KR101221395B1 - 터보 블로워장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 터보 블로워장치에 관한 것으로, 특히 구동부와 제어부가 서로 연통되도록 형성되어 하나의 냉각 통로에 의해 냉각이 동시에 이루어지도록 함으로써 냉각 효율을 극대화하고, 유동손실을 저감하기 위해 메인 임펠러 앞단과 분리벽 사이의 거리를 최대한 멀리하기 위해 구동부를 대각선으로 배치하는 터보 블로워장치에 관한 것이다.

Description

터보 블로워장치{Turbo Blower}

본 발명은 터보 블로워장치에 관한 것으로, 특히 구동부와 제어부가 서로 연통되도록 형성되어 하나의 냉각 통로에 의해 냉각이 동시에 이루어지도록 함으로써 냉각 효율을 극대화하고, 유동손실을 저감하기 위해 메인 임펠러 앞단과 분리벽 사이의 거리를 최대한 멀리하기 위해 구동부를 대각선으로 배치하는 터보 블로워장치에 관한 것이다.

일반적으로, 송풍기(送風機, Blower)는 유체의 에너지를 발생시키는 기계장치를 말하는 것으로, 송풍기는 유동을 일으키는 메인 임펠러(impeller), 메인 임펠러로 들어가고 나오는 유동을 안내하는 케이싱(casing)으로 이루어진다.

이러한, 송풍기의 분류 방법에는 여러 가지가 있는데 가장 일반적인 방법은 날개차를 통과하는 유동의 특성에 의한 분류이며, 그것은 축류형 송풍기(Axial Blower), 반경류형 송풍기(Radial Blower), 혼합류형 송풍기(Mixed Blower)로 나눈다.

공기의 유동이 날개차의 회전축과 평행 방향으로 발생하면 축류송풍기라고 하며, 이 경우에는 메인 임펠러 입구와 출구의 유동방향이 모두 회전축과 일치한다. 프로펠러형 송풍기, 즉 보통의 가정용 선풍기가 여기에 속한다.

축류형 송풍기는 가해준 에너지가 주로 유체의 속도를 증가시키는 데 사용되며, 따라서 유량은 많이 필요하나 압력은 그리 필요하지 않은 곳에 사용된다.

반경류형 송풍기는 원심력에 의한 압력 증가가 주된 목적이며 따라서 유량보다는 압력이 필요한 곳에 많이 사용된다.

또한, 상기 원심형 송풍기는 보통 메인 임펠러 입구 유동은 회전축 방향이나 출구 유동은 회전축의 직각 방향이 되도록 나선형의 케이싱을 사용하는 경우와, 메인 임펠러 입구 유동과 출구 유동이 둘 다 회전축 방향이 되도록 튜브형 케이싱을 사용하는 경우로 크게 구별된다.

아울러, 상기 혼합류형 송풍기는 메인 임펠러 내에서 축 방향과 반경 방향의 유동이 같이 존재하는 경우로 유량과 압력의 증가가 동시에 요구될 때 사용된다.

이외에 메인 임펠러의 회전에 의하지 않는 새로운 방식의 송풍기들이 특수 목적에 사용되기도 하는데, 압전 소자를 이용하여 모터가 필요없는 송풍기가 사용되기도 한다. 송풍기는 그 응용 대상과 작동 특성에 따라 적절히 선택되어야 하는데, 공업적으로는 공기조화시스템, 각종 흡,배기시스템 등에 주로 사용된다. 그 크기도 컴퓨터용 냉각팬 등 소형으로부터 대형 공업용 송풍기에 이르기까지 다양하다.

이러한, 원심 송풍기의 일종인 터보블로워(Turbo Blower)는 비교적 압력비(壓力比)가 큰 원심 송풍기를 말하는 것으로, 메인 임펠러(impeller)를 용기 속에서 고속 회전시켜 기체를 방사상(放射狀)으로 흐르게 하고, 원심력을 이용하는 원심송풍기중에서 압력비가 작은 것을 원심형 통풍기, 터보통풍기라 하고, 압력비가 그 이상의 것을 원심형 송풍기, 터보송풍기라고 한다.

상기와 같은, 종래기술의 터보 블로워는 도 1 및 도 2에서와 같이, 본체(10)의 내부 일측에 배치되며 외기를 흡입하여 송풍하기 위한 구동부(20)와, 본체(10)의 내부 타측에 구동부(20)와 분리벽(15)으로 구획된 제어부(50)가 배치된다.

구동부(20)의 상측에는 구동부의 메인 임펠러를 통해 가압된 공기를 외부로 송풍시키기 위한 토출구(30)이 구비되어 있다.

본체(10)는 일측 하부에 외기가 내부로 유입되는 유입구(12)가 형성되고, 유입구(12)를 통해 내부로 유입된 공기가 구동부(20)를 거쳐서 본체(10)의 상부에 배치된 흡입팬(40)을 통과하게 되어 구동부(20)의 냉각이 이루어지게 된다.

또한, 제어부(50)는 구동부(20)와는 별개로 밀폐 구획된 타측 내부에 배치된 캐비넷 구조로 되어 있으므로, 구동부(20)와는 별개의 냉각 과정을 갖는다.

미설명부호 "55"는 인버터를 나타낸 것이다.

제어부(50)의 냉각을 위해서는 본체(10)의 타측 상부와 하부에 통기공(14,16)이 각각 형성되어 공기의 유입 및 유출을 통해 자연 냉각되도록 된 것이다.

이로 인해, 기존의 터보 블로워장치는 구동부(20)와 제어부(50)의 냉각을 위해 개별적인 냉각 구조가 요구되는 번거로움이 있다.

또한, 구동부 내에 배치된 로터 및 로터의 냉각을 위한 장치가 없으므로 쉽게 과열 및 열화될 우려가 있으며, 이로 인해 부품의 성능이 저하되는 단점이 있다.

본 발명은 상기한 제반 문제점을 감안하여 이를 해결하고자 창출된 것으로, 그 목적은 터보 블로워의 구동부와 제어부가 하나의 냉각 통로를 통해 자연 냉각이 가능하도록 함과 아울러, 구동부 내의 각 구성요소들을 개별적으로 냉각시켜 제품의 성능 저하를 방지하고 부품 신뢰성을 향상시킬 수 있도록 그 구조가 개선된 터보 블로워장치를 제공하는 데 있다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명은 본체의 내부 일측에 배치되며 본체의 일측 하부에 형성된 유입구를 통해 유입된 외기를 흡입하여 송풍하기 위한 구동부와, 본체의 내부 타측에 제어부가 배치되며,

상기 본체의 하부에 형성되어 상기 유입구를 통해 유입된 외기가 유입되도록 형성되고 상기 구동부와 제어부에 각각 연통되는 유로와,

상기 유로의 내부에 상기 유입구를 통해 유입되는 외기를 분할되게 이송하도록 내부 공간을 분리시키고 양측에 흡음재가 결합되는 적어도 하나 이상의 격벽이 배치되어서,

상기 유입구를 통해 유입되는 외기가 유로를 통해 상기 구동부와 제어부측으로 유입되어 상기 구동부와 제어부의 냉각이 이루어지도록 된 것이다.

상기 구동부는 일측에 커버가 결합되고 외주면 하부와 상부에 유입공과 배출공이 형성된 외측 하우징과,

상기 외측 하우징의 내부에 배치되며 내측면에 코일이 감겨진 스테이터가 결합되는 내측 하우징과,

상기 내측 하우징 내에 회전 가능하게 설치되고 단부에 흡입구를 통해 유입되는 외기를 가압 송풍하는 메인 임펠러가 결합되고 외측면에 로터가 연동되게 배치된 회전축을 구비한다.

상기 내측 하우징의 외주면에 다수의 냉각핀이 형성된다.

상기 외측 하우징은 상기 내측 하우징의 내부와 연통되도록 형성되어 상기 외기를 상기 로터와 스테이터 사이로 유도하기 위한 제 1쿨링유로가 형성된다.

상기 회전축은 외주면에 배치되어 상기 회전축의 회전시 연동 회전되어 상기 제 1쿨링유로를 통해 유입되는 외기를 상기 로터와 스테이터 사이로 유입시키기 위한 흡입블레이드를 더 구비한다.

상기 외측 하우징은 상기 회전축 내부로 외기를 유도하기 위한 제 2쿨링유로가 형성된다.

상기 회전축의 단부에 배치되고 상기 메인 임펠러와 연동되도록 결합되며 상기 제 2쿨링유로를 통해 유입되는 외기를 상기 회전축 내부로 강제 유입시키기 위한 회전임펠러를 더 구비한다.

본 발명은 터보 블로워의 본체 내부가 서로 연통되도록 형성되어 구동부와 제어부가 하나의 공기 유로를 통해 유입되는 외기에 의해 같이 냉각되도록 함으로써, 외기 유입구조를 단순 구조화시켜 구성을 단순화할 수 있는 효과를 갖는다.

또한, 본 발명은 제 1,2쿨링유로 및 냉각용 임펠러를 이용하여 구동부를 구성하는 각 구성요소들의 냉각이 개별적으로 이루어지게 되므로, 구동부의 과열로 인한 열화현상을 예방할 수 있으므로 부품 수명을 연장할 수 있으며 부품 신뢰도를 향상시킬 수 있다.

도 1은 종래 터보 블로워장치를 나타낸 평면도.
도 2는 도 1의 외기 흐름과정을 개략적으로 나타낸 구성도.
도 3은 본 발명에 따른 터보 블로워장치를 나타낸 사시도.
도 4는 본 발명의 외기 흐름과정을 개략적으로 나타낸 구성도.
도 5는 본 발명 구동부를 나타낸 결합상태 단면도.
도 6은 도 5의 측면도.
도 7은 본 발명 제 1,2쿨링유로를 통해 유입되는 외기 흐름과정을 나타낸 사용상태도.
도 8은 본 발명 냉각용 임펠러와 커플러를 나타낸 사시도.
도 9는 본 발명 구동부의 다른 실시 예를 보인 단면도.

본 발명은 터보 블로워의 본체 내부가 서로 연통되도록 형성되어 구동부와 제어부가 하나의 공기 유로를 통해 유입되는 외기에 의해 같이 냉각되도록 함과 아울러, 구동부의 내부에 배치된 각 구성요소들의 냉각이 개별적으로 이루어지도록 한 것이다.

특히, 유동손실을 저감시키기 위해 메인 임펠러 앞단과 분리벽 사이의 거리를 최대한 멀리 하기 위해 구동부를 대각선으로 배치하는 구조를 제시한다.

이하, 본 발명은 앞서 설명한 종래 기술의 구성요소에 대해서는 동일 명칭을 부여하며, 각 구성요소에 대한 도면부호는 종래와 구분되도록 다른 도면부호를 부여하기로 한다.

본 발명에 따른 터보 블로워장치는, 도 3 내지 도 8을 참조하여 설명하면, 본체(100)의 일측 하부에 형성된 유입구(110)를 통해 유입된 외기를 흡입하여 송풍하기 위한 구동부(200)가 본체(100)의 내부 일측에 배치되고, 본체(100)의 내부 타측에 제어부(500)가 배치되며, 상기 본체(100)의 하부에 유입구(110)를 통해 유입된 외기가 유입되고 상기 구동부(200)와 제어부(500)에 각각 연통되는 유로(105)가 형성되고, 유로(105)의 내부에 상기 유입구(110)를 통해 유입되는 외기를 분할되게 이송하도록 내부 공간을 분리시키기 위한 적어도 하나 이상의 격벽(130)이 배치된 구조를 갖는다.

구동부(200)와 제어부(500)가 본체(100)의 일측과 타측에 분리벽(120)을 매개로 분리되게 배치되고, 서로 연통되는 유로(105) 내부로 유입되는 외기에 의해 냉각이 이루어지도록 된 것이다.

더 상세히 설명하면, 분리벽(120)은 통공(125)이 형성되어 구동부(200)가 배치된 본체(100)의 내부 일측과 제어부(500)가 배치된 본체(100)의 내부 타측이 서로 연통되도록 형성된 것이다.

통공(125)은 격벽(130)에 의해 분리된 유로(105)의 일부, 즉 분리벽(120)의 일부가 천공 형성된 것이다.

또한, 외기가 유입되는 공간인 유로(105)의 내부에는 공간을 분할하도록 서로 이격된 복수의 격벽(130)이 배치되어 있다.

상기 격벽(130)은 유입구(110)를 통해 유입된 외기의 흐름이 안정적으로 진행되도록 배치되어 공기의 흡입 손실을 줄일 수 있도록 된 것이다.

또한, 격벽(130)의 양측에는 흡음재(135)가 배치되어 공기의 유동에 따른 소음을 저감시킬 수 있다.

즉, 격벽은 구동부(200)를 통해 유입되는 외기의 흐름과 제어부(500)측을 통과하는 외기의 흐름이 서로 충돌 및 상쇄되지 않도록 분기하는 기능을 갖는다.

구동부(200)는 일측에 커버(220)가 결합되고 외주면 하부와 상부에 유입공(212)과 배출공(214)이 형성된 외측 하우징(210)과, 외측 하우징(210)의 내부에 배치되며 내측면에 코일이 감겨진 스테이터(245)가 결합되는 내측 하우징(230)과, 상기 내측 하우징(230) 내에 회전 가능하게 설치되고 단부에 흡입구(202)를 통해 유입되는 외기를 가압 송풍하는 메인 임펠러(260)가 결합되고 외측면에 로터(240)가 연동되게 배치된 회전축(250)으로 구성된다.

즉, 구동부(200)는 고정자인 외측 하우징(210) 및 내측 하우징(230)으로 구성된 고정자와, 회전축(250)과 로터(240) 및 스테이터(245)로 구성된 회전자로 대별된다.

구동부(200)는 회전자인 회전축(250)과 로터(240) 및 스테이터(245)의 회전 동작시 외측 하우징(210)의 외주면 하부에 형성된 유입공(212)을 통해 외기가 외측 하우징(210)의 내부를 통과하여 상부에 형성된 배출공(214)을 통해 배출되는 공기 흐름을 갖는다.

이로 인해, 외기가 도 6에서처럼 내측 하우징(230)의 외측을 통과하면서 내측 하우징(230)을 냉각시키게 된다.

내측 하우징(230)은 상기 유입공(212)을 통해 유입되는 외기와 내측 하우징(230) 내의 공기가 열교환되도록 외주면에 다수의 냉각핀(232)이 형성되는 것이 바람직하다.

또 바람직하게는, 외측 하우징(210)은 상기 내측 하우징(230)의 내부와 연통되도록 형성되어 상기 외기를 상기 로터(240) 및 스테이터(245) 측으로 유도하기 위한 제 1쿨링유로(216)가 형성된다.

제 1쿨링유로(216)는 외측 하우징(210)의 하부에 천공되도록 형성되어 내측 하우징(230)의 내부와 연통되도록 형성되므로, 외기를 로터(240) 및 스테이터(245)의 사이 틈새로 유도함으로써, 외기가 외측 하우징(210)과 내측 하우징(230)의 내부를 통과하여 커버(220) 측으로 배출되도록 된 것이다.

이를 위해 로터(240)과 스테이터(245) 사이에 외기가 통과될 수 있도록 틈새 또는 홈 형태의 공기 통로가 형성되는 것이 바람직하다.

또한, 외측 하우징(210)은 상기 회전축(250) 내부로 외기를 유도하기 위한 제 2쿨링유로(218)가 형성된다.

제 2쿨링유로(218)는 외측 하우징(210)의 하부에 천공되도록 형성되고, 외기가 회전축(250)의 단부를 통해 회전축(250)의 내부로 유입되도록 형성된 것이다.

더 바람직하게는, 제 2쿨링유로(218)를 통해 유입되는 외기를 상기 회전축(250)의 내부로 강제 유입시키기 위한 냉각용 임펠러(280)가 구비된다.

냉각용 임펠러(280)는 회전축(250)의 단부에 배치되고 메인 임펠러(260)와 연동되도록 결합된다.

또, 냉각용 임펠러(280)는 중공이 형성되고, 중공 내주면에 복수의 임펠러날개(282)가 형성되어 제 2쿨링유로(218)를 통해 유입되는 외기를 회전축(250)의 내부로 강제 유입시키는 기능을 갖는다.

이러한 구성을 갖는 본 발명의 작용은 다음과 같다.

본 발명에 의한 터보 블로워장치는, 구동부(200)와 제어부(500)가 유로(105)를 통해 서로 연통되도록 배치되어 있으므로, 유입구(110)를 통해 유입되는 외기에 의해 자연 냉각이 이루어지게 된다.

이때, 외기의 흐름과정은 본체(100)의 일측 하부에 천공된 유입구(110)를 통해 외기가 유입되고, 격벽(130)에 의해 분기된 상태로 분리벽(120)의 통공(125)을 통해 제어부(500)가 배치된 본체(100)의 타측 내부로 유입됨과 아울러, 구동부(200)의 유입공(212)을 통해 외측 하우징(210)의 내부로 유입된다.

본체(100)의 타측 내부로 유입된 외기는 제어부(500)와 인버터(550)를 냉각시킨 후에, 본체(100)의 타측 상부에 형성된 통기공(140)을 통해 외부로 배출되는 흐름과정을 가지며, 이 과정에서 제어부(500)와 인버터(550)의 냉각이 이루어지게 된다.

외측 하우징(210)의 내부로 유입된 외기는 배출공(214)을 통해 외부로 배출된다.

또한, 구동부(200)는 메인 임펠러(260) 구동시 흡입구(202)를 통해 유입된 공기가 메인 임펠러(260)에 의해 가압되어 케이싱(270)을 통해 토출구(300)측으로 송풍되는 것은 기존 방식과 동일하므로, 자세한 설명은 생략하기로 한다.

한편, 구동부(200)의 각 구성요소들을 냉각시키기 위한 제 1,2쿨링유로(216,218) 및 냉각용 임펠러(280)의 기능은 아래와 같다.

제 1쿨링유로(216)는 내측 하우징(230)의 내부와 연통되도록 외측 하우징(210)의 하부에 천공 형성되어 있으므로, 외기가 내측 하우징(230)의 내부를 통과하여 커버(220)를 통해 외부로 배출되는 과정중에 내측 하우징(230)의 내측에 배치된 스테이터(245)와 로터(240) 사이를 통과하면서 스테이터(245)와 로터(240)를 냉각시키는 기능을 수행하게 된다.

제 2쿨링유로(218)는 회전축(250)의 내부와 연통되도록 외측 하우징(210)의 하부에 천공 형성되어 있으므로, 외기가 회전축(250)의 내부를 통과하여 커버(220)를 통해 외부로 배출되면서 회전축(250)을 냉각시키는 기능을 수행하게 된다.

이때, 냉각용 임펠러(280)는 메인 임펠러(260)의 구동과 연계되어 연동 회전되므로, 제 2쿨링유로(218)를 통해 유입되는 외기를 강제로 회전축(250)의 내부로 유입시켜 회전축(250)의 냉각 효율을 향상시킬 수 있다.

한편, 도 9는 본 발명의 다른 실시 예를 보인 도면으로서, 그 구성은 외측 하우징(210)의 상부에 내측 하우징(230)의 내부와 연통되도록 제 3쿨링유로(216a)가 천공 형성되고, 상기 회전축(250)에 상기 내측 하우징(230)의 내부와 연통되도록 제 4쿨링유로(252)가 형성된 것이다.

이는, 제 3쿨링유로(216a)를 통해 내측 하우징(230)의 내부로 유입되는 외기가 커버(220)측으로 배출되면서 로터(240) 및 스테이터(245)을 냉각시킴과 아울러, 제 4쿨링유로(252)를 통해 회전축(250)의 내부로 유입된 후에 커버(220)측으로 배출되면서 회전축(250)을 냉각시키는 기능을 수행하도록 된 것이다.

따라서, 본 발명은 구동부(200)와 제어부(500)가 서로 연통된 하나의 공기 유로를 통해 유입되는 외기에 의해 자연 냉각됨과 아울러, 구동부(200)를 구성하는 각 구성요소들에 대한 개별 냉각이 가능하게 됨에 따라 과열을 예방하여 부품 수명을 연장시킬 수 있다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *
100 : 본체 105 : 유로
110 : 유입구 120 : 분리벽
125 : 통공 130 : 격벽
135 : 흡음재 200 : 구동부
202 : 흡입구 210 : 외측 하우징
212 : 유입공 214 : 배출공
216 : 제 1쿨링유로 216a : 제 3쿨링유로
218 : 제 2쿨링유로 220 : 커버
230 : 내측 하우징 232 : 냉각핀
240 : 로터 245 : 스테이터
250 : 회전축 252 : 제 4쿨링유로
255 : 회전블레이드 260 : 메인 임펠러
270 : 케이싱 280 : 냉각용 임펠러
282 : 임펠러날개 300 : 토출구
500 : 제어부 550 : 인버터

Claims (4)

1. 본체(100)의 내부 일측에 배치되며 본체(100)의 일측 하부에 형성된 유입구(110)를 통해 유입된 외기를 흡입하여 송풍하기 위한 구동부(200)와, 본체(100)의 내부 타측에 제어부(500)가 배치된 터보 블로워장치에 있어서,
   상기 구동부(200)는,
   외주면에 유입공(212)과 배출공(214)이 형성된 외측 하우징(210);
   상기 외측 하우징(210)의 내부에 배치되며, 내부에 스테이터(245)와 로터(240)와 회전축(250)을 구비하는 내측 하우징(230);
   상기 회전축의 일단에 구비되어, 흡입구(202)를 통해 유입되는 공기를 가압 송풍하는 메인 임펠러(260);
   상기 회전축(250) 내부로 외기를 유도하기 위해 상기 외측 하우징(210)에 형성된 제 2쿨링유로(218); 및
   상기 제 2쿨링유로를 통해 유입된 냉각용 공기를 상기 회전축(250) 내부로 강제 유동시키는 냉각용 임펠러(280);를 포함하고,
   상기 냉각용 임펠러는 상기 메인 임펠러를 기준으로 상기 흡입구(202)의 반대쪽에 배치되고, 상기 냉각용 임펠러는 냉각용 공기를 상기 메인 임펠러의 반대방향으로 유동시킴으로써 상기 회전축의 내부를 통과하여 외측 하우징의 외부로 배출되는 것을 특징으로 하는 터보 블로워장치.
2. 제1항에 있어서,
   상기 본체(100)의 하부에 형성되어 상기 유입구(110)를 통해 유입된 외기가 유입되도록 형성되고 상기 구동부(200)와 제어부(500)에 각각 연통되는 유로와,
   상기 유로의 내부에 배치되어 상기 유입구(110)를 통해 유입되는 외기를 분할되게 이송하도록 내부 공간을 분리시키고 양측에 흡음재(135)가 결합되는 적어도 하나 이상의 격벽(130)을 구비하여,
   상기 유입구를 통해 유입되는 외기가 하나의 유로를 통해 상기 구동부와 제어부측으로 유입되어 상기 구동부와 제어부의 냉각이 이루어지도록 된 것을 특징으로 하는 터보 블로워장치.
3. 제1항에 있어서,
   상기 외측 하우징(210)은 상기 내측 하우징(230)의 내부와 연통되도록 형성되어 외기를 상기 로터(240)와 스테이터(245) 측으로 유도하기 위한 제 1쿨링유로(216)가 형성된 것을 특징으로 하는 터보 블로워장치.
4. 제3항에 있어서,
   상기 회전축(250)은 상기 제 1쿨링유로(216)를 통해 유입되는 외기를 상기 로터(240)와 스테이터(245) 사이로 유입시키기 위한 회전블레이드(255)를 더 구비한 것을 특징으로 하는 터보 블로워장치.
   

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