KR20220112589A

KR20220112589A - 팬 쉬라우드 조립체

Info

Publication number: KR20220112589A
Application number: KR1020210016309A
Authority: KR
Inventors: 박철은; 김준호; 민옥렬; 이상현
Original assignee: 한온시스템 주식회사
Priority date: 2021-02-04
Filing date: 2021-02-04
Publication date: 2022-08-11
Also published as: US20240084816A1; CN116806289A; DE112022000369T5; US11982287B2; WO2022169204A1

Abstract

본 발명은 쿨링모듈에 구비되는 팬 쉬라우드에 관한 것으로, 본 발명의 목적은 팬의 외측 둘레를 둘러싸는 둘레부 및 열교환기와 대면 결합되는 평면부를 포함하는 팬 쉬라우드에 있어서, 둘레부의 원주방향을 따라 연장되는 제1홀 및 평면부를 향해 연장되어 평면부를 관통하는 제2홀이 연결되어 이루어지는 소음저감홀을 적절한 위치에 형성함으로써, 팬 쉬라우드의 강성 및 내구 저하를 최소화하면서 효과적으로 BPF 소음을 저감하는 팬 쉬라우드를 제공함에 있다.

Description

팬 쉬라우드 조립체 {Fan shroud assembly}

본 발명은 팬 쉬라우드 조립체에 관한 것으로, 보다 상세하기는 공랭식 열교환기에 강제 송풍을 수행하는 팬이 지지되며 열교환기와 결합되는 팬 쉬라우드 조립체에 있어서, 송풍 중 발생되는 소음을 저감할 수 있는 구조를 가지는 팬 쉬라우드 조립체에 관한 것이다.

일반적으로 차량에는 다양한 공조 시스템, 냉각 시스템 등이 설치된다. 대략적으로 구분하자면, 공조 시스템은 차량 탑승자가 존재하는 실내 공간의 공기 온도, 습도 등을 조절하기 위한 냉난방 모듈들을 포함하며, 냉각 시스템은 엔진, 모터 등과 같은 장치들이 과열되지 않도록 냉각하는 모듈들을 포함한다. 이러한 다양한 모듈들은 냉매, 냉각수 등과 같은 열교환매체를 순환시키면서 열을 옮김으로써 원하는 냉방, 난방, 냉각 등의 작용을 구현하도록 이루어진다.

이와 같은 공조 또는 냉각 시스템은 다양한 열교환기를 포함하는데, 그 중 외부 공기에 의해 내부 열교환매체를 냉각하는 공랭식 열교환기가 있다. 잘 알려진 바와 같이 공랭식 열교환기의 코어로 흐르는 공기의 속도가 빠를수록 열교환효율이 높아지므로, 단순히 주행풍으로만 열교환되도록 하지 않고 공랭식 열교환기의 전면에 팬 쉬라우드를 결합하여 열교환기 코어 쪽으로 강제 송풍을 수행하도록 하는 것이 일반적이다. 팬 쉬라우드란, 허브 및 복수 개의 블레이드를 포함하는 팬 및 상기 팬을 회전시키기 위한 모터를 안정적으로 지지하여 다른 장치에 결합할 수 있게 해 주는 일종의 장치 조립용 부품이다.

도 1은 일반적인 팬 쉬라우드 조립체의 사시도를 도시한다. 도시된 바와 같이, 팬 쉬라우드(100)는 팬(200)의 외측 둘레를 둘러싸는 둘레부(110) 및 열교환기와 대면 결합되는 평면부(120)를 포함하여 형성된다. 상기 둘레부(110)의 중심부에는 상기 팬(200)이 발생시킨 공기 유동을 통과시켜 송풍이 이루어지도록 하는 빈 공간인 통풍구(150)가 형성되며, 상기 통풍구(150) 중심에 형성된 허브부(151)에 상기 팬(200) 축에 구비되는 모터가 수용 지지된다. 상기 허브부(151)의 위치를 안정적으로 고정 지지하기 위하여 도시된 바와 같이 상기 허브부(151)를 중심으로 방사상으로 배치되는 복수 개의 고정대(152)가 형성되는데, 상기 고정대(152)의 양단은 각각 상기 둘레부(110)의 내주연 및 상기 허브부(151)의 외주연에 연결된다. 이 때 상기 고정대(152)의 너비를 확장하여 적절한 강성을 확보하고자, 상기 고정대(152)와 연결되는 상기 둘레부(110)의 내주연 너비를 확장하도록, 상기 둘레부(110) 두께는 상기 평면부(120) 두께보다 크게 형성되는 것이 일반적이다. 즉 도 1 하측에 도시된 확대도에 잘 나타난 바와 같이, 상기 평면부(120)의 표면에서 볼 때 상기 둘레부(110)가 돌출되어 상기 둘레부(110)의 측면이 보이게 된다. 도 1 확대도에서는 상기 둘레부(110) 및 상기 평면부(120)의 경계가 잘 나타나 보이지 않으므로 상기 둘레부 쪽을 연한 색으로, 상기 평면부(120) 쪽을 진한 색으로 표시하였다.

한편 팬이 강제 송풍을 수행하는 과정에서 필연적으로 상당한 소음이 발생한다. 보다 구체적으로 설명하자면, 일반적으로 유체기계에서 유체이송날개에 의해 이송된 유체와 유체기계의 컷오프(cut-off)부를 통과할 때 날개수 및 회전수의 곱으로 나타나는 주파수를 가지는 맥동파형의 소음이 발생하며, 이를 BPF(Blade Pass Frequency) 소음이라 한다. 상기 팬(200)의 블레이드가 상술한 유체이송날개에 해당하며, 상기 통풍구(150)가 상술한 컷오프부에 해당하여, 상기 팬(200) 작동 시 상기 팬 쉬라우드 조립체에서도 BPF 소음이 상당히 발생하게 된다.

이러한 BPF 소음을 저감시키고자 팬 쉬라우드의 형상이나 구조를 개선하기 위한 연구가 다양하게 많이 이루어져 왔다. 한 예로, 한국특허공개 제2013-0111744호("소음 저감용 팬 쉬라우드", 2013.10.11.)에서는, 도 1의 팬 쉬라우드를 기준으로 설명하자면, 상기 둘레부(110)의 외주연에 밀접 배치되어 상기 평면부(120)를 관통하도록 형성되는 복수 개의 장홀 및 단홀이 형성되는 팬 쉬라우드를 개시한다. 이처럼 상기 팬 쉬라우드 상의 적절한 위치에 홀을 형성함으로써 상기 통풍구(150)를 통과하는 공기 흐름을 일부 제어함으로써 BPF 소음을 저감하는 기술이 다양하게 연구되어 있다.

다른 예로, "Reduction of the BPF Noise Radiated from an Engine Cooling Fan"(Yoshida K. et al., SAE 2014 World Congress & Exhibition, April 01, 2014)에서는 팬 쉬라우드의 형상을 변경함으로써 BPF 소음을 저감하고자 하는 시도가 있었다. 도 2는 이러한 종래의 연구에 따른 BPF 소음 저감을 위한 팬 쉬라우드 형상 변경 실시예이다. 일반적인 팬 쉬라우드의 형상은, 도 1, 도 2 상측도면에 도시된 바와 같이, 상기 평면부(120)가 열교환기 코어 형상에 대응되는 대략 직사각형으로 형성되며, 상기 평면부(120)의 중심부에 상기 둘레부(110)가 형성되는 형태로 되어 있다. 상기 팬(200) 블레이드와 상기 팬 쉬라우드의 간극이 작은 부분을 협소부라 할 때, 이러한 협소부에서 상당히 많은 BPF 소음이 발생된다는 점이 알려져 있다. 도 2의 연구에서는, 도 2 하측도면에 도시된 바와 같이, 상기 팬(200)의 회전이 진행하는 방향의 협소부에 추가적인 공기유동공간을 형성함으로써 결과적으로 협소부를 확장하여 BPF 소음을 저감하는 형상 변경을 제시한다. 그러나 이러한 형상 변경은, 팬 쉬라우드가 비대칭적인 형상을 형성하게 됨으로써 원치않은 진동이 발생하게 될 우려가 있으며, 이는 팬 쉬라우드 및 그 조립체의 강성 및 내구성을 저하시키는 원인이 되며, 이러한 불필요한 진동에 의하여 새로운 진동소음이 발생할 우려도 있다. 뿐만 아니라 추가적인 공기유동공간이 원래의 팬 쉬라우드 형상으로부터 돌출 형성됨에 따라, 쿨링모듈 조립 및 차량 패키지 적용 시 주변물과의 간섭이 불가피하게 되는 문제도 있다.

1. 한국특허공개 제2013-0111744호("소음 저감용 팬 쉬라우드", 2013.10.11.)

1. "Reduction of the BPF Noise Radiated from an Engine Cooling Fan"(Yoshida K. et al., SAE 2014 World Congress & Exhibition, April 01, 2014)

따라서, 본 발명은 상기한 바와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 팬의 외측 둘레를 둘러싸는 둘레부 및 열교환기와 대면 결합되는 평면부를 가지는 팬 쉬라우드를 포함하는 팬 쉬라우드 조립체에 있어서, 둘레부의 원주방향을 따라 연장되는 제1홀 및 평면부를 향해 연장되어 평면부를 관통하는 제2홀이 연결되어 이루어지는 소음저감홀을 적절한 위치에 형성함으로써, 팬 쉬라우드의 강성 및 내구 저하를 최소화하면서 효과적으로 BPF 소음을 저감하는 팬 쉬라우드 조립체를 제공함에 있다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 팬 쉬라우드 조립체는, 모터의 회전축에 결합되는 허브 및 상기 허브의 외주면에 형성되는 복수 개의 블레이드를 포함하는 팬(200); 상기 팬(200)의 외측 둘레를 둘러싸는 둘레부(110), 열교환기와 대면 결합되는 평면부(120), 상기 둘레부(110)의 중심부에 빈 공간 형태로 형성되어 상기 팬(200)이 발생시킨 공기 유동을 통과시켜 송풍이 이루어지도록 하는 통풍구(150), 상기 통풍구(150) 중심에 형성되며 상기 팬(200) 축에 구비되는 모터가 수용 지지되는 허브부(151), 상기 둘레부(110)의 내주연 및 상기 허브부(151)의 외주연에 연결되며 상기 허브부(151)를 중심으로 방사상으로 배치되는 복수 개의 고정대(152)를 포함하는 팬 쉬라우드(100); 를 포함하고, 상기 둘레부(110)가 상기 평면부(120) 표면으로부터 돌출되어 측면이 형성되되, 상기 통풍구(150)를 통과하는 공기 유동 일부를 제어하도록, 상기 둘레부(110) 측면 상에 상기 통풍구(150)와 연통되게 관통 형성되는 소음저감홀(10)이 적어도 하나 형성될 수 있다.

이 때 상기 소음저감홀(10)은, 상기 둘레부(110) 측면 상에서 상기 둘레부(110)의 원주방향을 따라 연장되는 제1홀(11)로 형성될 수 있다.

또한 상기 소음저감홀(10)은, 상기 둘레부(110) 측면 상에서 상기 제1홀(11)에 대하여 경사지게 상기 평면부(120)를 향해 연장되어 상기 평면부(120)까지 관통하는 제2홀(12)이 연결되어 이루어질 수 있다.

또한 상기 소음저감홀(10)은, 상기 제1홀(11) 및 상기 제2홀(12)이 수직하게 연결될 수 있다.

또한 상기 둘레부(110)가 형성하는 원형 및 상기 평면부(120)가 형성하는 직사각형이 겹치거나 서로 접근 배치되는 부위를 협소부라 할 때, 상기 팬 쉬라우드(100)에는, 상기 둘레부(110)의 원형 및 상기 평면부(120)의 직사각형이 겹치는 상측협소부 및 하측협소부, 상기 둘레부(110)의 수평방향 길이가 최대가 되는 위치 즉 상기 둘레부(110)의 수직방향 중심선 위치인 제1, 2중간협소부가 존재하되, 상기 소음저감홀(10)은, 상기 상측협소부, 상기 하측협소부, 상기 제1, 2중간협소부 중 선택되는 적어도 하나의 위치에 형성될 수 있다.

또한 상기 소음저감홀(10)은, 상기 제1, 2중간협소부 중 선택되는 어느 하나에만 형성될 수 있다.

또한 상기 소음저감홀(10)은, 상기 제1, 2중간협소부의 폭을 상기 제1, 2중간협소부 위치에서 상기 둘레부(110)의 원형 및 상기 평면부(120)의 직사각형 간의 폭이라 할 때, 상기 제1, 2중간협소부의 폭이 서로 다를 경우 폭이 더 좁은 쪽에만 형성될 수 있다.

또한 상기 소음저감홀(10)은, 상기 제1홀(11)의 길이가 상기 제2홀(12)의 길이보다 크고 상기 둘레부(110)의 원주길이의 5%보다 작게 형성될 수 있다.

보다 구체적으로 상기 소음저감홀(10)은, 상기 제1홀(11)의 길이가 30~50mm 범위 내로 형성될 수 있다.

또한 상기 소음저감홀(10)은, 하나의 상기 제1홀(11) 당 상기 제2홀(12)이 적어도 하나 형성될 수 있다.

또한 상기 소음저감홀(10)은, 하나의 상기 제1홀(11) 당 하나의 상기 제2홀(12)이 형성되되, 상기 제2홀(12)은 상기 제1홀(11) 연장방향으로 중심위치에 형성될 수 있다.

또한 상기 소음저감홀(10)은, 상기 제1홀(11) 및 상기 제2홀(12)의 너비가 10~30mm 범위 내로 형성될 수 있다.

또한 상기 둘레부(110)는, 상기 둘레부(110)의 외주면 일정영역을 따라 톱니 형태로 형성되어 배열되는 와류방지톱니(115)를 포함하되, 상기 소음저감홀(10)은 상기 와류방지톱니(115)가 형성된 영역 이외의 영역에 형성될 수 있다.

본 발명에 의하면, 팬 쉬라우드의 적절한 위치에 최적화된 형상의 홀을 형성함으로써 효과적으로 BPF 소음을 저감하는 큰 효과가 있다. 보다 구체적으로는, 본 발명에서는 팬 쉬라우드에서 팬을 둘러싸는 둘레부의 원주방향을 따라 연장되는 제1홀 및 열교환기와 대면되는 평면부를 향해 연장되어 평면부까지 관통하는 제2홀이 연결되어 이루어지는 소음저감홀을, 공기의 유동이 모이는 팬 쉬라우드의 중앙선 부분에 형성함으로써, 둘레부와 공기의 간섭을 줄여 BPF 소음을 효과적으로 저감한다.

또한 본 발명에 의하면, 이러한 소음저감홀을 불필요하게 많이 다수 개로써 형성할 필요가 없다. 일반적으로 어떠한 구조물에든 홀을 형성하게 되면 불가피하게 강성 및 내구가 저하되는데, 이러한 홀 개수를 최소화함으로써 결과적으로 강성 및 내구 저하를 최소화할 수 있다는 장점이 있다.

뿐만 아니라, 종래에 BPF 소음 저감을 위하여 협소부에 추가적인 공기유동공간을 형성하는 경우 팬 쉬라우드의 형상 비대칭으로 인하여, 추가적인 진동 발생 및 이러한 진동에 의하여 강성 및 내구 저하, 새로운 진동 소음 발생 등의 문제가 있었던 것을 고려할 때, 본 발명에 의하면 팬 쉬라우드의 형상에 비대칭성을 전혀 유발하지 않기 때문에 이러한 문제를 원천적으로 배제하는 효과도 있다. 더불어 종래의 경우 추가적인 공기유동공간이 돌출 형성됨으로써 쿨링모듈 패키징 시 주변물과의 불필요한 간섭 문제가 발생하였으나 본 발명에서는 이러한 문제 역시 전혀 발생시키지 않는다.

도 1은 종래의 팬 쉬라우드 조립체의 사시도.
도 2는 종래의 BPF 소음 저감을 위한 팬 쉬라우드 형상 변경 실시예.
도 3은 본 발명의 팬 쉬라우드 조립체의 사시도.
도 4는 본 발명의 팬 쉬라우드 조립체의 측면도.
도 5는 본 발명의 팬 쉬라우드 조립체의 정면도.
도 6은 본 발명의 소음저감홀 최적위치 도출을 위한 실험 실시예.
도 7은 본 발명의 소음저감홀 기본형상 도출을 위한 실험 실시예.
도 8은 본 발명의 소음저감홀 최적형상 도출을 위한 실험 실시예.
도 9는 본 발명의 소음저감홀 형상의 여러 실시예.

이하, 상기한 바와 같은 구성을 가지는 본 발명에 의한 팬 쉬라우드 조립체를 첨부된 도면을 참고하여 상세하게 설명한다.

[1] 본 발명에 의한 소음저감홀을 가지는 팬 쉬라우드 구성 전반

도 3은 본 발명의 팬 쉬라우드 조립체의 사시도를, 도 4는 측면도를, 도 5는 정면도를 각각 도시한다. 도 3 내지 도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명의 팬 쉬라우드(100)는 기본적인 형상은 일반적인 팬 쉬라우드와 마찬가지로, 팬(200)의 외측 둘레를 둘러싸는 둘레부(110) 및 열교환기와 대면 결합되는 평면부(120)를 포함한다. 물론 상기 둘레부(110)의 중심부에는 공기 송풍이 이루어지는 통풍구(150)가 형성되고, 상기 통풍구(150)에는 모터를 수용 지지하는 허브부(151) 및 허브부(151)를 고정 지지하는 고정대(152) 등이 형성된다. 또한 상기 둘레부(110)는, 역시 일반적인 팬 쉬라우드와 마찬가지로, 상기 평면부(120) 표면으로부터 돌출되어 측면이 형성된다. 상기 둘레부(110)는, 상기 둘레부(110)의 외주면 일정영역을 따라 톱니 형태로 형성되어 배열되는 와류방지톱니(115)를 포함할 수 있다. 도 3 내지 도 5의 확대도에서도, 앞서 도 1의 확대도에서와 마찬가지로, 상기 둘레부(110) 및 상기 평면부(120)의 경계가 잘 나타나 보이지 않으므로 상기 둘레부(110) 쪽을 연한 색으로, 상기 평면부(120) 쪽을 진한 색으로 표시하였다.

이 때 본 발명의 팬 쉬라우드(100)는 상기 둘레부(110) 측면 상에 상기 통풍구(150)와 연통되게 관통 형성되는 소음저감홀(10)이 적어도 하나 형성되게 함으로써, 상기 통풍구(150)를 통과하는 공기 유동 일부를 제어하여 이러한 공기 유동에 의하여 발생되는 BPF 소음을 저감한다. 이 때 상기 둘레부(110)에 상기 와류방지톱니(115)가 형성될 경우, 상기 소음저감홀(10)은 상기 와류방지톱니(115)가 형성된 영역 이외의 영역에 형성되는 것이 바람직하다. 이처럼 상기 소음저감홀(10)을 통해 의도적이고 추가적인 공기 유동을 만들어 주면, 원래의 공기 유동에서 BPF 소음이 발생되던 유동 형태를 바꾸어 줄 수 있으며, 이에 따라 결과적으로 BPF 소음을 저감할 수 있게 된다.

본 발명의 소음저감홀(10)은, 기본적으로 상기 둘레부(110) 측면 상에서 상기 둘레부(110)의 원주방향을 따라 연장되는 제1홀(11)로 형성될 수 있다. 여기에 더하여 본 발명의 소음저감홀(10)은, 도 3의 확대도에 상세히 도시되어 있는 바와 같이, 상기 둘레부(110) 측면 상에서 상기 제1홀(11)에 대하여 경사지게 상기 평면부(120)를 향해 연장되어 상기 평면부(120)까지 관통하는 제2홀(12)이 연결되어 이루어지는 형태로 형성될 수 있다. 이 때 특히 상기 제1홀(11) 및 상기 제2홀(12)이 수직하게 연결되는 것이 바람직하다. 도 4는 상기 팬 쉬라우드(100)의 측면도로서, 도 4의 확대도에서 볼 때 상기 둘레부(110) 측면 상에 형성된 상기 제1홀(11) 및 상기 제2홀(12)의 일부가 잘 나타나 보인다. 도 5는 상기 팬 쉬라우드(100)의 정면도로서, 정면에서 볼 때에는 상기 둘레부(110) 측면이 보이지 않으므로, 도 5의 확대도에서는 상기 제2홀(12)의 끝단 일부만이 나타나 보인다.

이와 같은 특수한 형상을 가지는 본 발명의 소음저감홀(10)이 상기 팬 쉬라우드(100) 상의 적절한 위치에 형성됨으로써, BPF 소음을 매우 효과적으로 저감할 수 있다. 이하에서 상기 소음저감홀(10)의 최적위치, 기본형상, 최적형상 등을 도출하기 위한 여러 실시예들을 보다 상세히 설명한다.

[2] 본 발명의 팬 쉬라우드에서 소음저감홀 최적위치 도출 실시예

도 6은 본 발명의 소음저감홀 최적위치 도출을 위한 실험 실시예를 도시한다. 앞서 설명한 바와 같이, 상기 팬 쉬라우드(100)에서 상기 둘레부(110)는 대략 원형을 형성하며, 상기 평면부(120)는 대략 직사각형을 형성한다. 즉 상기 팬 쉬라우드(100)는 상기 둘레부(110)가 형성하는 원형 및 상기 평면부(120)가 형성하는 직사각형이 합쳐진 형태를 가지게 된다.

상기 둘레부(110)의 중심부에 상기 통풍구(150)가 형성되며, 상기 평면부(120)는 열교환기와 대면 결합되는 바, 상기 둘레부(110)가 형성하는 원형 및 상기 평면부(120)가 형성하는 직사각형이 겹치거나 서로 접근 배치되는 부위에 공기가 상대적으로 더 많이 쌓여서 모이게 되며, 이처럼 상대적으로 협소한 영역에서 대량의 공기 유동이 이루어짐에 따라 BPF 소음이 발생하게 된다. 도 6에 도시된 실시예에서의 상기 팬 쉬라우드(100)에는, 일단 상기 둘레부(110)의 원형 및 상기 평면부(120)의 직사각형이 겹치는 상측협소부 및 하측협소부가 존재하며, 상기 둘레부(110)의 수평방향 길이가 최대가 되는 위치 즉 상기 둘레부(110)의 수직방향 중심선 위치인 제1, 2중간협소부가 존재한다. 앞서 설명한 바와 같이 상기 소음저감홀(10)은 BPF 소음을 저감하기 위한 것이므로, 상기 소음저감홀(10)은 이러한 협소부들(상기 상측협소부, 상기 하측협소부, 상기 제1, 2중간협소부) 중 선택되는 적어도 하나의 위치에 형성되는 것이 바람직하다.

한편 상기 소음저감홀(10)은, 구조물의 구조적 강성 측면에서 생각할 때 구조물에 대한 흠집이라고 볼 수 있으며, 따라서 상기 팬 쉬라우드(100)의 강성 및 내구를 고려할 때 상기 소음저감홀(10)이 최소한으로 형성되는 것이 바람직하다. 각 협소부들에서 야기될 수 있는 문제점이나 상대적 장단점을 살펴보면 다음과 같다.

상기 상측협소부는 도 6에서 Sample_A2로 표시된 부분이다. 상기 상측협소부에 상기 소음저감홀(10)을 형성하는 경우, 차량의 다양한 부품들이 서로 조립 결합되는 과정에서 주변물이 배치되는 경우가 많으며, 또한 위에서 떨어진 이물질이 상기 소음저감홀(10)을 통과하여 상기 팬(200)을 향해 떨어져내림으로써 상기 팬(200)에 원치않은 충격을 주게 될 위험이 있다.

상기 하측협소부는 도 6에서 Sample_A3로 표시된 부분이다. 그런데 대부분의 경우 상기 하측협소부 위치에는 열교환기에서 발생되는 응축수 등의 잉여 수분을 배출하기 위한 배출구가 형성되어 있다. 따라서 추가적인 홀을 더 형성하기가 여의치 않다.

상기 제1중간협소부는 도 6에서 Sample_A1으로 표시된 부분이며, 상기 제2중간협소부는 도 6에서 Sample_A4로 표시된 부분이다. 상기 제1, 2중간협소부는 모두 상기 팬 쉬라우드(100)의 수직방향 중심선 위치에 있으며, 주변부에 비해 상대적으로 공기가 많이 모이는 곳이므로 상기 소음저감홀(10)을 형성하기에 적합하다. 이 때 상기 제1, 2중간협소부 둘 다에 상기 소음저감홀(10)을 형성하는 것보다는, 앞서도 설명하였듯이 상기 팬 쉬라우드의 강성 및 내구를 고려하여 둘 중 하나를 선택하여 상기 소음저감홀(10)을 형성하는 것이 바람직하다. 도 6에 예시적으로 도시된 상기 팬 쉬라우드(100)는 상기 제1중간협소부 및 상기 제2중간협소부의 폭, 즉 상기 둘레부(110)의 원형 및 상기 평면부(120)의 직사각형 간의 폭이 거의 동등하게 형성되므로, 둘 중 어느 쪽을 선택하여도 무방할 것이다. 한편, 상기 팬 쉬라우드(100)가 도 6과 같이 좌우대칭형으로만 형성되는 것은 아니며, 상기 통풍구(150)가 좌우 중 어느 한쪽으로 편향되게 형성되는 경우도 있다. 이러한 경우 상기 제1, 2중간협소부의 폭이 서로 달라지게 될 것이 당연하며, 이러한 경우 공기가 더 많이 누적되는 쪽은 당연히 더 좁은 폭을 갖는 부분이 될 것이다.

이러한 다양한 사항을 고려할 때, 상기 소음저감홀(10)은, 기본적으로는 상기 제1, 2중간협소부 위치 중 선택되는 어느 하나에만 형성되는 것이 바람직하다. 또한 상기 제1, 2중간협소부의 폭을 상기 제1, 2중간협소부 위치에서 상기 둘레부(110)의 원형 및 상기 평면부(120)의 직사각형 간의 폭이라 할 때, 상기 제1, 2중간협소부의 폭이 서로 다를 경우 폭이 더 좁은 쪽에만 형성되는 것이 가장 바람직하다.

[3] 본 발명의 팬 쉬라우드에서 소음저감홀 기본형상 도출 실시예

도 7은 본 발명의 소음저감홀 기본형상 도출을 위한 실험 실시예를 도시한다. 말하자면 도 7의 실험은 상기 소음저감홀(10)이 상기 제1홀(11) 및 상기 제2홀(12)이 결합된 형상, 즉 본 발명의 상기 소음저감홀(10)의 기본형상으로 도출되는 과정의 실험이다.

도 7 상측도면 즉 Sample_B1으로 표시된 실험에서는 상기 소음저감홀(10)을 형성하지 않은 것으로, 즉 도 1에 도시된 종래의 팬 쉬라우드에 해당한다. 도 7 중간도면 즉 Sample_B2로 표시된 실험에서는 상기 소음저감홀(10)이 상기 제1홀(11)만으로 형성되게 하였다. 마지막 도 7 하측도면 즉 Sample_B3로 표시된 실험에서는 상기 소음저감홀(10)이 상기 제1홀(11)에 상기 제2홀(12)을 더 뚫어 공기가 좀더 잘 빠져나가도록 하였다.

표 1의 결과에 잘 나타나는 바와 같이, 종래의 팬 쉬라우드 즉 상기 소음저감홀(10)이 형성되지 않은 Sample_B1에 비해, 상기 제1홀(11)로만 형성되는 상기 소음저감홀(10)을 가지는 Sample_B2에서 BPF 소음이 약 2.5dB 가량 저감됨을 확인할 수 있다. 또한 Sample_B2에 비해, 상기 제1홀(11) 및 상기 제2홀(12)의 결합 형태로 형성되는 상기 소음저감홀(10)을 가지는 Sample_B3에서 BPF 소음이 약 3dB 가량 저감되어, 더욱 우수한 성능을 보임을 확인할 수 있다. 즉 상기 제2홀(12)을 더 형성함으로써 누적된 공기가 더욱 원활히 배출됨에 따라 결과적으로 BPF 소음 저감 효과가 더 커진다는 것이 실험적으로 증명되었다.

본 발명의 소음저감홀(10)이 상기 제1홀(11) 및 상기 제2홀(12)의 결합 형태로 형성되게 한 것은 상기와 같은 실험 결과를 반영한 것이다.

[4] 본 발명의 팬 쉬라우드에서 소음저감홀 최적형상 도출 실시예

도 8은 본 발명의 소음저감홀 최적형상 도출을 위한 실험 실시예를 도시한다. 보다 명확하게는, 도 8에서는 상기 제1홀(11)의 길이를 여러 가지로 달리하여 실험한 것이다. 도 8 상측도면~하측도면 각각의 Sample_C1~C3는 순차적으로 상기 제1홀(11) 길이가 45mm, 35mm, 25mm가 되게 하여 실험한 것으로, 구체적인 실험조건은 하기의 표 2에 기재되어 있다.

표 2의 결과에 잘 나타나는 바와 같이, 상기 제1홀(11) 길이가 길수록 BPF 소음 저감 효과가 크게 나타난다. 구체적으로, 상기 제1홀(11) 길이가 45mm인 Sample_C1에서는 BPF 소음이 약 3dB 가량 저감되며, 상기 제1홀(11) 길이가 35mm인 Sample_C2에서는 BPF 소음이 약 2.5dB 가량 저감되며, 상기 제1홀(11) 길이가 25mm인 Sample_C3에서는 BPF 소음이 약 2dB 가량 저감됨을 확인할 수 있다.

이처럼 상기 제1홀(11) 길이가 길수록 BPF 소음 저감 효과가 크다는 점만 놓고 보면 상기 제1홀(11) 길이는 길수록 좋다고 생각할 수 있다. 그러나 앞서 설명한 바와 같이 상기 소음저감홀(10) 자체가 상기 팬 쉬라우드(100)에 있어서는 구조적 손상부로서 작용할 수 있기 때문에, 상기 소음저감홀(10)이 지나치게 크게 형성되는 것은 원치않은 강성 및 내구 저하를 야기할 수 있다.

이러한 여러 사항을 고려할 때, 상기 소음저감홀(10)은, 상기 제1홀(11)의 길이가 상기 제2홀(12)의 길이보다 크고 상기 둘레부(110)의 원주길이의 5%보다 작게 형성되는 것이 바람직하다. 일반적인 상기 팬 쉬라우드(100)의 규격을 고려하여 보다 구체적인 수치로 나타내자면, 상기 소음저감홀(10)은, 상기 제1홀(11)의 길이가 30~50mm 범위 내로 형성되는 것이 바람직하다.

도 9는 본 발명의 소음저감홀 형상의 여러 실시예를 도시한다. 도 9의 Sample_D1은 앞서 수행된 실험에서와 같이 하나의 상기 제1홀(11) 당 하나의 상기 제2홀(12)이 형성되되, 상기 제2홀(12)은 상기 제1홀(11) 연장방향으로 중심위치에 형성되는 경우이다. 도 9의 Sample_D2~D4는 하나의 상기 제1홀(11) 당 상기 제2홀(12)이 복수 개 형성되는 경우로서, Sample_D2는 상기 제2홀(12)이 상기 제1홀(11)의 양끝단에 형성되는 경우, Sample_D3는 상기 제2홀(12)이 복수 개이되 상기 제1홀(11)의 중심위치에 편향 형성되는 경우, Sample_D4는 상기 제2홀(12)이 상기 제1홀(11)의 양끝단 및 중심위치 모두에 형성되는 경우를 각각 도시한다.

상기 제2홀(12)이 많이 형성될수록 공기 배출 효과가 높아질 것을 기대할 수 있으나, 실제로는 상기 제2홀(12)이 상기 제1홀(11)의 중심위치에 형성되는 경우에 공기 배출 효과가 좋았으며, 양끝단으로 갈수록 효과가 상당히 떨어지는 경향이 있었다. 뿐만 아니라 제작성 관점에서 볼 때, 상기 소음저감홀(10)의 형상이 복잡할수록 제작이 어려워지는 문제가 있다. 이러한 점을 고려할 때, 상기 소음저감홀(10)은, 도 9의 Sample_D1과 같이 하나의 상기 제1홀(11) 당 하나의 상기 제2홀(12)이 형성되되, 상기 제2홀(12)은 상기 제1홀(11) 연장방향으로 중심위치에 형성되게 하는 것이 가장 바람직하다.

한편 상기 제1홀(11) 및 상기 제2홀(12)의 너비에 대해서도 고려해 볼 수 있다. 설계 용이성을 고려하자면 상기 제1홀(11) 및 상기 제2홀(12)의 너비가 동일하게 형성되게 하는 것이 가장 용이하겠으나, 공기 배출 효과를 고려하자면 상기 제1홀(11)의 너비보다 상기 제2홀(12)의 너비가 크게 형성되게 하는 것도 고려해 볼 수 있다. 다만 앞서도 지적한 바와 같이 상기 소음저감홀(10)의 존재로 인하여 상기 팬 쉬라우드(100)의 강성 및 내구를 불필요하게 과도히 저감시키지 않도록, 일반적인 상기 팬 쉬라우드(100)의 규격을 고려할 때, 상기 제1홀(11) 및 상기 제2홀(12)의 너비가 10~30mm 범위 내로 형성되게 하는 것이 바람직하다.

본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 아니하며, 적용범위가 다양함은 물론이고, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이다.

100 : 팬 쉬라우드
110 : 둘레부 120 : 평면부
150 : 통풍구
151 : 허브부 152 : 고정대
10 : 소음저감홀
11 : 제1홀 12 : 제2홀

Claims

모터의 회전축에 결합되는 허브 및 상기 허브의 외주면에 형성되는 복수 개의 블레이드를 포함하는 팬; 상기 팬의 외측 둘레를 둘러싸는 둘레부, 열교환기와 대면 결합되는 평면부, 상기 둘레부의 중심부에 빈 공간 형태로 형성되어 상기 팬이 발생시킨 공기 유동을 통과시켜 송풍이 이루어지도록 하는 통풍구, 상기 통풍구 중심에 형성되며 상기 팬 축에 구비되는 모터가 수용 지지되는 허브부, 상기 둘레부의 내주연 및 상기 허브부의 외주연에 연결되며 상기 허브부를 중심으로 방사상으로 배치되는 복수 개의 고정대를 포함하는 팬 쉬라우드; 를 포함하고,
상기 둘레부가 상기 평면부 표면으로부터 돌출되어 측면이 형성되되,
상기 통풍구를 통과하는 공기 유동 일부를 제어하도록, 상기 둘레부 측면 상에 상기 통풍구와 연통되게 관통 형성되는 소음저감홀이 적어도 하나 형성되는 것을 특징으로 하는 팬 쉬라우드 조립체.
제 1항에 있어서, 상기 소음저감홀은,
상기 둘레부 측면 상에서 상기 둘레부의 원주방향을 따라 연장되는 제1홀로 형성되는 것을 특징으로 하는 팬 쉬라우드 조립체.
제 2항에 있어서, 상기 소음저감홀은,
상기 둘레부 측면 상에서 상기 제1홀에 대하여 경사지게 상기 평면부를 향해 연장되어 상기 평면부까지 관통하는 제2홀이 연결되어 이루어지는 것을 특징으로 하는 팬 쉬라우드 조립체.
제 3항에 있어서, 상기 소음저감홀은,
상기 제1홀 및 상기 제2홀이 수직하게 연결되는 것을 특징으로 하는 팬 쉬라우드 조립체.
제 1항에 있어서,
상기 둘레부가 형성하는 원형 및 상기 평면부가 형성하는 직사각형이 겹치거나 서로 접근 배치되는 부위를 협소부라 할 때,
상기 팬 쉬라우드에는, 상기 둘레부의 원형 및 상기 평면부의 직사각형이 겹치는 상측협소부 및 하측협소부, 상기 둘레부의 수평방향 길이가 최대가 되는 위치 즉 상기 둘레부의 수직방향 중심선 위치인 제1, 2중간협소부가 존재하되,
상기 소음저감홀은,
상기 상측협소부, 상기 하측협소부, 상기 제1, 2중간협소부 중 선택되는 적어도 하나의 위치에 형성되는 것을 특징으로 하는 팬 쉬라우드 조립체.
제 5항에 있어서, 상기 소음저감홀은,
상기 제1, 2중간협소부 중 선택되는 어느 하나에만 형성되는 것을 특징으로 하는 팬 쉬라우드 조립체.
제 6항에 있어서, 상기 소음저감홀은,
상기 제1, 2중간협소부의 폭을 상기 제1, 2중간협소부 위치에서 상기 둘레부의 원형 및 상기 평면부의 직사각형 간의 폭이라 할 때,
상기 제1, 2중간협소부의 폭이 서로 다를 경우 폭이 더 좁은 쪽에만 형성되는 것을 특징으로 하는 팬 쉬라우드 조립체.
제 3항에 있어서, 상기 소음저감홀은,
상기 제1홀의 길이가 상기 제2홀의 길이보다 크고 상기 둘레부의 원주길이의 5%보다 작게 형성되는 것을 특징으로 하는 팬 쉬라우드 조립체.
제 8항에 있어서, 상기 소음저감홀은,
상기 제1홀의 길이가 30~50mm 범위 내로 형성되는 것을 특징으로 하는 팬 쉬라우드 조립체.
제 3항에 있어서, 상기 소음저감홀은,
하나의 상기 제1홀 당 상기 제2홀이 적어도 하나 형성되는 것을 특징으로 하는 팬 쉬라우드 조립체.
제 3항에 있어서, 상기 소음저감홀은,
하나의 상기 제1홀 당 하나의 상기 제2홀이 형성되되,
상기 제2홀은 상기 제1홀 연장방향으로 중심위치에 형성되는 것을 특징으로 하는 팬 쉬라우드 조립체.
제 3항에 있어서, 상기 소음저감홀은,
상기 제1홀 및 상기 제2홀의 너비가 10~30mm 범위 내로 형성되는 것을 특징으로 하는 팬 쉬라우드 조립체.
제 1항에 있어서, 상기 둘레부는,
상기 둘레부의 외주면 일정영역을 따라 톱니 형태로 형성되어 배열되는 와류방지톱니를 포함하되,
상기 소음저감홀은 상기 와류방지톱니가 형성된 영역 이외의 영역에 형성되는 것을 특징으로 하는 팬 쉬라우드 조립체.