KR102537524B1 - 팬 - Google Patents

Abstract

본 발명의 실시예에 따른 팬은, 허브 및 상기 허브로부터 연장되는 블레이드를 포함하는 팬에 있어서, 상기 블레이드는, 부압면; 상기 부압면에 반대되는 면인 정압면; 및 상기 부압면으로부터 돌출되어 상기 블레이드의 후단까지 연장되는 릿지를 포함할 수 있다. 이에 의하면, 부압면의 유동 박리 현상을 감소시키는 동시에 팬의 유동 성능을 상대적으로 향상시킬 수 있다.

Description

팬 {FAN}

본 발명은 팬에 관한 것이다.

일반적으로 공기조화기는 실내 공기 또는 실외 공기를 팬에 의하여 송풍하고, 송풍된 공기는 증발기를 유동하는 냉매와 열교환되거나, 히터를 유동하는 냉각수와 열교환된다.

상기 열교환된 공기는 냉기 또는 온기 상태가 되고, 상기 냉기 또는 온기를 실내에 송풍함으로써 실내의 냉방 또는 난방이 수행될 수 있다.

여기서, 송풍을 제공하는 팬은 회전 모터와 연결할 수 있는 허브(10), 상기 허브에서 연장되는 다수의 블레이드를 포함할 수 있다.

그리고 상기 블레이드는 부압면(negative pressure surface)과 상기 부압면에 반대면인 정압면(positive pressure surface)을 포함할 수 있다.

한편, 상기 블레이드가 어느 일 방향으로 회전할 때, 상기 부압면을 따라 유동하는 공기에는 유동 박리 현상이 발생할 수 있다. 상기 유동 박리 현상은 소음을 증가시키는 원인이 되며, 팬의 효율을 저하시키는 원인이 된다.

이와 관련된 선행 문헌 정보는 아래와 같다.

1. 공개번호(공개일자): 공개특허공보 10-2014-0124892 (2014년 10월 28일)

발명의 명칭: 팬

본 발명의 목적은 소음을 저감하는 동시에, 더 많은 유동을 발생시킬 수 있는 팬을 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 종래 팬에 비하여 상대적으로 공기 유동 성능을 향상시킬 수 있는 팬을 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 팬의 부압면을 따라 이동하는 공기의 유동 저항을 최소화할 수 있는 팬을 제공하는 것이다.

상술한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 실시예에 따른 팬은, 허브 및 상기 허브로부터 연장되는 블레이드를 포함하는 팬에 있어서, 상기 블레이드는, 부압면; 상기 부압면에 반대되는 면인 정압면; 및 상기 부압면으로부터 돌출되어 상기 블레이드의 후단까지 연장되는 릿지를 포함할 수 있다. 이에 의하면, 부압면의 유동 박리 현상을 감소시키는 동시에 팬의 유동 성능을 상대적으로 향상시킬 수 있다.

또한, 상기 릿지는, 상기 허브로부터 반경 방향으로 연장되는 상기 부압면의 연장 방향과 수직 방향으로 돌출되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 릿지는 소정의 곡률을 이루도록 연장되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 릿지는, 상기 허브의 중심을 기준으로 상기 부압면에 호(arc)를 그리는 형상으로 돌출되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 릿지는 다수로 구비되며, 상기 다수의 릿지는 상기 허브로 멀어질수록 연장 길이가 길어지도록 형성하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 다수의 릿지는, 상기 부압면의 연장 방향을 따라 소정의 간격으로 서로 이격되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 다수의 릿지는, 상기 허브에 가장 가까운 거리에 위치하는 제 1 릿지; 및 상기 허브에 가장 먼 거리에 위치하는 제 2 릿지를 포함하며, 상기 제 1 릿지는 상기 제 2 릿지 보다 연장 길이가 짧은 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 제 1 릿지, 상기 부압면으로부터 돌출이 시작되는 시작단부; 및 상기 시작단부로부터 연장되어 상기 블레이드의 후단과 맞닿는 연장단부를 포함하며, 상기 시작단부와 상기 허브의 중심 간의 거리는, 상기 연장단부와 상기 허브의 중심간의 거리 보다 짧은 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 릿지는 상기 부압면으로부터 돌출되는 일 지점이 상기 부압면의 폭을 이등분하는 지점인 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 릿지는, 상기 부압면으로부터 돌출되어 외측으로 노출되는 외주면이 곡면을 이루는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 릿지는, 폭(w)이 3.5mm 이하이며, 높이(h)가 6.5mm 이하로 형성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 릿지는, 상기 블레이드 후단을 향할수록 높이가 높아지도록 연장되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 릿지는, 상기 블레이드 후단으로 연장되는 돌출 단부의 높낮이가 변화하며 연장되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 릿지는, 상기 블레이드 후단으로 연장되는 돌출 단부가 굴곡을 가지도록 형성하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 릿지는, 상기 블레이드 후단을 향할수록 높이가 높아지는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따르면, 릿지에 의하여 부압면에 형성되는 와류(vortex)에 의하여 유동 박리 현상을 지연시킬 수 있는 장점이 있다. 즉, 팬의 소음을 저감시키고 팬의 성능을 향상시킬 수 있다.

또한, 부압면을 따라 이동하는 공기가 릿지에 의하여 가이드되면서 반경방향의 속도성분을 감소시켜 부압면의 압력을 감소시킬 수 있는 장점이 있다. 즉, 팬의 정압면과 부압면의 압력 차이를 상대적으로 커지도록 함으로써 팬의 효율을 향상시킬 수 있다.

또한, 팬의 양항비(Lift Drag ratio)를 증가시킬 수 있는 장점이 있다. 이에 의하면, 종래 팬과 동일한 소비전력 대비 제공 풍량을 증대시킬 수 있는 장점이 있다.

또한, 릿지에 의해 발생할 수 있는 유동 저항을 최소화할 수 있는 장점이 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 팬을 보여주는 도면
도 2는 도 1의 ‘A’ 영역을 확대한 도면
도 3은 도 1의 ‘A’ 영역을 하측에서 바라본 저면도
도 4는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 블레이드 후단의 정면도
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 릿지의 폭과 높이에 따른 팬 효율 실험 그래프
도 6은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 블레이드 후단의 정면도
도 7은 본 발명의 제 3 실시예에 따른 블레이드 측단의 정면도

이하, 본 발명의 일부 실시 예들을 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명의 실시 예를 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 실시 예에 대한 이해를 방해한다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.

또한, 본 발명의 실시 예의 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. 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나 접속될 수 있지만, 각 구성 요소 사이에 또 다른 구성 요소가 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 팬을 보여주는 도면이고, 도 2는 도 1의 ‘A’ 영역을 확대한 도면이다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 팬(1)은 모터에 연결되어 회전할 수 있는 허브(100) 및 상시 허브(100)에서 연장되는 블레이드(200)를 포함할 수 있다.

상기 허브(100)는 상기 팬(1)의 중심에 위치할 수 있다. 따라서, 상기 팬(1)의 중심축은 상기 허브(100)의 중심축과 동일할 수 있다.

도 1에서 상기 팬(1)의 중심축을 기준으로, 회전 방향을 원주 방향으로 정의하고, 외측으로 향하는 방향을 반경 방향으로 정의한다. 따라서, 상기 허브(100)의 외주면은 상기 중심축으로부터 소정의 반경만큼 이격된 위치에서 원주 방향으로 연장될 수 있다. 또한, 상기 허브(100)의 외주면은 상방을 향하여 직경이 작아지도록 형성할 수 있다.

상기 블레이드(200)는 상기 허브(100)로부터 반경 방향으로 연장될 수 있다.

여기서, 상기 블레이드(200)가 연장되는 반경 방향을 블레이드의 길이 방향 또는 가로 방향으로 정의할 수 있다. 그리고 상기 블레이드(200)가 전단(210)으로부터 후단(230)까지 연장되는 방향, 즉 상기 길이 방향에 수직한 방향을 블레이드의 폭 방향 또는 세로 방향으로 정의할 수 있다.

후술할 다수의 릿지(300)는 상기 블레이드의 폭 방향 또는 블레이드의 세로 방향으로 연장되도록 상기 부압면(350)에 형성할 수 있다.

상기 블레이드(200)는 다수 개로 구비될 수 있다. 일례로, 다수의 블레이드(200)는 서로 소정의 간격을 갖도록 위치할 수 있다. 여기서, 상기 블레이드(200)의 개수는 제한이 없다.

상기 블레이드(200)는 설정된 곡률을 가지도록 형성되는 리딩엣지(210), 상기 리딩엣지(210)와 연결되어 상기 블레이드(200)의 외측면을 형성하는 블레이드 측단(220) 및 상기 블레이드 측단(220)과 트레일링엣지(230)를 포함할 수 있다.

그리고 상기 리딩엣지(210)는 상기 블레이드(200)의 전단을 형성할 수 있다. 또한, 상기 트레일링엣지(230)는 상기 블레이드(200)의 후단을 형성할 수 있다.

상기 블레이드(200)는 정압면(240)과 상기 정압면(240)의 반대면인 부압면(250)을 포함할 수 있다. 일례로, 도 1을 기준으로 상기 블레이드(200)의 상면은 정압면(240)을 형성할 수 있으며, 상기 블레이드(200)의 하면은 부압면(250)을 형성할 수 있다.

한편, 상기 허브(100)는 연결된 모터의 작동에 의해 어느 일 방향으로 회전할 수 있다. 상기 회전에 의하여 공기는 상기 리딩엣지(210)에 먼저 접촉한 후 상기 부압면(250)을 따라 유동할 수 있다.

상기 부압면(250)을 따라 유동하는 공기는 상기 트레일링엣지(230) 근처에서 떨어지게 되면서, 상술한 선행 문헌에 개시되는 바와 같이 유동 박리 현상이 발생할 수 있다.

상기 유동 박리 현상은 블레이드(200)의 표면에 압력 변동을 발생시켜 소음의 원인이 되고, 양력(Lift)과 항력(Drag)의 비인 양항비(L/D)을 감소시켜 팬의 유동 성능을 저하시키는 원인이 될 수 있다.

한편, 종래 블레이드를 따라 유동하는 공기를 해석하면, 정압면에서는 리딩엣지로부터 트레일링엣지로 유동하는 공기의 유선(stream line)이 허브의 중심으로부터 전체적으로 호(arc)를 그리도록 형성될 수 있다.

그러나, 부압면에서는 상기 정압면 보다 블레이드의 반경 방향을 향하는 속도 성분이 강하게 형성되기 때문에, 리딩엣지로부터 트레일링엣지로 유동하는 공기의 유선(stream line)이 호(arc)를 그리는 것이 아닌, 반경 방향을 따라 외측으로 쏠리도록 형성될 수 있다.

이에 의하면, 종래 팬의 블레이드는, 상기 부압면에서 압력이 상대적으로 가중되므로 양항비(L/D)가 상대적으로 감소하는 문제가 발생할 수 있다. 즉, 이 경우 정압면과 부압면의 압력 차가 작아지게 되므로 블레이드 양면의 압력 차로 유동을 발생시키는 팬의 유동 성능은 상대적 떨어지게 된다.

본 발명의 실시예에 따른 팬(1)은, 상술한 유동 박리 현상을 최소화 또는 지연시키고, 상기 블레이드(200)의 양면의 압력 차를 상대적으로 크게 하여 팬(1)의 유동 성능을 향상시킬 수 있다.

이와 관련하여, 상기 팬(1)은 상기 부압면(240)에 위치하는 릿지(300)를 포함할 수 있다.

상기 릿지(300)는 다수 개로 구비될 수 잇다. 그리고 상기 다수의 릿지(300)는 소정의 간격을 가지도록 서로 이격되어 위치할 수 있다. 다만, 상기 릿지(300)의 개수는 제한되지 않는다.

상기 릿지(300)는 상기 블레이드(200)가 상기 허브(100)로부터 연장되는 방향과 수직한 방향, 즉, 상기 블레이드의 폭 방향 또는 세로 방향으로 연장될 수 있다.

상세히, 상기 릿지(300)는 상기 리딩엣지(210)로부터 상기 트레일링엣지(230)를 향하는 방향으로 연장되도록 형성할 수 있다. 일례로, 상기 릿지(300)는 상기 부압면(240)의 일 지점에서부터 상기 트레일링엣지(230)까지 연장되도록 형성할 수 있다.

상기 릿지(300)는 상기 부압면(240)으로부터 돌출되도록 형성할 수 있다. 즉, 상기 릿지(300)는 상기 부압면(240)의 어느 일 지점으로부터 돌출되어 상기 블레이드의 폭 방향 또는 세로 방향으로 길게 연장되도록 형성할 수 있다.

또한, 상기 릿지(300)는 상기 부압면(240)으로부터 설정된 폭(w)과 높이(h)를 가지도록 돌출될 수 있다. 이와 관련한 상세한 설명은 후술한다.

도 3은 도 1의 ‘A’ 영역을 하측에서 바라본 저면도이다.

도 3을 참조하면, 상기 릿지(300)는 다수 개로 구비될 수 있다.

상기 다수의 릿지(300)는, 상기 허브(100)의 중심점(O)으로부터 멀리 위치할수록 상대적으로 연장 길이가 늘어나도록 구비될 수 있다.

즉, 상기 다수의 릿지(300)는 상기 허브(100)로부터 멀어질수록 연장 길이가 길어지도록 형성할 수 있다. 그리고 상기 다수의 릿지(300)는 서로 소정의 간격을 이루도록 이격되기 때문에, 상기 부압면(250)과 교번적으로 배치될 수 있다.

상기 다수의 릿지(300) 중 상기 허브(100)에 가까운 릿지는, 상기 다수의 릿지(300) 중 상기 블레이드 측단(220)에 가까운 릿지 보다 연장 길이가 짧도록 형성할 수 있다.

상기 다수의 릿지(300)는, 상기 허브(100)에 가장 가까운 릿지인 제 1 릿지(310) 및 상기 블레이드 측단(220)에 가장 가까운 릿지인 제 2 릿지(320)를 포함할 수 있다.

상기 제 2 릿지(320)는 상기 제 1 릿지(310) 보다 길게 연장될 수 있다. 그리고 상기 제 1 릿지(310)로부터 상기 제 2 릿지(320)로 향할수록 상기 블레이드(200)의 폭은 커질 수 있다.

또한, 상기 릿지(300)는 상기 중심점(O)을 기준으로 상기 부압면(250)에 호(arc)를 그리도록 연장될 수 있다.

또한, 상기 릿지(300)는 상기 부압면(250)에 소정의 곡률이 형성되도록 곡선으로 연장될 수 있다.

상세히, 상기 제 1 릿지(310)는, 상기 부압면(250)으로부터 돌출되는 시작 지점인 시작단부(s1)로부터, 끝 지점인 연장단부(e1)까지 곡선을 이루도록 연장될 수 있다. 그리고 상기 연장단부(e1)는 상기 트레일링엣지(230)와 맞닿도록 위치할 수 있다.

이때, 상기 제 1 릿지(310)의 시작단부(s1)와 상기 허브(100)의 중심점(O)까지 거리(Rs1)는, 상기 제 1 릿지(310)의 연장단부(e1)와 상기 허브(100)의 중심점(O)까지의 거리(Re1) 보다 짧을 수 있다.

마찬가지로, 상기 제 2 릿지(320)의 시작단부(s2)와 상기 중심점(O)까지의 거리(Rs2)는, 상기 제 2 릿지(320)의 연장단부(e2)와 상기 중심점(O)까지의 거리(Re2) 보다 짧을 수 있다.

정리하면, 상기 릿지(300)는 상기 트레일링엣지(230)를 향할수록 상기 중심점(O)으로부터 멀어지도록 형성할 수 있다. 즉, 상기 릿지(300)는 상기 블레이드(200)의 후단(230)으로 연장될수록 상기 중심점(O)과 거리가 늘어나도록 형성할 수 있다.

상술한 바와 같이, 종래 부압면에서 공기의 유동은, 반경 방향의 속도성분이 상대적으로 강하기 때문에 외측으로 쏠려 부압면의 압력을 상대적으로 높아지게 만드는 문제가 있다.

그러나 본 발명의 실시예에 따른 릿지(300)는 상기 부압면(250)을 따라 유동하는 공기의 유동 방향을 호(arc)를 그리는 방향으로 가이드할 수 있다. 따라서, 상기 부압면(250)을 따라 유동하는 공기의 상기 반경 방향 속도성분은 상기 릿지(300)에 의해 감소될 수 있다. 결국, 상기 부압면(250)의 압력은 종래 보다 상대적으로 감소될 수 있다.

이에 의하면, 상기 부압면(250)과 정압면(240)의 압력 차이는 상대적으로 커지게 되므로 상술한 양항비(L/D)가 증가하여 팬(1)의 유동 성능을 향상시킬 수 있다.

한편, 상기 부압면(250)을 따라 유동하는 공기는 상대적으로 반경 방향의 속도 성분이 강하게 나타난다. 따라서, 상기 부압면(250)을 따라 유동하는 공기는 상기 릿지(300)에 충돌하면서 유동 저항이 발생될 수 있다.

이와 관련하여, 상기 릿지(300)는 상기 중심점(O)으로부터 거리가 점차 멀어지도록 연장될 수 있다. 이 경우, 상기 중심점(O)을 기준으로 동일한 반경으로 연장되는 릿지(300)보다, 상기 반경 방향의 속도 성분에 대응하여 상기 트레일링엣지(230)를 향할수록 상기 중심점(O)으로부터 멀어지도록 연장되는 릿지(300)가, 상기 부압면(250)을 따라 유동하는 공기를 매끄럽게 가이드할 수 있다.

따라서, 상대적으로 유동 저항을 최소화하여 상기 부압면(250)을 따라 유동하는 공기의 유동 방향을 호(arc)를 그리도록 가이드할 수 있다.

또한, 상기 릿지(300)는 상기 부압면(250)을 따라 유동하는 공기가 떨어져 나가는 유동 박리 현상을 최소화 또는 지연시킬 수 있다.

상세히, 상기 릿지(300)에 의하면, 상기 리딩엣지(210)로부터 상기 부압면(250)으로 유동하는 공기는 상기 릿지(300)에 의해 충돌하면서 와류(vortex)를 형성할 수 있다.

그리고 상기 릿지(300)에 의해 발생된 와류는, 상술한 유동 박리 현상을 최소화 또는 지연시킬 수 있다. 따라서, 상기 릿지(300)에 의하여, 상기 팬(1)의 소음이 감소하고 유동 성능이 향상되는 장점이 있다. 또한, 상기 와류는 상기 부압면(250)과 정압면(240)의 압력 차이, 즉 양항비(L/D)를 증대시킬 수 있다.

한편, 상기 릿지(300)는 상기 부압면(250)의 폭을 이등분하는 지점으로부터 돌출되어 상기 트레일링엣지(230)로 연장되도록 형성할 수 있다. 일례로, 상기 다수의 릿지(300)의 각각 시작단부(s)는, 상기 블레이드(200)의 폭을 이등분하는 이등분선(H)에 위치할 수 있다.

즉, 상기 릿지(300)가 상기 부압면(250)으로부터 돌출되는 시작단부(s)의 위치는, 상기 부압면(250)을 이등분하는 지점에 위치할 수 있다.

이에 의하면, 상술한 유동 박리 현상을 최소화하는 동시에 유동 저항도 최소화할 수 있는 장점이 있다.

상세히, 상기 유동 박리 현상은 부압면(250)의 후단 근처에 발생될 수 있으며, 상기 릿지(300)의 크기 또는 길이가 증가할수록 상기 부압면(250)을 유동하는 공기의 마찰도 커지므로 유동 저항도 상대적으로 커질 수 있다. 따라서, 상기 릿지(300)가 돌출되는 시작 지점을 상기 부압면(250)의 폭을 이등분하는 지점으로 한다면, 상기 유동 박리 현상을 최소화하는 동시에 공기의 유동 저항도 최소화할 수 있다.

또 다른 측면에서, 상기 다수의 릿지(300)가 상기 부압면(250)으로부터 돌출되는 시작지점(s)을 따라 그어지는 가상의 선(H)은, 상기 블레이드(200)의 폭을 이등분하는 이등분 선으로 정의될 수 있다.

도 4는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 블레이드 후단의 정면도이다.

도 4를 참조하면, 상기 릿지(300)는 설정된 폭(w)과 설정된 높이(h)를 갖도록 상기 부압면(250)에 형성할 수 있다.

상기 릿지(300)의 높이(h)는, 상기 부압면(250)으로부터 상기 부압면(250)의 연장 방향과 수직한 방향으로 연장되는 최상단까지의 거리로 정의할 수 있다.

그리고 상기 릿지(300)의 폭(w)은, 상기 부압면(250)의 연장 방향 또는 길이 방향과 평행한 방향으로 연장되는 최대 거리로 정의할 수 있다.

상기 릿지(300)는 다양한 형상으로 상기 부압면(250)으로부터 토출될 수 있다. 일례로, 상기 릿지(300)는 상기 부압면(250)으로부터 육면체 형상으로 돌출될 수 있다. 즉, 상기 릿지(300)의 단면이 사각 형상을 형성할 수 있다.

도 5는 본 발명의 실시예에 따른 릿지의 폭과 높이에 따른 팬 효율 실험 그래프이다.

상세히, 도 5(a)는 릿지(300)의 높이(h)가 3 mm로 고정된 상태에서 릿지(300)의 폭(w)의 변화에 따라 팬(1)의 효율을 측정한 실험 그래프이며, 도 5(b)는 릿지(300)의 폭(w)이 3mm로 고정된 상태에서 릿지(300)의 높이(h)의 변화에 따라 팬(1)의 효율을 측정한 실험 그래프이다.

도 5(a) 및 도 (b)에서 세로 축이 나타내는 효율(%)은, 종래 팬의 전력소비 대비 풍량을 기준(100%)으로 한다. 즉, 상히 효율(%)은 동일 전력소비 대비 제공하는 풍량으로 이해할 수 있다.

따라서, 도 5(a) 및 도 5(b)를 통하여 본 발명의 실시예에 따른 릿지(300)가 형성되지 않은 종래 팬과 본 발명의 실시예에 따른 릿지(300)가 형성된 팬(1)의 유동 성능을 상대 비교할 수 있다.

상세히, 도 5(a)를 참조하면, 상기 릿지(300)는 폭(w)이 0mm 초과 3.5 mm 이하로 형성될 때, 종래 팬의 효율 보다 향상된 효율을 제공하는 것을 확인할 수 있다.

특히, 상기 릿지(300)의 폭(w)이 3 mm일 때, 상기 팬(1)의 효율은 102%이므로 최적의 성능을 제공할 수 있다.

상기 릿지(300)의 폭(w)이 3.5mm를 초과하는 경우에는, 부압면(250)에서 유동 저항의 증가율이 압력 감소율보다 커져 효율이 오히려 떨어질 수 있다.

또한, 도 5(b)를 참조하면, 상기 릿지(300)는 높이(h)가 0mm 초과 6.5 mm 이하로 형성될 때, 종래 팬의 효율 보다 향상된 효율을 제공하는 것을 확인할 수 있다.

특히, 상기 릿지(300)의 높이(h)가 3 내지 5 mm일 때, 상기 팬(1)의 효율이 101%이므로 최적의 성능을 제공할 수 있다.

상기 릿지(300)의 높이(h)가 6.5mm를 초과하는 경우에는, 상기 부압면(250)에서 유동 저항의 증가율이 압력 감소율보다 커져 효율이 오히려 떨어질 수 있다.

따라서, 상기 릿지(300)는 폭(w)이 3mm이고, 높이(h)가 3mm 내지 5mm로 형성될 때, 최적의 유동 성능을 제공할 수 있다.

도 6은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 블레이드 후단의 정면도이다.

도 6을 참조하면, 상기 릿지(300)는, 상기 부압면(250)으로부터 돌출 형성되는 외주면(301)을 소정의 곡률을 가지도록 곡면으로 형성할 수 있다. 상세히, 상기 릿지(300)는 상기 부압면(250)을 유동하는 공기의 유동 저항을 최소화하기 위하여 상기 부압면(250)으로부터 라운드진 곡면이 돌출되도록 형성할 수 있다.

여기서, 상기 릿지(300)의 외주면(301)은 상기 부압면(250)으로부터 돌출되어 외부로 노출되는 면으로 이해할 수 있다. 따라서, 상기 릿지의 외주면(301)은 릿지의 돌출면(301)이라 이름할 수도 있다.

상기 릿지(300)의 외주면(301)은 폭(w) 방향으로 라운드지게 연장될 수 있다. 일례로, 상기 릿지(300)는 단면이 반원 형상을 가지도록 형성할 수 있다.

물론, 상기 릿지(300)의 외주면(301)이 상기 폭(w) 방향, 즉 블레이드(200)의 연장 방향으로 라운드지도록 돌출되는 경우에도, 상기 릿지의 높이(h)는 상술한 바와 같이 6.5 mm 이하로 형성하며, 상기 릿지의 폭(w)은 상술한 바와 같이 3.5mm 이하로 형성할 수 있다.

이때, 상기 릿지의 높이(h)는 상기 릿지(300)의 돌출 단부에 해당하는 최상단 지점과 상기 부압면(250)의 거리로 이해할 수 있으며, 상기 릿지의 폭(w)은 상기 릿지의 외주면(301)이 라운드지게 연장되는 시작지점과 끝지점의 거리로 이해할 수 있다.

상기 릿지(300)의 외주면(301)이 소정의 곡률을 가지는 곡면으로 형성됨으로써, 상기 부압면(250)을 따라 유동하는 공기와 상기 릿지(300)의 충돌 각도가 상대적으로 비스듬해지므로 보다 매끄럽게 유동 방향이 가이드되는 장점이 있다.

즉, 상기 곡면의 외주면(301)을 형성하는 릿지(300)는 유동 저항을 최소화할 수 있는 장점이 있다.

도 7은 본 발명의 제 3 실시예에 따른 블레이드 측단의 정면도이다.

도 7을 참조하면, 상기 릿지(300)는 상기 트레일링엣지(230)를 향할수록 높이(h)가 높아지도록 연장될 수 있다.

상세히, 상기 릿지(300)는, 상기 부압면(250)으로부터 돌출이 시작되는 지점인 시작단부(s1)로부터 상기 트레일링엣지(230)와 맞닿는 연장단부(e1)까지 연장 방향을 따라 높이(h)가 증가되도록 형성할 수 있다.

따라서, 상기 릿지(300)는 상기 시작단부(s1)에서 가장 낮은 지점에 위치하고, 상기 연장단부(e1)가 가장 높은 지점에 위치할 수 있다. 즉, 상기 릿지(300)는 상기 연장단부(e1)에서 최고 높이(h)를 가질 수 있다. 그리고 상기 릿지(300)의 최고 높이(h)는 6.5mm 보다 작도록 형성할 수 있다.

상기 블레이드(200)의 후단을 향할수록 높이(h)가 높아지는 릿지(300)에 의하면, 상기 릿지(300)에 의해 발생되는 와류(vortex)의 세기가 상대적으로 강해질 수 있다. 따라서, 부압면(250)에서 유동 박리 현상을 최소화할 수 있으며,

한편, 상기 릿지(300)는 상기 부압면(250)으로부터 수직하게 돌출되는 돌출 방향의 단부가 높낮이가 변화되도록 형상할 수 있다.

여기서, 상기 릿지(300)의 돌출 방향의 단부를 돌출 단부라고 이름한다.

상세히, 상기 돌출 단부(303,304)는 상기 트레일링엣지(230)를 향하여 높낮이가 달라지도록 연장될 수 있다. 즉, 상기 돌출 단부(303,304)는 상기 시작단부(s1)로부터 상기 연장단부(e1)까지 굴곡을 가지도록 울퉁불퉁한 형상으로 연장될 수 있다. 일례로, 상기 릿지(300)의 돌출 단부를 따라 그려지는 선은, 웨이브(wave) 형상의 곡선을 형성할 수 있다.

구체적으로, 상기 돌출 단부는 마루(Crest, 303) 및 골(Trough. 304)을 형성할 수 있다. 그리고 상기 돌출 단부는 하나의 마루(303) 및 하나의 골(304)이 형성되는 한 주기의 웨이브(wave) 형상이 상기 트레일링엣지(250)까지 다수 회가 연속되도록 연장될 수 있다.

상기 한 주기의 웨이브 형상에서, 상기 마루(303)는 높이(h)가 최대인 위치로 정의할 수 있으며, 상기 골(304)은 높이(h)가 최저인 위치로 정의할 수 있다.

상기 릿지(300)는 상기 다수의 마루(303) 및 다수의 골(304)을 형성할 수 있으며, 상기 다수의 마루(303) 및 다수의 골(304)은 상기 트레일링엣지(230)를 향하여 연속되도록 형성할 수 있다.

또한, 상기 다수의 마루(303)는 상기 트레일링엣지(230)를 향하여 연장될수록 높이(h)가 증가하도록 형성할 수 있다. 마찬가지로, 상기 다수의 골(304)은 상기 트레일링엣지(230)를 향하여 연장될수록 높이(h)가 증가하도록 형성할 수 있다.

한편, 상기 다수의 마루(303)는 서로 높이가 동일하도록 형성할 수도 있다. 마찬가지로, 상기 다수의 골(304)은 서로 높이가 동일하도록 형성할 수도 있다.

상기 돌출 단부가 파형(wave)의 굴곡을 갖도록 연장되는 경우는, 평평한 일 직선의 형상으로 연장되는 경우보다 부압면(250)에 형성되는 와류의 세기를 증가시킬 수 있다. 이에 의하면, 블레이드(200)의 양항비(L/D)를 증가시켜 팬(1)의 유동 성능을 향상시킬 수 있다.

1 : 팬 100: 허브
200: 블레이드 300: 릿지

Claims (15)

1. 허브 및 상기 허브로부터 연장되는 블레이드를 포함하는 팬에 있어서,
   상기 블레이드는,
   부압면;
   상기 부압면에 반대되는 면인 정압면; 및
   상기 부압면으로부터 돌출되어 상기 블레이드의 후단까지 연장되는 릿지를 포함하고,
   상기 블레이드를 유동하는 공기는 상기 블레이드의 전단으로부터 블레이드 후단을 향하여 유동하며,
   상기 블레이드의 전단은 곡선으로 이루어지고,
   상기 부압면으로부터 상기 릿지가 돌출되는 일 지점은 상기 블레이드의 전단과 이격되어 형성되는 것을 특징으로 하는 팬.
   
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 릿지는, 상기 허브로부터 반경 방향으로 연장되는 상기 부압면의 연장 방향과 수직 방향으로 돌출되는 것을 특징으로 하는 팬.
   
3. 제 1 항에 있어서,
   상기 릿지는 소정의 곡률을 이루도록 연장되는 것을 특징으로 하는 팬.
   
4. 제 3 항에 있어서,
   상기 릿지는, 상기 허브의 중심을 기준으로 상기 부압면에 호(arc)를 그리는 형상으로 돌출되는 것을 특징으로 하는 팬.
   
5. 제 1 항에 있어서,
   상기 릿지는 다수로 구비되며,
   상기 다수의 릿지는 상기 허브로 멀어질수록 연장 길이가 길어지도록 형성하는 것을 특징으로 하는 팬.
   
6. 제 5 항에 있어서,
   상기 다수의 릿지는, 상기 부압면의 연장 방향을 따라 소정의 간격으로 서로 이격되는 것을 특징으로 하는 팬.
   
7. 제 5 항에 있어서,
   상기 다수의 릿지는,
   상기 허브에 가장 가까운 거리에 위치하는 제 1 릿지; 및
   상기 허브에 가장 먼 거리에 위치하는 제 2 릿지를 포함하며,
   상기 제 1 릿지는 상기 제 2 릿지 보다 연장 길이가 짧은 것을 특징으로 하는 팬.
   
8. 제 7 항에 있어서,
   상기 제 1 릿지는,
   상기 부압면으로부터 돌출이 시작되는 시작단부; 및
   상기 시작단부로부터 연장되어 상기 블레이드의 후단과 맞닿는 연장단부를 포함하며,
   상기 시작단부와 상기 허브의 중심 간의 거리는, 상기 연장단부와 상기 허브의 중심간의 거리 보다 짧은 것을 특징으로 하는 팬.
   
9. 제 1 항에 있어서,
   상기 릿지는 상기 부압면으로부터 돌출되는 일 지점이 상기 부압면의 폭을 이등분하는 지점인 것을 특징으로 하는 팬.
   
10. 제 1 항에 있어서,
    상기 릿지는, 상기 부압면으로부터 돌출되어 외측으로 노출되는 외주면이 곡면을 이루는 것을 특징으로 하는 팬.
    
11. 제 1 항에 있어서,
    상기 릿지는,
    폭(w)이 3.5mm 이하이며, 높이(h)가 6.5mm 이하로 형성되는 것을 특징으로 하는 팬.
    
12. 제 1 항에 있어서,
    상기 릿지는,
    상기 블레이드 후단을 향할수록 높이가 높아지도록 연장되는 것을 특징으로 하는 팬.
    
13. 제 1 항에 있어서,
    상기 릿지는, 상기 블레이드 후단으로 연장되는 돌출 단부의 높낮이가 변화하며 연장되는 것을 특징으로 하는 팬.
    
14. 제 1 항에 있어서,
    상기 릿지는, 상기 블레이드 후단으로 연장되는 돌출 단부가 굴곡을 가지도록 형성하는 것을 특징으로 하는 팬.
    
15. 제 14 항에 있어서,
    상기 릿지는, 상기 블레이드 후단을 향할수록 높이가 높아지는 것을 특징으로 하는 팬.
    

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