KR20210010516A - 압축기 - Google Patents

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사이먼 알렉산더 로크
매튜 존 차일드
캐탈 클랜시
바디벨 쿠마란 시바샨무감
노라 에르-루흘리
루카즈 안제이 코왈크직
알랜 글린 샌더슨
토마스 리처드 스태퍼드
새라 엘리자베쓰 엘슨
알렉산더 토마스 웰스
짐 레이 루이즈마
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다이슨 테크놀러지 리미티드
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Abstract

압축기(10)는, 압축기(10)를 통과하는 공기 흐름을 발생시키기 위한 임펠러(42)를 갖는 회전자 어셈블리(12), 임펠러(42)의 회전을 일으키기 위한 고정자 코어 어셈블리(16, 18, 20, 22), 및 임펠러(42)에 의해 발생된 공기 흐름에 작용하기 위한 확산기 어셈블리(28)를 포함한다. 확산기 어셈블리(28)는 제 1 확산기 스테이지(100) 및 제 2 확산기 스테이지(200)를 포함한다. 제 1 확산기 스테이지(10))와 제 2 확산기 스테이지(200)는 체결기(108)에 의해 서로에 연결되는 개별적인 부품이다.

Description

압축기
본 발명은 압축기에 관한 것으로, 더 구체적으로, 진공 청소기용 압축기에 관한 것이지만, 이에 한정되지 않는다.
진공 청소기는 일반적으로 오물 및 부스러기가 청소 대상 표면으로부터 제거될 수 있게 해주는 흡입력을 발생시키기 위한 압축기를 포함한다.
예컨대, 크기, 중량, 제조 비용, 효율, 신뢰성 및 소음을 포함한 많은 방식으로 압축기를 개선하고자 하는 일반적인 바램이 있다. 압축기의 개선은, 예컨대 증가된 파워 및 성능을 포함한 진공 청소기에 대한 대응하는 개선으로 이어질 수 있다.
본 발명의 제 1 양태에 따르면, 압축기가 제공되며, 이 압축기는, 압축기를 통과하는 공기 흐름을 발생시키기 위한 임펠러를 갖는 회전자 어셈블리, 임펠러의 회전을 일으키기 위한 고정자 코어 어셈블리, 및 임펠러에 의해 발생된 공기 흐름에 작용하는 확산기 어셈블리를 포함하고, 확산기 어셈블리는 제 1 확산기 스테이지 및 제 2 확산기 스테이지를 포함하고, 제 1 및 제 2 확산기 스테이지는 체결기에 의해 서로에 연결되는 개별적인 부품을 포함한다.
주로, 확산기 어셈블리는 제 1 확산기 스테이지 및 제 2 확산기 스테이지를 포함하고, 제 1 및 제 2 확산기 스테이지는 체결기에 의해 서로에 연결되는 개별적인 부품을 포함함에 따라, 본 발명의 제 1 양태에 따른 압축기는 유리할 수 있다. 특히, 제 1 및 제 2 확산기 스테이지를 개별적인 부품으로서 형성함으로써, 제 1 및 제 2 확산기 스테이지가 단일 부품으로 형성될 때 가능한 경우 보다 더 복잡한 기하학적 구조를 제 1 및 제 2 확산기 스테이지가 포함할 수 있다. 예컨대, 제 1 및 제 2 확산기 스테이지를 개별적인 부품으로서 형성함으로써, 각 확산기 스테이지는, 제 1 및 제 2 확산기 스테이지가 단일 부품으로 형성될 때 가능한 경우 보다 더 복잡한 확산기 블레이드의 기하학적 구조 및/또는 확산기 블레이드 간격을 포함할 수 있다. 이리하여, 압축기의 성능이 향상될 수 있고, 또한 예컨대, 임펠러의 하류에서 압력 회복이 개선될 수 있다. 블레이드의 기하학적 구조에 대한 설계의 자유를 가짐으로써, 블레이드의 기하학적 구조는 예컨대 개선된 음향 특성을 제공하도록 설계될 수 있다.
제 1 및 제 2 확산기 스테이지는 개별적인 몰딩 공정, 예컨대, 개별적인 사출 성형 공정으로 형성될 수 있다. 제 1 및 제 2 확산기 스테이지는 플라스틱 재료를 포함할 수 있다. 이로써, 확산기 스테이지 및 압축기는 가능한 한 가벼운 중량으로 있을 수 있다. 제 1 및 제 2 확산기 스테이지는 축류 확산기 스테이지, 예컨대, 공기를 축방향으로 전환시키기 위한 확산기 스테이지를 포함할 수 있다. 확산기 어셈블리는 임펠러에 의해 발생된 공기 흐름에 작용하여, 공기를 실질적인 축방향, 예컨대, 임펠러의 회전 축선에 실질적으로 평행한 방향으로 전환시킬 수 있다.
제 1 확산기 스테이지는 제 1 허브, 제 1 외벽 및 제 1 허브와 제 1 외벽 사이에 연장되어 있는 복수의 제 1 확산기 블레이드를 포함할 수 있고, 제 2 확산기 스테이지는 제 2 허브, 제 2 외벽 및 상기 제 2 허브와 제 2 외벽 사이에 연장되어 있는 복수의 제 2 확산기 블레이드를 포함할 수 있다. 제 1 및 제 2 허브와 제 1 및 제 2 외벽은 공통 유동 경로를 형성할 수 있고, 복수의 제 1 및 제 2 확산기 블레이드는 공통 유동 경로 내에서 복수의 유동로를 형성한다.
복수의 유동로는 제 1 및/또는 제 2 확산기 스테이지의 길이의 적어도 일부분을 따라 발산되어 있을 수 있다. 예컨대, 제 1 및/또는 제 2 확산기 스테이지의 유동로의 단면적은 제 1 및/또는 제 2 확산기 스테이지의 길이의 적어도 일부분을 따라 증가할 수 있다. 이는 압력 회복을 개선시킬 수 있고 그리고/또는 사용시 제 1 및/또는 제 2 확산기 스테이지를 통과하는 공기 흐름의 속도를 감소시킬 수 있어 유리할 수 있다. 허브는 외벽으로부터 발산되어 있을 수 있거나 그 반대일 수 있고, 또는 허브와 외벽 모두가 서로로부터 발산되어 있을 수 있다.
제 1 및/또는 제 2 확산기 스테이지의 복수의 유동로는 단차부 형태를 포함할 수 있다. 제 1 및/또는 제 2 허브는 대응하는 유동로 안으로 들어가는 그리고/또는 그로부터 나가는 단차부를 포함할 수 있다. 제 1 및/또는 제 2 외벽은 대응하는 유동로 안으로 들어가는 그리고/또는 그로부터 나가는 단차부를 포함할 수 있다. 이는, 유동로의 경계에서, 예컨대 허브 또는 외벽에서 공기 흐름의 분리가 일어나는 경향이 있음에 따라 유리할 수 있고, 또한 유동로 안으로 들어가는 그리고/또는 그로부터 나가는 단차부를 도입함으로써, 분리된 공기 흐름은 유동로를 통과하는 공기 흐름의 주 경로에 다시 합쳐질 수 있다.
제 1 및/또는 제 2 허브가 대응하는 유동로 안으로 들어가는 단차부를 포함하는 경우에, 제 1 및/또는 제 2 외벽은 대응하는 유동로로부터 나가는 대응하는 단차부를 포함할 수 있고, 그 반대도 가능하다. 따라서, 유동로의 단면적은 그의 길이를 따라 유지될 수 있다. 이는, 사용시 원하는 레벨의 압력 회복을 유지할 수 있음에 따라 유리할 수 있고, 또한, 예컨대, 길이를 따라 감소하는 단면적을 갖는 유동로와 비교하여 공기 흐름 속도를 감소시키고 또한 음향 특성을 더 좋게 할 수 있다.
허브 안으로 들어가는 단차부는 허브 직경의 감소를 포함할 수 있고, 그리고/또는 허브로부터 나가는 단차부는 허브 직경의 증가를 포함할 수 있다. 외벽 안으로 들어가는 단차부는, 예컨대 외벽의 전체 직경의 변화 없이, 외벽 두께의 감소를 포함할 수 있고, 그리고/또는 외벽으로부터 나가는 단차부는, 예컨대 외벽의 전체 직경의 변화 없이, 외벽 두께의 증가를 포함할 수 있다.
제 1 및 제 2 허브와 제 1 및 제 2 외벽은 원통형인 전체 형태를 포함할 수 있다. 이는, 실질적으로 원통형인 전체 형태는 예컨대 입방형인 전체 형태 보다 더 적은 공간을 차지할 수 있음에 따라 유리할 수 있다. 공통 유동 경로는 실질적으로 환형이고, 제 1 및/또는 제 2 허브와 제 1 및/또는 제 2 외벽 사이에서 예컨대 제 1 및/또는 제 2 허브 주위에 연장된다.
제 1 허브는 임펠러의 외경에 실질적으로 대응하는 외경을 포함할 수 있다. 이는, 사용시에 임펠러로부터 공통 유동 경로로 가는 공기의 원활한 이동을 촉진시킬 수 있음에 따라 유리할 수 있다.
체결기는 예컨대 제 1 및 제 2 허브의 외경으로부터 떨어진 위치에서 제 1 허브와 제 2 허브 사이에 연장되어 있을 수 있다. 이는 체결기가 공통 유동로로부터 제거되는 것을 보장할 수 있음에 따라 유리할 수 있고, 체결기가 사용시에 공통 유동로를 통과하는 공기 흐름을 방해하는 것을 방지할 수 있다. 이는, 제 1 및 제 2 확산기 스테이지를 연결하기 위해 예컨대 외벽으로부터 반경 방향 외측으로 연장되어 있는 추가적인 부품이 필요 없음에 따라 제 1 및 제 2 확산기 스테이지가 가능한 한 작은 점유 면적을 갖는 것을 보장할 수 있다.
체결기는 기계적 체결기, 예컨대, 스크류 또는 볼트 등을 포함할 수 있다. 기계적 체결기의 사용은 예컨대 접착제의 사용에 대해 유리할 수 있는데, 접착제를 사용하면, 접착제가 제조 중에 공통 유동 경로 안으로 들어갈 수 있기 때문이다.
압축기는 예컨대 복수의 위치에서 제 1 허브와 제 2 허브 사이에서 연장되어 있는 복수의 체결기를 포함할 수 있다. 이는 단일 체결기 보다 더 큰 정도로 제 1 및 제 2 확산기 스테이지의 분리를 억제할 수 있음에 따라 유리할 수 있다.
제 1 확산기 스테이지는, 제 2 확산기 스테이지의 대응하는 돌출부 및/또는 오목부를 수용하기 위한 오목부 및/또는 돌출부를 포함할 수 있다. 제 1 및/또는 제 2 허브는 실질적으로 원통형이고, 제 2 및/또는 제 1 확산기 스테이지, 예컨대 제 2 및/또는 제 1 허브는, 제 1 및/또는 제 2 허브의 중공 내부 안으로 연장되는 위치 지정 돌출부를 포함할 수 있다. 이는, 위치 지정 돌출부는 제 1 및 제 2 확산기 확산기 스테이지 사이의 접촉 면적을 증가시킬 수 있고 또한 예컨대 사용시에 제 1 및/또는 제 2 확산기 스테이지에 가해지는 힘을 더 고르게 분산시키는 작용을 할 수 있음에 따라 유리할 수 있다. 예컨대, 압축기의 길이 방향 축선에 실질적으로 직교하는 축선에 대한 굽힘력이 제 1 및/또는 제 2 확산기 스테이지에 가해지면, 위치 지정 돌출부가 허브의 내부와 접촉하여 가해지는 힘을 더 잘 분산시키고 또한 제 1 및/또는 제 2 확산기 스테이지의 분리를 억제할 수 있다. 이는, 오목부와 돌출부의 조합이 제 1 및 제 2 확산기 스테이지 사이의 계면에서 래비런스(labyrinth) 시일을 형성하여 공기 흐름이 사용시에 제 1 및 제 2 확산기 스테이지 사이의 계면에서 누출되는 것을 방지할 수 있음에 따라 유리할 수 있다.
위치 지정 돌출부는 제 2 및/또는 제 1 허브의 실질적으로 전체 원주 주위에 연장되어 있을 수 있다. 이는, 제 1 및 제 2 확산기 스테이지 사이의 접촉 면적을 최대화할 수 있고 또한 예컨대 사용시에 제 1 및/또는 제 2 확산기 스테이지에 가해지는 힘을 더 고르게 분산시키는 작용을 할 수 있음에 따라 유리할 수 있다. 이는 래비런스 시일이 제 1 및 제 2 확산기 스테이지 사이의 실질적으로 전체 계면 주위에 형성될 수 있음에 따라 유리할 수 있다.
제 1 및 제 2 확산기 스테이지 사이의 계면에서 제 1 및/또는 제 2 허브와 제 1 및/또는 제 2 외벽의 표면은 모따기된 또는 라운딩된 가장자리를 포함할 수 있다. 이는 공통 유동 경로로부터 날카로운 가장자리를 제거하고 그래서 공통 유동 경로 내에서의 난류 공기 흐름 및/또는 유동 분리를 억제할 수 있음에 따라 유리할 수 있다.
제 2 확산기 스테이지는 제 1 확산기 스테이지의 외경 보다 작은 외경을 포함할 수 있다. 이는, 공차, 예컨대, 개별적인 부품의 조합으로 인해 생기는 공차 적층이 고려될 때에도 제 2 확산기 스테이지가 제 1 확산기 스테이지의 반경 방향 외측으로 연장되지 않는 것을 보장하고 또한 압축기의 반경 방향 치수가 제 2 확산기 스테이지의 제공으로 증가되지 않는 것을 보장할 수 있음에 따라 유리할 수 있다.
제 1 확산기 스테이지는, 제 2 확산기 스테이지의 대응하는 제 2 회전 방지 오목부 및/또는 돌출부와 결합하는 제 1 회전 방지 돌출부 및/또는 오목부를 포함할 수 있다. 이는 사용시에 제 1 및 제 2 확산기 스테이지 사이의 상대 회전을 방지할 수 있음에 따라 유리할 수 있다. 회전 방지 돌출부 및/또는 오목부는 제 1 및/또는 제 2 확산기 스테이지의 대응하는 허브에 형성될 수 있다.
제 2 확산기 스테이지는 제 1 확산기 스테이지의 하류에 위치될 수 있다. 압축기는 제 2 확산기 스테이지의 하류에 위치되는 제 3 확산기 스테이지를 포함할 수 있고, 예컨대, 어떤 원하는 수의 확산기 스테이지라도 포함할 수 있으며, 추가의 확산기 스테이지가 이전의 확산기 스테이지의 하류에 차례 대로 위치된다. 개별적인 확산기 스테이지는 사실 모듈형 확산기 시스템을 제공할 수 있고, 이러한 시스템은 원하는 흐름 결과를 얻기 위해 확산기 스테이지의 더 다양한 조합을 가능하게 해준다.
제 3 확산기 스테이지는 예컨대 확산기 스테이지가 서로에 연결될 수 있게 해주는 부착 특징에 대해 제 2 확산기 스테이지와 유사한 특징을 포함할 수 있다. 제 2 확산기 스테이지는 제 3 확산기 스테이지의 위치 지정 돌출부를 수용하는 오목부, 예컨대, 중공의 제 2 허브를 포함할 수 있고, 그 반대도 가능하다. 제 3 확산기 스테이지는 제 1 및 제 2 확산기 스테이지를 연결하는 동일한 체결기에 의해 제 1 및 제 2 확산기 스테이지에 연결될 수 있다. 예컨대, 체결기는 제 1 및 제 3 확산기 스테이지 사이에서 연장될 수 있다.
압축기의 확산기 스테이지를, 이하, 인접하는 확산기 스테이지에 대해, 또는 전체 확산기 스테이지의 배치에 대해 상류 또는 하류 확산기 스테이지라고 할 수 있다.
하류 확산기 스테이지는 상류 확산기 스테이지 보다 많은 수의 확산기 블레이드를 포함할 수 있다. 예컨대, 제 2 확산기 스테이지는 제 1 확산기 스테이지 보다 많은 수의 확산기 블레이드를 포함할 수 있고, 그리고/또는 제 3 확산기 스테이지는 제 2 확산기 스테이지 보다 많은 수의 확산기 블레이드를 포함할 수 있다. 현재 바람직한 실시 형태에서, 제 1 확산기 스테이지는 11개의 확산기 블레이드를 포함할 수 있고, 제 2 확산기 스테이지는 19개의 확산기 블레이드를 포함할 수 있으며, 그리고 제 3 확산기 스테이지는 25 - 33개의 확산기 블레이드를 포함할 수 있다. 다른 현재 바람직한 실시 형태에서, 제 1 확산기 스테이지는 11개의 확산기 블레이드를 포함할 수 있고, 제 2 확산기 스테이지는 23개의 확산기 블레이드를 포함할 수 있으며, 그리고 제 3 확산기 스테이지는 23개의 확산기 블레이드를 포함할 수 있다.
블레이드 입구 각도는 확산기 스테이지 간에 다를 수 있다. 하류 확산기 스테이지는 상류 확산기 스테이지 보다 작은 블레이드 입구 각도를 포함할 수 있다. 예컨대, 제 2 확산기 스테이지는 제 1 확산기 스테이지 보다 작은 블레이드 입구 각도를 포함할 수 있으며 그리고/또는 제 3 확산기 스테이지는 제 2 확산기 스테이지 보다 작은 블레이드 입구 각도를 포함할 수 있다. 이는 확산기 스테이지는 공기 흐름을 임펠러의 출구에서의 반경 방향으로부터 확산기 스테이지의 출구에서의 축방향으로 점진적으로 전환시킬 수 있음에 따라 유리할 수 있다. 블레이드 입구 각도는 압축기의 중심 길이 방향 축선에 평행한 선과 확산기 블레이드의 선두 가장자리에서 그 확산기 블레이드의 캠버(camber) 곡선에 접하는 선 사이의 각도를 포함할 수 있다.
블레이드 출구 각도는 확산기 스테이지 간에 다를 수 있다. 하류 확산기 스테이지는 상류 확산기 스테이지 보다 작은 블레이드 출구 각도를 포함할 수 있다. 예컨대, 제 2 확산기 스테이지는 제 1 확산기 스테이지 보다 작은 블레이드 출구 각도를 포함할 수 있으며 그리고/또는 제 3 확산기 스테이지는 제 2 확산기 스테이지 보다 작은 블레이드 출구 각도를 포함할 수 있다. 이는 확산기 스테이지가 공기 흐름을 임펠러의 출구에서의 반경 방향으로부터 확산기 스테이지의 출구에서의 축방향으로 점진적으로 전환시킬 수 있음에 따라 유리할 수 있다. 블레이드 출구 각도는 압축기의 중심 길이 방향 축선에 평행한 선과 확산기 블레이드의 후미 가장자리에서 그 확산기 블레이드의 캠버 곡선에 접하는 선 사이의 각도를 포함할 수 있다.
상류 확산기 스테이지는 인접하는 하류 확산기 스테이지의 블레이드 입구 각도 보다 작은 블레이드 출구 각도를 포함할 수 있다. 예컨대, 제 1 확산기 스테이지는 제 2 확산기 스테이지의 블레이드 입구 각도 보다 작은 블레이드 출구 각도를 포함할 수 있으며 그리고/또는 제 2 확산기 스테이지는 제 3 확산기 스테이지의 블레이드 입구 각도 보다 작은 블레이드 출구 각도를 포함할 수 있다. 이는 흐름이 후미 가장자리에 도달하기 전에 블레이드로부터 분리되는 경향이 있음에 따라 유리할 수 있다. 따라서, 상류 확산기 스테이지의 블레이드 출구 각도를 인접한 하류 확산기 스테이지의 블레이드 입구 각도 보다 작게 함으로써, 상류 확산기 스테이지를 떠나는 공기는, 예컨대, 상류 확산기 스테이지의 블레이드 출구 각도가 인접한 하류 확산기 스테이지의 블레이드 입구 각도 이상인 경우 보다 하류 확산기 스테이지의 블레이드 입구 각도에 더 가깝게 일치하는 각도로 있을 수 있다. 이는 공기 흐름이 사용시에 제 1 확산기 스테이지로부터 제 2 확산기 스테이지로 이동할 때 유동 분리를 방지할 수 있다.
최하류 확산기 스테이지는 음의 블레이드 출구 각도를 포함할 수 있다. 예컨대, 제 3 확산기 스테이지는 음의 블레이드 출구 각도를 포함할 수 있다. 이는 흐름이 후미 가장자리에 도달하기 전에 블레이드로부터 분리되는 경향이 있음에 따라 유리할 수 있다. 따라서, 블레이드는 후미 가장자리 전에 압축기의 중심 길이 방향 축선에 평행한 방향으로 있을 수 있음에 따라, 최하류 확산기 스테이지가 음의 블레이드 출구 각도를 포함하게 함으로써, 그 최하류 확산기 스테이지를 떠나는 공기는 압축기의 중심 길이 방향 축선에 실질적으로 평행한 방향으로, 예컨대, 실질적인 축방향으로 흐를 수 있다. 음의 블레이드 출구 각도는, 후미 가장자리에서 캠버 곡선에 접하는 선이 선두 가장자리에서 캠버 곡선에 접하는 선의 기울기의 방향의 반대 방향으로 기울어져 있는 것에 대응한다.
제 1 확산기 스테이지는 60 - 75°의 블레이드 입구 각도를 포함할 수 있다. 제 1 확산기 스테이지는 63 - 75°의 블레이드 입구 각도를 포함할 수 있다. 제 1 확산기 스테이지는 64 - 73°의 블레이드 입구 각도를 포함할 수 있다. 제 1 확산기 스테이지는 20 - 50°의 블레이드 출구 각도를 포함할 수 있다. 제 1 확산기 스테이지는 25 - 47°의 블레이드 출구 각도를 포함할 수 있다.
제 2 확산기 스테이지는 40 - 60°의 블레이드 입구 각도를 포함할 수 있다. 제 2 확산기 스테이지는 46 - 56°의 블레이드 입구 각도를 포함할 수 있다. 제 2 확산기 스테이지는 5 - 30°의 블레이드 출구 각도를 포함할 수 있다. 제 2 확산기 스테이지는 8 - 26°의 블레이드 출구 각도를 포함할 수 있다.
제 3 확산기 스테이지는 20 - 30°의 블레이드 입구 각도를 포함할 수 있다. 제 3 확산기 스테이지는 24 - 28°의 블레이드 입구 각도를 포함할 수 있다. 제 3 확산기 스테이지는 -10 내지 10°의 블레이드 출구 각도를 포함할 수 있다. 제 3 확산기 스테이지는 -7 내지 7°의 블레이드 출구 각도를 포함할 수 있다.
엇갈림 각도는 확산기 스테이지 간에 다를 수 있다. 하류 확산기 스테이지는 상류 스테이지의 엇갈림 각도 보다 작은 엇갈림 각도를 포함할 수 있다. 예컨대, 제 2 확산기 스테이지는 제 1 확산기 스테이지의 엇갈림 각도 보다 작은 엇갈림 각도를 포함할 수 있으며 그리고/또는 제 3 확산기 스테이지는 제 2 확산기 스테이지의 엇갈림 각도 보다 작은 엇갈림 각도를 포함할 수 있다. 이는 확산기 스테이지는 공기 흐름을 임펠러의 출구에서의 반경 방향으로부터 확산기 스테이지의 출구에서의 축방향으로 점진적으로 전환시킬 수 있음에 따라 유리할 수 있다. 엇갈림 각도는 압축기의 중심 길이 방향 축선에 평행한 선과 확산기 블레이드의 선두 가장자리와 후미 가장자리 사이에 연장되어 있는 선 사이의 각도, 예컨대, 압축기의 중심 길이 방향 축선에 평행한 선과 확산기 블레이드의 현 사이의 각도를 포함할 수 있다.
제 1 확산기 스테이지는 65 - 65°의 엇갈림 각도를 포함할 수 있다. 제 1 확산기 스테이지는 52 - 63°의 엇갈림 각도를 포함할 수 있다. 제 2 확산기 스테이지는 25 - 45°의 엇갈림 각도를 포함할 수 있다. 제 2 확산기 스테이지는 27 - 40°의 엇갈림 각도를 포함할 수 있다. 제 3 확산기 스테이지는 15 - 25°의 엇갈림 각도를 포함할 수 있다. 제 3 확산기 스테이지는 17 - 23°의 엇갈림 각도를 포함할 수 있다.
최대 블레이드 두께는 확산기 스테이지 간에 다를 수 있다. 하류 확산기 스테이지는 상류 확산기 스테이지의 최대 블레이드 두께 보다 작은 최대 블레이드 두께를 포함할 수 있다. 예컨대, 제 2 확산기 스테이지는 제 1 확산기 스테이지 보다 작은 최대 블레이드 두께를 포함할 수 있으며 그리고/또는 제 3 확산기 스테이지는 제 2 확산기 스테이지 보다 작은 최대 블레이드 두께를 포함할 수 있다.
블레이드 현 길이는 확산기 스테이지 간에 다를 수 있다. 예컨대, 제 2 확산기 스테이지는 제 1 확산기 스테이지의 현 길이 보다 작은 현 길이를 포함할 수 있으며 그리고/또는 제 3 확산기 스테이지는 제 2 확산기 스테이지의 현 길이 보다 작은 현 길이를 포함할 수 있다.
블레이드 현절비는 확산기 스테이지 간에 다를 수 있다. 예컨대, 제 2 확산기 스테이지는 제 1 확산기 스테이지 보다 큰 블레이드 현절비를 포함할 수 있으며 그리고/또는 제 3 확산기 스테이지는 제 2 확산기 스테이지 보다 작은 블레이드 현절비를 포함할 수 있다.
확산기 스테이지의 개별 블레이드의 특성은 반경 방향으로 변할 수 있다. 예컨대, 확산기 스테이지의 각 개별 블레이드는 반경 방향으로 변하는 단면 형상을 포함할 수 있다. 다음과 같은 블레이드 특성의 조합이 반경 방향으로 변할 수 있다: 엇갈림 각도; 블레이드 입구 각도; 블레이드 출구 각도; 블레이드 두께; 현 길이; 현절비; 선두 가장자리 스윕(sweep); 후미 가장자리 스윕; 허브에서의 경사; 및 쉬라우드에서의 경사.
제 2 및/또는 제 3 확산기 스테이지의 블레이드는 제 2 및/또는 제 3 확산기 스테이지의 실질적으로 전체 축방향 연장을 따라, 예컨대, 압축기의 중심 길이 방향 축선에 평행한 방향으로 확산기 스테이지의 실질적으로 전체를 따라 연장되어 있을 수 있다. 이는 공기 흐름이 안내되는 길이를 증가시킬 수 있으므로 유리할 수 있다.
임펠러는 혼합류 임펠러, 예컨대 축방향 성분과 반경 방향 성분 둘 다를 갖는 공기를 출력하는 임펠러를 포함할 수 있다.
확산기 어셈블리는 축류 확산기 어셈블리, 예컨대, 공기 흐름을 실질적인 반경 방향으로부터 실질적인 축방향으로 전환시키는 확산기 어셈블리를 포함할 수 있다.
본 발명의 확산기 스테이지는 모듈 특성을 포함할 수 있는데, 이는 예컨대 상이한 구성의 확산기 스테이지가 압축기의 요망되는 작동 특성에 따라 조립될 수 있게 해준다.
압축기는 진공 청소기용 압축기를 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 양태에 따르면, 본 발명의 제 1 양태에 따른 압축기를 포함하는 진공 청소기가 제공된다.
본 발명의 다른 양태에 따르면, 압축기용 확산기 어셈블리가 제공되며, 이 확산기 어셈블리는 제 1 확산기 스테이지 및 제 2 확산기 스테이지를 포함하고, 제 1 및 제 2 확산기 스테이지는 체결기에 의해 서로에 연결되는 개별적인 부품을 포함한다.
본 발명의 양태의 바람직한 특징은 적절하다면 본 발명의 다른 양태에도 동등하게 적용될 수 있다.
본 발명을 더 잘 이해하기 위해 그리고 본 발명이 어떻게 실시될 수 있는지를 더 명확히 보여주기 위해, 이제 본 발명을 다음 도면을 참조하여 예시적으로 설명할 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 압축기의 분해 사시도이다.
도 2는 도 1의 압축기의 회전자 어셈블리의 분해 사시도이다.
도 3은 도 1의 압축기의 고정자 코어 어셈블리의 분해 사시도이다.
도 4는 도 1의 압축기의 중심 길이 방향 축선을 따라 취한 도 1의 압축기의 단면도이다.
도 5a는 도 1의 압축기의 확산기 어셈블리의 제 1 확산기 스테이지의 전방 사시도이다.
도 5b는 도 1의 압축기의 확산기 어셈블리의 제 1 확산기 스테이지의 후방 사시도이다.
도 6a는 도 1의 압축기의 확산기 어셈블리의 제 2 확산기 스테이지의 전방 사시도이다.
도 6b는 도 1의 압축기의 확산기 어셈블리의 제 2 확산기 스테이지의 후방 사시도이다.
도 7a는 도 1의 압축기의 확산기 어셈블리의 제 3 확산기 스테이지의 전방 사시도이다.
도 7b는 도 1의 압축기의 확산기 어셈블리의 제 3 확산기 스테이지의 후방 사시도이다.
도 8은 도 5 내지 7의 확산기 스테이지의 블레이드의 파라미터를 나타내는 제 1 표이다.
도 9는 도 5 내지 7의 확산기 스테이지의 블레이드의 파라미터를 나타내는 제 2 표이다.
도 10a는 도 1의 압축기의 중심 길이 방향 축선을 따라 취한 도 1의 압축기의 확산기 어셈블리의 제 1 단면도이다.
도 10b는 도 10a의 압축기의 확산기 어셈블리의 조립을 나타내는 개략적인 사시도이다.
도 11a는 일부분이 제거되어 있는 도 1의 확산기 어셈블리의 정면도이다.
도 11b는 도 11a에서 제거된 부분에 대응하는, 도 1의 압축기의 확산기 어셈블리의 제 2 단면도이다.
도 12a는 대응하는 확산기 스테이지의 허브에서 취해진, 도 1의 압축기의 제1, 제 2 및 제 3 확산기 스테이지의 블레이드 어셈블리를 통과한 개략적인 단면도이다.
도 12b는 블레이드의 반경 방향 거리를 따른 중간점에서 취해진, 도 1의 압축기의 제1, 제 2 및 제 3 확산기 스테이지의 블레이드 어셈블리를 통과한 개략적인 단면도이다.
도 12c는 대응하는 확산기 스테이지의 외벽에서 취해진, 도 1의 압축기의 제1, 제 2 및 제 3 확산기 스테이지의 블레이드 어셈블리를 통과한 개략적인 단면도이다.
도 13은 도 1의 압축기의 확산기 스테이지에 대한 블레이드 파라미터를 나타내는 개략도이다.
도 14는 도 1의 압축기에 대한 유량에 따른 압력 상승을 나타내는 그래프이다.
도 15는 도 1의 압축기에 대한 유량에 따른 흡입력을 나타내는 그래프이다.
도 16은 도 1의 압축기를 포함하는 진공 청소기의 사시도이다.
도 17은 도 1의 압축기와 함께 사용되는 확산기 어셈블리의 분해 사시도이다.
도 18은 도 17의 확산기 스테이지의 블레이드의 파라미터를 나타내는 제 1 표이다.
도 19는 도 17의 확산기 스테이지의 블레이드의 파라미터를 나타내는 제 2 표이다.
도 1은 본 발명의 일 실시 형태에 따른 압축기(10)의 분해 사시도를 나타낸다. 어떤 구성품, 예컨대, 제어 전자 장치 및 외부 하우징은 명료성을 위해 나타나 있지 않다. 압축기(10)는 회전자 어셈블리(12), 프레임(14) 및 4개의 고정자 어셈블리(16, 18, 20, 22)를 포함한다. 압축기(10)가 조립될 때, 회전자 어셈블리(12)는 프레임(14) 내부에 위치 및 장착되고, 고정자 코어 어셈블리(16, 18, 20, 22)는 프레임(14)에 있는 각각의 슬롯에 위치된다. 예컨대, 고정자 코어 어셈블리(16)는 프레임(14)에 있는 슬롯(24) 안에 위치된다. 프레임(14)은 일체형 구성일 수 있는데, 예컨대, 단일체로 몰딩될 수 있고, 도 4에 나타나 있는 바와 같은 임펠러(42)를 덮는 임펠러 쉬라우드(26)를 포함한다. 압축기(10)는 또한 확산기 어셈블리(28)를 포함한다.
도 2는 회전자 어셈블리(12)의 분해 사시도를 나타낸다. 이 회전자 어셈블리(12)는 회전자 코어 영구 자석(32)이 장착되는 축(30), 제 1 평형 링(34) 및 제 2 평형 링(36)을 포함한다. 회전자 어셈블리(12)가 조립될 때, 한쌍의 베어링(38, 40)이 코어(32)와 평형 링(34, 36)의 각 측에서 축(30)에 장착된다. 임펠러(42)가 축(30)의 한 단부에 장착되고, 센서 자석(44)이 다른 단부에 장착된다.
도 3은 고정자 코어 어셈블리(50)의 분해 사시도이다. 이 고정자 코어 어셈블리(50)는 도 1에 나타나 있는 고정자 코어 어셈블리(16, 18, 20, 22) 중의 어떤 것이라도 될 수 있다. 고정자 코어 어셈블리(50)는 C-형 고정자 코어(52), C-형 보빈 부분(54) 및 제 2 C-형 보빈 부분(66)을 포함한다.
고정자 코어(52)는 후방부(58), 제 1 아암(60) 및 제 2 아암(62)을 포함한다. 아암(60, 62) 각각은 고정자 코어(52)의 외면에서 각각의 돌출부(64, 66)를 포함한다. 이들 돌출부(64, 66)는 고정자 코어(52)의 축방향 길이를 따라 연장되어 있다.
제 1 보빈 부분(54)은 제 1 슬롯(68)을 형성하는 아암을 포함한다. 유사하게, 제 2 보빈 부분(56)은 제 2 슬롯(70)을 형성하는 아암을 포함한다. 보빈 부분(54, 56)은, 조립시에, 슬롯(68, 70)이 고정자 코어(52)의 후방부를 수용하도록 고정자 코어(52) 상으로 슬라이딩한다. 보빈 부분(54, 56)은 대체로 H-형 단면을 가지고 있으며, 그래서, 고정자 권선(도 1에 나타나 있음)이 조립된 고정자 코어 어셈블리의 보빈 부분 주위에 또한 그래서 고정자 코어(52)의 후방부 주위에 감길 수 있다.
도 4는 회전자 어셈블리(12)의 회전 축선을 포함하는 평면을 통과한 조립된 압축기(10)의 단면을 나타낸다. 알 수 있는 바와 같이, 회전자 어셈블리(12)의 베어링(38, 40)은 프레임(14)에 직접 또한 그 내부에 장착된다. 고정자 코어 어셈블리(16, 20)는 또한 프레임(14)에 있는 각각의 슬롯 안으로 삽입되어 있는 것으로 나타나 있다. 알 수 있는 바와 같이, 각 고정자 코어 어셈블리(16, 18, 20, 22)에서 보빈 부분(54, 56)이 고정자 코어(52)의 후방부(58)를 둘러싼다.
확산기 어셈블리(28)가 도 10 및 11에 단독으로 나타나 있고, 제 1 확산기 스테이지(100), 제 2 확산기 스테이지(200) 및 제 3 확산기 스테이지(300)를 포함한다. 각 확산기 스테이지(100, 200, 300)는 개별적인 부품이고, 개별적인 사출 성형 공정에서 개별적으로 몰딩되며, 확산기 스테이지(100, 200, 300)는 3개의 스크류(108)에 의해 함께 결합된다.
제 1 확산기 스테이지(100)는 임펠러(42)의 하류에서 제 2 확산기 스테이지(200)의 상류에 위치된다. 제 2 확산기 스테이지(200)는 제 1 확산기 스테이지(100)의 하류에서 제 3 확산기 스테이지(300)의 상류에 위치된다. 제 3 확산기 스테이지(300)는 제 2 확산기 스테이지(200)의 하류에 위치된다. 확산기 스테이지(100, 200, 300)의 이러한 배치는 도 4 및 10에서 볼 수 있다. 제 1 확산기 스테이지(100)를 최상류 확산기 스테이지라고 할 수 있고, 제 3 확산기 스테이지(300)를 최하류 확산기 스테이지라고 할 수 있다.
제 1 확산기 스테이지(100), 제 2 확산기 스테이지(200) 및 제 3 확산기 스테이지(300)는 도 5, 6 및 7에서 각각 단독으로 볼 수 있다.
제 1 확산기 스테이지(100)는 제 1 허브(110), 제 1 외벽(112) 및 복수의 제1 블레이드(114)를 포함한다. 제 1 확산기 스테이지(100)는 축방향으로, 예컨대, 압축기(10)의 중심 길이 방향 축선에 평행한 방향으로 14.9085mm의 길이를 갖는다. 제 1 허브(110)는 실질적으로 원통형이고 또한 실질적으로 중공이며, 폐쇄된 상류 단부(116)와 개방된 하류 단부(118)를 갖는다. 도 4에서 볼 수 있는 바와 같이, 제 1 허브(110)는 임펠러(42)의 외경에 실질적으로 일치는 외경을 갖는다.
제 1 허브(110)의 중공 내부에는 3개의 스크류 수용 스피곳(120) 및 주 세트의 회전 방지 돌출부(122)가 위치되어 있다. 3개의 스크류 수용 스피곳(120) 각각은 대응하는 스크류(108)를 수용하도록 성형 및 치수 결정되어 있고, 제 1 허브(110) 주위에 고르게 이격되어 있는데, 예컨대, 120°간격으로 이격되어 있다. 주 세트의 회전 방지 돌출부(122)는, 제 2 확산기 스테이지(104)의 제 2 허브(202)의 대응하는 보조 회전 방지 오목부(216) 안에 수용되도록 성형 및 치수 결정되어 있다.
제 1 외벽(112)은 실질적으로 원통형이고, 제 1 허브(110) 주위에 환형으로 연장되어 있다. 복수의 제 1 블레이드(114)는 제 1 허브(110)와 제 1 외벽(112) 사이에 연장되어 있고, 인접하는 블레이드(114) 사이에서 복수의 제 1 유동로(124)를 형성한다. 도 5a 및 5b에 나타나 있는 실시 형태에서, 복수의 제 1 블레이드(114)는 11개의 블레이드를 포함한다. 복수의 제 1 블레이드(114)의 기하학적 구조는 아래에서 도 8 및 9를 참조하여 더 설명할 것이다.
제 2 확산기 스테이지(200)는 제 2 허브(202), 제 2 외벽(204) 및 복수의 제2 블레이드(206)를 포함한다. 제 2 확산기 스테이지(200)는 축방향으로, 예컨대, 압축기(10)의 중심 길이 방향 축선에 평행한 방향으로 7.69mm의 길이를 갖는다. 제 2 허브(202)는 실질적으로 원통형이고 또한 실질적으로 중공이며, 폐쇄된 상류 단부(208)와 개방된 하류 단부(210)를 갖는다.
제 2 허브(202)는 상류 단부(208)로부터 직립해 있는 환형 벽(212)을 포함한다. 환형 벽(212)은 실질적으로 제 2 허브(202)의 전체 원주 주위에 연장되어 있다. 환형 벽(212)은 제 2 허브(202)의 원주로부터 내측으로 이격되어 있어, 제 2 허브(202)는 제 1 허브(110)와 결합하기 위한 어깨부(214)를 포함한다. 환형 벽(212)은, 제 1 허브(110)의 중공 내부에, 즉 개방된 하류 단부(118) 내부에 수용되도록 성형 및 치수 결정된다.
환형 벽(212)은 보조 회전 방지 오목부(216)를 포함하고, 이 오목부는 제 1 허브(110)의 대응하는 주 회전 방지 돌출부(122)를 수용하도록 성형 및 치수 결정된다. 제 2 허브(202)는 3개의 스크류 수용 관통 구멍(218)을 포함하고, 이들 구멍은, 제 2 허브(202) 주위에 고르게 이격되어 있는데, 예컨대, 120°간격으로 이격되어 있다. 3개의 스크류 수용 관통 개구(218) 각각은 대응하는 스크류(108)를 수용하도록 성형 및 치수 결정된다. 보조 회전 방지 오목부(216)는 제 1 확산기 스테이지(100)와 제 2 확산기 스테이지(200)를 적절히 정렬하기 위해 사용될 수 있고, 그래서 스크류 수용 스피곳(120)은 스크류 수용 관통 구멍(218)과 정렬된다.
도 10에서 볼 수 있는 바와 같이, 제 2 허브(202)는 제 1 허브(110)의 외경에 실질적으로 일치하는 외경을 갖는다. 예컨대, 도 10a에서 볼 수 있는 바와 같이, 제 2 외벽(204)은 제 1 외벽(112) 보다 약간 작은 외경을 갖는다.
스크류 수용 관통 구멍(218)은 제 2 허브(202)의 전체를 통해 연장되어 있고, 보조 스크류 수용 스피곳(220)은 제 2 허브(202)의 중공 부분에 있는 관통 구멍(218) 주위에 형성되는데, 예컨대, 제 2 허브(202)의 개방된 하류 단부(210)에 형성된다. 보조 회전 방지 돌출부(222)는 제 2 허브(202)의 중공 부분에 위치되며, 제 3 확산기 스테이지(300)의 제 3 회전 방지 오목부(316)에 수용되도록 성형 및 치수 결정된다.
제 2 외벽(204)은 실질적으로 원통형이고, 제 2 허브(202) 주위에 환형으로 연장되어 있다. 복수의 제 2 블레이드(206)는 제 2 허브(202)와 제 2 외벽(204) 사이에 연장되어 있고, 인접하는 블레이드(206) 사이에서 복수의 제 2 유동로(224)를 형성한다. 도 6a 및 6b에 나타나 있는 실시 형태에서, 복수의 제 2 블레이드(206)는 19개의 블레이드를 포함한다. 복수의 제 2 블레이드(206)의 기하학적 구조는 아래에서 도 8 및 9를 참조하여 더 설명할 것이다.
제 3 확산기 스테이지(300)는 제 3 허브(302), 제 3 외벽(304) 및 복수의 제3 블레이드(306)를 포함한다. 제 3 확산기 스테이지(300)는 축방향으로, 예컨대, 압축기(10)의 중심 길이 방향 축선에 평행한 방향으로 5.88 mm의 길이를 갖는다. 제 3 허브(302)는 실질적으로 원통형이고 또한 실질적으로 중공이며, 폐쇄된 상류 단부(308)와 개방된 하류 단부(310)를 갖는다.
도 7a에서 볼 수 있는 바와 같이, 폐쇄된 상류 단부(308)는 원통형 돌출부(312)와 어깨부(314)에 의해 형성되며, 그래서 제 3 확산기 스테이지의 전체적인 형태는 보터 햇(boater hat)의 형태에 실질적으로 일치한다.
원통형 돌출부(312)는 제 2 허브(202)의 중공 내부에, 즉 제 2 허브(202)의 개방된 하류 단부(210) 내부에 수용되도록 성형 및 치수 결정된다. 원통형 돌출부는 제 2 확산기 스테이지(200)의 보조 회전 방지 돌출부(222)를 수용하기 위한 제 3 회전 방지 오목부(316)를 포함한다. 어깨부(314)는 제 2 허브(202)와 결합하도록 성형 및 치수 결정되며, 어깨부(314)는 제 2 허브(202)의 외경에 실질적으로 일치하는 외경을 갖는다.
제 3 허브(302)는 3개의 스크류 수용 관통 구멍(318)을 포함하고, 이들 구멍은, 제 3 허브(302) 주위에 고르게 이격되어 있는데, 예컨대, 120°간격으로 이격되어 있다. 3개의 스크류 수용 관통 구멍(318) 각각은 대응하는 스크류(108)를 수용하도록 성형 및 치수 결정된다. 제 3 회전 방지 오목부(316)는 제 2 확산기 스테이지(200)와 제 3 확산기 스테이지(300)를 적절히 정렬하기 위해 사용될 수 있고, 그래서 제 2 허브(200)의 스크류 수용 관통 구멍(218)은 제 3 허브(300)의 스크류 수용 관통 구멍(318)과 정렬된다.
도 10에서 볼 수 있는 바와 같이, 제 3 허브(302)는 제 1 허브(110)의 외경 및 제 2 허브(203)의 외경에 실질적으로 일치하는 외경을 갖는다.
스크류 수용 관통 구멍(318)은 제 3 허브(302)의 전체를 통해 연장되어 있고, 제 3 스크류 수용 스피곳(320)이 제 3 허브(302)의 중공 부분의 관통 구멍(318) 주위에 형성되는데, 예컨대, 제 3 허브(302)의 개방된 하류 단부(310)에 형성된다. 확산기 어셈블리(28)가 조립될 때 제 3 스크류 수용 스피곳(320)의 끝면은 스크류(108)의 헤드와 상호 접속한다.
제 3 외벽(304)은 실질적으로 원통형이고, 제 3 허브(302) 주위에 환형으로 연장되어 있다. 복수의 제 3 블레이드(306)는 제 3 허브(302)와 제 3 외벽(304) 사이에 연장되어 있고, 인접하는 블레이드(306) 사이에서 복수의 제 3 유동로(324)를 형성한다. 도 7a 및 7b에 나타나 있는 실시 형태에서, 복수의 제 3 블레이드(306)는 25개의 블레이드를 포함한다. 복수의 제 3 블레이드(306)의 기하학적 구조는 아래에서 도 8 및 9를 참조하여 더 설명할 것이다.
위에서 언급한 바와 같이, 각 확산기 스테이지(100, 200, 300)는 개별적인 부품이고, 예컨대 개별적인 사출 성형 공정에서 개별적으로 몰딩되며, 도 10b에 나타나 있는 바와 같이, 확산기 스테이지(100, 200, 300)는 3개의 스크류(108)에 의해 함께 결합된다. 제 1 확산기 스테이지(100), 제 2 확산기 스테이지(200) 및 제 3 확산기 스테이지(300)를 포함하는 확산기 어셈블리(28)를 통과한 단면이 도 10 및 11에 나타나 있다.
확산기 어셈블리(28)가 조립된 구성으로 있으면, 복수의 제 1 블레이드(114), 복수의 제 2 블레이드(206) 및 복수의 제 3 블레이드(306)로 형성되는 복수의 제 1 유동로(124), 제 2 유동로(224) 및 제 3 유동로(324)는, 확산기 어셈블리(28)를 통과하는 공통 유동 경로(도 10에서 화살표(A)로 나타나 있음)를 함께 형성한다. 도 10a에 보는 바와 같이, 복수의 제 1 유동로(124), 제 2 유동로(224) 및 제 3 유동로(324) 각각은 그의 길이를 따라 약간 발산되어 있고, 그래서, 유동로(124, 224, 324)를 통과하는 공기 흐름의 속도가 감소되는데, 이는 음향적 이점을 줄 수 있다.
제 1 확산기 스테이지(100), 제 2 확산기 스테이지(200) 및 제 3 확산기 스테이지(300)는 개별적인 부품으로 형성되고 또한 플라스틱 재료로 형성된다. 그래서, 복수의 제 1 블레이드(114), 복수의 제 2 블레이드(206) 및 복수의 제 3 블레이드(306)에 대해, 예컨대, 단일 몰딩 공정을 사용하여 확산기 어셈블리(28)가 단일 부품으로 형성되는 경우에 가능한 것 보다 더 넓은 범위의 블레이드의 기하학적 구조를 사용할 수 있다.
도 8, 9 및 12에서 볼 수 있는 바와 같이, 복수의 제 1 블레이드(114), 복수의 제 2 블레이드(206) 및 복수의 제 3 블레이드(306) 각각은 반경 방향으로 변하는 단면 형상을 가지며, 각 블레이드(114, 206, 306)는, 그의 각각의 허브(110, 202, 302), 외벽(112, 204, 304) 및 허브(110, 202, 302)와 외벽(112, 204, 304) 사이의 중간점에서 상이한 기하학적 구조를 갖는다. 상이한 단면적은 도 12a, 12b 및 12c에서 확인할 수 있고, 도 12a는 허브(110, 202, 304)에서의 단면 형상에 대응하고, 도 12c는 외벽(112, 204, 304)에서의 단면 형상에 대응하며, 도 12b는 허브(110, 202, 302)와 외벽(112, 204, 304) 사이의 중간점에서의 단면 형상에 대응한다.
도 8 및 9에서 더 알 수 있는 바와 같이, 블레이드(114, 206, 306)의 다른 기하학적 특성 및 파라미터는 블레이드 세트 사이에서 반경 방향으로 각각의 허브(110, 202, 302)와 외벽(112, 204, 304) 사이의 블레이드(114, 206, 306)의 세트의 각 블레이드를 따라 변한다.
복수의 제 1 블레이드(114)는 제 1 허브(110)에서 57.4°의 엇갈림 각도, 중간 점에서 54.0°의 엇갈림 각도 및 제 1 외벽(112)에서 53.7°의 엇갈림 각도를 갖는다. 여기서 엇갈림 각도는, 도 13에서 γ로 나타나 있는 바와 같이, 압축기(10)의 중심 길이 방향 축선에 평행한 선과 확산기 블레이드의 현 사이의 각도로 측정된다.
복수의 제 1 블레이드(114)는 제 1 허브(110)에서 64.3°의 블레이드 입구 각도, 중간점에서 64.3°의 블레이드 입구 각도, 및 제 1 외벽(112)에서 64.2°의 블레이드 입구 각도를 갖는다. 여기서 블레이드 입구 각도는, 도 13에서 β1로 나타나 있는 바와 같이, 압축기(10)의 중심 길이 방향 축선에 평행한 선과 확산기 블레이드의 선두 가장자리에서 그 확산기 블레이드의 캠버(camber) 곡선에 접하는 선 사이의 각도로 측정된다.
복수의 제 1 블레이드(114)는 제 1 허브(110)에서 26.2°의 블레이드 출구 각도, 중간점에서 26.5°의 블레이드 출구 각도, 및 제 1 외벽(112)에서 26.2°의 블레이드 출구 각도를 갖는다. 여기서 블레이드 출구 각도는, 도 13에서 β2로 나타나 있는 바와 같이, 압축기의 중심 길이 방향 축선에 평행한 선과 확산기 블레이드의 후미 가장자리에서 그 확산기 블레이드의 캠버 곡선에 접하는 선 사이의 각도로 측정된다. 도 13에 나타나 있는 바와 같이, 블레이드 출구 각도(β2)는 음의 블레이드 출구 각도이고, 접선은 각도(β1)를 에워싸는 접선의 반대 방향으로 기울어져 있다. 도 13에는 나타나 있지 않지만, 양의 블레이드 출구 각도(β2)에 대해, 확산기 블레이드의 후미 가장자리에서의 접선은 확산기 블레이드의 선두 가장자리에서의 접선과 동일한 방향으로 기울어져 있음을 알 것이다.
복수의 제 1 블레이드(114)는 0.0012m의 최대 블레이드 두께를 가지며, 이 최대 두께는 선두 가장자리로부터 현(chord) 길이의 41.74%인 지점에 위치된다.
복수의 제 1 블레이드(114)는 제 1 허브(110)에서 0.0128m의 현 길이, 중간점에서 0.01270m의 현 길이, 및 제 1 외벽(112)에서 0.01261m의 현 길이를 갖는다.
복수의 제 1 블레이드(114)는 제 1 허브(110)에서 0.007455m의 축방향 현 길이, 중간점에서 0.007461m의 축방향 현 길이, 및 제 1 외벽(112)에서 0.007466m의 축방향 현 길이를 갖는다.
복수의 제 1 블레이드(114)는 제 1 허브(110)에서 1.3의 현절비(solidity), 중간점에서 1.2의 현절비 및 제 1 외벽(112)에서 1.08의 현절비를 갖는다.
복수의 제 1 블레이드(114)는 제 1 허브(110)에서 0.76의 축방향 현절비, 중간점에서 0.6922의 축방향 현절비, 및 제 1 외벽(112)에서 0.64의 축방향 현절비를 갖는다.
복수의 제 1 블레이드(114)는 선두 가장자리에서 -7°의 스윕(sweep) 및 후미 가장자리에서 0°의 스윕을 갖는다. 복수의 제 1 블레이드(114)는 제 1 허브(110)에서 -8°의 경사 및 제 1 외벽(112)에서 8°의 경사를 갖는다.
복수의 제 2 블레이드(206)는 제 2 허브(202)에서 39.8°의 엇갈림 각도, 중간 점에서 33.4°의 엇갈림 각도 및 제 2 외벽(204)에서 34.3°의 엇갈림 각도를 갖는다.
복수의 제 2 블레이드(206)는 제 2 허브(202)에서 48.5°의 블레이드 입구 각도, 중간점에서 48.5°의 블레이드 입구 각도, 및 제 2 외벽(204)에서 47.4°의 블레이드 입구 각도를 갖는다.
복수의 제 2 블레이드(206)는 제 2 허브(202)에서 25.2°의 블레이드 출구 각도, 중간점에서 18.6°의 블레이드 출구 각도, 및 제 2 외벽(204)에서 20.9°의 블레이드 출구 각도를 갖는다.
복수의 제 2 블레이드(206)는 0.00063m의 최대 블레이드 두께를 가지며, 이 최대 두께는 선두 가장자리로부터 현 길이의 34.14%인 지점에 위치된다.
복수의 제 2 블레이드(206)는 제 2 허브(202)에서 0.0091m의 현 길이, 중간점에서 0.0084m의 현 길이, 및 제 2 외벽(204)에서 0.0085m의 현 길이를 갖는다.
복수의 제 2 블레이드(206)는 제 2 허브(202)에서 0.00698m의 축방향 현 길이, 중간점에서 0.00698m의 축방향 현 길이, 및 제 2 외벽(204)에서 0.00698m의 축방향 현 길이를 갖는다.
복수의 제 2 블레이드(206)는 제 2 허브(202)에서 1.6의 현절비, 중간점에서 1.3의 현절비, 및 제 2 외벽(204)에서 1.2의 현절비를 갖는다.
복수의 제 2 블레이드(206)는 제 2 허브(202)에서 1.2의 축방향 현절비, 중간점에서 1.1의 축방향 현절비, 및 제 2 외벽(204)에서 1.0의 축방향 현절비를 갖는다.
복수의 제 2 블레이드(206)는 선두 가장자리에서 0°의 스윕 및 후미 가장자리에서 0°의 스윕을 갖는다. 복수의 제 2 블레이드(206)는 제 2 허브(202)에서 1.8°의 경사 및 제 2 외벽(204)에서 0.1°의 경사를 갖는다.
복수의 제 3 블레이드(306)는 제 3 허브(302)에서 19°의 엇갈림 각도, 중간 점에서 21.4°의 엇갈림 각도 및 제 3 외벽(304)에서 19.7°의 엇갈림 각도를 갖는다.
복수의 제 3 블레이드(306)는 제 3 허브(302)에서 24.9°의 블레이드 입구 각도, 중간점에서 27.2°의 블레이드 입구 각도, 및 제 3 외벽(304)에서 26.6°의 블레이드 입구 각도를 갖는다.
복수의 제 3 블레이드(306)는 제 3 허브(302)에서 -5.9°의 블레이드 출구 각도, 중간점에서 0.4°의 블레이드 출구 각도, 및 제 3 외벽(304)에서 -5.3°의 블레이드 출구 각도를 갖는다.
복수의 제 3 블레이드(306)는 0.00035m의 최대 블레이드 두께를 가지며, 이 최대 두께는 선두 가장자리로부터 현 길이의 39.00%인 지점에 위치된다.
복수의 제 3 블레이드(306)는 제 3 허브(302)에서 0.0037m의 현 길이, 중간점에서 0.0038m의 현 길이, 및 제 3 외벽(304)에서 0.0037m의 현 길이를 갖는다.
복수의 제 3 블레이드(306)는 제 3 허브(302)에서 0.0035m의 축방향 현 길이, 중간점에서 0.0035m의 축방향 현 길이, 및 제 3 외벽(304)에서 0.0035m의 축방향 현 길이를 갖는다.
복수의 제 3 블레이드(306)는 제 3 허브(302)에서 1.1의 현절비, 중간점에서 1.0의 현절비, 및 제 3 외벽(304)에서 0.9의 현절비를 갖는다.
복수의 제 3 블레이드(306)는 제 3 허브(302)에서 1.1의 축방향 현절비, 중간점에서 0.97의 축방향 현절비, 및 제 3 외벽(304)에서 0.88의 축방향 현절비를 갖는다.
복수의 제 3 블레이드(306)는 선두 가장자리에서 0°의 스윕 및 후미 가장자리에서 0°의 스윕을 갖는다. 복수의 제 3 블레이드(306)는 제 3 허브(302)에서 -0.2°의 경사 및 제 3 외벽(304)에서 0.5°의 경사를 갖는다.
본 출원의 발명자는, 위에서 논의된 블레이드의 기하학적 구조를 갖는 제 1 확산기 스테이지(100), 제 2 확산기 스테이지(200) 및 제 3 확산기 스테이지(300)를 포함하는 확산기 어셈블리(28)를 사용하는 것이 위에서 논의된 블레이드의 기하학적 구조를 갖는 제 1 확산기 스테이지(100)만을 사용하는 경우에 비해 유리할 수 있음을 알았다.
특히, 그리고 도 14 및 15에서 알 수 있는 바와 같이, 확산기 어셈블리(28)를 사용하는 압축기(선(400)으로 나타나 있음)는, 확산기 스테이지(100)만을 사용하는 압축기(선(402)으로 나타나 있음)과는 대조적으로, 주어진 유량에 대해 더 큰 압력 상승과 흡입력(에어와트(airwatt))의 증가 둘 다를 얻을 수 있다. 이 개선된 성능을 제공하는 추가적인 확산기 스테이지(200,300)는, 확산기 스테이지(100, 200, 300)를 개별적인 부품으로 형성하고 스크류(108)로 그 확산기 스테이지(100, 200, 300)를 부착함으로써 가능하게 된다.
본 발명에 따른 압축기(10)를 포함하는 진공 청소기(500)가 도 16에 나타나있다. 이 진공 청소기(500)는 위에서 논의된 흡입력(에어와트)의 증가의 이익을 얻게 된다.
압축기(10)와 함께 사용되는 확산기 어셈블리(600)의 제 2 실시 형태가 도 17에 나타나 있고, 제 1 확산기 스테이지(700), 제 2 확산기 스테이지(800) 및 제 3 확산기 스테이지(900)를 포함한다.
제 2 확산기 어셈블리(600)의 제 1 확산기 스테이지(700), 제 2 확산기 스테이지(800) 및 제 3 확산기 스테이지(900)의 전반적인 구조는, 제 1 확산기 어셈블리(28)의 대응하는 제 1 확산기 스테이지(100), 제 2 확산기 스테이지(200) 및 제 3 확산기 스테이지(300)의 구조와 실질적으로 동일하고, 그래서, 간단히 하기 위해 차이점만 설명할 것이다.
제 1 확산기 스테이지(700), 제 2 확산기 스테이지(800) 및 제 3 확산기 스테이지(900) 각각은 허브(702, 802, 902), 외벽(704, 804, 904) 및 허브(702, 802, 902)와 외벽(704, 804, 904) 사이에 연장되어 있는 복수의 확산기 블레이드(706, 806, 906)를 포함한다. 제 1 확산기 스테이지(700), 제 2 확산기 스테이지(800) 및 제 3 확산기 스테이지(900) 각각은 스크류(108)를 수용하기 위한 단일의 대응하는 스크류 수용부(708, 808, 908)를 포함한다. 스크류 수용부(708, 808, 908)는 제 1 확산기 스테이지(700), 제 2 확산기 스테이지(800) 및 제 3 확산기 스테이지(900)의 대응하는 허브에서 중심에 위치된다.
제 2 확산기 어셈블리(600)의 제 1 확산기 스테이지(700), 제 2 확산기 스테이지(800) 및 제 3 확산기 스테이지(900)는, 확산기 블레이드의 기하학적 구조에 있어서 제 1 확산기 어셈블리(28)의 제 1 확산기 스테이지(100), 제 2 확산기 스테이지(200) 및 제 3 확산기 스테이지(300)와 다르다. 제 1 확산기 스테이지(700), 제 2 확산기 스테이지(800) 및 제 3 확산기 스테이지(900)의 블레이드의 기하학적 구조는 아래에서 도 18 및 19를 참조하여 설명한다.
복수의 제 1 블레이드(706)는 제 1 허브(702)에서 60.2°의 엇갈림 각도, 및 제 1 외벽(704)에서 58.2°의 엇갈림 각도를 갖는다. 복수의 제 1 블레이드(706)는 제 1 허브(702)에서 70.8°의 블레이드 입구 각도 및 제 1 외벽(704)에서 72.6°의 블레이드 입구 각도를 갖는다. 복수의 제 1 블레이드(706)는 제 1 허브(702)에서 46.7°의 블레이드 출구 각도 및 제 1 외벽(704)에서 39.3°의 블레이드 출구 각도를 갖는다.
복수의 제 1 블레이드(706)는 제 1 허브(702)에서 0.000876m의 최대 블레이드 두께를 가지며, 이 최대 두께는 선두 가장자리로부터 현 길이의 35.0%인 지점에 위치된다. 복수의 제 1 블레이드(706)는 제 1 외벽(704)에서 0.000875m의 최대 블레이드 두께를 가지며, 이 최대 두께는 선두 가장자리로부터 현 길이의 33.7%인 지점에 위치된다.
복수의 제 1 블레이드(706)는 제 1 허브(702)에서 0.0196m의 현 길이 및 제 1 외벽(704)에서 0.0171m의 현 길이를 갖는다. 복수의 제 1 블레이드(706)는 제 1 허브(702)에서 0.0097m의 축방향 현 길이 및 제 1 외벽(708)에서 0.0090m의 축방향 현 길이를 갖는다. 복수의 제 1 블레이드(706)는 제 1 허브(702)에서 1.8의 현절비 및 제 1 외벽(704)에서 1.3의 현절비를 갖는다. 복수의 제 1 블레이드(706)는 제 1 허브(702)에서 0.9의 축방향 현절비 및 제 1 외벽(704)에서 0.7의 축방향 현절비를 갖는다.
복수의 제 1 블레이드(114)는 25°의 스윕을 갖는다. 복수의 제 1 블레이드(114)는 제 1 허브(702)에서 1.6°의 경사 및 제 1 외벽(704)에서 1.6°의 경사를 갖는다.
복수의 제 2 블레이드(806)는 제 2 허브(802)에서 33.0°의 엇갈림 각도 및 제 2 외벽(804)에서 27.2°의 엇갈림 각도를 갖는다. 복수의 제 2 블레이드(806)는 제 2 허브(802)에서 54.9°의 블레이드 입구 각도 및 제 2 외벽(804)에서 49.9°의 블레이드 입구 각도를 갖는다. 복수의 제 2 블레이드(806)는 제 2 허브(802)에서 14.4°의 블레이드 출구 각도 및 제 2 외벽(804)에서 8.4°의 블레이드 출구 각도를 갖는다.
복수의 제 2 블레이드(806)는 제 2 허브(802)에서 0.000642m의 최대 블레이드 두께를 가지며, 이 최대 두께는 선두 가장자리로부터 현 길이의 37.6%인 지점에 위치된다. 복수의 제 2 블레이드(806)는 제 2 외벽(804)에서 0.000640m의 최대 블레이드 두께를 가지며, 이 최대 두께는 선두 가장자리로부터 현 길이의 36.3%인 지점에 위치된다.
복수의 제 2 블레이드(806)는 제 2 허브(802)에서 0.0083m의 현 길이, 및 제 2 외벽(804)에서 0.0078m의 현 길이를 갖는다. 복수의 제 2 블레이드(806)는 제 2 허브(802)에서 0.0070m의 축방향 현 길이, 및 제 2 외벽(804)에서 0.0070m의 축방향 현 길이를 갖는다. 복수의 제 2 블레이드(806)는 제 2 허브(802)에서 1.6의 현절비 및 제 2 외벽(804)에서 1.3의 현절비를 갖는다. 복수의 제 2 블레이드(806)는 제 2 허브(802)에서 1.4의 축방향 현절비 및 제 2 외벽(804)에서 1.1의 축방향 현절비를 갖는다.
복수의 제 2 블레이드(806)는 0°의 스윕을 갖는다. 복수의 제 2 블레이드(806)는 제 2 허브(802)에서 -0.1°의 경사 및 제 2 외벽(804)에서 -0.1°의 경사를 갖는다.
복수의 제 3 블레이드(906)는 제 3 허브(902)에서 17.0°의 엇갈림 각도, 및 제 3 외벽(904)에서 17.0°의 엇갈림 각도를 갖는다. 복수의 제 3 블레이드(906)는 제 3 허브(902)에서 24.6°의 블레이드 입구 각도, 및 제 3 외벽(904)에서 24.3°의 블레이드 입구 각도를 갖는다. 복수의 제 3 블레이드(906)는 제 3 허브(902)에서 6.5°의 블레이드 출구 각도, 및 제 3 외벽(904)에서 6.8°의 블레이드 출구 각도를 갖는다.
복수의 제 3 블레이드(906)는 제 3 허브(902)에서 0.000642m의 최대 블레이드 두께를 가지며, 이 최대 두께는 선두 가장자리로부터 현 길이의 37.6%인 지점에 위치된다. 복수의 제 3 블레이드(906)는 제 3 외벽(904)에서 0.000638m의 최대 블레이드 두께를 가지며, 이 최대 두께는 선두 가장자리로부터 현 길이의 36.3%인 지점에 위치된다.
복수의 제 3 블레이드(906)는 제 3 허브(902)에서 0.0063m의 현 길이, 및 제 3 외벽(904)에서 0.0063m의 현 길이를 갖는다. 복수의 제 3 블레이드(906)는 제 3 허브(902)에서 0.0060m의 축방향 현 길이, 및 제 3 외벽(904)에서 0.0060m의 축방향 현 길이를 갖는다. 복수의 제 3 블레이드(906)는 제 3 허브(902)에서 1.2의 현절비 및 제 3 외벽(904)에서 1.0의 현절비를 갖는다. 복수의 제 3 블레이드(906)는 제 3 허브(902)에서 1.2의 축방향 현절비 및 제 3 외벽(904)에서 1.0의 축방향 현절비를 갖는다.
복수의 제 3 블레이드(906)는 0°의 스윕을 갖는다. 복수의 제 3 블레이드(906)는 제 3 허브(902)에서 -0.1°의 경사 및 제 3 외벽(904)에서 -0.1°의 경사를 갖는다.
제 1 확산기 스테이지(700)는 11개의 블레이드(706)를 포함하고, 13mm의 축방향 길이를 갖는다. 제 2 확산기 스테이지(800)는 23개의 블레이드(806)를 포함하고, 8mm의 축방향 길이를 갖는다. 제 3 확산기 스테이지(900)는 23개의 블레이드(906)를 포함하고, 7mm의 축방향 길이를 갖는다.
전술한 바와 같이, 제 1 확산기 스테이지(700), 제 2 확산기 스테이지(800) 및 제 3 확산기 스테이지(900)를 개별적인 부품으로 형성함으로써, 더 넓은 범위의 블레이드의 기하학적 구조를 사용할 수 있고, 그래서, 예컨대, 압력 회복 및 음향적 특성 면에서 성능 이득을 얻을 수 있다.

Claims (20)

  1. 압축기로서, 압축기를 통과하는 공기 흐름을 발생시키기 위한 임펠러를 갖는 회전자 어셈블리, 상기 임펠러의 회전을 일으키기 위한 고정자 코어 어셈블리, 및 임펠러에 의해 발생된 공기 흐름에 작용하기 위한 확산기 어셈블리를 포함하고, 확산기 어셈블리는 제 1 확산기 스테이지 및 제 2 확산기 스테이지를 포함하고, 제 1 및 제 2 확산기 스테이지는 체결기에 의해 서로에 연결되는 개별적인 부품들을 포함하는, 압축기.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 및 제 2 확산기 스테이지는 개별적인 몰딩 공정으로 형성되는, 압축기.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 제 1 확산기 스테이지는 제 1 허브, 제 1 외벽 및 상기 제 1 허브와 제 1 외벽 사이에 연장되어 있는 복수의 제 1 확산기 블레이드를 포함하고, 상기 제 2 확산기 스테이지는 제 2 허브, 제 2 외벽 및 상기 제 2 허브와 제 2 외벽 사이에 연장되어 있는 복수의 제 2 확산기 블레이드를 포함하는, 압축기.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 제 1 및 제 2 허브와 제 1 및 제 2 외벽은 원통형인 전체 형태를 포함하는, 압축기.
  5. 제 3 항 또는 제 4 항에 있어서,
    상기 체결기는 상기 제 1 허브와 제 2 허브 사이에 연장되어 있는, 압축기.
  6. 제 3 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 1 허브와 제 2 허브 중의 적어도 하나는 중공이며, 제 1 허브와 제 2 허브 중의 다른 하나는 상기 제 1 또는 제 2 허브의 중공 내부 안으로 연장되는 위치 지정 돌출부를 포함하는, 압축기.
  7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 2 확산기 스테이지는 제 1 확산기 스테이지의 외경 보다 작은 외경을 포함하는, 압축기.
  8. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 1 확산기 스테이지는, 제 2 확산기 스테이지의 대응하는 제 2 회전 방지 오목부 및/또는 돌출부와 결합하는 제 1 회전 방지 돌출부 및/또는 오목부를 포함하는, 압축기.
  9. 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 2 확산기 스테이지는 제 1 확산기 스테이지 보다 많은 수의 확산기 블레이드를 포함하는, 압축기.
  10. 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,
    확산기 블레이드 입구 각도가 상기 제 1 확산기 스테이지와 제 2 확산기 스테이지 간에 다른, 압축기.
  11. 제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서,
    확산기 블레이드 출구 각도가 상기 제 1 확산기 스테이지와 제 2 확산기 스테이지 간에 다른, 압축기.
  12. 제 1 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 1 확산기 스테이지는, 제 2 확산기 스테이지의 확산기 블레이드 입구 각도 보다 작은 확산기 블레이드 출구 각도를 포함하는, 압축기.
  13. 제 1 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 2 확산기 스테이지는 제 1 확산기 스테이지의 엇갈림 각도 보다 작은 엇갈림 각도를 포함하는, 압축기.
  14. 제 1 항 내지 제 13 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 1 확산기 스테이지의 최대 확산기 블레이드 두께는 상기 제 2 확산기 스테이지의 최대 확산기 블레이드 두께 보다 큰, 압축기.
  15. 제 1 항 내지 제 14 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 2 확산기 스테이지는 상기 제 1 확산기 스테이지의 확산기 블레이드 현(chord) 길이 보다 작은 확산기 블레이드 현 길이를 포함하는, 압축기.
  16. 제 1 항 내지 제 15 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 2 확산기 스테이지는 상기 제 1 확산기 스테이지 보다 큰 확산기 블레이드 현절비(solidity)를 포함하는, 압축기.
  17. 제 1 항 내지 제 16 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 임펠러는 혼합류 임펠러를 포함하는, 압축기.
  18. 제 1 항 내지 제 17 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 확산기 어셈블리는 제 3 확산기 스테이지를 포함하고, 상기 제 2 확산기 스테이지는 상기 제 1 확산기 스테이지의 하류에 위치되며, 상기 제 3 확산기 스테이지는 상기 제 2 확산기 스테이지의 하류에 위치되는, 압축기.
  19. 제 1 항 내지 제 18 항 중 어느 한 항에 따른 압축기를 포함하는 진공 청소기.
  20. 압축기용 확산기 어셈블리로서, 제 1 확산기 스테이지 및 제 2 확산기 스테이지를 포함하고, 상기 제 1 및 제 2 확산기 스테이지는 체결기에 의해 서로에 연결되는 개별적인 부품들을 포함하는, 압축기용 확산기 어셈블리.
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