KR100772780B1 - 왕복운동 압축기 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 실린더와 피스톤을 구비한 가스압축부가 복수 배치되고, 각 가스압축부의 피스톤은, 구동원에 설치된 크랭크 축의 회전운동을 스카치요크(scotch yoke)기구에 의하여 왕복운동으로 변환하는 것에 의해 연동하도록 한 왕복운동 압축기에 있어서, 가스압축부를 크게 하지 않고 혹은 수를 늘리는 일 없이 압축가스의 토출량의 증대를 도모하며, 또 실린더헤드에 팽창형 머플러를 설치하여 토출가스의 압력맥동을 저감시키며, 진동 및 소음을 낮게 억제하고, 크랭크 축에 대한 플라이 휠의 설치작업을 간단하게 함과 동시에, 크랭크 축과의 축 결합을 용이하게 할 수 있도록 하며, 또한 압축가스를 합류시켜 집중 토출하는 경우에, 토출가스에 의한 압력맥동이 낮게 억제되도록 한 것이다.

왕복운동 압축기, 가스압축부, 집중토출

Description

왕복운동 압축기{RECIPROCAL MOVEMENT COMPRESSOR}

본 발명은, 실린더와 피스톤을 구비한 가스압축부가 복수 설치되며, 각 가스압축부의 피스톤은, 구동원에 설치된 크랭크 축의 회전운동을 왕복운동으로 변환하는 것에 의해 연동하도록 형성한 왕복운동 압축기에 관한 것이다.

통상의 왕복운동 압축기는, 실린더와 피스톤을 구비한 가스압축부를 1개 구비한 것이지만, 가스압축부를 복수개 구비한 왕복운동 압축기도 종래 존재하고 있다.

이와 같은 복수의 가스압축부를 구비한 왕복운동 압축기는, 예를 들면 도 9(a)에 나타내는 바와 같이, 실린더와 피스톤을 구비한 ３개의 가스압축부(101, 102, 103)를, 직교하는 축(105, 106) 상에서 피스톤이 왕복운동하도록 대향시켜 배치하여, 가스압축부(101)로부터 차례로 가스를 압축 고압화하여, 가스압축부(103)를 최종단의 고압 압축부로 한 것이 알려져 있다.

상기 왕복운동 압축기(100)에 있어서는, 한 쌍의 대향하는 피스톤(51, 53)은 요크(1Ａ)에 연결되며, 다른 한 쌍의 대향하는 피스톤(52, 54)은 상기 요크(1Ａ)와 90°위상을 두고 설치된 요크(1Ｂ)에 연결되어 있다.

그리고, 도 ９(b)에 나타낸 전동기부(55)의 로터(56)에 의해 크랭크축(57)을 회전시키는 것으로, 크랭크 핀(58)을 크랭크축(57)의 둘레에 편심 회전시키며, 한 쌍의 피스톤(51, 53)을 축(105)의 방향으로만 왕복운동시키고, 다른 한 쌍의 피스톤(52, 54)을 축(106)의 방향으로만 왕복운동시키도록 하는 스카치요크(scotch yoke) 기구를 구비하고 있다.

이 스카치요크 기구는, 도 11에 모식적으로 나타내는 바와 같이, 더블슬라이더 크랭크 기구의 일종으로서, 회전운동을 왕복운동으로 또는 왕복운동을 회전운동으로 변환시키는 것이다.

상기의 경우는 회전운동을 왕복운동으로 변환시키고 있고, 상기 요크(1Ａ, 1Ｂ)를 갖는 스카치요크 기구는, 도 10에 나타내는 크랭크축(57)에 설치한 하부 평형장치(59)와 상부 평형장치(60) 사이에 크랭크 핀(58)이 장착되어 요크(1Ａ, 1Ｂ)와 걸어 결합하고 있으며, 진동 등이 억제되어 안정적으로 운전되도록 되어 있다.

상기 왕복운동 압축기(100)는, 압축 단수의 증가에 따라 가스압축부, 즉 실린더와 피스톤에 의한 가스압축부를 고압측이 될수록 실린더와 피스톤의 직경을 작게 함과 동시에, 각 압축부를 소요만큼 위상을 두게 한 공정에서 동작하도록, 크랭크 핀에 결합시켜 연동하도록 구성되어 있다.

상기 종래의 왕복운동 압축기에 의하면, 압축가스를 순차 고압으로 하는 것으로서 소요로 하는 가스압력으로 높이는 것은 가능하지만, 고압측이 될수록 가스 압축부의 내용적이 작아지기 때문에 최종적으로 토출하는 압축가스량은 감소하게 된다.

용도에 따라, 예를 들면, 천연가스의 자동차용 가스공급 스탠드, 가스주입 성형기, 전기절연가스(６불화 유황)의 회수장치, 탄산가스 냉매 냉동사이클 등에 사용되는 경우에 있어서, 특히 대량의 압축가스를 공급하는 것이 요구되는 일이 있다.

이와 같은 요구에 대응하기 위해서는, 압축부의 실린더 및 피스톤의 직경을 크게 하여 내용적을 증대시키면 좋으나, 압축기의 대형화, 전동기부의 전기소비량의 증대, 비용의 상승 등을 초래하게 된다.

또, 압축기를 복수대 사용하는 것도 고려할 수 있으나, 설치스페이스의 증대, 비용의 증대 등을 초래하게 된다.

따라서, 본 발명의 제１의 목적은, 복수의 가스압축부를 구비한 왕복운동 압축기에 있어서, 압축기를 대형화하지 않고, 또한, 복수대 사용하는 일 없이 압축가스의 토출량을 증대시키는 것에 있다.

또, 상기 종래의 왕복운동 압축기에 있어서는, 각 가스압축부(101, 102, 103)의 토출구 부근에서 토출가스에 의한 압력맥동이 발생하여, 진동 및 소음의 원인으로 되고 있었다.

이 때문에, 종래는 각 가스압축부(101, 102, 103)를 연결하고 있는 연결관에 각각 머플러관(도시생략)을 설치하여 토출가스의 압력맥동을 저감시키도록 하고 있었다.

그러나, 머플러관의 설치에 있어서는 연결관의 일부를 절단 제거하고, 그 부분에 머플러관을 용접하지 않으면 안되어, 작업이 번잡 할 뿐만 아니라, 머플러관의 외경이 연결관의 외경보다 크기 때문에 압축기본체가 대형화하고, 제조공정 및 부품의 증대에 의해 비용상승의 원인으로 되고 있었다.

또한, 종래의 머플러관은 내구성이 열등하여, 고압의 토출가스에 의해 파손이 되기 쉬운 문제도 있었다．

그래서, 본 발명의 제２의 목적은, 머플러 설치작업의 간략화, 소형 컴팩트화, 비용의 저감화 및 내구성의 향상을 도모할 수 있도록 한 왕복운동 압축기를 제공하는 것에 있다.

또, 상기 종래의 왕복운동 압축기에 있어서는, 크랭크축의 회전속도를 일정하게 하며, 혹은 토오크를 평균화하기 위해, 크랭크축의 하단부에 플라이휠을 설치하는 경우가 있다.

이 플라이휠의 설치는, 종래, 예를 들면 도 ６과 같이 로터(56)의 축공으로부터 돌출한 크랭크축(57)의 하단부에, 플라이휠(61)의 축공(61a)을 수축 끼워맞춤(shrinkage fit)하는 것으로 행하고 있었다.

또는, 크랭크축(57)의 하단부에 수나사를 절삭하고, 플라이휠(61)의 축공에 암나사를 절삭하여 이들을 나사 결합하는 것으로 플라이휠을 설치하고 있었다.

이와 같은 종래의 플라이휠의 설치수단에 의하면, 설치작업이 번잡할 뿐만 아니라, 크랭크축(57)과 플라이휠(61)과의 축 결합이 어렵고, 플라이휠(61)의 축선이 경사지게 설치되어 축 진동의 원인이 되는 일이 있다.

그래서, 본 발명의 제３의 목적은, 플라이휠의 설치작업이 간단하며, 또한 크랭크축과의 축 결합이 용이하고, 축 동요가 발생하지 않도록 한 왕복운동 압축기를 제공하는 것에 있다.

또, 종래의 왕복운동 압축기에 있어서는, 토출가스량을 많게 할 목적으로, 복수의 가스압축부에서 압축한 가스를 각각 연결관에 의해 １개소로 합류시켜 집중 토출하도록 한 것이 있다.

이 경우, 각 가스압축부의 압축성능은 동일, 즉 실린더 및 피스톤의 크기를 동일하게 하여, 각 가스압축부의 압축동작을 크랭크 핀의 회전에 따라 일정한 간격으로 비켜 놓고, 예를 들면 １개의 가스압축부에 설치한 실린더헤드 내에 각각 압축가스를 연결관에 의해 합류시켜, 이 실린더헤드로부터 압축가스를 집중 토출하도록 구성한다.

그러나, 이와 같은 집중 토출형의 왕복운동 압축기에서는, 복수의 연결관을 통하여 보내오는 압축가스가 실린더헤드 내에 합류하기 때문에, 서로 간섭하여 큰 압력맥동이 발생하는 문제가 있다.

이 때문에, 각 연결관내에 머플러를 설치하여, 각 가스압축부로부터의 토출가스의 압력맥동을 저감시키는 수단이 취해지고 있지만, 머플러의 설치가 번잡할 뿐만 아니라, 부품의 증대로 인하여 비용의 상승을 초래하고, 더욱이 압축기본체가 대형화하는 등의 문제가 발생하고 있었다.

그래서, 본 발명의 제４의 목적은, 연결관에 머플러를 설치하지 않고, 합류하는 압축가스의 간섭에 의한 압력맥동이 낮게 억제되도록 한 집중 토출형의 왕복 운동 압축기를 제공하는 것에 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 기술적 수단으로서, 본 발명은, 실린더와 피스톤을 구비한 가스압축부가 복수 배치되고, 각 가스압축부의 피스톤은, 구동원에 설치된 크랭크축의 회전운동을 스카치요크 기구에 의하여 왕복운동으로 변환하는 것으로서 연동 하도록 한 왕복운동 압축기로서,

흡입된 가스를 각 가스압축부에서 압축함과 동시에, 각 가스압축부에서 토출된 압축가스를 1개소에 합류시켜 집중 토출하는 것을 특징으로 하는 왕복운동 압축기를 요지로 한다.

또, 4개의 가스압축부를 십(十)자형으로 대향 배치하되, 어느 것인가 3개의 가스압축부에서 각각 압축한 가스를 연결관에 의해 나머지 1개의 가스압축부의 실린더헤드에 각각 이송하여, 상기 나머지 1개의 가스압축부에서 압축한 가스와 합류시켜 실린더헤드로부터 집중 토출하는 것을 특징으로 하는 왕복운동 압축기를 요지로 한다.

또한, 2개의 가스압축부를 대향 배치하며, 한쪽의 가스압축부에서 압축한 가스를 연결관에 의해 다른 쪽의 가스압축부의 실린더헤드에 이송하여, 상기 다른 쪽의 가스압축부에서 압축한 가스와 합류시켜 실린더헤드로부터 집중 토출하는 것을 특징으로 하는 왕복운동 압축기를 요지로 한다.

또, 4개의 가스압축부를 십자형으로 대향 배치하며, 상기 4개의 가스압축부에서 1단째 가스압축부와 2단째 가스압축부로 이루어지는 2계통의 2단 압축기구를 형성하여, 각 계통에 있어서 1단째 가스압축부와 2단째 가스압축부를 연결관에 의하여 각각 연결하며, 1단째 가스압축부에서 압축한 가스를 2단째 가스압축부로 이송하고, 다시, 각 계통의 2단째 가스압축부에서 압축한 가스를 1개소로 합류시켜 집중 토출하는 것을 특징으로 하는 왕복운동 압축기를 요지로 한다.

또한, 본 발명에 의하면, 실린더와 피스톤을 구비한 가스압축부가 복수 배치되며, 각 가스압축부의 피스톤은, 구동원에 설치된 크랭크축의 회전운동을 스카치요크 기구에 의하여 왕복운동으로 변환시켜 연동하도록 한 왕복운동 압축기로서,

적어도 1개의 가스압축부의 토출구에 팽창형 머플러를 설치한 것을 특징으로 하는 왕복운동 압축기를 요지로 한다.

상기, 4개의 가스압축부를 십자형으로 대향 배치하되, 어느 것인가 3개의 가스압축부에서 각각 압축한 가스를 연결관에 의하여 나머지 가스압축부의 실린더헤드에 각각 이송하여, 상기 나머지 가스압축부에서 압축한 가스와 합류시켜 상기 실린더헤드로부터 집중 토출하는 경우,

상기 실린더헤드의 토출구에 팽창형 머플러를 설치하는 것을 특징으로 하는 왕복운동 압축기를 요지로 한다.

상기 팽창형 머플러는, 상기 가스압축부 또는 실린더헤드의 토출구에 설치한 디스차지블록의 접합부에 설치하는 것이 바람직하다.

또한, 본 발명에 의하면, 상기 실린더와 피스톤을 구비한 가스압축부가 복수 배치되며, 각 가스압축부의 피스톤은, 구동원에 설치된 크랭크축의 회전운동을 스카치요크 기구에 의하여 왕복운동으로 변환하여 연동하도록 한 왕복운동 압축기에 있어서,

상기 구동원에 있어서의 로터의 축공의 내경을 기준으로 하여 플라이휠의 원통형상의 설치부를 형성하여, 상기 원통형상의 설치부를 상기 로터의 축공에 삽입하고 상단면을 상기 크랭크축의 하단면에 맞접합시킴과 동시에, 고정볼트를 통해 크랭크축에 고정하는 것에 의하여 상기 플라이휠을 설치하는 것을 특징으로 하는 왕복운동 압축기를 요지로 한다.

상기 플라이휠의 원통형상의 설치부와 크랭크축은 키로 연결하는 것이 바람직하다.

또한, 본 발명에 의하면, 상기 실린더와 피스톤을 구비한 가스압축부가 복수 배치되며, 각 가스압축부의 피스톤은, 구동원에 설치된 크랭크축의 회전운동을 스카치요크 기구에 의하여 왕복운동으로 변환하는 것에 의해 연동하도록 한 왕복운동 압축기에 있어서,

흡입된 가스를 각 가스압축부에서 압축함과 동시에, 각 가스압축부로부터 토출된 압축가스를 각각 연결관에 의하여 1개소에 합류시켜, 집중 토출하는 경우에, 상기 각 연결관을 소정의 길이로 설정하는 것에 의해 집중 토출할 때의 압력맥동을 저감시키는 것을 특징으로 하는 왕복운동 압축기를 요지로 한다.

본 발명에 의하면, 복수의 가스압축부를 구비한 왕복운동 압축기에 있어서, 각 가스압축부에서 압축한 가스를 １개소로 합류시켜 집중 토출하도록 구성했기 때문에, 압축기본체를 대형화하지 않고 혹은 복수대 사용하지 않고, 가스압축부의 수 에 따라 가스의 토출량을 수배로 증대시킬 수가 있다.

또, ２계통의 ２단 압축기구를 형성함과 동시에, 각각의 ２단 압축기구에서 압축한 고압가스를 １개소로 합류시켜 토출하는 것에 의해, 가스의 토출량을 증대시킬 수가 있다.

또한, 본 발명에 의하면, 복수의 가스압축부를 구비한 왕복운동 압축기에 있어서, 적어도 １개의 가스압축부의 토출구에 팽창형 머플러를 설치하였기 때문에, 토출가스의 압력맥동을 저감시켜, 진동 및 소음을 낮게 억제함과 동시에, 종래의 머플러관에 비하여 설치작업의 간략화, 소형 컴팩트화, 비용의 저감화 및 내구성의 향상을 도모할 수가 있다.

또, 본 발명에 의하면, 왕복운동 압축기에 있어서의 로터의 축공의 내경을 기준으로 하여, 플라이휠의 원통형상의 설치부를 형성함과 동시에, 이 원통형상의 설치부를 로터의 축공에 삽입하는 것으로서, 플라이휠과 크랭크축의 축선이 일치하고, １개의 고정볼트로 나사결합 장착하는 것에 의하여, 플라이휠을 장착하도록 하고 있기 때문에, 플라이휠의 설치작업이 간단하고, 또한 크랭크축과의 축 결합이 용이하며, 축 요동이 발생하지 않는 등의 우수한 효과를 얻을 수 있다.

또, 본 발명에 의하면, 복수의 가스압축부를 갖는 왕복운동 압축기에 있어서, 각 가스압축부로부터 실린더헤드의 합류지점까지 압축가스를 이송하는 각 연결관의 길이를 소정의 길이로 설정하는 것에 의하여, 집중 토출할 때의 압력맥동을 낮게 억제할 수가 있다.

이에 의해, 왕복운동 압축기의 진동이나 소음을 현저하게 저감시킬 수가 있 다.

또한, 종래와 같이 각 연결관에 머플러를 설치할 필요가 없기 때문에, 번잡한 설치작업, 부품의 증대에 의한 비용상승, 압축기 본체의 대형화 등을 방지할 수가 있다.

이하, 본 발명에 있어서의 왕복운동 압축기의 실시형태에 관하여, 첨부도면을 참조하면서 설명한다.

(실시예 １)

상기 본 발명의 제１의 목적을 달성하기 위한 실시예로서, 도 １에 있어서,(ａ)는 왕복운동 압축기 전체를 나타내는 평면도, (ｂ)는 일부 파단하여 나타내는 정면도, (ｃ)는 일부 파단으로 나타내는 측면도를 나타내고 있다.

왕복운동 압축기(Ｐ1)는 ４개의 가스압축부, 즉, 제１가스압축부(1)와, 제２가스압축부(2)와, 제3가스압축부(3)와, 제４가스압축부(4)가 십(十)자형으로 대향 설치되어 있다.

이들 ４개의 가스압축부(1)∼(4)는, 각각 실린더와 피스톤을 구비하고, 상기 종래의 왕복운동 압축기와는 달리 내용적 및 압축성능은 ４개 모두 동일하며, 제１가스압축부(1)의 피스톤과 제３가스압축부(3)의 피스톤이 한쪽의 요크에 동일 축상에 연결되고, 제２가스압축부(2)의 피스톤과 제４가스압축부(4)의 피스톤이 90도 위상을 둔 다른 쪽의 요크에 동일 축상에 연결되어 있다.

상기 제４가스압축부(4)에 있어서의 실린더의 두부에는 실린더헤드(5)가 장 착되며, 내부에는 가스통로가 설치됨과 동시에 한쪽의 단부에는 토출구(5ａ)가 설치되어, 이 가스통로와 상기 제１가스압축부(１)의 토출구(1ａ)가 제１연결관(6)으로, 제２가스압축부(2)의 토출구(2ａ)가 제２연결관(7)으로, 제３가스압축부(3)의 토출구(3ａ)가 제３연결관(8)으로 각각 연결되어 있다.

이에 의해, 각 가스압축부(1)∼(4)에서 압축된 가스가, 실린더헤드(5)의 가스통로에 합류하도록 되어 있다．

왕복운동 압축기(Ｐ1)는 무 윤활형으로서, 냉각용 냉각장치(Q)를 구비하고 있으며, 이 냉각장치(Q)는, 도 １(b, ｃ)와 같이 팬 케이싱(9)내의 유닛 베이스(10)상에 팬 모터(11)가 설치되고, 그 회전축의 선단부에는 냉각팬(12)이 장착되며, 팬 케이싱(9)의 측면부에는 네트 부착의 공기 흡입구(13)가 형성되어 있다.

냉각장치(Q)의 위에는 상기 왕복운동 압축기(Ｐ1)가 다리부재(14)를 통하여 장착되며, 이 다리부재(14)의 상단에는 진동방지 고무(15)가 개재되어 왕복운동 압축기(P1)의 진동을 흡수하도록 하고 있다.

또, 케이싱(9)내의 4코너에는 지주(16)가 세워 설치되어 왕복운동 압축기(P1)를 안정적으로 지지할 수 있도록 하고 있다.

17은, 왕복운동 압축기(P1)의 주위에 배치된 냉각용 케이싱이다.

18은, 왕복운동 압축기(Ｐ1)의 전동기부(19)의 접속단자를 보호하기 위한 터미널 커버이다.

이와 같이 구성된 왕복운동 압축기(Ｐ1)에 있어서, 가스공급원(도시생략)으로부터 상부에 설치된 흡입구(20)에 가스가 공급되면, 그 가스는 상기 제１∼제４ 가스압축부(1)∼(4)의 실린더내에 유입되어 피스톤에 의해 압축된다.

이 피스톤에 의한 압축공정은, 상기 전동기부(19)의 로터의 회전에 따라, 종래와 같이 크랭크축을 통해 크랭크 핀이 회전하여, 90°위상을 둔 ２개의 요크를 작동시키는 것으로 이루어진다.

크랭크 핀이 １회전하면, 제１가스압축부(1)∼제４가스압축부(4)가 이 순서로 압축되어, 제１가스압축부(1)에서 압축된 가스는, 토출구(1ａ)로부터 토출됨과 동시에 상기 제１연결관(6)을 통하여 실린더 헤드(5)내에 이송되며, 이와 마찬가지로 제２가스압축부와 제３가스압축부에서 압축된 가스는, 제２연결관, 제３연결관(8)을 통해 각각 실린더헤드(5)내로 이송된다.

또한, 제4가스압축부(4)에서 압축된 가스도 토출구(4ａ)로부터 실린더헤드(5)안으로 이송된다.

따라서, 제１가스압축부(1)∼제4가스압축부(4)에서 각각 압축된 가스는, 실린더헤드(5)내의 가스통로에서 합류하게 되며, 이 합류한 압축가스가 실린더헤드(5)의 토출구(5ａ)로부터 집중 토출된다.

이에 의해, 왕복운동 압축기(Ｐ1)로부터 토출되는 압축가스의 토출량은 ４배로 증대한다.

상기와 같이, 제１가스압축부(1)의 피스톤과, 이에 대향하는 제３가스압축부(3)의 피스톤은 한쪽의 요크에 직결되어 있기 때문에, 제１가스압축부(1)에서 가스압축 동작이 행해질 때에는 제3가스압축부(3)에서는 실린더내로의 가스흡입 동작이 동시에 행해지며, 그 반대로 제3가스압축부(3)에서 가스압축 동작이 행해질 때 에는 제１가스압축부(1)에서는 실린더내로의 가스흡입 동작이 동시에 행해진다.

이와 마찬가지로, 제２가스압축부(2)의 피스톤과, 이에 대향하는 제４가스압축부(4)의 피스톤은 90°위상을 둔 다른 쪽의 요크에 직결되어 있기 때문에, 제２가스압축부(2)에서 가스압축 동작이 행해질 때에는 제４가스압축부(4)에서는 실린더내로의 가스흡입 동작이 동시에 행해지며, 그 반대로 제４가스압축부(4)에서 가스압축 동작이 행해질 때에는 제２가스압축부(2)에서는 실린더내로의 가스흡입 동작이 동시에 행해진다.

이 때문에, 상기 크랭크 핀의 회전에 수반하여 제１가스압축부(1)∼제４가스압축부(1)의 순서로 압축동작이 반복하여 행해져, 실린더헤드(5)에서 합류한 다량의 압축가스를 연속적으로 토출할 수가 있다.

상기의 경우는, ４실린더 １단 압축의 예였으나, 도 ２와 같이 ２실린더 １단 압축 구성의 왕복운동 압축기(Ｐ2)에서 실시할 수도 있다.

즉, 제１가스압축부(21)와 제２가스압축부(22)를 대향시켜 배치하며, 제１가스압축부(21)의 토출구(21a)와 제２가스압축부(22)측의 실린더헤드(23)를 연결관(24)으로 연결한 구성으로 한다.

이 왕복운동 압축기(Ｐ2)에 있어서는, 제１가스압축부(21)에서 압축된 가스를 상기 연결관(24)을 통해 실린더헤드(23)로 이송하며, 제２가스압축부(22)에서 압축된 가스와 합류시켜 실린더헤드(23)의 토출구(23ａ)로부터 집중 토출한다.

이에 의해, 가스의 토출량을 ２배로 증대시킬 수가 있다.

이 경우, 대향하는 제１가스압축부(21)의 피스톤과 제２가스압축부(22)의 피 스톤은 １개의 요크에 직결되어, 상기 스카치요크 기구에 의하여 왕복운동되며, 한쪽에서 가스압축 동작이 행해질 때에는, 다른 쪽에서 가스흡입 동작이 행해진다.

이 밖에도，도시 생략되어 있으나, ３실린더로 실시하는 것, 혹은 별(星)형 등의 십자형 이외의 대향배치로 바꾸어 ５실린더 이상으로 실시할 수도 있다.

도３은, 본 발명을 ２단 압축 방식으로 적용한 실시형태를 나타내는 것으로서, 이 왕복운동 압축기(Ｐ3)는, ４개의 가스압축부를 십자형으로 대향배치하여 ２계통의 ２단 압축기구를 구성한 것이다.

즉, １단째 가스압축부(31Ａ, 31Ｂ)를, 90°위상을 두고 배치하고，２단째 가스압축부(32Ａ, 32Ｂ)도 90°위상을 두고 배치하여, １단째 가스압축부(31Ａ)와 ２단째 가스압축부(32Ａ)를 연결관(33Ａ)으로 연결하고, 다른 쪽의 １단째 가스압축부(31Ｂ)와 ２단째 가스압축부(32Ｂ)를 연결관(33Ｂ)으로 연결하는 것에 의해, ２계통의 ２단 압축기구(ＲＡ, ＲＢ)를 형성하고, ２단째 가스압축부(32Ａ, 32Ｂ)의 토출관(34Ａ, 34Ｂ)을 Ｓ점에서 합류시켜 집중 토출하는 구성이다.

상기 ２단 압축기구(ＲＡ)에 있어서의 １단째 가스압축부(31Ａ)와 ２단 압축기구(ＲＢ)에 있어서의 ２단째 가스압축부(32Ｂ)가 대향위치에서 한쪽의 요크에 직결되며, ２단압축기구(ＲＢ)에 있어서의 １단째 가스압축부(31Ｂ)와 ２단 압축기구(ＲＡ)에 있어서의 ２단째 가스압축부(32Ａ)가 대향위치에서 90°위상 어긋난 다른 쪽의 요크에 직결되어 있다.

이 경우, 크랭크 핀이 １회전하면, １단째 가스압축부(31Ｂ, 31Ａ)，２단째 가스압축부(32Ａ, 32Ｂ)의 순서로 압축된다.

１단째 가스압축부(31Ｂ, 31Ａ)에서 압축된 가스는, 상기 연결관(33Ｂ, 33Ａ)에 의하여 ２단째 가스압축부(32Ｂ, 32Ａ)에 각각 이송되고, 이들 ２단째 가스압축부(32Ｂ，32Ａ)에서 압축된 가스는, 상기 토출관(34Ｂ，34Ａ)에 의하여 Ｓ점에서 합류하여 집중 토출된다.

이에 의해, ２계통의 ２단 압축기구(ＲＡ，ＲＢ)에서 각각 압축된 고압가스를 합류시키는 것에 의하여, 토출량을 ２배로 증대시키는 것이 가능하다.

본 발명에 의하면, 복수의 가스압축부를 구비한 왕복운동 압축기에 있어서, 각 가스압축부에서 압축한 가스를 １개소로 합류시켜 집중 토출하도록 구성했기 때문에, 압축기본체를 대형화하는 일 없이 혹은 복수대 사용하지 않고, 가스압축부의 수에 따라 가스의 토출량을 수배로 증대시킬 수가 있다.

또, ２계통의 ２단 압축기구를 형성함과 동시에, 각각의 ２단 압축기구에서 압축한 고압가스를 １개소로 합류시켜 토출하는 것에 의하여, 가스의 토출량을 증대시킬 수가 있다.

(실시예 ２)

상기 본 발명의 제２의 목적을 달성하기 위한 실시예로서, 도 ４에 있어서, 121은 디스차지블록이며, 상기 제４가스압축부(4)에 있어서의 실린더헤드(5)의 토출구(5ａ)에 고정볼트(122)에 의해 장착되어 있다.

이 디스차지블록(121)의 토출구(5ａ)로의 접합부에는 팽창형 머플러(123)가 형성되어 있다.

이 팽창형 머플러(123)는, 실린더헤드(5)의 토출구(5ａ)의 내경보다 큰 내경 을 갖는 공간부(Ｓ)를 형성하는 것으로서 형성되며, 그 앞에는 공간부(Ｓ)의 내경보다 작은 내경의 토출구(124)가 형성되어 있다.

이 토출구(124)에는 도시 생략한 가스공급관이 접속된다.

상기와 같이, 제１가스압축부(1)∼제３가스압축부(3)에서 압축된 가스는,

제１연결관(１)∼제３연결관(3)을 통과하여 제４가스압축부(4)측의 실린더헤드(5)에 각각 이송되고, 또한, 제４가스압축부(4)에서 압축된 가스와 합류하여 실린더헤드(5)의 토출구(5ａ)로부터 상기 디스차지블록(121)으로 토출된다.

디스차지블록(121)에는 상기 팽창형 머플러(123)가 형성되어 있기 때문에, 실린더헤드(5)의 토출구로부터 토출된 고압가스는, 공간부(Ｓ)를 통과할 때에 압력이 급격하게 저하된다.

따라서, 고압가스의 압력맥동을 저감시킬 수가 있으며, 그에 따라 진동 및 소음을 낮게 억제할 수가 있다.

*상기 디스차지블록(121)은 소형의 형상이기 때문에, 실린더헤드(5)의 토출구(5a)에 설치하여도 공간을 많이 차지하지 않고도 해결되어, 왕복운동 압축기본체가 대형화하는 일은 없다.

또, 디스차지블록(121)은, 상기와 같이, 고정볼트(122)에 의해 간단히 장착되기 때문에, 종래의 머플러관의 설치에 비해 작업이 간략화되고, 공정수, 부품 및 비용을 낮게 억제할 수가 있다.

또한, 디스차지블록(121)은, 종래의 머플러관 보다 내구성이 우수하여, 고압 토출가스에 대해 충분히 대응할 수가 있다.

상기 실시예에서는, 팽창형 머플러(123)를 내장한 디스차지블록(121)을 제４가스압축부(4)에 있어서의 실린더헤드(5)에만 설치한 것이지만, 제１가스압축부(1)∼제３가스압축부(3)의 토출구에도 각각 설치하여 실시할 수가 있다.

이에 의해, 토출가스의 압력맥동을 더 한층 저감시키는 것이 가능하다．

본 발명에 의하면, 복수의 가스압축부를 구비한 왕복운동 압축기에 있어서, 적어도 １개의 가스압축부의 토출구에 팽창형 머플러를 설치하였기 때문에, 토출가스의 압력맥동을 저감시켜, 진동 및 소음을 낮게 억제함과 동시에, 종래의 머플러관에 비하여 설치작업의 간략화, 소형 컴팩트화, 비용의 저감화 및 내구성의 향상을 도모할 수가 있다.

(실시예 ３)

상기 본 발명의 제３의 목적을 달성하기 위한 실시예로서, 도 ５에 있어서，221은 플라이휠이며, 상단부에 원통형상의 설치부(221ａ)가 형성됨과 동시에, 축선방향으로 설치구멍(221ｂ)이 형성되어 있다.

원통형상의 설치부(221ａ)는, 전동기부(19)에 있어서의 로터(222)의 축공(222ａ)을 기준으로 하여 형성되어 있으며, 즉, 원통형상의 설치부(221ａ)의 외경은 로터(222)의 축공(222ａ)의 내경에 일치시키고 있다.

이 플라이휠(221)을 설치하는 데는, 상기 원통형상의 설치부(221ａ)를 로터(222)의 축공(222ａ)에 삽입하여 상단면을 크랭크축(223)의 하단면에 맞접하게 하고, 고정볼트(224)를 상기 설치구멍(221ｂ)에 삽입하여 크랭크축(223)의 축선방 향으로 설치된 나사구멍(223ａ)에 나사장착하고 죈다.

이 설치에 있어서, 상기 플라이휠(221)의 원통형상의 설치부(221ａ)를 로터(222)의 축공(222ａ)에 삽입하여 상단면을 크랭크축(223)의 하단면에 맞접하게 한 시점에, 플라이휠(221)의 축선과 크랭크축(223)의 축선이 일치하고, 더욱이 로터(222)의 축선과도 일치한다.

크랭크축(223)은 로터(222)에 대해 미리 축선을 일치시켜 장착되어 있기 때문에, 플라이휠(221)은 로터(222)를 통하여 크랭크축(223)과 축선이 일치하게 되는 것이다.

이에 의해, 플라이휠(221)과 크랭크축(223)의 축선 맞춤은, 상기 종래예(도 ６)에 비해 극히 간단하고, 또한, 수축 끼워맞춤에 의하지 않고 고정볼트１개로 고정할 수가 있기 때문에, 작업이 극히 용이하다.

또, 나사구멍(223ａ)은 크랭크축(223)측만으로도 좋기 때문에, 종래의 나사결합 형식보다 나사의 절삭작업이 적어도 된다.

이 경우, 플라이휠(221)과 크랭크축(223)의 접합부가, 로터(222)의 축공(222ａ)에 의하여 지지되어 있기 때문에 안정성이 좋아진다.

225는 키로서, 플라이휠(221)의 원통형상의 설치부(221ａ)와 크랭크축(223)의 하단부를 연결하고 있으며, 상기와 같이 플라이휠(221)을 로터(222)의 축공(222ａ)에 삽입할 때에, 원통형상의 설치부(221ａ) 및 크랭크축(223)에 각각 형성된 키 홈(도시생략)을 맞추는 것으로 용이하게 삽입장착 할 수가 있다.

이 키(225)는, 플라이휠(221)과 크랭크축(223)의 결합을 강화함과 동시에 이 완방지 작용을 한다.

이에 의해, 시동시 및 정지시의 안정성이 좋아진다.

본 발명에 의하면, 왕복운동 압축기에 있어서의 로터의 축공의 내경을 기준으로 하여, 플라이휠의 원통형상의 설치부를 형성함과 동시에, 이 원통형상의 설치부를 로터의 축공에 삽입하는 것으로서, 플라이휠과 크랭크축의 축선이 일치하고, １개의 고정볼트로 나사결합 장착하는 것에 의하여, 플라이휠을 장착하도록 하고 있기 때문에, 플라이휠의 설치작업이 간단하고, 또한 크랭크축과의 축 결합이 용이하며, 축 요동이 발생하지 않는 등 우수한 효과를 얻을 수 있다.

(실시예 ４)

상기 본 발명의 제４의 목적을 달성하기 위한 실시예로서, 도 ６은, 상기 왕복운동 압축기(Ｐ1)를 모식적으로 나타내는 것이며, 여기에서 상기 제１연결관(６)의 길이를 Ｌ1, 제２연결관(7)의 길이를 Ｌ2, 제３연결관(8)의 길이를 Ｌ3으로 하여, 제４가스압축부(4)로부터 실린더헤드(5)에 이르는 거리[제４연결관(4ｂ)이라 칭한다]를 Ｌ4라고 한다.

여기서, 각 연결관의 내경은 동일하다.

상기와 같이, 크랭크 핀이 １회전하면, 제１가스압축부(1)∼제４가스압축부 (4)의 순서로 압축이 진행되고, 실린더헤드(5)에 압축가스가 합류하여 집중 토출되는 바, 이 합류지점(Ｔ)에 있어서 압축가스의 압력파가 서로 상쇄하게 되면 압력맥동을 낮게 억제할 수가 있다.

여기에서는, 제１가스압축부(1)∼제４가스압축부(4)는 각각 위상이 90°(π ／2) 어긋나 있기 때문에, 크랭크 핀이 １회전(2π)할 때에 도달한 각 압축가스의 압력파가 서로 상쇄되는 것이 필요해진다.

상기 왕복운동 압축기(Ｐ1)에 있어서의 각 연결관의 길이는, 압축기 전체의 크기에서 어느 정도의 범위내로 한정되며, 그 범위내에서 예를 들면, 제２연결관(2)의 바람직한 길이(Ｌ2)를 1.133ｍ라고 한다.

이 제２연결관(2)내를 통과한 압축가스의 파형을 조사하기 위해, 압력센서를 설치하여 측정한 결과, 크랭크 핀이 １회전하는 사이의 파형산(波形山)의 수는 ５개였다.

이 때의 크랭크 핀 회전수는 1800rｐm이다.

제２연결관(2)의 길이(Ｌ2)를 1.133ｍ로 하여, 다른 연결관의 길이에 관해서도 압축기 전체의 크기에서 한정되는 범위내에서 바람직한 길이를 실험한 결과, Ｌ1＝0.708ｍ, Ｌ3＝0.436ｍ, Ｌ4＝0.298ｍ의 경우가, 맥동이 최소한으로 억제된다는 것을 알게 되었다.

이 제１연결관(1), 제３연결관(3), 제４연결관(4)내를 통과하는 압축가스의 압력파형을 조사한 바, 크랭크 핀이 １회전하는 사이에 제１연결관(1)에서는 파형산의 수가 ８개, 제３연결관(3)에서는 13개, 제４연결관(4ｂ)에서는 19개였다.

이들의 파형산의 수에 기초하여，90°위상을 두고 압력파를 그리면, 도７과 같이 되며，크랭크 핀이 １회전한 시점(2π)에서는, 제１가스압축부(1)와 이에 대향하는 위치의 제３가스압축부(3)의 압력파가 서로 상쇄되며, 제２가스압축부(2)와 이에 대향하는 위치의 제４가스압축부(4)의 압력파가 서로 상쇄되는 상태를 나타내 고 있다.

이와 같은 주기를 반복하여 실린더헤드(5)의 합류지점(T)으로부터 가스가 집중 토출되는 바, 그 때의 압력맥동은 낮게 억제되는 것으로 된다.

본 발명에 의하면, 복수의 가스압축부를 갖는 왕복운동 압축기에 있어서, 각 가스압축부로부터 실린더헤드의 합류지점까지 압축가스를 이송하는 각 연결관의 길이를 소정의 길이로 설정하는 것에 의해, 집중 토출할 때의 압력맥동을 낮게 억제할 수가 있다.

이에 의해, 왕복운동 압축기의 진동이나 소음을 현저하게 저감시킬 수가 있다.

또한, 종래와 같이 각 연결관에 머플러를 설치할 필요가 없기 때문에, 번잡한 설치작업, 부품의 증대에 의한 비용상승, 압축기 본체의 대형화 등을 방지할 수가 있다.

도 1은, 본 발명에 관한 왕복운동 압축기의 실시형태를 나타내는 것으로서, (a)는 평면도, (b)는 일부 파단 정면도, (c)는 일부 파단 측면도.　

도 2는, 본 발명에 있어서의 왕복운동 압축기를 ２실린더１단 압축에 적용한 실시형태를 나타내는 평면도.

도 3은, 본 발명에 있어서의 왕복운동 압축기를 2계통 2단 압축기구에 적용한 실시형태를 나타내는 평면도.

도 4는, 가스압축부의 실린더헤드에 팽창형 머플러를 설치한 실시형태를 나타내는 개략 단면도.

도 5는, 플라이휠의 설치상태를 나타내는 주요부의 개략 단면도.

도 6은, 종래의 플라이휠의 설치상태를 나타내는 주요부의 개략 단면도.

도 7은, 본 발명에 있어서의 왕복운동 압축기를 모식적으로 나타내는 설명도.

도 8은, 각 가스압축부에서 연결관에 의하여 이송되는 가스 압력파의 상태를 나타내는 설명도.

도 9는, 종래의 왕복운동 압축기를 나타내는 것으로서, (a)는 횡단 평면도, (b)는 종단 정면도.

도 10은, 크랭크 축부의 설명도.

도 11은, 스카치요크 기구의 설명도.

(도면의 주요부분에 대한 부호의 설명)

P1 : 왕복운동 압축기 1∼4 : 제1∼제4가스압축부

5 : 실린더헤드 5a : 토출구

6∼8 : 제1∼제3연결관 9 : 팬 케이싱

10 : 유닛 베이스 11 : 팬 모터

12 : 냉각 팬 13 : 공기 흡입구

14 : 다리부재 15 : 진동방지고무

16 : 지주 17 : 냉각용 케이싱

18 : 터미널 커버 19 : 전동기부

20 : 흡입구 21, 22 : 제1, 제2가스압축부

23 : 실린더헤드 24 : 연결관

Claims (2)

1. 실린더와 피스톤을 구비한 가스압축부가 복수 배치되며, 각 가스압축부의 피스톤은, 구동원에 설치된 크랭크축의 회전운동을 스카치요크 기구에 의해 왕복운동으로 변환하여 연동하도록 한 왕복운동 압축기로서,

   상기 구동원에 있어서의 로터의 축공의 내경을 기준으로 하여 플라이휠의 원통형상의 설치부를 형성하되, 상기 원통형상의 설치부를 상기 로터의 축공에 삽입하고, 상단면을 상기 크랭크축의 하단면에 맞접합시킴과 동시에, 고정볼트를 통해 크랭크축에 고정하는 것에 의하여 상기 플라이휠을 설치하는 것을 특징으로 하는 왕복운동 압축기.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 플라이휠의 원통형상의 설치부와 크랭크축을 키로 연결한 것을 특징으로 하는 왕복운동 압축기.

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