KR20200142231A

KR20200142231A - 축류팬

Info

Publication number: KR20200142231A
Application number: KR1020190069211A
Authority: KR
Inventors: 박대석
Original assignee: 한온시스템 주식회사
Priority date: 2019-06-12
Filing date: 2019-06-12
Publication date: 2020-12-22

Abstract

본 발명은 차량용 팬 슈라우드에 적용되는 축류팬에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 팬 회전 시 날개의 윗면에서 발생할 수 있는 유동 박리를 방지한 축류팬에 관한 것이다.

Description

축류팬{Axial flow Fan}

축류팬은 일반적으로 팬 쉬라우드 내에 수용 구비되며, 팬 쉬라우드에 축류팬을 회전시키기 위한 모터 등이 고정되고, 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.

도 1은 열교환기 및 축류팬 조립체의 배치의 일 실시예를 도시한 것이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 축류팬(10)은 공기 송풍 방향에 대해서 라디에이터(21) 및 콘덴서(22) 등과 같은 열교환기(20)들과 나란하게 병렬 배치되어, 공기의 강제 대류를 일으킴으로써, 열교환기(20)의 코어로 공기의 흐름이 원활하게 이루어지도록 한다.

도 2는 종래의 축류팬(10)을 나타낸 정면도가 도시되어 있다.

도 2에 도시된 바와 같이, 축류팬(10)은 허브(12) 및 상기 허브(12)의 원주에 방사상으로 배치되는 다수의 날개(11)를 포함하여 형성된다. 날개(11)의 익단측(팬의 반경 방향 외측)에는 다수의 날개(11)들을 서로 연결하는 팬 밴드(13)가 더 구비될 수 있다.

상술된 바와 같이, 상기 축류팬(10)은 열교환기를 통과하는 공기의 흐름을 더욱 원활하게 하기 위해 강제 송풍을 일으키기 위한 것이므로, 송풍 효율을 높이기 위한 날개(11)의 형상 설계가 매우 중요하다.

도 3에는 상술된 날개(11)의 단면도가 도시되어 있다. 도시된 바와 같이 축류팬의 날개(11)는 공기 유동을 만들어 내기 위하여 받음각(α)을 설정하여 디자인되며, 항공기의 날개처럼 에어포일 형태의 단면을 갖도록 구성된다. 위와 같은 날개(11)의 단면 디자인은 공기 유동을 만들어내기에는 유리하지만, 축류팬(10)의 고정압 영역 또는 고속 회전영역에서는, 날개(11)의 윗면(공기 송풍 방향 기준 공기 유입 측)의 점선 영역에서 유동 박리가 일어나게 되고, 이에 따라 정상적인 공기 유동 성분의 분실을 초래하여 축류팬의 송풍 효율이 저하되는 문제가 발생한다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서 본 발명의 목적은, 유동 박리가 예상되는 날개의 윗면 상에 박리방지부를 구성하여 윗면을 따라 유동하는 공기가 박리되기 전에 아랫면으로 유도되도록 한, 축류팬을 제공함에 있다.

또한, 상기 박리방지부는 날개의 전연과 후연 사이의 중간에서 후연 측에 일정거리 이격되도록 배치하여 박리방지부로 인한 날개의 저항 증가를 최소화한 축류팬을 제공함에 있다.

본 발명의 일실시 예에 따른 축류팬은, 허브(120); 상기 허브(120)의 원주에 방사상으로 배치되며 익근이 상기 허브(120)에 결합되는 다수의 날개(110); 및 상기 날개(110)의 윗면을 따라 유동하는 공기가 상기 날개(110)를 관통하여 상기 날개(110)의 아랫면으로 유도되도록 상기 날개(110)에 형성된 박리방지부(150); 를 포함한다.

또한, 상기 박리방지부(150)는, 상기 날개(110)의 윗면에서 외측으로 돌출되는 격벽(151)과, 상기 격벽(151)의 상기 날개(110) 회전 방향 측에 상기 격벽(151)을 따라 형성되며, 상기 날개(110)를 관통하여 형성되는 에어슬릿(155); 으로 구성된다.

또한, 상기 박리방지부(150)는, 상기 날개(110)의 길이 방향을 따라 형성된다.

또한, 상기 박리방지부(150)는, 상기 날개(110)의 길이 방향 익단측에 형성된다.

또한, 상기 박리방지부(150)는, 상기 날개(110)의 후연 측에 형성된다.

또한, 상기 박리방지부(150)는, 상기 날개(110)의 전연과 후연의 중간 지점인 중간점(Mid Pt)을 날개(110)의 길이 방향을 따라 잇는 중간선(Mid Line)에서 후연 측으로 일정거리 이격 형성된다.

또한, 상기 격벽(151)은, 단부가 상기 날개(110)의 회전 방향 측으로 절곡되어 연장 형성된다.

또한, 상기 격벽(151)은, 단부가 상기 날개(110)의 회전 방향 측으로 호를 이루며 연장 형성된다.

또한, 상기 박리방지부(150)는, 상기 날개(110)를 절개 및 절곡하여 형성되며, 상기 절개부에 상기 에어 슬릿(155)이 형성되고, 상기 절곡부를 통해 상기 격벽(151)이 형성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 격벽(151)의 끝단은, 상기 에어 슬릿(155)의 상기 날개(110)의 회전 방향 측에서 상방으로 수직하게 연장된 기준선(L1)을 넘지 않도록 상기 기준선(L1)에서 상기 날개(110)의 회전 반대 방향 측에 형성된다.

상기와 같은 구성에 의한 본 발명의 축류팬은, 박리방지부의 구성을 통해 날개의 윗면에서 발생되는 유동 박리를 정상 유동으로 전환하여 축류팬 운용 시 고정압 영역 몇 고속회전 영역에서 발생할 수 있는 송풍 효율 저하를 방지한 효과가 있다.

또한, 날개의 윗면에서 외측으로 돌출 되는 박리방지부로 인한 저항 증가를 최소화하여 축류팬 회전 시 저항으로 인한 토크 증대를 방지함에 따라 축류팬의 송풍 효율 저하를 방지한 효과가 있다.

도 1은 열교환기 및 축류팬 조립체의 배치의 일 실시예를 나타낸 개략도
도 2는 종래의 축류팬의 정면도
도 3은 도 2의 날개의 단면도(aa')
도 4는 본 발명의 일실시 예에 따른 축류팬의 정면도
도 5는 본 발명의 일실시 예에 따른 날개의 사시도
도 6은 본 발명의 일실시 예에 따른 날개의 단면도(도 4의 AA')
도 7은 본 발명의 일실시 예에 따른 날개의 다양한 실시 예에 따른 단면도

이하, 상기와 같은 본 발명의 일실시예에 대하여 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 4에는 본 발명의 일실시 예에 따른 축류팬(100)의 정면도가 도시되어 있다. 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시 예에 따른 축류팬(100)은 모터에 의해 회전하는 허브(120)와, 허브(120)에 방사상으로 연결되는 다수의 날개(110)와, 날개(110)의 익단을 연결하는 팬 밴드(130)를 포함하여 형성된다.

허브(120)는 축류팬(100)의 중앙 영역을 형성하는 부분으로서, 허브(120)의 중심에 모터의 회전축이 연결된다. 따라서 허브(120)에는 축류팬(100)을 구동하기 위한 팬 모터가 안착될 수 있다. 허브(120)에는 날개(110)의 익근(축류팬의 반경 방향 내측 단부)이 결합될 수 있고, 다수 개의 날개(110)가 허브(120)의 원주 방향을 따라 방사상으로 결합되어 팬 모터에 의한 회전을 통해 다수의 날개(110)를 이동시켜 송풍하도록 구성된다.

날개(110)는 익근이 허브(120)의 원주에 방사상으로 복수 배치되는 구성으로, 허브(120)의 축방향 회전을 통해 허브(120)의 원주 방향을 따라 이동하게 되고, 공기를 축방향으로 이송한다.

한편, 본 발명의 일실시 예에 따른 축류팬(100)은 원형 링 형태로 형성되어 날개(110)의 각 익단(축류팬의 반경 방향 외측 단부)을 연결하는 팬 밴드(130)를 더 포함할 수 있다. 팬 밴드(130)가 더 형성되는 경우에는 전체 축류팬(100)의 구조적인 안전성을 더욱 높일 수 있다.

이때, 본 발명의 일실시 예에 따른 축류팬(100)은 날개(110) 회전 시 날개(110)의 윗면 후연측에서 발생할 수 있는 유동 박리를 방지하기 위한 박리방지부(150)를 포함한다. 박리방지부(150)는 날개(110)의 윗면을 따라 유동하는 공기가 날개(110)를 관통하여 날개(110)의 아랫면으로 흐르도록 공기의 유동을 유도하여 날개(110)의 윗면에서 발생할 수 있는 공기의 유동 박리를 방지하기 위해 구성된다.

따라서 박리방지부(150)는 날개(110)의 윗면에서 외측(공기의 송풍 방향 기준 공기 유입측)으로 돌출 형성되는 격벽(151, 도 6 참조)과, 날개(110)를 관통하는 에어 슬릿(155, 도 6 참조)으로 구성될 수 있다. 또한, 박리방지부(150)는 각각의 날개(110)에 형성될 수 있고, 축류팬(100)의 반경 방향, 즉 날개(110)의 길이 방향을 따라 형성될 수 있다. 본 발명에 따른 축류팬(100)에서는 축류팬(100)의 반경방향을 날개(110)의 길이 방향이라 정의한다.

이하 상기와 같은 구성의 박리방지부(150)에 대하여 도면을 참조하여 더욱 상세히 설명한다.

도 5에는 본 발명의 일실시 예에 따른 날개(110)의 사시도가 도시되어 있고, 도 6에는 본 발명의 일실시 예에 따른 날개(110)의 단면도가 도시되어 있다.

도시된 바와 같이 날개(110)는 회전 방향(축류팬의 원주 방향)을 기준으로 공기와 먼저 접촉되는 영역인 전연(111)(leading edge)과, 전연(111)에 반대되는 측으로 공기가 빠져 나가는 영역인 후연(112)(trailing edge)을 포함한다. 또한, 날개(110) 상에 송풍 방향을 기준으로 공기가 유입되는 측에 윗면(Us, Upper surface)이 형성되고, 공기가 유출되는 측에 아랫면(Ls, Lower surface)이 형성된다.

위와 같은 구조를 갖는 날개(110) 상에서 박리방지부(150)는 날개(110)의 윗면(Us)에 형성될 수 있다. 또한, 날개(110)의 윗면 상에 전연(111)과 후연의 중간지점을 중간점(Mid Pt)이라고 정의할 때, 박리방지부(150)는 날개(110)의 길이 방향을 따라 중간점(Mid)을 이은 선인 중간선(Mid line)에서 후연(112) 측으로 일정거리 이격되어 형성될 수 있다. 이는 박리방지부(150)가 중간선(Mid line)의 전연(111) 측에 형성될 경우 날개(110)의 윗면(Us)에서 상측으로 돌출되는 격벽(151)이 축류팬 회전 시 저항으로 작용할 수 있어 회전 토크 증가에 따른 송풍 효율 저하를 예방하기 위함이다.

또한, 본 발명의 박리방지부(150)는 기본적으로 날개(110)의 길이 방향을 따라 형성될 수 있고, 구체적으로 날개(110)의 길이 방향 외측(날개의 익단 측)에 형성될 수 있다. 이는 날개(110)의 길이 방향 내측(날개의 익근 측)은 축류팬의 회전 속도가 상대적으로 느리고 이에 따른 유동 박리 현상도 적게 발생하기 때문에 날개(110)의 익단측에만 박리방지부(150)를 형성하여 유동 박리를 방지하면서도 축류팬의 회전 저항을 최소화하도록 구성될 수 있다. 또한 날개(110)는 중간선(Mid line)을 기준으로 날개(110)의 길이 방향을 따라 일정하게 이격되어 중간선(Mid line)에 대응되도록 형성될 수도 있고, 날개(110)의 전연(111)을 기준으로 날개(110)의 길이 방향을 따라 일정하게 이격되어 전연(111)에 대응되도록 형성될 수도 있다.

박리방지부(150)는, 도시된 바와 같이 격벽(151)과 에어 슬릿(155)으로 구성될 수 있다. 격벽(151)은 날개(110)의 윗면(Us) 상에서 공기 송풍 방향 기준 공기 유입측(도면상의 상측)으로 연장 형성되며, 단부는 날개(110)의 이동 방향 측(날개의 전연(111) 측)으로 절곡되어 연장 형성될 수 있다. 따라서 날개(110) 회전 시 윗면(Us)을 따라 후연(112)으로 이동하는 공기가 격벽(151)에 막혀 에어 슬릿(155)을 따라 아랫면(Ls)으로 안내되도록 구성된다.

에어 슬릿(155)은 격벽(151)을 따라 날개(110)를 관통하여 형성되며, 윗면(Us)을 따라 후연(112)으로 이동하는 공기의 일부를 아랫면(Ls)으로 배출하도록 구성된다. 에어 슬릿(155)을 따라 공기가 배출됨에 따라 날개(110)의 윗면(Us)에서 발생할 수 있는 공기의 유동 박리를 방지하게 된다.

이때 본 발명의 박리방지부(150)는 날개(110)를 절개하여 절곡함으로써 격벽(151)과 에어 슬릿(155)을 동시에 형성할 수 있다. 즉 날개(110)를 박리방지부(150)가 형성되는 방향을 따라 절개하게 되면, 에어 슬릿(155)이 형성되고, 절개부를 절곡함에 따라 격벽(151)이 형성될 수 있다.

도 7에는 본 발명의 일실시 예에 따른 날개(110)의 박리방지부(150)의 다양한 실시 예에 따른 단면도가 도시되어 있다. 본 발명의 일실시 예에 따른 박리방지부(150)는 도시된 바와 같이 다양한 형상으로 이루어질 수 있다.

즉 본 발명의 제1 실시 예에 따른 박리방지부는, 도 7a에 도시된 바와 같이 날개(110)의 윗면에서 날개(110)의 이동 방향 측으로 사선으로 기울어지게 연장된 상태에서 절곡 형성된 제1 격벽(151a)의 형태로 이루어질 수도 있다.

또한, 본 발명의 제2 실시 예에 따른 박리방지부는, 도 7b에 도시된 바와 같이 날개(110)의 윗면에서 날개(110)의 이동 방향 측으로 호를 이루며 연장되어 절곡부가 형성되지 않는 제2 격벽(151b)의 형태로 이루어질 수도 있다.

아울러, 본 발명의 제3 실시 예에 따른 박리방지부는, 도 7c에 도시된 바와 같이 날개(110)의 윗면에 직교하여 상방으로 연장된 상태에서 절곡 형성된 제3 격벽(151c)의 형태로 이루어질 수도 있다.

다만, 위 세 가지 실시 예 모두 격벽(151a, 151b, 151c)의 단부가 에어 슬릿(155)의 날개 이동 방향 측 상방으로 직교하여 연장된 기준선(L1)을 넘지 않도록 형성되는 것이 바람직하다. 이는 격벽(151a, 151b, 151c)의 단부가 기준선(L1)을 넘게 형성되는 경우 날개(110)의 압축 성형이 불가하기 때문에 제조상의 편의성을 고려하기 위함이다.

본 발명의 상기한 실시 예에 한정하여 기술적 사상을 해석해서는 안 된다. 적용범위가 다양함은 물론이고, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당업자의 수준에서 다양한 변형 실시가 가능하다. 따라서 이러한 개량 및 변경은 당업자에게 자명한 것인 한 본 발명의 보호범위에 속하게 된다.

100 : 축류팬
110 : 날개
120 : 허브
130 : 팬 밴드
150 : 박리방지부
151 : 격벽 155 : 에어 슬릿

Claims

허브(120);
상기 허브(120)의 원주에 방사상으로 배치되며 익근이 상기 허브(120)에 결합되는 다수의 날개(110); 및
상기 날개(110)의 윗면을 따라 유동하는 공기가 상기 날개(110)를 관통하여 상기 날개(110)의 아랫면으로 유도되도록 상기 날개(110)에 형성된 박리방지부(150);
를 포함하는, 축류팬.
제 1항에 있어서,
상기 박리방지부(150)는,
상기 날개(110)의 윗면에서 외측으로 돌출되는 격벽(151)과,
상기 격벽(151)의 상기 날개(110) 회전 방향 측에 상기 격벽(151)을 따라 형성되며, 상기 날개(110)를 관통하여 형성되는 에어슬릿(155);
으로 구성되는, 축류팬.
제 1항 또는 제 2항에 있어서,
상기 박리방지부(150)는,
상기 날개(110)의 길이 방향을 따라 형성되는, 축류팬.
제 3항에 있어서,
상기 박리방지부(150)는,
상기 날개(110)의 길이 방향 익단측에 형성되는, 축류팬.
제 3항에 있어서,
상기 박리방지부(150)는,
상기 날개(110)의 후연 측에 형성되는, 축류팬.
제 5항에 있어서,
상기 박리방지부(150)는,
상기 날개(110)의 전연과 후연의 중간 지점인 중간점(Mid Pt)을 날개(110)의 길이 방향을 따라 잇는 중간선(Mid Line)에서 후연 측으로 일정거리 이격 형성되는, 축류팬.
제 2항에 있어서,
상기 격벽(151)은,
단부가 상기 날개(110)의 회전 방향 측으로 절곡되어 연장 형성되는, 축류팬.
제 2항에 있어서,
상기 격벽(151)은,
단부가 상기 날개(110)의 회전 방향 측으로 호를 이루며 연장 형성되는, 차량용 팬 슈라우드.
제 2항에 있어서,
상기 박리방지부(150)는,
상기 날개(110)를 절개 및 절곡하여 형성되며, 상기 절개부에 상기 에어 슬릿(155)이 형성되고, 상기 절곡부를 통해 상기 격벽(151)이 형성되는 것을 특징으로 하는, 차량용 팬 슈라우드.
제 2항에 있어서,
상기 격벽(151)의 끝단은,
상기 에어 슬릿(155)의 상기 날개(110)의 회전 방향 측에서 상방으로 수직하게 연장된 기준선(L1)을 넘지 않도록 상기 기준선(L1)에서 상기 날개(110)의 회전 반대 방향 측에 형성되는, 차량용 팬 슈라우드.