KR100937927B1 - 배수펌프용 임펠러 - Google Patents

Abstract

본 발명은 배수펌프용 임펠러에 관한 것으로서, 본 발명의 목적은 배수펌프용 임펠러가 고속으로 회전할 때에 생성되는 캐비테이션이 상기 임펠러의 벽부재에 충돌하여 발생하는 충격을 완화할 수 있도록 구성되는 데, 본 발명의 배수펌프용 임펠러는 회전축에 방사상으로 배치되는 다수 개의 대경날개;와 상기 대경날개 하단에 연결되는 소경날개;와 상기 대경날개의 외주연을 연결하는 원통 형상의 벽부재;와 상기 벽부재 내측에 방사상으로 배치되는 보조날개;로 이루어지되, 상기 벽부재의 상단부는 상기 대경날개와 맞닿는 부분과 상기 보조날개와 맞닿는 부분은 상대적으로 높고, 그 사이 부분은 상대적으로 낮은 만곡부로 형성된다. 이에 따라, 상기 임펠러의 벽부재 상단에 캐비테이션이 충돌할 때에 충격이 완화되어 캐비테이션의 흐름을 부드럽게 함으로써, 충격으로 인한 소음이 저감되고 배출되는 응결수의 양이 증가하는 장점이 있으며, 상기 캐비테이션으로 인한 상기 임펠러의 손상과 충격이 극소화되어 상기 임펠러를 포함한 주변장치의 효율이 저하되는 것을 방지하고, 상기 임펠러가 침식되는 정도를 극소화하여 상기 임펠러를 포함하는 주변장치들의 수명을 연장시킬 수 있는 장점이 있다.

배수펌프, 임펠러, 공기조화기, 응결수, 만곡, 테이퍼

Description

배수펌프용 임펠러{IMPELLER FOR DRAINING PUMP}

본 발명은 배수펌프용 임펠러에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 에어컨과 같이 공기조화기 등에서 발생하는 응결수를 외부로 배출하기 위해 사용되는 배수펌프용 임펠러에 관한 것이다.

일반적으로 임펠러는 우리말로 날개차라고도 하며 펌프, 송풍기, 압축기 등의 주요부분에 구비되고, 원주상에 같은 간격으로 배치된 다수 개의 날개를 가지고 회전하는 원판 또는 원통을 말하는 데, 회전하는 날개의 원심력에 의해 액체에 운동에너지를 주고 상기 운동에너지가 압력으로 변환되어 액체를 수송할 수 있다. 이러한 기능을 가지는 임펠러는 자동차의 터보챠지, 세탁기, 공기조화기 등 여러 분야에서 다양하게 사용되고 있다.

본원에서는 공기조화기에 사용되는 배수펌프용 임펠러에 관한 것을 요지로 하며, 도 1을 참조하여 일반적으로 사용되는 배수펌프에 대해서 하기에서 설명하기로 한다. 도 1은 배수펌프에 임펠러가 구비된 모습을 도시하는 정단면도(a) 및 평면도(b)이다.

일반적으로 공기조화기의 냉방 운전시에 공기중에 있는 수분이 열 교환기에 서 물방울로 응결되어 열교환기 하부에 있는 배수팬으로 떨어지는 데, 배수펌프는 상기 배수팬에서 나오는 응결수를 배출하는 역할을 한다.

도 1을 참조하면, 상기 배수펌프는 바닥면에 흡입구(4)와 측면에 배수구(6)가 형성된 하우징(2)과, 상부에는 모터(8)가 설치되어 상기 모터의 구동축(9)이 상부 덮개를 관통하며, 상기 하우징(2) 내에는 임펠러(10,100)가 구비되어 상기 구동축(9)에 연결된다.

상기와 같이 구성되는 배수펌프는 모터(8)를 구동하여 임펠러(10,100)가 회전하면 바닥면에 저류된 응결수가 흡입구(4)로 흡입되어 원심력에 의하여 하우징(2) 내면을 따라 배수구(6)로 응결수가 방출된다.

상기에서 설명한 배수펌프의 배경지식을 바탕으로 배수펌프용 임펠러에 관하여 도 2를 참조하여 설명하기로 한다. 도 2는 종래의 배수펌프용 임펠러를 자세히 설명하기 위한 상세도이다.

도 2를 참조하면, 종래의 배수펌프용 임펠러는 회전축(11)에 방사상으로 배치되는 다수 개의 대경날개(12);와 상기 대경날개(12) 하단에 각각 연결되는 다수 개의 소경날개(14);와 상기 대경날개(12)의 외주연을 연결하는 원통 형상의 벽부재(18);와 상기 벽부재(18) 내측에 방사상으로 배치되는 보조날개(16);와 상기 대경날개(12)와 상기 보조날개(16)의 하부를 감싸는 접시 형상의 환형부재(13);로 이루어져 배수펌프 모터(8)의 구동축(9)에 상기 회전축(11)이 연결되어 회전함으로써 공기조화기 등에서 발생하는 응결수를 배출시키는 역할을 한다.

그러나 상기에서 설명한 종래의 배수펌프용 임펠러(10)는 고속으로 회전할 때에 캐비테이션(Cavitation,기포)이 발생하는 데, 상기 벽부재(18)의 상단부가 낙차가 급격한 테이퍼부(19)로 형성되어 상기 캐비테이션으로 인한 여러 문제점이 있었다.

상기와 같이 발생한 기포는 상기 임펠러(10)가 고속으로 회전할 때에 상기 벽부재(18)의 상단에 급격하게 각이진 테이퍼부(19)에 기포가 충돌하면서 충격이 발생하게 되는데, 이에 따라 상기 임펠러(10)가 충격으로 인해 소음이 발생하게 되는 문제점이 있었다. 또한, 기포가 급격하게 생성·소멸되므로 상기 벽부재(19) 상단의 테이퍼부(19)에 높은 압력이 가해져 상기 임펠러(10)가 침식되어 손상되는 문제점이 있으며, 상기 임펠러(10)의 손상과 충격으로 인해서 베어링과 같은 주변장치의 효율이 저하되고, 이러한 현상이 지속되면 주변장치들이 함께 파손되어 장치의 수명이 단축되는 문제점이 있었다.

상기에서 설명한 캐비테이션에 관한 상세한 설명은 본원의 '발명의 실시를 위한 구체적인 내용'을 기재하는 단락에서 더욱 상세히 기술하기로 한다.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위해서, 본 발명의 목적은 배수펌프용 임펠러가 고속으로 회전할 때에 생성되는 캐비테이션이 상기 임펠러의 벽부재에 충돌하여 발생하는 충격을 완화할 수 있는 배수펌프용 임펠러를 제공하는 것이다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위해서, 본 발명의 배수펌프용 임펠러는 회전축에 방사상으로 배치되는 다수 개의 대경날개;와 상기 대경날개 하단에 각각 연결되는 다수 개의 소경날개;와 상기 대경날개의 외주연을 연결하는 원통 형상의 벽부재;와 상기 벽부재 내측에 방사상으로 배치되는 보조날개;와 상기 대경날개와 상기 보조날개의 하부를 감싸는 접시 형상의 환형부재로 이루어져 배수펌프 모터의 구동축에 상기 회전축이 연결되어 회전함으로써 공기조화기 등에서 발생하는 응결수를 배출시키는 역할을 하는 배수펌프용 임펠러에 있어서,

상기 벽부재의 상단부는 상기 대경날개와 맞닿는 부분과 상기 보조날개와 맞닿는 부분은 상대적으로 높고, 그 사이 부분은 상대적으로 낮은 만곡부로 형성되어, 상기 벽부재의 상단부가 전체적으로 물결 형상인 것을 특징으로 한다.

상기와 같이 구성되고 작용되는 본 발명의 배수펌프용 임펠러는 벽부재의 상단부가 부드러운 만곡부로 형성되어 상기 임펠러가 고속으로 회전시에 발생하는 기포가 상기 벽부재 상단의 만곡부에 충돌할 때에 충격을 완화하여 기포의 흐름을 부 드럽게 함으로써, 충격으로 인한 소음이 저감되고 배출되는 응결수의 양이 증가하는 장점이 있다. 또한, 상기 기포로 인한 상기 임펠러의 손상과 충격이 극소화되어 상기 임펠러를 포함한 주변장치의 효율이 저하되는 것을 방지하고, 상기 임펠러가 침식되는 정도를 극소화하여 상기 임펠러를 포함하는 주변장치들의 수명을 연장시킬 수 있는 장점이 있다.

이하 첨부된 도면을 참조로 하여 본 발명의 바람직한 실시 예에 대해 보다 상세히 설명하기로 한다.

도 3은 본 발명의 배수펌프용 임펠러를 자세히 설명하기 위한 상세도이다.

도 3을 참조하면, 본 발명의 배수펌프용 임펠러(100)는 회전축(110)에 방사상으로 배치되는 다수 개의 대경날개(120);와 상기 대경날개(120) 하단에 각각 연결되는 다수 개의 소경날개(140);와 상기 대경날개(120)의 외주연을 연결하는 원통 형상의 벽부재(180);와 상기 벽부재(180) 내측에 방사상으로 배치되는 보조날개(160);와 상기 대경날개(120)와 상기 보조날개(160)의 하부를 감싸는 접시 형상의 환형부재(130);로 이루어진다.

상기 회전축(110)은 중심부에 동공이 형성되어 배수펌프 모터(8)의 구동축(9)에 연결되어 회전한다. 상기 회전축(110)의 상단에는 원판 형상의 와셔 등이 설치되는 것이 바람직한데, 이는 임펠러(100)의 회전으로 인해 물이 상기 모터(8)에 튀는 것을 방지하기 위한 것이다.

상기 대경날개(120)는 상기 회전축(110)의 외주부에서 방사상으로 뻗어나가 고 평판 형상으로 형성되어 있으며, 그 개수는 당업자의 선택에 의해 바뀔 수 있음은 물론이나, 본원에서는 4개가 배치되어 있다.

상기 소경날개(140)는 상기 대경날개(120)의 하부에 각각 연결되므로 상기 대경날개(120)와 같은 개수가 배치되며, 상기 소경날개(140)의 끝단부에는 원호부(150)가 형성되는 것이 바람직한데, 이는 임펠러(100)가 고속으로 회전할 때 상기 소경날개(140)의 끝단부와 물의 충돌을 완화시켜 충돌로 인해 발생하는 소음을 저감시키고, 배수펌프 내의 물을 순조롭게 상승시킬 수 있기 때문이다.

상기 벽부재(180)의 상단부는 상기 대경날개(120)와 맞닿는 부분과 상기 보조날개(160)와 맞닿는 부분은 상대적으로 높고, 그 사이 부분은 상대적으로 낮은 만곡부(190)로 형성되어, 상기 벽부재(180)의 상단부가 전체적으로 물결 형상인 것이 바람직하다. 이는 상기 임펠러(100)가 고속으로 회전시에 발생하는 캐비테이션이 상기 벽부재(180) 상단의 만곡부(190)에 충돌할 때에 충격을 완화하여 캐비테이션의 흐름을 부드럽게 할 수 있기 때문이다. 이로 인해 상기 임펠러(100)는 충격으로 인한 소음이 저감되고 배출되는 응결수의 양이 증가하는 장점이 있다. 또한, 상기 캐비테이션으로 인한 상기 임펠러(100)의 손상과 충격이 극소화되어 상기 임펠러(100)를 포함한 주변장치의 효율이 저하되는 것을 방지하고, 상기 임펠러(100)가 침식되는 정도를 극소화하여 상기 임펠러(100)를 포함하는 주변장치들의 수명을 연장시킬 수 있는 장점이 있다.

상기 캐비테이션(Cavitation,기포)은 공동현상(空洞現象)이라고도 하며, 주로 원심펌프, 수력 터빈, 해상용 프로펠러 등의 회전날개의 가속에 의해 나타나는 현상이다. 유체 속에서 압력이 낮은 곳이 생기면 물속에 포함되어 있는 기체가 물에서 빠져나와 압력이 낮은 곳에 모이는데, 이로 인해 물이 없는 빈공간이 생기는 것을 공동현상이라고 한다. 액체 속을 빠른 속도로 움직이는 물체의 표면은 액압(液壓)이 저하하는데, 이를 '베르누이의 정리'라고 하며, 압력이 액체의 포화증기압보다 낮아진 범위에 증기가 발생하거나 액체 속에 녹아 있던 기체가 나와서 공동(空洞)을 이룬다. 공동은 어느 지점의 압력이 감소해 증기압에 도달할 때 발생하며 압력이 더욱 감소하면 공동이 팽창하게 되고 높은 압력지역에 도달하게 되면 급격히 소멸하게 되는데, 이와 같이 기포가 급격하게 생성·소멸되므로 높은 압력을 금속 또는 플라스틱 표면에 가해 오목한 자국을 형성하게 되는 것이다. 또한, 기포가 사라져 없어질 때 기포의 부피가 급격히 축소됨에 따라 그 부분의 압력이 매우 커지며, 그것이 날개를 침식시키는 원인이 된다.

상기와 같은 공동현상에 의한 이러한 침식을 점침식(點侵蝕)이라고 하며, 자잘한 알갱이에 의한 일반적인 침식과는 구별되며, 상기 공동현상은 회전날개의 과도한 침식과 노킹, 진동에 의한 소음을 유발하고 유동(flow)의 형태를 변화시켜 효율을 급격히 감소시키기 때문에 상기 공동현상이 발생하는 것은 바람직하지 않지만, 근본적으로 상기 공동현상을 방지할 수는 없기 때문에 본 발명의 배수펌프용 임펠러를 통해 상기 공동현상에 대한 문제점을 해결하고자 하는 것이다.

상기 보조날개(160)는 상기 대경날개(120) 사이에 배치되는 것이 바람직하며, 배수펌프의 상승 작용을 높이는 데 도움이 된다.

상기 환형부재(130)는 회전축(110)의 하방으로 갈수록 폭이 감소하는 둥근 접시 형상이며, 배수펌프의 흡입구(4)에서 다량으로 상승하는 배수면을 상하부로 분할시키는 역할을 한다. 이에 따라, 상기 대경날개(120)에 닿는 물의 양이 감소하게 되고 기포 생성이 감소하게 된다.

상기에서 기술된 실시 예는 본 발명에 따른 하나의 실시 예일 뿐이며, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술적 사상의 범위에서 다양한 수정 및 변경이 가능할 것이다. 이러한 다양한 수정 및 변경 또한 본 발명의 기술적 사상의 범위 내라면 하기에서 기술되는 본 발명의 청구범위에 속한다 할 것이다.

도 1은 배수펌프에 임펠러가 구비된 모습을 도시하는 정단면도(a) 및 평면도(b).

도 2는 종래의 배수펌프용 임펠러를 자세히 설명하기 위한 상세도.

도 3은 본 발명의 배수펌프용 임펠러를 자세히 설명하기 위한 상세도.

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*

2: 하우징 4: 흡입구

6: 배수구 8: 모터

9: 구동축 10: 임펠러

11: 회전축 12: 대경날개

13: 환형부재 14: 소경날개

15: 원호부 16: 보조날개

18: 벽부재 19: 테이퍼부

100: 임펠러 110: 회전축

120: 대경날개 130: 환형부재

140: 소경날개 150: 원호부

160: 보조날개 180: 벽부재

190: 만곡부

Claims (1)

1. 회전축(110)에 방사상으로 배치되는 다수 개의 대경날개(120);와 상기 대경날개(120) 하단에 각각 연결되는 다수 개의 소경날개(140);와 상기 대경날개(120)의 외주연을 연결하는 원통 형상의 벽부재(180);와 상기 벽부재(180) 내측에 방사상으로 배치되는 보조날개(160);와 상기 대경날개(120)와 상기 보조날개(160)의 하부를 감싸는 접시 형상의 환형부재(130);로 이루어져 배수펌프 모터(8)의 구동축(9)에 상기 회전축(110)이 연결되어 회전함으로써 공기조화기 등에서 발생하는 응결수를 배출시키는 역할을 하는 배수펌프용 임펠러에 있어서,

   상기 벽부재(180)의 상단부는 상기 대경날개(120)와 맞닿는 부분과 상기 보조날개(160)와 맞닿는 부분은 상대적으로 높고, 그 사이 부분은 상대적으로 낮은 만곡부(190)로 형성되어, 상기 벽부재(180)의 상단부가 전체적으로 물결 형상인 것을 특징으로 하는 배수펌프용 임펠러.

Images