KR100695628B1

KR100695628B1 - 임펠라 외륜 직접구동 방식의 축류형 송풍장치

Info

Publication number: KR100695628B1
Application number: KR1020050087448A
Authority: KR
Inventors: 김영철
Original assignee: 김영철
Priority date: 2005-09-20
Filing date: 2005-09-20
Publication date: 2007-03-19

Abstract

본 발명은 임펠라의 외륜을 회전체로 하여 회전시키는 방식으로 내측에 형성된 허브에 블레이드를 장치하여 공기를 흡입시키고, 공기흐름을 축방향으로 배출시켜서 흡입효율을 극대화시키기 위한 임펠라 외륜 직접구동 방식의 축류형 송풍장치에 관한 것이다.

이를 위하여, 본 발명은 회전시 공기를 흡입 송풍할 수 있도록 그 내주면상에 블레이드가 형성된 중공의 임펠라와, 임펠라를 직접 구동시킬 수 있도록 임펠라를 회전축으로 하여 회전자와 고정자가 구비된 모터부 및, 외부로부터 모터부를 보호하고 장치의 외관을 형성하는 하우징으로 이루어진다.

상기의 기술적 구성에 따르면, 임펠라의 직접적인 구동으로 인하여 대용량의 흡입이 가능하고, 흡입된 공기를 방향전환 없이 그대로 송풍함으로써 흡입과 배출의 효율을 극대화시킬 수 있다. 또한, 흡입 및 송풍 경로 상에 공기의 흐름을 방해하는 모터, 모터 지지축, 팬 등이 없어 흡입 및 송풍시 구조적인 마찰 문제를 해소할 수 있게 되고, 그 결과 임펠라 직접 구동에 따른 블레이드의 회전으로 인하여 공기의 흐름이 보다 가속되어 흡입과 송풍의 효율을 극대화시킬 수 있고, 소음을 현저하게 저감시킬 수 있다.

따라서 본 발명은 구조적으로 간단하고 고정방법이 용이하여 타 용도로 다양하게 응용할 수 있으며, 특히 대풍량을 소화할 수 있어 원심형의 송풍기를 사용하는 영역인 렌지후드용 모터팬, 터보팬 등에 대체 용도로 사용가능함은 물론이고 기 존의 플로펠라를 사용하는 축류팬, 환풍기 등에도 대체 사용할 수 있어, 산업상 매우 우수한 발명이라 할 것이다.

임펠라, 블레이드, 직접구동방식, 모터부, 송풍기

Description

임펠라 외륜 직접구동 방식의 축류형 송풍장치{AXIAL BLOWER BY DIRECT DRIVING IN IMPELLER}

도 1은 종래 시로코 팬의 흡입공기 흐름도,

도 2는 제품에 적용된 종래 송풍기의 공기흐름도,

도 3은 종래 축류팬을 적용한 배기덕트 공기흐름도,

도 4는 본 발명에 따른 임펠라 외륜 직접구동 방식의 축류형 송풍장치의 단면도,

도 5는 본 발명에 따른 임펠라 외륜 직접구동 방식의 축류형 송풍장치의 설치 단면도,

도 6은 본 발명에 따른 임펠라 외륜 직접구동 방식의 축류형 송풍장치의 공기흐름도,

도 7은 도 4에 개시된 임펠라의 사시도,

도 8은 본 발명에 따른 임펠라 외륜 직접구동 방식의 축류형 송풍장치의 회로도,

도 9는 도 4에 개시된 임펠라의 타 실시 예를 보인 단면도,

도 10은 도 9에 개시된 임펠라의 유입구 측 평면도이다.

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*

10: 하우징

10a: 전면 하우징

10b: 후면 하우징

12: 안내부재

20: 모터부

21: 고정자

22: 회전자

30: 임펠라

31: 블레이드

40: 베어링

본 발명은 임펠라 외륜 직접구동 방식의 축류형 송풍장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 임펠라의 외륜을 회전체로 하여 회전시키는 방식으로 내측에 형성된 허브공간에 블레이드를 장치하여 공기를 흡입시키고, 공기흐름을 축방향으로 배출시켜서 흡입효율을 극대화시키기 위한 임펠라 외륜 직접구동 방식의 축류형 송풍장치에 관한 것이다.

일반적으로 송풍기는 날개(IMPELLER)의 형상에 따라 원심형, 축류형, 사류형 및 관류형 등으로 분류할 수 있다.

원심형 송풍기로서는 대표적으로 시로코팬(다익형 블레이드), 터보팬, 방사팬 등이 사용되고 있으며, 축류형 송풍기는 축류팬, 덕트팬, 환풍기 등이 대표적으로 사용되고 있다.

시로코 팬 방식의 송풍기는 가장 널리 쓰이는 공기 흡입/배출장치로써, 대풍량을 저정압 상태에서 흡입, 배출하는 장치로서 이는 도 1에 도시한 바와 같이 공기의 흡입방향과 수직으로 원형 임펠라를 장치하여 공기가 임펠라 날(BLADE)을 통과하여 공기흐름방향을 90°로 꺽어서 배출되는 방식으로 장치되어 있다.

이에 따라, 공기 흐름이 90°로 꺽임으로써 임펠라 내부에서 블레이드를 미쳐 빠져 나가지 못한 공기에 의해 와류가 발생하고, 배출이 자유롭지 못한 상황이 발생하며, 이로 인하여 도 2에 도시한 바와 같이 실제 제품에 적용하는 경우 공기흐름에 대한 문제점을 가질 뿐만 아니라, 공기 흡입효율이 떨어지고, 소음 발생의 원인된다.

또한, 축류형 송풍기로서 대표적인 축류팬 등은 대풍량의 저정압 상태에서 사용하며 대부분 플로펠라를 사용하여 제작되어 있으며, 도 3에 도시한 바와 같이 공기가 흐르는 내부에 형성된 허브 공간에 구동모터가 장치되어 공기흡입을 방해하여 공기의 유입, 유출시의 흐름 구조상 마찰로 인한 소음이 크다는 문제점이 있다.

이외에도 사류형, 방사형 등 여러 가지의 종류의 송풍기가 있으나, 전술한 바와 같은 공기흐름 방향이 90°로 꺽이거나, 허브 공간에 설치한 구동원으로 인한 흡입효율의 저하와 마찰로 인한 소음 등의 문제점을 갖게 된다.

본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 그 목적은 공기의 흡입을 극대화하기 위하여 임펠라를 회전체로 하여 임펠라의 내부 허브공간에 블레이드를 축방향으로 설치하고, 흡입된 공기가 원활하게 배출되도록 축류형 구조를 가지며, 공기 이동경로인 허브공간에 구동축, 구동모터 등과 같은 마찰요소를 제거함으로써 흡입효율은 향상시키고 소음은 저감시킬 수 있도록 한 임펠라 외륜 직접구동 방식의 축류형 송풍장치를 제공하는데 있다.

본 발명은 전술한 기술적 과제를 달성하기 위하여, 회전시 공기를 흡입 송풍할 수 있도록 그 내주면상에 블레이드가 형성된 중공의 임펠라와, 임펠라를 직접 구동시킬 수 있도록 임펠라를 회전축으로 하여 회전자와 고정자가 구비된 모터부 및, 외부로부터 상기 모터부를 보호하고 장치의 외관을 형성하는 하우징으로 이루어진 것을 특징으로 한다.

또, 모터부는 하우징 내부에 고정 장착된 고정자와, 고정자의 내측에 회전 가능하게 장착되고 고정자와의 전자기력에 의해 임펠라를 직접 구동시킬 수 있도록 임펠라가 축설된 중공의 회전자 및, 회전자와 고정자 간의 공극을 유지하고 하우징 내에 임펠라를 회전가능하게 지지하기 위한 베어링이 더 구비된 것을 특징으로 한다.

또한, 하우징은 흡입공기가 원활하게 임펠러 측으로 유입되도록 임펠라 전단에 내측으로 점차 좁아지는 유선형의 안내부재가 더 구비된 것을 특징으로 한다.

그리고 임펠라는 흡입력을 향상시킬 수 있도록 그 유입구 측에 외측으로 점차 넓어지는 유선형의 확장부와, 확장부의 내주면상에 등간격으로 배치되되 그 끝단이 회전방향으로 절곡된 블레이드가 더 구비된 것을 특징으로 한다.

이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명에 따른 임펠라 외륜 직접구동 방식의 축류형 송풍장치의 바람직한 실시 예를 상세히 설명한다.

도 4는 본 발명에 따른 임펠라 외륜 직접구동 방식의 축류형 송풍장치의 단면도, 도 5는 본 발명에 따른 임펠라 외륜 직접구동 방식의 축류형 송풍장치의 설치 단면도, 도 6은 본 발명에 따른 임펠라 외륜 직접구동 방식의 축류형 송풍장치의 공기흐름도, 도 7은 도 4에 개시된 임펠라의 사시도, 도 8은 본 발명에 따른 임펠라 외륜 직접구동 방식의 축류형 송풍장치의 회로도, 도 9는 도 4에 개시된 임펠라의 타 실시 예를 보인 단면도, 도 10은 도 9에 개시된 임펠라의 유입구 측 평면도이다.

먼저, 도 4 내지 도 7에 도시한 바와 같이 본 발명에 따른 임펠라 외륜 직접구동 방식의 축류형 송풍장치는 크게 회전시 공기를 흡입 송풍할 수 있도록 된 임펠라(30)와, 임펠라(30)를 직접 구동시키기 위한 모터부(20) 및, 외부로부터 모터부(20)를 보호하고 장치의 외관을 형성하는 하우징(10)으로 구성된다.

상기의 기술적 구성에서 임펠라(30)는 외부 공기를 흡입 송풍하기 위한 것으로, 회전시 기압차에 의해 임펠라(30) 내측공간(허브)으로 유입되는 공기를 전방으 로 송풍할 수 있도록 그 내주면상에 다수의 블레이드(31)가 형성된다.

모터부(20)는 임펠라(30)를 회전축으로 하여 구동하기 위한 것으로, 하우징(10) 내부에 고정 장착된 고정자(21)와, 고정자(21)의 내측에 회전가능하게 장착되고 고정자(21)와의 전자기력에 의해 임펠라(30)를 직접 구동시킬 수 있도록 임펠라(30)가 축설된 중공의 회전자(22) 및, 회전자(22)와 고정자(21) 간의 공극을 유지하고 하우징(10) 내에 임펠라(30)를 회전가능하게 지지하기 위한 베어링(40)으로 구성된다.

예컨대, 모터부(20)는 서로 자기적인 위치를 달리하면서 전자기력에 의해 구동되도록 병렬로 연결된 기동권선과 운전권선이 내장된 단상유도 전동기인 캐패시터 방식의 분상전동기로 구현할 수 있다. 즉, 모터부(20)는 임펠라(30)를 회전체로 함에 따라 임펠라(30)를 포함하는 회전자(22)와 철심과 프레임 및 권선 등으로 이루어지는 고정자(21)로 구성된다.

보다 상세하게는 회전자(22)는 알루미늄 주물을 농형 권선화 한 것을 주로 사용하며, 중공의 회전자(22) 내측에 임펠라(30)가 축설된다. 이때, 모터부(20)가 구동함에 따라 임펠라(30)를 포함하는 회전자(22)는 중공원통의 관성모멘트를 갖게 된다.

또, 고정자(21)는 얇은 규소강판 상에 반개구 슬롯을 한 철심을 주철 또는 강판으로 제작한 프레임 속에 고정하고, 슬롯 속에서 절연동선으로 하여금 운전권선과 기동권선을 감는 방식으로 제작된다.

또한, 베어링(40)은 임펠라(30)가 하우징(10) 내에서 원활하게 회전가능하도 록 지지하기 위한 것으로, 통상의 볼 베어링이나 자기 부상용 마그네틱 코일 베어링 등 설치 조건이나 장치의 내구성 등에 따라 다양하게 선택 적용시킬 수 있다.

일례로, 베어링(40)은 (도 9 참조) 내륜(41)과 외륜(42), 볼(43)로 구성되며, 구조적으로 내륜(41)은 모터부(20)와 일체로 구성할 수 있고, 플라스틱 몸체를 사용하는 경우에는 분리 가능하게 제작되어질 수 있다.

그리고 모터부(20)는 도 8에 도시한 바와 같이, 변속가능하도록 운전권선의 권선수를 조정하기 위한 탭(저속, 중속, 고속)이 구비되며, 과부하 보호장치를 내장할 수 있다.

하우징(10)은 외부로부터 모터부(20)를 보호하고 장치의 외관을 형성하기 위한 것으로, 제작 및 조립의 편의를 위해 전면 하우징(10a)과 후면 하우징(10b)으로 각 제작되고, 대향면에 각 돌출 형성된 플렌지(11a,11b) 상에 체결구(일례로, 볼트와 너트)가 체결됨으로써 견고히 조립된다.

또한, 전면 하우징(10a)은 외부 공기가 원활하게 임펠러(30) 측으로 유입되도록 임펠라(30) 전단에 내측으로 점차 좁아지는 유선형의 안내부재(12)가 더 구비되고, 후면 하우징(10b)은 토출 공기의 경로인 덕트(50)와 연결이 용이하도록 덕트 연결구(13)가 더 구비된다.

상기의 기술적 구성에 따르면, 공기를 흡입 송풍하기 위한 임펠라(30)가 모터부(20)에 의해 직접 구동됨으로써, 대풍량의 흡입이 가능하고 방향전환 없이 흡입된 공기를 그대로 송풍함으로써 흡입과 송풍의 효율을 높여 축류형 송풍기로서의 효과를 극대화시킬 수 있다.

즉, 흡입 및 송풍 경로 상에 공기의 흐름을 방해하는 모터, 모터 지지축, 팬 등이 없어 흡입 및 송풍시 구조적인 마찰 문제를 해소할 수 있게 되고, 그 결과 임펠라(30) 직접 구동에 따른 블레이드(31)의 회전으로 인하여 공기의 흐름이 보다 가속되어 흡입과 송풍의 효율을 극대화시킬 수 있고, 소음을 현저히 저감시킬 수 있게 된다.

다음, 도 9 및 도 10을 참조하여 전술한 임펠라의 타 실시 예를 상세히 설명한다(동도에 개시된 하우징 및 모터부, 베어링은 전술한 바와 같으므로 그 상세한 설명은 생략한다).

임펠라(30')는 동도에 도시한 바와 같이, 흡입력을 향상시킬 수 있도록 그 유입구 측이 외측으로 점차 넓어지는 유선형의 확장부(32')와, 확장부(32')의 내주면상에 등간격으로 배치되되 그 끝단이 회전방향으로 절곡된 블레이드(31')가 구성된다.

즉, 임펠라(30')입구 단면적이 유선형으로 확대됨으로써, 회전시 보다 용이하게 외부 공기가 흡입되도록 하고, 확장부(32') 다수의 블레이드(31')으로써 흡입력을 배가시킬 수 있게 된다. 물론 상기 블레이드(31')는 회전방향(전향) 또는 회전반대방향(후향)으로 그 끝이 절곡될 수 있으며, 장치의 성격에 따라 선택되어질 수 있다.

한편, 상기의 실시 예는 본 발명의 바람직한 실시 예로 본 발명의 기술사상을 한정하는 것은 아니며, 모터부(20)에 의해 임펠라(30)를 직접 구동시킴으로써 유체를 이송시키기 위한 장치는 본 발명의 기술적 범주에 포함된다고 보아야 할 것 이다.

이상에서 상세히 설명한 바와 같이, 본 발명에 따르면 임펠라의 직접적인 구동으로 인하여 대용량의 흡입이 가능하고, 흡입된 공기를 방향전환 없이 그대로 송풍함으로써 흡입과 배출의 효율을 극대화시킬 수 있다는 효과가 있다.

또한, 흡입 및 송풍 경로 상에 공기의 흐름을 방해하는 모터, 모터 지지축, 팬 등이 없어 흡입 및 송풍시 구조적인 마찰 문제를 해소할 수 있게 되고, 그 결과 임펠라 직접 구동에 따른 블레이드의 회전으로 인하여 공기의 흐름이 보다 가속되어 흡입과 송풍의 효율을 극대화시킬 수 있고, 소음을 현저하게 저감시킬 수 있다는 효과가 있다.

따라서 본 발명은 구조적으로 간단하고 고정방법이 용이하여 타 용도로 다양하게 응용할 수 있으며, 특히 대풍량을 소화할 수 있어 원심형의 송풍기를 사용하는 영역인 렌지후드용 모터팬, 터보팬 등에 대체 용도로 사용가능함은 물론이고 기존의 플로펠라를 사용하는 축류팬, 환풍기 등에도 대체 사용할 수 있어, 산업상 매우 우수한 발명이라 할 것이다.

Claims

회전시 공기를 흡입 송풍할 수 있도록 그 내주면상에 블레이드가 형성된 중공의 임펠라와, 상기 임펠라를 직접 구동시킬 수 있도록 상기 임펠라를 회전축으로 하여 회전자와 고정자가 구비된 모터부와, 외부로부터 상기 모터부를 보호하고 장치의 외관을 형성하는 하우징이 구비되되,

상기 하우징은 흡입공기가 원활하게 상기 임펠러 측으로 유입되도록 상기 임펠라 전단에 내측으로 점차 좁아지는 유선형의 안내부재가 구비된 것을 특징으로 하는 임펠라 외륜 직접구동 방식의 축류형 송풍장치.
제 1항에 있어서, 상기 모터부는

상기 하우징 내부에 고정 장착된 상기 고정자와,

상기 고정자의 내측에 회전 가능하게 장착되고 상기 고정자와의 전자기력에 의해 상기 임펠라를 직접 구동시킬 수 있도록 상기 임펠라가 축설된 중공의 상기 회전자 및,

상기 회전자와 상기 고정자 간의 공극을 유지하고 상기 하우징 내에 상기 임펠라를 회전가능하게 지지하기 위한 베어링이 더 구비된 것을 특징으로 하는 임펠라 외륜 직접구동 방식의 축류형 송풍장치.
삭제
제 1항에 있어서,

상기 임펠라는 흡입력을 향상시킬 수 있도록 그 유입구 측에 외측으로 점차 넓어지는 유선형의 확장부와, 상기 확장부의 내주면상에 등간격으로 배치되되 그 끝단이 회전방향으로 절곡된 블레이드가 더 구비된 것을 특징으로 하는 임펠라 외륜 직접구동 방식의 축류형 송풍장치.