KR101794748B1 - 축류팬 - Google Patents

Abstract

본 발명은 축류팬으로 모터의 구동축이 삽입되는 통과홀이 형성되며, 길이 방향 일단에 나사산이 형성된 모터축 결합부; 중앙에 중심구멍이 형성되고 상기 중심구멍에 상기 모터축 결합부의 나사산과 대응되는 나사골이 형성되는 허브; 상기 허브의 원주에 방사상으로 배치되는 다수개의 블레이드를 포함하여 이루어진다.
본 발명에 의하면 모터축 체결부를 별물로 형성하여 허브의 중앙의 중심구멍에 나사결합함에 따라 사출시간이 감소되고 제조공정이 줄어드는 장점이 있다.
또한 본 발명에 의하면, 모터축 결합부를 고내구성 및 고내열성의 플라스틱 또는 고내구성 및 고내열성의 스틸의 재질로 형성하여, 모터축 결합부의 변형이 방지되는 장점이 있다.

Description

축류팬 {Axial Flow Fan}

본 발명은 차량의 공조장치에 포함되는 축류팬에 관한 것으로, 특히 내구 보강이 요구되는 모터축 결합부를 별물로 형성하여, 허브의 중심에 나사결합시켜 별도의 인서트 사출 과정 없이 조립시키는 구조를 가진 축류팬에 관한 것이다.

차량의 실제 구동력이 발생되는 엔진에서는, 화학에너지를 운동에너지로 바꾸는 과정에서 많은 열에너지가 발생된다. 이러한 열에너지가 과도하게 발생되면, 엔진 및/또는 엔진 주변의 부품들이 과열됨으로써 손상 또는 파괴되어 큰 고장과 사고로 이어질 가능성이 있으며, 또한 엔진 자체의 효율도 크게 떨어지게 되는 등 여러 가지 문제점이 생긴다. 따라서 이러한 문제 요인을 제거하기 위하여 통상적으로 차량에는 엔진을 냉각하기 위한 장치가 구비된다. 엔진의 냉각을 위해서 대표적으로 사용되는 방법은 냉각수를 이용하는 방법으로써, 엔진의 주변에 냉각수를 유통시키고 또한 냉각수를 냉각시키기 위한 라디에이터(radiator)를 구비하여, 엔진에서 발생되는 열을 흡수한 후 흡수된 열을 라디에이터에서 방출함으로써 엔진의 과열을 막는다. 또한, 차량 운전자 및 탑승자의 쾌적성을 위하여 실내를 냉방하기 위한 장치도 함께 구비되고 있다. 이러한 실내 냉방을 위한 에어컨의 냉매를 냉각하기 위하여 응축기(condensor)와 같은 열교환기가 사용된다.

차량의 엔진룸 전방에는 상술한 바와 같은 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 축류팬이 설치된다.

축류팬은 일반적으로 팬 쉬라우드 내에 수용 구비되며, 팬 쉬라우드에 축류팬을 회전시키기 위한 모터 등이 고정되고, 또한 팬 쉬라우드가 마운팅되어 그 위치가 고정된다. 이와 같이 축류팬, 팬 쉬라우드, 모터 등이 이루는 축류팬 조립체가 열교환기 또는 엔진 룸 바닥에 마운팅되어 열교환기 전방 또는 후방에 배치되게 된다.

일반적인 축류팬은, 라디에이터의 일측면에 구비되어있으며, 모터와 같은 구동원의 축과 결합되는 허브와, 상기 허브 외주에 방사상으로 배치되는 다수의 블레이드를 포함하여 이루어지며, 상기 블레이드들의 변형을 방지하기 위하여 블레이드들의 끝을 연결하는 팬밴드가 더 구비될 수 있다. 따라서, 구동원으로부터 허브에 전달되는 회전력에 의해 축류팬이 회전하면서 블레이드들에 의해 공기가 축방향으로 송풍될 수 있다.

도 1을 참조하면, 종래의 축류팬(100)은 허브(20)와, 허브(20)의 외주에서 방사상으로 뻗은 다수의 블레이드(30), 모터축 결합부(10)를 구비하고 있다. 여기서, 허브(20)는 구동모터의 구동축에 결합되어 구동모터의 회전력에 의해 허브에 비스듬히 배치되어 블레이드(30)가 허브(20)와 함께 일체로 회전하면서 그 전후면에 공기유동속도 차이에 따른 차압을 생성하여 공기를 축방향으로 송풍하게 된다.

근래들어 축류팬의 중량 및 원가절감을 위해 스틸 재질 대산 폴리프로필렌(polyprophylene, pp) 재질을 이용하여 축류팬을 제작하고 있다.

그러나, 도 1을 참조하면, 모터축 결합부(10)는 모터의 구동축과 결합되는 부위로, 모터의 구동축과의 마찰에 의해 마찰열이 발생되고, 마찰력이 집중되는 부위이다. 모터축 결합부(10)를 상기의 폴리프로필렌 재질로 제작하는 경우, 폴리프로필렌 재질은 내구성과 내열성이 낮아 쉽게 변형되고 파손되는 문제가 발생하였다. 따라서 모터축 결합부(10)는 축류팬(100)의 허브(20) 및/또는 블레이드(30)와 다르게, 기계적 강도가 높고 내열성이 높은 재질이 요구되었다.

상기와 같은 문제를 해결하기 위해, 축류팬 제작시 모터축 결합부(10)는 기계적 강도가 높고, 내열성이 높은 스틸 재질을 이용하여, 인서트 사출하는 과정을 통해 축류팬을 제작하였다.

그러나, 상기와 같이 모터축 결합부를 형성함에 있어 스틸 재질을 이용하여 인서트 사출하는 경우, 스틸 재질로 인한 중량 및 원가가 상승되는 문제가 있으며, 모터축 결합부 파손이나 결함시 팬 전체를 교체하여야 하는 단점이 있었다.

한국공개특허공보 2001-0065597 (2001년07월11일 공개)

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 축류팬 제작시 고내구성 및 고내열성의 재질을 갖는 모터축 결합부를 별물로 제작하여, 허브의 중앙구멍과 나사결합하도록 하여, 종래의 인서트 사출 공정과 대비하여 사출시간이 감소되며 작업성이 향상하는데 그 목적이 있다.

본 발명은 축류팬으로, 모터의 구동축이 삽입되는 통과홀이 형성되며, 길이 방향 일단에 나사산이 형성된 모터축 결합부; 중앙에 중심구멍이 형성되고 상기 중심구멍에 상기 모터축 결합부의 나사산과 대응되는 나사골이 형성되는 허브; 상기 허브의 원주에 방사상으로 배치되는 다수개의 블레이드;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 허브의 내부에 다수개의 방사상의 리브가 형성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 허브는 상기 나사골의 내주면 단부에 원주둘레를 따라 형성되어, 상기 모터축 결합부가 돌출되는 것을 방지하는 돌출방지 리브를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 모터축 결합부는 상기 나사산보다 큰 외경을 갖는 걸림부 및 상기 나사산을 향하는 상기 걸림부의 외면에 돌출되는 스토퍼를 더 포함하며, 상기 허브는 상면에 상기 스토퍼를 안내하는 안내홈을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 모터축 결합부의 재질은 상기 허브 또는 상기 블레이드와 상이하며, 고내구성 및 고내열성의 플라스틱 또는 고내구성 및 고내열성의 스틸인 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의하면 모터축 체결부를 별물로 형성하여 허브의 중앙의 중심구멍에 나사결합함에 따라 사출시간이 감소되고 제조공정이 줄어드는 장점이 있다.

또한 본 발명에 의하면 모터축 결합부에 형성된 나사산과 허브의 중심의 중심구멍에 형성된 나사골이 대응되게 결합되어, 착탈 결합하는 구조로 인하여 모터축 결합부이 손상된 경우, 쉽게 모터축 결합부만 교체할 수 있는 장점이 있다.

또한 본 발명에 의하면, 모터축 결합부를 고내구성 및 고내열성의 플라스틱 또는 고내구성 및 고내열성의 스틸의 재질로 형성하여, 모터축 결합부의 변형이 방지되는 장점이 있다.

또한 본 발명에 의하면, 나사골에 돌출방지 리브를 형성하여 나사결합시 과다 조립이 방지되도록하고, 진동이나 충격에도 나사결합이 유지되도록 하는 장점이 있다.

또한 본 발명에 의하면, 돌출형 스토퍼를 형성하여 안내홈과 결합하도록 하여 나사결합에 집중되는 응력을 분산시켜 나사결합이 유지되고, 나사결합의 변형이 방지되는 장점이 있다.

도 1은 종래의 축류팬의 사시도.
도 2는 본 발명에 따른 축류팬의 사시도.
도 3은 본 발명에 따른 축류팬의 측단면도.
도 4는 본 발명에 따른 모터축 결합부의 사시도.
도 5는 본 발명에 따른 허브에 형성된 안내홈을 도시한 정면도.

이하, 상기한 바와 같은 구성을 가지는 본 발명에 의한 축류팬(100)을 첨부된 도면을 참고하여 상세하게 설명한다.

이에 앞서, 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 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.

도 2는 본 발명의 축류팬(100)을 도시한 사시도이다. 축류팬(100)은 구동모터에 의해 회전하면서 차량의 열교환기에 송풍 공기를 전달하여 내부를 순환하는 열교환매체를 냉각되게 하는 회전 팬이다.

도 2를 참조하면, 본 발명에 의한 축류팬(100)은 모터의 구동축이 삽입되는 통과홀(11)이 형성되며, 길이 방향 일단에 나사산(12)이 형성된 모터축 결합부(10); 중앙에 중심구멍(21)이 형성되고 상기 중심구멍(21)에 상기 모터축 결합부(10)의 나사산(12)과 대응되는 나사골(22)이 형성되는 허브(20); 및 상기 허브(20)의 원주에 방사상으로 배치되는 다수개의 블레이드(30)를 포함하는 것을 특징으로 하는 축류팬(100)을 포함하여 이루어진다. 바람직하게 상기 허브(20)의 내부에 다수개의 방사상의 리브(40)가 형성될 수 있다.

모터축 결합부(10)는 모터의 구동축과 결합한다. 상세하게 설명하면, 상기 모터축 결합부(10)는 원기둥 형상으로 제작되며, 중앙에 모터의 구동축이 삽입되어 통과되도록 원기둥의 중앙에 통과홀(11)이 형성된다. 상기 통과홀(11)을 통하여 모터의 구동축이 삽입된다.

상기 모터는 허브(20)가 회전하는데 필요한 구동력을 제공한다. 상기 모터축 결합부(10)와 상기 허브(20) 중앙에 형성된 중심구멍(21)이 결합한다. 상세히 설명하면, 허브(20) 중앙에 중심구멍(21)이 형성되고, 상기 중심구멍(21)에 나사골(22)이 형성된다. 모터축 결합부(10)의 통과홀(11) 타단으로, 중심구멍(21)의 나사골(22)과 대응되는 나사산(12)이 형성되어, 상기 허브(20)와 상기 모터축 결합부(10)가 나사결합된다. 이때 나사결합의 방향은 축류팬의 회전방향과 동일하다.

또한, 반대로, 허브(20) 중앙에 중심구멍(21)이 형성되고, 상기 중심구멍(21)에 나사산이 형성되며, 모터축 결합부(10)에 중심구멍(21)의 나사산과 대응되는 나사골이 형성되어, 상기 허브(20)와 상기 모터축 결합부(10)가 나사결합될 수도 있다. 역시 나사결합의 방향은 축류팬의 회전방향과 동일하다.

통상적으로 축류팬(100)을 제작하는 경우, 모터축 결합부(10)에 힘과 열이 집중되므로, 모터축 결합부(10)는 축류팬의 다른 부위보다 기계적 강도 및 내열성이 높은 재질로 형성되어야 하므로, 타 부위와 다른 재질인 스틸 재질을 이용하여, 인서트 사출하는 과정을 통해 모터축 결합부(10)와 허브(20)가 결합된다. 그에 비해 본 발명은 상기와 같은 나사결합을 통해 허브(20)와 모터축 결합부(10)가 결합되므로, 인서트 사출 과정에 따른 사출 시간이 생략되고, 제작시간이 단축되고, 작업성이 향상되어, 제작비용이 감소되는 효과가 발생한다.

또한, 도 3은 본 발명의 축류팬(100)을 도시한 측면도이다. 도 3을 참조하면, 허브(20)에는 나사골(22)의 내주면 단부에 원주둘레를 따라 형성되어, 상기 모터축 결합부(10)가 돌출되는 것을 방지하는 돌출방지 리브(50)를 형성함으로써 상기 나사골(22)의 내구성이 향상된다. 또한 상기 돌출방지 리브(50)를 형성함으로써, 모터축 결합부(10)에 형성된 나사산(12)과 허브(20)의 중심구멍(21)에 형성된 나사골(22)간의 과다 조립이 방지된다. 즉 상기 나사산(12)이 상기 나사골(22)에 대응되게 결합될때, 상기 나사산(12)이 상기 돌출방지 리브(50)와 만날때까지 조립되어, 나사결합시의 과다한 결합으로 인한 부품파손이 미연에 방지된다. 또한 상기 돌출방지 리브(50)를 형성함으로써, 상기 나사결합에 충격이나 진동 등이 가해지더라도, 상기 나사산(12)이 외부로 돌출되지 않도록 하여, 나사결합의 돌출이 방지된다.

도 4는 본 발명의 본 발명의 모터축 결합부(10)의 사시도이다. 도 4를 참조하면, 본 발명의 모터축 결합부(10)는 모터의 구동축이 삽입되도록 중심에 통과홀(11)이 되며, 길이 방향 일단에 나사산(12)이 형성되는 원기둥 형상으로, 상기 나사산(12)의 외경은 허브(20)의 중심구멍(21)의 내경과 동일하다. 또한, 본 발명의 모터축 결합부(10)는 상기 나사산이 끝나는 면에 상기 나사산(12)보다 큰 외경을 갖는 걸림부(13)를 갖는다. 상기 걸림부(13)는 나사산(12)보다 큰 외경을 갖는바, 나사산(12)은 허브(20)의 중심구멍(21)을 통과하여, 나사골(22)과 나사결합할 수 있으나, 상기 걸림부(13)는 허브(20)의 중심구멍(21)을 통과하지 못한다.

또한, 상기 걸림부(13)의 외면 중 상기 나사산(12)을 향하는 외면에는 돌출된 스토퍼(14)가 형성된다.

도 5는 본 발명의 허브(20)에 형성된 안내홈(70)을 도시한 것이다. 상기 안내홈(70)은 허브(20)의 상면에 형성되며, 소정의 깊이로 패여져 있어, 도 4에 도시된 스토퍼(14)를 안내한다. 상세히 설명하면, 나사산(12)과 나사골(22)이 나사결합하며 회동하는 경우에, 스토퍼(14)는 안내홈(70)에 끼워져 회동한다. 바람직하게, 상기 안내홈(70)은 회동될수록 스토퍼가 깊게 끼워지도록 패여진 깊이가 깊어진다. 상기 안착홈(70)은 스토퍼의 회동동작이 정지되어, 스토퍼(14)가 안착홈(70)에 걸려 고정되도록 일단이 끊어진 원호 형상이다.

상기 스토퍼(14)가 안착홈(70)에 걸려 고정됨으로써 상기 모터축 결합부(10)와, 허브(20)의 중심 구멍(21)과의 나사결합의 체결력이 증가된다. 또한 스토퍼(14)가 안착부(70)에 걸려 고정되면서, 모터의 구동축 회전에 따른 회전력을 나사산이 아닌 상기 스토퍼에 받도록 하여, 나사결합에 응력이 집중되는 것이 방지되어 나사결합의 변형이 방지되고 나사결합이 유지되는 장점이 있다.

도 2에 도시된 바와 같이, 나사결합을 통해 허브(20)와 모터축 결합부(10)가 결합함에 있어, 돌출방지 리브(50) 및 스토퍼(14)를 더 포함하여, 나사결합의 결합력을 높아지고, 나사결합의 변형이 방지되므로, 내구성이 높아지는 장점이 있다.

모터가 구동됨에 따라, 모터의 구동축을 중심으로 허브(20)가 회전된다. 또한 상기 허브(20)의 원주에 방사상으로 배치되는 다수개의 블레이드(30)도 허브(20)와 같이 회전된다. 상기 허브(20)와 다수개의 블레이드(30)들이 일체로 회전하면서 그 전후면에 공기유동속도 차이에 따른 차압을 생성하여 공기를 축방향으로 송풍하게 된다.

또한 도 2를 계속 참조하면, 본 발명에서는 허브(20) 내에 다수의 방사상의 리브(40)가 형성된다. 상기 방사상의 리브(40)는 허브(20) 내부에 형성되며, 허브(20)의 중앙에 형성된 중심구멍(21)을 중심으로 방사상으로 연장되어 형성된다. 상기 허브(20) 내부에 형성된 다수의 방사상의 리브(40)는 허브의 기계적 강도를 강하게 하여, 모터 구동에 따른 허브(20) 및 다수의 블레이드(30)들이 회전함에 따른 허브(20)의 변형이 방지된다. 또한, 축류팬(100) 회전시 허브(20) 내부에 공기의 유동을 발생시켜, 허브(20) 안쪽에 위치하는 구동모터를 냉각시켜주는 역할도 한다.

도 2를 계속 참조하면, 모터의 구동에 의해 허브(20) 및 다수의 블레이드(30)들이 회전할 때, 모터의 구동축과 결합되는 모터축 결합부(10)에서는 모터의 구동축과 마찰된다. 상기 모터축 결합부(10)에 마찰력과 마찰열이 집중되므로, 상기 모터축 결합부(10)는 허브(20) 및/또는 블레이드(30)와 상이하게 내구성 및 내열성이 높은 재질로 형성된다.

따라서 모터축 결합부(10)를 제외한 축류팬의 허브(20) 및/또는 블레이드(30)는 비교적 원가가 저렴하고 중량이 가벼우나, 내구성 및 내구성이 약한 폴리아미드, 폴리에틸렌 기타 플라스틱으로 제조할 수 있어, 원가와 중량이 감소되는 효과가 있다.

바람직하게 상기 모터축 결합부(10)의 재질은 고내구성 및 고내열성의 플라스틱 또는 고내구성 및 고내열성의 스틸로 구성하여, 모터축 결합부(10)에 집중되는 힘과 열에 의해 모터축 결합부(10)가 변형되는 것을 방지한다. 바람직하게 고내구성 및 고내열성의 스틸은 스테인레스 스틸 합금,·티타늄 금속,·알루미늄 및 알루미늄 합금, 크롬(Cr) 등의 금속 중 어느 하나 또는 둘 이상일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 또한 바람직하게 고내구성 및 고내열성의 플라스틱은 내열성과 내구성이 높도록 폴리아미드(PA), 탄소나노튜브, 나노클레이(nanoclay) 복합체 중 어느 하나일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.

본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 아니하며, 적용범위가 다양함은 물론이고, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이다.

30: 허브
10: 모터축 결합부
11: 통과홀
12: 나사산
13: 걸림부
14: 스토퍼
20: 허브
21: 중심구멍
22: 나사골
30: 블레이드
40: 리브
50: 돌출방지 리브
70: 안착홈
100: 축류팬

Claims (5)

1. 모터의 구동축이 삽입되는 통과홀(11)이 형성되며, 길이 방향 일단에 나사산(12)이 형성된 모터축 결합부(10); 중앙에 중심구멍(21)이 형성되고 상기 중심구멍(21)에 상기 모터축 결합부(10)의 나사산(12)과 대응되는 나사골(22)이 형성되는 허브(20); 및 상기 허브(20)의 원주에 방사상으로 배치되는 다수개의 블레이드(30)를 포함하되,
   상기 허브(20)는 상기 나사골(22)의 내주면 단부에 원주둘레를 따라 형성되는 돌출방지 리브(50); 및
   상기 모터축 결합부(10) 상의 상기 나사산(12)이 끝나는 면에 상기 나사산(12) 보다 큰 외경을 갖도록 형성되는걸림부(13)를 더 포함하여,
   상기 모터축 결합부(10)에 형성된 나사산(12)과, 허브(20)의 중심구멍(21)에 형성된 나사골(22)간의 과다 조립을 방지하는 것을 특징으로 하는 축류팬(100).
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 허브(20)의 내부에는 다수개의 방사상의 리브(40)가 형성되는 것을 특징으로 하는 축류팬(100)
   
3. 삭제
4. 제1항에 있어서,
   상기 모터축 결합부(10)는 상기 나사산(12)보다 큰 외경을 갖는 걸림부(13) 및 상기 나사산(12)을 향하는 상기 걸림부(13)의 외면에 돌출된 스토퍼 (14)를 더 포함하며,
   상기 허브(20)는 상면에 상기 스토퍼(14)를 안내하는 안내홈(70)을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 축류팬(100)
   
5. 제1항에 있어서,
   상기 모터축 결합부(10)의 재질은 상기 허브(20) 또는 상기 블레이드(30)와 상이하며, 고내구성 및 고내열성의 플라스틱 또는 고내구성 및 고내열성의 스틸인 것을 특징으로 하는 축류팬(100).

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