KR200480861Y1 - 차량의 환풍기용 팬 어셈블리 - Google Patents

Abstract

본 고안은 상하로 개방된 통체의 하우징과, 상기 하우징 내에 회전 가능하게 설치되면서 원통형의 허브 및 이 허브의 둘레면에 형성되는 복수의 블레이드로 이루어진 환기팬과, 상기 하우징의 실내로 개방된 측을 가로막도록 설치되며, 중앙측 부위를 이루는 허브부 및 이 허브부와 외곽 테두리 사이 부위를 이루면서 연통 슬릿이 형성된 그릴부로 이루어진 팬가드와, 상기 하우징 내에 고정 설치됨과 더불어 선단 일부는 상기 환기팬의 허브 내로 수용되면서 상기 환기팬을 회전시키도록 축결합된 팬모터를 포함하며, 상기 환기팬의 블레이드는 허브로부터 연장되는 부위의 피치각과 팁 부위의 피치각 및 중앙측 부위의 피치각이 모두 동알한 각도를 갖도록 이루어진 팬(fan)으로 이루어지고, 상기 팬가드의 허브부가 이루는 직경은 상기 환기팬의 허브가 이루는 직경에 비해 같거나 혹은, 더욱 작게 형성되며, 상기 팬가드의 그릴부가 이루는 직경은 상기 환기팬의 전체 직경과 같거나 혹은, 더욱 크게 형성됨을 특징으로 하는 차량의 환풍기용 팬 어셈블리가 제공되며, 이를 통해 차량에의 적용을 위한 고정압 특성과 고풍량 특성 및 저소음 특성을 이룰 수 있도록 하면서도 3D 팬이 적용된 팬 어셈블리에 비해 상대적으로 제조 단가를 절감할 수 있도록 한 것이다.

Description

차량의 환풍기용 팬 어셈블리{fan assembly for a ventilator}

본 고안은 팬 어셈블리에 관한 것으로써, 더욱 상세하게는 차량에 사용되는 환풍기용으로 사용되는 팬 어셈블리의 구조적 개선을 통해 차량에의 적용을 위한 고정압 특성과 고풍량 특성 및 저소음 특성을 이룰 수 있도록 하면서도 3D 팬이 적용된 팬 어셈블리에 비해 상대적으로 제조 단가를 절감할 수 있도록 한 새로운 형태에 따른 차량의 환풍기용 팬 어셈블리에 관한 것이다.

일반적으로 환풍기는 실내의 오염된 공기를 흡입하여 실외로 배출하거나 혹은, 실외의 공기를 흡입하여 실내로 배출함으로써 환기하는 용도로 사용되는 기기이며, 이러한 환풍기에는 팬 어셈블리가 제공된다.

이와 같은 환풍기에 사용되는 팬 어셈블리는 통상 건물 내의 천정에 사용되는 팬 어셈블리의 경우 크로스플로우팬과 같은 횡류팬이 주로 사용되고, 철도차량 혹은, 일반 차량(버스, 밴 차량 혹은, 화물차 등) 등에 사용되는 팬 어셈블리의 경우 축류팬이 주로 사용된다. 이에 관련하여는 공개특허 제10-2014-99053호, 등록특허 제10-0907755호, 등록특허 제10-1339929호, 등록실용신안 제20-0259323호, 등록특허 제20-352894호, 등록실용신안 제20-441026호 등에 개시된 바와 같다.

하지만, 전술된 종래의 환풍기에 사용되는 팬 어셈블리 중 차량에 사용되는 환풍기용 팬 어셈블리의 경우는 차량내 공기를 배기시키고 외부공기를 흡기시키는 역할을 동시에 수행함과 더불어 차량의 주행에 따른 풍압의 영향을 고려하여 설계되어야만 함에도 불구하고, 일반적으로 건물 내의 실내에 대한 환기 용도나 에어컨 등의 실외기에 사용되는 용도 혹은, 축사 등의 환기 용도로 사용되는 팬 어셈블리를 단순히 적용하는 구조로만 이루어지기 때문에 원하는 풍량을 충분히 얻을 수 없을 뿐만 아니라 소음이 크게 발생되었던 문제점이 있었다.

물론, 최근에는 상기한 고소음 및 저풍량에 따른 문제점을 해소할 수 있도록 팬 어셈블리를 이루는 블레이드의 허브측 부위와 중앙측 부위 및 팁측 부위에 대한 피치각이 모두 다르게 이루어진 3D 팬(3-Dimension type fan)을 적용하고도 있지만, 이러한 3D 팬의 경우는 그의 제조가 어려워 실질적인 단가 상승이 야기될 수밖에 없었고, 상기한 3D 팬의 피치각에 대한 설계도 차량의 특성에 따른 설계가 아니었기 때문에 충분한 풍량을 얻을 수 없었던 단점이 있었다.

본 고안은 전술된 종래 기술에 따른 각종 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 본 고안의 목적은 차량에의 적용을 위한 고정압 특성과 고풍량 특성 및 저소음 특성을 이룰 수 있도록 하면서도 3D 팬이 적용된 팬 어셈블리에 비해 상대적으로 제조 단가를 절감할 수 있도록 한 새로운 형태에 따른 차량의 환풍기용 팬 어셈블리를 제공하는데 있다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 고안의 차량의 환풍기용 팬 어셈블리에 따르면 상하로 개방된 통체의 하우징과, 상기 하우징 내에 회전 가능하게 설치되면서 원통형의 허브 및 이 허브의 둘레면에 형성되는 복수의 블레이드로 이루어진 환기팬과, 상기 하우징의 실내로 개방된 측을 가로막도록 설치되며, 중앙측 부위를 이루는 허브부 및 이 허브부와 외곽 테두리 사이 부위를 이루면서 연통 슬릿이 형성된 그릴부로 이루어진 팬가드와, 상기 하우징 내에 고정 설치됨과 더불어 선단 일부는 상기 환기팬의 허브 내로 수용되면서 상기 환기팬을 회전시키도록 축결합된 팬모터를 포함하며, 상기 환기팬의 블레이드는 4개로 이루어짐과 더불어 허브로부터 연장되는 부위의 피치각과 팁 부위의 피치각 및 중앙측 부위의 피치각이 19.5°~20.5° 사이의 각도 범위 중 어느 한 각도로 동일하게 이루어지도록 형성되고, 상기 팬가드의 허브부가 이루는 직경은 상기 환기팬의 허브가 이루는 직경에 비해 같거나 혹은, 더욱 작게 형성됨과 더불어 상기 환기팬을 이루는 허브의 직경은 상기 환기팬의 전체 직경에 대하여 49~52% 범위 사이의 크기로 형성되며, 상기 팬가드의 그릴부가 이루는 직경은 상기 환기팬의 전체 직경과 같거나 혹은, 더욱 크게 형성됨을 특징으로 한다.

여기서, 상기 팬가드의 그릴부가 이루는 직경은 상기 하우징의 내경과 같거나 혹은, 더욱 크게 형성됨을 특징으로 한다.

이상에서와 같이 본 고안에 따른 차량의 환풍기용 팬 어셈블리는 환기팬에 대한 각 부위별 설계의 변경 및 팬가드에 대한 각 부위별 설계의 변경을 동시에 수행함으로써 3D 팬을 사용한 종래의 기술에 비해 상대적으로 저렴하면서도 차량에의 적용에 적합한 고정압 특성과 고풍량 특성 및 저소음 특성을 동시에 만족할 수 있게 된 효과를 가진다.

도 1은 본 고안의 실시예에 따른 차량의 환풍기용 팬 어셈블리의 내부 구조를 설명하기 위해 개략적으로 나타낸 단면도
도 2는 본 고안의 실시예에 따른 차량의 환풍기용 팬 어셈블리 중 환기팬을 설명하기 위해 나타낸 평면도
도 3은 본 고안의 실시예에 따른 차량의 환풍기용 팬 어셈블리 중 팬가드를 설명하기 위해 나타낸 평면도
도 4는 고안의 실시예에 따른 차량의 환풍기용 팬 어셈블리를 이루는 환기팬과 팬가드 간의 관계를 설명하기 위해 나타낸 상태도
도 5는 도 1의 “A”부 확대도
도 6은 피치각 및 블레이드 수량에 따른 정압곡선의 그래프
도 7은 허브 직경 변화에 따른 정압곡선의 그래프
도 8은 종래 환기팬과 팬가드의 구조에 따른 공기의 유동 특성을 설명하기 위해 나타낸 상태도
도 9는 팬가드에 대한 구조 변경시 정압곡선을 나타낸 그래프

이하, 본 고안에 따른 차량의 환풍기용 팬 어셈블리에 대한 바람직한 실시예를 첨부된 도 1 내지 도 10을 참조하여 설명하도록 한다.

첨부된 도 1은 본 고안의 실시예에 따른 차량의 환풍기용 팬 어셈블리의 내부 구조를 설명하기 위해 개략적으로 나타낸 단면도이고, 도 2는 본 고안의 실시예에 따른 차량의 환풍기용 팬 어셈블리 중 환기팬을 설명하기 위해 나타낸 평면도이며, 도 3은 본 고안의 실시예에 따른 차량의 환풍기용 팬 어셈블리 중 팬가드를 설명하기 위해 나타낸 평면도이며, 도 4는 고안의 실시예에 따른 차량의 환풍기용 팬 어셈블리를 이루는 환기팬과 팬가드 간의 관계를 설명하기 위해 나타낸 상태도이다.

이들 도면에 도시된 바와 같이 본 고안의 실시예에 따른 차량의 환풍기용 팬 어셈블리는 크게 하우징(100)과 환기팬(200)과 팬가드(300) 및 팬모터(400)를 포함하여 이루어지며, 특히 환기팬(200)을 이루는 각 블레이드(220)의 피치각에 대한 제안을 통한 흡기 및 배기 풍량의 향상과, 환기팬(200)의 허브(210)와 팬가드(300)의 허브부(310) 간 관계의 제안 및 팬가드(300)의 그릴부(320)와 환기팬(200)의 전체 직경 간 관계의 제안을 통한 고정압 특성의 부여와 고풍량 특성의 부여 및 저소음 특성의 부여가 이루어질 수 있도록 함을 특징으로 제시한다.

이를 각 구성별로 더욱 상세히 설명하면 다음과 같다.

먼저, 상기 하우징(100)은 본 고안의 실시예에 따른 차량의 환풍기용 팬 어셈블리(이하, “팬 어셈블리”라 함)의 외관 몸체를 형성하는 부위로써, 차량의 천정 등에 설치되는 부위로 제공된다.

이와 같은 하우징(100)은 상하로 개방되면서 내부에는 장착 공간을 같는 원통형(혹은, 다각형)의 통체로 이루어진다.

이와 함께, 상기 하우징(100)의 상단 개방측인 차량 외부로 노출되는 부위에는 우천시 빗물의 직접적인 유입을 차단할 수 있도록 하는 커버(110)가 결합된다.

다음으로, 상기 환기팬(200)은 회전 동작에 의해 차량 외부의 공기를 차량 내부로 흡기하거나 혹은, 차량 내부의 공기를 차량 외부로 배기하는 팬(fan)이다.

이와 같은 환기팬(200)은 원통형의 허브(210) 및 이 허브(210)의 둘레면에 형성되는 복수의 블레이드(220)로 이루어진 축류팬(Axial fan)으로 형성되며, 상기 환기팬(200)의 각 블레이드(220)는 허브(210)로부터 연장되는 부위(221)의 피치각과 팁 부위(222)의 피치각 및 중앙측 부위(223)의 피치각이 모두 동일하게 이루어진다.

즉, 상기 환기팬(200)의 블레이드(220)는 전 부위에 걸쳐 동일한 피치각으로 이루어진 팬으로 형성됨으로써 기존 일반적인 3D 팬으로의 구조에 비해 설계가 쉽고 제조 단가의 절감을 이룰 수 있도록 한 것이다.

특히, 본 고안의 실시예에서는 상기 환기팬(200)의 각 블레이드(220)가 4개로 이루어지며, 이와 동시에 상기 환기팬(200)의 각 블레이드(220)가 이루는 피치각(θ)은 허브(210)로부터 연장되는 부위(221)와 팁 부위(222) 및 중앙측 부위(223)에 상관없이 19.8°~20.3°사이의 각도 범위 중 어느 한 각도로 동일하게 형성됨을 특징으로 제시한다.

여기서, 상기한 블레이드(220)의 개수 및 피치각(θ)에 대한 각도 범위는 흡기시와 배기시의 풍량을 동시에 고려한 개수 및 각도 범위이다.

즉, 본 고안은 각 블레이드(220)의 압력 면적(cord distance)과 이러한 압력 면적을 고려한 각도 범위의 동시 제공을 통해 흡기시와 배기시의 풍량 차이를 최소화하면서도 공기 저항을 낮춰 차량 내의 승객이 느끼는 쾌적감을 느낄 수 있는 300~400CMH 풍량대에서 고정압 경향을 보일 수 있도록 하여 흡기 및 배기시의 풍량을 동시에 증가시킬 수 있도록 한 것이다. 이때 상기 각 블레이드(220)의 압력 면적은 0.8(허브를 제외한 환기팬의 전체 면적 대비 80%)로 설정됨이 가장 바람직하다.

만일, 피치각(θ)이 모두 전술된 범위대와 동일한 각도 범위대를 이루도록 형성한다 하더라도 블레이드(220)의 수량이 5개 이상으로 이루어지게 될 경우라면 각 블레이드(220)간 간격이 좁아짐과 더불어 압력 면적의 증가로 인해 공기 저항이 커지게 됨으로써 정압이 낮아져 흡기 및 배기시의 풍량 향상을 이룰 수 없다.

또한, 블레이드(220)의 수량이 4개라 하더라도 각 블레이드(220)의 피치각(θ)이 19.8°미만일 경우에는 공기 저항이 커져 흡기 및 배기 풍량이 동시에 하락하면서도 상기 흡기 풍량은 더욱 큰 하락폭을 보이게 되고, 상기 각 블레이드(220)의 피치각(θ)이 20.3°를 초과할 경우에는 공기 저항이 과도하게 낮아져서 흡기 및 배기 풍량이 오히려 하락하게 된다.

이에 관련하여는 첨부된 도 6에 도시된 피치각 및 블레이드 수량에 따른 정압곡선의 그래프로 확인 가능하며, 이때 본 고안의 실시예에 따른 환기팬(200)의 각 블레이드(220)가 이루는 피치각은 20°임을 그 실험예로 하였다.

이와 함께, 본 고안의 실시예에서는 상기 환기팬(200)을 이루는 허브(210)의 직경(d1)이 상기 환기팬(200)의 전체 직경(d2)에 대하여 49~52% 범위 사이의 크기로 형성됨을 추가로 제시한다.

이러한 크기 범위는, 각 블레이드(220)의 길이를 최대한 짧게 형성하여 해당 블레이드(220)의 떨림이 방지될 수 있도록 하면서도 풍량의 저하를 최소화할 수 있도록 한 것으로써, 허브(210)의 직경(d1)이 환기팬(200)의 전체 직경(d2)에 대하여 49% 미만일 경우에는 진동 증가에 따른 소음 증가가 야기될 수밖에 없고, 허브(210)의 직경(d1)이 환기팬(200)의 전체 직경(d2)에 대하여 52%를 초과할 경우에는 차량 내의 승객이 느끼는 쾌적감을 고려한 적정 풍량대(300~400CMH)에 미달하게 된다. 이에 관련하여는 첨부된 도 7의 허브 직경 변화에 따른 정압곡선의 그래프를 통해 확인 가능하다.

따라서, 상기 환기팬(200)을 이루는 허브(210)의 직경(d1)은 상기 환기팬(200)의 전체 직경(d2)에 대하여 49~52% 범위 사이의 크기로 형성됨이 진동 및 소음 저감과, 쾌적함의 제공에 있어서 가장 바람직한 것이다.

특히, 상기한 허브(210)에 대한 직경(d1)은 각 블레이드(220)의 내외경비(내측경과 외측경의 비)에도 관련되며, 전술된 허브(210)의 직경(d1)과 환기팬(200)의 전체 직경(d2) 간의 관계를 토대로 볼 때 상기 각 블레이드(220)의 내외경비는 대략 0.5가 되도록 함이 본 고안의 환풍기용 팬 어셈블리에 가장 바람직하다.

다음으로, 상기 팬가드(300)는 상기 환기팬(200)의 예상치 못한 탈거나 파손 등으로부터 차량 내부의 승객을 보호하는 부위이다.

이와 같은 팬가드(300)는 상기 하우징(100)의 실내로 개방된 측을 가로막도록 설치되며, 중앙측 부위를 이루는 허브부(310) 및 이 허브부(310)와 테두리(330) 사이 부위를 이루면서 연통 슬릿(321)이 형성된 그릴부(320)로 이루어진다.

이와 함께, 상기 팬가드(300)의 배면에는 수용홈(340)이 요입 형성되며, 상기 하우징(100)은 그의 저부 끝단이 상기 수용홈(340) 내로 요입되도록 결합됨으로써 서로 간의 결합이 이루어질 수 있도록 한다. 물론, 상기 수용홈(340)과 하우징(100) 끝단 간의 결합 부위에는 기밀 유지를 위한 씨일부재(120)가 더 구비됨이 더욱 바람직하다.

특히, 본 고안의 실시예에서는 상기 팬가드(300)의 허브부(310)가 이루는 직경(D1)이 상기 환기팬(200)의 허브(210)가 이루는 직경(d1)에 비해 같거나 혹은, 더욱 작게 형성되도록 구성되고, 상기 팬가드(300)의 그릴부(320)가 이루는 직경(D2)은 상기 환기팬(200)의 전체 직경(d2)과 같거나 혹은, 더욱 크게 형성되도록 구성됨을 제시한다.

전술된 팬가드(300)의 각 부위별 직경(D1,D2)에 대한 특징은 상기 환기팬(200)의 구동에 의한 공기 유동의 저항 발생을 최소화하여 각 블레이드(220)의 떨림이나 흡기시와 배기시의 풍량 차이가 크게 발생됨을 방지할 수 있도록 한 것이다.

즉, 첨부된 도 8에 표현된 상태도와 같이 팬가드(300)의 허브부(310)가 이루는 직경(D1)이 환기팬(200)의 허브(210)가 이루는 직경(d1)에 비해 클 경우 그 직경 차이로 인한 부위 만큼 흡기시(차량 내부로 외부 공기를 송풍할 때)의 공기 유동이 저항을 받게되면서 해당 부위에 난류화가 발생되어 흡기시의 풍량이 급격히 저하되고, 상기 팬가드(300)의 그릴부(320)가 이루는 직경(D2)이 상기 환기팬(200)의 전체 직경(d2)에 비해 작게 형성될 경우에는 상기 팬가드(300)의 그릴부(320)와 외곽 테두리(330) 사이의 폐쇄 부위에서 난류가 발생되어 흡기시의 풍량이 급격히 저하됨을 고려할 때 이를 상기 그릴부(320)의 직경(D2) 증대 및 환기팬(200)을 이루는 허브(210)의 직경(D1) 증대를 통해 해소될 수 있도록 한 것이다.

이와 함께, 본 고안의 실시예에서는 상기 팬가드(300)의 그릴부(320)가 이루는 직경(D2)이 상기 하우징(100)의 내경과 같거나 혹은, 더욱 크게 형성됨을 추가로 제시한다.

즉, 단순히 상기 그릴부(320)의 직경(D2)을 환기팬(200)의 직경(d2)에 비해 크게 형성하는 구조만 적용하는 것이 아니라 상기 그릴부(320)의 직경(D2)이 상기 하우징(100)의 내경과 같거나 혹은, 더욱 크게 형성될 수 있도록 하여 공기 저항에 따른 난류화를 완전히 방지할 수 있도록 한 것이다.

따라서, 전술된 본 고안의 팬가드(300)에 대한 구조적 개선을 통해 흡기시의 풍량 향상을 이룰 수 있게 되어 흡기시와 배기시의 풍량이 균형을 이룰 수 있게 된다. 이에 관련하여는 첨부된 도 9의 팬가드에 대한 구조 변경시 정압곡선을 나타낸 그래프를 통해 확인 가능하다.

다음으로, 상기 팬모터(400)는 상기 환기팬(200)을 회전시키도록 구동력을 발생하여 제공하는 부위이다.

이와 같은 팬모터(400)는 상기 하우징(100) 내의 중앙측 부위에 고정 설치됨과 더불어 선단 일부는 상기 환기팬(200)의 허브(210) 내로 수용되고, 상기 팬모터(400)의 축(410)은 상기 환기팬(200)의 허부(210)와 결합되면서 상기 환기팬(200)을 회전시키도록 구성된다.

결국, 본 고안에 따른 차량의 환풍기용 팬 어셈블리는 환기팬(200)에 대한 각 부위별 설계의 변경 및 팬가드(300)에 대한 각 부위별 설계의 변경을 동시에 수행함으로써 3D 팬을 사용한 종래의 기술에 비해 상대적으로 저렴하면서도 차량에의 적용에 적합한 고정압 특성과 고풍량 특성 및 저소음 특성을 동시에 만족할 수 있게 된다.

100. 하우징 110. 커버
120. 씨일부재 200. 환기팬
210. 허브 220. 블레이드
300. 팬가드 310. 허브부
320. 그릴부 321. 슬릿
330. 테두리 340. 수용홈
400. 팬모터

Claims (2)

1. 상하로 개방된 통체의 하우징과, 상기 하우징 내에 회전 가능하게 설치되면서 원통형의 허브 및 이 허브의 둘레면에 형성되는 복수의 블레이드로 이루어진 환기팬과, 상기 하우징의 실내로 개방된 측을 가로막도록 설치되며, 중앙측 부위를 이루는 허브부 및 이 허브부와 외곽 테두리 사이 부위를 이루면서 연통 슬릿이 형성된 그릴부로 이루어진 팬가드와, 상기 하우징 내에 고정 설치됨과 더불어 선단 일부는 상기 환기팬의 허브 내로 수용되면서 상기 환기팬을 회전시키도록 축결합된 팬모터를 포함하며,
   상기 환기팬의 블레이드는 4개로 이루어짐과 더불어 허브로부터 연장되는 부위의 피치각과 팁 부위의 피치각 및 중앙측 부위의 피치각이 19.5°~20.5° 사이의 각도 범위 중 어느 한 각도로 동일하게 이루어지도록 형성되고,
   상기 팬가드의 허브부가 이루는 직경은 상기 환기팬의 허브가 이루는 직경에 비해 같거나 혹은, 더욱 작게 형성됨과 더불어 상기 환기팬을 이루는 허브의 직경은 상기 환기팬의 전체 직경에 대하여 49~52% 범위 사이의 크기로 형성되며,
   상기 팬가드의 그릴부가 이루는 직경은 상기 환기팬의 전체 직경과 같거나 혹은, 더욱 크게 형성되고,
   상기 하우징의 차량 외부로 노출되는 부위에는 우천시 빗물의 유입을 차단하는 커버가 더 포함되고,
   상기 팬가드의 배면에는 수용홈이 요입 형성됨과 더불어 상기 하우징은 그의 저부 끝단이 상기 수용홈 내로 요입됨으로써 서로 결합되며,
   상기 수용홈과 상기 하우징 끝단 간의 결합 부위에는 기밀 유지를 위한 씨일부재가 더 구비되어 이루어짐을 특징으로 하는 차량의 환풍기용 팬 어셈블리.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 팬가드의 그릴부가 이루는 직경은 상기 하우징의 내경과 같거나 혹은, 더욱 크게 형성됨을 특징으로 하는 차량의 환풍기용 팬 어셈블리.

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