KR101263650B1 - 팬 및 쉬라우드 조립체 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 팬 및 쉬라우드 조립체에 관한 것으로서, 본 발명은 팬 밴드부에 만곡부가 형성됨으로써 강도를 향상하고 유동 박리 현상을 억제하여 송풍 효율을 보다 높일 수 있으며, 풀러 타입이면서도 전체 폭을 줄여 소형화가능한 팬 및 쉬라우드 조립체에 관한 것이다.
더욱 상세하게, 본 발명의 팬 및 쉬라우드 조립체(1000)는 공기가 송풍되도록 중공되는 통풍부(310) 및 공기 송풍 방향으로 전측에 구동수단(200)이 안착되도록 스테이터(321)에 의해 지지되는 모터안착부(320)가 형성된 쉬라우드(300); 상기 모터안착부(320)에 안착되는 구동수단(200); 및 상기 구동수단(200)의 구동축(210)과 연결되는 허브(110)와, 상기 허브(110)의 외주에 방사상으로 복수개 배치되어 공기를 축방향으로 송풍하는 블레이드(120)와, 상기 블레이드(120)의 단부를 연결하는 밴드부(130)와, 공기 송풍 방향으로 전측 밴드부(130) 둘레가 상기 공기 송풍 반대 방향 및 상기 쉬라우드(300) 내벽면 측으로 완만한 곡선을 갖도록 연장되는 만곡부(131)를 포함하며, 공기 송풍 방향으로 구동수단(200) 후측에 구비되는 팬(100); 을 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

팬 및 쉬라우드 조립체{Fan and Shroud Assembly}
본 발명은 팬 및 쉬라우드 조립체에 관한 것으로서, 더욱 상세하게 본 발명은 팬 밴드부에 만곡부가 형성됨으로써 강도를 향상하고 유동 박리 현상을 억제하여 송풍 효율을 보다 높일 수 있으며, 풀러 타입이면서도 전체 폭을 줄여 소형화가능한 팬 및 쉬라우드 조립체에 관한 것이다.
차량의 엔진룸 전방에는 라디에이터나 응축기 등의 열교환기들이 구비되며, 상기 열교환기들에서는 주변의 공기와 열교환기 내부의 열교환매체 사이에 열교환이 발생된다.
이 때, 상기 열교환기의 방열 효율을 높이기 위하여 상기 열교환기에 대해 공기를 강제 송풍할 수 있는 팬이 설치되며, 보통 축류팬 형태가 설치된다.
도 1은 축류팬 조립체(1)를 나타낸 도면으로서, 상기 축류팬 조립체(1)는 모터와 같은 구동수단(20)의 구동축(21)과 결합되는 허브(Hub, 12)와, 상기 허브(12)의 외주에 방사상으로 배치되는 다수의 블레이드(11)와, 그리고 상기 블레이드(11)들의 변형을 방지하기 위하여 블레이드(11)들의 끝을 연결하는 팬 밴드(Fan Band, 13)를 포함하는 축류팬(10); 및 중앙에는 통풍구(31)가 마련되며 다수의 스테이터(32)에 의해 통풍부(31) 내주면에서 구심방향으로 연장 형성되어 상기 모터(20)를 고정 지지하는 모터고정부(33)가 형성된 쉬라우드(30)(shroud)를 포함하여 형성된다.
도 2 (A)는 이와 같은 일반적인 열교환기 및 축류팬 조립체의 배치를 간략하게 나타낸 도면으로서, 통상적으로 종래의 축류팬 및 쉬라우드 조립체(1)는 열교환기(2)의 일측 면에 평행하게 구비된다.
즉, 상기 방사상으로 배열된 다수의 블레이드(11)를 회전시켜 축방향으로 공기를 송풍하는 유체기계로서, 통상 축류팬(10)과 그 구동수단(20)을 지지하면서 그 주위를 둘러싸 보호하는 쉬라우드(30)(shroud)와 함께 조립체를 이루어 차체에 장착된다.
차량에 설치되는 축류팬 및 쉬라우드 조립체(1)는 열교환기(2)의 배치 형식에 따라서 푸셔 타입(Pusher type)과 풀러 타입(Puller type)으로 분류된다.
상기 도 2의 (B) 및 (C)는 이러한 푸셔 타입 및 풀러 타입 두 종류의 축류팬 및 쉬라우드 조립체(1)에 대한 배치도 및 공기 흐름을 도시한 것이다.
먼저, 푸셔 타입 축류팬 및 쉬라우드 조립체(1)는 도 2 (B)에 도시된 바와 같이 열교환기(2)의 앞에서 공기를 뒤쪽의 열교환기(2) 측으로 강제 송풍하며, 풀러 타입 축류팬 및 쉬라우드 조립체(1)는 도 2 (C)에 도시된 바와 같이 열교환기(2) 뒤쪽에서 열교환기(2) 앞쪽의 공기를 끌어들여 열교환기(2)를 통과하게 한다.
이 때, 상기 푸셔 타입 축류팬 및 쉬라우드 조립체(1)는 상기 풀러 타입 축류팬 및 쉬라우드 조립체에 비하여 두께가 감소되나 송풍 효율이 낮기 때문에 엔진룸 내 열교환기(2) 뒤쪽에 여유 공간이 협소하여 풀러 타입을 설치할 수 없는 경우에만 제한적으로 사용되고 있으며, 대개는 송풍 효율이 높은 풀러 타입 축류팬 및 쉬라우드 조립체(1)가 이용되고 있다.
본 발명은 상술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 공기 송풍 방향으로 전측 밴드부 둘레가 공기 송풍 반대 방향 및 쉬라우드 내벽면 측으로 완만한 곡선을 갖도록 연장되는 만곡부가 형성됨으로써 강도를 향상하고 유동 박리 현상을 억제하여 송풍 효율을 보다 높일 수 있는 팬 및 쉬라우드 조립체를 제공하는 것이다.
또, 본 발명의 목적은 쉬라우드의 스테이터에 의한 모터안착부가 열교환기 측에 형성됨으로써 구동수단이 공기 흐름 방향으로 팬의 전측에 위치되어 송풍 효율이 높은 풀러 타입으로 형성되면서도 전체 폭을 줄일 수 있는 팬 및 쉬라우드 조립체를 제공하는 것이다.
또한, 본 발명의 목적은 팬의 전측 밴드부에 만곡부가 형성되며, 만곡부 형성 수치 및 팬 형성 수치 등을 한정함으로써 조립이 용이하면서도 풍량 성능을 높이고 소음을 줄일 수 있는 팬 및 쉬라우드 조립체를 제공하는 것이다.
본 발명의 팬 및 쉬라우드 조립체(1000)는 공기가 송풍되도록 중공되는 통풍부(310) 및 공기 송풍 방향으로 전측에 구동수단(200)이 안착되도록 스테이터(321)에 의해 지지되는 모터안착부(320)가 형성된 쉬라우드(300); 상기 모터안착부(320)에 안착되는 구동수단(200); 및 상기 구동수단(200)의 구동축(210)과 연결되는 허브(110)와, 상기 허브(110)의 외주에 방사상으로 복수개 배치되어 공기를 축방향으로 송풍하는 블레이드(120)와, 상기 블레이드(120)의 단부를 연결하는 밴드부(130)와, 공기 송풍 방향으로 전측 밴드부(130) 둘레가 상기 공기 송풍 반대 방향 및 상기 쉬라우드(300) 내벽면 측으로 완만한 곡선을 갖도록 연장되는 만곡부(131)를 포함하며, 공기 송풍 방향으로 구동수단(200) 후측에 구비되는 팬(100); 을 포함하는 것을 특징으로 한다.
이 때, 상기 팬 및 쉬라우드 조립체(1000)는 상기 쉬라우드(300), 구동수단(200) 및 팬(100)이 공기 흐름 방향으로 순차적으로 조립되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 쉬라우드(300)는 공기의 역류를 방지하기 위하여 상기 팬(100)의 만곡부(131)가 형성된 밴드부(130)와의 사이가 일정하도록 단차진 단차부(301)가 형성되는 것을 특징으로 한다.
또, 상기 팬(100)은 팬 최대 외경(D100) 대비 상기 만곡부(131)를 제외한 밴드부 외경(D130)의 비(D130/D100)가 0.96 내지 0.97인 것을 특징으로 한다.
아울러, 상기 팬 및 쉬라우드 조립체(1000)는 상기 팬 최대 외경(D100) 대비 상기 쉬라우드 최소 내경(D300)의 비(D300/D100)가 1.005 내지 1.01인 것을 특징으로 한다.
이에 따라, 본 발명의 팬 및 쉬라우드 조립체는 공기 송풍 방향으로 전측 밴드부 둘레가 공기 송풍 반대 방향 및 쉬라우드 내벽면 측으로 완만한 곡선을 갖도록 연장되는 만곡부가 형성됨으로써 강도를 향상하고 유동 박리 현상을 억제하여 송풍 효율을 보다 높일 수 있는 장점이 있다.
아울러, 본 발명의 팬 및 쉬라우드 조립체는 쉬라우드의 스테이터에 의한 모터안착부가 열교환기 측에 형성됨으로써 구동수단이 공기 흐름 방향으로 팬의 전측에 위치되어 송풍 효율이 높은 풀러 타입으로 형성되면서도 전체 폭을 줄일 수 있는 장점이 있다.
또한, 본 발명의 팬 및 쉬라우드 조립체는 팬의 전측 밴드부에 만곡부가 형성되며, 만곡부 형성 수치 및 팬 형성 수치 등을 한정함으로써 조립이 용이하면서도 풍량 성능을 높이고 소음을 줄일 수 있는 장점이 있다.
도 1은 종래의 팬 및 쉬라우드 조립체를 나타낸 분해사시도.
도 2는 열교환기 및 축류팬 조립체의 배치 간략도.
도 3 내지 도 5는 본 발명에 따른 팬 및 쉬라우드 조립체를 나타낸 사시도, 분해사시도, 및 단면도.
도 6은 본 발명에 따른 팬 및 쉬라우드 조립체의 팬 최대 외경 대비 만곡부를 제외한 밴드부외경의 비에 따른 풍량 및 소음 변화를 나타낸 그래프.
도 7은 본 발명에 따른 팬 및 쉬라우드 조립체의 장착을 설명한 도면.
이하, 상술한 바와 같은 본 발명의 팬 및 쉬라우드 조립체(1000)를 첨부된 도면을 참조로 상세히 설명한다.
본 발명의 팬 및 쉬라우드 조립체(1000)는 쉬라우드(300), 구동수단(200), 팬(100)을 포함하는 조립체로서, 상기 쉬라우드(300)는 구동수단(200) 및 팬(100)을 보호하면서 열교환기(2000)(라디에이터)와 조립을 위하여 구비되는 구성으로서, 공기가 통풍되도록 중앙 부분이 중공되는 통풍부(310)가 형성된다.
본 발명의 팬 및 쉬라우드 조립체(1000)는 공기 흐름 방향으로 열교환기(2000)의 후측에 구비되어 열교환기(2000) 앞쪽의 공기가 열교환기(2000)를 통과하여 후측으로 이동되는 구성으로서, 공기 송풍 방향으로 열교환기(2000)가 연결되는 전측에 구동수단(200)이 안착되는 모터안착부(320)가 형성된다.
(도 7에 공기 송풍 방향을 화살표로 도시하였다.)
상기 모터안착부(320)는 쉬라우드(300)의 내벽면으로부터 연장되는 복수개의 스테이터(321)에 의해 지지된다.
상기 구동수단(200)은 모터와 같은 구동원으로서, 상기 쉬라우드(300)의 모터안착부(320)에 위치된다.
이 때, 상기 구동수단(200)은 구동축(210)이 형성되며, 공기 흐름 방향으로 후측에 위치되어 상기 팬(100)과 연결됨으로써 상기 팬(100)을 회전하게 된다.
상기 팬(100)은 허브(110), 블레이드(120), 밴드부(130)를 포함하여 형성되는 데, 먼저, 상기 허브(110)는 팬(100)의 중심 부분을 형성하는 부분으로서, 상기 구동수단(200)의 구동축(210)과 연결되며, 상기 구동수단(200)의 타측을 감싸도록 형성된다.
즉, 상기 구동수단(200)은 일측이 상기 쉬라우드(300) 모터안착부(320)에 고정되며, 타측이 상기 팬(100)에 의해 감싸지게 형성됨으로써, 상기 쉬라우드(300) 내측(팬(100) 내측)에 위치되어 종래와 비교하여 구동수단(200)이 위치되기 위한 별도의 공간이 필요치 않으며, 이에 따라 본 발명의 팬 및 쉬라우드 조립체(1000)의 전체 폭을 줄일 수 있는 장점이 있다.
더욱 상세하게, 종래의 팬 및 쉬라우드 조립체는 공기 흐름 방향으로 쉬라우드, 팬, 및 구동수단의 순서로 위치됨에 따라 상기 구동수단이 고정되도록 하기 위한 구성이 돌출형성되어 전체 폭이 증가될 수밖에 없는 문제점이 있다.
다시 말해, 본 발명의 팬 및 쉬라우드 조립체(1000)는 상기 구동수단(200)이 상기 쉬라우드(300)의 공기 흐름 방향 전측에 위치됨으로써 전체 폭을 줄일 수 있으며, 소형화 가능한 장점이 있다.
상기 팬(100)의 블레이드(120)는 회전에 의해 축방향의 공기 흐름을 갖도록 하는 부분으로서, 상기 허브(110)의 외주에 방사상으로 복수개 배치된다.
상기 밴드부(130)는 상기 블레이드(120)의 단부를 연결하는 부분이다.
본 발명의 팬 및 쉬라우드 조립체(1000)는 상기 쉬라우드(300), 구동수단(200) 및 팬(100)이 공기 흐름 방향으로 순차적으로 조립되며, 이 때, 상기 팬(100)의 조립은 공기 흐름 반대 방향으로 상기 쉬라우드(300) 공간 내부로 삽입되어 체결된다.
이 때, 상기 팬(100)은 상기 만곡부(131)가 형성되어 팬(100) 강도를 향상할 수 있으며, 소음을 보다 줄이면서도 유동 박리 현상을 억제하여 풍량 성능을 높일 수 있도록 한다.
상기 만곡부(131)는 공기 송풍 방향으로 전측 밴드부(130) 둘레가 상기 공기 송풍 반대 방향 및 상기 쉬라우드(300) 내벽면 측으로 완만한 곡선을 갖도록 연장되는 부분으로서, 대략 원형의 1/4 정도로 완만한 곡선을 갖도록 연장된다. (도 5 참조)
이 때, 상기 만곡부(131)의 형성 정도 및 상기 쉬라우드(300)와 팬(100) 사이의 거리 등은 풍량 및 소음 수치를 결정짓는 요소로서, 본 발명의 팬 및 쉬라우드 조립체(1000)는 팬 최대 외경(D100) 대비 밴드부 외경(D130)의 비(D130/D100)가 0.96 내지 0.97로 형성되는 것이 바람직하며, 상기 팬 최대 외경(D100) 대비 쉬라우드 최소 내경(D300)의 비(D300/D100)가 1.005 내지 1.01로 형성되는 것이 바람직하다.
이 때, 도 5를 참조로, 상기 팬(100)의 최대 외경은 상기 만곡부(131)에 의핸 돌출 영역을 포함하며, 상기 밴드부 외경(D130)이란, 상기 만곡부(131)가 형성되는 영역을 제외한 밴드부(130)의 외경을 의미한다.
또한, 상기 쉬라우드(300)의 최소 내경이란, 열교환기(2000)와 결합되기 위하여 쉬라우드(300)는 공기 흐름 반대 방향으로 내부 공간이 확장되도록 형성됨으로써 공기 흐름 방향으로 후측 부분의 상기 만곡부(131)가 형성되지 않는 밴드부(130) 부분에 대응되는 쉬라우드(300)의 내경을 의미한다.
도 6은 본 발명에 따른 팬 및 쉬라우드 조립체(1000)의 팬 최대 외경(D100) 대비 만곡부(131)를 제외한 밴드부 외경(D130)의 비(D130/D100)가 0.91 내지 0.97 범위 인 경우, 풍량 및 소음 변화를 나타낸 그래프로, 본 발명의 팬 및 쉬라우드 조립체(1000)는 팬 최대 외경(D100) 대비 밴드부 외경(D130)의 비(D130/D100)가 0.96 내지 0.97로 형성되도록 상기 만곡부(131)의 형성 정도를 조절하도록 한다.
상기 도 6을 참조하면, 팬 최대 외경(D100) 대비 밴드부 외경(D130)의 비(D130/D100)가 증가될수록 풍량은 증가되고, 소음은 감소하게 된다.
이 때, 상기 팬 최대 외경(D100) 대비 밴드부 외경(D130)의 비(D130/D100)는 0.97 초과로 형성되는 경우에 공기 유동 박리 현상으로 인해 오히려 풍량이 저하된다.
이에 따라, 본 발명의 팬 및 쉬라우드 조립체(1000)는 풍량 및 소음을 최적화하기 위하여, 팬 최대 외경(D100) 대비 밴드부 외경(D130)의 비(D130/D100)는 0.96 내지 0.97로 형성되도록 한다.
한편, 상기 팬 최대 외경(D100) 대비 쉬라우드 최소 내경(D300)의 비(D300/D100)가 1.005 미만으로 형성되는 경우에 팬(100)의 조립성이 저하되며, 상기 팬 최대 외경(D100) 대비 쉬라우드 최소 내경(D300)의 비(D300/D100)가 1.01 초과로 형성되는 경우에, 팬(100) 밴드부(130)와 쉬라우드(300) 사이 공간으로 공기가 누설될 수 있어 풍량이 저하될 뿐만 아니라 소음이 유발될 수 있다.
이에 따라. 본 발명의 팬 및 쉬라우드 조립체(100)는 조립성을 확보하면서도, 풍량을 높이고, 소음을 줄일 수 있도록 상기 팬 최대 외경(D100) 대비 쉬라우드 최소 내경(D300)의 비(D300/D100)가 1.005 내지 1.01로 형성되는 것이 바람직하다.
아울러, 본 발명의 팬 및 쉬라우드 조립체(1000)는 상기 팬(100)에 만곡부(131)가 형성됨에 따라 이에 대응되는 쉬라우드(300) 영역에 단차부(301)가 형성되도록 한다.
상기 단차부(301)는 상기 팬(100)의 만곡부(131)가 형성된 밴드부(130)와의 사이가 일정하도록 단차진 부분으로써, 이를 통해 본 발명의 팬 및 쉬라우드 조립체(1000)는 상기 쉬라우드(300)와 팬(100) 밴드부(130) 사이의 거리가 일정하게 하여 공기 역류를 방지한다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 팬 및 쉬라우드 조립체(1000)는 쉬라우드(300)의 스테이터(321)에 의한 모터안착부(320)가 열교환기(2000) 측에 형성됨으로써 구동수단(200)이 공기 흐름 방향으로 팬(100)의 전측에 위치되어 송풍 효율이 높은 풀러 타입으로 형성되면서도 전체 폭을 줄일 수 있고, 이에 따라 소형화 가능한 장점이 있다.
또한, 본 발명의 팬 및 쉬라우드 조립체(1000)는 팬(100)의 전측 밴드부(130)에 만곡부(131)가 형성되며, 만곡부(131) 형성 수치 및 팬(100) 형성 수치 등을 한정함으로써 조립이 용이하면서도 풍량 성능을 높이고 소음을 줄일 수 있는 장점이 있다.
본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 실시예에 불과할 뿐이고, 본 발명의 기술적 사상을 모두 만족하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형 예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
1000 : 팬 및 쉬라우드 조립체
100 : 팬
110 : 허브
120 : 블레이드
130 : 밴드부 131 : 만곡부
200 : 구동수단 210 : 구동축
300 : 쉬라우드 301 : 단차부
310 : 통풍부
320 : 모터안착부 321 : 스테이터
D100 : 팬 최대 외경
D130 : 밴드부 외경
D300 : 쉬라우드 최소 내경
2000 : 열교환기

Claims (5)

  1. 공기가 송풍되도록 중공되는 통풍부(310) 및 공기 송풍 방향으로 전측에 구동수단(200)이 안착되도록 스테이터(321)에 의해 지지되는 모터안착부(320)가 형성된 쉬라우드(300);
    상기 모터안착부(320)에 안착되는 구동수단(200); 및
    상기 구동수단(200)의 구동축(210)과 연결되는 허브(110)와, 상기 허브(110)의 외주에 방사상으로 복수개 배치되어 공기를 축방향으로 송풍하는 블레이드(120)와, 상기 블레이드(120)의 단부를 연결하는 밴드부(130)와, 공기 송풍 방향으로 전측 밴드부(130) 둘레가 상기 공기 송풍 반대 방향 및 상기 쉬라우드(300) 내벽면 측으로 완만한 곡선을 갖도록 연장되는 만곡부(131)를 포함하며, 공기 송풍 방향으로 구동수단(200) 후측에 구비되는 팬(100); 을 포함하며
    상기 팬(100)은 팬 최대 외경(D100) 대비 상기 만곡부(131)를 제외한 밴드부 외경(D130)의 비(D130/D100)가 0.96 내지 0.97인 것을 특징으로 하는 팬 및 쉬라우드 조립체.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 팬 및 쉬라우드 조립체(1000)는 상기 쉬라우드(300), 구동수단(200) 및 팬(100)이 공기 흐름 방향으로 순차적으로 조립되는 것을 특징으로 하는 것을 특징으로 하는 팬 및 쉬라우드 조립체.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 쉬라우드(300)는 공기의 역류를 방지하기 위하여 상기 팬(100)의 만곡부(131)가 형성된 밴드부(130)와의 사이가 일정하도록 단차진 단차부(301)가 형성되는 것을 특징으로 하는 팬 및 쉬라우드 조립체.
  4. 삭제
  5. 제1항에 있어서,
    상기 팬 및 쉬라우드 조립체(1000)는 상기 팬 최대 외경(D100) 대비 상기 쉬라우드 최소 내경(D300)의 비(D300/D100)가 1.005 내지 1.01인 것을 특징으로 하는 팬 및 쉬라우드 조립체.
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