KR100790399B1 - 팬과 팬 제조 방법 및 금형 - Google Patents

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KR100790399B1
KR100790399B1 KR1020020069807A KR20020069807A KR100790399B1 KR 100790399 B1 KR100790399 B1 KR 100790399B1 KR 1020020069807 A KR1020020069807 A KR 1020020069807A KR 20020069807 A KR20020069807 A KR 20020069807A KR 100790399 B1 KR100790399 B1 KR 100790399B1
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구형모
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김진백
강종호
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D29/00—Details, component parts, or accessories
    • F04D29/66—Combating cavitation, whirls, noise, vibration or the like; Balancing
    • F04D29/661—Combating cavitation, whirls, noise, vibration or the like; Balancing especially adapted for elastic fluid pumps
    • F04D29/667—Combating cavitation, whirls, noise, vibration or the like; Balancing especially adapted for elastic fluid pumps by influencing the flow pattern, e.g. suppression of turbulence
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
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    • F04D29/60—Mounting; Assembling; Disassembling
    • F04D29/62—Mounting; Assembling; Disassembling of radial or helico-centrifugal pumps
    • F04D29/624—Mounting; Assembling; Disassembling of radial or helico-centrifugal pumps especially adapted for elastic fluid pumps

Abstract

본 발명은 팬과 팬을 제조하는 방법 및 금형에 관한 것으로, 팬에 구성되는 복수개의 팬 날개가 불균일하게 배열되어 있으면서도 팬의 회전시 회전 균형이 유지되도록 배열되어 있는 팬과 이러한 팬을 제조하는 방법 및 금형에 관한 것이다.
본 발명은, N개의 팬 날개가 원심력에 대한 회전균형을 유지할 수 있도록 하면서 불규칙적인 각위치(
Figure 112002037192952-pat00001
)를 가지도록 형성되는 것을 특징으로 한다. 이러한 팬은 그 회전시에 BPF(Blade passage frequency) 소음을 저감시킬 수 있음은 물론이고, 팬의 회전에 의해 날개에 작용하는 원심력의 균형, 즉, 회전균형이 이루어져 회전불균형에 의한 기계적인 진동소음의 발생을 저감시킬 수 있다.

Description

팬과 팬 제조 방법 및 금형{Fan and Method for manufacturing of Fan and Mold}
도1은 종래의 팬을 도시한 상면도이다.
도2a, 도2b, 도3은 본 발명의 실시례에 따른 팬을 도시한 상면도이다.
도4a 및 도4b는 본 발명의 실시례에 따른 팬의 날개 위치를 표시한 그래프이다.
*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*
200: 팬 201: 팬 날개
본 발명은 팬(Fan)과 팬의 제조 방법 및 금형에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 불규칙적이면서도 회전균형이 유지되는 팬 날개의 위치 배열을 제시하기 위한 것이다.
팬은 회전운동에 의해 기체를 압송(壓送)하는 장치로서, 일반적으로 송풍이 필요한 곳에서 사용되어지는데 특히 공기조화기 등과 같은 기체의 강제 순환이 필요한 기구에 널리 사용되어 지고 있다.
팬에는 터보 팬(Turbo fan), 시로코팬(Sirocco fan, 다익형 원심팬), 크로스 프로우 팬(crossflow fan, 횡류팬) 등이 있는데, 종래 이들에 형성되어 있는 복수개의 날개는 회전에 의해 발생하는 원심력의 균형을 유지하기 위해 등간격의 위치 배열을 가지고 있었다. 이러한 날개의 위치배열은 날개의 개수와 회전값에 의해 날개 통과 주파수[이하 BPF(Blade passage frequency]소음이 발생하게 되고, 이러한 소음은 저음역대의 주파수를 가지므로 청각적인 불쾌감과 심리적인 불안감을 상당정도 초래하였기 때문에 이러한 BPF소음을 줄이기 위한 시도가 계속되어져 왔다. 이러한 일례로 싸인함수(sin function)를 이용한 위치배열이 시도되어졌는데 이 또한 주기함수를 이용하므로 인해 주기성의 문제(팬의 회전으로 인한 주기적인 피크 값의 발생)와 팬의 회전에 의해 날개에 작용하는 원심력의 균형, 즉, 회전균형을 유지하기가 곤란한 문제점이 있었다. 한편, 또 다른 일례로는 대한민국 등록특허 10-0198597호에 개시되어 있는 것으로 이에 대하여는 도1을 참조하여 설명한다.
도1은 랜덤함수인 로지스틱함수[Logistic function,
Figure 112002037192952-pat00002
;Xn은 초기 기본 값, r은 상수, X는 초기값]를 이용하여 팬(100)에 형성되는 팬 날개(101)의 위치를 불규칙하게 결정하는 것이다. 그런데 이러한 로지스틱함수를 이용하여 팬 날개의 위치를 결정하는 방법은 팬의 회전에 의해 발생하는 원심력의 평형, 즉, 회전 균형을 고려하지 않음으로 인하여 팬 가공 후 회전균형을 다시 잡아 주어야 하는 문제점 및 팬의 회전중심이 진동함으로 인하여 기계적인 진동소음이 발생하는 문제점이 있었다.
본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 팬 날개의 위치를 불규칙적으로 결정하면서도 회전 균형을 유지할 수 있는 팬과 이러한 팬을 제조하는 방법 및 이와 같은 팬을 사출 성형할 수 있는 금형을 제공하는 것이다.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따르는 팬은, 상호 이웃하는 팬 날개 사이의 각차(
Figure 112002037192952-pat00003
,
Figure 112002037192952-pat00004
,
Figure 112002037192952-pat00005
,...,
Figure 112002037192952-pat00006
,
Figure 112002037192952-pat00007
) 중 적어도 두개 이상의 각차는 나머지의 각차와 부등하도록 형성되는 N개의 팬 날개를 가지면서도 회전균형이 이루어지는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따르는 팬은, N개의 팬 날개 중 각위치가 0인 임의의 지점을 기준으로 하여 상기 N개의 팬 날개가 불규칙적인 각위치(
Figure 112002037192952-pat00008
,
Figure 112002037192952-pat00009
,
Figure 112002037192952-pat00010
,...,
Figure 112002037192952-pat00011
)를 가지면서도 회전균형이 이루어지도록 형성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따르는 팬은, N개의 팬 날개가 일정한 기본 각위치(
Figure 112002037192952-pat00012
,
Figure 112002037192952-pat00013
,
Figure 112002037192952-pat00014
)를 기준으로 원심력에 대한 회전균형을 유지할 수 있도록 하면서 소정의 변화량(
Figure 112002037192952-pat00015
,
Figure 112002037192952-pat00016
=
Figure 112002037192952-pat00017
,
Figure 112002037192952-pat00018
,...,
Figure 112002037192952-pat00019
)이 더해짐으로써 불규칙적인 각위치(
Figure 112002037192952-pat00020
,
Figure 112002037192952-pat00021
)를 가지도록 형성되는 것 을 특징으로 한다.
한편, 상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따르는 팬 제조 방법은, N개의 팬 날개 중 첫번째 팬 날개에 대한 기본 각위치(
Figure 112002037192952-pat00022
=
Figure 112002037192952-pat00023
=0)를 결정하는 단계와; 상기 N개의 팬 날개 중 나머지 2내지 N번째의 팬 날개가 회전균형을 유지하면서 불규칙적인 각위치(
Figure 112002037192952-pat00024
,
Figure 112002037192952-pat00025
=
Figure 112002037192952-pat00026
,
Figure 112002037192952-pat00027
,...,
Figure 112002037192952-pat00028
)를 가지도록 결정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따르는 팬 제조 방법은, N개의 팬 날개 중 첫번째 팬 날개에 대한 기본 각위치(
Figure 112002037192952-pat00029
=
Figure 112002037192952-pat00030
=0)를 결정하는 단계와; 상기 N개의 팬 날개 중 나머지 2내지 N번째의 팬 날개가 회전균형을 유지하면서 불규칙적인 각위치(
Figure 112002037192952-pat00031
,
Figure 112002037192952-pat00032
=
Figure 112002037192952-pat00033
,
Figure 112002037192952-pat00034
,...,
Figure 112002037192952-pat00035
)를 가지도록 결정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따르는 팬 제조 방법은, N개의 팬 날개에 대한 기본 각위치(
Figure 112002037192952-pat00036
,
Figure 112002037192952-pat00037
=
Figure 112002037192952-pat00038
,
Figure 112002037192952-pat00039
,...,
Figure 112002037192952-pat00040
)를 결정하는 단계와; 상기 기본 각위치(
Figure 112002037192952-pat00041
,
Figure 112002037192952-pat00042
=
Figure 112002037192952-pat00043
,
Figure 112002037192952-pat00044
,...,
Figure 112002037192952-pat00045
)에 회전균형을 유지할 수 있도록 하면서 소정의 변화량(
Figure 112002037192952-pat00046
)을 더해줌으로써 상기 N개의 팬 날개에 대한 불규칙적인 각위치(
Figure 112002037192952-pat00047
,
Figure 112002037192952-pat00048
)를 결정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따르는 팬 제조 방법은, N(N >= 4)개의 팬 날개 각각에 대한 기본 각위치(
Figure 112002037192952-pat00049
,
Figure 112002037192952-pat00050
=
Figure 112002037192952-pat00051
,
Figure 112002037192952-pat00052
,...,
Figure 112002037192952-pat00053
)를 결정하는 단계와; 상기 N개의 팬 날개 중 1 내지 N-3번째 팬 날개에 대한 기본 각위치(
Figure 112002037192952-pat00054
,
Figure 112002037192952-pat00055
=
Figure 112002037192952-pat00056
,
Figure 112002037192952-pat00057
,...,
Figure 112002037192952-pat00058
)에 소정의 변화량(
Figure 112002037192952-pat00059
,
Figure 112002037192952-pat00060
=
Figure 112002037192952-pat00061
,
Figure 112002037192952-pat00062
,...,
Figure 112002037192952-pat00063
)을 더해줌으로써 상기 1 내지 N-3번째 팬 날개에 대한 불규칙적인 각위치(
Figure 112002037192952-pat00064
,
Figure 112002037192952-pat00065
=
Figure 112002037192952-pat00066
,
Figure 112002037192952-pat00067
,...,
Figure 112002037192952-pat00068
)를 결정하는 단계와; 상기 N개의 팬 날개 중 나머지 N-2, N-1, N번째의 팬 날개에 대한 불규칙적인 각위치(
Figure 112002037192952-pat00069
,
Figure 112002037192952-pat00070
=
Figure 112002037192952-pat00071
,
Figure 112002037192952-pat00072
,
Figure 112002037192952-pat00073
)를 팬의 회전균형을 유지할 수 있도록 하면서 결정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
다른 한편으로, 상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따르는 금형은, 상기한 팬을 사출 성형할 수 있는 것을 특징으로 한다.
이하에서는 동일 구성에 대하여는 동일 부호를 표기하도록 하며 본 발명에 따른 바람직한 실시례를 도면을 참조하여 보다 상세히 설명하기로 한다.
이하 기본 각위치는 소정의 수학식 또는 임의적으로 결정된 팬 날개의 초기 가상 위치를 말하는 것으로 기호
Figure 112002037192952-pat00074
에 의하여 표기하고, 불규칙적인 각위치는 상호 이웃하는 팬 날개의 각차(
Figure 112002037192952-pat00075
-
Figure 112002037192952-pat00076
) 중 적어도 둘 이상의 각차가 그 이외의 각차와 부등(不等)하게 형성된 팬 날개의 실제 각위치를 말하는 것으로 기호
Figure 112002037192952-pat00077
에 의하여 표기한다. 여기서 아래첨자 i는 1 내지 N까지의 수를 가질 수 있으며, 예를 들어
Figure 112002037192952-pat00078
라 하면 각위치 0인 기준점(임의 기준점을 의미한다)에서 두 번째 팬 날개의 불규칙적인 각위치를,
Figure 112002037192952-pat00079
이라 하면 상기 각위치 0인 기준점에서 세 번째 팬 날개의 기본 각위치를 의미한다.
도2a는 상호 이웃하는 팬 날개(201) 사이의 각차(
Figure 112002037192952-pat00080
-
Figure 112002037192952-pat00081
) 중 적어도 두개 이상의 각차는 나머지의 각차와 부등하도록 형성되는 N개의 팬 날개(201)에 대한 일예로 9엽의 팬 날개를 가지는 팬을 보여주고 있다. 여기서 부등한 각차를 가지도록 팬 날개를 형성하면서도 회전균형, 즉, 팬의 회전에 의한 원심력의 균형을 이룰 수 있도록 상기 팬 날개(201)가 위치 형성되는데, 이때 보다 간단한 위치 결정을 위하여 팬 날개(201)의 불규칙적인 각위치(
Figure 112002037192952-pat00082
)는
Figure 112002037192952-pat00083
Figure 112002037192952-pat00084
식을 만족하도록 결정할 수 있다. 한편 도2b는 상호 이웃하는 팬 날개 사이의 각차(
Figure 112002037192952-pat00085
-
Figure 112002037192952-pat00086
) 중 적어도 두개 이상의 각차는 나머지의 각차와 부등하도록 형성되는 N개의 팬 날개(201)와 이러한 N개의 팬 날개(201)의 불규칙적인 각위치(
Figure 112002037192952-pat00087
)가
Figure 112002037192952-pat00088
Figure 112002037192952-pat00089
식을 만족하는 일례로서 Y축을 기준으로 상하가 대칭되는 10엽의 팬 날개가 형성된 팬이 도시되어 있다.
도3은 9엽의 팬 날개(201)를 가진 팬(200)으로서 본 발명의 기술적 사상을 토대로 하여 상기 팬 날개(201)의 위치를 결정한 실시례를 도시하고 있다.
우선 불특정 다수개인 N개의 팬 날개에 대한 위치 결정 방법을 통하여 본 발명에 따르는 팬에 형성되는 팬 날개의 위치를 결정하는 방법을 살펴본다.
먼저 N개의 팬 날개에 대한 기본 각위치(
Figure 112007088843192-pat00090
,
Figure 112007088843192-pat00091
=
Figure 112007088843192-pat00092
,
Figure 112007088843192-pat00093
,...,
Figure 112007088843192-pat00094
)를 결정하여야 하는데 이러한 기본 각위치(
Figure 112007088843192-pat00095
)를 결정하는 방법의 일례로는 본 실시례에서와 같이 상기의 기본 각위치(
Figure 112007088843192-pat00096
)가 수학식
Figure 112007088843192-pat00097
------①을 만족하도록 결정하는 방법을 들 수 있다. 이러한 경우 상기 각각의 팬 날개(201)의 기본 각위치(
Figure 112007088843192-pat00098
)는 일정한 각차를 유지하면서 등간격으로 배치된다(예를 들면, 도3에서 점선의 형태). 다음 상기의 기본 각위치(
Figure 112007088843192-pat00099
)에 팬의 회전균형을 유지할 수 있도록 하면서도 소정의 변화량(
Figure 112007088843192-pat00100
,
Figure 112007088843192-pat00101
=
Figure 112007088843192-pat00102
,
Figure 112007088843192-pat00103
,...,
Figure 112007088843192-pat00104
)을 더해줌으로써 상기 N개의 날개가 불규칙적인 각위치(
Figure 112007088843192-pat00105
,
Figure 112007088843192-pat00106
)를 가지게 한다(예를 들면, 도3에서 실선의 위치). 이 때, 상술한 바와 같이 기본 각위치(
Figure 112007088843192-pat00107
)에 팬의 회전균형을 유지할 수 있도록 하면서도 소정의 변화량(
Figure 112007088843192-pat00108
,
Figure 112007088843192-pat00109
=
Figure 112007088843192-pat00110
,
Figure 112007088843192-pat00111
,...,
Figure 112007088843192-pat00112
)을 더해줌으로써 상기 N개의 팬 날개가 불규칙적인 각위치(
Figure 112007088843192-pat00113
,
Figure 112007088843192-pat00114
)를 가지게 하는 방법의 일례로는 다음과 같은 방법을 들 수 있다. 먼저, 첫 번째부터 N-3번째 팬 날개의 불규칙적인 각위치(
Figure 112007088843192-pat00115
,
Figure 112007088843192-pat00116
=
Figure 112007088843192-pat00117
`,
Figure 112007088843192-pat00118
,...,
Figure 112007088843192-pat00119
)를 결정하기 위해 상기 기본 각위치(
Figure 112007088843192-pat00120
,
Figure 112007088843192-pat00121
=
Figure 112007088843192-pat00122
,
Figure 112007088843192-pat00123
,...,
Figure 112007088843192-pat00124
)에 소정의 변화량(
Figure 112007088843192-pat00125
,
Figure 112007088843192-pat00126
=
Figure 112007088843192-pat00127
,
Figure 112007088843192-pat00128
,...,
Figure 112007088843192-pat00129
)을 임의로 더해주게 된다. 즉,
Figure 112007088843192-pat00130
--------②식에 의해 표현되어지는 불규칙적인 각위치(
Figure 112007088843192-pat00131
,
Figure 112007088843192-pat00132
=
Figure 112007088843192-pat00133
`,
Figure 112007088843192-pat00134
,...,
Figure 112007088843192-pat00135
)를 가지게 하는 것이다. 이 때, 상기
Figure 112007088843192-pat00136
의 값은 플러스(+), 0, 또는 마이너스(-)의 값을 임의적으로 가질 수 있으며, 또한, 차후의 나머지 팬 날개의 위치에 대한 결정을 보다 수월하게 하기 위해서 수학식
Figure 112007088843192-pat00137
--------③을 만족하도록 결정하는 것이 보다 바람직하다. 다음, 나머지 세 개의 팬 날개(N-2번째, N-1번째, N번째)에 대한 불규칙적인 각위치(
Figure 112007088843192-pat00138
,
Figure 112007088843192-pat00139
=
Figure 112007088843192-pat00140
`,
Figure 112007088843192-pat00141
,
Figure 112007088843192-pat00142
)를 결정하기 위하여 먼저 상기 나머지 세 개의 팬 날개에 대한 기본 각위치(
Figure 112007088843192-pat00143
,
Figure 112007088843192-pat00144
=
Figure 112007088843192-pat00145
,
Figure 112007088843192-pat00146
,
Figure 112007088843192-pat00147
)에 소정의 변화량(
Figure 112007088843192-pat00148
,
Figure 112007088843192-pat00149
=
Figure 112007088843192-pat00150
,
Figure 112007088843192-pat00151
,
Figure 112007088843192-pat00152
)을 더해 줌으로써 상기 나머지 세 개의 팬 날개에 대한 불규칙적인 각위치(
Figure 112007088843192-pat00153
,
Figure 112007088843192-pat00154
)를 결정한다. 이 때 유의해야 할 것은, 상기 소정의 변화량(
Figure 112007088843192-pat00155
,
Figure 112007088843192-pat00156
=
Figure 112007088843192-pat00157
,
Figure 112007088843192-pat00158
,
Figure 112007088843192-pat00159
)이
Figure 112007088843192-pat00160
---------④ 식을 만족하도록 결정해야 하는데 이는 상기 ③식과 관련하여 식
Figure 112007088843192-pat00161
을 만족하도록 결정함이 팬의 회전균형 및 적절하고 수월한 팬 날개의 위치를 결정하는데 있어 바람직하기 때문이다. 또한, 팬의 회전에 의해 상기 팬 날개에 작용하는 원심력의 균형, 즉, 회전균형을 고려하기 위하여 상기 불규칙적인 각위치(
Figure 112007088843192-pat00162
,
Figure 112007088843192-pat00163
=
Figure 112007088843192-pat00164
`,
Figure 112007088843192-pat00165
,...,
Figure 112007088843192-pat00166
)를 가지는 N개의 팬 날개가 회전시에 발생하는 원심력의 X축방향으로의 합(
Figure 112007088843192-pat00167
)과 Y축 방향으로의 합(
Figure 112007088843192-pat00168
)이 0이 되도록 상기
Figure 112007088843192-pat00169
,
Figure 112007088843192-pat00170
,
Figure 112007088843192-pat00171
을 결정하여 상기 나머지 세 개의 팬 날개(N-2번째, N-1번째, N번째)에 대한 불규칙적인 각위치(
Figure 112007088843192-pat00172
,
Figure 112007088843192-pat00173
=
Figure 112007088843192-pat00174
`,
Figure 112007088843192-pat00175
,
Figure 112007088843192-pat00176
)를 결정하도록 한다. 즉, X축 방향으로의 원심력의 합(
Figure 112007088843192-pat00177
)이 0이 되게 하기 위해서는 식
Figure 112007088843192-pat00178
식을 만족하도록 상기
Figure 112007088843192-pat00179
,
Figure 112007088843192-pat00180
,
Figure 112007088843192-pat00181
을 결정해야 되는데, 여기서 상기 각각의 팬 날개는 팬의 중심으로부터 반경 방향으로 동일 거리에 형성되고 또한 기하학적 형상을 동일하게 설계함으로서
Figure 112007088843192-pat00182
=
Figure 112007088843192-pat00183
=...=
Figure 112007088843192-pat00184
이 된다. 따라서 결국,
Figure 112007088843192-pat00185
--------⑤가 되도록 결정하여야 하고, 또한 이와 마찬가지로 Y축 방향으로의 원심력의 합(
Figure 112007088843192-pat00186
)이 0이 되게 하기 위해서
Figure 112007088843192-pat00187
--------⑥식을 만족하도록 결정한다.
삭제
다른 한편으로 상기 팬 날개의 불규칙적인 각위치(
Figure 112002037192952-pat00188
)의 결정을 위한 소정의 변화량(
Figure 112002037192952-pat00189
)은 보다 수월한 위치 결정을 위해 부등식
Figure 112002037192952-pat00190
〈
Figure 112002037192952-pat00191
〈
Figure 112002037192952-pat00192
-------⑦을 만족하도록 하면서 에러가 최소가 되는 값을 결정함이 바람직하다.
상기와 같은 팬 날개의 위치를 결정하는 방법에 대해 도3에 표시된 9엽의 팬 날개(201)를 가진 팬(200)에 대한 실시례에 적용하여 수식적으로 산출해보면 다음과 같다.
9엽의 팬 날개(201)에 대한 기본 각위치(
Figure 112002037192952-pat00193
,
Figure 112002037192952-pat00194
=
Figure 112002037192952-pat00195
,
Figure 112002037192952-pat00196
,...,
Figure 112002037192952-pat00197
)를 수학식 ①인
Figure 112002037192952-pat00198
을 만족하도록 결정하고, ②식에 의하여 상기 첫 번째 내지 여섯 번째의 기본 각위치(
Figure 112002037192952-pat00199
,
Figure 112002037192952-pat00200
=
Figure 112002037192952-pat00201
,
Figure 112002037192952-pat00202
,...,
Figure 112002037192952-pat00203
)에 소정의 변화량(
Figure 112002037192952-pat00204
,
Figure 112002037192952-pat00205
=
Figure 112002037192952-pat00206
,
Figure 112002037192952-pat00207
,...,
Figure 112002037192952-pat00208
)을 임의로 더해주어 첫 번째 내지 여섯 번째 팬 날개의 불규칙적인 각위치(
Figure 112002037192952-pat00209
,
Figure 112002037192952-pat00210
=
Figure 112002037192952-pat00211
,
Figure 112002037192952-pat00212
,...,
Figure 112002037192952-pat00213
)를 결정하는데 이 때 상기 ③식(
Figure 112002037192952-pat00214
)을 고려하여 결정한다. 그 다음에는 일곱 번째 내지 아홉 번째의 불규칙적인 각위치(
Figure 112002037192952-pat00215
,
Figure 112002037192952-pat00216
Figure 112002037192952-pat00217
,
Figure 112002037192952-pat00218
,
Figure 112002037192952-pat00219
)를 결정하게 되는데 이에 대한 수식은,
Figure 112002037192952-pat00220
(i=7)--------------------⑧
Figure 112002037192952-pat00221
(i=8)--------------------⑨
Figure 112002037192952-pat00222
(i=9)--------------------⑩이다.
상기 세 개의 관계식 ⑧⑨⑩에서 미지수는
Figure 112002037192952-pat00223
,
Figure 112002037192952-pat00224
,
Figure 112002037192952-pat00225
이고, 이들 미지수
Figure 112002037192952-pat00226
,
Figure 112002037192952-pat00227
,
Figure 112002037192952-pat00228
는 상기 ③식을 만족하도록 결정되는데 이에 대한 수식은,
Figure 112002037192952-pat00229
-------------------------⑪
⇒
Figure 112002037192952-pat00230
---------------------------⑪-1 이다.
한편, 상기 ⑪식 또는 ⑪-1식 외에도
Figure 112002037192952-pat00231
,
Figure 112002037192952-pat00232
,
Figure 112002037192952-pat00233
는 원심력 균형 조건식인 ⑤식과 ⑥식을 만족하도록 결정되는데 이에 대한 수식은,
Figure 112002037192952-pat00234
Figure 112002037192952-pat00235
------⑫
Figure 112002037192952-pat00236
Figure 112002037192952-pat00237
------⑬ 이다.
상기에서 ⑫식은 X축 방향으로의 원심력의 평형에 대한 조건식이고, 상기 ⑬식은 Y축 방향으로의 원심력의 평형에 대한 조건식이다. 상기 ⑫⑬식에 의해
Figure 112002037192952-pat00238
,
Figure 112002037192952-pat00239
을 구한 후 상기 ⑪식에 의해
Figure 112002037192952-pat00240
을 구하게 되면 상기 ⑧⑨⑩식에 의해서 상기 일곱 번째 내지 아홉 번째 팬 날개의 불규칙적인 각위치(
Figure 112002037192952-pat00241
,
Figure 112002037192952-pat00242
=
Figure 112002037192952-pat00243
,
Figure 112002037192952-pat00244
,
Figure 112002037192952-pat00245
)를 구할 수 있고, 따라서 아홉 개의 팬 날개(201) 모두에 대한 불규칙적인 각위치(
Figure 112002037192952-pat00246
,
Figure 112002037192952-pat00247
=
Figure 112002037192952-pat00248
,
Figure 112002037192952-pat00249
,...,
Figure 112002037192952-pat00250
)를 결정할 수 있게 된다. 한편, 상기 9엽의 팬 날개(201)에 대한 불규칙적인 각위치(
Figure 112002037192952-pat00251
,
Figure 112002037192952-pat00252
=
Figure 112002037192952-pat00253
,
Figure 112002037192952-pat00254
,...,
Figure 112002037192952-pat00255
)의 결정을 위한 소정의 변화량(
Figure 112002037192952-pat00256
,
Figure 112002037192952-pat00257
=
Figure 112002037192952-pat00258
,
Figure 112002037192952-pat00259
,...,
Figure 112002037192952-pat00260
)은 보다 수월한 위치 결정을 위해 식 ⑦의 조건을 만족하는 범위 즉, 부등식
Figure 112002037192952-pat00261
〈
Figure 112002037192952-pat00262
〈
Figure 112002037192952-pat00263
-------⑭를 만족하도록 하면서 에러가 최소가 되는 값을 결정함이 바람직하다.
도4a와 도4b는 상기에서 상세히 설명한 본 발명에 대한 기술적 사상을 채현시킨 각각 8엽의 팬 날개와 35엽의 팬 날개를 가진 팬에 있어서, 팬 날개의 불규칙 적인 배열 위치를 그래프를 통하여 나타낸 것이다.
그런데 상기에서 설명한 주요 기술적 사상은 팬 날개의 각위치가 불규칙적이면서도 팬의 회전시에 팬 날개에 작용하는 원심력의 균형, 즉, 회전균형이 이루어지도록 팬 날개의 불규칙적인 각위치(
Figure 112002037192952-pat00264
)를 결정하는 것이다. 따라서 N개의 팬 날개 중 첫 번째 팬 날개의 기본 각위치(
Figure 112002037192952-pat00265
,
Figure 112002037192952-pat00266
=
Figure 112002037192952-pat00267
=0)를 결정한 다음, 상기 N개의 팬 날개 중 나머지 2내지 N번째의 팬 날개가 회전균형을 유지하면서 불규칙적인 각위치(
Figure 112002037192952-pat00268
,
Figure 112002037192952-pat00269
=
Figure 112002037192952-pat00270
,
Figure 112002037192952-pat00271
,...,
Figure 112002037192952-pat00272
)를 가지도록 결정하는 방법도 본 발명의 기술적 사상에 포함되는 것은 당연하다. 물론 보다 간단히 팬 날개의 불규칙적인 각위치(
Figure 112002037192952-pat00273
,
Figure 112002037192952-pat00274
=
Figure 112002037192952-pat00275
,
Figure 112002037192952-pat00276
,...,
Figure 112002037192952-pat00277
)를 결정하기 위해서는 상기 불규칙적인 각위치(
Figure 112002037192952-pat00278
,
Figure 112002037192952-pat00279
=
Figure 112002037192952-pat00280
,
Figure 112002037192952-pat00281
,...,
Figure 112002037192952-pat00282
)가 두개의 수학식
Figure 112002037192952-pat00283
,
Figure 112002037192952-pat00284
을 만족하도록 결정하면 시간상의 절감을 가져올 수 있으므로 바람직하다. 또한, N개의 팬 날개가 임의의 기본 각위치(
Figure 112002037192952-pat00285
,
Figure 112002037192952-pat00286
=
Figure 112002037192952-pat00287
,
Figure 112002037192952-pat00288
,...,
Figure 112002037192952-pat00289
)를 가지도록 결정하고 상기 기본 각위치(
Figure 112002037192952-pat00290
,
Figure 112002037192952-pat00291
=
Figure 112002037192952-pat00292
,
Figure 112002037192952-pat00293
,...,
Figure 112002037192952-pat00294
) 중 하나 이상의 기본 각위치에 임의적으로 소정의 변화량을 더함으로써 팬의 회전시 회전균형이 이루어지도록 불규칙적인 각위치(
Figure 112002037192952-pat00295
,
Figure 112002037192952-pat00296
=
Figure 112002037192952-pat00297
,
Figure 112002037192952-pat00298
,...,
Figure 112002037192952-pat00299
)를 결정하는 방법 또한 본 발명에 속하며 이러한 경우에도 마찬가지로 보다 간단히 팬 날개의 불규칙적인 각위치(
Figure 112002037192952-pat00300
,
Figure 112002037192952-pat00301
=
Figure 112002037192952-pat00302
,
Figure 112002037192952-pat00303
,...,
Figure 112002037192952-pat00304
)를 결정하기 위해서 상기 불규칙적인 각위치(
Figure 112002037192952-pat00305
,
Figure 112002037192952-pat00306
=
Figure 112002037192952-pat00307
,
Figure 112002037192952-pat00308
,...,
Figure 112002037192952-pat00309
)가 두개의 수학식
Figure 112002037192952-pat00310
,
Figure 112002037192952-pat00311
을 만족하도록 결정하면 보다 바람직하다.
한편 상기와 같은 방법에 의하여 팬 날개의 불규칙적인 각위치(
Figure 112002037192952-pat00312
)를 결정한 다음에는 이러한 불규칙적인 각위치(
Figure 112002037192952-pat00313
)를 가지는 팬 날개를 형성하는 팬을 사출 성형 하기 위한 금형을 제작하고, 이러한 금형에 의해 불규칙적인 각위치(
Figure 112002037192952-pat00314
)를 가지는 팬 날개가 형성된 팬을 사출 성형하면 본 발명이 화체된, 즉, N개의 팬 날개 중 각위치가 0인 임의의 지점을 기준으로 하여 상기 N개의 팬 날개가 불규칙적인 각위치(
Figure 112002037192952-pat00315
,
Figure 112002037192952-pat00316
=
Figure 112002037192952-pat00317
,
Figure 112002037192952-pat00318
,...,
Figure 112002037192952-pat00319
)를 가지면서도 회전균형이 이루어지도록 형성되는 것을 특징으로 하는 팬 및 N개의 팬 날개가 일정한 기본 각위치(
Figure 112002037192952-pat00320
,
Figure 112002037192952-pat00321
=
Figure 112002037192952-pat00322
,
Figure 112002037192952-pat00323
,...,
Figure 112002037192952-pat00324
)를 기준으로 원심력에 대한 회전균형을 유지할 수 있도록 하면서 소정의 변화량(
Figure 112002037192952-pat00325
,
Figure 112002037192952-pat00326
=
Figure 112002037192952-pat00327
,
Figure 112002037192952-pat00328
,...,
Figure 112002037192952-pat00329
)이 더해짐으로써 불규칙적인 각위치(
Figure 112002037192952-pat00330
,
Figure 112002037192952-pat00331
)를 가지도록 형성되는 팬 등을 생산해 낼 수 있는 것이다.
이상에서 설명한 것 외에도 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 사람은 본 발명의 실시례에 대한 설명만으로도 쉽게 상기와 동일 범주내의 다른 형태의 본 발명을 실시할 수 있을 것이다.
이상에서 상세히 설명한 바와 같이 본 발명은, 팬 날개의 불규칙적인 랜덤 배열을 취함으로서 BPF소음을 줄임과 동시에 팬의 회전에 의한 원심력의 균형을 유지시키는 배열을 가짐으로서 회전 중심의 고정을 통해 회전 중심의 진동에 따라 발생할 수 있는 기계적인 진동소음을 크게 저감시킨다.

Claims (26)

  1. 상호 이웃하는 팬 날개 사이의 각차 중 적어도 두개 이상의 각차(
    Figure 112002037192952-pat00332
    -
    Figure 112002037192952-pat00333
    ,
    Figure 112002037192952-pat00334
    -
    Figure 112002037192952-pat00335
    =
    Figure 112002037192952-pat00336
    -
    Figure 112002037192952-pat00337
    ,
    Figure 112002037192952-pat00338
    -
    Figure 112002037192952-pat00339
    ,...,
    Figure 112002037192952-pat00340
    -
    Figure 112002037192952-pat00341
    ,
    Figure 112002037192952-pat00342
    -
    Figure 112002037192952-pat00343
    )는 그 외의 각차와 부등하도록 불규칙적인 각위치(
    Figure 112002037192952-pat00344
    ,
    Figure 112002037192952-pat00345
    )에 형성되는 N개의 팬 날개를 가지면서 회전균형이 이루어지는 것을 특징으로 하는 팬.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 N개의 팬 날개가 가지는 불규칙적인 각위치(
    Figure 112002037192952-pat00346
    )는 두개의 수학식
    Figure 112002037192952-pat00347
    ,
    Figure 112002037192952-pat00348
    을 만족하는 것을 특징으로 하는 팬.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 N개의 팬 날개가 가지는 불규칙적인 각위치(
    Figure 112002037192952-pat00349
    )는 팬 중심을 지나는 임의의 축을 기준으로 상호 대칭되는 것을 특징으로 하는 팬.
  4. N개의 팬 날개 중 각위치가 0인 임의의 지점을 기준으로 하여 상기 N개의 팬 날개가 불규칙적인 각위치(
    Figure 112002037192952-pat00350
    )를 가지면서도 회전균형이 이루어지도록 형성되는 것을 특징으로 하는 팬.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 N개의 팬 날개가 가지는 불규칙적인 각위치(
    Figure 112002037192952-pat00351
    )는 두개의 수학식
    Figure 112002037192952-pat00352
    ,
    Figure 112002037192952-pat00353
    을 만족하는 것을 특징으로 하는 팬.
  6. N개의 팬 날개가 일정한 기본 각위치(
    Figure 112002037192952-pat00354
    )를 기준으로 회전균형을 유지할 수 있도록 하면서 소정의 변화량(
    Figure 112002037192952-pat00355
    ,
    Figure 112002037192952-pat00356
    =
    Figure 112002037192952-pat00357
    ,
    Figure 112002037192952-pat00358
    ,...,
    Figure 112002037192952-pat00359
    )이 더해짐으로써 불규칙적인 각위치(
    Figure 112002037192952-pat00360
    ,
    Figure 112002037192952-pat00361
    )를 가지도록 형성되는 것을 특징으로 하는 팬.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 기본 각위치(
    Figure 112002037192952-pat00362
    )는 수학식
    Figure 112002037192952-pat00363
    에 의해서 결정되는 것을 특징으로 하는 팬.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 소정의 변화량(
    Figure 112002037192952-pat00364
    )은 수학식
    Figure 112002037192952-pat00365
    에 의한 조건을 만족하는 것을 특징으로 하는 팬.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 소정의 변화량(
    Figure 112002037192952-pat00366
    ,
    Figure 112002037192952-pat00367
    =
    Figure 112002037192952-pat00368
    ,
    Figure 112002037192952-pat00369
    ,...,
    Figure 112002037192952-pat00370
    )은 두개의 수학식
    Figure 112002037192952-pat00371
    ,
    Figure 112002037192952-pat00372
    을 만족하는 것을 특징으로 하는 팬.
  10. 제6항에 있어서,
    상기
    Figure 112002037192952-pat00373
    는 부등식
    Figure 112002037192952-pat00374
    〈
    Figure 112002037192952-pat00375
    〈
    Figure 112002037192952-pat00376
    을 만족하는 것을 특징으로 하는 팬.
  11. N개의 팬 날개가 임의의 기본 각위치(
    Figure 112002037192952-pat00377
    )를 가지도록 결정하는 단계와,
    상기 기본 각위치(
    Figure 112002037192952-pat00378
    ) 중 0 또는 적어도 하나 이상의 기본 각위치에 소정의 변화량(
    Figure 112002037192952-pat00379
    ,
    Figure 112002037192952-pat00380
    =
    Figure 112002037192952-pat00381
    ,
    Figure 112002037192952-pat00382
    ,...,
    Figure 112002037192952-pat00383
    )을 더함으로써 팬의 회전시 회전균형이 이루어지도록 불규칙적인 각위치(
    Figure 112002037192952-pat00384
    )를 결정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 팬 제조 방법.
  12. N개의 팬 날개 중 첫번째 팬 날개에 대한 기본 각위치(
    Figure 112002037192952-pat00385
    )를 결정하는 단계와;
    상기 N개의 팬 날개 중 나머지 2내지 N번째의 팬 날개가 회전균형을 유지하 면서 불규칙적인 각위치(
    Figure 112002037192952-pat00386
    )를 가지도록 결정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 팬 제조 방법.
  13. 제11항 또는 12항에 있어서,
    상기 불규칙적인 각위치(
    Figure 112002037192952-pat00387
    )는 두개의 수학식
    Figure 112002037192952-pat00388
    ,
    Figure 112002037192952-pat00389
    을 만족하도록 결정하는 것을 특징으로 하는 팬 제조 방법.
  14. N개의 팬 날개에 대한 기본 각위치(
    Figure 112002037192952-pat00390
    )를 소정의 규칙을 이용하여 결정하는 단계와;
    상기 기본 각위치(
    Figure 112002037192952-pat00391
    )에 회전균형을 유지할 수 있도록 하면서 소정의 변화량(
    Figure 112002037192952-pat00392
    ,
    Figure 112002037192952-pat00393
    =
    Figure 112002037192952-pat00394
    ,
    Figure 112002037192952-pat00395
    ,...,
    Figure 112002037192952-pat00396
    )을 더해줌으로써 상기 N개의 팬 날개에 대한 불규칙적인 각위치(
    Figure 112002037192952-pat00397
    ,
    Figure 112002037192952-pat00398
    )를 결정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 팬 제조 방법.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 기본 각위치(
    Figure 112002037192952-pat00399
    )는 수학식
    Figure 112002037192952-pat00400
    에 의해서 결정되는 것을 특징으로 하는 팬 제조 방법.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 소정의 변화량(
    Figure 112002037192952-pat00401
    )은 수학식
    Figure 112002037192952-pat00402
    에 의한 조건을 만족하도록 결정하는 것을 특징으로 하는 팬 제조 방법.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 소정의 변화량(
    Figure 112002037192952-pat00403
    ,
    Figure 112002037192952-pat00404
    =
    Figure 112002037192952-pat00405
    ,
    Figure 112002037192952-pat00406
    ,...,
    Figure 112002037192952-pat00407
    )은 두개의 수학식
    Figure 112002037192952-pat00408
    ,
    Figure 112002037192952-pat00409
    을 만족하도록 결정하는 것을 특징으로 하는 팬 제조 방법.
  18. 제15항에 있어서,
    상기
    Figure 112002037192952-pat00410
    는 부등식
    Figure 112002037192952-pat00411
    〈
    Figure 112002037192952-pat00412
    〈
    Figure 112002037192952-pat00413
    을 만족하도록 결정하는 것을 특징으로 하는 팬 제조 방법.
  19. N(N ≥ 4)개의 팬 날개 각각에 대한 기본 각위치(
    Figure 112007088843192-pat00414
    )를 결정하는 단계와;
    상기 N개의 팬 날개 중 1 내지 N-3번째의 날개에 대한 기본 각위치(
    Figure 112007088843192-pat00415
    )에 소정의 변화량(
    Figure 112007088843192-pat00416
    ,
    Figure 112007088843192-pat00417
    =
    Figure 112007088843192-pat00418
    ,
    Figure 112007088843192-pat00419
    ,...,
    Figure 112007088843192-pat00420
    )을 더해줌으로써 상기 1 내지 N-3번째의 팬 날개에 대한 불규칙적인 각위치(
    Figure 112007088843192-pat00421
    )를 결정하는 단계와;
    상기 N개의 팬 날개 중 나머지 N-2, N-1, N번째의 팬 날개에 대한 불규칙적인 각위치(
    Figure 112007088843192-pat00422
    )를 팬의 회전균형을 유지할 수 있도록 하면서 결정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 팬 제조 방법.
  20. 제19항에 있어서,
    상기 기본 각위치(
    Figure 112002037192952-pat00423
    )는 수학식
    Figure 112002037192952-pat00424
    에 의해서 결정하는 것을 특징으로 하는 팬 제조 방법.
  21. 제20항에 있어서,
    상기 소정의 변화량(
    Figure 112002037192952-pat00425
    ,
    Figure 112002037192952-pat00426
    =
    Figure 112002037192952-pat00427
    ,
    Figure 112002037192952-pat00428
    ,...,
    Figure 112002037192952-pat00429
    )은 수학식
    Figure 112002037192952-pat00430
    을 만족하도록 결정하는 것을 특징으로 하는 팬 제조 방법.
  22. 제21항에 있어서,
    상기 N-2, N-1, N번째의 팬 날개에 대한 불규칙적인 각위치(
    Figure 112002037192952-pat00431
    )는 상기 기본 각위치(
    Figure 112002037192952-pat00432
    )에 소정의 변화량(
    Figure 112002037192952-pat00433
    =
    Figure 112002037192952-pat00434
    ,
    Figure 112002037192952-pat00435
    ,
    Figure 112002037192952-pat00436
    )을 더해줌으로써 결정하는 것을 특징으로 하는 팬 제조 방법.
  23. 제22항에 있어서,
    상기 N-2, N-1, N번째의 날개에 대한 소정의 변화량(
    Figure 112002037192952-pat00437
    =
    Figure 112002037192952-pat00438
    ,
    Figure 112002037192952-pat00439
    ,
    Figure 112002037192952-pat00440
    )은 수학식
    Figure 112002037192952-pat00441
    을 만족하도록 결정하는 것을 특징으로 하는 팬 제조 방법.
  24. 제23항에 있어서,
    상기 N-2, N-1, N번째의 팬 날개에 대한 소정의 변화량(
    Figure 112002037192952-pat00442
    =
    Figure 112002037192952-pat00443
    ,
    Figure 112002037192952-pat00444
    ,
    Figure 112002037192952-pat00445
    )은 수학식
    Figure 112002037192952-pat00446
    ,
    Figure 112002037192952-pat00447
    을 만족하도록 결정하는 것을 특징으로 하는 팬 제조 방법.
  25. 제21항에 있어서,
    상기 소정의 변화량(
    Figure 112002037192952-pat00448
    , =
    Figure 112002037192952-pat00449
    ,
    Figure 112002037192952-pat00450
    ,...,
    Figure 112002037192952-pat00451
    )은 부등식
    Figure 112002037192952-pat00452
    〈
    Figure 112002037192952-pat00453
    〈
    Figure 112002037192952-pat00454
    을 만족하도록 결정하는 것을 특징으로 하는 팬 제조 방법.
  26. 제1항, 제4항, 제6항 중 어느 한 항의 팬을 사출 성형할 수 있는 것을 특징 으로 하는 금형.
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