KR940006868B1 - 송풍기 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

송풍기

제 1 도는 본 발명의 송풍기의 일실시예를 나타낸 종단측면도.

제 2 도는 제 1 도의 종단정면도.

제 3 도 (a),(b)는 각각 본 발명의 팬케이싱에 적용하는 다공질구조체의 모식적 단면도.

제 4 도는 다공질구조체의 비중(공공율)을 층의 두께방향으로 변화시킨 시험용 샘플의 두께에 대한 공공률(空孔秊)을 나타낸 곡선도.

제 5 도는 제 4 도의 공공률곡선을 가진 다공질구조체의 수직입사흡음률의 특성 곡선도.

제 6 도는 다공질구조체의 비중(공공률)을 층의 면방향으로 변화시켰을 때의 효과를 나타내기 위해 준비한 공공률이 다른 시험용 샘플의 두께에 대한 공공률을 나타낸 곡선도.

제 7 도는 제 6 도의 공공률곡선을 가진 다공질구조체의 수직입사흡음률의 특성 곡선도.

제 8 도는 표면에 스킨층을 가진 다공질구조체의 두께에 대한 공공률을 나타낸 곡선도.

제 9 도는 제 8 도의 공공률곡선을 가진 다공질구조체의 수직입사흡음률의 특성곡선도.

제 10 도는 대표적인 원심송풍기의 최고효율점 부근의 유량포인트에 있어서의 팬케이싱 내부측벽면상의 반경방향 정압분포를 나타낸 특성곡선도.

제 11 도는 제 10 도와 같은 조건에 있어서의 팬케이싱 내부외주벽면상의 둘레방향 정압분포를 나타낸 특성곡선도.

제 12 도는 대표적인 원심송풍기의 최고효율점 부근보다 큰 유량 포인트에 있어서의 팬케이싱 내부측벽면상의 임펠러 외주위치 부군에서의 둘레방향 정압분포를 나타낸 특성곡선도.

제 13 도는 종래의 원심송풍기 종단측면도.

제 14 도는 제 13 도의 종단정면도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 임펠러 2 : 전동기

3, 3A : 팬케이싱 4 : 팬흡입구

5 : 팬분출구

본 발명은 소음구조에 관련된 송풍기에 관한 것이다.

제 13 도는 예를들면 일본국 실개소 61(1986)-114000호 공보에 나타낸 소음구조를 가진 송풍기의 종단측면도이고, 제 14 도는 제 13 도의 종단정면도이다. 도면에 있어서,(1)은 승압 송풍작용을 행하는 임펠러, (2)는 이 임펠러(1)를 구동하는 전동기, (3)은 팬(fan)케이싱이며, 플라스틱재료를 발포 또는 소결(燒結)에 의해 다공질형으로 형성한 경질의 다공질층으로 성형한 것이다. (4)는 팬흡입구, (5)는 팬분출구이다.

종래의 송풍기는 상기와 같이 구성되어 있으며, 전동기(2)에 의해 회전되는 임펠러(1)의 작용에 의해 공기가 팬흡입구(4)로부터 유입되어, 팬분출구(5)로부터 유출된다. 이 과정에 있어서, 임펠러(1)로부터 발생한 송풍기소음이 팬흡입구(4)와 팬분출구(5) 및 팬케이싱(3) 표면으로부터 방사(放射)되는데, 팬케이싱(3)은 상기와 같이 다공질층으로 형성되어 있으므로, 송풍기소음의 대부분은 그 다공질층내에서 흡수감쇠되어, 양 개구(開口)로부터 외부에 방사되는 소음을 억제할 수 있다.

그러나, 종래의 송풍기의 소음구조에서는, 팬케이싱(3)을 구성하는 다공질층이 두께방향 및 면방향 모두 균일한 비중을 가진 것이므로, 흡음성능을 향상시키는데는 그 두께를 상당히 두껍게 할 필요가 있다. 그러므로, 크기나 중량, 제조원가 등이 증대된다고 하는 과제가 있었다. 또, 흡음효과의 면을 중시한 나머지 다공질층의 공공률(空孔率)을 올린 경우에는 전체적으로 동등한 높은 공공률로 되므로, 팬케이싱(3)을 통해 공기가 밖으로 누출되어, 공력(空力)성능이 저하된다고 하는 과제가 있었다.

본 발명은 상기와 같은 과제를 해결하기 위해 이루어진 것이며, 팬케이싱의 두께를 얇게 해도 우수한 흡음성능을 가진 송풍기를 얻는 것을 목적으로 한다.

또, 본 발명은 특히 소음의 저주파내역에 있어서의 흡음성능을 향상시킬 수 있는 송풍기를 얻는 것을 목적으로 한다.

또한, 본 발명은 팬케이싱을 통향 공기 누출을 개선하고, 공력성능을 향상시킬 수 있는 송풍기를 얻는 것을 목적으로 한다.

본 발명에 관한 송풍기는 팬케이싱의 일부 또는 전부를 두께방향 또는 면방향중 최소한 어느 한쪽에 비중을 연속적으로 변화시킨 경질의 다공질구조체에 의해 형성한 것이다.

이 경우, 다공질구조체는 팬케이싱의 내벽면에 두께 100μm이하의 스킨층을 가진 것으로 할 수도 있다. 또, 본 발명에 관한 송풍기는 원심송풍기의 경우, 팬케이싱의 측면을 형성하는 대략 평판형의 다공질구조체가 최소한 임펠러의 외주위치 이상의 반경위치에 대하여, 비중의 경(經) 방향분포가 반경이 커질수록 비중도 연속적으로 커지도록한 분포를 갖는 것이다.

또, 본 발명에 관한 송풍기는 원심송풍기의 경우, 팬케이싱의 외주면을 형성하는 와권형(渦券形)의 다공질구조체가 비중의 면방향분포가 임펠러에 가장 가까운 설부(舌部)부근의 위치에서 최소의 비중을 가지며, 이 위치에서 떨어질수록 연속적으로 비중이 커지도록 한 분포를 갖는 것이다.

또한, 본 발명에 관한 송풍기는 원심송풍기의 경우, 팬케이싱의 측면을 형성하는 대략 평판형의 다공질구조체가 최소한 임펠러의 외주위치 이상의 반경위치에 대하여, 동일반경위치에 있어서의 비중의 둘레방향분포가 설부가 있는 각도위치 부근에서 최대의 비중을 가지며, 이 위치로부터 전둘레의 3/4정도 이상 임펠러의 회전방향으로 이동한 각도위치 부근에서 최소의 비중을 가지며, 그 사이의 비중을 연속적으로 변화시킨 분포를 갖는 것이다.

본 발명에 있어서의 송풍기에서는, 팬케이싱을 형성하는 다공질구조체가 두께방향 또는 면방향으로 연속적으로 변화하는 비중분포를 가진 것으로 구성되어 있으므로, 그 비중분포를 흡음성능상 최적의 분포로 함으로써, 팬케이싱을 두껍게 하지 않아도 충분한 흡음성능을 확보할 수 있다.

또, 다공질구조체로 형성되는 팬케이싱의 내벽면에 100μm 이하의 스킨층을 배설한 경우에는, 저주파에서의 흡음성능이 더욱 향상되고, 더욱이 팬케이싱을 통한 공기 누출도 동시에 방지할 수 있다.

또, 본 발명을 원심송풍기의 경우에 스킨층을 배설하지 않은 팬케이싱에 응용할 때에는, 다공질구조체의 비중의 면방향분포를 팬케이싱내의 정압(靜壓)분포에 대응시켜서 정압이 높은 곳일수록 대체로 공공률이 작은(즉 비중이 큰) 특징적인 분포로 함으로써, 공기누출에 의한 공력성능의 저하를 대폭 개선할 수 있다.

다음에, 본 발명의 실시예에 대하여 도면에 따라서 설명한다. 제 1 도는 본 발명의 일실시예에 의한 송풍기의 종단측면도, 제 2 도는 그 종단정면도이다.

송풍기의 기본구성은 제 13 도, 제 14 도에 나타낸 종래와 같다. 단, 본 발명에 있어서 팬케이싱(3A)을 구성하는 다공질구조체의 내부구조가 다음에 설명하는 바와 같이 종래예와 크게 다르다. 기타의 구성요소는 동일하므로 동일한 부호를 사용하는 것으로 한다.

이 실시예에 있어서의 팬케이싱(3A)은 비중을 두께방향 및 면방향으로 연속적으로 변화시킨 경질의 다공질구조체로 형성되어 있다. 이 특수한 다공질구조체의 내용에 대해서는, 동일 출원인에 의해 1989년 4월 28일에 출원된 일본국 특원평 1(1989)-110996호의 "다공질구조체"에 상세히 기재되어 있는 바이며, 본 발명은 이 선원의 기술을 이용하는 것이다. 다음에 있어서는, 이 선원 명세서의 기재내용으로부터 관련부분을 인용하여 설명한다.

먼저, 다공질구조체의 구성을 나타내면 다음과 같다.

제 3 도(a),(b)는 각각 팬케이싱(3A)에 사용하는 다공질구조체의 실시예를 나타낸 도면이며, 두께방향으로 절단한 단면을 모식적으로 나타낸 것이다. 도면에 있어서, (10)은 전체로서의 다공질구조체, (11)은 비중이 큰 층, 예를 들면 융합층이고, 비통기성이 바람직하나 다소의 통기성이 있어도 지장없다. (12)는 비중이 작은 다공질층이고, 통기성을 가지며, 공공률은 두께방향으로 연속적으로 변화하고 있다. (13)은 통상비중의 층(11)과 층(12)의 중간에 있는 스킨층이며, 예를들면 두께 100μm이하의 융합층이다.

다공질층(12)은 송풍기의 소음원(騷音源)측에 대면시켜 음의 에너지를 흡수감쇠시키고, 또한 융합층(11)에서 음파가 투과하는 것을 방지한다. 또한, 다공질 구조체(10)는 융합층(11)과 다공질층(12)이 일체화되어 있다. 마찬가지로 융합층(11)과 다공질층(12)과 스킨층(13)은 일체화되어 있다.

이와 같은 다공질구조체(10)의 제조방법에 대하여 여기서 상세히 설명하는 것은 피하지만, 예를 들면 성형용 금형의 수틀과 암틀의 내부 표면온도를 다르게하여 성형함으로써 제조할 수 있다.

다음에, 다공질구조체(10)의 흡입성능에 대하여 설명한다.

제 4 도는 두께 10mm의 다공질구조체(거의 전역 다공질층)에 있어서의 두께 방향의 공공률(비중)분포예를 나타낸 도면이다. 곡선 A,C는 공공률이 두께방향으로 대략 같으며, 각각 약 25%, 약 10%의 것이며, 곡선 B은 공공률이 두께방향으로 10∼25%의 범위에서 연속적으로 변화하고 있는 것이다

제 5 도는 상기 A,B,C의 특성을 나타낸 3종류의 샘플에 대해 수직입사흡음률을 JIS A 1405 "관내법(管內法)에 의한 건축재료의 수직입사흡음률의 측정법"에 의해 측정한 결과를 나타낸 것이다. 이 도면으로부터 공공률분포를 가진 샘플(곡선 B)이 가장 흡음률 특성이 양호하다는 것을 알 수 있다. 또한, 이 실시예에서는 다공질구조체의 두께를 얇게 하고 있으므로, 팬케이싱(3A)의 내면측을 저공공률측(즉 고비중측)으로 하여 흡음률특성을 향상시키고 있으며, 그 결과 팬케이싱(3A)의 내벽면이 보다 평활하게 되어 마찰손실이 저하되고, 동시에 공력성능도 향상된 것으로 되었다.

다음에, 다공질구조체의 면방향으로 공공률(비중)을 변화시키는 것에 의한 흡음특성의 개선효과에 대하여 설명한다.

제 6 도는 두께 10mm의 3종류의 샘플의 공공률의 변화를 나타내며, 곡선 A→B→C의 순으로 공공률이 작아지고 있다. 이때의 흡음률특성을 제 7 도에 나다낸다. 이 도면으로부터, 특히 음파입사면측의 공공률을 작게하면(곡선 C에 상당), 저주파역의 흡음률이 향상된다. 따라서, 다공질구조체(10)의 면방향의 공공률이 분포를 부여함으로써, 넓은 주파수대역에서 양호한 흡음특성을 얻을 수 있다.

이상의 흡음률특성을 고려하여, 팬케이싱(3A)의 일부 또는 전부를 상기의 다공질구조체(10)로 형성하므로써, 흡음성능상 최적의 비중분포를 부여할 수 있고, 팬케이싱(3A)을 얇게 해도 흡음성능을 향상시킬 수 있다. 그 결과, 크기나 중량, 제조원가를 절감할 수 있는 것이다.

또한, 상기 실시예에서는 다공질구조체의 비중을 두께방향과 면방향의 양 방향으로 변화시킨 경우를 나타냈으나, 그중 어느 한 방향만으로도 종래예보다 흡음성능을 향상시킬 수 있는 것은 물론이다. 또, 송풍기의 종류로서 상기 실시예에서는 원심송풍기의 경우를 나타냈으나, 축류(軸流)송풍기나 사류(斜流)송풍기, 관류(貫流)송풍기 등 다른 송풍기의 팬케이싱에 응용한 경우에도, 같은 효과를 기대할 수 있다는 것은 물론이다.

그런데, 송풍기의 종류나 크기에 따라서는 상낭히 낮은 주파수의 음이 지배적으로 되는 수가 있다. 그와 같은 경우에는 팬케이싱(3A)의 내벽면에 100μm이하 스킨층(13)을 배설함으로써, 저주파에서의 흡음성능을 대폭 향상시킬 수 있다. 이 효과에 대하여 상기 선원 명세서(일본국 특원평 1(1989)-110996호)로부터 인용하여 설명한다.

제 9 도는 제 8 도에 나타낸 바와 같은 두께방향의 공공률(비중) 분포를 가진 두께 10mm의 다공실구조체의 수직입사흡음특성을 나타낸 것이다. 도면으로부터 명백한 바와같이, 이 샘플에서는 400Hz라는 저주파일때에 흡음률이 최대로 되어 있으며, 더욱이 그 값이 90%를 넘는다는 양호한 흡음특성을 나타내고 있다. 이때, 샘플의 음파입사면측의 저공공률부를 현미경으로 판단 관찰한 결과, 그 표면이 두께 30μm 정도의 대략 비통기성의 스킨층(13)으로 되어 있는 것이 발견되었다. 또한, 스킨층의 두께를 여러 가지로 변경하여 흡음특성을 시험한 결과, 스킨층이 100μm를 초과하면, 스킨층이 질량으로서가 아니라 탄성막(스프링계)으로서 작용하게 되고, 최고 흡음률의 주파수는 역으로 올라가 버려서 소요의 효과가 얻어지지 않았다. 따라서, 스킨층(13)의 두께는 100μm이하가 타당하다는 것을 확인하였다. 또한, 스킨층은 대략 비통기성이므로, 팬케이싱(3A)으로부터의 공기누출도 동시에 방지할 수 있으므로 공력(空力)성능이 저하되는 일도 없다.

한편, 중·고주파음이 지배적인 중·소형의 원심송풍기의 경우에는, 상기와 같은 스킨층(13)을 배설하여 저주파영역에 최고 흡음률을 갖게 된 것은 사용할수 없다. 이와같은 경우에는, 팬케이싱(3A)내의 정압분포에 대응시켜서, 정압이 높은 곳일수록 공공률이 작은(즉 비중이 큰) 특징적인 면방향분포로 함으로써, 공기누출에 의한 공력 성능의 저하를 대폭 개선할 수 있다.

제 10 도에 대표적인 원심송풍기의 최고 효율점 부근의 유량포인트에 있어서의 팬케이싱 내부측벽면상의 반경방향 정압분포의 측정결과를 나타낸다. 반경위치는 임펠러(1)의 외주위치의 반경에서 무차원화(無次元化)한 값으로 나타내며, 정압은 팬흡입구측의 내기압을 기준으로 한 정압변화분을 임펠러의 주위치에 있어서의 주속(周速) Uo의 동압환산치(=1/2·μUo², ρ는 밀도)에서 무차원화한 값으로 나타내고 있다. 이 도면으로부터 임펠러(1)의 외주위치에서는 약간 마이너스로 되어 있는 정압이 반경이 커질수록 증대되어 간다는 것을 알 수 있다. 따라서, 팬케이싱(3A)의 측면을 형성하는 다공질구조체(10)의 비중의 경방향 분포를 반경이 커질수록 비중도 연속적으로 커지는 분포로 함으로써, 공기누출이 대폭 개선되어서 공력성능이 향상되고, 동시에 폭넓은 주파수 내역에서의 양호한 흡음성능을 얻을 수 있다.

제 11 도에 역시 대표적인 원심송풍기의 최고 효율점 부근의 유량포인트에 있어서의 팬케이싱 내부외주벽면상의 둘레방향 정압분포의 측정결과를 나타낸다. 둘레방향위치는 임펠러(1)에 가장 가까운 소용들이가 개시되는 설부위치로부터의 임펠러 회전방향에의 각도로 나타내고, 정압은 제 10 도와 같은 방법으로 무차원화한 값으로 나타내고 있다. 이 도면으로부터 설부위치 부근의 정압이 가장 낮아지고, 각도가 증가함에 따라 정압도 증대되어 간다는 것을 알 수 있다. 따라서, 팬케이싱(3A)의 외주면을 형성하는 다공질구조체(10)의 비중의 면방향 분포를 설부위치 부근의 비중을 최소로 하고, 이 위치로부터 떨어질수록 연속적으로 비중이 커지는 분포로 함으로써, 공기누출이 개선되어서 공력성능이 향상되고, 동시에 폭넓은 주파수내역에서의 양호한 흡음 성능을 얻을 수 있다.

또한, 제12도에는 대표적인 원심송풍기의 최소 효율점 부근의 유량 Q₀보다 큰 유량포인트에 있어서의 팬케이싱 내부측벽면상의 임펠러 외주위치 부근에서의 둘레방향 정압분포의 측정결과를 나타낸다. 둘레방향의 정압분포가 대략 같아지는 최고 효율점 부근에서 사용되는 경우만이 아니고, 보다 대유량포인트에서 사용되는 경우도 많은데, 이와 같은 경우에는 도시한 바와 같이 설부의 각도위치 부근의 정압이 가장 높아지고, 이 위치로부터 전주각(全周角)(360°)의 3/4정도이상 임펠러(1)의 회전방향으로 이동한 각도위치 부근까지 연속적으로 정압이 저하되어 가서, 상당히 큰 마이너스치(팬케이싱내부쪽이 정압이 낮음)까지 저하되는 것을 알수 있다. 따라서, 어느정도 큰 유량포인트에서 사용되는 원심송풍기기의 경우에는 팬케이싱(3A)의 측면을 형성하는 다공질구조체(10)의 동일 반경위치에 있어서의 비중의 둘레방향분포를 설부가 있는 각도위치부근의 비중을 최대로 하고, 이 위치로부터 전주각의 3/4정도 이상 임펠러(1)의 회전방향으로 이동한 각도위치를 최소로 하여 그 사이의 비중을 연속적으로 변화시킨 분포로 함으로써, 팬케이싱 내부로부터 외부로의 공기누출이 대폭 개선될 뿐만 아니고, 경우에 따라서는 팬케이싱외부로부터 내부로의 유입공기의 존재에 의해 유량이 증대하는 효과에 의해서 공력성능이 대폭 향상되고, 동시에 폭넓은 주파수내역에서의 양호한 흡음성능을 얻을 수 있다.

이상 3종류의 특징적인 비중의 면방향분포는 각각 1종류만을 도입하는 겻만으로도 되지만, 조건에 따라서 2종류 또는 3종류를 조합하여 취입함으로써, 더욱 큰 효과를 기대할수 있다.

이상과 같이 본원 발명에 의하면, 다음과 같은 효과를 얻을 수 있다.

(1) 송풍기의 팬케이싱을 형성하는 다공질구조체가 두께방향 또는 면방향의 어느 한쪽에 연속적으로 변화하는 비중분포를 갖는 것이므로, 그 비중분포를 흡음성능상 최적의 분포로 함으로써 팬케이싱을 두껍게 하지 않아도 충분한 흡음성능을 확보할 수 있고, 팬케이싱의 크기나 중량, 제조원가를 대폭 저감할 수 있다.

(2) 팬케이싱의 내벽면에 두께 100μm 이하의 스킨층을 배설함으로서, 저주파에서의 흡음성능이 대폭 향상되고, 또한 팬케이싱을 통한 공기누출도 동시에 방지할 수 있으므로 공력성능이 저하되는 일도 없다

(3) 본 발명을 원심송풍기의 스킨층을 배설하지 않은 팬케이싱에 응용한 경우에는, 다공질구조체의 비중의 면방향분포를 팬케이싱내의 정압분포에 대응시켜서, 정압이 높은 곳일수록 대체로 공공률이 작은(즉 비중이 큰) 분포로 함으로써, 공기누출에 의한 공력성능의 저하를 대폭 개선할 수 있고, 소음특성·공력성능을 모두 우수한 것으로 할 수 있다.

Claims (5)

1. 공기를 승압 송풍하는 작용을 행하는 임펠러와, 이 임펠러를 구동하는 전동기와, 공기를 외부로부터 흡입하여 상기 임펠러를 거쳐서 또 외부로 배출하는 풍로를 형성하는 팬케이싱을 구비한 것에 있어서, 상기 팬케이싱의 일부 또는 전부를 두께방향 또는 면방향중 최소한 어느 한쪽에 비중을 연속적으로 변화시킨 경질의 다공질구조체에 의해 형성한 것을 특징으로 하는 송풍기.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 다공질구조체가 상기 팬케이싱의 내벽면에 두께 100μm이하의 스킨층을 가진것을 특징으로 하는 송풍기.
3. 제 1 항에 있어서, 상기 송풍기를 원심송풍기로 하고, 상기 팬케이싱의 측면을 형성하는 대략 평판형의 다공질구조체가 최소한 상기 임펠러의 외주위치 이상의 반경위치에 대하여, 비중의 경(經) 방향분포가 반경이 커질수록 비중도 연속적으로 커지도록 한 분포를 갖는 것을 특징으로 하는 송풍기.
4. 제 1 항 또는 제 3 항에 있어서, 상기 송풍기를 원심송풍기로 하고, 상기 팬케이싱의 외주면을 헝성하는 와권형 다공질구조체가 비중의 면방향 분포가 상기 임펠러에 가장 가까운 설부(舌部) 부근의 위치에서 최소의 비중을 가지며, 이 위치에서 떨어질수록 연속적으로 비중이 커지도록 한 분포를 갖는 것을 특징으로 하는 송풍기.
5. 제 1 항 또는 제 3 항에 있어서, 상기 송풍기를 원심송풍기로 하고, 상기 팬케이싱의 측면을 형성하는 대략 평판형의 다공질구조체가 최소한 상기 임펠러의 외주위치 이상의 반경위치에 대하여, 동일반경위치에 있어서의 비중의 둘레방향분포가 설부가 있는 각도위치 부근에서 최대의 비중을 가지며, 이 위치로부터 전 둘레의 3/4정도 이상 상기 임펠러의 회전방향으로 이동한 각도 위치 부근에서 최소의 비중을 가지며, 그 사이의 비중을 연속적으로 변화시킨 분포를 갖는 것을 특징으로 하는 송풍기.

Images