KR20160015902A - 터보 블로워 분리형 임펠러 - Google Patents

Abstract

본 발명은 터보 블로워 분리형 임펠러에 관한 것으로, 본 발명의 목적은 임펠러를 구성하는 허브 및 블레이드가 서로 분리 및 조립이 가능한 형태로 이루어지며, 또한 허브에 결합되는 블레이드가 다양한 크기 및 형태를 가지도록 함으로써 풍량 등을 쉽게 변경 조절할 수 있도록 하는, 터보 블로워 분리형 임펠러를 제공함에 있다.

Description

터보 블로워 분리형 임펠러 {Separable impeller for turbo blower}

본 발명은 터보 블로워 분리형 임펠러에 관한 것이다.

임펠러란 유체를 혼합할 때 사용되는 부품으로서, 일반적으로 회전축과 연결되어 회전축과 함께 회전하는 허브 및 허브에 구비되는 다수 개의 블레이드를 포함하여 이루어진다. 또한 블레이드의 형태나 허브에 블레이드가 부착되는 각도, 형태 등에 따라 노형, 프로펠러형, 스크류형, 터빈형 등으로 구분된다.

한편 블로워란 기체에 압력을 가하여 덕트나 관 등과 같은 원하는 유로를 통해 기체를 송출시키는 기계를 말하는 것으로, 그 중에서도 터보 블로워는 임펠러의 회전에 의해서 생기는 기체의 원심력을 이용하여 기체를 압송하는 원심 송풍기를 일컫는다. 이러한 터보 블로워는 소음이 적고 효율이 높으며, 강도도 커서 고속 회전에 잘 견디고, 구조가 간단하며 고장도 적다는 여러 장점이 있어, 보일러 등의 강제 통풍이나 가스 압송 등 다양한 분야에 걸쳐 널리 사용되고 있다.

이러한 터보 블로워는 상술한 바와 같이 구조가 간단하고 고장이 적은 등의 장점이 있는 대신, 저항에 의해 풍량이 변하기 쉬운 것이 결점이라고 알려져 있다. 그러나 과거와는 달리 현재에는 풍량 등과 같은 다양한 조건을 계측하고 이를 제어에 활용하는 시스템이 늘어나고 있기 때문에, 원하는 설계 조건에 맞는 풍량을 안정적으로 낼 수 있도록 시스템 자체 또는 임펠러 구조나 형상 등에 있어서 다양한 연구 및 개선이 이루어져 왔으며, 따라서 현재는 원하는 설계 조건에 맞는 풍량을 어느 정도 안정적으로 유지할 수 있어 과거의 결점이 상당히 극복되어 가고 있다. 한편, 이처럼 터보 블로워에서 내는 풍량 등과 같은 블로워 성능을 적절하게 제어 가능하게 됨에 따라, 원하는 성능을 내기 위한 임펠러의 크기, 형상 등의 설계가 좀더 복잡하고 세분화되게 되었다. 이에 따라, 어떤 원하는 환경 조건에 사용되는 임펠러는 그 환경 조건에 맞게 전체적인 형상, 임펠러 직경, 블레이드 개수 등과 같은 설계 조건이 어느 정도 결정될 수 있게 되었다.

그런데, 이처럼 임펠러의 설계가 정교해지면 정교해질수록, 실무 현장에서는 원하는 조건에 따른 임펠러를 항상 새로이 생산해 내야 한다는 문제점이 새로이 발생하게 되었다. 특히 허브와 블레이드가 일체형으로 되는 임펠러의 경우, 이러한 형상은 상당히 복잡한 모양이기 때문에 단순 공정으로 만들어내기 어렵고, 주물로 제작한 후에도 후가공이 필요하게 되는 등 공정 복잡성이 높아지게 된다. 더구나 이와 같은 임펠러를 다량 생산하는 것이 아니라 상술한 바와 같이 특정 설계 주문에 맞추어 소량 생산을 하게 될 경우, 각 생산품마다 복잡한 공정을 수행하여야 하는 문제 때문에 생산비가 크게 늘어나게 되어 경제적으로 매우 불리하게 되는 문제가 있다.

뿐만 아니라, 상술한 바와 같이 허브와 블레이드가 일체형으로 된 임펠러의 경우, 한 번 제작된 이후에는 당연히 구조 변경이 불가능하다. 따라서 블레이드 하나가 부러지는 등과 같은 작은 손상이 발생하더라도 임펠러 전체를 교체하여야 하기 때문에, 더욱 경제적 부담이 늘어나게 된다.

상술한 바와 같은 여러 문제들을 극복하기 위하여, 종래에도 임펠러를 허브 및 블레이드 분리형으로 제작하거나, 또는 임펠러 자체가 일체형으로 만들어지는 것이 아니라 다수 개가 조립되어 하나를 이루는 형태로 제작되는 기술들이 개시된 바 있다.

한국실용신안공개 제1999-0030121호("분리형 임펠러", 이하 선행기술 1)에는, 임펠러를 구성하는 날개를 분리되게 하여 날개의 마모, 부분 마모, 파손 시 파손된 날개만을 교체 가능하도록 하여 임펠러 교체 비용을 절감하는 해수펌프용 임펠러 기술이 개시된다. 도 1(A)는 상기 선행기술 1의 대표도면으로서, 보이는 바와 같이 선행기술 1에서는 허브가 원기둥 형태로 되어 있고, 허브 측면에 다수 개의 직선형 슬릿이 방사상으로 형성되어 있으며, 평판 형태로 된 블레이드가 상기 슬릿에 끼워지는 형태로 이루어진다. 그런데 선행기술 1의 경우 기본 임펠러 형태가 가장 단순한 형태인 것으로서, 예를 들어 허브가 원추형으로 되어 있고 블레이드가 곡면 형태로 되어 있는 등과 같은 복잡한 형상의 임펠러에는 그대로 적용하기가 어렵다. 보다 구체적으로는, 선행기술 1의 경우 허브가 원기둥 형태로 되어 있기 때문에 블레이드를 끼운 후 상하면을 폐쇄함으로써 블레이드를 고정할 수 있지만, 원추형 허브의 경우에는 이러한 구조를 적용할 수 없어 별도의 고정 구조를 새로이 설계해야 한다. 또한, 선행기술 1의 경우 블레이드가 평판형이기 때문에 직선형 슬릿에 단순 슬라이딩으로 끼워넣을 수 있지만, 블레이드가 매우 큰 곡률 또는 변곡점 등을 가지는 곡면으로 되어 있거나 위치별로 두께가 일정하지 않고 다르게 형성되거나 하는 등과 같이 복잡한 형태로 되어 있는 경우, 슬릿 형상이나 조립 공정을 설계하기 난해해진다.

일본특허공개 제2013-213441호("임펠러 및 그 제작 방법", 이하 선행기술 2)에도 허브에 블레이드가 결합되어 이루어지는 임펠러가 개시되며, 도 1(B)는 그 대표도를 도시하고 있다. 선행기술 2의 임펠러는 원추형의 허브(베이스부)에 복잡한 곡면을 가지는 블레이드들이 결합된 형태로 이루어져, 선행기술 1의 구조를 단순 응용하는 것으로는 조립 가능한 구조로 만들어내기 어렵다. 선행기술 2에서도, 선행기술 1의 조립 방식과는 달리, 블레이드들이 결합되어 이루어지는 블레이드 결합체가 베이스부에 결합 고정되되, 각 블레이드 끝부분의 돌기 및 베이스부에 형성된 홈을 결합함으로써 블레이드가 고정되도록 하는 (선행기술 1과는 전혀 다른) 구조를 택하고 있다. 그런데, 도 1(B)에 보이는 바와 같이 선행기술 2의 고정 구조의 고정력이 그리 강력하지 못할 것을 쉽게 유추할 수 있다. 또한 블레이드 결합체와 베이스부를 결합하도록 되어 있는 것으로부터, 낱개의 블레이드가 손상되었을 때 블레이드 결합체 전체를 교체해야 한다는 점에서 기존의 문제점이 잔존하고 있음을 알 수 있다.

일본특허공개 제2013-213442호("임펠러 및 그 제작 방법", 이하 선행기술 3)에는, 복잡한 형상으로 된 임펠러가 조립식으로 구성되는 기술이 개시되어 있다. 선행기술 3에서는, 이러한 복잡한 형상의 임펠러에서 발생되는 (앞서 설명한 바와 같은) 제작 상의 어려움 문제, 일부 손상 발생 시 전체를 교체해야 하는 문제 등을 해소하기 위하여, 도 1(C)에 도시된 바와 같이, 허브 일부와 블레이드가 결합된 분할 조각 단위체를 만들고, 이 단위체들이 방사상으로 배치되어 결합됨으로써 임펠러를 형성하는 구조를 개시하고 있다. 이와 같이 할 경우 어떤 블레이드가 부서지더라도 해당 분할 조각 단위체만을 교체하면 되므로, 앞서 설명한 문제들이 해결될 수 있다. 그런데 선행기술 3의 임펠러의 경우 분할 조각 단위체들을 결합하여 만들어질 수 있는 형상이 결국은 단 한 가지일 뿐으로, 앞서 설명한 바와 같이 다양한 풍량 조건 등에 맞추어 변경 생산을 하는 문제에 있어서는 경제적 비효율 문제가 여전히 남는다.

1. 한국실용신안공개 제1999-0030121호("분리형 임펠러") 2. 일본특허공개 제2013-213441호("임펠러 및 그 제작 방법") 3. 일본특허공개 제2013-213442호("임펠러 및 그 제작 방법")

따라서, 본 발명은 상기한 바와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 임펠러를 구성하는 허브 및 블레이드가 서로 분리 및 조립이 가능한 형태로 이루어지며, 또한 허브에 결합되는 블레이드가 다양한 크기 및 형태를 가지도록 함으로써 풍량 등을 쉽게 변경 조절할 수 있도록 하는, 터보 블로워 분리형 임펠러를 제공함에 있다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 터보 블로워 분리형 임펠러는, 원형 상면(111) 및 상기 상면(111)보다 넓은 면적을 가지는 원형 하면(112)을 포함하여 이루어지는 원추형으로 형성되며, 상기 상면(111)에서 상기 하면(112)에 이르기까지 연장되는 홈 형상으로 형성되는 다수 개의 끼움부(114)가 측면(113)에 방사상으로 형성되는 허브(110); 미리 결정된 형태의 곡면 형상으로 형성되어 바람의 운동 에너지를 기계적 에너지로 변환하는 블레이드 풍압면(121) 및 상기 블레이드 풍압면(121)의 일측 단부를 따라 형성되며 상기 끼움부(114) 단면 형상에 상응하는 단면 형상을 가지는 블레이드 걸림부(122)를 포함하여 이루어지는 다수 개의 블레이드(120); 미리 결정된 형태의 곡면 형상으로 형성되어 바람의 운동 에너지를 기계적 에너지로 변환하되 상기 블레이드 풍압면(121)보다 좁은 면적을 가지는 보조 블레이드 풍압면(131) 및 상기 보조 블레이드 풍압면(131)의 일측 단부를 따라 형성되며 상기 끼움부(114) 단면 형상에 상응하는 단면 형상을 가지는 보조 블레이드 걸림부(132)를 포함하여 이루어지는 다수 개의 보조 블레이드(130); 를 포함하여 이루어지며, 상기 끼움부(114)에 상기 블레이드 걸림부(122) 또는 상기 보조 블레이드 걸림부(132)가 끼움 결합됨으로써, 상기 허브(110)에 상기 블레이드(120) 및 상기 보조 블레이드(130)가 결합되어 이루어질 수 있다.

이 때 상기 블레이드 걸림부(122) 또는 상기 보조 블레이드 걸림부(132)는, 단면 형태가 끝단으로 갈수록 폭이 넓어지는 형태로 이루어질 수 있다.

또한 상기 임펠러(100)는, 상기 끼움부(114) 상에 파여진 홈 형태로 형성되는 고정홈(141), 상기 블레이드 걸림부(122) 또는 상기 보조 블레이드 걸림부(132)의 상기 고정홈(141)에 상응하는 위치에 파여진 홈 형태로 형성되는 결합홈(142), 상기 고정홈(141) 및 상기 결합홈(142)이 형성하는 공간 내에 상기 임펠러(100) 회전 시 원심력에 의하여 상기 결합홈(142) 쪽으로 이동 가능하게 구비되는 고정핀(143)을 포함하여 이루어지는 고정부(140); 를 더 포함하여 이루어질 수 있다. 또한 이 때 상기 고정부(140)는, 양측 끝단이 상기 고정홈(141) 및 상기 고정핀(143)에 각각 연결되는 탄성수단(144)을 더 포함하여 이루어질 수 있다.

또한 상기 고정부(140)는, 상기 하면(112)보다 상기 상면(111)에 가까운 위치에 배치되는 것이 바람직하다. 또한 상기 측면(113)은, 상기 상면(111)에서 상기 하면(112)으로 갈수록 경사도가 작아지는 형태로 형성되는 것이 바람직하다.

또한 상기 임펠러(100)는, 상기 블레이드(120) 및 상기 보조 블레이드(130)가 교번 배치되어 이루어질 수 있다.

또한 상기 허브(110)는, 내부에 공동(115)이 형성될 수 있다.

본 발명에 의하면, 임펠러를 구성하는 허브 및 블레이드가 서로 분리 및 조립이 가능한 형태로 이루어짐으로써, 블레이드 일부가 손상되더라도 임펠러 전체를 교체하지 않고 손상된 블레이드만 교체하면 되게 하여, 종래에 비하여 손상 발생 시 교체 등에 들어가는 운용비를 훨씬 절약할 수 있는 큰 경제적 효과가 있다.

뿐만 아니라 본 발명의 임펠러는 제작 상의 다음과 같은 큰 장점 또한 있다. 허브 및 블레이드가 일체형으로 된 임펠러를 제작할 때에는, 주형을 제작하여 주물을 만든 후 후가공을 통해 최종 형상을 다듬거나, 또는 하나의 덩어리로 된 재료를 원하는 형상으로 깎아내는 공정을 사용한다. 본 발명의 임펠러는 터보 블로워에 사용되는 임펠러로서 원추형의 허브 및 복잡한 곡면을 가지는 다수 개의 블레이드들로 이루어지는데, 이러한 복잡한 형상의 임펠러를 앞서 설명한 바와 같은 공정으로 만들게 될 경우, 공정 설계 및 실현의 난이도가 매우 높아진다. 그러나 본 발명의 임펠러는 기본적으로 원추형을 가지는 허브와, 각각의 블레이드를 모두 따로 제작하기 때문에, 각각의 부품을 만드는 데 있어서의 공정 설계 및 실현 난이도가 크게 낮아지게 된다. 즉 제작 용이성을 높이고 제작 중 불량 발생 가능성을 훨씬 낮출 수 있는 등의 효과로 인하여, 궁극적으로는 생산성 및 경제성을 크게 향상하는 큰 효과가 있는 것이다. 뿐만 아니라 이와 같이 제작할 경우, 종래에는 제작 중 깎아져 버려짐으로써 상당량의 재료가 낭비되는 문제가 있었으나, 본 발명에서는 이러한 재료의 낭비를 훨씬 줄일 수 있어 경제적 효과가 더욱 향상된다.

또한 무엇보다도 본 발명은, 허브에 결합되는 블레이드가 다양한 크기 및 형태를 가지도록 함으로써 풍량 등을 쉽게 변경 조절할 수 있도록 하는 큰 효과가 있다. 실제 생산 현장에 있어서, 임펠러와 같은 복잡한 형상의 제품의 경우에는 요구 조건이 바뀜에 따라 형상을 변경하고 또한 이에 맞추어 공정을 변경하는 등의 작업에 인력, 시간, 비용 등의 자원이 크게 낭비되는 문제가 있었다. 그러나 본 발명의 임펠러는, 허브에 똑같은 블레이드들만을 조립하여 만들어지는 것이 아니라 블레이드 및 보조 블레이드를 번갈아 결합시키거나 하는 등의 변경 생산이 용이하게 가능하다. 이에 따라 임펠러 성능(풍량 등)에 따른 요구 조건이 달라지더라도, 이에 맞게 적절한 블레이드들 및 보조 블레이드들을 조립하여 주면 용이하게 요구 조건에 맞출 수 있으며, 이에 따라 요구 조건에 변화에 따라 형상 및 공정 변경 설계에 들던 자원들을 종래에 비해 비약적으로 절감할 수 있는 큰 효과가 있는 것이다.

도 1은 종래의 분리형 임펠러들의 예시.
도 2는 본 발명의 터보 블로워 분리형 임펠러의 일실시예의 사시도.
도 3은 본 발명의 터보 블로워 분리형 임펠러의 일실시예의 상면도.
도 4는 본 발명의 터보 블로워 분리형 임펠러의 일실시예의 단면도.
도 5는 본 발명의 터보 블로워 분리형 임펠러의 조립 과정.
도 6은 본 발명의 터보 블로워 분리형 임펠러의 끼움부, 걸림부 및 고정부의 여러 실시예.

이하, 상기한 바와 같은 구성을 가지는 본 발명에 의한 터보 블로워 분리형 임펠러를 첨부된 도면을 참고하여 상세하게 설명한다.

도 2 내지 도 5는 본 발명의 터보 블로워 분리형 임펠러의 일실시예를 도시하는 것으로, 도 2는 사시도를, 도 3은 상면도를, 도 4는 단면도를 각각 도시하고 있다. 또한 도 5는 본 발명의 터보 블로워 분리형 임펠러의 조립 과정을 도시하고 있으며, 도 6은 본 발명의 터보 블로워 분리형 임펠러의 끼움부, 걸림부 및 고정부의 여러 실시예를 도시하고 있다. 도시된 바와 같이 본 발명의 터보 블로워 분리형 임펠러(100)는, 기본적으로는 허브(110), 블레이드(120), 보조 블레이드(130)를 포함하여 이루어지며, 부가적으로 도 6에 도시된 바와 같은 고정부(140)를 더 포함하여 이루어질 수 있다. 이하 각부에 대하여 보다 상세히 설명한다.

상기 허브(110)는, 기본적으로 원형 상면(111) 및 상기 상면(111)보다 넓은 면적을 가지는 원형 하면(112)을 포함하여 이루어지는 원추형으로 형성된다. 측면(113)은 상대적으로 좁은 면적의 상면(111)과 상대적으로 넓은 면적의 하면(112)을 부드럽게 연결하는 형태로 이루어지게 된다. 이 때, 일반적으로 터보 블로워에 사용되는 임펠러의 경우 다양한 이론 및 경험을 기반으로 하여, 도시되어 있는 바와 같이, 상기 측면(113)의 경사도가 상기 상면(111)에서 상기 하면(112)으로 갈수록 작아지는 형태로 형성되도록 설계되어 왔으며, 본 발명의 허브(110)에서도 물론 이러한 형상이 적용되는 것이 바람직하다. 또한 상기 허브(110)는, 도 4의 단면도에 도시되어 있는 바와 같이 내부에 공동(115)이 형성되어 있음으로써, 불필요한 중량 증가를 배제하도록 설계될 수 있다.

본 발명의 임펠러(100)에서, 상기 허브(110)에는 상기 상면(111)에서 상기 하면(112)에 이르기까지 연장되는 홈 형상으로 형성되는 다수 개의 끼움부(114)가 측면(113)에 방사상으로 형성된다. 이 때 상기 끼움부(114)는, 도 3의 상면도에서 더욱 명확히 확인할 수 있듯이, 상기 블레이드(120) 또는 상기 보조 블레이드(130)의 일측 단부에 상응하는 곡선 형태를 이루게 된다.

상기 블레이드(120)는, 바람을 받는 풍압면(121)과 상기 허브(110)에 고정되도록 상기 끼움부(114)에 끼워지는 블레이드 걸림부(122)를 포함하여 이루어진다. 보다 구체적으로 설명하자면, 상기 풍압면(121)은 미리 결정된 형태의 곡면 형상으로 형성되어 바람의 운동 에너지를 기계적 에너지로 변환하는 역할을 한다. 도 2 내지 도 5는 이러한 블레이드(120) 형상의 한 실시예를 보인 것으로, 일반적으로 널리 사용되는 터보 블로워용 임펠러의 블레이드 형상에 상응하도록 예시적으로 도시한 것일 뿐이며, 즉 도면의 형태로서 본 발명이 한정되는 것은 물론 아니다. 상기 블레이드 걸림부(122)는 상기 허브(110) 상에 형성되는 상기 끼움부(114)에 끼워지는 부분으로, 상기 블레이드 풍압면(121)의 일측 단부를 따라 형성되며, 또한 상기 끼움부(114)에 원활하게 끼워져 고정될 수 있도록 상기 끼움부(114) 단면 형상에 상응하는 단면 형상을 가진다. (상기 블레이드 걸림부(122) 형상의 구체적인 예시에 대해서는 이후 보다 상세히 설명한다.)

상기 보조 블레이드(130)의 구성은 상기 블레이드(120)의 구성과 거의 동일하되, 다만 상기 보조 블레이드(130)의 보조 블레이드 풍압면(131)은 상기 블레이드 풍압면(121)보다 좁은 면적을 가지도록 형성된다는 점만이 다르다.

본 발명의 임펠러(100)는 기본적으로 상술한 바와 같은 허브(110), 블레이드(120), 보조 블레이드(130)로 이루어지되, 도 5에 도시되어 있는 바와 같은 방식으로, 상기 끼움부(114)에 상기 블레이드 걸림부(122) 또는 상기 보조 블레이드 걸림부(132)가 끼움 결합되게 함으로써, 상기 허브(110) - 상기 블레이드(120) 및 상기 보조 블레이드(130) 간 결합이 이루어지도록 형성된다. 상술한 바와 같이 상기 블레이드 걸림부(122) 또는 상기 보조 블레이드 걸림부(132)의 단면 형상은 상기 끼움부(114)의 단면 형상에 상응하도록 이루어져 있으므로, 도 5에 도시되어 있는 바와 같은 슬라이딩 결합에 의하여 결합이 잘 이루어질 수 있다. 또한, 본 발명의 경우 허브(110)가 원추형으로 형성되어 있으며 상기 끼움부(114) 형상(즉 상기 허브(110) - 상기 블레이드(120) / 상기 보조 블레이드(130) 간 결합 부분 형상)은 상면에서 볼 때 곡선을 이루고 있게 되므로, 조립 완료된 임펠러(100)가 회전하여 결합 부분에 원심력이 작용하게 된다 할지라고, 원심력 작용 방향이 조립 방향과는 전혀 상이한 방향이기 때문에, 제품 안전성도 충분하게 고취할 수 있다.

여기에서 상기 보조 블레이드(130)는 말하자면 최종 제작된 상기 임펠러(100)에서 발생시키는 풍량, 풍압, 풍속 등을 조절하기 위하여 사용되는 것이다. 구체적으로 설명하자면 다음과 같다. 동일한 2개의 허브(110)에 대하여, 하나의 허브(110)에는 모두 동일한 면적의 풍압면을 가지는 블레이드(120)들만 결합되도록 하여 임펠러를 구성하고, 다른 하나의 허브(110)에는 블레이드(120)들과 보조 블레이드(130)들을 적절히 혼합하여 결합되도록 하여 임펠러를 구성할 수 있다. 이 때 전자의 임펠러의 풍압 총 면적과 후자의 임펠러의 풍압 총 면적은 당연히 다르며, 따라서 전자의 임펠러와 후자의 임펠러 각각에서의 발생 풍량 등이 달라지게 된다.

앞서 설명한 바와 같이, 터보 블로워 생산 업체 입장에서 볼 때, 종래에는 고객사에서 원하는 임펠러 풍량 조건 등이 변경될 때마다 그에 맞는 임펠러를 새로이 설계하고 제작하여야 하는 불편함이 있었다. 그러나 본 발명의 경우, 상술한 바와 같이 블레이드 및 보조 블레이드를 적절히 혼합하는 것으로 임펠러의 발생 풍량을 조절할 수가 있다. 즉, 종래에는 고객사에서 원하는 임펠러 풍량 조건 등이 변경되면 새로이 임펠러를 설계하고 그에 맞추어 새롭게 가공을 해야 하는 과정에서 시간, 인력, 비용 등의 자원의 낭비가 매우 컸으나, 본 발명에 의하면, 블레이드 및 보조 블레이드의 혼합 정도를 적절하게 조절하는 것으로 쉽게 풍량 등을 변경할 수 있게 되어 상술한 바와 같은 자원의 낭비를 훨씬 줄일 수 있는 큰 경제적 효과가 있는 것이다. 도 2 내지 도 4의 일실시예에서는 상기 블레이드(120) 및 상기 보조 블레이드(130)가 교번 배치되어 이루어지는 것으로 도시되어 있으나, 물론 이로써 본 발명이 한정되는 것은 아니며, 위에서 설명한 바와 같은 취지에서 (예를 들어 블레이드 2개 건너 보조 블레이드 1개씩, 또는 블레이드 3개 건너 보조 블레이드 1개씩 등과 같이) 혼합 정도는 사용자 요구에 따라 얼마든지 적절하게 변경될 수 있다.

한편 종래의 경우 상술한 바와 같이 고객사의 요구 조건이 바뀌면 기존에 생산되어 있던 임펠러는 전량 폐기해야만 했던 반면, 본 발명의 구성에 따른 임펠러의 경우 기존에 생산되어 있는 허브(110), 블레이드(120), 보조 블레이드(130)를 언제나 재활용할 수 있으므로 재고 처리 등의 문제도 원천적으로 배제된다. 부가적으로, 이와 같이 재고 처리의 문제로부터 자유로워지기 때문에, 허브(110), 블레이드(120), 보조 블레이드(130) 등과 같은 단품들을 생산함에 있어서 대량 생산을 고려하여 공정을 설계할 수 있는데, 일반적으로 잘 알려져 있는 바와 같이 소량 생산에 비해 대량 생산 쪽이 생산품의 개당 생산비는 줄어들게 되는 경향이 있는 바, 이러한 측면에 있어서도 경제적 효과를 더 얻을 수 있음은 물론이다.

상기 블레이드(120)가 끼워지는 끼움부(114)와 상기 보조 블레이드(130)가 끼워지는 끼움부(114)가 서로 다른 형상을 가지도록 할 수도 있다. 그러나 이와 같이 할 경우 블레이드(120)가 끼워지는 위치 및 보조 블레이드(130)가 끼워지는 위치가 고정되어 버리게 되므로, 상술한 바와 같은 풍량 변경 등에 있어서의 자유도가 줄어들게 되는 바, 상기 끼움부(114) 각각은 모두 서로 동일한 형상으로 되고, 물론 상기 블레이드 걸림부(122) 및 상기 보조 블레이드 걸림부(132) 또한 서로 동일한 형상으로 되는 것이 바람직하다.

더불어, 위에서는 블레이드(120) 및 (블레이드보다 작은 면적의) 보조 블레이드(130)로 2종인 것으로 가정하고 설명하였으나, 블레이드(120) 및 보조 블레이드(130) 자체도 다양한 면적을 갖는 다종으로 생산함으로써, 설계 변경에 대한 자유도를 더욱 향상할 수 있음은 당연하다.

이하에서 상기 블레이드(120) 또는 상기 보조 블레이드(130)를 상기 허브(110)에 고정시키는 구조에 대하여 보다 상세히 설명한다.

터보 블로워용 임펠러는 대부분의 경우 상당히 고속으로 회전하며, 따라서 블레이드가 허브에 단단하게 고정되어 있지 않으면 제품 파손 및 인명 사고 등의 위험성이 높아지게 된다. 따라서 블레이드와 허브가 분리형으로 되어 있는 경우 그 결합 구조가 견고한 고정력을 가지고 있어야 한다.

본 발명에서는 먼저, 도 6(A), (B), (C)에 도시되어 있는 바와 같이, 상기 블레이드 걸림부(122) 또는 상기 보조 블레이드 걸림부(132)가 단면 형태가 끝단으로 갈수록 폭이 넓어지는 형태로 이루어지도록 한다. 이와 같이 함으로써, 원심력이 작용하여 상기 블레이드(120) 또는 상기 보조 블레이드(130)가 바깥쪽으로 쏠리는 힘을 받게 되더라도, 상대적으로 폭이 넓은 상기 블레이드 걸림부(122) 또는 상기 보조 블레이드 걸림부(132) 끝단이, 상대적으로 폭이 좁은 상기 끼움부(114) 입구에 걸리게 됨으로써, 상기 블레이드(120) 또는 상기 보조 블레이드(130)가 상기 허브(110)로부터 떨어져 나가는 것을 방지한다. 도 6의 (A), (B), (C)는 도 4의 단면도에 표시된 A-A' 방향 단면으로서, 걸림부(122)(132) 및 끼움부(114)의 다양한 형태적 예시들을 보여 주고 있다. 상술한 바와 같이 걸림부(122)(132) 끝단으로 갈수록 폭이 넓어지게 하는 형태이기만 하다면, 도 6(A)와 같은 끝단이 돌출 형성되는 단순한 형태의 단면, 도 6(B)와 같은 사다리꼴 형태의 단면, 도 6(C)와 같은 끝단이 돌출 형성되되 여기에 다른 방향으로 보조적인 돌출부가 더 형성되는 보다 복잡한 형태의 단면 등 다양한 설계 변경이 이루어질 수 있다. 도 6(D)는 도 4의 단면도에서 S 부분을 확대하여 도시한 것이다.

더불어 본 발명의 임펠러(100)에는, 도 4의 단면도 및 도 6의 실시예에 나타나 있는 바와 같이, 고정부(140)를 더 포함하여 이루어짐으로써 고정력을 더욱 강화할 수 있다. 상기 고정부(140)는, 기본적으로 도 6에 도시된 바와 같이 고정홈(141), 결합홈(142), 고정핀(143)을 포함하여 이루어진다.

상기 고정홈(141)은 상기 끼움부(114) 상에 파여진 홈 형태로 형성되며, 상기 결합홈(142)은 상기 블레이드 걸림부(122) 또는 상기 보조 블레이드 걸림부(132)의 상기 고정홈(141)에 상응하는 위치에 파여진 홈 형태로 형성된다. 따라서 상기 허브(110)에 상기 블레이드(120) 또는 상기 보조 블레이드(130)가 결합되면 상기 고정홈(141)이 형성하는 공간 및 상기 결합홈(142)이 형성하는 공간이 서로 연통되어 하나의 공간을 이루게 된다.

상기 고정핀(143)은, 바로 이와 같이 상기 고정홈(141) 및 상기 결합홈(142)이 형성하는 공간 내에 구비된다. 이 때 상기 고정핀(143)은 상기 고정홈(141) 및 상기 결합홈(142)이 형성하는 공간 내에서 이동 가능하게 구비됨으로써, 상기 임펠러(100) 회전 시 원심력에 의하여 상기 결합홈(142) 쪽으로 이동하게 된다. 이와 같이 상기 고정핀(143)이 상기 결합홈(142) 쪽으로 이동함으로써 상기 고정핀(143)은 상기 결합홈(142) 면에 미는 힘을 작용하게 되는데, 이 힘은 결과적으로 상기 블레이드 걸림부(122) 또는 상기 보조 블레이드 걸림부(132) 외측면을 상기 끼움부(114) 내측면에 더욱 강하게 눌러 밀착시켜 주는 역할을 하게 된다. 이에 따라, 상기 임펠러(100)가 고속 회전하면 할수록 오히려 상기 걸림부(122)(132) 및 상기 끼움부(114)의 결합이 더욱 견고해지게 된다.

부가적으로 상기 고정부(140)는, 양측 끝단이 상기 고정홈(141) 및 상기 고정핀(143)에 각각 연결되는 탄성수단(144)을 더 포함하여 이루어질 수 있다. 상기 탄성수단(144)은 상기 허브(110)에 상기 블레이드(120) 또는 상기 보조 블레이드(130)가 결합되기 전 상태에서 상기 고정홈(141)으로부터 상기 고정핀(143)이 빠져나가 버리는 것을 방지하는 역할을 할 수 있다. 더불어, 상기 허브(110)에 상기 블레이드(120) 또는 상기 보조 블레이드(130)가 결합되면 상기 탄성수단(144)이 압축되도록 하여, 원심력과 같은 방향으로 상기 탄성수단(144)의 복원력이 작용하게 함으로써, 상기 허브(110) - 상기 블레이드(120) 또는 상기 보조 블레이드(130) 간 결합력을 더욱 높일 수 있다.

앞서 간략히 설명한 바와 같이, 상기 허브(110)는 그 측면(113) 형상이 상면(111)에서 하면(112)으로 갈수록 경사도가 작아지게 형성되는 것이 일반적이다. 이러한 경우에 있어서 상기 고정부(140)는, 도 4의 단면도에 도시된 예시에서와 같이, 상기 하면(112)보다 상기 상면(111)에 가까운 위치에 배치되도록 하는 것이 바람직하다. 이에 따라, 원심력의 작용 방향 및 고정 결합력 방향을 최대한 어긋나게 하여 결합력을 더욱 향상시킬 수 있다.

본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 아니하며, 적용범위가 다양함은 물론이고, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이다.

100: (본 발명의) 임펠러
110: 허브 111: 상면
112: 하면 113: 측면
114: 끼움부 115: 공동
120: 블레이드
121: 블레이드 풍압면 122: 블레이드 걸림부
130: 보조 블레이드
131: 보조 블레이드 풍압면 132: 보조 블레이드 걸림부
140: 고정부
141: 고정홈 142: 결합홈
143: 고정핀 144: 탄성수단

Claims (8)

1. 원형 상면(111) 및 상기 상면(111)보다 넓은 면적을 가지는 원형 하면(112)을 포함하여 이루어지는 원추형으로 형성되며, 상기 상면(111)에서 상기 하면(112)에 이르기까지 연장되는 홈 형상으로 형성되는 다수 개의 끼움부(114)가 측면(113)에 방사상으로 형성되는 허브(110);
   미리 결정된 형태의 곡면 형상으로 형성되어 바람의 운동 에너지를 기계적 에너지로 변환하는 블레이드 풍압면(121) 및 상기 블레이드 풍압면(121)의 일측 단부를 따라 형성되며 상기 끼움부(114) 단면 형상에 상응하는 단면 형상을 가지는 블레이드 걸림부(122)를 포함하여 이루어지는 다수 개의 블레이드(120);
   미리 결정된 형태의 곡면 형상으로 형성되어 바람의 운동 에너지를 기계적 에너지로 변환하되 상기 블레이드 풍압면(121)보다 좁은 면적을 가지는 보조 블레이드 풍압면(131) 및 상기 보조 블레이드 풍압면(131)의 일측 단부를 따라 형성되며 상기 끼움부(114) 단면 형상에 상응하는 단면 형상을 가지는 보조 블레이드 걸림부(132)를 포함하여 이루어지는 다수 개의 보조 블레이드(130);
   를 포함하여 이루어지며,
   상기 끼움부(114)에 상기 블레이드 걸림부(122) 또는 상기 보조 블레이드 걸림부(132)가 끼움 결합됨으로써, 상기 허브(110)에 상기 블레이드(120) 및 상기 보조 블레이드(130)가 결합되어 이루어지는 것을 특징으로 하는 터보 블로워 분리형 임펠러.
   
2. 제 1항에 있어서, 상기 블레이드 걸림부(122) 또는 상기 보조 블레이드 걸림부(132)는
   단면 형태가 끝단으로 갈수록 폭이 넓어지는 형태로 이루어지는 것을 특징으로 하는 터보 블로워 분리형 임펠러.
   
3. 제 1항에 있어서, 상기 임펠러(100)는
   상기 끼움부(114) 상에 파여진 홈 형태로 형성되는 고정홈(141), 상기 블레이드 걸림부(122) 또는 상기 보조 블레이드 걸림부(132)의 상기 고정홈(141)에 상응하는 위치에 파여진 홈 형태로 형성되는 결합홈(142), 상기 고정홈(141) 및 상기 결합홈(142)이 형성하는 공간 내에 상기 임펠러(100) 회전 시 원심력에 의하여 상기 결합홈(142) 쪽으로 이동 가능하게 구비되는 고정핀(143)을 포함하여 이루어지는 고정부(140);
   를 더 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 터보 블로워 분리형 임펠러.
   
4. 제 3항에 있어서, 상기 고정부(140)는
   양측 끝단이 상기 고정홈(141) 및 상기 고정핀(143)에 각각 연결되는 탄성수단(144)을 더 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 터보 블로워 분리형 임펠러.
   
5. 제 3항에 있어서, 상기 고정부(140)는
   상기 하면(112)보다 상기 상면(111)에 가까운 위치에 배치되는 것을 특징으로 하는 터보 블로워 분리형 임펠러.
   
6. 제 1항에 있어서, 상기 측면(113)은
   상기 상면(111)에서 상기 하면(112)으로 갈수록 경사도가 작아지는 형태로 형성되는 것을 특징으로 하는 터보 블로워 분리형 임펠러.
   
7. 제 1항에 있어서, 상기 임펠러(100)는
   상기 블레이드(120) 및 상기 보조 블레이드(130)가 교번 배치되어 이루어지는 것을 특징으로 하는 터보 블로워 분리형 임펠러.
   
8. 제 1항에 있어서, 상기 허브(110)는
   내부에 공동(115)이 형성되는 것을 특징으로 하는 터보 블로워 분리형 임펠러.

Images