KR100293694B1 - 유체압축기 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 종래의 유체 압축기에서 블레이드가 삽입된 회전체가 회전되면서 유체를 압축할 때 블레이드와 실린더의 마찰에 의해 블레이드가 시간이 경과함에 따라 점차 마모되어 압축력이 저하되며 구조가 복잡하여 제작이 곤란하고 제작 단가가 비싼 문제점이 있기 때문에,
양단이 케이스에 고정되고 외주면을 따라 나선상의 블레이드 홈이 형성된 고정 원통체와, 모터의 회전자에 의해 회전되고 내주면과 외주면이 편심형으로 형성된 원통형 외부 회전체와, 일정한 두께의 셀로 형성되어 상기 원통형 외부 회전체의 편심부에 의해 상기 고정 원통체의 외주면 주위를 공전하는 원통형 내부 회전체와, 상기 원통형 외부 회전체와 상기 원통형 내부 회전체 사이에 설치되어 마찰력을 저감시킴과 동시에 상기 원통형 내부 회전체의 공전 운동을 원활하게 하는 스러스트 베어링과, 원통 형상의 나선으로 형성되고 상기 고정 원통체의 블레이드 홈에서 진퇴 운동을 하는 탄성 재질의 나선 블레이드로 구성됨으로써,
구조가 간단하여 제작이 용이하고 제작 단가가 저렴할 뿐 아니라 소음 및 진동이 감소되고 고속화와 고용량화 및 소형화가 가능한 유체 압축기에 관한 것이다.
Description
본 발명은 나선형 블레이드의 진퇴 운동을 이용하여 유체를 압축한 후 토출시키는 유체 압축기에 관한 것으로서, 특히 고정체의 외부에 내부 회전체 및 외부 회전체를 선회 가능토록 설치하여 유체가 고정체와 내부 회전체 및 나선 블레이드에 의해 형성된 압축실을 따라 이동되면서 압축될 수 있도록 하는 유체 압축기에 관한 것이다.
종래 기술에 의한 유체 압축기는 도 1과 도 2에 도시된 바와 같이 케이싱(9) 내에 회전 가능토록 설치된 실린더(1)와, 상기 실린더(1) 내에 편심되게 설치된 회전체(2)와, 상기 회전체(2)에 반경 방향으로 진퇴 가능토록 설치된 블레이드(5)와, 상기 실린더(1)의 외주면에 고정 설치된 회전자(3)와, 전력을 인가 받아 상기 회전자(3)를 회전시키는 스테이터(4)와, 상기 실린더(1)가 회전되면 회전체(2)를 선회시키는 오울덤 커플링(6)으로 구성되고, 상기 케이싱(9)에는 유체 공급관(7) 및 유체 토출관(8)이 연결되어 있다.
상기와 같이 구성된 종래의 유체 압축기는 스테이터(4)에 전력이 공급되어 회전자(3)가 회전되면 실린더(1)가 회전되고, 실린더(1)가 회전되면 실린더(1) 내부에 돌출 핀(2a)이 삽입된 오울덤 커플링(6)이 동기되고, 오울덤 커플링(6)의 내부 사각홈에 상하 이동 가능토록 삽입된 회전체(2)의 사각 부위가 동기되어회전체(2)가 실린더(1)와 함께 선회하게 된다. 상기 실린더(1)의 회전에 따라 회전체(2)가 선회되면 회전체(2)에 삽입된 블레이드(5)가 진퇴되는데, 이때 블레이드는 실린더(1)의 내주면에 밀착되어 있다.
따라서, 유체 공급관(7)을 통해 케이싱(9)의 내부로 공급된 유체가 상기 블레이드(5)와 회전체(2)의 외주면 및 실린더(1)의 내주면 사이에 형성된 압축실을 따라 전진되면서 압축된 다음 유체 토출관(8)을 통하여 배출된다. 이때, 상기 블레이드(5)의 피치가 토출측으로 갈수록 작아지므로 유체는 압축되어 토출된다.
그러나, 상기한 종래의 유체 압축기는 블레이드가 삽입된 회전체가 회전되면서 유체를 압축하게 되는데 블레이드와 실린더의 마찰에 의해 블레이드가 시간이 경과함에 따라 점차 마모되어 압축력이 저하되고 구조가 복잡하여 제작이 곤란하고 제작 단가가 비싼 문제점이 있다.
본 발명은 상기한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 블레이드를 고정체에 삽입한 상태에서 내부 회전체의 공전에 따른 블레이드의 진퇴 운동만으로 유체가 압축되도록 함으로써 구조가 단순하고 진동이 적을 뿐 아니라 블레이드의 내구성이 우수하여 압축력의 저하를 방지할 수 있는 유체 압축기를 제공하는데 그 목적이 있다.
도 1은 종래 기술에 의한 유체 압축기의 단면이 도시된 구성도,
도 2는 종래 유체 압축기의 요부 구성인 회전체가 도시된 사시도,
도 3은 본 발명에 의한 유체 압축기의 제1실시예의 단면이 도시된 구성도,
도 4는 도 3의 "A-A"면이 도시된 단면도,
도 5는 본 발명에 의한 유체 압축기의 제2실시예의 단면이 도시된 구성도,
도 6은 도 5의 "B-B"면이 도시된 단면도,
도 7은 본 발명에 의한 유체 압축기의 제3실시예의 단면이 도시된 구성도,
도 8은 도 7의 "C-C"면이 도시된 단면도,
도 9는 본 발명에 의한 유체 압축기의 제4실시예의 단면이 도시된 구성도,
도 10은 도 9의 "D-D"면이 도시된 단면도이다.
〈도면의 주요부분에 대한 부호의 설명〉
* 제1실시예 *
101 : 원통형 외부 회전체 101' : 평형홈
102 : 원통형 내부 회전체 103 : 스러스트 베어링
104 : 고정 원통체 104' : 블레이드 홈
105 : 나선 블레이드 107 : 유체 통로
110 : 케이스 111 : 구동 모터
* 제2실시예 *
201 : 원추형 외부 회전체 201' : 평형홈
202 : 원추형 내부 회전체 203 : 스러스트 베어링
204 : 고정 원추체 204' : 블레이드 홈
205 : 나선 블레이드 207 : 유체 통로
210 : 케이스 211 : 구동 모터
* 제3실시예 *
301 : 원통형 외부 회전체 301' : 평형홈
302 : 원통형 내부 회전체 303 : 스러스트 베어링
304 : 고정 원통체 304 : 블레이드 홈
305 : 나선 블레이드 306 : 냉각팬
307 : 공급 통로 308 : 배출 통로
310 : 케이스 311 : 구동 모터
* 제4실시예 *
401 : 원추형 외부 회전체 401' : 평형홈
402 : 원추형 내부 회전체 403 : 스러스트 베어링
404 : 고정 원추체 404' : 블레이드 홈
405 : 나선 블레이드 406 : 냉각팬
407 : 공급 통로 408 : 배출 통로
410 : 케이스 411 : 구동 모터
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 유체 압축기는 양단이 케이스에 고정되고 외주면을 따라 나선상의 블레이드 홈이 형성된 고정 원통체와, 나선형상으로 형성되고 상기 고정 원통체의 블레이드 홈에 진퇴 가능토록 설치된 탄성 재질의 나선 블레이드와, 모터의 회전자에 의해 회전되고 내주면이 상기 고정 원통체의 중심으로 부터 편심되게 형성된 원통형 외부 회전체와, 측벽이 일정한 두께를 갖는 실린더로 형성되어 상기 고정 원통체와 원통형 외부 회전체 사이에 회전가능토록 위치되고 상기 원통형 외부 회전체의 내주면 중심과 동심을 이루며 상기 원통형 외부 회전체가 회전됨에 따라 상기 내부 회전체와 접촉되는 내주면 부위가 상기 내부 회전체의 외주면을 따라 변화되도록 일측이 내부 회전체의 중심 방향으로 이동되어 상기 나선 블레이드를 진퇴시키는 내부 회전체와, 상기 원통형 외부 회전체와 상기 원통형 내부 회전체 사이에 설치되어 마찰력을 저감시킴과 동시에 상기 원통형 내부 회전체의 이동을 원활하게 하는 스러스트 베어링을 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 유체 압축기.
다른 형태의 유체 압축기는 양단이 케이스에 고정되고 외주면을 따라 나선상의 블레이드 홈이 형성된 고정 원추체와, 나선형상으로 형성되고 상기 고정 원추체의 블레이드 홈에 진퇴 가능토록 설치된 탄성 재질의 나선 블레이드와, 모터의 회전자에 의해 회전되고 내주면이 상기 고정 원추체의 중심으로 부터 편심되게 형성된 원추형 외부 회전체와, 측벽이 일정한 두께를 갖는 실린더로 형성되어 상기 고정 원추체와 원추형 외부 회전체 사이에 회전가능토록 위치되고 상기 원추형 외부 회전체의 내주면 중심과 동심을 이루며 상기 원추형 외부 회전체가 회전됨에 따라 상기 내부 회전체와 접촉되는 내주면 부위가 상기 내부 회전체의 외주면을 따라 변화되도록 일측이 내부 회전체의 중심 방향으로 이동되어 상기 나선 블레이드를 진퇴시키는 내부 회전체와, 상기 원추형 외부 회전체와 상기 원추형 내부 회전체 사이에 설치되어 마찰력을 저감시킴과 동시에 상기 원추형 내부 회전체의 이동을 원활하게 하는 스러스트 베어링을 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 유체 압축기.
이하, 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.
본 발명에 의한 유체 압축기의 제1실시예는 도 3과 도 4에 도시된 바와 같이 양단이 케이스(110)에 고정되고 외주면을 따라 나선상의 블레이드 홈(104')이 형성된 고정 원통체(104)와, 모터(111)의 회전자(111')에 의해 회전되고 외주면은 상기 고정 원통체(104)와 동심을 이루고 내주면은 상기 고정 원통체(104)의 중심으로 부터 하측으로 편심되게 형성된 원통형 외부 회전체(101)와, 일정한 두께의 측벽을 갖는 실린더로 형성되어 상기 원통형 외부 회전체 (101)가 회전됨에 따라 상기 고정 원통체(104)의 중심을 향하여 이동하는 원통형 내부 회전체(102)와, 상기 원통형 외부 회전체(101)와 상기 원통형 내부 회전체(102)사이에 설치되어 마찰력을 저감시킴과 동시에 상기 원통형 내부 회전체(102)의 이동을 원활하게 하는 스러스트 베어링(103)과, 원통 형상의 나선으로 형성되고 상기 고정 원통체(104)의 블레이드 홈(104')에서 진퇴 운동을 하는 탄성 재질의 나선 블레이드(105)로 구성된다.
여기서, 상기 고정 원통체(104)의 블레이드 홈(104')은 흡입측에서 토출측으로 갈수록 그 피치가 작아지게 형성되고, 상기 나선 블레이드(104)의 피치 또한 흡입측에서 토출측으로 갈수록 작아지게 형성된다. 또한, 상기 원통형 외부 회전체(101)의 두꺼운 부분에는 편심 부재의 정적(靜的) 및 동적 평형(動的平衡)의유지를 위한 평형홈(101')이 형성된다.
상기 고정 원통체(104)는 원통형 내부 회전체(102) 내부의 나선 블레이드(105)로 유체를 운반하는 유체 통로(107)를 구비하고, 상기 케이스(110)도 역시 상기 나선 블레이드(104)에 의해 압축된 유체를 토출측으로 운반하는 유체 통로(107)를 구비한다.
상기와 같이 구성된 본 발명에 의한 유체 압축기의 제1실시예는 원통형 외부 회전체(101)의 회전에 따라 원통형 내부 회전체(102)는 회전됨이 없이 고정 원통체의 중심을 향하여 이동하면서 나선 블레이드(104)를 진퇴시켜 흡입측의 유체를 토출측으로 압송하게 된다.
즉 케이스(110)의 내부에 설치된 모터(111)가 작동되면 상기 모터(111)의 회전자(111')와 결합된 원통형 외부 회전체(101)가 회전하게 된다. 상기 원통형 외부 회전체(101)가 회전되면 원통형 외부 회전체(101)와 스러스트 베어링(103)에 의해 연결된 원통형 내부 회전체(102)가 회전되는데, 상기 원통형 내,외부 회전체(101)(102)의 내주면은 고정 원통체(104)로 부터 하측으로 편심되게 형성되 어 있으므로 원통형 내부 회전체(102)가 상기 고정 원통체(104)와 접촉되는 부위는 고정 원통체의 외주면을 따라 원통형 외부 회전체(101)의 회전방향으로 변화되도록 원통형 내부 회전체(102)의 일측이 고정 원통체의 중심을 향하여 이동되고 반대측은 고정 원통체의 중심으로 부터 멀어진다.(이하 상기 운동을 "공전"이라 함) 상기 원통형 내부 회전체(102)는 고정 원통체(104)를 중심으로 공전하게 된다.
상기 원통형 내부 회전체(102)가 작동됨에 따라 나선 블레이드(105)는 고정원통체(104)의 블레이드 홈(104')에서 진퇴 운동을 하게 된다. 따라서, 상기 케이스(110)의 흡입측으로 유입된 유체는 고정 원통체(104)의 유체 통로(107)를 통해 원통형 내부 회전체(102)의 내부로 이동된 후, 상기 나선 블레이드(105)의 진퇴 운동에 따라 토출측으로 이동된다.
이때, 상기 나선 블레이드(105)의 피치가 흡입측에서 토출측으로 갈수록 작아지므로, 유체가 채워지는 압축실의 체적이 감소되어 유체는 토출측으로 이동되면서 압축된다. 나선 블레이드(105)의 진퇴운동에 따라 이동되면서 압축된 유체는 상기 케이스(110)에 형성된 유체 통로(107)를 통해 케이스(110)의 토출구를 통해 배출된다.
상기와 같이 구성된 본 발명에 의한 유체 압축기의 제1실시예는 구조가 단순하여 제작이 용이하고 제작 단가가 저렴할 뿐 아니라 원통형 내부 회전체(102)와 고정 원통체(110)는 상대적이 회전운동이 없기 때문에 나선 블레이드(105)가 원통형 내부 회전체(102)의 내주면에 미끄러지지 않고 진퇴운동만을 하게 되므로 마찰에 의한 마모가 줄어들어 내구성이 향상된다.
또한, 스러스트 베어링(103)을 사이에 두고 원통형 내부 회전체(102)가 원통형 외부 회전체(101)에 의해 이동되므로 진동 및 소음이 줄어들고 고속화와 고용량화 및 소형화가 가능하게 된다.
본 발명에 의한 유체 압축기의 제2실시예는 도 5와 도 6에 도시된 바와 같이 양단이 케이스(210)에 고정되고 외주면을 따라 나선상의 블레이드 홈(204')이 형성된 고정 원추체(204)와, 모터(211)의 회전자(211')에 의해 회전되고 내주면과 외주면이 편심형으로 형성된 원추형 외부 회전체(201)와, 일정한 두께의 원추형 셀로 형성되어 상기 원추형 외부 회전체(201)의 편심부에 의해 상기 고정 원추체(204)의 외주면 주위를 공전하는 원추형 내부 회전체(202)와, 상기 원추형 외부 회전체(201)와 상기 원추형 내부 회전체(202) 사이에 설치되어 마찰력을 저감시킴과 동시에 상기 원추형 내부 회전체(202)의 공전 운동을 원활하게 하는 스러스트 베어링(203)과, 원추 형상의 나선으로 형성되고 상기 고정 원추체(204)의 블레이드 홈(204')에서 진퇴 운동을 하는 탄성 재질의 나선 블레이드(205)로 구성된다.
여기서, 상기 고정 원추체(204)의 블레이드 홈(204')은 흡입측에서 토출측으로 갈수록 그 피치가 작아지게 형성되고, 상기 나선 블레이드(205)의 피치 또한 흡입측에서 토출측으로 갈수록 작아지게 형성된다. 물론, 상기 고정 원추체(204)의 블레이드 홈(204') 및 상기 나선 블레이드(205)의 피치는 등피치로 형성될 수도 있는데, 이 경우 유체의 압축률은 감소하게 된다.
상기 원추형 외부 회전체(201)의 두꺼운 부분에는 편심 부재의 정적 및 동적 평형의 유지를 위한 평형홈(201')이 형성되고, 상기 고정 원추체(204)의 블레이드 홈(204')은 고정 원추체(204)의 외주면에 대하여 직각 방향으로 형성된다. 또한, 상기 고정 원추체(204)는 원추형 내부 회전체(202) 내부의 나선 블레이드(205)로 유체를 운반하는 유체 통로(207)를 구비하고, 상기 케이스(210)도 역시 상기 나선 블레이드(205)에 의해 압축된 유체를 토출측으로 운반하는 유체 통로(207)를 구비한다.
상기와 같이 구성된 본 발명에 의한 유체 압축기의 제2실시예는 원추형 외부회전체의 회전에 따라 원추형 내부 회전체가 고정 원추체의 외부를 공전하면서 나선 블레이드를 진퇴시켜 흡입측의 유체를 토출측으로 압송하게 된다.
케이스(210)의 내부에 설치된 모터(211)가 작동되면 상기 모터(211)의 회전자(211')와 결합된 원추형 외부 회전체(201)가 회전하게 된다. 상기 원추형 외부 회전체(201)가 회전되면 원추형 외부 회전체(201)와 스러스트 베어링(203)에 의해 연결된 원추형 내부 회전체(202)가 회전되는데, 상기 원추형 외부 회전체(201)의 내주면이 외주면에 대하여 편심되게 형성되어 있으므로 상기 원추형 내부 회전체(202)는 고정 원추체(204)를 중심으로 공전하게 된다.
상기 원추형 내부 회전체(202)가 공전함에 따라 나선 블레이드(205)는 고정 원추체(204)의 블레이드 홈(204')에서 진퇴 운동을 하게 된다. 따라서, 상기 케이스(210)의 흡입측으로 유입된 유체는 고정 원추체(204)의 유체 통로(207)를 통해 원추형 내부 회전체(202)의 내부로 이동된 후, 상기 나선 블레이드(205)의 진퇴 운동에 따라 토출측으로 이동된다.
이때, 상기 나선 블레이드(205)의 피치가 흡입측에서 토출측으로 갈수록 작아지고 상기 원추형 내부 회전체(202)의 내경 및 고정 원추체(204)의 직경이 감소되므로, 유체가 채워지는 압축실의 체적이 흡입측에서 토출측으로 갈수록 감소된다. 따라서, 흡입측에서 토출측으로 이동되는 유체는 이동과 동시에 점진적으로 압축된다. 나선 블레이드(205)의 진퇴 운동에 따라 이동되면서 압축된 유체는 상기 케이스(210)에 형성된 유체 통로(206)를 통해 케이스(210)의 토출구를 통해 배출된다.
상기와 같이 구성된 본 발명에 의한 유체 압축기의 제2실시예는 구조가 단순하여 제작이 용이하고 제작 단가가 저렴할 뿐 아니라 나선 블레이드(205)가 회전 운동을 하지 않으므로 원심력 및 마찰에 의한 마모가 줄어들어 내구성이 향상된다.
또한, 스러스트 베어링(203)을 사이에 두고 원추형 내부 회전체(302)가 원추형 외부 회전체(301)에 의해 작동되므로 진동 및 소음이 줄어들고 고속화와 고용량화 및 소형화가 가능하게 된다.
본 발명에 의한 유체 압축기의 제3실시예는 도 7과 도 8에 도시된 바와 같이 양단이 케이스(310)에 고정되고 외주면을 따라 나선상의 블레이드 홈(304')이 형성된 고정 원통체(304)와, 모터(311)의 회전자(311')에 의해 회전되고 내주면과 외주면이 편심형으로 형성된 원통형 외부 회전체(301)와, 일정한 두께의 셀로 형성되어 상기 원통형 외부 회전체(201)의 편심부에 의해 상기 고정 원통체(304)의 외주면 주위를 공전하는 원통형 내부 회전체(302)와, 상기 원통형 외부 회전체(301)와 상기 원통형 내부 회전체(302) 사이에 설치되어 마찰력을 저감시킴과 동시에 상기 원통형 내부 회전체(302)의 공전 운동을 원활하게 하는 스러스트 베어링(303)과, 원통 형상의 나선으로 형성되고 상기 고정 원통체(304)의 블레이드 홈(304')에서 진퇴 운동을 하는 탄성 재질의 나선 블레이드(305)와, 상기 원통형 외부 회전체(301)의 내부에 설치되어 흡입 가스를 상기 원통형 외부 회전체(301)와 원통형 내부 회전체(302) 사이로 강제 송출하여 저온의 흡입 가스로 상기 원통형 내부 회전체(302)의 외주면을 냉각시키는 냉각팬(306)으로 구성된다.
상기 고정 원통체(304)의 블레이드 홈(304')은 흡입측에서 토출측으로 갈수록 그 피치가 작아지게 형성되고, 상기 나선 블레이드(305)의 피치 또한 흡입측에서 토출측으로 갈수록 작아지게 형성된다. 또한, 상기 원통형 외부 회전체(301)의 두꺼운 부분에는 편심 부재의 정적 및 동적 평형의 유지를 위한 평형홈(301')이 형성된다.
상기 고정 원통체(304)는 원통형 내부 회전체(302) 내부의 나선 블레이드(305)으로 유체를 운반하는 공급 통로(307)를 구비하고, 상기 케이스(310)는 상기 나선 블레이드(305)에 의해 압축된 유체를 토출측으로 운반하는 배출 통로(308)를 구비한다. 이때, 상기 공급 통로(307)는 상기 케이스(310)의 흡입측과 반대 방향에 형성되고, 상기 고정 원통체(310)는 흡입측의 유체를 상기 공급 통로(307)로 운반할 수 있도록 중공 형태로 형성된다.
상기와 같이 구성된 본 발명의 유체 압축기는 원통형 외부 회전체의 회전에 따라 원통형 내부 회전체가 고정 원통체의 외부를 공전하면서 나선 블레이드를 진퇴시켜 흡입측의 유체를 토출측으로 압송하게 된다.
케이스(310)의 내부에 설치된 모터(311)가 작동되면 상기 모터(311)의 회전자(311')와 결합된 원통형 외부 회전체(301)가 회전하게 된다. 상기 원통형 외부 회전체(301)가 회전되면 원통형 내부 회전체(302)와 스러스트 베어링(303)에 의해 연결된 원통형 내부 회전체(302)가 회전되는데, 상기 원통형 외부 회전체(301)의 내주면이 외주면에 대하여 편심되게 형성되어 있으므로 상기 원통형 내부 회전체(302)는 고정 원통체(304)를 중심으로 공전하게 된다.
상기 원통형 내부 회전체(302)가 공전함에 따라 나선 블레이드(305)는 고정원통체(304)의 블레이드 홈(304')에서 진퇴 운동을 하게 된다. 따라서, 상기 케이스(310)의 흡입측으로 유입된 유체는 고정 원통체(304)의 중공부를 통해 공급 통로(307)쪽으로 이동된 후, 공급 통로(307)를 통해 원통형 내부 회전체(302)의 내부로 이동된다. 상기 원통형 내부 회전체(302)의 내부로 이동된 유체는 상기 나선 블레이드(305)의 진퇴 운동에 따라 토출측으로 이동된다.
이때, 상기 나선 블레이드(305)의 피치가 흡입측에서 토출측으로 갈수록 작아지므로, 유체가 채워지는 압축실의 체적이 감소되어 유체는 토출측으로 이동되면서 압축된다. 나선 블레이드(305)의 진퇴 운동에 따라 이동되면서 압축된 유체는 상기 케이스(310)에 형성된 배출 통로(308)를 통해 케이스(310)의 내부로 이동된 후 케이스(310)의 토출구를 통해 배출된다.
상기 원통형 외부 회전체(301)의 내부 일단에 설치된 냉각팬(306)은 저온의 가스를 흡입하여 원통형 외부 회전체(301)와 원통형 내부 회전체(302) 사이로 송출하게 된다. 따라서, 저온의 흡입 가스가 공전되고 있는 원통형 내부 회전체(302)의 외주면을 냉각시켜 원통형 내부 회전체(302)가 과열되는 것을 차단한다.
상기와 같이 구성된 본 발명에 의한 유체 압축기의 제3실시예는 구조가 단순하여 제작이 용이하고 제작 단가가 저렴할 뿐 아니라 나선 블레이드(305)가 회전 운동을 하지 않으므로 원심력 및 마찰에 의한 마모가 줄어들어 내구성이 향상된다.
또한, 스러스트 베어링(303)을 사이에 두고 원통형 내부 회전체(302)가 원통형 외부 회전체(301)에 의해 회전되므로 진동 및 소음이 줄어들고 고속화와 고용량화 및 소형화가 가능하며, 냉각팬(306)을 이용하여 원통형 내부 회전체(302)를 냉각시키게 되므로 냉각 효과가 좋아지게 된다.
본 발명에 의한 유체 압축기의 제4실시예는 도 9과 도 10에 도시된 바와 같이 양단이 케이스(410)에 고정되고 외주면을 따라 나선상의 블레이드 홈(404')이 형성된 고정 원추체와(404), 모터(411)의 회전자(411')에 의해 회전되고 내주면과 외주면이 편심형으로 형성된 원추형 외부 회전체(401)와, 일정한 두께의 원추형 셀로 형성되어 상기 원추형 외부 회전체(401)의 편심부에 의해 상기 고정 원추체(404)의 외주면 주위를 공전하는 원추형 내부 회전체(402)와, 상기 원추형 외부 회전체(401)와 상기 원추형 내부 회전체(402) 사이에 설치되어 마찰력을 저감시킴과 동시에 상기 원추형 내부 회전체(402)의 공전 운동을 원활하게 하는 스러스트 베어링(403)과, 원추 형상의 나선으로 형성되고 상기 고정 원추체(404)의 블레이드 홈(404')에서 진퇴 운동을 하는 탄성 재질의 나선 블레이드(405)와, 상기 원추형 외부 회전체(401)의 내부에 설치되어 흡입 가스를 상기 원추형 외부 회전체(401)와 원추형 내부 회전체(402) 사이로 강제 송출하여 저온의 흡입 가스로 상기 원추형 내부 회전체(402)의 외주면을 냉각시키는 냉각팬(406)으로 구성된다.
여기서, 상기 고정 원추체(404)의 블레이드 홈(404')은 흡입측에서 토출측으로 갈수록 그 피치가 작아지게 형성되고, 상기 나선 블레이드(405)의 피치 또한 흡입측에서 토출측으로 갈수록 작아지게 형성된다. 물론, 상기 고정 원추체(404)의 블레이드 홈(404') 및 상기 나선 블레이드(405)의 피치는 등피치로 형성될 수도 있으나, 등피치로 형성될 경우 나선 블레이드가 부등피치로 형성될 경우에 비해 유체의 압축률이 감소하게 된다.
상기 원추형 외부 회전체(401)의 두꺼운 부분에는 편심 부재의 정적 및 동적 평형의 유지를 위한 평형홈(401')이 형성되고, 상기 고정 원추체(404)의 블레이드 홈(404')은 고정 원추체(404)의 외주면에 대하여 직각 방향으로 형성된다. 상기 고정 원추체(404)는 원추형 내부 회전체(402) 내부의 나선 블레이드(405)로 유체를 운반하는 공급 통로(407)를 구비하고, 상기 케이스(410)는 상기 나선 블레이드(405)에 의해 압축된 유체를 토출측으로 운반하는 배출 통로(408)를 구비한다. 이때, 상기 공급 통로(407)는 상기 케이스(410)의 흡입측과 반대 방향에 형성되고, 상기 고정 원추체(404)는 흡입측의 유체를 상기 공급 통로(407)로 운반할 수 있도록 중공 형태로 형성된다.
상기와 같이 구성된 본 발명에 의한 유체 압축기의 제4실시예는 원추형 외부 회전체의 회전에 따라 원추형 내부 회전체가 고정 원추체의 외부를 공전하면서 나선 블레이드를 진퇴시켜 흡입측의 유체를 토출측으로 압송하게 된다.
케이스(410)의 내부에 설치된 모터(411)가 작동되면 상기 모터(411)의 회전자(411')와 결합된 원추형 외부 회전체(401)가 회전하게 된다. 상기 원추형 외부 회전체(401)가 회전되면 원추형 외부 회전체(401)와 스러스트 베어링(403)에 의해 연결된 원추형 내부 회전체(402)가 회전되는데, 상기 원추형 외부 회전체(401)의 내주면이 외주면에 대하여 편심되게 형성되어 있으므로 상기 원추형 내부 회전체(402)는 고정 원추체(404)를 중심으로 공전하게 된다.
상기 원추형 내부 회전체(402)가 공전함에 따라 나선 블레이드(405)는 고정 원추체(404)의 블레이드 홈(404')에서 진퇴 운동을 하게 된다. 따라서, 상기 케이스(410)의 흡입측으로 유입된 유체는 고정 원추체(404)의 중공부를 통해 공급 통로(407)쪽으로 이동된 후, 공급 통로(407)를 통해 원추형 내부 회전체(402)의 내부로 이동된다. 상기 원추형 내부 회전체(402)의 내부로 이동된 유체는 상기 나선 블레이드(405)의 진퇴 운동에 따라 토출측으로 이동된다.
이때, 상기 나선 블레이드(405)의 피치가 흡입측에서 토출측으로 갈수록 작아지고 상기 원추형 내부 회전체(402)의 내경 및 고정 원추체(404)의 직경이 감소되므로, 유체가 채워지는 압축실의 체적이 흡입측에서 토출측으로 갈수록 감소된다. 따라서, 흡입측에서 토출측으로 이동되는 유체는 이동과 동시에 점진적으로 압축된다. 나선 블레이드(405)의 진퇴 운동에 따라 이동되면서 압축된 유체는 상기 케이스(410)에 형성된 배출 통로를 통해 케이스(410)의 내부로 이동된 후 케이스(410)의 토출구를 통해 배출된다.
상기 원추형 외부 회전체(401)의 내부 일단에 설치된 냉각팬(406)은 저온의 가스를 흡입하여 원추형 외부 회전체(401)와 원추형 내부 회전체 (402)사이로 송출하게 된다. 따라서, 저온의 흡입 가스는 공전되고 있는 원추형 내부 회전체(402)의 외주면을 냉각시켜 원추형 내부 회전체(402)가 과열되는 것을 차단한다.
상기와 같이 구성된 본 발명에 의한 유체 압축기의 제4실시예는 구조가 단순하여 제작이 용이하고 제작 단가가 저렴할 뿐 아니라 나선 블레이드(405)가 회전 운동을 하지 않으므로 원심력 및 마찰에 의한 마모가 줄어들어 내구성이 향상된다.
또한, 스러스트 베어링(403)을 사이에 두고 원추형 내부 회전체(402)가 원추형 외부 회전체(401)에 의해 회전되므로 진동 및 소음이 줄어들고 고속화와 고용량화 및 소형화가 가능하며, 냉각팬(406)을 이용하여 원추형 내부 회전체(402)를 냉각시키게 되므로 냉각 효과가 좋아지게 된다.
이와 같이, 본 발명의 유체 압축기는 구조가 간단하여 제작이 용이하고 제작 단가가 저렴할 뿐 아니라 소음 및 진동이 감소되고 고속화와 고용량화 및 소형화가 가능한 이점이 있다.
Claims (8)
- 양단이 케이스에 고정되고 외주면을 따라 나선상의 블레이드 홈이 형성된 고정 원통체와, 나선형상으로 형성되고 상기 고정 원통체의 블레이드 홈에 진퇴 가능토록 설치된 탄성 재질의 나선 블레이드와, 모터의 회전자에 의해 회전되고 내주면이 상기 고정 원통체의 중심으로 부터 편심되게 형성된 원통형 외부 회전체와, 측벽이 일정한 두께를 갖는 실린더로 형성되어 상기 고정 원통체와 원통형 외부 회전체 사이에 회전가능토록 위치되고 상기 원통형 외부 회전체의 내주면 중심과 동심을 이루며 상기 원통형 외부 회전체가 회전됨에 따라 상기 내부 회전체와 접촉되는 내주면 부위가 상기 내부 회전체의 외주면을 따라 변화되도록 일측이 내부 회전체의 중심 방향으로 이동되어 상기 나선 블레이드를 진퇴시키는 내부 회전체와, 상기 원통형 외부 회전체와 상기 원통형 내부 회전체 사이에 설치되어 마찰력을 저감시킴과 동시에 상기 원통형 내부 회전체의 이동을 원활하게 하는 스러스트 베어링을 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 유체 압축기.
- 제 1 항에 있어서,상기 원통형 외부 회전체는 편심 부재의 정적 및 동적 평형의 유지를 위한 평형홈이 두꺼운 부분에 형성된 것을 특징으로 하는 유체 압축기.
- 제 1 항에 있어서,상기 고정 원통체는 원통형 내부 회전체 내부의 나선 블레이드로 유체를 운반하는 유체 통로를 구비하고, 상기 케이스는 상기 나선 블레이드에 의해 압축된 유체를 토출측으로 운반하는 유체 통로를 구비한 것을 특징으로 하는 유체 압축기.
- 양단이 케이스에 고정되고 외주면을 따라 나선상의 블레이드 홈이 형성된 고정 원추체와, 나선형상으로 형성되고 상기 고정 원추체의 블레이드 홈이 진퇴 가능토록 설치된 탄성 재질의 나선 블레이드와, 모터의 회전자에 의해 회전되고 내주면이 상기 고정 원추체의 중심으로 부터 편심되게 형성된 원추형 외부 회전체와, 측벽이 일정한 두께를 갖는 실린더로 형성되어 상기 고정 원추체와 원추형 외부 회전체 사이에 회전가능토록 위치되고 상기 원추형 외부 회전체의 내주면 중심과 동심을 이루면 상기 원추형 외부 회전체가 회전됨에 따라 상기 내부 회전체와 접촉되는 내주면 부위가 상기 내부 회전체의 외주면을 따라 변화되도록 일측이 내부 회전체의 중심 방향으로 이동되어 상기 나선 블레이드를 진퇴시키는 내부 회전체와, 상기 원추형 외부 회전체와 상기 원추형 내부 회전체 사이에 설치되어 마찰력을 저감시킴과 동시에 상기 원추형 내부 회전체의 이동을 원활하게 하는 스러스트 베어링을 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 유체 압축기.
- 제 4 항에 있어서,상기 원추형 외부 회전체는 편심 부재의 정적 및 동적 평형의 유지를 위한 평형홈이 두꺼운 부분에 형성된 것을 특징으로 하는 유체 압축기.
- 제 4 항에 있어서,상기 고정 원추체는 원추형 내부 회전체 내부의 나선 블레이드로 유체를 운반하는 유체 통로를 구비하고, 상기 케이스는 상기 나선 블레이드에 의해 압축된 유체를 토출측으로 운반하는 유체 통로를 구비한 것을 특징으로 하는 유체 압축기.
- 제 1 항 또는 제 4 항에 있어서,상기 외부 회전체의 내부에 설치되어 흡입 가스를 상기 외부 회전체와 내부 회전체 사이로 강제 송출함으로써 저온의 흡입 가스로 상기 내부 회전체의 외주면을 냉각시키는 냉각팬을 구비한 것을 특징으로 하는 유체 압축기.
- 제 3 항 또는 제 6 항에 있어서,상기 공급 통로는 상기 케이스의 흡입측과 반대 방향에 형성되고, 상기 고정체는 흡입측의 유체를 상기 공급 통로로 운반할 수 있도록 중공 형태로 형성된 것을 특징으로 하는 유체 압축기.
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| KR1019980008011A KR100293694B1 (ko) | 1998-03-11 | 1998-03-11 | 유체압축기 |
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Cited By (1)
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| KR20150082893A (ko) * | 2014-01-08 | 2015-07-16 | 한라비스테온공조 주식회사 | 압축기 |
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1998
- 1998-03-11 KR KR1019980008011A patent/KR100293694B1/ko not_active IP Right Cessation
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20150082893A (ko) * | 2014-01-08 | 2015-07-16 | 한라비스테온공조 주식회사 | 압축기 |
| KR101942914B1 (ko) | 2014-01-08 | 2019-01-29 | 한온시스템 주식회사 | 압축기 |
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| KR19990074427A (ko) | 1999-10-05 |
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