KR20040008850A - 진동 저감형 송풍기 및 송풍기의 진동 저감 방법 - Google Patents

진동 저감형 송풍기 및 송풍기의 진동 저감 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 진동 저감형 송풍기 및 송풍기의 진동 저감 방법에 관한 것이다. 본 발명에 따른 진동 저감형 송풍기는, 회전축에 일체로 회전가능하게 결합되는 허브와; 허브의 둘레에 반경방향을 따라 돌출되고 둘레방향을 따라 상호 이격배치되는 복수의 블레이드와; 상기 블레이드에 결합되어 진동에너지를 전기에너지로 변환시키는 압전변환부와; 상기 압전변환부와 전기적으로 상호 연결되어 상기 압전변환부에 의해 변환된 전기에너지를 소산시키는 션트회로를 포함하는 것을 특징으로 한다. 이에 의해, 회전시 블레이드에 의해 발생되는 진동 및 소음을 효과적으로 저감시킬 수 있다.

Description

진동 저감형 송풍기 및 송풍기의 진동 저감 방법{VIBRATION DECREASE TYPE FAN AND FAN VIBRATION DECREASE METHOD}
본 발명은, 진동 저감형 송풍기 및 송풍기의 진동 저감 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 회전시 블레이드에 의해 발생되는 진동 및 소음을 효과적으로 저감시킬 수 있도록 한 진동 저감형 송풍기 및 송풍기의 진동 저감 방법에 관한 것이다.
일반적으로 송풍기는 터보형 송풍기와 용적형 송풍기로 대별된다. 터보형 송풍기는 다시 회전차가 회전함으로써 발생하는 날개의 양력에 의하여 에너지를 얻게 되는 축류 송풍기와 원심력에 의해 에너지를 얻는 원심 송풍기로 구분된다. 이러한 송풍기는 압력의 대소에 따라 팬과 블로어로 분류된다.
원심 송풍기는 케이싱 안에 장치된 회전차의 회전에 의해 기체에 주어진 원심력을 이용하여 기체를 압송하는 기계이다. 원심 송풍기는 깃의 경사에 따라 다익팬, 레이디얼 팬, 터보 팬 등으로 구분되기도 한다. 다익팬은 시로코 팬이라고도 불리며, 깃이 회전방향으로 굽어 있다. 레이디얼 팬은, 날개가 회전차의 회전축에 수직이며 다익 팬에 비해 익현의 길이가 길고 날개 폭이 짧다. 터보 팬은 풍압 100 mmAq이상 250mmAq이하에서 다량의 공기 또는 가스를 취급하는데 가장 적합한 팬으로 형태는 시로코팬과 거의 비슷하나, 날개가 회전차의 회전 방향에 대하여 뒤쪽으로 기울어져 있다.
축류 송풍기는 원래 저압으로서 다량의 풍량이 요구될 때 적합한 송풍기이며, 근래에는 고압용으로도 효율이 좋은 것이 제작되기에 이르러 그 적용범위는 점점 확대되어 가고 있다. 축류팬은 풍압 10 mmAq이상 150mmAq이하에서 다량의 공기 또는 가스를 취급하는데 적합한 팬으로 효율이 높다.
그런데, 이러한 종래의 송풍기에 있어서는, 고속 회전에 의해 축진동 및 블레이드의 진동 및 소음이 발생된다. 특히, 일부의 송풍기에 있어서는 블레이드의 변형이 발생되고, 그럴 경우 특정주파수에서 매우 큰 소음을 유발하기도 한다.
최근에는 송풍기의 진동 및 소음을 효과적으로 저감시키기 위해 많은 노력 및 다양한 연구가 진행되고 있다.
따라서, 본 발명의 목적은, 회전시 블레이드에 의해 발생되는 진동 및 소음을 효과적으로 저감시킬 수 있는 진동 저감형 송풍기 및 송풍기의 진동 저감 방법을 제공하는 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 진동 저감형 송풍기의 저면사시도,
도 2는 도 1의 Ⅱ-Ⅱ선에 따른 확대 단면도,
도 3은 도 1의 허브의 확대평면도,
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 송풍기의 진동 저감 방법을 설명하기 위한 도면이다.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *
11 : 회전축21 : 허브
31 : 블레이드32 : 압전변환부수용부
33 : 압전변환부35 : 션트회로
37 : 리드선
상기 목적은, 본 발명에 따라, 회전축에 일체로 회전가능하게 결합되는 허브와; 허브의 둘레에 반경방향을 따라 돌출되고 둘레방향을 따라 상호 이격배치되는 복수의 블레이드와; 상기 블레이드에 결합되어 진동에너지를 전기에너지로 변환시키는 압전변환부와; 상기 압전변환부와 전기적으로 상호 연결되어 상기 압전변환부에 의해 변환된 전기에너지를 소산시키는 션트회로를 포함하는 것을 특징으로 하는 진동 저감형 송풍기에 의해 달성된다.
여기서, 상기 압전변환부는 상기 블레이드의 두께방향을 따라 상기 블레이드에 함몰되게 결합되는 것이 바람직하다.
그리고, 상기 션트회로는 상기 블레이드의 축진동, 상기 블레이드의 회전수 및 하모닉성분, 상기 블레이드의 첫번째 고유진동수, 상기 블레이드의 구조 및 유체 연계 진동수 중 적어도 어느 하나를 고려하여 구성되는 것이 효과적이다.
또, 상기 션트회로는 상기 허브에 형성되도록 구성하는 것이 바람직하다.
한편, 본 발명의 다른 분야에 따르면, 블레이드의 회전시 진동 및 소음을 측정하는 단계와; 상기 블레이드의 회전시 발생된 진동중 일부를 전기에너지로 변환할 수 있도록 상기 블레이드의 표면에 압전변환부를 부착하는 단계와; 상기 압전변환부에 의해 변환된 전기에너지를 소산시킬 수 있도록 허브에 션트회로를 형성하는 단계와; 상기 압전변환부와 상기 션트회로를 상호 전기적으로 연결하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 송풍기의 진동 저감 방법이 제공된다.
여기서, 상기 션트회로는 상기 블레이드의 축진동, 상기 블레이드의 회전수 및 하모닉성분, 상기 블레이드의 첫번째 고유진동수, 상기 블레이드의 구조 및 유체 연계 진동수 중 적어도 어느 하나를 고려하여 구성되는 것이 바람직하다.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 대해 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 진동 저감형 송풍기의 저면사시도이고, 도 2는 도 1의 Ⅱ-Ⅱ선에 따른 확대 단면도이며, 도 3은 도 1의 허브의 확대평면도이다. 이들 도면에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 진동 저감형 송풍기는, 회전 구동력을 제공하는 도시 않은 구동모터와, 구동모터의 회전축(11)에 일체로 회전가능하게 결합되는 허브(21)와, 허브(21)의 둘레에 반경방향을 따라 돌출되고 둘레방향을 따라 소정 이격되게 배치되는 복수의 블레이드(31)와, 블레이드(31)에 결합되어 블레이드(31)의 진동, 즉 기계적 에너지를 전기적 에너지로 변환시키는 압전변환부(33)와, 압전변환부(33)로부터 변환된 전기 에너지를 소산시키는 션트회로(35)를 구비하고 있다.
각 블레이드(31)는 허브(21)의 회전축선에 대해 소정 경사각을 가지고 3차원 곡면을 가지도록 허브(21)의 반경방향을 따라 돌출되게 형성되어 있으며, 각 블레이드(31)의 허브(21)측 영역에는 압전효과(Piezoelectric Effect)에 의해 각 블레이드(31)의 회전시 발생되는 진동에너지를 전기 에너지로 변환할 수 있도록 압전변환부(Piezoelectric Transducer)(33)가 형성되어 있다. 공기의 진행방향을 따라 각 블레이드(31)의 후면에는 압전변환부(33)가 수용결합될 수 있도록 두께방향을 따라 함몰된 압전변환부수용부(32)가 형성되어 있다.
허브(21)는 소정 직경을 가지는 중공의 원통체(22)로 형성되며 원통체(22)의 중앙영역에는 회전축(11)이 수용결합될 수 있도록 축결합부(23)가 형성되어 있다. 원통체(22) 및 축결합부(23)는 반경방향을 따라 돌출된 복수의 지지리브(24))에 의해 상호 일체로 연결되어 있으며, 원통체(22)의 내면에는 블레이드(31)의 회전시 진동이 압전변환부(33)에 의해 변환/생성된 전기에너지를 소산시킬 수 있도록 션트회로(Shunt Circuit)(35)가 형성되어 있다. 션트회로(35)는 블레이드(31)의 지배적인 진동수에 따라 저항(R), 코일(L), 콘덴서(C) 등을 적절히 조합하여 구성하되, 블레이드(31) 및 허브(21)의 축진동, 회전수 및 하모닉(Harmonic)성분, 그리고 블레이드(31)의 첫번째 고유진동수, 구조 및 유체의 연계 진동수 등을 고려할 수 있도록 구성하는 것이 바람직하다.
한편, 각 압전변환부(33)의 양 단부에는 변환된 전기에너지의 인출할 수 있도록 단자(36)가 형성되어 있으며, 각 단자(36)에는 리드선(37)의 각 일단이 전기적으로 연결되어 있다. 각 리드선(37)의 타단은 각 션트회로(35)에 각각 전기적으로 연결되어 있다.
이러한 구성에 의하여, 구동모터에 전원이 인가되어 회전축(11)과 일체로 허브(21) 및 블레이드(31)가 회전하게 되면 공기는 축선 방향을 따라 이동하게 된다. 한 편, 블레이드(31)에는 회전시 진동이 발생하게 되고, 진동에너지중 일부는 압전변환부(33)에 의해 전기 에너지로 전환된다. 압전변환부(33)에 의해 생성된 전기에너지는 리드선(37)에 의해 연결된 해당 션트회로(35)에 의해 소산됨으로써 블레이드(31)의 진동 및 진동에 의해 발생되는 소음을 저감시키게 된다.
한편, 본 발명의 다른 분야에 따르면, 송풍기의 회전시 발생되는 진동 및 소음을 저감시킬 수 있는 송풍기의 진동 저감 방법이 제공된다. 본 발명의 일 실시 예에 따른 송풍기의 진동 저감 방법을 도 4를 참조하여 설명하면, 블레이드(31)의 회전에 따른 진동 및 소음을 측정하는 단계(S10)와, 블레이드(31)의 진동에너지를 전기에너지로 변환할 수 있도록 상기 블레이드(31)의 표면에 압전변환부(33)를 부착하는 단계(S20)와, 상기 압전변환부(33)에 의해 변환된 전기에너지를 소산시킬 수 있도록 허브(21)에 션트회로(35)를 형성하는 단계(S30)와, 상기 압전변환부(33)와 상기 션트회로(35)를 상호 전기적으로 연결하는 단계(S40)를 포함하여 구성된다.
먼저 블레이드(31)의 회전시 발생되는 진동 및 소음을 하여, 블레이드(31)의 지배적인 진동수 또는 특정 주파수대의 소음에 맞춰 블레이드(31)의 표면에 적절한 압전변환부(33)를 결합한다. 여기서, 압전변환부(33)는 접착제 등을 사용하여 블레이드(31)의 표면에 부착할 수도 있다.
다음, 허브(21)의 내면에 블레이드(31)의 지배적인 진동수 또는 특정 주파수 대의 소음에 맞춰 구성된 션트회로(35)를 결합하고, 압전변환부(33)와 해당 션트회로(35)를 리드선(37)으로 상호 전기적으로 연결되도록 한다. 여기서, 션트회로(35)는 블레이드(31)의 지배적인 진동수에 따라 저항(R), 코일(L), 콘덴서(C) 등을 적절히 조합하여 구성하되, 블레이드(31) 및 허브(21)의 축진동, 회전수 및 하모닉성분, 그리고 블레이드(31)의 첫번째 고유진동수, 구조 및 유체의 연계 진동수 등을 고려할 수 있도록 구성할 수도 있다.
이에 따라, 블레이드(31)의 회전시 발생되는 진동중 일부가 압전변환부(33)에 의해 전기에너지로 변환되고, 변환된 전기에너지는 션트회로(35)에 의해 소산됨으로써 회전시 진동 및 소음을 저감시킬 수 있게 된다.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 회전축에 일체로 회전가능하게 결합되는 허브와, 허브의 둘레에 형성되는 복수의 블레이드와, 블레이드에 결합되어 진동을 전기에너지로 변환시키는 압전변환부와, 압전변환부에 의해 변환된 전기에너지를 소산시키는 션트회로를 마련하여 회전시 블레이드에 발생되는 진동중 일부가 전기에너지로 변환하여 소산되도록 함으로써 진동 및 소음을 효과적으로 저감시킬 수 있는 진동 저감형 송풍기가 제공된다.
또한, 본 발명에 따르면, 블레이드의 회전시 진동 및 소음을 측정하는 단계와, 상기 블레이드의 진동중 일부를 전기에너지로 변환할 수 있도록 상기 블레이드에 압전변환부를 부착하는 단계와, 전기에너지를 소산시킬 수 있도록 허브에 션트회로를 구성하는 단계와, 상기 압전변환부와 상기 션트회로를 상호 연결하는 단계를 마련함으로써, 회전시 발생되는 진동 및 소음을 저감시킬 수 있는 송풍기의 진동 저감 방법이 제공된다.

Claims (6)

  1. 회전축에 일체로 회전가능하게 결합되는 허브와; 허브의 둘레에 반경방향을 따라 돌출되고 둘레방향을 따라 상호 이격배치되는 복수의 블레이드와; 상기 블레이드에 결합되어 진동에너지를 전기에너지로 변환시키는 압전변환부와; 상기 압전변환부와 전기적으로 상호 연결되어 상기 압전변환부에 의해 변환된 전기에너지를 소산시키는 션트회로를 포함하는 것을 특징으로 하는 진동 저감형 송풍기.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 압전변환부는 상기 블레이드의 두께방향을 따라 상기 블레이드에 함몰되게 결합되는 것을 특징으로 하는 진동 저감형 송풍기.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 션트회로는 상기 블레이드의 축진동, 상기 블레이드의 회전수 및 하모닉성분, 상기 블레이드의 첫번째 고유진동수, 상기 블레이드의 구조 및 유체 연계 진동수 중 적어도 어느 하나를 고려하여 구성되는 것을 특징으로 하는 진동 저감형 송풍기.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 션트회로는 상기 허브에 형성되는 것을 특징으로 하는 진동 저감형 송풍기.
  5. 블레이드의 회전시 진동 및 소음을 측정하는 단계와; 상기 블레이드의 회전시 발생된 진동중 일부를 전기에너지로 변환할 수 있도록 상기 블레이드의 표면에 압전변환부를 부착하는 단계와; 상기 압전변환부에 의해 변환된 전기에너지를 소산시킬 수 있도록 허브에 션트회로를 형성하는 단계와; 상기 압전변환부와 상기 션트회로를 상호 전기적으로 연결하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 송풍기의 진동 저감 방법.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 션트회로는 상기 블레이드의 축진동, 상기 블레이드의 회전수 및 하모닉성분, 상기 블레이드의 첫번째 고유진동수, 상기 블레이드의 구조 및 유체 연계 진동수 중 적어도 어느 하나를 고려하여 구성되는 것을 특징으로 하는 송풍기의 진동 저감 방법.
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