10)과 원심팬(20) 사이 공간으로 유동하는 와류 유동(V)을 스크롤 케이싱(10)의 토출구(15) 방향으로 유동시키는 것이기 때문이다.
도 2 및 도 3을 참조하면, 가이드부재(30)는 날개 모양(익형)처럼 굽어져서 형성되고, 스크롤 케이싱(10)의 내벽에서 원심팬(20) 측으로 돌출되어 형성된다. 이때 가이드부재(30)는 원심팬(20)의 반경 방향 바깥쪽에 배치되는데, 원심팬(20)의 반경보다 멀어짐에 따라 제1가이드부재(31)와 제2가이드부재(32)가 순차적으로 형성된다. 이때 제1가이드부재(31)는 원심팬(20)을 중심으로 하여 동일 반경을 가지는 가상의 원상에 복수 개 마련된다. 제1가이드부재(31)가 설치되는 가상의 원은 스크롤 케이싱(10)의 컷오프(17)를 지나는 것이 바람직하다. 또한, 제1가이드부재(31)는 리어가이드(16)보다 컷오프(17) 측으로 치우쳐서 설치되는 것이 바람직하 다. 원심팬(20)이 컷오프(17) 측으로 치우쳐서 설치될 뿐만 아니라 리어가이드(16) 측은 공기의 유동 속도가 매우 빠르기 때문에 제1가이드부재(31)가 리어가이드(16) 측의 유동을 방해할 수 있기 때문이다.
제1가이드부재(31)는 4개로 형성되는데, 제1가이드부재(31) 각각은 설치되는 각도가 서로 다르다. 즉 4개의 제1가이드부재(31)는 시계 방향을 따라서 스크롤 케이싱(10)의 토출 방향을 기준으로 0°, 7°, 12°, 10° 로 각각 기울어져서 형성된다.
제2가이드부재(32)도 제1가이드부재(31)와 동일하게 원심팬(20)을 중심으로 하여 동일 반경을 가지는 가상의 원상에 복수 개 마련된다. 제2가이드부재(32)가 설치되는 가상의 원은 제1가이드부재(31)가 설치되는 가상의 원보다 크다. 이는 제1가이드부재(31)에서 방향이 전환된 유동을 제2가이드부재(32)가 스크롤 케이싱(10)의 토출구(15) 방향으로 원활하게 흐를 수 있도록 하기 위함이다. 따라서 제2가이드부재(32) 각각은 서로 이웃하는 제1가이드부재(31)의 사이에 마련되는 것이 바람직하다.
제1가이드부재(31)는 원심팬(20)의 반경 방향 바깥쪽에 인접하여 설치된다. 제1가이드부재(31)가 원심팬(20)과 되도록 근접하게 설치됨으로써 스크롤 케이싱(10)과 원심팬(20) 사이 공간으로 선회하는 와류 유동(V)을 많이 안정화시킬 수 있다. 또한 제1가이드부재(31)는 원심팬(20)의 폭 방향을 기준으로 원심팬(20)의 일정 부분만 감싸도록 설치된다. 만약 제1가이드부재(31)가 원심팬(20)의 폭 방향으로 많이 돌출되면 메인 유동(M)의 흐름을 방해할 수 있기 때문이다.
제2가이드부재(32)는 제1가이드부재(31)에 의해서 유도되는 와류 유동(V)을 더욱 원활하게 스크롤 케이싱(10)의 토출구(15) 방향으로 흐르도록 유도한다. 도 2를 참고하면, 제1가이드부재(31)와 제2가이드부재(32)는 날개 모양으로 굽어져서 형성되는데, 제1가이드부재(31)와 제2가이드부재(32)가 설치될 때 제1가이드부재(31)의 오목한 부분과 제2가이드부재(32)의 오목한 부분은 서로 반대 방향으로 설치된다. 보다 상세하게는 제1가이드부재(31)의 오목한 부분은 스크롤 케이싱(10)의 리어 가이드(16) 측을 향하도록 설치되고, 제2가이드부재(32)의 오목한 부분은 스크롤 케이싱(10)의 컷오프(17) 측을 향하도록 설치된다. 따라서 제1가이드부재(31)는 와류 유동(V)이 스크롤 케이싱(10)과 원심팬(20) 사이 공간으로 흐르는 것이 차단함과 동시에 제2가이드부재(32) 측으로 유도하고, 제2가이드부재(32)는 제1가이드부재(31)를 지나온 와류 유동(V)을 스크롤 케이싱(10)의 토출구(15) 측으로 흐르도록 유도하는 것이다. 이로써 스크롤 케이싱(10)과 원심팬(20) 사이 공간으로 선회하는 유동이 사라지게 됨으로써 유동 손실이 그 만큼 저감되는 것이다.
이처럼 제1가이드부재(31)와 제2가이드부재(32)는 와류 유동(V)을 순차적으로 유도함으로써 와류 유동(V)의 압력 변화를 다단으로 변화시키게 된다. 만약 제2가이드부재(32)가 없다면 와류 유동(V)은 제1가이드부재(31)를 지난 후 급격한 압력 변화를 일으키게 되고, 압력 변화가 급하게 되면 유동 소음이 커지게 된다. 본 고안에서는 제1가이드부재(31) 및 제2가이드부재(32)가 불안정한 유동을 안정화시키는데 기여할 뿐만 아니라 압력의 변화가 천천히 일어나게 함으로써 유동 소음을 현저하게 저감시킬 수 있는 것이다.
도 1은 본 고안에 따른 송풍장치의 일부분을 나타낸 절개 사시도.
도 2는 본 고안에 따른 송풍장치를 나타낸 정면도.
도 3은 본 고안에 따른 송풍장치를 나타낸 측 단면도.
도 4는 종래에 송풍장치에서 공기의 유동을 나타낸 측 단면도.
*도면의 주요부분에 대한 부호 설명*
10: 스크롤 케이싱 20: 원심팬
30: 가이드부재 31: 제1가이드부재
32: 제2가이드부재 M: 메인 유동
V: 와류 유동

Claims (9)

  1. 스크롤 케이싱;과
    상기 스크롤 케이싱 내부에서 회전 가능하게 설치되는 원심팬;과
    상기 스크롤 케이싱과 상기 원심팬 사이 공간으로 선회하는 공기의 유동이 상기 스크롤 케이싱의 토출 방향으로 흐를 수 있도록 상기 스크롤 케이싱과 상기 원심팬의 사이 공간에 인접하여 설치되는 가이드부재;를
    포함하는 송풍장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 가이드부재는 상기 원심팬과 인접하는 상기 스크롤 케이싱의 양 벽면에 대칭되게 설치되는 송풍장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 가이드부재는 상기 원심팬의 반경보다 멀어짐에 따라서 순차적으로 형성되는 제1가이드부재 및 제2가이드부재;를 포함하는 송풍장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 제1가이드부재 및 제2가이드부재는 복수 개 형성되는 송풍장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 제1가이드부재는 상기 스크롤 케이싱의 토출 방향을 기준으로 각도가 서로 다르게 형성되는 송풍장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 제1가이드부재는 4개로 형성되고,
    4개의 상기 제1가이드부재의 설치 각도는 시계 방향을 따라서 상기 스크롤 케이싱의 토출 방향을 기준으로 0°, 7°, 12°, 10° 로 기울어지는 송풍장치.
  7. 제4항에 있어서,
    복수 개의 상기 제2가이드부재 각각의 설치 위치는 서로 이웃하는 상기 제1가이드부재 사이에 설치되는 송풍장치.
  8. 제4항에 있어서,
    상기 제1가이드부재 및 제2가이드부재는 익형으로 형성되고, 상기 제1가이드부재와 상기 제2가이드부재의 오목한 부분은 서로 마주보게 형성되는 송풍장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 스크롤 케이싱은 상기 원심팬을 감싸는 리어 가이드와 컷오프를 포함하고, 상기 제1가이드부재의 오목한 부분은 상기 리어 가이드를 향하도록 설치되고, 상기 제2가이드부재의 오목한 부분은 상기 컷오프를 향하도록 설치되는 송풍장치.
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