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KR101848717B1 - 송풍 장치 - Google Patents

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KR101848717B1
KR101848717B1 KR1020167016794A KR20167016794A KR101848717B1 KR 101848717 B1 KR101848717 B1 KR 101848717B1 KR 1020167016794 A KR1020167016794 A KR 1020167016794A KR 20167016794 A KR20167016794 A KR 20167016794A KR 101848717 B1 KR101848717 B1 KR 101848717B1
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air
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마사시 마츠카와
요우헤이 가미야
마사루 가미야
다케시 미야모토
이사오 곤도
다카시 이토
가즈히로 다케우치
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가부시키가이샤 덴소
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Abstract

송풍 팬(40)은 회전 중심에 설치되는 보스부(41)로부터 방사상으로 연장되고 또한 회전 방향으로 상호 이격되어 설치된 복수의 블레이드(42) 및 복수의 블레이드(42)의 외주 단부와 환상으로 접속하는 링부(43)를 가진다. 원통부(31)의 공기 흐름 하류측 단부(34)의 내주 벽면은 링부(43)의 공기 흐름 하류측 단부에 대하여 송풍 팬(40)의 회전축의 반경 방향의 외측으로 배치되고, 원통부(31)의 공기 흐름 하류측 단부(34)는 공기 흐름 하류측으로 갈수록 회전축의 반경 방향의 외측으로 위치하도록 구성된다. 그 때문에, 송풍 장치에 있어서, 역류 공기 흐름의 소용돌이의 발생을 억제할 수 있어, 소음을 저감시킬 수 있다.

Description

송풍 장치{BLOWER}
관련 출원의 상호 참조
본 출원은 해당 개시 내용이 참조에 의하여 본 출원에 편입된, 2014년 2월 21일 출원된 일본 특허 출원 제2014-031516호를 기초로 한다.
본 개시는 라디에이터 등의 열교환기로 공기를 송풍하는 송풍 장치에 관한 것이다.
종래, 라디에이터(radiator)로 공기를 공급하는 축류 팬(axial flow fan) 및 축류 팬을 지지하고 또한 라디에이터로부터 축류 팬에 이르는 공기 통로를 형성하는 슈라우드(shroud)를 구비하는 송풍 장치가 알려져 있다(예를 들면, 특허 문헌 1 참조). 특허 문헌 1에 기재된 바와 같은 송풍 장치에 있어서, 슈라우드는 축류 팬의 외주를 덮도록 구성된 벨마우스(bellmouth)(원통부) 및 라디에이터의 공기 흐름 하류측의 공간을 원통부까지 접속하는 슈라우드 플레이트부(평면부)를 가진다.
특허 문헌 1: 일본국 특허 공개 제2010-132183호 공보
그런데, 최근 성형성 및 강도 향상의 관점에서, 송풍 장치의 축류 팬으로서, 복수의 블레이드의 외주 단부와 환상으로 접속하는 링부를 구비하는 링 팬이 이용되고 있다. 이와 같은 링 팬을 구비하는 송풍 장치에서는 슈라우드의 벨마우스를 링부와 대략 평행하게 구성하고 있다. 또는, 벨마우스의 공기 흐름 하류측 부위를, 공기 흐름 하류측으로부터 링부를 덮도록 만곡시켜서, 링부의 공기 흐름 하류측 단부와 벨마우스의 단부를 공기 흐름 방향으로 대향시키고 있다.
본 개시의 발명자들의 검토에 따르면, 이와 같은 송풍 장치에서는, 축류 팬의 링부와 슈라우드의 벨마우스의 간극(팁 간극(tip gap))으로 유입되는 역류 공기 흐름이 축류 팬으로부터 분출되는 분출 공기 흐름과 간섭하여, 소음이 증대되기 쉽다.
본 개시는 상기 점을 감안하여, 소음을 저감시킬 수 있는 송풍 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 개시의 일 양태에 의한 송풍 장치는, 회전 구동되어 공기 흐름을 발생시키는 축류식의 송풍 팬 및 송풍 팬으로 공기를 흡입하는 흡입구부와 송풍 팬으로부터 공기를 분출하는 분출구부가 형성된 슈라우드를 구비한다. 송풍 팬은 회전 중심에 설치되는 보스부로부터 방사상으로 연장되고 또한 회전 방향으로 상호 이격되어 설치된 복수의 블레이드 및 복수의 블레이드의 외주 단부와 둘레 방향으로 접속하는 링부를 가지고, 분출구부의 공기 흐름 하류측 단부의 내주 벽면은 링부의 공기 흐름 하류측 단부에 대하여 송풍 팬의 회전축의 반경 방향의 외측으로 배치되고, 분출구부의 공기 흐름 하류측 단부는 공기 흐름 하류측으로 갈수록 회전축의 반경 방향의 외측으로 위치된다.
이에 따르면, 송풍 팬의 분출 공기 흐름(주류(主流))에 대하여 역류(逆流)하는 공기가 송풍 팬의 링부와 슈라우드의 분출구부의 클리어런스로 용이하게 유입된다. 따라서, 송풍 팬의 역류 공기를 송풍 팬의 회전축의 반경 방향 외측으로부터 클리어런스로 매끄럽게 유입시킬 수 있기 때문에, 송풍 팬의 주류인 분출 공기와 역류 공기가 간섭하는 것에 의한 소음을 저감시킬 수 있다.
또한, 본 개시에 있어서의 “분출구부의 공기 흐름 하류측 단부는 공기 흐름 하류측으로 갈수록 회전축의 반경 방향의 외측으로 위치하도록 구성된다”라는 것은 분출구부의 공기 흐름 하류측 단부의 전역이 공기 흐름 하류측으로 갈수록 회전축의 반경 방향의 외측으로 위치하도록 구성되는 것만을 포함하는 것을 의미하는 것은 아니고, 분출구부의 공기 흐름 하류측 단부의 일부가 공기 흐름 하류측으로 갈수록 회전축의 반경 방향의 외측으로 위치하도록 구성되는 것도 포함하는 것이다.
도 1은 제 1 실시 형태에 따른 송풍 장치를 도시한 평면도이다.
도 2는 제 1 실시 형태에 따른 송풍 장치의 정면도이다.
도 3은 도 2의 Ⅲ-Ⅲ 단면도이다.
도 4는 제 2 실시 형태에 따른 송풍 장치의 일부를 도시한 단면도이다.
도 5는 제 3 실시 형태에 따른 송풍 장치의 일부를 도시한 단면도이다.
도 6은 다른 실시 형태(1)에 따른 송풍 장치의 일부를 도시한 단면도이다.
도 7은 다른 실시 형태(2)에 따른 송풍 장치의 일부를 도시한 단면도이다.
이하, 본 개시의 실시 형태에 대하여 도면을 기초로 설명한다. 이하의 각 실시 형태 상호에 있어서, 서로 동일하거나 또는 균등한 부분에는 도면 중 동일 부호를 붙인다.
(제 1 실시 형태)
본 개시의 제 1 실시 형태에 대하여 도면을 참조하여 설명한다. 도 1, 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 본 실시 형태에서 나타낸 송풍 장치는 자동차의 냉매 방열기(10) 및 라디에이터(20)의 냉각에 이용되는 송풍 장치이다. 송풍 장치는 슈라우드(30), 송풍 팬(blower fan)(40) 및 모터(50)를 구비하여 구성된다.
냉매 방열기(10)는 도시하지 않는 냉동 사이클 내를 순환하는 냉매와 외기를 열교환하여 냉매를 냉각하는 열교환기이다. 라디에이터(20)는 엔진 냉각수와 외기를 열교환하여 엔진 냉각수를 냉각하는 열교환기이다. 냉매 방열기(10) 및 라디에이터(20)의 외형은 평면에서 보아, 즉, 공기 흐름 방향과 수직인 면에 있어서 직사각형상(본 실시 형태에서는 대략 장방형상)으로 되어 있다.
냉매 방열기(10)는 라디에이터(20)의 차량 전방측, 즉, 공기 흐름 상류측에 배치된다. 냉매 방열기(10) 및 라디에이터(20)는 연결되어 일체화되어 있다.
슈라우드(30)는 수지제(예를 들면, 유리 섬유 함유 폴리프로필렌(glass fiber-filled polypropylene))로서, 모터(50)를 지지하고, 또한 송풍 팬(40)에 의해 유기(誘起)되는 공기 흐름이 냉매 방열기(10) 및 라디에이터(20)로 흐르도록 공기 흐름을 가이드하는 부품이다. 슈라우드(30)는 라디에이터(20)의 차량 후방측, 즉, 공기 흐름 하류측에 배치된다.
슈라우드(30)는, 환상(원통상)으로 형성되고 또한 송풍 팬(40)의 외주를 덮도록 구성된 원통부(31) 및 라디에이터(20)의 공기 흐름 하류측의 공간을 원통부(31)까지 매끄러운 유로에 의하여 접속하는 평면부(32)를 가진다. 본 실시 형태에 있어서, 평면부(32)가 송풍 팬(40)으로 공기를 흡입하는 흡입구부를 구성하고, 원통부(31)가 송풍 팬(40)으로부터 공기를 분출하는 분출구부를 구성한다.
평면부(32)는 라디에이터(20)의 배면, 즉, 라디에이터(20)의 차량 후방측의 면을 덮는다. 평면부(32)는 원통부(31)와 연통하는 통 형상으로 되어 있고 또한 외부와도 연통한다.
또한, 원통부(31)의 평면 형상은 원형으로 되어 있다. 한편, 슈라우드(30)의 평면 형상은 직사각형이다. 즉, 슈라우드(3)의 외주 가장자리부(300)의 평면 형상이 직사각형상으로 되어 있다. 또한, 평면부(32)의 개구 면적은 원통부(31)의 개구 면적보다 크다.
송풍 팬(40)은 공기를 송풍하는 축류식의 송풍 팬이고, 회전축을 중심으로 회전하도록 구성된다. 송풍 팬(40)은, 회전 중심에 설치되는 보스부(41)로부터 방사상으로 연장되고 또한 회전 방향으로 상호 이격되어 설치된 복수의 블레이드(42) 및 복수의 블레이드(42)의 외주 단부와 환상으로 접속하는 링부(ring portion)(43)를 가진다.
송풍 팬(40)은 슈라우드(30)의 원통부(31)의 중공 부분에 배치된다. 링부(43)의 외주면과 원통부(31)의 내주면의 사이에는 클리어런스(틈새, clearance)(61)가 형성된다. 이에 따라, 송풍 팬(40)은 원통부(31) 내에서 원통부(31)와 접촉하지 않고 회전할 수 있게 된다.
이하, 클리어런스(61)에 있어서의 송풍 팬(40)의 회전축(이하, 간단히 '회전축'이라 한다)의 반경 방향의 길이, 즉, 링부(43)의 외주면과 원통부(31)의 내주면의 사이에 있어서의 회전축의 반경 방향의 길이를 간극 높이(gap height)라 한다.
모터(50)는 송풍 팬(40)으로 회전 동력을 제공하는 전동기이고, 모터 샤프트(도시하지 않음)를 가진다. 모터(50)는 슈라우드(30)의 원통부(31)에 설치된 복수의 모터 스테이터(motor stators)(33)에 의하여 지지된다. 그리고 모터(50)는 모터 샤프트를 회전시킴으로써 송풍 팬(40)을 회전시키고, 송풍 팬(40)의 축선 방향, 즉, 회전축의 축방향으로 공기 흐름을 발생시킨다. 이상이 송풍 장치의 전체 구성이다.
다음으로, 슈라우드(30)의 원통부(31) 및 송풍 팬(40)의 상세한 형상에 대하여 설명한다.
도 3에 도시된 바와 같이, 링부(43)의 공기 흐름 상류측의 단부에는 회전축의 반경 방향 외측을 향하여 연장되는 플랜지부(44)가 접속된다. 플랜지부(44)는 링부(43)와 일체로 형성된다.
슈라우드(30)의 원통부(31)는 링부(43)에 있어서의 플랜지부(44) 이외의 부위(평행부)와 대략 평행하게 형성된다. 원통부(31)의 공기 흐름 하류측 단부(34)의 내주 벽면은 송풍 팬(40)의 링부(43)의 공기 흐름 하류측 단부에 대하여 회전축의 반경 방향의 외측으로 배치된다.
원통부(31)의 공기 흐름 하류측 단부(34)는 공기 흐름 하류측으로 갈수록 회전축의 반경 방향의 외측으로 위치된다. 바꾸어 말하면, 원통부(31)의 공기 흐름 하류측 단부(34)는 공기 흐름 상류측으로부터 하류측으로 갈수록 원통부(31)의 하류측 단부(34)와 링부(43) 간의 간극 치수가 확대되도록 구성된다. 즉, 원통부(31)의 공기 흐름 하류측 단부(34)는 공기 흐름 상류측으로부터 하류측으로 갈수록 링부(43)로부터 멀어지도록 만곡되어 있다.
본 실시 형태에서는 원통부(31)에 있어서의 공기 흐름 하류측 단부(34)는 회전축의 반경 방향 내측을 향하여 돌출된 단면 원호상으로 형성된다.
이상 설명한 바와 같이, 본 실시 형태에서는 원통부(31)의 공기 흐름 하류측 단부(34)의 내주 벽면을 링부(43)의 공기 흐름 하류측 단부에 대하여 회전축의 반경 방향의 외측으로 배치하고, 또한 원통부(31)의 공기 흐름 하류측 단부(34)를 공기 흐름 하류측으로 갈수록 회전축의 반경 방향의 외측으로 위치시키고 있다. 이에 따르면, 송풍 팬(40)의 분출 공기 흐름(주류)에 대하여 역류하는 공기가 송풍 팬(40)의 링부(43)와 슈라우드(30)의 원통부(31)의 클리어런스(61)로 용이하게 유입된다. 즉, 송풍 팬(40)의 주류와 역류를 적극적으로 분리시키고 있다. 이에 따라, 송풍 팬(40)의 역류 공기를 송풍 팬(40)의 회전축의 반경 방향 외측으로부터 클리어런스(61)로 유입시킬 수 있기 때문에 송풍 팬(40)의 주류인 분출 공기와 역류 공기가 간섭하는 것에 의한 소음을 저감시킬 수 있다.
또한, 본 실시 형태에 따르면, 상기한 바와 같이, 송풍 팬(40)의 주류와 역류의 간섭을 억제할 수 있기 때문에, 주류인 분출 공기의 흐름을 향상시킬 수도 있다.
(제 2 실시 형태)
다음으로, 본 개시의 제 2 실시 형태에 대하여 도 4를 기초로 설명한다. 본 제 2 실시 형태는 제 1 실시 형태와 비교하여 원통부(31)의 공기 흐름 하류측 단부(34)의 형상이 상이한 것이다.
도 4에 도시된 바와 같이, 본 제 2 실시 형태에서는 원통부(31)의 공기 흐름 하류측 단부(34)는 공기 흐름 하류측으로 갈수록 회전축의 반경 방향의 외측으로 직선적으로 경사져 있다. 즉, 원통부(31)의 공기 흐름 하류측 단부(34)는 공기 흐름 상류측으로부터 하류측으로 갈수록 직선적으로 원통부(31)의 하류측 단부(34)와 링부(43) 간의 간극 치수가 확대되도록 경사져 있다. 본 실시 형태에 따르면, 송풍 팬(40)의 역류 공기가 송풍 팬(40)의 링부(43)와 슈라우드(30)의 원통부(31)의 클리어런스(61)로 용이하게 유입되기 때문에 제 1 실시 형태와 동일한 효과를 얻는 것이 가능하게 된다.
(제 3 실시 형태)
다음으로, 본 개시의 제 3 실시 형태에 대하여 도 5를 기초로 설명한다. 본 제 3 실시 형태는 제 1 실시 형태와 비교하여 원통부(31)의 공기 흐름 하류측 단부(34)의 형상이 상이한 것이다.
도 5에 도시된 바와 같이, 본 제 3 실시 형태에서는 원통부(31)의 공기 흐름 하류측 단부(34)는 공기 흐름 상류측으로부터 하류측으로 갈수록 단계적으로 링부(43)로부터 멀어지도록 단면 형상이 계단상으로 되어 있다. 즉, 원통부(31)의 공기 흐름 하류측 단부(34)는 공기 흐름 상류측으로부터 하류측으로 갈수록 계단상으로 간극 치수가 확대되도록 구성된다.
본 실시 형태에 따르면, 송풍 팬(40)의 역류 공기가 송풍 팬(40)의 링부(43)와 슈라우드(30)의 원통부(31)의 클리어런스(61)로 용이하게 유입되기 때문에, 제 1 실시 형태와 동일한 효과를 얻는 것이 가능하게 된다.
(다른 실시 형태)
본 개시는 상기의 실시 형태에 한정되지 않고, 본 개시의 취지를 벗어나지 않는 범위 내에서 아래와 같이 여러 가지로 변형될 수 있다.
(1) 각 실시 형태에서는 슈라우드(30)의 원통부(31)에 있어서의 공기 흐름 하류측 단부(34)의 전역을 공기 흐름 하류측으로 갈수록 회전축의 반경 방향의 외측으로 위치하도록 구성한 예에 대하여 설명했지만, 이에 한정되지 않는다. 예를 들면, 도 6에 도시된 바와 같이, 원통부(31)에 있어서의 공기 흐름 하류측 단부(34)의 일부를 공기 흐름 하류측으로 갈수록 회전축의 반경 방향의 외측으로 위치하도록 구성하여도 좋다.
(2) 각 실시 형태에서는 원통부(31)의 공기 흐름 하류측 단부(34)의 내주 벽면을 송풍 팬(40)의 링부(43)의 공기 흐름 하류측 단부에 대하여 회전축의 반경 방향의 외측으로 배치한 예에 대하여 설명했지만, 이에 한정되지 않는다. 예를 들면, 도 7에 도시된 바와 같이, 원통부(31)의 공기 흐름 하류측 단부(34)의 내주 벽면을 공기 흐름 방향에서 보았을 때 링부(43)의 공기 흐름 하류측 단부와 겹쳐지도록 배치하여도 좋다.
(3) 각 실시 형태는 실시 가능한 범위에서 적절히 조합하여도 좋다.
(4) 각 실시 형태에서는 본 개시의 송풍 장치를 자동차의 냉매 방열기(10) 및 라디에이터(20)의 냉각에 이용되는 송풍 장치로서 구성한 예에 대하여 설명했지만, 이것은 일례이다. 즉, 상기에서 나타낸 구성에 한정되지 않고, 본 개시를 실현할 수 있는 다른 구성으로 할 수도 있다. 예를 들면, 송풍 장치는 적어도 슈라우드(30)와 송풍 팬(40)을 구비한 구성이어도 좋다.

Claims (7)

  1. 회전 구동되어 공기 흐름을 발생시키는 축류식의 송풍 팬(40) 및
    상기 송풍 팬(40)으로 공기를 흡입하는 흡입구부(32)와 상기 송풍 팬(40)으로부터 공기를 분출하는 분출구부(31)가 형성된 슈라우드(30)를 구비하는 송풍 장치로서,
    상기 송풍 팬(40)은,
    회전 중심에 설치되는 보스부(41)로부터 방사상으로 연장되고 또한 회전 방향으로 상호 이격되어 설치된 복수의 블레이드(42) 및
    상기 복수의 블레이드(42)의 외주 단부와 둘레 방향으로 접속하는 링부(43)를 가지고,
    상기 분출구부(31)의 공기 흐름 하류측 단부(34)의 내주 벽면은 상기 링부(43)의 공기 흐름 하류측 단부에 대하여 상기 송풍 팬(40)의 회전축의 반경 방향의 외측으로 배치되고,
    상기 분출구부(31)의 공기 흐름 하류측 단부(34)는 공기 흐름 하류측으로 갈수록 상기 회전축의 반경 방향의 외측으로 위치되며,
    상기 링부(43)와 상기 분출구부(31)의 공기 흐름 하류측 단부(34) 사이의 반경 방향에서의 간극은 공기 흐름 상류측으로부터 하류측으로 갈수록 확대되는
    송풍 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 분출구부(31)의 공기 흐름 하류측 단부(34)는 상기 회전축의 반경 방향의 내측을 향하여 매끄럽게 돌출하여 만곡되어 있는
    송풍 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 분출구부(31)의 공기 흐름 하류측 단부(34)는 공기 흐름 하류측으로 갈수록 상기 회전축의 반경 방향의 외측으로 직선적으로 경사져 있는
    송풍 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 분출구부(31)의 공기 흐름 하류측 단부(34)의 내주 벽면은 공기 흐름 방향에서 상기 링부(43)의 공기 흐름 하류측 단부와 겹쳐져 있는
    송풍 장치.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 송풍 팬(40)은 상기 슈라우드(30)의 상기 분출구부(31)와 상기 송풍 팬(40)의 상기 링부(43)의 사이에 클리어런스를 가지도록 배치되고,
    상기 링부(43)는 상기 분출구부(31)와 평행하게 설치되는
    송풍 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 분출구부(31)의 공기 흐름 하류측 단부(34)는 상기 링부(43)의 공기 흐름 하류측 단부와 비교하여 공기 흐름 방향에서 같은 위치나 상류측에 위치해 있는
    송풍 장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 분출구부(31)의 공기 흐름 하류측 단부(34)의 외주 벽면은 공기 흐름 방향과 평행한
    송풍 장치.
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