KR20160037064A - 배수 펌프 - Google Patents

Abstract

본원 발명은, 운전시의 정숙성의 향상을 더한층 도모한 배수 펌프를 제공하는 것으로서, 배수 펌프(1)에 사용되는 회전 날개(50)는, 모터의 출력축에 연결되는 축부(52)로부터 방사 방향에 늘어나는 복수의 판형상으로 형성된 물 헤침면(110)을 구비하는 대경 날개(60)와, 대경 날개(60)의 하단 연부에 연결된 복수의 판형상의 소경 날개(54)와, 물 헤침면(111)을 구비하고 이웃하는 대경 날개(60) 사이에 마련된 보조 날개(68)를 갖고 있다. 대경 날개(60) 및 보조 날개(68)의 상측 단연부 및 외측 단연부에는, 날개가 헤쳐 돌리는 수류를 날개의 상측 및 외측을 향하여 안내하는 단부(72, 74 및 82, 84)가 마련되어 있고, 상측 단연부 물 헤침면(75 및 76)을 물 헤침면(110, 111)에 대해 소정의 각도 기울여서 형성하고, 이에 의해 물 헤침면(110, 111)에 대한 유수의 입사각과, 상측 단연부 물 헤침면(75, 76) 및 외측 단연부 물 헤침면(85, 86)에 대한 유수의 입사각도를 거의 동일하게 한다.

Description

배수 펌프{DRAIN PUMP}

본 발명은, 공기 조화기의 실내 열교환기에서 응축된 물을 받아들이는 드레인 팬 내의 드레인수를 실외로 배수하는 배수 펌프에 관한 것이다.

종래, 실내의 천장에 매입하는 형식의 공기 조화기에서는, 공기 조화기의 실내 열교환기의 표면에서 응축된 드레인수(水)를 받는 드레인 팬이 장비되어 있다. 이 드레인 팬 내의 드레인수를 실외로 배수하기 위해서는, 배수 펌프(드레인 펌프)가 사용되고 있다.

이하, 본원 출원인이 이미 출원하고 공개되어 있는 공기 조화기에 사용되는 배수 펌프(특허 문헌 2)에 관련되어 본원 발명을 설명한다. 도 11은, 특허 문헌 2에서 종래 기술로서 설명되어 있는 배수 펌프의 일부를 파단하여 도시하는 정면도이고, 도 12(a)는, 도 11에 도시하는 배수 펌프에 이용하는 회전 날개의 한 예의 평면도, 도 12(b)는, 도 12(a)에 도시하는 회전 날개의 정면도이다.

이하의 설명에서는, 원칙적으로, 본원 발명과 공통되는 부품에 대해서는, 특허 문헌 2에서 사용하고 있는 부호와 동일 부호를 이용하여 설명한다. 또한, 본원 명세서에서 「상측」 「하측」 및 「내측」 「외측」 등의 용어는, 설명의 이해의 용이함을 위해, 도면에 도시하는 위치 관계를 기준으로 하여 상호의 상대적 관계를 규정하고 있는 것이고, 절대적인 방향으로서의 의미를 갖는 것이 아니다.

전체를 부호 1로 나타내는 배수 펌프는, 모터(10)와, 모터(10)에 브래킷(20)을 통하여 부착되는 펌프 본체(30)를 갖는다. 펌프 본체(30)는 플라스틱제이고, 상부가 개구된 하우징(40)과, 하우징(40)의 상부 개구를 덮는 커버(32)를 구비하고 있다. 하우징(40)은, 하단부에 개구부(43)를 갖는 파이프형상의 흡입구(42), 내부에 형성되어 있는 펌프실(44), 및 측방을 향하여 돌출하는 토출구(46)를 갖고 있다. 커버(32)는, 브래킷(20)과 일체적으로 형성되어 있고, 하우징(40)과의 사이에 실 부재(34)를 끼운 상태로 하우징(40)과 연결되어 있다.

하우징(40)의 펌프실(44) 내에는, 모터(10)에 의해 회전하는 회전 날개(50)가 수용된다. 회전 날개(50)는, 축부(52)와, 축부(52)의 외주부로부터 방사 방향으로 늘어나는 복수(도시의 예에서는 4장)의 평판형상의 대경 날개(60)와, 각 대경 날개(60)의 하단 연부에 연결됨과 함께 흡입구(42)에 삽입되는 복수(대경 날개(60)와 동수의 4장)의 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 중심축에 따라 마련한 구멍(53)에 모터(10)의 구동축(12)이 삽입되어 고정되어 있다. 축부(52)의 상면에는, 수절원판(水切圓板)(14)이 부착되어 있고, 이 수절원판(14)은, 커버(32)의 관통구멍(36)으로부터 드레인수가 분출하였다고 하여도, 모터(10)측으로 비산하는 것을 방지한다.

각 대경 날개(60)의 하단 연부(緣部)는, 내경측으로 하(下) 경사하는 테이퍼형상으로 형성되어 있고, 이 각 하단 연부는, 중앙에 개구부(63)를 갖는 원반형상의 환상(環狀) 부재(62)에 의해 연결되어 있다. 또한, 이웃하는 대경 날개(60, 60)의 사이에는, 보조 날개(68)(도 12(a), 도시의 예에서는 4장)가 환상 부재(62)로부터 세워져서 마련되어 있고, 이 보조 날개(68)와 대경 날개(60)에 의해 펌프의 양정을 확보할 수 있다. 각 대경 날개(60)와 각 보조 날개(68)의 외측 연부는 링형상 벽(壁) 부재(64)에 의해 연결되어 있다. 링형상 벽 부재(64)의 상단 연부의 위치는, 대경 날개(60)와 보조 날개(68)의 상단 연부의 위치보다 낮게 되어 있다.

이상과 같이 구성된 회전 날개(50)에 의하면, 대경 날개(60)의 회전에 의해 교란되어 드레인수 내로부터 발생한 기포(氣泡)를 포함한 수류(水流)는, 링형상 벽 부재(64)를 타고넘어 토출구(46)로 원활하게 흐르기 때문에, 커버(32)의 저면(35)으로의 기포의 충돌이 완화되고, 소음이 감소하는 효과가 기대되고 있다. 또한, 이와 같은 구성에 의해, 배수 펌프(1)가 정지한 때에, 토출구(46)로부터 하우징(40)의 펌프실(44)로 되돌아오는 물은, 링형상 벽 부재(64)에 부딪치고, 링형상 벽 부재(64)에의 완충에 의해 서서히 확산되기 때문에, 귀환수에 기인하는 소음의 저감도 기대되고 있다.

이와 같이, 본원 출원인은, 이미, 배수 펌프로부터의 소음의 저하를 가능하게 하는 구성에 관한 특허를 출원하고 개시하고 있다.

특허 문헌 1에서는, 공기 조화기에 장비되는 배수 펌프의 물을 헤치는 소리의 저감을 도모하는 것을 과제로 하고 있다. 회전 날개는 축부를 가지며, 축부의 바닥이 있는 구멍에 전동 모터의 출력축이 삽입된다. 축부로부터 방사 방향으로 늘어나는 판형상의 대경 날개는, 외주측이 원통형상의 링 부재에 접속된다. 실시례의 회전 날개에서는, 링 부재의 상단부는 박육부로 형성되고, 연결부를 통하여 접시형상 부재에 연결된다.

특허 문헌 2는, 특허 문헌 1에 나타내는 회전 날개를 더욱 개량한 것이다. 특허 문헌 2에서는, 배수 펌프에 사용되는 회전 날개는, 모터의 출력축에 연결되는 축부로부터 방사 방향으로 늘어나는 복수의 판형상의 대경 날개와, 대경 날개의 하단 연부에 연결된 복수의 판형상의 소경 날개와, 이웃하는 대경 날개 사이에 마련된 보조 날개를 갖고 있다. 대경 날개 및 보조 날개의 외주에는, 날개가 헤쳐 돌리는 수류를 날개의 외측을 향하여 안내하는 단부(段部)가 마련되어 있다. 이들의 단부에 의해, 날개의 후방의 공간에 드레인수가 유입하는 것을 억제할 수 있기 때문에, 토출 능력을 향상시키고도 진동이나 소음을 억제할 수 있다.

특허 문헌 1 : 일본 특개2006-29214호 공보 특허 문헌 2 : 일본 특개2013-64396호 공보

상기 각 특허 문헌의 배수 펌프에서는, 배수 펌프의 정음성(靜音性)에 대한 일정한 효과가 확인되어 있다. 특히, 특허 문헌 2에 기재된 발명을 재검증하면, 안내부로서의 단부를 마련함에 의한 효과는 충분히 이루는 것이다. 그리고, 본원 발명은, 안내부로서의 단부를 구비하는 것을 전제로 하면서, 더한층의 개량 기술을 추구하는 것이다.

특허 문헌 2에 기재된 바와 같이, 회전 날개(50)에 상측 단연부와 외측 단연부에 단부를 형성한 발명을 재검증하면, 도 6 및 도 7에 도시하는 바와 같이, 대경 날개(60) 및 보조 날개(68)의 각각의 상측 단연부(端緣部)(71 및 73)와 외측 단연부(81 및 83)에 단형상(段狀)의 안내부(72, 74 및 82, 84)를 마련한 구성이다. 이 때, 대경 날개(60) 및 보조 날개(68)가 드레인수를 헤쳐 돌려 수류를 발생시키는데, 그 때의 대경 날개(60) 및 보조 날개(68)의 회전에 의해 드레인수를 헤치는 면을 「물 헤침면」으로 하여 이하 설명한다. 즉, 대경 날개(60)는, 물 헤침면(110), 상측 단연부 물 헤침면(75), 및 외측 단연부 물 헤침면(85)을 형성하고, 보조 날개(68)는, 물 헤침면(111), 상단 연부 물 헤침면(76), 및 외측 연부 물 헤침면(86)을 형성하고 있다.

회전 날개(50)의 회전 구동에 의해, 드레인수는 소경 날개(54)에 의해 퍼 올려지고, 대경 날개(60) 및 보조 날개(68)에 의해 더한층의 원심력이 주어지고, 환상 평탄면(164)를 넘어서 토출구(46)로부터 토출된다. 그 때에, 대경 날개(60)의 물 헤침면(110) 및 보조 날개(68)의 물 헤침면(111)이 물을 헤침에 의해 상대적인 유수(Fa1)가 발생한다(도 7). 도 7에서, 화살표로 나타내는 유수(Fa1, Fa2)는, 회전 날개(50)의 각 물 헤침면에 대해, 그 회전에 의해 헤쳐지는 상대적인 물의 유입의 방향(입사각)과 유속을 나타내고 있다. 그리고, 대경 날개(60) 및 보조 날개(68)의 단부(72, 74)는, 드레인수를 윗쪽으로 튀겨 올려 윗 바깥쪽으로 안내하는 작용을 이룬다. 즉, 대경 날개(60) 및 보조 날개(68)의 단부(72, 74)는, 유수(F)(도 7(a)의 1점쇄선)로 나타내는 바와 같이, 드레인수를 회전 날개(50)의 윗쪽 방향으로 안내하는 작용을 이룬다. 또한, 단부(82, 84)는, 대경 날개(60) 및 보조 날개(68)의 외측 단연부(81, 83)에 형성되어 있다. 그에 의해, 단부(82, 84)는, 드레인수를 회전 날개(50)의 지름 방향 외방으로 안내하는 작용을 이룬다.

이와 같이, 대경 날개(60) 및 보조 날개(68)의 단부(72, 74, 82 및 84)의 상승 작용에 의해, 수류가 윗쪽 방향으로 팽창되어 흐름에 의해, 드레인수의 기액 경계면의 상태가 종래의 상태로부터 외측으로 돔형상으로 부풀어진 상태가 되고, 대경 날개의 외측단부에 걸치는 정도로 되기 때문에, 수류가 다음의 대경 날개 또는 보조 날개의 상류의 공간에 흘러 들어가기 어려워지고, 기포가 혼류(混流)함으로써 생기는 진동과 소음을 저감할 수 있는 것이다.

이상의 구성에 의해, 정음(靜音) 효과에 있어서 상당한 효과를 이루는 것이지만, 특허 문헌 2의 발명에서는, 회전 날개(대경 날개(60)의 및 보조 날개(68))의 물 헤침면(대경 날개(60)의 물 헤침면(110) 및 보조 날개(68)의 물 헤침면(111))과, 안내부로서의 단부(72, 82 및 74, 84)의 물 헤침면(후술하는 75, 85 및 76, 86)에서는 상대적인 유수의 입사각도가 다르기 때문에, 수류에 혼란이 생기고, 주위의 공기가 기포가 되어 혼류하여 버리고, 이것이 파열됨에 의해 약간의 진동이나 소음은 생기는 일이 있다.

본 발명은 상기 문제점을 감안하여 이루어진 것으로, 그 목적은, 회전 날개의 물 헤침면과, 단부(안내부)의 물 헤침면에서의 상대적인 유수의 입사각도를 동등하게 함에 의해, 수류의 혼란을 억제하여 수류에의 기포의 혼류를 방지하고, 더한층의 운전시의 정숙성을 도모한 배수 펌프를 제공하는 것에 있다.

상기의 과제를 해결하기 위해, 본 발명에 의한 배수 펌프는, 하단부에 흡입구가 마련됨과 함께 측부에 토출구가 마련된 하우징 내에 회전 자유롭게 지지된 회전 날개를 수용한 배수 펌프로서, 상기 회전 날개는, 복수의 방사형상의 소경 날개와, 당해 소경 날개의 윗쪽에 연속해서 형성된 복수의 대경 날개를 구비하고 있고, 상기 대경 날개의 물 헤침면측에는 단형상으로 상측 단연부 물 헤침면 또는 외측 단연부 물 헤침면을 형성하고 있고, 상기 대경 날개의 물 헤침면에 닿는 유수의 입사각과 상기 상측 단연부 물 헤침면 또는 외측 단연부 물 헤침면에 닿는 유수의 입사각을 동등하게 되도록 구성한 것을 특징으로 하고 있다.

또한, 본 발명에 의한 배수 펌프는, 상기 대경 날개의 물 헤침면측에는, 단형상으로 상측 단연부 물 헤침면 및 외측 단연부 물 헤침면을 형성한 것을 특징으로 하고 있다.

또한, 본 발명에 의한 배수 펌프는, 상기 상측 단연부 물 헤침면 또는 외측 단연부 물 헤침면에 닿는 유수의 입사각을, 상기 대경 날개의 물 헤침면에 닿는 유수의 입사각과 같게 되도록 구성한 것을 특징으로 하고 있다.

또한, 본 발명에 의한 배수 펌프는, 상기 대경 날개의 물 헤침면측에 단형상으로 형성한 상기 상측 단연부 물 헤침면은 원주 방향으로 복수의 물 헤침면에 의해 구성되어 있는 것을 특징으로 하고 있다.

또한, 본 발명에 의한 배수 펌프는, 상기 대경 날개의 물 헤침면과 상측 단연부 물 헤침면 또는 외측 단연부 물 헤침면을, 소정의 곡률(曲率)로써 연속한 곡면으로 형성한 것을 특징으로 하고 있다.

본 발명의 배수 펌프에 의하면, 대경 날개가 헤쳐 돌리는 물이, 회전 날개의 물 헤침면에 부딪친 후, 회전 날개에 대해 상대적인 수류로 되어 상측 단연부 물 헤침면 및 외측 단연부 물 헤침면에 안내되는데, 이 상측 단연부 물 헤침면 및 외측 단연부 물 헤침면에의 유수의 입사 방향을 회전 날개의 물 헤침면에의 유수의 입사각과 개략 동일한 각도로 할 수 있다. 이에 의해 회전 날개의 단형상으로 형성된 안내부의 전후에 있어서의 상대적인 수류가 균일하게 되어, 난류의 발생을 경감하고, 수류에의 기포의 혼류를 억제하고, 소음의 발생을 보다 억제하는 것이 가능해진다. 또한, 그 때에, 대경 날개의 물 헤침면과 상측 단연부 물 헤침면 또는 외측 단연부 물 헤침면을, 소정의 곡률로서 연속한 곡면으로 형성함에 의해, 날개의 모서리부가 둥그스름을 띠고, 흐름의 박리를 억제함에 의해 기포의 발생을 억제하여 소음의 발생을 더욱 저감하고, 보다 균일한 상대적 수류를 달성하는 것이 가능하다.

도 1은 본 발명의 제1 실시례에서의 배수 펌프에 사용되는 회전 날개의 구성을 도시하는 사시도.
도 2는 도 1에 도시하는 회전 날개의 평면도.
도 3은 도 1에 도시하는 회전 날개의 정면도.
도 4는 도 1에 도시하는 회전 날개의 저면도.
도 5는 본 발명의 제1 실시례에서의 배수 펌프에 사용되는 회전 날개의 대경 날개의 상세 구조를 설명하기 위한, 1장의 대경 날개만의 확대 평면도.
도 6은 본원 발명의 전제가 되는 안내부를 형성한 회전 날개를 구비한 배수 펌프를 본원 발명과 비교 설명하기 위한 사시도.
도 7은 본원 발명의 전제가 되는 안내부를 형성한 회전 날개를 구비한 배수 펌프에 사용되는 회전 날개의 대경 날개의 상세 구조를 설명하기 위한, 1장의 대경 날개만의 확대도.
도 8은 본원 발명의 전제가 되는 안내부를 형성한 회전 날개와, 본 발명의 제1 실시례에서의 배수 펌프에 사용되는 회전 날개와의 수류를 비교하는 설명도.
도 9는 본원 발명의 제2 실시례에서의 배수 펌프에 사용되는 회전 날개의 대경 날개의 상세 구조를 설명하기 위한, 1장의 대경 날개만의 확대 평면도.
도 10은 종래례와 제1 실시례에서의 배수 펌프에 사용되는 회전 날개와의 주파수대마다의 소음(음압 레벨)의 크기를 비교한 그래프.
도 11은 종래의 배수 펌프의 한 예를 도시하는 개략 구성도.
도 12는 종래의 배수 펌프에 사용되는 회전 날개를 도시하는 도면으로, (a)는 평면도, (b)는 정면도.
도 13은 본원 발명의 제3 실시례에서의 배수 펌프에 사용되는 회전 날개의 구성을 도시하는 평면도.
도 14는 본원 발명의 제3 실시례에서의 배수 펌프에 사용되는 회전 날개의 구성을 도시하는 사시도.
도 15는 본원 발명의 제3 실시례에서의 배수 펌프에 사용되는 회전 날개의 구성을 도시하는 주요부 단면도로서, (a)도 13의 A-A면에서의 단면도, (b)도 14의 B-B면에서의 단면도.

이하, 첨부한 도면에 의거하여, 본 발명에 의한 배수 펌프의 실시례를 설명한다. 도 1 내지 도 5 및 도 8(b), 도 9, 도 13 내지 도 15는 본 발명의 실시례를 도시하고 있다. 또한, 도 11 및 도 12는 종래례의 회전 날개의 구조를 도시하고, 도 6, 도 7 및 도 8(a)는, 본 발명의 전제로서의 안내부를 구비한 회전 날개의 구조를 도시하고 있다. 이하의 설명에서는, 종래의 회전 날개 또는 안내부를 구비한 회전 날개와 공통되는 부분에는 동일한 부호를 붙이고 있다.

(제1 실시례)

도 1 내지 도 5는, 본 발명에서의 배수 펌프에 사용되는 회전 날개의 제1 실시례를 도시하는 도면이고, 도 1은, 회전 날개의 전체를 도시하는 사시도, 도 2는, 도 1에 도시하는 회전 날개의 평면도, 도 3은, 도 1에 도시하는 회전 날개의 정면도, 도 4는, 도 1에 도시하는 회전 날개의 저면도, 도 5는 회전 날개중의 1장의 대경 날개의 상세 구조를 도시하는 평면도이다. 본 발명의 실시례의 설명에어서, 본 발명이 전제로 하는 안내부를 구비한 회전 날개(도 6 및 도 7)에 나타내는 종래의 회전 날개와 공통된 구조에 관해서는 동일한 부호를 붙임으로써, 재차의 상세한 설명을 생략한다.

도 1에 도시하는 배수 펌프(1)의 회전 날개(50)에는, 드레인 팬 내의 드레인수를 배수하는 복수장의 소경 날개(54)에 연속한 대경 날개(60)가 마련되고, 이 대경 날개(60)는, 그 회전 방향 전면에, 원반형상의 환상 부재(62)의 환상 평탄면(164)를 넘어서 드레인수를 헤쳐 버리기 위한 물 헤침면(110)을 형성하고 있고, 대경 날개(60)의 연부의 상측 단연부(71)에는 단부(72)가 형성되고, 외측 단연부(81)에는 단부(82)가 마련되어 있다. 이에 의해, 단부(72)로부터 상측 단연부(71)에 세워지는 벽면으로서 상측 단연부 물 헤침면(75A, 75B)이 형성되어 있다. 또한, 단부(82)로부터 외측 단연부(81)의 방향으로 세워지는 벽면으로서 외측 단연부 물 헤침면(85)이 형성되어 있다. 본 제1 실시례에서는, 불연속한 2개의 면으로 이루어지는 상측 단연부 물 헤침면(75A, 75B)이 형성되어 있다. 이 상측 단연부 물 헤침면(75A, 75B)의 상세한 구성 및 기능은 후술한다.

또한, 제1 실시례에서는, 대경 날개(60)만이 아니고, 보조 날개(68)에서도, 회전 방향 전면에 물 헤침면(111)을 형성하고 있고, 그 상측 단연부(73)에는 단부(74)가 형성되고, 외측 단연부(83)에는 단부(84)가 형성되어 있다. 또한, 단부(74)로부터 상측 단연부(73)에 세워지는 벽면으로서 상측 단연부 물 헤침면(76)이 형성되고, 단부(84)로부터 외측 단연부(83)에 세워지는 벽면으로서 외측 단연부 물 헤침면(86)이 형성되어 있다.

제1 실시례에서, 단부(72, 74)는, 각 대경 날개(60) 및 각 보조 날개(68)의 상측 단연부(71, 73)의 전체 길이에 걸쳐서 형성되어 있다. 그에 의해, 단부(72, 74)는, 드레인수의 수류를 윗쪽으로 튀겨 올려 각 대경 날개(60) 및 각 보조 날개(68)의 윗 바깥쪽으로 안내하는 작용을 이룬다. 또한, 단부(82, 84)는, 각 대경 날개(60) 및 각 보조 날개(68)의 외측 단연부(81, 83)의 전체 길이에 걸쳐서 형성되어 있다. 그에 의해, 단부(82, 84)는, 드레인수의 수류를 외방으로 튀겨 올려 각 대경 날개(60) 및 각 보조 날개(68)의 외방으로 안내하는 작용을 이룬다. 이후, 본 제1 실시례에 관해서는, 대경 날개(60)에 관련하여 설명하지만, 말할 것도 없이 같은 구성은 보조 날개(68)가 구성으로서도 적용 가능하다.

도 5는, 제1 실시례의 도 1에 도시하는 회전 날개(50)의 1장의 대경 날개(60)의 상세 구조를 도시하는 확대 평면도이다. 종래, 회전 날개(50)는, 그 제조 공정이나 내구성을 감안하여, 대경 날개(60) 및 보조 날개(68)를 상응하는 두께를 갖도록 형성하고, 그 중앙 부분을 축부(52)의 회전의 중심인 중심축(O)으로부터의 중심선(X1)이 통과하도록 구성하는 것이 통상이다(도 12, 도 7(b) 및 도 8(a)). 이에 의해, 상측 단연부(71)와 단부(72)는, 회전 날개(60)의 외측 단연부에서 지름 방향의 판두께(t1, t2)를 개략 같은 폭으로 형성할 수 있다(도 5 및 도 7(b)). 즉, 「단부(72)의 판두께(t1)」≒「상측 단연부(71)의 판두께(t2)」의 관계로 함에 의해, 대경 날개(60) 및 보조 날개(68)의 중앙 부분을 축부(52)의 회전의 중심인 중심축(O)로부터의 중심선(X1)이 통과하도록 구성하는 것이 일반적이다.

이와 같은 회전 날개(50)를 드레인수를 헤쳐 버리기 위해 회전시키면, 소경 날개(54)에 의해 퍼 올려지고, 다시 대경 날개(60)의 물 헤침면(110)에서는, 드레인수에 원심력이 부여되어 수류로 되고, 원반형상의 환상 부재(62)의 환상 평탄면(164)를 넘어서 회전 날개(50)의 지름 방향 외방으로 수류가 밀어내어진다. 또한, 본 제1 실시례에서는, 불연속한 2개의 상측 단연부 물 헤침면(75A, 75B)의 각각을 대경 날개(60)의 물 헤침면(110)에 대해 소정의 각도 기울여서 형성하고 있고, 이에 의해 물 헤침면(110)에 대한 상대적 유수(Fb1)의 평면상의 입사각도와, 상측 단연부 물 헤침면(75A, 75B)에 대한 상대적 유수(Fb2)의 평면상의 입사각도가 개략 동일하게 되도록 구성하고 있다(도 5 및 도 8(b)).

여기서, 도 7 및 도 8(a)(b)를 이용하여, 도 6에 도시하는 본 발명이 전제로 하는 안내부를 구비한 회전 날개(50)의 대경 날개(60)와, 본 발명의 제1 실시례에서의 대경 날개(60)에서의 수류 발생의 상위를 비교·설명한다. 도 7(a) 및 (b)는, 본 발명이 전제로 하는 안내부를 구비한 대경 날개(60)의 물 헤침면(110) 및 상측 단연부 물 헤침면(75)에 대한 드레인수의 유수의 입사각의 방향을 화살표(Fa1, Fa2)에 의해 나타내고 있다. 또한, 도 8(a)와 (b)는, 본 발명이 전제로 하는 안내부를 구비한 대경 날개(60)의 수류의 발생과, 본 발명의 제1 실시례에서의 대경 날개(60)에서의 수류의 발생의 상위를 설명하기 위한 설명도이다.

먼저, 도 7(a)에 도시하는 바와 같은 상대적인 유수(F)(1점쇄선)에서, 도 7(b)에 도시하는 바와 같은 물 헤침면(110)과 상측 단연부 물 헤침면(75)이 평행하게 형성된 대경 날개(60)를 이용한 경우를 생각한다. 여기서, 전체의 수류는 1점쇄선으로 유수(F)로서 표시하고, 대경 날개(60)의 물 헤침면(110)에 닿는 수류는 유수(Fa1), 대경 날개(60)의 상측 단연부 물 헤침면(75)에 닿는 수류는 유수(Fa2)로서 표시하고 있다. 이 경우의 각 유수(Fa1, Fa2)의 입사각에 관해 상세히 검토한다.

대경 날개(60)는, 축(52)의 중심(O)을 중심으로 하여 회동하기 때문에, 그에 의해 헤쳐진 유수(F)는 도 8의 점선으로 나타내는 원주형상으로 흐르는 것으로 된다. 그러면, 도 8(a)에 도시하는 바와 같이, 대경 날개(60)의 상측 단연부 물 헤침면(75)에 대한 유수(Fa2)의 유수 입사각(β)은, 상측 단연부 물 헤침면(75)이 축(52)의 중심(O)을 중심으로 한 중심선(X1)을 포함한 평면상에 있기 때문에 개략 90도이다. 그러나, 대경 날개(60)의 물 헤침면(110)에 대한 유수(Fa1)의 유수 입사각(α)은, 축(52)의 중심(O)을 중심으로 한 중심선(X3)을 포함한 평면에 대해서는 거의 직각으로 되지만, 대경 날개(60)의 물 헤침면(110)에 대한 상대적인 드레인수의 입사각은 유수 입사각(α)이 되어, 유수(Fa2)의 입사각(β)과는 상위한 것으로 된다. 구체적으로는, 중심선(X1)을 포함하는 면상에 있는 상측 단연부 물 헤침면(75)에 대해 전방으로 밀어낸 물 헤침면(110)에 대한 유수 입각(α)은, 상측 단연부 물 헤침면(75)에 대한 유수 입각(β)보다도 예각으로 되어 있다. 즉, 「유수(Fa1)의 유수 입사각(α)」<「유수(Fa2)의 유수 입사각(β)」의 관계에 있다. 이 때, 대경 날개(60)의 단부(72)상으로 헤쳐내어진 유수(F)는, 다시 상측 단연부(71)로부터 위로 헤쳐낼 때에, 유수(F)의 물 헤침면에의 입사각이 상위하기 때문에, 유수(F)의 벡터가 변함으로써 난류가 발생하고, 이에 의해 기포가 혼류하여 소음의 한 원인으로 되어 있다.

이와 같은 안내부(단부)의 작용 효과를 전제로 하여, 본 발명의 제1 실시례에서의 대경 날개(60)의 구성과 그 작용 효과를 도 8(b)에 의해 설명한다. 도 8(b)에 도시하는 제1 실시례의 대경 날개(60)는, 그 판두께의 중심이, 축(52)의 중심(O)을 중심으로 한 중심선(X1)을 포함하는 면상에 오도록 구성되어 있다. 그 이유는, 회전 날개(50)의 회전의 균일성이다. 그리고, 도 8(a)에서 도시한 유수(F)의 혼란을 발생시키지 않기 위해, 본 발명의 제1 실시례에서는, 「유수(Fa1)의 유수 입사각(α)」≒「유수(Fa2)의 유수 입사각(β)」의 관계를 달성하기 위해, 유수(F)에 대한 상측 단연부 물 헤침면(75)(75A, 75B)의 각도를 약간 경사시키고 있다. 이와 같이, 물 헤침면(110B) 대해 소정의 각도 기울인 상측 단연부 물 헤침면(75)을 형성함에 의해, 물 헤침면(110)에 대한 상대적인 유수 입사각(Fb1)과 상측 단연부 물 헤침면(75A)에 대한 상대적인 유수 입사각(Fb2)을 개략 동일한 입사각으로 하는 것이 가능해진다. 이에 의해 단부(72)로부터 상측 단연부(71)로 헤쳐 내어지는 드레인수의 유수(F)는 혼란되지 않고 그 흐름의 방향을 유지할 수 있고, 난류의 발생을 억제하여 기포가 수류에 혼류하는 것을 저감시킬 수 있다.

도 10은, 본 발명의 제1 실시례에서의 회전 날개를 이용한 배수 펌프와, 종래의 회전 날개를 이용한 배수 펌프의 소음(음압 레벨)을 비교한 그래프이다. 그래프는 횡축에 회전수를 종축에 소음 레벨을 취한 것으로서, 파선은 종래의 것을 나타내고, 실선은 본 발명의 것을 나타낸다. 이 그래프가 나타내는 바와 같이, 저주파 소음영역 및 고주파 소음영역에서 소음의 저감 효과가 현저하게 나타나는 것이 확인되었다.

또한, 본 발명의 제1 실시례에서, 축(52)의 중심(O)을 중심으로 한 중심선(X1)을 포함한 면에 대해 구성되는 상측 단연부 물 헤침면(75)의 수(즉, 제1 실시례에서는 75A 및 75B의 2개) 및 그 상측 단연부 물 헤침면(75)을 기울이는 각도 등은, 각 회전 날개(대경 날개(60) 및 보조 날개(68))의 지름 방향의 치수 및 두께에 응하여 적절히 변경할 필요가 있다. 예를 들면, 도 2의 상면도가 나타내는 바와 같이, 본 발명의 제1 실시례에서의 대경 날개(60)의 상측 단연부 물 헤침면(75)은, 대경 날개(60)의 중앙부 부근에 있어서 둘레 방향을 향하여 2단(75A, 75B)으로 형성하고 있지만, 이것은 각각의 상측 단연부 물 헤침면(75A, 75B)을 1개의 상측 단연부 물 헤침면(75)에 의해 동일 평면으로서 형성한 경우에는, 외주로부터 중앙부를 향함에 따라, 도 8(b)에 도시한 대경 날개(60)의 물 헤침면(110)을 초과하는 판두께가 필요하게 되어, 대경 날개(60) 전체로서는 상당한 두께를 갖도록 형성할 필요가 있기 때문에이다. 이것으로는 회전 날개의 동작으로서도, 제조 비용의 관점에서도 바람직하지가 않다. 그래서, 상측 단연부 물 헤침면(75)을 경사시켰다고 하여도, 상측 단연부 물 헤침면(75)을 적절히 분할(75A, 75B)하여 형성함으로써 회전 날개(60)의 전체의 두께를 억제할 수 있다.

또한, 도 8(b)에 도시한 대경 날개(60)의 물 헤침면(110)에의 상대적인 유수(Fb1)의 입사각(유수 입사각(α))에 맞추어서, 상측 단연부 물 헤침면(75A)에의 유수(Fb2)의 입사각(유수 입사각(α))을 동등하게 하기 위해서는, 대경 날개(60)의 물 헤침면(110)이, 축(52)의 중심(O)을 중심으로 한 중심선(X1)보다도 단차(75A)의 판두께(t1)분만큼 밀어낸 상태로 놓여져 있기 때문에, 상측 단연부 물 헤침면(75A)에서도 축(52)의 중심(O)을 중심으로 한 중심선(X2)보다도 t1(물 헤침면(110)의 밀어내는 분)만큼 밀어낸 상태로 둘 필요가 있다. 이 관계를 충족시키도록 상측 단연부 물 헤침면(75)면을 형성함에 의해, 상측 단연부 물 헤침면(75)(75A, 75B)의 경사각이 결정된다. 이 경우, 상측 단연부 물 헤침면(75)(75A, 75B)을 축(52)의 중심(O)을 중심으로 한 중심선(X2)과 평행한 면상에 형성하면, 상측 단연부 물 헤침면(75)(75A, 75B)은, 중심선(X2)에 평행하고 t1만큼 전방으로 진행된 위치에 배치되게 된다. 상측 단연부 물 헤침면(75A, 75B)을 2단에 의해 형성한 경우에는, 상측 단연부 물 헤침면(75B)에 대해서도 마찬가지이다. 통상은, 각각의 상측 단연부 물 헤침면(75A, 75B)은 평행한 면으로서 형성되는 것이고, 또한, 회전 날개(50)의 지름의 치수에 응하여 1 내지 복수단의 상측 단연부 물 헤침면을 적절히 형성하여도 좋다.

이 상측 단연부 물 헤침면(75A)의 경사는, 외측 단연부 물 헤침면(85)에도 1개의 경사면으로서 연속해서 형성되어 있다. 또한 보조 날개(68)의 상측 단연부 물 헤침면(76) 및 외측 단연부 물 헤침면(86)에 대해서도 같은 사고방식으로 경사면이 형성되어 있다.

(제2 실시례)

도 9는, 본 발명의 배수 펌프(1)에 사용되는 회전 날개(50)의 제2 실시례의 1장의 대경 날개(60)를 일부 확대한 평면도이다. 제1 실시례에서는, 물 헤침면(110)에 대한 유수(Fb1)의 입사각에, 상측 단연부 물 헤침면(75)에 대한 유수(Fb2)의 입사각을 맞추기 위해, 물 헤침면(110)에 대해 상측 단연부 물 헤침면(75A 및 75B)을 기울여서 형성하였다. 그러나, 제2 실시례에서는, 역으로, 상측 단연부 물 헤침면(75)에 대한 유수(Fb2)의 입사각과 물 헤침면(110)에 대한 유수(Fb1)의 입사각을 맞추기 위해, 축(52)의 회전 중심(O)을 중심으로 한 중심선(X1)을 포함하고 회전 날개(50)의 회전 중심 축선을 포함하는 면상에, 상측 단연부 물 헤침면(75)이 위치하도록 구성하면 마찬가지로, 물 헤침면(110)을 복수의 물 헤침면(110A, 110B)에 의해 구성하고, 각각의 물 헤침면(110A, 110B)을 기울여서 구성한다. 그리고 그 때, 각각의 물 헤침면(110A, 110B)이, 축(52)의 중심(O)을 중심으로 한 중심선(X4 또는 X5)를 포함하는 면상에 존재하도록 구성하였다. 이에 의해, 제1 실시례와 마찬가지로, 물 헤침면(110A, B)과 상측 단연부 물 헤침면(75)에서 상대적인 유수의 입각을 동일하게 할 수 있고, 제1 실시례와 동일한 효과를 이루는 것이 가능해진다. 이 제2 실시례의 경우는, 물 헤침면(110A, B) 및 상측 단연부 물 헤침면(75)은, 축(52)의 중심(O)을 중심으로 한 중심선(X1, X4, X5)을 포함한 면상에 있기 때문에, 어느 면에서도 상대적인 유수(Fc1 및 Fc2)의 입사각은 개략 직각이 되도록 구성할 수 있다.

(제3 실시례)

도 13은, 본 발명의 배수 펌프에 사용되는 회전 날개(50)의 제3 실시례를 도시하는 평면도이다. 도 13에 도시하는 바와 같이, 대경 날개(60)의 외주측에 마련된 단부인 안내부(82), 외연 단부(81), 및 보조 날개(68)의 외주측에 마련된 단부인 안내부(84), 외연 단부(83)는, 소정의 곡률을 갖고 둥그스름을 띠도록 형성된다. 즉, 제3 실시례가 나타내는 회전 날개(50)는, 물 헤침면(110, 111)으로부터 안내부(82, 84)를 경유하여 외연 단부(81, 83)까지의 대경 날개(60)와 보조 날개(68)의 표면이, 실시례 1 및 실시례 2와 비교하여 완만하게 되도록 형성된 것이다.

도 15(a)는, 도 13에 도시하는 대경 날개(60)이고, A-A면에서의 단면도이다. 상술한 안내부(82) 및 외연 단부(81)와 마찬가지로, 물 헤침면(110)으로부터 단부(72)를 경유하여 상측 단연부(71)에 달할 때까지의 형상에 대해서도, 소정의 곡률(R1, R2)로서 완만하게 형성되어 있다. 특히 도시는 하지 않지만, 보조 날개(68)에 대해서도 마찬가지로 소정의 곡률(R1, R2)로서 완만하게 형성된다. 또한, 대경 날개(60)의 상측 단연부(71)에는 소정의 곡률로의 만곡이 형성되어 있지 않지만, 이 부분에서도, 마찬가지로 소정의 곡률(R3)로서 완만하게 형성하는 것도 가능하다.

이와 같은 구성에 의해 모서리부(에지)가 둥그스름을 띠기 때문에, 이에 의해 모서리부에서 생기는 수류의 박리를 억제할 수 있다. 따라서, 물 헤침면이나 안내부, 외연 단부에 일어나는 박리유에서 생기는 기포의 발생을 억제하고, 소음을 저감할 수 있다.

또한, 상측 단연부 물 헤침면(75A, 75B)과의 경계(75C)는, 도 13으로부터 분명한 바와 같이, 평면시(平面視)한 때에, 환상 부재(62)의 원형 개구(63)에 따라 형성되어 있다. 즉, 경계(75C)는 원형 개구부(63)와, 평면시한 때에 겹쳐지도록 형성된다. 또한, 경계(75C) 및 상측 단연부 물 헤침면(75B)은 소정의 곡률을 갖고서 연속적인 표면이 되도록 형성된다. 이에 의해, 경계(75C) 부근에서 상측 단연부 물 헤침면(75A)에 의해 헤쳐 내여진 수류의 입사각을 완만하게 변경할 수 있다.

도 15(b)는, 도 14에 도시하는 회전 날개(50)의, B-B면에서의 소경 날개(54)의 단면도이다. 소경 날개(54)도 상기 대경 날개(60)나 보조 날개(68)와 마찬가지로 소정의 곡률로서 완만하게 형성함으로써, 그 수류의 박리에서 생기는 기포의 발생을 억제하고, 소음을 저감할 수 있다.

또한, 본 발명은 상기한 각 실시례로 한정되는 것이 아니고, 여러가지의 변형이 가능하다. 예를 들면, 상기 제1, 제2 및 제3 실시례에서는, 대경 날개와 보조 날개의 양쪽에 안내부를 마련하는 것을 전제로 하고 있지만, 대경 날개에만 본 발명을 실시한 안내부를 마련하도록 하여도 좋다. 그 밖에도, 대경 날개(60)의 물 헤침면(110)에 대한 유수의 입사각과 대경 날개(60)의 상측 단연부 물 헤침면(75)에 대한 유수의 입사각이 실질적으로 개략 동일한 입사각으로 되도록, 어느 하나를 소망하는 각도 경사시킨다는 본 발명의 요지를 일탈하지 않는 범위에서 상기한 각 실시례에 여러가지의 변형이 가능함은 말할 필요도 없다.

10 : 모터 12 : 구동축
40 : 하우징 42 : 흡입구
46 : 토출구 52 : 축부
54 : 소경 날개 60 : 대경 날개
62 : 환상 부재 68 : 보조 날개
50 : 회전 날개
72, 82 : 단부(안내부)(대경 날개)
75, 75A, 75B, 76 : 상측 단연부 물 헤침면
74, 84 : 단부(안내부)(보조 날개)
85, 86 : 외측 단연부 물 헤침면
110, 110A, 110B : 물 헤침면(대경 날개)
111 : 물 헤침면(보조 날개)
164 : 환상 평탄면

Claims (5)

1. 하단부에 흡입구가 마련됨과 함께 측부에 토출구가 마련된 하우징 내에 회전 자유롭게 지지된 회전 날개를 수용한 배수 펌프에 있어서,
   상기 회전 날개는, 복수의 방사형상의 소경 날개와, 당해 소경 날개의 윗쪽에 연속해서 형성된 복수의 대경 날개를 구비하고 있고, 상기 대경 날개의 물 헤침면측에는 단형상(段狀)으로 상측 단연부(端緣部) 물 헤침면 또는 외측 단연부 물 헤침면을 형성하고 있고, 상기 대경 날개의 물 헤침면에 닿는 유수의 입사각과 상기 상측 단연부 물 헤침면 또는 외측 단연부 물 헤침면에 닿는 유수의 입사각을 동등하게 되도록 구성한 것을 특징으로 하는 배수 펌프.
2. 제 1항에 있어서,
   상기 대경 날개의 물 헤침면 측에는, 단형상으로 상측 단연부 물 헤침면 및 외측 단연부 물 헤침면을 형성한 것을 특징으로 하는 배수 펌프.
3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
   상기 상측 단연부 물 헤침면 또는 외측 단연부 물 헤침면에 닿는 유수의 입사각을, 상기 대경 날개의 물 헤침면에 닿는 유수의 입사각과 같게 되도록 구성한 것을 특징으로 하는 배수 펌프.
4. 제 3항에 있어서,
   상기 대경 날개의 물 헤침면측에 단형상으로 형성한 상기 상측 단연부 물 헤침면은 원주 방향으로 복수의 물 헤침면에 의해 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 배수 펌프.
5. 제 1항 내지 제 4항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 대경 날개의 물 헤침면과 상측 단연부 물 헤침면 또는 외측 단연부 물 헤침면을, 소정의 곡률로서 연속한 곡면으로 형성한 것을 특징으로 하는 배수 펌프.

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