KR20090041617A - 냉각팬 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 구동축에 결합되는 허브(110)(210)와, 상기 허브의 외주면에 소정의 간격으로 형성되는 다수개의 블레이드(120)(220)를 포함하는 냉각팬에 있어서, 상기 블레이드(120)(220)는 허브의 원주방향을 따라 등간격으로 다수의 그룹으로 나누어지는 한편 허브의 길이방향을 따라 2단으로 배열되어 있되, 제1단 블레이드(122)(222)와 제2단 블레이드(124)(224)는 합하여 허브의 원주방향을 따라 그룹으로 이루어지며, 각 그룹내의 블레이드(120)(220)는 허브의 원주방향 간격이 동일하게 되어 있고, 허브의 원주방향을 따라 각 그룹간의 간격은 동일하게 되어 있다. 이러한 구성에 의하면, 동일 정압조건에서 풍량이 증대하고, 무게중심이 골고루 분산되고 비피에프(BPF)피크치를 감소하며 그룹에 의해 소음을 분산시키는 효과가 있다.

Description

냉각팬{cooling fan}

본 발명은 냉각팬에 관한 것으로서, 특히 풍량을 증대하고 소음을 저감하는 냉각팬에 관한 것이다.

일반적으로 냉각팬은 라디에이터와 응축기 등의 열교환기 후면에 설치되며, 팬모터의 구동축에 결합되어 회전되는 허브와, 상기 허브의 외주면에 소정의 간격으로 형성되는 복수개의 블레이드로 구성된다.

풍량에 대해서는 자동차 엔진룸 내부의 콤팩트(compact)화로 이를 극복할 수 있는 정압의 작동점을 맞추기 위해서 팬의 직경이 상대적으로 증가하여야 한다. 소음은 냉각팬의 회전에 의한 회전소음(이산주파수 소음)과 비회전소음(광대역소음)으로 구분되며, 회전소음은 날개의 회전에 의해 발생하므로 그 기본주파수[(회전수 x 날개수)/60]와 기본주파수의 정수배인 조화성분으로 발생한다.

종래 냉각팬은 엔진룸의 제한적인 공간으로 팬 직경을 증가하기에 한계가 있으므로 동링풍량 조건에서 소음을 감소하고자 했다. 즉, 냉각성능이 우선시되면 감소한 소음 △dB 만큼 보정하여 풍량을 증대시킬 수 있는 것이다. 그리고, 회전소음을 감소시키기 위해서 기본 주파수와 그 조화성분의 규칙성을 블레이드의 간격을 비등간격으로 배열시켜 조화성분을 상쇄하고자 했다.

그런데 블레이드의 간격을 비등간격으로 배열하여 블레이드의 회전에 의해 발생되는 이산 주파수 및 그 조화 성분의 소음을 감소하고자 할 때에는 블레이드의 간격배열이 알맞지 않을 경우에 역효과가 발생하므로 반복시행착오로 최적점을 찾아 내어야 한다. 그리고, 이 최적점 내에서도 비등간격으로 인한 무게중심의 불균형과 공력 밸런싱의 불일치에 따른 제반 문제를 해결하는데 한계가 있었다.

한편, 도1에 도시한 바와 같이 종래 한국공개특허 제2002-0075660호에는 블레이드와 스테이터 사이에서 발생하는 비피에프(BPF : Blade Passing Frequency)을 감소시키기 위해 블레이드(7)가 허브(5)의 길이방향으로 교대로 돌출(t2)되어 형성됨과 아울러 블레이드의 형성위치에 따라 제1열 블레이드(10)와 제2열 블레이드(11)로 구분된 구조가 개시되어 있으나 블레이드가 엇배열의 2열 구성으로 되어 있어 만족할 만한 소음저감효과를 가져오지 못한다는 문제점이 있었다.

본 발명은, 블레이드를 그룹별로 등간격을 유지하고 전체적으로 비등간격을 유지케 함으로써 종래 블레이드가 비등간격으로 배열됨으로 인한 무게중심의 밸런스 문제점을 개선하고 BPF피크치를 감소하며 그룹에 의해 소음을 분산시키고, 블레이드를 2단으로 배열시켜 풍량을 증대시키고 소음을 더욱 저감하는 냉각팬을 제공하는데 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 냉각팬은, 구동축에 결합되는 허브와, 상기 허브의 외주면에 소정의 간격으로 형성되는 다수개의 블레이드를 포함하는 냉각팬에 있어서, 상기 블레이드는 허브의 원주방향을 따라 등간격으로 다수의 그룹으로 나누어지는 한편 허브의 길이방향을 따라 2단으로 배열되어 있되, 제1단 블레이드와 제2단 블레이드는 합하여 허브의 원주방향을 따라 그룹으로 이루어지며, 각 그룹내의 블레이드는 허브의 원주방향 간격이 동일하게 되어 있고, 허브의 원주방향을 따라 각 그룹간의 간격은 동일하게 되어 있는 것을 특징으로 한다.

상기 제1단 블레이드는 공기의 입구측에 형성되고 상기 제2단 블레이드는 공기의 출구측에 형성되는 한편, 상기 제1단 블레이드는 허브의 원주방향을 따라 등간격으로 형성된 3개로 되어 있고, 상기 제2단 블레이드는 두개씩 3그룹으로 허브의 원주방향을 따라 형성되며, 상기 제1단 블레이드의 각1개는 상기 2개의 제2단 블레이드 사이에 위치하여 허브의 원주방향을 따라 상기 2개의 제2단 블레이드와 등간격을 이루고 있다.

상기 각 그룹에서, 허브의 원주방향을 따라 2개의 제2단 블레이드 사이간격은 60도이고, 허브의 원주방향을 따라 제1단 블레이드와 제2단 블레이드 사이간격은 30도로 되어 있다.

상기 블레이드의 끝단은 원형링에 의해 이어지되, 상기 제1단 블레이드의 끝단과 상기 원형링 사이에는 간격이 형성되어 있다. 상기 제1단 블레이드 직경은 제2단 블레이드 직경의 0.90~ 0.98배로 되어 있다.

본 발명에 의한 냉각팬에 의하면, 1단 블레이드에서 작동한 유체를 2단 블레이드가 승압시키므로 동일 정압조건에서 풍량이 증대한다. 그리고, 블레이드가 그룹으로 형성되어 그룹내의 블레이드 간격은 동일하지만 전체적으로는 블레이드 간격이 비등간격이면서 등간격으로 형성되므로 무게중심이 골고루 분산되고 BPF피크치를 감소하며 그룹에 의해 소음을 분산시키는 효과가 있다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 첨부도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도2 및 도3은 본 발명이 적용된 제1실시예의 냉각팬(100)을 나타내는 사시도 및 입면도이다. 도시한 바와 같이, 구동축(도시안됨)에 결합되는 허브(110)의 외주면에는 소정의 간격으로 형성되는 다수개의 블레이드(120)가 형성되고, 상기 블레이드의 끝단은 원형링(130)에 의해 이어져 있다. 상기 원형링(130)은 선택적으로 결합된다.

상기 블레이드(120)는 허브(110)의 원주방향을 따라 등간격으로 3개의 그룹(G1, G2, G3)으로 나누어지는 한편 허브(110)의 길이방향을 따라 2단으로 배열되어 있되, 제1단 블레이드(122)와 제2단 블레이드(124)는 합하여 허브(110)의 원주방향을 따라 그룹을 이룬다.

상기 제1단 블레이드(122)는 공기의 입구측에 형성되고 상기 제2단 블레이드(124)는 공기의 출구측에 형성되어 있다. 상기 제1단 블레이드(122)는 허브(110)의 원주방향을 따라 등간격으로 형성된 3개로 되어 있고, 상기 제2단 블레이드(124)는 두개씩 3그룹으로 허브(110)의 원주방향을 따라 형성되며, 상기 제1단 블레이드(122)의 각1개는 상기 2개의 제2단 블레이드(124, 124) 사이에 위치하여 허브(110)의 원주방향을 따라 상기 2개의 제2단 블레이드(124)와 등간격을 이루고 있다.

도4는 블레이드의 간격을 설명하기 위해 허브의 원주방향을 따라 펼쳐서 나타내는 설명도이다. 나타낸 바와 같이 제1단 블레이드(122)와 제2단 블레이드(124)는 3개의 그룹(G1, G2, G3)을 이루며 허브(110)의 축방향을 따라 인접하여 형성되어 있으며, 허브(110)의 원주방향을 따라 제1단 블레이드(122)는 120도 간격으로 형성되고, 제2단 블레이드(124)는 각 그룹내에서 허브의 원주방향을 따라 2개의 제2단 블레이드(124, 124) 사이간격은 60도이고, 허브의 원주방향을 따라 제1단 블레이드(122)와 제2단 블레이드(124) 사이간격은 30도로 되어 있다.

이와 같이 구성된 본 발명의 실시예에 의한 냉각팬은, 제1단 블레이드에서 작동한 유체를 제2단 블레이드가 승압시키므로 동일 정압조건에서 풍량이 증대한다. 그리고, 블레이드가 그룹으로 형성되어 그룹내의 블레이드 간격은 동일하지만 전체적으로는 블레이드 간격이 비등간격이면서 등간격으로 형성되므로 무게중심이 골로루 분산되고 BPF피크치를 감소하며 그룹에 의해 소음을 분산시키는 효과가 있다. 이러한 구성은 종래 공력 밸런싱을 조화로 랜덤(random)적인 비등간격 팬의 효과보다 현저한 소음감소효과를 가져온다.

한편, 도5 및 도6은 본 발명의 제2실시예의 냉각팬(200)을 나타내는 사시도 및 입면도이다. 본 실시예에서는 제2단 블레이드(224)의 끝단이 원형링(230)에 의해 이어지되, 상기 제1단 블레이드(222)의 끝단과 상기 원형링(230) 사이에는 간격(S)이 형성되어 있다. 이때 상기 제1단 블레이드(222)의 직경은 제2단 블레이드 직경의 0.90~ 0.98배로 되어 있다. 도5 및 도6에서 설명하지 않은 부호 210은 허브를 나타내며, 부호 220은 블레이드 전체를 나타낸다. 나머지 구성은 제1실시예와 동일하므로 자세한 설명은 생략한다.

이러한 본 발명의 제2실시예의 구성은 제1단 블레이드(222)에서 발생한 유동박리가 제2단 블레이드(224)와 상호 충돌하는 것을 피하게 되므로, 팬의 소음원의 하나인 블레이드 끝단 소음을 현저히 줄이는 효과가 있다.

도1은 종래 냉각팬의 블레이드 배열상태도,

도2는 본 발명의 제1실시예가 적용된 냉각팬의 사시도,

도3은 도2의 입면도,

도4는 본 발명의 실시예가 적용된 냉각팬의 블레이드를 허브의 원주방향을 따라 펼친 도면,

도5는 본 발명의 제2실시예가 적용된 냉각팬의 사시도,

도6은 도5의 입면도이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

100, 200 : 냉각팬 110, 210 : 허브

120, 220 : 블레이드 122, 222 : 제1단 블레이드

124, 224 : 제2단 블레이드 130, 230 : 원형링

Claims (5)

1. 구동축에 결합되는 허브와, 상기 허브의 외주면에 소정의 간격으로 형성되는 다수개의 블레이드를 포함하는 냉각팬에 있어서,

   상기 블레이드는 허브의 원주방향을 따라 등간격으로 다수의 그룹으로 나누어지는 한편 허브의 길이방향을 따라 2단으로 배열되어 있되,

   제1단블레이드와 제2단 블레이드는 합하여 허브의 원주방향을 따라 그룹으로 이루어지며,

   각 그룹내의 블레이드는 허브의 원주방향 간격이 동일하게 되어 있고,

   허브의 원주방향을 따라 각 그룹간의 간격은 동일하게 되어 있는 것을 특징으로 하는 냉각팬.
2. 청구항 1에 있어서,

   상기 제1단 블레이드는 공기의 입구측에 형성되고 상기 제2단 블레이드는 공기의 출구측에 형성되고,

   상기 제1단 블레이드는 허브의 원주방향을 따라 등간격으로 형성된 3개로 되어 있으며,

   상기 제2단 블레이드는 두개씩 3그룹으로 허브의 원주방향을 따라 형성되고,

   상기 제1단 블레이드의 각1개는 상기 2개의 제2단 블레이드 사이에 위치하여 허브의 원주방향을 따라 상기 2개의 제2단 블레이드와 등간격을 이루고 있는 것을 특징으로 하는 냉각팬.
3. 청구항 2에 있어서,

   상기 각 그룹에서, 허브의 원주방향을 따라 2개의 제2단 블레이드 사이간격은 60도이고, 허브의 원방향을 따라 제1단 블레이드와 제2단 블레이드 사이간격은 30도로 되어 있는 것을 특징으로 하는 냉각팬.
4. 청구항 1 내지 청구항 3 중의 어느 한 항에 있어서,

   상기 블레이드의 끝단은 원형링에 의해 이어지되,

   상기 제1단 블레이드의 끝단과 상기 원형링 사이에는 간격(s)이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 냉각팬.
5. 청구항 4에 있어서,

   상기 제1단 블레이드 직경은 제2단 블레이드 직경의 0.90~ 0.98배로 되어 있는 것을 특징으로 하는 냉각팬.

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