KR20160015905A - 다단 가변형 터보 블로워 - Google Patents

Abstract

본 발명은 다단 가변식 터보 블로워에 관한 것으로, 본 발명의 목적은 다수 개의 임펠러를 사용하여 공기를 압송하되, 모터의 냉각과 배출 공기의 온도를 원하는 정도로 조절할 수 있도록 하는, 다단 가변형 터보 블로워를 제공함에 있다.

Description

다단 가변형 터보 블로워 {Multi variable turbo blower}

본 발명은 다단 가변형 터보 블로워에 관한 것이다.

블로워란 기체에 압력을 가하여 덕트나 관 등과 같은 원하는 유로를 통해 기체를 송출시키는 기계를 말하는 것으로, 그 중에서도 터보 블로워는 임펠러의 회전에 의해서 생기는 기체의 원심력을 이용하여 기체를 압송하는 원심 송풍기를 일컫는다. 이러한 터보 블로워는 소음이 적고 효율이 높으며, 강도도 커서 고속 회전에 잘 견디고, 구조가 간단하며 고장도 적다는 여러 장점이 있어, 보일러 등의 강제 통풍이나 가스 압송 등 다양한 분야에 걸쳐 널리 사용되고 있다.

터보 블로워에서 기체를 압송하기 위해서는 회전축에 연결되어 회전하는 허브 및 상기 허브에 부착 구비되어 회전하면서 기체 흐름을 유발시키는 다수 개의 블레이드를 포함하여 이루어지는 임펠러가 사용된다. 고속으로 회전하는 임펠러는 기체에 압력과 속도를 부여하며, 이에 따라 얻어진 고압의 공기가 부하에 공급될 수 있게 된다. 일반적으로 터보 블로워라고 칭해지는 장치에서는 100kPa 이상의 압력을 출력하는 것으로 잘 알려겨 있다. 이처럼 터보 블로워에 구비되는 임펠러는, 단일 개일 수도 있으나, 보다 많은 유량 또는 보다 큰 압력의 공기를 송풍하고 싶은 경우 등과 같은 필요에 의하여 다수 개의 임펠러가 구비되는 경우도 많이 있다.

한국특허등록 제0901386호("다단 터보블로워", 2009.06.01), 일본특허공개 제2006-063811호("Multistage turbo fan", 2006.03.09) 등에는, 흡입구를 통해 유입된 공기가 다단으로 압축되어 배출되도록 구성되는 다단 터보 블로워가 개시된다. 상기 선행기술들의 경우, 허브 상에 구비된 다수 개의 블레이드가 허브의 회전에 의하여 회전하여 송풍을 수행하되, 이러한 허브가 동일 회전축 상에 다수 개 구비되어 있는 형태로 이루어지며, 송풍 방향은 회전축의 축방향과 나란한 방향으로 이루어지는 구성으로 되어 있다. 이와 같이 기존의 다단 터보 블로워의 경우, 송풍 방향에 나란하게 다수 개의 허브 및 블레이드 결합체를 직렬 배치하는 구성을 대부분 취하고 있다. 도 1에는 이와 같은 종래의 다단 터보 블로워들의 여러 실시예들이 도시되어 있다.

한편, 상술한 바와 같이 터보 블로워는 고속으로 회전하는 임펠러가 필수 구성이 되어야 하는데, 이와 같은 고속 회전하는 장치에서는 필연적으로 상당히 많은 열이 발생하게 된다. 이러한 발열 문제는 터보 블로워 자체의 운용 안정성이나 장치 내구성 등에 직접적인 영향을 끼치는 문제이므로, 이러한 발열 문제를 해소하기 위하여 여러 가지 연구와 개발이 꾸준히 이루어져 왔다. 그러한 노력의 한 예로써 한국특허공개 제2006-0010221호("터어보압축기", 2006.02.02) 등에서는 터보 블로워에 흡입되는 공기가 회전용 모터가 구비된 케이싱을 통과하게 함으로써 모터를 냉각하는 기술이 개시되어 있다.

그런데, 이러한 터보 블로워의 구동부(모터)에서의 발열 문제는 단지 터보 블로워 운용 안정성 및 장치 내구성을 저하시키는 문제만 일으키는 것이 아니라, 발생된 열이 송풍되는 공기에 고스란히 전달됨에 따라 터보 블로워에서 배출되는 공기의 온도가 불필요하게 상승하는 문제가 발생할 수 있다. 그런데 상기 선행기술에 개시된 기술은 모터의 발열을 해소하는 효과를 얻을 수 있을 뿐, 터보 블로워에서 배출되는 공기 온도의 불필요한 상승 문제는 전혀 해결하지 못하며, 오히려 공기가 모터 발열을 흡수하기 때문에 공기의 온도가 원하지 않게 더 상승하게 되는 문제가 생길 가능성이 높다.

1. 한국특허등록 제0901386호("다단 터보블로워", 2009.06.01) 2. 일본특허공개 제2006-063811호("Multistage turbo fan", 2006.03.09) 3. 한국특허공개 제2006-0010221호("터어보압축기", 2006.02.02)

따라서, 본 발명은 상기한 바와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 다수 개의 임펠러를 사용하여 공기를 압송하되, 모터의 냉각과 배출 공기의 온도를 원하는 정도로 조절할 수 있도록 하는, 다단 가변형 터보 블로워를 제공함에 있다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다단 가변형 터보 블로워는, 하우징(110); 상기 하우징(110) 내에 구비되며 회전축(125)을 회전시키는 구동부(120); 상기 하우징(110) 내부를 외부와 연통시키며, 상기 회전축(125)과 동축을 이루며 상기 회전축(125) 축방향과 나란하게 연장 형성되는 외측 흡입로(131); 상기 하우징(110) 내부를 외부와 연통시키며, 상기 구동부(120)에 상응하는 위치에 통공 형태로 형성되는 내측 흡입로(132); 상기 하우징(110) 내에 구비되며, 상기 회전축(125)에 구비되어, 상기 회전축 축방향의 일측으로부터 상기 외측 흡입로(131)를 통해 흘러온 공기를 흡입하도록 형성되는 외측 임펠러(141); 상기 하우징(110) 내에 구비되며, 상기 회전축(125)에 상기 외측 임펠러(141)와 대칭되도록 상기 구동부(120) 측에 구비되어, 상기 회전축(125) 축방향의 타측으로부터 상기 내측 흡입로(132)를 통해 흘러와 상기 구동부(120) 주변을 통과하여 온 공기를 흡입하도록 형성되는 내측 임펠러(142); 상기 외측 임펠러(141)에 상응하는 위치에 상기 회전축(125)과 수직한 방향으로 연장되도록 상기 하우징(110) 상에 구비되는 외측 배출로(151); 상기 내측 임펠러(142)에 상응하는 위치에 상기 회전축(125)과 수직한 방향으로 연장되도록 상기 하우징(110) 상에 구비되는 내측 배출로(152); 상기 외측 배출로(151) 및 상기 내측 배출로(152)와 연통되어 상기 외측 배출로(151)에서 토출되는 공기 및 상기 내측 배출로(152)에서 토출되는 공기를 혼합 배출하는 혼합 배출로(155); 상기 외측 흡입로(131) 상에 개폐 정도를 조절 가능하게 구비되어 상기 외측 흡입로(131)로 유통되는 공기 유량을 조절하는 가변 밸브(160); 를 포함하여 이루어질 수 있다.

이 때 상기 가변 밸브(160)는, 상기 외측 흡입로(131) 축방향에 수직한 방향으로 연장되어 상기 외측 흡입로(131) 상에 고정 구비되는 고정축(161), 상기 고정축(161)에 회전 가능하게 결합되어 회전 정도에 의해 상기 외측 흡입로(131)의 개폐 정도를 조절하도록 구비되는 개폐 도어(162)를 포함하여 이루어질 수 있다.

또한 상기 터보 블로워(100)는, 상기 외측 흡입로(131), 상기 내측 흡입로(132), 상기 외측 임펠러(141), 상기 내측 임펠러(142), 상기 외측 배출로(151), 상기 내측 배출로(152), 상기 가변 밸브(160)로 이루어지는 블로워 유닛(500)이 적어도 하나 이상 구비되어 이루어질 수 있다.

이 때 상기 터보 블로워(100)는, 상기 구동부(120)에 구비되는 상기 회전축(125)이 좌우 양측 방향으로 연장되어 2개 형성되며, 각각의 상기 회전축(125)마다 상기 블로워 유닛(500)이 1개씩 구비되어 이루어질 수 있다.

또한 이 때 상기 터보 블로워(100)는 각각의 상기 블로워 유닛(500)에서 연장되는 각각의 상기 혼합 배출로(155)와 연통되어 각각의 상기 혼합 배출로(155)에서 토출되는 공기를 혼합 배출하는 배출로(550); 를 더 포함하여 이루어질 수 있다.

본 발명에 의하면, 종래에 터보 블로워에서 모터의 발열로 인하여 배출되는 공기가 지나치게 과열되는 문제와, 모터의 발열로 인하여 운용 안정성 및 장치 내구성이 크게 저하되는 문제를 일시에 모두 해결할 수 있는 큰 효과가 있다. 보다 구체적으로 설명하자면, 본 발명에서는 터보 블로워에 구비되는 임펠러의 회전 방향과 공기의 배출 방향이 수직이 되도록 형성하고, 한 쌍의 임펠러가 서로 대칭이 되도록 배치하되, 한 쪽의 임펠러로는 외부의 공기, 즉 상대적으로 저온의 공기가 흡입되도록 하고, 다른 한 쪽의 임펠러로는 모터 케이싱을 통과하여 온 공기, 즉 상대적으로 고온의 공기가 흡입되도록 하여, 저온 공기 및 고온 공기가 혼합되어 배출되도록 하고 있다. 이에 따라, 모터 케이싱을 통과하는 공기 흐름에 의하여 모터에서 발생된 열이 흡수되어 효과적으로 모터를 냉각할 수 있음과 동시에, 모터 발열과는 무관한 외부 공기 즉 저온 공기를 흡입하여 이를 고온 공기에 혼합해 줌으로써, 터보 블로워에서 배출되는 공기의 온도를 원하는 만큼 저하시킬 수 있게 되는 것이다.

특히 본 발명에 의하면, 저온 공기를 흡입하는 흡입로 측에 유량을 조절할 수 있는 가변 밸브가 구비되어 있도록 하는 구성을 통하여, 저온 공기 유량을 조절함으로써 결과적으로는 배출 공기의 온도를 원하는 대로 조절할 수 있게 하는 큰 효과 또한 있다. 물론 이러한 가변 밸브의 조절은 실질적으로는 공기 유량을 조절하는 것이므로, 모터의 RPM 조절과 더불어 가변 밸브의 조절이 더 이루어짐으로써 종래보다 훨씬 큰 범위의 부하 조절 또한 가능하게 한다는 장점이 있다. 본 발명의 터보 블로워는, 이처럼 출력 조절이 자유롭고 또한 출력 조절 범위가 넓다는 장점에 의하여, 기존에 비하여 훨씬 다양한 용도로 널리 사용될 수 있어 호환성이 높다. 뿐만 아니라, 기존에는 원하는 출력 범위가 넓어 하나의 터보 블로워로 모두 포괄할 수 없는 경우 출력 범위를 적당히 나누어 각각에 맞는 터보 블로워를 여러 대 구비하여야 하였던 것과는 달리, 본 발명에 의하면 단 1대의 터보 블로워를 가지고도 매우 넓은 출력 범위를 포괄할 수 있어, 종래에 비해 장치 설비 비용 등도 훨씬 저감시킬 수 있는 경제적 효과 또한 매우 크다.

도 1은 종래의 다단형 터보 블로워.
도 2는 본 발명의 다단 가변식 터보 블로워의 한 실시예.
도 3은 본 발명의 다단 가변식 터보 블로워의 블로워 유닛의 개념도.
도 4는 본 발명의 다단 가변식 터보 블로워의 온도 조절 원리 설명.

이하, 상기한 바와 같은 구성을 가지는 본 발명에 의한 다단 가변형 터보 블로워를 첨부된 도면을 참고하여 상세하게 설명한다.

도 2는 본 발명의 다단 가변식 터보 블로워의 한 실시예를 도시한 것이며, 도 3은 본 발명의 다단 가변식 터보 블로워의 블로워 유닛의 개념도를 도시한 것이다. 이하 보다 상세히 설명하겠지만, 도 2의 실시예는 최적 실시예를 나타낸 것으로 도 3에 나타나는 기본 구성이 응용된 실시예인 것으로서, 이에 따라 이하에서는 먼저 도 3의 기본 구성을 중심으로 설명한다.

도 3에 도시되어 있는 바와 같이, 본 발명의 다단 가변식 터보 블로워(100)는 기본적으로 하우징(110), 구동부(120), 외측 흡입로(131), 내측 흡입로(132), 외측 임펠러(141), 내측 임펠러(142), 외측 배출로(151), 내측 배출로(152), 혼합 배출로(155), 그리고 가변 밸브(160)를 포함하여 이루어진다.

상기 하우징(110)은 상술한 구동부(120), 외측 임펠러(141), 내측 임펠러(142) 등의 여러 장치들을 모두 수용하여 각각의 부품들이 원래 설계된 위치에 배치 고정되도록 한다. 상기 하우징(110)은 물론 각각의 부품들을 고정 배치하는 역할을 함과 동시에 각각의 부품들을 외부의 충격 등으로부터 보호하도록 외부와 공간을 격리하는 역할을 한다.

상기 구동부(120)는 상술한 바와 같이 상기 하우징(110) 내에 구비되며, 회전축(125)을 회전시킨다. 상기 구동부(120)는 전기 모터 형태로 이루어져 그 자체가 회전 동력을 가지고 있어 능동적으로 상기 회전축(125)을 회전시키는 형태로 이루어질 수도 있고, 외부에 별도의 능동적으로 회전하는 모터가 구비되되 이 모터와 풀리(pully)로 연결된 형태로 이루어져 외부 모터의 회전에 의하여 상기 회전축(125)을 회전시키는 형태로 이루어질 수도 있는 등, 설계자의 목적이나 필요에 따라 다양한 형태로 이루어질 수 있다.

상기 외측 흡입로(131)는 상기 하우징(110) 내부를 외부와 연통시키는 역할을 하며, 따라서 상기 외측 흡입로(131)를 통해 공기가 흡입될 수 있게 된다. 상기 외측 흡입로(131)는 도시된 바와 같이 상기 회전축(125)과 동축을 이루며 상기 회전축(125) 축방향과 나란하게 연장 형성된다.

상기 내측 흡입로(132)도 역시 상기 하우징(110) 내부를 외부와 연통시키는 역할을 하여, 상기 내측 흡입로(132)를 통해 공기가 흡입될 수 있게 된다. 이 때 상기 내측 흡입로(132)는 상기 외측 흡입로(132)와는 상이하게, 상기 구동부(120)에 상응하는 위치에 통공 형태로 형성된다. 이에 따라 상기 내측 흡입로(132)로 흡입되는 공기는 자연히 상기 구동부(120) 주변을 통과하게 된다.

상기 외측 임펠러(141)는 역시 상기 하우징(110) 내에 구비되되, 상기 회전축(125) 상에 구비되어 회전한다. 일반적인 임펠러의 구성과 마찬가지로 상기 외측 임펠러(141)도 허브 및 허브에 방사상으로 결합 구비되는 다수 개의 블레이드 형태로 이루어지며, 물론 이 허브 및 블레이드는 조립 결합이 가능한 형태로 이루어질 수도 있고 일체형으로 이루어질 수도 있는 등, 일반적인 임펠러의 구성에 따르므로 그 구성에 대해서는 한정하지 않는다. 상기 외측 임펠러(141)는 (역시 일반적인 임펠러의 역할과 동일하게) 회전에 의하여 공기를 흡입하여 공기에 압력 및 속도 에너지를 부여하여 배출하는 역할을 하는데, 본 발명의 터보 블로워(100)에서는, 상기 외측 임펠러(141)는 상기 회전축 축방향의 일측으로부터 상기 외측 흡입로(131)를 통해 흘러온 공기를 흡입하도록 형성된다.

상기 내측 임펠러(142)도 상기 하우징(110) 내에 구비되며, 역시 상기 회전축(125) 상에 구비된다. 이 때 상기 내측 임펠러(142)는 도시된 바와 같이 상기 외측 임펠러(141)와 대칭되도록 상기 구동부(120) 측에 구비되어, 상기 외측 임펠러(141)가 공기를 흡입하는 방향과 반대 방향으로부터, 즉 상기 회전축(125) 축방향의 타측으로부터 공기를 흡입하도록 형성된다. 이 때 상기 내측 임펠러(142)는 상술한 바와 같이 상기 구동부(120) 측에 구비되므로, 상기 내측 임펠러(142)로 흡입되는 공기는 상기 내측 흡입로(132)를 통해 흘러와 상기 구동부(120) 주변을 통과하여 온 공기이다.

상기 외측 배출로(151)는 상기 하우징(110) 상에 구비되되, 상기 외측 임펠러(141)에 상응하는 위치에 상기 회전축(125)과 수직한 방향으로 연장되도록 구비된다. 즉 상기 외측 임펠러(141)는, 상기 외측 흡입로(131)를 통해 흡입된 공기에 (그 자신의 회전에 의하여) 압력 및 속도 에너지를 부여하여 상기 외측 배출로(151)를 통해 배출하도록 이루어진다.

상기 내측 배출로(152) 역시 상기 외측 배출로(151)와 유사하게, 상기 하우징(110) 상에 구비되되, 상기 내측 임펠러(142)에 상응하는 위치에 상기 회전축(125)과 수직한 방향으로 연장되도록 구비된다. 즉 상기 내측 임펠러(142)는, 역시 상기 외측 임펠러(141)와 유사하게, 상기 내측 흡입로(132)를 통해 흡입된 공기에 (그 자신의 회전에 의하여) 압력 및 속도 에너지를 부여하여 상기 내측 배출로(152)를 통해 배출하도록 이루어진다.

상기 혼합 배출로(155)는 도시된 바와 같이 상기 외측 배출로(151) 및 상기 내측 배출로(152)와 연통되도록 이루어진다. 이에 따라 상기 혼합 배출로(155)에서는 상기 외측 배출로(151)에서 토출되는 공기 및 상기 내측 배출로(152)에서 토출되는 공기가 혼합되며, 결과적으로 상기 혼합 배출로(155)에 의하여 양측 배출로(151)(152)에서 토출된 공기가 혼합 배출되게 된다.

앞서 설명한 바와 같이 상기 구동부(120)에서는 발열이 일어나기 때문에, 상기 내측 흡입로(132)를 통해 흘러와 상기 구동부(120) 주변을 통과하여 온 공기는 상기 구동부(120)에서 발생된 열을 흡수하여 온도가 상승하게 된다. 이에 따라 상기 구동부(120)는 냉각되는 반면 공기의 온도를 불필요하게 상승시키는 원인이 된다.

이 때, 상기 외측 임펠러(141)는 상기 외측 흡입로(131)로부터 공기를 흡입하여 배출하는데, 상기 외측 흡입로(131)는 외부 환경과 직접 연통되어 있으므로 상기 외측 흡입로(131)를 통과하여 온 공기는 상기 구동부(120)와의 접촉이 없었던 바, 상기 외측 흡입로(131)를 통과하여 온 공기의 온도는 상기 내측 흡입로(132)를 통과하여 온 공기에 비하여 상대적으로 온도가 낮다.

즉 상기 외측 흡입로(131) - 상기 외측 임펠러(141) - 상기 외측 배출로(151)를 순차적으로 통과하여 토출되는 공기는 상대적으로 저온 공기이며, 상기 내측 흡입로(132) - (상기 구동부(120)) - 상기 내측 임펠러(142) - 상기 내측 배출로(152)를 순차적으로 통과하여 토출되는 공기는 상대적으로 고온 공기이다. 이 저온 공기 및 고온 공기가 상기 혼합 배출로(155)로 함께 유입되면, 공기들이 서로 혼합되고 서로 열전달이 이루어진다. 따라서 상기 혼합 배출로(155)로 배출되는 혼합 공기의 온도는 당연히 고온 공기의 온도에 비해 저감되게 된다.

이 때 상기 구동부(120)는 앞서 설명한 바와 같이 발열에 의한 운용 안정성 및 장치 내구성 저하 등의 문제를 배제하기 위하여 지속적으로 냉각해 주어야 하기 때문에, 상기 내측 흡입로(132) - (상기 구동부(120)) - 상기 내측 임펠러(142) - 상기 내측 배출로(152)를 순차적으로 통과하여 토출되는 공기의 양을 줄이는 것은 별로 바람직하지 않다. 이에 따라 본 발명에서는, 상기 외측 흡입로(131) - 상기 외측 임펠러(141) - 상기 외측 배출로(151)를 순차적으로 통과하여 토출되는 공기의 양을 조절할 수 있도록, 상기 외측 흡입로(131)에 가변 밸브(160)가 구비되도록 하는 것이다.

상기 가변 밸브(160)는 상기 외측 흡입로(131) 상에 개폐 정도를 조절 가능하게 구비되어 상기 외측 흡입로(131)로 유통되는 공기 유량을 조절하는 역할을 한다. 도 4는 본 발명의 다단 가변식 터보 블로워의 온도 조절 원리를 설명하는 것으로, 도 4(A)에 도시된 바와 같이 상기 가변 밸브(160)가 완전히 열려 있는 경우에는 (상기 외측 임펠러(141) 및 상기 내측 임펠러(142)의 성능이 동일하다고 할 때) 상기 혼합 배출로(155)로 토출되는 저온 공기 및 고온 공기의 양이 동일하며, 따라서 혼합 공기의 온도를 최대로 저감할 수 있다. 한편 도 4(B)에 도시된 바와 같이 상기 가변 밸브(160)가 완전히 닫혀 있는 경우에는 저온 공기가 흘러들어오지 못하게 되기 때문에, 혼합 공기의 온도는 고온 공기의 온도와 동일하게 형성되게 된다. 물론 도 2 및 도 3 등에 도시된 바와 같이 상기 가변 밸브(160)가 반쯤 열려 있는 경우라면, 혼합 공기의 온도는 도 4(A)의 경우 및 도 4(B)의 경우의 중간 정도로 형성되게 된다.

물론, 앞서의 설명에서는 상기 터보 블로워(100)에서 배출되는 공기의 온도가 불필요하게 높아지는 문제를 해결해야 한다는 필요성을 언급하였으나, 상기 터보 블로워(100)가 사용되는 목적에 따라 최종적으로 배출되는 혼합 공기의 온도가 높을수록 유리한 경우도 있을 수 있다. 이러한 경우에는 공기의 온도를 지나치게 저하시키기 않도록 상기 가변 밸브(160)를 조절하여 최종적으로 배출되는 혼합 공기의 온도가 적절하게 높은 수준으로 유지되도록 할 수도 있다.

즉 본 발명의 터보 블로워(100)는, 흡입되는 공기의 일부가 상기 구동부(120)를 통과하여 흐르게 함으로써 발열 문제를 해소함과 동시에, 상술한 바와 같이 흡입로, 임펠러, 배출로를 저온측 및 고온측으로 양립 구성하고, 상기 가변 밸브(160)를 이용하여 저온측 및 고온측에서 각각 배출되는 공기를 혼합하는 정도를 조절할 수 있도록 구성함으로써, 최종적으로 배출되는 혼합 공기의 온도를 원하는 목적에 맞게 적절히 조절할 수 있다.

상기 가변 밸브(160)는, 상기 외측 흡입로(121) 상에 구비되어 상기 외측 흡입로(121)의 개폐 정도를 조절할 수 있는 형태라면 어떤 형태로 형성되어도 무방하다. 그 중 한 예시로, 도 2 및 도 3에 도시되어 있는 바와 같이, 상기 가변 밸브(160)는, 상기 외측 흡입로(131) 축방향에 수직한 방향으로 연장되어 상기 외측 흡입로(131) 상에 고정 구비되는 고정축(161) 및 상기 고정축(161)에 회전 가능하게 결합되어 회전 정도에 의해 상기 외측 흡입로(131)의 개폐 정도를 조절하도록 구비되는 개폐 도어(162)를 포함하여 이루어질 수 있다. 물론 이러한 형태로 상기 가변 밸브(160)의 형태가 고정되는 것은 아니며, 설계자의 필요에 따라 적절하게 다양한 변경이 이루어질 수 있다.

한편, 상기 가변 밸브(160)의 조절 역시, 상기 외측 흡입로(121) 외측으로 손잡이 등이 구비됨으로써 사용자가 수동으로 상기 가변 밸브(160)의 개폐를 조절할 수 있도록 이루어질 수도 있고, 또는 상기 가변 밸브(160)의 개폐를 조절하는 액추에이터가 구비되어 있되 외부 입력 장치를 통해 개폐 정도를 입력하여 이에 따라 액추에이터가 작동되도록 이루어질 수도 있고, 또는 상기 배출로들(151)(152)(155) 중 적어도 어느 하나에 온도 센서가 더 구비되어, 온도 센서에서 측정된 온도 값 및 미리 결정된 알고리즘에 따라 상기 액추에이터가 작동됨으로써 상기 가변 밸브(160)의 개폐 정도가 자동 조절되도록 이루어질 수도 있는 등, 사용자의 필요에 따라 적절하게 다양한 설계 변경이 가능하다.

도 3의 예시는 본 발명의 터보 블로워의 가장 기본적인 구성을 나타낸 것으로, 이처럼 상기 외측 흡입로(131), 상기 내측 흡입로(132), 상기 외측 임펠러(141), 상기 내측 임펠러(142), 상기 외측 배출로(151), 상기 내측 배출로(152), 상기 가변 밸브(160)로 이루어지는 구성을 블로워 유닛(500)이라고 할 때, 본 발명의 터보 블로워(100)는, 이러한 블로워 유닛(500)이 적어도 하나 이상 구비되어 이루어질 수 있다.

도 2의 최적 실시예가 바로 이러한 예시를 보여 주는 것으로서, 도 2의 실시예에서는, 상기 구동부(120)에 구비되는 상기 회전축(125)이 좌우 양측 방향으로 연장되어 2개 형성되며, 각각의 상기 회전축(125)마다 상기 블로워 유닛(500)이 1개씩 구비되어 이루어지게 된다. 즉 도 2의 실시예는 상기 블로워 유닛(500)이 2개(한 쌍) 구비되는 구성인 것이다.

물론 본 발명의 터보 블로워(100)가 이러한 형태로 한정되는 것은 아니며, 상기 회전축마다 상기 블로워 유닛이 2개씩 구비되도록 하여 전체적으로 상기 블로워 유닛이 4개 구비되는 구성을 형성할 수도 있다. 또는 하우징 내에 구동부가 2개 병렬로 구비되되, 각각의 구동부에 2개씩의 회전축이 구비되고, 각각의 회전축마다 블로워 유닛이 1개씩 구비되도록 하는 구성을 형성할 수도 있다. 이와 같이 본 발명의 터보 블로워(100)에 있어서 상기 블로워 유닛(500)의 개수나 배치 등은 사용자의 필요나 목적에 따라 다양하게 변경 실시될 수 있다.

한편 본 발명의 터보 블로워(100)는 상술한 바와 같이 가변 밸브(160)를 조절함으로써 배출되는 혼합 공기의 온도를 조절하는 원리를 살펴보면, 실질적으로 저온 공기의 양을 조절함으로써 온도를 조절하는 것이므로, 결과적으로 본 발명의 터보 블로워(100)에 의하면 배출되는 혼합 공기의 유량 자체도 조절 가능하다는 것을 알 수 있다.

일반적으로 터보 블로워에서 공기 배출 유량을 조절하기 위해서는 공기에 압력 및 속도 에너지를 부여하는 임펠러의 회전 속도, 즉 RPM을 조절하는 방식이 사용되었다. 그런데 고속 회전하는 임펠러에서의 RPM 변경은 상당한 충격을 유발할 수 있기 때문에, RPM의 변경 자체도 천천히 이루어지도록 세심하게 제어가 이루어져야 한다. 한편 저속에서 작동되는 임펠러의 경우 각부의 결합력 등과 같은 설계 요소의 요구 조건이 낮은 반면 고속에서 작동되는 임펠러의 경우에는 이러한 요구 조건이 높게 형성되며, 고속에서 작동되는 임펠러의 경우 부하 등을 고려할 때 가능한 한 중량이 적게 설계되는 것이 바람직한 등, 임펠러의 회전 속도 범위에 따라 최적의 설계 조건이 달라진다. 다시 말해 임펠러의 회전 속도 범위는 실질적으로 부품 설계 단계에서 어느 정도 결정되어 나오게 된다. 즉, 임펠러의 RPM 변경 가능 범위는 실질적으로는 제한적인 것으로, 이러한 한계에 의하여 기존의 터보 블로워의 경우 공기 배출 유량의 조절 범위 역시 (임펠러 RPM 변경 가능 범위에 상응하여 형성되기 때문에) 제한적으로 이루어졌던 문제가 있었다.

그러나 본 발명에 의하면, 상술한 바와 같이 임펠러 2개 및 가변 밸브를 사용하여 최종적으로 배출되는 공기의 온도와 더불어 유량 또한 조절할 수 있도록 이루어지기 때문에, 기존에 비하여 터보 블로워의 배출 용량 변경 가능 범위가 비약적으로 확장될 수 있게 되는 큰 효과를 얻을 수 있다. 도 2의 최적 실시예를 기반으로 할 경우, 2개의 가변 밸브를 조절하여 최대 턴다운(출력 저하)이 50%까지 가능하며, 더불어 구동부 즉 모터의 RPM을 조절함으로써 25% 정도의 추가 턴다운이 가능하여, 결과적으로 최대 75%까지의 턴다운이 가능하게 된다. 즉 도 2의 실시예와 같은 터보 블로워의 경우 출력 가능 범위가 (최대를 100%라 할 때) 25~100%로 형성되어, 기존의 터보 블로워로서는 전혀 얻을 수 없는 넓은 출력 범위를 얻을 수 있는 것이다.

기존에는 출력 범위에 맞추어 서로 다른 출력 범위를 가지는 터보 블로워를 여러 대 설치하거나, 또는 적은 출력 범위를 가지는 터보 블로워를 병렬 설치하여 운용하는 등의 불편함이 있었으나, 본 발명의 터보 블로워의 경우 상술한 바와 같이 터보 블로워의 출력 범위가 넓어짐에 따라 단 한 대의 터보 블로워만 가지고도 원하는 출력 범위 전체를 포괄할 수 있게 되어, 다수 개의 터보 블로워를 설치해야만 했던 데서 오는 최초 설치 비용 증가, 설치 부피 증가, 운용 비용 증가, 운용 및 제어의 불편함 등의 여러 가지 문제점을 원천적으로 일시에 해소할 수 있다.

본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 아니하며, 적용범위가 다양함은 물론이고, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이다.

100: (본 발명의) 다단 가변형 터보 블로워
110: 하우징
120: 구동부 125: 회전축
131: 외측 흡입로 132: 내측 흡입로
141: 외측 임펠러 142: 내측 임펠러
151: 외측 배출로 152: 내측 배출로
155: 혼합 배출로 160: 가변 밸브
161: 고정축 162: 개폐 도어
500: 블로워 유닛 550: 배출로

Claims (5)

1. 하우징(110);
   상기 하우징(110) 내에 구비되며 회전축(125)을 회전시키는 구동부(120);
   상기 하우징(110) 내부를 외부와 연통시키며, 상기 회전축(125)과 동축을 이루며 상기 회전축(125) 축방향과 나란하게 연장 형성되는 외측 흡입로(131);
   상기 하우징(110) 내부를 외부와 연통시키며, 상기 구동부(120)에 상응하는 위치에 통공 형태로 형성되는 내측 흡입로(132);
   상기 하우징(110) 내에 구비되며, 상기 회전축(125)에 구비되어, 상기 회전축 축방향의 일측으로부터 상기 외측 흡입로(131)를 통해 흘러온 공기를 흡입하도록 형성되는 외측 임펠러(141);
   상기 하우징(110) 내에 구비되며, 상기 회전축(125)에 상기 외측 임펠러(141)와 대칭되도록 상기 구동부(120) 측에 구비되어, 상기 회전축(125) 축방향의 타측으로부터 상기 내측 흡입로(132)를 통해 흘러와 상기 구동부(120) 주변을 통과하여 온 공기를 흡입하도록 형성되는 내측 임펠러(142);
   상기 외측 임펠러(141)에 상응하는 위치에 상기 회전축(125)과 수직한 방향으로 연장되도록 상기 하우징(110) 상에 구비되는 외측 배출로(151);
   상기 내측 임펠러(142)에 상응하는 위치에 상기 회전축(125)과 수직한 방향으로 연장되도록 상기 하우징(110) 상에 구비되는 내측 배출로(152);
   상기 외측 배출로(151) 및 상기 내측 배출로(152)와 연통되어 상기 외측 배출로(151)에서 토출되는 공기 및 상기 내측 배출로(152)에서 토출되는 공기를 혼합 배출하는 혼합 배출로(155);
   상기 외측 흡입로(131) 상에 개폐 정도를 조절 가능하게 구비되어 상기 외측 흡입로(131)로 유통되는 공기 유량을 조절하는 가변 밸브(160);
   를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 다단 가변형 터보 블로워.
   
2. 제 1항에 있어서, 상기 가변 밸브(160)는
   상기 외측 흡입로(131) 축방향에 수직한 방향으로 연장되어 상기 외측 흡입로(131) 상에 고정 구비되는 고정축(161), 상기 고정축(161)에 회전 가능하게 결합되어 회전 정도에 의해 상기 외측 흡입로(131)의 개폐 정도를 조절하도록 구비되는 개폐 도어(162)를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 다단 가변형 터보 블로워.
   
3. 제 1항에 있어서, 상기 터보 블로워(100)는
   상기 외측 흡입로(131), 상기 내측 흡입로(132), 상기 외측 임펠러(141), 상기 내측 임펠러(142), 상기 외측 배출로(151), 상기 내측 배출로(152), 상기 가변 밸브(160)로 이루어지는 블로워 유닛(500)이 적어도 하나 이상 구비되는 것을 특징으로 하는 다단 가변형 터보 블로워.
   
4. 제 3항에 있어서, 상기 터보 블로워(100)는
   상기 구동부(120)에 구비되는 상기 회전축(125)이 좌우 양측 방향으로 연장되어 2개 형성되며, 각각의 상기 회전축(125)마다 상기 블로워 유닛(500)이 1개씩 구비되어 이루어지는 것을 특징으로 하는 다단 가변형 터보 블로워.
   
5. 제 3항에 있어서, 상기 터보 블로워(100)는
   각각의 상기 블로워 유닛(500)에서 연장되는 각각의 상기 혼합 배출로(155)와 연통되어 각각의 상기 혼합 배출로(155)에서 토출되는 공기를 혼합 배출하는 배출로(550);
   를 더 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 다단 가변형 터보 블로워.

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