KR101331103B1 - 실내 순환용 팬블레이드와 이를 이용한 순환장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 창고와 같은 대형 구조물이나 장비 혹은 부품, 재료등을 보관하는 시설구조물에 설치하여 내부의 공기를 적절히 순환가능하게 하는 순환장치용 블레이드와 이를 이용한 순환장치에 관한 것이다.
본 발명은 리딩에지부와 트레일링에지부사이의 폭 그리고 상블레이드의 반경을 다르게 구성하여 서로 다른 순환풍이 단일의 블레이드로 생성가능하게 하였다.
또한 더나아가서 트레일링에지부에 윙렛을 설치하여 또 다른 순환풍의 변화를 유도하였으며 동시에 이 윙렛의 크기의 변화로 더욱 다양한 변화의 바람을 유도하게 하였다.
따라서 단일의 팬블레이드를 여러 각도에서 중첩 설치하게 되면, 이들이 생성한 바람이 중간변환부를 중심으로 서로 다르게 생성되고, 연이어 회전하는 팬블레이드에 의하여 생성된 다른 바람이 다시 중첩이 되도록 하면서 작업장의 하부로 도달시에는 일정한 층류가 아닌 복잡한 방향의 와류로 도달하여 실내작업장의 공기가 전체적으로 고르게 순환토록 하였다.

Description

실내 순환용 팬블레이드와 이를 이용한 순환장치{Fan blade for the indoor air circulation and its instrument using this blade}

본 발명은 창고와 같은 대형 구조물이나 장비 혹은 부품, 재료등을 보관하는 시설구조물에 설치하여 내부의 공기를 적절히 순환가능하게 하는 순환장치용 블레이드와 이를 이용한 순환장치에 관한 것이다.

대형 작업장이나 부품 혹은 재료들을 보관하는 대형시설물에는 작업원에 대한 가능한 쾌적한 환경을 제공하여야 작업 효울이 높아지며, 보관되어 있는 장비나 부품들의 손상을 막을 수 있다.

이외에도 대형 가축 사육장과 같은 곳에서도 동절기와 하절기의 냉난방이 가장 최적의 상태로 유지할 수 있을 수록 생산성이 높아지고 질병을 차단할 수 있다.

예를 들어. 무더운 날에는 냉방장치를 가동한다하여도 냉풍의 충분한 순호나이 이루어지지 않을 경우 작업환경이나 부품보관장소의 일부분만이 냉방이 되고 타지역은 충분한 냉방환경을 제공하지 못한다. 이러한 단점을 개선하기 위하여 도 1과 같은 대형의 팬을 천정 혹은 벽면에 설치하여 작업장이나 적재장소의 전체로 바람이 순환토록 유도하고 있다.

이러한 순환팬의 설치로 충분치 못하지만 냉난방의 열순환이 이루어지면서 어느 정도 냉난방 효율을 높이게 한다. 그러나 이러한 팬블레이드는 단순한 공기순환을 위한 정도에 머물고 있고, 사용에너지에 대비하여 최적의 순환을 위한 블레이드구조를 갖지 못하고 있다.

예를 들어 단순한 순환풍이 아니라 내부의 공기층이 난류, 즉 레이놀즈상수값으로 적어도 4000 이상의 비층류구조를 갖는 순환풍이 내부의 대부분에 펼쳐질 수 있으면서도 팬블레이드 구조물의 작동에너지가 최소화한 순환장치는 미정인 상태이다.

본 발명은 실내 작업장에 설치하는 일반적인 팬을 이용한 순환장치와 달리 저속운행하면서도 실내공기가 비층류형태로 실내 전체에 퍼질 수 있는 팬블레이드와 이것을 이용한 순환장치를 제공하고자 한다.

본 발명은 팬블레이드의 리딩에지부와 트레일링에지부에 이르는 블레이드의 구조를 블레이드베이스부와 블레이드팁부까지 다르게 구성하여 단일의 블레이드 회전으로 서로 다른 순환풍을 생성가능하게 하였다.

본 발명은 팬블레이드를 중간변환부를 중심으로 하여 베이스부와 팁부에 별도의 블레이드를 다르게 구성하였다.

청구항 1의 경우 리딩에지부와 트레일링에지부사이의 폭 그리고 상블레이드의 반경을 다르게 구성하여 서로 다른 순환풍이 단일의 블레이드로 생성가능하게 하였다.

청구항 2 의 경우 더나아가서 트레일링에지부에 윙렛을 설치하여 또 다른 순환풍의 변화를 유도하였으며 동시에 이 윙렛의 크기의 변화로 더욱 다양한 변화의 바람을 유도하게 하였다.

청구항 3의 경우는 이러한 팬블레이드를 설치하여 준 순환장치로 최적의 실내공기순환을 유도할 수 있게 하였다.

청구항 4의 경우 피치각이 다양한 실험결과 22 내지 24도에서 가장 효율적인(산들바람, 초속 2 내지 6 m/sec) 순환풍을 유도하였다.

청구항 5 의 경우 천정의 회전하는 구동모터가 분당 10 내지 20 rpm으로 순환하면서 최적의 순환풍을 유도할 수 있게 하였다.

도 1 은 본 발명의 팬블레이드 평면측에서본 사시도,
도 2 는 본 발명의 팬블레이드의 저면측에서본 사시도,
도 3 은 본 발명의 팬블레이드의 평면도,
도 4 는 본 발명의 팬블레이드의 AA, BB, CC선 단면도,
도 5 는 본 발명의 팬블레이드의 정면측에서 본 경사각표시상태도,
도 6 은 본 발명의 팬블레이드의 실제 조립시 피치각을 표시한 단면구성도,
도 7 은 본 발명의 실제 조립된 순환장치의 사시도임.

본 발명은 실내의 상하부와 좌우측면의 실내공기를 실내의 다른 적재물이나 작업원에 대한 이질감을 주지않으면서도 순환을 가장 효율적으로 가능하게 하는 팬블레이드에 관한 것이다.

본 발명은 하나의 팬블레이드의 회전으로 인한 순환풍을 발생할 경우, 팬블레이드의 상블레이드와 블레이드저면의 변화, 리딩에지와 트레일링에지의 변화, 피치각의 변화, 트레일링에지에 대한 윙렛의 설치와 변화를 주었다. 이러한 블레이드의 구조적인 다양성으로 인하여 단일의 블레이드의 회전이지만 발생하는 순환풍이 여러가지의 변화를 주도록 하였다.

본 발명은 이러한 팬블레이드를 저속회전하는 실내 순환장치를 함께 제공하고자 한다.

이하 본 발명의 대표적인 실시예를 첨부한 도면에 의하여 구체적으로 설명한다. 본 발명에서 대표적으로 도시한 도 1과 2 는 팬블레이드의 정면측에서 본사시도와 저면측에서본 사시도에 도시하듯이 팬블레이드의 중간부분을 향하여 트레일링에지부가 경사를 이루어 폭이 좁혀지도록 하였다. 또한 상기한 트레일링에지부의 경사와 함께 상블레이드의 원주면도 점차 증가토록하여 점차 평탄화하도록 하였다.

보다 구체적으로 본 발명은 라운드형태의 리딩에지부(10)는 블레이드베이스(50)에서부터 블레이드팁(100)까지 직선으로 구성하는 반면에 트레일링에지부(20)는 중간변환부(25)를 향하여 경사지게 구성하여 리딩에지부와 트레일링에지부의 폭이 점차 좁아지도록 구성하였다.

이러한 구성은 팬블레이드의 회전이 되면 블레이드베이스에서부터 블레이드팁가지의 회전반경은 점차 넓어지며, 이러한 회전반경의 확장은 상대적으로 블레이드팁을 향할 수록 속도가 빨라진다는 것과 같다. 따라서 중간변환부까지 블레이드와 공기와의 접촉면적을 서서히 줄여주어 가능한 균일한 바람을 발생토록 최대한 유도한 것이다.

더욱 구체적으로는 베이스폭(D) 과 팁폭(D1) 및 중간변환부폭(D2)가 0.6D ≤ D1≒ D2 ≤ 0.7D 가 되도록 구성하였다. 즉, 팁폭과 중간변화부폭은 동일 또는 오차범위안에서 일치토록 구성하는 반면에 이것의 폭이 베이스폭보다 0.6 내지 0.7배로 한정하였다. 이러한 한정은 본 발명자가 베이스폭과 팁폭(≒ 중간변화부폭)을 다양하게 변화하면서 실험한 결과 가장 적합한 폭의 범위이다.

본 발명의 또 다른 특징으로는 블레이드팁에 별도의 테일렛(tail-let)을 설치하여 주는 것이다. 본 발명의 실제 설치실험시 상기한 테일렛의 설치전후에 순환풍의 발생이 적어도 3 내지 4배의 차이를 보이고 있다. 테일렛은 블레이드의 크기에 따라 다양하게 폭과 면적을 달리하여 설치한다. 이러한 선택은 현장설치상황에 맞추어 가변적으로 변형하게 된다.

본 발명의 또 다른 특징으로 상블레이드(16)의 굴곡반경(R)과 중간변환부의 굴곡반경(R1)이 1.5R ≤ R1 ≤ 1.7R 이 되도록 구성하였다. 이러한 구성은 블레이드팁과 블레이드베이스에 걸쳐 반경이 일정하지 않고 중간변화부의 반경이 50 내지 70% 크게 구성하였다. 굴곡반경이 크게 함에 따라 중간변화부와 상블레이드를 통과하는 공기의 속도차이로 중간변화부의 양력이 상대적으로 크게 된다. 이러한 양력의 차이로 비교적 내부로 공기를 집중시키는 효과를 발휘한다.

본 발명의 또 다른 특징으로 블레이드베이스에서부터 블레이드팁까지의 저면(15)이 수평면과 경사각(A)이 있도록 구성하는 것으로, 보다 구체적으로는 경사각이 약 2 내지 4도의 각도 변환을 주었다. 경사각을 2도 보다 낮거나 4도보다 높게 구성하여 실험한 결과 낮은 경우 목표한 순환풍의 생성이 거의 없으며, 4도보다 높게 구성하면 심한 와류발생와 블레이드의 진동여파로 인하여 순환장치의 안전성에 문제를 줄 수 있었다.

상기한 블레이드베이스의 상블레이드(16)의 굴곡반경을 중간변환부까지 점차 작아지도록 구성한 것으로, 이러한 구성도 블레이드베이스에서부터 점차 회전반경이 커지므로 그에 따른 회전속도도 증가하므로 그에 맞추어 반경을 줄여주어 보다 균일한 순환풍을 발생토록 하였다.

본 발명에서 이와 같이 블레이드베이스에서부터 중간변화부까지 트레일링에지부의 경사구조, 상블레이드의 반경감소, 블레이드저면의 축소가 동시적으로 이루어지면서 가능한 중간변환부까지는 하나의 순환풍을 발생토록 하였다.

본 발명에서 이렇게 구성되어진 중간변환부까지의 상블레이드와 블레이드저면의 크기변화가 중간변환부에서부타 블레이드팁까지는 변화가 없도록 구성하였다.

중간변환부에서부터 블레이드팁까지는 비교적 균일한 크기를 갖도록 구성하여 이곳에서는 보다 심한 와류가 발생토록 하였다. 따라서 중간변환부까지의 1차적인 순환풍과 중간변환부에서부터 발생하는 심한와류를 갖는 순환풍이 서로 확장되면서 겹쳐지게 되어 보다 복잡한 와류가 발생하게 된다.

본 발명은 더 나아가서 블레이드저면(15)을 수평면으로 구성하면서 트레일링부에 윙렛(30)을 설치하여 주었다.

윙렛도 상기한 블레이드베이스에서부터 중간변환부까지 점차 축소토록 구성하였다.

이러한 윙렛의 설치로 블레이드베이스에서부터 중간변환부까지 발생하였던 1차적인 순환풍이 이 윙렛의 영향으로 순환풍의 풍량을 높이는 동시에 점차 와류의 발생을 가속화하였다. 그리고 중간변환부에서부터의 윙렛은 이곳에서 발생하는 심한 와류에 대하여도 영향을 주게 된다.

따라서 전체적으로 볼 때 도 3에 도시하듯이 블레이드베이스부에서 부터 중간변환부는 트레일링에지부가 중간을 향하여 경사지게 구성한 것이다.

블레이드베이스에서부터 중간변환부까지의 윙렛의 피치각(P1)이 2 내지 3도 증가토록 구성하여 주는 것이다.

블레이드의 중간변환부를 중심으로 블레이드베이스에서부터 블레이드팁까지 변화가 발생하여 블레이드의 회전시 블레이드와 마주치는 공기가 중간변환부를 중심으로 다른 방향의 층류를 형성하게 된다.

이러한 단일의 날개로 발생한 다른 층류가 연이어 회전하는 다른 날개의 분리된 층류와 부딪치면서 와류가 심하게 발생하게 된다. 특히 트레일링에지부에 형성되어진 윙렛으로 인하여 블레이드저면과 상블레이드를 통과한 기압차에 의한 공기가 다시 윙렛으로 인하여 블레이드저면의 공기는 더욱 낮은 기압으로 변화하게 된다. 또한 윙렛은 중간변환부에 까지 점차 각도와 길이를 다르게 하므로 블레이드저면과 상블레이드의 공기에 더욱 심한 기압차와 와류를 형성하여 준다.

이상과 같이 본 발명의 팬블레이드는 중간변환부까지의 순환풍과 이곳에서부터 블레이드팁까지의 순환풍이 서로 중첩되면서 또 다른 불규칙한 복잡한 와류를 형성하여 실제 작업장의 저면에 도달시에는 작업원이 천정에 설치되어진 팬블레이드에서 오는 직접적인 바람이 아닌 전후좌우상하의 사방으로 부터 오는 바람으로 인식하게 된다. 따라서 냉난방의 혹은 실내습도 자동조절장치에 의한 습도 역시 이러한 복잡한 바람의 영향으로 실내전체에 고르게 균분하여 최대의 효과를 거둘 수 있게 되었다.

본 발명의 상기한 구성에 따른 팬블레이드를 이용한 순환장치는 도 5와 6에 도시하듯이 블레이드베이스에 구동부의 구동축(200)과 연결된 허브(201)에 체결가능하도록 체결부(102)가 형성되어져 있다. 본 발명에서 허브는 도 6에 도시하듯이 팬블레이드의 체결부와 체결시 수평면과 블레이드저면은 피치각(P)이 22 내지 26도를 이루도록 구성하며, 윙렛의 피치각(P1)은 이보다 1 내지 2도가 크게 구성하였다.

본 발명에서 블레이드저면의 피치각과 윙렛의 피치각을 다르게 구성하여 도 6에 도시하듯이 리딩에지부에서부터 윙렛까지의 순환풍이 윙렛에서부터 트레일링에지까지의 각도변환으로 다시 재충돌과 와류가 발생하면서 복잡한 바람의 순환을 유도하게 하였다. 그리고 이러한 피치각의 변환은 중간변환부에서부터 블레이드팁부까지의 블레이드저면과 상블레이드의 공기접촉면적의 변화로 인하여 또 다시 다른 형태의 순환풍을 발생하게 되면서 이들이 서로 중첩되어 복잡한 와류를 형성하게 하였다.

10:리딩에지부 15:블레이드저면 50:블레이드베이스 100:블레이드팁 20:트레일링에지부 25:중간변환부

Claims (5)

1. 수구동모터의 출력축과 연결되어진 구동축, 이 구동축과 연결하는 허브 그리고 허브에 팬블레이드를 체결하여 구성되어진 순환장치용 팬블레이드에 있어서,
   리딩에지부(10)는 블레이드베이스(50)에서부터 블레이드팁(100)까지 직선으로 구성하는 반면에 트레일링에지부(20)는 중간변환부(25)를 향하여 경사지도록 베이스폭(D) 과 팁폭(D1) 및 중간변환부폭(D2)이 0.6D ≤ D1≒ D2 ≤ 0.7D 가 되도록 구성하며,
   상블레이드(16)의 굴곡반경(R)과 중간변환부의 굴곡반경(R1)이 1.5R ≤ R1 ≤ 1.7R 이 되도록 구성하며,
   블레이드베이스에서부터 블레이드팁까지의 저면(15)이 수평면과 경사각(A)이 2 내지 4도가 되도록 구성하는 것을 특징으로 하는 순환장치용 팬블레이드.
   
   
2. 구동모터의 출력축과 연결되어진 구동축, 이 구동축과 연결하는 허브 그리고 허브에 팬블레이드를 체결하여 구성되어진 순환장치에 있어서,
   라운드형태의 리딩에지부(10)는 블레이드베이스(50)에서부터 블레이드팁(100)까지 직선으로 구성하는 반면에 트레일링에지부(20)는 중간변환부(25)를 향하여 경사지도록 베이스폭(D) 과 팁폭(D1) 및 중간변환부폭(D2)가 0.6D ≤ D1≒ D2 ≤ 0.7D 가 되도록 구성하며,
   상블레이드(16)의 굴곡반경(R)과 중간변환부의 굴곡반경(R1)이 1.5R ≤ R1 ≤ 1.7R 이 되도록 구성한 팬블레이드를 구동축(200)과 연결된 허브(201)에 체결하되,
   블레이드베이스에서부터 중간변환부까지의 윙렛의 피치각(P1)이 블레이드저면부의 피치각(P)보다 2 내지 3도 증가토록 구성하여 주는 것을 특징으로 하는 순환장치.
   
3. 제 2 항에 있어서,
   피치각(p)이 22 내지 24도인 것을 특징으로 하는 순환장치.
   
   
   
4. 삭제
5. 삭제

Images