KR20210050945A - 쿨링팬 - Google Patents

Abstract

본 발명은 블레이드 익단의 두께를 늘리고 밴드의 두께를 증감하여, 블레이드의 풍량을 높이면서 중량을 저감할 수 있어, 팬의 냉각 성능을 향상시킨 쿨링팬에 관한 것으로서, 상기 쿨링팬은 허브; 상기 허브에서 방사상으로 연장되는 복수의 블레이드; 내측이 상기 복수의 블레이드의 익단과 연결되는 밴드; 및 축방향으로 높이 차이를 가지는 상기 블레이드의 익단과 상기 밴드의 내측을 완만하게 연결하는 복수의 리브를 포함한다.

Description

쿨링팬{Cooling fan}

본 발명은 차량용 쿨링팬에 관한 것이다.

일반적으로 자동차에는 엔진의 과열을 방지할 수 있는 냉각수단과, 자동차 내부의 탑승자 공간에 대한 공기 조화기능을 가지는 공기조화수단 등이 설치되어 있다. 이러한 냉각수단과 공기조화수단으로 엔진의 냉각을 위한 라디에이터 및 에어컨 냉매의 냉각을 위한 응축기가 구성되며 그 일면에 팬 쉬라우드가 설치되어 라디에이터 및 응축기의 열교환 효율을 향상시킬 수 있도록 형성된다.

여기에서 차량용 쿨링팬 중에는 에어컨의 냉매를 냉각시키는 응축기 팬(Condenser Fan)과, 엔진의 냉각수를 냉각시키는 라디에이터 팬(Radiator Fan)이 있으며, 상기 쿨링팬들은 각기 해당 팬 모터(Fan Motor)의 구동에 의해 회전하게 된다.

쿨링팬은 도 1과 같이 중심이 되는 허브(10)에 방사상으로 복수개의 메인 블레이드(20)가 형성되고, 메인 블레이드(20)들의 익단부들이 연결되도록 밴드부(30)가 형성된다. 이때, 메인 블레이드(20)의 익단과 밴드부의 연결 부위에 단차가 발생하게 된다. 이러한 단차에 의해, 쿨링팬의 공기 저항이 발생하고, 단차 부위에 마모가 발생하는 문제가 있다.

대한민국 공개특허공보 제10-2016-0083478호

본 발명에 상술한 바와 같은 문제를 해결하고자 안출된 것으로 밴드와 블레이드 사이의 높이차에 의한 공기 마찰과 마모를 방지하기 위한 쿨링팬을 제공하는 것에 목적이 있다.

본 발명이 해결하고자 하는 과제는 이상에서 언급된 과제에 국한되지 않으며 여기서 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 측면에 따르면, 허브; 상기 허브에서 방사상으로 연장되는 복수의 블레이드; 내측이 상기 복수의 블레이드의 익단과 연결되는 밴드; 및 축방향으로 높이 차이를 가지는 상기 블레이드의 익단과 상기 밴드의 내측을 완만하게 연결하는 복수의 리브를 포함하는 쿨링팬을 제공한다.

실시예에 있어서, 상기 밴드는 상기 허브와 마주하는 테두리는 라운드 형상의 라운드부로 형성될 수 있다.

실시예에 있어서, 상기 블레이드는 회전방향으로 배치되는 전연과 후연을 포함하고, 상기 전연이 상기 후연 보다 축방향으로 높게 배치될 수 있다.

실시예에 따르면, 상기 전연은 상기 밴드 보다 축방향으로 돌출되는 돌출부를 포함할 수 있다.

실시예에 따르면, 상기 리브는 일측이 상기 돌출부와 연결되고, 다른 일측이 상기 라운드부와 연결되며, 상기 리브는 일측에서 다른 일측으로 갈수록 축방향 높이가 낮아질 수 있다.

실시예에 따르면, 상기 리브는 상기 밴드의 원주 방향으로 연장되는 경사면을 가질 수 있다.

실시예에 따르면, 상기 리브는 상기 밴드의 원주 방향으로 연장되는 굴곡면을 가질 수 있다.

실시예에 따르면, 상기 리브의 원주방향 길이는 상기 돌출부의 원주방향 길이 보다 크고 서로 이웃한 상기 전연의 사이 거리 보다 작을 수 있다.

실시예에 따르면, 서로 이웃한 상기 전연 사이의 최대거리에 대한 상기 리브의 원주방향 길이의 비는 0.5 미만일 수 있다.

실시예에 따르면, 상기 블레이드, 상기 밴드 및 상기 리브는 인서트 사출에 의하여 일체로 형성될 수 있다.

본 발명에 따른 쿨링팬에 의하면, 블레이드의 전체 중량을 낮추면서 블레이드의 풍량을 증대시킴으로써, 쿨링팬의 냉각 성능을 높이고 소비전력을 낮출 수 있다.

본 발명에 따른 쿨링팬에 의하면, 리브를 통해 밴드에서 축방향으로 돌출된 블레이드 익단 부위의 공기의 충돌을 방지하여, 블레이드의 익단의 마모 현상을 최소화하고 쿨링팬의 사용 수명을 늘릴 수 있다.

도 1은 종래의 쿨링팬을 도시한 도면,
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 쿨링팬의 평면도,
도 3은 도 2에서 A부분을 확대하여 도시한 도면,
도 4는 도 3에서 B방향에서 바라본 도면,
도 5는 도 4에서 경사면의 제2예를 도시한 도면이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.

다만, 본 발명의 기술 사상은 설명되는 일부 실시 예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있고, 본 발명의 기술 사상 범위 내에서라면, 실시 예들간 그 구성 요소들 중 하나 이상을 선택적으로 결합, 치환하여 사용할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에서 사용되는 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는, 명백하게 특별히 정의되어 기술되지 않는 한, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 일반적으로 이해될 수 있는 의미로 해석될 수 있으며, 사전에 정의된 용어와 같이 일반적으로 사용되는 용어들은 관련 기술의 문맥상의 의미를 고려하여 그 의미를 해석할 수 있을 것이다.

또한, 본 발명의 실시예에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다.

본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함할 수 있고, "A 및(와) B, C 중 적어도 하나(또는 한 개 이상)"로 기재되는 경우 A, B, C로 조합할 수 있는 모든 조합 중 하나 이상을 포함할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시 예의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제1, 제2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다.

이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등으로 한정되지 않는다.

그리고, 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 '연결', '결합' 또는 '접속'된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성 요소에 직접적으로 연결, 결합 또는 접속되는 경우뿐만 아니라, 그 구성 요소와 그 다른 구성 요소 사이에 있는 또 다른 구성 요소로 인해 '연결', '결합' 또는 '접속' 되는 경우도 포함할 수 있다.

또한, 각 구성 요소의 "상(위) 또는 하(아래)"에 형성 또는 배치되는 것으로 기재되는 경우, 상(위) 또는 하(아래)는 두 개의 구성 요소들이 서로 직접 접촉되는 경우뿐만 아니라 하나 이상의 또 다른 구성 요소가 두 개의 구성 요소들 사이에 형성 또는 배치되는 경우도 포함한다. 또한, "상(위) 또는 하(아래)"으로 표현되는 경우 하나의 구성 요소를 기준으로 위쪽 방향뿐만 아니라 아래쪽 방향의 의미도 포함할 수 있다.

이하에서는 본 발명의 일 실시예에 따른 쿨링팬에 관하여, 도 2 내지 도 5를 참조로 설명하도록 한다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 쿨링팬의 평면도이고, 도 3은 도 2에서 A부분을 확대하여 도시한 도면이며, 도 4는 도 3에서 B방향에서 바라본 도면이다.

도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 쿨링팬은 허브(110), 복수의 블레이드(120), 밴드(130) 및 복수의 리브(140)를 포함한다. 이때, 상기 허브(110), 상기 복수의 블레이드(120), 상기 밴드(130) 및 상기 복수의 리브(140)는 인서트 사출에 의하여 일체로 형성될 수 있다.

상기 허브(110)는 상기 쿨링팬의 중앙에 배치될 수 있다. 상기 허브(110)는 중심에 회전축(미도시)이 연결될 수 있다. 이때, 상기 허브(110)는 상기 쿨링팬을 구동하기 위한 모터가 안착될 수 있다.

상기 블레이드(120)는 복수로 구비되어, 상기 허브(110)에서 방사상으로 연장된다. 이때, 상기 복수의 블레이드(120)는 원주방향으로 이격 배치될 수 있다. 상기 블레이드(120)는 회전방향에 따라 공기와 먼저 접촉되는 전연(121)과, 상기 전연(121)의 반대측에 공기가 빠져나가는 후연(122)을 포함할 수 있다.

상기 전연(121)은 반경방향으로 갈수록 원주방향 위치가 가변하는 파형의 형상을 가질 수 있다. 그리고, 상기 후연(122)은 반경방향으로 갈수록 원주방향 위치가 가변하는 파형의 형상을 가지며, 상기 전연(121)의 파형보다 굴곡이 클 수 있다.

상기 전연(121)의 익단은 상기 밴드(130) 보다 축방향으로 높게 배치될 수 있다. 이때, 상기 전연(121)은 단부에 상기 밴드(130) 보다 축방향으로 돌출된 돌출부(1221)를 포함할 수 있다.

이때, 쿨링팬의 회전시, 상기 전연(121)과 상기 후연(122)의 압력 차이가 발생하면서, 블레이드(120) 익단에서 보텍스(Vortex)가 발생하게 되며, 쿨링팬의 작동 소음을 증가하게 된다. 이와 같은 보텍스(Vortex)의 발생을 방지하기 위하여 상기 블레이드(120) 익단을 연결하는 밴드(130)를 구비한다.

상기 밴드(130)는 원형 고리 형상으로 형성될 수 있으며, 이에 한정하지 않는다. 상기 밴드(130)는 상기 허브(110)를 향하는 테두리 부분이 라운드지게 형성될 수 있다. 이때, 상기 밴드(130)는 상기 허브(110)와 마주하는 테두리에 라운드부(131)를 포함할 수 있다.

상기 밴드(130)의 축방향 길이는 상기 블레이드(120)의 축방향 길이 보다 작을 수 있다. 상기 밴드(130)는 축방향 두께가 증가할수록 쿨링팬의 전체 중량은 증가하고, 그에 따른 소비 전력이 증가하게 된다. 반면, 블레이드(120)는 축방향 길이가 클수록 풍량이 증가하며, 냉각 성능이 향상된다. 특히 블레이드(120)의 익단의 축방향 길이를 늘릴수록 쿨링팬의 풍량이 현저히 증가할 수 있다. 이에, 본 발명에 따른 쿨링팬은 상기 밴드(130)의 축방향 두께는 낮추고, 블레이드(120)의 익단의 두께는 늘림으로써, 상기 밴드(130)와 상기 블레이드(120)의 익단 사이에 축방향 높이 차이가 발생하게 된다. 이때, 상기 밴드(130)와 상기 블레이드(120)의 익단 사이에 단차가 형성된다.

이때, 상기 쿨링팬이 회전할 경우, 상기 밴드(130)와 상기 돌출부(1211) 사이의 단차에 의해, 상기 라운드부(131)를 따라 유동하는 유동 저항이 발생할 수 있다. 이러한, 유동 저항은 쿨링팬의 소비 전력을 상승시키고, 팬의 냉각 성능을 저하할 수 있다. 이에, 리브(140)를 이용하여 상기 밴드(130)와 상기 돌출부(1211) 사이의 단차를 제거하여, 유동 저항을 낮추는 것이 바람직하다.

이러한 본 발명에 따른 쿨링팬은, 전체 중량을 낮추면서 블레이드의 풍량이 증가하도록 구조를 개선하여, 쿨링팬의 냉각 성능을 높이고 소비 전력을 줄이는 효과가 있다.

상기 리브(140)는 축방향으로 높이 차를 가지는 상기 블레이드(120)의 익단과 상기 밴드(130)의 내측을 완만하게 연결해주는 역할을 한다. 보다 상세하게는, 상기 리브(140)는 상기 돌출부(1221)와 상기 라운드부(131)를 완만하게 이어줄 수 있다. 이때, 상기 리브(140)는 일측이 상기 돌출부(1221)와 연결되고, 다른 일측이 상기 밴드(130)의 라운드부(131)와 연결될 수 있다. 그리고, 상기 리브(140)는 일측에서 다른 일측으로 갈수록 축방향 높이가 낮아질 수 있다.

도 3을 참조하면, 상기 리브(140)는 상기 라운드부(131)를 따라 원주방향으로 연장될 수 있다. 이때, 상기 리브(140)의 반경 방향 폭 보다 원주방향 길이가 클 수 있다. 도 4를 참조하면, 상기 리브(140)의 원주방향 길이(140w)는 상기 돌출부(1211)의 원주방향 길이(120w) 보다 크고 서로 이웃한 상기 전연(121)의 사이 거리 보다 적게 형성될 수 있다. 보다 바람직하게는, 서로 이웃한 상기 전연(121) 사이의 최대거리에 대한 상기 리브(140)의 원주방향 길이(140w)의 비는 0.5 미만일 수 있다.

상기 리브(140)는 원주방향으로 연장되는 경사면(141)을 가질 수 있다. 그리고, 상기 리브(140)는 상기 허브(110) 측을 향하여 배치되는 라운드면(143)을 포함할 수 있다.

도 4를 참조하면, 상기 쿨링팬의 회전 시, 공기는 상기 경사면(141)을 타고 상기 블레이드(120)의 후측으로 이동할 수 있다. 이때 상기 경사면(141)의 축방향으로 가장 돌출된 지점은 상기 돌출부(1221)의 축방향으로 가장 돌출된 지점과 연결될 수 있다. 상기 밴드(130)의 상면을 기준으로 상기 밴드(130)에서 축방향으로 돌출된 길이를 높이라고 가정하면, 상기 경사면(141)의 높이(140h)는 상기 돌출부(1311)의 높이(120h)와 동일할 수 있다.

도 5는 도 4에서 경사면의 제2예를 도시한 도면이다. 여기서, 도 2 내지 도 4와 같은 부호를 가지는 구성은 동일한 형상과 기능을 가지는 동일 부재이므로 반복적인 설명을 생략한다.

도 5를 참조하면, 상기 리브(140)는 원주방향으로 연장되는 굴곡면(142)을 포함할 수 있다. 상기 쿨링팬의 회전 시, 공기는 상기 굴곡면(142)을 타고 상기 블레이드(120)의 후측으로 이동할 수 있다. 이때 상기 굴곡면(142)의 축방향으로 가장 돌출된 지점은 상기 돌출부(1221)의 축방향으로 가장 돌출된 지점과 연결될 수 있다. 상기 밴드(130)의 상면을 기준으로 상기 밴드(130)에서 축방향으로 돌출된 길이를 높이라고 가정하면, 상기 굴곡면(142)의 높이는 상기 돌출부(1311)의 높이(120h)와 동일할 수 있다.

이때, 상기 경사면(141)과 마찬가지로, 상기 굴곡면(142)의 원주방향 길이는 상기 돌출부(1211)의 원주방향 길이(120w) 보다 크고 서로 이웃한 상기 전연(121)의 사이 거리 보다 작을 수 있다. 보다 바람직하게는, 서로 이웃한 상기 전연(121) 사이의 최대거리에 대한 상기 리브(140)의 원주방향 길이(140w)의 비는 0.5 미만일 수 있다.

도면에는 도시하지 않았지만, 상기 굴곡면(142)과 상기 경사면(141)의 위치에 오목하게 형성된 오목면이 배치되는 것도 가능하며, 일측에서 다른 일측으로 갈수록 높이가 낮아지는 형상이라면 다양한 형상으로 설계 변형 가능하다.

상술한 바와 같은 본 발명에 따른 쿨링팬에 의하면, 리브를 통해 밴드에서 축방향으로 돌출된 블레이드 익단 부위의 공기의 충돌을 방지하여, 블레이드의 익단의 마모 현상을 최소화하고 쿨링팬의 사용 수명을 늘릴 수 있다.

상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

110: 허브
120: 블레이드
130: 밴드
131: 경사면
132: 라운드면
140: 리브

Claims (10)

1. 허브;
   상기 허브에서 방사상으로 연장되는 복수의 블레이드;
   내측이 상기 복수의 블레이드의 익단과 연결되는 밴드; 및
   축방향으로 높이 차이를 가지는 상기 블레이드의 익단과 상기 밴드의 내측을 완만하게 연결하는 복수의 리브를 포함하는 쿨링팬.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 밴드는 상기 허브와 마주하는 테두리는 라운드 형상의 라운드부로 형성되는 것을 특징으로 하는 쿨링팬.
   
3. 제1항에 있어서,
   상기 블레이드는 회전방향으로 배치되는 전연과 후연을 포함하고,
   상기 전연이 상기 후연 보다 축방향으로 높게 배치되는 것을 특징으로 하는 쿨링팬.
   
4. 제3항에 있어서,
   상기 전연은 상기 밴드 보다 축방향으로 돌출되는 돌출부를 포함하는 것을 특징으로 하는 쿨링팬.
   
5. 제2항 또는 제4항 있어서,
   상기 리브는 일측이 상기 돌출부와 연결되고, 다른 일측이 상기 라운드부와 연결되며,
   상기 리브는 일측에서 다른 일측으로 갈수록 축방향 높이가 낮아지는 특징으로 하는 쿨링팬.
   
6. 제1항에 있어서
   상기 리브는 상기 밴드의 원주 방향으로 연장되는 경사면을 가지는 것을 특징으로 하는 쿨링팬.
   
7. 제1항에 있어서,
   상기 리브는 상기 밴드의 원주 방향으로 연장되는 굴곡면을 가지는 것을 특징으로 하는 쿨링팬.
   
8. 제4항에 있어서,
   상기 리브의 원주방향 길이는 상기 돌출부의 원주방향 길이 보다 크고 서로 이웃한 상기 전연의 사이 거리 보다 작은 것을 특징으로 하는 팬.
   
9. 제8항에 있어서,
   서로 이웃한 상기 전연 사이의 최대거리에 대한 상기 리브의 원주방향 길이의 비는 0.5 미만인 것을 특징으로 하는 팬.
   
10. 제1항에 있어서,
    상기 블레이드, 상기 밴드 및 상기 리브는 인서트 사출에 의하여 일체로 형성되는 것을 특징으로 하는 팬.

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