KR101489068B1 - 팬 커버 및 펌프 장치 - Google Patents

Abstract

유로 저항을 저감할 수 있는 팬 커버, 및 모터의 냉각 효율을 높일 수 있는 펌프 장치를 제공한다. 본 발명의 일 실시 형태에 따른 팬 커버(32)는, 송풍구에 장착되는 팬 커버이며, 외측틀(33)과, 프레임부(34)와, 지지 부재(35)를 구비한다. 외측틀(33)은, 상기 송풍구에 부착 가능하고, 1축 방향에 따른 유체의 유로를 규정한다. 프레임부(34)는, 상기 1축 방향으로 돌출된 볼록한 모양의 제1 면(341)과, 상기 1축 방향으로 상기 제1 면과 대향하는 오목한 모양의 제2 면(342)을 각각 갖고, 상기 유로를 복수의 영역으로 구획한다. 지지 부재(35)는, 프레임부(34)와 외측틀(33)과의 사이에 접속된다.

Description

팬 커버 및 펌프 장치{FAN COVER AND PUMPING DEVICE}

본 발명은, 송풍구에 장착되는 팬 커버 및 이것을 구비하는 펌프 장치에 관한 것이다.

진공 펌프의 일종인 요동 피스톤형 펌프는, 실린더 내에서 피스톤이 왕복 운동함으로써 펌프실 내의 흡기 및 배기를 교대로 실시하는 용적 이송식의 펌프로서 알려져 있고, 예를 들면, 가압 펌프로서 넓게 사용되고 있다.

이런 종류의 펌프에는, 운전중의 모터의 발열을 억제하기 위한 냉각 기구를 구비하는 것이 알려져 있다. 예를 들면, 하기 특허문헌 1에는, 모터의 샤프트에 장착된 팬 블레이드(fan blade)와, 펌프의 하우징에 형성되어 팬 블레이드의 회전에 의해서 공기를 흡입하기 위한 통로와, 그 통로에 장착된 팬 가이드를 갖는 펌프가 기재되어 있다.

일본 특표2003-515061호 공보

일반적으로, 팬 커버는, 사람의 손가락이나 이물의 침입을 저지하는 목적으로 송풍구에 장착된다. 한편, 팬 커버의 개구부가 작아질수록 유로의 저항이 커져, 펌프의 냉각 효율 저하나 소음 발생이 문제가 된다.

이상과 같은 사정을 고려하여, 본 발명의 목적은, 유로 저항을 저감할 수 있는 팬 커버, 및 모터의 냉각 효율을 높일 수 있는 펌프 장치를 제공하는 것에 있다.

상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 일 형태에 따른 팬 커버는, 송풍구에 장착되는 팬 커버이며, 외측틀과, 프레임부를 구비한다.

상기 외측틀은, 상기 송풍구에 부착 가능하고, 1축 방향에 따른 유체의 유로를 규정한다.

상기 프레임부는, 상기 1축 방향으로 돌출된 볼록한 모양의 제1 면과, 상기 1축 방향으로 상기 제1 면과 대향하는 오목한 모양의 제2 면을 각각 갖고, 상기 외측틀에 지지를 받아, 상기 유로를 복수의 영역으로 구획한다.

상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 일 형태에 따른 펌프 장치는, 펌프 본체와, 송풍 유닛을 구비한다.

상기 펌프 본체는, 송풍구를 갖는다.

상기 송풍 유닛은, 팬과, 팬 커버를 갖는다.

상기 팬은, 상기 송풍구에 배치된다.

상기 팬 커버는, 외측틀과, 프레임부를 갖는다. 상기 외측틀은, 상기 송풍구에 장착되어, 1축 방향에 따른 유체의 유로를 규정한다. 상기 프레임부는, 상기 1축 방향으로 돌출하는 볼록한 모양의 제1 면과, 상기 1축 방향으로 상기 제1 면과 대향하는 오목한 모양의 제2 면을 각각 갖고, 상기 외측틀에 지지를 받아, 상기 유로를 복수의 영역으로 구획한다.

도 1은 본 발명의 일 실시 형태에 따른 펌프 장치의 전체를 나타내는 사시도이다.
도 2는 상기 펌프 장치의 주요부의 종단면도이다.
도 3은 상기 펌프 장치의 팬 커버의 정면도이다.
도 4a는 상기 팬 커버의 도 3에서의 A-A 방향의 단면도이다.
도 4b는 상기 팬 커버의 도 4a에서의 주요부 확대도이다.
도 5a는 상기 팬 커버의 도 3에서의 B-B방향의 단면도이다.
도 5b는 상기 팬 커버의 도 5a에서의 주요부 확대도이다.
도 6은 비교예에 따른 팬 커버의 주요부 단면도이다.

본 발명의 일 실시 형태에 따른 팬 커버는, 송풍구에 장착되는 팬 커버이며, 외측틀과, 프레임부를 구비한다.

상기 외측틀은, 상기 송풍구에 부착 가능하고, 1축 방향에 따른 유체의 유로를 규정한다.

상기 프레임부는, 상기 1축 방향으로 돌출된 볼록한 모양의 제1 면과, 상기 1축 방향으로 상기 제1 면과 대향하는 오목한 모양의 제2 면을 각각 갖고, 상기 외측틀에 지지를 받아, 상기 유로를 복수의 영역으로 구획한다.

상기 프레임부는, 유체의 유동 방향에서 돌출하는 제1 면을 각각 갖기 때문에, 제1 면측으로부터 제2 면측으로 유로를 통과하는 유체의 저항을 작게 할 수 있다. 또, 오목한 모양의 제2 면은, 해당 제2 면이 흡입용 팬에 대향해서 배치되었을 때에 팬의 회전 방향에 따른 공기의 이동을 유도한다. 이로 인해, 난류의 발생을 억제하여 바람 가르는 소리를 저감할 수 있다.

상기 팬 커버는, 상기 프레임부와 접합되는 접합부를 갖고 상기 프레임부를 상기 외측틀에 접속하는 지지 부재를 더 구비할 수 있다.

상기 지지 부재에 의해, 상기 프레임부와 외측틀과의 상대 위치가 보관 유지되어, 팬 커버로서의 기계적 강도를 높일 수 있다.

상기 접합부는, 상기 볼록한 모양의 제1 면과 연속적인 철부(凸部)를 가질 수 있다.

또, 상기 접합부는, 상기 오목한 모양의 제2 면과 연속적인 요부(凹部)를 가질 수 있다.

이로 인해, 프레임부의 제1 면과 접합부의 표면, 혹은 제2 면과 접합부의 이면과의 사이의 압력 변동을 억제하여, 바람 가르는 소리 발생의 방지 효과를 높일 수 있다.

상기 볼록한 모양의 제1 면은, 예를 들면, 곡면으로 형성된다. 이로 인해, 유로 저항을 효율적으로 저감할 수 있다.

상기 프레임부는, 상기 1축 방향과 직교하는 방향으로 동심으로 배열된 복수의 환상체로 구성될 수 있다. 이로 인해, 제2 면에서 팬의 회전 방향으로 이동하는 공기의 흐름을 효율적으로 유도하여, 바람 가르는 소리의 발생 방지 효과를 높일 수 있다.

상기 외측틀, 상기 프레임부 및 상기 지지 부재는, 각각 일체로 형성된 금속재료의 성형체일 수 있다.

이로 인해, 상기 형상의 프레임부 및 지지 부재를 용이하게 형성할 수 있는 것과 동시에, 생산성을 높일 수 있다. 또, 팬 커버의 내열성 및 강도를 향상시킬 수 있다.

본 발명의 일 실시 형태에 따른 펌프 장치는, 펌프 본체와, 송풍 유닛을 구비한다.

상기 펌프 본체는, 송풍구를 갖는다.

상기 송풍 유닛은, 팬과, 팬 커버를 갖는다.

상기 팬은, 상기 송풍구에 배치된다.

상기 팬 커버는, 외측틀과, 프레임부를 갖는다. 상기 외측틀은, 상기 송풍구에 장착되어, 1축 방향에 따른 유체의 유로를 규정한다. 상기 프레임부는, 상기 1축 방향으로 돌출하는 볼록한 모양의 제1 면과, 상기 1축 방향으로 상기 제1 면과 대향하는 오목한 모양의 제2 면을 각각 갖고, 상기 외측틀에 지지를 받아, 상기 유로를 복수의 영역으로 구획한다.

상기 펌프 장치에서, 상기 프레임부는, 유체의 유회 방향에서 돌출하는 제1 면을 각각 갖기 때문에, 팬의 회전에 의해 제1 면측으로부터 제2 면측에 공기가 이동하는 경우에서, 유로를 통과하는 유체의 저항을 작게 할 수 있다. 이로 인해 모터의 냉각 효율을 높일 수 있다. 또, 이 경우, 오목한 모양의 제2 면은, 팬의 회전 방향에 따른 공기의 이동을 유도한다. 이로 인해, 난류의 발생을 억제하여 바람 가르는 소리를 저감할 수 있다.

상기 팬은 흡입용의 팬일 수 있다. 이 경우, 상기 팬 커버는, 상기 제2 면과 상기 팬이 상기 1축 방향으로 대향하도록 배치된다. 한편, 상기 팬은 배출용의 팬일 수 있고, 이 경우, 상기 팬 커버는, 상기 제1 면과 상기 팬이 상기 1축 방향으로 대향하도록 배치된다.

이하, 도면을 참조하면서, 본 발명의 실시 형태를 설명한다.

[펌프 장치]

도 1은, 본 발명의 일 실시 형태에 따른 펌프 장치를 나타내는 도면이다.

본 실시 형태의 펌프 장치(1)는, 제1 펌프부(11)와, 제2 펌프부(12)와, 제1 펌프부(11) 및 제2 펌프부(12)를 공통으로 구동하는 구동부(13)를 갖는다.

제1 펌프부(11) 및 제2 펌프부(12)는, 각각 진공 펌프로서 구성된다. 이에 한정되지 않고, 양 펌프부(11, 12)는, 각각 가압 펌프(승압 펌프)로서 구성될 수 있다. 펌프 장치(1)는, 예를 들면, 연료 전지 시스템에서의 가스의 승압 블로어 등으로서 사용된다.

제1 및 제2 펌프부(11, 12)는 전형적으로는 공통의 구성을 갖고 있어서, 본 실시 형태에서는 요동 피스톤 펌프로서 구성된다. 또한, 이외에도, 제1 및 제2 펌프부(11, 12)는, 다이아프램 펌프 등의 다른 용적 이송식 펌프로서 구성될 수 있다.

펌프 장치(1)는, 펌프 본체(10)와, 송풍 유닛(300)을 갖는다. 또 펌프 본체(10)는, 피스톤(21)과, 펌프 케이스(100)와, 모터(M)와, 변환 기구(200)를 갖는다. 펌프 케이스(100)는, 제1 펌프부(11)의 일부를 구성하는 제1 케이싱(101)과, 제2 펌프부(12)의 일부를 구성하는 제2 케이싱(102)과, 구동부(13)의 일부를 구성하는 제3 케이싱(103)을 포함한다.

도 2는, 제1 펌프부(11) 및 구동부(13)의 일부의 구성을 나타내는 종단면도이다. 도 2에서 X축, Y축 및 Z축은, 서로 직교하는 3축 방향을 각각 나타내 보이고 있다. 또, 제2 펌프부(12)는, 제1 펌프부(11)와 같게 구성되어 있기 때문에, 여기에서는 제1 펌프부(11)를 주로 설명한다.

제1 펌프부(11)는, 제1 케이싱(101)과, 변환 기구(200)와, 송풍 유닛(300)을 갖는다.

제1 케이싱(101)은, 케이스 본체(110)와, 실린더(111)와, 펌프 헤드(112)와, 펌프 헤드 커버(113)를 갖는다. 케이스 본체(110), 실린더(111), 펌프 헤드(112) 및 펌프 헤드 커버(113)는, Z축 방향으로 쌓이듯이 서로 일체화되어 있다.

케이스 본체(110)는, 모터(M)를 수용하는 제3 케이싱(103)에 접속되어, 커넥팅 로드(210)가 관통하는 관통공(110h)을 갖는다. 또, 케이스 본체(110)의 송풍 유닛(300)이 배치되는 1 측면에는, 공기의 흡입구가 되는 송풍구(115)가 형성된다. 송풍구(115)는 원형 모양의 통로이며, 일부에는 후술하는 팬 커버(32)를 달기 위한 계합부(115a)가 형성되어 있다.

실린더(111)는, 케이스 본체(110)와 펌프 헤드(112)의 사이에 배치되어, 내부에 피스톤(21)을 Z축 방향으로 접동 자재로 수용한다. 펌프 헤드(112)는, 실린더(111)와 펌프 헤드 커버(113)의 사이에 배치되어, 흡기 밸브(112a) 및 배기 밸브(112b)를 각각 갖는다. 펌프 헤드 커버(113)는 펌프 헤드(112) 위에 배치되고, 흡기 포트(114a)에 연통하는 흡기실(113a)과, 배기 포트(114b)에 연통하는 배기실(113b)을 내부에 갖는다. 흡기 포트(114a) 및 배기 포트(114b)는, 도 1에 도시한 바와 같이, 각 펌프부(11, 12)의 서로 대향하는 측면으로 각각 설치되고, 각 펌프부(11, 12) 간을 서로 접속하고 있다.

피스톤(21)은 원판 형상을 갖고, 커넥팅 로드(210)의 제1 단부(211)에 나사 부재(25)를 개입시켜 고정되어 있다. 피스톤(21)은, 해당 피스톤(21)과 펌프 헤드(112)와의 사이에 펌프실(26)을 형성한다. 피스톤(21)은, 실린더(111)의 내부에서 Z축 방향으로 왕복 이동하여, 흡기 밸브(112a) 및 배기 밸브(112b)를 개입시켜 펌프실(26)을 교대로 흡기하고 및 배기하는 것으로, 소정의 펌프 작용을 실시한다.

변환 기구(200)는, 커넥팅 로드(210)와, 편심 부재(220)를 갖는다. 변환 기구(200)는, 모터(M)의 구동축(131)에 연결되어, 모터(M)의 구동축(131)의 회전을 실린더(111) 내부에서의 피스톤(21)의 왕복 이동으로 변환한다.

커넥팅 로드(210)는, 피스톤(21)과 편심 부재(220)의 사이를 서로 연결한다. 커넥팅 로드(210)는, 피스톤(21)과 접속되는 제1 단부(211)와, 편심 부재(220)와 접속되는 제2 단부(212)를 갖는다. 제1 단부(211)은, 피스톤(21)과 거의 동일한 지름의 원형으로 형성된다. 피스톤(21)과 제1 단부(211)의 사이에는 원판 형상의 씰 부재(24)가 장착되어 있다. 씰 부재(24)의 주연부는, 실린더(111)의 내주면에 접접 가능하게 펌프실(26) 측과는 반대 측으로 접어 구부러진다.

또한, 제1 펌프(11)이 가압 펌프로서 구성되는 경우에는, 해당 씰 부재(24)의 주연부는, 펌프실(26) 측으로 접어 구부러진다.

커넥팅 로드(210)의 제2 단부(212)는, 편심 부재(220)와 감합하는 감합구멍(213)이 형성되어 있다. 감합구멍(213)에는 편심 부재(220)를 회전 자재로 지지하는 베어링(B1)이 장착되어 있다. 베어링(B2)은, 모터(M)의 구동축(131)을 회전 가능하게 지지하도록 구성되어, 케이스 본체(110)에 고정된다. 베어링(B1, B2)은, 내륜(이너 레이스)과, 외륜(아우터 레이스)과, 이 사이에 봉입된 복수의 전동체(구)를 갖는 링 모양의 구 베어링으로 구성된다.

편심 부재(220)는, 편심축(221)과, 카운터 웨이트(222)를 갖는다. 편심 부재(220)는, 고정 나사(223)에 의해서 구동축(131)에 고정되어 있다.

편심축(221)은, 구동축(131)의 회전 중심에 대해 편심되어 형성된다. 카운터 웨이트(222)는, 구동축(131)의 회전에 수반하는 커넥팅 로드(210)의 편심축(221) 주위의 회전 시에 생기는 진동을 지우기 위한 것으로, 구동축(131)에서 편심축(221)의 편심 방향과는 역방향으로 편의한 위치에 배치된다.

송풍 유닛(300)은, 팬(31)과, 팬 커버(32)를 갖는다. 송풍 유닛(300)은, 팬(31)이 회전하는 것으로써, 펌프 케이스(100)의 내부에 외기(공기)를 도입하는 것으로, 운전중의 펌프 장치(1)를 냉각하도록 구성된다.

팬(31)은, 송풍구(115)에 배치되어, 편심 부재(220)로부터 돌출하는 구동축(131)의 단부(131a)에 장착된다. 팬(31)은, 구동축(131)과 일체로 회전하는 공기 흡입용의 팬으로서 구성된다. 즉 모터(M)는, 팬(31)을 회전시키는 구동원으로서 이용되어, 팬(31) 및 팬 커버(32)와 함께 송풍 유닛(300)의 일부를 구성한다.

또한, 제2 펌프부(12) 측이나 송풍 유닛(300)과 같은 구성의 송풍 유닛을 갖고 있어서, 해당 송풍 유닛의 팬도, 공기 흡입용의 팬으로서 구성된다. 이로 인해, 제2 펌프부(12)의 냉각 효율을 높일 수 있다.

또한, 도 1에 도시한 바와 같이, 제1 및 제2 케이싱(101, 102)에는, 환기통(116a, 116b)이 형성된다. 환기통(116a)은, 제1 펌프부(11) 측의 송풍 유닛(300)으로부터 흡입된 공기를 케이싱 외부로 배출하고, 환기통(116b)은, 제2 펌프부(12) 측의 송풍 유닛으로부터 흡입된 공기를 케이싱 외부로 배출한다.

[팬 커버]

다음으로, 팬 커버(32)에 대해 상세하게 설명한다.

도 3은 팬 커버(32)의 정면도이다. 도 4a는, 도 3에서의 [A]-[A]선 방향 단면도이며, 도 4b는, 도 4a의 주요부의 확대도, 도 5a에서의 [B]-[B]선 방향 단면도, 도 5b는, 도 5a에서의 주요부의 확대도이다.

팬 커버(32)는, 외측틀(33)과, 복수의 프레임부(34)와, 복수의 지지 부재(35)를 갖는다. 팬 커버(32)는, 예를 들면, 알루미늄 합금 등의 금속재료의 성형체로 구성된다. 팬 커버(32)는, 팬(31)과 Y축 방향으로 대향하여 송풍구(115)에 장착된다.

외측틀(33)은, 송풍구(115)와 대략 동일한 지름을 갖는 환상으로 구성되어, 팬(31)과 대향하는 측의 면에는 송풍구(115)의 둘레에 장착되는 것이 가능한 환상의 감합요부(嵌合凹部)(33a)를 갖는다. 외측틀(33)은, 그 내주측의 가장자리에 의해서, 송풍구(115)의 외부에서 내부로 흡입되는 Y축 방향을 따른 공기의 유로를 규정한다.

복수의 프레임부(34)는, 외측틀(33)에 의해서 규정된 공기의 유로를 복수의 영역으로 구획한다. 복수의 프레임부(34) 각각은, 팬 커버(32)의 대략 중앙(구동축(131)과 Y축 방향으로 대향하는 영역)에 형성된 원반부(36)의 주위에 배치된 지름이 다른 복수의 환상체로 구성된다. 즉 각 프레임부(34)는, Y축 방향과 직교하는 방향인 지름 방향에 동심적으로 배열된다. 또, 각 프레임부(34)는, 크기는 다르지만 동일 형상으로 구성되기 때문에, 각각 동일한 부호를 교부하여 설명한다.

원반부(36)는, 펌프 장치(1)의 바깥쪽을 향해 팽출하도록 단면이 볼록한 모양으로 형성된다. 이로 인해, 원반부(36)를 통과하는 공기의 유동 저항을 저하시킬 수 있다.

서로 이웃이 되는 각 프레임부(34)는, 지름 방향으로 대략 등간격으로 배치되어, 각각의 사이에 공기의 유로의 일부가 되는 개구부(S)를 형성한다. 개구부(S)의 지름 방향의 폭은, 예를 들면, 사람의 손가락 등이 들어가지 않는 폭으로 규정되어, 본 실시 형태에서는 약 5㎜ 이하이다.

프레임부(34)는, 표면(제1 면)(341)과, 이면(제2 면)(342)을 각각 갖는다. 프레임부(34)의 표면(341)은, Y축 방향으로 돌출하는 볼록한 모양으로 구성된다. 즉, 표면(341)은, 지름 방향의 대략 중심부를 지나는 정부(頂部)(341a)를 갖고, 정부(341a)로부터 각 개구부(S)에 경사하는 곡면으로 구성된다. 또, 곡면은 구면이거나 비구면일 수 있고, 곡률도 특별히 한정되지는 않는다.

한편 프레임부(34)의 이면(342)은, Y축 방향으로 표면(341)과 대향하는 오목한 모양으로 구성된다. 이면(342)은, 지름 방향의 대략 중심부를 지나는 저부(342a)를 갖고, 저부(342a)로부터 각 개구부(S)에 경사하는 곡면으로 구성된다. 이면(342)은, 예를 들면, 표면(341)의 철(凸) 형상과 동심의 곡면으로 구성된다.

프레임부(34)는, 이면(342)이 팬(31)과 대향하도록 배치된다. 이로 인해, 펌프 장치(1)의 운전 중에 제1 펌프부(11) 측의 팬 커버(32)를 통과하는 공기는, 표면(341)으로부터 이면(342)을 향해 흐르게 된다.

복수의 지지 부재(35)는, 외측틀(33)과 복수의 프레임부(34)의 사이에 접속된다. 즉 복수의 지지 부재(35)는, 복수의 프레임부(34)를 각각 지지하여, 복수의 프레임부(34)를 외측틀(33)에 접속된다. 복수의 지지 부재(35)는, 각각 지름 방향을 따라서 연재하여, Y축 주위에 등간격으로 배열된다. 즉 원반부(36)로부터 방사상으로 배치된다.

각 지지 부재(35)는, 복수의 프레임부(34)와 접합되는 복수의 접합부(350)를 갖는다. 지지 부재(35)는, 지름 방향을 따라서 대략 등간격으로 복수의 프레임부(34)와 접합되기 때문에, 접합부(350)는, 지름 방향인 지지 부재(35)의 연재 방향을 따라서 대략 등간격으로 형성된다.

접합부(350)는, 프레임부(34)의 볼록한 모양의 표면(341)과 연속적인 철부(凸部)(351)와, 프레임부(34)의 오목한 모양의 이면(342)과 연속적인 요부(凹部)(352)를 갖는다. 철부(351) 및 요부(352)는, 프레임부(34)의 표면(341) 및 이면(342)과 각각 같은 형상의 곡면으로 구성된다. 또, 철부(351)는, 프레임부(34)의 정부(341a)와 연속하는 정부(351a)를 갖고, 요부(352)는, 프레임부(34)의 저부(342a)와 연속하는 저부(352a)를 갖는다. 즉 접합부(350)에서는, 프레임부(34)의 표면(341) 및 이면(342)과 지지 부재(35)의 표면 및 이면이 각각 매끄럽게 연접하여, 둘레 방향으로 표면(341) 및 이면(342)을 구성하는 곡면이 연속하도록 형성된다.

팬 커버(32)는, 부착부(37)와, 한 벌의 계지부(38)와, 한 벌의 고정부(39)를 더 갖는다.

부착부(37)는, 외측틀(33)의 일부에 형성되어, 송풍구(115)의 일부에 형성된 계합부(115a)와 계합 가능하게 구성된다. 한 벌의 계지부(38)는, 외측틀(33)의 일부에 일체로 형성되고, 케이스 본체(110)의 송풍구(115) 근방에 형성된 계지구멍(117)(도 1)에 계지 가능하게 구성된다. 한 벌의 고정부(39)는, 외측틀(33)의 일부에 일체로 형성되고, 송풍구(115)에 나합하는 나사(118)(도 1)가 삽통되는 나사구멍(391)을 각각 갖는다.

부착부(37), 계지부(38) 및 고정부(39)의 형성 위치는 특히 한정되지 않고, 본 실시 형태에서는 도 3에서, 부착부(37)는 팬 커버(32)의 최하부에 형성되고, 계지부(38) 및 고정부(39)는 Z축에 관해 대칭인 팬 커버(32)의 상부 위치에 각각 형성된다. 부착부(37), 계지부(38) 및 고정부(39)의 형상, 개수 등은 특히 한정되지 않고, 예를 들면, 계지부(38)는 필요에 따라서 생략될 수 있다.

이상과 같이 구성되는 팬 커버(32)는, 금속재료의 성형체로 구성된다. 성형법은 프레스법, 다이캐스트법, 그 외의 성형법일 수 있다. 금속재료는, 예를 들면, 알루미늄 또는 그 합금이 채용되지만, 이외에도, 철, 스텐레스 강철, 동 또는 그 합금, 마그네슘 또는 그 합금, 그 외의 금속재료가 채용 가능하다.

팬 커버(32)가 성형법으로 형성되는 것으로, 예를 들면, 볼록한 모양의 표면(341) 및 오목한 모양의 이면(342)이 형성된 프레임부(34)와, 철부(351) 및 요부(352)가 형성된 지지 부재(35)를, 용이하고 동시에 형성하는 것이 가능해져, 생산성을 높일 수 있다.

또, 팬 커버(32)가 금속제이기 때문에, 내열성 및 기계적 강도를 높일 수 있다. 또한, 전열특성도 높아지기 때문에, 펌프 케이스(100)의 방열성을 향상시킬 수 있다.

[제2 펌프부]

제2 펌프부(12)는, 제1 펌프부(11)와 같게 구성된다. 제2 펌프부(12)는, 제1 펌프부(11)와 동시에 공통의 모터(M)에 의해서 구동된다. 구동축(131)은, 제2 펌프부(12) 측에 연재하여, 제2 펌프부(12)의 편심축(도시 생략)에 연결된다.

본 실시 형태에서는, 제1 펌프부(11)와 제2 펌프부(12)가 다른 위상으로 구동된다. 예를 들면, 제1 펌프부(11)의 피스톤(21)이 상사점에 위치할 때, 제2 펌프부(12)의 피스톤이 하사점에 위치하도록, 각 펌프부(11, 12)의 편심축이 설정된다. 또, 제2 펌프부(12)에 장착되는 팬 커버는, 제1 펌프부(11)에 장착되는 팬 커버(32)와 같게, 프레임부(34)의 이면(342)이 팬에게 대향하도록 배치된다.

[펌프 장치의 동작]

다음으로, 이상과 같이 구성되는 본 실시 형태의 펌프 장치(1)의 동작에 대해 설명한다. 여기에서는, 제1 펌프부(11)의 작용을 중심으로 설명한다.

모터(M)의 구동에 의해, 편심축(221)은, 구동축(131)으로부터의 편심량에 대응하는 반경을 갖는 원주를 따라서 구동축(131)의 주위를 공전한다. 편심축(221)에 연결된 커넥팅 로드(210)는, 구동축(131)의 회전을 실린더(111)의 내부에서의 피스톤(21)의 왕복 이동으로 변환한다. 즉 피스톤(21)은, 실린더(111)의 내부에서 도 2에 대해 X축 방향으로 요동하면서 Z축 방향으로 왕복 이동한다. 이로 인해, 펌프실(26)의 흡기 및 배기가 교대로 행해짐으로써, 제1 펌프부(11)에 의한 소정의 진공 배기 작용을 얻을 수 있다.

펌프 장치(1)의 구동 시, 각 펌프부의 팬(31)은, 구동축(131)과 일체로 회전한다. 이로 인해, 펌프 장치(1)의 펌프 케이스(100) 외부의 공기가 팬 커버(32)를 통과해 펌프 케이스(100)의 내부에 흡입된다. 그리고, 공기는 팬 커버(32)의 프레임부(34) 간에 형성된 복수의 개구부(S)를 통과하여, 각 펌프부의 송풍구(115)로부터 제1 케이싱(101) 및 제2 케이싱(102) 내로 흡입된다. 흡입된 공기는, 구동 중의 모터(M) 등과 열교환하면서 환기통(116a, 116b)으로부터 배출된다.

여기서 비교예로서, 종래 구조의 팬 커버에서의 프레임부의 구성예를 도 6에 도시하였다. 도 6은, 비교예에 따른 팬 커버(40)의 주요부 단면도이며, 복수의 개구부(Sa)를 형성하는 프레임부(41)의 일부를 도시하고 있다. 비교예에 따른 팬 커버(40)는, 금속판의 펀칭 등으로 제작되어, 프레임부(41)의 표면(411) 및 이면(412)이 Y축 방향으로 직교하는 평면으로 구성된다. 이러한 형태의 프레임부(41)는, 개구부(Sa)를 통과하는 공기의 흐름을 저해하기 때문에 개구부(Sa)의 유로 저항을 높인다. 이로 인해, 공기의 흡입 효율이 저하하여, 모터(M)의 냉각 효율이 저하한다. 또한, 팬 커버(40)에 의해서 공기의 난류를 불러, 바람 가르는 소리가 발생하기 쉽다.

이에 대해서 본 실시 형태의 펌프 장치(1)에 따른 팬 커버(32)는, 프레임부(34)의 표면(341)이 정부(341a)로부터 개구부(S)를 향해 경사하는 볼록한 모양의 곡면으로 형성되기 때문에, 표면(341)을 향하고 공기가 흐를 때, 정부(341a)로부터 해당 경사면에 따른 공기의 흐름이 발생한다. 이로 인해, 비교예에 따른 팬 커버(40)보다 개구부(S)의 유로 저항이 저하하여, 공기의 흡입 효율을 높일 수 있다. 이로 인해, 모터(M) 및 그 주변의 펌프 케이스(100)의 냉각 효율이 향상하여, 펌프 장치(1)의 장기 수명화 및 동작의 안정화를 실현하는 것이 가능해진다.

또 본 실시 형태의 팬 커버(32)에서, 팬(31)과 대향하는 이면(342)이 오목한 모양으로 형성되기 때문에, 팬(31)의 회전 방향에 따른 공기의 이동을 유도하여, 이로 인해, 난류의 발생을 억제하여 바람 가르는 소리를 저감할 수 있다.

또한, 팬 커버(32)의 지지 부재(35)는, 프레임부(34)와의 접합부(350)가 프레임부(34)의 볼록한 모양의 표면(341) 및 오목한 모양의 이면(342)과 연속하여 형성되는 철부(351) 및 요부(352)를 갖는다. 따라서 프레임부(34)의 표면(341) 및 이면(342)과 지지 부재(35)와의 사이에 단차가 형성되지 않고, 이로 인해 접합부(350)에서의 압력 변동을 억제하여, 바람 가르는 소리 발생의 방지 효과를 높일 수 있다. 또, 복수의 프레임부(34)가 환상의 틀로 구성되기 때문에, 팬(31)의 회전 방향으로 이동하는 공기의 흐름이 효율적으로 유도되어, 이로 인해 바람 가르는 소리의 발생 방지에 크게 공헌할 수 있다.

또한, 본 실시 형태에 따른 팬 커버(32)는, 외측틀(33), 프레임부(34), 지지 부재(35) 등이 일체로 형성된 금속재료의 성형체로 구성된다. 이로 인해, 소정의 곡면을 갖는 프레임부(34) 및 지지 부재(35)를 용이하게 제작할 수 있다. 또, 예를 들면 금속 와이어의 용접 등에 의해 제작되었을 경우와 비교하여 생산성을 높이는 것이 가능해진다.

또한, 팬 커버(32)가 알루미늄 등의 금속재료로 형성되는 것부터, 동일한 정도의 두께의 수지 등의 성형체로 형성되었을 경우와 비교하여, 보다 강도를 높이는 것이 가능해진다. 따라서, 팬 커버(32)의 박형화가 가능해져, 재료비가 억제되어 저비용으로 제작하는 것이 가능해진다.

[실시예]

본 실시 형태에 따른 실시예로서, 지름 약 130㎜이고, 약 13000㎟ 의 표면적을 갖는 팬 커버를 제작한다. 실시예에 따른 팬 커버의 통로율은 약40%이다. 한편, 비교예로서, 도 6에 도시한 구성, 즉, 프레임부의 표면이 평면으로 구성되는 팬 커버를 준비한다. 비교예에 따른 팬 커버도, 실시예와 같이 지름 약 130㎜이고, 약 13000㎟의 표면적을 갖고, 통로율이 약40%이다. 이것들을 각각 본 실시 형태에 따른 구성의 펌프 장치의 송풍 유닛으로서 적용하여, 50kPa의 압력 하에서 120분간의 운전 후 실린더 표면에서의 온도 상승량을 측정했다.

그 결과, 본 실시 형태에 따른 팬 커버를 적용한 펌프 장치에서는, 비교예에 따른 펌프 장치보다, 실린더의 온도 상승이 약 0.9K(℃) 저하하고, 모터의 온도 상승이 약 3K(℃) 저하한다. 이 결과로부터, 본 실시 형태에 따른 팬 커버(32)는, 개구면적을 바꾸지 않고 냉각 효율의 저하를 억제할 수 있는 것이 확인되었다.

여기서, 실린더의 온도 상승은, 피스톤의 씰 부재의 마모나 편심축주위에 장착된 베어링의 열화를 불러, 펌프 장치 자체의 수명에도 관련된다. 실제로, 실린더 표면의 온도의 상승을 약 0.9K 저하시킬 수 있으면, 본 발명자 등의 시험 계산에 의하면 펌프 장치의 수명이 약 6% 향상하는 것이 확인된다. 즉 본 실시 형태에 따른 팬 커버(32)에 의하면, 펌프 장치(1)의 장기 수명화에도 공헌할 수 있다.

이상, 본 발명의 실시 형태에 대해 설명했지만, 본 발명은 이것으로 한정되는 것은 아니고, 본 발명의 기술적 사상에 근거해 여러 가지의 변형이 가능하다.

예를 들면, 이상의 실시 형태에서는, 팬 커버로서, 펌프 장치(1)의 송풍 유닛(300)을 구성하는 팬 커버(32)를 예로 들어 설명했지만, 펌프 장치 이외의 다른 송풍 유닛에서의 팬 커버에도 본 발명은 적용 가능하다.

또 이상의 실시 형태에서는, 프레임부(34)의 표면(341)이 곡면이라고 설명했지만, 이것에 한정되지 않고, 예를 들면, 단면 형상이 사다리꼴 형상일 수도 있다. 이 밖에도, 단면 형상이 정부(341a)를 1 정점으로 하는 삼각형 형상으로 구성될 수 있다.

이상의 실시 형태에서는, 복수의 프레임부(34)가 동심원 상으로 형성되는 환상체로 구성된다고 설명했지만, 이것에 한정되지 않고, 예를 들면, 격자모양으로 배열되어 있을 수 있다. 이 경우, 복수의 프레임부를 외측틀에 접속하기 위한 지지 부재는 생략 가능하고, 복수의 프레임부는, 외측틀에 직접 지지를 받을 수 있다.

또, 프레임부(34)는 복수가 설치되는 경우에 한정되지 않고, 단수만으로 구성될 수 있다. 이 경우, 프레임부는, 연재 방향을 교대로 변화시킨 구형파, 삼각파와 같은 파형 형상으로 형성될 수 있고, 평면 내에서 소용돌이 형상으로 권선된 스파이럴 형상으로 형성될 수 있다.

또, 이상의 실시 형태에서는, 흡기 포트(114a)와 배기 포트(114b)가 제1 및 제2 펌프부(11, 12)에 공통의 구성이라고 설명했지만, 이것에 한정되지 않고, 제1 및 제2 펌프부(11, 12)가 각각의 흡기 포트, 배기 포트를 가질 수 있다.

또한, 이상의 실시 형태에서는, 팬(31)의 회전 구동원에 펌프 장치(1)의 모터(M)를 이용했지만, 팬(31)의 회전 구동원으로서 모터(M) 이외의 모터가 장비될 수 있다.

또한, 이상의 실시 형태에서는, 제2 펌프부(12) 측의 송풍 유닛을 구성하는 팬은 공기 흡입용의 팬으로서 구성되었지만, 해당 팬을 공기 배출용의 팬으로서 구성될 수 있다. 이 경우, 제2 펌프부(12)에 장착되는 팬 커버는, 제1 펌프부(11)에 장착되는 팬 커버(32)와는 반대로, 프레임부의 표면이 팬에 대향하도록 배치된다. 상기 구성에서, 제1 케이싱(101)의 송풍구(115)로부터 흡기된 공기는, 제3 케이싱(103) 내를 통과하고, 제2 케이싱(102)에 형성된 송풍구로부터 배출된다. 이와 같이 펌프 케이스(100) 내에서 한 방향의 공기의 흐름이 형성되도록 하는 것에 의해서, 펌프 장치(1)를 효율적으로 냉각할 수 있다.

본 발명에 따른 팬 커버는, 요동 피스톤형 펌프의 송풍 유닛에 한정되지 않고, 팬을 갖는 다른 펌프 장치에도 동일 하게 적용 가능하다. 또한, 공조의 실외기 등의 다른 전기제품의 팬 커버에도 넓게 이용할 수 있다.

1…펌프 장치
10…펌프 본체
21…피스톤
31…팬
32…팬 커버
33…틀
34…프레임부
35…지지 부재
200…변환 기구
300…송풍 유닛
100…펌프 케이스
111…실린더
115…송풍구
131…구동축
M…모터

Claims (10)

1. 팬과 대향하여 송풍구에 장착되는 팬 커버에 있어서,
   상기 송풍구에 부착 가능하고, 1축 방향에 따른 유체의 유로를 규정하는 외측틀과,
   상기 1축 방향으로 돌출되고 상기 팬의 회전 방향에 따른 정부(頂部)를 갖는 볼록한 모양의 곡면으로 구성된 제1 면과, 상기 회전 방향에 따른 저부를 갖는 오목한 상태의 곡면으로 구성되어 상기 1축 방향으로 상기 제1 면과 상기 팬에 대향하도록 배치된 제2 면을 각각 갖고, 상기 외측틀에 지지를 받아, 상기 유로를 복수의 영역으로 구획하고 상기 제1축 방향과 직교하는 방향으로 동심적으로 배열되어 상기 회전 방향을 따라서 형성된 복수의 환상체인 프레임부와,
   상기 1축 방향으로 팽출하도록 단면이 볼록한 모양으로 형성되어서 지지부재가 접속된 원반부와,
   상기 제1 면과 연속적이고 상기 제1 면과 동일한 곡면으로 형성된 철부와, 상기 제2 면과 연속적이고 상기 제2 면과 동일한 곡면으로 형성된 요부를 각각 포함하고, 상기 복수의 프레임부와 각각 접합되는 복수의 접합부를 갖고, 상기 원반부로부터 방사상으로 배치되어 상기 프레임부를 상기 외측틀에 접속하는 지지부재,
   를 구비하는 팬 커버.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 원반부는, 상기 제1 면의 돌출 방향과 반대 방향으로 돌출되어 환상으로 형성된 주연부와, 상기 주연부로부터 상기 제1 면과 동일한 방향으로 팽출된 중앙부를 갖는
   팬 커버.
   
3. 제1항에 있어서,
   상기 프레임부는, 상기 1축 방향과 직교하는 방향으로 동심적으로 배열된 복수의 환상체인
   팬 커버.
   
4. 제1항에 있어서,
   상기 외측틀, 상기 프레임부 및 상기 지지 부재는, 각각 일체로 형성된 금속재료의 성형체로 형성된
   팬 커버.
   
5. 제1항에 있어서,
   상기 제2 면은, 상기 제1 면과 동심적인 곡면으로 형성되는
   팬 커버.
   
6. 송풍구를 갖는 펌프 본체와,
   상기 송풍구에 배치된 팬과, 상기 팬에 대향해서 배치된 팬 커버를 갖는 송풍 유닛,
   을 구비하고,
   상기 팬 커버는,
   상기 송풍구에 부착 가능하고, 1축 방향에 따른 유체의 유로를 규정하는 외측틀과,
   상기 1축 방향으로 돌출되고 상기 팬의 회전 방향에 따른 정부(頂部)를 갖는 볼록한 모양의 곡면으로 구성된 제1 면과, 상기 회전 방향에 따른 저부를 갖는 오목한 상태의 곡면으로 구성되어 상기 1축 방향으로 상기 제1 면과 상기 팬에 대향하도록 배치된 제2 면을 각각 갖고, 상기 외측틀에 지지를 받아, 상기 유로를 복수의 영역으로 구획하고 상기 제1축 방향과 직교하는 방향으로 동심적으로 배열되어 상기 회전 방향을 따라서 형성된 복수의 환상체인 프레임부와,
   상기 1축 방향으로 팽출하도록 단면이 볼록한 모양으로 형성되어서 지지부재가 접속된 원반부와,
   상기 제1 면과 연속적이고 상기 제1 면과 동일한 곡면으로 형성된 철부와, 상기 제2 면과 연속적이고 상기 제2 면과 동일한 곡면으로 형성된 요부를 각각 포함하고, 상기 복수의 프레임부와 각각 접합되는 복수의 접합부를 갖고, 상기 원반부로부터 방사상으로 배치되어 상기 프레임부를 상기 외측틀에 접속하는 지지부재,
   을 구비하는 펌프 장치.
   
7. 제6항에 있어서,
   상기 송풍 유닛은, 상기 팬과 일체로 회전하는 구동축을 갖는 모터를 갖고,
   상기 원반부는, 상기 팬을 향해 상기 1축 방향으로 돌출되며 환상으로 형성된 주연부와, 상기 주연부로부터 상기 팬과는 반대측으로 상기 1축 방향으로 팽출된 중앙부를 갖고, 상기 팬을 사이에 두고 상기 구동축에 대향해서 배치되는
   펌프 장치.
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