KR100970822B1

KR100970822B1 - 입축형 원심펌프 및 그 로터 및 공기 조화 장치

Info

Publication number: KR100970822B1
Application number: KR1020077005525A
Authority: KR
Inventors: 아키노리 후류코리; 마사히코 요시다; 미치아키 오노
Original assignee: 가부시키가이샤 사기노미야세이사쿠쇼
Priority date: 2004-09-30
Filing date: 2005-09-26
Publication date: 2010-07-16
Also published as: CN100451342C; CN101031723A; KR20070058489A; WO2006035724A1; JP4680922B2; JPWO2006035724A1

Abstract

공기 조화 장치에 조립되는 종래의 배수펌프는, 날개차의 회전에 수반하여 공동현상(cavitation) 등이 발생하고, 정숙성(靜肅性)의 점에서 문제가 있었다. 본 발명에 의한 입축형 원심펌프는, 로터(23)와, 케이싱(20)과, 로터(23)가 수용되는 펌프실(21)을 케이싱(20)과 함께 형성하는 커버(22)와, 펌프실(21)의 하단 중앙부에 연통하는 흡입 통로(24)를 형성하는 흡입관(25)과, 펌프실(21)에 연통하는 토출 포트(26)를 갖는다. 로터(23)는, 상단부가 구동 모터(16)에 연결되는 로터축(40)과, 이 로터축(40)에 동심 형상을 이루어 일체형으로 연결되는 원형의 주판(42)과, 이 주판(42)에서 로터축(40)의 축선과 평행으로 돌출되는 복수개의 핀(43)과, 주판(42)에 형성되어 그 표면측과 이면측을 연통하는 균압부(44,46)를 구비하고 있다.

입축형 원심펌프, 로터, 공기 조화 장치, 주판, 날개차, 케이싱, 균압부

Description

입축형 원심펌프 및 그 로터 및 공기 조화 장치{VERTICAL SHAFT CENTRIFUGAL PUMP, ROTOR FOR THE PUMP, AND AIR CONDITIONER}

본 발명은 입축형 원심펌프 및 이 입축형 원심펌프에 이용되는 펌프용 로터에 관한 것으로서, 특히 정적성(靜寂性)이 요구되는 공기 조화 장치에 조립되는 배수 펌프에 응용하여 매우 적합하다.

입축형 원심펌프에 있어서는, 날개차의 회전에 의해 케이싱(casing) 내에 개재하는 액체를 함께 회전시켜, 이에 의해 발생하는 원심력을 이용하여 케이싱 밖으로 액체가 토출된다. 또, 이 액체의 토출 동작에 수반하여 새로운 액체가 케이싱 내로 흡입된다. 이 입축형 원심펌프는, 예를 들면 공기 조화 장치의 배수 펌프 등으로서 이용된다.

공기 조화 장치에 있어서는, 냉방 운전 중에 발생하는 공기 중의 응축수를 실외로 배출하기 위하여, 이것을 드레인 팬(drain fan)에 일시적으로 모아두고, 여기에서 배수 펌프를 이용하여 실외로 배출하는 것이 일반적으로 행해지고 있다.

이러한 배수 펌프로서는, 특허 문헌 1이나 특허 문헌 2에 개시된 것이 알려져 있다. 이들에 개시된 배수 펌프에 있어서는, 커버(cover)와 케이싱으로 둘러싸인 펌프실 내에 날개차를 수용하고, 이 날개차의 날개차 축에 모터를 연결하고 있 다. 이 모터를 구동함으로써 펌프실 내에서 날개차를 회전시켜, 펌프실 내에 개재하는 물 등의 액체를 날개차와 함께 회전시킬 수가 있다. 즉, 펌프실 내의 액체를 날개차와 함께 회전시킴으로써, 액체에 발생하는 원심력을 이용하여 펌프실의 외주부에 연통하는 토출관으로부터 펌프실의 밖으로 액체가 배출된다. 또, 이 펌프실로부터의 액체의 배출에 수반하여, 펌프실의 하단 중앙부에 연통하는 흡입관에서 펌프실로 새로운 액체가 흡입된다.

케이싱과 함께 배수 펌프의 주요부를 구성하는 날개차는, 모터에 연결되는 날개차 축과, 이 날개차 축의 주위에 방사상으로 돌설되는 복수개의 날개판을 구비하고 있다. 종래의 이 날개판은, 펌프실 내에 개재하는 액체의 동반 회전을 촉진하기 위해, 날개판의 회전 방향에 대해서 거의 직교하는 넓은 면을 갖고 있는 것이 보통이다.

특허 문헌 3에 개시된 날개도, 기본적으로는 특허 문헌 1 및 특허 문헌 2와 거의 동일한 것이다. 이 특허 문헌 3에 있어서는, 날개차 축과 날개 외주벽부와의 사이의 원판부에 관통공을 설치하여, 축 방향의 진동에 수반하는 소음을 방지하고 있다. 이러한 관통공을 특허 문헌 1 및 특허 문헌 2에 적용하여도, 날개판이 물을 밀쳐낼 때 발생하는 소음을 저감시키기에 충분하다고는 말할 수 없다.

최근에, 공기 조화기에 있어서의 운전음의 저감화가 요구되고 있으며, 이 공기조화기 장치에 조립된 배수 펌프의 작동음 및 이것에 수반하여 발생하는 각종 소음의 종류도 저감시키는 것이 요구되고 있다. 예를 들면, 배수 펌프의 작동에 의해 발생하는 미세한 물갈퀴음조차 문제가 되고 있는 정도이다.

주지하는 바와 같이 날개차 축의 축선을 중심으로 회전하는 날개차의 날개판의 회전 방향 측을 향하는 면과 그 반대 측에 위치하는 면에서는 각각 발생하는 압력의 차이는, 날개판의 주속도(周速度)의 제곱에 비례해 커지게 된다. 그러므로, 날개차 축의 축선을 중심으로 회전하는 날개차의 날개판의 특히 외주 단연부(端緣部)에 있어서, 날개판의 회전 방향과 반대측의 면에 공동현상(cavitation)이 발생하고 쉽고, 이 공동현상(cavitation)은 상술한 소음의 큰 원인의 하나가 된다. 게다가, 날개차의 회전에 의해 날개판의 상단부가 펌프실 내에서 함께 회전되는 액체의 액면으로부터 노출되기 시작한 상태가 되고 있는 곳에서는, 날개판의 주위에 개재하는 액체가 날개판의 상단 테두리를 넘어설 때, 펌프실 내에 개재하는 공기가 말려들게 하여 소음이 발생한다.

종래의 배수 펌프에 있어서의 날개차의 날개판은, 펌프실 내에 개재하는 액체의 동반 회전을 촉진하기 위해, 날개차의 회전 방향에 대해서 거의 직교하는 넓은 면을 가지고 있어, 이것이 상술한 것 같은 소음 발생의 한 요인이 되고 있다. 그러나, 공기 조화 장치에 조립되는 배수 펌프는, 마감 양정(揚程)이 다른 펌프와 비교하여 낮고, 그 부하가 본질적으로 작다고 하는 특성을 가지고 있다. 이러한 특성을 고려하면, 날개차의 회전 방향에 대해서 거의 직교하는 넓은 면을 갖는 종래의 날개판은, 공기 조화 장치에 조립되는 배수 펌프로서는 부적당한 형상이라고 말할 수 있을 것이다.

특허 문헌 1 : 일본국 실용신안등록 제2593986호 공보

특허 문헌 2 : 일본국 특허 제3282772호 공보

특허 문헌 3 : 일본국 특허공개 2002－242885호 공보

본 발명의 목적은, 이러한 문제점을 감안하여 이루어진 것으로서, 정숙성이 뛰어난 입축형 원심펌프 및 이 입축형 원심펌프에 조립되는 로터 및 이 입축형 원심펌프가 배수 펌프로서 조립된 공기 조화 장치를 제공하는 데 있다.

본 발명의 제1의 형태는, 로터(rotor)와, 케이싱(casing)과, 당해 케이싱에 장착되어 상기 케이싱과 상기 로터가 수용되는 펌프실을 형성하는 커버(cover)와, 상기 케이싱에 돌설되어 상기 펌프실의 하단 중앙부에 연통하는 흡입 통로를 형성하는 흡입관과, 상기 케이싱에 형성되어 상기 펌프실에 연통하는 토출 포트를 갖는 입축형 원심펌프로서, 상기 로터는, 상기 커버의 외측에서 구동 모터에 상단부가 연결되는 로터축과, 상기 로터축에 동심 형상을 이루어 일체형으로 연결되는 주판과, 상기 주판으로부터 상기 로터축의 축선과 거의 평행으로 돌출되는 복수개의 핀과, 상기 주판의 표면측과 이면측에 연통하는 균압부(均壓部)를 구비하는 것을 특징으로 하는 것이다.

본 발명에 있어서는, 로터축의 상단부에 연결되는 구동 모터가 작동하면, 물 등의 액체가 개재하는 펌프실 내에서 로터가 회전한다. 그러므로, 로터의 주판으로부터 돌출되는 핀(pin)이 액체 내에서 회전함에 따라, 펌프실 내의 액체가 그 점성에 의해 점차 로터와 함께 회전하기 시작한다. 이렇게 하여, 펌프실 내에 개재하는 액체의 동반 회전에 수반하는 원심력이 발생하고, 이 원심력에 의해 펌프실 내에 개재하는 액체의 표면이 포물면 형상으로 변형하여, 액체가 펌프실로부터 그 외주부에 연통하는 토출 포트로 토출된다. 또, 이 액체의 토출 동작에 수반하여 펌프실의 중앙부에 연통하는 흡입통로로부터 액체가 펌프 내로 흡입된다. 로터의 축심을 중심으로 하여 펌프실 내에서 선회하는 핀은, 그 주위에 개재하는 액체에 대해서, 이것을 거의 층류 상태에서 후방으로 돌아서 들어가도록 이동한다.

본 발명의 제1의 형태의 입축형 원심펌프에 의하면, 로터의 축심을 중심으로 하여 펌프실 내에서 선회하는 핀이, 그 주위에 개재하는 액체에 대해서, 이것을 거의 층류 상태에서 후방으로 돌아 들어가도록 이동한다. 이에 의해, 주판의 상하로 압력차가 발생하고, 균압부로부터 수류가 상승해 오기 때문에, 핀의 주위에서의 공동현상(cavitation)의 발생이나 공기의 말려듦에 의한 소음이 억제된다.

본 발명의 제1의 형태에 의한 입축형 원심펌프에 있어서, 로터축의 축선을 따라 그 일단부로부터 돌출되는 교반부재를 흡입관의 흡입 통로 내에 배치할 수가 있고, 이 교반부재는 로터축의 축선으로부터 방사상으로 돌출되는 복수개의 날개부재라도 좋다. 로터축의 축선을 따라 그 일단부로부터 돌출되는 교반부재를 흡입관의 흡입 통로 내에 배치한 경우, 흡입 통로로부터 펌프실 내로 흡입되는 액체에 선회류를 부여할 수가 있어, 펌프 효율을 한층 더 향상시키는 것이 가능하게 된다.

커버에는, 여기로부터 로터의 주위를 둘러싸듯이 하향으로 돌출되어 케이싱의 내벽과의 사이에 환상의 공극을 형성하는 칸막이벽을 형성할 수가 있다. 이 칸막이벽은, 케이싱에 형성된 토출 포트와 대향하여 이것을 차단하도록 위치하고 있는 것이 바람직하다. 이에 의해, 펌프실 내에 개재하는 공기가 토출 포트 측으로 흘러드는 것을 저지하여 기포가 펌프실로부터 토출 포트로 이동할 때에 발생하던 소음을 없앨 수가 있다.

펌프실 내와 외부를 연통하는 대기 연통로를 커버에 형성하는 것도 가능하다. 이 경우, 펌프실 내를 항상 대기압으로 유지할 수가 있기 때문에, 원심력을 유효하게 이용하여 액체를 효율적으로 토출 포트로부터 펌프실 외로 배출시킬 수가 있다.

주판이 환상(環狀)을 이루고, 그 내주면과 로터축의 외주면과의 사이에 형성되는 환상의 공극을 균압부로서 기능시키는 것도 가능하다. 이 경우, 주판과 로터축을 이 공극을 가로지르는 복수개의 지주(stay)를 통해 일체형으로 연결할 수가 있다. 이에 의해, 펌프실 내로 빨아올릴 수 있는 액체의 표면을 신속하게 포물면 형상으로 형성하는 것이 가능하게 된다.

주판의 표면측과 이면측을 연통하는 복수의 연통공을 형성하고, 이들 연통공을 균압부로서 기능시키는 것도 유효하며, 주판의 이면 외주측 직하방에 개재하는 기포가 연통공으로부터 그 표면측으로 빠져나가 토출 포트 측으로 흘러들어가지 않도록 할 수가 있다. 이 경우, 주판의 원주 방향에 거의 따르는 제1의 방향 및 이것과 직교하는 방향으로 핀 및 연통공을 배열한 제1의 배열 그룹과, 제1의 방향에 대해서 45° 경사진 방향 및 이것과 직교하는 방향으로 핀 및 연통공을 배열한 제2의 배열 그룹을 원주 방향을 따라 교대로 배열할 수가 있다. 이에 의해, 제1 및 제2의 배열 그룹에 의해 각각 얻어지는 액체의 선회류의 방향 및 유속을 미묘하게 다르게 할 수가 있어, 각각의 핀과 액체와의 사이에 발생하는 기포를 효율적으로 제거할 수가 있다.

주판의 회전 방향에 대해서 수직인 면에 투영한 각각의 핀의 면적이 로터축의 반경 방향 내측에 위치하는 핀일수록 작아지도록 설정할 수가 있다. 이에 의해, 반경 방향 내측에 위치하는 핀의 주위에 있어서의 공기의 말려 들어감을 억제하여 소음을 억제할 수가 있다. 또, 반경 방향 외측에 위치하는 핀의 운동 에너지를 유효하게 액체에 작용시켜 마감 양정을 개선할 수가 있다. 각각의 핀의 돌출 길이를 로터축의 반경 방향 내측일수록 짧게 설정함으로써도 동일한 효과를 얻을 수 있다. 또, 로터축의 반경 방향 내측에 위치하는 핀의 로터축의 반경 방향을 따르는 선단부의 폭 치수를 기단부의 그것보다 작게 설정함으로써도 동일한 효과를 얻을 수 있다. 또는, 로터축의 반경 방향 내측에 위치하는 핀의 간격을 동 외측의 간격과 같게 하거나 또는 넓게 함으로써도 동일한 효과를 얻을 수 있다.

로터축의 축선에 대해서 수직인 면에 있어서의 각각의 핀의 단면 형상은, 원형, 타원형, 사각형 등의 다각형, 또는 익형(翼形) 등의 비대칭 형상을 적절히 채용할 수가 있다. 이 경우, 주판의 회전 방향을 따르는 핀의 최대 길이는, 로터축의 반경 방향을 따르는 핀의 최대 폭 치수와 같거나, 또는 그 이상으로 설정할 수가 있다.

구동 모터로서 AC 모터보다도 진동이 적고, 한편 소형 경량이며 제어도 용이한 DC 브러시리스(brushless) 모터를 채용할 수가 있다.

본 발명의 제2의 형태는, 로터축과, 이 로터축에 동심 형상을 이루어 일체형으로 연결되는 주판과, 이 주판으로부터 상기 로터축의 축선과 거의 평행으로 돌출되는 복수개의 핀과, 상기 주판의 표면측과 이면측을 연통하는 균압부를 구비한 것을 특징으로 하는 펌프용 로터에 있다. 이 펌프용 로터는, 본 발명의 제1의 형태에 의한 입축형 원심펌프에 있어서의 로터로서 매우 적합하다.

본 발명의 제3의 형태는, 본 발명의 제1의 형태에 의한 입축형 원심펌프를 배수 펌프로서 조립한 것을 특징으로 하는 공기 조화 장치에 있다.

도 1은 본 발명에 의한 입축형 원심펌프를 공기 조화 장치용 배수 펌프 유니트에 응용한 일 실시 형태의 설치 상황을 표현하는 개념도이다.

도 2는 도 1 중의 화살표 II부의 추출 확대 단면도이다.

도 3은 도 1에 나타낸 실시 형태에 있어서의 배수 펌프 유니트의 개략 구조를 표현하는 종단면도이다.

도 4는 도 3에 나타낸 배수 펌프 유니트의 평면도이다.

도 5는 도 3에 나타낸 배수 펌프 유니트의 저면도이다.

도 6은 도 3에 나타낸 배수 펌프 유니트에 있어서의 커버의 부분의 저면도이다.

도 7은 도 3 중의 VII－VII 화살표 단면도이다.

도 8은 도 3 중의 VIII－VIII 화살표 단면도이다.

도 9는 도 3에 나타낸 배수 펌프 유니트에 있어서의 로터의 외관을 표현하는 입체 투영도이다.

도 10은 도 9에 나타낸 로터의 이면도이다.

도 11은 도 12와 함께 도 9에 나타낸 로터에 있어서의 제1의 배열 그룹에 의 한 유체의 유동 방향을 모식적으로 나타내는 개념도이다.

도 12는 도 11과 함께 도 9에 나타낸 로터에 있어서의 제2의 배열 그룹에 의한 유체의 유동 방향을 모식적으로 나타내는 개념도이다.

도 13은 본 발명에 의한 로터를 도 3에 나타낸 배수 펌프 유니트의 로터에 응용한 다른 실시 형태에 있어서의 평면도이다.

도 14는 도 13에 나타낸 로터의 저면도이다.

도 15는 본 발명에 의한 로터를 도 3에 나타낸 배수 펌프 유니트의 로터에 응용한 다른 실시 형태의 종단면도이다.

도 16은 본 발명에 의한 로터를 도 3에 나타낸 배수 펌프 유니트의 로터에 응용한 또 다른 실시 형태의 종단면도이다.

도 17은 본 발명에 의한 로터를 도 3에 나타낸 배수 펌프 유니트의 로터에 응용한 또 다른 실시 형태의 종단면도이다.

도 18은 본 발명에 의한 입축형 원심펌프를 도 3에 나타내는 배수 펌프 유니트에 응용한 다른 실시 형태의 개략 구조를 표현하는 종단면도이다.

본 발명에 의한 입축형 원심 펌프를 공기 조화 장치에 조립되는 배수 펌프 유니트에 응용한 실시 형태에 대해서, 도 1 ∼ 도 18을 참조하면서 상세하게 설명한다. 본 발명은 이러한 실시 형태에만 한정하지 않고, 이것들을 한층 더 조합하거나 이 명세서의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 개념에 포함되는 모든 변경이나 수정이 가능하다. 따라서, 본 발명은 그 정신에 귀속하는 다른 임의의 기술에도 당 연히 응용할 수가 있다.

본 실시 형태에 있어서의 배수 펌프 유니트의 설치 상황을 도 1에 나타내고, 그 화살표 II부를 도 2에 추출 확대하여 도 2에 나타낸다. 즉, 본 실시 형태에 있어서의 배수 펌프 유니트(10)는, 그 브래킷(bracket)(11)을 통해 공기 조화 장치의 프레임 격벽(12)에 형성된 고정부(13)에 부착되어 있다. 고정부(13)와 직사각형의 판상을 이루는 브래킷(11)과의 사이에는, 방진 기능과 씰(seal) 기능을 겸비하는 개스킷(gasket)(14)이 삽입 결합되어 있다. 고정부(13)에 나사 체결되는 체결나사(15)에 의해 브래킷(11)의 설치부(11a)가 프레임 격벽(12)의 고정부(13)에 고정된 상태로 되어 있다. 후술하는 로터를 구동시키기 위한 구동 모터(16)가 프레임 격벽(12)의 외측에 위치하도록, 구동 모터(16)가 브래킷(11)의 연결부(11b)에 탑재되어 있다. 구동 모터(16)의 작동을 제어하기 위한 제어반(17)이 프레임 격벽(12)의 외측에 설치되고, 이 제어반(17)과 구동 모터(16)에 설치된 커넥터(18)가 케이블(19)을 통해 연결되어 있다.

또한, 본 실시 형태에 있어서의 구동 모터(16)의 커넥터(18)는, 도 4의 2점 쇄선으로 나타내는 위치에 배치하는 것도 가능하게 되어 있어, 케이블(19)의 접속 작업성이나 다른 부재와의 간섭을 고려하여 적절히 선택할 수가 있다. 또, 본 실시 형태에 있어서의 브래킷(11)은, 후술하는 구동 모터(16)의 작동에 악영향을 주지 않는 오스테나이트계 스텐레스강이나 알루미늄 등의 비자성체로 형성되어 있다.

이 배수 펌프 유니트(10)의 주요 부분의 내부 구조를 도 3에 나타내고, 그 평면 형상, 저면 형상을 각각 도 4, 도 5에 나타내며, 그 커버 부분의 저면 형상을 도 6에 나타낸다. 또, 도 3의 VII－VII, VIII－VIII 화살표 단면 구조를 각각 도 7, 도 8에 나타내고, 로터 부분의 외관을 도 9에 나타내며, 그 저면 형상을 도 10에 나타낸다. 즉, 본 실시 형태에 있어서의 배수 펌프 유니트(10)는, 통 형상의 측벽부(20a)와 원추 형상의 저벽부(20b)를 갖는 케이싱(20)과, 이 케이싱(20)의 측벽부(20a)의 상단부에 연결되어 상기 케이싱(20)과 펌프실(21)을 형성하는 커버(22)를 구비하고 있다. 이 배수 펌프 유니트(10)는 또 펌프실(21) 내에 수용되는 로터(23)와, 이 로터(23)에 연결되어 이것을 회전시키는 구동 모터(16)와, 커버(22)와 구동 모터(16)의 사이에 조립되어 이들을 칸막이하는 상기 브래킷(11)을 더 구비하고 있다. 본 실시 형태에서는 공기 조화 장치의 프레임 격벽(12)의 외측에 배치되는 구동 모터(16)와, 프레임 격벽(12)의 내측에 배치되는 커버(22) 및 케이싱(20)을 칸막이하도록 하는 브래킷(11)이 프레임 격벽(12)의 고정부(13)에 부착되어 있다. 그러므로, 커버(22)와 구동 모터(16)의 사이에 구동 모터(16)의 베어링 부분을 보호하기 위한 수절판(水切板)을 설치할 필요가 없어진다. 게다가, 능력이 다른 구동 모터를 사용하는 경우에도, 배수 펌프 유니트(10)에 있어서는 단지 구동 모터(16)를 교환하기만 하면 된다. 그 결과, 브래킷(11) 등의 교환이 완전히 불필요해지는 이점도 갖는다.

또한, 본 실시 형태에서는 DC 브러시리스 모터를 구동 모터(16)로 채용하고 있고, 진동이 큰 AC 모터보다도 대폭적인 소형 경량화가 가능하며, 그 구동 제어도 용이하다. DC 모터의 결점인 고주파 진동은, 공기 조화 장치의 프레임 격벽(12)과 브래킷(11)의 설치부(11a) 사이에 상술한 개스킷(14)을 개재함으로써 확실히 차단할 수가 있다.

본 실시 형태에서는, 케이싱(20)의 저벽부(20b)를 중앙부가 하방을 향해 움푹 패인 원추 형상으로 설정되어 있지만, 저벽부(20b)를 수평면과 평행한 이른바 평저상(平底狀)으로 설정하여도 아무런 문제가 없다. 이 케이싱(20)에는, 저벽부(20b)의 중앙에서 하방으로 돌출되고, 펌프실(21) 내에 연통하는 흡입 통로(24)를 형성하는 흡입관(25)이 일체형으로 형성되어 있다. 또, 이 케이싱(20)에는, 측벽부(20a)로부터 로터(23)의 반경 방향 외측으로 돌출되고, 펌프실(21) 내로 향하는 토출 포트(26)가 개구하는 토출관(27)도 일체형으로 형성되어 있다. 흡입관(25)은, 도 3 중, 2점 쇄선으로 나타내는 공기 조화 장치의 드레인 팬(drain fan)(28) 내에 위치 결정되고, 이 드레인 팬(28) 내에 모이는 응축수 중에 거의 잠긴 상태로 된다. 또, 토출관(27)에는 선단부가 공기 조화 장치의 프레임 격벽(12)의 밖으로 도출되는 드레인관(drain pipe)(29)의 기단부(基端部)가 연결되어 있다.

또한, 본 실시 형태에서는 토출관(27)의 내경을 하류측일수록 굵게 하여 펌프실(21)로 향하는 토출 포트(26)를 수축시킨 상태로 하고 있지만, 토출관(27)의 외경을 일정하게 하여 드레인관(drain pipe)(29)을 감합(嵌合)할 때의 작업성 및 이들 사이에서의 밀봉성을 확보할 수 있도록 배려하고 있다. 그러므로, 토출관(27)의 두께가 기단측(基端側)일수록 두꺼워지지만, 본 실시 형태에서는 토출관(27)의 외주부에 육발(肉拔) 처리를 시행하여, 이에 의해 토출관(27)의 고강성화 및 경량화도 동시에 달성하고 있다. 토출관(27)에 대한 드레인관(29)의 감합의 용이성 및 밀봉성을 확보할 수만 있다면, 토출관(27)의 외주에 형성되는 육발 처리는 어떤 형태 및 형상이어도 좋다.

수지의 성형품인 커버(22)의 하부 외주에는, 상방을 향해 반경 방향 외측으로 돌출되는 복수(도시예에서는 4개)의 계지조(係止爪)(30)가 원주 방향을 따라 등 간격으로 형성되어 있다. 이들 계지조(30)를 각각 계지할 수 있는 반경 방향에 탄성 변형이 가능한 틀 형상을 한 조홀더(爪 holder)(31)가 케이싱(20)의 측벽부(20a) 외주에 설치되어 있다. 따라서, 케이싱(20)에 대해 커버(22)를 상방으로부터 가압함으로써, 계지조(30)를 조홀더(31)에 대해 스냅(snap) 정지시킬 수가 있다. 그러므로, 케이싱(20)과 커버(22)를 지극히 용이하게 일체화할 수가 있고, 게다가 커버(22)에 대한 케이싱(20)의 상대 회전 위치를 선택하는 것이 가능하다. 즉, 도 5의 2점 쇄선으로 나타내듯이, 다른 부재의 배치 등에 맞추어 토출관(27)의 방향을 4방향 중 어느 쪽으로도 변경할 수가 있다. 본 실시 형태에서는, 조홀더(31)를 틀 형상으로 형성함으로써, 계지조(30)가 조홀더(31)에 대해 계지된 상태에 있어서 케이싱(20)에 대한 커버(22)의 회전을 구속하는 것이 가능하다. 이 때문에, 조홀더(31)가 반경 방향으로 약간의 탄성 변형만 가능하게 된다면, 유리 섬유나 무기물의 위스커(whisker) 등을 혼입한 경질 복합 수지 재료로도 케이싱(20) 및 조홀더(31)를 성형할 수가 있어, 케이싱(20)을 고강도로 설계할 수가 있다.

커버(22)의 상단 외주에는, 브래킷(11)의 연결부(11b) 및 구동 모터(16)에 형성된 부착 플랜지(16a)를 각각 관통하는 복수개(도시예에서는 4개)의 연결 핀(32)이 돌설되어 있다. 이 연결 핀(32)의 상단을 용융시켜 코킹부(32a)를 형성함으로써, 커버(22)와 브래킷(11)의 연결부(11b) 및 구동 모터(16)를 일체형으로 접 합하고 있다. 연결 핀(32)의 상단에 형성되는 코킹부(32a)는, 초음파 용착 등의 기술을 이용하는 것이 가능하고, 그 형상은 구동 모터(16) 및 브래킷(11)이 용이하게 인출 분리되지 않도록 하는 형상이어도 좋다.

커버(22)의 저판(33) 중앙에는, 상면이 막힌 원통형 단면을 갖는 보스부(boss portion)(34)가 상방을 향해 형성되고, 이 보스부(34)를 둘러싸는 반원호 형상을 이루는 한 쌍의 스페이서(spacer)(35)가 돌설되어 있다. 보스부(34)는, 그 중앙에 위치하여 구동 모터(16)의 스핀들(spindle)(16b)이 관통하는 구멍(34a)과, 그 외주부에 위치하여 펌프실(21) 내를 대기압으로 유지하기 위한 복수개(도시예에서는 4개)의 슬릿(slit)(34b)이 형성되어 있다. 스페이서(35)의 상단은 브래킷(11)의 연결부(11b)에 맞닿아있다. 인접하는 스페이서(35)의 사이의 공극(35a)은, 커버(22)의 외주 테두리에 형성된 한 쌍의 래비린스(labyrinth) 구조를 갖는 공극(22a)과 함께 대기 연통로를 형성한다. 본 실시 형태에서는, 인접하는 스페이서(35)의 사이의 공극(35a)과 커버(22)의 외주 테두리에 형성된 한 쌍의 공극(22a)과의 회전 위상을 거의 90° 어긋나게 하고, 이에 의해, 펌프실(21)로부터 슬릿(34b) 및 공극(35a, 22a)을 통해 배수 펌프 유니트(10)의 밖에 연결되는 대기 연통로를 크게 굴곡시킬 수가 있다. 그 결과, 펌프실(21) 내에서 발생하는 직진성의 높은 고주파(1000Hz 이상)의 소음(騷音)을 없애는 효과를 얻을 수 있다.

또한, 구동 모터(16)를 정지시킨 경우, 드레인관(29)으로부터 토출 포트(26)를 통해 펌프실(21) 측으로 역류하는 배수의 일부가 슬릿(34b)으로부터 넘쳐 흐르는 경우가 있다. 그러나, 본 실시 형태에서는 로터(23)의 회전 방향(도 7 중, 좌회전 방향)과는 역방향, 즉 도 7 중, 시계 회전의 접선 방향을 따라 슬릿(34b)을 보스부(34)에 형성하고 있기 때문에, 슬릿(34b)으로부터 넘쳐 흐르는 배수의 양을 저감시킬 수가 있다.

펌프실(21) 측을 향하는 커버(22)의 저판(33)의 외주 테두리부에는, 케이싱(20)의 측벽부(20a)와의 사이에 환상(環狀)의 공극(36)을 형성하는 통 형상의 칸막이벽(37)이 케이싱(20)의 저벽부(20b)를 향해 하향으로 돌설되어 있다. 따라서, 펌프실(21)의 상부 주연(周緣)에 위치하는 응축수는 칸막이벽(37)의 존재에 의해 하방을 향해 흐르고, 칸막이벽(37)의 하단과 케이싱(20)의 저벽부(20b)와의 사이의 틈새(38)를 통해 환상의 공극(36)으로부터 토출 포트(26) 내로 안내된다. 그 결과, 펌프실(21)의 상부 주연에 개재하는 기포가 토출 포트(26) 측으로 흘러드는 것을 저지할 수가 있다. 즉, 본 실시 형태에 있어서의 칸막이벽(37)은, 펌프실(21)의 상부 주연(周緣)에 개재하는 기포가 토출 포트(26) 측으로 흘러드는 것을 억제하기 위한 것이므로, 본 실시 형태와 같이 커버(22)의 둘레 전체에 걸쳐 형성할 필요는 없다. 그러나, 토출 포트(26)와 대향하는 위치에만 칸막이벽(37)을 형성한 경우에는, 이 칸막이벽(37)의 토출 포트(26)보다 상류측을 케이싱(20)의 측벽부(20a)의 내주면에 근접시켜 둘 필요가 있다. 이에 의해, 펌프실(21) 내를 유동하는 기포를 포함한 응축수가 환상의 공극(36) 내로 직접 유입되지 않게 할 수가 있다. 또, 이 칸막이벽(37)의 하단부는 응축수의 원활한 흐름을 방해하지 않도록, 그 단면 형상이 반원상 등의 곡면으로 형성되어 있는 것도 바람직하다.

또한, 케이싱(20)과 커버(22)의 칸막이벽(37)과의 사이에는 오링(O- ring)(39)이 장착되어, 케이싱(20) 및 커버(22)의 감합 부분에서 응축수가 외부로 누출되지 않게 배려하고 있다.

본 실시 형태에 있어서의 로터(23)는, 구동 모터(16)의 스핀들(16b)이 연결되는 통 형상의 접속부(40a)를 상단부에 갖는 로터축(40)과, 이 로터축(40)으로부터 방사상으로 돌출되는 복수개(도시예에서는 4개)의 지주(stay)(41)를 구비하고 있다. 또, 이 로터(23)는, 지주(stay)(41)를 통해 로터축(40)에 대하여 일체형으로 연결되는 링 형상으로 된 주판(42)과, 주판(42)의 표면, 즉 표면측으로부터 로터축(40)의 축선과 거의 평행으로 돌출되는 여러 개의 핀(43)을 더 구비하고 있다. 또한, 로터(23)는, 핀(43)과 함께 주판(42)에 형성되어 그 표면측과 이면, 즉 하면측을 연통하는 다수개의 연통공(44)과, 로터축(40)의 하단으로부터 이 로터축(40)의 축선을 따라 돌출되고, 흡입 통로(24)내에 위치하는 교반부재(45)를 더 구비하고 있다.

주판(42)은 로터축(40)에 동심 형상을 이루고 있고, 그 내주면과 로터축(40)의 외주면과의 사이에 상술한 연통공(44)과 함께 본 발명의 균압부로서 기능하는 공극(46)이 형성되어 있다. 상기 지주(stay)(41)는, 이 공극(46)을 가로지르는 상태로 로터축(40)과 주판(42)을 연결하고 있다. 또, 본 실시 형태에서는 제1의 배열 그룹(A)과, 제2의 배열 그룹(B)을 주판(42)의 원주 방향을 따라 교대로 4쌍씩 형성하고 있다. 제1의 배열 그룹(A)은, 주판(42)의 원주 방향을 거의 따르는 제1의 방향(도 8중, 좌우 방향) 및 이것과 직교하는 방향으로 핀(43) 및 연통공(44)이 각각 교대로 배열된다. 또, 제2의 배열 그룹(B)은, 제1의 방향에 대해서 45° 경사진 방향 및 이것과 직교하는 방향으로 핀(43) 및 연통공(44)이 각각 교대로 배열되어 있다. 각각의 핀(43)은, 로터축(40)의 축선에 대해서 수직인 평면으로 자른 단면 형상이 거의 정방형인 정사각 기둥 형상으로 되고, 그 네 모서리부에 라운드 형상을 갖게 함으로써, 물소음(水搔音)이 극히 적어지도록 배려하고 있다. 게다가, 교반부재(45)는, 로터축(40)의 축선에 대해서 수직인 단면 형상이 열십자(+) 형상이 되도록 한 4개의 날개판(45a)을 갖는다.

이러한 구성을 갖는 배수 펌프 유니트(10)의 구동 모터(16)가 작동을 시작하면, 흡입 통로(24) 내에 개재하는 응축수가 교반부재(45)의 회전에 의해 교반되고, 그 점성에 의해 점차 교반부재(45)와 함께 흡입 통로(24) 내에서 선회하기 시작한다. 흡입 통로(24) 내에서의 응축수의 선회에 수반하여 발생하는 원심력에 의해, 그 수면이 오목 형상의 입체 포물곡면을 그리면서 흡입 통로(24)의 상단을 넘어 펌프실(21)의 저벽부(20b)로 치솟고, 또한 주판(42) 및 핀(43)이 응축수에 담겨진 상태로 된다. 이렇게 하여 펌프실(21) 내로 유입되어 오는 응축수는, 회전하는 로터(23)의 주판(42) 및 핀(43)에 의해 더욱 더 고속으로 선회한다. 그리고, 응축수의 일부가 케이싱(20)의 저벽부(20b)와 커버(22)의 칸막이벽(37)의 하단과의 틈새를 통해 환상의 공극(36)으로부터 토출 포트(26)로 배출된다. 이 응축수의 배출에 수반하여 드레인 팬(28) 내의 새로운 응축수가 흡입 통로(24) 내로 빨려들어가서, 연속적으로 드레인 팬(28) 내의 응축수가 토출 포트(26)로부터 드레인관(29)을 통해 외부로 배출된다. 이 경우, 로터(23)의 회전수와 그 최대 직경, 즉 주판(42)의 외경에 의해 로터(23)의 직경 방향 중심측과 직경 방향 외측단의 압력차가 정해지 기 때문에, 이 배수 펌프 유니트(10)의 마감 양정(揚程)도 스스로 정해진다. 그러나, 그 배수량은 주판(42)의 회전 방향에 대해서 수직인 면에 투영한 핀(43)의 면적에 의해 좌우된다.

배수 펌프 유니트(10)의 작동 중에 있어서는, 로터(23)의 핀(43)이 응축수의 선회 속도보다 고속으로 회전하고 있다. 이 때문에, 그 주위에 개재하는 응축수는, 정지 중의 핀(43)에 대해서 응축수가 펌프실(21) 내를 선회하고 있는 것으로 간주하는 경우, 핀(43)의 외주를 감듯이 하여 비교적 매끄럽게 후방으로 흘러내리는 상태로 된다. 즉, 종래와 같이 날개차의 회전 방향에 대해서 거의 직교하는 넓은 면을 갖는 저항이 큰 날개판을 사용하고 있지 않기 때문에, 예를 들어 로터(23)의 최외주측에 위치하는 핀(43)이라도, 그 선회 방향의 후측에는 공동현상(cavitation)이 거의 발생하지 않는다. 이 결과, 공동현상(cavitation)에 기인하는 소음을 대폭 저감시킬 수가 있다. 특히, 본 실시 형태에서는 핀(43) 및 연통공(44)의 제1의 배열 그룹(A)에 의해 형성되는 응축수의 유동 방향은, 그 유동 상태를 모식적으로 표현하는 도 11에 나타내듯이, 반경 방향에 대해서 거의 45° 경사진 방향으로 된다. 이 유동 방향은 비교적 큰 운동 에너지를 응축수에 준다. 이에 대해, 제2의 배열 그룹(B)에 의해 형성되는 응축수의 유동 방향은, 그 유동 상태를 모식적으로 표현하는 도 12에 나타내듯이, 거의 주판(42)의 원주 방향이 되어 응축수에 대해 비교적 작은 운동 에너지를 준다. 그 결과, 이들 2 종류의 응축수의 유동에 의해 소포(消泡) 효과를 한층 더 높일 수가 있다. 또, 흡입관(25) 내에서의 응축수의 선회 주속도(周速度)는, 펌프실(21) 내에서의 응축수의 선회 주속도(周速度)보다 상당히 늦기 때문에, 교반부재(45)가 저항이 큰 날개판(45a)이라도, 여기서 공동현상(cavitation)이 발생하는 불합리한 상태는 생기지 않는다. 또, 배수 펌프 유니트(10)의 시동시 및 낮은 양정시에 있어도, 커버(22)에 형성된 칸막이벽(37)의 존재에 의해, 토출 포트(26) 측으로 배출되는 응축수에 기포가 혼입하는 것을 저지할 수가 있다. 또, 기포가 토출 포트(26) 측으로 배출될 때의 소음을 없애는 것도 가능하다.

주판(42)의 외주를 로터축(40)의 축선을 중심으로 하는 완전한 원형으로 할 필요는 없고, 또 로터축(40)의 축선에 대해서 수직인 면으로 자른 핀(43)의 단면 형상이 상술한 실시 형태와 같이 대략 정방형상 이외에, 여러 가지의 형상의 것을 채용하는 것이 가능하다. 예를 들면, 본 발명에 의한 로터(23)의 다른 실시 형태의 평면 형상, 저면 형상을 각각 도 13, 도 14에 나타낸다. 도 13, 도 14에 나타내듯이, 주판(42)의 외주면을 부정형의 기어 형상으로 할 수가 있다. 또는, 로터축(40)의 축선에 대해서 수직인 평면으로 자른 단면 형상이 타원형이 되도록 한 핀(43)을 채용하고, 그 장경(長徑) 방향이 주판(42)의 원주 방향을 따르도록 배열시키도록 하는 것도 가능하다. 이 경우, 주판(42)의 외주면에 형성된 요철 부분에 의해, 응축수에 대한 교반 작용이 커져, 배수 펌프로서의 능력을 향상시킬 수가 있다. 또한, 도 13, 도 14에 있어서, 앞의 실시 형태와 동일 기능의 요소에는 이것과 동일 부호를 붙이고 있다.

상술한 실시 형태에서는, 각각의 핀(43)의 상단이 동일 수평면 상에 위치하도록, 각각의 핀(43)의 높이를 설정하고 있다. 그러므로, 로터(23)의 회전 중에 있어서는 펌프실(21) 내의 응축수의 수면이 주발 형상으로 변위하여, 로터축(40)에 가까운 내주측의 핀(43)의 상부가 수면으로부터 노출하여 응축수를 교반할 수 없게 된다. 여기서, 본 발명에 의한 로터(23)의 다른 실시 형태의 주요부의 단면 구조를 도 15에 나타낸다. 도 15에서 알 수 있듯이, 펌프실(21) 내에 형성되는 응축수의 선회 수면(도 중, 2점 쇄선으로 나타냄)의 높이에 따라 로터축(40)에서 먼 핀(43) 일수록 그 높이를 높게 설정하고, 반경 방향으로 배열하는 핀(43)의 기능을 최대한으로 발휘시키는 것이 유효하다. 또는, 같은 효과를 얻기 위해, 주판(42)의 회전 방향에 대해서 수직인 면에 투영한 핀(43)의 면적이 로터축(40)의 반경 방향 내측에 위치하는 핀(43)일수록 작게 설정됨으로써도 대처가 가능하다. 구체적으로는, 예를 들면 도 16에 나타내듯이, 로터축(40)에 가까운 핀(43)일수록 그 테이퍼각(θ)이 커지도록 선단이 가늘어지게 테이퍼 형상으로 형성하는 것 등이 가능하다.

상술한 실시 형태에서는, 핀(43)을 주판(42)의 표면측으로부터 상방으로 돌출시키고 있지만, 도 17에 나타내듯이 주판(42)의 이면에서 핀(43)을 하향으로 돌출되도록 하여도 좋다. 도 17에 나타낸 로터(23)의 경우, 로터축(40)에 가까운 핀(43)일수록 외경이 작아지도록 소경부(43a)를 하단측에 갖는 계단식으로 형성하고 있다. 이렇게, 주판(42)의 이면에서 핀(43)을 하향으로 돌출시킨 본 발명에 의한 배수 펌프 유니트(10)의 다른 실시 형태의 개략 구조를 도 18에 나타내지만, 앞의 실시 형태와 동일 기능의 요소에는 이것과 동일 부호를 붙이고 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 즉, 본 실시 형태에 있어서의 로터(23)는, 커버(22)의 저판(33)에 근접하도록 주판(42)이 형성되고, 이 주판(42)의 이면에서 다수의 핀(43)이 케이싱(20)의 저벽부(20b)를 향해 돌출되어 있다. 각 핀(43)의 하단은, 케이싱(20)의 저벽부(20b)에 거의 등거리로 근접하도록, 로터(23)의 직경방향 내주측에 위치하는 핀(43)일수록 주판(42)으로부터의 돌출 길이를 길게 설정하고 있다. 본 실시 형태의 경우, 커버(22)의 저판(33)에 근접하여 배치된 주판(42)에 의해, 펌프실(21) 내로 흡인되는 응축수에 대해서 보다 큰 정류 효과를 얻을 수 있다. 본 실시 형태에서는, 브래킷(11)의 설치부(11a)와 연결부(11b)의 사이에 구동 모터(16)를 둘러싸는 통부(11c)가 형성되어 있고, 이에 의해 구동 모터(16)에서 발생하는 소음의 전파 방향을 규제할 수가 있다.

또한, 핀(43)이나 연통공(44)을 상술한 실시 형태와 같은 배열 그룹(A, B)과 같이 정렬시키지 않고, 주판(42)에 랜덤(random)하게 형성할 수가 있다. 또는, 핀(43)을 주판(42)의 표리 양면에서 돌출시키는 것도 가능하다. 어느 쪽에 돌출시켜도, 배수 펌프 유니트(10)에 요구되는 양정 및 배수량을 확보하면 동시에 진동 및 소음을 줄이기 위해서, 이들 수량이나 레이아웃(lay out) 등을 적절히 조정하는 것이 바람직하다. 마찬가지로, 주판(42)을 케이싱(20)의 원추 형상을 이루는 저벽부(20b)와 평행이 되도록 원추 형상으로 형성하여도 좋다.

Claims

로터와, 케이싱과, 상기 케이싱에 장착되어 상기 케이싱과 상기 로터가 수용되는 펌프실을 형성하는 커버와, 상기 케이싱에 돌설되어 상기 펌프실의 하단 중앙부에 연통하는 흡입 통로를 형성하는 흡입관과, 상기 케이싱에 형성되어 상기 펌프실에 연통하는 토출 포트를 갖는 입축형 원심펌프로서,

상기 로터는,

상기 커버의 외측에서 구동 모터로 상단부가 연결되는 로터축과,

상기 로터축에 동심 형상을 이루어 일체형으로 연결되는 주판과,

상기 주판으로부터 상기 로터축의 축선과 평행으로 돌출되는 복수개의 핀과,

상기 주판에 형성되어 상기 주판의 표면측과 이면측을 연통하는 균압부를 구비하는 것을 특징으로 하는 입축형 원심펌프.
제1항에 있어서,

상기 로터는, 이 로터축의 일단부로부터 이 로터축의 축선을 따라 돌출되고, 상기 흡입관의 흡입 통로 내에 위치하는 교반부재를 더 구비한 것을 특징으로 하는 입축형 원심펌프.
제1항에 있어서,

상기 커버는, 상기 로터의 주위를 둘러싸도록 하향으로 돌출되어 상기 케이싱의 내벽과의 사이에 환상의 공극을 형성하는 칸막이벽을 갖는 것을 특징으로 하는 입축형 원심펌프.
제3항에 있어서,

상기 칸막이벽은, 상기 케이싱에 형성된 토출 포트와 대향하여 이것을 차단하도록 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 입축형 원심펌프.
제1항에 있어서,

상기 커버에는, 상기 펌프실 내와 외부를 연통하는 대기 연통로가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 입축형 원심펌프.
제1항에 있어서,

상기 주판의 표면측과 이면측을 연통하는 복수의 연통공을 구비하고, 이들 연통공이 상기 균압부로서 기능하는 것을 특징으로 하는 입축형 원심펌프.
제6항에 있어서,

상기 핀 및 연통공은, 제1의 배열 그룹과 제2의 배열 그룹이 원주 방향을 따라 교대로 배열되어 있고,

상기 제1의 배열 그룹은 상기 주판의 원주 방향을 따르는 제1의 방향 및 이것과 직교하는 방향에 상기 핀 및 연통공이 배열되고, 상기 제2의 배열 그룹은 상기 제1의 방향에 대해서 45°경사진 방향 및 이것과 직교하는 방향에 상기 핀 및 연통공이 배열되어 있는 것을 특징으로 하는 입축형 원심펌프.
제1항에 있어서,

상기 주판의 선회 방향에 대해서 수직인 면에 투영한 각각의 상기 핀의 면적이 상기 로터축의 반경 방향 내측에 위치하는 상기 핀일수록 작게 설정되어 있는 것을 특징으로 하는 입축형 원심펌프.
로터축과,

상기 로터축에 동심 형상을 이루어 일체형으로 연결되는 주판과,

상기 주판으로부터 상기 로터축의 축선과 평행으로 돌출되는 복수개의 핀과,

상기 주판에 형성되어 상기 주판의 표면측과 이면측을 연통하는 균압부를 구비하는 것을 특징으로 하는 펌프용 로터.
제9항에 있어서,

상기 로터축의 일단부로부터 이 로터축의 축선을 따라 돌출되는 교반부재를 더 구비한 것을 특징으로 하는 펌프용 로터.
제9항 또는 제10항에 있어서,

상기 주판의 표면측과 이면측을 연통하는 복수의 연통공을 구비하고, 이들 연통공이 상기 균압부로서 기능하는 것을 특징으로 하는 펌프용 로터.
제11항에 있어서,

상기 핀 및 연통공은, 제1의 배열 그룹과 제2의 배열 그룹이 원주 방향을 따라 교대로 배열되어 있고,

상기 제1의 배열 그룹은 상기 주판의 원주 방향을 따르는 제1의 방향 및 이것과 직교하는 방향에 상기 핀 및 연통공이 배열되고, 상기 제2의 배열 그룹은 상기 제1의 방향에 대해서 45°경사진 방향 및 이것과 직교하는 방향에 상기 핀 및 연통공이 배열되어 있는 것을 특징으로 하는 펌프용 로터.
제9항에 있어서,

상기 로터축의 회전 방향에 대해서 수직인 면에 투영한 각각의 상기 핀의 면적이 상기 로터축의 반경 방향 내측에 위치하는 상기 핀일수록 작게 설정되어 있는 것을 특징으로 하는 펌프용 로터.
제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 기재의 입축형 원심펌프가 배수 펌프로서 조립되어 있는 것을 특징으로 하는 공기 조화 장치.
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