KR102634097B1 - 와류 발생 장치를 구비한 임펠러 - Google Patents

Abstract

본 발명은 임펠러에 관한 것으로, 회전 가능하도록 구동축에 결합되는 임펠러 허브; 상기 임펠러 허브의 외측면으로부터, 방사형으로 형성되는 복수의 블레이드; 및 유체가 인입되는 상기 임펠러 허브의 구동축 방향의 일단에 형성되는 와류 발생 장치를 포함하여 와류를 발생시키고 임펠러 운전 성능을 향상시킬 수 있다.

Description

와류 발생 장치를 구비한 임펠러 {Impeller with swirl generator}

본 발명은 임펠러에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 흡입부에서 와류를 발생시키는 임펠러에 관한 것이다.

원심 압축기는 회전 운동을 하는 임펠러를 이용하여 유체에 원심력을 부여함으로써, 유체가 압축되도록 하는 장치이다.

원심 압축기(100)는 일반적으로 구동력을 생산하는 구동부(미도시)와, 구동부와 연결되는 기어 유닛(미도시)과, 기어 유닛이 내부에 설치되는 기어박스와, 기어박스에 삽입되어 기어 유닛과 연결되는 구동축(미도시)과, 구동축에 연결되어 회전하는 임펠러(110, impeller)와, 임펠러(110)를 지지하는 스크롤(130)과, 임펠러(110)로부터 토출된 유체의 동압 성분을 낮추며 유체를 스크롤(130)로 안내하도록 임펠러(110)를 둘러싸며 형성된 복수의 베인을 구비한 디퓨저(120, diffuser)를 포함할 수 있다. 또한 스크롤(130)과 결합하여 유체가 유동하는 내부 공간을 형성하는 쉬라우드(미도시)를 더 포함할 수 있고, 임펠러(110)를 수용하는 하우징(미도시)을 더 구비할 수 있다. 도 1을 참조하면, 임펠러(110), 디퓨저(120) 및 스크롤(130)이 조립된 원심 압축기(100)의 모습을 확인할 수 있다.

이 중 임펠러(110)는 회전 운동에너지를 유체에 전달해 유체의 압력을 상승시키는 기능을 한다. 임펠러(110)는 도 3을 참조하면 임펠러 허브(1104), 유체의 이동을 돕고 에너지를 유체에 전달하는 다수 개의 블레이드(1102, blade)를 구비하며, 블레이드(1102)는 허브(1104)에 형성될 수 있다. 이때, 임펠러(110)는 허브(1104)를 회전시킴으로써 블레이드(1102)를 회전시켜 흡입된 유체에 운동 에너지를 전달하고 외부로 토출시킬 수 있다.

공기 등의 유체가 임펠러(110)에 흡입될 때, 도 2 및 도 3과 같이 임펠러(110)의 유체흡입이 시작되는 영역(1101)에 경계층(1105, boundary Layer)이 형성된다. 임펠러(110)가 유체를 압축시키기 위해서는 유체가 임펠러(110)의 블레이드(1102) 사이 유로(1103)로 인입되어야 하는데, 유체가 인입되는 방향에 직교하는 방향으로 임펠러(110)가 회전하고, 인입 전후로 유체 속도의 편차가 발생하므로 이로 인해 유체의 인입을 방해하는 경계층(1105)이 형성된다. 경계층(1105)의 발달 정도에 따라 임펠러(110)가 유체를 흡입할 수 있는 유효면적이 감소하게 되며, 이로 인해 충분히 유체를 받아들이지 못하여 임펠러(110)의 성능이 저하되게 된다.

이와 유사한 유동특성을 제어하기 위한 선행기술로는, 임펠러 흡입부와 배출부를 연결시키는 유로를 통해 임펠러의 성능 향상을 도모하는 기술이 제안된 바 있다. 또한, 임펠러와 디퓨져의 경계가 되는 디퓨져 베인의 전단부에 와류를 발생시키는 구조를 통해 박리를 지연시키도록 함으로써 유동을 안정화시켜 성능을 안정화시키는 기술이 제안된 바 있다.

그러나 상기와 같이 구성되는 통상적인 원심 압축기는 물론, 선행기술이 적용된 원심 압축기의 경우라 하더라도, 임펠러의 회전속도가 증가될수록 임펠러의 입구 측에서의 손실이 증가되어 운전 성능이 저하되게 된다. 특히, 고속으로 회전 시에는 블레이드와 블레이드 사이의 흡입부의 유로에 경계층이 발달함에 따라 흡입되는 유체의 양을 결정하는 흡입부의 유로 면적이 감소하게 됨으로써, 임펠러 운전 성능이 저하되는 정도가 커진다는 문제점이 있다.

한국 등록특허 제10-1469426호(2014.11.28. 등록)

본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 흡입부에서 와류를 발생시키는 임펠러를 제공하는 것이다.

본 발명의 과제들은 이상에서 언급한 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 임펠러는, 회전 가능하도록 구동축에 결합되는 임펠러 허브; 상기 임펠러 허브의 외측면으로부터, 방사형으로 형성되는 복수의 블레이드; 및 유체가 인입되는 상기 임펠러 허브의 구동축 방향의 일단에 형성되는 와류 발생 장치를 포함할 수 있다.

상기 임펠러 허브와 상기 복수의 블레이드는 상기 유체가 통과하는 복수의 유로를 형성하고, 상기 와류 발생 장치는, 상기 유체가 상기 복수의 유로로 인입되기 전 상기 와류 발생 장치와 만날 수 있도록, 상기 복수의 유로와 인접한 영역에 형성될 수 있다.

상기 와류 발생 장치는, 상기 구동축과 직교하는 방향으로 돌출되어, 상기 임펠러 허브의 구동축 방향의 일단의 외주면을 따라 형성되는 복수의 돌기로 구성될 수 있다.

상기 복수의 돌기는, 각각 균일한 간격으로 이격되어 배치될 수 있다.

상기 복수의 돌기는, 상기 구동축과 나란한 방향을 따라 이격되어 형성될 수 있다.

상기 복수의 돌기는, 반원형으로 형성될 수 있다.

본 발명의 기타 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.

본 발명의 실시예들에 의하면 적어도 다음과 같은 효과가 있다.

입구에서 와류가 발생해 경계층 발생을 억제함으로써 임펠러 운전 효율을 높힐 수 있다.

압축기 효율 향상을 위해 블레이드 형상을 특수하게 제작할 필요가 없어 원가를 절감할 수 있다.

본 발명에 따른 효과는 이상에서 예시된 내용에 의해 제한되지 않으며, 더욱 다양한 효과들이 본 명세서 내에 포함되어 있다. 언급되지 않은 또 다른 효과들은 청구범위의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

도 1은 기존의 원심 압축기의 전체적인 모습을 도시한 사시도이다.
도 2는 기존의 임펠러에 형성되는 경계층을 도시한 도면이다.
도 3은 기존의 임펠러에 형성되는 경계층을 도시한 측단면도이다.
도 4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 임펠러의 외관을 나타낸 평면도이다.
도 5는 본 발명의 제1 실시예에 따른 임펠러의 외관을 나타낸 측면도이다.
도 6은 본 발명의 제1 실시예에 따른 임펠러에 형성되는 와류 및 경계층을 도시한 측단면도이다.
도 7은 본 발명의 제1 실시예에 따른 임펠러에 형성되는 와류 발생 장치의 형태를 도시한 측단면도이다.
도 8은 본 발명의 제2 실시예에 따른 임펠러에 형성되는 와류 발생 장치의 형태를 도시한 측단면도이다.
도 9는 본 발명의 제3 실시예에 따른 임펠러에 형성되는 와류 발생 장치의 형태를 도시한 측단면도이다.
도 10은 본 발명의 제4 실시예에 따른 임펠러에 형성되는 와류 발생 장치의 형태를 도시한 측단면도이다.
도 11은 본 발명의 제5 실시예에 따른 임펠러의 외관을 나타낸 측면도이다.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.

다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다. 또 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 명백하게 특별히 정의되어 있지 않는 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다.

본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성요소 외에 하나 이상의 다른 구성요소의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.

또한, 본 명세서에서 기술하는 실시예들은 본 발명의 이상적인 예시도인 단면도 및/또는 개략도들을 참고하여 설명될 것이다. 따라서, 제조 기술 및/또는 허용 오차 등에 의해 예시도의 형태가 변형될 수 있다. 또한 본 발명에 도시된 각 도면에 있어서 각 구성 요소들은 설명의 편의를 고려하여 다소 확대 또는 축소되어 도시된 것일 수 있다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭하며, "및/또는"은 언급된 아이템들의 각각 및 하나 이상의 모든 조합을 포함한다.

공간적으로 상대적인 용어는 도면에 도시되어 있는 방향에 더하여 사용시 또는 동작시 구성요소들의 서로 다른 방향을 포함하는 용어로 이해되어야 한다. 구성요소는 다른 방향으로도 배향될 수 있고, 이에 따라 공간적으로 상대적인 용어들은 배향에 따라 해석될 수 있다

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예의 구성을 상세히 설명하기로 한다.

도 4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 임펠러(1)의 외관을 나타낸 평면도이다.도 5는 본 발명의 제1 실시예에 따른 임펠러(1)의 외관을 나타낸 측면도이다.

도 4 및 도 5를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 임펠러(1)는 임펠러 허브(12), 임펠러 허브(12)로부터 외주면을 따라 방사형으로 연장되어 형성된 복수의 블레이드(11) 및 임펠러 허브(12)의 일단(13)에 형성된 와류 발생 장치(14)를 포함하고 있음을 알 수 있다.

임펠러 허브(12)는 임펠러(1)의 몸통이 되는 부분으로, 원판체의 형태로 형성되는 디스크로부터 중심을 관통하는 구동축 방향으로 연장되면서 직경이 점차 줄어드는, 원뿔과 유사한 형상을 가진다. 다만 원뿔과 같이 일단에서 꼭지점을 가지는 것은 아니며, 일단에서는 타단보다 직경이 작아진 원을 이룬다. 임펠러 허브(12)는 고속 회전에 의해 고압의 유체를 배출하므로, 고압을 견딜 수 있는 강도 및 경도를 가지는 일 소재로 이루어진다. 임펠러 허브(12)를 이루는 소재는 금속일 수 있고, 바람직하게는 스테인리스강, 티타늄 등일 수 있으나 소재는 이에 제한되지 않는다.

임펠러 허브(12)는 중심을 관통하는 구동축(미도시)에 연결된다. 구동축은 외부의 동력원과, 외부의 동력원이 발생시킨 구동력을 전달하는 기어 유닛에 연결된다. 따라서 구동축은 구동력을 전달받아 제자리에서 회전한다.

구동축은 임펠러 허브(12)의 중심을 관통하여 임펠러(1)의 회전축(A)과 나란한 방향으로 배치되어 임펠러 허브(12)의 회전축 역할을 하게 된다. 구동축은 임펠러 허브(12)의 중심에 끼워져 서로 미끄러지지 않도록 결합되어, 구동축의 회전에 따라 임펠러 허브(12)도 동일하게 회전한다. 구동축은 회전축(A)에 대해서 대칭되는 원기둥 형태로 형성되는 것이 바람직하다. 임펠러(1) 전체의 대칭성을 유지하기 위함이다.

임펠러 허브(12)의 외측면에는 복수의 블레이드(11)가 형성된다. 복수의 블레이드(11)는 유체의 이동을 가이드 하는 기능을 수행하면서, 임펠러(1)의 운동 에너지를 유체에 전달하는 기능을 수행한다. 블레이드(11)와 임펠러 허브(12)는 용접을 통해 융착될 수 있고, 나사를 이용해 체결될 수도 있고, 일체로 형성될 수도 있으나 블레이드(11)가 임펠러 허브(12)에 안착 및 결합되는 방법은 이에 제한되지 않는다.

복수의 블레이드(11)는 임펠러 허브(12)의 외측면에서 원주를 따라 배치되며, 일정 간격만큼 이격되어 배치된다. 블레이드(11) 각각은 임펠러 허브(12)의 외측면으로부터 방사상으로 뻗어나가는 방향으로 배치되나, 임펠러 허브(12)의 외측면으로부터 반지름을 따라 곧게 배치되지는 않는다. 각각의 블레이드(11)는 임펠러 허브(12)의 외측면으로부터 방사상으로 연장됨과 동시에 임펠러 허브(12)의 반경 방향이 아닌 일 방향으로 만곡되어 연장된다. 따라서 도 4에서 확인할 수 있듯이, 복수의 블레이드(11)는 임펠러 허브(12)의 외측면으로부터 일 방향으로 휘어져 나가는 형상으로 배치된다. 즉, 캠버(camber) 구조를 가지는 것이다.

복수의 블레이드(11)는 임펠러 허브(12)의 외측면을 따라, 구동축 방향 일단으로부터 타단까지 이어진다. 따라서 구동축과 직교하는 평면으로 자른 단면에서 블레이드(11)의 가장 외곽의 끝점을 이어 만들 수 있는 원의 직경이, 구동축 방향으로 이동하면서 변화한다. 유체가 인입되는 임펠러 허브(12)의 구동축 방향 일단(13)에서 그 직경이 가장 작고, 유체가 배출되는 임펠러 허브(12)의 구동축 방향 타단에서 그 직경이 가장 크다. 블레이드(11)의 외곽 끝점을 이어 만들 수 있는 원의 반경이 좁아지므로, 인접한 블레이드(11) 간의 간격 역시 좁아진다.

블레이드(11)의 영역 중 유체가 인입되는 영역의 일단을 인듀서(111)라고 지칭하고, 유체가 배출되는 영역의 타단을 블레이드 팁(113)이라고 한다. 따라서 임펠러 허브(12)의 직경이 가장 작은 영역에 인접한 블레이드(11)의 일부분을 인듀서(111)라고 하고, 임펠러 허브(12)의 직경이 가장 큰 영역에 인접하게 배치된 블레이드(11)의 일부분을 블레이드 팁(113)이라고 하는 것이다.

복수의 블레이드(11)는 임펠러 허브(12)의 중심을 관통하는 구동축에 대해 대칭되게 배치될 수 있다. 구동축을 중심으로 회전할 것이므로, 대칭되지 않으면 균일한 성능을 유지하기 어렵기 때문이다.

복수의 블레이드(11) 사이로는 유로(15)가 형성된다. 블레이드(11)가 복수이므로 형성되는 유로(15) 역시 복수가 된다. 블레이드(11)는 임펠러 허브(12)의 외측면에 형성되어 있으므로, 임펠러 허브(12)의 외측면이 유로(15)의 바닥면이 되고, 블레이드(11)가 유로(15)의 측벽이 된다. 만일 임펠러(1)가 조립될 때 쉬라우드 또는 커버에 의해 덮히면, 쉬라우드 또는 커버가 추가로 유로(15)의 상측 벽이 될 수 있다. 임펠러(1)를 통과하는 유체가 폐쇄된 또는 거의 폐쇄된 유로(15)를 통과하도록 강제하여 효율적으로 압축되도록 하기 위함이다.

인듀서(111)와 인접한 임펠러 허브(12)의 일단(13)에는 와류(swirl) 발생 장치(14)가 형성된다. 와류 발생 장치(14)는 임펠러(1)로 인입되는 유체에 대해 와류를 발생시키는 장치로, 블레이드(11) 사이의 유로(15)로 유체가 진입하기 전, 유체와 먼저 만나 유체에 와류를 생성한다.

와류 발생 장치(14)는 임펠러 허브(12)의 인듀서(111)와 인접한 일단(13)의 외주를 따라 형성된 복수의 돌기로 구성된다. 와류 발생 장치(14)를 구성하는 복수의 돌기는 임펠러 허브(12)의 외주를 따라 각각 서로에 대해서 균일한 일정 간격으로 이격되고, 임펠러 허브(12)의 반경 방향으로 돌출되어 형성될 수 있다. 도면에서 와류 발생 장치(14)는 블레이드(11)의 인듀서(111) 사이 영역의 상측에 하나씩 위치하도록 배치되었으나, 이에 한정되는 것은 아니다.

와류 발생 장치(14)는 인듀서(111)에 인접한 영역에 형성된다. 임펠러(1)로 인입되는 유체는 블레이드(11) 사이의 유로(15)로 진입하여야 하므로, 인듀서(111) 사이가 유로(15)의 입구가 된다. 유로(15)의 입구에 인접하게 와류 발생 장치(14)가 위치하고, 이에 따라 유로(15)로 인입되는 유체에 와류(도 6의 20)가 발생하여야 유로(15) 입구에서 발생하는 경계층(도 6의 30)을 약화시킬 수 있기 때문이다.

이하, 와류 발생 장치(14)를 이용해 임펠러(1)로 인입되는 유체에 와류(도 6의 20)를 발생시키는 과정을 살펴본다.

도 6은 본 발명의 제1 실시예에 따른 임펠러(1)에 형성되는 와류 및 경계층(30)을 도시한 측단면도이다.

원심 압축기가 작동하기 시작하면, 인듀서(111) 사이를 통해 블레이드(11) 사이의 유로(15)로 외부에서 유체가 유입되고, 구동축을 중심으로 한 임펠러 허브(12)의 회전에 의해 임펠러 허브(12)의 외측면에 형성된 블레이드(11)가 회전하면서 유입된 유체에 운동에너지를 전달한다. 전달된 운동 에너지는 임펠러(1)의 유로(15)를 통과함에 따라, 유로(15)를 따라 임펠러 허브(12)의 외곽으로 진행되면서 정압 에너지로 변화한다. 즉, 유로(15)로 진입한 유체가 압축되는 것이다. 압축된 유체는 블레이드 팁(113) 사이 공간으로 배출되고, 임펠러(1)의 외주를 둘러싸도록 형성된 디퓨저로 유로(15)의 출구가 이어지므로 배출된 유체는 디퓨저로 인입된다.

유체가 유입되는 영역인, 인접한 인듀서(111) 사이의 공간의 단면적은, 유체가 배출되는 영역인, 인접한 블레이드 팁(113) 사이의 공간에 비해 작다. 따라서 유로(15)의 단면적이 넓어짐에 따라 유로(15)를 유체가 통과하는 과정에서 가해진 임펠러(1)의 회전 에너지는 배출될 때 유체의 정압 에너지로 변환되는 것이다. 이와 같은 과정을 통해 임펠러(1)로 유입된 유체가 고압의 유체로 상태가 변화하여 배출되는 것이다.

본 발명의 제1 실시예에 따른 임펠러(1)의 와류 발생 장치(14)는 임펠러(1)로 유체가 인입되기 전 유체와 만나도록, 인듀서(111)에 인접한 임펠러 허브(12)의 구동축 방향 일단(13)에 형성된다. 와류 발생 장치(14)는 돌기의 형태로 임펠러 허브(12)로부터 돌출되어, 임펠러 허브(12)의 외주면을 따라 형성되므로, 인듀서(111) 사이로 진입하려는 유체의 흐름을 방해하는 장애물이 된다. 따라서 그대로 유체가 인듀서(111) 사이로 인입되지 않고, 와류 발생 장치(14)에 의해 흐름을 방해받아 와류(20)를 생성하게 된다. 생성된 와류(20)는 인듀서(111) 사이로 진입하여 유로(15) 내에서 종래기술의 임펠러(110)와 같이 바로 경계층(30)을 형성하지 않고, 와류(20)의 일부분에 대해서만 경계층(30)을 형성하도록 해 경계층(30)의 발생을 최대한 억제한다. 따라서 유로(15)를 통과하는 유체의 양이 증대될 수 있고, 이로 인해 임펠러(1)가 압축시킬 수 있는 유량이 증대됨에 따라 임펠러(1) 운전 성능을 향상시킬 수 있다.

이하, 도 7 내지 도 10을 참조하여 본 발명의 와류 발생 장치(14)의 형상에 대해서 설명한다.

도 7은 본 발명의 제1 실시예에 따른 임펠러(1)에 형성되는 와류 발생 장치(14)의 형태를 도시한 측단면도이다. 도 8은 본 발명의 제2 실시예에 따른 임펠러(1)에 형성되는 와류 발생 장치(14)의 형태를 도시한 측단면도이다. 도 9는 본 발명의 제3 실시예에 따른 임펠러(1)에 형성되는 와류 발생 장치(14)의 형태를 도시한 측단면도이다. 도 10은 본 발명의 제4 실시예에 따른 임펠러(1)에 형성되는 와류 발생 장치(14)의 형태를 도시한 측단면도이다.

도 7을 참조하면, 본 발명의 제1 실시예에 따른 와류 발생 장치(141)는 장축을 따라 절반이 잘린 타원형의 돌기로 형성될 수 있다. 타원형의 측단면을 가지는 돌기가 임펠러 허브의 일단(13)으로부터 돌출되는 것이다. 그러나 와류 발생 장치(141)의 형상은 타원형에 제한되지 않고, 반원형의 형상을 가질 수도 있다.

도 8을 참조하면, 본 발명의 제2 실시예에 따른 와류 발생 장치(142)는 삼각형의형태로 형성될 수 있다. 도 8에서 도시한 것은 돌기의 단면이므로, 전체 와류 발생 장치(142)의 형상은 사각뿔 또는 쐐기 형으로 형성될 수 있다. 도 8에서는 이등변삼각형으로 와류 발생 장치(142)의 돌기를 표현하였으나, 단면의 형상은 이에 제한되지 않는다.

도 9를 참조하면, 본 발명의 제3 실시예에 따른 와류 발생 장치(143)는, 초승달 모양의 사구(dune)와 같은 형태로 형성될 수 있다. 따라서 와류 발생 장치(143)의 단면이 일 방향으로 볼록한 2개의 곡선과 직선으로 구성될 수 있다.

도 10을 참조하면, 본 발명의 제4 실시예에 따른 와류 발생 장치(144)는, 에어 포일(airfoil)과 같은 형태로 형성될 수 있다. 따라서 단면이 일 방향으로 볼록한 1개의 곡선과 서로 나란하지 않은 2개의 직선으로 구성될 수 있다.

도 7 내지 도 10을 참조하여 본 발명의 와류 발생 장치(14)의 돌기의 형상을 살펴보았으나, 그 형상은 이에 제한되지 않고, 와류를 형성하기 위해 필요한 적절한 변형을 포함할 것이다.

도 11은 본 발명의 제5 실시예에 따른 임펠러(2)의 외관을 나타낸 측면도이다.

도 11을 참조하면, 제5 실시예에 따른 임펠러(2)의 와류 발생 장치(241, 242)는 1개의 행로 구성된 것이 아니라, 2개의 행으로 구성된다. 즉, 복수의 돌기가 단지 임펠러 허브(22)의 일단(23)의 외주면을 따라 배치될 뿐만 아니라, 임펠러 허브(22)의 일단(23)에서 구동축과 나란한 방향을 따라서도 일정 간격 이격되어 형성되는 것이다. 구동축에 직교하는 평면상에 놓여있는 와류 발생 장치(241, 242)를 이으면 하나의 원이 형성될 것인데, 상기 원을 하나의 행(行, Row)으로 본다면 본 발명의 제5 실시예에서는 상기 행이 총 2개가 적층되어 와류 발생 장치(241, 242)를 구성하는 것이다.

도 11에서는 총 2개의 행이 형성되는 것으로 도시하였으나, 그 개수는 도시된 내용에 제한되지 않고 더 많은 복수의 행이 적층되어 전체 와류 발생 장치(241, 242)를 구성할 수 있다.

또한, 도 11에서는 인듀서(211)에 인접한 와류 발생 장치(241)와, 인듀서(211)로부터 상대적으로 먼 개소에 위치한 와류 발생 장치(242)가 회전축(A)과 나란한 동일한 직선 상에 위치하도록 각 와류 발생 장치(241, 242)를 배치한 상황을 도시하였으나, 그 배치는 이에 제한되지 않으며 상하로 접하는 와류 발생 장치(241, 242)가 서로 엇갈리도록 배치될 수도 있다.

마찬가지로, 도 11에서는 와류 발생 장치(241, 242)가 전부 동일한 복수의반원형의 돌기로 구성된 상황을 도시하였으나, 인듀서(211)에 인접한 와류 발생 장치(241)와 인듀서로부터 상대적으로 먼 개소에 위치한 와류 발생 장치(242)는 상이한 형상의 돌기로 구성될 수 있다.

본 발명의 실시예와 같은 와류 발생 장치(14)를 임펠러(1)가 구비함에 따라, 경계층(30)의 두께는 줄어들고 이에 따라 임펠러(1)로 인입되는 유량이 증가한다. 또한, 임펠러(1)의 회전속도가 증가될수록, 유체의 진입이 이루어지는 인듀서(111) 인근 영역의 손실을 저감시킬 수 있다. 고속 임펠러(1) 압축기의 성능을 향상시키기 위해 종래에는 블레이드(11)의 구조를 복잡하게 형성하였으나, 블레이드(11) 외적인 구조를 추가함으로써 복잡한 블레이드(11)를 형성할 필요가 사라지므로 생산 원가의 절감이 가능하고 별도의 추가적인 장치가 필요하지 않아 공간이 절약된다.

본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

비록 본 발명이 상기 언급된 바람직한 실시예와 관련하여 설명되었지만, 발명의 요지와 범위로부터 벗어남이 없이 다양한 수정이나 변형을 하는 것이 가능하다. 따라서 첨부된 특허청구의 범위에는 본 발명의 요지에 속하는 한 이러한 수정이나 변형을 포함할 것이다.

1, 2 : 임펠러 11 : 블레이드
12 : 임펠러 허브 13, 23 : 임펠러 허브의 일단
14, 141~144, 241, 242 : 와류 발생 장치 15 : 유로
20 : 와류 30 : 경계층
100 : 원심 압축기 110 : 기존의 임펠러
111, 211 : 인듀서 113 : 블레이드 팁
120 : 기존의 디퓨저 130 : 기존의 스크롤
1101 : 기존의 인입이 시작되는 영역 1102 : 기존의 블레이드
1103 : 기존의 유로 1104 : 기존의 허브
1105 : 기존의 경계층 A : 회전축

Claims (6)

1. 회전 가능하도록 구동축에 결합되는 임펠러 허브; 및
   상기 임펠러 허브의 외측면으로부터, 방사형으로 형성되는 복수의 블레이드를 포함하고,
   유체가 인입되는 위치로 상기 임펠러 허브의 단부는 상기 블레이드의 일단에서 소정 돌출 형성되고,
   상기 블레이드의 일단에서 돌출된 상기 임펠러 허브의 단부의 외주로 상기 유체가 인입되는 상기 임펠러 허브의 구동축 방향의 일단에 형성되어, 상기 유체가 상기 블레이드로 유입되기 전 먼저 만나 와류 발생을 위한 와류 발생 장치를 포함하는 임펠러.
2. 제1항에 있어서,
   상기 임펠러 허브와 상기 복수의 블레이드는 상기 유체가 통과하는 복수의 유로를 형성하고,
   상기 와류 발생 장치는, 상기 유체가 상기 복수의 유로로 인입되기 전 상기 와류 발생 장치와 만날 수 있도록, 상기 복수의 유로와 인접한 영역에 형성되는 임펠러.
3. 제1항에 있어서,
   상기 와류 발생 장치는,
   상기 구동축과 직교하는 방향으로 돌출되어, 상기 임펠러 허브의 구동축 방향의 일단의 외주면을 따라 형성되는 복수의 돌기로 구성되는 임펠러.
4. 제3항에 있어서,
   상기 복수의 돌기는, 각각 균일한 간격으로 이격되어 배치되는 임펠러.
5. 제3항에 있어서,
   상기 복수의 돌기는, 상기 구동축과 나란한 방향을 따라 이격되어 형성되는 임펠러.
6. 제3항에 있어서,
   상기 복수의 돌기는, 반원형으로 형성되는 임펠러.

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