KR101115665B1

KR101115665B1 - 송풍 장치

Info

Publication number: KR101115665B1
Application number: KR1020090011243A
Authority: KR
Inventors: 다이찌 도꾸나가; 히로또시 사또오
Original assignee: 가부시키가이샤 히다치 산키시스템
Priority date: 2008-05-14
Filing date: 2009-02-12
Publication date: 2012-03-13
Also published as: TWI385309B; CN101581320B; KR20090118821A; TW200946782A; JP5156477B2; JP2009275580A; CN101581320A

Abstract

박형이며, 게다가 고효율의 소형화 가능한 송풍 장치를 제공한다.

임펠러와, 임펠러에 도입되는 공기 흐름을 안내하는 벨 마우스가 일체화되어 벨 마우스 일체형 임펠러(1)가 구성되어 있다. 임펠러(1)를 회전 구동하는 모터는 임펠러(1)측에 설치된 회전자(3)와 고정단부(7)에 설치된 고정자(4)를 구비하고 있다. 벨 마우스 일체형 임펠러(1)에 있어서는 벨 마우스 부분(1a)과 임펠러 부분(1b) 사이에는 간극이 없어 공기 흐름의 안내 불연속이 해소되어, 당해 간극을 통하여 리크되는 공기가 없어진다. 공기 흐름에 있어서도 확대 손실이 저하되어 고효율이 되고, 또한 간극에 기인한 특성 변동이 없어지므로 송풍 효율이 더 안정된다. 모터의 축방향 길이가 짧아지므로 소형의 송풍 장치를 제공할 수 있다.

임펠러, 벨 마우스, 간극, 모터, 회전자

Description

송풍 장치 {BLOWING DEVICE}

본 발명은, 송풍을 목적으로 한 장치로서의 송풍 장치, 혹은 기기의 일부에 송풍 기구로서 내장되는 송풍 장치에 관한 것이다.

종래, 송풍 장치의 대부분은 임펠러의 중앙에 모터가 배치된 구성의 것이다. 이러한 구조의 송풍 장치는 모터를 수납하는 부분이 임펠러에 존재하고, 그 부분이 유입되는 유체의 저항이 되어 송풍 장치의 효율이 저하되고 있다. 또한, 모터 수납 부분의 송풍 방향에서 본 투영 면적을 소형화함으로써 유입 저항은 적게 할 수 있으나, 결과적으로 장치 전체의 높이가 높아진다.

이와 같이, 장치 전체의 박형화와 송풍 장치의 효율을 양립하는 데에는 곤란성이 존재한다. 또한, 회전하는 임펠러와 장치 프레임에 고정되는 벨 마우스의 사이에는 갭이 존재하는 것을 피할 수 없다. 그 때문에, 그 간극 부분으로부터 기기 내부로부터 흡입구로의 송풍 리크가 존재하여 송풍 장치의 효율에 큰 영향을 끼치고 있었다.

도 8은 종래의 송풍 장치의 일례를 도시하는 구성도이다. 도 8에 도시한 바와 같이, 이 송풍 장치는 벨 마우스(8), 임펠러(9) 및 모터(10)로 구성되어 있다. 장치 전체의 박형화를 도모하기 위해, 벨 마우스(8)가 둘러싸는 영역에 모터(10)의 수납부가 설치되어 있다. 그 수납부는 흡입구를 막도록 존재하게 되므로 기류의 흐름은 유로(11)로서 나타나게 된다. 따라서, 공기의 유입 저항이 증가되어 효율 저하의 원인으로 되었다.

도 9는, 도 8에 도시하는 종래의 송풍 장치의 벨 마우스(8)와 임펠러(9)의 겹침 부분을 확대한 것이다. 도 9에 도시한 바와 같이, 이 겹침 부분에서는 벨 마우스(8)를 통과하지 않고 기기 내부측으로부터 임펠러(9)의 흡입구를 향하는 흐름으로서의 리크 흐름(12)이 존재하여 송풍 효율 악화의 원인의 하나가 되고 있었다.

도 10은 본 출원인이 앞서 출원한 일본 특허 출원2006-297952에서 제안한 송풍 장치의 실시예의 구성도이다. 도 10에 도시한 바와 같이, 공기를 흡입하는 벨 마우스(8)와 임펠러(9)를 구비하고 있으며, 그들 사이에 임펠러(9)에 고정된 회전자(16)와 벨 마우스(8)에 고정된 고정자(17)로 이루어지는 모터를 배치하고 있다. 또한, 벨 마우스(8)와 임펠러(9)의 사이에는 베어링(15)이 배치되어 있다. 베어링(15)은 임펠러의 직경 방향 내측의 내륜과 직경 방향 외측의 외륜과, 양륜 사이에 전동체를 구비하는 형식의 베어링이며, 내륜은 베어링의 내부로 돌아 들어간 벨 마우스(8)에 고정되고, 외륜은 임펠러(9)에 고정되어 있다. 베어링(15)에 의해, 임펠러(9)는 벨 마우스(8)에 대하여 회전할 수 있다.

도 11은, 도 10에 도시하는 송풍 장치의 벨 마우스(8)와 임펠러(9)의 겹침 부분을 확대시킨 도면이다. 도 11에 도시한 바와 같이, 벨 마우스(8)와 임펠러(9) 사이에 베어링(15)이 배치되어 있으므로, 공기의 유로(11)는 베어링의 두께분의 단 차(22)분만큼 비뚤어짐으로써 확대 손실, 즉 공기 흐름이 확대될 때의 손실을 발생시킨다.

배관 내에 설치된 십자 형상 등의 축 지지 부재의 중앙에 마그네트 펌프의 임펠러가 되는 자력 회전체의 회전축을 설치하고, 자력 회전체의 외주부에 자극을 교대로 한 자석을 배치하고, 배관의 외측에 모터의 고정자가 되는 유도 회전 구동부를 배치하여, 유도 회전 구동부에 발생시킨 회전 자계로 자력 회전체를 회전 구동하고, 자력 회전체에는 그 때의 원심력에 의한 압력이 발생하는 원심 유로를 축 대칭으로 설치하고, 또한 임펠러의 출구측에 안내 임펠러를 설치한 유체 축립 압송 장치가 개시되어 있다(특허문헌 1 참조). 또한, 임펠러를 구비한 송풍 장치이기는 하나, 임펠러에 공기를 공급하는 벨 마우스를 일체로 한 고정자와, 임펠러에 모터의 회전자를 설치하고, 송풍 장치를 고정하는 측에 모터의 고정자를 배치한 것이 제안되어 있다(특허 문헌 2 참조). 또한, 복수매의 블레이드를 회전축 위에 설치하여 풍차로 하고, 이들 블레이드의 외주에 걸쳐 설치한 원환에 복수의 영구 자석을 설치하여 회전자를 형성하고, 상기 풍차를 둘러싸고 공기 도입측의 단부에 벨 마우스가 형성된 원통형의 케이싱을 설치하고, 케이싱 위에 블레이드의 외주를 따라 방사 형상으로 고정자를 형성한 풍력 발전기가 개시되어 있다(특허 문헌 3 참조).

그러나, 특허 문헌 1에 개시된 유체 축립 압송 장치에 있어서는, 안내 날개는 임펠러인 자력 회전체와는 일체 구조가 아니다. 또한, 특허 문헌 2, 3에 개시된 것에 있어서도 임펠러에 벨 마우스와 회전자를 일체로 한 구조를 개시하는 것은 아니다.

종래의 송풍 장치는 모터 수납부의 흡입 저항, 기기 내부로부터 흡입구로의 리크에 의해 송풍 장치의 고효율화는 어렵고, 또한 임펠러 중앙부에 모터를 배치하였기 때문에 송풍 장치 전체를 박형화하는 일은 어려워, 모터를 박형화함으로써 송풍 장치 전체를 박형화하려고 해도 모터 수납부가 임펠러 중앙에 있는 모터 수납부가 존재하기 때문에 고효율화, 저소음화를 양립하는 것은 어려웠다.

<특허 문헌 1> 일본 특허 출원 공개2000-274398호 공보(도 3)

<특허 문헌 2> 일본 실전소62-184194호 공보

<특허 문헌 3> 일본 특허 공개평11-299197호 공보

따라서, 도입되는 공기의 흐름을 안내하는 벨 마우스와 공기를 흡입하고 또한 송출하는 임펠러 사이의 공기 흐름의 안내 불연속을 해소하여 송풍 효율을 향상시키는 점에서 해결해야 할 과제가 있다.

본 발명의 목적은 상기 과제를 해결하기 위해 고효율, 박형, 저소음, 특성이 안정된 송풍 장치를 구성할 수 있어, 고성능의 송풍 장치를 제공하는 것에 있다.

본 발명에 의한 송풍 장치는, 임펠러와, 상기 임펠러에 흡입되는 공기의 흐름을 안내하는 벨 마우스와, 장치 프레임측에 고정되는 고리 형상 고정자 및 상기 임펠러측에 설치된 고리 형상 회전자를 갖는 고리 형상 모터를 구비하고 있으며, 상기 임펠러는 상기 벨 마우스와 일체화된 벨 마우스 일체형 임펠러이며, 상기 모터의 상기 고리 형상 회전자는 상기 벨 마우스 일체형 임펠러에 설치되어 있는 것을 특징으로 하고 있다.

이 송풍 장치에 따르면, 임펠러와 벨 마우스는 일체화된 구조이기 때문에, 임펠러와 벨 마우스 사이의 간극이 없어진다. 따라서, 공기 흐름의 안내 불연속이 해소되어 당해 간극을 통하여 리크되는 공기가 없어진다. 또한, 임펠러와 벨 마우스를 별체 구성으로 했을 때에는 양자간의 간극이 직경 방향으로 형성되거나, 혹은 양자간에 베어링이 배치되어, 그 만큼 공기 흐름에 확대 손실이 발생하나, 임펠러와 벨 마우스를 일체화함으로써 상기 확대 손실이 저하되어 고효율이 되며, 또한 간극에 기인한 특성 변동이 없어지므로 송풍 효율이 더 안정된다.

또한, 이 송풍 장치에 따르면, 임펠러와 벨 마우스 사이에 직경 방향의 간극이 형성되지 않으므로 그 만큼 모터의 고정자와 회전자를 대구경으로 할 수 있으며, 그 대구경화에 따라 고정자 및 회전자를 회전축 방향으로 얇게 할 수 있다. 모터를 박형화함으로써 송풍 장치 전체를 소형화할 수도 있다. 또한 임펠러와 벨 마우스와 모터가 일체로 된 송풍 장치를 구성할 수 있어, 조립성을 향상시킬 수 있다.

또한, 이 송풍 장치에 따르면, 임펠러의 중앙부에 있어서 모터 수납 부분을 없앨 수 있으므로 유입 저항이 되는 부분이 없어져, 저소음화로 할 수 있다.

이상과 같이, 본 발명에 의한 송풍 장치는 임펠러와, 그 임펠러로의 도입 공기의 흐름을 안내하는 벨 마우스를 일체로 하여 임펠러와 송풍 장치를 고정하는 측의 사이에 모터를 배치하고 있으므로, 벨 마우스와 임펠러 사이의 공기 흐름의 안내 불연속을 해소하여 공기의 송풍의 효율을 높일 수 있어, 고효율, 박형, 저소음, 특성이 안정된 송풍 장치를 구성할 수 있어 고성능의 송풍 장치를 얻을 수 있다.

이하, 본 발명에 따른 송풍 장치의 실시 형태에 대해서, 도 1 내지 도 7을 참조하여 설명한다. 각 실시예에 있어서, 마찬가지의 기능을 발휘하는 부품이나 부위에 대해서는, 도 8 내지 도 11에 도시한 종래의 송풍 장치에 사용한 것을 포함하고, 동일한 부호를 붙인다.

제1 실시예

도 1은 본 발명에 따른 송풍 장치의 제1 실시예를 도시하는 종단면도이다. 본 발명에 따른 송풍 장치는 도 1에 도시한 바와 같이 공기를 흡입하는 벨 마우스가 일체로 된 임펠러(1)와, 임펠러(1)를 회전시키는 모터를 구비하고 있다. 모터는 임펠러(1)측에 고정된 고리 형상의 회전자(3)와, 장치 프레임측에 고정된 고리 형상의 고정자(4)를 갖고 있다. 벨 마우스 일체형의 임펠러(1)와 송풍 장치의 고정단부(7) 사이에는 베어링(5)이 배치되어 있으며, 베어링(5)에 의해 송풍 장치의 고정단부(7)의 내측에서 임펠러(1)가 회전할 수 있게 되어 있다. 임펠러(1)가 회전할 때 흡입구(2)로부터 공기가 도입되어 송풍이 행하여진다.

베어링(5)은 직경 방향 내측의 내륜(5a)과, 직경 방향 외측의 외륜(5b)과, 양륜 사이에 배치된 볼과 같은 전동체(5c)를 구비하고 있다. 베어링(5)의 내륜(5a)과 외륜(5b)은 각각 모터의 공기 도입측에 있어서 회전자(3)와 고정자(4)에 대응시켜 배치되어 있다. 내륜(5a)의 외측 측부에 벨 마우스 일체형의 임펠러(1)의 단부가 설치되어 있으며, 임펠러(1)는 회전자(3)의 내측을 따라 공기 송출측에 있어서 고정자(4)의 측면에 대면하는 위치로까지 연장되어 있다. 베어링(5)은 벨 마우스 일체형의 임펠러(1)가 고정단부(7)와 고정자(4)에 대하여 회전하는 것을 허용하고 있다.

도 2는 도 1에 도시하는 송풍 장치에 있어서의 모터부의 상면도이다. 도 2에 도시한 바와 같이, 내측에 회전자(3)가 있으며, 그 외주에 고정자(4)가 배치되어 있다. 모터의 상부에 베어링(도 1에 있어서 부호5로 나타낸다)이 배치되어 있 으며, 베어링(5)의 내륜측이 벨 마우스 일체형의 임펠러(1)와 회전자(3)에, 베어링(5)의 외륜측이 고정자(4)와 송풍 장치의 고정단부(7)에 고정되어 있다. 고정자(4)에는 둘레 방향으로 복수의 코일(6)이 나란히 배치되어 있으며, 코일(6)의 여자를 제어함으로써 고정자(4)는 회전 자계를 발생시킬 수 있다.

제2 실시예

도 3은 본 발명에 따른 송풍 장치의 제2 실시예를 도시하는 종단면도이다. 도 3에 도시하는 송풍 장치는 공기를 흡입하는 벨 마우스 일체형의 임펠러(1)와, 임펠러(1)를 회전시키는 모터를 구비하고 있다. 모터는 임펠러측에 고정된 회전자(3)와, 송풍 장치측에 고정된 고정자(4)를 갖고 있으며, 그 구조는 제1 실시예의 경우와 마찬가지이다. 벨 마우스 일체형의 임펠러(1)와 송풍 장치의 고정단부(7) 사이에는 베어링(5)이 배치되어 있으며, 송풍 장치의 고정단부(7)에 대하여 벨 마우스 일체형의 임펠러(1)는 회전할 수 있게 되어 있다.

본 실시예에 있어서의 베어링(5)은 축 방향 내측의 내륜(5d)과 축 방향 외측의 외륜(5e)과, 양륜 사이에 배치된 볼과 같은 전동체(5f)를 구비하고 있다. 베어링(5)의 내륜(5a)은 공기 도입측에 있어서 고정자(4)에 대응시켜 배치되어 있다. 외륜(5e)의 외측 측부에 벨 마우스 일체형의 임펠러(1)의 단부가 설치되어 있으며, 기타 임펠러(1)의 부분은 제1 실시예와 마찬가지로, 회전자(3)의 내측을 따라 공기송출측에 있어서 고정자(4)의 측면에 대면하는 위치로까지 연장되어 있다. 베어링(5)은 벨 마우스 일체형의 임펠러(1)가 고정단부(7)와 고정자(4)에 대하여 회전하는 것을 허용하고 있다.

제3 실시예

도 4는 본 발명에 따른 송풍 장치의 제3 실시예를 도시하는 종단면도이다. 도 3에 도시하는 제3 실시예에 따른 송풍 장치는 공기를 흡입하는 벨 마우스가 일체가 된 임펠러(1)와, 그 임펠러를 회전시키는 모터를 구비하고 있다. 모터는 임펠러측에 고정된 회전자(3)와, 송풍 장치측에 고정된 고정자(4)를 갖고 있다. 그 밖의 구조는 제1 실시예, 제2 실시예의 구조와 마찬가지이다. 임펠러(1)의 중앙에 임펠러 지지축(21)이 설치되어 있으며, 임펠러 지지축(21)에 베어링(5, 5)이 배치되어 있다. 각 베어링(5)은 내륜(5g)과, 외륜(5h)과, 양륜 사이에 배치된 전동체(5i)를 갖고 있다. 베어링(5)의 외륜에는 이물질 유입 방지 철망겸 임펠러 지지부(20)가 배치되어 있다.

도 5는 도 4에 도시하는 제4 실시예의 상면도이다. 공기 도입측에 있어서는, 이물질 유입 방지용으로서 동심원 형상의 철망이 설치되어 있다. 그 철망을 지지하는 목적과 임펠러(1)를 지지하는 목적을 위해 복수개의 지지부(20)가 송풍 장치의 중심으로부터 고정단부(7)를 향하여 방사 형상으로 연장되어 배치되어 있다. 베어링(5)은 임펠러 지지축(21)에 설치된 내륜(5g)과, 지지부(20)에 설치된 외륜(5h)과, 양륜 사이에 배치되어 있는 전동체(5i)를 구비하고 있다. 즉, 벨 마우스 일체형 임펠러(1)는 이물질 유입 방지용의 철망을 지지하는 지지부(20)의 중앙부에 있어서, 베어링(5) 및 임펠러 지지축(21)을 통하여 회전 가능하게 지지되어 있다.

도 6은 도 1에 도시하는 제1 실시예의 송풍 장치에 있어서의 공기 흐름의 유 로(13)를 유선으로서 도시한 것이다. 도 6에 도시한 바와 같이, 임펠러(1)의 중앙부에는 모터 저장 부분이 존재하지 않으므로, 공기의 유입 저항을 증가시키는 요인이 없어, 종래품과 비교하여 효율을 4％ 정도 개선할 수 있다.

도 7은, 도 1에 도시하는 제1 실시예의 송풍 장치에 있어서, 벨 마우스 일체형 임펠러(1)와 송풍 장치의 고정단부(7)의 부분을 확대하여 도시하는 도면이다. 기기 내부측으로부터, 임펠러(1)의 흡입구를 향하는 리크의 경로에는 회전자(3)와 고정자(4) 사이의 자기 갭(14)과 베어링(5)이 존재한다. 통상, 자기 갭은 수㎜ 정도로 매우 좁고, 또한 모터의 두께분의 거리가 있어, 종래품과 비교하여 리크되기 어려운 구조로 되어 있다. 또한, 기기의 외부까지 베어링(5)이 존재하고 있어 더축 리크되기 어려운 구조로 되어 있다. 또한, 베어링(5)에 시일부를 갖는 베어링을 사용함으로써 더욱 리크되기 어렵게 하는 것이 가능하다. 따라서, 종래품과 비교하여 리크량이 적어 고효율의 송풍 장치를 구성할 수 있다.

종래의 송풍 장치에서는, 도 11에 도시한 바와 같이 벨 마우스(8)와 임펠러(9) 사이의 단차(22)가 발생하여 유로로서 확대 손실이 발생하고 있었다. 본 발명에 따른 송풍 장치에서는 임펠러는 도 7에 확대하여 도시한 바와 같이 벨 마우스 부분(1a)과 임펠러 부분(1b)이 일체가 된 일체형 임펠러(1)이기 때문에 종래의 송풍 장치에서 발생하였던 단차(22)가 발생하는 일이 없어 확대되는 흐름의 유로에서의 확대 손실을 적게 할 수 있다.

또한, 종래의 송풍 장치에서는, 도 8에 도시한 바와 같이 모터(10)가 임펠러(9)의 중앙부에 존재하므로, 모터(10)에는 공기 흐름이 직접 닿는 일이 없어, 모 터(10)의 냉각에는 불리한 구조였다. 그러나, 본 발명의 송풍 장치는 도 1, 도 3 또는 도 4에 도시한 바와 같이, 회전자(3)는 임펠러(1)에 고정되어 있으므로 임펠러(1)가 모터의 방열기의 역할을 갖게 된다.

본 발명에 따른 송풍 장치는, 환기팬이나, 냉각용?공조용의 송풍기 등의 풍량이 요구되는 송풍기로서 유용하다.

도 1은 본 발명의 송풍 장치의 제1 실시예를 도시하는 구성도.

도 2는 도 1에 도시하는 송풍 장치의 상면도.

도 3은 본 발명의 송풍 장치의 제2 실시예를 도시하는 구성도.

도 4는 본 발명의 송풍 장치의 제3 실시예를 도시하는 구성도.

도 5는 도 4에 도시하는 송풍 장치의 상면도.

도 6은 도 1에 제1 실시예로서 도시한 송풍 장치에 있어서의 공기 흐름을 도시하는 도면.

도 7은 도 1에 제1 실시예로서 도시한 송풍 장치의 모터 부분을 도시하는 확대도.

도 8은 종래의 송풍 장치의 형태와 공기의 흐름을 도시하는 도면.

도 9는 도 8에 도시하는 송풍 장치의 벨 마우스와 임펠러의 겹침 부분을 도시하는 확대도.

도 10은 종래의 송풍 장치의 형태와 공기의 흐름을 도시한 도면.

도 11은 도 10에 도시하는 송풍 장치의 벨 마우스와 임펠러의 겹침 부분을 도시하는 확대도.

<부호의 설명>

1 : 벨 마우스 일체형 임펠러

1a : 벨 마우스 부분

1b : 임펠러 부분

2 : 흡입구

3 : 회전자

4 : 고정자

5 : 베어링

5a, 5d, 5g : 내륜

5b, 5e, 5h : 외륜

5c, 5f, 5i : 전동체

6 : 코일

7 : 송풍 장치의 고정단부

13 : 공기의 유로

14 : 자기 갭

20 : 이물 유입 방지 철망겸 임펠러 지지 부분

21 : 임펠러 지지축

Claims

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임펠러와, 상기 임펠러에 흡입되는 공기의 흐름을 안내하는 벨 마우스와, 장치 프레임측에 고정되는 고리 형상 고정자 및 상기 임펠러측에 설치된 고리 형상 회전자를 갖는 고리 형상 모터를 구비하고 있으며,

상기 임펠러는 상기 벨 마우스와 일체화된 벨 마우스 일체형 임펠러이며, 상기 모터의 상기 고리 형상 회전자는 상기 벨 마우스 일체형 임펠러에 설치되어 있고,

상기 벨 마우스 일체형 임펠러는, 이물질 유입 방지용의 철망을 지지하는 지지부의 중앙부에 있어서, 베어링을 통하여 상기 회전 가능하게 지지된 임펠러 지지축에 설치되어 있는 것을 특징으로 하는, 송풍 장치.
임펠러와, 상기 임펠러에 흡입되는 공기의 흐름을 안내하는 벨 마우스와, 장치 프레임측에 고정되는 고리 형상 고정자 및 상기 임펠러측에 설치된 고리 형상 회전자를 갖는 고리 형상 모터를 구비하고 있으며,

상기 임펠러는 상기 벨 마우스와 일체화된 벨 마우스 일체형 임펠러이며, 상기 모터의 상기 고리 형상 회전자는 상기 벨 마우스 일체형 임펠러에 설치되어 있고,

상기 벨 마우스 일체형 임펠러는, 공기 도입측에 있어서 상기 고리 형상 회전자의 측부를 덮고, 공기 송출측을 향함에 따라 상기 고리 형상 회전자를 따라 연장되고, 공기 송출측에 있어서 상기 고리 형상 고정자의 측면을 덮는 위치로까지 연장되어 있는 것을 특징으로 하는, 송풍 장치.