KR20190049436A

KR20190049436A - 송풍기용 임펠러

Info

Publication number: KR20190049436A
Application number: KR1020180104849A
Authority: KR
Inventors: 타케시 나카타
Original assignee: 닛신보 메카트로닉스 가부시키가이샤
Priority date: 2017-11-01
Filing date: 2018-09-03
Publication date: 2019-05-09
Also published as: CN109751279B; CN109751279A; JP6479934B1; JP2019085886A

Abstract

<과제>
저소음이면서 Nz음을 제거 또는 저감한 염가의 임펠러를 제공하는 것을 목적으로 한다.
<해결 수단>
복수의 날개 부재를 원반형 고정판에 원통 형상으로 성형하여 구성 유닛화하고, 상기 구성 유닛의 날개 부재를 다른 구성 유닛의 상기 원반형 고정판에 접속하여 형성되는 송풍기의 임펠러를, 원반형 고정판 날개 부재가 성형된 측과 반대면에, 날개 부재 선단을 감합하는 감합홈을 상기 날개 부재와 동일 개수 마련하고, 감합홈의 위치를 상기 원반형 고정판 상에 있어서의 상기 날개 부재의 위치에 대해 감합홈의 개구되어 있는 방향에서 보아 시계 방향으로 회전시킨 위치에 배치하고, 감합홈에 상기 날개 부재 선단부를 감합하여, 각 구성 유닛을 접속하는 구성으로 했다.

Description

송풍기용 임펠러{IMPELLER FOR FAN}

본 발명은, 관류 송풍기 등의 송풍기에 사용되는 임펠러에 관한 것이다.

최근의 환경 문제나 자원 절약에 대한 대처로서 송풍기의 성능 향상을 위해, 임펠러를 경량화하면서 저소음 및 저진동 임펠러에 대한 요구가 높아지고 있다.

먼저 종래 기술의 임펠러 구성에 대해 설명한다. 종래의 임펠러(200)는, 도 12에 나타내는 바와 같이 복수의 임펠러의 구성 유닛(202), 보스측 원반형 고정판(205), 및 축부(206)와 보스부(207)로 구성되어 있다. 구성 유닛(202)은, 원반형 부재(203)와 날개(204)로 구성되어 있다. 축부(206)는, 임펠러(200)의 일측의 단부의 구성 유닛(202)의 원반형 부재(203)에 장착되어 있다. 보스측 원반형 고정판(205)은, 임펠러(200)의 타측의 단부의 구성 유닛의 날개 부재측에 장착되어 있다. 보스부(207)는, 보스측 원반형 고정판(205)에 마련되어 있다. 이하, 이 임펠러를 종래품이라 한다.

이와 같은 종래의 임펠러의 저소음을 실현하기 위해, 특히 Nz음을 제거 또는 저감할 필요가 있다. Nz음이란, 송풍기용 임펠러의 날개 개수와 회전수에 상응하여 발생하는 피크음이다. Nz음이 발생하면 특정 주파수의 피크이기 때문에 거슬리기 쉽다. 이 Nz음을 저감하기 위해 이하와 같은 임펠러가 특허문헌 1에 제안되어 있다.

특허문헌 1에 기재된 임펠러에 대해 설명한다. 임펠러(300)의 날개는, 도 13과 같은 형상을 구비하고, 복수의 날개(304)가 구성 유닛(302)에 원통 형상으로 배치되어 있다. 구성 유닛의 원반형 고정판(303)에 일체로 고정되어 있는 날개(304)의 일단과 그 타단을 상대적으로 각도를 시프트시켜 비튼 상태의 날개를 일체로 성형하고, 이와 같은 구성 유닛을 복수 접속한 임펠러가 제안되어 있다. 하지만 특허문헌 1의 임펠러는, 그 날개를 포함하는 구성 유닛을 성형하는 공정이나 금형이 복잡하고, 임펠러의 비용이 높아진다. 이하, 이 임펠러를 현재품이라 한다.

일본국 특허공개공보 H08-049689

본 발명은, 상기와 같은 문제를 해결하기 위해 안출된 것으로서, 저소음이면서 Nz음을 제거 또는 저감한 염가의 임펠러를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기 과제를 해결하기 위해, 제1발명의 임펠러는, 이하의 특징을 구비한다.

복수의 날개 부재를 원반형 부재에 원통 형상으로 성형하여 구성 유닛화하고, 상기 구성 유닛의 날개 부재를 다른 구성 유닛의 상기 원반형 부재에 접속하여 형성되는 송풍기의 임펠러이고,

임펠러의 날개 부재의 재질을 합성 수지 재료 및 유리 섬유의 복합 재료로 하고, 임펠러의 날개 부재의 평균 두께를 0.3~0.8mm의 범위로 구성하고, 나아가 날개 부재에 포함되는 유리 섬유를 날개 부재의 표면의 면내로 배향시키고,

상기 구성 유닛의 복수의 날개 부재는 직선으로 성형되어 있고,

상기 원반형 부재의 날개 부재가 성형된 측과 반대면에, 날개 부재 선단을 감합하는 감합홈을 상기 날개 부재와 동일 개수 마련하고,

상기 감합홈은, 그 감합홈의 중심선 위치를 상기 원반형 부재 상에 있어서의 상기 날개 부재의 위치의 중심 위치를 기준으로 하여 1도에서 7도의 범위로 상기 감합홈의 개구되어 있는 방향에서 보아 시계 방향으로 회전시킨 위치에 마련하고,

상기 감합홈에 상기 날개 부재 선단부를 감합할 때 날개 선단부가 비틀어지게 변형하여 감합하여, 각 구성 유닛을 접속했다.

제1발명의 임펠러에 의하면, 이하의 효과가 있다.

제1발명의 임펠러는, 구성 유닛의 원반형 부재의 감합홈을 상기 날개 부재의 위치의 중심 위치를 기준으로 하여 1도에서 7도의 범위로 상기 감합홈의 개구되어 있는 방향에서 보아 시계 방향으로 회전시켜 배치하고 있기 때문에, 날개 부재의 선단을 비틀어 삽입한다. 따라서 날개 부재(구성 유닛)의 재질은, 비틀림 등의 변형을 가해도 균열 등이 발생하지 않는 유연성을 구비한 소재이면 된다. 예를 들면 유연성을 구비하는 합성 수지로 하고, 날개 부재의 두께 치수를 현재 기술 레벨로 하는 것에 의해, Nz음을 현재 기술과 동일 레벨로 억제할 수 있다.

상기 감합홈은, 그 감합홈의 중심선 위치를 상기 원반형 부재 상에 있어서의 상기 날개 부재의 위치의 중심 위치를 기준으로 하여 1도에서 7도의 범위로 시계 방향으로 회전시킨 위치에 마련하고 있다. 감합홈의 시프트시키는 각도는, 1도 미만이 되면 Nz음을 저감하는 효과가 없어질 우려가 있다. 또한 그 각도가 7도를 넘으면 감합홈에 날개 부재를 비틀어 감합시키는 경우, 날개의 선단부가 국부적으로 변형될 우려가 있다. 또한 감합홈의 비트는 각도는, 바람직하게는 2도에서 6도이다. 가장 바람직하게는 3도에서 5도이다.

제1발명의 임펠러는, 그 날개 부재의 재질을, 합성 수지 재료 및 유리 섬유의 복합 재료로 하고 있고, 날개 부재의 평균 두께를 0.3~0.8mm로 얇게 하고 있다. 이 때문에, 날개 부재에 포함되는 유리 섬유를 날개 부재의 표면의 면내로 배향시키고 있다. 임펠러를 이와 같은 구성으로 하는 것에 의해, 종래품 및 현재품에 비해 그 중량을 절반 이하로 경량화할 수 있다. 날개 부재를 얇게 하고 경량화해도 임펠러로서의 성능 저하를 초래하지 않고, 임펠러를 구동하기 위한 에너지를 경감할 수 있다. 더욱이 날개 부재의 두께가 종래의 절반 이하로 되어 있기 때문에, 재료비의 비용도 절반 이하로 되어 있다. 또한 본 발명의 날개 부재의 평균 두께를 0.3mm에서 0.8mm로 얇게 하여, 경량화뿐만 아니라 복합 재료 중의 유리 섬유를 날개 부재의 표면 면내로 배향시키고, 그 날개 부재의 강도를 더욱 향상시킬 수 있다. 따라서 본 발명의 효과를 발휘하기 위해, 감합홈에 날개 부재 선단을 비틀어 감합해도 날개 부재가 균열되는 바와 같은 문제는 발생하지 않는다.

제1발명의 임펠러는, 복수의 구성 유닛을 성형하고, 구성 유닛의 원반형 부재의 날개 부재가 성형된 측과 반대면에, 날개 부재 선단을 감합하는 감합홈을 날개 부재와 동일 개수 마련하고, 상기 감합홈의 위치를 상기 원반형 부재 상에 있어서의 상기 날개 부재의 위치에 대해 시프트시키고, 상기 감합홈에 상기 날개 부재 선단부를 감합하여, 각 구성 유닛을 접속한 구성으로 했다. 이에 의해 임펠러를 성형할 때의 금형은, 특허문헌 1에 기재된 현재 기술의 임펠러를 제조하는 금형에 비해 훨씬 구조가 간단해진다. 따라서 본 발명의 임펠러는, 현재 기술의 임펠러에 비해 훨씬 염가가 된다.

제1발명의 임펠러는, 날개 부재의 소재를 복합 재료로 하고, 날개 부재의 두께를 강도 저하를 초래하지 않고 얇게 하고 있다. 한편 Nz음의 저감에 관해서는, 날개 부재의 두께가 얇아진 만큼 불리했다. 하지만, 제1발명의 내용을 사용하여 감합홈에 날개 부재의 선단을 비틀어 감합시키고 있기 때문에, Nz음의 레벨을 현재 기술의 임펠러와 동등 레벨로 할 수 있다.

제2발명의 임펠러는, 제1발명에 있어서 이하의 특징을 구비한다.

상기 감합홈은, 그 저부는 감합하는 날개 부재의 선단 형상과 거의 동일 형상이고, 감합홈에 날개 부재를 끼워 넣을 때 날개 부재의 선단부가 접촉하는 부분을 감합홈의 중앙부에서 주변부를 향해 그 경사가 서서히 완만해지도록 변화하는 경사면을 마련했다.

제2발명의 임펠러에 의하면, 이하의 효과가 있다. 구성 유닛의 원반형 부재의 날개 부재가 마련된 측과 반대측의 면에 마련된 감합홈의 모서리부에는 매끄러운 경사면을 마련하고 있다. 따라서 날개 부재는, 감합홈에 끼워 넣을 때 날개 부재의 선단이 비틀어지게 변형되면서 원활하게 감합홈에 감합된다.

제3발명의 임펠러는, 제1발명 또는 제2발명에 있어서 이하의 특징을 구비한다.

날개 부재의 재질을 합성 수지 재료 및 유리 섬유의 복합 재료로 하고, 또한 유리 섬유의 함유율이 중량 비율로 10%에서 40%가 되는 수지 복합 재료로 했다.

제3발명의 임펠러는, 합성 수지 재료 및 유리 섬유의 복합 재료로 하고, 또한 유리 섬유의 함유율이 중량 비율로 10%에서 40%가 되는 수지 복합 재료로 하고 있다. 따라서 제2발명의 효과를 발휘하면서 이하의 효과가 있다. 임펠러의 날개 부재의 평균 두께를 0.3mm에서 0.8mm로 얇게 해도, 유리 섬유를 날개 부재의 면내로 배치할 수 있기 때문에, 날개 부재의 강도를 향상시킬 수 있다.

제4발명의 임펠러는, 제1발명 내지 제3발명 중 어느 하나에 있어서 이하의 특징을 구비한다.

날개 부재의 재질을 합성 수지 재료 및 유리 섬유의 복합 재료로 하고, 해당 날개 부재의 표면 면방향의 탄성 계수(E')가 2.5×10⁹Pa~1.2×10¹⁰Pa이다.

또한 제4발명의 임펠러는, 날개 부재의 재질을 합성 수지 재료 및 유리 섬유의 복합 재료로 하고, 해당 날개 부재의 표면 면방향의 탄성 계수(E')가 2.5×10⁹Pa~1.2×10¹⁰Pa인 수지 재료와 유리 섬유의 복합 재료를 사용하고 있다. 따라서 제2발명의 효과를 발휘하면서 이하의 효과가 있다. 즉, 본 발명의 임펠러는, 날개 부재를 얇게 하는 것에 의해, 동일한 복합 재료로 두껍게 한 경우에 비해 고탄성 계수이면서 복귀하기 쉬운(복원성) 특성을 구비하는 임펠러로 할 수 있다.

도 1은 본 발명의 임펠러의 정면도이다.
도 2는 본 발명의 임펠러의 구성 유닛 및 감합홈의 설명도이다.
도 3은 구성 유닛의 감합홈의 실시예의 설명도이다.
도 4는 감합홈의 단면 형상의 상세 설명도이다.
도 5는 날개 부재 선단부가 감합홈에 감합되는 과정의 설명도이다.
도 6은 비틀기 각도와 풍량의 관계도이다.
도 7은 비틀기 각도와 소음 레벨의 관계도이다.
도 8은 본 발명(비틀기 각도 1도에서 2도, 비틀기 각도 6도에서 7도)의 임펠러의 소음 스펙트럼도이다.
도 9는 본 발명(비틀기 각도 2도에서 3도, 비틀기 각도 5도에서 6도)의 임펠러의 소음 스펙트럼도이다.
도 10은 본 발명(비틀기 각도 3도에서 5도)의 임펠러의 소음 스펙트럼도이다.
도 11은 종래품의 임펠러의 소음 스펙트럼도이다.
도 12는 종래품의 설명도이다.
도 13는 현재품(특허문헌 1의 임펠러)의 설명도이다.

본 발명의 실시예를 도면을 참조하여 설명한다.

도 1은 본 발명의 임펠러의 정면도이고, 도 2는 본 발명의 임펠러의 구성 유닛 및 감합홈의 설명도이고, 도 3은 구성 유닛의 감합홈의 실시예의 설명도이고, 도 4는 감합홈의 단면 형상의 상세 설명도이고, 도 5는 날개 부재 선단부가 감합홈에 감합되는 과정의 설명도이고, 도 6은 비틀기 각도와 풍량의 관계도이고, 도 7은 비틀기 각도와 소음 레벨의 관계도이고, 도 8은 본 발명(비틀기 각도 1도에서 2도, 비틀기 각도 6도에서 7도)의 임펠러의 소음 스펙트럼도이고, 도 9는 본 발명(비틀기 각도 2도에서 3도, 비틀기 각도 5도에서 6도)의 임펠러의 소음 스펙트럼도이고, 도 10은 본 발명(비틀기 각도 3도에서 5도)의 임펠러의 소음 스펙트럼도이고, 도 11은 종래품의 임펠러의 소음 스펙트럼도이고, 도 12는 종래품의 설명도이고, 도 13은 현재품(특허문헌 1의 임펠러)의 설명도이다.

<1> 본 발명의 임펠러의 구조

본 발명의 도 1의 임펠러(1)는, 복수의 도 2의 임펠러의 구성 유닛(2), 보스측 원반형 고정판(5), 및 축부(6)와 보스부(7)로 구성되어 있다. 축부(6)는, 임펠러(1)의 일측의 단부의 구성 유닛(2)의 원반형 부재(3)에 장착되어 있다. 보스측 원반형 고정판(5)은, 임펠러(1)의 타측의 단부의 구성 유닛의 날개 부재측에 장착되어 있다. 보스부(7)는, 보스측 원반형 고정판(5)에 마련되어 있다.

<2> 날개 부재(구성 유닛(2))의 구조

임펠러(1)의 구성 유닛(2)은, 원반형 부재(3)와 날개 부재(4)로 구성되어 있다. 재질은, AS 수지, ABS 수지 또는 PP 수지가 사용된다. 또한 이들의 수지와 유리 섬유의 복합 재료를 사용하는 것도 가능하다. 여기에 기재한 수지 등은 하나의 예이며, 통상 사용되는 합성 수지로서 성형품에 일정한 강도를 부여하는 합성 수지이면 충분히 사용할 수 있다. 또한 그 합성 수지와 유리 섬유의 복합 재료도 사용할 수 있다. 원반형 부재(3)와 날개 부재(4)는, 사출 성형, 프레스법 또는 압출법 등에 의해 일체로 성형되어 있다. 각 구성 유닛(2)의 접속은, 초음파 용착법 등의 접착법에 의해 접합할 수 있다. 또한 보스측 원반형 고정판(5)은, 임펠러(1)의 보스측의 단부의 구성 유닛(2)의 날개 부재(4)와 초음파 용착법 등의 접착법에 의해 접합할 수 있다.

본 발명에 있어서는, 현재품(도 13)의 구성 유닛의 날개 부재와는 달리, 도 2의 형상의 구성 유닛을 복수 성형한다. 즉, 도 13의 현재품과 달리 날개 부재(4)의 길이 방향의 비틀림 등은 없고 직선이다. 그들을 상술한 바와 같이 초음파 용착법 등의 접착법에 의해 접합하여, 임펠러를 형성한다.

임펠러(1)의 구성 유닛(2)의 날개 부재(4)는, 그 두께는, 성형용의 발구배(draft angle)가 마련되어 있다. 날개 부재(4)의 두께는, 평균 두께로 0.3~0.8mm이다. 바람직하게는 0.4~0.6mm이다. 날개 부재의 평균 두께가 0.3mm보다 얇아지면 성형법에 의한 성형성이 악화되어 날개 부재의 선단측에서 성형 불량이 발생할 우려가 있다. 날개 부재의 평균 두께가 0.8mm보다 두꺼워지면 후술하는 원반형 부재에 마련한 감합홈에 비틀기 등을 가하여 감합하기 곤란해질 우려가 있다.

<3> 날개 부재(구성 유닛(2))의 재질

임펠러(1)의 구성 유닛(2) 및 보스측 원반형 고정판(5)의 재질에 대해 설명한다. 재질로서는, AS 수지, ABS 수지 또는 PP 수지 등의 합성 수지를 사용할 수 있다. 본 발명에서는, 후술하는 바와 같이 원반형 고정판에 마련한 감합홈에 날개 부재의 선단을, 변형시켜 감합하기 위해, 날개 부재의 선단이 유연성을 구비하는 평균 두께로 하는 것이 필요하다.

또한 이들의 합성 수지와 유리 섬유의 복합 재료를 사용할 수 있다. 이 경우 날개 부재의 평균 두께도, 바람직하게는 0.3~0.8mm이고, 더욱 바람직하게는 0.4~0.6mm이다. 날개 부재의 평균 두께가 0.3mm보다 얇아지면 성형법에 의한 성형성이 악화되어 날개 부재의 선단측에서 성형 불량이 발생할 우려가 있다. 날개 부재의 평균 두께가 0.8mm보다 두꺼워지면 날개 부재 중의 유리 섬유가 날개 부재의 표면 면내로 배향되지 않게 되어 날개 부재의 탄성 계수(E')가 저하될 우려가 있다. 한편, 탄성 계수(E')에 대해서는 후술한다. 복합 재료를 사용하는 경우에는, 유리 섬유의 함유율이 중량 비율로 전체의 10%에서 40%로 하는 것이 바람직하고, 10%에서 30%로 하는 것이 더욱 바람직하다. 유리 섬유의 함유율의 중량비율이 전체의 40%를 상회하면 구성 유닛의 날개 부재의 성형 불량이 발생할 우려가 있다. 또한 10%를 밑돌면 날개 부재의 강도가 저하될 우려가 있다.

또한 본 발명의 임펠러의 날개 부재에는, 날개 부재의 재질을 수지 재료 및 유리 섬유의 복합 재료로 하고, 그 복합 재료의 탄성 계수(E')가 2.5×10⁹Pa~1.2×10¹⁰Pa인 복합 재료를 사용할 수 있다. 그 복합 재료의 탄성 계수(E')가 2.5×10⁹Pa 미만이면 저탄성 계수이면서 복귀하기 쉬운(복원성) 특성의 효과가 전혀 나타나지 않을 우려가 있고, 1.2×10¹⁰Pa를 넘으면 구성 유닛의 날개 부재의 성형 불량이 발생하여 제품화할 수 없는 우려가 있다.

한편 상기 탄성 계수(E')는, 성형한 날개 부재로부터 소정 치수의 시험편을 작성하여 점탄성 측정기(TA INSTRUMENTS사 제조 RSA3)에 의해 측정했다. 또한 탄성 계수의 측정은, 승온 속도, 7.2℃/분, 및 측정 주파수는 1Hz에서 진행했다. 또한 탄성 계수는, 20℃에서의 측정값으로 했다.

한편, 본 발명의 임펠러의 날개 부재에 사용하는 수지 재료와 유리 섬유의 복합 재료의 탄성 계수(E')는, 도 2에 나타내는 날개 부재의 두께를 얇게 하면 높아지고, 날개 부재의 두께를 두껍게 하면 낮아지는 경향이 있다. 두께를 0.5mm에서 2mm로 두껍게 하면 탄성 계수(E')는, 약 절반이 된다.

또한 유리 섬유의 함유량을 증가시키면, 탄성 계수(E')도 증가하는 경향이 있다. 유리 섬유의 함유량을 중량비로 10%에서 40%로 증가시키면 탄성 계수(E')는, 약 3배가 된다.

<4> 구성 유닛의 접속 방법

다음으로 구성 유닛의 접속 방법에 대해 설명한다. 도 2에 나타내는 구성 유닛을 접속하는 경우, 원반형 부재(3)의 날개 부재(4)가 성형되지 않은 측에, 접속하는 구성 유닛의 날개 부재에 대응시켜, 날개 부재의 선단을 감합시키는 감합홈(8)(도 2(c) 참조)을 마련하고 있다. 이 감합홈에 날개 부재의 선단을 감합시키고, 초음파 용착 등의 접착법으로 접속하여 임펠러를 성형한다. 본 발명에서는, 임펠러의 소음 성능을 향상시키기 위해, 이 날개 부재를 감합시키는 감합홈의 형상을 연구했다. 이하, 감합홈(8)의 실시예에 대해 도 3 내지 도 5를 참조하여 설명한다. 한편, 감합홈(8)은, 도 2(c)에 나타내는 바와 같이, 구성 유닛(2)의 원반형 부재(3)에 복수 마련되어 있지만, 그 중의 하나(도면 중의 M부)에 대해 상세하게 설명한다. 나머지는 동일하다.

[감합홈의 실시예]

감합홈의 본 실시예를 도 3 내지 도 5를 참조하여 설명한다. 본 실시예의 감합홈(8)은, 도 3에 나타내는 바와 같이 그 홈부의 저부는 구성 유닛의 날개 부재(4)의 선단부와 거의 동일 형상으로 하고, 원반형 부재(3)에 배치하는 위치를, 구성 유닛의 날개 부재 선단부의 형상을 원반형 부재(3)에 투영한 위치 및 형상에 대해 아래와 같이 위상을 시프트시킨 것이다. 시프트시키는 방법은 도 3과 같다. 도 3에 있어서 1점 쇄선은, 상술한 날개 부재의 선단부의 형상을 원반형 부재에 투영한 형상이고, 감합홈(8)의 저부와 거의 동일 형상이다.

이 1점 쇄선의 형상의 중심 위치를 O로 한다. 중심 위치 O는, 감합홈(8)의 중심선 상의 중앙 위치이기도 한다. 감합홈(8)은, 그 중앙 위치 O을 중심으로 1도에서 7도 회전시킨 것이다. 도 3은, 원반형 부재측에서 보아 감합홈(8)의 중앙 위치 O에 대해 시계 방향으로 회전시킨 것이다. 감합홈의 시프트시키는 각도는, 1도 미만이 되면 Nz음을 저감하는 효과가 없어질 우려가 있다. 또한 그 각도가 7도를 넘으면 감합홈에 날개 부재 선단을 비틀어 감합시키는 경우, 날개의 선단부가 국부적으로 변형될 우려가 있다. 또한 감합홈의 비트는 각도는, 바람직하게는 2도에서 6도이다. 더욱 바람직하게는 3도에서 5도이다.

감합홈(8)의 단면 형상은, 도 4에 나타내는 형상으로 되어 있다. 도 4는, 도 3(a)에 나타내는 감합홈의 위치 A, 위치 B, 위치 C, 위치 D 및 위치 E에 있어서의 홈의 단면 형상을 나타내고 있다. 도면 중, 위치 A, 위치 B, 위치 C, 위치 D 및 위치 E는, 각각 A-A 단면에서 E-E 단면에 대응하고 있다. 위치 C는, 감합홈의 중앙 위치 O에 있어서의 단면 형상이다. 위치 A와 위치 B는, 원반형 부재의 중심 위치측이고, 위치 D와 위치 E는 원반형 부재의 외주측이다. 감합홈(8)에는, 그 에지부에 경사부(T1)와 경사부(T2)가 마련되어 있다. 경사부(T1)는 감합홈(8)의 에지부(L1)(도 3 참조)에 마련된 경사부이고, 경사부(T2)는 감합홈(8)의 에지부(L2)(도 3 참조)에 마련된 경사부이다. 경사부(T1)와 경사부(T2)는 감합홈의 중심(O)에 대해 점대칭 형상으로 되어 있다. 경사부(T1)는, 홈 중심(O)에서 원반형 부재의 주변측을 향해 경사가 서서히 완만해지도록 구성되어 있다. 경사부(T2)는, 홈 중심(O)에서 원반형 부재의 중심측을 향해 서서히 완만해지도록 구성되어 있다.

날개 부재(4)는, 길이 방향으로 직선으로 성형되어 있지만, 이 감합홈에 대해 상기한 각도만큼 시프트되어 있다. 따라서 도 3(a)와 같이 비튼 감합홈에 날개 부재를 감합시키는 경우에는, 먼저 날개 부재의 선단부의 양단이 경사부(T1)와 경사부(T2)에 접촉하고, 서서히 매끄럽게 감합홈에 감합된다. 그 상태를 도시한 것이 도 5이다. 도 5는, 감합홈의 경사부(T1)와 경사부(T2)를 확대하여 날개가 서서히 감합홈에 감합되어 감합홈의 저부에 접촉하는 상황을 나타낸 것이다. 날개 부재(4)의 선단부의 감합홈(8)으로의 감합은, 도면 중의 1→2→3의 순서로 진행하여 완료한다. 이와 같이 날개 부재의 선단은, 감합홈(8)에 비틀린 상태로 감합된다. 날개 부재의 선단 부분이 감합홈에 감합된 상태에서는, 도 2(d)에 있어서의 날개 부재의 능선 A와 능선 B의 선단 부분이 비틀어지게 된다. 날개 부재(4)는, 그 길이 방향의 길이(L)의 6할에서 7할 부분은 비틀림이 없다. 또한 도 2(d)의 날개 부재(4)의 중심선은 그 베이스 부분에서 선단부까지 비틀림이 없는 상태이다. 이와 같이 날개 부재의 선단부가 감합홈에 감합된 후, 그 감합 부분은 초음파 용착 등에 의해 접합된다.

<5> 본 발명의 임펠러의 실시예

이하, 실시예 및 비교예를 들어, 본 발명을 더욱 구체적으로 설명하지만, 본 발명은, 하기의 실시예에 한정되는 것은 아니다.

[실시예 1 내지 6]

본 실시예에서는, 유리 섬유의 함유율이 중량 비율로 전체의 20%로 한 AS 수지의 복합 재료에 의해, 구성 유닛과 보스측 원반형 고정판을 제작했다. 구성 유닛의 날개 부재는, 도 2에 나타내는 형태이고, 그 평균 두께는 0.4mm, 길이는 79mm로 하고, 그 매수는 35장으로 했다. 또한 구성 유닛의 지름은, 날개 부재(4)의 최외부에서 106mm로 했다. 이와 같은 구성 유닛은, 상기 재질의 소재로 사출 성형에 의해 성형했다. 또한 이와 같은 구성 유닛 8개와, 구성 유닛(2)과 동일 재질의 보스측 원반형 고정판(5)을 초음파 용착법에 의해 접합하여 도 1의 임펠러를 제작했다. 제작한 임펠러는, 전체 길이 635mm, 지름 106mm, 전체 중량은 385gr이었다.

또한 본 실시예에 있어서의 원반형 부재에 마련한 감합홈(8)은 실시예의 도 3(a)로 했다. 원반형 부재의 날개 부재에 대한 감합홈의 중심 위치에 대한 회전 각도(θ)는, 감합홈의 개구되어 있는 방향에서 보아 시계 방향으로 1도, 2도, 3도, 4도, 5도, 6도, 7도로 했다. 비틀기 각도의 이 순서로 실시예 1 내지 실시예 7로 한다.

[비교예 1 내지 3]

본 비교예의 임펠러는, 감합홈(8)의 비틀기 각도(θ)를 감합홈의 개구되어 있는 방향에서 보아 시계 방향으로 0도, 7.5도, 10도로 한 이외에는, 실시예와 동일하게 하여 임펠러를 제작했다. 얻어진 임펠러의 중량은, 실시예 1과 동일하게 385gr이었다. 비틀기 각도의 이 순서로 비교예 1 내지 비교예 3로 한다.

실시예 및 비교예에서 제작한 임펠러에 대해 이하를 시험하여 비교했다.

[1] 풍량 특성 및 소음 레벨

실시예 및 비교예에서 얻어진 임펠러에 대해, 그 풍량 특성을 아래와 같이 평가했다. 상기한 방법에 의해 제작된 임펠러를 에어컨 실내기에 조립하고, 에어컨 실내기를 풍량 측정 장치에 설치하여, 송풍량(m³/min)과, 임펠러의 회전수를 측정했다. 또한 에어컨 실내기를 소음 측정실에 벽걸이 상태로 설치하고, 소음 레벨(dB(A))을 측정했다. 측정 결과를, 비틀기 각도와 풍량의 관계를 도 6에, 또한 비틀기 각도와 동일 풍량에 있어서의 소음 레벨의 관계를 도 7에 나타냈다.

[2] Nz음

상기 [1]의 소음 특성을 측정할 때 소음 스펙트럼도에 있어서의 Nz음의 레벨을 비교 평가했다. 본 발명품은, 비틀기 각도를 (비틀기 각도 1도에서 2도, 비틀기 각도 6도에서 7도), (비틀기 각도 2도에서 3도, 비틀기 각도 5도에서 6도) 및 (비틀기 각도 3도에서 5도)에 대해 도 8 내지 도 10에 나타냈다. 현재 기술의 소음 스펙트럼도를 도 11에 나타냈다.

<6> 실시예와 비교예의 성능 평가

도 6은, 비틀기 각도와 송풍량의 관계를 나타낸 것이다. 비틀기 각도를 0도에서 증가시키면 비틀기 각도가 7도까지는 거의 일정하고, 비틀기 각도 7도를 넘으면 급격히 감소하는 경향이 보인다. 실시예 1 내지 7의 발명품에 있어서는, 안정적인 풍량을 확보할 수 있다.

도 7은, 비틀기 각도와 소음 레벨의 관계를 나타낸 것이다. 실시예 1 내지 실시예 7(비틀기 각도가 1도에서 7도의 사이)의 발명품에서는, 소음 레벨은 55.8에서 56.2dB(A)이고 송풍기의 사용에 문제 없는 레벨이다. 가장 좋은 상태는, 비틀기 각도가 3도에서 5도이다. 비교예 1 내지 3에 있어서는, 56.5dB(A)를 넘는 수치이고 사용상 문제가 되는 소음 레벨이다.

도 8 내지 도 10은, 발명품(실시예 1 내지 7)의 Nz음 저감의 정도를 소음 스펙트럼도로 나타낸 것이다. 도 11은, 현재 기술의 Nz음의 정도를 스펙트럼도로 나타낸 것이다. 도면 중의 "Nz음"과 "2Nz"으로 표기한 부분이, Nz음으로서의 강도(레벨)를 표시하고 있다.

도 8은, 비틀기 각도 1도에서 2도 및 비틀기 각도 6도에서 7도의 발명품의 소음 스펙트럼도이다. 도 9는, 비틀기 각도 2도에서 3도 및 비틀기 각도 5도에서 6도의 발명품의 소음 스펙트럼도이다. 도 10은, 비틀기 각도 3도에서 5도의 발명품의 소음 스펙트럼도이다. 이상의 발명품의 소음 스펙트럼도와 현재 기술의 소음 스펙트럼도인 도 11을 비교하면 아래와 같다.

본 발명품(실시예)의 소음 스펙트럼도에 있어서의 Nz음 및 2Nz음의 소음 레벨은, 현재 기술의 소음 레벨에 비해 낮아져 있는 것을 알았다. 같은 발명품 중에 있어서는, 비틀기 각도를 3도에서 5도로 한 경우, Nz음 및 2Nz음의 소음 레벨이 가장 낮아져 있는 것을 알았다.

1: 임펠러(본 발명품)
2: 임펠러의 구성 유닛
3: 원반형 부재
4: 날개 부재
5: 보스측 원반형 고정판
6: 축부
7: 보스부
8: 감합홈
200: 비교예의 임펠러(종래품)
300: 현재 기술의 임펠러

Claims

복수의 날개 부재를 원반형 부재에 원통 형상으로 성형하여 구성 유닛화하고, 상기 구성 유닛의 날개 부재를 다른 구성 유닛의 상기 원반형 부재에 접속하여 형성되는 송풍기의 임펠러이고,
임펠러의 날개 부재의 재질을 합성 수지 재료 및 유리 섬유의 복합 재료로 하고, 임펠러의 날개 부재의 평균 두께를 0.3~0.8mm의 범위로 구성하고, 또한 날개 부재에 포함되는 유리 섬유를 날개 부재의 표면의 면내로 배향시키고,
상기 구성 유닛의 복수의 날개 부재는 직선으로 성형되어 있고,
상기 원반형 부재의 날개 부재가 성형된 측과 반대면에, 날개 부재 선단을 감합하는 감합홈을 상기 날개 부재와 동일 개수 마련하고,
상기 감합홈은, 그 감합홈의 중심선 위치를 상기 원반형 부재 상에 있어서의 상기 날개 부재의 위치의 중심 위치를 기준으로 하여 1도에서 7도의 범위로 상기 감합홈의 개구되어 있는 방향에서 보아 시계 방향으로 회전시킨 위치에 마련하고,
상기 감합홈에 상기 날개 부재 선단부를 감합할 때 날개 선단부가 비틀어지게 변형하여 감합하여, 각 구성 유닛을 접속한 것을 특징으로 하는 임펠러.
제1항에 있어서,
상기 감합홈은, 그 저부는 감합하는 날개 부재의 선단 형상과 거의 동일 형상이고, 감합홈에 날개 부재를 끼워 넣을 때 날개 부재의 선단부가 접촉하는 부분을 감합홈의 중앙부에서 주변부를 향해 그 경사가 서서히 완만해지도록 변화하는 경사면을 마련한 것을 특징으로 하는 임펠러.
제1항 또는 제2항에 있어서,
날개 부재의 재질을 합성 수지 재료 및 유리 섬유의 복합 재료로 하고, 또한 유리 섬유의 함유율이 중량 비율로 10%에서 40%가 되는 수지 복합 재료로 한 것을 특징으로 하는 임펠러.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
날개 부재의 재질을 합성 수지 재료 및 유리 섬유의 복합 재료로 하고, 해당 날개 부재의 표면 면방향의 탄성 계수(E')가 2.5×10⁹Pa ~ 1.2×10¹⁰Pa인 것을 특징으로 하는 임펠러.