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KR101920085B1 - 팬 - Google Patents

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KR101920085B1
KR101920085B1 KR1020120101073A KR20120101073A KR101920085B1 KR 101920085 B1 KR101920085 B1 KR 101920085B1 KR 1020120101073 A KR1020120101073 A KR 1020120101073A KR 20120101073 A KR20120101073 A KR 20120101073A KR 101920085 B1 KR101920085 B1 KR 101920085B1
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KR
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blade
protrusion
rear end
groove
hub
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KR1020120101073A
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최석호
사용철
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엘지전자 주식회사
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Publication date
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Priority to EP13183726.2A priority patent/EP2708755B1/en
Priority to US14/024,197 priority patent/US9518585B2/en
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Abstract

본 발명에 따른 팬은, 허브; 및 상기 허브에서 연장되는 블레이드를 포함하고, 상기 블레이드는, 미리 설정된 곡률을 가지는 블레이드 후단 및 상기 블레이드 후단과 연결되는 블레이드 측단을 포함하고, 상기 블레이드 후단에는 연장부를 기준으로 일방향으로 돌출되는 돌출부와, 상기 일방향의 반대 방향인 타방향으로 돌출되는 홈이 형성된다.

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. 열교환된 공기는 냉기 또는 온기 상태가 되고, 상기 냉기 또는 온기를 실내로 송풍함으로써 실내의 냉방 또는 난방이 수행될 수 있다.
도 1은 종래 기술에 따른 팬의 사시도이다.
도 1을 참조하면, 종래 기술에 따른 팬(1)은, 회전 모터와 연결될 수 있는 허브(10) 및 상기 허브(10)에서 연장되는 다수의 블레이드(20)를 포함한다. 또한 상기 블레이드(20)는 정압면(24)과 상기 정압면(24)의 반대면인 부압면(25)을 포함한다.
이하에서는 상기 블레이드(20)의 표면을 통과하는 공기의 유동을 설명한다.
먼저, 상기 블레이드(20)가 도 1을 기준으로 반시계 방향으로 회전할 때 상기 블레이드의 후면을 따라 유동하는 공기가 상기 블레이드(20)의 표면에서 이격되는 박리 현상이 발생한다. 그리고, 상기 박리 현상에 의해 소음이 발생한다.
최근에는 공조 시스템의 대용량화에 따라 상기 공조 시스템이 요구하는 풍량도 점점 늘어나고 있다. 그리고, 공조 시스템의 풍량 증가에 따라 팬을 통과하는 공기의 유동 소음도 증가하고 있다. 그 결과, 팬에서 발생되는 소음에 의해 사용자의 불편을 초래하는 문제점이 있었다.
본 발명의 목적은, 블레이드에서 발생하는 공기의 유동 소음을 감소시키기 위한 팬을 제공하는 것이다.
본 발명에 따른 팬은, 허브; 및 상기 허브에서 연장되는 블레이드를 포함하고, 상기 블레이드는, 미리 설정된 곡률을 가지는 블레이드 후단 및 상기 블레이드 후단과 연결되는 블레이드 측단을 포함하고, 상기 블레이드 후단에는 연장부를 기준으로 일방향으로 돌출되는 돌출부와, 상기 일방향의 반대 방향인 타방향으로 돌출되는 홈이 형성된다.
제안되는 본 발명에 따르면, 블레이드 후단면의 높이를 주기적으로 변화시켜서 상기 블레이드의 강성을 유지할 수 있는 장점이 있다. 또한 상기 블레이드 표면을 유동하는 공기에 위상차를 발생시켜서 상기 블레이드에서 발생되는 소음을 저감할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 종래 기술에 따른 팬의 사시도.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 팬의 정면을 보여주는 도면.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 블레이드의 일면을 보여주는 도면.
도 4는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 블레이드 후단의 정면도.
도 5는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 블레이드 후단을 유동하는 공기의 파동을 설명하는 도면.
도 6은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 블레이드 후단의 정면도.
도 7은 본 발명의 제 3 실시예에 따른 블레이드 후단의 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 실시예를 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 실시예에 대한 이해를 방해한다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 팬의 정면을 보여주는 도면이고, 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 블레이드의 일면을 보여주는 도면이다.
도 2 및 도 3을 참조하면, 본 발명에 따른 팬(100)은, 모터에 연결되어 회전될 수 있는 허브(200) 및 상기 허브(200)에서 연장되는 다수의 블레이드(300)를 포함한다. 상기 다수의 블레이드(300) 각각은 서로 일정한 간격을 두고 이격되게 위치될 수 있다. 다만, 상기 블레이드(300)의 개수 및 형상에는 그 제한이 없다.
상기 블레이드(300)는, 일정한 곡률을 가지는 블레이드 전단(310), 상기 블레이드 전단(310)과 연결되어 블레이드의 측면을 형성하는 블레이드 측단(320) 및 상기 블레이드 측단(320)과 연결되는 블레이드 후단(330)을 포함한다.
상기 블레이드 후단(330)에는, 상기 허브(200)와 상기 블레이드 후단(330)이 만나는 제 1 지점(410)과 상기 블레이드 측단(320)과 상기 블레이드 후단(330)이 만나는 제 2 지점(412)을 연결하는 가상의 선인 연장부(도 4의 411 참조)가 형성될 수 있다.
상기 연장부(도 4의 411 참조)에는, 공기의 유동 소음을 최소화하는 소음 방지부(400)가 형성된다.
또한 상기 블레이드(300)는, 정압면(350)과 상기 정압면(350)의 반대면인 부압면(340)을 포함한다. 상기 부압면(340)을 따라 유동하는 공기는 상기 부압면(340)의 후단에서 박리 현상이 발생하고, 상기 박리 현상에 의해 팬(100)의 소음이 유발된다.
이하 부압면(340)을 따라 유동하는 공기의 흐름에 대해 구체적으로 설명한다.
먼저, 상기 허브(200)는 모터의 구동력에 의해 일 방향으로 회전할 수 있다. 상기 회전에 따른 부압면(340)에서의 공기 유동을 살펴보면, 공기는 상기 블레이드 전단(310)과 먼저 접촉하고, 상기 부압면(340)을 따라 유동한 후에 상기 블레이드 후단(330)을 통과하게 된다.
상기 블레이드 전단(310)으로부터 상기 블레이드 후단(330)으로 공기가 유동할 때, 상기 부압면(340)을 따라 유동하는 공기가 상기 블레이드 후단(330) 근처 부분에서 상기 부압면(340)으로부터 떨어지게 된다. 이를 박리 현상이라 이름할 수 있다.
상기 박리 현상이 발생하면 블레이드 표면에 압력의 변동을 초래하고 이에 따라 소음이 발생하는 문제가 있었다. 그러나, 본 실시 예와 같이 상기 부압면(340)에 소음 방지부(400)를 설치하면 소음 발생을 줄일 수 있다.
이하에서는 본 발명의 주요 특징인 상기 소음 방지부(400)에 대하여 설명한다.
도 4는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 블레이드 후단의 정면도이다.
도 4를 참조하면, 소음 방지부(400)의 중앙 지점에는, 허브(200)와 블레이드 후단(330)이 만나는 제 1 지점(410)과 블레이드 측단(320)과 상기 블레이드 후단(330)이 만나는 제 2 지점(412)을 일정한 곡률로 연결하는 가상의 선인 연장부(411)가 형성될 수 있다.
상기 소음 방지부(400)는, 상기 연장부(411)를 기준으로 상방향으로 돌출되는 다수의 돌출부(410, 430) 및 하방향으로 돌출되는 다수의 홈(420, 440)을 포함한다. 또한 상기 다수의 돌출부(410, 430)와 상기 다수의 홈(420, 440)은 서로 교번하여 배치될 수 있다.
상기 다수의 돌출부(410, 430) 및 다수의 홈(420, 440)은, 설정된 곡률에 따라 라운드지게 연장되어 형성될 수 있다. 상기 설정된 곡률은 동일한 값을 가질 수도 있고, 서로 다른 값을 가질 수도 있다.
허브(200)에 인접하게 위치하는 돌출부를 제 1 돌출부(410)라 하고, 상기 제 1 돌출부와 인접하게 위치하는 홈을 제 1 홈(420)이라 하면, 상기 제 1 돌출부(410)로부터 상기 제 1 홈(420)까지의 수직 거리는 H일 수 있다. 또한 상기 제 1 돌출부(410)로부터 상기 연장부(411)까지의 수직 거리는 H/2일 수 있다. 다만, 상기 제 1 돌출부(410)로부터 상기 연장부(411)까지의 수직 거리값이 이에 한정되는 것은 아니다. 일 예로, 상기 제 1 돌출부(410)로부터 상기 연장부(411)까지의 수직 거리는 2H/3이고, 상기 제 1 홈(420)로부터 상기 연장부(411)까지의 수직 거리는 H/3일 수 있다.
상기 제 1 돌출부(410)와 인접하게 위치하는 돌출부를 제 2 돌출부(430)라 하고, 상기 제 1 홈(420)과 인접하게 위치하는 홈을 제 2 홈(440)이라 하면, 상기 제 2 돌출부(430)로부터 상기 제 2 홈(440)까지의 수직 거리는 H일 수 있다. 다만, 상기 제 2 돌출부(430)로부터 상기 제 2 홈(440)까지의 수직 거리값이 이에 한정되는 것은 아니다. 즉, 상기 제 1 돌출부(410)로부터 상기 제 1 홈(420)까지의 수직 거리값과 상기 제 2 돌출부(430)로부터 상기 제 2 홈(440)까지의 수직 거리값은 동일한 값을 가질 수도 있고, 서로 다른 값을 가질 수도 있다.
상기 다수의 돌출부 사이의 거리와 상기 다수의 홈 사이의 거리는 그 값이 동일할 수도 있고, 서로 다를 수도 있다. 일 예로 상기 제 1 돌출부(410)와 제 2 돌출부(430) 사이의 거리를 A라 하고, 상기 제 1 홈(420)과 제 2 홈(440) 사이의 거리를 B라 하면, A와 B는 서로 동일한 값을 가질 수도 있고, 서로 다른 값을 가질 수도 있다.
본 발명은 블레이드 후단(330)에 소음 방지부(400)를 형성하여 소음 발생을 억제하는데 그 목적이 있다. 소음은 소리의 일종이고, 모든 소리에는 각각 그에 대응하는 파동이 존재한다.
이하에서는 상기 소음 방지부(400)에 의해 블레이드(300)에서 발생하는 소음이 감소되는 원리를 설명한다.
도 5는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 블레이드 후단을 유동하는 공기의 파동을 설명하는 도면이다.
도 5를 참조하면, 상기 소음 방지부(400)는, 다수의 돌출부와 다수의 홈을 포함하고, 상기 다수의 돌출부와 다수의 홈이 서로 교번하여 배치된다. 따라서 상기 다수의 돌출부를 통과하는 공기와 상기 다수의 홈을 통과하는 공기는 서로 다른 파동을 가지게 된다. 구체적으로, 상기 다수의 돌출부를 통과하는 공기와 상기 다수의 홈을 통과하는 공기는 파동이 발생하는 시간에 있어서 일정한 차이가 생긴다.
예시적으로, 상기 다수의 돌출부를 통과하는 공기와 상기 다수의 홈을 통과하는 공기가 서로 동일한 파장을 갖는다고 가정한다. 그러면, 상기 다수의 돌출부를 통과하는 공기는 제 1 파동(460)의 흐름에 따라 이동하고, 상기 다수의 홈을 통과하는 공기는 제 2 파동(470)의 흐름에 따라 이동할 수 있다.
다만, 상기 다수의 홈을 통과하는 공기가 상기 제 1 파동(460)에 따라 이동하고, 상기 다수의 돌출부를 통과하는 공기가 제 2 파동(470)에 따라 이동하는 것도 가능하다.
상기 제 1 파동(460)은, 제 1 지점(461)에서 이동이 시작될 수 있고, 상기 제 2 파동(470)은 제 2 지점(471)에서 이동이 시작될 수 있다. 즉, 상기 제 1 파동(460)과 상기 제 2 파동(470)은 파동이 형성되는 시간의 차이만 있고, 파장 및 파형은 동일할 수 있다.
본 발명의 특징인 소음 방지부(400)에 의해 소음이 소멸되는 현상을 설명하면 다음과 같다.
먼저, 제 1 구간(480)을 기준으로 설명하면, 상기 제 1 파동(460)에서 형성되는 위상은 +M1이 될 수 있고, 상기 제 2 파동(470)에서 형성되는 위상은 -M2가 될 수 있다. 상기 M1과 M2의 값이 동일하다고 하면, 상기 제 1 파동(460)에 의해 발생하는 소리가 상기 제 2 파동(470)에서 발생되는 소리에 의해 소멸될 수 있다. 즉, 상기 제 1 파동(460)과 상기 제 2 파동(470) 사이에 위상차가 발생하여 소리의 상쇄 간섭 현상이 발생할 수 있다.
동일한 원리로, 제 2 구간(490)을 기준으로 설명하면, 상기 제 1 파동(460)에서 발생하는 위상과 제 2 파동(470)에서 발생하는 위상은 각각 -M4와 +M3라 한다. 만약, M3와 M4의 값이 동일하다면, 상기 제 2 파동(470)에 의해 발생하는 소리가 상기 제 1 파동(460)에서 발생되는 소리에 의해 소멸될 수 있다. 즉, 소리의 상쇄 간섭 현상이 발생할 수 있다.
위에서 설시한 내용에 기초하여 볼 때, 본 발명은, 다수의 돌출부에서 발생하는 소음과 다수의 홈에서 발생하는 소음이 서로 상쇄되어 블레이드의 소음 발생이 최소화 될 수 있는 것이다.
이하에서는, 상기 소음 방지부(400)의 형상이 상기 제 1 실시예와 다르게 구성될 수 있는 또 다른 실시예에 대하여 설명한다. 다만, 이하에서 설명할 실시예는, 상기 제 1 실시예와 비교할 때, 소음을 방지하는 방법에 있어서는 차이가 없으므로, 소음 방지부(400)의 구조에 대하여 집중적으로 설명한다.
도 6은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 블레이드 후단의 정면도이다.
도 6을 참조하면, 소음 방지부(500)는, 연장부(511)를 기준으로 상방향으로 돌출되는 다수의 돌출부(510, 530) 및 하방향으로 돌출되는 다수의 홈(520, 540)을 포함한다. 상기 다수의 돌출부(510, 530) 및 다수의 홈(520, 540)은 서로 교번하여 배치될 수 있다.
상기 연장부(511)에서 돌출부 쪽으로 이동을 시작하는 부분을 초기 지점(501)이라 하고, 허브(200)와 가장 인접하게 위치하는 돌출부를 제 1 돌출부(510)라 하면, 상기 초기 지점(501)과 상기 제 1 돌출부(510)를 연결하는 돌출선(505)이 형성될 수 있다. 그리고, 상기 제 1 돌출부(510)와 가장 인접하게 위치하는 홈을 제 1 홈(520)이라 하면, 상기 제 1 돌출부(510)와 상기 제 1 홈을 연결하는 제 1 연결부(515)가 형성될 수 있다.
그러면, 상기 돌출선(505)과 상기 제 1 연결부(515)가 연결되어 형성되는 각도는 θ1일 수 있다.
상기 제 1 돌출부는 상기 연장부(511)를 기준으로 가장 상측에 위치하므로 제 1 상단부라 이름할 수 있다.
또한 상기 제 1 돌출부(510)와 인접하게 위치하는 돌출부를 제 2 돌출부(530)라 하고, 상기 제 1 홈(520)과 인접하게 위치하는 홈을 제 2 홈(540)이라 하면, 상기 제 1 홈(520)과 상기 제 2 돌출부(530)를 연결하는 제 2 연결부(525)가 형성될 수 있다. 그러면, 상기 제 1 연결부(515)와 상기 제 2 연결부(525)가 연결되어 형성되는 각도는 θ2일 수 있다.
상기 제 2 돌출부(530)는 상기 제 1 상단부와 인접하게 위치하고, 상기 연장부(511)를 기준으로 상측에 위치하므로 제 2 상단부라 이름할 수 있다. 또한 상기 제 1 홈은 상기 연장부(511)를 기준으로 가장 하측에 위치하므로 제 1 하단부라 이름할 수 있다. 상기 상단부 및 하단부는 다수 개로 형성될 수 있다.
상기 제 1 연결부(515)의 단부와 상기 제 2 연결부(525)의 단부는 서로 접하도록 형성될 수 있다. 또한 상기 제 1 상단부는 첨단부를 형성할 수도 있다.
상기 θ1과 θ2는 그 값이 동일할 수도 있고, 서로 다를 수도 있다. 그리고, 인접하게 위치하는 돌출부 사이의 거리(A)와 인접하게 위치하는 홈 사이의 거리(B)는 동일한 값을 가질 수도 있고 서로 다른 값을 가질 수도 있다. 다만, θ1, θ2, A 및 B의 값이 이에 한정되는 것은 아니고 다양한 실시예가 가능함을 밝혀둔다.
도 7은 본 발명의 제 3 실시예에 따른 블레이드 후단의 정면도이다.
도 7을 참조하면, 소음 방지부(600)는, 연장부(611)를 기준으로 상방향으로 돌출되는 다수의 돌출부(610, 620) 및 하방향으로 돌출되는 다수의 홈(630, 640)을 포함한다. 상기 다수의 돌출부(610, 620) 및 다수의 홈(630, 640)은 서로 교번하여 배치될 수 있다.
허브(200)와 가장 인접하게 위치하는 돌출부를 제 1 돌출부(610)라 하고, 상기 제 1 돌출부와 가장 인접하게 위치하는 돌출부를 제 2 돌출부(620)라 하면, 상기 제 1 돌출부(610)와 상기 제 2 돌출부(620)를 연결하는 제 1 상단부(615)가 형성될 수 있다.
그리고, 상기 제 2 돌출부(620)와 가장 인접하게 위치하는 홈을 제 1 홈(630)이라 하고, 상기 제 1 홈(630)과 가장 인접하게 위치하는 홈을 제 2 홈(640)이라 하면, 상기 제 1 홈(630)과 상기 제 2 홈(640)을 연결하는 제 1 하단부(635)가 형성될 수 있다. 상기 상단부 및 하단부는 다수 개로 형성될 수 있다.
상기 제 1 상단부(615)의 길이는 C일 수 있다. 또한 제 1 하단부(635)의 길이는 D일 수 있다. 상기 C과 D는 그 값이 동일할 수도 있고, 서로 다를 수도 있다. 일 예로, 상기 제 1 상단부(615)의 길이(C)가 상기 제 1 하단부(635)의 길이(D) 보다 더 큰 값을 가질 수도 있고, 반대로 더 작은 값을 가질 수도 있다. 다만, C 및 D의 값이 이에 한정되는 것은 아니고 다양한 실시예가 가능함을 밝혀둔다.
또한 상기 제 1 상단부(615)의 일측과 상기 제 1 하단부(635)의 일측을 수직 방향으로 연결하는 제 1 연결부(625)가 형성될 수 있다. 그리고, 상기 제 2 홈(640)과 가장 인접하게 위치하는 돌출부를 제 3 돌출부(650)라 하면, 상기 제 3 돌출부(650)와 상기 제 2 홈(640)을 연결하는 제 2 연결부(645)가 형성될 수 있다.
상기 제 1 연결부(625)와 상기 제 2 연결부(645)는 그 길이가 동일할 수도 있고 서로 다를 수도 있다. 또한 상기 제 1 연결부(625)의 일측과 상기 제 2 연결부(625)의 일측은 상기 제 1 하단부(635)의 양단과 연결될 수 있다.
또한, 도 7에 도시된 바와 다르게, 다수의 상단부 및 다수의 하단부는 일정한 곡률을 가진 곡선과 직선의 조합으로 형성될 수 있다. 일 예로, 상기 제 1 돌출부(610)에서 상기 제 2 돌출부(620) 방향(P방향)으로 설명하면, 상기 제 1 돌출부(610)는 상방향으로 경사지는 곡선이 형성된다. 그리고, 상기 제 1 돌출부(610)에서 상기 제 2 돌출부(620) 방향으로 상기 곡선의 일측단과 연결되는 직선이 형성된다. 그리고, 상기 제 2 돌출부(620) 부근에서는 상기 직선의 일측단과 연결되어 하방향으로 경사지는 곡선이 형성될 수 있다.
다만, 상기 다수의 돌출부 및 다수의 홈의 형상 및 구조가 이에 제한되는 것은 아니고, 다양한 실시예가 제시될 수 있다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예는 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
100: 팬 300: 블레이드
330: 블레이드 후단 400: 소음 방지부
410: 제 1 돌출부 420: 제 1 홈

Claims (10)

  1. 허브; 및
    상기 허브에서 연장되는 블레이드를 포함하고,
    상기 블레이드는, 미리 설정된 곡률을 가지는 블레이드 후단 및 상기 블레이드 후단과 연결되는 블레이드 측단을 포함하고,
    상기 블레이드 후단에는 연장부를 기준으로 일방향으로 돌출되는 돌출부와, 상기 일방향의 반대 방향인 타방향으로 돌출되는 홈이 형성되고,
    상기 허브에 인접하게 위치하는 제 1 상단부와 상기 제 1 상단부에 인접하게 위치하는 제 1 하단부를 연결하는 제 1 연결부; 및
    상기 제 1 상단부에 인접하게 위치하는 제 2 상단부와 상기 제 1 하단부를 연결하는 제 2 연결부를 더 포함하고,
    상기 제 1 연결부의 일측과 상기 제 2 연결부의 일측이 접하고,
    상기 제 1 상단부와 상기 제 2 상단부는 첨단부를 형성하는 팬.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 연장부는,
    상기 허브와 상기 블레이드 후단이 만나는 제 1 지점과 상기 블레이드 측단과 상기 블레이드 후단이 만나는 제 2 지점을 연결하는 가상의 선으로 규정되는 팬.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 돌출부와 상기 홈은, 상기 돌출부를 통과하는 공기의 소리와 상기 홈을 통과하는 공기의 소리가 상쇄될 수 있도록 서로 교번하여 배치되는 팬.
  4. 제 3 항에 있어서,
    인접하게 위치하는 상기 돌출부 사이의 거리와 인접하게 위치하는 상기 홈 사이의 거리는 동일한 것을 특징으로 하는 팬.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 하단부는, 상기 제 1 연결부의 일측으로부터 상기 제 2 연결부의 일측까지 연결되어 형성되는 팬.













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