KR100467331B1 - 휀과,휀쉬라우드조립체 - Google Patents

Abstract

복수개의 브레이드와 이 브레이드의 선단부를 연결하는 밴드를 가지며 모터로 구동되는 휀과, 상기 브레이드 단부의 회전궤적을 따라 형성된 하우징부를 갖는 쉬라우드를 구비하여 된 휀 쉬라우드 조립체에서, 상기 밴드가 상기 브레이드 선단부의 리딩 에지와 트레일링 에지 사이에 소정의 폭으로 결합되며, 상기 밴드의 폭은 상기 브레이드 선단부의 리딩 에지와 트레일링 에지 사이의 수직간격보다 좁은 간격으로 형성된 것을 특징으로 하는 휀 쉬라우드 조립체를 개시한다.

Description

휀과, 휀 쉬라우드 조립체 {Fan and Fan-Shroud Assembly}

본 발명은 브레이드 단부를 연결하는 밴드를 가지는 휀과, 휀 쉬라우드 조립체에 관한 것이다.

도 1에 도시된 바와 같이 휀은 쉬라우드와 결합되어 이용되는 것으로, 상기 휀(10)은 전동 모터 또는 엔진의 회전축과 결합되는 허브(11)와, 이 허브(11)의 외주면에 상호 소정의 각도로 이루도록 설치되는 복수개의 브레이드(12)를 구비하여 구성된다. 그리고 상기 쉬라우드(20)는 상기 휀(10)의 브레이드(12) 단부와 인접되는 부위를 소정의 폭으로 감싸는 하우징부(21)와, 상기 하우징부(21)에 일측이 지지되어 휀(10)과 동일 축상에 위치한 모터 지지부(22)를 연결하는 복수개의 고정자(stator;23)를 구비한다.

상기와 같이 구성된 휀 쉬라우드 조립체는 휀(10)이 회전함에 따라 공기가 저압측(유입측)으로부터 고압측 (토출측)으로 유동되는데, 이 유동은 비교적 복잡하다. 즉, 휀(10)이 회전함에 따라 브레이드(12)가 축에 대해 기울진 방향으로 구동되어 공기유동이 발생하게 된다. 따라서 휀(10)의 브레이드(12)에 의해 토출되는 기류는 축방향성분과 회전방향성분을 가지게 되는데, 이 회전방향의 성분은 휀(10)의 중앙부로부터 브레이드(12)의 단부로 갈수록 커지게 된다. 그러므로 상기 휀(10)의 가장자리에서 토출되는 기류는 축방향에 대해 외측으로 소정의 각도를 가지고 토출되게 되어 상기 쉬라우드(20)의 하우징부(21) 내면에 부딪치게되고 나아가서는 휀(10)으로부터 발생되는 송풍력을 저해하는 큰 정압을 발생시키게 된다.

이와 같은 정압의 발생은 휀(10)의 송풍 효율을 저하시킬 뿐만 아니라 소음 발생의 원인이 된다.

또한 상술한 바와 같은 축류휀에 있어서는 휀이 회전 할 때에 발생하는 소음은 브레이드이 선단부에서 주로 발생된다. 특히 고속회전 하는 휀에 있어서는 소음의 발생정도가 급격히 커지는데, 그 이유는 브레이드의 선단부에서 압력면과 부압면의 압력 차에 의해 공기의 운동이 압력면으로부터 부압면으로 넘어가면서 소음을 발생시키는 와류(vortex)가 발생하기 때문이다. 이러한 와류는 휀(10)의 회전수에 의해 원심력이 증가하고, 이 증가된 와류는 상기 휀(10)을 감싸고 있는 쉬라우드(20)의 하우징부(21)와 간섭되어 이상 주파수에서 증가되는 간섭소음 형태로 나타나기 때문이다.

이와 같은 문제점을 해결하기 위하여 종래에는 브레이드의 선단부의 리딩에지(leading edge)의 일부를 축방향의 상류측으로 돌출시킴으로써 소음을 줄이고 있다. 그러나 날개 선단부의 트레일링 에지(trailing edge)는 여전히 쉬라우드의 하우징부(21)와 구조적으로 간섭되어 간섭소음이 발생된다.

이와 같은 소음의 발생을 줄이기 위하여 종래에는 도 2에 도시된 바와 같이 각 브레이드(12)의 단부에 밴드(band;13)를 부착하여 왔으나 밴드(13)가 부착된 휀은 브레이드 선단부의 익현 길이(chord length)가 밴드(band;13)의 폭에 의해 제한을 받기 때문에 익현 길이의 증가에 의한 부차적인 소음의 감소는 기대할 수 없었다.

본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위한 것으로, 휀의 구동시 선단부에서 발생하는 소음을 효과적으로 제어함으로써 송풍효율을 증대시키고, 소음의 발생을 줄일 수 있는 휀과, 휀 쉬라우드 조립체를 제공함에 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 휀은 모터의 구동축과 결합되는 허브와, 상기 허브의 외주면에 소정의 간격으로 설치되는 복수개의 브레이드와, 상기 브레이드 선단부의 리딩 에지와 트레일링 에지 사이에 소정길이 접촉되는 밴드를 포함하는 것을 그 특징으로 한다.

본 발명에 있어서, 상기 밴드의 폭은 상기 브레이드 선단부의 리딩 에지와 트레일링 에지 사이의 수직간격보다 좁게 형성된다.

상기 목적을 달성하기 위한 다른 특징은 복수개의 브레이드와 이 브레이드의 선단부를 연결하는 밴드를 가지는 휀과, 상기 브레이드 단부의 회전궤적을 따라 형성된 하우징부를 갖는 쉬라우드를 구비하여 된 휀과 쉬라우드의 조립체에 있어서, 상기 밴드가 상기 브레이드 선단부의 리딩 에지와 트레일링 에지 사이를 소정의 폭으로 연결 한 것을 그 특징으로 한다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 한 바람직한 실시예를 상세하게 설명하면 다음과 같다.

도 3 및 도 4에는 본 발명에 따른 휀과 쉬라우드 조립체의 일 실시예를 나타내 보였다.

도시된 바와 같이 기류의 흐름을 유발시키는 휀(30)과, 이 휀(30)을 회전시키는 모터(40)와 휀(30)을 반경방향 외측에서 감싸 공기의 재 순환을 억제하는 쉬라우드(50)를 포함한다.

상기 휀(30)은 모터(40)의 구동축(41)과 결합되는 허브(31)를 가지며, 이 허브(31)의 외주면에는 등간격으로 복수개의 브레이드(32)가 설치되고 이 브레이드(32)의 단부에는 이들을 서로 연결하는 밴드(33)가 설치된다. 상기 브레이드(32) 선단부의 리딩 에지의 일부는 축방향 상류 측, 즉 저압측의 밴드(33) 단부로부터 돌출된다. 그리고 상기 각 브레이드(32)의 단부를 연결하는 밴드(33)는 상기 브레이드(32) 선단부의 리딩 에지(32a)와 트레일링 에지(32b) 사이의 일부와 접합된다. 여기에서 상기 밴드의 폭(축방향으로의 높이;W)은 상기 브레이드 선단부의 리딩 에지(32a)와 트레일링 에지(32b) 사이의 수직높이(H) 보다 좁게 형성된다.

그리고 상기 브레이드의 단부를 연결하는 밴드(33)는 브레이드 단부에 트레일링 에지(32a)에 부착되어 상기 브레이드(32)의 리딩 에지(32a)가 밴드(33)의 폭(W) 외부로 노출되도록 함이 바람직하다. 즉, 상기 브레이드의 리딩 에지(32a)와 트레일링 에지(32b) 사이의 수직 높이(H) 보다 좁은 폭(W)을 가지는 밴드(33)를 트레일링 에지(32b)에 접합되도록 함으로써 브레이드(32)의 리딩 에지(32a)가 밴드(33)에 의해 감싸여지지 않도록 된 것이다. 여기에서 상기 밴드와 브레이드 단부의 접합길이는 상기 브레이드 단부 익현길이의 50 내지 90% 내(0.5H < W < 0.9H)로 함이 바람직하다.

또한 상기 밴드의 외측에는 밴드를 따라 반경방향으로 플랜지부(33a)가 형성된다.

그리고 상기 쉬라우드(50)는 상기 브레이드(32)의 최외단의 회전궤적을 따라 브레이드(32)의 단부와 접촉되지 않도록 하우징부(51)가 형성되고, 이 하우징부(51)의 입구측에는 확장되어 돌출된 기류 안내부(52)가 형성되어 있다. 상기 하우징부(51)와 기류안내부(52)는 상술한 실시예에 의해 한정되지 않고, 공기의 유입저항과 송풍되는 공기의 역류를 방지할 수 있는 구조이면 어느 것이나 가능하다.

이와 같이 구성된 본 발명에 따른 휀을 이용한 휀 쉬라우드 조립체의 작용을 설명하면 다음과 같다.

본 발명에 따른 휀 쉬라우드 조립체는 휀(30)이 모터(40)에 의해 회전함에 따라 구동축(41)에 대해 기울어진 방향 즉, 휀(30)의 구동축(41)과 휀(30)의 반경 방향 평면사이의 각도로 공기유동을 발생시키게 된다. 따라서 휀(30)의 브레이드(32)에 의해 토출되는 기류는 축방향 성분과 반경방향 성분을 가지고 있다. 그러나 상기 축방향의 성분과 반경방향 및 회전방향의 성분은 브레이드(32)의 각 부위에서 달라지게 되므로 토출되는 기류의 토출 각도 또한 각 부위에서 달라질 것이다.

상술한 바와 같이 브레이드(32)에 의해 각각 다른 각도로 공기를 저압측에서 고압측으로 송풍하는 과정에서, 상기 브레이드(32)의 선단부의 리딩 에지(32a)는 상류측 즉, 저압측으로 돌출되어 쉬라우드(50)의 하우징 영역인 근접부(51a)와 단차부(51b)의 영역을 벗어나 있으므로 하우징부(51)와의 간섭을 줄여 소음의 발생을 줄일 수 있다. 즉, 상기 브레이드(32)의 리딩 에지 선단부에서 발생하는 와류의 경계층 밖에 상기 쉬라우드의 하우징부(51)가 위치하게 되므로 회전간섭에 의해 소음이 발생되는 것을 방지할 수 있다. 특히 밴드가 부착되는 않은 브레이드(32) 선단부의 리딩 에지는 쉬라우드 내측의 유입기류를 반경방향의 내측과 축방향으로 효과적으로 유입시키는 역할을 하여 성능의 향상을 도모하게 된다.

그리고 상기 브레이드(32)의 선단부의 트레일링 에지에 부착되어 있는 밴드(33)는 트레일링 에지에서 회전방향성분 및 반경방향 성분의 공기가 하우징부와의 간섭에 의해 발생하는 이상소음을 줄이게 되며, 저압측으로부터 고압측으로 송풍된 공기의 역류를 방지할 수 있게 된다.

상술한 바와 같이 구성된 본 발명에 따른 휀 쉬라우드 조립체는 다음과 같은 효과를 가진다.

첫째; 브레이드의 단부에서 급격한 기류의 변화에 의한 소음의 발생을 줄일 수 있다. 본 발명인의 실험에 의하면 도 5에 도시된 바와 같이 종래의 휀에 비하여 회전간섭 주파수(Blade Passing Frequency,BPF)에서 발생하는 회전간섭소음을 효과적으로 감소시킬 수 있었으며, 총 소음의 준위를 2dB 정도의 낮출 수 있었다.

둘째; 상기 휀의 토출구측에서의 와류손실 및 기류의 재 순환을 줄일 수 있어 휀의 송풍효율을 향상시킬 수 있다.

셋째; 브레이드의 설계시 밴드의 간섭을 받지 않으므로 휀의 설계가 용이하다.

본 발명은 도면에 도시된 일 실시예를 참고로 설명하였으나 이는 예시적인 것에 불과하며 본원이 속하는 기술적 범위 내에서 당업자에 의해 변형 가능함은 물론이다.

도 1은 종래 휀 쉬라우드 조립체를 도시한 단면도,

도 2는 종래 휀 쉬라우드 조립체의 다른 예를 도시한 단면도,

도 3은 본 발명에 따른 휀 쉬라우드 조립체의 단면도,

도 4는 브레이드에 밴드가 부착된 상태를 도시한 일부절제 사시도,

도 5는 본 발명에 따른 휀 쉬라우드 조립체의 소음과 진동관계를 나타내 보인 단면도,

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

30; 휀 31; 허브

32; 브레이드

40; 모터 50; 쉬라우드

51; 하우징

Claims (7)

1. 모터의 구동축과 결합되는 허브와, 상기 허브의 외주면에 소정의 간격으로 설치되는 복수개의 브레이드와, 상기 브레이드 선단부의 리딩 에지(leading edge)와 트레일링 에지(trailing edge) 사이에 소정의 폭으로 접한 밴드를 포함하며, 상기 밴드의 폭은 상기 브레이드 선단부의 리딩 에지와 트레일링 에지 사이의 수직 간격보다 좁은 간격으로 형성된 것을 특징으로 하는 휀.
2. 제1항에 있어서,

   상기 밴드는 브레이드 선단부의 트레일링 에지에 접합되어 리딩 에지가 밴드의 폭 외부로 노출된 것을 특징으로 하는 휀.
3. 복수개의 브레이드와 이 브레이드의 선단부를 연결하는 밴드를 가지며 모터로 구동되는 휀과, 상기 브레이드 단부의 회전궤적을 따라 형성된 하우징부를 갖는 쉬라우드를 구비하여 된 휀 쉬라우드 조립체에 있어서,

   상기 밴드가 상기 브레이드 선단부의 리딩 에지와 트레일링 에지 사이에 소정의 폭으로 결합되며, 상기 밴드의 폭은 상기 브레이드 선단부의 리딩 에지와 트레일링 에지 사이의 수직간격보다 좁은 간격으로 형성된 것을 특징으로 하는 휀 쉬라우드 조립체.
4. 제3항에 있어서,

   상기 밴드는 브레이드 선단부의 트레일링 에지에 접합되어 리딩 에지가 밴드의 폭 외부로 노출된 것을 특징으로 하는 휀 쉬라우드 조립체.
5. 제3항에 있어서,

   상기 밴드의 외측에 반경방향으로 연장되는 플랜지부가 형성된 것을 특징으로 하는 휀 쉬라우드 조립체.
6. 제5항에 있어서,

   상기 하우징부가 밴드와 근접되는 근접부와 상기 플랜지부를 소정간격 이격되도록 감싸는 단차부를 포함하여 된 것을 특징으로 하는 휀 쉬라우드 조립체.
7. 제3항 또는 제6항중 어느 한 항에 있어서,

   상기 브레이드의 리딩 에지가 하우징부의 폭 외부로 노출된 것을 특징으로 하는 휀 쉬라우드 조립체.