KR19980060499A - 공명기를 구비한 저소음형 냉각시스템 - Google Patents

Abstract

개시된 내용은 상대적으로 큰 용량의 냉각성능이 요구되는 중장비 등에서 냉각팬을 이용하여 내부동력원의 구동에 의해 발생되는 열을 냉각하는 냉각시스템에 관한 것에 관한 것이다.

본 발명에 따른 저소음형 냉각시스템은 슈라우드에 냉각팬의 크기 및 종류에 따라 구조가 달리 구성되는 공명기를 결합하고 있다. 따라서, 간단한 구조의 공명기를 사용하여 냉각팬의 회동에 의해 발생하는 날개통과주파수 성분의 소음을 제거할 수 있게 되므로 값싸게 소음을 저감할 수 있는 장점이 있다. 또한, 본 공명기를 박스형 슈라우드의 내부 모서리부분에 장착할 경우에는 냉각공기에 의해 슈라우드 내부 모서리부분에 발생하는 스톨을 부가적으로 방지할 수 있게 되는 장점이 있다.

Description

공명기를 구비한 저소음형 냉각시스템

본 발명은 상대적으로 큰 용량의 냉각성능이 요구되는 중장비 등에서 냉각팬을 이용하여 내부동력원의 구동에 의해 발생되는 열을 냉각하는 냉각시스템에 관한 것으로서, 특히 공명기를 이용하여 냉각팬의 소음을 저감하도록 구성된 저소음형 냉각시스템에 관한 것이다.

일반적으로, 중장비 등은 10km/h 내외의 저속 또는 정지상태에서 많은 작업을 수행하게 되므로, 중장비의 이동에 따라 흡입되는 공기에 의해 부가적으로 냉각되는 내부열의 양이 작아지게 된다. 따라서, 중장비는 타 수송기기에 비해 더욱 큰 냉각성능이 요구된다.

종래의 대개의 경우는. 중장비의 내부동력원이 구동함에 따라 발생하게 되는 열을 냉각하기 위해, 냉각팬을 이용하였다. 그러면, 이러한 냉각팬을 이용한 냉각시스템의 일예를 택하여, 종래의 냉각시스템을 설명한다. 도1은 종래의 슈라우드를 구비한 냉각시스템을 도시한 구성도이다. 본 도에서 보는 바와같이, 냉각시스템은 공기를 송풍하는 냉각팬(10) 및 냉각팬(10)에 의해 송풍된 냉각공기가 전달되어 냉각되는 라디에이터(30)로 크게 구성된다. 이중, 냉각팬(10)은 엔진 등의 동력원(미도시)에 축결합되어, 동력원이 작동함에 따라 회동하게 된다. 이러한 냉각팬(10)의 회동에 의해 공기가 송풍되게 되고, 송풍된 냉각공기는 라디에이터(30)쪽으로 향하게 된다. 이때, 라디에이터(30) 및 냉각팬(10)사이에는 슈라우드(20)가 그 사이의 공간을 밀폐하고 있는데, 이러한 슈라우드(20)의 형태는 원형, 박스형 및 벤츄리형 등이 있다. 따라서, 슈라우드(20)는 냉각팬(10)의 의해 송풍되는 냉각공기를 손실없이 라디에이터(30)로 전달할 수 있게 된다. 이에따라, 라디에이터(30)가 냉각되므로 연결된 내부동력원이 냉각되어 동력원이 작동할 때에 발생하는 열을 냉각시킬 수 있게 되는 것이다.

하지만, 이러한 구조를 갖는 냉각시스템은 냉각팬을 회동시켜 발생되는 냉각공기를 이용하여 동력원의 열을 냉각시키게 되므로, 이러한 냉각팬의 회동에 의해 많은 소음이 발생하게 된다. 이에, 이러한 문제를 다소나마 해결하기 위해 슈라우드 내부에 흡음재를 구성하거나 유동머플러 등을 적용하였다. 그러나, 이러한 냉각팬을 사용하는 냉각시스템의 경우, 냉각팬의 동작시 날개통과음이 발생하게 된다. 이때, 이 날개통과음의 날개통과주파수(B.P.F; Blade Passing Frequency) 성분은 통상 200∼300Hz 부근을 차지하며, 이러한 성분은 그 특성상 단지 흡음재 및 유동머플러만으로는 소음을 크게 저감할 수 없게 된다.

따라서, 이러한 종래의 냉각시스템은 냉각팬의 회동으로 인한 날개통과소음을 효율적으로 저감할 수 없게 되는 문제점이 있었다. 이에, 본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 그 목적은 냉각팬의 회동에 의해 발생되는 날개통과주파수 성분을 상쇄시켜 날개통과소음을 저감하는 냉각시스템을 제공함에 있다.

도1은 종래의 슈라우드를 구비한 냉각시스템을 도시한 구성도,

도2는 본 발명에 따른 냉각시스템을 도시한 구성도,

도3 내지 도6은 본 발명에 따른 공명기를 도시한 것으로,

도3(a), 도4(a), 도5(a) 및 도6(a)은 측면구성도이고, 도3(b), 도4(b), 도5(b) 및 도6(b)는 정면구성도.

※도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

10: 냉각팬20: 슈라우드

30: 라디에이터40: 공명기

42: 목

위와같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징은 엔진과 동력이 전달가능하도록 축결합되어 회동하는 냉각팬, 냉각팬으로부터 송풍되는 냉각공기를 외부로 손실없이 전달하는 슈라우드를 구비한 냉각시스템에 있어서, 슈라우드에 결합되어 냉각공기를 통해 전달되는 날개통과소음을 제거하는 공명기를 갖는 것을 특징으로 하는 저소음형 냉각시스템에 있다.

이하에서 본 발명의 구성 및 작용을 설명하기 위해 첨부된 도면을 참조하여 설명한다. 도2는 본 발명에 따른 냉각시스템을 도시한 구성도이다. 본 발명에 따른 냉각시스템은 공명기(40)을 제외하고는 도1의 냉각시스템과 동일하다. 따라서, 동일부분에 대해서는 도1과 동일한 부호를 붙이고 중복설명을 생략한다. 본 도에서 보는 바와같이, 냉각팬(10)의 회동에 의해 송풍된 냉각공기가 슈라우드(20)를 통해 라디에이터(30)로 손실없이 전달된다. 이중, 슈라우드(20)에는 공명기(40)가 구성되어 있다. 이 공명기(40)는 밀폐된 중공의 공간으로, 냉각팬의 작동에 의해 전달되는 날개통과주파수를 상쇄하여 날개통과소음을 저감할 수 있게 된다. 일반적으로, 공명기(40)는 도2에서와 같은 목이 있는 것과 튜브형태인 것으로 크게 구분된다.

그러면, 이러한 공명기에 대해 도3내지 도5를 참조하여 자세히 설명하기로 한다. 이러한 도면들중 도3 및 도4는 목이 있는 공명기를 도시하는 것으로, 도3(a) 및 도4(a)는 측면구성도이고, 도3(b) 및 도4(b)는 정면구성도이다. 도3의 것은 공명기(40)가 목(42)을 갖고 있는 형태로, 원주면을 따라 형성되어 있다. 도4의 것도 목을 갖고 있는 형태이나 공명기 각각이 원주방향으로 등간격 또는 비 등간격으로 배열되어 있다. 또한, 이러한 공명기는 그 형태를 구형,원통형, 사각형 및 타원형등으로 제작할 수 있으며, 목부분도 또한 원통형, 사각형 및 타원형 단면으로 구성할 수 있다. 게다가, 공명기의 목 및 공명통 크기는 목의 폭(S), 목의 길이(L) 및 공명통부분의 부피(V)에 의해 좌우되는 공명주파수에 따라 결정된다. 이렇게 정해진 공명주파수는 냉각팬의 회동으로 인해 발생되는 날개통과주파수를 상쇄시키게 되는데, 냉각팬의 크기 및 종류에 따라 달라지는 날개통과주파수에 따라 공명주파수도 달라져야 하고, 이에따라 공명기의 목 및 공명통부분의 부피도 결정된다. 아울러, 도5는 튜브형태의 공명기를 도시한 도면으로, 도5(a)는 그 측면도이고 도5(b)는 정면도이다. 본 도에서 보는 바와같이, 공명기(40)는 목이 없는 튜브형태로 구성되어 있고, 냉각팬(10)의 끝단부 외주면을 따라 연속적으로 구성되어 있다. 따라서, 본 공명기는 냉각팬의 종류 및 크기에 따라, 그 구조가 달리 결정되는 것이다.

이와 더불어, 냉각시스템이 박스형 슈라우드를 구비하는 경우에는, 공명기를 4개의 내부 모서리부분에 설치할 수도 있다. 도6은 이러한 공명기를 도시하고 있는 것으로, 냉각팬(10)으로부터 송풍된 냉각공기를 손실없이 송풍시키는 슈라우드(40)가 장착되어 있다. 이 슈라우드(40)는 박스형태로 구성되어 있고, 이에따라 4군데의 내부 모서리부분이 형성된다. 이러한 모서리부분에는 냉각팬으로부터 송풍되는 냉각공기가 인가되며, 그 냉각공기의 유동특성상 스톨(stall)이 발생하게 된다. 이 스톨은 일종의 저항으로 작용하게 되어 냉각공기의 유동을 방해하는 역할을 한다. 따라서, 도6의 공명기(40)는 슈라우드(20)의 내부 모서리부분에 장착되어 있으므로, 냉각공기의 스톨현상을 방지할 뿐만아니라, 이와 부가적으로 냉각공기를 통해 전달되는 소음을 저감시킬수 있는 것이다.

상술한 바와같이, 본 발명에 따른 저소음형 냉각시스템은 냉각팬의 크기 및 종류에 따라 구조가 달리 구성되는 공명기를 슈라우드에 설치함으로써, 냉각팬의 회동에 의해 발생하는 날개통과주파수 성분의 소음을 제거할 수 있게 되므로 값싼 장치를 사용하여 소음을 효과적으로 저감할 수 있는 장점이 있다. 또한, 본 공명기를 박스형 슈라우드의 내부 모서리부분에 장착할 경우에는 냉각공기에 의해 슈라우드 내부 모서리부분에 발생하는 스톨을 부가적으로 방지할 수 있게 되는 장점이 있다.

Claims (4)

1. 엔진과 동력이 전달가능하도록 축결합되어 회동하는 냉각팬, 냉각팬으로부터 송풍되는 냉각공기를 외부로 손실없이 전달하는 슈라우드를 구비한 냉각시스템에 있어서,

   상기 슈라우드에 결합되어 냉각공기를 통해 전달되는 날개통과소음을 제거하는 공명기를 갖는 것을 특징으로 하는 저소음형 냉각시스템.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 공명기는 목부분을 갖는 것을 특징으로 하는 저소음형 냉각시스템.
3. 제 1항에 있어서,

   상기 공명기는 튜브형상으로 구성되는 것을 특징으로 하는 저소음형 냉각시스템.
4. 제 1항에 있어서,

   상기 공명기가 박스형상으로 구성된 슈라우드의 내부 모서리부분에 장착되는 것을 특징으로 하는 저소음형 냉각시스템.