KR200472949Y1 - 팬 및 이를 포함하는 냉각탑 - Google Patents

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Abstract

본 고안에 의한 팬의 실시예의 일 양태는, 허브; 상기 허브에 대하여 기설정된 각도로 서로 이격되게 배치되는 다수개의 블레이드; 및 상기 블레이드를 상기 허브에 연결하는 다수개의 연결 로드; 를 포함하는 팬에 있어서: 상기 블레이드는, 공기가 유입되는 방향으로의 선단인 리딩 엣지; 상기 리딩 엣지에 대향되는 후단인 트레일링 엣지; 상기 허브에 인접하는 일측단인 허브 팁; 및 상기 허브 팁에 대향되는 타측단인 블레이드 팁; 을 포함하고, 상기 트레일링 엣지는, 상기 리딩 엣지와 평행한 제1트레일링 엣지, 및 상기 리딩 엣지에 대하여 기설정된 각도로 경사지게 연장되는 제2트레일링 엣지를 포함한다.

Description

팬 및 이를 포함하는 냉각탑{FAN AND COOLING TOWER COMPRISING THE SAME}
본 고안은 팬 및 이를 포함하는 냉각탑에 관한 것이다.
냉각탑은, 냉각탑은 공조 장치 또는 냉동기, 즉 냉동사이클을 유동하는 냉매의 응축에 사용된 냉각수를 공기와 접촉시켜서 냉각시키는 역할을 한다. 이와 같은 냉각탑은, 고온의 냉각수를 열교환하기 위하여 공기 중으로 냉각수를 분사하거나 유동하는 냉각수가 송풍되는 공기와 접촉하도록 한다. 일반적으로 냉각탑은, 옥외, 특히 건물의 옥상에 설치된다.
이와 같은 냉각탑은, 다수개의 필러, 상기 필러에 냉각수를 공급하는 냉각수 공급 장치, 및 상기 필러를 향하여 공기를 유동시키는 송풍 장치를 포함한다. 상기 송풍 장치는, 공기를 유동시키는 팬, 및 상기 팬의 회전을 위한 구동력을 제공하는 송풍 모터를 포함한다.
상기 송풍팬으로는, 예를 들면, 축류팬이나 횡류팬 등이 사용된다. 특히, 축류팬의 경우에는, 상기 필러의 하방 또는 상기 필러의 일측방에 위치되어 상기 필러를 향하여 공기를 유동시킨다. 이와 같은 상기 송풍팬은, 일반적으로 1개의 허브, 및 다수개의 블레이드를 포함한다.
한편 상기 송풍팬이 회전하는 과정에서 발생되는 소음 및 와류를 감소시키기 위하여 다양한 기술이 제안되고 있다. 대한민국 공개특허공보 제2002-0031544호(이하에서는 '특허문헌'이라 칭함)에서는, 축류팬의 동작 중에 발생되는 와류 및 소음을 방지하기 위하여, 블레이드(11)의 리딩 엣지(leading edge) 부분에 다수개의 톱니를 형성하고, 상기 블레이드(11)의 전면부에 다수개의 굴곡(13)을 형성한다. 또한 특허문헌에서는, 상기 블레이드(11)의 표면에 흡음재(14)를 부착하여 소음의 발생을 감소시키고 있다.
그러나 이와 같은 종래 기술에 의한 송풍팬에는 다음과 같은 문제점이 발생한다.
먼저 특허문헌에는, 단순히 상기 블레이드(11)의 리딩 엣지에 다수개의 톱니가 형성되는 것으로만 기재되어 있다. 다시 말하면, 특허문헌에는, 단순히 상기 블레이드(11)의 리딩 엣지에 톱니를 형성하여 소음을 저감할 수 있다고만 기재되어 있고, 이에 대한 구체적인 작용, 효과에 대해서는 전혀 언급하고 있지 못하다.
또한 종래에는, 대형 팬의 경우에는, 통상적으로 다이캐스팅과 같은 주조 등에 의하여 제작된다. 따라서 특허문헌에 개시된 바와 같이 상기 블레이드(11)에 상기 굴곡(13)을 형성하기 위해서는, 절삭 가공과 같은 별도의 후가공으로 상기 굴곡(13)을 형성하여야 한다. 즉 종래에는, 상기 굴곡(13)의 성형을 위한 작업공수가 증가되는 단점이 발생한다.
그리고 종래에는, 상대적으로 고비용이 소요되는 주조에 의하여 상기 블레이드(11)를 제작한다. 또한 주조의 경우에는 상기 블레이드(11)를 중공으로 성형하는 것이 불가능하므로, 상기 블레이드(11)가 소정의 두께 및 형상을 가지는 경우에는, 주조에 의하여 상기 팬을 제작하기 위해서는, 상기 팬의 체적에 대응하는 재료가 소요된다. 따라서 상기 팬의 제작에 소요되는 비용이 증가되는 단점이 발생한다.
대한민국 공개특허공보 제2002-0031544호
본 고안은 상술한 종래 기술에 의한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 고안의 목적은, 팬의 동작 과정에서 발생되는 소음을 감소시킬 수 있도록 구성되는 팬 및 이를 포함하는 냉각탑을 제공하는 것이다.
본 고안의 다른 목적은, 보다 간단하게 제작될 수 있도록 구성되는 팬 및 이를 포함하는 냉각탑을 제공하는 것이다.
본 고안의 또 다른 목적은, 보다 저렴하게 제작될 수 있도록 구성되는 팬 및 이를 포함하는 냉각탑을 제공하는 것이다.
상술한 목적을 달성하기 위한 본 고안에 의한 팬의 실시예의 일 양태는, 허브; 상기 허브에 대하여 기설정된 각도로 서로 이격되게 배치되는 다수개의 블레이드; 및 상기 블레이드를 상기 허브에 연결하는 다수개의 연결 로드; 를 포함하는 팬에 있어서: 상기 블레이드는, 공기가 유입되는 방향으로의 선단인 리딩 엣지; 상기 리딩 엣지에 대향되는 후단인 트레일링 엣지; 상기 허브에 인접하는 일측단인 허브 팁; 및 상기 허브 팁에 대향되는 타측단인 블레이드 팁; 을 포함하고, 상기 트레일링 엣지는, 상기 리딩 엣지와 평행한 제1트레일링 엣지, 및 상기 리딩 엣지에 대하여 기설정된 각도로 경사지게 연장되는 제2트레일링 엣지를 포함하고, 상기 제2트레일링 엣지에는, 상기 블레이드 팁에 인접하는 것에 비하여 상기 허브 팁에 인접하는 것이 상대적으로 작게 형성되는 다수개의 톱니가 구비되는 팬.
본 고안에 의한 냉각탑의 실시예의 일 양태는, 케이싱; 상기 케이싱의 내부에 설치되고, 그 표면을 냉각수가 유동하는 다수개의 필러; 상기 필러의 표면을 유동하는 냉각수와 접촉되도록 공기를 유동시키는 제 1 항 내지 제7 항 및 제 11 항 중 어느 한 항의 팬; 및 상기 팬의 회전을 위한 구동력을 제공하는 팬 모터; 를 포함한다.
본 고안에 의한 팬 및 이를 포함하는 냉각탑의 실시예에 의하면 다음과 같은 효과를 기대할 수 있게 된다.
먼저 본 고안의 실시예에서는, 장방형으로 형성되는 블레이드의 일부, 보다 상세하게는, 리딩 엣지를 포함하는 상기 블레이드의 일부가 원추형의 단면을 가지고, 상기 리딩 엣지를 포함하는 상기 블레이드의 일부에 대하여 트레일링 엣지(trailling edge)를 포함하는 상기 블레이드의 나머지가 공기가 유동되는 방향으로 기설정된 곡률로 밴딩된다. 그리고 본 고안의 실시예에서는, 상기 트레일링 엣지의 일부를 톱니 형상으로 커팅하여 소음 저감부를 형성한다. 따라서 본 고안의 실시예에 의하면, 팬의 회전 과정에서 발생하는 난류의 형성을 감소시킴으로써, 팬의 동작 효율 및 팬의 동작에 의한 소음을 감소시킬 수 있게 된다.
또한 본 고안의 실시예에서는, 압출 가공 또는 인발 가공과 같은 소성 가공에 의하여 상기 블레이드의 형상을 형성한 후, 밴딩 가공 및 커팅 가공에 의하여 상기 소음 저감부를 형성한다. 따라서 본 고안의 실시예에, 상기 블레이드의 제작이 보다 간단하게 이루어질 수 있게 된다.
그리고 본 고안의 실시예에서는, 주조에 비하여 상대적으로 저렴한 압출 가공이나 인발 가공에 의하여 상기 블레이드가 제작됨으로써, 상기 블레이드를 중공의 형태로 성형하여 제작에 소요되는 재료의 양을 상대적으로 감소시킬 수 있다. 따라서 본 고안의 실시예에 의하면, 보다 저렴한 비용으로 상기 블레이드, 즉 팬을 제작할 수 있게 된다.
도 1은 본 고안에 의한 팬의 실시예를 보인 사시도.
도 2는 본 고안의 실시예를 구성하는 블레이드를 보인 평면도.
도 3은 본 고안에 의한 냉각탑의 실시예를 개략적으로 보인 측면도.
이하에서는 본 고안에 의한 팬의 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 보다 상세하게 설명한다.
도 1은 본 고안에 의한 팬의 실시예를 보인 사시도이고, 도 2는 본 고안의 실시예를 구성하는 블레이드를 보인 평면도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 실시예에 의한 팬(100)은, 허브(110), 4개의 블레이드(120), 및 4개의 열결 로드(130)를 포함한다. 보다 상세하게는, 상기 허브(110)는, 팬 모터(200)(도 3참조)에 결합되는 부분이다. 그리고 상기 블레이드(120)는, 상기 열결 로드(130)에 의하여 각각 상기 허브(110)에 연결된다. 본 실시예에서는, 상기 블레이드(120)가 상기 허브(110)의 외주면에 서로 동일한 중심각만큼 이격되게 배치되는 4개로 구성되지만, 상기 블레이드(120)의 개수가 이에 한정되는 것은 아니다. 상기 열결 로드(130)는 상기 허브(110)의 외주면 및 상기 블레이드(120)의 일측단, 즉 후술할 허브 팁(123)에 그 양단이 연결됨으로써, 상기 블레이드(120)를 상기 허브(110)에 고정시킨다.
한편 상기 블레이드(120)는, 대략 장방형의 평면을 가진다. 상기 블레이드(120)에는, 공기가 유입되는 방향으로의 선단, 즉 리딩 엣지(121), 상기 리딩 엣지(121)에 대향되는 후단인 트레일링 엣지(122), 상기 허브(110)에 인접하는 일측단인 허브 팁(123), 및 상기 허브 팁(123)에 대향되는 타측단인 블레이드 팁(124)이 구비된다. 그런데 상기 블레이드(120)가 장방형의 평면을 가지므로, 상기 리딩 엣지(121)와 트레일링 엣지(122), 및 상기 허브 팁(123)과 블레이드 팁(124)은, 각각 평행하게 배치된다고 할 수 있다.
본 실시예에서는, 상기 리딩 엣지(121)에 인접하는 상기 블레이드(120)의 일부는, 그 상면(압력면) 및 저면(부압면)이 각각 유선형의 단면을 가진다. 그리고 상기 트레일링 엣지(122)를 포함하는 상기 블레이드(120)의 나머지는 판상으로 형성된다. 이하에서는 설명의 편의상 유선형으로 형성되는 상기 리딩 엣지(121)를 포함하는 상기 블레이드(120)의 일부는 리딩 부(120A), 상기 트레일링 엣지(122)를 포함하는 상기 블레이드(120)의 나머지를 트레일링 부(120B)라 칭한다. 상기 리딩 부(120A)는, 중공으로 성형되고, 상기 트레일링 부(120B)는, 상기 리딩 부(120A)에 대하여 공기가 유동되는 방향인 부압면에서 압력면(도 1에서 도면상 상방)을 향하여 기설정된 곡률로 밴딩된다.
또한 본 실시예에서는, 상기 트레일링 엣지(122)는 제1트레일링 엣지(122A)와 제2트레일링 엣지(122B)를 포함한다. 상기 제1트레일링 엣지(122A)는, 상기 허브 팁(123)의 후단에서 상기 리딩 엣지(121)와 평행하게 연장된다. 그리고 상기 제2트레일링 엣지(122B)는, 상기 제1트레일링 엣지(122A))의 일단에서 상기 블레이드 팁(124)을 향하여 기설정된 각도로 경사지게 연장된다. 이와 같은 상기 제1 및 제2트레일링 엣지(122A)(122B)의 형상은, 상기 트레일링 엣지(122)의 일부, 보다 상세하게는, 상기 블레이드 팁(124)에 인접하는 상기 트레일링 부(120B)의 일부가 절개됨으로써, 형성된다.
그리고 본 실시예에서는, 상기 트레일링 엣지(122), 실질적으로 상기 제2트레일링 엣지(122B)에 소음 저감부(126)가 형성된다. 상기 소음 저감부(126)는, 상기 제2트레일링 엣지(122B)가 절개되어 형성되는 다수개의 톱니를 포함한다. 상기 톱니는, 상기 블레이드 팁(124)에서 상기 허브 팁(123)을 향하여 그 크기가 점차적으로 감소된다. 다시 말하면, 상대적으로 상기 블레이드 팁(124)에 인접하게 위치되는 상기 톱니에 비하여, 상대적으로 상기 허브 팁(123)에 인접하게 위치되는 상기 톱니가 상대적으로 작게 형성된다.
상술한 바와 같은 상기 블레이드(120)에서 각 구성 요소의 치수, 즉 상기 허브 팁(123)(또는 블레이드 팁(124))의 길이 방향으로, 상기 리딩 부(120A)의 폭(W1)과 상기 트레일링 부(120B)의 폭(W2)의 비, 상기 리딩 엣지(121)의 길이 방향으로, 상기 제1트레일링 엣지(122A))의 길이(L1)과 상기 제2트레일링 엣지(122B)의 사영(斜影, projection)의 길이(L2)의 비는 각각 아래의 식을 만족하는 값으로 설정된다. 이는, 상기 팬(100)이 동작하는 과정에서 난류의 발생 및 이에 따른 소음의 발생을 감소시킬 수 있도록 실험에 의하여 확인된 값이다.
(1) 1:0.93 ≤ W1:W2 ≤ 1:0.75
(2) 1:3.9 ≤ L1:L2 ≤ 1:3.0
또한 본 실시예에서는, 상기 블레이드(120)가 압출 가공 또는 인발 가공과 같은 소성 가공, 밴딩 가공 및 커팅 가공에 의하여 형성된다. 보다 상세하게는, 압출 가공 또는 인발 가공에 의하여 상기 블레이드(120)가 장방형의 평면으로 성형된다. 이때 상기 블레이드(120)의 일부, 즉 상기 리딩 부(120A)는 중공으로 성형될 것이다. 다음으로, 장방형의 상기 블레이드(120)의 일부, 즉 상기 트레일링 부(120B)의 일부를 밴딩 및 절개하여 상기 소음 저감부(126)를 형성한다.
이하에서는 본 고안에 의한 냉각탑의 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 보다 상세하게 설명한다.
도 3은 본 고안에 의한 냉각탑의 실시예를 개략적으로 보인 측면도이다.
도 3을 참조하면, 냉각탑(10)의 외관을 케이싱(11)이 정의한다. 그리고 상기 케이싱(11)의 내부에는 상기 냉각탑(10)을 구성하는 각종 구성 요소가 설치된다.
보다 상세하게는, 상기 냉각탑(10)의 내부에는, 다수개의 필러(13), 공급 수조(15), 노즐(17), 집수조(19), 팬(100), 및 팬 모터(200)가 설치된다. 상기 필러(13)는, 서로 이격되게 배치되는 다수개로 구성되고, 상기 필러(13)의 표면을 따라서 냉각수가 유동한다. 그리고 상기 공급 수조(15)는, 상기 필러(13)의 표면을 따라서 유동하는 냉각수가 저장되는 곳이다. 상기 노즐(17)은 상기 필러(13)를 향하여 상기 공급 수조(15)에 저수된 물을 분사하는 역할을 한다. 상기 집수조(19)는, 상기 필러(13)의 표면을 따라서 유동한 물이 집수되는 곳이다.
본 실시예에서는, 상기 팬(100)으로 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같은 팬이 사용된다. 그리고 상기 팬(100)은, 상기 필러(13)의 상방에 해당하는 상기 케이싱(11)의 상부에 위치된다. 상기 팬 모터(200)는, 상기 팬(100)의 회전을 위한 구동력을 제공한다.
도 3에는, 상기 필러(13)가 수직 방향으로 배치되고, 공기가 유동되는 방향으로 상기 팬(100)이 상기 필러(13)에 비하여 상대적으로 하류측에 위치되는 것으로 도시되어 있다. 그러나 상기 필러(13)가 수평 방향으로 배치되고, 공기가 유동되는 방향으로 상기 팬(100)이 상기 필러(13)에 비하여 상대적으로 상류측에 위치되어도 무방하다. 또한 도 3에는, 상기 팬(100)이 수직 방향의 회전축을 중심으로 회전하는 것으로 도시되어 있으나, 상기 팬(100)이 수평 방향의 회전축을 중심으로 회전하여도 무방하다.
본 실시예에서는, 상기 팬 모터(200)에 의하여 상기 팬(100)이 회전하면, 상기 케이싱(11)의 내부로 유입되는 공기와 접촉함으로써, 상기 필러(13)의 표면을 유동하는 냉각수가 냉각된다. 그리고 상기 필러(13)의 표면을 유동하는 냉각수와 접촉한 공기는, 상기 팬(100)의 계속적인 회전에 의하여 상기 케이싱(11)의 외부로 배출된다.
한편 상기 팬(100)은 상술한 바와 같은 형상, 특히 상기 소음 저감부(126)에 의하여, 그 회전시 발생되는 소음이 종래에 비하여 감소된다. 이는 아래의 표를 참조하면 확인할 수 있다.
트레일링 엣지 소음 저감부 소음(dB)
(A) 제1트레일링 엣지 무 72
(B) 제1 및 제2트레일링 엣지 무 68
(C) 제1 및 제2트레일링 엣지 제1 및 제2트레일링 엣지 동일 크기 64
(D) 제1 및 제2트레일링 엣지 제1 및 제2트레일링 엣지 크기 감소 63
(E) 제1 및 제2트레일링 엣지 제2트레일링 엣지 동일 크기 61
(F) 제1 및 제2트레일링 엣지 제2트레일링 엣지 크기 감소 59
상기 [표 1]에서, (A)는 실질적으로 종래 기술의 경우이고, (B)는 상기 트레일링 엣지(122)가 제1 및 제2트레일링 엣지(122A)(122B)를 포함하지만 상기 소음 저감부(126)가 삭제된 경우이며, (C)는 상기 트레일링 엣지(122)가 제1 및 제2트레일링 엣지(122A)(122B)를 포함하고 동일한 크기의 상기 소음 저감부(126)가 상기 제1 및 제2트레일링 엣지(122A)(122B)에 구비되는 경우이고, (D)는 상기 트레일링 엣지(122)가 제1 및 제2트레일링 엣지(122A)(122B)를 포함하고 크기가 감소되는 상기 소음 저감부(126)가 상기 제1 및 제2트레일링 엣지(122A)(122B)에 구비되는 경우이며, (E)는 상기 트레일링 엣지(122)가 제1 및 제2트레일링 엣지(122A)(122B)를 포함하고 동일한 크기의 상기 소음 저감부(126)가 상기 제2트레일링 엣지(122B)에만 구비되는 경우이고, (F)는 상기 트레일링 엣지(122)가 제1 및 제2트레일링 엣지(122A)(122B)를 포함하고 크기가 감소되는 상기 소음 저감부(126)가 상기 제2트레일링 엣지(122B)에만 구비되는 경우이다. 따라서 상기 [표 1]을 참조하면, 상기 트레일링 엣지(122)가 상기 제1 및 제2트레일링 엣지(122A)(122B)를 포함하고, 상기 제2트레일링 엣지(122B)에만 상기 소음 저감부(126)가 구비되며, 상기 블레이드 팁(124)에 인접하는 상기 소음 저감부(126)에 비하여 상기 허브 팁(123)에 인접하는 상기 소음 저감부(126)의 크기가 감소되는 경우가, 상기 팬(100)의 회전시 발생되는 소음의 크기가 가장 감소됨을 확인할 수 있다.
이와 같은 본 고안의 기본적인 기술적 사상의 범주 내에서 당업계의 통상의 지식을 가진 자에게 있어서는 다른 많은 변형이 가능함은 물론이고, 본 고안의 권리범위는 첨부한 실용신안등록청구범위에 기초하여 해석되어야 할 것이다.

Claims (12)

  1. 허브; 상기 허브에 대하여 기설정된 각도로 서로 이격되게 배치되는 다수개의 블레이드; 및 상기 블레이드를 상기 허브에 연결하는 다수개의 연결 로드; 를 포함하는 팬에 있어서:
    상기 블레이드는,
    공기가 유입되는 방향으로의 선단인 리딩 엣지;
    상기 리딩 엣지에 대향되는 후단인 트레일링 엣지;
    상기 허브에 인접하는 일측단인 허브 팁; 및
    상기 허브 팁에 대향되는 타측단인 블레이드 팁; 을 포함하고,
    상기 트레일링 엣지는, 상기 리딩 엣지와 평행한 제1트레일링 엣지, 및 상기 리딩 엣지에 대하여 기설정된 각도로 경사지게 연장되는 제2트레일링 엣지를 포함하며,
    상기 제2트레일링 엣지에는, 상기 블레이드 팁에 인접하는 것에 비하여 상기 허브 팁에 인접하는 것이 상대적으로 작게 형성되는 다수개의 톱니가 구비되는 팬.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 블레이드는, 압출 가공 또는 인발 가공과 같은 소성 가공에 의하여 성형되는 팬.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 제2트레일링 엣지는, 소성 가공된 후 커팅에 의하여 성형되는 팬.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 리딩 엣지의 길이 방향으로, 상기 제1트레일링 엣지의 길이(L1)과 상기 제2트레일링 엣지의 사영의 길이(L2)의 비는, 1:3.9 이상 및 1:3.0 이하인 팬.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 블레이드는,
    상기 리딩 엣지를 포함하고, 중공으로 성형되는 리딩 부; 및
    상기 트레일링 엣지를 포함하고, 상기 리딩 부에 대하여 저면에서 상면을 향하여 기설정된 곡률로 밴딩되는 트레일링 부; 를 포함하는 팬.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 허브 팁 또는 상기 블레이드 팁의 길이 방향으로, 상기 리딩 부의 폭(W1)과 상기 트레일링 부의 폭(W2)의 비는, 1:0.93 이상 및 1:0.75 이하인 팬.
  7. 제 5 항에 있어서,
    상기 트레일링 부는, 압출 가공 또는 인발 가공과 같은 소성 가공에 의하여 상기 블레이드를 성형한 후 상기 블레이드의 일부에 대하여 상기 블레이드의 나머지를 밴딩하여 상기 리딩 부 및 트레일링 부가 성형되는 팬.
  8. 삭제
  9. 삭제
  10. 삭제
  11. 제 1 항에 있어서,
    상기 톱니는, 압출 가공 또는 인발 가공과 같은 소성 가공에 의하여 상기 블레이드를 성형한 후 상기 제2트레일링 엣지의 성형과 동시에 커팅 가공에 의하여 성형되는 팬.
  12. 케이싱;
    상기 케이싱의 내부에 설치되고, 그 표면을 냉각수가 유동하는 다수개의 필러;
    상기 필러의 표면을 유동하는 냉각수와 접촉되도록 공기를 유동시키는 제 1 항 내지 제 7 항 및 제 11 항 중 어느 한 항의 팬; 및
    상기 팬의 회전을 위한 구동력을 제공하는 팬 모터; 를 포함하는 냉각탑.
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