KR101612090B1 - 하이브리드 흐름 팬 장치 - Google Patents

Abstract

방사상 및 축선의 하이브리드 방향으로 유체 흐름을 지향하기 위한 팬 조립체는 내경부 및 중심 축선을 중심으로 위치된 실질적으로 절두-원추형 외경(frusto-conical)부를 갖는 백플레이트, 상기 백플레이트로부터 연장된 복수의 블레이드들, 및 상기 복수의 블레이드들에 인접하게 위치되고 상기 블레이드와 함께 동시 회전하도록 구성된 환형의 팬 보호판을 포함한다. 상기 백플레이트, 상기 복수의 팬 블레이드들 및 상기 팬 보호판이 팬 서브조립체를 형성하며, 상기 팬 서브조립체의 전체 깊이가 전체 팬 서브 조립체 직경(

D1)의 대략 20% 내지 35%이다.

Description

하이브리드 흐름 팬 장치{HYBRID FLOW FAN APPARATUS}

본 발명은 자동차 어플리케이션에 적합한 팬 및 팬 조립체에 관한 것이다.

중형 및 대형 디젤 트럭과 같은 현대의 자동차들은 상대적으로 높은 냉각 수요를 가질 수 있다. 예를 들어, 유럽 및 북미 법률에 의해 요구된 디젤 엔진 배출 요구 조건들은 엔진 냉각 시스템에 대한 더욱 증가된 수요를 가져왔다. 적절한 냉각을 제공하는데 더 많은 공기흐름이 요구되고 라디에이터 및 다른 열 교환 기의 제한을 극복하기 위해 증가된 압력이 요구될 뿐 아니라, 차량 설계는 냉각 시 스템 구성요소들의 크기를 지시하여 제한한다. 이러한 제한은 낮은 후드 라인이 운전자의 가시성을 위한 구성 장비 및 트럭에 목표될 때 특히 관심사항이다. 라디에이터 및 다른 열 교환기들의 노출된 영역을 증가시킬 수 없다면, 후드 라인은 종종 더 두껍게 만들어진다. 더 두꺼운 (즉, 더 깊은) 라디에이터 및 기타 열교환기는 팬 및 팬 클러치 같은 다른 냉각 시스템 구성 요소들을 위해 이용되는 엔진 격벽 공간을 감소시킨다.

자동차 애플리케이션들은 전통적으로 냉각 플로우를 제공하기 위해 축류(axial flow) 팬들을 사용해왔다. 축류 팬들은 일반적으로 팬 회전 축에 평행한 방향으로 공기를 이동시킨다. 그러나, 증가된 흐름 요구 사항과 두꺼운 열교환기의 결합은 근본적으로 기존의 축류 팬들이 더 이상 공기의 적절한 흐름을 제공할 수 없는 지점까지 냉각 시스템의 제한을 증가시킨다. 확대될 수 있는 팬 시스템들에 의해서조차, 종래의 축류 팬들의 상대적으로 낮은 효율은 엔진으로부터 사용가능한 파워를 감소시키는 초과 파워 드로우(excessive power draws)(엔진 파워의 약 15 %와 동일하거나 이상)를 야기시킨다. 더욱이, 축류 팬들은 자동차 어플리케이션들에 대해 목표된 만큼 조용하게 작동할 수 없으며, 이는 노이즈 규제에 대처할 수 있는 관심 사항일 수 있다. 혼합된 흐름 팬들(또한 하이브리드 흐름 팬들라고도 함) 및 방사상 흐름 팬들(또한 원심 팬이라고도 함)은 축류 팬들보다 더 큰 효율 및 흐름-압력 특성을 가지고 있지만, 혼합 흐름 및 방사형 흐름 팬들은 대부분의 차량 엔진 격벽에 패키징하기 어려운 것으로 잘-알려져 있다. 방사상 흐름 팬들은 일반적으로 최고 효율을 위해 대형 스크롤 하우징을 요구하며, 만약 그러한 하우징없이 사용된다면 자동차 엔진 주위에서 움직임에 도움이 되지 않는 방사상 방전 속도를 갖는다.

혼합 흐름 팬들은 방사상 흐름 팬들의 그러한 문제점들이 없을 지라도, 일반적으로 언더-후드 어플리케이션들에서 사용될 수 있는 것보다 축선 방향으로 더 두껍다(즉, 더 깊다). 더욱이, 혼합 흐름 팬들은 혼란스럽게 복잡한 장치이다. 혼합 흐름 팬의 일반적인 아이디어는 간단하게 보이지만, 특정 어플리케이션의 요구사항들을 충족하도록 맞추는데 요구되는 엄청난 양의 실험과 설계는 거의 실제로 사용되지 않는것을 의미한다.

방사상 및 축선의 하이브리드 방향으로 유체 흐름을 지향하기 위한 팬 조립체는 내경부 및 중심 축선을 중심으로 위치된 실질적으로 절두원추형(frusto-conical) 외경부를 구비한 백플레이트, 상기 백플레이트로부터 연장된 복수의 블레이드들, 및 상기 복수의 블레이드들에 인접하게 위치되고 상호-회전하도록 구성된 환형 팬 보호판(fan shroud)을 포함한다. 백플레이트, 복수의 팬 블레이드들 및 팬 보호판은 팬 조립체를 형성하며, 팬 서브조립체의 전반적인 깊이는 전반적인 팬 서브조립체 직경의 약 20-35% 이다.

도 1은 전방에서 본 본 발명의 팬 장치의 일 실시예에 대한 사시도이다.
도 2는 후방에서 본 도 1 팬 장치의 사시도이다.
도 3은 도 1 및 도 2의 팬 장치에 대한 정면도이다.
도 4는 도 1 내지 도 3의 팬 장치에 대한 측면도이다.
도 5는 도 1 내지 도 4에 대한 팬 장치의 후면도이다.
도 6은 본 발명에 따른 팬 조립체의 부분 단면도이다.
도 7은 스택으로 쌓인 도 1 내지 도 6의 복수의 팬 장치의 단면도이다.
도 8은 도 1 내지 도 6 팬 장치의 일부 사시도이다.
도 9는 팬 보호판이 생략된 채로 도시된, 본 발명에 따른 팬 장치의 대안적인 실시예의 개략도이다.
도 10은 팬 보호판이 생략된 채로 도시된, 본 발명에 따른 팬 장치에 대한 다른 대안적인 실시예의 정면도이다.
도 11은 팬이 생략된 채로 도시된, 본 발명에 따른 팬 장치의 또 다른 대안적인 실시예의 정면도이다.
도 12는 팬 조립체의 대안적인 실시예들에 대한 성능 데이터의 그래프이다.

상기 동일한 도면이 본 발명의 몇몇 실시예들을 설명하는 동안, 다른 실시예가 또한 설명에 명시된 바와 같이, 고려될 수 있다. 모든 경우에서, 이러한 개시는 표현에 의해 본 발명을 제공하고 제한되지 않는다. 다수의 다른 변형예들 및 실시예들이 본 발명의 속한 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 고안될 수 있고, 그것은 본 발명의 원리의 범위 및 사상 내에 있다는 것이 이해되어져야 한다. 도면은 스케일링되게 도시되지 않을 수 있다. 도면 부호는 도면들에 걸쳐 유사 부분들을 표시하도록 사용되었다.

본 발명은 본 발명에 의해 전반적으로 참조된 2008년 2월 22일 출원된 발명의 명칭이 "고효율 하이브리드 흐름 팬(High Efficiency Hybrid Flow Fan)"인 미국 가 특허 출원 번호 61/066, 692호의 우선권을 주장한다.

일반적으로, 본 발명은 회전 입력에 대한 응답으로 방사상 및 축선의 하이브리드선 방향(즉, 축선 방향에 대해 0 내지 90 °범위의 각도)으로 유체 흐름의 발생을 가능하게 하는, 반-혼합(quasi-mixed)(또는 하이브리드) 흐름 팬(일반적으로 하이브리드 흐름 팬으로 여기서 간단히 지칭됨)을 제공한다. 하나의 실시예에서, 팬 서브조립체는 팬 서브조립체의 전체 직경의 대략 20~35%의 전반적인 깊이 (즉 두께 또는 폭)을 갖는다. 본 발명의 팬은 바람직하게는 대략 0.04 내지 0.08의 스로틀링 계수의 범위에서 작동할 때 엔진 냉각 시스템에서 사용될 수 있고, 스로틀링 계수가 속도 압력 대 총 압력의 비율로서 정의되며, 상기 속도 압력 계산은 팬의 축선 돌출 영역에 의해 분할된 공기 흐름과 동등한 공탑 속도(superficial velocity)에 기초한다.

본 발명의 팬이 다수의 장점 및 혜택을 제공한다. 예를 들어, 팬은 엔진 냉각에 대해 상대적으로 높은 공기 흐름 및 상대적으로 높은 압력 팬을 제공한다. 그러나 팬의 구성은 일반적으로 자동차 및 기타 엔진 냉각 어플리케이션과 함께 사용하기 위해 몇몇 제약 조건을 받는다. 팬은 바람직하게 기존 축류 팬(예, 벨트-구동되는 또는 크랭크 샤프트 장착됨)과 동일한 방식으로 엔진의 전방에 탑재되어야 한다. 또한, 팬은 점성 팬 클러치(또한 점성 팬 드라이브라고도 함), 팬 속도 제어를 허용하고 크랭크 샤프트 비틀림 진동으로부터 팬을 분리하는데 조력하는 장치를 허용해야 한다. 팬 전체 직경이 바람직하게 기존의 축류 팬들과 필적해야 한다. 팬의 두께(즉, 축선 깊이 축)는 이상적으로 기존의 축류 팬들과 필적하고, 또는 추가적인 엔진 격벽 공간이 종종 할당되기 어렵거나 불가능하기 때문에 가능한 얇아야(축선 방향으로 좁은) 한다. 팬의 입구 직경이 라이에이터 및 열 교환기 코어를 통해 해로운 공기 흐름 층화를 야기할 수 있는 라이에이터의 중심 또는 다른 열 교환기들에 높은 고속 공기흐름을 방지할 수 있도록 바람직하게 가능한 커야 한다. 팬으로부터 공기흐름 배출은 바람직하게 축 구성 요소가 엔진의 양쪽 주변 및 통과 공기를 안내하는 것에 조력하도록 해야 한다. 팬의 정적 효율성은 가능한 높고, 바람직하게 50 % 보다 크고, 유용한 작업에 사용할 수 있게 엔진 동력을 극대화할 수 있어야 한다. 팬에 의해 발생한 소음은 가능한 작고, 바람직하게는 더 적은 공기 역학적 성능으로 작동하는 기존의 축류 팬들보다 더이상 크지 않아야 한다. 또한, 팬에 대한 입구 및 라디에이터 또는 다른 열 교환기들 사이의 인터페이스(즉, 보호판)는 엔진 록킹 및 프레임 비틀림에 의해 야기된 상기 두 개 사이의 상대적 움직임을 수용해야 하는, 일반적인 조립 라인 절차에 의해 달성될 수 있는 구조로 구성되어야 한다.

상기 설명된 몇몇의 제약 사항들은 상호 배타적인 것으로 보인다. 팬의 입구 직경도 그러한 하나의 예이다. 일반적으로, 방사상 흐름 (또는 원심) 팬에서, 더 큰 압력 생산이 블레이드 내경 대 블레이드 외경의 비율을 감소시켜서, 방사상 방향으로 팬 블레이드들이 더 길지 않게 만들어 달성될 수 있다. 그러나, 이렇게 하는 것은 팬의 축선 유입부 영역을 감소시키고, 유입 속도를 증가시킨다. 자동차 라디에이터(또는 다른 열 교환기) 사이의 간격이 전형적으로 짧기 때문에, 팬 바로 전방에 이러한 고속 액체 흐름은 라이에이터(또는 다른 열교환기) 코너들에 바람직하지 않은 "데드 존(dead zones)"을 발생시키기 쉬워서, 전반적인 열 교환기 효율을 감소시킨다. 유사하게, 방사상 흐름 (또는 원심) 팬에서 높은 공기 흐름은 일반적으로 팬의 축 깊이를 증가시켜서 달성되며, 옵션은 언더-후드 엔진 냉각 어플리케이션들을 사용할 수 없다. 그러므로, 본 발명의 팬을 설계하는데 있어서, 제약 조건들 하에서 적절하게 효율적인 팬을 생산하는 설계 파라미터들에 의해 팬을 생성하는 것이 필요하였다. 일반적으로, 본 발명의 팬은 여전히 위에서 설명한 제약들을 만족하면서 상대적으로 높은 공기의 효율성 및 정적 특성을 나타내는 경향이 있다.

도 1 내지 도 5는 팬 장치(20)의 일 실시예의 여러 도면들 도시한다. 도 1은 정면에서 본 팬 장치(20)의 사시도이며, 도 2는 후방에서 본 팬 장치(20)의 사시도이다. 도 3 내지 도 5는 팬 장치(20)의 각각 정면 측면 및 후면도이다. 도 1 내지 도 5에 도시된 바와 같이, 팬 장치(20)는 백플레이트(22), 복수의 블레이드(24)(또한 날개라고도 불림), 및 중심 라인(C_L)에 대해 회전하도록 배치된 팬 보호판(26)을 포함한다. 백플레이트(22), 블레이드들(24) 및 팬 보호판(26)은 집합적으로 팬 서브조립체로 지칭된다. 도 3의 화살표(28)에 의해 도시된 바와 같이, 도시된 팬 장치(20)는 시계 방향으로 회전하도록 구성되며, 이를 통해 팬 장치(20)가 대안적인 실시예들에서 시계 반대 방향으로 회전하도록 구성될 수 있다는 것이 이해되어 져야 한다.

본 발명이 속한 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 일 실시예에서 팬 장치(20)가 PCT 공개 출원 번호 : WO 2007/016497호 외 다수에 개시된 타입의 점성 클러치와 같은 적절한 클러치(미도시)에 부착되고, 차례로 엔진(미도시)에 연결되어 작동된다는 것을 알 것이다. 클러치는 일반적으로 팬 장치(20)의 백플레이트(22)에 볼트 또는 다른 적절한 부착 수단에 의해 제거 가능하게 고정된다. 엔진과 클러치는 선택적으로 팬 장치(20)를 목표된 속도로 회전시킬 수 있어서, 팬 장치(20)가 엔진을 냉각시키는 것에 조력하도록 공기를 이동시킨다. 전형적인 어플리케이션에서, 팬 장치(20)는 라디에이터 및/또는 다른 열 교환기들(미도시)과 엔진 사이에 위치되어, 팬 작동은 엔진에 냉각 공기를 지향하고 라디에이터(및/또는 다른 열 교환기들)을 통해 공기를 이동시켜서 양쪽에 의해 추가적으로 냉각을 제공한다.

도 6은 팬 장치(20) 및 유입부 보호판(32)을 포함하는 팬 조립체(30)의 부분 단면도이다. 단순화하기 위해, 팬 어셈블리(30)의 블레이드들(24) 중 단지 하나만이 도 6에 도시된다. 작동 동안 팬 조립체(30)에 의해 발생된 유체 흐름은 화살표(33)에 의해 도시되고, 이는 방사상 및 축선의 하이브리드 방향으로(즉, 중심 라인(C_L)에 대해 0° 내지 90°범위에서) 팬 장치(20)를 유출한다. 방사상 및 축선의 하이브리드 방향으로 팬 장치(20)에 의해 발생된 공기 흐름은 언더-후드 자동차 어플리케이션에 대해 특히 장점이 있다는 것을 알아야 한다. 이러한 하이브리드 공기 흐름 배향은 더 양호한 냉각을 위해 엔진 주위에 및 엔진을 지나게 공기 흐름을 지향하는 경향 때문에 언더-후드 냉각 어플리케이션들에 대한 순수 축선 또는 방사상 공기흐름들보다 종종 더 바람직하다.

백플레이트(22)는 실질적으로 평행한 ID부(inner diameter portion,34)(또한 허브로 지칭됨)과 절두-원추형 OD부(outer diameter portion,36)을 포함한다. ID부(34)은 일반적으로 팬 장치(20)의 중심라인(CL)에 수직하게 배치된다. 금속 디스크(38)(예, 강철, 알루미늄, 등으로 만들어짐)는 클러치 또는 다른 회전 입력 소스(미도시)에 팬 장치(20)의 부착을 위해 상대적으로 단단한 구조를 제공하도록 선택적으로 중심라인(C_L)에서 ID부(34) 내로 통합된다. 하나 이상의 개구들은 클러치 또는 다른 회전 입력 소스에 부착을 촉진시키기 위해 ID부(34)의 금속 디스크에 또는 중심라인(C_L) 근처에 선택적으로 제공된다.

ID부(34)는 클러치에 대한 부착을 수용할 만큼 충분히 크다. 종래 기술의 혼합된 흐름 팬들이 기존의 자동차 팬 클러치에 장착하기 너무 작은 ID부를 갖는 경향이 있다. OD부(36)는 ID부(34)로부터 방사상 외측으로 및 바로 인접하게 위치된다. OD부(36)는 중심라인(C_L)에 대해 각도(θ₁)로 배치된다. 일반적으로 팬 장치(20)를 유출하는 공기 흐름(33)의 배출 각도는 각도(θ₁)와 동일하다. 도시된 실시예에서, OD부(36)는 팬 조립체(20)의 둘레(즉, 원주)로 확장된다. 백플레이트는 반경 R₁을 가지며, 이는 상응하는 전체 직경

D1을 정의한다. 공통적인 어플리케이션에 대해, 직경

D1이 특정한 어플리케이션들에 대해 목표된 대로 특히 0보다 큰 임의의 값을 가질 수 있다 할지라도, 직경

D1의 값들은 약 450mm에서 약 750mm까지 범위이다.

도시된 실시예에서, 그루브(39)는 서로의 블레이드들(24)에 상응하고 정렬된 백 플레이트(22)의 후방 측면 상에 형성된다. 그루브(39)는 백플레이트(22)의 두께 및 팬 장치(20)의 전체 질량을 감소시키는데 조력한다. 그루브(39)는 선택적이며 일반적으로 백 플레이트(22) 및 블레이드들(24)이 제조시 통합되어 몰딩될 때 단지 제공된다. 언제 백플레이트(22)가 사출 성형될 때, 그루브들(39)은 또한 싱크 마크(sink marks)를 피하는데 조력하며, 이는 냉각시 볼륨 수축으로 인해 발생하는 몰딩 결점들이다. 팬 장치(20)의 제조는 하기에 추가적으로 설명된다.

환형 리브(40)는 블레이드들(24)과 대향하게(opposite) 백플레이트(22)의 후방 측면에서 백플레이트(22)로부터 대체로 축방향으로 연장된다(도 2, 도 5 및 도 6 참조). 도시된 실시예에서, 환형 리브(40)는 백플레이트(22)의 둘레와 ID부(34) 사이의 위치에서 백플레이트(22)의 OD부(36)로부터 대체로 축방향으로 연장된다. 또한, 환형 리브(40)는 백플레이트(22)의 둘레에 대해 축방향으로 오목(recess)해진다. 거셋(gussets)의 적절한 수(예, 8개)가 구조적 지지를 위해 환형 리브(40)와 백플레이트(22) 사이에 제공된다. 도시된 실시예에서, 거셋(gussets, 42)들은 서로 원주로 이격되어 환형 리브(40)의 OD 면에 위치된다. 균형추(미도시)는 작동시 팬 장치(20)을 균형잡는데 조력하기 위해 환형 리브(40)에 선택적으로 부착된다. 일 실시예에서, 알려진 구성의 균형추가 환형 리브(40)의 ID 표면에 접착되게 고정되어, 환형 리브(40)가 팬 작동 동안 방사상으로 추를 보유하는데 조력한다. 환형 리브(40)는 팬 장치(20)에 증가된 강성을 추가적으로 제공할 수 있다.

도 7은 3 개의 스택된 팬 장치(20, 20' 및 20")의 단면도이다. 팬 장치(20, 20' 및 20")의 임의의 수는 다른 실시예에서 함께 스택될 수 있다. 도 7에 도시된 바와 같이, 각각의 팬 장치들(20, 20', 20")은 동일한 구성을 갖고 팬 장치(20')의 구성요소들에 대한 도면 부호들이 프라임 표시를 갖고 팬 장치(20")의 구성요소들에 대한 도면 부호가 이중 프라임 표시를 갖는다. 스택될 때, 팬 장치들(20'및 20")의 팬 보호판(26' 및 26")은 인접한 팬 장치(20 또는 20')의 백플레이트들(22 및 22')의 OD부(36 및 36')와 리브(40, 40')에 형성된 포켓 내로 연장된다. 또한, 팬 장치(20 및 20')의 리브들(40 및 40')은 인접 팬 장치(20'20")의 팬 보호판(26' 및 26")으로부터 내측으로 방사상 위치되며 백플레이트(22 및 22')는 인접 팬 보호판(26' 또는 26")을 접촉한다. 이러한 방법으로, 팬 장치들(20, 20' 및 20")은 저장 또는 운반을 위해 스택으로 비교적 쉽게 정렬될 수 있고, 스택은 겹쳐 쓰러지는 것에 저항할 만큼 상대적으로 콤팩트하고 안정적이다. 스택은 저장 또는 운반을 위해 적절한 컨테이너(미도시)에 선택적으로 위치될 수 있다.

도 1 내지 도 6으로 다시 돌아와서, 팬 보호판(26)은 백플레이트(22)와 대향하는 각각의 블레이드들(24)에 고정되며, 작동 동안 팬 장치(20)와 함께 회전한다. 도시된 실시예에서, 팬 보호판(26)은 대체로 환형 형태를 가지며 도넛형(toroidal), 수렴-발산 구성으로(converging-diverging configuration) 적어도 부분적으로 만곡된다. 팬 보호판(26)의 ID부가 백플레이트(22)로부터 멀어지게 만곡된다. 팬(26)은 일반적으로 블레이드들(24)의 OD부에 고정된다. 도 6에 도시된 바와 같이, 팬 보호판(26)은 돌출된 폭(PW_S)(팬 보호판(26)의 축방향으로 전방 및 후방 사이에서 측정됨) 및 유입부 반경(R₂)(중심라인(C_L)과 팬 보호판(26)의 방사상 내측 범위 사이에서 측정됨)을 한정하며, 반경(R₂)는 상응하는 직경

D2을 정의한다. 예시적인 실시예에서, 직경(

D2)은 직경(

D1)의 약 85 %이다.일 실시예에서, 돌출된 폭(PW_S)는 직경(

D1)의 약 12 %이다.팬 보호판(26)의 OD부는 중심라인에 대해 각도θ₂로 배향된다.

블레이드들(24)은 백플레이트(22)의 OD부(36)로부터 팬 보호판(26)까지 연장된다. 도시된 실시예에서, 블레이드들(24)의 수가 대안적인 실시예에서 다양할 수 있다 할지라도(예, 총 18개의 블레이드들(24) 등), 총 16 개의 블레이드들(24)이 제공된다. 각 블레이드(24)는 선단 에지(44), 및 후단 에지(46)를 한정하고, 선단 에지(44)는 백 플레이트(22)의 OD부(36)에 대해 각도 θ₃로 배향되며, 후단 에지(46)는 도시된 실시예에서 중심라인(C_L)에 실질적으로 평행하게 배치된다. 본 발명이 속한 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 블레이드들(24)의 흡입 측면 및 반대 압력이 선단 및 후단 에지(44 및 46) 사이에서 확장된다는 것을 이해할 것이다. 도시된 실시예에서 블레이드들(24)의 선단 에지(44)는 팬 보호판(26)에 부착되지 않는다. 블레이드들(24)의 선단 에지들(44)은 집합적으로 중심라인(C_L)에 대해 반경(R₃)을 한정하고, 이는 블레이드 내경(

D3)에 상응한다. 블레이드들(24)이 백플레이트(22)의 절두원추형 OD부를 따라 연장하기 때문에, 블레이드들(24)의 선단 에지들(44)의 방사상 위치가 축선 방향으로 팬 장치(22)의 질량 중심에 영향을 미친다. 작동 동안 팬 장치(20)를 더 잘 밸런싱하기 위해, 특히 팬 장치(20)가 장착될 수 있는 클러치의 베어링에 대해 축방향으로 중간 위치에 질량 중심을 위치시키는 것이 바람직하다. 일부 실시예에서, ID부(34)는 팬 장치(20)의 질량 중심과 실질적으로 정렬된다(예,축선 방향으로 질량 중심에 대해 전체 직경

DI의 대략 +/- 2 % 내).또한, 각 블레이드는 유입 각도 β_I 및 유출 각도 β_E를 형성한다(도 3 참조). 각 블레이드(24)에 대한 유입 각도(β_I)은 선단 에지(44)에서 접선 라인과 선단에지(44)에서 블레이드 중간 두께(mean thickness) 라인까지 사이에서 정의된다. 유출 각도(β_E)는 후단 에지(46)에 위치된 접선 라인과 후단 에지(46)에서 블레이드(24)의 중간 두께 라인 사이에서 한정된다. 각 블레이드(24)는 백플레이트(22)의 OD부(36)에 수직인 라인에 대해 기울기 각도(αT)로 배향된다(즉, 중심선(C_L)에 평행한 선).블레이드들(24)은 도 3에서 화살표(28)에 의해 지정된 팬 장치(20)의 회전 방향으로 경사진 방향이다. 이것은 블레이드들(24)은 일부 실시예에서 기본적으로 경사도(αT)가 0과 같게 축방향으로 배향될 수 있다는 것을 알아야 한다.

도 1 내지 도 6에 도시된 팬 장치(20)의 실시예에서 블레이드들(24)이 후방으로 경사진 배치로 구성된다. 본 발명이 속한 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 유입 각도β_I와 유출 각도 β_E 사이의 관계에 의해 팬 블레이드가 후방으로 만곡되고, 후방으로 경사지고, 방사상 뾰족하고(또는 반-반사형), 전방으로 만곡되며, 방사상 블레이드 배치로 구성될 수 있다는 것을 인식할 것이다. 다양한 대안적 실시예들이, 임의의 목표된 블레이드들의 구성이 활용될 수 있다(예, 도 9 및 도 10 참조). 더욱이, 화살표(28)에 의해 지정된 의도된 회전 방향이 변경된다면(즉, 시계 방향에서 시계 반대 방향으로), 특정 구성에 대한 블레이드들(24)의 배치가 반대일 수 있다(즉, 거울 이미지).

도 6에 도시된 바와 같이, 유선형 자오선(streamline, 48)이 도시된 블레이드(24) 상에 돌출된다. 유선형 자오선(48)이 블레이드들(24)의 선단 에지(44)의 유입부에서 블레이드들(24)의 후단 에지(46)의 유출부까지 2 개의 인접 블레이드들(24) 사이의 팬보호판(26)과 백플레이트(22) 사이에서 유체 부피의 중간점 또는 중심에 의해 한정된다. 유선형 자오선(48)은 전체적으로 화살표(33)에 의해 도시된 유체 흐름에 관계된 커브 또는 아크이다. 각 블레이드(24)는 그 각각의 돌출된 유선형 자오선(48)을 따라 한정된 자오선 길이를 갖는다. 총 블레이드 길이(LBtot)는 팬 장치(20)의 블레이드들(24)의 각각의 자오선 길이와 함께 추가되어 획득된 누적 길이로서 한정된다. 총 블레이드 길이(LBtot)는 팬 장치(20)가 포함하는 블레이드들(24)의 수에 의해, 및 개별적인 블레이드들(24)의 치수에 의해 영향 받는다.

팬 장치(20)는 축선 방향으로 돌출된 폭(PWf)(즉, 전반적인 깊이 또는 두께)를 한정한다. 도시된 실시예에서, 돌출된 폭(PWf)은 팬 보호판(26)의 축선 전방 범위와 백플레이트(22)의 OD부(36)의 축선 후방 범위 사이에 한정된다. 일 실시예에서, 팬 장치(20)의 전체 직경(

D1)은 대략 550mm이고 팬 장치(20)의 PWf에 의해 돌출된 것은 대략 165mm이다. 팬 장치(20)가 일반적으로 (즉, 축 방향으로 더 깊게) 종래의 축류 팬보다 두껍지만, 팬 장치(20)는 종래 기술의 혼합 흐름 팬들에 대해 약 250% 및 종래 기술 방사상 흐름 팬에 대해 약 300%와 비교하여 종래 축선 흐름 팬의 두께에 대해 단지 약 180-200%의 두께를 가질 수 있다.

유입부 보호판(32)은 팬 장치(20)에 인접하게 배치된 환형 부재이며, 도넛형(toroidal) 구성으로 적어도 부분적으로 만곡된 ID부(50)를 포함한다. 유입부 보호판(32)은 하류 개구 보다 더 큰 상류 개구를 한정한다. 일반적으로, 유입부 보호판(32)은 회전 가능하게 고정되며, 언더-후드 어플리케이션들로 엔진, 라디에이터 또는 다른 열 교환기, 차량 프레임 등에 고정될 수 있다. 유입부 보호판은 반경

D4에 상응하는 반경 R4에 의해, ID부의 방사상 내측 범위로 반경 R4를 한정한다. 도시된 실시예에서, 유입부 보호판(32)의 ID부(50)의 적어도 일부는 팬 보호판(26)의 상류부 내에 위치되며, 팬 보호판(26)의 축방향으로 전방 범위의 후방으로 연장한다. 즉, 축 중첩이 팬 보호판(26)과 유입부 보호판(32) 사이에 형성된다. 일반적으로 방사상 갭이 팬 보호판(26)과 유입부 보호판(32) 사이에 제공되며, 이는 언더-후드 어플리케이션들에서 엔진 록킹, 프레임 비틀림, 진동 또는 다른 움직임으로 인한 이러한 구성요소들 사이의 상대적 움직임을 허용한다. 작동 동안, 화살표(33)의 방향으로 유체 흐름이 팬 장치(20)까지 유입부 보호판(32)의 중심 개구를 통과한다. 유입부 보호판(32)은 라디에이터 또는 다른 열 교환기로부터 팬 장치(20)까지 공기흐름을 안내하도록 조력할 수 있다. 또한, 일부 추가적인 유체 흐름은 팬 보호판(26)과 유입부 보호판(32) 사이의 대체로 방사상인 갭을 통해 팬 장치(20)에 도달할 수 있다.

본 발명에 따라 팬 장치(20)의 구성은 특정 어플리케이션들에 목표된 대로 다양할 수 있다. 표 1은 팬 장치(20)의 파라미터들에 대한 3 개의 가능한 범위를 제공한다. 표 1에 주어진 값들은 모두 근사값이다. 표 1의 값들은 단지 예시이며 제한되지 않는다는 것을 알아야 한다. 더욱이, 표 1은 개별 파라미터의 독립적인 선택을 허용하도록 해석되어야 한다. 예를 들어, 다른 파라미터가 "제 2 범위" 열 등으로부터 선택될 수 있는 동안, 하나의 파라미터가 "제 1 범위" 열로부터 선택될 수 있다.

도 8은 팬 장치(20)의 부분 사시도이다. 도 8에 도시된 바와 같이, 선택적 필릿(optional fillet, 52)이 블레이드(24)와 팬 보호판(26) 사이에 위치된다. 블레이드(24)는 선단 에지 (44)에 인접한 부속되지 않는 팁부(tip portion)(54)를 갖는다. 도시된 실시예에서, 필릿(52)은 블레이드(24)와 통합적으로 형성되며, 블레이드(24)의 부속되지 않은 팁부(54)로부터 팬 보호판(26)까지 대체로 익현 방향(chordwise)으로 연장되어, 대체로 방사상 내측으로 마주한다. 필릿(52)은 물리적으로 팬 보호판(26)을 접촉하며, 선택적으로 팬 보호판(26)에 합류될 수 있다. 필릿(52)은 팬 장치(20)의 블레이드들 각각 상에 선택적으로 제공되며, 대안적인 실시예에서 전체적으로 생략될 수 있다. 필릿(52)의 존재는 각 블레이드(24)와 팬 보호판(26) 사이의 인터페이스에서 스트레스를 감소시키는 것에 조력한다.

팬 장치(20)를 포함하는 팬 조립체(30)가 다양한 방법으로 제조될 수 있다. 전형적으로 팬 조립체(30)의 구성요소들은 유리섬유, 금속 및 다른 적절한 재료들이 대안적으로 사용된다 할지라도, 폴리머 또는 다른 사출 성형 소재로 만들어진다. 일 실시예에서, 사출 성형이 활용되며, 여기서, 나일론과 같은 고분자 소재가 강철로 구성될 수 있는 금속 디스크(38)를 제외하고, 본질적으로 팬 조립체(30)의 모든 구성요소들을 형성한다. 블레이드들(24) 및 백플레이트(22)는 단일 서브조립체로서 대개 통합되어 형성된다. 블레이드들(24) 및 백플레이트(22)가 사출 성형된다면, 금속 디스크(38)는 고분자 소재와 오버몰딩되어 블레이드들(24) 및 백플레이트(22)와 통합적으로 형성될 수 있다. 팬 보호판(26) 및 유입부 보호판(32)은 일반적으로 사출 성형 또는 다른 적절한 기술들에 의해 각각 별도로 형성된다. 팬 보호판(26)은 이후 용접 프로세스, 기계적 조임 또는 다른 적절한 기술들을 사용하여, 서브조립체의 블레이드들(24)에 부착된다. 용접 또는 초음파 용접 또는 고주파 전자기 용접 및 본딩과 같은, 용접-유사 프로세스가 바람직하다. 블레이드들(24)과 팬 보호판(26) 사이의 용접된 조인트 구성은 나중에 함께 용접되는 개별적인 부분들로 사출 용접 프로세스를 간단하게 하는 반면, 블레이드들(24) 및 팬 보호판(26) 사이의 용접 조인트들에 상대적으로 낮은 스트레스를 발생시킨다. 유입부 보호판(32)은 장착 구조에 별도로 부착되며, 팬 기구(20)는 목표된 설치 위치에 유입부 보호판(32)에 인접하게 위치된다.

다른 실시예에서, 팬 장치(20)의 백플레이트(22), 블레이드들(24) 및 팬 보호판(26)이 단일 피스로 통합적으로 몰딩될 수 있다. 단일 피스 구조가 강도 장점들을 제공하는 반면, 복잡하고 값비싼 다이(dies)를 요구하여 목적을 이루는 경향이 있다. 대안적으로, 팬 보호판(26) 및 블레이드들(24)은 통합적으로 몰딩되여 별도로 몰딩된 백플레이트(22)에 부착된다.

전술된 바와 같이, 본 발명에 따른 팬 장치는 후방으로 만곡된, 후방으로 경사진, 방사상(또는 반-방사상) 뾰족한, 전방으로 만곡된, 그리고 방사상 블레이드 구성들과 같이, 대안적인 실시예에서, 복수의 상이한 구성들로 배치된 블레이드를 가질 수 있다. 이러한 용어는 방사상 흐름 팬 설계에서 파생된다. 상이한 블레이드 구성은 다른 팬 장치 파라미터들과 일반적으로 상호 연관된 상이한 작동 효과를 갖는다. 최적의 블레이드 구성이 목표된 성능 특성에 의존하여 상이한 어플리케이션들 및 팬 장치의 설계에 대한 제약사항들에 대해 다양할 수 있다. 본 발명의 범주 내에서 다른 것들이 가능하다는 것이 이해될 지라도, 도 9 및 도 10은 2 개의 추가적인 블레이드 구성들을 도시한다.

도 9는 백플레이트(122) 및 복수의 블레이드들(124)을 포함하는 팬 장치(120)의 대안적인 실시예의 개략도이며, 화살표(28)의 방향(즉, 시계방향)으로 회전되도록 구성된다. 팬 장치(120)는 블레이드들(124)을 더 양호하게 보여주도록 도 9에서 생략된 블레이드들(124)에 고정된 팬 보호판을 또한 포함한다. 팬 장치(120)의 일반적인 구성 및 작동은 전술된 팬 장치(20)와 유사하다. 도시된 실시예에서, 팬 장치(120)의 블레이드들(124)은 전방으로 만곡된 구성으로 배치된다.

도 10은 팬 장치(220) 및 복수의 블레이드들(224)을 포함하는 팬 장치(220)의 다른 대안적인 실시예의 정면도이며, 화살표(28) 방향(즉, 시계방향)으로 회전되도록 구성된다. 팬 장치(220)는 블레이드들(22)을 더 잘 나타내기 위해 도 10에 생략된 블레이드들(224)에 고정된 팬 보호판을 또한 포함한다. 팬 장치(220)의 일반적인 구성 및 작동은 전술된 팬 장치(20)와 유사하다. 도시된 실시예에서, 팬 장치(220)의 블레이드들(224)은 반-방사상(quasi- radial) 팁 구성으로 배치된다. 진정한 방사상 팁 구성에서, 블레이드들은 그 후단 에지들이 정확하게 방사형으로 배치되도록 만곡된다. 그러나, 도시된 반-방사상 팁 구성에서, 블레이드들(224)은 블레이드들(224)의 후단 에지들(246)이 방사상에 가깝게 배치되나, 정확하게 방사상이 아니게 만곡된다.

도 11은 팬 장치(320) 및 복수의 블레이드들(324)을 포함하는 팬 장치(320)의 다른 대안적인 실시예의 정면도이며, 화살표(28) 방향(즉, 시계방향)으로 회전되도록 구성된다. 팬 장치(320)는 블레이드들(324)을 더 양호하게 보여주도록 도 11에서 생략된 블레이드들(324)에 고정된 팬 보호판을 또한 포함한다. 팬 장치(320)의 일반적인 구성 및 작동은 전술된 팬 장치(20)와 유사하다. 도시된 실시예에서, 팬 장치(220)의 블레이드들(324)은 후방으로 만곡된 구성으로 배치된다.

전술한 설명에서, 본 발명이 속한 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명에 따른 팬 조립체가 다수의 장점 및 잇점들을 제공한다는 것을 인식할 것이다. 예를 들어, 본 발명에 따른 팬은 상대적으로 높은 압력과 공기 흐름을 제공하지만 상대적으로 얇으며 충분히 실질적 축선 깊이 공간이 이용 가능하여 기존 방식으로 설계자가 생산할 수 있던 것과 대체로 상이한 종횡비를 나타낸다. 또한, 본 발명의 팬은 상대적으로 양호하게 작동하는 정적 효율 특성을 나타낸다. 본 발명의 팬은 언더-후드 어플리케이션들에 대한 수많은 설계 제한들을 동시에 만족시키는 동안 언더-후드 자동차 냉각 어플리케이션들에 대한 목표된 성능 특성을 또한 충족시킬 수 있다.

덧붙여, 본 발명에 따라 팬은 노이즈 강도 및 노이즈 품질 특성 양쪽을 포함하여, 상대적으로 양호한 노이즈 특성을 제공한다. 두 팬 타입들간 노이즈의 가장 공정한 비교는 양쪽이 동일한 공기 역학 포인트(즉 동일한 흐름 및 압력)에서 작동할 때이다. 1970 RPM으로 작동하는 종래 기술의 750mm 직경 축류 팬과 1,900 RPM으로 작동하는 본 발명의 680mm 팬 직경을 비교하여, 본 발명의 팬이 4dBA 조용했다.본 발명의 팬은 두 가지 큰 이유 때문에 더 조용하다. 첫째, 본 발명의 팬이 축류 팬과 비교하여 더 느린 회전 속도로 정압의 목표된 레벨을 개발할 수 있으며, 팬 소음은 원주 속도(즉, 팁 속도)에 매우 강하게 의존한다. 둘째, 본 발명의 팬의 통로들을 통해 공기의 흐름이 본 발명의 팬이 작동하도록 목표된 고압에서 축류 팬을 통해 공기의 흐름보다 훨씬 더 부드럽고 훨씬 적게 휘몰아친다. 전형적으로, 전술된 조건들하에 축류 팬을 통한 흐름은 실속 흐름(stalled flow)으로 알려져 있고, 이는 매우 휘몰아치고 불안정하며, 굉장한 노이즈와 관련된다.

언급되지 않은 추가적인 이점과 혜택이 구체적으로 제공된다.

예시

본 발명에 따른 프로토타입 팬 조립체들이 개발되어 테스트되었고, 그리고 컴퓨터 시뮬레이션이 실행되어 본 발명에 따라 팬 조립체 설계를 추가적으로 탐구하였다. 프로토 타입 테스트는 본 발명에 따른 팬이 35 % 더 높고, 15 퍼센티지-포인트 더 정적 효율성을 달성하고, 최신식의 축류 팬들보다 더 조용하게 작동하는 특성을 나타낼 수 있는 반면, 언더-후드 자동차 냉가가 어플리케이션들에 여전히 설치하기 적절하고 허용 전력 요구사항들을 나타낸다.

실험 설계(DOE) 프로토콜이 분별하여 선택된 복수의 팬 설계 변수들의 복수의 순열(permutations)의 시뮬레이션들을 실행하도록 사용되었다. DOE는 가능한 순열만의 제한된 수에 대한 테스트를 실시하는 동안 최적화를 허용한다. 전산 유체 역학(CFD) 소프트웨어(예, 캘리포니아 산타 클라라에 소재한 ANSYS, Inc.에서 제공한 FLUENT® 흐름 모델링 소프트웨어)가 각 DOE에 따른 시뮬레이션 테스트 데이타를 생성하는데 활용되었다.

다중 DOE 연구가 실시되었다. 가장 큰 DOE는 3 개의 가능한 레벨들을 갖는 포함된 5개의 인자들(factors), 총 243(또는 3⁵)의 가능한 조합에 대해 실행되었고, 27 개 변형들이 표 2에 리스트된 인자 및 레벨들의 선택에 따라 시뮬레이션되었다.

DOE 결과는 공기흐름 속도(kg/s 단위), 정압(Pa 단위) 및 정적 효율성(% 단위)에 대해 수집되었다. 도 12는 가장 큰 DOE에 따라 팬 어셈블리(20)의 선택 대안 실시예에 대한 성능 데이터의 그래프이다. 도 12의 그래프는 수평 축선을 따라 공기흐름(kg/s) 대 왼쪽 수직 축을 따라 압략(Pa) 및 오른쪽 수직 축을 따라 정적 효율성(%)을 나타낸다. 정적 효율성 대 공기 흐름에 대한 27 DOE 결과들은 도 12에서 중공 사각형으로 도시되며, 압력 대 공기 흐름에 대한 결과는 도 12에서 속이 찬 다이아몬드로 도시된다. 중공 사각형은 도 12에서 상응하는 속이 찬 다이아몬드와 수직으로 정렬된다는 것을 주목해야 한다.

압력 대 압력 대 공기 흐름 데이터 포인트들(속이 찬 다이아몬드)은 전형적인 엔진 냉각 제한 곡선을 근사화한 이차 곡선에 해당하도록 특정화된다. DOE 결과들은 상응하는 정적 효율성 대 공기흐름 데이터 포인트들(중공 사각형)가 경계 곡선(400)을 집합적으로 형성한다는 것을 보여준다. 27개 DOE 결과들에 기초하여, 데이터 포인트가 팬 장치(20)의 3 개의 최적화 설계를 위해 보간되었다(interpolated). 설계 #1에 대해, 성능은 중공 삼각형으로서 정적 효율성 및 속이 찬 삼각형으로서 압력에 대해 도 12에 도시된 가장 양호한 공기흐름 및 가장 양호한 정적 효율성 양쪽에 대해 최적화되었다. 설계 #2에 대해, 성능은 중공 원으로서 정적 효율성 및 속이 찬 원으로서 압력에 대해 도 12에 도시된 가장 양호한 공기흐름 및 가장 양호한 정적 효율성에 대해 최적화되었다. 설계 # 3에 대해, 성능은 중공 육각형으로서 정적 효율 및 속이 찬 육각형으로서 압력에 대해 도 12에 도시된 가장 양호한 공기흐름으로부터 최적화되었다. 설계 # 1-3와 관련된 팬 장치(20)의 파라미터가 표 3에 제공된다. 팬 장치(20)의 파라미터들 사이의 상호 작용은 직관적이지 않으며 물리적 프로토타입 빌드(builds) 및 데스트에 의해 결정되도록 시간-소요적(time-consuming)이다. 설계 # 1-3의 각각은 실행할 수 있고 상이한 요구사항들에 의해 상이한 엔진 냉각 어플리케이션들을 만족시킬 수 있다.

본 발명이 바람직한 실시예를 참조하여 기술된다고 할지라도, 본 발명이 속한 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 사상 및 범주로부터 벗어남 없이 변형들이 형태와 세부사항에 있어서 이루어질 수 있다는 것을 인식할 것이다.

Claims (49)

1. 방사상(radial) 및 축선(axial)의 하이브리드(hybrid) 방향으로 유체 흐름을 지향하기 위한 팬 조립체로서,
   중심 축선을 중심으로 위치된 절두-원추형(frusto-conical) 외경부 및 내경부를 갖는 백플레이트(backplate) - 상기 절두-원추형 외경부는 상기 백플레이트의 원주로 연장됨-;
   상기 백플레이트로부터 연장하는 복수의 블레이드들; 및
   상기 복수의 블레이드들에 인접하게 위치되고 상기 블레이드와 함께 동시 회전(co-rotation)하도록 구성된 환형의 팬 보호판(shroud)을 포함하며,
   상기 백플레이트, 상기 복수의 블레이드들 및 상기 팬 보호판이 팬 서브조립체를 형성하고,
   상기 팬 서브조립체의 전체 깊이가 팬 서브조립체의 전체 직경의 28% 내지 32%인,
   방사상 및 축선의 하이브리드 방향으로 유체 흐름을 지향하기 위한 팬 조립체.
   
2. 삭제
3. 삭제
4. 제 1 항에 있어서,
   상기 백플레이트의 외경부에 의해 한정되는 배출 각도(discharge angle)가 상기 축선에 대해 65°내지 80°로 배향되는,
   방사상 및 축선의 하이브리드 방향으로 유체 흐름을 지향하기 위한 팬 조립체.
   
5. 제 1 항에 있어서,
   상기 팬 서브 조립체의 유입부의 내경이 상기 팬 서브조립체의 전체 직경의 80% 내지 90%인,
   방사상 및 축선의 하이브리드 방향으로 유체 흐름을 지향하기 위한 팬 조립체.
   
6. 제 1 항에 있어서,
   상기 복수의 블레이드들의 각각의 유입 각도가 15°내지 30°이며,
   상기 복수의 블레이드들의 각각의 유출 각도가 40°내지 90°인,
   방사상 및 축선의 하이브리드 방향으로 유체 흐름을 지향하기 위한 팬 조립체.
   
7. 제 1 항에 있어서,
   블레이드의 총 길이가 상기 팬 서브조립체의 전체 직경의 450% 내지 550%인,
   방사상 및 축선의 하이브리드 방향으로 유체 흐름을 지향하기 위한 팬 조립체.
   
8. 제 7 항에 있어서,
   상기 블레이드의 총 길이가 상기 팬 서브조립체의 전체 직경의 480% 내지 520%인,
   방사상 및 축선의 하이브리드 방향으로 유체 흐름을 지향하기 위한 팬 조립체.
   
9. 제 1 항에 있어서,
   상기 복수의 블레이드들의 내경이 상기 팬 서브조립체의 전체 직경의 50% 내지 75% 인,
   방사상 및 축선의 하이브리드 방향으로 유체 흐름을 지향하기 위한 팬 조립체.
   
10. 제 1 항에 있어서,
    상기 복수의 블레이드들이 동등하게(equally) 이격되고 상기 백플레이트의 외경부에 부착되는,
    방사상 및 축선의 하이브리드 방향으로 유체 흐름을 지향하기 위한 팬 조립체.
    
11. 제 1 항에 있어서,
    상기 백플레이트의 내경부가 평평한(planar),
    방사상 및 축선의 하이브리드 방향으로 유체 흐름을 지향하기 위한 팬 조립체.
    
12. 제 1 항에 있어서,
    상기 백플레이트의 내경부가 금속 소재(metallic material)를 포함하며, 상기 백플레이트의 외경부가 상기 내경부 상에 오버몰딩되는(overmolded) 고분자 소재(polymer material)를 포함하는,
    방사상 및 축선의 하이브리드 방향으로 유체 흐름을 지향하기 위한 팬 조립체.
    
13. 제 1 항에 있어서,
    상기 팬 보호판에 인접하게 위치된 환형의 유입부 보호판을 더 포함하고,
    상기 유입부 보호판이 회전가능하게 고정되고, 상기 유입부 보호판이 유입부 개구 및 유출부 개구를 형성하는 벽을 포함하고, 상기 유입부 개구가 상기 유출부 개구보다 더 작은 직경을 가지며, 상기 벽이 아치형(arcuate) 단면 형상(cross-sectional shape)을 갖는,
    방사상 및 축선의 하이브리드 방향으로 유체 흐름을 지향하기 위한 팬 조립체.
    
14. 제 1 항에 있어서,
    상기 백플레이트의 내경부가 상기 팬 서브조립체의 질량 중심(center of mass)에 축방향으로 위치되는,
    방사상 및 축선의 하이브리드 방향으로 유체 흐름을 지향하기 위한 팬 조립체.
    
15. 제 1 항에 있어서,
    상기 복수의 블레이드들이 전방으로 만곡된(forward curved) 구성, 후방으로 만곡된(backward curved) 구성 및 후방으로 경사진(backward inclined) 구성으로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 구성을 갖는,
    방사상 및 축선의 하이브리드 방향으로 유체 흐름을 지향하기 위한 팬 조립체.
    
16. 제 1 항에 있어서,
    상기 백플레이트의 외경부에 의해 한정된 배출 각도가 축선에 대해 65° 내지 80°로 배향되고,
    상기 팬 서브조립체의 유입부의 내경이 상기 팬 서브조립체의 전체 직경의 80% 내지 90%이고,
    상기 복수의 블레이드들의 각각의 유입 각도가 15°내지 30°이고, 상기 복수의 블레이드들의 각각의 유출 각도가 40°내지 90°이고,
    블레이드 총 길이가 상기 팬 서브조립체의 전체 직경의 450% 내지 550%이며,
    상기 복수의 블레이드들의 내경이 상기 팬 서브조립체의 전체 직경의 50% 내지 75%인,
    방사상 및 축선의 하이브리드 방향으로 유체 흐름을 지향하기 위한 팬 조립체.
    
17. 제 1 항에 있어서,
    상기 복수의 블레이드들의 경사도(tilt angle)가 0° 내지 15°범위 내인,
    방사상 및 축선의 하이브리드 방향으로 유체 흐름을 지향하기 위한 팬 조립체.
    
18. 제 1 항에 있어서,
    상기 복수의 블레이드들의 경사도가 3° 내지 10°범위 내인,
    방사상 및 축선의 하이브리드 방향으로 유체 흐름을 지향하기 위한 팬 조립체.
    
19. 제 1 항에 있어서,
    상기 백플레이트의 절두-원추형 외경부에 위치되는 적어도 부분적으로 축방향으로 연장된 환형의 리브(annular rib)를 더 포함하고,
    상기 환형의 리브가 상기 복수의 블레이드들과 대향하게 연장되며 상기 복수의 블레이드들과 방사상으로 정렬되는,
    방사상 및 축선의 하이브리드 방향으로 유체 흐름을 지향하기 위한 팬 조립체.
    
20. 방사상 및 축선의 하이브리드 방향으로 유체 흐름을 지향하기 위한 팬 조립체로서,
    중심 축선을 중심으로 위치된 절두-원추형(frusto-conical) 외경부 및 내경부를 갖는 백플레이트;
    상기 백플레이트로부터 연장된 복수의 블레이드들; 및
    상기 복수의 블레이드들에 인접하게 위치되고 상기 블레이드와 함께 동시 회전하도록 구성된 환형의 팬 보호판을 포함하며,
    상기 백플레이트, 상기 복수의 블레이드들 및 상기 팬 보호판이 팬 서브조립체를 형성하고,
    상기 블레이드의 총 길이가 상기 팬 서브조립체의 전체 직경의 480% 내지 520% 인,
    방사상 및 축선의 하이브리드 방향으로 유체 흐름을 지향하기 위한 팬 조립체.
    
21. 제 20 항에 있어서,
    상기 복수의 블레이드들의 내경이 상기 팬 서브조립체의 전체 직경의 50% 내지 75% 인,
    방사상 및 축선의 하이브리드 방향으로 유체 흐름을 지향하기 위한 팬 조립체.
    
22. 방사상 및 축선의 하이브리드 방향으로 유체 흐름을 지향하기 위한 팬 조립체로서,
    축선에 대해 위치된 절두-원추형(frusto-conical) 외경부 및 내경부를 갖는 백플레이트;
    상기 백플레이트의 절두-원추형 외경부로부터 연장된 복수의 블레이드들; 및
    상기 복수의 블레이드들에 인접하게 위치되고 상기 블레이드와 함께 동시 회전하도록 구성된 환형의 팬 보호판을 포함하며,
    상기 백플레이트, 상기 복수의 블레이드들 및 상기 팬 보호판이 팬 서브조립체를 형성하고,
    상기 복수의 블레이드들의 내경이 상기 팬 서브 조립체의 전체 직경의 50% 내지 75%인,
    방사상 및 축선의 하이브리드 방향으로 유체 흐름을 지향하기 위한 팬 조립체.
    
23. 제 22 항에 있어서,
    상기 블레이드의 총 길이가 상기 팬 서브조립체의 전체 직경의 480% 내지 520 %인,
    방사상 및 축선의 하이브리드 방향으로 유체 흐름을 지향하기 위한 팬 조립체.
    
24. 제 22 항에 있어서,
    상기 팬 서브조립체의 전체 깊이가 상기 팬 서브조립체의 전체 직경의 20% 내지 35 %인,
    방사상 및 축선의 하이브리드 방향으로 유체 흐름을 지향하기 위한 팬 조립체.
    
25. 방사상 및 축선의 하이브리드 방향으로 유체 흐름을 지향하기 위한 팬 조립체로서,
    중심 축선을 중심으로 위치된 절두-원추형(frusto-conical) 외경부 및 내경부를 갖는 백플레이트;
    환형의 팬 보호판; 및
    상기 백플레이트와 상기 팬 보호판 사이에서 연장된 복수의 블레이드들을 포함하고,
    상기 백플레이트, 상기 복수의 블레이드들 및 상기 팬 보호판이 팬 서브조립체를 형성하고,
    상기 팬 서브조립체의 전체 깊이가 상기 팬 서브조립체의 전체 직경의 20% 내지 35%이고,
    상기 백플레이트의 외경부에 의해 한정된 배출 각도가 축선에 대해 65° 내지 80°로 배향되고,
    상기 팬 서브조립체의 유입부의 내경이 상기 팬 서브조립체의 전체 직경의 80% 내지 90%이고,
    상기 복수의 블레이드들의 각각의 유입 각도가 15°내지 30°이고,
    상기 복수의 블레이드들의 각각의 유출 각도가 40°내지 90°이고,
    블레이드의 총 길이가 상기 팬 서브조립체의 전체 직경의 450% 내지 550%이며,
    상기 복수의 블레이드들의 내경이 상기 팬 서브조립체의 전체 직경의 50% 내지 75%인,
    방사상 및 축선의 하이브리드 방향으로 유체 흐름을 지향하기 위한 팬 조립체.
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