KR100889693B1 - 공명기를 내장한 냉각팬 - Google Patents

Abstract

공명기를 내장한 냉각 팬을 제공한다. 이 냉각 팬은 회전몸체와, 상기 회전몸체에 방사형으로 설치된 복수개의 블레이드와, 상기 회전 몸체 및 상기 블레이드가 배치되는 개구를 갖는 하우징과, 상기 하우징에 설치된 헬름헬츠 공명기를 포함한다. 냉각팬의 블레이드의 배치를 변경하여 발생되는 주파수의 종류를 줄이고, 냉각팬에서 발생된 특정 주파수를 몸체에 형성된 공명기를 통해 위상 변이가 발생하게 함으로써 냉각팬에서 발생되는 소음을 저감할 수 있다.

Description

공명기를 내장한 냉각팬{COOLING FAN WITH RESONATOR}

본 발명은 냉각팬에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 공명기를 내장한 냉각팬에 관한 것이다.

도심이 확장되면서 주변부에 위치한 변전소 인근에도 거주지가 인접하고 있으며, 도심에 새로운 변전소들이 신설되고 있는 실정이다. 특히 변전소 및 발전소에 있는 수많은 전력 기기들은 많은 수의 대형 팬을 보유하고 있다.

일반적으로 냉각팬은 합성수지 또는 엔지니어링 플라스틱 등으로 성형한 블레이드를 회전시켜 공기 조화계통 및 각종 기기에서 발생되는 열 감소 등 많은 용도로 사용되어 진다. 이렇게 사용되는 냉각팬은 송풍량을 증가시키기 위해 고속 회전을 시키거나 대형으로 제작되어 지는데 이때, 유입공기와 유실 공기의 충돌로부터 기인하는 소음이 커지게 되는 문제점이 있다. 또한, 모터나 기타 기계 장치 등에서 발생되는 진동에 의한 기계소음과 팬의 블레이드가 회전하면서 구조물과의 마찰이나 블레이드의 불균형 또한 팬 소음의 원인이 된다.

이러한 팬 소음은 매우 크며 특정의 주파수에 따르는 순음을 발생하게 된다. 팬에서 발생하는 블레이드 주파수에 따르는 순음은 같은 소음레벨에 비해 날카롭고 높은 소리로 귀에 들리게 되어 해당 업종의 종사자들의 작업효율을 떨어뜨린다. 또한, 이러한 환경에 장시간 방치할 경우 소음 피폭으로 난청 등의 직업병이 발생하게 되며, 인근 주민들의 민원을 야기하는 문제가 있다.

본 발명은 이와 같은 종래 기술의 결점을 해결하기 위한 것으로, 블레이드의 위치를 변경하여 발생되는 특정 주파수의 종류를 줄이고, 냉각팬에서 발생하는 소음을 감소시키데 그 목적이 있다.

상기 과제를 해결하기 위하여 본 발명은 공명기를 갖는 냉각 팬을 제공한다. 이 냉각 팬은 회전몸체와, 상기 회전몸체에 방사형으로 설치된 복수개의 블레이드와, 상기 회전 몸체 및 상기 블레이드가 배치되는 개구를 갖는 하우징과, 상기 하우징에 설치된 헬름헬츠 공명기를 포함한다.

본 발명의 일 실시예에서, 상기 복수개의 블레이드들은 복수개의 블레이드 그룹들을 구성할 수 있고, 각 그룹 내의 블레이드들의 배치 각도는 동일하고, 블레이드 그룹과 블레이드 그룹의 배치 각도는 상기 그룹 내의 블레이드들의 배치 각도보다 큰 것이 특징이다.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 헬름헬츠 공명기는 상기 하우징 내부에 형성된 공명 공간과, 상기 블레이드에 대향하는 하우징의 측벽에 개구된 홀과, 상기 홀을 정의하고 상기 공명 공간 내부로 신장된 공명기의 목을 포함할 수 있다.

본 발명에 따른 공명기를 내장한 냉각팬은 냉각팬의 블레이드의 배치를 변경하여 발생되는 주파수의 종류를 줄이고, 냉각팬에서 발생된 특정 주파수를 몸체에 형성된 공명기를 통해 위상 변이가 발생하게 함으로써 냉각팬에서 발생되는 소음을 저감 시키는 효과가 있다.

이하 본 발명의 바람직한 실시 예에 대하여 첨부된 도면을 참조하여 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명의 일실시 예에 따른 냉각팬의 구성을 나타낸 도면이다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 일실시 예에 따른 냉각팬은 회전 몸체(1), 블레이드(3) 및 하우징(5)으로 구성될 수 있다.

냉각팬은 상부에는 외부공기가 유입되며 아래쪽에는 공랭시키기 위한 발열체가 위치할 수 있다.

상기 회전 몸체(1)는 원기둥과 같은 형상으로 회전 몸체(1)의 중심에는 회전축(7)이 위치하며 회전축(7)과 회전 몸체(1)는 일체로 형성될 수 있다. 이러한 회전 몸체(1)는 동력수단(13)과 연결되어 있는 회전축(7)이 회전함으로써 회전축(7)을 중심으로 같이 회전하게 된다.

상기 블레이드(3)는 회전 몸체(1)의 둘레를 복수개가 방사형으로 경사지게 설치될 수 있으며, 블레이드의 배치 각도를 다르게 설치하여 회전에 따른 소음주파수 레벨을 낮출 수 있다.

즉, 블레이드들의 배치각도를 동일하게 설치하지 않고, 블레이드들을 복수개의 그룹으로 나누어 그룹 내의 블레이드는 작은 각도로 배치하고, 그룹들은 큰 각도로 배치함으로써 블레이드의 개수가 작은 것과 같은 효과를 얻을 수 있다.

예컨대, 4개의 블레이드(3)가 간격을 유지하여 설치될 수 있으며, 두 개씩 배치 각도를 다르게 설치하여 인접한 한쌍의 블레이드가 다른 한 쌍의 블레이드와 대칭적으로 배치되고 블레이드 쌍들의 배치 각도는 블레이드 쌍을 이루는 두 블레이드의 배치각도보다 크게 설치할 수 있다. 이로써, 두 쌍의 블레이드의 회전에 의한 소음 주파수 레벨이 등 각도로 배치된 4개의 블레이드의 회전에 의한 소음 주파수 레벨보다 낮아져 냉각팬의 소음 주파수 레벨을 줄일 수 있다.
즉, 4개의 블레이드(3) 중 어느 한 블레이드(3)를 기준으로 우측에 배치된 블레이드(3)와의 각도와 좌측에 배치된 블레이드(3)와의 각도는 상이할 수 있다.
또한, 4개의 블레이드(3)의 배치에 있어서 상기 블레이드(3)들 사이에 형성된 4개의 각도 중 서로 마주하는 각은 동일하고, 인접한 각과는 상이하도록 상기 블레이드(3)를 배치할 수 있다.

블레이드(3)는 회전 몸체(1)에서 멀어질수록 너비가 점진적으로 넓어지며 완만하게 뒤틀린 곡면으로 형성될 수 있다. 이러한 블레이드(3)는 회전 몸체(1)의 회전에 따라 외부공기를 끌어오는 기능을 수행하고 외부 공기를 발열체 방향으로 안내하여 송풍시키는 기능을 수행한다.

상기 하우징(5)은 중앙부가 개구되어 상기 블레이드(3)와 상기 회전 몸체(1)가 외부로 노출되도록 소정의 두께를 가진다. 여기서 하우징(5)의 두께는 회전 몸체(1)를 보호할 수 있도록 회전 몸체(1)와 같거나 두껍게 형성될 수 있으며, 블레이드(3)의 회전에 방해를 받지 않는 영역이 형성되어 개구된다. 그리고, 하우징(5)의 내부 벽체(5a)의 외곽에는 헬름홀츠 공명 공간을 형성하도록 내부 벽체(5a)를 둘러싸는 외부 벽체(5b)가 구비될 수 있다.

내부 벽체(5a)에는 천공된 홀(10)이 형성된다. 이러한 홀(10)을 통해 음파 진입구와 음파 진행통로가 마련되고 이곳을 통해 소음이 인입되어 상쇄되므로 소음의 감소 효과를 얻게 되어 냉각팬 소음이 저감된다.

따라서, 냉각 팬에서 발생되는 블레이드 소음 주파수의 순음성분에 맞추어 소음원에서 발생되는 순음형의 주 소음원을 내부 벽체(5a)에서 소명시켜 외부로 방출되지 못하도록 헬름홀츠 공명 공간(15)을 설치하여 구성한다.

도 2는 도 1의 I-I′선을 따라 절단한 단면도이다.

도 2를 참조하면, 헬름홀츠 공명 공간(15)은 소정크기의 직경을 갖는 다수의 홀(10)이 규칙적으로 천공되어 구성되고 소정간격의 공기층을 형성하도록 간격을 유지하여 설치되도록 한다. 그리고 헬름홀츠 공명 공간(15) 내에는 흡음 부재가 더 구비될 수 있다. 흡음 부재는 금속 세선의 집합체 구조가 채용될 수도 있다.

헬름홀츠 공명 공간(15)은 각기 다른 공명주파수를 갖는 복수의 공명기를 이용하여 여러 종류의 소음을 줄일 수 있는 공명기의 배열을 통한 소음 저감장치로 공명기의 목(20) 길이에 변화를 주어 공명 주파수를 제어함에 의해 소음을 효과적으로 저감할 수 있게 된다. 이러한 헬름홀츠 공명 공간(15)은 관심의 대상이 되는 파장에 비해 짧은 공명기의 목(20)과 부피를 가지는 울림공간을 이룬다. 울림공간이 작은 공명기(15b)는 고주파 영역을 가지고 울림공간이 큰 공명기(15a)는 저주파 영역을 가진다. 따라서, 고주파 영역의 소음을 제거하기 위해서는 울림공간이 작은 크기의 공명기(15b)가 필요하고 저주파 영역의 소음을 제거하기 위해서는 울림공간이 큰 크기의 공명기(15a)가 필요하다. 여기서 공명기의 목(20) 부분의 공기 는 질량으로 울림공간의 부피는 스프링으로 작용하여 이 질량과 스프링에 의해서 고유진동수가 결정된다. 임의의 계에 부착할 경우 이 고유진동수의 음을 감소시키거나 증폭시키는 역할을 한다. 따라서 공명기의 목(20) 부위에 대한 길이 조정을 통해 공명 주파수의 특성을 가변화 시키도록 구성되어 소음을 저감함을 특징으로 한다.

도 3은 본 발명의 일실시 예에 따른 일반적인 블레이드와 소음차를 나타낸 도면이다.

도 3을 참조하면, 블레이드를 갖는 기존의 팬은 회전 몸체에 동일한 블레이드 배치 각도를 갖고 있으므로 [회전수×블레이드 개수] 성분의 소음 레벨(31)을 발생된다. 하지만, 본 발명과 같이, 블레이드의 배치 각도를 다르게 설치한 경우 시간 지연 효과가 나타나게 되어 발생되는 소음 레벨(32)은 블레이드가 위치한 각도에 따라 많이 줄어들게 된다.

따라서, 소음 성분의 개수가 줄어든 냉각팬에 [회전수×블레이드 개수]에 해당되는 소음 성분을 저감하는 공명기를 설치하면 냉각팬의 소음은 상당히 줄어들게 된다. 즉, 블레이드들을 그룹으로 묶어 그룹 내의 블레이드 배치 각도를 작게 설치하고, 블레이드 그룹들의 배치 각도를 크게 배치하여 블레이드의 개수가 줄어든 것과 같은 효과를 얻음으로써 소음 주파수 레벨을 낮출 수 있다.

이상에서 설명한 본 발명의 상세한 설명에서는 본 발명의 바람직한 실시 예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자 또는 해당 기술분야에 통상의 지식을 갖는 자라면 후술 될 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 기 술 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

도 1은 본 발명의 일실시 예에 따른 냉각팬의 구성을 나타낸 도면,

도 2는 도 1의 I-I′선을 따라 절단한 단면도,

도 3은 본 발명의 일실시 예에 따른 일반적인 블레이드와 소음차를 나타낸 도면이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호 설명>

1: 회전 몸체 3: 블레이드

5: 하우징 7: 회전축

10: 홀 13: 동력수단

15: 헬름홀츠 공명 공간 20: 공명기의 목

Claims (15)

1. 회전몸체;

   상기 회전몸체에 방사형으로 설치된 복수개의 블레이드;

   상기 회전 몸체 및 상기 블레이드가 배치되는 개구를 갖는 하우징; 및

   상기 하우징에 설치된 헬름헬츠 공명기를 포함하되,

   상기 블레이드들 중 어느 한 블레이드를 기준으로 일측에 배치된 블레이드와의 각도는 타측에 배치된 블레이드와의 각도가 상이한 것을 특징으로 하는 냉각 팬.
2. 삭제
3. 삭제
4. 청구항 1에 있어서,

   상기 블레이드들의 배치에 의하여 형성된 각 중 서로 마주하는 각은 동일하고, 인접한 각과는 상이한 것을 특징으로 하는 냉각팬.
5. 청구항 4에 있어서,

   상기 블레이드들은 회전 방향에 대해 경사지게 설치된 것을 특징으로 하는 냉각 팬.
6. 청구항 1에 있어서,

   상기 헬름홀츠 공명기는:

   상기 하우징 내부에 형성된 헬름홀츠 공명 공간;

   상기 블레이드에 대향하는 하우징의 측벽에 개구된 홀; 및

   상기 홀을 정의하고 상기 헬름홀츠 공명 공간 내부로 신장된 공명기의 목을 포함하는 것을 특징으로 하는 냉각 팬.
7. 청구항 6에 있어서,

   상기 하우징 내부에는 복수개의 독립된 헬름홀츠 공명 공간이 형성되고, 각 헬름홀츠 공명 공간에 대응하여 각각 홀 및 공명기의 목이 형성된 것을 특징으로 하는 냉각 팬.
8. 청구항 7에 있어서,

   상기 하우징 내부에는 크기가 다른 헬름홀츠 공명 공간이 형성된 것을 특징으로 하는 냉각 팬.
9. 회전몸체;

   상기 회전몸체에 방사형으로 설치된 복수개의 블레이드;

   상기 회전 몸체 및 상기 블레이드가 배치되는 개구를 갖는 하우징;

   상기 하우징 내부에 형성된 헬름홀츠 공명 공간;

   상기 블레이드에 대향하는 하우징의 측벽에 개구된 홀; 및

   상기 홀을 정의하고 상기 헬름홀츠 공명 공간 내부로 신장된 공명기의 목을 포함하되,

   상기 블레이드들 중 어느 한 블레이드를 기준으로 일측에 배치된 블레이드와의 각도는 타측에 배치된 블레이드와의 각도가 상이한 것을 특징으로 하는 냉각 팬.
10. 삭제
11. 삭제
12. 청구항 9에 있어서,

    상기 블레이드들의 배치에 의하여 형성된 각 중 서로 마주하는 각은 동일하고, 인접한 각과는 상이한 것을 특징으로 하는 냉각팬.
13. 청구항 9에 있어서,

    상기 하우징 내부에는 복수개의 독립된 헬름홀츠 공명 공간이 형성되고, 각 헬름홀츠 공명 공간에 대응하여 각각 홀 및 공명기의 목이 형성된 것을 특징으로 하는 냉각 팬.
14. 청구항 13에 있어서,

    상기 하우징 내부에는 크기가 다른 헬름홀츠 공명 공간이 형성된 것을 특징으로 하는 냉각 팬.
15. 회전몸체;

    상기 회전몸체에 방사형으로 설치된 복수개의 블레이드;

    상기 회전 몸체 및 상기 블레이드가 배치되는 개구를 갖는 하우징;

    상기 하우징 내부에 형성된 헬름홀츠 공명 공간;

    상기 블레이드에 대향하는 하우징의 측벽에 개구된 홀; 및

    상기 홀을 정의하고 상기 헬름홀츠 공명 공간 내부로 신장된 공명기의 목을 포함하되,

    복수개의 블레이드들은 복수개의 블레이드 그룹들을 구성하되,

    각 그룹 내의 블레이드들의 배치 각도는 동일하고, 블레이드 그룹과 블레이드 그룹의 배치 각도는 상기 그룹 내의 블레이드들의 배치 각도보다 큰 것을 특징 으로 하는 냉각 팬.

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