KR101681772B1

KR101681772B1 - 차량용 축류팬

Info

Publication number: KR101681772B1
Application number: KR1020100009458A
Authority: KR
Inventors: 김준호
Original assignee: 한온시스템 주식회사
Priority date: 2010-02-02
Filing date: 2010-02-02
Publication date: 2016-12-01
Also published as: KR20110089941A

Abstract

본 발명은 차량용 축류팬에 관한 것으로, 구동모터(60)의 회전축(61)에 결합되어 회전 동작하는 차량용 축류팬에 있어서, 상기 회전축(61)에 결합되는 허브(10); 상기 허브(10)의 외측에 일정 간격을 두고 동심원 형태로 배치되는 원형의 밴드(20); 일단은 상기 허브(10)에 연결되고 타단은 상기 밴드(20)에 연결되어 원주방향을 따라 서로 다른 간격으로 배치되는 복수의 블레이드(30a, 30b, 30c, 30d, 30e, 30f, 30g); 상기 복수의 블레이드(30a, 30b, 30c, 30d, 30e, 30f, 30g) 중 배치간격이 상대적으로 큰 두 개의 블레이드(30c, 30d)(30g, 30a) 사이에 위치하며, 일단은 상기 허브(10)에 연결되고 타단은 상기 밴드(20)에 연결되는 블레이드스테이터(40)를 포함하는 것에 그 기술적 특징이 있다. 이에 따라, 차량용 축류팬의 변형을 막고 기능성과 사용성을 보다 향상 시킬 수 있다.

Description

차량용 축류팬{Cooling Fan for Vehicle}

본 발명은 차량용 축류팬에 관한 것으로, 보다 상세하게는 자동차의 라디에이터, 응축기 등의 열교환기 내부를 거치는 열교환매체의 냉각을 위하여 사용되는 차량용 축류팬에 관한 것이다.

일반적으로, 차량의 엔진 룸에는 차량 구동 장치인 엔진과, 엔진의 과열을 방지할 수 있는 냉각수단과, 차량 내부의 탑승자 공간에 대한 공기조화기능을 지닌 공조장치 등이 설치된다.

상기 엔진의 냉각 방식은 공냉식과 수냉식으로 구분할 수 있는데 공냉식은 공기로 냉각을 하는 것으로 엔진을 외부로 드러내어 달리는 오토바이에 주로 쓰이며 수냉식은 유체로 냉각하는 것으로 대부분의 차량이 이 방식을 주로 사용한다.

상기 수냉식 엔진 냉각 장치는, 워터 펌프, 라디에이터 등으로 구성되어 라디에이터를 통과하면서 온도가 낮아진 냉각수를 엔진에 형성된 워터 재킷에 공급하여 엔진과 열교환되도록 하는 것이다.

상기 공조장치는 압축기와 응축기, 팽창밸브 및 증발기 등을 포함하여 이루어져 있다.

압축기에서 고온고압으로 압축되어 응축기로 압송된 냉매가 응축기를 통과하면서 외부 공기와 열교환되어 응축되고, 이어서, 팽창밸브를 통과하면서 압력이 떨어진 후 증발기를 통과하면서 외부 공기와 열교환되어 자신은 기화되고 주위 공기를 낮추는 것이다.

라디에이터와 응축기는 각각 그 내부의 냉각수, 냉매가 외부 공기와 열교환함으로써 각각의 열교환 기능을 수행하는 것으로, 라디에이터를 흐르는 냉각수와 응축기를 흐르는 냉매의 온도차를 고려하여 대개 전방에서부터 응축기, 라디에이터 그리고, 정차시에 열교환이 원활하도록 차체 외부에서 공기를 흡입하는 축류팬의 순서로 설치된다.

이와 같이, 축류팬은 상기 라디에이터의 일측면에 구비되어있으며 상기 축류팬은 구동모터의 회전축에 결합되는 허브와, 허브의 외측에 방사상으로 배치되는 다수의 블레이드, 그리고 상기 블레이드의 변형을 방지하기 위해 블레이드의 끝을 서로 연결하는 밴드를 구비한다.

상기 구동모터로부터 허브에 전달되는 회전력에 의해 축류팬이 회전하면서 공기가 축방향으로 송풍될 수 있게 한다.

도 1에 도시된 바와 같이, 통상적으로 사용하던 이븐(Even) 축류팬의 블레이드(120)는 회전방향 쪽 가장자리인 전연(Leading Edge, LE)과 회전반대 방향 쪽 가장자리인 후연(Trailing Edge, TE)이 허브(110)와의 연결부인 익근(Root of Blade, 121)으로부터 블레이드(120)의 중앙부 쪽으로 갈수록 회전반대 방향 쪽으로 기울어지다가, 밴드(130)와의 연결부인 익단(Tip of Blade, 122)쪽으로 갈수록 회전방향 쪽으로 기울어지며 이러한 익근(121)과 익단(122)의 변화는 축류팬의 성능에 있어서 중요한 요인이 되고 있다.

여기서, 상기 이븐 축류팬은 블레이드의 구조에 따른 공기역학상 만족스러운 송풍효율을 얻을 수 없는 단점이 있으며 이에 따라 소음저감효과 또한 얻기 힘든 문제점이 있다.

이러한 점을 고려하여, 본 출원인에 의하여 블레이드의 형성각도 및 간격이 각각 다른 축류팬이 제안된 바 있다.

도 2에 도시된 바와 같이, 언이븐(Uneven) 축류팬은, 전연(LE) 및 후연(TE)의 휨각이 익근(31)에서 익단(32)으로 가면서 후향에서 전향으로, 그리고 전향에서 후향으로 교대로 이루어지는 파형 구조의 블레이드(30a, 30b, 30c, 30d, 30e, 30f, 30g)를 가진다.

또한, 동일반경하의 블레이드(30a, 30b, 30c, 30d, 30e, 30f, 30g)의 전연(LE)과 후연(TE)을 이은 선인 코드 길이(Chord Length, CL)는, 익근(31)에서 익단(32)으로 가면서 점증된다.

상기와 같은 파형 구조의 블레이드(30a, 30b, 30c, 30d, 30e, 30f, 30g)를 가지는 축류팬은 전연(LE)과 후연(TE)의 중앙을 이은 선인 중앙선(Mid-chord Line, ML)상에 표시된, 휨각이 바뀌는 변곡점들(P1, P2) 사이의 영역이 공기의 유동을 분산시키는 영역으로 작용함으로써, 공기의 유동이 집중되는 것을 방지하므로, 도 1 에 도시된 축류팬에 비하여 송풍효율이 상승됨은 물론 소음도 저감될 수 있다.

상기의 언이븐 축류팬은 실린더 속에서 가열하여 녹인 플라스틱 재료를 노즐을 통하여 폐쇄된 거푸집 속에 주입하고 냉각하여 고체의 물건을 제조하는 사출성형기에 의해 제작되어진다.

하지만, 사출성형기에 의해 제작되어지는 언이븐 축류팬은 블레이드의 간격이 상대적으로 넓은 곳의 주형흐름이 불규칙하여 사출 후 변형될 수 있는 문제점이 발생된다.

또한, 블레이드 간격의 불균형으로 인해 시간이 지남에 따라 축류팬의 변형이 발생될 수 있다.

이와 같은 문제점으로 인해 언이븐 축류팬의 회전 시 만족할 만한 소음저감효과를 얻을 수 없는 문제점이 발생한다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 축류팬의 제작시 블레이드의 간격이 상대적으로 넓은 곳의 변형 및 블레이드 간격의 불균형으로 인해 시간이 지남에 따라 발생되는 변형을 방지하는데 그 목적이 있다.

본 발명에 따른 자동차 축류팬은, 구동모터의 회전축에 결합되어 회전 동작하는 차량용 축류팬에 있어서, 상기 회전축에 결합되는 허브; 상기 허브의 외측에 일정 간격을 두고 동심원 형태로 배치되는 원형의 밴드; 일단은 상기 허브에 연결되고 타단은 상기 밴드에 연결되어 원주방향을 따라 서로 다른 간격으로 배치되는 복수의 블레이드; 상기 복수의 블레이드 사이에 위치하며, 일단은 상기 허브에 연결되고 타단은 상기 밴드에 연결되며 상기 복수의 블레이드보다 평면상 폭이 좁은 블레이드스테이터로 이루어지고, 상기 블레이드스테이터는 상기 복수의 블레이드 중에서 상대적으로 블레이드 사이의 간격이 넓은 상기 블레이드 사이에 설치되어 구성되는 것에 의해 달성된다.

그리고 본 발명의 복수의 블레이드와 블레이드스테이터가 각각, 평면상 일측으로 굴곡진 형상을 가지는 것을 특징으로 한다.

상기 블레이드스테이터는 그 단면의 형상이 익형인 것이 바람직하다.

본 발명은 블레이드의 간격이 상대적으로 넓은 곳에 적어도 하나의 블레이드스테이터를 더 포함함으로써 사출성형 제작시 주형이 불규칙하여도 변형이 되지 않으며, 특히 블레이드 간격의 불균형으로 인해 시간이 지남에 따라 발생되는 변형을 방지할 수 있다.

이에 더하여 축류팬의 회전 시 만족할 만한 소음저감효과를 얻음으로서 기능성 및 사용성 또한 향상 시킬 수 있다.

도 1은 종래 기술에 따른 차량용 이븐 축류팬의 단면도이고,
도 2는 종래 기술에 따른 차량용 언이븐 축류팬의 단면도이고,
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 차량용 축류팬 조립체의 정면도이고,
도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 차량용 축류팬의 단면도이고,
도 5는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 차량용 축류팬의 사시도이다.

본 발명의 구성과 바람직한 실시예를 설명하기에 앞서 차량용 축류팬 조립체에 대해 대략적인 설명을 먼저 하고자 한다.

도 3에 도시된 바와 같이, 차량용 축류팬 조립체는, 중앙에 통풍구가 형성되어 있는 쉬라우드(50)와 축류팬을 회전시켜주는 구동원인 구동모터 및 다수의 블레이드가 형성되어 있는 축류팬으로 구성되어 있다.

상기 쉬라우드(50)는 통풍구(51)가 중앙에 형성되어 있으며, 상기 통풍구(51)의 중앙에 구동모터(60)가 고정되고, 상기 구동모터(60)의 회전축(61)에는 방사상으로 배치된 다수의 블레이드(30a, 30b, 30c, 30d, 30e, 30f, 30g)를 가지는 축류팬(100)이 결합 구성된다.

상기 쉬라우드(50)는 상기 구동모터(60)에 의해 축류팬(100)이 회전하면서 발생되는 공기의 송풍을 가이드해주는 한편 구동원인 상기 구동모터(60)를 지지한 상태로 차량의 열교환기에 고정 설치되는 부재이다.

또한, 상기 쉬라우드(50)는 열교환기의 전체에 접할 수 있도록 열교환기의 형상에 대응되는 형상으로 합성수지재로 사출 형성되며, 쉬라우드(50)의 상부면에는 쉬라우드(50)를 열교환기 등에 고정할 수 있도록 하는 브라켓(52)이 구비되어 있다.

상기 쉬라우드(50)에는 흡입되는 송풍공기를 축방향으로 안내하기 위해 중앙에 통풍구(51)가 마련되어 있으며 상기 통풍구(51)는 풍압손실을 줄여 축류팬(100) 주위를 약간의 간격만을 두고 둘러쌀 수 있는 크기의 원형으로 형성되어 있다.

상기 쉬라우드(50)에는 상기 통풍구(51) 내주면의 다수지점에서 구심방향으로 연장된 다수의 고정부재(63)에 의해 지지 형성된 상태로 상기 통풍구(51)의 중앙에 상기 구동모터(60)를 고정 지지하는 모터고정부(62)를 구비한다.

상기 모터고정부(62)에 고정 지지되는 구동모터(60)는 차량의 열교환기 내부를 거치는 열교환매체의 냉각을 위해 상기 축류팬(100)을 동일한 방향으로 회전시키면서 송풍되게 하는 구동원이다.

이하에서는 첨부도면을 참조하여 본 발명의 구성과 바람직한 실시예를 더욱 상세히 설명한다.

도 4 내지 도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 차량용 축류팬(100)은 허브(10)와, 상기 허브의 외측에 방사상으로 서로 다른 간격으로 배치되는 다수의 익근(31)과, 상기 각각의 익근(31)으로부터 외측으로 연장되는 익단(32)과, 상기 익근(31)에서 익단(32)까지 각도가 다르게 형성되는 블레이드(30a, 30b, 30c, 30d, 30e, 30f, 30g)와; 상기 각 블레이드(30a, 30b, 30c, 30d, 30e, 30f, 30g)의 익단(32)을 모두 연결하는 밴드(20)로 구성되어 있다.

또한, 상기 블레이드(30a, 30b, 30c, 30d, 30e, 30f, 30g)의 간격이 상대적으로 넓은 곳에는 적어도 하나의 블레이드스테이터(40)가 형성되는 것을 특징으로 한다.

상기 허브(10)는 배면이 개방된 원통 캡의 형상을 하고 있으며, 그 중심은 구동모터(60)의 회전축(61)에 직결되어 구동모터(60)로부터 직접 회전력을 전달받는다.

상기 밴드(20)는 허브의 외측에 일정 간격을 두고 동심원 형태로 배치되는 원형의 밴드로서 허브의 외측과 밴드의 내측 사이에는 블레이드(30a, 30b, 30c, 30d, 30e, 30f, 30g)가 원주 방향을 따라 서로 다른 간격으로 연결되어 있다.

상기 밴드(20)는, 상기 익근(31)에서 익단(32)까지 각도가 다르게 형성되는 블레이드(30a, 30b, 30c, 30d, 30e, 30f, 30g)를 모두 연결하여 줌으로써 상기 구동모터(60)에 의해 회전시 변형되는 것을 방지할 수 있다.

상기 블레이드(30a, 30b, 30c, 30d, 30e, 30f, 30g)는 각각 상기 허브(10)의 외주로부터 방사상으로 상기 밴드(20)까지 연장된 것으로, 상기 허브(10)의 외주를 따라 배열되며, 상기 허브(11)와 일체로 회전되면서 축방향의 공기유동을 일으키면서 공기유동을 축방향으로 유도하여 축방향 송풍효율을 높인다.

상기 블레이드(30a, 30b, 30c, 30d, 30e, 30f, 30g)는 전연(LE) 및 후연(TE)의 휨각이 익근(31)에서 익단(32)으로 가면서 후향에서 전향으로, 그리고 전향에서 후향으로 교대로 이루어지는 파형 구조의 블레이드(30a, 30b, 30c, 30d, 30e, 30f, 30g)를 가진다.

또한, 동일반경하의 블레이드(30a, 30b, 30c, 30d, 30e, 30f, 30g)의 전연(LE)과 후연(TE)을 이은 선인 코드 길이(CL)는, 익근(31)에서 익단(32)으로 가면서 점증된다.

상기와 같은 파형 구조의 블레이드(30a, 30b, 30c, 30d, 30e, 30f, 30g)를 가지는 축류팬(100)은 전연(LE)과 후연(TE)의 중앙을 이은 선인 중앙선(ML)상에 표시된, 휨각이 바뀌는 변곡점들(P1, P2) 사이의 영역이 공기의 유동을 분산시키는 영역으로 작용함으로써, 공기의 유동이 집중되는 것을 방지하여 줌으로서, 송풍효율이 상승됨은 물론 소음도 저감될 수 있다.

다음의 표 1은 블레이드간의 이격된 각도를 표시한 것이다.

블레이드	각도
30a ~ 30b	42.43˚
30b ~ 30c	65.47˚
30c ~ 30d	48.40˚
30d~ 30e	53.40˚
30e ~ 30f	37.10˚
30f ~ 30g	74.30˚
30g ~ 30a	39.03˚

상기 표1 에 나타난 축류팬(100)의 블레이드(30a, 30b, 30c, 30d, 30e, 30f, 30g)와 블레이드(30a, 30b, 30c, 30d, 30e, 30f, 30g) 사이의 각도를 살펴보면, 상기 블레이드(30a, 30b, 30c, 30d, 30e, 30f, 30g)사이의 각도 중 다른 구간에 비해 유독 눈에 뛰는 넓은 구간이 30b ~ 30c과 30f ~ 30g 구간으로 각각의 각도가 65.47˚와 74.30˚로 나타난다.

이렇게 블레이드(30a, 30b, 30c, 30d, 30e, 30f, 30g)의 간격이 상대적으로 넓은 곳은 사출 후 변형될 수 있는 문제가 있으며 주형흐름이 불규칙하여 축류팬(100)의 형상이 변형되기 때문에 강도 또한 다른 부위에 비해 약한 문제가 발생한다.

이를 해결하기 위해, 블레이드(30a, 30b, 30c, 30d, 30e, 30f, 30g)의 간격이 상대적으로 넓은 구간인 30b ~ 30c와 30f ~ 30g 구간에 상기 복수의 블레이드(30a, 30b, 30c, 30d, 30e, 30f, 30g)보다 평면상 폭이 좁은 블레이드스테이터(40)가 구비된다.

상기 블레이드스테이터(40)는 상기 밴드(20)의 내주면으로부터 허브(10)까지 구심방향으로 연장되어 있으며, 이 블레이드스테이터(40)는 상기 블레이드(30a, 30b, 30c, 30d, 30e, 30f, 30g)의 간격이 상대적으로 넓은 곳에 적어도 하나의 블레이드스테이터(40)가 형성되어 있다.

상기의 블레이드스테이터(40)는 블레이드(30a, 30b, 30c, 30d, 30e, 30f, 30g)의 형성각도 및 간격이 각각 다른 차량용 축류팬(100)의 제작시 블레이드(30a, 30b, 30c, 30d, 30e, 30f, 30g)의 간격이 상대적으로 넓은 곳은 사출 후 변형될 수 있는 문제점을 해결하고자 고안된 것으로 주형흐름이 불규칙하여도 축류팬(100)의 형상이 변형되지 않고 강도 또한 강하며 블레이드 간격의 불균형으로 인해 시간이 지남에 따라 축류팬의 변형이 발생되는 것을 방지할 수 있다.

상기 블레이드스테이터(40)의 단면 형상은 익형으로서 밴드(20)의 내주면으로부터 허브(10)까지 구심방향으로 연장되어 있고, 상기 블레이드(30a, 30b, 30c, 30d, 30e, 30f, 30g)와 같이 굴곡진 형상으로 형성되며, 크기는 축류팬(100)의 성능에 거의 영향이 미치지 않도록 형상 및 위치 그리고 금형구조까지 고려하여 설계하는 것이 바람직하다.

이상과 같은 구성들 특히 상기 블레이드스테이터(40)를 더 구비함에 따라, 본 발명에 따른 축류팬(100)은 블레이드(30a, 30b, 30c, 30d, 30e, 30f, 30g)의 간격이 상대적으로 넓은 곳에 적어도 하나의 블레이드스테이터(40)를 더 포함함으로써 사출성형 제작시 주형이 불규칙하여도 변형이 되지 않으며, 특히 블레이드 간격의 불균형으로 인해 시간이 지남에 따라 축류팬의 변형이 발생되는 것을 방지할 수 있는 특징이외에도 축류팬(100)의 회전 시 만족할 만한 소음저감효과를 얻음으로서 기능성 및 사용성 또한 향상 시킬 수 있는데 특징이 있다.

10 : 허브 20 : 밴드
30a, 30b, 30c, 30d, 30e, 30f, 30g : 블레이드
31 : 익근 32 : 익단
40 : 블레이드스테이터 50 : 쉬라우드
51 : 통풍구 52 : 브라켓
60 : 구동모터 61 : 회전축
62 : 모터고정부 63 : 고정부재
100 : 축류팬 LE : 전연
TE : 후연 CL : 코드 길
ML : 중앙선 P1, P2 : 변곡점

Claims

구동모터(60)의 회전축(61)에 결합되어 회전 동작하는 차량용 언이븐(uneven) 축류팬에 있어서,
상기 회전축(61)에 결합되는 허브(10);
상기 허브(10)의 외측에 일정 간격을 두고 동심원 형태로 배치되는 원형의 밴드(20);
일단은 상기 허브(10)에 연결되고 타단은 상기 밴드(20)에 연결되어 원주방향을 따라 서로 다른 간격으로 배치되는 복수의 블레이드(30a, 30b, 30c, 30d, 30e, 30f, 30g);
상기 복수의 블레이드(30a, 30b, 30c, 30d, 30e, 30f, 30g) 사이에 위치하며, 일단은 상기 허브(10)에 연결되고 타단은 상기 밴드(20)에 연결되며 상기 복수의 블레이드(30a, 30b, 30c, 30d, 30e, 30f, 30g)보다 평면상 폭이 좁은 블레이드스테이터(40)로 이루어지고,
상기 블레이드스테이터(40)는 상기 복수의 블레이드(30a, 30b, 30c, 30d, 30e, 30f, 30g) 중에서 상대적으로 블레이드 사이의 간격이 넓은 상기 블레이드(30c, 30d)(30g, 30a) 사이에 설치되는 것을 특징으로 하는 차량용 축류팬.
청구항 1에 있어서,
상기 복수의 블레이드(30a, 30b, 30c, 30d, 30e, 30f, 30g)와 상기 블레이드스테이터(40)는 각각, 평면상 일측으로 굴곡진 형상을 가지는 것을 특징으로 하는 차량용 축류팬.
청구항 2에 있어서,
상기 블레이드(30a, 30b, 30c, 30d, 30e, 30f, 30g)는 전연(LE)과 후연(TE)의 중앙을 이은 선인 중앙선(ML)상에 표시된, 휨각이 바뀌는 변곡점들(P1, P2) 사이의 영역으로 인해 굴곡진 형상을 가지는 것을 특징으로 하는 차량용 축류팬.
청구항 1 내지 청구항 3 중에서 선택된 어느 한 항에 있어서,
상기 블레이드스테이터(40)는 그 단면의 형상이 익형인 것을 특징으로 하는 차량용 축류팬.