KR102633244B1 - 실속 인지 장치 및 이를 포함하는 축류 송풍기 - Google Patents

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최영석
김용인
이경용
양현모
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한국생산기술연구원
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Abstract

실속 인지 장치가 개시된다. 본 발명의 일 측면에 따른 실속 인지 장치는 케이싱 및 상기 케이싱의 내부에서 회전축을 중심으로 회전하는 블레이드를 포함하는 축류 송풍기에 설치되어 실속 현상을 감지하는 실속 인지 장치로서, 상기 블레이드의 앞 부분에 상기 블레이드와 이격 배치되며, 상기 회전축과 평행한 중심축을 중심으로 회전 가능하도록 상기 케이싱에 설치되는 회전 플레이트; 상기 회전 플레이트의 회전 각도 정보를 측정하는 센서부; 및 상기 회전 각도 정보를 기초로 상기 실속 현상의 발생 또는 정도를 판단하는 제어부;를 포함할 수 있다.

Description

실속 인지 장치 및 이를 포함하는 축류 송풍기{Stall recognition device and axial flow blower including same}
본 발명은 실속 인지 장치 및 이를 포함하는 축류 송풍기에 관한 것으로, 보다 상세하게는 축류 송풍기 내 실속 현상을 감지하기 위한 실속 인지 장치 및 이를 포함하는 축류 송풍기에 관한 것이다.
축류 송풍기 또는 축류 팬(Axial fan)은 회전축을 중심으로 반경 방향으로 설치된 복수의 날개(블레이드)를 회전축을 중심으로 회전시킴으로써 유체를 회전축 방향으로 유동시킬 수 있다.
이러한 축류 송풍기는 다른 종류의 송풍기 또는 팬과 비교하여 고유량의 유체를 공급할 수 있으며, 전동기와 직결할 수 있으므로 관로에 용이하게 설치할 수 있는 장점이 있다.
한편, 축류 송풍기는 특정 유량 영역, 특히 저유량 영역에서 유동각과 날개각의 차이로 인하여 유동이 날개의 형상을 잘 따라가지 못하고 날개 표면으로부터 분리되어 소용돌이 흐름을 형성하는 실속(Stall) 현상이 발생될 수 있다. 이와 같은 실속 현상은 케이싱 내부 유동장에서, 역류(backflow) 및 선회실속(rotating stall)으로 구성되는 강한 재순환 유동(recirculating flow)을 형성함으로써, 소음과 진동을 유발하여 축류 송풍기의 성능을 저하시키는 것으로 알려져 있다.
따라서, 실속 현상에 의한 축류 송풍기의 성능 저하 및 내구성 약화를 방지하기 위해서는 상기 실속 현상을 조기에 감지하여 선제적인 조치를 취하는 것이 필요하다.
관련하여, 대한민국 등록특허 제1466267 호는 실속 현상을 감지할 수 있는 스톨 감지 장치에 대하여 개시하고 있다. 그러나, 상기 스톨 감지 장치를 포함한 대부분의 감지 장치의 경우, 재순환 유동 중에서 케이싱의 반경 방향으로 형성되는 역류(backflow) 성분에만 초점을 맞추고 있을 뿐, 케이싱의 원주 방향으로 형성되는 선회실속(rotating stall)에 대해서는 전혀 감지할 수 없는 구조로 형성되어 있다.
또한, 대부분의 감지 장치의 경우, 대한민국 등록특허 제1466267 호에 포함된 링크 구조와 같이 복잡한 장치 구조를 필요로 하여 적용이 용이하지 않을 뿐만 아니라, 주로 케이싱 내에 설치된 압력 센서를 통해 압력 변화만을 감지 대상으로 하므로 실속 현상 감지의 정확성이 떨어지는 단점이 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 축류 송풍기 내 실속 현상의 발생을 보다 신속 정확하게 감지할 수 있는 실속 인지 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 기존 축류 송풍기 내에 설치가 용이한 실속 인지 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 과제들은 이상에서 언급한 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 케이싱 및 상기 케이싱의 내부에서 회전축을 중심으로 회전하는 블레이드를 포함하는 축류 송풍기에 설치되어 실속 현상을 감지하는 실속 인지 장치로서, 상기 블레이드의 앞 부분에 상기 블레이드와 이격 배치되며, 상기 회전축과 평행한 중심축을 중심으로 회전 가능하도록 상기 케이싱에 설치되는 회전 플레이트; 상기 회전 플레이트의 회전 각도 정보를 측정하는 센서부; 및 상기 회전 각도 정보를 기초로 상기 실속 현상의 발생 또는 정도를 판단하는 제어부;를 포함하는, 실속 인지 장치가 제공된다.
이때, 상기 회전 플레이트는 상기 케이싱의 최상부에 설치될 수 있다.
이때, 상기 케이싱은 상기 중심축과 평행한 방향으로 연장 형성되는 설치홈을 구비하고, 상기 회전 플레이트는 적어도 일부가 상기 케이싱의 외부에 배치되도록 상기 설치홈을 관통하여 배치될 수 있다.
이때, 상기 센서부는 상기 회전 플레이트 중에서 상기 케이싱의 외부에 배치되는 부분에 설치될 수 있다.
이때, 상기 중심축의 연장 방향을 따라 상기 회전 플레이트를 관통하는 샤프트를 더 포함하고, 상기 회전 플레이트는 상기 샤프트가 관통 배치되는 관통홀을 구비할 수 있다.
이때, 상기 회전 플레이트 중에서 상기 관통홀에 대응되는 부분은 상기 회전 플레이트의 평면으로부터 소정 높이 돌출되도록 형성될 수 있다.
이때, 상기 관통홀의 직경은 상기 케이싱의 두께보다 크게 형성될 수 있다.
이때, 상기 샤프트가 삽입되도록 내측에 통공을 구비하는 한 쌍의 연결 부재를 더 포함하고, 상기 회전 플레이트는 상기 한 쌍의 연결 부재를 매개로 상기 케이싱의 내주면 상에 설치될 수 있다.
이때, 상기 센서부는 로터리 위치 센서를 포함할 수 있다.
이때, 상기 센서부는 상기 회전 플레이트의 일면 상에 인가되는 압력 또는 상기 케이싱 내부의 압력 변화를 측정하는 압력 센서를 더 포함할 수 있다.
이때, 상기 회전 플레이트의 회전 각도를 제한하는 각도제한 부재를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 전술한 실속 인지 장치를 포함하는, 축류 송풍기가 제공된다.
이때, 상기 블레이드의 앞 부분에 상기 블레이드와 이격되어 상기 케이싱의 내주면에 고정되는 실속 방지 플레이트를 더 포함할 수 있다.
상기의 구성에 따라, 본 발명에 실시예에 따른 실속 인지 장치는 회전 플레이트의 회전 각도 정보를 통해 선회 실속 성분을 수집 및 이용할 수 있어 실속 현상의 발생 여부를 신속 정확하게 감지할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 실속 인지 장치는 볼팅 또는 용접과 같은 간단한 공정만으로 설치가 가능하거나, 설치홈 만을 필요로 하므로 기존 축류 송풍기 내에 용이하게 적용할 수 있다.
본 발명의 효과는 상기한 효과로 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 상세한 설명 또는 청구범위에 기재된 발명의 구성으로부터 추론 가능한 모든 효과를 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 실속 인지 장치가 장착된 축류 송풍기를 도시한 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 실속 인지 장치를 도시한 블록도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 실속 인지 장치가 장착된 축류 송풍기를 측면에서 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 실속 인지 장치가 장착된 축류 송풍기를 정면에서 도시한 도면이다.
도 5는 도 4의 A 부분을 확대하여 도시한 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 실속 인지 장치를 분해하여 도시한 도면이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 실속 인지 장치를 측면에서 도시한 도면이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 실속 인지 장치의 작동 원리를 설명하기 위해 축류 송풍기 내 실속 현상과 관련된 압력 분포를 도시한 도면이다.
도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 실속 인지 장치를 도시한 도면이다.
이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 도면에서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 붙였다.
본 명세서 및 청구범위에 사용된 단어와 용어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정 해석되지 않고, 자신의 발명을 최선의 방법으로 설명하기 위해 발명자가 용어와 개념을 정의할 수 있는 원칙에 따라 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 실속 인지 장치가 장착된 축류 송풍기를 도시한 사시도이다. 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 실속 인지 장치를 도시한 블록도이다. 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 실속 인지 장치가 장착된 축류 송풍기를 측면에서 도시한 도면이다. 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 실속 인지 장치가 장착된 축류 송풍기를 정면에서 도시한 도면이다. 도 5는 도 4의 A 부분을 확대하여 도시한 도면이다. 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 실속 인지 장치를 분해하여 도시한 도면이다. 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 실속 인지 장치를 측면에서 도시한 도면이다. 도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 실속 인지 장치의 작동 원리를 설명하기 위해 축류 송풍기 내 실속 현상과 관련된 압력 분포를 도시한 도면이다. 도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 실속 인지 장치를 도시한 도면이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 실속 인지 장치(10)는 도 1에 도시된 바와 같이 축류 송풍기(100) 내 실속 현상의 발생 여부를 모니터링 하기 위하여 축류 송풍기(100)에 설치되는 장치이다.
이때, 본 발명의 일 실시예에 따른 실속 인지 장치(10)는 케이싱(70)에 회전 가능하게 설치되어 실속 현상의 발생에 따라 회전량을 달리하는 회전 플레이트(20)를 구비함으로써 실속 현상의 발생을 신속 정확하게 감지할 수 있는데, 이하 상기 회전 플레이트(20)의 운동 및 이를 통한 실속 현상의 감지를 중심으로 살펴보기로 한다.
먼저, 실속 인지 장치(10)의 적용 대상인 축류 송풍기(100)에 대하여 살펴 보면, 상기 축류 송풍기(100)는 원통 형상의 케이싱(70) 내에 회전축(R1)을 중심으로 복수 개의 블레이드(82)가 회전하여 일 방향으로 유체의 흐름을 형성하기 위한 장치일 수 있다. 이때, 복수 개의 블레이드(82)는 케이싱(70)의 중심부에 배치되는 허브(80)의 원주를 따라 일정 간격 이격 배치되어 고정될 수 있으며, 이러한 허브(80)가 전동 모터와 같은 별도의 구동원으로부터 동력을 전달받아 회전할 수 있다. 그리고, 축류 송풍기(100)는 블레이드(82)의 후측에 방사형으로 배치되는 가이드 베인(84)을 통해 상기 허브(80)를 지지할 수 있다. 다만, 도면에 도시된 축류 송풍기(100)는 일례에 불과하며, 공지의 모든 축류 송풍기(100)가 본 발명의 일 실시예에 따른 실속 인지 장치(10)의 적용 대상일 수 있음을 밝혀 둔다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 실속 인지 장치(10)는 회전 플레이트(20), 센서부(40) 및 제어부(60)를 포함한다.
먼저, 회전 플레이트(20)는 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이 평판 형상으로 형성될 수 있다. 이때, 회전 플레이트(20)가 평판 형상으로 형성된다는 것은 완전한 평판 형상뿐만 아니라, 일부에 후술될 관통홀(24)에 대응되는 부분과 같이 부분적으로 돌출되거나 평면이 아닌 부분까지 포함하여 전체적으로 평판 형상을 가지는 것을 의미할 수 있다.
이때, 회전 플레이트(20)는 도 3에 도시된 바와 같이 실속 현상 발생 시 형성되는 재순환 유동(recirculating flow)에 의해 회전할 수 있도록 케이싱(70)의 앞 부분에 블레이드(82)와 소정 간격(d) 이격된 상태로 케이싱(70)에 설치될 수 있다.
관련하여, 회전 플레이트(20)는 상기 재순환 유동에 의해 시계 방향 또는 반시계 방향으로 축회전 가능하도록 설치될 수 있다.
보다 구체적으로, 회전 플레이트(20)는 도 4에 도시된 바와 같이 케이싱(70)의 내주면(72)으로부터 적어도 일부가 돌출되도록 배치되되, 축류 송풍기(100)의 회전축(R1)의 연장 방향을 따라 배치될 수 있다. 이 경우, 회전 플레이트(20)는 재순환 유동을 구성하는 다양한 힘 성분 중에서 케이싱(70)의 원주 방향으로 형성되는 선회 실속(recirculating flow) 성분에 의해 중심축(A1)을 기준으로 시계 방향 또는 반시계 방향으로 회전할 수 있다. 이때, 중심축(A1)은 상술한 회전축(R1)과 평행한 위치 관계에 있을 수 있다. 이에 대해서는 후술되는 설명을 통해 보다 상세히 기술하기로 한다.
이처럼 회전 플레이트(20)를 회전 가능하게 설치하기 위하여, 회전 플레이트(20)는 도 6에 도시된 바와 같이 회전 플레이트(20)의 회전 중심인 중심축(A1)을 따라 회전 플레이트(20)를 관통하여 형성되는 관통홀(24)을 구비할 수 있다.
이에 대응하여, 실속 인지 장치(10)는 상기 관통홀(24)을 따라 연장되어 배치되는 샤프트(30)를 포함할 수 있다. 이 경우, 샤프트(30)가 상기 회전 플레이트(20)를 관통한 상태에서 샤프트(30)를 케이싱(70)에 고정시키면 회전 플레이트(20)는 샤프트(30)를 중심축(A1)으로 하여 시계 방향 또는 반시계 방향으로 회전할 수 있다.
이때, 상기 회전 플레이트(20) 중에서 관통홀(24)에 대응되는 부분은 도 6에 도시된 바와 같이 회전 플레이트(20)의 평면으로부터 소정 높이 돌출되도록 형성될 수 있다. 이에 따라 샤프트(30)의 직경이 회전 플레이트(20)의 두께 보다 크더라도 회전 플레이트(20) 내에 충분한 직경을 가지는 관통홀(24)을 용이하게 형성할 수 있다.
다만, 케이싱(70)에 회전 가능하게 설치되는 회전 플레이트(20)의 구조가 도시된 예로 한정되는 것은 아니며, 예를 들어 회전 플레이트(20)와 샤프트(30)가 일체로 형성된 상태에서 샤프트(30)를 케이싱(70)에 회전 가능하게 고정시키는 구조 등 다양한 방식으로 케이싱(70)에 회전 플레이트(20)를 회전 가능하게 설치할 수 있음을 밝혀 둔다.
다시 도 3 및 도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 실속 인지 장치(10)의 회전 플레이트(20)는 케이싱(70)의 일부를 관통하는 형태로 배치될 수 있다. 즉, 도면에 도시된 바와 같이 회전 플레이트(20)의 일부(21)는 케이싱(70)의 내부에 배치되고, 다른 일부(22)는 케이싱(70)의 외부에 배치될 수 있다.
이를 위해, 축류 송풍기(100) 중에서 회전 플레이트(20)가 관통되는 부분에 대해서는 도 6에 도시된 바와 같이 회전 플레이트(20)의 중심축(A1)과 평행한 방향으로 연장 형성되는 설치홈(74)이 형성될 수 있으며, 이를 따라 회전 플레이트(20)가 삽입 배치될 수 있다.(도면에는 회전 플레이트(20)가 케이싱(70)의 외부에서 내부 방향으로 삽입되는 것으로 도시되어 있으나, 이와 달리 케이싱(70)의 내부에서 외부 방향으로 삽입하는 것도 가능할 것이다.)
이 경우, 도 7에 도시된 바와 같이 회전 플레이트(20)에 결합된 샤프트(30)의 양단부가 예를 들면, 용접 공정 등에 의해 케이싱(70)에 회전 불가하도록 고정될 수 있다. 이에 따라 회전 플레이트(20)는 고정된 상태의 샤프트(30)를 중심으로 시계 방향 또는 반시계 방향으로 회전할 수 있다.
이때, 회전 플레이트(20) 중에서 중심축(A1)과 인접한 부분의 두께(D)은 케이싱의 두께(T) 대비 두껍게 형성하는 것이 바람직하다. 왜냐하면, 만약 중심축(A1)과 인접한 부분의 두께(D)가 케이싱의 두께(T) 보다 작을 경우, 케이싱의 두께 내에 회전 플레이트(20)의 중심축 부분이 매립된 형태로 배치됨에 따라 케이싱의 두께에 의해 회전 플레이트(20)의 회전 각도가 일부 제한될 수 있기 때문이다.
회전 플레이트(20)의 설치와 관련된 다른 일례로서, 도 9를 참조하면, 회전 플레이트(20)는 한 쌍의 연결 부재(34)를 매개로 케이싱의 내주면(72) 상에 설치될 수도 있다.
이때, 한 쌍의 연결 부재(34)는 도면에 도시된 바와 같이 회전 플레이트(20)를 지지하는 샤프트(30)가 관통될 수 있도록 내측에 통공이 형성된 링형 부재일 수 있다. 이를 통해 한 쌍의 연결 부재(34)는 샤프트(30)의 양단부를 각각 내측의 통공을 통해 수용한 상태에서, 케이싱의 내주면(72) 상에 용접(또는 볼팅) 등으로 견고히 고정됨으로써 샤프트(30)가 케이싱의 내주면(72)으로부터 분리되지 않도록 지지할 수 있다.
이때, 만약 샤프트(30)와 회전 플레이트(20)가 서로 일체화된 형태로 형성될 경우, 한 쌍의 연결 부재(34)와 샤프트(30)는 서로 회전 가능하도록 느슨한 결합을 형성할 수도 있고, 반대로 회전 플레이트(20)가 샤프트(30)에 대하여 회전 가능하도록 결합될 경우, 한 쌍의 연결 부재(34)와 샤프트(30)는 예를 들면 억지 끼워맞춤을 형성하여 회전이 불가하도록 결합될 수 있다.
이처럼 본 발명의 일 실시예에 따른 실속 인지 장치(10)는 케이싱(70) 내에 볼팅 또는 용접과 같은 간단한 공정만으로 설치가 가능하거나, 또는 전술한 설치홈(74) 만을 필요로 하여 실속 인지 장치(10)의 설치를 위해 축류 송풍기(100)의 과도한 설계 변경을 요하지 않는 장점이 있다.
한편, 본 발명의 일 실시예에서, 회전 플레이트(20)는 바람직하게는 도 4에 도시된 바와 같이 케이싱(70)의 최상부(케이싱(70)의 정면을 기준으로 12시 방향)에 설치될 수 있다. 이를 통해 회전 플레이트(20)는 축류 송풍기(100) 내 유동이 형성되기 전에는 자중에 의하여 중력 방향을 따라 직립된 상태로 배치되어 어느 일측으로 편중됨이 없이 좌우 대칭을 형성할 수 있다. 다만, 회전 플레이트(20)의 위치가 상술한 최상부에 한정되는 것은 아니며, 설계 변형에 따라 케이싱(70)의 다양한 위치에 배치될 수도 있음을 밝혀 둔다.
본 발명의 일 실시예에 따른 실속 인지 장치(10)는 상술한 회전 플레이트의 회전 각도 정보를 측정하기 위한 센서부(40)를 포함할 수 있다.
이때, 센서부(40)는 재순환 유동에 의한 케이싱 내 압력 변화를 계측하는 종래 기술과 달리, 회전 플레이트(20)의 회전 각도를 중점적으로 측정할 수 있다.
보다 상세하게, 케이싱(70) 내부에 실속 현상이 발생될 경우, 재순환 유동이 형성될 수 있으며, 이러한 재순환 유동은 축류 송풍기(100)의 메인 유동 방향에 역행하는 역류(backflow) 성분과, 케이싱(70)의 원주 방향으로 형성되는 선회 실속(rotating stall) 성분을 포함할 수 있다.
따라서 만약 상술한 회전 플레이트(20)와 달리 케이싱(70)의 내주면(72)에 회전이 불가하도록 고정된 형태의 실속 방지 플레이트(50)를 설치할 경우, 상기 선회 실속 성분에 의하여 실속 방지 플레이트(50)의 양측에는 비대칭적인 압력 분포가 형성될 수 있다.(도 8 참조)
이와 유사한 원리로, 실속 방지 플레이트(50) 대신 회전 플레이트(20)를 설치할 경우, 선회 실속이 회전 플레이트(20) 측으로 케이싱의 원주 방향을 따라 외력을 가함으로써 회전 플레이트(20)가 회전할 수 있다. 본 발명은 이처럼 선회 실속 성분이 회전 플레이트(20)에 대하여 미치는 외력의 정도를 감지함으로써 축류 송풍기(100) 내 실속 현상이 발생되었는지 판단할 수 있다. 따라서, 상술한 센서부(40)는 회전 플레이트(20)의 회전 각도를 주 감지대상으로 한다.
이처럼 회전 플레이트(20)의 회전 각도를 감지하기 위하여 센서부(40)는 로터리 위치 센서를 포함할 수 있다. 그러나, 본 발명의 일 실시예에 따른 실속 인지 장치(10)의 센서부(40)의 종류가 로터리 위치 센서로 한정되는 것은 아니며, 그 외에도 공지의 다양한 접촉식, 비접촉식 위치 센서를 통해 회전 각도를 감지할 수 있다.
한편, 센서부(40)는 회전 각도를 감지하기 위한 위치 센서 외에 압력 센서를 더 포함할 수 있다. 이때, 압력 센서는 회전 플레이트(20)의 일면 상에 인가되는 압력 정보 또는 상기 케이싱 내부의 압력 정보를 측정할 수 있으며, 이러한 압력 정보는 후술될 제어부(60)의 판단 시 상술한 회전 각도 정보 외에 추가적으로 고려됨으로써 실속 현상의 발생 여부 판단의 정확도를 보다 향상시킬 수 있다.
한편, 상기 센서부(40)는 회전 플레이트(20) 또는 케이싱(70) 중에서 회전 플레이트(20)와 인접한 다양한 영역에 설치될 수 있다.
이와 관련된 일례로서, 만약 회전 플레이트(20)가 도 5에 도시된 바와 같이 케이싱(70)을 관통하도록 배치되는 경우, 센서부(40)는 회전 플레이트(20) 중에서 케이싱(70)의 외부에 배치되는 부분(22)에 설치될 수 있다. 이처럼 센서부(40)가 케이싱(70)의 외부에 설치될 경우, 케이싱 내부의 메인 유동에 의하여 센서부(40)의 내구성이 저하되는 것을 방지할 수 있으며, 반대로 센서부(40)의 설치에 의해 메인 유동에 미치는 영향도 최소화할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 실속 인지 장치(10)는 실속 현상의 발생 여부 또는 발생 정도를 판단하는 제어부(60)를 포함할 수 있다.
구체적으로 도 1을 참조하면, 제어부(60)는 센서부(40)로부터 수신된 회전 플레이트(20)의 회전 각도 정보를 기초로 분석하여 축류 송풍기(100) 내 실속 현상의 발생을 조기에 신속하게 감지할 수 있다.
이때, 제어부(60)는 적어도 하나의 프로세서, 컴퓨터 판독 가능 저장 매체 및 통신 버스를 포함할 수 있다. 프로세서는 후술될 예시적인 실시예에 따라 동작하도록 할 수 있다. 예컨대, 프로세서는 컴퓨터 판독 가능 저장 매체에 저장된 하나 이상의 프로그램들을 실행할 수 있다. 상기 하나 이상의 프로그램들은 하나 이상의 컴퓨터 실행 가능 명령어를 포함할 수 있으며, 상기 컴퓨터 실행 가능 명령어는 프로세서에 의해 실행되는 경우 제어부(60)로 하여금 예시적인 실시예에 따른 동작들을 수행하도록 구성될 수 있다. 여기서, 컴퓨터 판독 가능 저장 매체는 컴퓨터 실행 가능 명령어 내지 프로그램 코드, 프로그램 데이터 및/또는 다른 적합한 형태의 정보를 저장하도록 구성될 수 있다. 컴퓨터 판독 가능 저장 매체에 저장된 프로그램은 프로세서에 의해 실행 가능한 명령어의 집합을 포함할 수 있다.
일례로, 제어부(60)는 회전 플레이트(20)의 회전 각도가 소정 범위 이상인 것으로 확인되는 경우, 실속 현상이 발생된 것으로 인식하거나 상기 실속 현상이 수용 가능한 범위를 넘어선 것으로 판단할 수 있다.
다른 일례로서, 제어부(60)는 회전 플레이트(20)의 회전 각도가 소정 시간 이상 유지되지 않고 증감을 반복하는 경우, 이를 노이즈 데이터로 판단함으로써 설사 회전 각도가 소정 각도 이상이라 하더라도 실속 현상이 발생되지 않은 것으로 판단할 수도 있다.
또 다른 일례로서, 제어부(60)는 앞서 설명한 바와 같이 회전 각도 정보 외에 압력 센서(미도시)에 의해 계측된 케이싱(70) 내부의 압력 정보를 함께 고려하여 실속 현상 발생을 판단하여 판단의 정확성을 보다 향상시킬 수 있다.
살펴본 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 실속 인지 장치(10)는 회전 플레이트(20)의 회전 각도와 같은 구체적인 물리 정보를 토대로 선회 실속의 발생 여부를 즉각적으로 감지할 수 있다. 그 결과 본 발명의 일 실시예에 따른 실속 인지 장치(10)는 이러한 선회 실속의 존재 여부에 의존하여 실속 현상을 판단하므로 보다 신속하고 정확하게 실속 현상의 발생을 감지할 수 있다. 즉, 본 발명의 일 실시예에 따른 실속 인지 장치(10)는 실속 현상과 깊은 상관 관계를 가지는 선회 실속 성분 만을 선택적으로 이용하여 실속 현상을 판단할 수 있다.
이와 비교하여, 종래 기술과 같이 케이싱(70) 내부에 압력 센서를 설치하는 경우, 선회 실속 성분 외 수많은 유동 정보를 종합적으로 고려하여 실속 발생 여부를 판단하여야 하므로 신속한 판단이 어려운 문제가 있다. 또한 종래 기술에 의할 경우, 본 발명의 회전 플레이트(20) 회전 각도 정보와 달리 시시각각 큰 편차를 띄며 변동하는 전기적 신호를 분석 대상으로 하므로 정확도를 저해하는 많은 노이즈 정보도 함께 처리해야 하는 문제가 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 실속 인지 장치(10)는 회전 플레이트(20)의 회전 각도를 제한하기 위하여 각도제한 부재(76)를 더 포함할 수 있다.
만약 회전 플레이트(20)의 회전 각도를 제한하지 않을 경우, 회전 플레이트(20)가 케이싱(70)의 내주면(72)과 접촉하여 파손 또는 소음이 발생될 수 있는데, 이와 같은 문제를 방지하기 위하여 각도제한 부재(76)가 도입될 수 있다.
예시적인 일례로서 도 5를 참조하면 상기 각도제한 부재(76)는 회전 플레이트(20)의 양측에 각각 설치되되 일측이 회전 플레이트(20) 측으로 돌출되어 연장 형성될 수 있다. 이러한 각도제한 부재(76)는 회전 플레이트(20)가 케이싱에 접촉되기 전에 미리 접촉을 형성하여 회전 각도를 소정 범위 내로 한정할 수 있다. 이때, 상기 소정 범위는 실속 현상 발생 여부를 판단하기에 충분한 각도일 수 있으며, 이는 사전에 반복 실험을 통해 도출될 수 있다.
그리고, 각도제한 부재(76)는 케이싱(70)을 보호하는 기능 외에 회전 플레이트(20)가 케이싱(70) 내 실속 현상을 방지하도록 보조하는 기능을 수행할 수도 있다.
구체적으로 회전 플레이트(20)가 각도제한 부재(76)에 의해 케이싱(70)의 회전축(R1) 방향으로 보다 직립된 상태를 유지할 경우, 회전 플레이트(20)는 케이싱(70)의 원주 방향을 따라 유동하려는 선회 실속의 흐름을 단절시킬 수 있으며 결과적으로 실속 현상의 발생을 방지할 수 있다.
다만, 회전 플레이트(20)의 경우, 도 5에 도시된 바와 같이 케이싱(70)의 내주면 상에서 회전축(R1)을 향하는 방향으로 연장되며 회전이 불가하도록 고정된 실속 방지 플레이트(50) 대비 실속 현상 방지 효과가 미약할 수 있다.
그러나, 도 5에 도시된 바와 같이 축류 송풍기(100) 내의 최상부에는 회전 플레이트(20)를 배치하고 나머지 영역에는 실속 방지 플레이트(50)를 함께 배치할 경우, 상기 회전 플레이트(20)는 실속 방지 플레이트(50)와 같이 일 영역(최상부 영역)의 실속 현상의 발생을 방지하면서도 동시에 실속 현상을 감지하는 기능까지 함께 수행하는 다기능 부재로서 이용될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서, 각도제한 부재(76)는 회전 플레이트(20)의 파손을 최소화하기 위하여 고무와 같은 탄성 소재로 형성될 수 있다. 다만, 도면에 도시된 각도제한 부재(76)는 일 실시예에 불과하며, 이 외에도 회전 플레이트(20)의 각도를 제한할 수 있는 다양한 구조 및 부재를 통해 구현될 수 있다.
이상에서 본 발명의 일 실시예에 대하여 설명하였으나, 본 발명의 사상은 본 명세서에 제시되는 실시예에 의해 제한되지 아니하며, 본 발명의 사상을 이해하는 당업자는 동일한 사상의 범위 내에서, 구성요소의 부가, 변경, 삭제, 추가 등에 의해서 다른 실시예를 용이하게 제안할 수 있을 것이나, 이 또한 본 발명의 사상범위 내에 든다고 할 것이다.
10: 실속 인지 장치 20: 회전 플레이트
30: 샤프트 40: 센서부
50: 실속 방지 플레이트 60: 제어부
70: 케이싱 80: 허브
100: 축류 송풍기

Claims (13)

  1. 케이싱 및 상기 케이싱의 내부에서 회전축을 중심으로 회전하는 블레이드를 포함하는 축류 송풍기에 설치되어 실속 현상을 감지하는 실속 인지 장치로서,
    상기 블레이드의 앞 부분에 상기 블레이드와 이격 배치되며, 상기 회전축과 평행한 중심축을 중심으로 회전 가능하도록 상기 케이싱에 설치되는 회전 플레이트;
    상기 회전 플레이트의 회전 각도 정보를 측정하는 센서부; 및
    상기 회전 각도 정보를 기초로 상기 실속 현상의 발생 또는 정도를 판단하는 제어부;를 포함하고,
    상기 회전 플레이트는 적어도 일부가 상기 케이싱의 외부에 배치되는, 실속 인지 장치.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 회전 플레이트는 상기 케이싱의 최상부에 설치되는, 실속 인지 장치.
  3. 제1 항에 있어서,
    상기 케이싱은 상기 중심축과 평행한 방향으로 연장 형성되는 설치홈을 구비하고,
    상기 회전 플레이트는 적어도 일부가 상기 케이싱의 외부에 배치되도록 상기 설치홈을 관통하여 배치되는, 실속 인지 장치.
  4. 제3 항에 있어서,
    상기 센서부는 상기 회전 플레이트 중에서 상기 케이싱의 외부에 배치되는 부분에 설치되는, 실속 인지 장치.
  5. 제1 항에 있어서,
    상기 중심축의 연장 방향을 따라 상기 회전 플레이트를 관통하는 샤프트를 더 포함하고,
    상기 회전 플레이트는 상기 샤프트가 관통 배치되는 관통홀을 구비하는, 실속 인지 장치.
  6. 제5 항에 있어서,
    상기 회전 플레이트 중에서 상기 관통홀에 대응되는 부분은 상기 회전 플레이트의 평면으로부터 소정 높이 돌출되도록 형성되는, 실속 인지 장치.
  7. 제6 항에 있어서,
    상기 관통홀의 직경은 상기 케이싱의 두께보다 크게 형성되는, 실속 인지 장치.
  8. 제5 항에 있어서,
    상기 샤프트가 삽입되도록 내측에 통공을 구비하는 한 쌍의 연결 부재를 더 포함하고,
    상기 회전 플레이트는 상기 한 쌍의 연결 부재를 매개로 상기 케이싱의 내주면 상에 설치되는, 실속 인지 장치.
  9. 제1 항에 있어서,
    상기 센서부는 로터리 위치 센서를 포함하는, 실속 인지 장치.
  10. 제9 항에 있어서,
    상기 센서부는 상기 회전 플레이트의 일면 상에 인가되는 압력 또는 상기 케이싱 내부의 압력 변화를 측정하는 압력 센서를 더 포함하는, 실속 인지 장치.
  11. 제1 항에 있어서,
    상기 회전 플레이트의 회전 각도를 제한하는 각도제한 부재를 더 포함하는, 실속 인지 장치.
  12. 제1 항 내지 제11 항 중 어느 한 항에 따른 실속 인지 장치를 포함하는, 축류 송풍기.
  13. 제12 항에 있어서,
    상기 블레이드의 앞 부분에 상기 블레이드와 이격되어 상기 케이싱의 내주면에 고정되는 실속 방지 플레이트를 더 포함하는, 축류 송풍기.
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Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4871294A (en) * 1982-06-29 1989-10-03 Ivanov Sergei K Axial-flow fan
JPH0650289A (ja) * 1992-07-28 1994-02-22 Mitsubishi Heavy Ind Ltd エアセパレーター付き軸流ファン
JP2005291184A (ja) * 2004-04-05 2005-10-20 Ishikawajima Harima Heavy Ind Co Ltd 圧縮機用翼揺動制御装置、ファン用翼揺動制御装置、圧縮機、及びファン
US20100284785A1 (en) * 2007-12-28 2010-11-11 Aspi Rustom Wadia Fan Stall Detection System

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4871294A (en) * 1982-06-29 1989-10-03 Ivanov Sergei K Axial-flow fan
JPH0650289A (ja) * 1992-07-28 1994-02-22 Mitsubishi Heavy Ind Ltd エアセパレーター付き軸流ファン
JP2005291184A (ja) * 2004-04-05 2005-10-20 Ishikawajima Harima Heavy Ind Co Ltd 圧縮機用翼揺動制御装置、ファン用翼揺動制御装置、圧縮機、及びファン
US20100284785A1 (en) * 2007-12-28 2010-11-11 Aspi Rustom Wadia Fan Stall Detection System

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