KR101320980B1

KR101320980B1 - 송풍기

Info

Publication number: KR101320980B1
Application number: KR1020107005884A
Authority: KR
Inventors: 피터 데이비드 가맥; 프레데릭 니콜라스; 케빈 존 시몬즈
Original assignee: 다이슨 테크놀러지 리미티드
Priority date: 2007-09-04
Filing date: 2008-08-26
Publication date: 2013-10-23
Also published as: JP2009062986A; AU2008294623B2; AU2010101428B4; PT2232077E; US8403650B2; AU2011100400A4; HK1148802A1; KR20100051724A; JP2009062987A; EP2191142A1; US20090060711A1; DK2191142T3; CA2698490A1; AU2008294621A1; EP2232077A1; MX2010002496A; CA2698489A1; AU2010101428A4; AU2010101040B4; CA2928486A1

Abstract

공기 흐름을 발생시키기 위한 송풍기 조립체가 기재되어 있다. 노즐(1) 및 노즐(1)을 통과하는 공기 흐름을 발생시키기 위한 공기 흐름 발생 수단을 포함하는 노블레이드 송풍기 조립체(100)가 제공된다. 노즐(1)은 내부 통로(10), 내부 통로(10)로부터 공기 흐름을 받아들이기 위한 마우스(12), 및 마우스(12)에 인접하여 위치되는 코안다 표면(14)을 포함하고, 마우스(12)는 공기 흐름을 코안다 표면에 향해 유도하도록 되어 있다. 송풍기 조립체는, 블레이드가 구비된 송풍기를 필요로 하지 않는 즉, 노블레이드 송풍기에 의해 발생되는 공기 흐름 및 냉각 공기의 흐름을 생산하는 구성을 제공한다.

Description

송풍기{A FAN}

본 발명은 송풍 기구에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 방, 사무실 또는 다른 가정환경에서 공기 순환 및 공기 흐름을 발생시키기 위한, 책상용 송풍기과 같은 가정용 송풍기에 관한 것이지만 이에 한정되지는 않는다.

많은 형태의 가정용 송풍기가 공지되어 있다. 종래의 송풍기가, 축 중심에 회전을 위해 설치된 단일 세트의 블레이드 또는 베인, 및 블레이드 세트를 회전시키기 위해 축 중심에 설치된 구동 장치를 포함하는 것은 통상적이다. 가정용 송풍기는 다양한 사이즈 및 직경으로 이용될 수 있고, 예를 들면, 천장 송풍기는 1m 이상의 직경을 가질 수 있고, 일반적으로 천장에 매달린 상태로 장착되어 공기의 아래 방향으로의 흐름을 제공하도록 위치되어 방 전체의 냉각을 가능하게 한다.

한편, 책상용 송풍기의 직경은 약 30cm인 경우가 흔하고, 일반적으로 자립형이고 이동식이다. 표준형 책상용 송풍기의 구성에서, 단일 세트의 블레이드는 사용자 근처에 위치하고, 송풍기 블레이드의 회전은 방 안에 또는 방의 일부로 사용자를 향하는 공기 흐름의 전방 흐름을 제공한다. 다른 형태의 송풍기는 바닥에 부착되거나 벽에 설치될 수 있다. 공기의 이동 및 회전은 이른바 '풍속 냉각(wind chill)' 또는 산들바람을 발생시키고, 그 결과, 열이 대류 및 증발을 통하여 사라지기 때문에 사용자는 냉각효과를 느낀다. 미국 등록 디자인 제103,476호에 기재된 것과 같은 송풍기는 책상 또는 테이블 상에 세워두기에 적합하다. 미국 특허 제2,620,127호에서는, 창문에 설치되어 사용되거나 휴대가능 책상용 송풍기로 사용할 수 있는 이중 목적의 송풍기를 기재하고 있다.

가정환경에서는, 기구는 가능한 소형이고 컴팩트한 것이 바람직하다. 미국 특허 제1,767,060호에서는 2개 이상의 선행기술의 송풍기와 동등한 공기 순환을 제공하는 것을 목적으로 하는 진동 기능(oscillating function)을 구비한 책상용 송풍기를 기재고 있다. 가정환경에서는, 부품이 기구로부터 돌출하는 것은 바람직하지 않고, 사용자가 블레이드와 같은 송풍기의 임의의 이동 부분과 접촉할 수 있도록 되어 있는 것은 바람직하지 않다. 미국 등록 디자인 제103,476호에서는 블레이드 주위에 케이지를 기재하고 있다. 다른 형태의 송풍기 또는 순환기는 미국 특허 제2,488,467호, 미국 특허 제2,433,795호 및 일본 특허 제56-167897호에 기재되어 있다. 미국 특허 제2,433,795호에서의 송풍기는 송풍기 블레이드 대신에 회전 쉬라우드(shroud)에 나선형 슬롯을 가진다.

전술한 선행기술의 구성 중 일부는, 송풍기의 이동 부품으로부터의 사용자의 부상을 방지하기 위해서 블레이드 주위에 케이지 또는 쉬라우드와 같은 안전 기구를 가진다. 그러나, 케이지에 있는 블레이드 부품은 청소하기 곤란할 수 있고, 공기를 통한 블레이드의 움직임은 가정 또는 사무실 환경에서 소음으로 지장을 주게 될 수 있다.

특정 선행기술의 구성상의 단점은 송풍기의 블레이드 표면 또는 송풍기의 외측을 향하는 표면에서의 편차로 인해 송풍기에 의해 발생되는 공기 흐름이 사용자에 의해 균일하게 느껴지지 않는다는 것이다. 고르지 않은 또는 '요동하는(choppy)' 공기 흐름은 공기의 일련의 펄스 또는 블라스트(blast)로 느껴질 수 있다. 다른 단점은 송풍기에 의해 생성되는 냉각 효과가 사용자로부터의 거리에 따라 감소한다는 것이다. 이것은 사용자가 송풍기의 혜택을 받기 위해서는 송풍기가 사용자에 근접하게 놓여 있어야 한다는 것을 의미한다.

전술한 바와 같은 송풍기를 사용자에 근접하게 배치하는 것은 부피가 큰 형상 및 구조로 인해, 송풍기가 사용자의 작업 공간 영역에 상당한 양을 차지하기 때문에 항상 가능하다고 볼 수 없다. 특히, 책상 위에 또는 책상에 근접하여 놓인 송풍기의 경우에, 송풍기 본체는 서류 작업, 컴퓨터 또는 다른 사무실 용품을 이용할 수 있는 공간을 감소시킨다.

책상에서 송풍기의 형상 및 구조는 사용자가 이용가능한 작업 공간을 감소시킬 뿐만 아니라 자연 광(또는 인공 광원으로부터의 빛)이 책상 공간에 도달하는 것을 막을 수도 있다. 빛이 잘 드는 공간은, 낮은 채광 상태에서의 장기간 작업으로 인한 눈의 피로 및 기타 관련 건강상의 문제를 감소시킬 수 있다.

본 발명은 위와 같은 선행기술의 단점을 제거한 개선된 송풍기 조립체를 제공하는 것이다. 본 발명의 목적은, 사용시 송풍기의 방출 영역에서 균등한 유량의 공기 흐름을 발생시키는 송풍기 조립체를 제공하는 것이다. 또한, 본 발명의 목적은 송풍기로부터 떨어진 거리에서도 사용자가 선행기술의 송풍기 보다 개선된 공기 흐름과 냉각 효과를 느낄 수 있는 개선된 송풍기 조립체를 제공하는 것이다.

본 발명에 따르면, 기류를 발생시키기 위한 블레이드가 없는 무블레이드 송풍기 조립체(bladeless fan assembly)를 제공하는 것으로, 송풍기 조립체는 노즐 및 노즐을 통과하는 공기 흐름을 발생시키기 위한 공기 흐름 발생 수단을 포함하고, 노즐은 내부 통로, 내부 통로로부터 공기 흐름을 받아들이기 위한 마우스, 및 마우스에 인접하여 위치하는 코안다 표면(Coanda surface)을 포함하고, 마우스는 공기 흐름을 코안다 표면에 향해 유도하도록 되어 있다.

바람직하게는, 이러한 구성에 의하여, 공기 흐름이 발생되고, 블레이드가 구비된 송풍기가 없어도 냉각 효과가 일어난다. 블레이드 없는 구성은, 공기 중에 이동하는 송풍기 블레이드의 소리가 존재하지 않기 때문에 소음을 적게 배출하고, 가동 부품 및 복잡성을 감소시킨다.

송풍기, 특히 바람직한 실시예에서의 송풍기에 관한 이하 설명에서는, '무블레이드(bladeless)'란 용어는 블레이드의 사용 없이 공기가 송풍기 조립체로부터 전방으로 배출 또는 방출되는 장치를 서술하기 위해 사용된다. 이러한 정의에 의해서, 무블레이드 송풍기 조립체는 공기 흐름이 사용자에게 적당한 방향으로 방출되거나 배출되는, 블레이드나 베인 없는 출력 영역 또는 배출 존(zone)을 가지는 것으로 여겨질 수 있다. 무블레이드 송풍기 조립체가, 펌프, 발전기, 모터, 또는 공기 흐름을 발생하기 위한 모터 로터 및 블레이드가 구비된 임펠러와 같은 회전 장치를 포함하는 여타 유체 전달 장치 등의 공기 흐름 발생 수단 또는 발생원으로부터, 일차 공기 소스를 공급받을 수 있다. 모터에 의해 발생되는 공기 공급에 의해서, 공기 흐름이 송풍기 조립체 외부의 실내 공간 또는 환경에서부터 내부 통로를 통과하여 노즐까지 지나가고, 그리고 나서 마우스를 통해 빠져나간다.

이런 이유로, 앞서 송풍기 조립체를 무블레이드로 기술한 것은 동력원, 및 보조 송풍기 기능을 위해 필요한 모터와 같은 부품에까지 확대하려는 의도는 아니다. 보조 송풍기 기능의 예로서, 송풍기의 조명, 조절 및 진동(oscillation)을 들 수 있다.

무블레이드 송풍기 조립체는, 코안다 효과를 이용하는 증폭 영역을 제공하기 위해 코안다 표면을 포함하는 노즐로서 전술한 출력 및 냉각 효과를 달성한다. 코안다 표면은, 표면에 근접한 출력 오리피스(orifice)를 빠져나오는 유체 흐름이 코안다 효과를 나타내는 공지된 형태의 표면이다. 유체는 표면상에 근접하여, 거의 '달라 붙어(clinging to)' 또는 '바짝 붙어(hugging)' 흐르는 경향이 있다. 코안다 효과는 이미 입증되어 관련 증거자료가 충분한 유체 유입(entrainment) 방법으로서, 이에 따라 일차 공기 흐름이 코안다 표면을 향하게 된다. 코안다 표면의 특징, 및 코안다 표면상의 유체 흐름의 효과에 관한 설명은 레바(Reba), 사이언티픽 어메리칸(Scientific American), 214권, 1963년 6월, 84 ~ 92 페이지의 기사에서 알 수 있다.

바람직하게는, 노즐은 개구부를 형성하고, 송풍기 조립체의 외부로부터의 공기는 코안다 표면상으로 유도된 공기 흐름을 따라 개구부를 통과하여 흡입된다. 외부 환경으로부터의 공기는, 코안다 표면상으로 유도된 공기 흐름을 따라 개구부를 통과하여 흡입된다. 바람직하게는, 이러한 구성에 의하여, 송풍기 조립체는 선행기술의 송풍기에서 필요한 개수의 부품보다 적은 개수의 부품으로 제작 및 제조될 수 있다.

본 발명에서, 공기 흐름은 송풍기 조립체의 노즐을 통과하여 발생된다. 이하의 설명에서, 이러한 공기 흐름을 일차 공기 흐름이라고 지칭한다. 일차 공기 흐름은 마우스를 통과하여 노즐을 빠져 나와서, 코안다 표면상을 흐른다. 일차 공기 흐름은 노즐의 마우스 주위에 있는 공기를 유입하여, 이것은 일차 공기 흐름과 동반된 공기 모두를 사용자에게 공급하는 공기 증폭기로서 역할한다. 동반된 공기를 이차 공기 흐름이라고 지칭한다. 이차 공기 흐름은 노즐의 마우스 주위에 실내 공간, 영역, 또는 외부 환경으로부터 흡입되고, 변위에 의하여, 송풍기 조립체 주위에 다른 영역으로부터 흡입된다. 코안다 표면상으로 유도된 일차 공기 흐름과 공기 증폭기에 의해 동반된 이차 공기 흐름과의 혼합은 노즐에 의해 형성되는 개구부로부터 사용자를 향하는 전방으로 배출 또는 방출되는 전체 공기 흐름을 이룬다. 전체 공기 흐름은 송풍기 조립체가 냉각하기에 적당한 공기 흐름을 발생시키기에 충분하다.

송풍기 조립체에 의해 사용자에게 송출되는 공기 흐름은, 다른 선행기술의 장치에 의해 제공되는 것보다 난류가 적고, 더 직선형 공기 흐름 프로파일을 가지는 공기 흐름이라는 이점을 가진다. 난류가 적은 직선형 공기 흐름은 배출점에서 효율적으로 흘러서, 선행기술의 송풍기에 의해 발생되는 공기 흐름보다 난류에 의한 에너지 및 속도의 손실이 적다. 사용자에 있어서 이점은 더 먼 거리에서도 냉각 효과를 느낄 수 있고, 송풍기의 전반적인 효율이 증가한다는 것이다. 이것은 사용자가 송풍기를 작업 공간 또는 책상으로부터 좀 더 먼곳에 두도록 선택하여도 여전히 송풍기의 냉각 효과를 느낄 수 있다는 것을 의미한다.

바람직하게는, 송풍기 조립체는, 원활한 전체 출력이 유지되면서, 일차 공기 흐름이 적어도 15%만큼 증폭되도록 노즐의 마우스 주위에 공기 유입의 결과를 갖는다. 송풍기 조립체의 유입 및 증폭 특징의 결과로서, 선행기술 장치보다 더 높은 효율을 가진 송풍기가 얻어진다. 노즐에 의해 형성되는 개구부로부터 배출되는 공기 흐름은 노즐의 직경을 가로지르는 거의 플랫(flat)한 속도 프로파일을 갖는다. 전반적인 유량 및 프로파일은 층류(laminar) 또는 부분 층류 흐름을 가지는 일부 영역을 구비한 플러그 흐름(plug flow)으로 설명할 수 있다.

바람직하게는, 노즐은 루프를 포함한다. 노즐의 형상은 블레이드가 구비된 송풍기를 위한 공간을 포함하는 요건에 의해 제한되지 않는다. 바람직한 실시예에서, 노즐은 환형이다. 환형 노즐을 제공함으로써, 송풍기는 잠재적으로 광범위한 영역까지 이를 수 있다. 다른 바람직한 실시예에서, 노즐은 적어도 부분적으로 원형이다. 이러한 구성은 송풍기에 대한 다양한 설계 옵션을 제공할 수 있어, 사용자나 소비자가 이용할 수 있는 선택의 폭이 넓어진다.

바람직하게는, 내부 통로는 연속적이다. 이것에 의해 노즐 내에서 원활하고 장애 없는 공기 흐름이 얻어지고, 마찰 손실 및 소음을 감소한다. 이러한 구성에서, 노즐은 단일 부품으로서 제조될 수 있어, 송풍기 조립체의 복잡성이 감소하고, 그것에 의해 제조비가 감소한다.

마우스는 실질적으로 환형인 것이 바람직하다. 실질적으로 환형 마우스를 제공함으로써, 전체 공기 흐름은 광범위한 영역에 걸쳐 사용자를 향해 배출될 수 있다. 바람직하게는, 실내 또는 책상용 송풍기 위치에서의 조명원 또는 자연광은 중앙 개구부를 통하여 사용자에게 이를 수 있다.

바람직하게는, 마우스는 내부 통로와 동심을 이룬다. 이러한 구성은 시각적으로 미적이며, 마우스와 내부 통로의 동심 배치는 제조를 용이하게 한다. 바람직하게는, 코안다 표면은 축에 대해 대칭적이다. 더 바람직하게는, 코안다 표면과 축 사이에 대한 각도는 7°이상 20°이하이고, 바람직하게는 약 15°이다. 이것에 의해, 코안다 표면상에 효율적으로 일차 공기 흐름이 제공되어, 공기 유입 및 이차 공기 흐름이 최대가 되도록 한다.

바람직하게는, 노즐은 축 방향으로 적어도 5cm의 거리 만큼 연장된다. 바람직하게는, 노즐은 루프의 형태로 축을 중심으로 30cm 이상 180cm 이하의 거리 만큼 연장된다. 이것에 의해, 예를 들면, 책상에서 작업하고 있을 때, 사용자의 상체 및 얼굴을 시원하게 하는데 적합할 수 있도록, 다양한 범위의 출력 면적과 개구부 사이즈에서 공기의 배출을 위한 옵션이 얻어진다. 바람직한 실시예에서, 노즐은 코안다 표면의 하류에 위치되는 디퓨저를 포함한다. 디퓨저 표면의 환형 구조, 및 노즐과 디퓨저 표면의 에어로포일(aerofoil) 타입 형상은 소음 및 마찰 손실을 최소한으로 하면서 송풍기 조립체의 증폭 특성을 향상시킬 수 있다.

바람직한 실시예에서, 노즐은 내부 통로 및 마우스를 형성하는 하나 이상의 벽을 포함하고, 하나 이상의 벽은 마우스를 형성하는 서로 마주보는 면을 포함한다. 바람직하게는, 마우스는 출구를 포함하고, 마우스의 출구에서 서로 마주보는 면 사이의 간격은 1mm 이상 5mm 이하이고, 더 바람직하게는, 약 1.3mm 이다. 이러한 구성에 의해, 노즐은 일차 공기 흐름을 코안다 표면상으로 안내하고, 사용자에게 도달하는 비교적 균일한 또는 균일에 가까운 전체 공기 흐름을 제공하는 바람직한 유동 특성을 가질 수 있다.

송풍기의 바람직한 구성에서, 노즐을 통과하는 공기 흐름을 발생시키기 위한 수단은 모터에 의해 구동되는 임펠러를 포함한다. 이러한 구성에 의해, 효율적인 공기 흐름 발생을 하는 송풍기가 얻어진다. 더 바람직하게는, 공기 흐름을 발생시키기 위한 수단은 DC 브러시레스 모터 및 혼류형(mixed flow) 임펠러를 포함한다. 이러한 구성은 모터 브러시로부터의 마찰 손실을 감소시키고, 또한 전통적인 모터의 브러시로부터의 탄소 부스러기(carbon debris)를 감소시킨다. 탄소 부스러기 및 배출물을 감소시키는 것은 깨끗한 곳이나 병원 또는 알레르기가 있는 사람 주위와 같이 오염에 민감한 장소에 있어서 유리하다.

노즐은 베이스부 또는 송풍기 조립체의 다른 부분에 대해 회전가능하거나 피봇가능할 수 있다. 이것에 의해, 필요에 따라, 노즐이 사용자 방향으로 향하거나 또는 사용자로부터 멀게 되도록 할 수 있다. 송풍기 조립체는 책상, 바닥, 벽, 또는 천장에 설치될 수 있다. 이것은 사용자가 냉각을 느끼는 실내 부분을 넓힐 수 있다.

도 1은 송풍기 조립체의 정면도이다.
도 2는 도 1의 송풍기 조립체의 부분 사시도이다.
도 3은 A-A선을 따라 절단한 도 1의 송풍기 조립체의 부분 측단면도이다.
도 4는 도 1의 송풍기 조립체의 부분 확대 측단면 상세도이다.
도 5는 도 3의 B-B선을 따라 절단하여 F 방향으로부터 도시된 송풍기 조립체의 단면도이다.

이하에서는, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명한다.

도 1은 정면에서 바라본 송풍기 조립체(100)의 일 실시예를 나타낸다. 송풍기 조립체(100)는 중앙 개구부(2)로 형성되는 환형 노즐(1)을 포함한다. 또한, 도 2 및 3을 참조하면, 노즐(1)은 내부 통로(10), 마우스(mouth)(12), 마우스(12)에 인접한 코안다 표면(Coanda surface)(14)을 포함한다. 코안다 표면(14)은 마우스(12)에서 나와 코안다 표면(14)으로 유도된 일차 공기 흐름이 코안다 효과에 의해 증폭되도록 구성된다. 노즐(1)은 외부 케이싱(18)을 구비한 베이스(16)에 연결되어 베이스에 의해 지지된다. 베이스(16)는 외부 케이싱(18)을 통과하여 접근 가능한 복수의 선택 버튼(20)을 포함하고, 선택 버튼에 의해 송풍기 조립체(100)를 작동시킬 수 있다.

도 3, 4, 및 5는 송풍기 조립체(100)의 다른 특정한 세부 사항을 나타낸다. 노즐(1)을 통과하는 공기 흐름을 발생시키기 위한 모터(22)가 베이스(16)의 내부에 위치된다. 베이스(16)는 또한, 외부 케이싱(18)에 형성되는 공기 유입구(24)를 포함한다. 모터 하우징(26)이 베이스(16)의 내부에 위치된다. 모터(22)는 모터 하우징(26)에 의해 지지되고 고무 마운트 또는 밀봉 부재(28)에 의해 고정 위치로 유지된다.

도시된 실시예에서, 모터(22)는 DC 브러시레스 모터(brushless motor)이다. 임펠러(impeller)(30)가 로터(22)로부터 외부 방향으로 연장하는 회전 축에 연결되고, 디퓨저(32)가 임펠러(30)의 하류에 위치된다. 디퓨저(32)는 나선형 블레이드를 가지는 고정되고 정지된 디스크를 포함한다.

임펠러(30)의 유입구(34)가 베이스(16)의 외부 케이싱(18)에 형성되는 공기 유입구(24)와 통한다. 디퓨저(32)의 배출구(36) 및 임펠러(30)의 배기부는, 임펠러(30)로부터 노즐(1)의 내부 통로(10)까지 공기 흐름을 확립하기 위하여 베이스(16)의 내부에 위치되는 중공 통로부 또는 덕트와 통한다. 모터(22)는 전기 접속부 및 전원에 연결되고, 컨트롤러(도시되지 않음)에 의해 제어된다. 컨트롤러와 복수의 선택 버튼(20) 사이의 통신은 사용자가 송풍기 조립체(100)를 작동가능하게 한다.

도 3 및 4를 참조하여 노즐(1)의 특징에 대해 설명한다. 노즐(1)의 형상은 환형이다. 이번 실시예에서, 노즐(1)의 직경은 약 350mm이지만, 노즐은 임의의 원하는 직경, 예를 들면, 약 300mm의 직경을 가질 수 있다. 내부 통로(10)는 환형이고 노즐(1) 내의 연속 루프 또는 덕트로서 형성된다. 노즐(1)은 내부 통로(10)와 마우스(12)를 형성하는 하나 이상의 벽으로 형성된다. 이번 실시예에서, 노즐(1)은 내벽(38) 및 외벽(40)을 포함한다. 도시된 실시예에서, 내벽(38) 및 외벽(40)이 서로에 대해 접근하도록, 벽(38, 40)은 루프 또는 폴드 형태로 되어 있다. 내벽(38) 및 외벽(40)은 함께 마우스(12)를 형성하고, 마우스(12)는 축(X)에 대해 연장한다. 마우스(12)는 출구(44)까지 좁아지는 테이퍼된 영역(42)을 포함한다. 출구(44)는 노즐(1)의 내벽과 노즐(1)의 외벽 사이에 형성되는 갭 또는 간격을 포함한다. 마우스(12)의 출구(44)에서, 내벽(38)과 외벽(40)이 서로 마주보는 면 사이의 간격은 1mm ~ 5mm 범위에서 선택된다. 간격의 선택은 송풍기의 원하는 성능 특성에 의존한다. 이번 실시예에서, 출구(44)는 너비가 약 1.3mm이고, 마우스(12) 및 출구(44)는 내부 통로(10)와 동심을 이룬다.

마우스(12)는 코안다 표면(14)에 인접하여 위치한다. 노즐(1)은 또한, 코안다 표면의 하류에 위치된 디퓨저부를 포함한다. 디퓨저부는, 송풍기 조립체(100)로부터 배달되거나 출력되는 공기 흐름의 흐름을 추가적으로 돕기 위한 디퓨저 표면(46)을 포함한다. 도 3에 도시된 실시예에서, 마우스(12) 및 노즐(1)의 전체 구성은 코안다 표면(14)과 축(X) 사이에 대한(subtended) 각도가 약 15°를 이루도록 된다. 이러한 각도는 코안다 표면(14)을 따라 공기가 효율적으로 흐르도록 선택된다. 베이스(16) 및 노즐(1)은 축(x) 방향으로 일정 깊이를 가진다. 노즐(1)은 축 방향으로 약 5cm의 거리만큼 연장된다. 디퓨저 표면(46)과 노즐(1)의 전체 윤곽은 에어로포일(aerofoil) 형상에 근거하고 있고, 도시된 실시예에서, 디퓨저부는 노즐(1)의 전체 깊이의 약 2/3의 거리 만큼 연장된다.

전술한 송풍기 조립체(100)는 다음과 같은 방식으로 동작한다. 사용자가 송풍기 조립체를 작동 또는 가동시키기 위하여 복수의 버튼(20) 중에서 적당한 선택을 하는 경우, 모터(22)를 구동시키기 위해 신호 또는 다른 연락 수단이 보내진다. 이와 같이 모터(22)가 가동되고, 공기는 공기 유입구(24)를 통하여 송풍기 조립체(100) 내로 흡입된다. 바람직한 실시예에서, 공기는 초당 약 20 ~ 30 리터(litre), 바람직하게는 27lℓ/s(리터/초)의 유량으로 흡입된다. 공기는 외부 케이싱(18)을 통과하여, 도 3의 화살표(F)로 도시된 경로를 따라 임펠러(30)의 유입구(34)까지 흐른다. 디퓨저(32)의 배출구(36) 및 임펠러(30)의 배기부를 떠나는 공기 흐름은 내부 통로(10)를 통과하여 서로 반대 방향으로 나아가는 두 개의 공기 흐름으로 나눠진다. 공기 흐름은 마우스(12)에 들어갈 때 수축되고, 마우스(12)의 출구(44)에서 또한 수축된다. 공기 흐름은 일차 공기 흐름으로서 출구(44)를 통하여 빠져나온다.

일차 공기 흐름의 출력 및 방출은 공기 유입구(24)에서 저압 영역이 생기게 하여, 송풍기 조립체(100) 내로 추가적인 공기가 흡입되는 효과를 가져 온다. 송풍기 조립체(100)의 작동으로, 많은 양의 공기 흐름이 노즐(1)을 통하여 개구부(2)를 통과하여 나가도록 유발된다. 일차 공기 흐름은 코안다 표면(14) 및 디퓨저 표면(46) 상으로 흘러 코안다 효과에 의해 증폭된다. 이차 공기 흐름이 외부 환경, 특히 출구(44) 주위의 영역 및 노즐(1)의 외부 에지 주위에서 공기의 유입에 의해 발생된다. 일차 공기 흐름을 따라 동반되는 이차 공기 흐름의 일부는 또한, 디퓨저 표면(46)으로 안내될 수 있다. 이차 공기 흐름은 개구부(2)를 통과하여 흐르고, 개구부에서 이차 공기 흐름은 일차 공기 흐름과 결합하여 송풍기 조립체(100)로부터 앞으로 방출되는 전체 공기 흐름을 500 ~ 700ℓ/s로 발생하게 된다.

유입 및 증폭의 조합은, 송풍기 조립체(100)의 개구부(2)로부터의 전체 공기 흐름이 방출 영역에 인접하여 코안다 또는 증폭 효과를 가지는 면을 구비하지 않은 송풍기 조립체에서의 공기 흐름 출력보다 많도록 한다.

증폭 및 층류(laminar) 형태로 생산된 공기 흐름은 노즐(1)로부터 사용자를 향하는 방향으로 공기의 지속적인 흐름이 되도록 한다. 사용자로부터 노즐 직경의 최대 3배 거리(즉, 약 1000 ~ 1200mm)에서의 유량은 약 400 ~ 500ℓ/s이다. 전체 공기 흐름의 속도는 약 3 ~ 4m/s(미터/초)이다. 이보다 더 높은 속도는 코안다 표면(14)과 축(X) 사이에 대한 각도를 감소시킴으로써 달성된다. 각도가 작을수록 전체 공기 흐름이 더 집중되고 방향성 있는 상태로 방출되게 된다. 이러한 형태의 공기 흐름은 고속이지만 감소된 질량 유량으로 방출되는 경향이 있다. 반대로, 더 큰 질량 유량은 코안다 표면과 축 사이의 각도를 증가시킴으로써 달성된다. 이러한 경우에, 방출되는 공기 흐름의 속도는 감속되지만 발생되는 질량 유량은 증가한다. 이와 같이, 송풍기 조립체의 성능은, 코안다 표면과 축(X) 사이에 대한 각도를 바꿈으로써 변경된다.

본 발명은 전술한 상세한 설명에 한정되지 않는다. 다양한 변형이 당업자에게 자명하다. 예를 들면, 송풍기는 다른 높이 또는 직경이 될 수 있다. 송풍기는 책상 위에 위치될 필요가 없고 자립형, 벽 설치형, 또는 천정 설치형이 될 수 있다. 송풍기 형상은 공기의 냉각류가 필요한 임의의 상황 또는 장소에서도 적합하도록 조정될 수 있다. 휴대용 송풍기는 예를 들면 5cm 직경의 작은 노즐을 가질 수 있다. 노즐을 통과하는 공기 흐름을 발생시키기 위한 수단은 모터 또는 다른 공기 배출 장치가 될 수 있고, 공기 배출 장치는, 송풍기 조립체가 실내에서 공기 흐름을 발생할 수 있도록 사용될 수 있는 임의의 공기 블로어(blower) 또는 진공원과 같은 것이 된다. 공기 흐름 발생 수단으로, 모터는, 예를 들면, AC 유도 모터 또는 DC 브러시레스 모터 형태와 같은 모터가 될 수 있지만, 또한 펌프, 또는 공기 흐름을 발생시키거나 생성시키기는 방향성 있는 유체 흐름을 제공하는 다른 수단과 같은 임의의 적합한 공기 흐름 장치 또는 공기 운반 장치를 포함할 수 있다. 모터의 특징은, 모터 하우징 내에서와 모터 통과시 약간의 정압 손실을 회복하기 위해 모터의 하류에 위치되는 디퓨저 또는 제2 디퓨저를 포함할 수 있다.

마우스의 출구는 개조될 수 있다. 마우스의 출구는 공기 흐름을 최대로 하기 위하여 다양한 간격으로 넓히거나 좁게 될 수 있다. 코안다 효과는 다수의 다양한 면에서 발생하도록 만들어질 수 있고, 또는, 필요한 유량 및 유입을 달성하도록 다수의 내부 설계 또는 외부 설계가 조합하여 사용될 수 있다.

노즐의 다른 형상이 예상될 수 있다. 예를 들면, 노즐은 타원형 또는 '경기장(racetrack)' 형태를 포함하여, 단일의 스트립 또는 선, 또는 블록 형태로 사용될 수 있다. 본 송풍기 조립체는 블레이드가 없기 때문에 중앙 부분에 접근을 제공한다. 이것은 조명 또는 시계 또는 LCD 디스플레이와 같은 추가적인 특징부가 노즐에 의해 형성되는 개구부에 제공될 수 있다는 것을 의미한다.

다른 특징으로서, 사용자가 노즐의 움직임과 조정을 용이하게 하기 위하여, 베이스가 피봇 가능하거나 기울여질 수 있다.

Claims

기류를 발생시키기 위한 무블레이드(bladeless) 송풍기 조립체로서,
상기 송풍기 조립체는, 베이스와 연결되고 상기 베이스에 의해 지지되어 있는 노즐을 포함하고,
상기 베이스는 상기 노즐을 통과하는 공기 흐름을 발생시키기 위한 공기 흐름 발생 수단을 포함하고,
상기 공기 흐름 발생 수단은 혼류형(mixed flow) 임펠러, 상기 임펠러를 구동하기 위한 모터, 및 상기 임펠러의 하류에 위치한 디퓨저를 포함하고,
상기 노즐은 내부 통로를 함께 형성하는 외벽 및 내벽을 포함하되, 상기 외벽과 내벽은 서로 접근하여 상기 내부 통로로부터의 공기 흐름을 받아들이기 위한 마우스를 형성하도록 배열되어 있고,
상기 마우스는 상기 외벽과 내벽 사이에 형성된 출구 쪽으로 좁아지는 테이퍼 영역을 포함하고,
상기 노즐은 상기 마우스에 인접하여 위치되는 코안다 표면(Coanda surface)을 포함하되, 상기 마우스는 상기 공기 흐름을 상기 코안다 표면으로 유도하도록 되어 있는, 송풍기 조립체.
제1항에 있어서,
상기 노즐은 개구부를 형성하고, 상기 개구부를 통해 상기 송풍기 조립체의 외부로부터의 공기가 상기 코안다 표면상으로 유도된 상기 공기 흐름을 따라 흡입되는, 송풍기 조립체.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 노즐은 루프(loop)를 포함하는, 송풍기 조립체.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 노즐은 환형인, 송풍기 조립체.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 노즐은 적어도 부분적으로 원형인, 송풍기 조립체.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 내부 통로는 연속적인, 송풍기 조립체.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 내부 통로는 환형인, 송풍기 조립체.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 마우스는 환형인, 송풍기 조립체.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 마우스는 상기 내부 통로와 동심을 이루는, 송풍기 조립체.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 마우스는 축(X) 주위로 연장되고, 상기 코안다 표면은 상기 축을 중심으로 대칭인, 송풍기 조립체.
제10항에 있어서,
상기 코안다 표면과 상기 축 사이에 대한 각도(angle subtended)는 7°이상 20°이하인, 송풍기 조립체.
제10항에 있어서,
상기 노즐은 상기 축 방향으로 5cm 이상의 거리 만큼 연장되는, 송풍기 조립체.
제10항에 있어서,
상기 노즐은 30cm 이상 80cm 이하의 거리 만큼 상기 축을 중심으로 연장되는, 송풍기 조립체.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 노즐은 상기 코안다 표면의 하류에 위치된 디퓨저를 포함하는, 송풍기 조립체.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 외벽과 내벽은 상기 마우스를 형성하는 서로 마주보는 면을 포함하는, 송풍기 조립체.
제15항에 있어서,
상기 마우스는 출구를 포함하고, 상기 마우스의 상기 출구에서 상기 서로 마주보는 면 사이의 간격은 1mm 이상 5mm 이하인, 송풍기 조립체.
제1항에 있어서,
상기 모터는 DC 브러시레스 모터(brushless motor)인, 송풍기 조립체.
제10항에 있어서,
상기 코안다 표면과 상기 축 사이에 대한 각도(angle subtended)는 15°인, 송풍기 조립체.
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