KR20210144231A

KR20210144231A - 터보블로워의 효율이 향상되는 냉각 구조로 형성된 터보블로워의 외함

Info

Publication number: KR20210144231A
Application number: KR1020200061275A
Authority: KR
Inventors: 박창진
Original assignee: 박창진
Priority date: 2020-05-22
Filing date: 2020-05-22
Publication date: 2021-11-30
Also published as: KR102369869B1

Abstract

본 발명은 터보블로워의 효율이 향상되는 냉각 구조로 형성된 터보블로워의 외함에 관한 것으로, 본체부의 일측에 형성되며, 터보블로워 및 열교환기가 구비되어 압축공기를 생성하는 제 1 공간부와, 상기 본체부의 타측에 형성되며, 외부 공기를 유입시켜 상기 제 1 공간부로 전달하는 제 2 공간부를 포함하되, 상기 제 2 공간부는, 일측에는 하부 일측이 개방된 제 1 격벽의 구획에 의해 형성되고, 제 1 흡기구를 통해 외부의 공기가 유입되어 제어부를 냉각시키는 제 1 흡기부와, 타측에는 상부 일측이 개방된 제 2 격벽의 구획에 의해 형성되고, 제 2 흡기구를 통해 외부의 공기가 유입되어 인버터를 냉각시키는 제 2 흡기부와, 상기 제 1 흡기부와 제 2 흡기부 사이에 형성되고 상기 제 1 흡기부와 제 2 흡기부를 냉각시킨 공기를 벨마우스 측으로 유입시켜 제 1 공간부 측으로 이송시키는 유입부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

터보블로워의 효율이 향상되는 냉각 구조로 형성된 터보블로워의 외함{Turbo blower packing with cooling structure that improves turbo blower efficiency}

본 발명은 터보블로워의 효율이 향상되는 냉각 구조로 형성된 터보블로워의 외함에 관한 것으로, 제 2 공간부에 복수의 격벽을 형성시켜 복수의 흡기구를 통해 외부로부터 유입되는 공기를 제어부 및 인버터 등의 전기 기기의 외부를 통과하면서 기기에서 발생하는 열을 냉각시킨 후 터보블로워로 유입되어 공정용 압축공기로 사용되어 압축비를 좋게 함으로써 전력소모 및 냉각효율을 증대시키기 위한 터보블로워의 효율이 향상되는 냉각 구조로 형성된 터보블로워의 외함에 관한 것이다.

잘 알려진 바와 같이, 터보 블로워는 모터의 회전력을 이용하여 임펠러를 고속으로 회전하여 외부로부터 공기를 유입하고 이를 이용하여 방출공기를 송풍시키는 장치를 뜻한다. 이러한 방출공기는 오폐수 정화장이나 처리장 등에 공급되며, 방출공기가 정화수 등에 유입되어 정화수의 용존 산소량을 향상시켜, 정화 효율을 증가시킬 수 있다.

종래의 터보 블로워는, 외함이나 하우징 등의 내부에 구비되고 외함이나 하우징의 내부의 공기를 유입하여 방출공기를 생성시킨다. 하지만, 외함의 내부에 구비된 터보 블로워 등과 같이 여러 장치가 구동되면서 발생되는 열에 의해 외함 내부의 공기의 온도가 증가되므로, 터보 블로워에 유입되는 공기는 고온의 열을 내포하고 있다.

고온의 공기가 터보 블로워에 유입됨에 따라, 터보블로워의 압축효율이 감소됨은 물론 공정용으로 사용되는 압축공기의 온도도 상대적으로 고온으로 배출되는 문제점이 있다.

한편, 터보모터는 규소 강판 등이 적층된 스테이터 코어, 코일 등으로 형성되어 전원을 공급받아 자력을 발생시키는 스테이터와, 스테이터의 자화에 의해 회전 운동을 하는 로터로 형성되는 것으로, 특히, 고속 터보모터는 고속 회전을 위해 교류 변환 장치가 사용될 수 있으므로, 필연적으로 전기적인 열이 발생할 수 있다. 이러한 전기적인 발열이 제거되지 않을 경우, 터보모터의 수명이 단축될 수 있고, 발열에 의한 화재 사고 등이 발생될 수 있다.

이에 따라 이러한 발열을 냉각시키기 위한 냉각 방식으로, 공기를 순환시켜 모터를 냉각시키는 공랭식 냉각 방식, 냉각수를 순환시켜 모터를 냉각시키는 수냉식 냉각 방식, 냉매가스와 공기를 이용한 냉각 방식 등이 주로 이용된다.

공랭식 냉각 방식은 모터의 일측에 냉각용 팬을 구비하거나 별도의 순환용 팬을 구비하여 공기를 공급함으로써 모터를 냉각시킬 수 있지만, 공기 자체의 열의 흡수율이 크지 않고, 냉각용 팬이 구비되어 있는 주변 환경의 온도가 높을 경우, 고온의 공기로써 모터를 냉각시키게 되므로 냉각 효율이 떨어지는 문제점이 있다.

또한, 수냉식 냉각 방식은 공기보다 열의 흡수율은 높지만, 열을 흡수한 물을 냉각시키기 위해 열교환기, 물탱크, 배관 등을 별도로 구비해야 하고, 터보 모터의 구성 장치의 대부분이 전원을 이용하는 장치인바, 물의 누수로 대형 사고 등이 발생될 수 있는 문제점이 내재되어 있다.

1. 한국등록특허 제10-1705781-0000호(2017.02.06.등록) 2. 한국등록특허 제10-0901386-0000호(2009.06.01.등록)

본 발명은 방출공기의 온도를 낮추고, 터보블로워의 압축비를 높이기 위해, 터보블로워가 구비되는 외함 내부의 고온의 공기를 이용하지 않고, 외부로부터 상온의 공기가 유입되도록 터보블로워가 구비되는 제 1 공간부와 외부 공기가 유입되는 제 2 공간부가 분리되어 형성되는 터보블로워의 효율이 향상되는 냉각 구조로 형성된 터보블로워의 외함을 제공하고자 한다.

또한, 본 발명은 제 2 공간부에 복수의 격벽을 형성시켜 복수의 흡기구를 통해 외부로부터 유입되는 냉각공기를 제어부 및 인버터와 접촉시킴으로써 전력소모 및 냉각효율을 증대시키기 위한 터보블로워의 효율이 향상되는 냉각 구조로 형성된 터보블로워의 외함을 제공하고자 한다.

또한, 본 발명은 구동되는 터보블로워의 온도를 감소시켜 압축비를 향상시키기 위해, 냉각제로서 냉매를 이용하도록 구비되는 터보모터를 포함하는 터보블로워의 효율이 향상되는 냉각 구조로 형성된 터보블로워의 외함을 제공하고자 한다.

본 발명의 실시예들의 목적은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

본 발명의 실시예에 따르면, 본체부의 일측에 형성되며, 터보블로워 및 열교환기가 구비되어 압축공기를 생성하는 제 1 공간부와, 상기 본체부의 타측에 형성되며, 외부 공기를 유입시켜 상기 제 1 공간부로 전달하는 제 2 공간부를 포함하되,

상기 제 2 공간부는,

일측에는 하부 일측이 개방된 제 1 격벽의 구획에 의해 형성되고, 제 1 흡기구를 통해 외부의 공기가 유입되어 제어부를 냉각시키는 제 1 흡기부와,

타측에는 상부 일측이 개방된 제 2 격벽의 구획에 의해 형성되고, 제 2 흡기구를 통해 외부의 공기가 유입되어 인버터를 냉각시키는 제 2 흡기부와,

상기 제 1 흡기부와 제 2 흡기부 사이에 형성되고 상기 제 1 흡기부와 제 2 흡기부를 냉각시킨 공기를 벨마우스 측으로 유입시켜 제 1 공간부 측으로 이송시키는 유입부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 제 1 공간부는,

냉각제로 냉매가 이용되며, 압축공기를 생성하는 상기 터보블로워와,

상기 터보블로워에서 배출되는 냉매를 액화시키는 상기 열교환기와,

상기 터보블로워에 결합되며, 상기 터보블로워에서 생성되는 상기 압축공기를 외부로 방출시키는 방풍관을 포함하되,

상기 열교환기는 상기 본체부의 일측면에 접하여 외부로부터 공기가 유입되도록 구비되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 본체부는,

외함본체와,

상기 본체부의 타측에 구비되어, 상기 제 2 공간부를 개폐시키는 외함도어와,

상기 열교환기에 외부의 공기가 유입되도록 상기 외함본체의 일측면에 형성되는 송풍팬과,

상기 외함본체의 상부면에 형성되며, 상기 방풍관이 연결되는 방풍구와,

상기 외함본체의 상부면에 형성되어 상기 외함본체 내부의 열을 배출시키는 열배출홀을 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 제 1 흡기구에 결합되는 제 1 흡기필터와,

상기 제 2 흡기구에 결합되는 제 2 흡기필터를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명은, 터보블로워가 구비되는 외함 내부의 고온의 공기를 이용하지 않고, 외부로부터 상온의 공기가 유입되도록 터보블로워가 구비되는 제 1 공간부와 외부 공기가 유입되는 제 2 공간부가 분리되어 형성하여, 터보블로워에서 생성되는 방출공기의 온도를 감소시키고, 터보블로워의 압축비를 증가시키는 효과가 있다.

또한, 본 발명은, 제 2 공간부에 복수의 격벽을 형성시켜 복수의 흡기구를 통해 외부로부터 유입되는 냉각공기를 제어부 및 인버터와 접촉시킴으로써 전력소모 및 냉각효율을 증대시키는 효과가 있다.

또한, 본 발명은, 냉각제로서 냉매를 이용하는 터보모터를 구비함으로써, 구동되는 터보블로워의 온도를 효과적으로 감소시키고, 터보블로워의 압축비를 향상시키는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 터보블로워의 효율이 향상되는 냉각 구조로 형성된 터보블로워의 외함을 예시한 도면이다.
도 2a는 본 발명의 일 실시예에 따른 터보블로워의 효율이 향상되는 냉각 구조로 형성된 터보블로워의 외함을 예시한 도면이다.
도 2b는 본 발명의 일 실시예에 따른 터보블로워의 효율이 향상되는 냉각 구조로 형성된 터보블로워의 외함을 예시한 도면이다.
도 3a는 본 발명의 일 실시예에 따른 터보블로워의 효율이 향상되는 냉각 구조로 형성된 터보블로워의 외함을 예시한 도면이다.
도 3b는 본 발명의 일 실시예에 따른 터보블로워의 효율이 향상되는 냉각 구조로 형성된 터보블로워의 외함을 예시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 터보블로워의 효율이 향상되는 냉각 구조로 형성된 터보블로워의 외함을 설명하는 도면이다.

본 발명의 실시예들에 대한 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.

본 발명의 실시예들을 설명함에 있어서 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다. 그리고 후술되는 용어들은 본 발명의 실시예에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 터보블로워의 효율이 향상되는 냉각 구조로 형성된 터보블로워의 외함을 예시한 도면이고, 도 2a는 본 발명의 일 실시예에 따른 터보블로워의 효율이 향상되는 냉각 구조로 형성된 터보블로워의 외함을 예시한 도면이며, 도 2b는 본 발명의 일 실시예에 따른 터보블로워의 효율이 향상되는 냉각 구조로 형성된 터보블로워의 외함을 예시한 도면이고, 도 3a는 본 발명의 일 실시예에 따른 터보블로워의 효율이 향상되는 냉각 구조로 형성된 터보블로워의 외함을 예시한 도면이며, 도 3b는 본 발명의 일 실시예에 따른 터보블로워의 효율이 향상되는 냉각 구조로 형성된 터보블로워의 외함을 예시한 도면이고, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 터보블로워의 효율이 향상되는 냉각 구조로 형성된 터보블로워의 외함을 설명하는 도면이다.

도 1 내지 도 4를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 터보블로워의 효율이 향상되는 냉각 구조로 형성된 터보블로워의 외함는 본체부(100), 제 1 공간부(200), 제 2 공간부(300) 등을 포함할 수 있다.

본체부(100)는 본 발명의 실시예에 따른 터보블로워의 효율이 향상되는 냉각 구조로 형성된 터보블로워의 외함의 본체로서, 외함본체(101), 외함도어(102), 열교환기(103), 방풍구(104), 열배출홀(105) 등을 포함할 수 있다.

본체부(100)의 일측에 제 1 공간부(200)가 형성되며, 본체부(100)의 타측에 제 2 공간부(300)가 형성된다.

외함본체(101)는 본체부(100)의 몸체로서, 제 1 공간부(200)가 형성되는 본체부(100) 일측의 외함본체(101)는 투명 소재로 형성되어, 내부에 구비된 구성의 상태를 확인할 수 있으며, 개폐식으로 제작되어 터보블로워와 그 부속 부분품의 안장으로 사용이 용이하도록 형성할 수 있다.

외함도어(102)는 본체부(100)의 타측에 구비되며, 제 2 공간부(300)를 개폐하는 역할을 수행한다.

여기에서, 제 2 공간부(300)는 제 1 흡기구(311), 제 2 흡기구(321)를 통해 외부 공기를 유입시키는바, 터보블로워의 가동시, 외함도어(102)는 폐쇄될 수 있다.

또한, 외함도어(102)의 전면에 제 2 공간부(300)의 내부를 확인할 수 있도록 가시창(도면부호 생략) 등이 형성될 수 있다.

열교환기(103)는 송풍팬(202)에 외부의 공기가 유입되도록 외함본체(101)의 일측면에 형성되는 것으로, 상기 송풍팬(202)에 의해 유입된 공기를 이용하여 열교환기(103)가 터보블로워(201)에서 배출된 기체냉매를 응축시키 후 외부로 배출할 수 있다.

또한, 기체상태의 냉매를 액체상태의 냉매로 변환시키기 위하여 사용된 공기는 터보블로워(201) 및 그 부분품과 압축공기의 유로에서 발생되는 열을 냉각시킨 후 열배출홀(105)를 통하여 터보블로워 외함의 외부로 배출된다.

방풍구(104)는 외함본체(101)의 상부면에 형성되며, 방풍관(203)이 연결되는 것으로, 방풍구(104)를 통해 터보블로워(201)에서 생성된 압축공기가 외부로 배출된다.

열배출홀(105)은 외함본체(101)의 상부면에 형성되어 외함본체(101) 내부의 열을 배출시키는 것이다.

외함본체(101)의 내부에 구비되어 있는 터보블로워(201), 열교환기(103), 송풍팬(202), 펌프(205), 터보블로워(201)에서 생성된 공기의 유로 등의 구성에서 발산되는 열이 외부로 배출되지 않고 외함본체(101) 내부에 머무르게 될 경우, 터보블로워(201) 등의 구성의 온도가 더욱 상승될 수 있어 작동효율이 감소될 수 있음과 동시에 방풍구를 통해 배출되는 압축공기의 온도가 상승하게 된다.

이를 방지하기 위해, 외함본체(101)의 상부면에 복수 개의 열배출홀(105)을 구비하여 내부의 열을 상기 송풍팬(202)에 의하여 유입된 공기를 통해 외부로 방출시킬 수 있다.

제 1 공간부(200)는 본체부(100)의 일측에 형성되며, 터보블로워(201) 및 열교환기(103)가 구비되어 압축공기를 생성하는 것으로, 터보블로워(201), 열교환기(103), 송풍팬(202), 방풍관(203), 수액기(204), 펌프(205) 등을 포함할 수 있다.

터보블로워(201)는 냉각제로 냉매가 이용되며, 방출공기를 생성하는 것으로, 터보모터(201a)를 이용하여 압축공기를 생성하고 생성된 압축공기를 방풍관으로 유동시키는 역할을 수행한다.

여기에서, 터보모터(201a)는 냉매를 이용하여 터보모터(201a)의 스테이터가 냉각되도록 구비되는 것으로, 스테이터가 냉매에 침지되어 형성될 수 있으며, 스테이터의 내부로 유입된 냉매는 냉매유로를 통해 이동하면서, 스테이터를 냉각시킬 수 있다.

스테이터를 냉각시켜 일부 기화된 냉매는 터보모터(201a)의 외부로 배출되고, 열교환기(103), 수액기(204), 펌프(205) 등을 따라 순환되면서 다시 액체 상태로 전환되어 터보모터(201a)로 유입되어 터보모터(201a)를 냉각시키는데 다시 이용될 수 있다.

한편, 터보모터(201a)를 냉각하는데 이용되는 냉매는 일정 온도 이상에서 기체로 기화되고 일정 온도 이하에서 액체로 액화되며, 절연성, 비가연성, 비폭발성 등의 물질이 사용될 수 있는데, 일반적으로 냉동기에 사용되는 냉매인 R-22, R-134a 등이 사용될 수 있고, 가연성, 폭발성 등이 있는 CO2 냉매 등은 사용될 수 없다.

R-22는 프레온 냉매의 일종으로, 냉동 능력은 프레온 냉매 중 가장 우수하며, 소형 장치부터 대형 장치까지 폭넓게 사용될 수 있다. 특히, 왕복동식 에어컨 등에 주로 사용되고, 저온용 냉동장치에도 사용될 수 있다. 다만, 프레온 냉매는 오존층을 파괴하고 지구온난화에 영향을 미치며, 수분이 침투하면 금속에 대한 부식성이 있다.

또한, 134a는 R-12 대체 냉매로 개발된 냉매로 무색투명의 비가연성의 성질이 있다. 주로 냉장고나 자동차 에어컨용으로 사용되고, 분자 중에 염소를 포함하고 있지 않아서 오존층 파괴지수는 없지만 지구 온난화 지수는 높다.

사용되는 냉매는 1.증발력이 대기압보다 높고 상온에서 응축력이 낮고, 2. 증발잠열이 크며, 액체상태의 비열이 작고, 3. 화학적으로 안정하고 4. 열전도도가 높으며 5. 불활성으로 금속과 화학적인 반응이 없으며 6. 전기 저항성이 크며 절연성이 좋고 7. 인화성, 폭발성이 없으며, 8 오존층 붕괴와 지구 온난화에 영향을 주지 않거나 최소화할 수 있는 냉매를 사용할 수 있다.

일반적으로 터보블로워는 터보블로워가 구비된 하우징(또는 외함) 등의 내부 공기를 이용하여 압축공기를 생성한다. 터보블로워가 구비된 하우징(또는 외함) 등의 내부는 터보모터 등의 구성에서 발산되는 열로 인해 고온의 공기가 유동되고 있어 고온의 공기가 터보모터에 유입되는바, 터모보터 자체의 온도가 더욱 상승되고, 이로 인해 터보블로워의 압축비가 떨어질 뿐만 아니라, 배출되는 압축공기도 고온을 방출될 수 있다. 이 경우, 배출되는 압축공기의 온도는 약 100도 내지 110도의 고온으로 이러한 압축공기가 오폐수 정화장의 정화수에 공급될 경우, 압축공기는 정화수에 충분한 양의 산소를 공급하지 못한 상태로, 바로 수면으로 상승되어 소멸될 수 있다.

하지만, 본 발명의 실시예에 따른 터보블로워(201)는, 터보블로워(201)가 구비된 공간과는 별도의 공간에 형성된 벨마우스(331)를 통해, 외부로부터 유입된 신선한 공기를 터보모터(201a)로 유입하여 압축공기를 형성시킬 수 있다.

또한, 터보모터(201a)를 냉각시키기 위해 이용된 냉매는 기화되어 기체냉매가 됨으로 이를 응축하기 위하여 열교환기(103)를 통해 외부로부터 직접 유입된 공기는 터보모터(201a)를 이용하여 열교환을 시켜 냉각시킬 수 있으므로, 외함본체(101) 내부의 구성에 의해 가열된 공기는 방출공기를 생성하는 과정 중에 이용되지 않는다.

상술한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 터보블로워(201)는, 외부에 유입된 공기를 바로 이용하여 압축공기를 생성시키고 기화된 냉매를 냉각시키므로, 터보모터(201a)가 가동되는 동안 자체의 온도 상승폭도 감소될 수 있고, 생성되는 압축공기의 온도도 낮출 수 있다.

이에 따라, 터보블로워(201)에서 생성되는 방출공기는 약 70도 내지 75도의 온도로 배출되어, 오폐수 정화장의 정화수 등에 공급되어, 정화수 등에 충분한 양의 산소를 공급시킬 수 있으므로, 정화수의 용존산소량을 증가시킬 수 있다.

열교환기(103)는 본체부(100)의 일측면에 접하여 외부로부터 공기가 유입되도록 구성되는 것으로, 본체부(100)의 일측면에 형성된 송풍팬(202)을 통해 공기를 공급받을 수 있다.

열교환기(103)는 터보모터(201a)를 통과하면서 기화된 냉매를 냉각시켜 액체 상태의 냉매로 액화시키는 것으로, 열교환 튜브(202a), 열교환 팬(202b) 등을 포함할 수 있다.

열교환 튜브(202a)는 기체 상태의 냉매가 통과하면서, 열교환 팬(202b)에 의해 냉매의 열이 발산됨에 따라 액체 상태의 냉매로 상변화할 수 있는 것으로, 효율적인 열교환을 위해 열교환 튜브(202a)는 마이크로 채널 등으로 구비될 수 있다.

기존의 냉각 장치는, 저온저압의 액체 상태의 냉매를 압축기를 통해 고온고압의 기체로 전환시켜 응축기를 통해 고온고압의 기체로 전환시킨 후, 팽창밸브 등을 통해 저온저압의 액체로 변환시켜 냉매로서 사용한다.

하지만, 본 발명에서 냉매는 터보모터(201a)에 유입되어 터보모터(201a)를 냉각시키면서 온도가 약 2도 내지 10도 상승하게 되고 응축기 역할을 하는 열교환기(103)에 의해 액체 상태로 상변화될 수 있으므로, 압축기, 팽창밸브 등의 역할이 생략될 수 있다.

터보모터(201a)를 통과하며 약 2도 내지 10도 가량 온도가 상승된 냉매는 열교환 튜브(202a)를 거치면서 약 2도 내지 10도 가량 온도가 하강될 수 있다.

열교환 팬(202b)은 열교환 튜브(202a)를 통과하는 냉매에 공기를 공급하여 기체 상태의 냉매를 냉각시키는 것으로, 열교환 튜브(202a) 내의 냉매의 열을 산열시키기 위해 적어도 하나 이상으로 구비될 수 있다.

방풍관(203)은 터보블로워(201)에 결합되며, 터보블로워(201)에서 생성되는 압축공기를 외부로 방출시키는 것으로, 말단부가 방풍구(104)에 결합되어 방풍구(104)를 통해 압축공기를 외부로 배출시킬 수 있다.

또한, 방풍관(203)에 방풍밸브(203a)가 구비되어, 방출공기의 흐름을 조절할 수 있다.

상술하면, 평상시에 방풍밸브(203a)가 개방되어 공기가 방풍구(104)로 유동되는 것을 저지하고, 공기가 외함본체(101)의 내측으로 유동되어 열배출홀(105) 등을 통해 배출될 수 있다.

반면에, 터보모터(201a)가 가동되어 방출공기가 생성되는 경우, 방풍밸브(203a)는 차단되고 생성된 압축공기는 방풍구(104)로 유동되어 배출될 수 있다.

한편, 압축공기가 방풍구(104)를 통해 배출되는 동안, 터보모터(201a)에서 지속적으로 생성되는 압축공기가 방풍구(104)를 통해 원활하게 배출되지 못할 경우, 지속적으로 생성되는 압축공기로 인해 방풍관(203) 내에서 압축공기가 적체되는 현상 등이 발생될 수 있다.

이러한 경우, 적체된 압축공기의 압력으로 인해 압축공기가 오히려 터보모터(201a) 방향으로 역류하는 서징(surging) 현상이 발생될 수 있다. 이로 인해, 역류하는 압축공기로 인해 터보모터(201a)의 효율에 저해되거나 터보모터(201a)의 부품이 손상되는 문제점이 발생될 수 있다.

이러한 서징 현상을 방지하기 위해, 서징 현상으로 인해 압축공기가 역류될 경우, 방풍밸브(203a)가 개방되어 역류하는 압축공기가 터보모터(203a)로 유동되는 것을 저지시킬 수 있다.

또한, 방풍관(203)에는 방풍소음기(203b)가 결합되어 방풍관(203), 방풍밸프(203a) 등으로부터 발생되는 진동 소음 등이 제거될 수 있다.

수액기(204)는 열교환기(103)로부터 냉매가 유입되어 저장되는 것으로, 수액용기(204a), 필터 드라이어(204b) 등이 포함될 수 있다.

기체 상태의 냉매는 열교환기(103)를 통과하면서 액체 상태의 냉매로 상변화될 수 있지만, 열교환기(103)를 통과하더라도 상변화되지 못한 기체 상태의 냉매가 잔존할 수 있다. 이와 같이 상변화하지 못한 기체 상태의 냉매는 터보모터(201a)에 공급될 수 없으므로 열교환기(103)를 통과한 냉매는 수액용기(204a)에 저장되면서 기체 상태의 냉매와 액체 상태의 냉매로 분리될 수 있다.

수액용기(204a)는 냉매가 중력 방향으로 유동하면서 기체 상태의 냉매와 액체 상태의 냉매로 분리되도록 냉매의 유입구가 유출구보다 상부에 형성될 수 있다. 즉, 유입구로 유입된 냉매는 중력 방향인 하방으로 낙하하면서 질량이 상대적으로 무거운 액체 상태의 냉매는 수액용기(204a)의 하부에 축적될 수 있고, 질량이 상대적으로 가벼운 기체 상태의 냉매는 수액용기(204a)의 상부에 잔존함으로써, 기체 상체의 냉매와 액체 상태의 냉매로 분리될 수 있다. 이와 같이, 수액용기(204a)의 하부에 축적되는 액체 상태의 냉매는 터보모터(201a)에 공급될 수 있도록 수액용기(204a)에 저장될 수 있다.

필터 드라이어(204b)는 수액용기(204a)로부터 유출되는 냉매에 존재하는 불순물을 필터링하는 것으로, 펌프(205)에 냉매가 공급되기 전, 터보모터(201a), 펌프(205) 등의 구동에 오작동을 발생시킬 수 있는 냉매 속에 잔존하는 물질 등이 제거될 수 있다.

펌프(205)는 수액기(204)로부터 전달되는 냉매를 순환시켜 터보모터(201a)에 공급하는 것으로, 냉매펌프(205a), 펌프모터(205b), 냉매관(205c), 사이트글래스(205d) 등을 포함할 수 있다.

냉매펌프(205a)는 냉매가 터보모터(201a)에 공급되도록 냉매를 수송하는 것이다.

펌프모터(205b)는 냉매펌프(205a)와 회전축을 결합되어 냉매펌프(205a)에 동력을 제공하는 것이다.

냉매관(205c)은 터보모터(201a)에 공급되는 냉매가 유동되고, 냉매가 통과하면서 냉매펌프(205a)와 펌프모터(205b)의 열을 냉각시키는 것으로, 냉매펌프(205a)와 펌프모터(205b)에 인접하여 구비될 수 있다.

액체 상태의 냉매는 냉매펌프(205a)의 수송에 의해 냉매펌프(205a)와 펌프모터(205b)에 인접하여 형성된 냉매관(205c)을 통과하면서 냉매펌프(205a)와 펌프모터(205b)에서 발생되는 열을 흡수할 수 있다. 냉매가 냉매펌프(205a)와 펌프모터(205b)의 열을 흡수하여 냉매펌프(205b)와 펌프모터(205b)를 냉각시키면서, 냉매의 온도는 약 1도 내지 2도 상승될 수 있는바, 냉매가 펌프(205)를 냉각시키더라도 액체 상태를 유지하면서 펌프(205)를 통과하여 터보모터(201a)에 공급될 수 있다.

싸이트글래스(205d)는 냉매관(205c)으로부터 유출되는 냉매를 관찰 가능하도록 구비되는 것으로, 냉매관(205c)에서 유출되는 냉매의 유동을 육안으로 관찰함으로써, 냉매가 터보모터(201a)로 원활하게 유입되는지 관찰할 수 있다.

제 2 공간부(300)는 본체부(100)의 타측에 형성되며, 외부 공기를 유입시켜 제 1 공간부(200)로 전달하는 역할을 수행하는 것으로, 제 1 흡기부(310), 제 2 흡기부(320), 유입부(330), 제 1 격벽(340), 제 2 격벽(350) 등을 포함할 수 있다.

제 1 흡기부(310)는 제 2 공간부(300)의 일측에 형성되며, 외부에서 공기가 유입된 공기를 유입부(330)로 전달하는 역할을 수행하며, 제 1 흡기구(311), 제 1 흡기필터(312), 제어부(313) 등을 포함할 수 있다.

제 1 흡기구(311)는 제 2 공간부(300)가 형성되는 외함본체(101)의 일측면에 형성되는 것으로, 외부로부터 제 1 흡기부(310)로 공기가 유입되는 통로의 역할을 수행한다.

제 1 흡기구(311)를 통해 유입된 공기의 제 1 흡기부(310) 내에서의 흐름에 관해서는 후술하도록 한다.

제 1 흡기필터(312)는 제 1 흡기구(311)에 결합되어 외부에서 유입되는 공기에 포함되어 있는 이물질 등을 필터링하는 역할을 수행한다.

본 발명의 실시예에 따른 터보블로워(201)는 내부로 외부의 공기가 직접 유입되는바, 외부의 이물질 등으로 인해 터보블로워(201) 등의 구성이 파손되는 것을 방지할 수 있다.

또한, 제 1 흡기부(310)에 제어부(313)가 형성될 수 있다. 여기에서, 제어부(314)는 터보블로워(201), 열교환기(103) 등의 전체 구성의 작동을 제어하는 것으로, PLC 제어가 수행될 수 있다.

특히, 제어부(313)는 외함도어(102)의 전면에 구비된 가시창(도면부호 생략)과 위치적으로 대응되도록 형성됨에 따라, 가시창을 통해 터보블로워(201)가 구동되는 상태를 확인할 수 있다.

제 2 흡기부(320)는 제 2 공간부(300)의 타측에 형성되며, 외부에서 공기가 유입된 공기를 유입부(330)로 전달하는 역할을 수행하며, 제 2 흡기구(321), 제 2 흡기필터(322), 인버터(323) 등을 포함할 수 있다.

제 2 흡기구(321)는 제 2 공간부(300)가 형성되는 외함본체(101)의 타측면에 형성되는 것으로, 외부로부터 제 2 흡기부(320)로 공기가 유입되는 통로의 역할을 수행한다.

제 2 흡기구(321)를 통해 유입된 공기의 제 2 흡기부(320) 내에서의 흐름에 관해서는 후술하도록 한다.

제 2 흡기필터(322)는 제 2 흡기구(321)에 결합되어 외부에서 유입되는 공기에 포함되어 있는 이물질 등을 필터링하는 역할을 수행한다.

인버터(323)는 제 2 흡기부(320)에 구비되는 것으로, 외부로부터 직류전력을 공급받아 교류전력으로 변환하여 터보모터(201a)에 공급하는 역할을 수행한다.

여기에서, 인버터(323)는 복수의 냉각용 팬과, 인버터 냉각핀(도시 생략)이 구비됨에 따라, 제 2 흡기구(321)에서 유입되는 외부 공기는 인버터 냉각핀을 통과하면서 인버터(323)에서 발생되는 열을 냉각시키며, 유입부(330)로 유동되는데 상기 냉각용 팬(도시 생략)에 의해 온도가 상승되는 인버터(323)를 부가적으로 냉각시킬 수 있으며, 통상 상기 인버터 냉각핀에 의해 냉각이 이루어 지므로 상기 냉각용 팬의 구동 횟수를 줄여 에너지를 절감할 수 있다.

유입부(330)는 제 1 흡기부(310)와 제 2 흡기부(320)의 사이에 형성되며, 제 1 흡기부(310) 및 제 2 흡기부(320)로부터 유동되는 공기를 제 1 공간부(200)로 유입시키는 역할을 수행하며, 벨마우스(331), 전자기장치(332) 등을 포함할 수 있다.

벨마우스(331)는 상기 제 1 격벽(340)과 제 2 격벽(350) 사이의 공간에 설치되며, 제 1 흡기부(310) 및 제 2 흡기부(320)로부터 유동된 공기를 제 1 공간부(200)로 유입시키는 것으로, 터보블로워(201)는 제 1 공간부(200)에서 벨마우스(331)와 결함됨으로써, 벨마우스(331)를 통해 외부의 공기를 직접 공급받을 수 있다.

전자기장치(332)는 제어부(313)를 통해 제어되는 터보블로워(201)의 전자기의 유동을 담당하도록 구비될 수 있다.

제 1 격벽(340)은 제 1 흡기부(310)와 유입부(330)를 구획하도록 구비되는 것으로, 제 1 격벽(340)의 하부는 개방되도록 형성됨에 따라, 제 1 흡기구(311)를 통해 유입된 외부의 공기가 제 1 격벽(340)의 개방된 하부를 통과하여, 유입부(330)로 유동될 수 있다.

또한, 제 1 격벽(340)에 흡음제(도시 생략)가 구비되어, 제 1 공간부(200) 내부의 소음이 외함본체(101)의 외부로 노출되는 것을 감소시킬 수 있다.

제 2 격벽(350)은 제 2 흡기부(320)와 유입부(330)를 구획하도록 구비되는 것으로, 제 2 격벽(350)의 상부는 개방되도록 형성됨에 따라, 제 2 흡기구(321)를 통해 유입된 외부의 공기가 제 2 격벽(350)의 개방된 상부를 통과하여, 유입부(330)로 유동될 수 있다.

여기에서, 제 1 격벽(340)과 제 2 격벽(350)에 동일한 위치의 부분이 개방될 경우(예를 들면, 제 1 격벽(340)의 상부 및 제 2 격벽(350)의 상부가 개방되도록 형성되거나, 제 1 격벽(340)의 하부 및 제 2 격벽(350)의 하부가 개방되도록 형성되는 경우), 유입부(330)의 양 측에 형성된 제 1 흡기부(310)와 제 2 흡기부(320)에서 유입되는 공기가 상호 충돌되거나 와류 등이 발생됨에 따라, 외부 공기가 제 1 공간부(200)로 원활하게 유입되지 못할 수 있다.

반면에, 제 1 격벽(340)과는 상이하게 제 2 격벽(350)의 상부가 개방되도록 형성되는 경우, 유입부(330)에서 외부 공기가 공급되는 위치가 상이하므로, 외부 공기는 벨마우스(331)를 통해 제 1 공간부(200)로 원활하게 공급될 수 있다.

또한, 제 2 격벽(350)에 흡음제(도시 생략)가 구비되어, 제 1 공간부(200) 내부의 소음이 외함본체(101)의 외부로 노출되는 것을 감소시킬 수 있다.

아울러, 상기 제 1 격벽(340) 및 제 2 격벽(350) 일측 단면에 상기 유입부(330) 측으로 지그재그 돌출된 흡음플레이트(P)가 더 설치될 수 있다. 상기 흡음플레이트(P)는 외부로 부터 유입되는 공기가 상기 벨마우스(331) 측으로 유입시 발생되는 소음을 지그재그 형태의 돌출된 구조에 의해 흡음되어 소음을 줄일 수 있는 효과가 있다. 또한, 상기 흡음플레이트(P)는 평판형으로 형성되거나 물결형으로 형성되어 소음을 흡음시킬 수 있다.

상술한 바와 같이, 제 1 흡기부(310), 제 2 흡기부(320), 유입부(330), 제 1 격벽(340), 제 2 격벽(350) 등이 구비되는 경우, 외부 공기의 흐름은 다음과 같다.

제 1 흡기구(311)를 통해 유입된 외부의 공기는 제 1 격벽(340)의 하부를 통해 유입부(330)로 유입되고, 벨마우스(331)를 통해 제 1 공간부(200)로 공급될 수 있으며, 제 2 흡기구(321)를 통해 유입된 외부의 공기는 제 2 격벽(350)의 상부를 통해 유입부(330)로 유입되고, 벨마우스(331)를 통해 제 1 공간부(200)로 공급될 수 있다.

이에 따라, 외부의 공기는 효과적으로 제 2 공간부(300)에 유입되어, 제 2 공간부(300) 내부에서 충돌되지 않고, 벨마우스(331)를 통해 제 1 공간부(200)의 터보블로워(201)로 유입될 수 있다.

이하에서는, 본 발명인 터보블로워의 효율이 향상되는 냉각 구조로 형성된 터보블로워의 외함의 냉각효율을 비교하기 위해 비교대상과 실험한 결과이다.

먼저, 터보블로워는 동일사양(모터출력 : 75 kw, 토출공기의 압력 : 약 0.6 bar로 설정)으로 제작되어 본 발명인 공랭식과 냉매가스를 동시에 적용된 터보블로워 외함 구조와, 비교대상인 공랭식의 터보블로워 외함 구조를 적용하여 실험하였으며, 대기온도 22 ~ 36 ℃ 조건에서, 가동시간 약 1,560 hr 동안 실험하였고, 약 2시간 마다 전기 사용량과, 토출공기의 온도를 측정하여 평균값을 산출하여 본 발명과 비교대상을 비교하였다.

	본 발명	비교대상
전기 사용량(kw)	90,480	95,628
토출공기 온도(℃)	72 ~ 75	78 ~ 82

표 1과 같이, 본 발명의 전기 사용량은 90,480 kw로 측정되었으며, 비교대상의 전기 사용량은 95,682 kw로 측정되어 본 발명의 전기 사용량이 비교대상의 전기 사용량 보다 약 5,148 kw 절감되어 전력소모(열 발생으로 인한 제어부의 기판 냉각장치 및 인버터의 후면 냉각장치의 가동)된 것을 확인할 수 있었다.

또한, 본 발명의 토출공기 온도는 72 ~ 75 ℃로 측정되었으며, 비교대상의 토출공기 온도는 78 ~ 82 ℃로 측정되어 본 발명의 토출공기 온도가 비교대상의 토출공기 온도 보다 6 ~ 7 ℃ 높은 것을 확인할 수 있었다.

이러한 결과는, 공랭식과 냉매가스를 동시 적용된 본 발명은, 공랭식의 비교대상에 비해, 냉각효율이 증대됨을 확인할 수 있었으며, 이에 비해, 비교대상은 냉각효율이 현저히 떨어짐을 확인할 수 있었다.

따라서, 본 발명은, 제 2 공간부에 복수의 격벽을 형성시켜 복수의 흡기구를 통해 외부로부터 유입되는 냉각공기를 제어부 및 인버터와 접촉시킴으로써 전력소모 및 냉각효율을 증대시키는 효과가 있다.

이상의 설명에서는 본 발명의 다양한 실시예들을 제시하여 설명하였으나 본 발명이 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능함을 쉽게 알 수 있을 것이다.

100 : 본체부 101 : 외함본체
102 : 외함도어 103 : 열교환기
104 : 방풍구 105 : 열배출홀
200 : 제 1 공간부 201 : 터보블로워
202 : 송풍팬 203 : 방풍관
204 : 수액기 205 : 펌프
300 : 제 2 공간부 310 : 제 1 흡기부
311 : 제 1 흡기구 312 : 제 1 흡기필터
313 : 제어부 320 : 제 2 흡기부
321 : 제 2 흡기구 322 : 제 2 흡기필터
323 : 인버터 330 : 유입부
331 : 벨마우스 332 : 전자기장치
340 : 제 1 격벽 350 : 제 2 격벽

Claims

본체부의 일측에 형성되며 터보블로워 및 열교환기가 구비되어 압축공기를 생성하는 제 1 공간부와, 상기 본체부의 타측에 형성되며 외부 공기를 유입시켜 상기 제 1 공간부로 전달하는 제 2 공간부를 포함하되,
상기 제 2 공간부는,
일측에는 하부 일측이 개방된 제 1 격벽의 구획에 의해 형성되고, 제 1 흡기구를 통해 외부의 공기가 유입되어 제어부를 냉각시키는 제 1 흡기부와,
타측에는 상부 일측이 개방된 제 2 격벽의 구획에 의해 형성되고, 제 2 흡기구를 통해 외부의 공기가 유입되어 인버터를 냉각시키는 제 2 흡기부와,
상기 제 1 흡기부와 제 2 흡기부 사이에 형성되고 상기 제 1 흡기부와 제 2 흡기부를 냉각시킨 공기를 벨마우스 측으로 유입시켜 제 1 공간부 측으로 이송시키는 유입부를 포함하는 것을 특징으로 하는 터보블로워의 효율이 향상되는 냉각 구조로 형성된 터보블로워의 외함.
제 1 항에 있어서,
상기 제 1 공간부는,
냉각제로 냉매가 이용되며, 압축공기를 생성하는 상기 터보블로워와,
상기 터보블로워에서 배출되는 냉매를 액화시키는 상기 열교환기와,
상기 터보블로워에 결합되며, 상기 터보블로워에서 생성되는 상기 압축공기를 외부로 방출시키는 방풍관을 포함하되,
상기 열교환기는 상기 본체부의 일측면에 접하여 외부로부터 공기가 유입되도록 구비되는 것을 특징으로 하는 터보블로워의 효율이 향상되는 냉각 구조로 형성된 터보블로워의 외함.
제 1 항에 있어서,
상기 본체부는,
외함본체와,
상기 본체부의 타측에 구비되어, 상기 제 2 공간부를 개폐시키는 외함도어와,
상기 열교환기에 외부의 공기가 유입되도록 상기 외함본체의 일측면에 형성되는 송풍팬과,
상기 외함본체의 상부면에 형성되며, 상기 방풍관이 연결되는 방풍구와,
상기 외함본체의 상부면에 형성되어 상기 외함본체 내부의 열을 배출시키는 열배출홀을 포함하는 것을 특징으로 하는 터보블로워의 효율이 향상되는 냉각 구조로 형성된 터보블로워의 외함.
제 1 항에 있어서,
상기 제 1 흡기구에 결합되는 제 1 흡기필터와,
상기 제 2 흡기구에 결합되는 제 2 흡기필터를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 터보블로워의 효율이 향상되는 냉각 구조로 형성된 터보블로워의 외함.