KR101619525B1 - 전기기계의 공기 정화기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 전기기계를 냉각하기 위해 사용하는 공기를 송풍하는 환풍시스템에 적합한 공기 정화기를 제공한다. 상기 공기정화기는 환풍시스템에 의하여 유입관(16)을 경유하여 공기가 외부로부터 내측으로 흡입되는 제1말단과 상기 환풍시스템에 의해 제1방출관(18)을 경유하여 공기를 상기 에어챔버의 밖으로 토출시키는 상기 제1말단의 반대의 제2말단을 갖는 에어챔버(12)를 포함한다. 하나의 회전수단(14)은 상기 에어챔버(12) 내에 포함되고 상기 챔버(12)의 제1말단과 제2말단 사이에서 연장되는 축에 대하여 회전하도록 구동될 것이다. 회전수단(14)은 회전구동할 때 상기 에어챔버(12)로 진입하는 공기에 포함된 입자에 원심력을 가하여 중심축(2)으로부터 외주방향으로 토출한다. 여기서 입자는 환풍시스템의 고속 방출스트림에 의해 상기 회전수단(14)의 환형외부엣지에서 근접하게 형성된 적어도 하나의 제2방출관(20)을 경유하여 상기 에어챔버(12)의 밖으로 토출된다.

공기정화기, 환풍시스템, 입자, 먼지

Description

전기기계의 공기 정화기{Air Cleaners for Electrical Machines}

본 발명은 공기를 송풍하여 냉각하는 전기기계에 관한 것으로 더욱 상세하게는 공기 송풍되는 전기기계용 향상되는 공기정화기를 제공한다.

모든 전기기계는 동작중에 열을 발생한다. 열은 과열시에 고장의 원인이 될 수 있고 기계의 동작효율을 감소시키므로 구동에 좋지않다. 극단적인 경우로서 전기기계의 과열은 완전한 고장을 발생시킬 수 있다. 그러므로 모든 전기기계는 냉각이 필요하다.

가장 단순한 레벨에서 소형 저전력 전기모터는 열이 외부와의 접촉을 통하여 충분히 냉각될 수 있다. 그러나 대부분의 전기기계는 더 많은 냉각 범위를 요구하고 적합한 냉각시스템을 설치한다.

현재 사용되는 냉각시스템은 많은 차이가 있다. 예를 들면, 기계는 열교환으로 냉매를 이송하는 폐회로에 의해 냉각되거나 또는 직접 가스 냉각에 의해 냉각된다. 어느 전기기계에 설치될 수 있는 우수한 냉각시스템은 다른 팩터(Factor) 중에서 기계의 크기, 전력과 구조에 의지 될 것이다.

냉각시스템은 전기기계의 비용과 크기, 중량을 불가피하게 증가시킨다. 냉각은, 예를 들면 권선 터빈 발전기, 더욱 낮은 비용, 소형 및 중량이 가벼운 것이 요 구되는 전기기계를 위해 더욱 문제가 될 수 있다. 위와 같은 기계는 냉각시스템의 중량과 크기가 최소화된 것이 바람직하다. 그러므로 상기와 같은 기계의 냉각시스템은 기계를 냉각하기 위하여 외부 공기를 이용하는 것이 종종 선호된다. 상기 시스템은 냉각시스템의 무게와 크기가 현저히 증가될 수 있는 많은 양의 무거운 액상 냉매를 순환시키고 수용되는 것을 요구하지 않기 때문이다. 외부 공기를 이용한 냉각시스템은 무겁고 다루기 힘든 열교환기 없이 상기의 기계를 직접 냉각할 수 있어 더욱 선호된다. 외부공기에 의한 전기기계의 직접냉각은 환풍기로서 종종 알려져 왔다.

환풍기는 기계를 위해 온도의 상승을 이용하고 반면에 감소시키는 열교환 매개체가 없기 때문에 매우 효율적인 전기기계용 냉각방법이다. 그러나 환풍시스템은환풍으로 전기기계를 냉각하기 위하여 사용하는 외부 공기는 더러운 먼지, 습도, 염분 및 그외 불순물을 종종 전달하기 때문에 어떤 보호의 방식 없이 공용으로 사용할 수 없다.

만약 외부 공기가 공기중에 부유되는 입자의 일정량을 포함한다면 심각한 피해가 환풍시스템을 관통하여 공기가 통과하는 동안 기계중에 노출된 부분에서 발생 될 수 있다. 상기 피해는 기계의 노출된 일부에서 입자간의 충돌에 의해 발생된다. 이러한 문제는 환풍시스템에 의해 제공되는 냉각의 범위를 증가하기 위하여 냉각 공기를 상대적으로 고속 및/또는 압력으로 전기기계를 통하여 지나가도록 기계수단에 의해 가해지는 것이 바람직하다는 사실에 의해 복잡해진다.

이는 기계의 노출된 부품에서 입자들의 충돌에 의해 발생 될 수 있는 피해를 만들 수 있으며 매우 안 좋다. 결과적으로 환풍시스템은 전기기계에 진입된 공기로부터 상기 입자의 적어도 일부를 제거하는 수단이 포함되는 것이 통상적으로 필요하다.

현재, 환풍되는 고전력 전기기계에 입자의 진입을 방지하기 위하여, 상기 고전력 전기기계를 포장된 박스타입 내에 포함시켰다. 이러한 포장형은 내 외부 챔버를 경유하여 송풍되는 상기 전기기계의 환풍기를 채택한다. 가장 일반적인 것은 국제전기제조협회 Ⅱ타입(National Eletrical Manufacture-Ⅱ Type : EMA)의 포장이다.

이와 같은 포장에서 유입 공기는 상기 기계에 진입되기 전에 저속으로 에어챔버에 유입되어 적어도 3번의 방향의 90도 변환을 통하여 덕트에 유입되도록 경로가 설정된다. 이는 공기가 전기기계 자체에 진입되기 전에 유입 공기 내에 부유하는 입자의 일부를 분리하여 토출하는 결과를 갖는다.

박스 타입의 포장은 유입공기로부터 입자의 일부를 제거한다 하더라도, 다양한 환경에서 충분한 효과가 없는 것이 발견되었다. 예를 들면, 국제전기제조협회 Ⅱ타입의 포장을 갖는 기계는 외부 공기가 높은 질량의 고체입자(특히 모래)가 많이 포함되는 사막 환경에서 어려움을 겪는다.

더욱이 박스형의 포장을 통하여 지나가는 공기의 속도가 기계적으로 증가시키는 것은 공기로부터 입자를 제거하는 효율을 감소시킨다. 또한 박스형의 포장은 상기 포장을 통과하는 공기로부터 제거되는 미립자가 축적되는 문제를 갖는다.

이는 방향의 변환과 저속의 에어챔버에 의존 및 추출한 입자를 외부 공기로 돌려보내는 능동적인 방법이 없는 수동적인 방법으로 공기를 정화시키는 포장으로서, 공기로부터 제거된 상대적으로 큰 입자가 포장 내에서 쉽게 축적되기 때문이다. 상기의 입자의 축적은 시간이 지나면서 어느 포장에서라도 동작 효율의 감소를 가져온다. 이는 축적된 입자를 제거하기 위하여 박스타입의 포장 주기적인 청소가 필요한 것을 의미한다.

필터는 환풍시스템에서 유입된 공기를 정화하는데에 일반적으로 사용된다. 필터는 공기를 정화하기 위한 단독방법으로서 분리되거나 또는 다른 공기정화장치와 일체화되어 사용된다. 예를 들면, 필터는 위에서 언급된 박스형 포장에서 일반적으로 설치된다. 대체적으로 필터는 상기 환풍시스템에 진입하는 모든 공기가 적어도 하나의 필터를 통해 지나갈 수 있는 위치에 설치되는 간단한 메쉬 스크린으로 구성된다. 유입된 공기에 존재하는 큰 입자는 필터 또는 필터들을 통과할 수 없고 이에 따라 전기기계를 완전히 통과되는 것이 방지된다.

일부 전기기계는 한 셋트의 필터보다 많이 구비된다. 특히, 일부 전기기계는 이전 진행한 필터보다 더 작은 입자를 제거하도록 각각 설계되어 공기가 유입되면 처음에 큰입자를 제거하기 위해 설계되는 상대적으로 굵은 필터를 통과하고 그 다음에 미세 필터를 통과하도록 형성되는 환풍시스템을 구비하였다.

초기에 사용할 때, 필터는 환풍시스템에 유입하는 공기로부터 큰 입자를 제거함에 매우 효과적이다. 그러나 이러한 효과는 규칙적으로 유지되지 않는다면 시간이 지나면서 약화 된다. 약화의 비율은 유입 공기에 존재하는 어느 입자의 양과 성질을 포함하는 외부요인에 의존하는 것으로 예측하기가 어렵다.

더욱이 박스형 포장에서의 필터는 단지 수동적으로 유입공기에서 입자를 제거한다. 상대적으로 큰 입자 덩어리는 상기 필터에 의해 유입 공기에서 제거되고 상기 환풍시스템내에 단순 축적된다. 또한 고속 및/또는 고압의 공기가 환풍시스템 내에 사용된다면 유입공기로부터 미세하게 작은 입자를 제거하는 필터를 사용하는 것 또한 매우 어렵다.

위에서 언급된 문제점에 기인하여 박스형의 포장과 필터가 아닌 또는 두 개를 조합하지 않더라도 외부공기가 큰 입자 덩어리 또는 공기가 고속 및/또는 고압으로 환풍시스템을 통하여 공기가 통과하는 환경에서 공중에서 이송되는 입자를 제거할 수 있는 방법을 제공한다.

그러므로 환풍되는 전기기계에서 유입된 공기로부터 입자를 제거하기 위한 공기 정화기를 개선 시키는 것이 필요하다. 상기 장치는 소형이고 저 중량 및 바람직하게로 비용이 저렴한 것이 요구된다. 상기와 같은 장치는 현재의 공지의 포장과 환풍시스템에 설치될 수 있는 것이 바람직하다. 또한 상기 장치는 고속 및/또는 고압의 송풍시스템과 공기가 대량으로 입자를 함유하는 환경에서 사용 가능한 것이 바람직하다. 또한 상기 장치는 상기 시스템 내에서 상기와 같은 입자들이 축적되는 것을 방지하기 위하여 환풍시스템에서 입자를 능동적으로 제거하는 것이 요구된다.

상기와 같은 필요에 의한 결과로서, 팬 또는 다른 회전수단에 의해 발생되는 원심력을 사용하는 것이 제안되었다. 일예로서 상기 장치는 일본 특허(JP 56125950)에서 개시되었다. 이 장치에서 공기는 외부환경으로부터 환풍시스템에 유입되도록 설정되었고, 전기기계 내에서 공기의 경로가 설정되어 상기 공기에 존재 하는 고체 입자가 제거된다. 특히 공기는 필터프레임의 전면의 중심부에서 형성되는 유입관을 경유하여 상기 환풍시스템에 진입되도록 한다. 유입된 공기는 회전력이 가해지는 원통형의 통로에 유입된다. 유입 공기의 고체입자는 원통형 통로 주변의 먼지 수집 챔버 내측으로 외주방향으로 토출된다.

정화된 공기는 필터를 통과하여 지나간 이후에 전기기계 내로 유입된다. 이와 같은 일본특허JP 56125950의 환풍시스템의 방법은 유입공기를 능동적으로 정화하여 제공한다. 그러나 이 시스템은 유입된 공기로부터 제거된 입자를 내보내지 않는다. 그 대신에 상기의 입자는 먼지수집챔버내에 수집된다. 그러므로 상기 먼지수집챔버를 주기적으로 비워주는 것이 필요하다.

유사한 환풍시스템을 장착한 전기기계는 독일특허 GB 1106589에 개시되었다. 상기 시스템에서 냉각 공기는 전기기계의 케이스 중 하나의 말단에 형성되는 챔버안으로 흡입된다. 상기 챔버에 유입된 공기는 전기기계의 구동축에 장착되고 상기 환풍시스템내에 유입된 외부공기를 토출시키도록 동작하는 팬에 의해 즉시 회전된다.

유입된 공기내에 존재하는 고체입자는 팬에 의해 가해지는 원심력의 결과에 의해 상기 챔버의 환형의 외부엣지로 토출된다. 상기의 입자들은 이후에 상기 기계를 통과하여 지나가는 것보다는 오히려 외부 에어스트림으로 진입한다. 상기 외부 에어스트림은 오직 상기 챔버의 환형 외부엣지에 형성된다. 그러므로 상기 유입된 공기의 대다수는 기계 주변을 순환하고 유입되도록 인가된다.

이러한 독일특허(GB 1106589)의 전기기계의 방법은 유입 공기를 능동적으로 정화하여 제공한다. 이 기계는 유입공기로부터 정화된 고체입자 기계의 외측으로 완전히 내보낸다. 이는 토출된 입자가 기계 내에 축적될 수 없고 구동중의 효율을 감소 또는 손실을 일으킬 수 있는 것을 의미한다.

상기 독일 특허(GB 1106589)의 환풍시스템은 다 수의 문제를 갖는다. 첫 번째, 상기 팬은 원심력을 제공하기 때문에 기계의 내측으로 공기를 흡입하도록 행동하는 두 과정이 분리되지 못한다. 이는 기계에서 흡입되는 공기의 부피와 양과 유입공기에 가해지는 원심력을 각각 동일하게 유지하는 것이 불가능하다.

게다가 유입공기로부터 제거된 입자들은 통상적으로 외부 에어스트림을 향해 토출된다 하더라도 그 양은 적고 또는 외부 에어스트림 내에서 상기 팬의 구동축에서의 원심력보다 상기의 입자들을 흡입하는 힘이 없다. 결론적으로 독일특허(GB 1106589)의 환풍시스템에 유입되는 상대적으로 높은 비율의 고체입자가 상기 시스템으로부터 제거되지 않을 것이고 전기기계 주변에서 순환될 것이다.

상술한 바와 같은 문제점에 기인하여, 공기로부터의 고체 입자를 제거하기 위하여 원심력을 이용하는 환풍시스템은 상업적인 용도에서의 전기기계의 사용을 위해 채택되지 않는다. 이는 수년 동안 알려진 개념에 불과하다. 예를 들면, 이런한 기본개념은 독일특허 GB 977042에서 1964년에 처음 개시되었다.

본 발명은 공기를 송풍하여 냉각하는 전기기계에 관한 것으로 더욱 상세하게는 공기 송풍되는 전기기계용 향상되는 공기정화기를 제공하는 것을 목적을 한다.

본 발명은 고속 방출스트림과, 제1말단과 상기 제1말단의 반대편의 제2말단을 부가적으로 포함하는 에어챔버를 갖는 공기정화기가 구비되는 전기기계의 공기 환풍시스템용 공기정화기를 제공한다. 상기 에어챔버는 환풍시스템에 의해 외부로부터 흡입되는 공기가 통과하는 적어도 하나의 유입관(통상적으로 제1말단에 위치된)과 상기 환풍시스템에 의해 상기 에어챔버의 외측으로 흡입되는 공기가 통과하는 적어도 하나의 제1방출관(통상적으로 제2말단에 위치된)과, 상기 에어챔버내에서 포함되어 축을 따라서 회전하는 회전수단을 포함하고, 상기 에어챔버는 상기 환풍시스템의 고속 방출스트림에 의해 상기 에어챔버의 외측으로 토출되는 공기가 통과하는 적어도 하나의 제2방출관을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 공기 정화기는 하기와 같은 방법으로 구동된다. 제거가능한 미세 입자(예를 들면, 고체 또는 액체의 입자)를 함유하는 공기는 외부로부터 전기기계의 환풍시스템에 유입된다. 그 다음에 상기 공기는 적어도 하나의 유입관을 경유하여 제1말단에서 공기정화기의 에어챔버에 진입한다. 에어챔버 내의 공기와 공기 내에 부유되는 미세 입자는 회전수단이 회전된 이후에 원심력이 가해지므로 공기정화기의 적어도 하나의 제2방출관 방향과 외주 방향으로 상기 공기가 토출된다.

상기 회전수단에 의해 제공되는 원심력은 침적과정을 거쳐 상기 공기 내에 존재하는 어느 입자를 외부로 분리시킨다. 다른 한편으로 적어도 하나의 유입관을 통해 상기 에어챔버에 유입되는 입자는 회전수단에 의해 외주 방향으로 토출되므로 상기 에어챔버 내의 회전수단의 축 또는 근처의 공기에 입자가 포함되지 않지만, 회전수단의 환형 외부 엣지 또는 근처의 공기는 상대적으로 고밀도의 입자를 포함할 것이다.

상기 공기환풍시스템은 적어도 하나의 제1방출관과 적어도 하나의 제2방출관을 경유하여 상기 공기를 상기 에어챔버 바깥으로 토출시킨다. 환풍시스템을 통한 공기 환풍의 결과로서 상기 환풍시스템은 에어챔버의 제2말단에서 적어도 하나의 제1방출관의 밖에 직접 공기를 토출하고, 상기 공기가 환풍시스템에서 고속 방출스트림을 경유하기 이전에 입자를 추출한다. 더욱이 상기 에어챔버의 적어도 하나의 제2방출관을 통과하는 고속 방출스트림의 효과는 상기 고속 스트림에 연결되고 상기 에어챔버 내의 공기가 밖으로 토출되도록 적어도 하나의 제2방출관에 인접한 상기 에어챔버 내의 공기가 원인이고, 상기 공기는 상기 환풍시스템을 통하여 처음에 지나가는 것 없이 상기 환풍시스템에서 추출된다.

특히, 상기 에어챔버의 적어도 하나의 제2방출관은 회전수단의 환형의 외부엣지에 인접하게 형성되는 것이 바람직한 것으로서 상기 에어챔버에 진입된 입자가 회전수단의 원심력에 의해 적어도 제2방출관 방향으로 토출될 것이다. 그러므로 상기 입자는 상기 에어챔버의 적어도 하나의 제2방출관을 경유하는 고속 외부 스트림으로 진입 및 외부로 토출되고 그리고 상기 송풍시스템을 통과하지 못할 것이다. 결론적으로 상기 공기는 적어도 하나의 제1방출관을 경유하여 상기 에어챔버의 외부로 토출되고 상기 환풍시스템을 통하여 지나가므로 외부로부터 상기 에어챔버의 제1말단에 진입한 공기보다 더욱 적은 양의 입자를 함유할 것이다. 이와 같은 방법으로 본 발명은 환풍시스템을 통하는 입자의 경로에 따라서 전기기계에서 발생되는 피해를 최소화한다.

특히 본 발명에 따른 공기정화기의 장점은 제거된 입자가 환풍시스템에 잔류되지 않지만 적어도 하나의 제2방출관과 고속 방출스트림을 경유하는 냉각시스템으로부터 능동적으로 추출된다. '베르누이 효과'(Bernoulli Effect)는 공기정화기의 막힘을 최소화하고 상기 에어챔버로부터 입자를 제거하는 것에 유용하다. 결론적으로 상기 공기정화기 또는 환풍시스템 내에 축적되는 입자를 무시해도 될 것이다. 이는 단독으로 사용할 때에 고체 입자의 축적으로 문제가 발생되는 박스형의 포장과 대비된다.

바람직하게로는, 본 발명의 에어챔버는 원통으로 상기 회전수단의 회전축이 챔버의 축과 동축이고 상기 에어챔버의 원통 벽면이 에어챔버의 환형 외부 엣지에 인접하게 형성된다. 또한 상기 에어챔버의 제1 및 제2말단은 상기 회전수단의 축말단에 인접하게 형성되는 것이 바람직하다. 즉, 상기 에어챔버는 회전수단과 근접하게 형성되는 것이 바람직하다. 그러나 상기 에어챔버의 제1 및 제2말단은 밀봉될 필요가 없다. 상기 에어챔버의 제1 또는 제2말단의 전체는 상기 에어챔버에서 적어도 하나의 제1유입관 또는 적어도 하나의 제1방출관을 각각 형성할 것이다. 회전수단과 근접한 에어챔버의 형성은 챔버의 무게와 크기를 최소화하는 것이 바람직하며, 많은 응용예에서 중요한 고려사항이다.

상기 에어챔버에서 적어도 하나의 유입관은 공기가 유입되는 회전수단의 환형의 외부 엣지 근처 또는 상기 회전수단의 환형 외부엣지의 상기 챔버의 제1말단에 형성되는 것이 바람직하다. 이는 상기 공기가 회전수단에 의해 충분히 회전하도록 보장하며 실질적으로 원심력을 겪는다. 이는 상기 유입공기가 회전수단의 환형 외부엣지에서 에어챔버로 진입되는 것처럼 중요한 회전력이 가해짐 없이 회전수단의 축을 따라서 상기 에어챔버를 통해 간단히 지나갈 수 없는 것이 바람직하다.

에어챔버는 단일의 원추형 제1유입관인 것이 바람직하다. 예를 들면, 상기 제1유입관은 상기 유입공기가 유입관의 외부 또는 상향스트림에 형성되는 원형 입구를 경유하여 원추형 유입관(16) 안으로 토출되고, 그 다음으로 원추형 유입관 내에 형성되는 원추형 통로를 따라 이동되고, 에어챔버 회전수단의 환형 외부 엣지에 인접한 에어챔버의 제1말단과 유입관의 하향스트림 말단에 형성되는 원형 입구를 통해 에어챔버에 유입되도록 형성될 것이다. 만약 제1유입관이 원추형이면, 회전수단과 동축이고 회전대칭인 것이 바람직하다.

상기 에어챔버의 적어도 하나의 제1방출관은 회전수단의 축 또는 근처에 형성되는 것이 가장 바람직하다. 입자가 에어챔버내에 유입되고 상기 에어챔버의 환형 외부엣지에서 토출되도록 확실한 도움이 되도록 상기 환풍시스템을 통과하므로서 적어도 하나의 제1방출관을 경유하여 상기 챔버의 외부로 토출되지 않는 것이 바람직하다. 예를 들면, 상기 에어챔버에서 하나의 제1방출관은 실질적으로 원형이고, 상기 에어챔버의 제2말단에 형성되고 회전수단과 보다 더 작은 반지름을 갖고 동축이다.

상기 에어챔버의 적어도 하나의 제2방출관 각각 또는 전체는 회전수단의 환형 외부 엣지에 인접한 상기 에어챔버의 벽면에 형성되는 제1또는 상향스트림 말단과, 고속 방출스트림에 근접하게 형성되는 제2 또는 하향스트림 말단을 구비하도록 형성되는 것이 바람직하다. 방출스트림의 효과는 적어도 하나의 제2방출관의 전체 또는 각각의 제2말단에 근접하여 통과하기 때문에 각각 제2방출관의 길이를 횡단하는 압력차이가 생길 것이다. 즉 상기 송풍시스템은 각 제2방출관의 하향스트림말단에서 압력을 조정할때에 '베르누이 효과'에 의해 지원되는 각 방출관의 상향스트림 말단에서 압력보다 낮아질 것이다. 따라서 공기는 각 제2방출관과 고속 방출스트림 내측을 경유하여 상기 에어챔버의 외부로 토출될 것이다.

종래의 기술에서 사용자에 의해 요구되었던 바, 이 효과의 크기는 공기가 각 제2방출관을 통과하는 대로 고속 방출스트림의 압력의 감소를 초래하므로 증가될 수 있다. 예를 들면, 이것은 방출스트림을 통하여 이동하는 경로를 형성하므로 공기가 각 제2방출관을 통과하기 이전에 교차부에서 즉시 감소된다.

전체 또는 각각의 적어도 하나의 제2방출관은 에어챔버의 저면에 형성되는 것이 바람직하다. 이 방법에서 입자는 회전수단 또는 운동에너지가 상실되어 상기 공기의 밖으로 쫓기어 고속의 방출스트림에 의해 환풍시스템으로부터 추출되고 적어도 하나의 제2방출관을 통해 지나가게 되는 에어챔버의 바닥면에 떨어질 것이다.

상기 환풍시스템에서 발생되는 뜨거운 공기는 공기정화기의 에어챔버를 따뜻하게 사용할 수 있어 바람직하다. 이는 상기 에어챔버 내에 입자 또는 다른 용융 입자와 혼합되고 상기 에어챔버 내의 압축된 것으로부터 에어챔버 내의 압축물로부터 상기 에어챔버 내측의 상기 공기속에 포함된 습기와 그것에 의한 공기정화기의 막힘을 방지할 수 있을 것이다.

상술한 바에도 불구하고, 본 발명에 따른 공기정화기의 설계는 사용자의 의도에 따라서 창작될 것이다. 설계의 중요요소는 형상의 크기, 형상 및 위치에 따라서 제1유입관 및 제1방출관과 제2방출관의 숫자를 포함하여 변형될 것이다. 상기 회전수단의 크기와 성질 또한 변경될 것이다.

본 발명에 따른 공기정화기의 가장 바람직한 설계는 적어도 하나의 방출관을 관통하여 떠나는 정화된 공기를 최대로 하고 동시에 하나의 방출관 또는 다수의 방출관을 통하는 더러운 공기의 누출을 최소화하는 것이다.

본 발명에 따른 어느 설계는, 종래의 일반적인 기술로 이해되는, 컴퓨터 분석장치를 사용하여 평가되고 채택될 것이다.

본 발명의 공기정화기는 외부공기가 직접 공기정화기의 적어도 하나의 제1유입관에 직접 진입되거나 또는 환풍시스템의 초입 부분을 거쳐서 통과하는 환풍시스템에 형성될 수 있다. 그러므로 본 발명은 환풍시스템의 초입부분의 거리를 최소화하는 것이 바람직하다. 이는 환풍시스템의 초입부분을 통과하는 공기는 공기정화기에 의해 정화되지 않았고, 많은 양의 입자가 포함되어 있기 때문이다. 상기와 같은 입자는 환풍시스템의 어느 구성에서 심각한 피해를 줄 수 있다.

만약에 기계가 외부공기의 고 입자 때문에 일반적으로 사용되지 않는 환경(예를 들면, 사막에 위치된)에서 동작된다 하더라도 본 발명에 따른 공기정화기가 포함되므로 가능하도록 하는 것이 매우 중요하다.

환풍시스템내의 공력수단은 상기와 같은 시스템을 통과하는 공기에 이송되는 입자간의 충돌때문에 발생된 피해에 매우 민감하다. 만약에 본 발명에 따른 공기 정화기가 상기의 환풍시스템에 설치된다면, 상기 공력수단은 고속 방출스트림 또는 근처, 그러나 상기 에어챔버의 적어도 하나의 제2방출관 이전에 설치되는 것이 바람직하다.

이와 같은 방법에서 상기 공력수단의 위치는 적어도 하나의 방출관에서 에어챔버로 도달하여 상기 환풍시스템을 통과하는 공기로부터 입자를 제거하고 상기 에어챔버의 적어도 하나의 제2방출관을 경유하여 고속 방출스트림에서 입자가 제거되도록 우회시키는 공기정화기가 바람직하다.

그러므로 상기 환풍시스템의 두 위치 사이를 통과하는 입자의 양은 대수롭지 않은 정도이며, 또는 크게 감소될 것이며 상기 공력수단이 내측에 설치되는 것이 바람직하다.

본 발명은 대구경 고압의 팬을 포함하는 공력수단을 갖고 환풍시스템에 설치되는 것이 바람직하다.

더욱이 본 발명은 공력수단 또는 환풍시스템으로 냉각되는 전기기계중 어느 하나에서 피해로부터 보호하기 위해서 환풍시스템 내에 보호수단을 제공하는 것이 바람직하다. 예를 들면, 필터가 환풍시스템에 포함된다면, 이는 공기정화기에 의해 수집되지 않은 작은 입자를 수집하여 보호를 지원하는 행위를 할 것이다. 보호수단은 연결되는 전기기계를 냉각하고 공기가 관통하여 지나가기 이전에 상기 시스템을 통하여 지나가는 공기로부터 입자를 확실히 제거하도록 상기 환풍시스템내에 위치될 것이다.

본 발명에 따른 공기 정화기를 포함하는 환풍시스템은 통과하는 입자에 의해발생되는 피해를 대비하고 더욱 보호하기 위해서는 전기 기계와 연결되는 내부구성을 보호되도록 하는 것이 바람직할 것이다. 예를 들면, 기계의 권선은 밀봉되고 그리고 다른 내부구성은 비바람에 견딜 수 있도록 보호처리될 것이다.

본 발명에서 회전수단을 조작하면 회전 구동될 것이다. 이것은 서로 다른 다수의 방법에 이루어질 수 있다. 만약 전기기계가 환풍시스템에 의해 냉각되는 회전형 전기기계라면, 전기기계의 회전에 의해 구동되는 상기 공기정화기의 회전수단은 회전 기계의 축에 직접 형성될 것이다. 상기 회전수단은 회전형 전기기계장치 조합이 동작 될 때마다 항상 회전되고, 그리고 이에 따라서 공기정화기가 기능함을 보장한다. 게다가 이 구조는 회전수단용 구동 메카니즘의 분리가 요구되지 않기 때문에 공기정화기의 중량을 최소화할 수 있다.

상기 구조는 일부 환경에서 회전수단의 회전속도와 전기기계의 회전속도와 동일해야될 필요가 있는 것으로 바람직하지 않다. 이는 상기와 같은 방법으로 형성되는 환풍시스템의 회전수단에 의한 유입 공기는 가해지는 원심력을 독립적으로 유지하는 것이 불가능하다.

본 발명에 따른 공기정화기는 선택적으로 회전수단을 전기기계장치의 회전축에 의해 간접적으로 구동되도록 구성될 것이다. 예를 들면, 상기 회전수단은 전기기계의 회전축에 의해 구동되나 축과 서로 다른 속도로 회전함이 가능한 구동 메카니즘으로 동작 될 것이다. 상기 구동 메카니즘에 있어서 상기 회전수단은 항상 전기기계의 축의 회전 속도 중 고정된 비율로 동작 될 것이다. 다른 선택사항으로서 상기 구동 메카니즘은, 예를 들면 기어장치를 사용하더라도, 회전수단의 회전속도가 축의 회전속도로부터 독립적으로 제어됨이 가능할 것이다.

선택적으로 본 발명에 따른 공기정화기는 회전수단이 연결되는 전기장치로부터 분리되는 구동수단에 의해 구동되는 것으로 구성될 수 있다. 예를 들면, 회전수단의 회전은 분리된 독립 모터에 의해 제어되고 구동될 것이다.

본 발명에 따른 공기정화기의 회전수단은 연결되는 전기기계의 동작으로부터 독립적으로 제어되는 회전속도로 구동되는 것이 바람직하다. 이는 상기 환풍시스템에 유입되는 공기가 전기기계의 구동 속도 변경 없이 정화되는 범위가 다양한 것이 요구되기 때문이다. 예를 들면, 상기 회전수단은 유입된 공기가 대량 및/또는 고질량의 입자 성분을 갖을 때 고속으로 회전되고, 유입공기가 낮거나 또는 무시할 정도의 입자 성분을 갖는다면 저속으로 회전되거나 가능한 회전되지 않는 것이 바람직하다.

만약 회전수단이 조작되는 전기기계로부터 독립적으로 제어된다면 피드백시스템(Feed-back System)에 의해 제어될 것이다. 상기 냉각시스템에 유입되는 공기의 속도와 입자성분과 같은 특성은, 예를 들면, 하나 또는 그 이상의 센서를 갖는 감지수단에 의해 결정될 것이다.

상기 감지수단은 제어수단에서 피드백되는 공기의 상태에 적합한 속도로서 상기 회전수단을 동작하도록 제어할 것이다. 센서들은 공기정화기 또는 환풍시스템의 내측에 위치되거나 상기 환풍시스템의 외부에 위치될 것이다. 이것은, 예를 들면, 상기 시스템을 떠나는 공기의 특성 또는 전기기계 자체의 출력 전원으로부터 상기 시스템에 유입된 공기의 특성을 직접평가하거나 간접적으로 결정한다.

공기정화기의 회전수단과 상기 환풍시스템에 연결되는 공력수단은 독립적으로 제어되는 것이 바람직하다. 회전수단의 회전속도는 상기 환풍시스템에 유입되는 공기에 제공되는 정화의 범위에 통상 비례한다. 공력수단은 환풍시스템을 통한 공기의 경로의 비율과 환풍시스템에 의해 제공되는 냉각의 범위를 제공한다.

결론적으로 서로 두 개의 독립적인 제어는 매우 이롭다. 예를 들면, 상대적으로 정화 환경은 연결되는 전기기계가 최대비율에서 또는 근처에서 동작될 때 냉각의 만족스런 범위를 제공하기 위한 고비율로 환풍시스템을 통하는 공기를 순환시키는 것이 필요하지만 이것은 외부 환경을 정화하기 때문에 상기 공기 정화기를 동작시키는 것이 필요하지 않다.

반대로 말하자면, 외부공기가 고질량의 입자를 포함하고 있는 환경에서는 상대적으로 낮은 냉각의 범위가 환풍시스템으로부터 요구 될때 공기정화기의 구동이 필요할 것이다.

그러나 본 발명은 하기에서 이해하는 바와 같이, 환풍시스템의 공력수단과 공기정화기의 회전수단이 분리 제어되는 반면, 본 발명에 따른 공기정화기를 포함하는 환풍시스템은 또한 공력수단과 회전수단의 제어와 직접적으로 관련되도록 또한 구성 될 것이다. 예를 들면, 본 발명에 따른 공기정화기를 포함하는 환풍시스템은 구성되는 회전형 전기기계에 연결되는 축에 장착된 환풍시스템의 공력수단과 공기정화기의 회전수단 모두를 포함한다.

본 발명은 공기를 분리하여 송풍하는 환풍시스템에 첨부 및 환풍시스템으로부터 제거될 수 있는 독립 구성으로 형성될 수 있다. 선택적으로 본 발명은 공기를 송풍하는 환풍시스템의 일체형 부분으로서 형성될 것이다.

본 발명은 권선 터빈발전기를 냉각하는데 사용되는 환풍시스템에서 설치되기 에 적합하다.

본 발명의 동작은 간단한 수학으로 모델링된다. 매우 간략하게 입자가 제1유입관을 경유하여 상기 에어챔버의 제1말단에 유입될 때는 회전수단의 축과 병렬로 이동될 것이다. 입자는 에어챔버의 적어도 하나의 제2방출관을 통하고 제거되고 그리고 상기 챔버를 통해 직접 통과하지 않도록 회전수단에 의해 환형 외측방향으로 쳐내질 것이다. 즉, 상기 회전수단에 의해 상기 입자에 가해지는 원심력은 적어도 하나의 제2유입관을 통하여 나가고 중심축으로부터 상기 입자를 외측 방향으로 방사로 쳐낼 것이다. 그러나 기류압력(Air velocity pressure)은 상기 에어챔버 내에서 외주 방향으로 방사되어 원심력과 직접 반대일 것이다. 그러므로 만약 입자가 상기 회전수단으로부터 원심력이 적어도 하나의 유입관을 경유하여 공기정화기로부터 제거되면 공기 역학적으로 내주 방향의 힘을 초과하게 될 것이다.

상기 입자에 가하는 상기 원심력(뉴튼의 법칙에서)은 하기와 같이 요약될 수 있다.

F₁=Mω²R

여기서 M은 입자의 양(Kg);

R은 회전수단의 중심축에서의 입자와의 거리(m); 및

ω는 회전수단의 회전비율(rad/sec)이다.

유체의 압력속도는 하기와 같이 요약할 수 있다;

P=0.5ρυ²

여기서 ρ는 유체의 밀도(Kg/m³); 및

υ는 유체의 시선속도(Radial velocity)(m/sec)이다.

그러므로 입자는 하기의 압력속도로 인한 내부장력(Inward Force)(뉴튼법칙에서) 경험하게 될 것이다.

Ｆ₂=ＰＡ

여기서 Ａ는 입자의 공기역학 표면면적(m²)이다.

통상적으로 이상적인 공기냉각회전기계는 1500 회전수(RPM), 97.8%의 효율과 5㎿의 전력율을 갖고 구동될 것이다. 만약 상기 기계는 45K의 기계를 통과하는 공기의 온도상승을 냉각시킨다면 채택될 수 있을 것으로 고려되고 그리고 상기 기계는 대략 2.4m³/sec의 냉각 유속을 요구할 것이다. 상기와 같은 기계는 동일한 직경의 회전수단을 포함하는 1미터(m) 직경의 에어챔버를 구비하는 본 발명에 따른 공기정화기를 사용할 것이다.

만약 입자가 상기 에어챔버의 환형 외부엣지에 상기의 기계의 공기정화기에 유입된다면 상기 에어챔버는 하기의 원심력을 경험하게 될 것이다.

상기 에어챔버내의 구면자는 하기의 질량을 갖게 된다.

여기서 ｒ은 미터단위의 입자 반경; 및 ρ₀ 은 입자의 밀도(kg/m³)이다.

그러므로

상기 에어챔버에서 상기 공기의 평균 시선속도는 적어도 하나의 제1방출관의 공기 인입면적과 상기 에어챔버를 통하는 공기 유속에 의존된다. 상세하게는 상기 평균시선속도는 하기와 같이 요약된다.

여기서 f는 상기 에어챔버를 통하는 공기의 평균유속(m³/sec); 및 a는 적어도 하나의 제1방출관의 평균 공기 인입면적(m²)이다.

바람직하게로는 상기 적어도 하나의 제1방출관의 공기 인입면적은 상기 에어챔버내에 내측방향의 시선속도를 생성하기 위하여 최소화될 것이다. 예를 들면, 상술한 상기 에어챔버 반경1미터의 에어챔버를 구비한 기계에서 적어도 하나의 제1방출관의 공기유입영역은 0.8m²(예를 들면, a=0.8)가 된다. 공기의 밀도는 상술한 기계의 공기정화기 내에서 대략 1.2kg/m³이다.

만약 입자가 구면이면 하기와 같이 역학영역과 동일하다;

및

하나의 입자는 만약 하기와 같다면 회전수단에 의해 반지름 외측방향으로 내쳐질 것이다;

상기 에어챔버에 유입된 입자는 크기나 밀도에 따라서 회전수단에 의해 내쳐지게 된다.

상술한 방정식을 사용하여 도시될 수 있다. 상기의 특별한 공기정화기를 통과하는 모래의 입자( 밀도 2500kg/m³)는 상기 회전수단에 의해 내쳐지지 않는 직경이 0.26㎛ 보다 더 작다. 이와 유사하게 물입자(밀도 1000kg/m³)는 회전수단에 의해 내쳐지지 않는 직경으로 0.66㎛보다 더 작은 것을 갖는다.

그러나 위에 주어진 방정식은 매우 간략화되고, 많은 수의 가설이 기초가 되는 것으로 이해한다. 종래에 일반의 공지된 기술로서 본 발명에 따른 공기 정화기의 설계에 적합하게 요구되는 상세한 연산기능의 유체역학이 바람직하다.

도 1은 본 발명에 따른 공기 정화기를 포함하고 전기기계에 일체형으로 형성되는 공기를 송풍하는 환풍시스템의 횡단면도이다.

도 2는 본 발명에 따른 공기 정화기의 바람직한 실시예를 포함하는 공기를 송풍하는 환풍시스템이을 설치한 전기기계의 세부 횡단면도이다.

도 3은 상기 공기정화기를 도시한 도 2의 환풍 시스템의 부분을 확대한 횡단면도이다.

이하에서는 본 발명에 따른 전기기계의 공기정화기의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

본 발명에 따른 공기정화기의 구동은 도 1에 도시된 바와 같다. 상기 환풍시스템은 공기정화기가 어느 한 부분에 형성하는 일 방향 시스템이다. 즉, 공기는 원추형 유입관(16)을 경유하여 외부 환경으로부터 상기 시스템에 유입되고, 시스템을 관통하여 통과 및 단일 방출관(6)을 경유하여 나간다. 상기 공기는 상기 덕트(10) 내에서 상기 시스템을 통하는 경로가 할당되고 상기 방출관(6) 근처에 위치되는 대 구경의 고압 팬(8)에 의한 환풍시스템을 통해 송풍 된다. 상기 환풍시스템을 통하는 공기의 진행 방향은 화살표에 의해 도 1에 표시되었다.

상기 공기 정화기는 공기 회전수단(14)을 포함하는 원형의 에어챔버(12)가 포함된다. 상기 공기정화기(2)는 원추형 유입관(16)과, 제1방출관(18) 및 제2방출관(20)을 구비한다. 상기 회전수단(14)은 중심축(22)을 회전하도록 구동된다.

상기 유입관의 하향스트림 말단(16)은 상기 에어챔버의 제1말단에 설치되고, 상기 제1방출관(18)은 상기 에어챔버(12)의 제2말단에 설치되고 그리고 중심축(22)은 상기 에어챔버(12)의 제1 및 제2 말단 사이로 연장하고 유입관(16) 및 제1방출관(18)과 동축이다.

상기 제2방출관(20)은 중심축으로부터 외주방향 및 회전수단(14)의 환형 외부엣지(14)에 인접하고 중심축으로부터 외향되어 제1유입관(16)과 제1방출관(18) 사이의 챔버 벽(22)에 형성된다.

제1방출관(18)은 전기기계의 상면에 형성되는 필터부(28)가 밀봉되는 덕트(10)를 경유하고 안내한다. 상기 제2 방출관은 상기 팬(8)을 지나서 그러나 방출관 이전에 위치되는 환풍시스템의 위치로 안내한다.

상기 환풍시스템이 구동되면, 상기 팬(8)은 상기 원추형 유입관(16)을 통하여 시스템의 내측으로 외부공기를 흡입하며 이는 에어챔버 내측으로 경로가 정해진 바에 따른다. 유입관은 원추형으로서, 공기는 상기 회전수단(14)의 환형 외부엣지와 상기 에어챔버 또는 근처에서 상기 에어챔버로 유입된다.

상기 환풍시스템의 구동중에 상기 공기정화기(2)의 회전수단(14)은 회전 구동된다. 상기 회전수단(14)의 회전은 상기 에어챔버(12)에 유입된 공기에 가해지는 원심력을 발생시킨다.

특히, 상기 회전수단(14)은 상기 에어챔버(12)의 내측을 경로로 하는 공기에 존재하는 고체 또는 액체 또는 다른 불순한 입자에 원심력을 가하고 상기 회전수단(14)의 중심축으로부터 외주방향으로 상기의 입자들을 토출시키도록 구동한다. 이와 같은 방법에서 상기 에어챔버에 유입된 입자는 상기 제2방출관(20)에 근접하고 상기 제1방출관(18)과 떨어진 상기 에어챔버의 환형 외부 엣지 근처에 남는 것이 확실하다.

공기는 제1방출관(18)과 제2방출관(20) 모두를 통하여 상기 팬(8)의 구동에 의한 에어챔버(12)의 밖으로 토출된다. 상기 팬(8)의 구동은 제1방출관(18)을 통한 상기 에어챔버(12)의 밖으로 공기를 직접 토출한다. 상기 회전수단(14)의 중심축에 또는 근처에 상기 방출관(18)이 위치되기 때문이며, 에어챔버(12)의 밖으로 토출되는 공기는 입자가 없을 것이다. 이와 같은 방법에서 상기 전기기계를 통하여 지나가는 공기는 외부로부터 상기 환풍시스템에 유입된 공기보다 월등히 정화되었을 것이다.

제1방출관(18)의 밖으로 토출된 공기는 덕트(10)에 의해 환풍시스템을 통하도록 경로가 정해진다. 정화된 공기가 상기 제1방출관(18)을 통해 상기 에어챔버(12)의 밖으로 토출된 이후에 전기기계의 상면에 형성된 필터부(28)로 덕트(10) 를 통하도록 경로가 정해진다.

상기 필터부(28)는 상기 공기정화기(2)에서 제거되지 않는 입자를 공기로부터 제거하는 대형필터(30)를 포함한다. 더욱이 상기 대형필터(30)는 공기정화기(2)가 고장나면 상기 전기기계를 보호하기 위한 예비로서 역할을 한다. 상기 대형필터(30)는 표면면적에서 효과를 최대화하기 위하여 공기의 흐름 방향의 맨 위의 각도에 위치된다. 상기 필터부(28)는 상기 대형필터(30)가 쉽게 확인되고 만약 필요하다면 교체될 수 있도록 외측에서 접근가능하다. 입자의 확인은 상기 대형필터(30)의 위와 근처에서 형성되는 상기 공기정화기(2)의 성능을 표시되도록 할 것이다. 예를 들면, 만약 대량의 입자가 공기로부터 걸러진다면 공기정화기(2)가 적절하게 기능 하지 않은 것이다.

상기 공기가 상기 필터부(28)를 관통하여 통과한 이후에 상기 전기기계를 관통하도록 경로가 설정되므로 종래의 기술에서 일반인에게 공지된 기술로서 이해되는 통상적인 방법에서 상기 기계를 냉각시키는 행위이다.

더욱이 공기정화기(2)의 고장에 대비하는 예비로서 전기기계의 권선을 밀봉하고 기계의 다른 내부구성을 비바람에 대비하여 보호처리 한다. 전기기계를 관통하여 통과 및 냉각하는 상기 공기는 대구경 고압팬(8)을 통과하고 고속 방출스트림에서 환풍시스템으로부터 추출된다.

대용량 고압팬(8)은 제2방출관(20)을 통해 상기 공기정화기(2)의 밖으로 공기를 간접 토출한다. 특히, 상기 팬(8)은 고속 방출스트림을 생성하며, 상기 제2방출관(20)의 하향스트림말단을 통과하는 스트림의 행위는 '베루누이 효 과'(Bernouilli Effect)에 따라서 제2방출관(20)의 길이를 따라서 압력차를 생성한다.

상기 하향스트림 말단에서의 압력은 상기 베르누이 효과에 의해 감소될 것이며 상기 에어챔버(12) 내에서 형성되는 상향스트림 말단의 압력보다 낮아질 것이다. 상기 압력차는 고속 방출스트림 내측과 제2방출관(20)을 통한 상기 에어챔버(12)의 밖으로 토출되는 공기에서 나타난다. 제2방출관(20)의 제1말단은 상기 에어챔버(12)에 형성되는 것으로서 회전수단의 환형 외부엣지(14)에 근접하고, 먼지는 유입된 공기에서 상기 에어챔버(12)에 유입되고 회전수단의 환형 외부엣지(14)로 토출되어 전기기계를 통해 통과되지 못하고 환풍시스템의 고속 방출스트림에 의해 추출될 수 있도록 상기 제2방출관(20)을 통해 상기 에어챔버(12)의 밖으로 토출될 것이다.

본 발명의 바람직한 실시예는 도 2와 도 3에 도시되었다. 상기 실시예의 구성은 도 1에서 도시되고 상술한 바와 같다. 상술한 바와 동일한 횟수의 바람직한 실시예의 특징을 나타나게 사용되었다. 따라서 더욱 상세한 본 발명의 바람직한 실시예는 하기의 설명으로부터 이해될 수 있을 것이다.

바람직한 실시예로서 권선 터빈 발전기(1)는 본 발명에 따른 공기정화기(2)를 포함하는 환풍시스템에 의해 냉각된다. 상기 권선 터빈 발전기(1)는 공지된 구성이다.

상기 공기정화기(2)의 회전수단(14)과 상기 환풍시스템의 대구경 고압팬(8) 모두는 발전기(1)의 축에 설치된다. 이러한 공기정화기(2)를 포함하는 환풍시스템 은 발전기(1)가 구동될 때 구동되고 상기 발전기(1)를 항상 효과적으로 냉각시킨다. 이 구성은 회전수단(14)과 상기 팬(8)을 항상 상기 발전기(1)의 축(32)과 동일한 비율로 회전시키는 것이 안전하다.

바람직한 실시예의 원추형 유입관(16)과 상기 에어챔버(12)는 챔버 내측에 유입된 공기가 회전수단(14)을 통해 지나도록 형성된다. 특히, 상기 에어챔버(12)는 상기 챔버의 외측벽으로 집중되는 중간벽(34)을 포함한다. 상기 중간벽(34)은 원추형 유입관(16)에 근접한 상기 챔버의 제1말단으로부터 상기 챔버를 대략 절반 지나도록 연장한다.

중심축(22)에 따른 상기 중간벽(34)의 반지름은 상기 에어챔버(12)에서 교차되는 유입관(16)의 반경과 동일하고, 상기 중간벽(34)과 유입관(16)은 거기에서 연결된다. 이와 같은 방법에서, 상기 에어챔버(12)에 진입된 공기는 상기 챔버의 중간벽(34)과 외부벽(36) 사이에 형성되는 환형 채널을 관통하여 통과할 것이다.

상기 회전수단(14)은 상기 에어챔버와 축길이를 따라서 형성되고 상기 에어챔버의 중심축에 대하여 회전가능하고 다수개의 날개(38)로 구성된다. 각 날개는 상기 에어챔버(12)의 길이에 따라 축으로 연장축 길이의 대략 절반을 지나서 상기 에어챔버의 외부벽(36)과 중간벽(34) 사이에 형성되는 환형채널 내에 포함된다. 또한, 상기 발전기(1)가 동작되면, 상기 에어챔버의 내측으로 흡입되는 공기는 회전수단(14)의 행위가 가해지는 것이 필요하다.

상기 제2방출관(20)은 상기 에어챔버(12)의 저면에서 형성되며, 어느 입자가 회전수단 또는 단순히 운동에너지에 의한 손실로 공기 밖으로 추출되고 그리고 상 기 챔버(12)의 바닥에 떨어지는 입자는 상기 챔버에서 제2방출관(20)을 통과할 것이며 환풍시스템에서 추출된다.

상기 에어챔버(12)의 제1방출관(18)의 영역은 내주방향에서 상기 에어챔버내에 상기 공기의 속도를 최소화하기 위하여 최대화된다. 특별하게로는 상기 제1방출관(18)은 상기 에어챔버와 동축이고 상기 에어챔버의 제2말단에서 환형으로 개구형성된다.

상기 제1방출관(18)의 환형 외부엣지는 제1방출관을 통해 상기 에어챔버(12)를 나가는 입자의 수를 최소화하기 위하여 상기 회전수단(14)의 날개(38)의 내부엣지로부터 내주방향으로 작은 거리에 형성된다. 내주방향에서 상기 공기 속도의 최소화는 상기 에어챔버(12) 내의 공기의 압력속도가 최소이다.

상술한 바와 같이, 종래의 기술에서 공지된 기술과는 구분될 수 있는 것으로서 본 발명은 공기의 압력속도가 상기 회전수단(14)에서의 원심력과 반대인 것은 중요하다.

상기 제1방출관(18)을 통과한 이후에 공기는 상기 필터부(28)에서 덕트(10)를 통과하게 될 것이다. 공중에 잔류하는 입자는 공기가 발전기(1)를 통과하여 냉각하기 이전에 상기 필터에 이해 제거될 것이다. 상기 공기는 상기 방출관(6)에서 환풍시스템을 나가기 전에 상기 팬(8)을 통과하여 지나갈 것이다.

본 발명은 환풍시스템의 냉각을 위해 흡입된 공기에 포함되는 고체, 액체 또는 염분이나 수분을 갖는 입자들을 정화하기 위하여 대구경 고압의 팬을 구동시켜 원심력에 의해 공기중의 입자를 분리시켜 전기기계장치의 외부로 완전히 배출시키므로 입자가 장치내에 쌓이므로 발생되는 장치의 고장이 방지되고, 주기적인 내부청소를 할 필요가 없어서 관리가 용이한 효과가 있다.

Claims (23)

1. 공기를 통과시키도록 구성된 전기 기계를 위한 강제 공기 개방 환풍 시스템에 있어서,

   방출 스트림을 발생시키기 위한 공력수단으로서, 상기 공력수단은 상기 전기 기계의 하류측에 배치되는, 상기 공력수단과,

   에어챔버와 회전수단을 가지는 공기정화기로서, 상기 에어챔버는, 적어도 하나의 외벽과, 상기 강제 공기 개방 환풍 시스템의 상기 공력수단에 의해 주위로부터 공기가 흡인되어 통과되는 유입관과, 입자가 제거된 공기가 상기 공력수단에 의해 상기 에어챔버로부터 인출되어 통과되는 제 1 방출관과, 상기 강제 공기 개방 환풍 시스템의 상기 방출 스트림에 의해 공기가 상기 에어챔버로부터 인출되어 통과하는 제 2 방출관을 가지며, 상기 회전수단은, 상기 에어챔버 내에 포함되고 축 주위로 회전하도록 구동가능하여 상기 에어챔버 내의 상기 공기가 원심력을 받도록 함으로써 상기 에어챔버 내의 입자들이 상기 제 2 방출관을 향하여 반경 방향 외측으로 내던져지도록 하는, 상기 공기정화기와,

   상기 제 2 방출관을 통해 상기 에어챔버로부터 제거되지 않은 입자들을 공기로부터 제거하도록 구성된 필터로서, 상기 필터는 상기 에어챔버의 하류측에 배치된, 상기 필터와,

   상기 방출 스트림이 상기 강제 공기 개방 환풍 시스템으로부터 토출되어 통과되는 배기구를 포함하고,

   상기 에어챔버의 제 1 방출관은 상기 회전수단의 상기 축에 또는 상기 축의 근방에 형성되고,

   상기 에어챔버의 제 2 방출관은 상기 회전수단의 반경 방향 외측 선단에 인접하여 상기 에어챔버의 상기 외벽에 형성된 상류측 말단과, 상기 공력수단의 하류측 및 상기 배기구의 상류측에 위치하는 상기 강제 공기 개방 환풍 시스템의 부분으로 이어지는 하류측 말단을 가지며,

   상기 강제 공기 개방 환풍 시스템의 상기 공력수단은 상기 방출 스트림에 있어서 상기 제 2 방출관의 상기 하류측 말단보다 상류측에 위치하여, 상기 에어챔버의 상기 제 2 방출관의 상기 하류측 말단을 통과하는 방출 스트림의 결과가 상기 제 2 방출관의 길이를 횡단하는 압력차이를 발생시키고, 이러한 압력차이가 상기 회전수단에 의해 상기 제 2 방출관을 향하여 반경 방향 외측으로 내던져진 상기 에어챔버 내의 공기 및 입자들이 상기 에어챔버의 상기 제 2 방출관을 통하여 상기 에어챔버로부터 인출되어 상기 방출 스트림에 합류되어 상기 배기구를 통해 토출되도록 하는

   강제 공기 개방 환풍 시스템.
2. 삭제
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 에어챔버는 원통형인

   강제 공기 개방 환풍 시스템.
4. 제 1 항에 있어서,

   상기 에어챔버는 상기 회전수단의 축과 동축인

   강제 공기 개방 환풍 시스템.
5. 제 1 항에 있어서,

   상기 에어챔버의 외벽은 원통형이고 상기 회전수단의 반경 방향 외측 선단에 인접하여 배치되는

   강제 공기 개방 환풍 시스템.
6. 제 1 항에 있어서,

   상기 에어챔버는 상기 회전수단의 축 말단에 인접한 반대편 말단을 포함하는

   강제 공기 개방 환풍 시스템.
7. 제 1 항에 있어서,

   상기 에어챔버의 상기 유입관은 상기 회전수단의 반경 방향 외측 선단에 인접하여 형성되는

   강제 공기 개방 환풍 시스템.
8. 제 1 항에 있어서,

   상기 에어챔버의 상기 유입관은 상류측 말단에서의 입구와, 원추형의 내부통로와, 하류측 말단에서 형성된 환형 입구를 포함하는

   강제 공기 개방 환풍 시스템.
9. 제 8 항에 있어서,

   상기 유입관은 상기 회전수단과 동축이고, 상기 회전수단의 축에 대해 회전 대칭인

   강제 공기 개방 환풍 시스템.
10. 제 1 항에 있어서,

    상기 제 1 방출관은 단면이 원형인

    강제 공기 개방 환풍 시스템.
11. 제 10 항에 있어서,

    상기 제 1 방출관은 상기 회전수단보다 작은 반지름을 갖고, 상기 회전수단과 동축인

    강제 공기 개방 환풍 시스템.
12. 삭제
13. 제 1 항에 있어서,

    상기 제 2 방출관은 상기 에어챔버의 하부측면에 형성되는

    강제 공기 개방 환풍 시스템.
14. 제 1 항에 있어서,

    상기 방출 스트림의 압력은 상기 에어챔버의 상기 제 2 방출관의 하류측 말단을 가로질러 통과함에 따라 감소되는

    강제 공기 개방 환풍 시스템.
15. 삭제
16. 제 1 항에 있어서,

    상기 공력수단은 팬인

    강제 공기 개방 환풍 시스템.
17. 공기를 통과시키도록 구성되고, 강제 공기 개방 환풍 시스템을 장착한 전기 기계에 있어서, 상기 전기 기계는,

    회전축을 구비하고,

    상기 강제 공기 개방 환풍 시스템은,

    방출 스트림을 발생시키기 위한 공력수단으로서, 상기 전기 기계의 하류측에 배치되는, 상기 공력수단과,

    에어챔버와 회전수단을 가지는 공기정화기로서, 상기 에어챔버는, 적어도 하나의 외벽과, 상기 강제 공기 개방 환풍 시스템의 상기 공력수단에 의해 주위로부터 공기가 흡인되어 통과되는 유입관과, 입자가 제거된 공기가 상기 공력수단에 의해 상기 에어챔버로부터 인출되어 통과되는 제 1 방출관과, 상기 강제 공기 개방 환풍 시스템의 상기 방출 스트림에 의해 공기가 상기 에어챔버로부터 인출되어 통과하는 제 2 방출관을 가지며, 상기 회전수단은, 상기 에어챔버 내에 포함되고 축 주위로 회전하도록 구동가능하여 상기 에어챔버 내의 상기 공기가 원심력을 받도록 함으로써 상기 에어챔버 내의 입자들이 상기 제 2 방출관을 향하여 반경 방향 외측으로 내던져지도록 하는, 상기 공기정화기와,

    상기 회전축에 결합되고 상기 회전축에 의해 구동되는 상기 에어챔버의 상기 회전수단과,

    상기 제 2 방출관을 통해 상기 에어챔버로부터 제거되지 않은 입자들을 공기로부터 제거하도록 구성된 필터로서, 상기 필터는 상기 에어챔버의 하류측에 배치된, 상기 필터와,

    상기 방출 스트림이 상기 강제 공기 개방 환풍 시스템으로부터 토출되어 통과되는 배기구를 포함하고,

    상기 제 1 방출관은 상기 회전수단의 상기 축에 또는 상기 축의 근방에 형성되고,

    상기 제 2 방출관은 상기 회전수단의 반경 방향 외측 선단에 인접하여 상기 에어챔버의 상기 외벽에 형성된 상류측 말단과, 상기 공력수단의 하류측 및 상기 배기구의 상류측에 위치하는 상기 강제 공기 개방 환풍 시스템의 부분으로 이어지는 하류측 말단을 가지며,

    상기 강제 공기 개방 환풍 시스템의 상기 공력수단은 상기 방출 스트림에 있어서 상기 제 2 방출관의 상기 하류측 말단보다 상류측에 위치하여, 상기 제 2 방출관의 상기 하류측 말단을 통과하는 방출 스트림의 결과가 상기 제 2 방출관의 길이를 횡단하는 압력차이를 발생시키고, 이러한 압력차이가 상기 회전수단에 의해 상기 제 2 방출관을 향하여 반경 방향 외측으로 내던져진 상기 에어챔버 내의 공기 및 입자들이 상기 제 2 방출관을 통하여 상기 에어챔버로부터 인출되어 상기 방출 스트림에 합류되어 상기 배기구를 통해 토출되도록 하는

    전기 기계.
18. 공기를 통과시키도록 구성되고 회전축을 갖고, 강제 공기 개방 환풍 시스템을 장착한 전기 기계에 있어서, 상기 전기 기계는,

    구동 메카니즘을 구비하고,

    상기 강제 공기 개방 환풍 시스템은,

    방출 스트림을 발생시키기 위한 공력수단으로서, 상기 전기 기계의 하류측에 배치되는, 상기 공력수단과,

    에어챔버와 회전수단을 가지는 공기정화기로서, 상기 에어챔버는, 적어도 하나의 외벽과, 상기 강제 공기 개방 환풍 시스템의 상기 공력수단에 의해 주위로부터 공기가 흡인되어 통과되는 유입관과, 입자가 제거된 공기가 상기 공력수단에 의해 상기 에어챔버로부터 인출되어 통과되는 제 1 방출관과, 상기 강제 공기 개방 환풍 시스템의 상기 방출 스트림에 의해 공기가 상기 에어챔버로부터 인출되어 통과하는 제 2 방출관을 가지며, 상기 회전수단은, 상기 에어챔버 내에 포함되고 축 주위로 회전하도록 구동가능하여 상기 에어챔버 내의 상기 공기가 원심력을 받도록 함으로써 상기 에어챔버 내의 입자들이 상기 제 2 방출관을 향하여 반경 방향 외측으로 내던져지도록 하는, 상기 공기정화기와,

    상기 구동 메카니즘에 결합되고 상기 구동 메카니즘에 의해 구동되는 상기 에어챔버의 상기 회전수단으로서, 상기 회전수단의 작동은 상기 전기 기계의 상기 회전축의 구동과는 독립되는, 상기 에어챔버의 상기 회전수단과,

    상기 제 2 방출관을 통해 상기 에어챔버로부터 제거되지 않은 입자들을 공기로부터 제거하도록 구성된 필터로서, 상기 필터는 상기 에어챔버의 하류측에 배치된, 상기 필터와,

    상기 방출 스트림이 상기 강제 공기 개방 환풍 시스템으로부터 토출되어 통과되는 배기구를 포함하고,

    상기 제 1 방출관은 상기 회전수단의 상기 축에 또는 상기 축의 근방에 형성되고,

    상기 제 2 방출관은 상기 회전수단의 반경 방향 외측 선단에 인접하여 상기 에어챔버의 상기 외벽에 형성된 상류측 말단과, 상기 공력수단의 하류측 및 상기 배기구의 상류측에 위치하는 상기 강제 공기 개방 환풍 시스템의 부분으로 이어지는 하류측 말단을 가지며,

    상기 강제 공기 개방 환풍 시스템의 상기 공력수단은 상기 방출 스트림에 있어서 상기 제 2 방출관의 상기 하류측 말단보다 상류측에 위치하여, 상기 제 2 방출관의 상기 하류측 말단을 통과하는 방출 스트림의 결과가 상기 제 2 방출관의 길이를 횡단하는 압력차이를 발생시키고, 이러한 압력차이가 상기 회전수단에 의해 상기 제 2 방출관을 향하여 반경 방향 외측으로 내던져진 상기 에어챔버 내의 공기 및 입자들이 상기 제 2 방출관을 통하여 상기 에어챔버로부터 인출되어 상기 방출 스트림에 합류되어 상기 배기구를 통해 토출되도록 하는

    전기 기계.
19. 제 18 항에 있어서,

    상기 구동 메카니즘의 구동은 유입되는 공기의 속도나 입자성분에 근거한 피드백을 통해 제어되는

    전기 기계.
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