KR102366463B1

KR102366463B1 - 임펠러

Info

Publication number: KR102366463B1
Application number: KR1020200048032A
Authority: KR
Inventors: 오준철; 김경민; 최세헌
Original assignee: 엘지전자 주식회사
Priority date: 2020-04-21
Filing date: 2020-04-21
Publication date: 2022-02-23
Also published as: KR20210129920A

Abstract

본 발명은 블레이드의 형상을 변경시켜 토출되는 순간 임펠러를 유동하는 유체의 운동에너지를 급격하게 증가시키는 임펠러에 관한 것이다.

Description

임펠러{A impeller}

본 발명은 임펠러에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 임펠러의 제작을 간단하게 하면서도 유동하는 유체를 보다 높은 압력으로 가압하기 위해 블레이드의 형상을 변경시킨 임펠러에 관한 것이다.

일반적으로, 임펠러는 유체를 가압하여 토출시키는 구성으로 압축기나 펌프 등의 구성에 구비된다.

임펠러는 유체를 가압하기 위해 회전동력을 전달받아 회전하고, 회전하면서 유체를 가압한다. 즉, 임펠러는 임펠러를 유동하는 유체의 유속을 증가시킨 후, 이를 압력으로 전환시켜 유체의 압력을 상승시킨다. 따라서, 유체의 압력을 상승시키기 위해 유체의 유속을 최대한 상승시키는 것이 중요하다.

임펠러는 블레이드와 결합되는 커버의 유무에 따라, 오픈(open) 임펠러, 세미 오픈(semi-open) 임펠러, 클로즈드(closed) 임펠러로 구분된다.

상기 오픈 타입의 임펠러는 커버가 없어서 제작이 편하나, 유체의 운동에너지를 충분히 상승시키기 어려워 유체를 효율적으로 가압하기 어렵다. 이에, 세미 오픈 타입의 임펠러는 블레이드의 일측에 결합된 커버만을 구비하여 상기 오픈 타입의 임펠러보다는 제작이 어려우나, 상기 오픈 타입의 임펠러보다는 압축 효율이 높다.

클로즈드 타입의 임펠러는 블레이드의 일측과 타측에 각각 결합되는 커버를 구비하여 유체가 유동하는 경로를 형성한다. 따라서, 상기 오픈 타입의 임펠러나 상기 세미 오픈 타입의 임펠러보다 유체를 효율적으로 가압할 수 있다. 또한, 상기 클로즈드 타입의 임펠러는 상기 오픈 타입의 임펠러와 상기 세미 타입의 임펠러보다 공력 효율과 추력 제어가 쉽다는 장점이 있다. 다만, 상기 클로즈드 타입의 임펠러는 상기 오픈 타입의 임펠러와 상기 세미 타입의 임펠러보다 제작이 어렵다는 단점이 있다.

특히, 상기 클로즈드 타입의 임펠러의 경우, 블레이드의 형상이 중요하다고 볼 수 있는데, 전술한 바와 같이 클로즈드 타입의 임펠러는 유체의 유동 경로를 형성하며, 유체의 유동 경로는 블레이드와 커버들에 의해 형성되기 때문이다.

또한, 근자에는 블레이드를 3차원으로 제작하여 클로즈드 타입의 임펠러 효율을 도모한다. 즉, 블레이드가 결합되는 회전축의 길이 방향을 z축으로 가정했을 때, 블레이드의 x-y 단면은 z축 방향을 따라 다르게 형성된다. 이는, 블레이드의 제작성을 더 어렵게 한다.

따라서, 블레이드의 형상을 보다 쉽게 제작하면서도 상기 클로즈드 타입의 임펠러의 압축 효율을 높이기 위한 연구가 지속되고 있다.

대한민국 공개공보 제10-2019-0096219호(이하, 선행문헌으로 약칭함.)는 클로즈드 타입 임펠러를 게시한다.

구체적으로, 상기 선행문헌은 절삭 공정을 생략하고 프레스 성형으로 각 부품을 대량 생산하여 생산 비용과 생산 시간을 절약하기 위한 임펠러를 게시한다.

다만, 상기 선행문헌에 게시된 블레이드 중 토출구를 형성하는 단부를 살펴보면, 회전축의 방향과 나란하게 형성됨을 확인할 수 있다. 즉, 상기 선행문헌에 게시된 블레이드는 허브와 슈라우드 사이에 형성되는 블레이드의 높이만큼만 유체에 회전력을 전달할 수 있다.

따라서, 임펠러가 유체의 운동에너지를 압력으로 전환시키는 구성임을 고려할 때, 보다 많은 면적에서 유체에 회전력을 전달하고 제작이 간편한 블레이드의 형상이 요구된다.

대한민국 공개공보 제10-2019-0096219호

본 발명의 일 실시예는 제작이 간편하면서도 유체를 효율적으로 가압할 수 있도록 3차원 곡면 블레이드의 형상을 변경시키는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 일 실시예는 블레이드의 형상을 변경시켜 유체에 가압하는 부분이 증가하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 일 실시예는 3D 프린터를 통해 임펠러를 제작하면서 서포터가 없거나 적게 발생되는 것을 목적으로 한다.

본 발명은 상기 목적을 달성하기 위해, 블레이드 중 허브와 인접한 면은 얇고 슈라우드와 인접한 면은 두꺼워지도록 아크 형상으로 올라가는 블레이드를 제공할 수 있다.

또한, 상기 블레이드 사이에서 형성되는 유체의 유로는 단면적이 점차적으로 감소하다가 토출되는 순간에 단면적이 급격하게 감소될 수 있다.

본 발명의 일 실시예는 상기 목적을 달성하기 위해, 유체가 유입되는 개구부가 형성된 슈라우드, 상기 슈라우드와 이격되며 회전축이 체결되는 부싱을 포함하는 허브 및 상기 슈라우드 및 상기 허브에 각각 결합되고 상기 부싱에서 방사상으로 연장되어 상기 개구부에서 유입된 상기 유체를 방사상으로 안내하여 배출하는 배출부를 형성하는 블레이드를 포함하며, 상기 배출부는 아치(arch) 형상을 포함하는 임펠러를 제공할 수 있다.

상기 블레이드는 복수 개로 형성되며, 상기 배출부는 상기 복수 개의 블레이드가 서로 접촉되어 형성될 수 있다.

상기 배출부는 상기 복수 개의 블레이드가 서로 이격되어 형성되는 이격부, 상기 복수 개의 블레이드가 서로 접촉되는 접촉부 및 상기 이격부와 상기 접촉부를 연결하는 절곡부를 포함할 수 있다.

상기 이격부는 상기 회전축의 길이방향과 나란하게 형성될 수 있다.

상기 절곡부는 상기 회전축의 회전방향을 따라 형성되며 상기 이격부에서 상기 접촉부에 가까워질수록 점차적으로 줄어드는 폭을 가지며, 상기 절곡부의 폭이 상기 접촉부에 가까워질수록 줄어드는 정도는 상기 접촉부에 가까워질수록 커질 수 있다.

한편, 상기 접촉부는 상기 허브보다 상기 슈라우드에 가깝게 위치하거나 상기 슈라우드에 위치할 수 있다.

상기 슈라우드, 상기 허브 및 상기 블레이드는 일체로 형성될 수 있다.

상기 임펠러는 3차원(three dimension)의 공간에 인쇄하는 장치로 정의되는 3D 프린터에 의해 일체로 제작될 수 있다.

상기 블레이드는, 상기 슈라우드에 접촉되는 제1면, 상기 허브에 접촉되는 제2면 및 상기 제1면과 상기 제2면을 연결하는 바디를 포함하며, 상기 제1면은 상기 슈라우드에서 상기 허브에 가까워질수록 상기 회전축의 회전방향으로 형성하는 폭이 점차 증가할 수 있다.

상기 제2면이 상기 회전축의 회전방향으로 형성하는 폭은 상기 제1면이 상기 회전축의 회전방향으로 형성하는 폭보다 작게 형성될 수 있다.

상기 블레이드는 상기 개구부를 바라보게 구비되는 일단 및 상기 배출부를 형성하는 타단을 포함하며, 상기 블레이드의 상기 타단은, 상기 허브에 접촉되는 허브접촉부, 상기 슈라우드에 접촉되는 슈라우드접촉부 및 상기 허브접촉부에서 상기 회전축의 회전방향과 상기 회전축의 회전방향의 반대방향으로 각각 연장되어 상기 슈라우드접촉부로 연결되는 타단연장부를 포함할 수 있다.

또는, 상기 블레이드는 상기 개구부를 바라보게 구비되는 일단 및 상기 배출부를 형성하는 타단을 포함하며, 상기 블레이드의 상기 타단은, 상기 허브에 접촉되는 허브접촉부, 상기 슈라우드에 접촉되는 슈라우드접촉부, 상기 허브접촉부와 상기 슈라우드접촉부를 일측에서 연결하는 제1곡선부 및 상기 허브접촉부와 상기 슈라우드접촉부를 타측에서 연결하는 제2곡선부를 포함할 수 있다.

상기 제1곡선부와 상기 제2곡선부는 거울 대칭되도록 구비될 수 있다.

상기 임펠러는 일체로 형성될 수 있다.

상기 임펠러는 상기 슈라우드, 상기 블레이드 및 상기 허브에 의해 상기 유체가 유동하며 상기 허브에 수직한 방향으로의 단면을 가지는 이동유로를 형성하며, 상기 이동유로는 상기 개구부에서 유입된 상기 유체가 유동하는 흡입유로, 상기 흡입유로를 유동한 상기 유체가 압축되는 압축유로 및 상기 압축유로를 유동한 상기 유체가 상기 배출부로 토출되는 토출유로를 포함하며, 상기 흡입유로의 단면적은 상기 유체의 유동방향을 따라 점차 증가되며, 상기 압축유로의 단면적과 상기 토출유로의 단면적은 상기 유체의 유동방향을 따라 점차 감소될 수 있다.

상기 압축유로의 단면적이 상기 유체의 유동방향을 따라 감소되는 정도는 상기 토출유로의 단면적이 상기 유체의 유동방향을 따라 감소되는 정도보다 작게 형성될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 임펠러의 제작이 간편한 반면 상기 임펠러를 유동하는 유체를 효율적으로 가압할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 임펠러를 유동하는 유체가 블레이드와 접촉되는 면적이 증가할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 블레이드의 개수가 증가될 수 있다.

도 1은 종래의 임펠러가 도시된 도면,
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 임펠러가 도시된 도면,
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 배출부가 도시된 도면,
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 블레이드가 도시된 도면,
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 이동유로가 도시된 도면,
도 6은 본 발명의 이동유로의 단면적과 종래의 이동유로의 단면적이 비교된 그래프가 도시된 도면,
도 7은 3D 프린터를 이용하여 제작할 경우 서포터가 발생되지 않는 조건이 도시된 도면,
도 8은 3D 프린터를 이용하여 제작한 본 발명의 일 실시예에 따른 임펠러와 종래의 임펠러를 비교한 표가 도시된 도면이다.

이하, 도면을 참조하여 본 발명의 구체적인 실시형태를 설명하기로 한다. 이하의 상세한 설명은 본 명세서에서 기술된 방법, 장치 및/또는 시스템에 대한 포괄적인 이해를 돕기 위해 제공된다. 그러나 이는 예시에 불과하며 본 발명은 이에 제한되지 않는다.

본 발명의 실시예들을 설명함에 있어서, 본 발명과 관련된 공지기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략하기로 한다. 그리고, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다. 상세한 설명에서 사용되는 용어는 단지 본 발명의 실시예들을 기술하기 위한 것이며, 결코 제한적이어서는 안 된다. 명확하게 달리 사용되지 않는 한, 단수 형태의 표현은 복수 형태의 의미를 포함한다. 본 설명에서, "포함" 또는 "구비"와 같은 표현은 어떤 특성들, 숫자들, 단계들, 동작들, 요소들, 이들의 일부 또는 조합을 가리키기 위한 것이며, 기술된 것 이외에 하나 또는 그 이상의 다른 특성, 숫자, 단계, 동작, 요소, 이들의 일부 또는 조합의 존재 또는 가능성을 배제하도록 해석되어서는 안 된다.

이하, 도 1을 통해 종래의 임펠러(1)를 설명한다.

도 1은 종래의 임펠러(1)가 도시된 도면이다.

도 1을 참조하면, 종래의 임펠러(1)는 일측에 개구부가 유입구(7)가 형성된 상판(2), 상기 상판(2)과 적어도 일부가 중첩되도록 배치되는 하판(3) 및 상기 상판(2)과 상기 하판(3)의 사이에서 상기 상판(2) 및 상기 하판(3) 각각에 결합되는 블레이드(5)를 포함한다.

상기 하판(3)은 상기 유입구(7)보다 직경이 작게 형성되며, 하판(3)의 일부를 관통하여 형성되는 축수부(4)를 포함한다. 따라서, 회전축은 상기 축수부(4)에 결합되어 회전동력을 하판(3)에 전달할 수 있다.

상기 하판(3)에는 상기 블레이드(5)가 결합될 수 있는 결합홀이 구비될 수 있다. 상기 결합홀은 상기 하판(3) 중 상기 상판(2)을 바라보는 일면에서 일부가 함몰되어 형성될 수 있다.

또한, 블레이드(5)의 형상은 하판(3)에 결합되되, 상기 축수부(4)를 기준으로 방사상 결합될 수 있다. 따라서, 전술한 결합홀은 블레이드(5)의 형상과 대응되도록 방사상으로 형성될 수 있다. 달리 말해, 상기 결합홀은 하판(3)에서 일부 함몰되되 방사상으로 연장될 수 있다.

따라서, 상기 블레이드(5)는 하판(3)의 결합홀에 안착되어 고정될 수 있다. 블레이드(5)가 상기 하판(3)에 결합되기 위해 용접이 병행될 수 있다.

이로써, 블레이드(5)는 하판(3)에 고정된다. 즉, 하판(3)이 상기 회전축으로부터 회전동력을 전달받아 회전하면, 블레이드(5) 또한 회전하게 된다.

상판(2)은 블레이드(5)에 결합되어 하판(3)과 소정거리 이격된다. 즉, 블레이드(5)의 일측에는 상기 하판(3)이 결합되고 블레이드(5)의 타측에는 상기 상판(2)이 결합된다. 여기에서, 블레이드(5)의 일측과 타측은 회전축의 길이방향을 따라 이격된 부분을 칭한다.

이로써, 상판(2), 블레이드(5) 및 하판(3)에 의해서 토출구(6)가 형성된다. 달리 말해, 상판(2), 블레이드(5) 및 하판(3)에 의해서 유체가 유동하는 유로가 임펠러(1)의 내부에 형성된다.

따라서, 상기 유입구(7)를 통해 유동한 유체는 임펠러(1)의 내부를 유동한 후 토출구(6)를 통해 임펠러(1)의 외부로 토출된다. 이 과정에서 유체는 속력이 증가하여 운동에너지가 증가되고, 증가한 운동에너지는 압력으로 전환된다.

이로써, 유체는 임펠러(1)에 의해 가압되어 토출된다.

한편, 블레이드(5)는 복수 개로 구비되어 상기 상판(2)과 상기 하판(3) 사이에서 소정의 높이를 형성한다. 따라서, 상기 상판(2)과 상기 하판(3)의 사이에 형성되는 공간은 복수 개의 블레이드(5)에 의해 구획된다. 즉, 복수 개의 블레이드(5)는 복수 개의 토출구(8)를 형성한다.

블레이드(5)의 높이는 블레이드(5)가 회전하면서 유체에 전달할 수 있는 회전력과 직결된다. 즉, 블레이드(5)가 상기 상판(2)과 하판(3)을 연결하면서 형성하는 소정의 높이가 크게 형성될수록 블레이드(5)가 유체에 전달할 수 있는 회전력을 더욱 커지게 된다.

다만, 블레이드(5)가 형성하는 소정의 높이를 늘리기 위해 상기 상판(2)과 하판(3) 사이의 이격거리를 증가시키면, 임펠러(1)의 내부를 유동하는 유로의 단면적이 지나치게 커지게 된다. 즉, 임펠러(1) 내부를 유동하는 유체의 충분한 운동에너지를 확보하기 어렵다.

이에, 본 발명의 일 실시예는 블레이드의 형상을 변경시켜 임펠러 내부를 유동하는 유체의 운동에너지를 보다 확보하면서도 제작이 간편한 임펠러를 고안한다.

이하, 도 2 내지 도 3을 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 임펠러(10)를 설명한다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 임펠러(10)가 도시된 도면이며, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 배출부(400)가 도시된 도면이다.

도 2를 참조하면, 임펠러(10)는 회전축(S)이 결합되는 허브(100), 상기 허브(100)와 이격되는 슈라우드(200) 및 상기 허브(100)와 상기 슈라우드(200)에 각각 결합되는 블레이드(300)를 포함한다.

허브(100)는 회전축(S)이 결합되는 부싱(110)이 형성된다. 따라서, 허브(100)는 중심부가 관통된다.

허브(100)는 회전축(S)의 길이방향으로 소정의 높이를 형성할 수 있다. 또한, 허브(100)는 슈라우드(200)와 멀어질수록 회전축(S)의 길이방향과 수직한 단면에 의해 형성되는 단면적이 점진적으로 증가되는 구간을 포함한다.

슈라우드(200)는 허브(100)와 적어도 일부가 중첩되도록 허브(100)와 이격된 위치에 구비된다.

슈라우드(200)는 일측이 개구되어 형성되는 개구부(210)를 포함한다. 상기 개구부(210)는 상기 부싱(110)의 직경보다 큰 직경을 가져 상기 부싱(110)의 적어도 일부를 둘러싸되 상기 부싱(110)과 이격되도록 구비된다.

이로써, 슈라우드(200)와 부싱(110)의 사이에는 소정의 공간이 형성된다. 상기 공간에는 블레이드(300)가 위치한다.

블레이드(300)는 일측이 허브(100)에 결합되고, 타측이 슈라우드(200)에 결합된다. 즉, 블레이드(300)는 허브(100)와도 밀착되며, 슈라우드(200)와도 밀착된다.

따라서, 블레이드(300)는 슈라우드(200)와 부싱(110)의 사이에 형성되는 소정의 공간을 구획하고, 임펠러(10)의 내부에 유체의 유로를 형성한다.

블레이드(300)는 3차원으로 형성된다. 3차원이란, 회전축(S)의 길이방향을 z축으로 정의할 때, x-y단면이 z축 방향을 따라 달라지는 것을 의미한다. 따라서, 임펠러(10)로 유입된 유체는 z 방향, y 방향 및 x 방향으로 변위가 변경되어 토출된다.

블레이드(300)는 복수 개로 구비된다. 복수 개의 블레이드(300)는 부싱(110)에서 방사상으로 연장되나 각각 이격될 수 있다. 구체적으로, 복수 개의 블레이드(300)는 각각 상기 부싱(110)에서 회전축(S)의 회전방향으로 이격된 상태에서 방사상으로 연장된다.

따라서, 전술한 유체의 유로는 복수 개의 블레이드(300)의 사이에 형성된다.

이로써, 허브(100), 슈라우드(200) 및 블레이드(300)는 임펠러(10)의 내부에 복수 개의 유로를 형성하고, 임펠러(10)로 유입된 유체를 외부로 배출시키는 배출부(400)를 형성한다. 따라서, 상기 개구부(210)를 통해 임펠러(10)의 내부로 유입된 유체는 복수 개의 블레이드(300) 사이에 형성된 유로를 지나 배출부(400)로 토출된다.

특히, 유체가 배출부(400)를 통해 임펠러(10)의 외부로 배출될 때, 유체는 배출부(400)에 의해 회전력을 전달받는다. 따라서, 배출부(400)가 유체에 회전력을 전달할 수 있는 단면적이 확보됨이 바람직하다.

이를 위해, 배출부(400)는 아치(arch) 형상(A)을 포함할 수 있다. 즉, 배출부(400)는 적어도 일부가 곡선 형상을 포함할 수 있다.

따라서, 배출부(400)는 보다 많은 면적 또는 부분에서 유체에 회전력을 전달하는 것이 가능하다. 배출부(400)의 일부가 아치 형상(A)을 포함함은 배출부(400)와 유체와 접촉되는 면적 또는 부분이 증가됨을 의미하기 때문이다.

달리 말하면, 종래의 토출구(8)를 형성하는 블레이드(5)는 상기 상판과 하판을 연결하여 소정의 높이만을 형성할 뿐, 회전축의 회전방향 또는 회전방향과 반대방향으로 연장되지 않았다. 즉, 종래의 토출구(8)가 임펠러(1)의 내부를 유동하는 유체에 회전력을 전달할 수 있는 부분은 본 발명의 일 실시예에 따른 배출부(400)보다 작게 형성된다.

이하, 도 3을 참조하여 배출부(400)의 형상을 구체적을 설명한다.

도 3을 참조하면, 배출부(400)는 복수 개의 블레이드(300)에 의해 형성된다. 즉, 복수 개의 블레이드(300) 중 어느 하나(300a)와 다른 하나(300b) 사이에 배출부(400)가 형성된다.

이 때, 복수 개의 블레이드(300)는 서로 접촉되어 배출부(400)를 형성할 수 있다. 달리 말해, 복수 개의 블레이드(300)는 서로 접촉되는 부분을 포함할 수 있다.

이 경우, 배출부(400)는 복수 개의 블레이드(300)가 서로 접촉되는 부분인 접촉부(420), 복수 개의 블레이드(300)가 서로 이격되는 이격부(410) 및 상기 이격부(410)와 상기 접촉부(420)를 아치 형상(A)으로 연결하는 절곡부(430)를 포함할 수 있다.

다만, 상기 접촉부(420)는 형성되지 않을 수도 있다. 예컨대, 복수 개의 블레이드(300)가 서로 접촉되는 부분이 없이 슈라우드(200)와 허브(100)를 구획하는 경우에, 배출부(400)는 이격부(410)와 절곡부(430)만으로 형성될 것이다.

이하에서는, 복수 개의 블레이드(300)가 서로 접촉되어 배출부(400)가 접촉부(420)를 포함하는 경우를 설명한다.

도 3(a)를 참조하면, 이격부(410)는 슈라우드(200) 또는 허브(100) 중 하나에서 회전축(S)의 길이방향과 나란하게 연장될 수 있다. 바람직하게, 이격부(410)는 허브(100)에서 이격부(410)를 향해 회전축(S)의 길이방향과 나란하게 연장된다. 유체가 중력을 받는 점을 고려할 때, 이격부(410)에 의해 형성되는 배출부(400)의 부분은 절곡부(430)에 의해 형성되는 배출부(400)의 부분보다 크기 때문이다. 이 경우, 접촉부(420)는 허브(100)보다 슈라우드(200)에 더 가깝게 위치하거나 슈라우드(200)에 위치할 수 있다.

따라서, 이격부(410)는 회전축(S)의 회전방향 또는 회전방향과 반대방향으로 폭을 형성한다. 이격부(410)가 회전축(S)의 길이방향과 나란하게 형성되는 경우, 이격부(410)의 폭(w)은 회전축(S)의 길이방향을 따라 일정하게 형성될 것이다.

절곡부(430)는 이격부(410)에서 접촉부(420)를 곡선 또는 곡면으로 연결한다. 즉, 절곡부(430)는 아치 형상(A)으로 형성된다.

절곡부(430)는 접촉부(420)에 가까워질수록 회전축(S)의 회전방향 또는 반대방향으로 형성하는 폭이 점차 줄어든다. 달리 말해, 절곡부(430)가 이격부(410)에서 멀어질수록 회전축(S)의 회전방향 또는 반대방향으로 형성하는 폭이 점차 줄어든다. 즉, 절곡부(430)는 슈라우드(200)에 가까워질수록 폭(w)이 점차 줄어든다.

다만, 절곡부(430)가 접촉부(420)에 가까워질수록 또는 슈라우드(200)에 가까워질수록 폭(w)이 줄어드는 정도는, 접촉부(420)에 가까워질수록 또는 슈라우드(200)에 가까워질수록 크게 형성됨이 바람직하다.

달리 말해, 절곡부(430)가 이격부(410)에서 멀어질수록 절곡부(430)의 폭(w)이 줄어드는 정도는 점차 크게 형성됨이 바람직하다.

이는, 절곡부(430)의 형상에 따라 유체에 작용할 수 있는 회전력 또는 힘(F)의 성분이 정해지기 때문이다.

구체적으로, 도 3(b)를 참조하여 설명한다.

도 3(b)를 참조하면, 이격부(410)에 의해 유체가 회전력 또는 힘(F)을 받는 방향은 회전축(S)의 회전방향(도 3을 기준으로 x축방향, R)과 나란하게 형성된다.

따라서, 절곡부(430)가 유체에 작용하는 회전력 또는 힘(F)의 방향이 회전축(S)의 길이방향(도 3을 기준으로 y축방향)으로 형성되면, 이격부(410)와 절곡부(430)가 유체에 작용하는 회전력 또는 힘(F)의 방향이 상충될 수 있다.

이격부(410)와 절곡부(430)가 각각 유체에 작용하는 회전력 또는 힘(F)의 방향이 서로 상충되는 경우, 유체에는 난류(turbulent)가 발생할 수 있고, 난류는 임펠러(10) 전체의 효율을 저하시키는 일 요소로 작용할 수 있다.

달리 말해, 이격부(410)와 절곡부(430)가 각각 유체에 작용하는 회전력 또는 힘(F)은 서로 합쳐져 유체에 작용하는 총 힘의 합인 합력(Fsum)을 형성한다. 따라서, 절곡부(430)가 유체에 가하는 힘의 방향이 이격부(410)가 유체에 가하는 힘의 방향과 벡터 성분이 크게 달라지지 않는 것이 바람직하다.

따라서, 절곡부(430)의 폭(w)이 줄어드는 정도는 허브(100)에서 슈라우드(200)에 가까워질수록 커지거나, 절곡부(430)의 폭(w)은 허브(100)에서 슈라유드(200)에 가까워질수록 급격하게 감소됨이 바람직하다.

이로써, 배출부(400)는 절곡부(430)를 포함함으로써 유체에 보다 많은 회전력 또는 힘(F)을 제공한다. 즉, 배출부(400)가 절곡부(430)를 제외하고 이격부(410)만으로 구비되는 경우보다, 배출부(400)가 절곡부(430)를 포함함으로써 유체와 접촉되는 면적이 증가된다. 따라서, 본 발명의 일 실시예에 따른 배출부(400)는 유체의 운동에너지를 보다 상승시켜 압력으로 전환시키는 것이 가능하다.

한편, 이격부(410)에서 연장되면서 절곡부(430)가 형성하는 소정의 각도(y축선 또는 이격부와 절곡부의 접선에 의해 형성되는 예각으로 정의할 수 있다.)는 40도 이하임이 바람직하다. 다만, 이에 관해서는 도 7에서 상세히 후술한다.

한편, 전술한 바와 같이 배출부(400)는 복수 개의 블레이드(300)에 의해 형성된다. 따라서, 배출부(400)의 일 구성(예컨대, 이격부나 절곡부 등)은 블레이드(300)의 일 구성을 의미하기도 한다.

이하, 도 4(a)를 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 블레이드(300)의 구체적인 형상을 설명한다.

복수 개의 블레이드(300)는 각각 부싱(110)에서 이격되어 방사상으로 연장된다. 또한, 복수 개의 블레이드(300)는 각각 허브(100) 및 슈라우드(200)와 접촉되도록 구비된다.

따라서, 복수 개의 블레이드(300)는 각각 슈라우드(200)와 접촉하는 제1면(310), 허브(100)에 접촉하는 제2면(320), 상기 제1면(310)과 상기 제2면(320)을 연결하며 허브(100)와 수직한 방향으로 소정의 높이(h)를 형성하는 바디(330)를 포함한다.

복수 개의 블레이드(300)는 각각 개구부(210)에서 배출부(400)를 향해 방사상으로 연장된다.

따라서, 블레이드(300)는 개구부(210)를 바라보게 구비되는 일단(340), 상기 일단(340)에서 방사상으로 연장되어 배출부(400)를 형성하는 타단(350)을 포함한다.

복수 개의 블레이드(300)는 각각 회전축(S)의 회전방향으로 폭(w)을 형성하며, 상기 블레이드(300)의 폭(w)은 방사상으로 연장될수록 증가하도록 구비될 수 있다.

구체적으로, 상기 제1면(310)의 폭(w)은 블레이드(300)의 연장방향을 따라 점차 증가할 수 있다.

반면, 상기 제2면(320)의 폭(w)은 블레이드(300)의 연장방향을 따라 일정하게 형성되거나 감소되거나 소폭으로 증가할 수 있다.

달리 말하면, 제1면(310)의 폭(w)은 슈라우드(200)에서 허브(100)에 가까워질수록 크게 형성될 수 있고, 제2면(320)의 폭(w)은 슈라우드(200)에서 허브(100)에 가까워질수록 일정하거나 감소되거나 소폭으로 증가할 수 있다.

다만, 제1면(310)의 폭(w)과 제2면(320)의 폭(w)이 모두 블레이드(300)의 연장방향을 따라 증가되는 경우, 제1면(310)의 폭(w)이 증가되는 정도는 제2면(320)의 폭(w)이 증가되는 정도보다 크게 형성될 수 있다.

따라서, 블레이드(300)의 타단(350) 또는 블레이드(300) 중 배출부(400)를 형성하는 일 영역에서 제1면(310)의 폭(w)은 제2면(320)의 폭(w)보다 크게 형성될 수 있다.

블레이드(300)의 타단(350)은 허브(100)와 접촉되는 허브접촉부(351), 슈라우드(200)와 접촉되는 슈라우드접촉부(353), 상기 슈라우드접촉부(353)와 상기 허브접촉부(351)을 연결하는 타단연장부(355)를 포함한다.

특히, 타단연장부(355)는 상기 허브접촉부(351)와 상기 슈라우드접촉부(353)를 각각 다른 방향으로 연결하도록 구비될 수 있다.

예컨대, 타단연장부(355)는 허브접촉부(351)에서 회전축(S)의 회전방향으로 연장되어 슈라우드접촉부(353)와 연결될 수 있고, 동시에 허브접촉부(351)에서 회전축(S)의 회전방향과 반대방향으로 연장되어 슈라우드접촉부(353)와 연결될 수 있다.

이 경우, 타단연장부(355)는 허브접촉부(351)의 일단(회전축의 회전방향을 기준으로)과 슈라우드접촉부(353)의 일단을 연결하면서 동시에 허브접촉부(351)의 타단과 슈라우드접촉부(353)의 타단을 연결할 수 있다.

또한, 타단연장부(355)가 회전축(S)의 회전방향으로 형성하는 폭(w)은 허브접촉부(351)에서 슈라우드접촉부(353)에 가까워질수록 크게 형성될 수 있다. 바람직하게, 타단연장부(355)의 폭(w)이 커지는 정도는 허브접촉부(351)에서 슈라우드접촉부(353)에 가까워질수록 크게 형성될 수 있다. 달리 말해, 타단연장부(355)의 폭(w)은 슈라우드접촉부(353)에 가까워질수록 급격하게 증가됨이 바람직하다.

한편, 블레이드(300)가 허브(100)에 수직한 방향으로 형성하는 높이(h)는 블레이드(300)가 방사상으로 연장될수록 작게 형성된다. 즉, 블레이드(300)의 일단(340)에서 형성하는 높이(h)는 타단(350)에서 형성하는 높이(h)보다 크게 형성된다.

이로써, 블레이드(300)는 3차원의 형상을 가지게 된다. 즉, 회전축(S)의 길이방향을 z축으로 가정할 경우 z축을 따라 형성되는 x-y단면은 z축을 따라 각각 다르게 형성된다.

또한, 블레이드(300)가 타단연장부(355)를 포함함으로써, 블레이드(300)의 타단(350)이 유체에 회전력 또는 힘(F)을 가할 수 있는 영역 또는 면적이 증가된다. 따라서, 본 발명의 일 실시예에 따른 블레이드(300)는 유체의 운동에너지를 보다 효율적으로 증가시켜 압력으로 전환시키는 것이 가능하다.

또한, 블레이드(300)가 전술한 형상을 가짐으로써, 복수 개의 블레이드(300) 사이에 형성되는 유체의 유로가 블레이드(300)의 연장방향을 따라 변화될 수 있다. 이에 관해서는 도 5 내지 도 6을 통해 구체적으로 후술한다.

한편, 도 4(b)를 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 블레이드(300)의 타단(350)을 다르게 표현한다. 블레이드(300)의 타단(350)을 제외하고는 도 4(a)를 통해 설명한 구성과 동일하므로 중복되는 설명은 생략한다.

도 4(b)를 참조하면, 블레이드(300)의 타단(350)은 허브접촉부(351)와 슈라우드접촉부(353)를 각각 다른 방향으로 연결하는 곡선부(357, 359)를 포함할 수 있다.

구체적으로, 곡선부는 허브접촉부(351)와 슈라우드접촉부(353)를 일측에서 연결하는 제1곡선부(357) 및 허브접촉부(351)와 슈라유드접촉부(353)을 타측에서 연결하는 제2곡선부(359)를 포함할 수 있다.

제1곡선부(357)는 허브접촉부(351)의 일단과 슈라우드접촉부(353)의 일단을 연결하도록 구비될 수 있다.

제2곡선부(359)는 허브접촉부(351)의 타단과 슈라우드접촉부(353)의 타단을 연결하도록 구비될 수 있다.

여기에서, 허브접촉부(351) 및 슈라우드접촉부(353)의 일단 및 타단은 회전축(S)의 회전방향으로 형성되는 단부를 의미한다.

또한, 제1곡선부(357)와 제2곡선부(359)는 서로 동일한 곡률을 가지도록 형성될 수 있다. 달리 말해, 제1곡선부(357)와 제2곡선부(359)가 타단(350)의 폭(w)을 변화시키는 정도는 동일하게 형성될 수 있다.

또한, 제1곡선부(357)과 제2곡선부(359)는 각기 다른 위치에서 허브접촉부(351)와 슈라우드접촉부(353)를 연결하므로 거울대칭되도록 형성될 수 있다.

여기에서, 거울대칭이라 함은 상기 제2면(320)을 모두 포함하며 허브(100)에 수직한 평면을 기준으로, 제1곡선부(357)과 제2곡선부(359)가 좌우 대칭됨을 의미한다.

한편, 전술한 바와 같이 블레이드(300)의 형상에 의해서 복수 개의 블레이드(300)의 사이에 형성되는 유체의 유로가 변화된다. 이하에서는, 도 5 내지 도 6을 참조하여 블레이드(300)의 형상에 의한 유체의 유로를 설명한다.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 임펠러(10)에 의해 형성되는 유체의 유로가 도시된 도면이다.

임펠러(10)는 허브(100), 슈라우드(200) 및 블레이드(300)에 의해 유체가 유동하는 이동유로(P)를 형성한다.

상기 이동유로(P)는 이동유로의 단면적에 따라 흡입유로(P1), 압축유로(P2) 및 토출유로(P3)를 포함한다.

상기 흡입유로(P1)는 개구부(210)에서 유입된 유체가 유동하는 유로를 형성하고, 상기 압축유로(P2)는 상기 흡입유로(P1)를 유동한 유체가 압축되는 유로를 형성하며, 상기 토출유로(P3)는 상기 압축유로(P2)를 유동한 유체가 배출부(400)로 토출되는 유로를 형성한다.

한편, 이동유로의 단면적은 허브(100)에 수직한 면이 복수 개의 블레이드(300) 사이에서 형성하는 단면(cs)의 면적을 의미한다.

따라서, 흡입유로(P1)에는 흡입단면(cs1)이 형성되고, 압축유로(P2)에는 압축단면(cs2)가 형성되며, 토출유로(P3)에는 토출단면(cs3)이 형성된다.

상기 흡입유로(P1)는 유체의 진행방향에 따라 커지는 단면(cs1)을 형성한다. 즉, 흡입유로(P1)가 형성하는 유로의 단면적은 유체의 진행방향을 따라 커진다. 이는, 개구부(210)를 통해 임펠러(10)의 내부를 유동하는 유체가 보다 원활하게 임펠러(10)의 내부로 유입되도록 하기 위함이다.

상기 압축유로(P2)는 유체의 진행방향에 따라 작아지는 단면(cs2)을 형성한다. 즉, 압축유로(P2)가 형성하는 유로의 단면적은 유체의 진행방향을 따라 작아진다. 따라서, 압축유로(P2)를 유동하는 유체의 속력이 증가되어 운동에너지가 증가된다.

상기 토출유로(P3)는 유체의 진행방향에 따라 작아지는 단면(cs3)을 형성한다. 즉, 토출유로(P3)가 형성하는 유로의 단면적은 유체의 진행방향을 따라 작아진다.

다만, 유체의 유동방향에 따라 토출유로(P3)의 단면적이 작아지는 정도는 유체의 유동방향에 따라 압축유로(P2)의 단면적이 작아지는 정도보다 크게 형성된다. 즉, 토출유로(P3)의 단면적은 압축유로(P2)에 비해 급격하게 작아진다.

이는, 블레이드(300)의 제1면(310)과 제2면(320)이 각각 다르게 폭(w)을 형성하며, 블레이드(300)의 타단(350)에 타단연장부(355) 또는 곡선부(357, 359)가 형성되기 때문이다. 즉, 제1면(310)은 블레이드(300)의 연장방향을 따라 폭(w)이 감소되는 반면, 타단연장부(355) 또는 곡선부(357, 359)가 전술한 바와 같이 급격하게 폭(w)이 감소되는 형상으로 제1면(310)과 제2면(320)을 연결하기 때문이다.

따라서, 상기 타단연장부(355) 또는 상기 곡선부(357, 359)는 특히 상기 토출유로(P3)의 단면적을 급격하게 감소시킬 수 있다.

이하, 도 6을 참조하여 종래의 임펠러(1)와 본 발명의 일 실시예에 따른 임펠러(10)의 유로 단면적을 비교한다.

도 6은 종래의 임펠러(1) 및 본 발명의 일 실시예에 따른 임펠러(10)의 유로 단면적이 비교된 그래프가 도시된다.

도 6에 나타난 그래프는 가로축이 이동유로의 진행율(%)이며, 세로축이 이동유로의 단면적을 의미한다.

종래의 임펠러(1)는 압축유로에서 유로의 단면적이 감소되는 반면, 토출유로에서는 유로의 단면적 변화가 적거나 없다.

반면, 본 발명의 일 실시예에 따른 임펠러(10)는 압축유로(P2)에서도 유로의 단면적이 감소되지만 토출유로(P3)에서 보다 급격하게 유로의 단면적이 감소된다.

따라서, 본 발명의 일 실시예에 따른 임펠러(10)는 토출되는 순간에 유체에 회전력 또는 힘(F)을 효율적으로 전달할 수 있다. 더하여, 전술한 배출부(400)의 형상에 따라 토출되는 유체가 받는 회전력 또는 힘(F)의 방향이 균일하게 형성될 수 있다.

이로써, 본 발명의 일 실시예에 따른 임펠러(10)는 배출부의 면적이 종래와 동일하거나 유사하더라도 보다 효율적으로 유체의 운동에너지를 상승시켜 압력으로 전환시키는 것이 가능하다.

한편, 전술한 배출부(400)의 형상 및 블레이드(300)의 형상은 그 제작이 어려울 수 있다. 특히, 배출부(400) 또는 블레이드(300)를 제작하기 위해 5축가공(소정의 부피를 갖는 질량체를 5축 제어하여 원하는 형상으로 가공하는 것으로 이해될 수 있다.)을 하는 경우 상기 타단연장부(355) 또는 곡선부(357, 359)의 형상은 많은 비용과 시간이 요구될 수 있다.

따라서, 본 발명의 일 실시예에 따른 임펠러(10)를 제작하기 위해 3D 프린터가 사용될 수 있다.

3D 프린터는 3차원(three dimension)의 공간에 인쇄하는 장치로 정의될 수 있다.

구체적으로, 3D 프린터는 x축, y축, z축으로 운동하여 입력된 3차원 도면을 바탕으로 입체 물품을 제작할 수 있다.

3D 프린터의 제작단계는 모델링(modeling), 프린팅(printing), 피니싱(finishing)을 포함할 수 있다.

상기 모델링은 3차원 도면을 제작하는 단계로 3차원 모델링 프로그램, 3차원 스캐너 등을 이용하여 도면을 제작할 수 있다. 따라서, 사용자는 본 발명의 일 실시예에 따른 임펠러(10)의 형상을 3차원 도면으로 제작할 수 있다.

상기 프린팅은 제작된 상기 3차원 도면을 통해 물체를 만드는 단계로 이해될 수 있다. 여기에서, 3D 프린터는 노즐을 움직이면서 단면을 형성하고, 제작단을 상하, 좌우로 움직여 원하는 물체를 만들 수 있다.

상기 피니싱은 만들어진 물체를 보완하는 단계로 이해될 수 있다. 즉, 물체에 색을 입하거나 표면을 연마하는 것이 상기 피니싱 단계의 일부로 이해될 수 있다.

한편, 상기 프린팅 단계에서는 서포터(supporter)가 발생될 수 있다. 상기 3D 프린터가 3차원 도면을 통해 물체를 제작하는 원리는 단면을 적층(x, y, z 축 중 어느 하나)하는 것에 있음을 고려할 때, 단면을 적층하는 과정 중에 제작중인 물체가 파손되거나 변형되는 것을 방지하기 위함이다.

따라서, 3차원 도면을 통해 3D 프린터가 제작한 물품은 상기 3차원 도면과 다른 경우가 발생한다(서포터가 같이 제작되기 때문이다.). 따라서, 제작 중에 발생한 서포터를 제거해야만 본래 의도했던 형상을 가지는 물품이 완성될 수 있다.

도 7은 3D 프린터에서 서포터가 발생하지 않기 위해 지켜야할 조건이 나열된다.

도 7(a)를 참조하면, 기준되는 면과 제작하려는 면의 기울기가 40도 보다 작은 경우에 한해 서포터가 발생하지 않는다.

도 7(b)를 참조하면, 관통홀을 포함하는 물체를 제작할 때, 상기 관통홀의 직경이 8mm보다 커야 서포터가 발생하지 않는다.

도 7(c)를 참조하면, 일 구성에서 돌출되는 타 구성을 포함하는 물체를 제작할 때, 상기 타 구성은 1mm 이상으로 돌출되어야 서포터가 발생하지 않는다.

따라서, 본 발명의 일 실시예에 따른 임펠러(10)가 3D 프린터로 제작됨에 있어 도 7을 통해 나열한 조건들을 지키는 것이 바람직하다.

도 3(b)를 참조하면, 절곡부(430)는 이격부(410)에서 연장됨을 전술한 바 있다. 서포터가 발생되지 않는 조건을 만족시키기 위해, 절곡부(430)가 이격부(410)에서 연장되면서 이격부(410)와 이루는 소정의 각도(절곡부의 접선과 이격부가 형성하는 예각으로 이해될 수 있다.)는 40도 보다 작은 것이 바람직하다.

따라서, 본 발명의 일 실시예에 따른 임펠러(10)는 형상이 보다 복잡하더라도 간편하게 제조될 수 있다. 더하여, 임펠러(10)는 일체로 제작될 수 있다. 즉, 허브(100), 슈라우드(200) 및 블레이드(300) 는 모두 일체로 제작될 수 있다.

도 8은 종래의 임펠러와 3D 프린터에 의해 제작된 본 발명의 일 실시예에 따른 임펠러를 항목별로 비교한 표를 도시한다.

종래발명의 임펠러의 경우, 브레이징(brazing)에 의해 신뢰성이 문제될 수 있다. 즉, 종래발명의 임펠러에 포함되는 일 구성과 타 구성간을 납땜하는 과정에서 임펠러의 형상이 변경되거나 신뢰성이 떨어질 수 있다.

반면, 3D 프린터에 의해 일체로 제작되는 경우 전술한 브레이징에 관련된 문제가 발생하지 않는다.

종래의 임펠러의 경우, 전술한 바와 같이 5축 가공 등에 의해 제작될 수 있고, 가공방식에 따라 가공 시간이 보다 필요한 경우가 발생할뿐더러, 가공 도중 형상이 변경될 여지가 많다.

반면, 3D 프린터에 의해 일체로 제작되는 경우 제작시간이 보다 줄어들 수 있고, 형상이 변경될 여지가 적어진다.

종래의 임펠러의 경우, 재질(예컨대, 알루미늄)에 따라 스크럽이 발생할 수 있다.

반면, 3D 프린터에 의해 일체로 제작되는 경우 동일한 재질(예컨대, 알루미늄)이라도 스크럽이 보다 덜 발생된다.

더하여, 3D 프린터에 의할 경우 영역 별로 다른 소재를 사용하는 것도 가능하다.

예컨대, 3D 프린터에 의할 경우 마레이징강(maraging steel), 스테인리스강(stainless steel), 니켈합금(nickel alloy), 코발트크롬(cobalt chrome), 티타늄(titanium), 알루미늄(Aluminum) 등이 재질로 이용될 수 있다.

이상에서 본 발명의 대표적인 실시예들을 상세하게 설명하였으나, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 상술한 실시예에 대하여 본 발명의 범주에서 벗어나지 않는 한도 내에서 다양한 변형이 가능함을 이해할 것이다. 그러므로 본 발명의 권리범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 안 되며, 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

임펠러 : 10 허브 : 100
부싱 : 110 슈라우드 : 200
개구부 : 210 블레이드 : 300
제1면 : 310 제2면 : 320
바디 : 330 일단 : 340
타단 : 350 허브접촉부 : 351
슈라우드접촉부 : 353 타단연장부 : 355
제1곡선부 : 357 제2곡선부 : 359
배출부 : 400 이격부 : 410
접촉부 : 420 절곡부 : 430

Claims

유체가 유입되는 개구부가 형성된 슈라우드;
상기 슈라우드와 이격되며 회전축이 체결되는 부싱을 포함하는 허브; 및
상기 슈라우드 및 상기 허브에 각각 결합되고 상기 부싱에서 방사상으로 연장되어 상기 개구부에서 유입된 상기 유체를 방사상으로 안내하여 배출하는 배출부를 형성하는 블레이드;를 포함하며,
상기 배출부는,
상기 슈라우드에서 상기 허브를 향해 연장될수록 상기 회전축의 회전방향으로 형성하는 폭이 증가되는 아치(arch) 형상; 및
상기 아치(arch) 형상에서 상기 허브로 상기 회전축의 길이방향을 따라 연장되는 이격부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 임펠러.
제1항에 있어서,
상기 블레이드는 복수 개로 형성되며,
상기 배출부는 상기 복수 개의 블레이드가 서로 접촉되어 형성되는 것을 특징으로 하는 임펠러.
제2항에 있어서,
상기 이격부는 상기 복수 개의 블레이드가 서로 이격되어 형성되며,
상기 배출부는,
상기 복수 개의 블레이드가 서로 접촉되는 접촉부; 및
상기 이격부와 상기 접촉부를 연결하여 상기 아치(arch) 형상을 형성하는 절곡부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 임펠러.
제3항에 있어서,
상기 이격부는 상기 회전축의 길이방향과 나란하게 형성되는 것을 특징으로 하는 임펠러.
제3항에 있어서,
상기 절곡부는 상기 회전축의 회전방향을 따라 형성되며 상기 이격부에서 상기 접촉부에 가까워질수록 점차적으로 줄어드는 폭을 가지며,
상기 절곡부의 폭이 상기 접촉부에 가까워질수록 줄어드는 정도는 상기 접촉부에 가까워질수록 커지는 것을 특징으로 하는 임펠러.
제4항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 접촉부는 상기 허브보다 상기 슈라우드에 가깝게 위치하는 것을 특징으로 하는 임펠러.
제6항에 있어서,
상기 접촉부는 상기 슈라우드에 위치하는 것을 특징으로 하는 임펠러.
제7항에 있어서,
상기 슈라우드, 상기 허브 및 상기 블레이드는 일체로 형성되는 것을 특징으로 하는 임펠러.
제8항에 있어서,
상기 임펠러는 3차원(three dimension)의 공간에 인쇄하는 장치로 정의되는 3D 프린터에 의해 일체로 제작되는 것을 특징으로 하는 임펠러.
제1항에 있어서,
상기 블레이드는,
상기 슈라우드에 접촉되는 제1면;
상기 허브에 접촉되는 제2면; 및
상기 제1면과 상기 제2면을 연결하는 바디;를 포함하며,
상기 제1면은 상기 슈라우드에서 상기 허브에 가까워질수록 상기 회전축의 회전방향으로 형성하는 폭이 점차 증가하는 것을 특징으로 하는 임펠러.
제10항에 있어서,
상기 제2면이 상기 회전축의 회전방향으로 형성하는 폭은 상기 제1면이 상기 회전축의 회전방향으로 형성하는 폭보다 작게 형성되는 것을 특징으로 하는 임펠러.
제11항에 있어서,
상기 블레이드는,
상기 개구부를 바라보게 구비되는 일단; 및
상기 배출부를 형성하는 타단;을 포함하며,
상기 블레이드의 상기 타단은,
상기 허브에 접촉되는 허브접촉부;
상기 슈라우드에 접촉되는 슈라우드접촉부; 및
상기 허브접촉부에서 상기 회전축의 회전방향과 상기 회전축의 회전방향의 반대방향으로 각각 연장되어 상기 슈라우드접촉부로 연결되는 타단연장부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 임펠러.
제11항에 있어서,
상기 블레이드는,
상기 개구부를 바라보게 구비되는 일단; 및
상기 배출부를 형성하는 타단;을 포함하며,
상기 블레이드의 상기 타단은,
상기 허브에 접촉되는 허브접촉부;
상기 슈라우드에 접촉되는 슈라우드접촉부;
상기 허브접촉부와 상기 슈라우드접촉부를 일측에서 연결하는 제1곡선부; 및
상기 허브접촉부와 상기 슈라우드접촉부를 타측에서 연결하는 제2곡선부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 임펠러.
제13항에 있어서,
상기 제1곡선부와 상기 제2곡선부는 거울 대칭되도록 구비되는 것을 특징으로 하는 임펠러.
제12항 또는 제14항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 임펠러는 일체로 형성되는 것을 특징으로 하는 임펠러.
제1항에 있어서,
상기 임펠러는 상기 슈라우드, 상기 블레이드 및 상기 허브에 의해 상기 유체가 유동하며 상기 허브에 수직한 방향으로의 단면을 가지는 이동유로를 형성하며,
상기 이동유로는,
상기 개구부에서 유입된 상기 유체가 유동하는 흡입유로;
상기 흡입유로를 유동한 상기 유체가 압축되는 압축유로; 및
상기 압축유로를 유동한 상기 유체가 상기 배출부로 토출되는 토출유로;를 포함하며,
상기 흡입유로의 단면적은 상기 유체의 유동방향을 따라 점차 증가되며, 상기 압축유로의 단면적과 상기 토출유로의 단면적은 상기 유체의 유동방향을 따라 점차 감소되는 것을 특징으로 하는 임펠러.
제16항에 있어서,
상기 압축유로의 단면적이 상기 유체의 유동방향을 따라 감소되는 정도는 상기 토출유로의 단면적이 상기 유체의 유동방향을 따라 감소되는 정도보다 작게 형성되는 것을 특징으로 하는 임펠러.
제17항에 있어서,
상기 임펠러는 일체로 형성되는 것을 특징으로 하는 임펠러.
제18항에 있어서,
상기 임펠러는 3차원(three dimension)의 공간에 인쇄하는 장치로 정의되는 3D 프린터에 의해 일체로 제작되는 것을 특징으로 하는 임펠러.