KR101685205B1

KR101685205B1 - 배수펌프

Info

Publication number: KR101685205B1
Application number: KR1020100064176A
Authority: KR
Inventors: 유야 카토; 신이치 네모토; 켄지 야마비라키; 카츠시 사토
Original assignee: 가부시기가이샤 후지고오키
Priority date: 2009-07-07
Filing date: 2010-07-05
Publication date: 2016-12-09
Also published as: TW201115030A; CN101943181B; CN101943181A; US8747071B2; KR20110004298A; EP2287470A3; EP2287470B1; US20110008153A1; TWI499724B; EP2287470A2

Abstract

양정, 토출량 등의 펌프 성능을 유지하고, 회전 날개의 물 헤침에 수반하는 소음과 진동을 저감 가능한 배수펌프를 제공한다.
대경 날개(101)는 축부(52)로부터 바깥쪽으로 늘어나는 내측 날개(102)와 링 부재(64)로부터 안쪽으로 늘어나는 외측 날개(103)로 분할되어 있다. 물을 헤쳐 올리는 날개 반경, 즉, 내측 날개(102)의 지름방향 길이와 외측 날개(103)의 지름방향 길이의 합이, 종래품의 대경 날개의 지름방향 길이와 실질적으로 같게 하고 있기 때문에, 종래품과 동등한 펌프 성능이 확보된다. 흡입구의 개구 면적과 유로 면적으로 대해서도 종래품과 실질적으로 같게 하고 있기 때문에, 펌프의 토출량을 종래품과 동등하게 할 수 있다. 기포의 발생량이 많아지는 위치에서 대경 날개(101)가 분할되어 있고, 내측 날개(102)와 외측 날개(103)가 교대로 배치되어 있음으로써, 기포를 회전 방향 하류측으로 놓아주고 날개에의 충돌량이 감소하고, 기포의 파열에 의한 소음, 기액 혼합류의 충돌 부하에 의한 진동이 저감한다.

Description

배수펌프{DRAIN PUMP}

본 발명은, 특히 공조기에 장비되는 배수펌프에 관한 것이다.

공조기의 실내 유닛에서는, 냉방 운전시에 공기중의 수분이 응축되어 열교환기에 부착하고, 물방울이 열교환기의 하방에 마련된 드레인 팬 내로 방울져 떨어진다. 이 드레인 팬 내에 고인 드레인수(水)를 배수하기 위해 배수펌프가 실내 유닛에 장비된다. 이 배수펌프의 한 예로서, 하우징의 하단부에 흡입구를 마련함과 함께 측부에 토출구를 마련하고, 하우징 내에 회전 날개를 회전 자유롭게 마련하고, 또한 하우징의 상부 개구에 커버를 통하여 모터를 고정하고, 해당 모터에 의해 회전 날개를 회전시키는 것이 있다. 모터를 구동하여 회전 날개를 회전시키면, 드레인 팬 내에 저류한 드레인수는 흡입구의 하단에서 흡입되고, 하우징 내면에 따라 양수(揚水)되어, 하우징의 토출구로부터 외부로 토출된다.

이런 종류의 배수펌프의 선행 기술례로서, 특허 문헌1에 개시되어 있는 것이 있다. 도 22는, 특허 문헌 1에 개시된 배수펌프의 전체 구성을 도시하는 일부 파단 정면도, 도 23은 그 회전 날개의 상면도 및 측면도이다. 전체를 부호 1로 나타내는 배수펌프는, 모터(10)와, 모터(10)에 대해 하방에 브래킷(20)을 통하여 부착된 펌프 본체(30)를 갖는다. 브래킷(20)은, 하우징(40)의 상부 개구를 덮는 커버(32)와 일체로 형성되어 있고, 커버(32)는 실 부재(34)를 통하여 하우징(40)에 연결되어 있다. 하우징(40)은, 플라스틱제이고, 하방을 향하여 개구하는 파이프형상의 흡입구(42), 내부에 형성되어 있는 펌프실(44), 및 측방을 향하여 개구하는 토출구(46)를 갖고 있다. 흡입구(42)의 흡입 단부(43)은, 개구단을 향하여 내경 치수가 오므라드는 테이퍼면으로 형성되어 있다.

하우징(40)의 펌프실(44) 내에는, 모터(10)의 출력에 의해 회전되는 회전 날개(50)가 수용되어 있다. 회전 날개(50)는, 축부(52)와, 축부(52)의 상부에서 외주부로부터 방사 방향으로 늘어나는 복수의 평판형상의 대경 날개(60)와, 각 대경 날개(60)의 하연부에 연결됨과 함께 흡입구(42)에 수용되는 복수의 평판형상의 소경 날개(54)를 갖고 있다. 축부(52)는, 커버(32)의 중앙에 형성된 관통구멍(36)을 관통하여 모터(10)측으로 돌출하고 있고, 축부(52)의 상단 중심에 마련한 구멍(53)에 모터(10)의 구동축(12)이 삽입되어 고정되어 있다. 축부(52)의 윗면에는, 수절원판(水切圓板)(14)이 부착되어 있고, 이 수절원판(14)은, 커버(32)의 관통구멍(36)으로부터 분출하는 드레인수가 모터(10)측으로 비산하는 것을 방지하고 있다.

대경 날개(60)의 하연부는 테이퍼형상으로 형성되어 있고, 이 하연부는 중심에 개구부(63)를 갖는 원반형상의 고리형상 부재(62)로 연결되어 있다. 소경 날개(54)는, 대경 날개(60)와 수지에 의해 일체적으로 구성되어 있고, 대경 날개(60)의 하방에 배치되어 있다. 이웃하는 대경 날개(60, 60)의 사이에는 보조 날개(68)가 마련되어 있고, 이 보조 날개(68)와 대경 날개(60)에 의해 펌프의 양정(揚程)를 확보할 수 있다.

대경 날개(60)와 보조 날개(68)의 외주단은 링 부재(64)에 의해 연결되어 있다. 링 부재(64)의 상연부의 위치는, 대경 날개(60)와 보조 날개(68)의 상연부의 위치보다 낮게 되어 있다. 대경 날개(60)의 회전에 의해 액체 내로부터 발생한 기포의 흐름은, 링 부재(64)에 의해 토출구(46)에 순조롭게 흐르고, 기포의 커버(32)의 저면(35)에의 충돌이 완화되어, 소음이 감소한다. 또한, 배수펌프(1)가 정지한 때에, 토출구(46)로부터 하우징(40)의 펌프실(44)로 물이 되돌아오는데, 이 물은 링 부재(64)에 충돌하고, 링 부재(64)의 완충에 의해 서서히 확산되기 때문에, 되돌아오는 물에 기인하는 소음도 저감된다. 또한, 링 부재(64)의 상연부의 위치는, 펌프 능력(사용하는 양정)에 따라, 대경 날개(60) 및 보조 날개(68)의 상연부의 위치보다도 높게 하거나, 또는 같은 위치로 하거나 함으로써, 소음을 감소시킬 수 있다.

링 부재(64)의 하단부는, 대경 날개(60)와 보조 날개(68)의 하연부를 연결하는 고리형상 부재(62)에 고리형상으로 연결된다. 이 고리형상 부재(62)에 의해, 흡입구(42)로부터 상승하여 오는 드레인수의 액체면이 거의 상하로 분단(分斷)되고, 대경 날개(60)에 접한 물의 양이 감소하고, 기포의 발생이 감소하게 된다. 이 고리형상 부재(62)의 내주 부측은 축부(52)와의 사이에 개구부(63)를 갖는다. 대경 날개(60)와 보조 날개(68)의 하연부는 소경 날개(64)를 향하여 경사하는 형상으로 형성되고, 고리형상 부재(62)도 이 경사에 맞추어서 접시 형상으로 형성되어 있다.

이런 종류의 배수펌프는, 예를 들면, 본 출원인에 관한 특허 문헌 2, 특허 문헌 3에도 개시되어 있다.

(선행기술문헌)

특허 문헌 1 : 일본 특개평09-68185호 공보

특허 문헌 2 : 일본 특개2004-138075호 공보

특허 문헌 3 : 일본 특개2007-127078호 공보

상기한 바와 같은 배수펌프(1)에서는, 공조기의 전원을 넣어 배수펌프(1)가 운전을 시작하면, 드레인수가 소경 날개(54)에 걸려서, 회전력이 가하여져서 흡입이 시작되고, 물이 서서히 펌프실(44) 내로 도입된다. 펌프실(44) 내에서는, 물과 공기가 혼재한 상태가 되고, 회전 날개(50)에는 그들 기액(氣液) 혼합 유체가 충돌한다. 이 충돌이 물 헤침(水搔) 소음이나 진동으로 이어진다.

회전 날개(50)에서는, 기액 경계에 다량으로 발생하는 기포가 직접 대경 날개(60)의 앞면에 충돌하여 파열되고, 대경 날개(60)의 하류측에서는 기포가 발생하기 때문에, 캐비테이션 음과 진동이 커진다.

또한, 배수펌프의 기동시에 날개의 물 헤침에 의해 발생하는 기포가 하우징의 내벽에 충돌·파열될 때에 캐비테이션 소음이 발생한다. 본 출원인은, 상술한 특허 문헌에 있어서, 회전 날개를 구성하는 원통벽(圓筒壁) 부재의 상연부(上緣部)의 내측의 형상을 개량함에 의해 소음의 저감을 도모하는 배수펌프를 제안하였다.

링 부재(64)의 상연부의 위치가 대경 날개(60)의 상연부의 위치보다 낮게 형성되어 있음에 의해 소음을 어느 정도 저감하는 것이 가능해지지만, 소음을 보다 효과적으로 저감시키는 것에 대하여는, 별도의 배려가 이루어지고 있지 않았다.

그래서, 본 발명의 목적은, 양정, 토출량 등의 펌프 성능을 유지하면서, 회전 날개의 물 헤침에 수반하는 소음과 진동을 저감 가능한 배수펌프를 제공하는 것에 있다.

또한, 본 발명의 목적은, 회전 날개의 원통벽 부재의 상연부의 외측의 형상을 개량하여 소음의 저감을 도모하는 배수펌프를 제공하는 것이다.

상기 과제를 해결하기 위해, 본 발명에 의한 배수펌프는, 모터와, 상기 모터의 출력축에 연결되는 회전 날개와, 하단부에 흡입구가 마련됨과 함께 측부에 토출구가 마련되어 있고, 상기 회전 날개를 회전 자유롭게 수용하는 하우징을 구비하고, 상기 회전 날개는, 상기 모터의 출력축에 연결되는 축부와, 상기 축부로부터 방사 방향으로 늘어나는 복수의 판형상의 대경 날개와, 상기 대경 날개의 하연부에 연결됨과 함께 상기 흡입구에 수용되는 복수의 판형상의 소경 날개와, 상기 대경 날개의 외주부를 연결하는 링 부재를 갖고 있는 배수펌프로서, 상기 대경 날개는, 상기 축부로부터 바깥쪽으로 늘어나는 내측 날개와, 상기 링 부재로부터 안쪽으로 늘어나는 외측 날개로 분할되어 있고, 상기 내측 날개와 상기 외측 날개는 상기 축부의 둘레에 교대로 배치되어 있는 것을 특징으로 하고 있다.

본 발명의 배수펌프에 의하면, 대경 날개가 내측 날개와 외측 날개로 분할되어 있음과 함께, 내측 날개와 외측 날개가 축부의 둘레에 교대로 배치되어 있음으로써, 내측 날개와 외측 날개의 사이, 내측 날개와 링 부재의 사이, 및 외측 날개와 축부의 사이에서 기포를 회전 방향 하류측으로 놓아줄 수 있기 때문에, 대경 날개에 충돌하는 기포의 양이 저감하고, 기포의 부서짐에 의한 소음을 저감할 수 있다. 또한, 대경 날개에 작용하는 회전 방향과 역방향의 힘이 저감하기 때문에, 부하가 저감하여 진동이 저감한다. 또한, 축부의 중심부터 내측 날개의 지름방향 외측 단부까지의 거리(R1)와 축부의 중심부터 외측 날개의 지름방향 내측 단부까지의 거리(R2)를 실질적으로 같게 함에 의해, 물을 헤처 올리는 대경 날개의 지름방향 길이가 종래품의 대경 날개의 지름방향 길이와 실질적으로 같게 되기 때문에, 종래품과 동등한 펌프 성능을 확보할 수 있다. 또한, 흡입구의 개구 면적과 유로 면적을 종래품과 실질적으로 같게 함에 의해, 펌프의 토출량에 관해서도, 종래품과 동등한 양을 확보할 수 있다.

또한, 상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 배수펌프는, 기본적 수단으로서, 모터와, 상기 모터의 출력축에 연결되는 회전 날개와, 상기 회전 날개를 수용하는 하우징을 가지며, 상기 하우징은 그 하부에 마련된 흡입구와 펌프실의 원통형상의 측부에 마련되는 토출구를 구비하고, 상기 회전 날개는, 상기 모터의 출력축에 연결되는 축부와, 상기 축부로부터 방사 방향으로 늘어나는 판형상의 대경 날개와, 상기 대경 날개와 연결부를 통하여 연결되고, 상기 흡입구 내에 수용되는 판형상의 소경 날개와, 상기 대경 날개의 외주부에 마련되는 링 부재와, 상기 링 부재의 하단부에 연결되는 중심부에 개구부를 갖는 고리형상 부재를 구비한다. 그리고, 상기 링 부재의 상연부의 외측은 링 부재의 두께 치수가 작아지도록 형성되어 펌프실과의 사이에 확대 공간이 형성되는 것을 특징으로 하고 있다.

본 발명의 배수펌프에 의하면, 내측 날개와 외측 날개의 사이, 내측 날개와 링 부재의 사이, 및 외측 날개와 축부의 사이로부터 기포를 회전 방향 하류측으로 놓아줄 수 있기 때문에, 링 부재의 형상이나 그 상연부의 위치에 관계없이, 대경 날개에 충돌하는 기포의 양이 저감하고, 기포의 부서짐에 의한 소음을 저감할 수 있다. 또한, 대경 날개에 작용하는 회전 방향과 역방향의 힘이 저감하기 때문에, 부하가 저감하고 진동이 저감한다. 따라서, 공조기의 평온화에 기여할 수 있다.

또한, 본 배수펌프에 의하면, 물을 헤치는 음 등의 운전음을 저감시킬 수 있다.

도 1은 본 발명에 의한 배수펌프의 한 예를 도시하는 일부 파단 정면도.
도 2는 본 발명에 의한 배수펌프에 이용하는 회전 날개의 한 실시예를 도시하는 도면.
도 3은 도 2의 회전 날개의 변형례를 도시하는 도면.
도 4는 도 2에 도시하는 회전 날개의 저(低)양정 운전시의 기액 경계의 양상을 종래의 회전 날개의 경우와 비교하여 도시하는 설명도.
도 5는 도 2에 도시하는 회전 날개의 고(高)양정 운전시의 기액 경계의 양상을 종래의 회전 날개의 경우와 비교하여 도시하는 설명도.
도 6은 본 발명에 의한 배수펌프에 이용하는 회전 날개의 다른 실시예를 도시하는 도면.
도 7은 본 발명에 의한 배수펌프에 이용하는 회전 날개의 또 다른 실시예를 도시하는 도면.
도 8은 본 발명에 의한 배수펌프에 이용하는 회전 날개의 또 다른 실시예를 도시하는 도면.
도 9는 본 발명에 의한 배수펌프에 이용하는 회전 날개의 실시예의 부분 단면도.
도 10은 본 발명에 의한 배수펌프에 이용하는 회전 날개의 소경 날개의 변형례의 하면도.
도 11은 본 발명에 의한 배수펌프의 양정과 그에 응한 래디얼 방향의 진동의 크기와의 관계를 종래의 배수펌프의 경우와 나란하게 도시한 그래프.
도 12는 본 발명에 의한 배수펌프의 양정과 그에 응한 액셜 방향의 진동의 크기와의 관계를 종래의 배수펌프의 경우와 나란하게 도시한 그래프.
도 13은 본 발명에 의한 배수펌프의 양정 능력을 종래의 배수펌프의 경우와 나란하게 표시한 표.
도 14는 AC 모터 및 DC 모터의 회전수와 토오크의 관계를 도시하는 그래프.
도 15는 본 발명의 배수펌프의 설명도.
도 16은 회전 날개의 상면도(a), 정면도(b), 하면도(c).
도 17은 링 부재의 상단부의 외측의 형상을 도시하는 설명도.
도 18은 본 발명의 배수펌프의 하우징과 회전 날개의 주요부의 단면도.
도 19는 회전 날개(300)의 링 부재(380)의 각 부분의 치수예를 도시하는 설명도.
도 20은 본 발명의 효과를 도시하는 그래프.
도 21은 본 발명의 효과를 도시하는 그래프.
도 22는 종래의 배수펌프의 한 예를 도시하는 일부 파단 정면도.
도 23은 도 22에 도시하는 배수펌프의 회전 날개의 상면도 및 측면도.

이하, 도면을 참조하여 본 발명에 의한 배수펌프의 실시예를 설명한다. 도 1에는, 본 발명에 의한 배수펌프의 한 예의 일부 파단 정면도, 도 2에는, 도 1에 도시하는 배수펌프에 이용하는 회전 날개의 한 실시예가 도시되어 있다. 도 2의 (a)는 회전 날개의 상면도, 도 2의 (b)는 도 2의 (a)에 도시하는 회전 날개의 A-A 단면도, 도 2의 (c)는 도 2의 (a)에 도시하는 회전 날개의 하면도이다. 이 회전 날개가 조립되는 배수펌프의 구조는, 도 22, 도 23에 도시하는 것과 동등한 것에는 같은 부호를 이용함으로써 재차의 설명을 생략한다. 또한, 회전 날개에 대해서도, 본 발명의 특징이 되는 부분 이외의 구조에 관해서는, 도 22, 도 23에서 도시한 것과 동등한 것에는 같은 부호를 이용함으로써 재차의 설명을 생략한다.

도 2에 도시하는 회전 날개(100)에서는, 대경 날개(101)는, 축부(52)로부터 지름방향 외측으로 늘어나는 내측 날개(102)와, 링 부재(64)로부터 지름방향 내측으로 늘어나는 외측 날개(103)로 분할되어 있고, 내측 날개(102)와 외측 날개(103)는 축부(52)의 둘레에 교대로 배치되어 있다.

도 4 및 도 5에는, 본 발명에 의한 배수펌프의 저(低)양정 운전시(도 4)와 고(高)양정 운전시(도 5)에 관해, 기액 경계의 양상이 종래의 배수펌프의 경우와 비교하여 모식적으로 도시되어 있다. 저양정 운전시(도 4)에는, 대경 날개(101)가 내측 날개(102)와 외측 날개(103)로 분할되어 있는 위치의 부근(1점 쇄선의 원으로 도시하는 위치)이, 실질적으로 기액 경계가 된다. 기액 경계의 내측이 공기층의 영역이고, 기액 경계의 외측이 수층의 영역이다. 즉, 기포의 발생량이 많아지는 위치에서 대경 날개(101)가 내측 날개(102)와 외측 날개(103)로 분할되어 있다. 대경 날개(101)의 분할 위치는, 소음을 저감하려고 하는 양정에 응하여 설정된다. 즉, 소음을 저감하려고 하는 양정일 때에 회전 날개(100) 내에 생기는 기액 경계의 부근에 있어서 대경 날개(101)를 내측 날개(102)와 외측 날개(103)로 분할하는 것이 효과적이다.

회전 날개(100)가 도시된 화살표의 방향으로 회전하면, 기포와 물은 회전 날개(100) 내에 있어서 화살표로 도시하는 바와 같이 흐르고, 기포가 내측 날개(102)와 외측 날개(103)에 충돌하는 일 없이 이들 사이를 통과하고, 또한 하류측의 기포 발생량을 억제하는 것이 가능해진다. 이와 같이, 내측 날개(102)와 외측 날개(103)의 사이, 내측 날개(102)와 링 부재(64)의 사이, 및 외측 날개(103)와 축부(52)의 사이로부터 기포를 놓아주는 구조로 함으로써, 기포가 날개에 충돌하는 양이 감소하기 때문에, 기포의 부서짐에 의한 캐비테이션이 감소하고, 이에 의해, 소음과 진동을 저감할 수 있다. 또한, 기포가 날개에 충돌함으로써, 날개에 회전 방향과 역방향의 힘이 작용하지만, 물의 빠져나갈 길을 마련하여 둠으로써, 각 날개에 작용하는 역방향의 힘이 저감하기 때문에, 부하가 저감한다.

양정이 상승함에 따라, 고양정 운전시(도 5)에 도시하는 바와 같이, 기액 경계의 지름은 축소하여, 내측 날개(102)와 외측 날개(103)가 물을 헤치는 양이 많아지고, 기포는 내측 날개(102)만에 닿게 된다. 물을 헤치는 양이 많아진다면 부하가 커지기 때문에, 회전 날개(50)의 회전수는 기동시에 비하여 저하된다. 기액 경계의 지름이 축소하고, 또한 회전 날개(50)의 회전수가 저하됨에 의해, 회전 날개(100)에의 기포의 충돌량이 적어지기 때문에, 캐비테이션 음은 저하된다. 또한, 물은, 내측 날개(102)와 링 부재(64)의 사이, 및 내측 날개(102)와 외측 날개(103)의 사이에 있는 간극으로부터 하류로 놓아주도록 되어 있기 때문에, 날개 1장당의 부하를 줄일 수 있고, 종래에 비하여 진동을 저감할 수 있다.

도 11의 그래프에는 본 발명에 의한 배수펌프의 양정과 그에 따른 래디얼 방향의 진동의 크기와의 관계가, 또한 도 12의 그래프에는, 양정과 액셜 방향의 진동의 크기와의 관계가, 종래품의 경우와 나란히 도시되어 있다. 도 11 및 도 12에 도시하는 바와 같이, 본 발명품에서는, 특히, 래디얼 방향의 진동이 저양정 운전에 있어서 크게 개선되어 있다. 또한, 대체로, 어느 양정에서도, 본 발명품의 쪽이 종래품과 비교하여, 진동이 저감하고 있다.

내측 날개(102)와 외측 날개(103)의 각 지름방향 길이는, 실사용 양정에 응하여 정할 수 있다. 즉, 날개 반경을 r로 하였을 때, 양정(H)=r^2×ω^2÷(2×g)의 관계가 있다. 내측 날개(102)와 외측 날개(103)의 각 지름방향 길이의 합을 종래의 대경 날개의 지름방향 길이와 동등하게 함으로써, 물을 헤쳐 올리는 날개 반경(r)이 변하지 않도록 할 수 있고, 그에 의해, 종래품과 동등한 펌프 성능을 확보할 수 있다.

즉, 도 2에 도시하는 예에서는, 축부(52)의 중심부터 외측 날개(103)의 지름방향 내측 단부(103a)까지의 거리(R2)는, 축부(52)의 중심부터 내측 날개(102)의 지름방향 외측 단부(102a)까지의 거리(R1)와 실질적으로 같게 하고 있다. 이와 같은 R1과 R2의 관계를 유지함에 의해, 종래품과 동등한 펌프 성능을 확보할 수 있는데 더하여, 외측 날개(103)의 지름방향 내측 단부(103a)와 내측 날개(102)의 지름방향 외측 단부(102a)와의 사이를 기포와 물의 혼합물이 흐름(F)이 흐르기 쉽게 된다. 즉, 기포에 관해서는 빠져나갈 길이 확보되게 되고, 기포의 내측 날개(102)나 외측 날개(103)와의 충돌이 적어지고, 기포의 부서짐에 기인하는 캐비테이션에 의한 소음·진동이 저감한다. 또한, R2은 R1보다 커도 상관없다. 역으로, R2를 R1보다 충분히 작게 하면, 기액 혼합류와 회전 날개(100)와의 충돌의 상태가 종래와 다르지 않게 되기 때문에, 소음·진동 저감의 작용·효과가 약해진다.

도 3은 도 2의 회전 날개의 변형례를 도시하는 도면이고, 도 3(a)는 상면도, 도 3(b)는 도 3(a)의 A'-A' 단면도, 도 3(c)는 도 3(a)의 하면도이다. 도 2에서는 링 부재(64)가 단부착(段付) 형상으로 되어 있지만, 도 3에 도시하는 바와 같이, 링 부재(64)를 스트레이트한 박육 형상으로 함으로써, 회전 날개(100') 내의 유로가 넓어지고, 기액 혼합물이 보다 흐르기 쉽게 되기 때문에, 더욱 소음·진동 저감 효과가 높아진다.

또한, 토출량을 확보하기 위해, 흡입구(42)의 개구 면적과 유로 면적에 관해서는, 종래품과 변경하지 않는다. 펌프 성능의 확보에 관해서는, 도 13에 도시하는 바와 같이, 토출량과 마감 양정에 관해, 종래품과 동등한 능력을 확보할 수 있는 것이 확인되어 있다.

도 2에 도시하는 회전 날개(100)는, 축부(52)의 둘레방향으로 이웃하는 대경 날개(101, 101) 사이에 방사 방향으로 늘어나는 판형상의 보조 날개(104)를 구비하고 있다. 또한, 도면을 보기 쉽게 하기 위해, 부호 104는 하나의 보조 날개에 대해서만 붙이고 있다. 보조 날개(104)는, 축부(52)와 링 부재(64)로부터 이간하는 위치에서 지름방향으로 늘어나는 내측 보조 날개(105)와, 링 부재(64)로부터 지름방향 내측으로 늘어나는 외측 보조 날개(106)로 분할되어 있다. 대경 날개(101)의 내측 날개(102)와 보조 날개(104)의 내측 보조 날개(105), 및 대경 날개(101)의 외측 날개(103)와 보조 날개(104)의 외측 보조 날개(106)는, 축부(52)의 둘레에 교대로 배치되어 있다. 이와 같이, 보조 날개(104)를 양측의 대경 날개(101, 101) 사이의 중간에 마련함에 의해, 큰 양정를 확보할 수 있다.

도 6에는, 본 발명에 의한 배수펌프에 이용하는 회전 날개의 다른 실시예가 도시되어 있다. 이 회전 날개(110)에서는, 링 부재(164)의 상연부의 위치를 대경 날개(101)와 보조 날개(104)의 상연부의 위치보다도 낮게 하고 있다. 링 부재(164)의 상연부의 내측에는, 원호형상의 모따기부(도시 생략)를 형성할 수 있다. 링 부재(164)를 이와 같이 형성함으로써, 대경 날개(101)의 주위의 액체 내로부터 발생한 기포의 흐름이, 토출구(46)에 스무스하게 흐르고, 기포의 커버(32)의 저면(35)에의 충돌이 완화되어 소음이 감소한다.

또한, 배수펌프가 정지한 때에, 토출구(46)로부터 케이싱 내의 펌프실(44)로 되돌아오는 되돌아오는 물이 생기지만, 이 되돌아오는 물은 키가 작은 링 부재(164)에 부딪치고, 링 부재(164)의 완충에 의해 서서히 확산되고, 되돌아오는 물에 기인하는 소음도 저감한다. 게다가, 원호형상의 모따기부는, 예를 들면 링 부재(164)의 판두께 치수와 거의 동등한 곡률 반경을 갖음에 의해, 대경 날개(101)나 보조 날개(104)의 회전에 의해 반경 방향으로 흐르는 에너지가 부여된 드레인수는, 링 부재(164)의 상연부를 스무스하게 타고 넘어서, 즉 기포의 흐름이 스무스하게 되어 토출구(46)측을 향하게 되어, 저소음화를 실현할 수 있다.

링 부재(164)의 하단부는, 대경 날개(101)와 보조 날개(104)의 하연부를 연결하는 고리형상 부재(62)에 고리형상으로 연결된다. 또한, 도면에서는, 링 부재(164)와 고리형상 부재(62)가 일체적으로 구성되어 있는 경우를 도시하고 있지만, 그들을 별체로 구성하여도 좋다. 고리형상 부재(62)에 의해, 흡입구(42)로부터 상승하여 오는 드레인수의 액체면이 거의 상하로 분단되고, 대경 날개(101)에 접하는 물의 양이 감소하고, 기포의 발생이 감소한다. 고리형상 부재(62)의 내주부측은 회전 날개(110)의 중심부와의 사이에 개구부(63)를 갖는다. 대경 날개(101)와 보조 날개(105)의 하연부는 소경 날개(54)를 향하여 경사한 형상으로 형성되고, 고리형상 부재(62)도 이 경사에 맞추어서 접시 형상으로 형성된다.

도 9에는, 본 발명에 의한 배수펌프의 회전 날개의 부분 단면도를 도시하고 있다. 도 9(a)는 도 2의 부분 단면도이고, 그 이외는 도 2와는 다른 형상의 실시예의 부분 단면도이다. 이들의 실시예에 도시하는 바와 같이, 링 부재(64)의 형상이나 그 상연부의 위치에 관계없이, 대경 날개(101)가 내측 날개(102)와 외측 날개(103)로 분할되어 있음에 의해, 기포의 부서짐에 의한 캐비테이션이 감소하고, 소음과 진동을 저감시킬 수 있다.

도 10은, 본 발명에 의한 배수펌프에 이용하는 회전 날개의 소경 날개의 변형례의 하면도를 도시하고 있다. 도 2에 도시하는 예에서는, 양정, 토출량 등의 펌프 성능을 종래품과 동등하게 유지하기 위해, 흡입구의 개구 면적과 유로 면적을 종래품과 동등하게 하고 있지만, 필요한 펌프 성능에 따라 소경 날개를 예를 들면 도 10에 도시하는 바와 같은 형상으로 하여 흡입구의 개구 면적과 유로 면적을 조정하는 것도 가능하다.

도 7에는, 본 발명에 의한 배수펌프에 이용하는 회전 날개의 또 다른 실시예가 도시되어 있다. 이 회전 날개(120)에서는, 이웃하는 대경 날개(101, 101) 사이에 복수의 보조 날개(104, 104)가 배치되어 있다. 이 예에서는, 보조 날개(104)는 2개이지만, 이것으로 한하지 않고 3개 또는 그 이상이라도 좋다. 복수의 보조 날개(104, 104)는, 이웃하는 대경 날개(101, 101) 사이를 축부(52)의 둘레에 등간격으로 분할하는 위치에 배치되어 있다. 즉, 이 실시예에서는, 대경 날개(101)는 축부(52)의 둘레에 90도마다에 배치되어 있고, 이웃하는 대경 날개(101, 101) 사이에 보조 날개(104)는 2개 있기 때문에, 내측 날개(102)와 내측 보조 날개(105)는 축부(52)의 둘레에 30도 간격을 두고 배치되고, 외측 날개(103)와 외측 보조 날개(106)도 축부(52)의 둘레에 30도 간격을 두고 배치되어 있다. 외측과 내측의 날개를 합하면, 각 날개는 15도씩 어긋나서 배치되어 있게 된다.

도 8에는, 본 발명에 의한 배수펌프에 이용하는 회전 날개의 또 다른 실시예가 도시되어 있다. 이 회전 날개(130)에서는, 대경 날개(101) 및 보조 날개(104)가, 각각 축부(52)의 지름방향으로 3분할되어 있다. 즉, 대경 날개(101)는, 내측 날개(102)와 외측 날개(103)와 중간 날개(107)로 분할되고, 보조 날개(104)는, 내측 보조 날개(105)와 외측 보조 날개(106)와 중간 보조 날개(108)로 분할되어 있다. 내측 날개(102)와 중간 날개(107), 및 내측 보조 날개(105)와 중간 보조 날개(108)는, 축부(52)의 둘레에 순차적으로 어긋나게 배치되어 있다. 중간 날개(107) 및 중간 보조 날개(108), 외측 날개(103) 및 외측 보조 날개(106)는, 축부(52)의 주변에 교대로 배치되고, 또한 중간 날개(107)는, 내측 보조 날개(105) 및 외측 보조 날개(106)와 축부(52)의 둘레에 어긋나게 배치되고, 중간 보조 날개(108)는, 내측 날개(102) 및 외측 날개(103)와 축부(52)의 둘레에 어긋나게 배치되어 있고, 이전의 실시예의 경우와 마찬가지로, 각 날개의 단부 사이가 이어져 있지 않고, 기액 경계부 부근에서의 기체의 빠져나갈 길을 제공하고 있다.

또한, 본 발명의 배수펌프의 모터로서는, AC 모터 또는 DC 모터의 어느 것이라도 채용할 수 있다. 저양정의 경우에는 부하가 낮고, 또한 고회전일수록 기액 경계면이 넓어져서 물을 헤칠 때의 기포의 충돌에 의한 캐비테이션 음의 증대, 진동의 악화가 일어나기 쉽지만, 모터의 특성상의 차이로부터, 도 14에 도시하는 바와 같이, DC 모터의 쪽이 저부하시의 회전수가 높아지는 경향이 있기 때문에, DC 펌프에 본 발명을 적용한 쪽이 보다 큰 효과를 얻을 수 있다.

도 15는, 본 발명을 적용한 배수펌프의 설명도이다.

전체를 부호 201로 나타내는 배수펌프는, 모터(210)를 가지며, 모터(210)는, 리드선(211)을 통하여 급전된다. 모터(210)는, 하우징(250)의 상부에 부착되는 덮개 부재(230)에 세워진 지지기둥(220)에 부착된다.

하우징(250)은 플라스틱으로 만들어지고, 내부에 펌프실(252)이 형성되어 있다. 하우징(250)의 상부는 원통부(272)로 둘러싸여 있고, 펌프실(252)에 연통되는 흡입구(260)와 토출구(280)가 일체로 형성되어 있다. 흡입구(260)와 토출구(280)의 축선은 직교하고, 하우징(250)의 테이퍼형상 고리형상 부재(270)로 연결되어 있다.

펌프실(252) 내에는, 회전 날개(300)가 배설되고, 펌프실(252)의 개구부는 덮개 부재(230)로 덮이어 있다. 하우징(250)과 덮개 부재(230) 사이에는 실(seal) 부재(240)가 삽입되어, 펌프실에서의 드레인수의 누수가 방지되어 있다.

도 16은, 회전 날개(300)의 상면도(a), 정면도(b), 하면도(c)이다.

회전 날개(300)는 축부(310)를 가지며, 축부(310)의 구멍(312)에 모터(210)의 출력축(212)이 삽입된다. 축부(310)로부터는 방사 방향으로 늘어나는 4장의 판형상의 대경 날개(330)가 마련된다.

축부(310)와 동축선상에 소경 날개 축부(320)가 형성된다. 소경 날개 축부(320)는 축부(310)와 비교하여 지름 치수가 작게 형성되고, 그 단면 형상은 환형(丸形) 외에 사각형이나 다각형 형상 등 적절한 형상으로 형성된다.

그리고, 이 소경 날개 축부(320)로부터 바깥쪽에 돌출하는 4장의 판형상의 소경 날개(322)가 마련된다.

소경 날개(322)의 상단부는 경사한 측면을 갖는 연결부(324)를 통하여 대경 날개(330)에 연결된다. 회전 날개의 테이퍼형상의 고리형상 부재(350)의 중심부에는 개구부(360)가 형성되고, 소경 날개(322)로 헤쳐 올린 물을 대경 날개(330)로 유도하는 고리형상 부재(350)의 외측부는 링 부재(380)에 연결된다. 링 부재(380)의 내측에는 보조 날개(372)가 마련된다. 또한, 테이퍼형상의 고리형상 부재(350)의 내측에도 보조 날개(370)가 마련된다. 보조 날개의 매수는 적절하게 선택된다.

또한, 대경 날개(330)의 선단부는 링 부재(380)의 내측까지 늘어나는 구성으로 할 수도 있다.

도 17은, 회전 날개의 링 부재(380)의 상연부(上緣部)의 외측 형상의 여러 가지 형태를 도시한다.

도 17의 (a)는, 상연부의 외측에 테이퍼부(400)를 형성한 예를 도시한다.

본 발명의 회전 날개(300)는, 링 부재(380)의 상연부의 외측에 테이퍼부(400)를 갖는다. 이 테이퍼부(400)에 의해 링 부재(380)의 상연부(402)의 두께 치수는 작아진다.

그래서, 도 15에 도시하는 바와 같이, 펌프실(252)의 상부의 공간(254)이 확대된다. 이 확대 공간(254)을 마련함에 의해, 펌프 기동시에 펌프실(252) 내의 물이 화살표(F1)로 도시하는 바와 같이 회전 날개(300)의 링 부재(380)의 내측에 도입되기 쉽게 되고, 기액 경계면이 조기에 안정되고, 회전 날개의 외연부에서의 맥동에 의한 불연속음의 저감을 도모할 수 있다. 또한, 확대 공간(254)에 의해 링 부재(380) 부근에서 발생하는 기포의 충돌·파열이 억제되고, 캐비테이션 소음이 저감된다.

도 17의 (b)는, 링 부재(380)의 상연부의 외측에 원호면(410)을 형성한 것이다. 이 구성에 의해 상연부(412)의 두께 치수는 작아지고, 펌프실의 확대 공간부를 형성할 수 있다.

도 17의 (c)는, 링 부재(380) 상연부의 외측에 단부착부(420)를 형성한 것이다. 이 단부착부(420)는, 수평 방향의 면(422)과 외주면(424)으로 형성되고, 상연부(426)의 두께 치수는 작게 형성된다. 그래서, 펌프실에 확대 공간부를 형성할 수 있다.

도 18은, 본 발명의 배수펌프의 하우징과 회전 날개의 주요부의 단면도이다.

하우징(250)의 원통부(272)의 내벽부(272a)와 덮개 부재(230)의 내벽부(230a)는, 펌프실을 형성하지만, 본 발명에서는, 회전 날개(300)의 링 부재(380)의 상연의 외주부에 테이퍼부(400)를 형성하고 있다.

그래서, 하우징의 원통부(272)의 내벽부(272a)과 회전 날개(300)의 링 부재(380)의 외주면의 사이의 거리(a)는 링 부재(380)의 상연부에서는 거리(b)로 커지고, 확대 공간(254)이 형성된다.

이에 의해 다음의 효과를 얻을 수 있다.

1) 기동시에 퍼올린 물의 유로 저항이 감소하고, 대경 날개에 물을 인입(引入)하기 쉬워지고, 기액 경계면이 안정되는 시간이 짧아지고, 불연속음(기액 경계면의 맥동에 의한 음)을 저감할 수 있다.

2) 원통벽 부재에서 발생하는 기포가 케이싱 내벽에 충돌할 때에 발생하는 캐비테이션 음을 저감할 수 있다.

본 발명의 배수펌프에서는, 특히 저부하시에서의 소음 발생이 작아진다.

이와 같은 운전 상태는, 예를 들면, 유저의 취침시 등의 주위가 조용한 환경인 때가 많다. 그래서, 조용한 환경인 때에 배수펌프로부터의 소음의 저감이 도모되기 때문에, 효과도 크다.

도 19는, 회전 날개(300)의 링 부재(380)의 각 부분의 치수예를 나타낸다.

테이퍼부(400)의 높이 치수(h₁) = 0.7 내지 6.0㎜

링 부재(380)의 높이 치수(h₂) = 1.5 내지 7.0㎜

h₁/h₂ = 0.10 내지 0.85

링 부재(380)의 상연부의 두께 치수(t₁) = 0.5 내지 2.0㎜

링 부재(380)의 두께 치수(t₂) = 0.7 내지 2.5㎜

t₁/t₂ = 0.20 내지 0.80

도 20, 도 21은 본 발명의 효과를 도시하는 그래프이다.

도 20은, 도 17의 (a)에 도시하는 회전 날개를 구비한 펌프의 실험예를 도시한다.

횡축에 전원 투입 후의 경과 시간(초)을, 종축에 소음 레벨을 취한 그래프이다.

사각표시로 나타내는 종래예에 비하여 삼각표시로 나타내는 본 발명의 회전 날개를 이용한 것의 소음 저감의 효과가 명확하게 이해된다. 그래프 내의 기동 수위란, 펌프 흡입구(60)의 하단면이 수면보다 잠긴 양을 나타내고 있다.

도 21은 도 20과 마찬가지의 펌프를 이용한 실험예를 도시한다.

횡축에 펌프의 양정을, 종축에 소음 레벨을 취한 그래프이다.

사각표시로 나타내는 종래예에 비하여 삼각표시로 나타내는 본 발명의 회전 날개를 이용한 것의 소음 저감의 효과가 명확하게 이해된다. 횡축의 양정은 드레인 팬의 하면부터의 양정을 ㎜로 나타낸 것이고, 밸런스 수위란, 그 양정을 유지한 때의 펌프의 운전 상태를 나타낸다. 드레인 팬에는 해당 배수펌프가 퍼올리는 물이 저장되어 있고, 해당 펌프는, 그 하단이 드레인 팬 하면부터 10㎜ 정도 상방에 위치하도록 배치되어 있다.

본 발명은 이상과 같이, 실험에 의해 소음 저감 효과를 얻는 것이 판명되어 있다.

10 : 모터 12 : 출력축
14 : 수절원판 20 : 브래킷
30 : 펌프 본체 32 : 커버
34 : 실 부재 35 : 저면
40 : 하우징 42 : 흡입구
43 : 흡입 단부 44 : 펌프실
46 : 토출구 52 : 축부
54 : 소경 날개 62 : 고리형상 부재
63 : 개구부 64, 164 : 링 부재
100, 110, 120, 130 : 회전 날개 101 : 대경 날개
102 : 내측 날개 102a : 지름방향 외측 단부
103 : 외측 날개 103a : 지름방향 내측 단부
104 : 보조 날개 105 : 내측 보조 날개
106 : 외측 보조 날개 107 : 중간 날개
108 : 중간 보조 날개 200, 201 : 배수펌프
210 : 모터 250 : 하우징
251 : 확대 공간부 252 : 펌프실
300 : 회전 날개 322 : 소경 날개
330 : 대경 날개 350 : 고리형상 부재
380 : 링 부재 400 : 테이퍼부

Claims

모터와, 상기 모터의 출력축에 연결되는 회전 날개와, 하단부에 흡입구가 마련됨과 함께 측부에 토출구가 마련되어 있고, 상기 회전 날개를 회전 자유롭게 수용하는 하우징을 구비하고, 상기 회전 날개는, 상기 모터의 출력축에 연결되는 축부와, 상기 축부로부터 방사 방향으로 늘어나는 복수의 판형상의 대경 날개와, 상기 대경 날개의 하연부에 연결됨과 함께 상기 흡입구에 수용되는 복수의 판형상의 소경 날개와, 상기 대경 날개의 외주부를 연결하는 링 부재를 갖고 있는 배수펌프로서, 상기 대경 날개는, 상기 축부로부터 바깥쪽으로 늘어나 선단이 링 부재와는 이간되는 내측 날개와, 상기 링 부재로부터 안쪽으로 늘어나 선단이 축부와는 이간되는 외측 날개로 분할되어 있고, 상기 내측 날개와 상기 외측 날개는 상기 축부의 둘레에 교대로 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 배수펌프.
제 1항에 있어서,
상기 축부의 중심부터 상기 내측 날개의 지름방향 외측 단부까지의 거리(R1)와, 상기 축부의 중심부터 상기 외측 날개의 지름방향 내측 단부까지의 거리(R2)의 관계가 R1≤R2인 것을 특징으로 하는 배수펌프.
제 1항에 있어서,
상기 내측 날개와 상기 외측 날개가 기액 경계의 부근에서 분할되어 있는 것을 특징으로 하는 배수펌프.
제 1항에 있어서,
상기 회전 날개는, 상기 축부의 둘레방향으로 이웃하는 상기 대경 날개 사이에서 방사 방향으로 늘어나는 판형상의 보조 날개를 구비하고 있고, 상기 보조 날개는, 상기 축부와 상기 링 부재의 사이에서 지름방향으로 늘어나는 내측 보조 날개와, 상기 링 부재로부터 안쪽으로 늘어나는 외측 보조 날개로 분할되어 있고, 상기 내측 날개 및 상기 내측 보조 날개와, 상기 외측 날개 및 상기 외측 보조 날개가 상기 축부의 둘레에 교대로 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 배수펌프.
제 4항에 있어서,
상기 이웃하는 대경 날개 사이에 복수의 상기 보조 날개가 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 배수펌프.
제 4항에 있어서,
상기 보조 날개는, 상기 이웃하는 대경 날개 사이를 상기 축부의 둘레에 등간격으로 분할하는 위치에 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 배수펌프.
제 4항에 있어서,
상기 대경 날개가, 상기 내측 날개와 상기 외측 날개와 중간 날개로 분할됨과 함께 이들이 상기 축부의 둘레방향으로 순차적으로 어긋나게 배치되고, 상기 보조 날개가, 상기 내측 보조 날개와 상기 외측 보조 날개와 중간 보조 날개로 분할됨과 함께 이들이 상기 축부의 둘레방향으로 순차적으로 어긋나게 배치되고, 상기 중간 날개와 상기 중간 보조 날개, 상기 외측 날개와 상기 외측 보조 날개는 상기 축부의 둘레에 교대로 배치되고, 또한 상기 중간 날개는 상기 내측 보조 날개 및 상기 외측 보조 날개에 대해 상기 축부의 둘레에 어긋나게 배치되고, 상기 중간 보조 날개는 상기 내측 날개 및 상기 외측 날개에 대해 상기 축부의 둘레에 어긋나게 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 배수펌프.
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