KR101127379B1 - 모터의 과온도를 방지하는 축류 송풍기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 화재시 내부에서 외부로 배출되는 고온의 공기가 송풍기용 모터에 직접 접촉하는 것을 방지하여 모터가 과열로 고장나는 시간을 지연시킴으로써 화재시에도 송풍기의 가동시간을 길게 하고 대피 시간을 보장하는 모터의 과온도를 방지하는 축류 송풍기에 관한 것이다.
또한, 본 발명은 평상시 외부 공기를 내부로 공급하는 송풍을 방해하지 않으면서도 모터의 쿨링 휀으로 상온의 공기를 원활하게 공급할 수 있어서 장시간의 정상 작동시에도 모터의 온도가 과도하게 올라가는 것을 방지하는 축류 송풍기에 관한 것이다.

Description

모터의 과온도를 방지하는 축류 송풍기{Axial fan protecting motor from over temperature}

본 발명은 화재시 내부에서 외부로 배출되는 고온의 공기가 송풍기용 모터에 직접 접촉하는 것을 방지하여 모터가 과열로 고장나는 시간을 지연시킴으로써 화재시에도 송풍기의 가동시간을 길게 하고 대피 시간을 보장하는 모터의 과온도를 방지하는 축류 송풍기에 관한 것이다.

또한, 본 발명은 평상시 외부 공기를 내부로 공급하는 송풍을 방해하지 않으면서도 모터의 쿨링 휀으로 상온의 공기를 원활하게 공급할 수 있어서 장시간의 정상 작동시에도 모터의 온도가 과도하게 올라가는 것을 방지하는 축류 송풍기에 관한 것이다.

일반적으로 터널과 같이 폭이 좁고 길이가 긴 형상을 갖는 밀폐 공간 또는 지하공간 등에는 그 내부의 공기를 신선하게 유지하기 위한 수단으로서 환기 덕트 및 구조적 공기 유로를 형성하며, 이때 외부의 공기를 내부로 공급하거나 내부의 공기를 외부로 배출하는 송풍기가 함께 사용된다.

즉, 정상시에는 송풍기를 정방향으로 가동시켜 외부의 신선한 공기를 내부로 강제 송풍시키고, 터널 내 차량사고 등에 의한 화재 발생시에는 송풍기를 역방향으로 가동시켜 유독물질이 포함되고 고온인 내부의 공기를 외부로 배출시킴으로써 피난자가 대피할 수 있는 시간을 제공한다.

이에, 일 예로서 도 1에 도시된 바와 같은 축류형 송풍기가 사용되고 있는데, 송풍기는 대략 원통 형상으로 이루어진 하우징(10)과, 상기 하우징(10) 내에 설치된 임펠러(20) 및 임펠러 구동용 모터(30)를 포함하고 있으며, 평상시에는 임펠러(20)를 정방향으로 회전시켜 외부 공기가 내부로 공급(도면 기준 좌측으로부터 우측 방향으로)되게 하고 화재발생 등 비상시에는 임펠러(20)를 역방향으로 회전시켜 내부 공기가 외부로(도면 기준 우측으로부터 좌측 방향으로)배출되게 하는 구조가 예시되어 있다.

그러나, 종래의 송풍기는 공기가 유동하는 통로인 하우징(10) 내에 모터(30)가 노출된 상태로 설치되어 있기 때문에 화재 발생시 모터(30)가 역방향으로 가동되어 내부의 공기를 배출하는 과정에서 고온의 공기(또는, 유독 가스)가 모터(30)에 직접 접촉되므로 모터(30)의 온도가 급격히 상승하고 단시간에 파손이나 고장이 일어났다.

따라서, 종래에는 약 300℃의 고온의 환경하에서 2시간 정도면 모터(30)의 온도가 임계온도를 초과할 정도로 높아져서 파손이나 고장이 발생하였기 때문에 피난자가 대피하기에 충분한 시간을 제공하지 못하고, 모터(30)의 파손이나 고장 그 자체에 따른 유지 보수 비용이 증가 및 유지 보수 기간 중 송풍기의 기능을 제공하지 못한다는 문제점이 있었다.

본 발명은 전술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위해 제안된 것으로, 화재시 내부에서 외부로 배출되는 고온의 공기가 송풍기용 모터에 직접 접촉하는 것을 방지하여 모터가 과열로 고장나는 시간을 지연시킴으로써 화재시에도 송풍기의 가동시간을 길게 하고 대피 시간을 보장하는 모터의 과온도를 방지하는 축류 송풍기를 제공하고자 한다.

또한, 본 발명은 평상시 외부 공기를 내부로 공급하는 송풍을 방해하지 않으면서도 모터의 쿨링 휀으로 상온의 공기를 원활하게 공급할 수 있어서 장시간의 정상 작동시에도 모터의 온도가 과도하게 올라가는 것을 방지하는 축류 송풍기를 제공하고자 한다.

이를 위해, 본 발명에 따른 모터의 과온도를 방지하는 축류 송풍기는, 몸체를 구성하는 하우징과; 상기 하우징 내부에 설치되며, 회전시 공기를 강제로 유동시키는 임펠러와; 상기 임펠러를 정방향 또는 역방향으로 회전시키는 모터와; 내부에는 상기 모터가 수용되는 공간부를 갖고, 상기 하우징 내부로 유입된 고온의 공기가 상기 모터에 직접 접촉하는 것을 방지하는 차단 케이스와; 일단부는 상기 차단 케이스의 일측부에 형성된 유입공에 연결되고, 타단부는 상기 차단 케이스의 외측에 배치되도록 연장 설치되며, 상온의 공기를 유입시켜 상기 모터의 쿨링 휀에 공급하는 공기 공급관; 및 일단부는 상기 차단 케이스의 타측부에 형성된 유출공에 연결 설치되고, 타단부는 상기 차단 케이스의 외측에 배치되도록 연장 설치되며, 상기 공기 공급관을 통해 공급된 상온의 공기가 상기 모터를 식힌 후 배출되도록 안내하는 공기 배출관;을 포함하는 것을 특징으로 한다.

이때, 상기 차단 케이스의 내측면에는 상기 모터와 차단 케이스 사이의 공간을 막는 공기 재순환 방지판이 돌출 형성되어 있으며, 상기 공기 재순환 방지판은 상기 모터를 식히기 위한 공기의 유입부와 유출부 사이에 배치되어 있는 것이 바람직하다.

또한, 상기 공기 공급관과 공기 배출관은 각각 비행기 날개와 같은 익형베인( Airfoil vane) 형상으로 이루어져 있고, 상기 베인 형상의 공기 공급관과 공기 배출관은 각각 속은 비어 있고 양단부는 개방되어 있어서 공기가 통과하며, 상기 베인 형상의 공기 공급관과 공기 배출관은 각각 상기 차단 케이스의 외주면을 따라 복수개 설치되어 있는 것이 바람직하다.

또한, 상기 베인 형상의 공기 공급관은 상기 송풍기에 의한 공기 공급방향으로 기울어져 설치되어 있는 것이 바람직하다.

또한, 상기 공기 배출관의 내부에는 모터의 취부에 따른 구조보강 프레임이 설치되어 있는 것이 바람직하다.

또한, 상기 차단 케이스는 제1 차단 케이스 및 상기 제1 차단 케이스의 단부에 연결된 제2 차단 케이스로 이루어지되, 상기 제2 차단 케이스는 유선형(streamlined shape)으로 이루어져 있는 것을 것이 바람직하다.

이상과 같은 본 발명에 따른 모터 보호장치를 구비한 송풍기에 의하면, 화재시 내부에서 외부로 배출되는 고온의 공기가 송풍기용 모터에 직접 접촉하는 것을 방지함으로써, 화재시에도 모터가 과열로 고장나는 시간을 지연시켜 송풍기의 가동시간을 길게 하고 충분한 대피 시간을 보장할 수 있게 한다.

또한, 본 발명에 따른 모터 보호장치를 구비한 송풍기에 의하면, 평상시 외부 공기를 내부로 공급하는 송풍을 방해하지 않으면서도 모터의 쿨링 휀으로 상온의 공기를 원활하게 공급할 수 있어서 장시간의 정상 작동시에도 모터의 온도가 과도하게 올라가는 것을 방지할 수 있게 한다.

도 1은 종래 기술에 따른 송풍기를 나타낸 절개 사시도이다.
도 2는 본 발명에 따른 모터 보호장치를 구비한 송풍기를 나타낸 절개 사시도이다.
도 3은 본 발명에 따른 모터 보호장치를 구비한 송풍기의 모터를 나타낸 절개 사시도이다.
도 4는 본 발명에 따른 모터 보호장치를 구비한 송풍기의 차단 케이스를 나타낸 절개 사시도이다.
도 5는 본 발명에 따른 모터 보호장치를 구비한 송풍기의 베인형 공기 공급관을 나타낸 절단면도이다.
도 6은 본 발명에 따른 모터 보호장치를 구비한 송풍기의 베인형 공기 배출관을 나타낸 절단면도이다.
도 7은 본 발명에 따른 모터 보호장치를 구비한 송풍기의 모터 보호장치를 나타낸 절개 사시도이다.
도 8은 본 발명에 따른 모터 보호장치를 구비한 송풍기의 공기 재순환 방지판의 기능을 나타낸 도이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 모터 보호장치를 구비한 송풍기에 대해 상세히 설명한다.

단, 이하에서는 본 발명에 따른 모터 보호장치를 구비한 송풍기가 터널 내부에 적용되는 것을 예로 들어 설명하나, 본 발명은 이에 한정하지 아니하고, 그 외 지하실 등 다양한 장소에 설치될 수 있음은 자명할 것이다.

먼저, 도 2를 통해 알 수 있는 바와 같이, 본 발명에 따른 모터 보호장치를 구비한 송풍기(100)는 몸체를 구성하는 하우징(110)과, 상기 하우징(110) 내부의 공기 유로 상에 설치되며, 회전시 공기를 강제로 유동시키는 임펠러(120) 및 상기 임펠러(120)를 정방향 혹은 역방향으로 회전시키는 모터(130)를 포함한다.

또한, 본 발명은 터널 내 화재 발생시 임펠러(120)를 역방향으로 회전시켜 고온의 공기를 외부로 배출시키는 과정에서, 고온의 공기가 모터(130)에 직접 접촉하여 모터(130)가 과열됨에 따라 고장이나 파손이 발생하는 것을 지연시키도록 차단 케이스(141, 142)를 포함한다.

또한, 평상시라 하더라도 장시간 동안 모터(130)를 구동시키면 모터(130)가 과열되므로, 이와 같이 모터(130)가 과열되는 것을 방지하도록 공기 공급관(143)과, 공기 배출관(144) 및 공기 재순환 방지판(145)을 포함한다.

좀더 구체적으로 설명하면, 하우징(110)은 송풍기(100)의 몸체를 구성하는 것으로서 내부에는 공기가 유동할 수 있는 빈 공간을 갖고 양단부는 긴 덕트 관로로 연결되어 일측을 통해 유입된 공기가 타측을 통해 배출되도록 하며, 보통은 양단이 원통 형상으로 이루어져 있으나 그 형상 자체에 특별한 제한은 없다.

임펠러(impeller)(120)는 모터(130)에 의해 정방향 혹은 역방향으로 고속 회전시 공기를 강제로 유동시키는 것으로, 평상시에는 정방향으로 회전되어 외부의 신선한 공기를 터널 내부 또는 지하공간으로 공급하고, 화재 발생 등 비상시에는 역방향으로 회전되어 터널 내부에서 발생한 고온의 공기나 가스를 외부로 배출시켜 피난자가 대피할 수 있게 한다.

도 2에서 공기의 정방향 유동은 임펠러(120)가 구비된 좌측으로부터 우측방향을 의미하고 역방향 유동은 그 반대이다.

모터(130)는 상기 임펠러(120)를 정방향 혹은 역방향으로 회전시키는 것으로 그 구동축(도 3의 132 참조)이 임펠러(120)의 회전 중심점에 연결된다.

한편, 터널 내 화재 발생시 임펠러(120)를 역방향으로 회전시켜 고온의 공기를 외부로 배출시키는 과정에서 고온의 공기가 모터(130)에 직접 접촉하는 것을 방지하기 위해 모터(130)는 차단 케이스(141, 142) 내에 설치된다.

이를 위해, 차단 케이스(141, 142)의 내부에는 모터(130)가 수용되는 공간부를 갖고, 조립시 밀폐된 구조를 형성하고, 열에 강한 재질로 이루어져 있으며, 내측면에 돌출 형성된 브라켓에는 모터(130) 체결을 위한 볼트공(도 4의 141c 참조)이 형성되어 있어서 차단 케이스(141, 142) 내에 모터(130)가 고정된다.

따라서, 종래에는 약 300℃의 온도 환경하에서 2시간 정도면 모터(도 1의 30)가 파손되거나 고장이 발생하였음에 비해, 본 발명은 차단 케이스(141, 142)에 의해 고온의 공기가 모터(130)에 직접 접촉하는 것이 방지되므로 450℃의 온도 환경하에서 약 3~5 시간 견디므로, 터널 내 피난자가 대피하기에 충분한 시간을 제공한다.

특히, 차단 케이스(141, 142)는 임펠러(120) 측에 배치된 제1 차단 케이스(141) 및 상기 제1 차단 케이스(141)의 단부에 연결된 제2 차단 케이스(142)로 이루어지되, 제2 차단 케이스(142)는 유선형(streamlined shape)으로 이루어져 있다.

따라서, 제2 차단 케이스(142)에 의해 정방향 공기 유동시에는 기류 안정화 및 확산에 도움을 주고, 역방향 공기 유동시에는 유입 기류의 안정화로 배출 효율을 높임은 물론, 고온의 공기가 제2 차단 케이스(142)의 부딪힌 후 외측으로 퍼져 유동되도록 함으로써 모터(130)로의 열전달을 최소화한다.

반면, 도 3에 도시된 바와 같이, 모터(130)는 회전자(131)와, 상기 회전자(131)와 연결된 구동축(132)과, 모터(130) 내부의 온도가 과도하게 올라가는 것을 방지하는 쿨링 휀(133) 및 상기 쿨링 휀(133)으로 상온의 공기를 유입시키는 보호커버(134)를 포함하는데, 차단 케이스(141, 142)를 이용하여 모터(130)를 밀폐시키면 쿨링 휀(133)으로 상온의 공기(냉각용 공기)를 공급할 수 없게 된다.

이에, 본 발명은 도 4를 통해 알 수 있는 바와 같이 차단 케이스(141, 142)(정확히는 제1 차단 케이스(141))의 일측부에는 유입공(141a)을 형성하고, 타측부에는 유출공(141b)을 형성하며, 유입공(141a)에는 공기 공급관(143)을 연결하고, 유출공(141b)에는 공기 배출관(144)을 연결한다.

공기 공급관(143)과 공기 배출관(144)은 각각 길이가 긴 관 형상으로 이루어져 있는데, 공기 공급관(143)의 일단은 유입공(141a)에 연결되고 타단부는 차단 케이스(141, 142)의 외측에 배치되도록 연장 설치되며, 마찬가지로 공기 배출관(144)의 일단은 유출공(141b)에 연결되고 타단부는 차단 케이스(141, 142)의 외측에 배치된다.

따라서, 하우징(110) 내부를 통해 유동하는 상온의 공기가 차단 케이스(141, 142)의 외측에 노출된 공기 공급관(143)을 통해 유입되면, 그 상온의 공기가 쿨링 휀(133)의 흡인력에 의해 보호커버(134)를 통과하여 흡입되고, 흡입된 상온의 공기로 모터(130)를 식힌 후, 모터(130)를 둘러싼 케이스의 측부를 통해 다시 공기 배출관(144)으로 배출되게 한다.

그러므로, 터널 내 화재 발생시 고온의 공기를 외부로 배출하더라도 밀폐된 차단 케이스(141, 142)에 의해 모터(130)가 단시간에 과열되는 것을 방지함은 물론, 평상시 외부의 신선한 공기를 터널 내부로 공급하기 위해 장시간에 걸쳐 모터(130)를 작동시키더라도 모터(130)의 온도가 과열되는 것을 충분히 방지할 수도 있게 한다.

다만, 하우징(110) 내부를 통해 유동하는 공기의 흐름을 방해하지 않아야 하므로, 공기 공급관(143)과 공기 배출관(144)은 도 5 및 도 6에 각각 도시된 절단면도와 같이 비행기 날개와 같은 익형 베인(Airfoil vane) 형상으로 이루어져 있는 것이 바람직하다.

베인 형상의 공기 공급관(143)과 공기 배출관(144)은 각각 속이 비어 있고 양단부는 개방되어 있어서 그 내부를 통해서는 공기를 통과시키면서도 표면을 스쳐 지나가는 공기의 유동을 자연스럽게 하므로 송풍 능력을 저하시키지 않는다.

이때, 도 5와 같이 베인 형상의 공기 공급관(143)은 공기 배출관(144)에 비해 내부 공간의 폭이 더 넓고, 도 2와 같이 차단 케이스(141, 142)의 표면을 기준으로 송풍기에 의한 공기 공급방향(정방향)으로 약 5 내지 10ㅀ도 기울어져 설치되어 있어서, 상온의 공기가 공기 공급관(143)으로 자연스럽게 흘러들어가도록 한다.

또한, 도 6과 같이 베인 형상의 공기 배출관(144) 내부에는 보강 프레임(144a)이 설치되어 있어서 당해 공기 배출관(144) 자체의 구조 강성을 높이도록 하는데, 이는 모터(130) 및 임펠러(120) 조립체를 하우징(110)에 고정하는 연결수단으로서 공기 배출관(144)을 사용하기 위함이다. 도 6에서는 보강 프레임(144a)의 일 예로서 원형관을 사용하였다.

또한, 도 7과 같이 공기 공급관(143)과 공기 배출관(144)은 각각 복수개 구비되어 있어서 공기 유동량을 늘리면서도, 공기 공급관(143)과 공기 배출관(144)이 각각 차단 케이스(141, 142)의 외주면을 따라 균등 간격으로 배치되므로 공기 유동시 송풍기의 흔들림을 억제한다.

나아가, 차단 케이스(141, 142)의 내측면에는 모터(130)와 차단 케이스(141, 142) 사이의 공간을 막는 공기 재순환 방지판(145)이 돌출 형성되어 있으며, 상기 공기 재순환 방지판(145)은 모터(130)를 식히기 위한 공기의 유입부와 유출부 사이에 배치되어 있다. 여기서, 유입부는 모터(130)의 일측부에 구비된 보호커버(134)가 될 것이고, 유출부는 모터(130)를 둘러싼 케이스의 측부에 형성된 유출구가 될 것이다.

따라서, 도 8에 도시된 바와 같이 공기 공급관(143) 및 보호커버(134)(즉, 유입부)를 통해 유입된 상온의 공기가 모터(130)를 냉각시킨 후 모터(130) 케이스의 측부(즉, 유출부) 및 공기 배출관(144)을 통해 배출되는 것은 가능하지만, 모터(130)의 측부를 통해 배출된 따뜻한 공기가 재순환하여 다시 보호커버(134)로 유입되는 것은 방지하므로, 모터(130)의 쿨링 효과를 확실히 보장한다.

이상, 본 발명의 특정 실시예에 대하여 상술하였다. 그러나, 본 발명의 사상 및 범위는 이러한 특정 실시예에 한정되는 것이 아니라, 본 발명의 요지를 변경하지 않는 범위 내에서 다양하게 수정 및 변형이 가능하다는 것을 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이해할 것이다.

따라서, 이상에서 기술한 실시예들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이므로, 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 하며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.

110: 하우징 120: 임펠러
130: 모터 131: 회전자
132: 구동축 133: 쿨링 휀(cooling fan)
134: 보호커버 141, 142: 차단 케이스
143: 공기 공급관 144: 공기 배출관
145: 공기 재순환 방지판

Claims (6)

1. 송풍기의 몸체를 구성하는 하우징과;
   상기 하우징 내부에 설치되며, 회전시 공기를 강제로 유동시키는 임펠러와;
   상기 임펠러를 정방향 또는 역방향으로 회전시키는 모터와;
   내부에는 상기 모터가 수용되는 공간부를 갖고, 상기 하우징 내부로 유입된 고온의 공기가 상기 모터에 직접 접촉하는 것을 방지하는 차단 케이스와;
   일단부는 상기 차단 케이스의 일측부에 형성된 유입공에 연결되고, 타단부는 상기 차단 케이스의 외측에 배치되도록 연장 설치되며, 상온의 공기를 유입시켜 상기 모터의 쿨링 휀에 공급하는 공기 공급관; 및
   일단부는 상기 차단 케이스의 타측부에 형성된 유출공에 연결 설치되고, 타단부는 상기 차단 케이스의 외측에 배치되도록 연장 설치되며, 상기 공기 공급관을 통해 공급된 상온의 공기가 상기 모터를 식힌 후 배출되도록 안내하는 공기 배출관;을 포함하되,
   상기 공기 공급관과 공기 배출관은 각각 비행기 날개와 같은 베인(vane) 형상으로 이루어져 있고, 상기 베인 형상의 공기 공급관과 공기 배출관은 각각 속은 비어 있고 양단부는 개방되어 있어서 공기가 통과하고, 상기 베인 형상의 공기 공급관과 공기 배출관은 각각 상기 차단 케이스의 외주면을 따라 일정 간격마다 이격 설치된 4개 이상으로 이루어지고,
   상기 베인 형상의 공기 공급관은 상기 송풍기에 의한 공기 공급방향으로 기울어져 설치되어 있고,
   상기 공기 배출관의 내부에는 보강 프레임이 설치되어 있으며,
   상기 차단 케이스는 제1 차단 케이스 및 상기 제1 차단 케이스의 단부에 연결된 제2 차단 케이스로 이루어지되, 상기 제2 차단 케이스는 유선형(streamlined shape)으로 이루어져 있는 것을 특징으로 하는 모터의 과온도를 방지하는 축류 송풍기.
2. 제1항에 있어서,
   상기 차단 케이스의 내측면에는 상기 모터와 차단 케이스 사이의 공간을 막는 공기 재순환 방지판이 돌출 형성되어 있으며, 상기 공기 재순환 방지판은 상기 모터를 식히기 위한 공기의 유입부와 유출부 사이에 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 모터의 과온도를 방지하는 축류 송풍기.
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