KR20160090617A - 원심팬 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 효율 및 소음이 개선된 원심팬에 관한 것이다. 본 발명의 실시예에 따른 원심팬은, 중심부에 회전축이 결합되는 허브; 상기 허브와 이격하여 배치되는 쉬라우드; 및 상기 허브와 쉬라우드 사이에 구비되는 복수의 블레이드를 포함하고, 상기 쉬라우드는 인접한 상기 복수의 블레이드 각각의 뒷전(trailing edge)을 연결하는 부분인 외둘레부를 포함하고, 상기 외둘레부는 그 중심선을 기준으로 비대칭으로 형성된다.

Description

원심팬 {Centrifugal Fan}
본 발명은 원심팬에 관한 것으로, 보다 상세하게는 효율 및 소음이 개선된 원심팬에 관한 것이다.
일반적으로, 송풍팬은 날개차 또는 로터의 회전력에 의해 공기를 압송하기 위한 수단으로 사용되고 있으며, 냉장고, 공기조화기, 청소기 등에 두루 적용되고 있다. 특히, 송풍팬은 공기의 흡입 및 토출방법 또는 그 형상에 따라 축류팬, 시로코팬, 원심팬 등으로 구분된다.
이들 중 원심팬은 공기를 팬의 축방향으로부터 유입하여 팬의 측면부를 통해 방사상으로 토출하는 방식으로서, 공기가 자연스럽게 팬의 내부로 유입되어 외부로 토출되므로 덕트가 필요치 않으며, 비교적 대형제품인 천정부착형 공기조화기 등에 많이 적용된다.
이러한 원심팬은 공기가 유입되는 쉬라우드와 회전축이 연결되는 허브 사이에 블레이드가 융착 또는 조립을 통해 연결된다. 블레이드가 회전을 하면 블레이드의 정압면과 부압면에 압력차가 형성되어 와류(vortex)가 발생하여 효율이 저하되고 소음이 발생되는 문제점이 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 블레이드의 정압면과 부압면에 압력차로 인한 와류 발생을 최소화하는 원심팬을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 과제는 쉬라우드 형상 개선을 통하여 효율 및 소음이 개선된 원심팬을 제공하는 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, 중심부에 회전축이 결합되는 허브; 상기 허브와 이격하여 배치되는 쉬라우드; 및 상기 허브와 쉬라우드 사이에 구비되는 복수의 블레이드를 포함하고, 상기 쉬라우드는 인접한 상기 복수의 블레이드 각각의 뒷전(trailing edge)을 연결하는 부분인 외둘레부를 포함하고, 상기 외둘레부는 그 중심선을 기준으로 비대칭으로 형성되고, 상기 외둘레부는 상기 복수의 블레이드 각각의 상기 뒷전 사이에 형성되어 상기 외둘레부의 형상이 변경되는 불연속점을 포함한다.
상기 과제를 달성하기 위하여, 본 발명의 실시예에 따른 원심팬은, 중심부에 회전축이 결합되는 허브; 상기 허브와 이격하여 배치되는 쉬라우드; 및 상기 허브와 쉬라우드 사이에 구비되는 복수의 블레이드를 포함하고, 상기 쉬라우드는 인접한 상기 복수의 블레이드 각각의 뒷전을 연결하는 부분인 외둘레부를 포함하고, 상기 외둘레부는, 상기 복수의 뒷전과 연결되는 지점을 원주방향으로 이은 선인 기준선과의 사이에 공간을 형성하고, 상기 공간을, 상기 외둘레부의 중심선을 기준으로 상기 블레이드의 압력면측이 이루는 공간인 압력면측 공간과 상기 블레이드의 부압면측 공간인 부압면측 공간으로 나누었을 때, 상기 압력면측 공간은 상기 부압면측 공간보다 더 크다.
기타 실시예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.
본 발명의 원심팬에 따르면 다음과 같은 효과가 하나 혹은 그 이상 있다.
첫째,　쉬라우드의 외주를 비대칭으로 형성하여 효율 및 소음이 개선되는 장점이 있다.
둘째,　블레이드의 압력면측 공간이 부압면측 공간보다 크게 형성되어 와류 발생을 최소화하는 장점도 있다.
셋째,　쉬라우드의 외주 일부가 허브 측과 멀어지도록 돌출되되 블레이드의 뒷전과 연결되는 부분의 일정 구간은 허브와 평행하게 형성되어 복잡한 가공이나 공정없이 쉬라우드와 블레이드가 결합될 수 있는 장점도 있다.
넷째, 쉬라우드의 외주 일부가 허브 측과 멀어지도록 돌출되되 돌출된 부분의 일부는 일정한 높이를 가져 공기가 원활하게 토출되고 토출되는 공기에 의한 압력에도 쉬라우드의 강성이 유지되는 장점도 있다.
본 발명의 효과들은 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 청구범위의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 원심팬에 대한 사시도이다.
도 2는 도 1에 도시된 원심팬에 대한 부분 측면도이다.
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 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 원심팬에 대한 사시도이고, 도 2는 도 1에 도시된 원심팬에 대한 부분 측면도이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 원심팬은, 중심부에 회전축이 결합되는 허브(110)와, 허브(110)와 이격하여 배치되는 쉬라우드(130)와, 허브(110)와 쉬라우드(130) 사이에 구비되는 복수의 블레이드(120)를 포함한다.
허브(110)는 원판 형태로 형성되어 중심부에 회전축(미도시)이 결합된다. 허브(110)의 중심부는 회전축의 결합 및 반경 방향 공기 유동을 위하여 쉬라우드(130) 측으로 돌출되는 것이 바람직하다. 허브(110)의 상면에는 복수의 블레이드(120)가 결합된다.
블레이드(120)는 허브(110)와 쉬라우드(130) 사이에 복수로 구비된다. 블레이드(120)의 하단은 허브(110)의 상면에 결합되고, 블레이드(120)의 상단은 쉬라우드(130)의 하면에 결합된다. 복수의 블레이드(120)는 원주방향으로 이격하여 배치된다. 블레이드(120)의 수평단면은 에어포일(airfoil) 형상인 것이 바람직하다.
블레이드(120)에서 공기가 유입되는 측단을 앞전(leading edge, 121)이라 하며 공기가 유출되는 측단을 뒷전(trailing edge, 122)이라 한다. 또한, 블레이드(120)에서 회전 방향측의 면을 압력면(125)이라 하고, 회전 방향과 반대방향측의 면을 부압면(126)이라 한다. 도 1에서 블레이드(120)의 회전방향은 반시계 방향이다. 블레이드(120)의 압력면(125)은 큰 정압이 형성되고 부압면(126)은 낮은 정압이 형성된다.
쉬라우드(130)는 허브(110)의 상측에 이격하여 배치된다. 쉬라우드(130)는 링 형상으로 형성되어 가운데 공기가 유입되는 오리피스(130a)가 형성된다. 쉬라우드(130)는 오리피스(130a)가 형성된 상측으로 갈수록 내경이 작아지는 형태로 형성되는 것이 바람직하다.
도 2를 참조하면, 쉬라우드(130)는 인접한 복수의 블레이드(120a, 120b) 각각의 뒷전(122a, 122b)을 연결하는 부분인 외둘레부(131)를 포함한다.
이하, 인접한 복수의 블레이드를 각각 제 1 블레이드(120a)와 제 2 블레이드(120b)라 칭하고, 제 2 블레이드는 제 1 블레이드(120a)에서 회전방향으로 이격하여 배치된 것으로 설명한다.
외둘레부(131)는 제 1 블레이드(120a)의 제 1 뒷전(122a)과 제 2 블레이드의 제 2 뒷전(122b)을 연결하는 쉬라우드(130)의 외둘레면의 일부이다.
외둘레부(131)는 그 중심선(C)을 기준으로 비대칭으로 형성된다. 외둘레부(131) 중심선(C)은 제 1 뒷전(122a)과의 연결되는 지점과 제 2 뒷전(122b)과의 연결되는 지점 간의 가운데에 위치하는 수직선이다.
외둘레부(131)는 복수의 뒷전(122a, 122b)과 연결되는 지점을 원주방향으로 이은 선인 기준선(S)보다 허브(110) 측의 반대방향으로 돌출되어 형성된다. 기준선(S)은 외둘레부(131)와 제 1 뒷전(122a)이 연결되는 지점과 외둘레부(131)와 제 2 뒷전(122b)이 연결되는 지점을 원주방향으로 연결한 선으로서 허브(110)의 외주가 형성하는 면과 평행한 면 상에 존재하는 것이 바람직하다. 기준선(S)은 상측에서 보았을 때 원호 형태로 형성되어 모든 블레이드(120) 간의 기준선(S)을 연결하면 원형이 형성된다.
외둘레부(131)는 기준선(S)과의 사이에 공간이 형성되도록 기준선(S)보다 허브(110) 측의 반대방향인 상측으로 돌출되어 형성된다. 외둘레부(131)는 제 1 뒷전(122a)으로부터 허브(110) 측과 멀어지도록 융기된 후 침강되어 제 2 뒷전(122b)과 만나는 형상이다. 외둘레부(131)의 적어도 한 지점은 기준선으로부터 소정의 높이(H)를 갖는다.
외불레부(131)는 그 형상이 급격이 변경되는 불연속점을 포함한다. 외둘레부(131)는 상술한 바와 같이 비대칭으로 형성되거나 상측으로 돌출되어 형성되거나 기준선(S)과의 사이에 공간이 형성되도록 불연속적으로 형성될 수 있다. 불연속점은 제 1 블레이드(120a)의 제 1 뒷전(122a)과 제 2 블레이드의 제 2 뒷전(122b) 사이에 형성된다.
외둘레부(131)는, 뒷전(122a, 122b)과 연결되는 지점으로부터 일정구간 기준선(S)과 일치하는 부분인 접합부(131a)와, 기준선으로부터 허브(110) 측과 반대방향으로 기울어져 연장되는 부분인 경사부(131b)를 포함한다.
접합부(131a)는 뒷전(122a, 122b)과 연결되는 지점으로부터 기준선(S)과 일치한다. 이 때, 기준선(S)과 일치한다는 것은 기준선(S)이 이루는 평면과 동일 평면상에 배치된다는 것을 의미한다. 즉, 접합부(131a)는 기준선(S) 측면에서 보았을 때 일치한다.
쉬라우드(130)의 위주는 원형으로 형성되는 바, 접합부(131a)의 원주방향 끝단은 원형으로 형성되어 접합부(131a)는 상측에서 보았을 때 원호 형태로 형성된다.
접합부(131a)는 허브(110)의 외주가 형성하는 면과 평행하게 형성되어, 허브(110)의 외주와 일정한 간격을 유지한다.
접합부(131a)는 높낮이의 변화없이 형성되어 블레이드(120)의 상단과 쉬라우드(130)의 결합이 복잡한 가공이나 공정없이 이루어 지도록 한다.
접합부(131a)는 제 1 블레이드(120a)의 압력면(125) 측에 배치되는 압력면측 접합부(131a1)와 제 2 블레이드(120b)의 부압면(126) 측에 배치되는 부압면측 접합부(131a2)를 포함한다. 압력면측 접합부(131a1)와 부압면측 접합부(131a2)는 상측에서 보았을 때, 하나의 원호로 연결된다.
경사부(131b)는 접합부(131a)로부터 연장되어 기준선(S)으로부터 허브(110) 측과 반대방향으로 기울어져 형성된다. 경사부(131b)는 기준선(S)과의 사이에 공간이 형성되도록 기준선(S)으로부터 기울어져 형성된다.
경사부(131b)는 블레이드(120)의 압력면(125)으로부터 기울어져 연장되는 부분인 압력면측 경사부(131b1)와 블레이드(120)의 부압면(126)으로부터 기울어져 연장되는 부분인 부압면측 경사부(131b2)를 포함한다.
압력면측 경사부(131b1)는 제 1 블레이드(120a)의 압력면(125)으로부터 제 2 블레이드(120b)의 부압면(126) 방향으로 연장되어 기울어져 형성되고, 부압면측 경사부(131b2)는 제 2 블레이드(120b)의 부압면(126)으로부터 제 1 블레이드(120a)의 압력면(125) 방향으로 연장되어 기울어져 형성된다.
압력면측 경사부(131b1)는 압력면측 접합부(131a1)에서 연장되어 기울어져 형성되고, 부압면측 경사부(131b2)는 부압면측 접합부(131a2)에서 연장되어 기울어져 형성된다.
압력면측 경사부(131b1)는 후술할 압력면측 공간을 형성하고, 부압면측 경사부(131b2)는 후술할 부압면측 공간을 형성한다.
압력면측 경사부(131b1)를 기준선(S)으로 투영한 길이를 압력면측 길이(B1)라 하고, 부압면측 경사부(131b2)를 기준선(S)으로 투영한 길이인 부압측면 길이(B2)라 하며, 압력면측 경사부(131b1)와 기준선(S)이 이루는 각도를 압력면측 경사각(A1)이라고 하고, 부압면측 경사부(131b2)와 기준선(S)이 이루는 각도를 부압면측 경사각(A2)이라 할 때, 외둘레부(131)가 그 중심선(C)을 기준으로 비대칭으로 형성되기 위하여 다음과 같은 다양한 조건을 갖는 것이 바람직하다.
조건 1: A1>A2 및 B1=B2
조건 2: A1=A2 및 B1<B2
조건 3: A1>A2 및 B1<B2
즉, 압력면측 경사각(A1)은 부압면측 경사각(A2)보다 큰 것이 바람직하다. 압력면측 길이(B1)는 부압면측 길이(B2)보다 짧은 것이 바람직하다.
바람직하게는 조건 3을 만족하도록, 압력면측 길이(B1)는 부압면측 길이(B2)보다 짧고, 압력면측 경사각(A1)은 부압면측 경사각(A2)보다 큰 것이 바람직하다.
외둘레부(131)와 기준선(S) 사이 공간을, 외둘레부(131)의 중심선(C)을 기준으로 제 1 블레이드(120a)의 압력면(125)측이 이루는 공간인 압력면측 공간과 제 2 블레이드(120b)의 부압면(126)측 공간인 부압면측 공간으로 나누었을 때 압력면측 공간이 부압면측 공간보다 더 큰 것이 바람직하다. 압력면측 공간이 부압면측 공간보다 더 크도록 경사부(131b)는 상기 조건 중 하나가 만족하도록 형성되는 것이 바람직하다.
실시예에 따라 접합부(131a)는 생략되어 외둘레부(131)와 뒷전(122a, 122b)이 연결되는 지점으로부터 경사부(131b)가 형성될 수 있다. 즉, 압력면측 경사부(131b1) 제 1 뒷전(122a)과 연결되는 지점으로부터 연장되어 기울어져 형성되고, 부압면측 경사부(131b2)는 제 2 뒷전(122b)과 연결되는 지점으로부터 연장되어 기울어져 형성될 수 있다.
외둘레부(131)는 압력면측 경사부(131b1)와 부압면측 경사부(131b2)를 연결하는 연결부(131c)를 포함할 수 있다.
연결부(131c)가 압력면측 경사부(131b1)과 연결되는 점은, 외둘레부(131)의 형상이 급격히 변경되는 제 1 불연속점이 될 수 있다. 마찬가지로, 연결부(131c)와 부압면측 경사부(131b2)에 연결되는 점은, 외둘레부(131)의 형상이 급격히 변경되는 제 2 불연속점이 될 수 있다. 실시예에 따라, 압력면측 경사부(131b1)와 부압면측 경사부(131b2)는 외둘레부(131)의 형상이 급격히 변경되는 불연속점으로 바로 연결될 수 있다.
연결부(131c)는 기준선(S)과 수평하도록 형성되는 것이 바람직하다. 연결부(131c)는 기준선(S)과 일정한 높이(H)를 갖는 것이 바람직하다.
연결부(131c)는 기준선(S)이 이루는 평면과 수평한 평면상에 배치되어 공기가 원활하게 토출되고 토출되는 공기에 의한 압력에도 쉬라우드(130)의 강성이 유지되는 것이 바람직하다. 연결부(131c)의 중심은 외둘레부(131)의 중심선(C)보다 제 1 블레이드(120a)의 압력면(125) 방향으로 배치되는 것이 바람직하다.
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.
110: 허브 120: 블레이드
121: 앞전 122; 뒷전
125: 압력면 126: 부압면
130: 쉬라우드 131: 외둘레부
131a: 접합부 131b: 경사부
131c: 연결부

Claims (17)

  1. 중심부에 회전축이 결합되는 허브;
    상기 허브와 이격하여 배치되는 쉬라우드; 및
    상기 허브와 쉬라우드 사이에 구비되는 복수의 블레이드를 포함하고,
    상기 쉬라우드는 인접한 상기 복수의 블레이드 각각의 뒷전(trailing edge)을 연결하는 부분인 외둘레부를 포함하고,
    상기 외둘레부는 그 중심선을 기준으로 비대칭으로 형성되고,
    상기 외둘레부는 상기 복수의 블레이드 각각의 상기 뒷전 사이에 형성되어 상기 외둘레부의 형상이 변경되는 불연속점을 포함하는 원심팬.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 외둘레부는, 상기 복수의 뒷전과 연결되는 지점을 원주방향으로 이은 선인 기준선보다 상기 허브 측의 반대방향으로 돌출되는 원심팬.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 외둘레부는, 상기 뒷전과 연결되는 지점으로부터 일정구간 상기 기준선과 일치하는 부분인 접합부를 포함하는 원심팬.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 외둘레부는, 상기 기준선으로부터 상기 허브 측과 반대방향으로 기울어져 연장되는 부분인 경사부를 포함하는 원심팬.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 경사부는, 상기 블레이드의 압력면으로부터 기울어져 연장되는 부분인 압력면측 경사부와, 상기 블레이드의 부압면으로부터 기울어져 연장되는 부분인 부압면측 경사부를 포함하는 원심팬.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 경사부는, 상기 압력면측 경사부와 상기 부압면측 경사부를 연결하는 연결부를 더 포함하는 원심팬.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 연결부는, 상기 기준선과 수평한 원심팬.
  8. 제 5 항에 있어서,
    상기 압력면측 경사부를 상기 기준선으로 투영한 길이인 압력면측 길이는, 상기 부압면측 경사부를 상기 기준선으로 투영한 길이인 부압면측 길이보다 짧은 원심팬.
  9. 제 5 항에 있어서,
    상기 압력면측 경사부와 상기 기준선이 이루는 각도인 압력면측 경사각은, 상기 부압면측 경사부와 상기 기준선이 이루는 각도인 부압면측 경사각보다 큰 원심팬.
  10. 제 2 항에 있어서,
    상기 외둘레부는, 적어도 한 지점이 상기 기준선으로부터 소정의 높이를 가지는 원심팬.
  11. 제 2 항에 있어서,
    상기 외둘레부와 상기 기준선 사이 공간을, 상기 외둘레부의 상기 중심선을 기준으로 상기 블레이드의 압력면측이 이루는 공간인 압력면측 공간과 상기 블레이드의 부압면측 공간인 부압면측 공간으로 나누었을 때, 상기 압력면측 공간은 상기 부압면측 공간보다 더 큰 원심팬.
  12. 중심부에 회전축이 결합되는 허브;
    상기 허브와 이격하여 배치되는 쉬라우드; 및
    상기 허브와 쉬라우드 사이에 구비되는 복수의 블레이드를 포함하고,
    상기 쉬라우드는 인접한 상기 복수의 블레이드 각각의 뒷전을 연결하는 부분인 외둘레부를 포함하고,
    상기 외둘레부는, 상기 복수의 뒷전과 연결되는 지점을 원주방향으로 이은 선인 기준선과의 사이에 공간을 형성하고,
    상기 공간을, 상기 외둘레부의 중심선을 기준으로 상기 블레이드의 압력면측이 이루는 공간인 압력면측 공간과 상기 블레이드의 부압면측 공간인 부압면측 공간으로 나누었을 때, 상기 압력면측 공간은 상기 부압면측 공간보다 더 큰 원심팬.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 외둘레부는, 상기 블레이드의 압력면으로부터 기울어져 연장되어 상기 압력면측 공간을 형성하는 상기 압력면측 공간을 형성하는 압력면측 경사부와, 상기 블레이드의 부압면으로부터 기울어져 연장되어 상기 부압면측 공간을 형성하는 부압면측 경사부를 포함하는 원심팬.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 압력면측 경사부를 상기 기준선으로 투영한 길이인 압력면측 길이는, 상기 부압면측 경사부를 상기 기준선으로 투영한 길이인 부압면측 길이보다 짧은 원심팬.
  15. 제 13 항에 있어서,
    상기 압력면측 경사부와 상기 기준선이 이루는 각도인 압력면측 경사각은, 상기 부압면측 경사부와 상기 기준선이 이루는 각도인 부압면측 경사각보다 큰 원심팬.
  16. 제 13 항에 있어서,
    상기 외둘레부는, 상기 압력면측 경사부와 상기 부압면측 경사부를 연결하는 연결부를 더 포함하는 원심팬.
  17. 제 16 항에 있어서,
    상기 연결부는, 상기 기준선과 수평한 원심팬.
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