KR20210042488A - 공기청정기 - Google Patents

Abstract

본 발명의 공기청정기에 구비되는 송풍팬의 풍량을 증가시키고, 송풍팬의 소음을 저감할 수 있는 개선된 구조의 블레이드를 포함하는 공기청정기에 관한 것이다.

Description

공기청정기{AIR CLEANER}

본 발명은 공기청정기에 관한 것으로써, 특히 공기청정기의 풍량을 증가시키고, 터보팬의 소음을 저감할 수 있는 개선된 구조의 터보팬을 포함하는 공기청정기에 관한 것이다.

공기 청정기는 오염된 공기를 흡입하여 정화한 후, 정화된 공기를 배출시키는 장치로서 이해된다. 일례로, 공기 청정기에는, 외부의 공기를 공기 청정기의 내부로 유입시키기 위한 송풍장치 및 공기 중 먼지나 세균 등을 필터 링 할 수 있는 필터가 포함될 수 있다.

일반적으로, 공기 청정기는 가정이나 사무실과 같은 실내공간을 정화하도록 구성된다.

종래의 공기 청정기에 의하면, 그 용량이 제한되어 실내공간 전체의 공기를 정화시키는 것이 제한되기 때문에 상기 공기 청정기의 주변의 공기는 정화될 수 있는 반면, 상기 공기 청정기로부터 멀리 떨어진 공간의 공기는 정화되는 것이 어려운 문제점이 있었다.

이를 해결하기 위하여, 공기 청정기에 구비되는 팬의 성능을 개선시키는 노력이 있어 왔으나, 팬의 송풍량이 커 질수록 팬으로부터 발생되는 소음이 커져 제품에 대한 신뢰성이 저하되는 문제점이 있었다.

결국, 공기 청정기의 제한된 용량에 의하여, 사용자는 공기 청정기를 이동시켜 가면서, 원하는 공간의 공기를 정화시켜야 하는 불편함이 있었다.

따라서 공기청정기의 풍량을 증가시킴과 동시에 팬에서 발생하는 소음을 저감할 수 있는 공기청정기의 필요성이 대두된다.

따라서 본 문서에 의해 게시되는 다양한 실시예는, 상술한 문제를 해결하고자 함을 목적으로 한다.

본 발명의 다양한 과제 중 하나는, 공기청정기의 풍량을 증가시킴과 동시에 터보팬의 소음을 저감할 수 있는 개선된 터보팬을 포함하는 공기청정기를 제공한다.

본 발명의 다양한 과제를 해결하기 위해, 본 발명의 예시적인 실시예는~

본 발명의 예시적인 실시예는~

상술한 실시예들의 각각의 특징들은 다른 실시예들과 모순되거나 배타적이지 않는 한 다른 실시예들에서 복합적으로 구현될 수 있다.

본 발명의 예시적인 실시예에 의하면, 터보팬의 풍량을 증가시키며 풍량 소음을 저감시킬 수 있다.

또한, 공기가 유입되는 흡입구 측에서 발생하는 불필요한 와류(Vortex)를 최소화함과 동시에 공기를 가이드 할 수 있도록 최대 시위길이의 최적위치를 선정하여 소음 저감 및 풍량 증가의 효과를 기대할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 가습공기청정기의 사시도이다.
도 2는 도 1의 분해 사시도이다.
도 3은 도 2의 종단면도이다.
도 4는 도 1의 종단면도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 송풍팬의 사시도이다.
도 6은 도 5의 블레이드를 나타낸 도면이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 실험데이터를 나타낸 도면이다.

이하, 도면을 참조하여 본 발명의 구체적인 실시형태를 설명하기로 한다. 이하의 상세한 설명은 본 명세서에서 기술된 방법, 장치 및/또는 시스템에 대한 포괄적인 이해를 돕기 위해 제공된다. 그러나 이는 예시에 불과하며 본 발명은 이에 제한되지 않는다.

본 발명의 실시예들을 설명함에 있어서, 본 발명과 관련된 공지기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략하기로 한다. 그리고, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다. 상세한 설명에서 사용되는 용어는 단지 본 발명의 실시예들을 기술하기 위한 것이며, 결코 제한적이어서는 안 된다. 명확하게 달리 사용되지 않는 한, 단수 형태의 표현은 복수 형태의 의미를 포함한다. 본 설명에서, "포함" 또는 "구비"와 같은 표현은 어떤 특성들, 숫자들, 단계들, 동작들, 요소들, 이들의 일부 또는 조합을 가리키기 위한 것이며, 기술된 것 이외에 하나 또는 그 이상의 다른 특성, 숫자, 단계, 동작, 요소, 이들의 일부 또는 조합의 존재 또는 가능성을 배제하도록 해석되어서는 안 된다.

또한, 본 발명의 실시예의 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.

도1은 본 발명의 일 실시예에 따른 가습공기청정기의 사시도이고, 도2는 도1의 분해 사시도이고, 도3은 도2의 종단면도이고, 도4는 도1의 종단면도이다. 이하 도1 내지 도4를 참고하여 설명한다.

본 발명의 일 실시예에 따른 공기청정기는 공기가 흡입되는 흡입구(11)로부터 여과, 가습된 공기가 토출되는 토출구(411)로 공기를 안내하는 유로(도 4에서 두꺼운 화살표로 표시된 기류가 이동되는 경로)가 형성된다.

상기 유로를 따라 기류가 형성되도록 송풍유닛(12)이 구비되며, 상기 유로 상으로 액적 또는 분무 형태의 미립자화 된 물을 분사하는 워터링 유닛(46)을 포함할 수 있다.

상기 유로 상에는 적어도 하나의 가습매체(44, 49)가 구비될 수 있다. 가습매체(44, 49)는 워터링 유닛(46)으로부터 분사된 물에 의해 직접 적셔질 수도 있고, 기류 중에 함유된 수분에 의해 적셔질 수도 있다. 상기 유로를 따라 유동하는 공기는 워터링 유닛(46)으로 부터 분사된 물을 직접 운반하기도 하나, 가습매체(44, 49)를 통과하는 중에 수분을 흡수하기도 한다.

워터링 유닛(46)에 공급되는 물이 저장되는 수조(43)가 구비될 수 있다. 수조(43) 내에는 수위에 따라 승강되는 플로터(미도시)가 구비될 수 있다. 플로터(미도시)는 수조(43) 내에서 부력에 의해 떠있으며, 따라서, 플로터(미도시)의 위치(또는, 높이)는 수조(43) 내의 수위에 따라 가변된다.

이하, 본 발명의 일 실시예에 따른 가습공기청정기의 구성들을 보다 구체적으로 설명 한다.

가습공기청정기는 공기를 여과하는 청정모듈(1)과, 청정모듈(1)에 의해 여과된 공기를 가습하는 가습모듈(4)을 포함할 수 있다. 가습모듈(4)은 청정모듈(1)과 분리 가능하게 결합될 수 있다. 바람직하게는, 청정모듈(1)은 실내 바닥에 놓여지며, 가습모듈(4)은 청정모듈(1)의 상부에 거치된다.

청정모듈(1)은 흡입구(111)를 통해 흡입된 공기를 여과하여, 가습모듈(4)로 송풍하는 것이다. 청정모듈(1)은 거실 등의 실내 바닥에 거치되며 흡입구(111)가 형성된 로어바디(10)와, 로어바디(10)에 설치되어 흡입구(111)를 통해 유입된 공기를 여과하는 필터어셈블리(30)와, 로어바디(10)의 상측에 거치되고, 로어바디(10)로부터 여과된 공기가 유입되는 어퍼바디(20)를 포함할 수 있다.

로어바디(10)는 공기가 흡입되는 흡입구(111)가 형성된 로어바디 본체(11)를 포함할 수 있다. 흡입구(111)는 로어바디 본체(11)의 하부에 형성되며, 어느 방향에서나 공기가 흡입될 수 있도록 링형으로 형성될 수 있다.

로어바디 본체(11)에는 흡입구(111)를 통해 유입된 공기가 안내되는 유로가 형성될 수 있고, 상기 유로를 따라 공기가 안내되는 중에 필터어셈블리(30)에 의해 여과된다. 필터어셈블리(30)는 공기를 여과시키는 필터(31)와, 필터(31)를 수용하는 필터 트레이(32)를 포함할 수 있다.

필터어셈블리(30)는 로어바디 본체(11)에 착탈 가능하게 구비될 수 있다. 로어바디 본체(11)는 측면에 필터 트레이(32)가 삽입되는 삽입구가 형성되고, 필터 트레이(32)는 측방향으로 이동되어 상기 삽입구에 삽입되거나, 상기 삽입구로부터 인출될 수 있다. 사용자는 필터어셈블리(30)를 로어바디 본체(11)로부터 분리한 후, 필터 트레이(32)로부터 필터(31)를 꺼내어 교환하거나 청소할 수 있다.

로어바디 본체(11)내에는 송풍유닛(12)이 구비될 수 있으며, 송풍유닛(12)은 필터어셈블리(30)의 상측에 배치될 수 있고, 송풍유닛(12)은 송풍팬(121)과, 송풍팬(121)을 회전시키는 송풍모터(122)를 포함할 수 있다.

송풍팬(121)은 원심팬으로써, 실시예에서는 터보팬이나 반드시 이에 한정되어야 하는 것은 아니다. 터보팬(121)은 공기가 흡입되는 팬 흡입구가 형성된 쉬라우드(121a)와, 송풍모터(122)의 회전축과 결합되는 허브(121b)와, 쉬라우드(121a)와 허브(121b) 사이에서 구비되는 다수 개의 블레이드(121c)를 포함할 수 있다.

쉬라우드(121a)의 팬 흡입구를 통해 축방향(송풍팬(121)의 회전 중심을 따라 연장되는 방향)으로 흡입된 공기가 블레이드(121c)들 사이를 통해 측방향으로 토출된다.

도 4에 도시된 바와 같이, 송풍팬(121)이 하측의 공기를 흡입할 수 있도록, 송풍모터(122)의 하측에 송풍팬(121)이 배치되며, 로어바디 본체(11) 내에는 송풍팬(121)에 의해 측방향으로 토출된 공기를 상측으로 안내하는 적절한 형태의 유로가 형성될 수 있다.

로어바디 본체(11)의 상측에는 개구부가 형성되어, 송풍팬(121)에 의해 송풍된 공기가 상기 개구부를 통해 토출된다. 어퍼바디(20)는 상기 개구부에 설치되며, 상기 개구부를 통해 토출된 공기가 어퍼바디(20) 내로 유입된다.

어퍼바디(20)는 로어바디(10)의 상측에 배치된다. 어퍼바디(20)는 로어바디(10)와 분리 가능하게 결합될 수 있다. 어퍼바디(20)는 어퍼아우터(21), 아우터 비주얼바디(22), 어퍼이너(25), 유동 가이드(24)를 포함할 수 있다.

어퍼아우터(21)는 상하단이 개구된 원통형의 외관을 이루며, 어퍼아우터(21)의 내측에는 후술하는 수조(43)를 수용하는 어퍼이너(25)가 구비될 수 있다. 어퍼이너(25)는 하단부가 어퍼아우터(21) 보다 더 하측으로 돌출되어, 로어바디 본체(11)의 상단 개구부 내로 삽입되며, 이 상태에서, 어퍼아우터(21)의 하단부는 로어바디 본체(11)의 상단 개구부 둘레와 맞닿는다.

아우터 비주얼바디(22)는 어퍼아우터(21)의 상부에 결합된다. 아우터 비주얼바디(22)는 상하로 긴 관상의 형태로, 투명한 재질로 이루어질 수 있다.

유동가이드(24)는 어퍼아우터(21)의 내측에서 공기의 유동을 안내하는 것으로써, 어퍼이너(25)의 외측을 감싸는 형태로 이루어질 수 있다. 로어바디(10)로부터 유입된 공기가 유동 가이드(24)를 따라 상측으로 안내된다.

어퍼이너(25)는 바닥(25a)과, 바닥(25a)으로부터 상측으로 연장된 관상의 측벽(25b)을 포함하여 구성되며, 측벽(25b)에는 유동 가이드(24)를 따라 안내된 공기가 통과하는 적어도 하나의 개구부(25h)가 형성될 수 있다. 어퍼이너(25) 내에는 수조가습매체(49)가 배치될 수 있다. 개구부(25h)를 통해 어퍼이너(25)의 내측으로 유입된 공기가 수조가습매체(49)를 통과한다. 보다 상세하게 후술하겠으나, 워터링 유닛(46)에 의해 분사된 물이 수조가습매체(49)에 흡수되며, 따라서, 공기가 수조가습매체(49)를 통과하는 과정에서 습기를 머금게 된다.

가습모듈(4)은 이너 비주얼바디(42), 수조(43), 워터링 유닛(46) 및/또는 탑커버(41)를 포함할 수 있다.

가습모듈(4)은 공기가 유동하는 유로 내로 물을 분사하여 공기를 가습시키는 것이다. 수조(43)에는 가습에 사용되는 물이 담기며, 워터링 유닛(46)은 수조(43) 내의 물을 양수하여 분사한다.

가습모듈(4)은 어퍼바디(20)에 탈착 가능하게 결합될 수 있다. 가습모듈(4)은 아우터 비주얼바디(22) 상단의 개구부를 통해 삽입되고, 수조(43)는 어퍼이너(25) 내에 배치될 수 있다.

탑커버(41)는 이너 비주얼바디(42)에 거치될 수 있고, 이너 비주얼바디(42)의 개구된 상단을 덮는다. 탑커버(41)에는 이너 비주얼바디(42)를 통과한 공기를 외부로 토출하는 토출구(411)가 형성될 수 있다.

탑커버(41)는 대략 중앙에 급수구(412)가 형성되고, 급수구(412)의 둘레를 따라 다수의 토출구(411)가 되는 커버프레임(410)과, 커버프레임(410)에 설치되되, 토출구(411)의 하측에 배치되어, 토출구(411)로 유동하는 공기를 가습하는 토출가습매체(44)를 포함할 수 있다.

급수구(412)는 수조(43) 내부와 연통되어 있으며, 따라서, 급수구(412)를 통해 공급된 물은 수조(43) 내로 공급된다. 가습모듈(4)을 청정모듈(1)과 분리하지 않고도, 급수구(412)에 물을 부어 수조(43)를 채울 수 있다.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 송풍팬의 사시도이고, 도 6은 도 5의 블레이드를 나타낸 도면이다. 이하 도5 및 도6을 참고하여 설명한다.

본 실시예의 송풍팬(121)은 공기가 흡입되는 팬 흡입구(121d)가 형성된 쉬라우드(121a)와 송풍모터(122)의 회전축과 결합되는 허브(121b) 및 상기 쉬라우드(121a)와 상기 허브(121b) 사이에 구비되는 복수개의 블레이드(121c)를 포함할 수 있다.

팬 흡입구(121d)는 공기가 유입되는 중공의 형상으로 구비될 수 있으며, 상기 쉬라우드(121a)는 상기 흡입구(121d)를 따라 환형으로 구비될 수 있다.

허브(121b)는 송풍모터의 회전축이 삽입되는 결합공(1211)과 상기 결합공(1211)으로부터 반경방향으로 연장되어 상기 흡입된 공기의 이동경로를 변경시키는 가이드부(1213)를 포함할 수 있다.

도4를 참고하여 공기의 흐름을 살펴보면, 공기는 상기 팬 흡입구(121d)를 통해 모터의 회전축과 나란한 방향으로 공기청정기의 하부에서 상부를 향해 이동하고, 상기 가이드부(1213)를 통해 이동경로가 모터의 측방향으로 변경된다.

따라서, 상기 가이드부(1213)는 상하부가 관통된 원뿔 형상으로 구비될 수 있으며, 상기 가이드부(1213)의 관통된 부분으로 모터의 회전축이 삽입될 수 있으므로, 상기 가이드부(1213)의 관통된 부분은 상기 결합공(1211)으로 정의될 수 있다.

상기 블레이드(121c)는 상기 가이드부(1213)와 상기 쉬라우드(121a)의 사이에 복수개 구비될 수 있으며, 상기 각각의 블레이드(121c)는 소정간격 이격되어 공기의 유로를 형성할 수 있다.

상기 블레이드(121c)는 상기 송풍팬(121)의 내측에 위치하는 제1변(1231)과 상기 제1변(1231)에 대향되는 제2변(1232)과 상기 허브(121b)의 외면과 접하는 제3변(1233)과 상기 제3변(1233)에 대향되는 제4변(1234)을 포함하고, 상기 제1변(1231)으로부터 상기 제2변(1232)까지의 최대 시위길이(1235, Maximum chord line)은 상기 제3변(1233)과 상기 제4변(1234) 사이에 형성될 수 있다.

보다 구체적으로 상기 최대시위길이(1235)는 상기 제2변(1232)에서 상기 제3변(1233)을 기준으로 25%~35% 사이의 구간에 형성된다.

상기 제2변(1232)은 블레이드의 날개 폭(Span)을 형성하고, 상기 최대시위길이(1235)는 상기 제2변(1232)과 상기 제3변(1233)이 접하는 부분을 기준으로 상기 날개 폭(Span)의 25%~35% 구간에서 형성될 수 있다. 바람직하게 상기 최대시위길이(1235)는 날개 폭(Span)의 30% 구간에서 형성될 수 있다.

상기 제1변(1231)은 곡선구간(1231a)과 직선구간(1231b)을 포함할 수 있으며, 상기 곡선구간(1231a) 및 상기 곡선구간(1231a)에서 상기 직선구간(1231b)으로 이어지는 일부 구간은 상기 흡입구(121d)를 통해 노출되어 있다.

도 6의 상부 도면을 참고하면, 종래의 블레이드의 최대시위길이는 허브에 접하는 부분을 따라 형성되고, 상기 허브에 접하는 변에서부터 폭이 좁아지는 형상으로 구비되었다. 즉, 송풍팬의 내측에 위치하는 블레이드의 변에는 최대시위길이가 형성되지 않았다.

상기 송풍팬의 내측에는, 흡입구가 형성되며, 상기 흡입구(121d)는 상술한 바와 같이 공기가 유입되는 입구로써, 공기가 유입 시 상기 블레이드에 부딪히면서 와류(Vortex)를 형성하여 전체적인 송풍팬의 풍량 감소 및 소음을 발생시킨다.

본 실시예는 상기 흡입구(121d)에 노출되어 있는 블레이드의 일부에서 상기 날개의 폭(Span)으로 이어지는 시위길이 중 최대시위길이(1235)가 형성됨으로써, 유동의 손실을 방지하여 풍량의 증가 및 소음을 저감코자 한다.

상기 최대시위길이(1235)는 상기 곡선구간(1231a)의 꼭지점으로부터 상기 제2변(1232)까지의 직선거리로 형성될 수 있다.

그리고 상기 가이드부(1213)는 상하부가 관통된 원뿔 형상으로 구비되고, 상기 제3변(1233)은 상기 가이드부(1213)의 경사면을 따라 접함으로써, 각각의 블레이드 사이에 공기의 유로를 형성할 수 있다.

도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 실험데이터를 나타낸 도면으로써, 본 실시예와 같이 블레이드의 최대시위길이가 날개 폭의 30%에 형성되는 경우와(도6a, 그래프 상의 본 실시예), 블레이드의 최대시위길이가 허브측과 접하는 날개의 변에 형성되는 경우(도6b, 그래프 상의 base)를 비교 실험한 데이터를 나타낸 도면이다.

도 7에 도시된 그래프의 가로축은 풍량을 의미하며, 세로축은 소음을 의미하며, 도 7을 참고하면 풍량이 증가할수록 소음의 세기는 증가하는 추세를 보인다.

본 실시예와 같이 최대시위길이가 날개 폭의 30%에 형성되는 경우에는, 블레이드의 최대시위길이가 허브측과 접하는 날개의 변에서 형성되는 경우에 비해 전체적으로 소음의 세기가 낮은 것을 확인할 수 있다.

수치적으로 풍량 10cmm을 기준으로 약 본 실시예는 블레이드에 눕힘각이 형성되지 않은 경우(Base) 대비 약 0.7db의 소음이 저감되는 것을 확인할 수 있다.

이상에서 본 발명의 대표적인 실시예들을 상세하게 설명하였으나, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 상술한 실시예에 대하여 본 발명의 범주에서 벗어나지 않는 한도 내에서 다양한 변형이 가능함을 이해할 것이다. 그러므로 본 발명의 권리범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 안 되며, 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

1: 청정모듈 4: 가습모듈
12: 송풍유닛 121: 송풍팬
122: 송풍모터

Claims (5)

1. 송풍팬 및 상기 송풍팬을 회전시키는 송풍모터를 포함하는 공기청정기에 있어서,
   상기 송풍팬은,
   공기가 흡입되는 팬 흡입구가 형성된 쉬라우드;
   상기 송풍모터의 회전축과 결합되는 허브; 및
   상기 쉬라우드와 상기 허브 사이에 구비되는 복수개의 블레이드;를 포함하고,
   상기 블레이드는 상기 송풍팬의 내측에 위치하는 제1변과 상기 제1변에 대향되는 제2변과, 상기 허브의 외면과 접하는 제3변과, 상기 제3변에 대향되는 제4변을 포함하고,
   상기 제1변으로부터 상기 제2변까지 최대시위길이는 상기 제3변과 상기 제4변 사이에 형성되는 것을 특징으로 하는 공기청정기.
2. 제1항에 있어서,
   상기 최대시위길이는,
   상기 제2변에서 상기 제3변을 기준으로 25%~35%의 구간에서 형성되는 것을 특징으로 하는 공기청정기.
3. 제1항에 있어서,
   상기 제1변은 곡선구간을 형성하며,
   상기 최대시위길이는 상기 곡선구간의 꼭지점으로부터 상기 제2변까지의 직선거리인 것을 특징으로 하는 공기청정기.
4. 제1항에 있어서,
   상기 허브는,
   상기 송풍모터의 회전축이 삽입되는 결합공; 및
   상기 결합공으로부터 반경 방향으로 연장되어 흡입된 공기의 이동경로를 변경시키는 가이드부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 공기청정기.
5. 제4항에 있어서,
   상기 가이드부는 상하부가 관통된 원뿔 형상으로 구비되고,
   상기 제3변은 상기 가이드부의 경사면을 따라 접하는 것을 특징으로 공기청정기.

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