KR102524032B1

KR102524032B1 - 블로워 장치

Info

Publication number: KR102524032B1
Application number: KR1020210029292A
Authority: KR
Inventors: 최석원; 김상호
Original assignee: (주)대성파인텍; 최석원; 김상호
Priority date: 2021-03-05
Filing date: 2021-03-05
Publication date: 2023-04-21
Also published as: KR20220125457A

Abstract

본 발명은 차량의 통풍 시트에 적용 가능한 블로워 장치에 관한 것으로, 흡입구와 토출구가 형성된 제1 케이스; 상기 제1 케이스의 토출구와 대향하는 토출구가 형성되고, 상기 제1 케이스와 결합되는 제2 케이스; 및 상기 제1 케이스와 상기 제2 케이스의 내부 공간에 배치된 모터, 모터의 회전자에 연결된 샤프트에 고정된 임펠러, 상기 모터가 실장되는 인쇄 회로 보드, 및 상기 샤프트에 끼워진 하나 이상의 스프링을 포함한다. 본 발명은 상기 스프링을 이용하여 블로워 장치에 악영향을 주는 내부 진동과 외부 진동을 감쇠시킬 수 있다.

Description

블로워 장치{Blower device}

본 발명은 모터로 임펠러(Impeller)를 회전시켜 흡입된 공기를 송풍하는 블로워 장치에 관한 것이다.

블로워 장치는 산업용 설비나 가정용 기기 등 다양한 전자, 기계 장치에 적용되고 있다. 일 예로, 차량용 통풍 시트는 블로워 장치를 이용하여 운전자의 등과 엉덩이에 송풍함으로써 쾌적한 운전 환경을 제공한다.

블로워 장치는 내장 모터와 임펠러로부터 발생되는 높은 주파수의 진동과, 외부로부터 가해지는 저주파 진동에 의해 성능과 수명이 저하될 수 있다. 그러나 진동을 감쇠시키기 위한 방안이 블로워 장치에 적용되어 있지 않다.

대한민국 등록특허 10-1918589(2019.02.08.) 대한민국 등록특허 10-1573253(2015.12.03.) 대한민국 등록특허 10-0554640(2006.02.24.)

본 발명은 전술한 필요성 및/또는 문제점을 해결하는 것을 목적으로 한다.

특히, 본 발명은 블로워 장치에 악영향을 주는 진동을 적절히 감쇠시킬 수 있는 블로워 장치를 제공한다.

본 발명의 과제는 이상에서 언급한 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

본 발명의 일 실시 예에 따른 블로워 장치는 흡입구와 토출구가 형성된 제1 케이스; 상기 제1 케이스의 토출구와 대향하는 토출구가 형성되고, 상기 제1 케이스와 결합되는 제2 케이스; 및 상기 제1 케이스와 상기 제2 케이스의 내부 공간에 배치된 모터, 모터의 회전자에 연결된 샤프트에 고정된 임펠러, 상기 모터가 실장되는 인쇄 회로 보드, 및 상기 샤프트에 끼워진 하나 이상의 스프링을 포함한다.

상기 샤프트가 상기 제1 케이스와 상기 제2 케이스 사이에서 상기 임펠러의 중심에 고정되고, 상기 모터의 중심과 상기 인쇄 회로 보드의 샤프트 홀에 삽입된다.

본 발명은 블로워 장치의 내부 공간에서 모터에 의해 회전하는 샤프트에 적어도 하나의 스프링을 결합함으로써 블로워 장치에 악영향을 주는 내부 진동과 외부 진동을 감쇠시킬 수 있다.

본 발명은 블로워 장치를 프레임에 볼트로 고정할 때 블로워 장치의 고정부와 볼트 사이에 댐퍼(damper)를 적용하여 프레임을 통해 블로워 장치로 전달되는 외부 진동을 더 감쇠시킬 수 있다.

본 발명은 블로워 장치의 흡입구를 소정 각도의 경사면으로 구현함으로써 흡입구를 통해 블로워 장치에 유입되는 공기량을 증가시켜 블로워 장치의 소음과 소비 전력을 개선할 수 있다.

본 발명의 효과들은 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 청구범위의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 블로워 장치의 구성 요소들을 보여 주는 분해 사시도이다.
도 2는 도 1에 도시된 블로워 장치가 조립된 상태에서 블로워 장치의 외관을 보여 주는 사시도이다.
도 3은 도 2에서 선 A-A'을 따라 절취한 블로워 장치의 단면을 보여 주는 도면들이다.
도 4는 차량용 통풍 시트에 적용된 블로워 장치로 유입되는 공기의 흐름을 보여 주는 도면이다.
도 5a 및 도 5b는 제1 케이스의 흡입구가 경사면으로 구현된 예를 보여 주는 단면도들이다.
도 6a 및 도 6b는 블로워 장치의 샤프트와 결합된 스프링을 보여 주는 단면도들이다.
도 7은 도 2에서 선 B-B'을 따라 절취하여 블로워 장치와 프레임 사이에 배치된 댐퍼를 보여 주는 단면도이다.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시 예들을 참조하면 명확해질 것이다. 본 발명은 이하에서 개시되는 실시 예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 실시 예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.

본 발명의 실시 예를 설명하기 위한 도면에 개시된 형상, 크기, 비율, 각도, 개수 등은 예시적인 것이므로 본 발명은 도면에 도시된 사항에 한정되는 것은 아니다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 실질적으로 동일 구성 요소를 지칭한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.

본 명세서 상에서 언급된 “구비한다”, “포함한다”, “갖는다”, “이루어진다” 등이 사용되는 경우 ' ~ 만'이 사용되지 않는 이상 다른 부분이 추가될 수 있다. 구성 요소를 단수로 표현한 경우에 특별히 명시적인 기재 사항이 없는 한 복수로 해석될 수 있다.

구성 요소를 해석함에 있어서, 별도의 명시적 기재가 없더라도 오차 범위를 포함하는 것으로 해석한다.

위치 관계에 대한 설명일 경우, 예를 들어, ' ~ 상에', ' ~ 상부에', ' ~ 하부에', ' ~ 옆에' 등으로 두 구성요소들 간에 위치 관계가 설명되는 경우, '바로' 또는 '직접'이 사용되지 않는 그 구성요소들 사이에 하나 이상의 다른 구성 요소가 개재될 수 있다.

구성 요소들을 구분하기 위하여 제1, 제2 등이 사용될 수 있으나, 이 구성 요소들은 구성 요소 앞에 붙은 서수나 구성 요소 명칭으로 그 기능이나 구조가 제한되지 않는다.

이하의 실시 예들은 부분적으로 또는 전체적으로 서로 결합 또는 조합 가능하며, 기술적으로 다양한 연동 및 구동이 가능하다. 각 실시 예들이 서로에 대하여 독립적으로 실시 가능할 수도 있고 연관 관계로 함께 실시 가능할 수도 있다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 다양한 실시 예들을 상세히 설명한다.

도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 블로워 장치(100)는 제1 케이스(12), 제2 케이스(14), 제1 케이스(12)와 제2 케이스(14) 사이에 배치된 임펠러(20), 모터(30) 및 인쇄 회로 보드(Printed Circuit Board, 이하, “PCB”라 함)(40)을 포함한다. “케이스”는 하우징 또는 커버로 해석될 수 있다.

제1 및 제2 케이스들(12, 14)은 임펠러(20), 모터(30) 및 PCB(40)를 사이에 두고 결합된다. 제1 케이스(12)는 흡입구(110)를 포함한다. 제1 및 제2 케이스들(12, 14)은 서로 대향하는 측면 돌출부들(12a, 14a)에 의해 정의된 하나 이상의 토출구(120)를 포함한다.

제1 케이스(12)는 공기가 공급되는 흡입구(110)가 배치된 평면, 토출구(120)를 정의한 제1 측면 돌출부(12a), 및 커넥터(Connector)(41)를 덮는 제2 측면 돌출부(12b)를 포함한다.

제2 케이스(144)는 토출구(120)를 정의하는 제1 측면 돌출부(14a), PCB(40)가 정렬되는 PCB 안착면(14b), 샤프트(31)의 하단 끝단과 정렬된 샤프트 홈(14c), 도면에서 생략된 프레임(Frame)에 블로워 장치(100)를 고정하기 위한 고정부(14d)를 포함한다.

모터(30)는 PCB(40) 상에 실장된다. 모터(30)의 회전자에 연결된 샤프트(31)는 모터(30)의 코일에 전류가 흐를 때 회전하여 임펠러(20)를 구동한다. 샤프트(31)는 도 3에 도시된 바와 같이 제1 케이스(12)와 제2 케이스(14) 사이에서 임펠러(20)의 중심(20a)에 고정되고, 모터(30)의 중심과 PCB(40)의 샤프트 홀(hole)(40a)에 삽입된다. PCB(40)의 샤프트 홀(40a)에 도 5a 및 도 5b에 도시된 바와 같이 샤프트(31)의 회전을 원활하게 하는 베어링이 압입될 수 있다.

PCB(40) 상에 커넥터(41)와 모터(30)가 실장된다. 또한, PCB(40) 상에 모터(30)를 구동하는 모터 구동회로가 실장된다. 모터 구동회로는 커넥터(41)를 통해 인가되는 외부 전원을 입력 받아 모터(30)의 구동 전원을 발생하는 모터 구동부, 모터(30)의 회전수를 제어하는 제어부, 및 모터(30)의 회전수를 센싱하는 센서 등을 포함할 수 있다.

모터(30)가 구동되면, 모터(30)의 샤프트(31)에 결합된 임펠러(20)가 회전한다. 이렇게 임펠러(20)가 구동되면 흡입구(110)를 통해 블로워 장치(100)의 내부로 유입된 공기는 회전하는 임펠러(20)의 블레이드들(blade)에 의해 토출구(120)를 통해 외부로 배출된다.

본 발명의 블로워 장치(100)는 산업용 또는 가정용 공조 장치에 적용 가능하다. 일 예로, 블로워 장치(100)는 도 4에 도시된 바와 같이 차량용 통풍 시트(201, 202)에 적용될 수 있다. 차량용 통풍 시트(201, 202)는 본원 출원인에 의해 본원에 앞서 출원된 대한민국 등록 특허 10-2111590(2020. 05. 18.), 대한민국 등록특허 10-2111591(2020. 05.18.)에 개시된 통풍 시트로 구현될 수 있다.

차량용 통풍 시트(201, 202)는 사용자의 엉덩이와 접촉되는 쿠션 패드(201)와 사용자의 등과 대향하는 등받이(202)를 포함한다. 쿠션 패드(201) 아래의 프레임(101)에 블로워 장치(100)가 고정될 수 있다. 블로워 장치(100)는 도 4에서 생략되었지만, 등받이(202)의 프레임에도 고정될 수 있다. 차량의 공조 장치를 통해 차량 내로 유입된 공기는 블로워 장치(100)를 통해 통풍 시트(201, 202)로 송풍된다. 블로워 장치(100)와 쿠션 패드(201) 내의 통풍 유로 사이에 공기 흐름을 가이드하는 덕트가 배치될 수 있다.

도 4에 도시된 바와 같이, 차량의 공조 장치와 실내 공간 구조에 의해 블로워 장치(100)에 비스듬한 각도로 공기가 유입될 수 있다. 이러한 공기 흐름에서 블로워 장치(100)에 유입되는 공기량을 증가시키기 위하여, 도 5a 내지 도 6b에 도시된 바와 같이 제1 케이스(12)의 흡입구(110)에서 적어도 일부를 수평 평면(HREF)에 대하여 소정 각도(θ)로 기울어진 경사면으로 구현하는 것이 바람직하다. 블로워 장치(100)의 흡입구 경사면은 흡입구(110)로 유입되는 공기 쪽으로 기울어진다.

일 예로, 블로워 장치(100)의 흡입구(110)에 많은 공기가 유입되도록, 제1 케이스(12)의 흡입구(110)는 1°~90° 사이의 각도로 기울어질 수 있다. 블로워 장치(100)에 유입되는 공기량이 많아지면 모터의 회전수를 낮출 수 있으므로 블로워 장치(100)의 소음과 소비 전력이 개선될 수 있다.

제1 케이스(12)은 상면(12e)에서 흡입구(110)를 정의하는 부분은 경사면으로, 제1 케이스(12)의 하면(12f)은 수평 평면(HREF)과 동일 평면으로 구현될 수 있다. 이 경우, 제1 케이스(12)의 흡입구 부분에서 흡입구(110)로 유입되는 공기의 유입 방향으로부터 멀어질수록 두께(t)가 두꺼워질 수 있다. 한편, 임펠러(20), 모터(30), PCB(40), 및 제2 케이스(14) 각각의 상면 및 하면은 수평 평면(HREF)이다.

모터(30)는 고정자(33)와 회전자(32)를 포함한다. 샤프트(31)는 회전자(32)에 고정되고, 고정자(33)와 소정의 유격을 갖는다. 샤프트(31)의 하부 끝단과 제2 케이스(144)의 샤프트 홈(14c) 사이에 소정 두께의 유격이 존재한다.

도 5a 및 도 5b에서 도면 부호 “42”는 PCB(40)에서 샤프트(31)와 결합된 베어링을 나타낸다.

본 발명은 내부 진동과 외부 진동을 흡수하기 위하여, 블로워 장치(100)에 도 6a 내지 도 7과 같은 진동 흡수 대책을 적용한다.

도 6a 및 도 6b를 참조하면, 블로워 장치(100)는 샤프트(31)에 결합된 적어도 하나의 스프링(60, 62)을 포함한다.

샤프트(31)에 다양한 스프링들이 결합되는 것이 바람직하나 블로워 장치(100)의 조밀한 내부 공간을 고려할 때 최대 두 개의 스프링들(60, 62)이 샤프트(31)에 결합될 수 있다. 스프링들(60, 62)은 샤프트(31)에 끼워질 수 있다. 따라서, 샤프트(31)가 스프링들(60, 62)의 내부 공간에 삽입되는 형태로 샤프트(31)에 스프링들(60, 62)이 결합될 수 있다.

제1 및 제2 스프링들(60, 62)은 소정 거리만큼 이격될 수 있다. 임펠러(20)를 기준으로 볼 때, 제1 스프링(60)은 임펠러(20) 위쪽에 배치될 수 있다. 제1 스프링(60)은 임펠러(20)와 제1 케이스(12) 사이에서 샤프트(31)와 결합될 수 있다. 제2 스프링(62)은 임펠러(20) 아래 쪽에 배치될 수 있다. 제2 스프링(62)은 PCB(40)와 제2 케이스(14) 사이에서 샤프트(31)와 결합될 수 있다.

제1 및 제2 스프링들(60, 62)은 도 6a에 도시된 바와 같이 블로워 장치(100)의 상단과 하단에 분리 배치될 수 있고, 도 6b에 도시된 바와 같이 블로워 장치(100)의 하단에 직렬로 배치될 수 있다. 후자의 경우, 도 6b에 도시된 바와 같이 샤프트(31)에 제1 스프링(60)과 제2 스프링(62)을 분리하는 격벽(64)이 형성될 수 있다.

다양한 주파수의 진동을 효과적으로 감쇠시키기 위하여, 제1 및 제2 스프링들(60, 62)은 탄성계수와 권선수 중 적어도 하나가 서로 다르게 설정될 수 있다. 예를 들어, 제1 및 제2 스프링들(60, 62) 중 어느 하나는 다른 스프링에 비하여 권선수가 더 많거나 탄성 계수가 더 높은 금속으로 제작될 수 있다. 저주파수의 진동은 탄성 계수가 낮거나 권선수가 적은 스프링에서 주로 흡수될 수 있다. 이에 비하여 상대적으로 높은 주파수의 진동은 탄성 계수가 높거나 권선수가 많은 스프링에서 주로 흡수될 수 있다. 블로워 장치(100)의 내부에서 발생되는 내부 진동은 외부 진동에 비하여 더 높은 주파수의 진동일 수 있다.

블로워 장치(100)는 도 7에 도시된 바와 같이 볼트(bolt)(70)로 프레임(101)에 고정될 수 있다. 볼트(70)는 블로워 장치(100)의 측면으로부터 돌출된 고정부(14d)에 형성된 볼트 홀을 통해 프레임(101)에 끼워진다. 이 경우, 프레임(101)을 통해 외부 진동이 블로워 장치(100)에 전달된다. 이러한 진동을 감쇠시키기 위하여, 블로워 장치(100)의 고정부(14d)와 볼트(70)의 헤드 사이에 댐퍼(damper)(72)가 배치된다. 댐퍼(72)는 와셔(Plain washer) 형태의 합성 고무 또는 실리콘 고무 댐퍼일 수 있으나 이에 한정되지 않는다.

이상에서 해결하고자 하는 과제, 과제 해결 수단, 효과에 기재한 명세서의 내용이 청구항의 필수적인 특징을 특정하는 것은 아니므로, 청구항의 권리범위는 명세서의 내용에 기재된 사항에 의하여 제한되지 않는다.

이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예들을 더욱 상세하게 설명하였으나, 본 발명은 반드시 이러한 실시 예로 국한되는 것은 아니고, 본 발명의 기술사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양하게 변형 실시될 수 있다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시 예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시 예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 그러므로, 이상에서 기술한 실시 예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 본 발명의 보호 범위는 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

12: 제1 케이스 12e: 제1 케이스의 경사진 상면
14: 제2 케이스 20: 임펠러
30: 모터 31: 샤프트
40: 인쇄 회로 보드(PCB) 60, 62: 스프링
72: 댐퍼

Claims

흡입구와 토출구가 형성된 제1 케이스(12);
상기 제1 케이스의 토출구와 대향하는 토출구가 형성되고, 상기 제1 케이스와 결합되는 제2 케이스(14); 및
상기 제1 케이스와 상기 제2 케이스 사이에 배치된 모터(30);
상기 제1 케이스와 상기 제2 케이스 사이에 배치되어 상기 모터의 회전자에 연결된 샤프트(31)에 고정된 임펠러(20);
상기 모터(30)가 실장되는 인쇄 회로 보드(40);
상기 샤프트(31)에 상기 인쇄 회로 보드(40)를 결합하는 베어링(42); 및
상기 제1 케이스(12)와 상기 제2 케이스(14) 사이에 배치되어 상기 샤프트(31)를 감싸는 제1 및 제2 스프링들(60, 62)을 포함하고,
상기 샤프트(31)가 상기 임펠러(20)의 중심에 고정되고, 상기 샤프트(31)가 상기 모터(30)의 중심과 상기 인쇄 회로 보드(40)의 샤프트 홀에 삽입되고,
상기 제1 스프링(60)이 상기 제1 케이스(12)와 상기 임펠러(20) 사이에서 상기 샤프트(31)를 감싸고 상기 제2 스프링(62)이 상기 인쇄 회로 보드(40)와 상기 제2 케이스(14) 사이에서 상기 샤프트(31)를 감싸거나, 상기 제1 스프링(60)과 상기 제2 스프링(62)이 상기 인쇄 회로 보드(40)와 상기 제2 케이스(14) 사이에서 상기 샤프트(31)를 감싸고,
상기 제2 케이스(14)는,
차량용 통풍 시트의 프레임(101)에 고정되는 고정부(14d); 및
상기 샤프트(31)의 하부 끝단과 대향하는 샤프트 홈(14c)을 포함하고,
상기 샤프트(31)의 하부 끝단과 상기 샤프트 홈(14c) 사이에 유격이 존재하고,
상기 제2 케이스(14)의 고정부(14d)와 상기 차량용 통풍 시트의 프레임(101)을 관통하는 볼트(70)에 의해 상기 제2 케이스(14)가 상기 차량용 통풍 시트의 프레임(101)에 고정되고,
댐퍼(72)가 상기 볼트(70)의 헤드와 상기 제2 케이스(14)의 고정부(14d) 사이에 배치되고,
상기 제1 케이스(12)의 흡입구는 적어도 일부 면이 상기 임펠러(20), 상기 모터(30), 상기 인쇄 회로 보드(40), 및 상기 제2 케이스(14) 각각의 상면 및 하면과 나란한 수평 평면(HREF)에 대하여 기울어진 경사면을 포함하고,
상기 제1 케이스(12)에서 상기 경사면을 포함한 부분의 두께(t)가 상기 제1 케이스(12)의 흡입구로 유입되는 공기의 유입 방향으로부터 멀어질수록 두꺼워지는 블로워 장치.
삭제
제 1 항에 있어서,
상기 제1 및 제2 스프링들(60, 62)은 탄성계수와 권선수 중 적어도 하나가 서로 다른 블로워 장치.
삭제
제 1 항 또는 제 3 항에 있어서,
상기 제1 케이스(12)의 흡입구에서 적어도 일부는 상기 수평 평면(HREF)에 대하여 1°~90° 사이의 각도로 기울어진 경사면을 포함하는 블로워 장치.