KR20130005248A

KR20130005248A - 3상 모터를 이용한 온풍기

Info

Publication number: KR20130005248A
Application number: KR1020120132200A
Authority: KR
Inventors: 김대식
Original assignee: 김대식
Priority date: 2012-11-21
Filing date: 2012-11-21
Publication date: 2013-01-15

Abstract

본 발명의 목적은 난방용 온수의 가열시간을 줄일 수 있고, 구조가 간단하고, 에너지를 절감할 수 있으며, 친환경 열에너지를 발생할 수 있고, 전기에너지를 열에너지로 변환할 수 있을 뿐만 아니라, 소음의 발생을 줄일 수 있는 3상 모터를 이용한 온풍기를 제공하는데 있다.

Description

3상 모터를 이용한 온풍기{HOT-AIR BLOWER USING THREE PHASE MOTOR}

본 발명은 3상 모터를 이용한 온풍기에 관한 것으로서, 좀더 상세하게는 난방용 온수의 가열시간을 줄일 수 있고, 구조가 간단하고, 에너지를 절감할 수 있으며, 친환경 열에너지를 발생할 수 있고, 전기에너지를 열에너지로 변환할 수 있을 뿐만 아니라, 소음의 발생을 줄일 수 있는 3상 모터를 이용한 온풍기에 관한 것이다.

종래로부터 널리 알려진 히트펌프 보일러는 특허공개번호 제10-2011-0043260호(공개일자 2011년04월27일)에 개시되어 있다.

상기 특허공개번호 제10-2011-0043260호에 개시되어 있는 히트펌프 보일러는 사각케이스 형태로 형성된 본체와; 상기 본체의 내부에 사각케이스 형태로 설치되되, 내측으로는 이중 나선관 형태의 예열부와 급탕가열부및 난방가열부가 순차적으로 설치되어 냉매와 직수가 열교환 되도록 구성된 온수탱크와; 상기 본체의 내부에 원통 형태로 설치되되, 냉매를 압축시켜 냉매를 고온 고압의 상태로 온수탱크의 예열부와 급탕가열부 및 난방가열부에 공급되도록 구성된 압축기와; 상기 온수탱크를 거치면서 고압 액화된 냉매를 유입구로 받아들여 감압시킨 후 증발기로 보내도록 구성된 팽창밸브와; 상기 팽창밸브를 거치면서 저온 저압 액화 상태의 냉매를 유입구로 받아들여 외부로부터 열을 흡수하면서 증발하여 저온 저압의 기체 상태로 변화시킨 후 압축기의 유입구로 공급하도록 온수탱크의 외부벽면과 맞접하도록 설치된 증발기로 구성되어 있다.

이와 같이 구성된 종래의 히트펌프 보일러는 직사각 케이스 형태의 본체 내부로 온수탱크와 압축기, 팽창밸브 및 증발기 등이 모두 내재된 스탠드형 보일러의 형태로 제작하여 보일러의 설치가 용이하고, 별도의 실외기가 필요치 않아 설치 비용을 줄일 수 있고, 또한, 팽창밸브를 거친 저온 저압 액화 상태의 냉매가 기체상태의 냉매로 빠르게 증발되도록 증발기를 온수탱크의 외부 벽면에 부설하여 온수탱크에서 발생되는 열을 증발기에 공급하여 열효율과 제상기능을 극대화할 수 있을 뿐만 아니라, 보일러 외부로부터 유입된 직수가 예열부를 거쳐 예열된 후 급탕가열부와 온수탱크 본체로 유입되도록 함으로써 온수탱크 내부의 온도가 낮아지지 않을 뿐만 아니라 급탕용 온수의 온도 또한 신속하게 가열되는 효과가 있다.

그런데, 종래의 히트펌프 보일러는 난방용 온수의 가열시간을 줄일 수 없고, 구조가 복잡하고, 에너지를 절감할 수 없고, 또한 친환경 열에너지를 발생할 수 없으며, 전기에너지를 열에너지로 변환할 수 없을 뿐만 아니라, 소음의 발생을 줄일 수 없다는 등의 여러 가지 문제점이 있었다.

특허등록 제10-1104362호 특허등록 제10-0215283호

따라서, 본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위하여 이루어진 것으로서, 본 발명의 목적은 난방용 온수의 가열시간을 줄일 수 있으며, 구조가 간단한 3상 모터를 이용한 온풍기를 제공하는 데 있다.

본 발명의 다른 목적은 에너지를 절감할 수 있는 3상 모터를 이용한 온풍기를 제공하는 데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 친환경 열에너지를 발생할 수 있는 3상 모터를 이용한 온풍기를 제공하는 데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 전기에너지를 열에너지로 변환할 수 있는 3상 모터를 이용한 온풍기를 제공하는 데 있다.

본 발명의 다른 목적은 소음의 발생을 줄일 수 있는 3상 모터를 이용한 온풍기를 제공하는 데 있다.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 3상 모터를 이용한 온풍기는 교류 전원을 받아서 구동되는 3상 모터와; 상기 3상 모터로부터 일정거리를 두고 설치되어 동력전달수단을 개재하여 3상 모터의 구동력을 받아 회전되는 샤프트와; 상기 샤프트의 회전에 따라 흡입된 외부공기(A)에 함유된 이물질(먼지)을 필터링하는 필터와; 상기 필터에서 이물질이 필터링된 공기를 받아서 제1 전원의 인가시에 외주면에 일정 간격을 두고 서로 병렬로 배설된 제1 열방사 핀에서 방사되는 열에 의해 가열된 1차 가열공기를 제1 가열공기 배출배관을 통해 배출하는 제1 히터와; 상기 샤프트의 선단부에 설치되어 상기 샤프트의 회전에 따라 발생되는 열에 의해 도입구를 통해 도입되는 1차 가열공기를 뜨겁게 2차 가열하여 제2 가열공기 배출배관을 통해 2차 가열공기를 배출하는 터보 블로어와; 상기 터보 블로어에서 뜨겁게 가열된 가열공기를 받아 제2 전원의 인가시에 외주면에 일정 간격을 두고 배설된 제2 열방사 핀에서 방사되는 열에 의해 가열된 온풍을 온풍배출구를 통해 난방할 공간으로 배출하는 제2 히터와; 상기 터보 블로어에서 뜨겁게 가열된 공기를 다시 가열하기 위하여 제2 가열공기 배출배관에서 분기된 피드백 배관에 설치되어 뜨겁게 가열된 공기의 피드백 양을 단속하는 밸브와; 상기 샤프트를 회전가능하게 지지하는 베어링이 수용됨과 동시에, 상기 샤프트의 양단을 기밀하게 밀폐시키도록 지지하는 한쌍의 메커니컬 실이 내측 양단에 설치되며, 상기 샤프트의 선단부에 설치된 상기 터보 블로어의 회전에 따라 발생된 열이 상기 샤프트를 통해서 전달되는 열을 냉각시키는 냉각실과; 상기 냉각실의 열을 냉각시킴에 따라 따뜻해진 냉각액을 냉각액 회수배관을 통해 받아서 저류하는 냉각액탱크와; 상기 냉각액탱크에 저류된 냉각액을 냉각액 배출배관을 통해 받아서 차게 냉각시키는 냉각용 열교환기와; 상기 냉각용 열교환기에서 차게 냉각된 냉각액을 냉각액 공급배관을 통해 상기 냉각실에 공급하도록 냉각액 공급배관 사이에 설치된 냉각액 펌프;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 3상 모터를 이용한 온풍기에 의하면, 난방용 온수의 가열시간을 줄일 수 있고, 구조가 간단하고, 에너지를 절감할 수 있으며, 친환경 열에너지를 발생할 수 있고, 전기에너지를 열에너지로 변환할 수 있을 뿐만 아니라, 소음의 발생을 줄일 수 있다는 등의 여러 가지 뛰어난 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 3상 모터를 이용한 온풍기를 개략적으로 도시한 구조도이다.

이하, 본 발명의 일 실시예에 따른 3상 모터를 이용한 온풍기에 관하여 첨부 도면에 의거하여 상세히 설명한다.

도 1에 도시한 바와 같이 본 발명의 일 실시예에 의한 3상 모터를 이용한 온풍기는 교류 전원을 받아서 구동되는 3상 모터(10)와; 상기 3상 모터(10)로부터 일정거리를 두고 설치되어 동력전달수단(20)을 개재하여 3상 모터(10)의 구동력을 받아 회전되는 샤프트(30)와; 상기 샤프트(30)의 회전에 따라 흡입된 외부공기(A)에 함유된 이물질(먼지)을 필터링하는 필터(43)와; 상기 필터(43)에서 이물질이 필터링된 공기를 받아서 제1 전원(45)의 인가시에 외주면에 일정 간격을 두고 서로 병렬로 배설된 제1 열방사 핀(46a)에서 방사되는 열에 의해 가열된 1차 가열공기를 제1 가열공기 배출배관(47)을 통해 배출하는 제1 히터(46)와; 상기 샤프트(30)의 선단부에 설치되어 상기 샤프트(30)의 회전에 따라 발생되는 열에 의해 도입구(40a)를 통해 도입되는 1차 가열공기를 뜨겁게 2차 가열하여 제2 가열공기 배출배관(41)을 통해 2차 가열공기를 배출하는 터보 블로어(40)와; 상기 터보 블로어(40)에서 뜨겁게 가열된 가열공기를 받아 제2 전원(72)의 인가시에 외주면에 일정 간격을 두고 배설된 제2 열방사 핀(70a)에서 방사되는 열에 의해 가열된 온풍을 온풍배출구(73)를 통해 난방할 공간으로 배출하는 제2 히터(70)와; 상기 터보 블로어(40)에서 뜨겁게 가열된 공기를 다시 가열하기 위하여 제2 가열공기 배출배관(41)에서 분기된 피드백 배관(41a)에 설치되어 뜨겁게 가열된 공기의 피드백 양을 단속하는 밸브(100)와; 상기 샤프트(30)를 회전가능하게 지지하는 베어링(50a)이 수용됨과 동시에, 상기 샤프트(30)의 양단을 기밀하게 밀폐시키도록 지지하는 한쌍의 메커니컬 실(50b)이 내측 양단에 설치되며, 상기 샤프트(30)의 선단부에 설치된 상기 터보 블로어(40)의 회전에 따라 발생된 열이 상기 샤프트(30)를 통해서 전달되는 열을 냉각시키는 냉각실(50)과; 상기 냉각실(50)의 열을 냉각시킴에 따라 따뜻해진 냉각액을 냉각액 회수배관(55a)을 통해 받아서 저류하는 냉각액탱크(55)와; 상기 냉각액탱크(55)에 저류된 냉각액을 냉각액 배출배관(55b)을 통해 받아서 차게 냉각시키는 냉각용 열교환기(56)와; 상기 냉각용 열교환기(56)에서 차게 냉각된 냉각액을 냉각액 공급배관(56a)을 통해 상기 냉각실(50)에 공급하도록 냉각액 공급배관(56a) 사이에 설치된 냉각액 펌프(57);를 포함하고 있다.

상기 동력전달수단(20)은 상기 3상 모터(10)의 축(10a)에 설치된 3단 구동풀리(21)와; 상기 냉각실(50)을 관통하여 베어링(50a)에 의해 회전가능하게 지지된 샤프트(30)의 일측에 설치된 3단 종동풀리(22)와; 상기 3단 구동풀리(21)와 3단 종동풀리(22) 사이에 현가되어 상기 3단 구동풀리(21)의 회전력을 상기 3단 종동풀리(22)에 전달하여 상기 3단 종동풀리(22)의 회전속도로 빠르게 증가시키도록 서로 평행하게 설치된 다수의 벨트(23)로 구성되어 있다.

상기 3단 구동풀리(21) 및 3단 종동풀리(22)라 함은 상기 3단 구동풀리(21)와 상기 3단 종동풀리(22) 사이에 서로 병렬로 3개의 벨트(23)가 각각 현가된 풀리를 말한다.

상기 설명에 있어서, 냉각액으로는 절삭유(cutting oil), 냉각재(coolant), 절삭액(cutting fluid), 연삭액(grinding fluids), 윤활유, 절삭액 또는 부동액 중에서 선택된 어느 하나를 사용하는 것이 바람직하다.

다음에, 이와 같이 구성된 본 발명의 일 실시예에 따른 3상 모터를 이용한 온풍기의 작용에 대하여 첨부 도면을 참조하여 설명한다.

먼저, 도시하지 않은 전원 스위치를 스위칭 온하여 3상 모터(10)에 3상 교류전원을 인가하면 3상 모터(10)가 회전함에 따라 3상 모터(10)의 축(10a)에 설치된 3단 구동풀리(21)가 회전한다.

상기 3단 구동풀리(21)가 회전하면 3단 구동풀리(21)와 3단 종동풀리(22) 사이에 현가된 3단 벨트(3개의 벨트)가 동시에 회전하면서 상기 3단 구동풀리(21)의 회전력이 상기 3단 종동풀리(22)에 전달됨에 따라 상기 종동풀리(22)가 회전하며, 이에 따라 상기 3단 종동풀리(22)에 설치된 샤프트(30)가 베어링(50a)에 의해 회전가능하게 지지되어 있으므로, 상기 샤프트(30)가 회전한다.

이때, 상기 샤프트(30)의 회전에 따라 흡입된 외부공기(A)에 함유된 이물질(또는 먼지라고도 한다)을 필터(43)에서 필터링하고, 상기 필터(43)에서 이물질이 필터링된 공기를 받아서 제1 전원(45 ; 직류전원 또는 교류전원)의 인가시에 제1 히터(46)의 외주면에 일정 간격을 두고 서로 병렬로 배설된 제1 열방사 핀(46a)에서 방사되는 열에 의해 1차 가열공기를 가열하여 제1 가열공기 배출배관(47)을 통해 1차 가열공기를 배출한다.

이와 같이 제1 가열공기 배출배관(47)을 통해 배출되는 1차 가열공기는 상기 샤프트(30)의 선단부에 설치된 터보 블로어(40)의 도입구(40a)를 통해 터보 블로어(40)에 도입되어 상기 샤프트(30)의 회전에 따라 발생되는 열에 의해 뜨겁게 2차 가열하여 제2 가열공기 배출배관(41)을 통해 2차 가열공기를 배출한다.

그리고, 상기 터보 블로어(40)에서 뜨겁게 가열된 공기는 제2 가열공기 배출배관(41)에서 분기된 피드백 배관(41a)에 설치된 밸브(100)의 개방면적에 따라 뜨겁게 가열된 공기의 피드백 양을 단속하여 제1 가열공기 배출배관(47)을 통해 도입되는 제1 가열공기와 함께 터보 블로어(40)의 도입구(40a)를 통해 상기 터보 블로어(40)에 도입되어 상기 터보 블로어(40)의 회전에 따라 발생되는 열에 의해 다시 가열함에 따라 온도를 더욱 높게 가열할 수 있다.

이때, 상기 제2 가열공기 배출배관(41)에서 분기된 피드백 배관(41a)에 설치된 밸브(100)의 개방정도에 따라 피드백되는 가열공기의 양을 조절할 수 있다.

상기 밸브(100)를 좁게 개방하면, 상기 피드백 배관(41a)을 통해서 상기 터보 블로어(40)에서 가열된 공기의 양을 적게 피드백시키므로 상기 밸브(100)를 넓게 개방시켰을 경우 보다 공기의 가열 온도를 낮게 가열시키는 것은 물론이다.

한편, 샤프트(30)의 회전에 연동되어 샤프트(30)의 선단부에 설치된 터보 블로어(40)가 회전함에 따라 발생된 열이 상기 샤프트(30)를 통해 냉각실(50)에 전달되는 열은 냉각실(50) 내에서 상기 샤프트(30)를 회전가능하게 지지하는 베어링(50a)이 설치됨과 동시에, 상기 샤프트(30)의 양단을 기밀하게 밀폐시키도록 지지하는 한쌍의 메커니컬 실(50b)이 내측 양단에 설치되어 있어 과도하게 열이 인가되어 열화될 염려가 있으나, 본 발명은 냉각용 열교환기(56)의 냉각액 공급배관(56a)에 설치된 냉각액 펌프(57)의 펌핑에 의해 냉각액 공급배관(56a)을 통해 냉각실(50) 내에 냉각액을 공급하여 샤프트(30), 메커니컬 실(50b) 및 베어링(50a)을 냉각시키므로, 샤프트(30), 메커니컬 실(50b) 및 베어링(50a)의 변형을 방지할 수 있다.

또한, 냉각실(50) 내에 공급된 냉각액은 샤프트(30), 메커니컬 실(50b) 및 베어링(50a)을 냉각시킨 후에 따뜻해진 냉각액은 냉각액 회수배관(55a)을 통해 냉각액탱크(55)에 배출된 후에 냉각액 배출배관(55b)을 통해서 냉각용 열교환기(56)로 배출되어 냉각된 다음, 앞에서 설명한 바와 같이 냉각용 열교환기(56)의 냉각액 공급배관(56a)에 설치된 냉각액 펌프(57)의 펌핑에 의해 냉각액 공급배관(56a)을 통해 냉각실(50) 내에 냉각액이 공급되어 샤프트(30), 메커니컬 실(50b) 및 베어링(50a)을 냉각시킨다.

따라서, 본 발명은 난방용 온수의 가열시간을 줄일 수 있고, 구조가 간단하고, 에너지를 절감할 수 있으며, 친환경 열에너지를 발생할 수 있고, 전기에너지를 열에너지로 변환할 수 있을 뿐만 아니라, 소음의 발생을 줄일 수 있다.

상기 설명에 있어서, 특정 실시예를 들어서 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니며, 예를 들면 본 발명의 개념을 이탈하지 않는 범위내에서 이 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 여러가지로 설계변경할 수 있음은 물론이고, 이와 같이 설계변경하는 것도 본 발명의 청구범위에 포함되는 것은 물론이다.

10:3상 모터 10a:축
20:동력전달수단 21:3단 구동풀리
22:3단 종동풀리 23:벨트
30;샤프트 40:터보 블로어
40a:도입구 41:제2 가열공기 배출배관
41a:피드백 배관 43:필터
45:제1 전원 46:제1 히터
46a:제1 열방사 핀 47:제1 가열공기 배출배관
50:냉각실 50a:베어링
50b:메커니컬 실 55:냉각액탱크
55a:냉각액 회수배관 55b:냉각액 배출배관
56:냉각용 열교환기 56a:냉각액 공급배관
57:펌프 70:제2 히터
70a:제2 열방사 핀 72:제2 전원
100:밸브

Claims

교류 전원을 받아서 구동되는 3상 모터(10)와;
상기 3상 모터(10)로부터 일정거리를 두고 설치되어 동력전달수단(20)을 개재하여 3상 모터(10)의 구동력을 받아 회전되는 샤프트(30)와;
상기 샤프트(30)의 회전에 따라 흡입된 외부공기(A)에 함유된 이물질(먼지)을 필터링하는 필터(43)와;
상기 필터(43)에서 이물질이 필터링된 공기를 받아서 제1 전원(45)의 인가시에 외주면에 일정 간격을 두고 서로 병렬로 배설된 제1 열방사 핀(46a)에서 방사되는 열에 의해 가열된 1차 가열공기를 제1 가열공기 배출배관(47)을 통해 배출하는 제1 히터(46)와;
상기 샤프트(30)의 선단부에 설치되어 상기 샤프트(30)의 회전에 따라 발생되는 열에 의해 도입구(40a)를 통해 도입되는 1차 가열공기를 뜨겁게 2차 가열하여 제2 가열공기 배출배관(41)을 통해 2차 가열공기를 배출하는 터보 블로어(40)와;
상기 터보 블로어(40)에서 뜨겁게 가열된 가열공기를 받아 제2 전원(72)의 인가시에 외주면에 일정 간격을 두고 배설된 제2 열방사 핀(70a)에서 방사되는 열에 의해 가열된 온풍을 온풍배출구(73)를 통해 난방할 공간으로 배출하는 제2 히터(70)와;
상기 터보 블로어(40)에서 뜨겁게 가열된 공기를 다시 가열하기 위하여 제2 가열공기 배출배관(41)에서 분기된 피드백 배관(41a)에 설치되어 뜨겁게 가열된 공기의 피드백 양을 단속하는 밸브(100)와;
상기 샤프트(30)를 회전가능하게 지지하는 베어링(50a)이 수용됨과 동시에, 상기 샤프트(30)의 양단을 기밀하게 밀폐시키도록 지지하는 한쌍의 메커니컬 실(50b)이 내측 양단에 설치되며, 상기 샤프트(30)의 선단부에 설치된 상기 터보 블로어(40)의 회전에 따라 발생된 열이 상기 샤프트(30)를 통해서 전달되는 열을 냉각시키는 냉각실(50)과;
상기 냉각실(50)의 열을 냉각시킴에 따라 따뜻해진 냉각액을 냉각액 회수배관(55a)을 통해 받아서 저류하는 냉각액탱크(55)와;
상기 냉각액탱크(55)에 저류된 냉각액을 냉각액 배출배관(55b)을 통해 받아서 차게 냉각시키는 냉각용 열교환기(56)와;
상기 냉각용 열교환기(56)에서 차게 냉각된 냉각액을 냉각액 공급배관(56a)을 통해 상기 냉각실(50)에 공급하도록 냉각액 공급배관(56a) 사이에 설치된 냉각액 펌프(57);를 포함하는 것을 특징으로 하는 3상 모터를 이용한 온풍기.
제1항에 있어서, 상기 동력전달수단(20)은 상기 3상 모터(10)의 축(10a)에 설치된 3단 구동풀리(21)와; 상기 냉각실(50)을 관통하여 베어링(50a)에 의해 회전가능하게 지지된 샤프트(30)의 일측에 설치된 3단 종동풀리(22)와; 상기 3단 구동풀리(21)와 3단 종동풀리(22) 사이에 현가되어 상기 3단 구동풀리(21)의 회전력을 상기 3단 종동풀리(22)에 전달하여 상기 3단 종동풀리(22)의 회전속도로 빠르게 증가시키도록 서로 평행하게 설치된 다수의 벨트(23)로 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 3상 모터를 이용한 온풍기.
제1항에 있어서, 상기 냉각액은 절삭유(cutting oil), 냉각재(coolant), 절삭액(cutting fluid), 연삭액(grinding fluids), 윤활유 또는 부동액 중에서 선택된 어느 하나를 사용하는 것을 특징으로 하는 3상 모터를 이용한 온풍기.
제1항에 있어서, 상기 열교환탱크(80)는 그 내부의 압력이 미리 설정된 압력보다 높거나 또는 온도가 미리 설정된 온도보다 높을 경우에 그 내부의 압력 또는 온도를 낮추도록 상기 열교환탱크(80) 내의 증기를 외부로 배출하는 안전밸브(110)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 3상 모터를 이용한 온풍기.