KR100395373B1

KR100395373B1 - 압축기

Info

Publication number: KR100395373B1
Application number: KR10-2000-0052143A
Authority: KR
Inventors: 맹혁재
Original assignee: 맹혁재
Priority date: 2000-09-04
Filing date: 2000-09-04
Publication date: 2003-08-21
Also published as: KR20020018846A

Abstract

본 발명은 가스나 공기 등과 같은 압축성 유체나 물이나 기름 등과 같은 비압축성 유체 등을 압축 이송토록 하는 압축기에 관한 것이다.

종래 피스톤식 압축기는 회전력을 직선운동으로 변환시키는 힘전달장치 등에서 소비되는 동력낭비가 많게 되며, 소음 및 진동이 많이 발생되며, 압축효율이 낮은 것을 볼 수 있다.

또한, 최근 개발된 스크롤 압축기는 왕복동 압축기에 비해 효율이 높으며, 진동 및 소음이 적으며, 소형, 경량화가 가능하나 고도의 정밀성을 요구하며, 복잡한 구조를 가지며, 고압의 용도에는 부적하며, 비압축성 유체를 압축매질로 사용하는 것은 부적절한 것을 볼 수 있다.

본 발명은 왕복식 압축기와 같이 소음 및 진동이 많이 발생되지 않으며, 고압의 압축비율을 얻을 수 있도록 한 것으로, 원통형 실린더로 구성되는 본체에 유입구와 배출구를 가지며, 본체 내측의 원통형 압축실에 편심되게 회전축 및 로타를 설치하며, 원통형 압축실에 편심되게 설치되는 로타에 그 중심을 관통하는 삽치홈을 형성하고, 이에 2개로 분리되는 회전가압편을 원통형 압축실 내주면에 당접되게 하며, 로타의 표면에 원통형 압축실 내주면에 당접되는 가압편을 형성토록 한 것으로, 원통형 압축실에 편심되게 설치되는 로타가 회전될 때 이에 삽치된 회전가압편이 원통형 압축실 내주면을 당접되면서 회전되어질 때 원통형 압축실 내로 유입된 유체가 회전가압편에 의해 밀려 이동되면서 압축되도록 하는 압축기에 관한것이다.

Description

압축기{compressor}

본 발명은 압축기에 관한 것이다.

압축기는 압축하는 매질에 따라 공기, 가스, 냉매 등과 같이 압축성 유체를 압축하는 압축기와 기름이나 물과 같은 비압축성 유체를 압축 이송하는 유체압축기 등으로 구분할 수 있으며, 압축방식에 따라 왕복식 압축기, 스크류식 압축기, 원심식 압축기, 스크롤식 압축기 등등 다양한 방식의 압축기를 볼 수 있다.

본 발명은 공기나 가스 등과 같은 압축성 유체나 물이나 기름 등과 같은 비압축성 유체 등을 압축 이송토록 하는 압축기에 관한 것이다.

통상, 엔진이나 모타 등에서 발생시킨 회전력을 크랭크축, 커넥팅로드 등과 같은 힘전달장치 등에 의해 실린더 내의 피스톤을 직선 왕복동시키고, 실린더의 피스톤에 의해 공기 등을 압축하는 피스톤식 압축기에 있어서는, 회전력을 직선운동으로 변환시키는 힘전달장치 등에서 소비되는 동력이 많게 되며, 또한, 소음 및 진동이 많이 발생되며, 그 압축효율이 전체 마력에 비해 낮은 것을 볼 수 있다.

또한, 최근 개발되는 스크롤 압축기는 종래 피스톤식 왕복동 압축기에 비해 효율이 높으며, 진동 및 소음발생이 적으며, 소형, 경량화가 가능하여 점차 그 사용영역이 넓어 가고 있는 추세이다. 스크롤 압축기에서 볼 수 있는 한 쌍의 스크롤 즉, 선회스크롤과 고정스크롤에 의해 여러개의 압축실을 형성하고, 선회스크롤이 선회함에 따라 압축실의 체적이 감소하게 되며, 압축된 압축실의 토출구조로 이어지는 스크롤식 압축기는 선회스크롤의 난해한 구조에 의해 손쉽게 생산할 수 없으며, 고도로 정밀하며, 매우 복잡한 구조를 가지며, 고압이 요구되는 용도나 유체등을 압축 이송하는 데에는 부적절한 것을 볼 수 있다.

본 발명은 상기에서 언급한 스크롤식 압축기와 같이 고도로 정밀한 구성을 요구하지 않으며, 또한, 피스톤 왕복식 압축기와 같이 소음 및 진동 발생이 많지 않으며, 소형, 경량이나 대형 등 그 크기에 관계없이 제작이 가능하며, 한 번의 회전에 두 번의 압축과정을 얻을 수 있으며, 저속회전 뿐만아니라 고속회전이 가능하여 고압압축이 가능하며, 따라서, 고효율의 압축기를 제공할 수 있도록 한 새로운 구조의 압축기에 관한 것이다.

피스톤 왕복동식 압축기는 회전력을 직선운동으로 변화시키는 기계장치들이 필요하며, 이로 인한 많은 에너지 손실을 감수해야 한다. 또한, 선회 스크롤과 고정 스크롤로 된 스크롤식 압축기는 스크롤이 매우 정밀해야만 하기 때문에 제작이 어려우며, 그 기구가 매우 복잡한 것을 볼 수 있으며, 고압발생이 어려운 반면, 운전은 고속으로 작동시켜야만 하는 불편을 갖게 된다.

이와 같은 종래 압축기에 비해 본 발명 압축기는 압축실 내측의 중심과 편심되게 회전축을 설치하고, 회전축에 삽치된 가변형 가압편은 압축실 내주면에 당접시켜 회전시킬 때 압축실 내의 체적변화가 발생되어 압축이 수행되도록 한 것으로, 압축실에 삽치된 압축회전축이 1회전하게 될 때 압축회전축의 좌우양측에 돌설되는 가압편 역시 1회전 되어짐과 동시 가압편에 의해 두 번의 압축과정이 수행되도록 하여 높은 압축을 얻을 수 있으며, 회전축의 회전운동을 그대로 압축과정에 적용토록 하여 기계손실이 거의 발생되지 않는 압축기를 제공토록 한 것이다.

도1 - 본 발명의 정면도.

도2 - 본 발명의 흡입, 압축과정을 도시한 도1의 A-A선 단면도.

도3 - 본 발명의 압축, 배기 과정을 도시한 도1의 A-A선 단면도.

도4 - 본 발명에 있어 회전로타와 회전가압편의 분해사시도.

도5 - 도4의 B부분확대도.

도6 - 본 발명에 있어 회전로타와 회전가압편의 단면도.

원통형 실린더로 구성되는 본체(11) 외측에는 거의 직각 방향으로 유입구(12)와 배출구(13)를 가지며, 본체(11) 내측에는 원통형 압축실(14)을 가지며, 원통형 압축실(14) 중심과 편심되게 회전축(16)의 양단이 본체(11)의 좌우 양단부에 유설되며, 상기 회전축(16)과 일체로 된 로타(21)의 외주면에는 다수개의 가압핀 삽치홈(22)을 가지며, 상기 각각의 가압핀 삽치홈(22)은 "T"(티이)자 형상을 가지며, 이에 각각의 스프링(23) 및 단면이 "T"(티이)자 형상의 가압핀(24)이 삽치되며, 상기 로타(21)에는 이를 관통하는 삽치구멍(31)을 형성하고, 상기 로타의 삽치구멍(31)에 회전가압편(32)을 이동 자재하게 삽치하며, 상기 회전가압편(32)은 2개로 분리되며, 분리된 내측 단부에는 서로 마주보는 다수개의 스프링 삽치홈(33)을 각각 가지며, 이에 각각의 스프링(34)으로 삽치되어지며, 상기 배출구(13)에는 스프링 및 밸브기구(43)로 구성된 체크밸브(41)가 삽치되도록 하며, 상기 원통형 압축실(14) 내측에 유입구(12)와 배출구(13) 사이의 원통형 압축실(14) 내주면 일측에는 상기 로타(21)에 삽치된 다수개의 가압핀(24)이 회전시 맞접합하여 슬라이딩되는 둥근면(15)을 갖도록 한 것이다.

이와 같은 구조를 갖는 본 발명의 작동을 살펴봄과 동시에 그 구조를 보다 구체적으로 설명하면 다음과 같다.

원통형 실린더로 구성되는 본체(11) 내측에 원통형 압축실(14)을 가지며, 원통형 압축실(14)의 좌,우 양단에는 회전축(16)의 양단부가 회전 자재하게 유설되어지되 회전축(16)의 중심에는 회전축(16)과 일체로 된 로타(21)를 가지며, 로타(21) 표면에는 다수개의 가압핀(24)이 삽치된 형태를 갖게 된다.

이와 같이 표면에 다수개의 가압핀(24)이 삽치된 로타(21)의 양단에는 회전축(16)이 일체로 형성되며, 회전축(16)은 원통형 압축실(14)에 편심되게 삽치됨으로 인해 로타(21)의 표면에 돌설된 가압핀(24)은 원통형 압축실(14)의 일측 표면과 당접하게 되며, 로타(21)의 가압핀(24)이 당접되는 원통형 압축실(14)의 일측 표면은 로타의 가압핀(24)이 밀착되어 슬라이딩 되게 또다른 둥근면(15)을 갖게 된다.

또한, 회전축(16)과 일체로 된 로타(21)는 그 중심을 관통하는 삽치구멍(31)을 가지며, 삽치구멍(31)에는 내측에 다수개 스프링(34)을 삽치한 2개의 조각으로구성된 회전가압편(32)이 삽치되어지며, 회전가압편(32)은 그 사이에 삽치된 다수개의 스프링(34)에 의해 폭이 늘어났다 줄어들면서 로타(21)가 회전할 때 원통형 압축실(14) 내주면에 밀착되면서 회전하게 된다.

2개의 조각으로 구성된 회전가압편(32)은 서로 맞접합하는 내측에 다수개의 스프링(34)이 삽치되는 스프링 삽치홈(33)을 각각 가지며, 맞접합 부위는 서로 경사진 단부로 형성되어지게 된다. 또한, 본체(11)에 형성된 유입구(12)와 배출구(13)가 거의 직각 방향으로 설치되며, 배출구(13) 내측에는 스프링과 밸브기구(43)로 구성된 체크밸브(41)가 삽치되도록 한 구조를 갖는다.

또한, 로타(21)의 표면에 길이 방향으로 형성한 다수개의 가압핀 삽치홈(22)에 삽치되는 각각의 가압핀(24)은 그 내측에 코일스프링이나 판스프링(23)을 삽치하여 가압핀(24)이 밖으로 탄발을 받게 설치되며, 가압핀 삽치홈(22)의 단면 형상이 "T" 형상을 가지며, 이에 삽치되는 가압핀(24)이 "T"자 형상을 가지므로 말미암아 가압핀 삽치홈(22)에 삽치된 가압핀(24)은 빠지지 않게 됨과 동시 가압핀(24) 내측에 삽치되는 스프링(23)에 의해 가압핀(24)이 로타(21)에 의해 회전될 때 원통형 압축실(14)의 둥근면(15)에 밀착 당접되어 회전가압편(32)에 의해 압축되는 압축매질이 배출구(13) 이외의 유입구(12) 방향으로 역류되는 것을 방지하게 된다.

이와 같은 본 발명은 회전축(16)이 1회전할 때 회전가압편(32)은 2번 원통형 압축실을 압축하게 되며, 회전방향과 동시에 압축이 발생되므로 인해 소음발생이 적으며, 높은 압축효율을 얻을 수 있게 된다.

즉, 회전축(16)을 모타축이나 엔진축에 연결하여 회전시켜 줄 때 로타(21)표면의 다수개의 가압핀(24)은 원통형 압축실(14) 내주면의 일측에 형성된 둥근면(15)에 맞접합하면서 회전되어지게 되며, 로타(21)의 삽치구멍(31) 관통하여 삽치된 회전가압편(32)은 원통형 압축실(14)의 내주면을 당접하면서 원통형 압축실(14) 내측에서 회전하게 된다.

즉, 로타(21)를 관통하여 삽치된 회전가압편(32)은 2개로 분리되며, 분리된 내측 양단부에는 다수개의 스프링(34)을 삽치하므로 인해 스프링(34)의 힘에 의해 분리된 회전가압편(32)은 밖으로 벌어지려 탄발력을 갖게 되며, 로타(21)의 삽치구멍(31)에 삽치되어 로타(21)와 동시에 회전되어지게 될 때 로타(21)의 삽치구멍(31) 내측에서 좌,우로 이동하면서 로타(21)와 동시 회전하게 되며, 회전축(16)이 원통형 압축실(14)에 편심되어 설치됨으로 말미암아 로타(21)를 관통하여 삽치되는 2조각의 회전가압편(32)의 외측단부는 원통형 압축실(14)의 내주면을 당접하면서 회전하게 된다. 즉, 2조각으로 된 회전가압편(32)은 그 간격이 벌어지고 좁아짐으로 인해 회전가압편(32)은 회전축(16) 및 로타(21)에 의해 회전될 때 항시 원통형 압축실(14)의 내주면에 당접되어 회전되어지게 된다.

도2 및 도3 에서 보는 바와 같이 로타(21)가 시계방향(화살표 방향 참조)으로 회전할 때 로타(21)에 관통되어 삽치된 회전가압편(32) 역시 시계방향으로 원통형 압축실(14) 내주면을 따라 동시에 회전되어지며, 유입구(12)를 통해 원통형 압축실(14)로 유입되어지는 압축매질은 회전가압편(32)의 회전과 동시 시계방향으로 이동됨과 동시 압축되어 배출구(13)를 통해 압축 배출 되어지게 되는 것이다.

즉, 회전가압편(32)이 시계 방향으로 회전하면서 회전가압편(32) 일측편의유입구(12)로부터는 압축매질을 빨아 흡입하여 이를 원통형 압축실(14)로 유입하며, 이미 원통형 압축실(14)로 유입된 회전가압편(32) 타측편의 압축매질은 시계방향으로 회전하면서 압축되어 배출구(13)로 가압 배출되어지게 되는 것이다.

도3의 상태는 두 조각으로 구성된 회전가압편(32)의 간격이 가장 짧은 상태인 경우이며, 도2의 상태는 두 조각으로 구성된 회전가압편(32)의 간격이 가장 긴 상태이다.

즉, 원통형 압축실(14) 내주면에 당접되어 회전되는 회전가압편(32)은 회전되면서 회전가압편(32)의 일측은 유입구(12)를 통해 압축매질을 흡입함과 동시에 회전가압편(32) 타측은 이미 유입된 압축매질을 가압하여 흡입과 압축을 동시에 수행하면서 이미 원통형 압축실로 유입한 압축매질을 배출구(13)로 압축 배출하게 되는 것이다.

원통형 압축실(14)에 편심되어 설치되는 회전축(16) 및 이와 일체로 된 로타(21)에 삽치한 다수개의 가압핀(24)은 원통형 압축실(14) 내주면의 둥근면(15)에 당접되어 회전하므로, 유입구(12)로부터 유입된 압축매질이 배출구(13) 방향으로 역류되지 않게 되며, 로타(21)에 의해 회전되는 회전가압편(32)에 의해 배출구(13) 방향으로 압축 이송되어지게 되는 것이다.

또한, 배출구(13)에는 스프링을 삽치한 밸브기구(43)로 구성된 체크밸브(41)가 배출구(13)을 막아주어 배출구(13)를 통과한 압축매질은 역류되지 않게 된다.

본 발명에 있어 유입구를 통해 유입되는 압축대상물질은 압축성 물질인 공기나 비압축성 물질인 물이나 기름 어느것을 막론하고 이를 압축하거나 또는 압축이송 작업이 가능하게 된다.

회전축(16)과 일체로 된 로타(21)에 형성된 삽치구멍(31)에 삽치된 회전가압편(32)은 삽치구멍(31) 내측에서 이동함과 동시 원통형 압축실(14)의 직경의 변화에 따라 그 길이가 늘어났다 줄어들면서 원통형 압축실(14) 내주면에 당접되어 회전하면서 유입구(12)로 유입되는 압축매질을 연속적으로 배출구(13)로 압축 이송하게 되는 것이다.

압축기는 공기나 냉매 따위의 압축성 유체를 압축 또는 이송하는 것과 물이나 기름 따위를 압축 이송하는 것을 지칭하게 된다. 통상, 압축기는 압축방식에 따라 왕복동식, 스크류식, 원심식, 스크롤식 등 다양한 압축방식의 압축기를 볼 수 있다. 이와 같이 종래 압축기는 압축비에 비해 그 기계장치가 크며, 소음 및 진동이 많이 발생되어지며, 압축효율 및 기계효율이 매우 낮은 것을 볼 수 있다.

그러나, 본 발명은 공기나 기름 따위의 압축매질을 압축 이송하는 실린더를 원통형으로 구성하며, 실린더 내측의 원통형 압축실에 회전되는 로타를 편심되게 설치하며, 로타에는 원통형 압축실을 반으로 구획하는 회전가압편을 삽치하되, 원통형 압축실에 편심 설치되는 로타에 의해 이에 삽치되는 회전가압편이 원통형 압축실에 밀착되면서 회전할 때 그 길이가 늘어나고 줄어들면서 압축실의 체적변화에 따라 원통형 압축실로 유입된 압축매질을 압축 이송토록 하므로 로타의 1회 회전에 2번의 압축과정이 발생되어 압축효율이 높음과 동시에 단지 소음과 진동이 거의 발생되지 않음과 동시에 고압의 압축기를 얻을 수 있는 아주 유용한 발명인 것이다.

Claims

원통형 실린더로 구성되는 본체(11) 외측에는 거의 직각 방향으로 유입구(12)와 배출구(13)를 가지며, 본체(11) 내측에는 원통형 압축실(14)을 가지며, 원통형 압축실(14) 중심과 편심되게 회전축(16)의 양단이 본체(11)의 좌우 양단부에 유설되며, 상기 회전축(16)과 일체로 된 로타(21)의 외주면에는 다수개의 가압핀 삽치홈(22)을 가지며, 상기 각각의 가압핀 삽치홈(22)은 "T"(티이)자 형상을 가지며, 이에 각각의 스프링(23) 및 단면이 "T"(티이)자 형상의 가압핀(24)이 삽치되며, 상기 로타(21)에는 이를 관통하는 삽치구멍(31)을 형성하고, 상기 로타의 삽치구멍(31)에 회전가압편(32)을 이동 자재하게 삽치하며, 상기 회전가압편(32)은 2개로 분리되며, 분리된 내측 단부에는 서로 마주보는 다수개의 스프링 삽치홈(33)을 각각 가지며, 이에 각각의 스프링(34)으로 삽치되어지며, 상기 배출구(13)에는 스프링 및 밸브기구(43)로 구성된 체크밸브(41)가 삽치되도록 하며, 상기 원통형 압축실(14) 내측에 유입구(12)와 배출구(13) 사이의 원통형 압축실(14) 내주면 일측에는 상기 로타(21)에 삽치된 다수개의 가압핀(24)이 회전시 맞접합하여 슬라이딩되는 둥근면(15)을 갖도록 한 것을 특징으로 하는 압축기.