KR20160059250A - 소음 저감을 위한 원심형 송풍 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명에 따른 원심형 송풍 장치는 중앙부로 유입되는 공기를 회전 구동을 통해 반경 방향으로 유동하게 하는 임펠러(10); 상기 임펠러(10)를 회전 가능한 상태로 내부에 수용하는 케이싱(20); 상기 케이싱(20)의 일측에 배치된 상태에서 상기 임펠러(10)에 동력을 전달하는 구동 모터부(30); 및 상기 케이싱(20) 내에 배치된 상태에서 수용홈(42)이 형성되는 베이스 플레이트(40);를 포함하며, 상기 임펠러(10)를 구성하는 회전 날개(13)의 하단이 상기 베이스 플레이트(40)에 형성된 수용홈(42)의 상단(43)과 동일한 평면 상에 배치된다.
본 발명은 임펠러를 구성하는 회전 날개의 하단이 케이싱 내부에 설치되는 베이스 플레이트 수용홈의 상단과 동일 평면을 이루게 하는 배치 관계를 통해 유동하는 공기에 의한 와류를 줄임과 동시에 소음 발생을 저감할 수 있게 한다.

Description

소음 저감을 위한 원심형 송풍 장치{Centrifugal Air Blower for Noise Reduction}

본 발명은 원심형 송풍 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 임펠러를 구성하는 회전 날개와 상기 임펠러가 회전 가능하게 결합되는 케이싱 내부의 베이스 플레이트 간의 배치 관계를 최적화함으로써 유동하는 공기에 의한 와류를 줄임과 동시에 소음 발생을 저감할 수 있는 원심형 송풍 장치에 관한 것이다.

원심식 송풍기는 통풍과 환기에 사용되는 압력이 낮은 송풍기에서부터 기체를 높은 압력으로 압축하는 송풍기에 이르기까지 다양하게 있으며, 이는 원심 통풍기, 원심 송풍기, 원심 압축기의 3가지로 분류된다.

원심식 송풍기의 작동 원리는 원심펌프의 작동원리와 같은 것으로서, 임펠러가 회전하면 임펠러 내에 있는 기체는 원심력에 의해 운동량이 커져 회전차 밖으로 밀려난다. 임펠러 밖으로 밀려난 기체는 나선형 케이싱의 내부를 지나 송출구로 흐르면서 속도 에너지가 압력 에너지로 바뀐다.

원심식 송풍기는 축류식 송풍기에 비해 한 압축단의 압력비가 크고, 송풍량의 변화에 대한 압력 변화가 크지 않다. 또, 용적형 송풍기에 비해 송풍량 조절이 쉽고, 내부에 기계적 마찰 부분이 없으므로 내부 윤활을 필요로 하지 않는다는 특징이 있다.

한편, 원심 송풍기에서 발생하는 소음은 케이싱 내에서 임펠러가 회전할 때, 임펠러의 회전 날개가 주변 케이싱의 형상과 비교하여 급격히 변화하는 부위인 차단면을 통과할 때 발생하는 급격한 압력변화에 기인하는 간섭음, 그리고 회전 날개 주변이나 토출구 등에서 발생하는 난류에 의한 소용돌이음이 있으며, 기계적 소음으로는 베어링의 마모 등에 의한 소음, 송풍기 구조물의 일부가 공진하여 발생하는 구조소음, 그리고 송풍기가 장착된 구조물이 진동하여 발생하는 고체음 등을 생각할 수 있다.

원심송풍기의 경우에 기계적 소음은 일반적으로 크게 문제가 되지 않을 뿐만 아니라 이는 송풍기의 진동과 밀접한 관련이 있으며, 공기역학적 소음이 주된 소음발생의 원인이므로 원심송풍기의 소음을 감소시키기 위하여는 임펠러 회전 날개의 설계나 케이싱 설계시 공기역학적 측면을 고려해야 한다.

원심송풍기의 소음 저감 관련 기술을 제시하는 종래의 문헌인 등록실용 제20-0332249호에서 보는 바와 같이, 상기 문헌은 케이싱 내에 역풍방지판, 역풍방지링을 갖춤에 따라, 역풍이 방지되면서 소음이 줄어들게 하는 원심송풍기를 제공하지만, 임펠러와 베이스 플레이트를 제외하고 케이싱 내에 역풍방지판과 같은 별도의 소음방지기구를 더 구비해야 한다는 점을 고려할 때, 개선의 필요성이 여전히 요구되고 있다는 것이다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은 임펠러를 구성하는 회전 날개와 케이싱 내부에 설치되는 베이스 플레이트의 수용홈 간의 배치 관계를 최적화함으로써 유동하는 공기에 의한 와류를 줄임과 동시에 소음 발생을 저감할 수 있는 원심형 송풍 장치를 제공하는 데 있다.

본 발명에 따른 원심형 송풍 장치는 중앙부로 유입되는 공기를 회전 구동을 통해 반경 방향으로 유동하게 하는 임펠러(10); 상기 임펠러(10)를 회전 가능한 상태로 내부에 수용하는 케이싱(20); 상기 케이싱(20)의 일측에 배치된 상태에서 상기 임펠러(10)에 동력을 전달하는 구동 모터부(30); 및 상기 케이싱(20) 내에 배치된 상태에서 수용홈(42)이 형성되는 베이스 플레이트(40);를 포함하며, 상기 임펠러(10)를 구성하는 회전 날개(13)의 하단이 상기 베이스 플레이트(40)에 형성된 수용홈(42)의 상단(43)과 동일한 평면 상에 배치된다.

상기 임펠러(10)는, 임펠러 하판(11), 상기 임펠러 하판(11)과 소정거리 이격배치되며 공기 유입구(14)가 형성되는 임펠러 상판(12), 및 상기 임펠러 하판(11)과 상기 임펠러 상판(12) 사이에 경사지게 배치되는 상기 회전 날개(13)를 포함한다.

상기 케이싱(20)은 외측 케이싱(21), 상기 외측 케이싱(21)의 개방부 상에 결합되는 내측 케이싱(22) 및 상기 케이싱(20)의 외주부 일측에 돌출 형성되는 공기 토출구(23)를 포함한다.

상기 회전 날개(13)의 가장자리부는 상기 임펠러 하판(11)의 상면으로부터 수직으로 연장되는 날개 수직단(13a) 및 상기 날개 수직단(13a)에서 상기 임펠러(10)의 중심부 방향으로 경사지게 형성되는 날개 경사단(13b)을 포함한다.

본 발명에 따른 원심형 송풍 장치는 임펠러를 구성하는 회전 날개의 하단이 케이싱 내부에 설치되는 베이스 플레이트 수용홈의 상단과 동일 평면을 이루게 하는 배치 관계를 통해 유동하는 공기에 의한 와류를 줄임과 동시에 소음 발생을 저감할 수 있게 한다.

본 발명은 소음을 저감하기 위해 케이싱 내에 설치되는 역풍방지판 및 역풍방지링 등의 추가적인 부재를 구비해야 하는 종래의 방식과는 달리 기존 부품의 형상 변경 및 배치 관계 설정을 통해 간이한 방안을 통해 발생되는 소음을 감소시킬 수 있도록 한 것이다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 원심형 송풍 장치를 구성하는 임펠러의 사시도,
도 2는 도 1의 Ⅱ-Ⅱ 선에 따른 단면도,
도 3은 도 1의 A 방향을 따라 바라본 정면도,
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 임펠러가 채용된 상태의 원심형 송풍 장치를 보이는 도면,
도 5는 도 4의 B 방향에서 바라본 도면, 및
도 6은 도 4의 Ⅳ에 대한 확대도로서, 임펠러를 구성하는 회전 날개와 케이싱 내부에 설치되는 베이스 플레이트의 수용홈 간의 배치 관계를 설명하는 도면이다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명한다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 당해 분야의 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 설명하기로 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지의 기능 또는 공지의 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략하기로 한다.

본 발명인 원심형 송풍 장치는 필요에 따라 일체형으로 제조되거나 각각 분리되어 제조될 수 있다. 또한, 사용 형태에 따라 일부 구성요소를 생략하여 사용이 가능하다.

각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.

또한, 본 발명의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나 또는 접속될 수 있지만, 각 구성 요소 사이에 다른 구성 요소가 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.

본 발명에 따른 원심형 송풍 장치는 임펠러(10), 임펠러(10)를 회전 가능한 상태로 내부에 수용하는 케이싱(20), 케이싱(20)의 일측에 배치된 상태에서 상기 임펠러(10)에 동력을 전달할 수 있게 결합되는 구동 모터부(30), 및 케이싱(20) 내에 배치된 상태에서 임펠러(10)의 하단부가 위치할 수 있는 수용홈(42)이 형성되는 베이스 플레이트(40)를 포함한다.

임펠러(10)는 임펠러 하판(11), 임펠러 하판(11)과 소정거리 이격배치되는 임펠러 상판(12), 임펠러 하판(11)과 임펠러 상판(12) 사이에 배치되는 회전 날개(13), 임펠러 상판(12) 상에 관통 형성되는 공기 유입구(14), 임펠러 하판(11)의 중심부 상에 결합되는 허브(15) 및 허브(15) 상에 형성되는 회전축공(16)을 포함한다.

회전 날개(13)의 가장자리부는 일 실시예로서 임펠러 하판(11)의 상면으로부터 수직으로 연장되는 날개 수직단(13a) 및 날개 수직단(13a)에서 임펠러(10)의 중심부 방향으로 경사지게 형성되는 날개 경사단(13b)을 포함한다. 상기와 같이, 회전 날개(13)의 가장자리부 형상은 다단으로 형성 가능하나, 이에 한정되는 것은 아니고 전체적으로 곡면, 나선, 직선 등 다양한 형상을 포함할 수 있다.

케이싱(20)은 외측 케이싱(21), 외측 케이싱(21)의 개방부 상에 결합되는 내측 케이싱(22), 케이싱(20)의 외주부 일측에 돌출 형성되는 공기 토출구(23), 및 케이싱(20)의 저면부에 돌출 형성되는 받침대(24)를 포함한다.

베이스 플레이트(40)는 구동 모터부(30)에 인접하게 배치되는 내측 케이싱(22) 내부의 저면 상에 고정되는 것으로서, 임펠러(10)의 하단부가 위치할 수 있는 수용홈(42)이 형성된다. 수용홈(42)의 중앙부를 통해서는 구동 모터부(30)에 결합되는 회전축이 관통되는 상태를 유지하고, 상기 회전축이 임펠러(10)의 회전축공(16)에 삽입되는 구조를 통해서 구동 모터부(30)의 동력을 임펠러(10)에 전달할 수 있다.

도 6을 참조하여, 소음을 저감하기 위한 임펠러(10)와 베이스 플레이트(40) 간의 배치 관계를 구체적으로 설명한다.

본 발명은 임펠러(10)를 구성하는 회전 날개(13)의 하단이 베이스 플레이트(40)에 형성된 수용홈(42)의 상단(43) 높이와 같도록 배치된다. 즉, 회전 날개(13)의 하단과 베이스 플레이트(40)에 형성된 수용홈(42)의 상단(43)을 동일한 평면 상에 배치되게 한다.

임펠러 하판(11)은 그 가장자리가 수용홈(42)의 내면에서 일정거리 이격된 상태에서 수용홈(42) 상에 위치하게 되는데, 상기의 경우에서 임펠러 하판(11)의 상측단은 수용홈(42)의 상단(43) 높이와 같게 배치된다. 또한, 임펠러 하판(11)의 하측단에서 수용홈(42)의 하단(44)까지는 이격된 상태로 소정 공간이 형성된다.

상기의 배치 관계를 통해서, 임펠러 상판(12)의 공기 유입구(14)를 통해 임펠러(10)의 중앙부 상으로 유입되는 공기는 회전 날개(13)의 구동에 따라 임펠러(10)의 반경 방향으로 유동되어질 수 있는데, 이 때에 회전 날개(13)와 베이스 플레이트(40) 간에 발생할 수 있는 와류를 방지할 수 있다. 즉, 임펠러 하판(11)의 측부 및 하부가 수용홈(42) 상에 배치되는 동시에 회전 날개(13)의 하단이 수용홈(42)의 상단(43)과 동일 평면을 이루는 관계를 통해서 역류 흐름에 의한 경계층의 억제 효과를 기대할 수 있다. 또한, 와류 감소를 통해서 소음 발생을 저감할 수 있는 것과 동시에 케이싱(20) 내에서의 공기의 유동 특성을 향상시킬 수 있다.

상술한 바와 같은 본 발명인 원심형 송풍 장치는 임펠러를 구성하는 회전 날개의 하단이 케이싱 내부에 설치되는 베이스 플레이트 수용홈의 상단과 동일 평면을 이루게 하는 배치 관계를 통해 유동하는 공기에 의한 와류를 줄임과 동시에 소음 발생을 저감할 수 있게 한다.

이상에서 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하였으나, 본 발명은 다양한 변화와 변경 및 균등물을 사용할 수 있다. 본 발명은 상기 실시예를 적절히 변형하여 동일하게 응용할 수 있음이 명확하다. 따라서 상기 기재 내용은 하기 특허청구범위의 한계에 의해 정해지는 본 발명의 범위를 한정하는 것이 아니다.

한편, 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시 예에 관해서 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함을 당해 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 자명하다 할 것이다.

10 : 임펠러
11 : 임펠러 하판
12 : 임펠러 상판
13 : 회전 날개
14 : 공기 유입구
15 : 허브
16 : 회전축공
20 : 케이싱
21 : 외측 케이싱
22 : 내측 케이싱
23 : 공기 토출구
24 : 받침대
30 : 구동 모터부
40 : 베이스 플레이트
42 : 수용홈

Claims (4)

1. 중앙부로 유입되는 공기를 회전 구동을 통해 반경 방향으로 유동하게 하는 임펠러(10);
   상기 임펠러(10)를 회전 가능한 상태로 내부에 수용하는 케이싱(20);
   상기 케이싱(20)의 일측에 배치된 상태에서 상기 임펠러(10)에 동력을 전달하는 구동 모터부(30); 및
   상기 케이싱(20) 내에 배치된 상태에서 수용홈(42)이 형성되는 베이스 플레이트(40);를 포함하며,
   상기 임펠러(10)를 구성하는 회전 날개(13)의 하단이 상기 베이스 플레이트(40)에 형성된 수용홈(42)의 상단(43)과 동일한 평면 상에 배치되는,
   원심형 송풍 장치.
   
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 임펠러(10)는,
   임펠러 하판(11), 상기 임펠러 하판(11)과 소정거리 이격배치되며 공기 유입구(14)가 형성되는 임펠러 상판(12), 및 상기 임펠러 하판(11)과 상기 임펠러 상판(12) 사이에 경사지게 배치되는 상기 회전 날개(13)를 포함하는,
   원심형 송풍 장치.
   
3. 제 1 항에 있어서,
   상기 케이싱(20)은 외측 케이싱(21), 상기 외측 케이싱(21)의 개방부 상에 결합되는 내측 케이싱(22) 및 상기 케이싱(20)의 외주부 일측에 돌출 형성되는 공기 토출구(23)를 포함하며,
   상기 베이스 플레이트(40)는 상기 내측 케이싱(22) 내부 저면부에 고정되는,
   원심형 송풍 장치.
   
4. 제 2 항에 있어서,
   상기 회전 날개(13)의 가장자리부는 상기 임펠러 하판(11)의 상면으로부터 수직으로 연장되는 날개 수직단(13a) 및 상기 날개 수직단(13a)에서 상기 임펠러(10)의 중심부 방향으로 경사지게 형성되는 날개 경사단(13b)을 포함하는,
   원심형 송풍 장치.

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