KR101857231B1 - 모터배기열 냉각구조를 가진 터보송풍기 - Google Patents

모터배기열 냉각구조를 가진 터보송풍기 Download PDF

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Abstract

본 발명은 모터배기열 냉각구조를 가진 터보송풍기에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 흡입되는 공기를 압축하여 배출하는 공기 압축기에 있어서, 공기 압축기 구동시 공기 압축기를 냉각하는 냉각공기를, 공기 압축기가 설치된 하우징 내에서 순환하지 않고 내부로 유입되는 공기를 통한 쿨링부를 통해 냉각시켜 외부로 배출시킴으로써, 공기 압축기가 배출되는 고온의 냉각공기로 인한 온도상승을 방지하고, 효율적인 냉각이 가능토록 하여 수명을 연장시킬 수 있도록 함과 동시에, 온도센싱을 통해 보조팬 구동여부 및 공기 압축기의 구동여부 또한 제어하여 효율적인 장치의 사용이 가능토록 한 모터배기열 냉각구조를 가진 터보송풍기에 관한 것이다.

Description

모터배기열 냉각구조를 가진 터보송풍기{Turbo blower with motor exhaust heat cooling structure}
본 발명은 공기 압축기에서 작동되는 구동모터를 냉각한 냉각공기를, 하우징 내가 아닌 외부로 배출하도록 하되, 배출시 하우징 내부로 유입되는 공기를 통해 냉각시켜 외부로 배출시킴으로써, 공기 압축기의 냉각 및 하우징 내 공기의 온도상승을 방지할 수 있도록 한 모터배기열 냉각구조를 가진 터보송풍기에 관한 것이다.
터보압축시스템은, 터보압축기를 이용하여 흡입된 기체(예: 공기)를 압축하여 요구되는 압력 및 유량으로 배출하는 시스템을 의미한다.
터보압축기(Turbocompressor)는, 원심 압축기의 일종으로, 블로워(Blower)를 회전해서 그 원심력으로 기체의 압축을 실행하는 기계장치를 의미하며, 구동모터는, 블로워를 회전구동하는 장치이다.
구동모터는, 전력에 의해 구동되는 발열장치로서, 열에 의한 고장 방지 및 신뢰성 향상을 위해 냉각장치가 요구된다. 이 밖에 구동모터의 구동을 제어하는 인버터 등과 같은 전장부품의 냉각도 함께 요구된다.
도 1은 종래 터보압축시스템의 구동모터 냉각 구조를 개념적으로 보인 도면이다.
도 1을 참조하면, 종래 터보압축시스템(10)은, 블로워(11), 구동모터(12) 및 기타 전장부품이 내부에 설치되는 케이스(13)를 가지며, 케이스(13)는 통상 실내 공간(A)에 배치된다.
구동모터(12)에 의해 블로워(11)가 회전하면, 실내공간(A)으로부터 유입구(13a)를 통해 기체가 유입되고, 블로워(11)의 회전에 의해 압축되어 블로워(11)에 연통되는 토출배관(13b)을 통해 목적하는 곳에 압축공기를 공급하게 된다.
한편, 구동모터(12)는 그에 구비되는 팬 등에 의해 케이스(13) 내부의 기체를 흡입하여 그 내부를 냉각시키게 되며, 냉각 과정에서 데워진 기체는 케이스(13)에 구비된 배출구(13c)를 통해 실내공간(A)으로 배출된다.
이와 달리, 외부의 냉각수를 이용하여 냉각하는 수냉식 냉각방식도 있으나 설치 비용의 크게 증가하는 문제가 있다.
그러나 기체를 이용하여 구동모터를 냉각하는 공냉식의 경우, 냉각 팬의 용량(풍량, 풍압)을 충분히 크게 하는데 한계가 있기 때문에, 케이스(13)의 내부 및 실내공간(A)의 온도가 40℃ 이하인 경우에만 안정적인 동작이 가능하다.
대한민국 등록특허공보 10-1514246호(2015.04.16.등록)
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 공기 압축기가 설치된 하우징 내부로 유입되는 공기를 통해 공기 압축기가 쿨링될 수 있도록 한 것으로, 상기 공기 압축기를 냉각하여 온도가 상승한 냉각공기를 별도의 쿨링수단을 통해 외부로 배출되도록 하되, 이러한 쿨링수단은 외부공기가 하우징 내로 유입되는 유입구측에 설치되어 냉각된 후 배출될 수 있도록 함으로서, 공기 압축기의 쿨링이 용이하면서도, 공기 압축기가 설치된 하우징 내 온도상승을 방지할 수 있도록 한 모터배기열 냉각구조를 가진 터보송풍기를 제공하는데 있다.
본 발명의 다른 목적 및 장점들은 하기에 설명될 것이며, 본 발명의 실시예에 의해 알게 될 것이다. 또한, 본 발명의 목적 및 장점들은 특허청구범위에 나타낸 수단 및 조합에 의해 실현될 수 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 수단으로서,
사전설정공간 내에 설치되며, 외부의 공기가 내부로 유입되는 유입구(11) 및 압축공기 배출구(12), 냉각공기 배출구(13)가 형성되어 있는 하우징(10); 상기 하우징(10)의 내부에 설치되며, 회전가능하게 설치되는 블로워 및 상기 블로워를 회전시키는 모터부로 이루어지는 공기 압축기(20); 상기 하우징(10) 내 유입구(11)측에 설치되어, 유입구(11)를 통해 하우징(10) 내로 유입되는 공기를 통해, 상기 공기 압축기(20)를 냉각시킨 공기를 냉각시킨 후, 상기 냉각공기 배출구(13)를 통해 하우징(10) 외부로 배출될 수 있도록 하는 쿨링부(30); 상기 쿨링부(30)에 인접설치되어지는 보조팬(40);으로 이루어짐으로써, 하우징(10) 내 공기 압축기(20)의 냉각에 사용되어 온도가 상승된 공기가 냉각되어 외부로 배출되어, 하우징(10) 내에서 순환이 되지 않도록 함으로써, 공기 압축기(20)의 냉각 및 하우징(10) 내 공기의 온도상승을 방지할 수 있도록 한다.
이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명은 공기 압축기에서 배출되는 고온의 냉각공기가 하우징 내에서 순환하면서 공기 압축기의 온도를 상승시키는 것을 방지할 수 있는 효과가 있다.
또한, 공기 압축기에서 배출되는 고온의 냉각공기를, 하우징 내부로 유입되는 외부 찬공기를 통해 냉각시키며 외부로 배출시킬 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 공기 압축기에서 배출되는 고온의 냉각공기를 효율적으로 외부배출가능함에 따라, 공기 압축기를 지속으로 쿨링가능하여 쿨링성능이 상승하는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 배출되는 냉각공기의 온도를 항시 감지하여, 이를 통해 보조팬 가동여부 및 공기 압축기의 가동여부를 결정하는 효율적인 운영이 가능한 효과가 있다.
도 1은 본 발명에 따른 공기 압축기를 나타낸 일실시예의 개념도.
도 2는 본 발명에 따른 쿨링부를 나타낸 일실시예의 도면.
본 발명의 여러 실시예들을 상세히 설명하기 전에, 다음의 상세한 설명에 기재되거나 도면에 도시된 구성요소들의 구성 및 배열들의 상세로 그 응용이 제한되는 것이 아니라는 것을 알 수 있을 것이다. 본 발명은 다른 실시예들로 구현되고 실시될 수 있고 다양한 방법으로 수행될 수 있다. 또, 장치 또는 요소 방향(예를 들어 "전(front)", "후(back)", "위(up)", "아래(down)", "상(top)", "하(bottom)", "좌(left)", "우(right)", "횡(lateral)")등과 같은 용어들에 관하여 본원에 사용된 표현 및 술어는 단지 본 발명의 설명을 단순화하기 위해 사용되고, 관련된 장치 또는 요소가 단순히 특정 방향을 가져야 함을 나타내거나 의미하지 않는다는 것을 알 수 있을 것이다. 또한, "제 1(first)", "제 2(second)"와 같은 용어는 설명을 위해 본원 및 첨부 청구항들에 사용되고 상대적인 중요성 또는 취지를 나타내거나 의미하는 것으로 의도하지 않는다.
본 발명은 상기의 목적을 달성하기 위해 아래의 특징을 갖는다.
이하 첨부된 도면을 참조로 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하도록 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형 예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
본 발명에 따른 일실시예를 살펴보면,
사전설정공간 내에 설치되며, 외부의 공기가 내부로 유입되는 유입구(11) 및 압축공기 배출구(12), 냉각공기 배출구(13)가 형성되어 있는 하우징(10); 상기 하우징(10)의 내부에 설치되며, 회전가능하게 설치되는 블로워 및 상기 블로워를 회전시키는 모터부로 이루어지는 공기 압축기(20); 상기 하우징(10) 내 유입구(11)측에 설치되어, 유입구(11)를 통해 하우징(10) 내로 유입되는 공기를 통해, 상기 공기 압축기(20)를 냉각시킨 공기를 냉각시킨 후, 상기 냉각공기 배출구(13)를 통해 하우징(10) 외부로 배출될 수 있도록 하는 쿨링부(30); 상기 쿨링부(30)에 인접설치되어지는 보조팬(40);으로 이루어짐으로써, 하우징(10) 내 공기 압축기(20)의 냉각에 사용되어 온도가 상승된 공기가 냉각되어 외부로 배출되어, 하우징(10) 내에서 순환이 되지 않도록 함으로써, 공기 압축기(20)의 냉각 및 하우징(10) 내 공기의 온도상승을 방지할 수 있도록 한다.
또한, 상기 쿨링부(30)는 연결배관(21)을 통해 이송되어진 공기 압축기(20)의 냉각공기가 유입되되, 일방향으로 향해 지그재그 형태로 연속절곡되어지며, 발열성능이 향상되도록 하는 제 1발열관(31); 상기 제 1발열관(31)의 지그재그 이격공간 사이마다, 다수개가 상호간 이격되며 직립설치되어, 제 1발열관(31) 내부를 이동하는 가열된 냉각공기의 발열성능이 증대되도록 하는 제 1발열핀(32); 지그재그 형태를 이루는 제 1발열관(31)의 단부에서 연장형성되어, 제 1발열관(31)의 일측에 대향되도록 수직으로 연장형성되며 냉각공기 배출구(13)에 연결됨으로써, 제 1발열관(31)과 함께 유입구(11)에 대응설치되는 제 2발열관(33); 상기 제 2발열관(33)의 외주연에 사방으로 돌출되어짐으로써, 발열성능을 향상시키는 제 2발열핀(34); 으로 구성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 공기 압축기(20)를 냉각하여 온도가 상승된 냉각공기를 쿨링부(30)로 연결하는 연결배관(21)에 설치되는 온도센서(50); 상기 온도센서(50)의 측정온도를 사전설정온도와 비교하여, 보조팬(40)의 가동여부 및 공기 압축기(20)의 가동여부를 제어하는 제어부(60); 를 더 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제어부(60)는 상기 온도센서(50)의 측정온도가 사전설정 가열온도보다 높게되면, 보조팬(40)을 가동시켜 하우징(10) 내로 유입되는 외부 찬공기를 더 증대시키고, 상기 온도센서(50)의 측정온도가 사전설정 정지온도에 도달하게 되면, 보조팬(40)과 공기 압축기(20)의 구동을 사전설정시간동안 중지시키는 것을 특징으로 한다.
이하, 도 1 내지 도 2를 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 모터배기열 냉각구조를 가진 터보송풍기를 상세히 설명하도록 한다.
본 발명의 모터배기열 냉각구조를 가진 터보송풍기는 하우징(10), 공기 압축기(20), 쿨링부(30), 보조팬(40)을 포함한다.
상기 하우징(10)은 내부에 설치공간을 형성하는 케이스에 해당되는 것이며, 건물 내의 사전설정위치에 설치되어진다.
이러하 하우징(10)은 외부의 찬공기가 유입되는 유입구(11) 및 내부에 설치되는 후술될 공기 압축기(20)로부터 발생되는 압축공기를 배출하는 압축공기 배출구(12), 공기 압축기(20)를 냉각한 고온의 냉각공기를 외부로 배출하는 냉각공기 배출구(13)가 구비되어 있도록 한다.
물론, 공기가 유입되는 유입구(11)에는 이물질을 여과할 수 있는 필터가 구비되어 있을 수 있음이다.
상기 공기 압축기(20)는 전술된 하우징(10)의 내부에 설치되는 것으로서, 회전가능하게 설치되는 블로워와 블로워를 회전시키는 모터부로 이루어진다.
상기 공기 압축기(20)의 구동으로 압축된 공기는 전술된 압축공기 배출구(12)를 통해 사용처로 공급이 되고, 이러한 공기 압축기(20)의 구동으로 인하여 외부의 찬공기가 하우징(10) 내부로 유입구(11)를 유입되어지는 것이며, 이렇게 유입되는 공기 중 일부가 공기 압축기(20) 내부를 통과하면서 공기 압축기(20)를 냉각시키게 되는 것이다.
이러한 공기 압축기(20)를 냉각하면서 고온이 된 냉각공기는 별도의 연결배관(21)을 통해 배출되는데, 이러한 연결배관(21)은 일단이 공기 압축기(20)와 연결되어 있고, 타단은 후술될 쿨링부(30)와 연통연결되어 있도록 함으로써, 공기 압축기(20)를 냉각하며 고온이 된 냉각공기가 하우징(10) 내로 공급되지 않고 쿨링부(30)로 바로 유입될 수 있도록 한다.
상기 쿨링부(30)는 전술된 공기 압축기(20)와 일단이 연통연결되고, 타단은 냉각공기 배출구(13)와 연결되어 있도록 한다. 이로써, 공기 압축기(20)를 거치며 냉각시켜 고온이 된 냉각공기를 냉각시켜 하우징(10) 외부로 배출될 수 있도록 한다.
이를 위한 쿨링부(30)는 전술된 하우징(10) 내에서, 하우징(10) 내부로 공기가 유입되는 유입구(11)측에 인접되어 대응설치되도록 한다. 이로써, 하우징(10) 내부로 유입되는 공기가 이러한 쿨링부(30)를 거치면서 하우징(10) 내부로 유입되는 구조를 가지도록 하여, 공랭식으로 고온이 된 냉각공기를 냉각시킬 수 있도록 한다.
이러한 쿨링부(30)는 제 1발열관(31), 제 1발열핀(32), 제 2발열관(33), 제 2발열핀(34)을 포함한다.
상기 제 1발열관(31)은 전술된 공기 압축기(20)의 연결배관(21) 타단과 연결되어지는 것으로, 공기 압축기(20)에서 냉각을 마친 고온의 냉각공기가 유입되는 곳이다. 이러한 제 1발열관(31)은 상단에서 하단을 향해 일방향으로 지그재그 형태로 연속절곡되는 형태를 가짐으로써, 일자형인 경우보다 발열면적이 증대되어 발열성능이 향상되도록 한다.
또한, 이러한 제 1발열관(31)에는 제 1발열핀(32)이 형성되어 있는데, 지그재그 형태로 절곡되어져 다수의 층을 형성하는 지그재그 이격공간 사이마다, 이러한 제 1발열핀(32) 다수개 상호간 이격되며 직립으로 설치되어, 상, 하단이 제 1발열관(31)에 연결되어 있는 구조를 가지도록 한다. 이는 제 1발열관(31) 내부를 통과하는 고온의 냉각공기의 열을 제 1발열관(31)뿐만 아니라, 다수의 제 1발열핀(32)에서도 방열이 가능토록 한 것이다.
상기 제 2발열관(33)은 제 1발열관(31)의 연장부로써, 지그재그 형태를 이루는 제 1발열관(31)의 단부에서 연장형성되어, 제 1발열관(31)의 일측에 대향되도록 수직으로 연장형성되며 냉각공기 배출구(13)에 연결됨으로써, 제 1발열관(31)과 함께 유입구(11)에 대응설치되도록 한 것이다. 즉, 유입구(11) 옆에 제 1, 2발열관(31, 33), 또는 제 2, 1발열관(33, 31) 순으로 위치되어, 하우징(10) 내부로 유입되는 찬공기가 제 1, 2발열관(31, 33)을 모두 거치도록 한 것이다.
상기 제 2발열핀(34)은 제 2발열관(33)의 외주연에 사방으로 돌출되어지는 핀으로써, 제 2발열관(33)의 발열면적을 향상시켜 발열성능을 향상시키는 역할을 하는 것이다.
더불어, 이러한 쿨링부(30)의 경우, 쿨링부(30)와 유입구(11) 사이에는 별도의 전원공급수단과 연결되어 구동되는 보조팬(40)이 설치되어질 수 있음이다.
이러한 보조팬(40)의 구동은 후술될 제어부(60)에서 제어되지만, 전원을 통한 구동 외에, 보조팬(40)은 외부의 찬공기가 하우징(10)으로 내부 유입시, 유입되는 찬공기의 유입속도에 의해 회전되어져, 찬공기의 유입을 더 증대시킬 수 있는 효과를 가질 수도 있음이다.
상기 온도센서(50)는 전술된 연결배관(21)에 설치되는 것으로서, 쿨링부(30)로 유입되어지는 공기 압축기(20)의 냉각공기 온도를 측정하기 위한 것이며, 측정된 측정온도 정보는 후술될 제어부(60)에 전송되어진다.
상기 제어부(60)는 온도센서(50), 보조팬(40), 공기 압축기(20)와 전기적으로 연결되어 있는 것으로, 상기 온도센서(50)에서 수신받은 측정온도를 사전설정온도와 비교하여, 보조팬(40)의 가동여부 및 공기 압축기(20)의 가동여부를 제어하는 것이다.
상기 온도센서(50)의 측정온도가 사전설정 가열온도보다 높게되면, 보조팬(40)을 가동시켜 하우징(10) 내로 유입되는 외부 찬공기를 더 증대시키고, 상기 온도센서(50)의 측정온도가 사전설정 정지온도(사전설정 가열온도보다 상대적으로 더 높은 온도로 설정)에 도달(쿨링부(30)로도 쿨링효과가 없는 정도의 온도)하게 되면, 보조팬(40)과 공기 압축기(20)의 구동을 사전설정시간동안 중지시키는 제어를 하게 된다.
이상과 같이, 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술 사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변경이 가능함은 물론이다.
10: 하우징 11: 유입구
12: 압축공기 배출구 13: 냉각공기 배출구
20: 공기 압축기 21: 연결배관
30: 쿨링부 31: 제 1발열관
32: 제 1발열핀 33: 제 2발열관
34: 제 2발열핀 40: 보조팬
50: 온도센서 60: 온도센서

Claims (4)

  1. 사전설정공간 내에 설치되며, 외부의 공기가 내부로 유입되는 유입구(11) 및 압축공기 배출구(12), 냉각공기 배출구(13)가 형성되어 있는 하우징(10);
    상기 하우징(10)의 내부에 설치되며, 회전가능하게 설치되는 블로워 및 상기 블로워를 회전시키는 모터부로 이루어지는 공기 압축기(20);
    상기 하우징(10) 내 유입구(11)측에 설치되어, 유입구(11)를 통해 하우징(10) 내로 유입되는 공기를 이용하여, 상기 공기 압축기(20)의 냉각에 사용되어 온도가 상승된 공기를 냉각시킨 후, 상기 냉각공기 배출구(13)를 통해 하우징(10) 외부로 배출될 수 있도록 하는 쿨링부(30);
    상기 쿨링부(30)에 인접설치되어지는 보조팬(40);
    상기 공기 압축기(20)를 냉각하여 온도가 상승된 냉각공기를 쿨링부(30)로 연결하는 연결배관(21)에 설치되는 온도센서(50);
    상기 온도센서(50)의 측정온도를 사전설정온도와 비교하여, 보조팬(40)의 가동여부 및 공기 압축기(20)의 가동여부를 제어하는 제어부(60);
    로 이루어짐으로써,
    하우징(10) 내 공기 압축기(20)의 냉각에 사용되어 온도가 상승된 공기가 냉각되어 외부로 배출되어, 하우징(10) 내에서 순환이 되지 않도록 함으로써, 공기 압축기(20)의 냉각 및 하우징(10) 내 공기의 온도상승을 방지할 수 있도록 하는 것을 특징으로 하는 모터배기열 냉각구조를 가진 터보송풍기.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 쿨링부(30)는
    연결배관(21)을 통해 이송되어진 공기 압축기(20)의 냉각공기가 유입되되, 일방향으로 향해 지그재그 형태로 연속절곡되어지며, 발열성능이 향상되도록 하는 제 1발열관(31);
    상기 제 1발열관(31)의 지그재그 이격공간 사이마다, 다수개가 상호간 이격되며 직립설치되어, 제 1발열관(31) 내부를 이동하는 가열된 냉각공기의 발열성능이 증대되도록 하는 제 1발열핀(32);
    지그재그 형태를 이루는 제 1발열관(31)의 단부에서 연장형성되어, 제 1발열관(31)의 일측에 대향되도록 수직으로 연장형성되며 냉각공기 배출구(13)에 연결됨으로써, 제 1발열관(31)과 함께 유입구(11)에 대응설치되는 제 2발열관(33);
    상기 제 2발열관(33)의 외주연에 사방으로 돌출되어짐으로써, 발열성능을 향상시키는 제 2발열핀(34);
    으로 구성되는 것을 특징으로 하는 모터배기열 냉각구조를 가진 터보송풍기.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 제어부(60)는
    상기 온도센서(50)의 측정온도가 사전설정 가열온도보다 높게되면, 보조팬(40)을 가동시켜 하우징(10) 내로 유입되는 외부 찬공기를 더 증대시키고,
    상기 온도센서(50)의 측정온도가 사전설정 정지온도에 도달하게 되면, 보조팬(40)과 공기 압축기(20)의 구동을 사전설정시간동안 중지시키는 것을 특징으로 하는 모터배기열 냉각구조를 가진 터보송풍기.
  4. 삭제
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KR102305242B1 (ko) * 2021-03-08 2021-09-27 한국에어로(주) 필터 자동청소기능을 갖는 공기 압축장치
KR102360942B1 (ko) 2021-09-28 2022-02-09 주식회사 에어프로텍 냉각 구조가 개선된 터보 송풍장치

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KR101167985B1 (ko) 2011-08-24 2012-07-23 박지오 지그재그 유동 튜브 증발기

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