KR100202039B1 - 열교환기용 냉각장치 - Google Patents

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KR100202039B1
KR100202039B1 KR1019960706317A KR19960706317A KR100202039B1 KR 100202039 B1 KR100202039 B1 KR 100202039B1 KR 1019960706317 A KR1019960706317 A KR 1019960706317A KR 19960706317 A KR19960706317 A KR 19960706317A KR 100202039 B1 KR100202039 B1 KR 100202039B1
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유이찌 사까모또
이치로 히라미
요시히로 가또
다미오 고마쯔바라
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세구치 류이치
히다치 겡키 가부시키 가이샤
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Abstract

열교환기용 냉각장치는 유압 셔블장비에 장착되는 엔진의 열교환기에 사용된다. 이 냉각장치는 엔진에 의해 회전되는 팬 및 팬을 수용하는 보호판을 구비한다. 팬은 축류팬류이고, 보호판은 벨-마우스형상을 갖는 팬 주변부를 구비한다. 팬 주변부의 형상에 대하여, 팬 주변부와 날개폭 사이의 상대적인 위치관계에 근거하여 정의되는 커버율(L4/L3)의 값은 41 내지 70퍼센트의 범위내에 포함되도록 설정된다. 축류팬류를 사용함으로써, 팬의 제동마력을 감소시키고 커버율을 설정함으로써, 냉각기류량을 증가시킬 뿐만 아니라, 팬소음을 감소시킨다.

Description

열교환기용 냉각장치
제9도는 열교환기에 사용되는 종래의 냉각장치의 제1예를 나타내는데, 이는 방열기용 냉각장치이다. 이 냉각장치는 JP-A-58-18023(실용신안)에 개시되어 있다. 제9도에서, 디젤엔진(도시되지 않음)에 통상적으로 부착되는 방열기(81)는 디젤엔진을 냉각하기 위하여 디젤엔진과 방열기(81)의 내부로 유입되는 냉각수 사이에서 열을 교환하는데 이용된다. 방열기(81)는 기류(82)를 발생시키는 팬(83) 및 기류(82)를 방열기(81)의 본체로 유도하는 보호판(84)을 구비한다. 팬(83)은 축류팬류이다. 보호판(84)은 외부로부터 공기를 주입하는 원통형 개구부(84a), 이 원통형 개구부(84a)에 연결되는 원통형이거나 4개의 모서리를 갖는 하우징(84b), 및 하우징(84b)과 방열기(81)의 본체에 연결되는 4개의 모서리를 갖는 링단부(84c)를 구비한다. 하우징(84b)은 축선의 횡단면에서 개구의 면적이 개구부(84a)로부터 단부(84c)까지 점점 지수함수적으로 확장하도록 형성된다. 따라서, 원통형이거나 4개의 모서리를 갖는 하우징(84b)의 형상은 거의 4각형 피라미드의 돌기형상이다. 팬(83)은 보호판(84)의 원통형 개구부(84a)의 내부공간안에 배치된다. 팬(83)은 외부로부터 공기를 끌어들여 기류(82)를 발생하도록, 회전-구동 유닛(도시되지 않음)에 의해 회전된다. 기류(82)는 하우징(84b)의 형상에 따라 점차 확장될 수 있으며, 이는 기류(82)에 의해 발생되는 난류를 감소시킨다. 하우징(84b)의 형상은 내부의 모든 위치에서 기류(82)의 속도를 거의 일정하게 하도록 고안되어 있다.
상술한 방열기용 냉각장치에서, 팬날개의 끝에 근접한 개구부(84a)의 형상은 원통형으로 형성된다. 따라서, 종래의 방열기용 냉각장치는 개구부(84a)에서 큰 공기통과 저항을 갖는다. 종래의 회전속도로 팬(83)을 회전시킬 때, 큰 공기통과 저항은 기류의 양을 감소시켜서, 종래의 냉각장치는 효과적으로 디젤엔진을 냉각시킬 수 없는 문제를 초래한다.
제10도는 종래의 방열기용 냉각장치의 제2예를 나타낸다. 이 종류의 냉각장치는 JP-A-4-269326에 개시되어 있다. 이 냉각장치에서, 팬(92)은 방열기(91)에 근접 배치되고 엔진(93)에 의해 회전된다.
보호판(94)은 방열기(91)와 엔진(93) 사이의 공간에서 팬(92)을 에워싸고 수용하도록 배치된다. 팬(92)은 테이퍼 허브(taper hub)가 제공된 경사진 축류팬이다. 복수 날개의(92a)의 각각의 날카로운 단부에 근접하고 팬(92)을 둘러싸는 보호판(94)의 일부(94a)는 벨-마우스(bell-mouth)형상이다. 이 일부(94a)는 이하에서는 팬 주변부(94a)로 명명된다. 팬 주변부(94a)의 벨-마우스형상은, 그의 반경이 좌단부와 우단부로부터 중간부를 향하여 점차로 감소되어, 특정 위치에서 가장 작은 반경이 되도록 형성되어 있다. 즉, 팬 주변부(94a)는 중간부가 끌어들여져서 내부 방향으로 움푹 들어간 외부면을 갖는 원통형 본체와 비슷하다.
여기에서, 제10도에 도시된 바와 같이, 팬(92)의 날개(92a)의 폭은 L1팬주변(94a)내의 최소 반경부와 방열기측부 사이의 거리는 L2일 때, L2/L1의 비율은 커버율(covering rate)로 정의되며, 이는 비율 또는 백분율로 표현된다. JP-A-4-269326에 개시된 방열기에 사용되는 종래의 냉각장치에서의 커버율은 (+10%로부터 -20%까지의 허용가능한 범위를 갖는)최적값으로 40%가 설정되었다.
종래의 방열기용 냉각장치의 제2예에서, 경사진 축류팬은 고압을 갖는 냉각 공기의 큰 흐름을 발생하도록 사용되고, 나아가 커버율은 경사진 축류팬의 가장 높은 냉각 능력을 얻기위해 가장 알맞은 값으로 설정되었다. 제2예의 구성에 따르면, 종래의 냉각장치의 제1예의 문제는 해결될 수 있다.
그러나, 종래의 냉각장치의 제2예에서, 경사진 축류팬은 팬(92)으로 사용되기 때문에, 팬(92)의 제동마력이 증가되고 엔진의 연료비용이 상승하는 문제가 있다.
더욱이, 종래의 냉각장치의 제2예에서는, 팬(92)으로부터 충분한 냉각 능력을 얻기 위해 팬(92)과 보호판(94)의 팬 주변주(94a) 사이의 틈새(이하에서는 선단틈새라 칭함)를 감소시킬 필요가 있다. 선단틈새가 비교적 작을 때, 선단틈새를 적절하게 유지하기 위해 방열기(91)보다는 팬(92)이 구비된 엔진(93)내에 보호판(94)설치되는 것이 바람직하다. 선단틈새에 관한 구성은 팬(92)과 팬 주변부(94a) 사이의 위치적인 관계를 분명하게 결정할 수 있으므로, 선단틈새는 공통부재내에 보호판(94)과 팬(92)을 설치함으로써 알맞게 실현된다. 즉, 보호판(94)을 방열기(91)에 고정하면, 방열기(91)와 엔진(93)의 실제의 설치로 인한 에러 발생의 가능성 때문에, 알맞은 선단틈새를 실현하기가 어렵다. 그래서, 제2예에서, 보호판(94)은 일부분(94b)을 엔진(93)으로 연장함으로써 엔진(93)내에 설치된다.
그러나, 제2예의 구성은 냉각장치의 조립에서 작업효율이 감소되고 생산원가가 증가하는 문제를 제기한다.
본 발명의 주목적은 팬의 제동마력을 알맞게 감소시킬 수 있고 엔진의 연료 비용을 충분히 감소시킬 수 있는 열교환기용 냉각장치를 제공하는데에 있다.
본 발명의 다른 목적은 조립 작업효율을 증가시킬 수 있고 생산원가를 감소시킬 수 있는 열교환기용 냉각장치를 제공하는데에 있다.
본 발명의 다른 목적은 보호판내의 팬 주변부의 형상이 가장 알맞고 최고의 냉각 능력을 얻을 수 있는 열교환기용 냉각장치를 제공하는데에 있다.
본 발명의 다른 목적은 냉각장치의 일부로 사용되는 보호판을 구비하며, 상기 보호판의 구성은 엔진의 연료비용 및 생산원가를 감소할 수 있고 냉각장치의 조립 작업효율을 향상시킬 수 있는 열교환기를 제공하는데에 있다.
본 발명은 열교환기용 냉각장치에 관한 것으로서, 특히 유압 셔블(shovel)장비와 같은 땅을 고르거나 건조하는 장비에 장착되는 엔진에 적용되는 열교환기에 사용되기에 알맞는 냉각장치에 관한 것이다.
제1도는 본 발명의 열교환기용 냉각장치가 제공된 유압 셔블장비를 도시한 측면도.
제2도는 제1도의 선-단면도.
제3a도는 제2도에서 P로 표시된 부분을 도시한 확대도.
제3b도는 보호판의 팬 주변부를 도시한 확대단면도.
제3c도는 보호판과 그 주위의 형상을 도시한 사시도.
제4도는 팬을 도시한 부분정면도.
제5도는 본 발명의 실시예에 관하여 커버율과 팬소음 사이의 관계를 도시한 그래프.
제6도는 Y-형팬과 경사진 축류팬에 관하여 제동마력과 팬 회전속도 사이의 관계를 도시한 그래프.
제7도는 본 실시예의 장치와 종래의 장치에 관하여 팬 회전속도와 선단틈새에서 본 냉각 기류량 사이의 관계를 도시한 그래프.
제8도는 본 실시예의 보호판과 종래의 보호판에 관하여 팬 회전속도와 냉각기류량 사이의 관계를 도시한 그래프.
제9도는 종래의 제1예를 도시한 부분단면 측면도, 및 제10도는 종래의 제2예를 도시한 부분단면 측면도이다.
본 발명에 따른 열교환기용 냉각장치는 열교환기를 냉각시키는 기류를 발생시키는 팬, 상기 팬을 회전시키는 구동유닛, 및 상기 팬을 수용하는 보호판을 포함하여 구성되며, 이 구성에서, 상기 팬은 축류팬류이고 상기 보호판은 벨-마우스형상을 갖는 팬 주변부를 구비하고, 나아가, 상기 팬 주변부에 대하여, 상기 팬 주변부의 커버율은 41퍼센트 내지 70퍼센트 범위내에 포함된다. 상기한 바람직한 범위의 커버율 데이터는 실험으로써 얻어진다.
냉각장치는 예로 유압 셔블에 장착되는 엔진에 설치된 열교환기를 냉각하기 위해 사용된다. 냉각장치에서, 냉각기류는 팬의 회전에 의해 발생되고, 냉각기류는 열교환기에 형성되는 공기 통로를 통하여 통과하고, 열교환기를 통하여 흐르는 열전도매체는 냉각된다.
축류팬의 사용은 팬의 제동마력 및 엔진의 연료비용을 감소시킨다.
나아가, 팬의 회전속도가 상대적으로 낮더라도, 팬을 수용하는 보호판에서 팬 주변부의 벨-마우스형상은 필요하고 충분한 냉각기류량을 발생한다. 반대로, 팬의 회전속도는 감소되고 팬소음도 감소된다.
더욱이, 팬 주변의 커버율의 설정은 팬 기류량과 팬소음에 대하여 냉각장치의 냉각성과를 최적화할 수 있는 소정의 범위내에 포함된다.
팬 주변부의 가장 알맞은 커버율의 값은 60퍼센트이다.
팬은 소위 Y-형 날개를 갖는 것이 바람직하다. 이 팬은 제동마력 및 엔진의 연료비용을 감소시킨다.
팬과 보호판 사이의 선단틈새는 비교적 넓게 설정된다. 즉, 보호판의 팬 주변부는 비교적 넓게 형성되고 보호판은 교환기의 측면에 설치된다. 이 구성은 냉각장치의 조립 작업효율을 향상시킨다.
상술한 냉각장치는 땅을 고르거나 건조하는 장비에 장착되는 엔진용 열교환기를 냉각시키는데 바람직하게 사용된다. 땅을 고르거나 건조하는 장비의 바람직한 예로는 유압 셔블을 들 수 있다.
다른 특징으로부터, 본 발명은 팬소음이 충분히 낮고, 냉각성과가 충분히 높은, 상술한 특징을 구비한 보호판을 갖는 열교환기로서 이해된다. 열교환기용 보호판은 엔진의 출력축에 배치되는 축류팬과 특정 조합을 갖는다. 축류팬은 보호판의 벨-마우스형상의 팬 주변부내에 수용된다.
다음에, 본 발명의 실시예를 첨부된 도면에 따라 설명한다.
제1도에 도시된 바와 같이, 본 발명의 냉각장치는, 예를 들어 유압 셔블의 엔진에 설치되는 열교환기를 냉각하기 위해 사용된다. 이 유압 셔블에는 셔블을 이동시키기 위한 유압 모터를 갖는 하부 이동본체(11), 회전운동을 위한 유압 모터를 구비하며 하부 이동본체(11)에 설치된 회전유닛(12), 및 회전유닛(12)에 의해 회전 가능하게 하부 이동본체(11)상에 장착된 상부 회전본체(13)가 제공된다. 상부 회전본체(13)는 작업 기계로 동작한다. 상부 회전본체(13)는 기본지지기구로써 회전프레임(14), 회전프레임(14)의 선부에 위치하는 운전실(15), 회전프레임(14)의 후부에 위치하는 균형추(16), 작업 메카니즘(17), 및 기계실(18)로 구성된다.
작업 메카니즘(17)은 회전프레임(14)의 끝에 회전가능하게 배치되는 붐(boom)(17A), 붐(17A)의 끝에 회전가능하게 제공되는 암(arm)(17B), 및 암(17B)의 가늘어지는 끝에 제공되는 버킷(bucket)(17C)을 포함한다. 붐(17A), 암(17B), 및 버킷(17C)은 붐 실린더(17D), 암 실린더(17E), 및 버킷 실린더(17F)에 의해 개별적으로 동작 가능하다.
제2도에 도시된 바와 같이, 기계실(18)은 하나의 바닥평판부(18A), 바닥평판부(18A)의 양측에 위치한 두 개의 측평판부(18B), 및 상측에 위치한 하나의 톱평판부(18C)의 조합으로써 박스형상으로 형성된다.
나아가, 기계실(18)내에는 엔진(19), 엔진(19)의 회전식 출력축(19a)에 고정된 팬(20), 방열기와 같은 열교환기(23), 및 유압 펌프(도시되지 않음)가 있다.
상술한 유압 셔블에서, 기계실(18)내에 위치한 유압 펌프는 압축된 오일을 하부 이동본체(11)에 사용되는 유압 모터, 회전 구동유닛(12)에 사용되는 유압 모터, 및 작업 메카니즘(17)내의 실린더(17D, 17E, 및 17F)내에 각각 공급한다. 그래서, 유압 셔블은 회전, 굴착 등과 같은 다양한 작업을 수행한다.
팬(20)이 엔진(19)의 회전가동에 의해, 회전될 때, 외부로부터의 공기는 냉각에 사용되는 기류(21)를 발생하도록 유입된다. 톱평판부(18C)의 일측(제2도의 좌측)에 형성되는 복수의 개구(22a)를 통하여 공기를 내부공간으로 끌어들임으로써 발생되는 기류(21)는 열교환기(23)내에 형성되는 통로내로 유입되고, 엔진(19) 주위의 공간을 통하여 흘러서, 톱평판부(18C)의 다른측(제2도의 우측)에 형성되는 복수의 개구(22b)를 통하여 외부로 방출된다. 조정평판은 개구(22a)로부터 끌어들여진 공기를 열교환기(23)까지 유도하고 나아가 엔진(19)의 주위로 흐르는 공기를 개구(22b)로 유도하도록 기류통로내에 배치된다.
열교환기(23)는 개구(22a)와 개구(22a) 부근의 엔진(19) 사이에 배치된다. 열교환기(23)는 엔진 냉각수를 순환시키는 순환파이프와 순화파이프에 제공되는 복수의 냉각핀을 포함한다. 순환파이프는 공급 또는 방출파이프를 통하여 엔진(19)의 냉각자키트(water jacket)에 연결된다. 기류(21)는 열교환기(23)내의 냉기핀의 근처에 형성되는 통로내로 통과한다. 고온의 엔진 냉각수는 열교환기(23)의 순환파이프내로 흐른다. 고온의 엔진 냉각수는 기류(21)에 의해 냉각 가능하다. 저온의 엔진 냉각수는 엔진(21)을 냉각하기 위하여 엔진(21)으로 되돌아간다.
보호판(24)은 팬(20)을 둘러싸도록 팬(20) 주위에 배치된다. 이 보호판(24)은 벨-마우스 형상을 갖는 팬 주변부(24a)와 열교환기(23)에 고정되는 단부(24b)를 포함한다. 보호판(24)은 열교환기(23)의 벽에 설치되며, 팬(20)의 옆에 존재한다.
다음, 제2도의 참조표 P로 표시된 부분의 확대도를 도시한 제3a도, 제3a도의 주요부를 확대 도시한 제3b도, 외관의 사시도를 도시한 제3c도, 및 팬의 정면도를 도시한 제4도를 참조함으로써, 팬(20)과 보호판(24)은 상세히 설명된다.
제4도에 분명하게 도시된 바와 같이, 팬(20)은 중앙에 표시된 허브(hub)(20a)와 허브(20a)의 외부면에 제공되는 복수의 날개(20b)를 포함한다. 팬(20)은 축류팬이다. 날개(20b)의 수는 6개가 바람직하다.
더욱이, 팬(20)은 6개의 날개(20b)중 모든 2개의 이웃하는 날개 사이의 각에 대하여 각 특성을 갖도록 바람직하게 설계된다. 즉, 2개의 중앙선(제4도에 도시된 바와 같이, 허브(20b)의 중앙으로부터 방사방향으로 날개(20b)의 중앙부를 따라 통과하는 선) 사이의 각은 2개의 다른 각값을 선택적으로 갖는다. 구체적인 예로 2개의 각값이1 및2로 정의될 때, 6개의 날개(20b)는 허브(20a) 주위에 배치되어 모든 2개의 이웃하는 날개 사이의 각은 배치 순서에 따라1,2,1,2,1,2이다.1과2를 포함하는 6개의 각의 합은 360도가 된다.
원통형인 허브(20a)의 외부 표면은 축과 평행이다. 제4도에 도시된 바와 같이, 각각의 날개(20b)는 정면에서 본 날개의 폭이 허브-측의 끝으로부터 예리한 끝에까지 비례적으로 점점 커지도록 바람직하게 형성 가능하다. 나아가, 제3도에 도시된 바와 같이, 날개는 허브에 고정되며, 허브(20b)의 외부 표면상의 날개의 허브-측 끝을 나타내는 선(제3c도에 도시된 부분(20c))은 허브(20a)의 축에 대하여 비례적으로 구부러진 형상을 갖게 설정된다.
정면에서 본 날개(20b)의 형상은 제4도에서 점선으로 표시된 것처럼 영어 알파벳의 문자Y처럼 보이기 때문에, 날개(20b)는 일반적으로 Y-형 날개로 명명될 수 있다. 나아가, 상술한 복수의 Y-형 날개(20b)에 제공된 팬(20)은 일반적으로 Y-형팬으로 명명된다. 추가로, Y-형 날개는 상술한 날개(20b)의 가장 알맞은 종류이지만, 날개(20b)가 Y-형 날개로 반드시 제한되는 것은 아니다.
제3a도 및 제3c도에 도시된 바와 같이, 보호판(24)은 날개(20b)의 예리한 끝에 근접한 팬 주변부(24a)세트와 열교환기(23)에 고정되는 단부(24b)를 포함한다. 또한, 팬 주변부(24a)는 상술한대로 벨-마우스형상으로 형성된다. 보다 정확히 설명하자면, 제3b도에 도시된 팬 주변부(24a)의 하부 단면 형상에서 분명해지는데, 팬 주변부(24a)는 R의 반지름을 갖는 2개의 호형상부(124a, 124b)와 2개의 호형상부 사이에 직선부(124c)(길이(L5)를 갖는)를 포함한다. 2개의 호형상부(124a, 124b)는 동일한 단면 현상을 갖는다. 벨-마우스 형상을 갖는 팬 주변부(24a)에서, 직경은 양끝에서 가장 크고 직선부(124c)의 중간을 향하는 직경은 축방향에서 팬 주변부(24a)의 중앙으로 접근할수록 비례적으로 점점 작아진다. 따라서, 축방향에서 팬 주변부(24a)의 중앙부는 안쪽으로 끌어당겨진다. 보호판(24)은 보호판(24)의 직경이 직선부(124c)에서 가능하면 작아지도록 설계된다. 추가로, 참조번호(24c)는 보호판의 중앙선을 나타내며, 이 선은 팬 주변부(24a)에서 직선부(124c)의 중앙 위치를 통과하도록 설정된다. 나아가, 단부(24b)는 열교환기(23)의 팬-측 벽면에 고정되어 벽면에 형성되는 공기통과 개구를 덮는다.
다음과 같이 정해진 특정 조건은 제3a도에 도시된 팬(20)의 날개(20b)와 보호판(24)의 팬 주변부(24a) 사이의 위치적인 관계에 대하여 성립된다.
측면도를 도시한 제3a도에서, L3으로 표시되는 날개 선단의 폭(측면으로부터 도시된 폭)과 L4로 표시되는 열교환기의 측면에 위치한 날개 끝으로부터 보호판의 중앙선(24c)까지의 거리에서, 커버율은 L4/L3(바로 비율로 표시되거나 또는 100을 곱한 후에 백분율(%)로 표시되는)으로 정의된다. 커버율에 있어서, 약 0퍼센트부터 약 100퍼센트까지의 범위에서 커버율을 변화시킴으로써 실제적인 기계의 동작을 모의 실험하여 팬소음을 모의 실험할 때, 제5도에 도시된 실험결과를 얻는다. 실험 결과로서 도시된 그래프에서, 가로축은 보호판의 커버율을 나타내고 세로축은 팬소음(dB)을 나타낸다. 제5도에 도시된 팬소음 특성(31)에서, 커버율이 거의 60%일때, 팬소음을 가장 적어서(점(31b)으로 도시됨), 60%의 커버율이 최적이다. 점(31b)에서의 팬소음은 약 100.7 dB이다. 더욱이, 차이를 인간의 귀로서는 구별할 수 없는, 점(31b)의 2dB내에서 팬소음량을 포함하는 팬소음 범위에 상응하는 커버율 범위를 고려할 때, 60%의 최적 커버율을 포함하는 커버율 범위는 60%로부터 19%를 빼서 얻어진 낮은 커버율로부터 60%에 10%를 더해서 얻은 높은 커버율까지의 범위와 같다. 즉, 팬(20)의 회전으로 인한 팬소음을 낮추기 위해 알맞은 커버율 범위는 제5도에 도시된 점(31a)과 점(31c) 사이의 간격에 상응하는 거의 41-70%의 범위임이 판명된다. 점(31a)과 점(31c)에서의 팬소음의 값은 거의 103dB이다.
가장 알맞은 보호판(24)의 측정은 다음과 같다. 제3a도에 도시된 바와 같이, 팬 주변부(24a)의 폭을 x로 설정하고, 호형상부(124a)를 포함하는 원의 중점(O1)과 호형상부(124b)를 포함하는 원의 중점(O2) 사이의 거리는 y로 설정하고, 2개의 원의 반지름은 R로 설정할 때, x=0.83L3, y=0.083x, 및 R=0.5x 이다. 상기의 가장 알맞은 측정은 최적의 60%의 커버율을 갖는 보호판과 상응된다. 커버율 41-70%의 범위에서 보호판(24)의 가장 알맞은 측정을 고려할 때, 0.6L3 x1.1L3, 0y0.25x, 및 0.4xR0.7x 가 바람직하다.
y=0일 때, 상술한 직선부(124c)는 팬 주변부(24a)내에 존재하지 않는다. 그래서, 직선부(124c) 항상 요구되는 것은 아니다.
그러나, 직선부(124c)가 팬 주변부(24a)내에 형성될 때, 직선부(124c)는 기류가 방출구를 향하도록 조정할 수 있으므로, 보호판(24)은 난류가 없는 부드러운 기류를 발생시킬 수 있는 장점을 얻는다.
나아가, 본 실시예의 벨-마우스형상을 갖는 팬 주변부(24a)는 상술한 종래의 제2예와 다르게, 팬(20)과 팬 주변부(24a) 사이의 간격, 또는 선단틈새를 감소시키지 않고 우수한 팬 특성을 충분히 얻을 수 있다. 따라서, 선단틈새는 종래의 제2예와 비교하여 증가될 수 있어서, 열교환기(23)로 보호판(24)의 연결을 설계시 자유도(degree of freedom) 및 추가로 보호판(24)은 열교환기(23)의 측면에 설치될 수 있다. 이때, 선단틈새가 비교적 넓기 때문에, 열교환기(23)와 엔진(19)의 설치 위치에 대하여 약간의 어긋남이 있더라도, 열교환기(23)에 보호판(24)을 설치함에는 아무런 문제도 발생하지 않는다.
다음, 본 실시예에 따른 열교환기용 냉각장치의 장점을 제6-8도를 참조하여 다양한 관점에서 설명한다.
제6도는 팬 회전속도(r. p. m.)와 팬 제동마력(PS) 사이의 관계에 대한 Y-형팬(축류팬)과 경사진 축류팬 사이의 비교를 나타낸다. 제6도에서, 가로축은 팬 회전속도를 나타내고 세로축은 팬 제동마력을 나타낸다. 나아가, 참조번호(41)는 Y-형팬의 가동을 표시하고 참조번호(42)는 경사진 축류팬의 가동을 표시한다. 2개의 가동 특성(41, 42)을 비교함으로써 분명해진 바와 같이, Y-형팬의 팬 제동마력은 경사진 축류팬의 제동마력보다 작도록 감소된다. 예로, Y-형팬을 사용할 때의 실제적인 팬 회전속도에서, 팬 제동마력은 경사진 축류팬을 사용하는 경우와 비교하여 40%가 감소한다. 그래서, 본 실시예에 따른 열교환기용 냉각장치는 냉각장치용 Y-형팬을 사용함으로써 엔진의 연료비용을 감소시키도록 팬 제동마력을 감소시킬 수 있다.
제7도는 본 실시예에 따른 열교환기용 냉각장치에서 선단틈새에 관한 장점을 나타낸다. 상기 도는 본 실시예와 JP-A-269326에 개시된 기술과의 비교를 나타낸다. 제7도에서, 가로축은 팬 회전속도(r. p. m.)를 나타내고 세로축은 냉각 기류(/min)의 양을 나타낸다. 선(51)은 선단틈새(T/C)는 5인 본 실시예의 냉각장치를 나타내고, 선(52)은 선단틈새(T/C)는 20인 본 실시예의 냉각장치를 나타내고, 선(53)은 선단틈새(T/C)는 7인 종래의 냉각장치를 나타낸다. 상기 도에 분명히 도시된 바와 같이, 20의 선단틈새를 갖는 본 실시예의 냉각장치와 7의 선단틈새를 갖는 종래의 냉각장치를 비교할 때, 종래의 장치는 2000 r. p. m.에 근접한 실제적인 팬 회전속도에서 약 1%가 본 실시예의 장치보다 좋지만, 두 장치는 전체적으로 실제적인 등가의 냉각 성과임이 판명된다. 그래서, 열교환기에 사용되는 본 실시예의 냉각장치는 선단틈새가 비교적 넓더라도 실제적이고 충분히 높은 냉각 성과를 얻을 수 있다. 나아가, 본 실시예의 냉각장치에서도 선단틈새가 비교적 넓기 때문에, 보호판(24)은 상술한대로 열교환기(23)의 측면에 설치될 수 있다. 상기 구성으로 인해 냉각장치의 조립 작업효율이 향상되고 생산원가가 감소되는 장점을 초래한다.
제8도는 본 실시예에 따른 벨-마우스형상의 팬 주변부(24a)를 포함한 보호판(24)을 갖는 냉각장치와, JP-A-58-18023(실용신안)에 개시된 보호판을 갖는 냉각장치에 대한 팬 회전속도와 냉각기류의 양 사이의 관계를 도시한다. 상기 도에서, 참조번호(61)는 본 실시예에 따른 냉각장치의 가동을 나타내고, 참조번호(62)는 종래의 냉각장치의 가동을 나타낸다. 상기 도에서 분명해진 바와 같이, 실제적인 팬 회전속도에서 2개의 가동 특성에서의 값을 비교할 때, 예로, 본 실시예의 냉각장치는 종래의 냉각장치보다 15% 향상된다. 나아가, 실제로 요구되는 기류량을 사용하는 기준에 근거하여 2개의 특성을 비교할 때, 본 실시예의 냉각장치는 종래의 냉각장치의 동일한 기류량을 얻는데 320 r. p. m을 감소시킬 수 있는 장점을 갖는다. 따라서, 본 발명에 따른 팬 회전속도에서의 감소는 팬소음량을 감소시킬 수 있다.
더욱이, 팬 회전속도와 팬소음량 사이의 양적인 관계는 M2=M1+55logN2/N1의 공식으로 나타낼 수 있으며, 상기 공식은 축류팬용 공식과 유사하다. 상기 공식에서, M1및 M2는 2개의 유사한 팬에서의 팬소음량을 나타내고 N1및 N2는 상기 유사한 팬에서의 팬 회전속도를 나타낸다. 상기 공식에 따라, 팬 회전속도를 감소시킬 때, 팬소음량을 감소될 수 있다.
상기의 설명에 따라 명백해진 바와 같이, 유압 셔블에 설치되는 엔진에 부가된 열교환기를 냉각시키기 위해 사용되는 장치에 있어서, 예로, 열교환기의 공기 통로를 통하여 통과하는 냉각 기류를 발생시키기 위해 팬을 회전시킴으로써 열교환기를 통하여 흐르는 열전도매체를 냉각시키는 구조에서, Y-형 날개를 갖는 축류팬이 팬으로써 바람직하게 사용되기 때문에, 팬의 제동마력은 엔진의 연료비용의 감소와 함께 감소될 수 있다.
팬이 상대적인 낮은 속도로 회전하더라도, 팬을 수용하는 보호판의 팬 주변부가 벨-마우스형상을 갖도록 형성되기 때문에, 필요하고 충분한 냉각 기류량을 얻을 수 있다. 상기 구성은 회전속도 및 팬의 잡음레벨을 감소시킨다.
나아가, 팬 주변부의 커버율은 상술한 소정의 값으로 설정되기 때문에, 냉각장치의 냉각성과는 팬 기류량 및 팬소음에 대하여 최적화될 수 있다.
보호판의 팬 주변부의 구성에 있어서, 선단틈새는 비교적 넓어지기 때문에, 보호판은 열교환기의 측면에 설치될 수 있어서, 조립 작업효율은 증가되고 생산원가는 감소된다.
더욱이, 열교환기용 냉각장치는 유압 셔블장비 외에도, 땅을 고르거나 건조하는 기타 장비에도 적용될 수 있다.
본 냉각장치는 유압 셔블과 같은 땅을 고르거나 건조하는 장비에 장착되는 엔진에 부착되는 열교환기에 적용된다. 본 냉각장치는 냉각성과를 극대화하고, 엔진의 연료비용을 감소시키고, 본 장치의 조립 작업효율을 증가시키고, 생산원가를 감소시킨다.

Claims (12)

  1. 열교환기를 냉각시키는 기류를 발생시키는 팬, 상기 팬을 회전시키는 구동유닛, 및 상기 팬을 수용하는 보호판을 포함하여 이루어지는 열교환기용 냉각장치로서, 상기 팬은 축류팬류이고, 상기 보호판은 벨-마우스형상을 갖는 팬 주변부를 구비하며, 상기 팬 주변부의 커버율은 41퍼센트 내지 70퍼센트 범위내에 포함되는 것을 특징으로 하는 열교환기용 냉각장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 팬 주변부의 상기 커버율에 대한 최적값은 60퍼센트인 것을 특징으로 하는 열교환기용 냉각장치.
  3. 제1항에 있어서, 상기 팬은 Y-형 날개를 구비하는 것을 특징으로 하는 열교환기용 냉각장치.
  4. 제1항에 있어서, 상기 보호판은 상기 열교환기내에 설치되는 것을 특징으로 하는 열교환기용 냉각장치.
  5. 제1항에 있어서, 상기 팬과 상기 보호판 사이의 선단틈새는 비교적 넓게 설정되는 것을 특징으로 하는 열교환기용 냉각장치.
  6. 제1항에 있어서, 상기 벨-마우스형상을 갖는 상기 팬 주변부는, 단면형상이 상기 열교환기 및 상기 구동유닛측면에 각각 위치한 2개의 호형상부를 구비하는 것을 특징으로 하는 열교환기용 냉각장치.
  7. 제6항에 있어서, 상기한 2개의 호형상부는, 그의 단면형상이 동일한 것임을 특징으로 하는 열교환기용 냉각장치.
  8. 제6항에 있어서, 상기한 2개의 호형상부는 단면 사이의 직선부와 상기 팬의 날개 사이에 선단틈새가 형성되는 것을 특징으로 하는 열교환기용 냉각장치.
  9. 제1항에 있어서, 상기한 열교환기는 땅을 고르거나 건조하는 장비에 장착되는 엔진에 설치되고, 상기 구동유닛은 상기 엔진인 것을 특징으로 하는 열교환기용 냉각장치.
  10. 제9항에 있어서, 상기한 땅을 고르거나 건조하는 장비는 유압 셔블 장비인 것을 특징으로 하는 열교환기용 냉각장치.
  11. 벨-마우스형상으로 형성되는 팬 주변부를 구비하는 보호판이 제공되는 열교환기와의 조합으로 형성되고, 축류팬이 구도유닛의 출력축에 배치되어 이루어지는 열교환기용 냉각장치로서, 상기축류팬은 상기 팬 주변부내에 수용되고, 상기 팬 주변부의 커버율은 41퍼센트 내지 70퍼센트 범위내에 포함되는 것을 특징으로 하는 열교환기용 냉각장치.
  12. 팬 주변부가 축류팬을 수용하도록 상기 축류팬과 조합되는 벨-마우스형상의 상기 팬 주변부를 갖는 보호판을 포함하여 이루어지고, 상기 팬 주변부와 상기 축류팬이 조합될 때, 상기 팬 주변부의 커버율은 41퍼센트 내지 70퍼센트 범위내에 포함되는 것을 특징으로 하는 열교환기.
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