KR20100041278A - 원심팬 및 이를 구비하는 공기조화기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 구동장치로 인한 양 흡입측의 상이한 흡입저항에도 불구하고 양 흡입측의 송풍 성능을 대등하게 유지할 수 있는 구조의 원심팬 및 이를 구비한 공기조화기를 제공한다.

개시된 본 발명의 일실시예에 따른 원심팬은 회전판과, 상기 회전판의 일면 테두리에 배치되는 제1블레이드와, 상기 회전판의 타면에 테두리에 배치되며 상기 제1블레이드의 외경보다 더 큰 외경을 가지는 제2블레이드를 포함하여 이루어져 구동장치로 인하여 일 흡입측에 큰 유동저항이 발생하는 경우에도 양 흡입측의 송풍 성능을 대등하게 유지할 수 있다.

Description

원심팬 및 이를 구비하는 공기조화기{CENTRIFUGAL FAN AND AIR CONDITIONER HAVING THE SAME}

본 발명은 원심팬 및 이를 구비하는 공기조화기에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 양방향으로 유체의 흡입이 가능한 양방향 흡입 원심팬 및 이를 구비하는 공기조화기에 관한 것이다.

원심팬은 축방향으로 흡입되는 유체가, 블레이드의 회전에 의해서 원심방향으로 강제 송풍되도록 하는 팬이다. 이러한 원심팬은 고풍량이 요구되는 공기조화기 등에 사용되고 있다.

원심팬의 풍량을 증대시키고 좌우 양방향으로 공기의 흡입이 가능한 경우에 사용되도록 하기 위하여, 두 개의 원심팬이 결합되어 단일의 팬 형태로 이용되는 양방향 흡입형 원심팬(이하 '양흡입 원심팬'이라 한다.)이 제안된 바가 있다.

양흡입 원심팬은 구동모터의 회전축이 연결되는 회전판을 기준으로 양측에 다수개의 블레이드가 각각 형성되어 좌우 양방향으로 공기가 흡입되기 때문에, 일 방향으로 공기가 흡입되는 일방향 흡입 원심팬에 비하여 고풍량의 송풍이 가능한 장점이 있다.

그러나, 양흡입 원심팬은 양측의 흡입측 중 어느 일편에 구동모터가 설치되기 때문에 구동모터가 설치된 편이 그렇지 아니한 편에서 보다 유체의 유동저항이 더 크게 발생한다.

이렇게 양 흡입측의 유로 구조가 상이하기 때문에 종래와 같은 양흡입 원심팬과 같이 출구측의 외경이 동일하게 형성되면 양흡입 중 구동모터가 설치된 편에서 송풍 성능이 약화되는 문제점이 있다.

또한, 양흡입 원심팬의 출구측에는 구동모터가 설치된 편과 그렇지 아니한 편에서 유입된 공기가 토출되어 상호 혼합되는데, 이때 양측의 토출 유체의 상태가 서로 상이하기 때문에 두 유체가 혼합되는 과정에서 송풍 손실이 발생하고 소음 및 진동이 증가하는 문제점이 있다.

이러한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 일측면은 구동장치로 인한 양 흡입측의 상이한 흡입저항에도 불구하고 양 흡입측의 송풍 성능을 대등하게 유지할 수 있는 구조의 원심팬 및 이를 구비한 공기조화기를 제공하는 것이다.

또한, 본 발명의 다른 측면은 양 흡입측의 상이한 흡입저항에도 불구하고 토출측을 통해 토출되는 두기류의 유체의 혼합시 송풍 손실을 최소화할 수 있는 구조의 원심팬 및 이를 구비한 공기조화기를 제공하는 것이다.

또한, 본 발명의 또 다른 측면은 소음 및 진동을 저감할 수 있는 양흡입 구조의 원심팬 및 이를 구비한 공기조화기를 제공하는 것이다.

이를 위해 본 발명의 일 측면에 따른 원심팬은 회전판과, 상기 회전판의 일 면 테두리에 배치되는 제1블레이드와, 상기 회전판의 타면에 테두리에 배치되며 상기 제1블레이드의 외경보다 더 큰 외경을 가지는 제2블레이드를 포함하여 이루어진다.

상기 제2블레이드의 높이는 상기 제1블레이드의 높이보다 높다.

상기 제1블레이드는 상기 제2블레이드의 내경보다 더 작은 내경을 가질 수 있다.

상기 제1블레이드의 외경은 상기 회전판의 직경보다 작은 것을 특징으로 한다.

상기 제1,2블레이드는 상기 회전판의 테두리에 환형으로 배치될 수 있다.

그리고, 본 발명의 다른 측면에 따른 원심팬은 회전판과, 상기 회전판의 축방향으로 대향되게 형성된 한 쌍의 제1,2흡입부를 구비하는 양방향 흡입 원심팬에 있어서, 상기 제2흡입부의 흡입영역이 상기 제1흡입부의 흡입영역보다 더 넓은 것을 특징으로 한다.

상기 회전판의 반경방향으로 한 쌍의 제1,2토출부를 더 구비하며, 상기 제2토출부의 토출영역이 상기 제1토출부의 토출영역보다 더 넓은 것을 특징으로 한다.

상기 제1블레이드의 외측 테두리에 결합되는 제1쉬라우드와 상기 제2블레이드의 외측 테두리에 결합되는 제2쉬라우드를 더 포함하고, 상기 제2쉬라우드의 외경은 상기 제1쉬라우드의 외경보다 큰 것을 특징으로 한다.

그리고, 본 발명의 일 측면에 따른 공기조화기는 공기를 강제 송풍하기 위한 원심송풍유닛을 포함하는 공기조화기에 있어서, 상기 원심송풍유닛은 회전판과, 상 기 회전판의 일면 테두리에 배치되는 제1블레이드와, 상기 회전판의 타면에 테두리에 배치되며 상기 제1블레이드의 외경보다 더 큰 외경을 가지는 제2블레이드를 포함하는 원심팬;과, 상기 제2블레이드측에 배치되어 상기 회전판에 회전력을 제공하는 구동장치;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 회전판은 상기 구동장치의 회전축에 직결될 수 있다.

상기 제2블레이드의 높이는 상기 제1블레이드의 높이보다 높다.

상기 제1블레이드는 상기 제2블레이드의 내경보다 더 작은 내경을 가질 수 있다.

이상에서 설명한 본 발명의 일 측면에 따른 원심팬은 서로 다른 외경을 가지는 한 쌍의 블레이드를 구비하여 구동장치가 설치된 측의 흡입부를 더 크게 형성함으로써 제1,2흡입부로 유입되는 공기의 유동저항을 실질적으로 동일 또는 유사하게 유지할 수 있기 때문에 종래기술에 비해 송풍능력을 향상시킬 수 있게 된다.

또한, 본 발명의 일 측면에 따른 원심팬은 상기와 같은 구조에서 제2블레이드의 높이를 제1블레이드의 높이보다 높게 마련함으로써, 제1,2토출부를 통해 토출되는 공기가 서로 섞이는 과정에서 송풍손실이 발생하는 것을 최소화할 수 있으며, 소음 및 진동을 저감할 수 있다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 원심팬 및 이를 구비하는 공기조화기에 대해 설명한다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 공기조화기의 개략적인 모습을 나 타내는 단면도이고, 도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 포함되는 원심팬의 사시도이고, 도 3은 도2의 원심팬의 단면도이다.

본 발명의 바람직한 실시예에 따른 공기조화기는 도 1에 도시한 바와 같이, 본체(10)의 내측 상부에 설치된 열교환기(11)와, 본체(10)의 내측 하부에 설치된 원심송풍유닛(20)를 구비한다.

본체(10)는 실내공기의 흡입을 위해 양 측면에 형성된 측면흡입구(12a) 및 후면에 형성된 후면흡입구(12b)와, 상부 양측에 각각 형성된 측면토출구(13), 그리고 전면 중앙부에 형성된 전면토출구(14)를 구비한다. 본체(10)의 전면 상부에는 전면토출구(14)를 개폐하기 위한 상부도어(15)가 설치된다. 상부도어(15)는 본체(10)에 형성된 레일(미도시)을 따라 승강하도록 설치되며, 상부도어(15)의 배면 쪽에는 상부도어(15)를 승강시키는 승강장치(16)가 설치된다.

본체(10) 내부의 열교환기(11)는 원심송풍유닛(20)로부터 상부로 송풍되는 공기가 통과하면서 열교환될 수 있도록 평판형으로 마련되고, 본체(10)의 내측 상부공간을 구획하는 형태로 경사지게 설치된다.

원심송풍유닛(20)는 도 1에 도시한 바와 같이, 팬케이싱(21)과, 팬케이싱(21) 내부에 설치된 원심팬(30), 그리고 원심팬(30)을 구동하는 구동장치(40)를 포함한다. 구동장치(40)는 본체(10)의 내측 후면부에 고정되고, 원심팬(30)은 구동장치(40)로부터 팬케이싱(21) 내부로 연장된 회전축(41)에 결합된다.

팬케이싱(21)은 공기의 흡입을 위해 전면과 후면에 각각 형성된 제1흡입구(22)와 제2흡입구(23)를 구비하고, 공기의 배출을 위해 상부에 형성된 출구(24) 를 구비한다. 이는 원심팬(30)의 동작에 의해 제1 및 제2흡입구(22,23)를 통해 팬케이싱(21) 내부로 흡입된 공기가 상부의 출구(24)로 배출될 수 있도록 한 것이다.

팬케이싱(21)은 출구(24) 쪽으로 갈수록 내부의 유로(25)가 점차 확산되는 스크롤형 확산패턴을 구비할 수 있다. 이는 공기의 이동방향으로 갈수록 내부의 유로면적이 점차 확대되도록 하기 위함이다. 또 팬케이싱(21)은 확산패턴의 가장 상류부분에 출구(24) 쪽과 경계를 이루어 공기 유동이 분기되도록 형성되는데, 이는 일반적인 팬케이싱의 구조에 해당하므로 이에 대한 설명은 생략하도록 한다.

원심팬(30)은 도 1내지 3에 도시된 바와 같이 팬케이싱(21)의 전면과 후면의 제1 및 제2흡입구(22,23), 즉 양방향으로부터 공기를 흡입할 수 있는 양방향 흡입팬이다. 이 원심팬(30)은 회전축(41)에 결합된 회전판(31), 회전판(31)의 일면(31b)의 외주부에 고정된 다수의 제1블레이드(32)와, 회전판(31) 타면(31c)의 외주부에 고정된 다수의 제2블레이드(33)와, 제1블레이드(32)의 외측 테두리부에 결합된 환형의 제1쉬라우드(34)와, 제2블레이드(33)의 외측 테두리부에 결합된 환형의 제2쉬라우드(35)를 포함하여 이루어 질 수 있다.

회전판(31)은 중앙에 구동장치(40)의 회전축(41)이 결합되는 회전축결합공(31a)이 형성되고, 원판형상으로 마련되어 원심팬(30)의 구동시 양방향에서 원심팬(30)으로 유입되는 유체의 흐름을 구획한다.

따라서, 회전판(31)과, 회전판(31)의 일면(31b)에 환형으로 배치된 제1블레이드(32)는 원심팬(30)의 축방향을 따라 제1흡입부(36)를 형성하고, 반경방향을 따라 제1토출부(37)를 형성한다.

또한, 회전판(31)과, 회전판(31)의 타면(31c)에 환형으로 배치된 제2블레이드(33)는 원심팬(30)의 축방향을 따라 제2흡입부(38)를 형성하고, 반경반향을 따라 제2토출부(39)를 형성한다.

구동장치(40)는 일 예로 모터로 이루어져 원심팬(30)의 제2흡입부(38)측에 배치되고, 구동장치(40)의 회전축(41)은 회전판(31)의 회전축결합공(31a)에 삽입 고정된다.

제2흡입부(38)측에 구동장치(40)가 배치되기 때문에 제2흡입부(38)는 제1흡입부(36)에 비해 흡입저항이 크게 발생되어 제2흡입부(38)와 제2토출부(39)가 형성된 회전판(31)의 타면(31c)측 성능이 회전판(31)의 일면(31b)측 성능에 비해 저하될 수 있다.

또한, 제1,2흡입부(36,38)를 통해 유입된 공기는 원심팬(30)내에서는 서로 혼합되지 아니하고 각각 제1,2토출부(37,39)를 통해 토출된 후 혼합이 이루어지게 되는데, 제1,2토출부(37,39)를 통해 토출되는 공기의 유동상태가 상이하게 되면 토출된 후 양 공기가 섞이는 과정에서 손실이 발생하게 된다.

따라서 본 발명의 바람직한 실시예는 원심팬(30)의 일측에 유동저항을 발생시키는 구조물이 설치되는 경우에도 양측의 제1,2흡입부(36,38)를 통해 유입되는 공기의 유동저항을 실질적으로 동일 또는 유사한 정도로 유지시킴으로써 원심팬(30)의 성능을 향상시킬 수 있는 구조를 제안한다.

이를 위해 본 발명의 바람직한 실시예에 포함되는 원심팬(30)의 제1블레이드(32)는 회전판(31)의 일면(31b) 테두리측에 환형으로 배치되고, 제2블레이드(33) 는 회전판(31)의 타면(31c) 테두리측에 제1블레이드(32)의 외경(B)보다 더 큰 외경(A)을 갖도록 환형으로 배치된다.

즉, 제2흡입부(38)측에 배치되는 구동장치(40)에 의해 발생되는 유동저항을 고려하여 제1흡입부(36)보다 제2흡입부(38)의 흡입영역이 더 크게 형성되도록 제2블레이드(33)의 외경(A)을 제1블레이드(32)의 외경(B)보다 크게 설정한다.

제1,2흡입부(36,38)로 유입되는 공기가 실질적으로 동일 또는 유사한 유동저항을 가지도록 하는 제1,2블레이드(32,33)의 외경의 최적 사이즈는 제2흡입부(38)측에 배치되는 구동장치의 크기, 장착위치 등에 따른 유동저항을 토대로 실험에 의해 도출될 수 있다.

또한, 회전판(31)의 직경과 제1블레이드(32) 및 제2블레이드(33)의 외경과의 관계 역시 실험에 의해 최적의 값을 도출할 수 있으며, 본 실시예에서는 일 예로 제2블레이드(33)의 외경을 회전판(31)의 직경과 대응하는 사이즈로 형성하고, 제1블레이드(32)의 외경을 회전판(31)의 적경보다 작게 형성한다.

이와 같은 구성의 원심팬(30)에 제2흡입부(38)의 인접하는 위치에 구동장치(40)가 장착되는 경우에도, 제2블레이드(33)의 외경이 제1블레이드(32)의 외경보다 크게 형성됨으로써 제2흡입부(38)의 흡입영역이 제1흡입부(36)의 흡입영역보다 크게 되어 구동장치(40)의 위한 유동저항의 증가에도 불구하고 원심팬(30)의 양 측으로 흡입되는 공기의 유동저항을 실질적으로 동일 또는 유사하게 유지할 수 있다.

또한, 제2블레이드(33)의 높이(D)는 제1블레이드(32)의 높이(C)보다 크게 형성할 수 있다.

이와 같은 구성으로 제1토출부(37)측에 비해 제2토출부(39)측의 토출영역을 크게 할 수 있으므로, 제2토출부(39)가 제1토출부(37)보다 원활하게 공기를 토출할 수 있다.

제1블레이드(32)는 제2블레이드(33)의 내경(F)보다 더 작은 내경(E)을 가지도록 할 수 있는데, 제1,2블레이드(32,33)의 너비(G)를 동일하게 함으로써 제1블레이드(32)의 내경(F)이 제2블레이드(33)의 내경(E)보다 작게 할 수 있다.

본 실시예에서는 제1블레이드(32)와 제2블레이드(33)가 동일한 너비(G)를 가지는 것을 일 예로 하고 있으나, 제1,2블레이드의 너비를 다양하게 형성할 수 있으며 실험에 의해 제1,2블레이드의 최적의 너비를 도출할 수 있음은 물론이다.

제1쉬라우드(34)는 제1블레이드(32)의 외측 테두리에 결합되는 것으로, 제1쉬라우드(34)의 외경은 회전판(31)의 직경보다 작게 마련할 수 있다.

제2쉬라우드(35)는 제2블레이드(33)의 외측 테두리에 결합되는 것으로, 제2쉬라우드(35)의 외경은 제1쉬라우드(34)의 외경보다 크게 마련할 수 있다.

이와 같은 구성으로 마련된 본 발명의 바람직한 실시예에 포함되는 양 방향 흡입이 가능한 원심팬(30)은 제2블레이드(33)의 외경(A)을 제1블레이드(32)의 외경(B)보다 더 크게 마련함으로써, 원심팬(30)을 구동하기 위한 구동장치(40)가 원심팬(30)의 제2흡입부(38)측에 위치되는 경우에도 제1,2흡입부(36,38)로 유입되는 공기의 유동저항을 실질적으로 동일 또는 유사하게 유지할 수 있기 때문에 종래기술에 비해 송풍능력을 향상시킬 수 있게 된다.

또한, 상기와 같은 구조에서 더 바람직하게는 제2블레이드(33)의 높이(D)를 제1블레이드(32)의 높이(C)보다 높게 마련함으로써, 제1,2토출부(37,39)로 토출되는 공기의 송풍특성을 실질적으로 동일 또는 유사하게 유지시킬 수 있어 제1,2토출부(37,39)를 통해 토출되는 공기가 서로 섞이는 과정에서 송풍손실이 발생하는 것을 최소화할 수 있으며, 소음 및 진동을 저감할 수 있다.

본 발명의 실시예에 따른 원심팬의 제1블레이드를 종래기술에 의한 원심팬의 블레이드의 외경을 동일하게 하고 제2블레이드를 종래 기술에 의한 원심팬의 블레이드의 외경보다 크게하는 경우 뿐만 아니라, 제2블레이드를 종래기술에 의한 원심팬의 블레이드의 외경과 동일하게 하고, 제1블레이드를 종래 기술에 의한 원심팬의 블레이드의 외경보다 소정정도 작게 하는 경우에도 상기와 같은 동일한 효과를 발휘할 수 있다.

본 실시예에서는 구동장치의 회전축이 회전판의 회전축삽입공에 직결되는 구조를 일 예로 하여 설명하고 있으나, 모터의 회전축과 회전판의 회전축삽입공에 각각 풀리를 설치하고 양 풀리에 벨트를 장착하여 모터의 회전력을 원심팬에 전달하는 구성도 가능함은 물론이다. 이와 같은 구성의 원심송풍유닛 역시 원심팬의 양측 중 어느 일측에 풀리 및 벨트가 장착됨으로써 제1,2흡입부의 유동저항이 달라지게 되는데, 본 발명은 이와 같은 구성에도 상기 설명한 효과를 발휘할 수 있다.

또한, 본 실시예에서는 원심팬이 설치되는 것으로써, 공기조화기를 일 예로 하여 설명하고 있으나, 공기조화기 뿐만 아니라 환기장치 등 양흡입 원심팬이 사용되는 다양한 장치에 적용될 수 있다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 공기조화기의 개략적인 모습을 나타내는 단면도이다.

도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 포함되는 원심팬의 사시도이다.

도 3은 도2의 원심팬의 단면도이다.

*도면의 주요부분에 대한 부호 설명*

10 : 본체 11 : 열교환기

20 : 원심송풍유닛 21 : 팬케이싱

30 : 원심팬 31 : 회전판

32 : 제1블레이드 33 : 제2블레이드

34 : 제1쉬라우드 35 : 제2쉬라우드

36 : 제1흡입부 37 : 제1토출부

38 : 제2흡입부 39 : 제2토출부

40 : 구동장치 41 : 회전축.

Claims (12)

1. 회전판과,

   상기 회전판의 일면 테두리에 배치되는 제1블레이드와,

   상기 회전판의 타면에 테두리에 배치되며 상기 제1블레이드의 외경보다 더 큰 외경을 가지는 제2블레이드를 포함하는 것을 특징으로 하는 원심팬.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 제2블레이드의 높이는 상기 제1블레이드의 높이보다 높은 것을 특징으로 하는 원심팬.
3. 제 1항에 있어서,

   상기 제1블레이드는 상기 제2블레이드의 내경보다 더 작은 내경을 가지는 것을 특징으로 하는 원심팬.
4. 제 1항에 있어서,

   상기 제1블레이드의 외경은 상기 회전판의 직경보다 작은 것을 특징으로 하는 원심팬.
5. 제 4항에 있어서,

   상기 제1,2블레이드는 상기 회전판의 테두리에 환형으로 배치되는 것을 특징으로 하는 원심팬.
6. 회전판과,

   상기 회전판의 축방향으로 대향되게 형성된 한 쌍의 제1,2흡입부를 구비하는 양방향 흡입 원심팬에 있어서,

   상기 제2흡입부의 흡입영역이 상기 제1흡입부의 흡입영역보다 더 넓은 것을 특징으로 하는 원심팬.
7. 제 6항에 있어서,

   상기 회전판의 반경방향으로 한 쌍의 제1,2토출부를 더 구비하며,

   상기 제2토출부의 토출영역이 상기 제1토출부의 토출영역보다 더 넓은 것을 특징으로 하는 원심팬
8. 제 7항에 있어서,

   상기 제1블레이드의 외측 테두리에 결합되는 제1쉬라우드와 상기 제2블레이드의 외측 테두리에 결합되는 제2쉬라우드를 더 포함하고,

   상기 제2쉬라우드의 외경은 상기 제1쉬라우드의 외경보다 큰 것을 특징으로 하는 공기조화기.
9. 공기를 강제 송풍하기 위한 원심송풍유닛을 포함하는 공기조화기에 있어서,

   상기 원심송풍유닛은 회전판과, 상기 회전판의 일면 테두리에 배치되는 제1블레이드와, 상기 회전판의 타면에 테두리에 배치되며 상기 제1블레이드의 외경보다 더 큰 외경을 가지는 제2블레이드를 포함하는 원심팬;과,

   상기 제2블레이드측에 배치되어 상기 회전판에 회전력을 제공하는 구동장치;를 포함하는 것을 특징으로 하는 공기조화기.
10. 제 9항에 있어서,

    상기 회전판은 상기 구동장치의 회전축에 직결되는 것을 특징으로 하는 공기조화기.
11. 제 9항에 있어서,

    상기 제2블레이드의 높이는 상기 제1블레이드의 높이보다 높은 것을 특징으로 하는 공기조화기.
12. 제 10항에 있어서,

    상기 제1블레이드는 상기 제2블레이드의 내경보다 더 작은 내경을 가지는 것을 특징으로 하는 공기조화기.

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