KR930004113Y1 - 진공소제기의 저소음 2단팬 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

진공소제기의 저소음 2단팬

제1a도,제1b도는 종래 진공청소기용 모터의 종단면도.

제2도는 본 고안에 의한 진공소제기의 모터의 종단면도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

7 : 하우징 10 : 축

11 : 주 임펠러 12 : 주 임펠러 덮개

13 : 주 임펠러 안내 날개 15 : 보조 임펠러 안내 날개

16 : 보조 임펠러

본 고안은 진공청소기에 관한 것으로 , 특히 팬(Fan)을 2단으로 설치하여 저소음 진공청소기에 적당하도록 한 진공소제기의 저소음 2단팬에 관한 것이다.

종래 진공청소기에서 사용되는 외부공기 흡입용 모터(Motor)의 구조는 제1a도에 도시한 바와 같이 임펠러 덮개(Impeller Cover)(6), 임펠러(Impeller)(3),하우징(Housing)(7)등으로 이루어지며, 임펠러(3)는 모터밖으로 튀어나온 메탈 베어링(Metal Bearing)(8)을 매개로 하여 너트(Nut)(2)로 고정되어 있다.

임펠러(3)를 덮는 임펠러 덮개(6)는 하우징(7)의 원주에 압착되는 상태로 결합된다.

하우징(7)과 임펠러(3) 사이에는 안내 날개(Guide Vane)(1.4)가 설치된다.

상기한 구성으로 된 종래의 팬에서는 모터가 구동되면 그 축(5)에 고정되어 있는 임펠러(3)가 회전하게 되고, 임펠러(3)가 회전함에 따라 외부의 공기가 진공청소기안으로 빨려들어오게 되고, 흡입된 공기는 임펠러(3)에 의해 속도와 압력을 얻어 입구측 안내 날개(1)를 통해 출구측 안내 날개(4)로 나와 모터 내부로 들어가모터의 열을 냉각시킨 다음 외부로 빠져나오게 된다.

또 제1b도와 같이 회전수를 줄이면서도 같은 흡입량을 얻기 위하여 지름과 높이가 같은 두 개의 임펠러(3,3′)를 하나의 모터축(5)에 설치한 것도 있었다.

그러나 이러한 종래의 2단팬에서는 2개의 임펠러(3,3′)가 지름이 같기 때문에 압력손실이 매우 크고 안내 날개의 설계가 매우 까다롭게 되는 문제점이 있었다.

여기서 압력손실이 발생되는 이유는 두 임펠러(3,3′)에서 나오는 공기의 속도가 같기 때문이며, 선단쪽에 있는 임펠러(3)에서 나온 공기가 다시 후단쪽에 있는 임펠러(3′)로 들어가게 되는데 이론적으로 볼 때 후단측 임펠러(3′)에 많은 부하가 걸리게 되어 모터의 회전수가 줄어들게 되어 결국 팬의 효율이 떨어지게 되고, 적절한 안내 날개가 없을 경우에는 큰 소음을 유발하게 되는 것이었다.

따라서 종래의 팬의 구조에서는 1단팬의 경우 팬 회전수 근처에서 높은 소음이 발생되는 단점이 있었으며, 2단팬의 경우에는 안내 날개의 설계가 어려워 제작비가 많이 들고 소음의 증가현상이 생기는 등의 문제점이 있었다.

여기서 일반적으로 팬에서 소음이 발생되는 형태는 2가지가 있다.

첫째, 기계적인 진동에 의한 소음이고, 둘째, 유체가 발생시키는 소음이다.

전자는 모터의 구조상 팬 부하에 의하여 고속으로 회전을 회전하게 되면 양쪽의 베어링 사이에서 고정자와 회전자 사이에 자계에 의하여 어떤 특정방향으로 흡인력이 발생하기도 하여 축이 약간 변형을 일으키게 되면 회전하는 RPM/60=RPS=Hz(여기서 RPM은 분당 회전수, RPS는 초당 회전수, Hz는 진동수이다)로 계산되는 변형에 의한 불평형력이 회전수만큼 발생하게 된다.

또 회전자가 완벽하게 균형을 이루지 못하여도 똑같이 어떤줄에 추를 달아서 돌리게 되면 윙하는 소리가 생기는 이치와 같은 기계진동음이 생기게 되는 것이다.

후자는 정 대칭이 아닌 요소들이 회전을 할 때 공기를 흔들게 되면서 발생되는 것으로, 공기의 흔들림이 공기를 맥동시키게 되고 이 맥동음이 방사된다.

즉, 팬이나 회전자에 의해 공기를 차단 또는 흔들어 놓는 주파수가 회전수에 해당하는 성분이 되므로 당연히 발생하게 된다.

종래의 모터 및 팬은 상술한 두 가지 소음발생요인을 모두 가지고 있으므로 회전성분의 소음이 발생하게 되는 것이다.

또한 B,P,F(베인수×회전수)는 100%유체에 의한 소음으로 나타난다.팬에서 날개는 공기를 움직이는 노의 역활을 하게 되며, 이 때문에 회전전력에 의해 공기를 차단하면서 발생하는 날개수에 회전수를 곱한 값만큼 진동과 소음이 발생하게 되는 것이다.

또한 2단 팬의 경우에는 두 개의 임펠러의 지름이 같기 때문에 효율이 떨어지는 문제점이 있었다.

즉, 팬의 끝단에서 속도선도를 표시하면 반경방향과 원주방향으로 나누어져 두 개의 성분의 합 백터(Vector)로서 나타나게 되는데 지름이 같으면 2개의 팬사이에 압력차가 ″0″으로 되어 상대적으로 효율이 떨어지게 되는 것이다.

본 고안의 목적은 효율이 향상되고 소음이 감소되며 안내 날개의 제작이 용이하게 되도록 한 진공소제기의 저소음 2단팬을 제공하려는 것이다.

제2도는 본 고안에 의한 진공소제기의 저소음 2단팬의 종단면도로서, 이에 도시한 바와 같이, 하우징(7)의 상측에 내경이 작은 보조 임펠러 덮개(18)와 내경이 큰 주 임펠러 덮개(12)를 순차 설치하고, 보조 임펠러 덮개(18)와 주 임펠러 덮개(12)내에는 그 외주면이 덮개(18,12)의 내주면에 밀착되며 그 높이가 덮개(18,12)의 내부 높이와 동일한 안내 날개와 주 임펠러 안내 날개(13)를 삽입설치하며, 보조 임펠러 안내 날개(12)와 주 임펠러 안내 날개 (13)의 내부에는 모터축(10)에 동축으로 고정되는 보조 임펠러(16)와 주 임펠러(11)를 설치한 것이다.

상기 모터축(10)은 보조 임펠러 안내 날개(15)와 주 임펠러 안내 날개(13)를 관통하며, 보조 임펠러 안내 날개(15)와 모터축(10) 사이에는 메탈 베어링(19)를 끼우며, 모터축(10)에 너트(17,2)를 체결하는 것에 의하여 보조 임펠러(15)와 주 임펠러(11)를 모터축(10)에 고정결합한다.

이때 모터축(10)에 끼워지는 순서는 메탈 베어링(19),보조 임펠러 안내 날개(15),보조 임펠러(16),너트(17), 주 임펠러 안내 날개(13), 주 임펠러(11), 너트(2)순으로 된다.상기 주 임펠러(11)와 보조 임펠러(16)는 주 임펠러(11)의 지름을 D₁이라 하고, 보조 임펠러(16)의 지름을 D₂라고 할 때 이들의 관계가 0.3≤D₂/D₁≤0.98의 범위로 하고, 또 주임펠러(11)의 높이를 h₁이라 하고 보조 임펠러(16)의 높이를 h₂라고 할 때 이들의 관계가 0.45≤h₂/h₁≤0.98의 범위로 하는 것이 적합하다.

이와 같이 구성된 본 고안의 저소음 2단팬은 흡입구(9)를 통과한 공기가 주 임펠러(11)에 의해 흡입되고, 임펠러 안내 날개(13)를 거쳐 보조 임펠러(16)를 통해 보조 임펠러 안내 날개(15)로 들어가게 되며 여기서 다시 모터의 내부를 통하여 들어가 모터의 열을 냉각시킨 다음 외부로 빠져나가는 것이다.

여기서 팬에 있어서 기본적으로 중요한 사항은 유로의 저항인 데 이 유로 저항을 이기는 만큼의 일은 보조 임펠러(16)가 하고, 나머지 흡입하는 일은 주 임펠러(11)가 수행하게 되는 것이다.

즉, 유로에 의해 지배되고 있는 배압을 보조 임펠러(16)에서 주 임펠러(11)에 영향을 끼치지 않도록 함으로써 팬 전체의 소음을 저감시키고 효율을 증대시킬 수 있게 되는 것이다.

또한 팬단 사이의 압력은 지름이 작은 보조 임펠러(16)의 지름을 조절하는 것에 의해 회전수를 낮추면서도 흡입량을 크게 할 수 있는 것이다.

이상과 같이 본 고안에 의하면 진공소제기의 유로 특성에 맞는 보조 임펠러,즉 유로 저항만을 이기는 보조 임펠러를 설치하여 압력을 변화시켜 줌으로써 배압에 의한 주 임펠러에 미치는 영향을 제거하게 되며, 이에 따라 소음 저감과 효율증대 및 소형 , 대용량화를 꾀할 수 있게 되는 것이다.

Claims (2)

1. 하우징(7)의 상측에 내경이 작은 보조 임펠러 덮개(18)와 내경이 큰 주 임펠러 덮개(12)를 순차 설치하고, 보조 임펠러 덮개(18)와 주 임펠러 덮개(12)내에는 그 외주면이 덮개(18,12)의 내주면에 밀착되며 그 높이가 덮개(18,12)의 내부 높이와 동일한 보조 임펠러 안내 날개(15)와 주 임펠러 안내 날개(13)를 삽입 설치하며, 보조 임펠러 안내 날개(12)와 주 임펠러 안내 날개(13)의 내부에는 모터축(10)에 동축으로 고정되는 보조 임펠러(16)와 주 임펠러(11)를 설치한 것을 특징으로 하는 진공 소제기의 저소음 2단팬.
2. 제1항에 있어서, 상기 주 임펠러(11) 보조 임펠러(16)의 지름 D₁,D₂과 높이 h₁,h₂를 0.3≤D₂/D₁≤0.98과 0.45≤h₂/h₁≤0.98의 범위로 설정함을 특징으로 하는 진공소제기의 저소음 2단팬.