KR20140131750A - 원심팬 - Google Patents

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KR20140131750A
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이경중
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엘지전자 주식회사
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Abstract

본 발명은 원심팬에 관한 것이다.
본 발명의 실시예에 따른 원심팬은 모터의 회전축과 연결되는 주판; 공기가 유입되는 흡입구가 형성된 쉬라우드; 상기 주판과 상기 쉬라우드 사이에 배치된 복수의 블레이드; 및 상기 주판 및 상기 쉬라우드 중 적어도 어느 하나의 외주가 경사지도록 상기 회전축의 길이방향으로 벤딩(bending)시킨 림부를 포함한다.

Description

원심팬 {Centrifugal Fan}
본 발명은 원심팬에 관한 것으로, 보다 상세하게는 강성 및 효율이 증가된 원심팬에 관한 것이다.
원심팬은 블레이드의 회전에 의해 공기를 블레이드 안쪽에서 원심력에 의해 원주 방향으로 내보내는 장치이다. 이러한 원심팬은 공기가 자연스럽게 내부로 유입되어 외부로 토출되므로 덕트가 필요치 않으며, 비교적 대형제품인 천장부착형 공기조화기 등에 많이 적용된다.
도 1은 종래의 원심팬(40)을 나타낸 사시도이다. 도 1을 참조하면 종래의 원심팬(40)은 고정압, 고풍량의 응력을 견디기 위해 일반적으로 쉬라우드(45)는 2.5mm, 주판(43)은 4.5mm의 두께를 갖는다. 그러나 이러한 두께의 증가는 재료비의 과다, 고중량에 따른 관리의 불편, 고중량에 따른 소비전력의 증가에 따른 문제가 있었다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 주판 및 쉬라우드의 두께를 감소시키고, 강성을 증가시키는 것이다.
본 발명의 또 다른 과제는 주판 및 쉬라우드의 중량을 감소시켜 원심팬의 성능을 증가시키는 것이다.
본 발명의 과제들은 이상에서 언급한 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 과제를 달성하기 위하여, 본 발명의 실시예에 따른 원심팬은 모터의 회전축과 연결되는 주판; 공기가 유입되는 흡입구가 형성된 쉬라우드; 상기 주판과 상기 쉬라우드 사이에 배치된 복수의 블레이드; 및 상기 주판 및 상기 쉬라우드 중 적어도 어느 하나의 외주가 경사지도록 상기 회전축의 길이방향으로 벤딩(bending)시킨 림부를 포함한다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 원심팬은 공기가 유입되는 흡입구가 형성된 쉬라우드; 모터의 회전축과 연결되는 주판; 상기 주판과 상기 쉬라우드 사이에 배치된 복수의 블레이드; 및 상기 주판 및 상기 쉬라우드 중 적어도 어느 하나에 형성되고, 상기 복수의 블레이드 사이로 토출된 공기와 접하도록 배치되며, 회전 중심으로부터 동일 거리에 각지도록 형성된 모서리부를 포함한다.
기타 실시예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.
본 발명의 에 따르면 다음과 같은 효과가 하나 혹은 그 이상 있다.
첫째, 강성을 증가시킬 수 있어 재료비가 줄어드는 장점이 있다.
둘째, 쉬라우드 및 주판의 두께가 얇아지므로 소비전력이 줄어드는 장점도 있다.
셋째, 원심팬의 중량이 감소하므로 효율이 증가되는 장점도 있다.
넷째, 비교적 간단한 공정으로 원심팬의 강성을 증가시킬 수 있다.
본 발명의 효과들은 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 청구범위의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 종래 기술에 의한 원심팬을 나타낸 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 의한 원심팬을 나타낸 사시도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 의한 원심팬의 외주연과 림부를 표현한 종단면도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 의한 주판의 사시도 및 주판의 종단면도이다.
도 5은 본 발명의 일 실시예에 의한 원심팬의 성능과 종래 기술에 의한 원심팬의 성능을 나타내는 그래프이다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.
이하, 본 발명의 실시예들에 의하여 원심팬을 설명하기 위한 도면들을 참고하여 본 발명에 대해 설명하도록 한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 의한 원심팬을 나타낸 사시도이고, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 의한 원심팬의 외주연과 림부를 표현한 종단면도이다.
도 2 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 의한 원심팬(1)은 모터의 회전축과 연결되는 주판(3); 공기가 유입되는 흡입구(5a)가 형성된 쉬라우드(5); 주판(3)과 쉬라우드(5) 사이에 배치된 복수의 블레이드(7); 및 주판(3) 및 쉬라우드(5) 중 적어도 어느 하나의 외주가 경사지도록 벤딩(bending)시킨 림부(10)를 포함한다.
쉬라우드(5)는 흡입구(5a)가 형성된다. 쉬라우드(5)는 벨 마우스(미도시)가 삽입되어 고정될 수 있다. 벨 마우스는 흡입구(5a)로 공기를 안내한다. 벨 마우스는 흡입구(5a)로 향할수록 직경이 작아지도록 형성된다. 쉬라우드(5)는 벨 마우스와 간격을 유지하며 회전되도록 소정 간격 이격되어 배치된다. 벨 마우스는 흡입구(5a)로 삽입된다. 쉬라우드(5)의 하측은 블레이드(7)와 연결된다.
주판(3)은 회전력을 부여하는 모터와 연결된다. 모터의 회전축은 주판(3)과 연결된다.
블레이드(7)는 주판(3)과 쉬라우드(5) 사이에 배치된다. 블레이드(7)는 방사상으로 배치되거나 나선형으로 배치될 수 있다. 블레이드(7)는 복수로 배치된다. 바람직하게는, 블레이드(7)는 일정 간격을 갖고 이격되어 배치된다. 블레이드(7)는 측면에 근접하게 배치된 다른 블레이드(7)를 사이로 공기가 유입되는 유입구와 공기가 토출되는 토출구(9)가 형성된다. 유입구는 회전축을 향해 개구된다. 유입구는 주판(3)의 중심을 향해 개구된다. 토출구(9)는 주판(3)의 원주를 향해 개구된다. 흡입구(5a)로 유입된 공기는 유입구를 지나 토출구(9)로 배출된다
림부(10)는 주판(3) 및/또는 쉬라우드(5)에 형성될 수 있다. 림부(10)는 일정한 경사를 갖도록 벤딩된다. 주판(3) 및/또는 쉬라우드(5)는 외주가 경사지도록 회전축의 길이방향으로 벤딩시켜 림부(10)를 형성한다. 회전축의 연장선(O-O')으로부터 림부(10)까지의 거리(d1, d2)는 각각 동일하게 형성될 수도 있다.
본 발명의 일 실시예에 의한 림부(10)는 소성가공을 통해 벤딩된다. 소성(plasticity)이란 물체에 외력을 가했다가 제거했을 때 원래의 상태로 돌아오지 못하고 영구 변형을 일으키는 성질을 말한다. 쉬라우드(5) 및 주판(3)은 소성변형이 이루어질 수 있는 소재로 형성된다. 예를 들어 쉬라우드(5) 및 주판(3)은 금속판 또는 판금으로 형성된다.
소성가공(plastic working)이란 소성을 이용한 가공 방법을 말한다. 프레스 가공은 여러 가지 프레스를 사용하여 압축, 변형, 전단, 굽힘,디프 드로잉 등의 가공을 할 수 있는 공작 방법이다. 쉬라우드(5) 및/또는 림부(10)는 프레스 가공을 통해 형성될 수 있다. 림부(10)는 굽힘 가공을 통해 형성될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의한 림부(10)는 사선 방향으로 벤딩된다. 림부(10)의 직경은 상하방향으로 다르게 형성된다. 림부(10)의 직경은 일 측이 작고 다른 측으로 갈수록 길게 형성될 수 있다. 림부(10)의 측면은 테이퍼 면이 형성될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의한 림부(10)는 벤딩 각도가 동일하도록 형성된다. 림부(10)는 동일한 각도로 굽힘가공될 수 있다. 바람직하게는 림부(10)의 높이는 동일하게 형성된다.
본 발명의 일 실시예에 의한 림부(10)의 벤딩 각도는 45도일 수 있다. 림부(10)의 측면은 다양한 각도로 형성될 수 있으나, 바람직하게는 45도로 기울어져 형성된다. 림부(10)의 측면은 45도 각도의 테이퍼 면이 형성될 수도 있다. 벤딩 각도는 회전축의 연장선(O-O')과 림부(10)의 벤딩 방향이 이루는 각도일 수 있다. 벤딩 각도는 회전축의 연장선(O-O')과 직교하는 평면이 림부(10)와 이루는 각도일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의한 림부(10)는 주판(3) 및 쉬라우드(5)에 각각 형성되고, 림부(10)들은 서로 다른 방향으로 벤딩된다. 쉬라우드(5)의 중심은 흡입구(5a)가 형성된다. 쉬라우드(5)는 벨 마우스를 향해 돌출되고 내측에 흡입구(5a)가 형성된 돌출부(21)를 포함할 수 있다. 쉬라우드(5)는 돌출부(21)와 연결되고 하측에 블레이드(7)가 세워지는 확장부(23)가 형성될 수 있다. 확장부(23)의 단부에는 림부(10)가 배치될 수 있다.
림부(10)는 쉬라우드(5)의 외주를 형성하는 쉬라우드 림부(11)와 주판(3)의 외주를 형성하는 주판 림부(13)를 포함할 수 있다. 확장부(23)의 단부에는 쉬라우드 림부(11)가 배치된다. 확장부(23)의 단부는 쉬라우드 림부(11)와 연결된다. 쉬라우드 림부(11)는 돌출부(21)의 돌출방향을 향해 세워지도록 배치될 수 있다. 확장부(23)의 내측단은 돌출부(21)와 연결되고 확장부(23)의 외측단은 쉬라우드 림부(11)와 연결된다. 확장부(23)는 돌출부(21)와 연결되도록 만곡될 수 있다. 확장부(23)는 외측으로 갈수로 곡률이 작아지고, 외측단으로 갈수록 거의 평평하게 형성될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의한 원심팬(1)은 주판(3) 및 쉬라우드(5) 사이로 공기가 배출되는 토출구(9)가 형성되고, 림부(10)는 토출구(9)로 배출되는 공기의 흐름을 방해하지 않도록 토출구(9)의 외측으로 벤딩된다. 공기는 흡입구(5a)로 유입되어 복수의 블레이드(7) 사이를 거쳐 외측으로 배출된다. 토출구(9)는 주판(3)과 쉬라우드(5) 사이에 형성된다. 주판(3)과 쉬라우드(5)의 외주는 토출구(9)를 형성한다.
본 발명의 일 실시예에 의한 쉬라우드(5) 및 주판(3)은 두께가 동일하게 형성된다. 쉬라우드(5) 및 주판(3)은 동일한 판재로 형성될 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 의하면 쉬라우드(5) 및 주판(3)의 두께는 1.6mm로 형성될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의한 림부(10)는 원형으로 돌출 형성된다. 림부(10)는 일측으로 돌출되며 원형으로 형성될 수 있다. 림부(10)는 소정 높이를 갖도록 벤딩된다. 림부(10)의 직경은 상하가 다르도록 형성될 수 있다. 쉬라우드 림부(11)는 쉬라우드(5)의 외주를 형성하는 제 1테두리부 및 확장부(23)와 연결되는 제 1연결부를 포함한다.
주판 림부(13)는 주판(3)의 외주를 형성하는 제 2테두리부 및 장착부(31)와 연결되는 제 2연결부를 포함한다. 바람직하게는, 제 1테두리부의 직경은 제 1연결부의 직경보다 크도록 형성되고, 제 2테두리부의 직경은 제 2연결부의 직경보다 크도록 형성된다. 제 1연결부의 직경과 제 2연결부의 직경은 동일하게 형성될 수도 있다. 제 1테두리부의 직경과 제 2테두리부의 직경은 동일하게 형성될 수도 있다.
본 발명의 일 실시예에 의한 원심팬(1)은, 공기가 유입되는 흡입구(5a)가 형성된 쉬라우드(5); 모터의 회전축과 연결되는 주판(3); 주판(3)과 쉬라우드(5) 사이에 배치된 복수의 블레이드(7); 및 주판(3) 및 쉬라우드(5) 중 적어도 어느 하나에 형성되고, 복수의 블레이드(7) 사이로 토출된 공기와 접하도록 배치되며, 회전 중심(O-O')으로부터 동일 거리에 각지도록 형성된 모서리부(15)를 포함한다.
주판(3)과 쉬라우드(5) 사이에는 공기가 배출되는 토출구(9)가 형성된다. 토출구(9)는 주판(3)의 외주연과 쉬라우드(5)의 외주연 사이에 형성된다. 모서리부(15)는 블레이드(7)보다 회전중심의 외측에 형성된다.
모서리부(15)는 림부(10)의 끝단에 형성된다. 모서리부(15)는 림부(10)와 확장부(23)가 연결되는 부분이다. 모서리부(15)는 림부(10)와 장착부(31)가 연결되는 부분이다. 모서리부(15)는 45도 또는 135도의 각도로 형성될 수도 있다. 회전 중심(O-O')으로부터 모서리부(15)까지의 거리는 d1 또는 d2일 수 있다. 쉬라우드(5)에 형성된 모서리부(15)는 회전 중심(O-O')으로부터 각각 동일한 거리(d1)로 형성될 수 있다.
주판(3)에 형성된 모서리부(15)는 회전 중심(O-O')으로부터 각각 동일한 거리(d2)로 형성될 수 있다. 모서리부(15)는 회전 중심(O-O')을 기준으로 원형으로 형성된다. 모서리부(15)가 형성하는 원의 반지름은 d1 또는 d2로 형성될 수 있다. d1과 d2는 동일하게 형성될 수도 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 의한 주판 및 그 종 단면도이다. 도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 의한 주판(3)은, 회전축과 연결되는 보스부(33); 및 보스부(33)와 연결되며 블레이드(7)가 세워지고 외측에 림부(10)가 배치되는 장착부(31)를 포함하고, 보스부(33)는 흡입구(5a)를 향해 돌출된다.
장착부(31)는 블레이드(7)와 연결된다. 블레이드(7)의 상측은 쉬라우드(5)와 연결되고, 블레이드(7)의 하측은 주판(3)과 연결된다. 보스부(33)는 회전축과 연결된다. 보스부(33)는 모터를 향해 돌출되거나 쉬라우드(5)를 향해 돌출될 수 있다. 장착부(31)는 평평하게 형성될 수 있다. 장착부(31)의 외측단은 림부(10)와 연결될 수 있다. 보다 상세하게는 장착부(31)의 외측단에는 주판 림부(13)가 배치될 수 있다. 주판 림부(13)는 보스부(33)와 반대 방향으로 돌출될 수 있다. 쉬라우드 림부(11)는 보스부(33)와 동일한 방향으로 돌출되도록 배치될 수 있다.
상기와 같이 구성되는 본 발명에 따른원심팬(1)의 작용을 설명하면 다음과 같다.
림부(10)는 쉬라우드 및/또는 주판의 테두리를 벤딩시켜 형성될 수 있다. 이러한 림부는 쉬라우드 및 주판의 강성을 증가시키므로 종래기술에 의한 원심팬(40)보다 두께를 얇게 형성할 수 있게된다. 또한, 도 1을 참조하면, 종래 기술에 의한 슈라우드(45)의 두께는 2.5mm 이고, 주판(43)의 두께는 4.5 mm 이나 본 발명의 일 실시예에 의하면 쉬라우드(5) 및 주판(3)의 두께는 1.6mm 로 감소시킬 수 있어 중량이 대폭 감소 된다. 따라서 재료비의 절감 및 축동력의 감소로 인한 소비전력 감소가 가능하다.
한편, 림부(10)는 소성가공에 의해 형성되므로 주물에 비하여 성형되는 치수가 정확하다. 또한, 금속의 결정 조직을 개량하므로 주조, 절삭 가공에 비해 강한 성질을 얻을 수 있고, 균일한 제품을 다량 생산 할 수 있어 생산성이 뛰어나다. 또한, 절삭가공과 같이 칩이 발생되지 않고, 재료의 사용률을 높일 수 있다. 또한, 림부(10)는 쉬라우드(5) 및/또는 주판(3)에 별도의 용접이 필요없이 일체로 형성되므로 깨끗한 곡면을 얻을 수 있어 유동저항이 감소하므로 공기의 유동이 원활해지고 박리가 줄어든다.
도 5은 일정 회전수에서 본 발명의 일 실시예에 의한 원심팬의 성능과 종래 기술에 의한 원심팬의 성능을 나타내는 그래프이다. 실선은 본 발명의 실시예에 따른 원심팬의 성능을 나타낸 것이고, 점선은 종래 기술에 의한 원심팬의 성능을 나타낸 것이다. 도 5(a)는 정압곡선을 나타낸 것으로, 가로축은 풍량Q, 세로축은 정압(static pressure)Ps를 나타낸다. 도 5(b)는 효율곡선을 나타낸 것으로, 가로축은 풍량Q, 세로축을 효율(%)을 나타낸다. 원심팬 효율은 (풍량(m³/min) × 정압(mmAq)) / (6120× 축동력(Kw)) × 100%로 계산될 수 있다.
도 5을 참조하면, 본 발명의 실시예에 의한 원심팬(1)은 최대 효율이 79%정도이고, 그에 해당하는 풍량은 약 180cmm이며, 180cmm에 해당하는 정압은 약 120mmAq이다. 그에 비하여 종래 기술에 의한 원심팬은 최대 효율이 75%정도이고, 그에 해당하는 풍량은 약 140cmm이며, 140cmm 해당하는 정압은 약 130mmAq가 된다.
따라서 본 발명에 의하면, 종래 기술 기준으로 약 30%의 풍량이 증가하게 되며, 최대 효율점에서의 정압은 종래 기술 기준으로 약 7%의 감소가 가능하다. 또한, 소음은 최대 효율점 근방에서 가장 적게 발생하므로, 본 발명에 의한 원심팬(1)은 종래기술과 동일한 풍량을 실현시킬때도 보다 적은 소음이 발생된다.
이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시예에 한정되지 아니하며, 특허청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어서는 안될 것이다.
1: 원심팬 3: 주판
5: 쉬라우드 5a: 흡입구
7: 블레이드 9: 토출구
10: 림부 11: 쉬라우드 림부
13: 주판 림부 15: 모서리부
21:돌출부 23:확장부
31: 장착부 33: 보스부
40: 원심팬 43: 주판
45: 쉬라우드 47: 블레이드

Claims (10)

  1. 모터의 회전축과 연결되는 주판;
    공기가 유입되는 흡입구가 형성된 쉬라우드;
    상기 주판과 상기 쉬라우드 사이에 배치된 복수의 블레이드; 및
    상기 주판 및 상기 쉬라우드 중 적어도 어느 하나의 외주가 경사지도록 벤딩(bending)된 림부를 포함하는 원심팬.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 림부는 소성가공을 통해 벤딩되는 원심팬.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 림부는 사선 방향으로 벤딩된 원심팬.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 림부는 벤딩 각도가 동일하도록 형성된 원심팬.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 림부의 벤딩 각도는 45도인 원심팬.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 림부는 상기 주판 및 상기 쉬라우드에 각각 형성되고,
    상기 림부들은 서로 다른 방향으로 벤딩된 원심팬.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 림부는 원형으로 돌출 형성된 원심팬.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 주판은,
    상기 회전축과 연결되는 보스부; 및
    상기 보스부와 연결되며 상기 블레이드가 세워지고 외측에 상기 림부가 배치되는 장착부를 포함하고,
    상기 보스부는 상기 흡입구를 향해 돌출된 원심팬.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 주판 및 상기 쉬라우드 사이로 공기가 배출되는 토출구가 형성되고,
    상기 림부는,
    상기 토출구로 배출되는 공기의 흐름을 방해하지 않도록 상기 토출구의 외측으로 벤딩된 원심팬.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 쉬라우드 및 상기 주판은 두께가 동일하게 형성된 원심팬.
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