KR101295905B1 - 팬 및 쉬라우드의 조립체 - Google Patents

Abstract

본 발명은 팬 및 쉬라우드의 조립체에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 팬의 회전에 따라 발생되는 소음의 발생을 최소화하기 위해 팬이 회전할 때, 팬과 쉬라우드의 스테이터가 접할 때 그 접선의 길이를 최소하며, 스테이터의 단면의 형상을 개선한 팬 및 쉬라우드의 조립체에 관한 것이다.

본 발명은, 모터의 회전축에 결합되는 허브(hub)와, 상기 허브의 외주면에 형성되는 복수개의 블레이드(blade, 13)를 포함하는 팬(10)과 상기 모터(1)를 마운팅하기 위한 모터 마운팅(motor mounting, 23)과 상기 모터마운팅(23)을 지지하는 복수개의 스테이터(stator, 22)가 형성되어 열교환기로 송풍되는 공기를 안내하는 쉬라우드(shroud, 20)를 포함하는 팬 및 쉬라우드의 조립체에 있어서, 블레이드가 회전시 발생하는 소음을 최소화하기위해 상기 스테이터는 어느 일측으로 만곡된 블레이드와 반대방향으로 만곡되며, 상기 스테이터와 상기 블레이드는 대략 직각으로 만나는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 스테이터(22)는 상기 블레이드(13)의 회전방향의 순방향으로 단면의 횡방향 길이가 점증하며, 종방향의 양단부는 완만하게 돌출형성되어 만곡된 것이 바람직하다.

상기와 같은 구조를 갖는 팬 및 쉬라우드의 조립체는 공기가 블레이드를 통과할 때 발생되는 소음을 최소화할 수 있으며, 블레이드 및 스테이터의 구조개선에 의해 풍량의 손실을 최소화할 수 있을 것이다.

팬, 쉬라우드, 블레이드, 스테이터

Description

팬 및 쉬라우드의 조립체{fan and shroud assembly}

도 1은 종래의 팬 및 쉬라우드의 조립체를 나타내는 정면도.

도 2는 종래의 팬 및 쉬라우드의 조립체의 단면도.

도 3은 본 발명에 따른 팬 및 쉬라우드의 조립체를 나타내는 정면도.

도 4는 본 발명에서 블레이드의 회전에 따라 스테이터와 교차되는 것을 나타내는 부분 정면도.

도 5는 블레이드와 스테이터가 교차되는 부분의 확대사시도 및 스테이터의 단면도.

**도면의 주요부분에 대한 부호의 설명**

모터 : 1 팬 : 10

블레이드 : 13 쉬라우드 : 20

스테이터 : 22 모터마운팅 : 23

본 발명은 팬 및 쉬라우드의 조립체에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 팬의 회전에 따라 발생되는 소음의 발생을 최소화하기 위해 팬이 회전할 때, 팬과 쉬라 우드의 스테이터가 접할 때 그 접선의 길이를 최소로 하며, 스테이터의 단면의 형상을 개선한 팬 및 쉬라우드의 조립체에 관한 것이다.

자동차의 엔진룸의 전방에 엔진 냉각수를 냉각시키기 위한 라디에이터(radiator)와 에어컨 냉매를 냉각하기 위한 응축기(condenser)등의 열교환기가 설치되며, 그 열교환기의 앞쪽이나 뒤쪽에 방열 효율을 높이기 위한 열교환기에 대해 공기를 강제 송풍할 수 있는 축류팬이 설치된다.

축류팬은 방사상으로 배열된 회전익(回轉翼)인 다수의 블레이드(blade)를 회전시켜 공기를 축방향으로 송풍하는 유체기계로서, 통상 축류팬과 그 구동모터를 지지하면서 그 주위를 둘러싸 보호하는 쉬라우드(shroud)와 함께 조립체를 이루어 차체에 장착된다. 자동차에 설치되는 축류팬은 열교환기에 대한 배치형식에 따라 열교환기의 앞에서 공기를 뒤쪽의 열교환기측으로 강제 송풍하는 푸셔 타입(pusher type)과, 열교환기 뒤쪽에서 열교환기 앞쪽의 공기를 끌어들여 열교환기를 통과하게 하는 풀러 타입(puller type)으로 분류되는데, 후자는 송풍효율이 낮기 때문에 엔진 룸 내 열교환기 뒤쪽에 여유 공간이 협소하여 제한적으로 사용되고 있으며, 일반적으로 송풍효율이 높은 전자인 푸셔 타입(pusher type) 축류팬이 사용되고 있다.

근래의 자동차 산업은 편안하고 안락한 승차조건을 요구하는 소비자의 욕구를 반영하여 저소음화 연구가 활발하게 수행되고 있다. 저소음 기술 개발은 작게는 소비자의 불만을 감소 뿐 아니라 장기적으로는 세계 시장에서의 저소음화 전략에 의한 판매 증가에 큰 역할을 할 수 있기 때문이다. 엔진이나 기타 자동차 부품들이 더욱 조용하게 만들어지고 있는 상황에서 냉각팬의 저소음화 개발은 더더욱 시급한 실정이다.

일반적으로 주지하는 바와 같이 자동차의 엔진만을 구동하였을 때 보다 엔진과 팬을 함께 구동시켰을 때 소음의 크기는 많은 차이를 보인다. 팬의 회전에 다른 소음의 지배적인 원인은 팬 날개 표면 위의 비정상 힘의 교란에 기인한 이극(dipole)이라 알려져 있다. 일반적은 축류팬의 소음 특성은 주파수 특성에 따라서 분절음(tonal noise)과 광역소음(broadband noise)으로 나누어진다. 우선 분절음은 날개 통과 주파수(blade-passage frequency, BPF)와 그 조화 주파수의 음으로 이루어지며 날개에 작용되는 힘이 회전하거나 주위 구조물(특히 shroud)과 주기적인상호 작용을 일으킴으로써 발생한다. 또한 팬 입구 장애물이나 형상에 의한 주기적인 난류(turbulence) 유입이 주기적인 소음을 발생시킨다. 그 예로 비균일 유입류가 있다. 광역소음으로는 난류의 유입으로 발생하는 난류 유입소음, 경계측 내의 난류에 의해 발생하는 난류 경계층 소음, 팬 후면의 와류 흘림에 의해 발생하는 와류 흘림 소음 등이 있으며 넓은 주파수 범위에 걸쳐서 분포한다.

종래 기술에 의한 팬과 쉬라우드의 조립체는 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 크게 팬(100)과 쉬라우드(200)로 이루어져 있다. 상기 팬(100)은 모터(110)의 회전축(111)에 결합되는 허브(112), 상기 허브(112)의 외주면상에 일정한 간격으로 형성되는 복수개의 블레이드(120), 상기 블레이드(120)의 단부에 이들을 연결하는 제이자 또는 갈고리 형상의 밴드로 구성되어 있다.

상기 쉬라우드(200)는 상기 블레이드(120)의 최외단 회전궤적을 따라 밴드와 접촉되지 않도록 감싸는 형상으로 형성되어 열교환기(미도시)에 인접된다.

상기 열교환기에 인접된 반대편에 해당하는 쉬라우드(200)의 단부에는 일정한 곡률로 만곡된 벨마우스(210)가 일체로 형성되어 있되, 팬밴드(130)와 접촉되지 않게 형성되어 있다. 상기 허브(112)에 회전축(111)이 결합되는 모터(110)는 별도의 모터마운터(113)에 의해 마운팅되어 고정되어 있다. 일단 상기 모터마운터(113)의 외측면에 형성됨과 아울러 타단이 상기 벨마우스(210)의 외측면에 형성되어 쉬라우드(200)와 모터마운터(113)를 연결하기 위한 복수개의 스테이터(220)가 설치되어 있다.

상기와 같이 구성된 종래 기술에 따르면 모터(110)의 구동력을 전달받아 팬(100)의 블레이드(120)가 회전함에 따라 열교환기(200)를 통과한 공기는 강제로 흡입되어 대부분은 블레이드(120)를 그대로 통과하게 되고, 나머지는 쉬라우드(200)의 내측면을 따라 벨마우스(210)까지 유동하게 되며, 상기 벨마우스(210)까지 유동된 공기는 팬(100)의 외부로 토출된다.

상술한 바와 같은 공기의 유동에 기인한 소음은 블레이드(120)와 스테이터(200)와의 접선의 길이 또는 접면의 넓이가 증가할수록 소음 또한 마찬가지로 증가하게 된다는 점을 간과하였다.

본 발명은 상기한 문제점을 해결하고자 안출한 것으로, 공기가 블레이드를 통과할 때 발생되는 소음을 최소화하기 위함이다.

또한 본 발명은 블레이드 및 스테이터의 구조개선에 의해 풍량의 손실을 최소화하기 위함이다.

상기한 목적을 달성하기위한 본 발명은,

모터의 회전축에 결합되는 허브(hub)와, 상기 허브의 외주면에 형성되는 복수개의 블레이드(blade)를 포함하는 팬과 상기 모터를 마운팅하기 위한 모터 마운팅(motor mounting)과 상기 모터마운팅을 지지하는 복수개의 스테이터(stator)가 형성되어 열교환기로 송풍되는 공기를 안내하는 쉬라우드(shroud)를 포함하는 팬 및 쉬라우드의 조립체에 있어서, 블레이드가 회전시 발생하는 소음을 최소화하기위해 상기 스테이터는 어느 일측으로 만곡된 블레이드와 반대방향으로 만곡되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 팬 및 쉬라우드 조립체의 전면에서 볼 때, 상기 스테이터와 상기 블레이드는 대략 직각으로 만나는 것이 바람직하다.

그리고, 상기 스테이터는 상기 블레이드의 회전방향의 순방향으로 단면의 횡방향 길이가 점증하며, 종방향의 양단부는 완만하게 돌출 형성되어 만곡된 것이 바람직하다.

본 발명의 특징 및 이점들은 첨부도면에 의거한 다음의 상세한 설명으로 더욱 명백해질 것이다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는, 발명자가 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 것에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.

도 3은 본 발명에 따른 팬 및 쉬라우드의 조립체를 나타내는 정면도이며, 도 4는 본 발명에서 블레이드의 회전에 따라 스테이터와 교차되는 것을 나타내는 부분 정면도이고, 도 5는 블레이드와 스테이터가 교차되는 부분의 확대사시도 및 스테이터의 단면도이다.

일반적으로 팬 및 쉬라우드의 조립체는 도 3에 도시된 바와 같이, 모터(1)의 회전축에 결합되는 허브(hub, 미도시)와, 상기 허브의 외주면에 형성되는 복수개의 블레이드(blade, 13)와, 상기 블레이드(13)의 단부를 연결하는 밴드로 된 팬(10)과 상기 모터(1)를 마운팅하기 위한 모터 마운팅(motor mounting, 23)과 상기 모터마운팅(23)의 외측면에 형성되는 복수개의 스테이터(stator, 22)와 상기 밴드의 일정 간극이 유지되도록 상기 스테이터(22)의 끝단에 형성되어 열교환기에 인접되는 쉬라우드(shroud, 20)를 포함한다. 본 발명은 이와 같은 구성의 동일성은 유지하되, 상기 팬 및 쉬라우드의 형상을 변경한 것이다.

즉, 도 3에 도시된 바와 같이 블레이드가 회전시 발생하는 소음을 최소화하기위해 상기 스테이터(22)는 어느 일측으로 만곡된 블레이드(13)와 반대방향으로 만곡되는 것이 본 발명의 특징이다. 이로 인하여 회전하는 블레이드(13)가 스테이터(22)를 통과할 때, 서로 교차하는 면적 또는 시간을 최소화 할 수 있을 것이다. 또한, 상기 블레이드(13)가 회전시 어느 하나의 블레이드와 어느 하나의 스테이터(22)는 상기 팬 및 쉬라우드 조립체의 전면에서 볼 때, 상기 스테이터(22)와 상기 블레이드(13)가 직각으로 만나도록 형성된다.

이와 같은 이유는 상기 블레이드(13)의 회전시 상기 스테이터(22)와 상호 접하는 길이를 최소화 함으로써 통과하는 공기의 흐름을 원활하게 할 뿐만 아니라, 소음을 줄이기 위함이다.

도 5의 (b)에 도시된 바와 같이, 상기 스테이터(22)는 상기 블레이드(13)의 회전방향의 순방향으로 단면의 횡방향 길이가 점증하며, 종방향의 양단부는 완만하게 돌출형성되어 만곡된 것이 바람직하다.

도 5의 (a)에 도시된 바와 같이, 상기 스테이터(22)는 상기 블레이드(13)가 상호 접하는 각이 직각이라 할지라도, 공기의 흐름을 방해하는 구조를 형성한다면, 그 또한 소음의 한 원인 될 것이다. 이를 위해 바람직하게는 스테이터의 단면의 형상이 상하 대칭인 유선형인 것이 바람직하다. 즉, 상기 블레이드(13)의 회전방향의 순방향으로 단면의 횡방향 길이가 점증하며, 종방향의 양단부는 완만하게 돌출형성되어 만곡된 것이 바람직하다. 즉, 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 블레이 드(13)와 스테이터(22)가 교차할 때 그 접하는 내각을 직각으로 유지하도록 하고, 블레이드(13)와 교차되는 스테이터(22)의 단면적이 점감하도록 하여 날개통과소음을 줄일 수 있을 것이다. 이러한 구조로 인하여, 블레이드 및 스테이터의 구조개선에 의해 풍량의 손실을 줄일 수 있을 것이다.

상기와 같은 구조를 갖는 팬 및 쉬라우드의 조립체는 공기가 블레이드를 통과할 때 발생되는 소음을 최소화할 수 있으며, 블레이드 및 스테이터의 구조개선에 의해 풍량의 손실을 최소화할 수 있을 것이다.

Claims (3)

1. 모터의 회전축에 결합되는 허브(hub)와, 상기 허브의 외주면에 형성되는 복수개의 블레이드(blade, 13)를 포함하는 팬(10)과 상기 모터(1)를 마운팅하기 위한 모터 마운팅(motor mounting, 23)과 상기 모터마운팅(23)을 지지하는 복수개의 스테이터(stator, 22)가 형성되어 열교환기로 송풍되는 공기를 안내하는 쉬라우드(shroud, 20)를 포함하는 팬 및 쉬라우드의 조립체에 있어서,

   블레이드가 회전시 발생하는 소음을 최소화하기위해 상기 스테이터(22)는 어느 일측으로 만곡된 블레이드(13)와 반대방향으로 만곡되는 것을 특징으로 하는 팬 및 쉬라우드의 조립체.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 팬 및 쉬라우드 조립체의 전면에서 볼 때, 상기 스테이터(22)와 상기 블레이드(13)는 직각으로 만나는 것을 특징으로 하는 팬 및 쉬라우드의 조립체.
3. 제 2 항에 있어서,

   상기 스테이터(22)는 상기 블레이드(13)의 회전방향의 순방향으로 단면의 횡방향 길이가 점증하며, 종방향의 양단부는 완만하게 돌출형성되어 만곡된 것을 특징으로 하는 팬 및 쉬라우드의 조립체.

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