KR102414968B1 - 로타리 피스톤 공기압축기 - Google Patents

로타리 피스톤 공기압축기 Download PDF

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Abstract

본 발명은 로타리 피스톤 공기압축기에 관한 것으로, 로타리 피스톤의 회전 및 변위에 의해 공기를 압축하는 압축부를 구성하여 단순한 구조로 이루어져 유지보수가 용이한 로타리 피스톤 공기압축기에 관한 것이다.
본 발명은 구동모터부; 상기 구동모터부에 의해 작동하며 공기를 압축하는 압축부; 상기 압축부의 일측에 설치되는 냉각부를 포함하되, 상기 압축부는 공기가 유입되는 유입유로가 형성된 제1유닛과, 상기 제1유닛의 중앙부를 관통하여 구동모터부에 연결 설치되는 회전축과, 상기 제1유닛의 일측에 구비되며 중앙부에 에피트로코이드 곡선 형상의 3개의 수용부가 형성되는 제2유닛과, 상기 회전축에 편심되게 설치되어 회전하며, 상기 제1유닛의 유입유로 및 제2유닛의 수용부에 연통되는 이동통로가 형성되고, 상기 수용부에 압축공간이 형성되도록 외주면의 적어도 둘 이상의 부위가 상기 수용부의 내주면에 접하는 로타리 피스톤과, 상기 로타리 피스톤에 구비되어 외주면에 기어이가 형성되는 고정기어와, 상기 제2유닛의 일측에 구비되며 상기 고정기어가 내접되는 내치기어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

로타리 피스톤 공기압축기 {The rotary air compressor}
본 발명은 로타리 피스톤 공기압축기에 관한 것으로, 로타리 피스톤의 회전 및 변위에 의해 공기를 압축하는 압축부를 구성하여 단순한 구조로 이루어져 유지보수가 용이한 로타리 피스톤 공기압축기에 관한 것이다.
일반적으로, 공기압축기(air compressor)는 공기(기체)의 사용을 위해 피스톤, 임펠러, 스크류 등에 의해 공기를 필요한 압력으로 압축시켜 탱크 등에 저장하는 장치를 지칭한다.
공기압축기는 상당히 다양한 방식 및 종류가 존재하나, 일반적으로 냉매를 압축하는 방식에 따라 회전식과 왕복동식으로 구분할 수 있다.
회전식 압축기는 피스톤이 실린더에서 회전 또는 선회운동을 하면서 압축공간의 체적을 가변시키는 방식이고, 왕복동식 압축기는 피스톤이 실린더에서 왕복운동을 하면서 압축공간의 체적을 가변시키는 방식이다.
회전식 압축기로는 전동부의 회전력을 이용하여 피스톤이 회전을 하면서 냉매를 압축하는 로터리 압축기가 알려져 있다.
로터리 압축기는 롤러와 베인이 접촉되어, 그 베인을 중심으로 실린더의 압축공간을 흡입실과 토출실로 구분되는 압축기이다. 일반적인 로터리 압축기는 롤러가 선회운동을 하면서 실린더에 삽입 장착된 베인이 직선운동을 하게 되고, 이에 따라 흡입실과 토출실은 체적(용적)이 가변되는 압축실을 형성하여 냉매를 흡입, 압축 및 토출이 이루어지게 된다.
한편, 왕복동식이 조합된 공기압축기는 필요한 압축용량을 충족시키기 위해 저단(low stage)에서 피스톤의 크기가 커지게 되며, 이로 인해 장치의 무게나 부피가 커지게 되어 장치의 소형화에 한계가 있고, 고단(high stage)으로 갈수록 피스톤의 크기가 급격히 작아지면서 저단과 고단의 피스톤간에 중량이나 기진력이 크게 차이나게 되며, 이러한 중량이나 기진력의 불균형은 구동시 소음 및 진동을 일으키게 된다.
이러한 문제점을 해소하기 위한 로터리 압축기의 기술개발이 필요한 실정이다.
공개특허 제10-2017-0092045호 공개특허 제10-2018-0129430호
본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 로타리 피스톤의 회전 및 변위에 의해 공기를 압축하는 압축부를 구성하여 단순한 구조로 이루어져 유지보수가 용이한 로타리 피스톤 공기압축기를 제공하는 것이다.
또한, 본 발명의 다른 목적은 간단하게 압축부를 직렬배치하여 압축용량의 확장이 용이한 로타리 피스톤 공기압축기를 제공하는 것이다.
또한, 본 발명의 다른 목적은 압축부의 로타리 피스톤의 회전이 왕복동형 대비 적은 편심량을 가지므로 진동 및 이로인한 소음이 저감될 수 있는 로타리 피스톤 공기압축기를 제공하는 것이다.
이러한 문제점을 해결하기 위한 본 발명은; 구동모터부; 상기 구동모터부에 의해 작동하며 공기를 압축하는 압축부; 상기 압축부의 일측에 설치되는 냉각부를 포함하되, 상기 압축부는 공기가 유입되는 유입유로가 형성된 제1유닛과, 상기 제1유닛의 중앙부를 관통하여 구동모터부에 연결 설치되는 회전축과, 상기 제1유닛의 일측에 구비되며 중앙부에 에피트로코이드 곡선 형상의 수용부가 형성되는 제2유닛과, 상기 회전축에 편심되게 설치되어 회전하며, 상기 제1유닛의 유입유로 및 제2유닛의 수용부에 연통되는 이동유로가 형성되고, 상기 수용부에 압축공간이 형성되도록 외주면의 적어도 둘 이상의 부위가 상기 수용부의 내주면에 접하는 로타리 피스톤과, 상기 로타리 피스톤에 구비되어 외주면에 기어이가 형성되는 고정기어와, 상기 제2유닛의 일측에 구비되며 상기 고정기어가 내접되는 내치기어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
이때, 상기 수용부가 형성된 사이에는 상기 로타리 피스톤에 접촉되어 수용부를 흡입실과 압축실로 구획하는 베인이 구비된 것을 특징으로 한다.
그리고, 상기 유입유로는 제1유닛의 외주면에 입구부가 형성되고, 상기 제1유닛의 중앙부에 상기 입구부와 연통되는 출구부가 형성되되, 상기 입구부의 내측에는 필터부재가 설치되고, 상기 입구부에는 상기 필터부재를 커버하는 필터커버가 설치되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 이동유로의 입구부는 상기 로타리 피스톤의 제1유닛에 대응되는 면에 유입유로의 출구부와 연통되게 형성되고, 출구부는 상기 로타리 피스톤의 측면에 제2유닛의 각 수용부에 대응되도록 형성된 것을 특징으로 한다.
그리고, 상기 제2유닛에는 상기 로타리 피스톤에 의해 압축된 공기가 배출되는 배출유로가 형성되되, 상기 배출유로의 입구부는 상기 제2유닛의 각 수용부가 형성된 내측면에 형성되고, 출구부는 제2유닛의 일측면에 형성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 내치기어부는 상기 배출유로의 출구부에 대응되는 위치에 배출공이 형성된 것을 특징으로 한다.
그리고, 상기 제1유닛의 타측에는 구동모터부에 결합되는 마운트가 구비되는 것을 특징으로 한다.
아울러, 상기 냉각부는 상기 제2유닛의 일측에 설치되는 쿨러와, 상기 회전축에 연결 설치되며 상기 쿨러를 관통하여 설치되는 제2회전축과, 상기 제2회전축의 전단에 결합되는 냉각팬과, 상기 냉각팬을 커버하도록 설치되는 팬커버를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기한 구성의 본 발명에 따르면, 로타리 피스톤의 회전 및 변위에 의해 공기를 압축하는 압축부를 구성하여 단순한 구조로 이루어져 유지보수가 용이한 효과가 있다.
또한, 본 발명은 간단하게 압축부를 직렬배치하여 압축용량의 확장이 용이한 효과가 있다.
또한, 본 발명은 압축부의 로타리 피스톤의 회전이 왕복동형 대비 적은 편심량을 가지므로 진동 및 이로인한 소음이 저감될 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명에 따른 로타리 피스톤 공기압축기를 도시한 도면.
도 2는 본 발명에 따른 로타리 피스톤 공기압축기의 일부 구성을 도시한 도면.
도 3 내지 도 5는 본 발명에 따른 로타리 피스톤 공기압축기를 단계적으로 분리한 상태를 도시한 분리사시도.
도 6 및 도 7은 본 발명에 따른 로타리 피스톤 공기압축기의 작동 상태를 도시한 도면.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 더욱 상세하게 설명한다. 도면상의 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 사용하고 동일한 구성요소에 대해서 중복된 설명은 생략한다. 그리고, 본 발명은 다수의 상이한 형태로 구현될 수 있고, 기술된 실시 예에 한정되지 않음을 이해하여야한다.
도 1은 본 발명에 따른 로타리 피스톤 공기압축기를 도시한 도면이고, 도 2는 본 발명에 따른 로타리 피스톤 공기압축기의 일부 구성을 도시한 도면이고, 도 3 내지 도 5는 본 발명에 따른 로타리 피스톤 공기압축기를 단계적으로 분리한 상태를 도시한 분리사시도이고, 도 6은 본 발명에 따른 로타리 피스톤 공기압축기의 작동 상태를 도시한 도면이다.
본 발명은 로타리 피스톤의 회전 및 변위에 의해 공기를 압축하는 압축부를 구성하여 단순한 구조로 이루어져 유지보수가 용이한 로타리 피스톤 공기압축기에 관한 것으로, 본 발명에 따른 로타리 피스톤 공기압축기의 구성은 도 1 내지 도 6에 나타낸 바와 같이, 크게 구동모터부(100), 상기 구동모터부(100)에 의해 작동하며 공기를 압축하는 압축부(200), 상기 압축부(200)의 일측에 설치되어 압축부(200)의 작동에 의해 발생되는 열을 냉각하기 위한 냉각부(300)를 포함한다.
이때, 상기 압축부(200)는 공기가 유입되는 유입유로(212)가 형성된 제1유닛(210)과, 상기 제1유닛(210)의 중앙부를 관통하여 구동모터부(100)의 모터에 연결 설치되는 회전축(220)과, 상기 제1유닛(210)의 일측에 구비되며 중앙부에 수용부(232)가 형성되는 제2유닛(230)과, 상기 회전축(220)에 편심되게 설치되어 상기 수용부(232)에 수용되는 로타리 피스톤(240)과, 상기 로타리 피스톤(240)에 구비되며 외주면에 기어이가 형성된 고정기어(250)와, 상기 제2유닛(230)의 일측에 구비되며 상기 고정기어(250)가 내접되는 내치기어이(262)가 형성된 내치기어부(260)를 포함한다.
보다 상세히 설명하면, 상기 제1유닛(210)은 일측에 구동모터부(100)에 결합되는 마운트(110)가 구비되어 구동모터부(100)에 고정수단에 의해 고정 설치할 수 있도록 구성된다.
또한, 상기 제1유닛(210)의 유입유로(212)는 상기 제1유닛(210)의 외주면에 입구부(212a)가 형성되고, 제1유닛(210)의 중앙부에 출구부(미도시)가 형성되도록 구성되어 상기 압축부(200)의 작동 시 외기가 유입될 수 있도록 구성된다.
이때, 상기 입구부(212a)의 내측에는 필터부재(214)가 구비되고, 상기 필터부재(214)를 커버하기 위한 필터커버(216)가 입구부(212a)에 설치되어 유입되는 외기에 포함된 이물질이 유입되는 것을 방지할 수 있도록 구성된다.
한편, 상기 제2유닛(230)의 수용부(232)는 에피트로코이드 곡선 형상으로 다수개가 형성되는데, 본 발명에서는 3개의 수용부(232)가 형성된 구성으로 설명하기로 한다.
여기서, 상기 회전축(220) 및 수용부(232)와 내치기어부(260)는 서로 동심을 이루도록 설치된다.
이때, 상기 로타리 피스톤(240)은 타원 형상으로 형성되며, 일측은 상기 수용부(232) 중 일측 수용부(232)에 수용되며, 타측은 상기 수용부(232)의 내측면에 접하도록 구비되어 나머지 수용부(232)가 흡입실(232a) 또는 압축실(232b)로 작용하도록 외주면의 적어도 둘 이상의 부위가 상기 수용부(232)의 내주면에 접하도록 구성된다.
그리고, 상기 로타리 피스톤(240)에는 상기 유입유로(212)를 통해 유입된 공기가 수용부(232)의 흡입실(232a)로 이동할 수 있도록 이동유로(242)가 형성되는데, 상기 이동유로(242)의 입구부(미도시)는 상기 로타리 피스톤(240)의 제1유닛(210)에 대응되는 면에 유입유로(212)의 출구부(미도시)와 연통되게 형성되고, 출구부(242b)는 상기 로타리 피스톤(240)의 제2유닛(230)의 각 수용부(232)에 대응되는 위치에 형성된다.
또한, 상기 수용부(232)가 형성된 사이에는 상기 로타리 피스톤(240)의 외주면에 접촉되어 흡입실(232a) 및 압축실(232b)이 보다 기밀을 유지할 수 있도록 베인(234)이 구비되는데, 상기 베인(234)은 탄성부재에 의해 지지되어 로타리 피스톤(240)의 회전에 따라 삽입 또는 인출되게 구비된다.
그리고, 상기 제2유닛(230)에는 로타리 피스톤(240)의 작동에 의해 압축된 공기가 배출되는 배출유로(236)가 형성되는데, 상기 배출유로(236)의 입구부(236a)는 상기 제2유닛(230)의 각 수용부(232)가 형성된 내측면에 형성되고, 출구부(236b)는 상기 내치기어부(260)가 구비되는 상기 제2유닛(230)의 일측면에 형성된다.
또한, 상기 내치기어부(260)에는 상기 제2유닛(230)의 배출유로(236)의 출구부(236b)에 대응되는 부분에 배출공(264)이 형성되어 압축공기를 외부로 배출할 수 있도록 구성된다.
한편, 상기 로타리 피스톤(240)은 회전축(220)에 편심되게 설치되어 편심 회전하게 되는데, 외주면에 기어이가 형성된 고정기어(250)가 내치기어부(260)의 내치기어(262)에 내접하면서 회전하여 상기 제2유닛(230)의 수용부(232) 중 일측 수용부(232)에 번갈아가면서 수용되게 되고, 그에 따라 각 수용부(232)가 흡입실(232a) 또는 압축실(232b)로 역할이 전환되며 공기의 압축이 이루어지게 되는 것이다.
이때, 상기 로타리 피스톤(240)이 회전하는 방향 전방에 위치되는 수용부(230) 공간이 로타리 피스톤(240)의 회전에 따라 체적이 감소하며 수용부(230)에 수용된 공기의 압축이 이루어지게 되는 압축실(232b)의 작용이 이루어지게 되는 것이고, 로타리 피스톤(240)이 회전하는 방향 후방에 위치되는 수용부(230) 공간이 로타리 피스톤(240)의 회전에 따라 체적이 증가하며 수용부(230)로 공기가 유입되도록 이루어지게 되는 흡입실(232a)의 작용이 이루어지게 되는 것이다.
즉, 로타리 피스톤(240)의 회전에 의해 체적이 증가하는 수용부(230)의 공간이 흡입실(232a)의 작용이 이루어져 제1유닛(210)의 유입유로(212)를 통해 유입된 공기가 로타리 피스톤(240)의 이동유로(242)를 통해 흡입실(232a)로 유입되며, 다시 로타리 피스톤(240)의 회전에 의해 체적이 감소하게 되면 공기가 압축되는 압축실(232b)로 작용이 전환되며, 압축된 공기는 제2유닛(230)의 배출유로(236)를 통해 배출되게 되는 것이다.
이때, 상기 제2유닛(230)을 직렬로 다수개 설치하고, 로타리 피스톤(240)도 이에 대응되는 수로 직렬로 연결 설치하면, 흡입실(232a) 및 압축실(232b)의 용량이 증가하여 본 발명에 따른 압축기(50)의 용량을 단순한 구성으로 용이하게 증가시킬 수 있게 되는 효과가 있다.
한편, 상기 냉각부(300)는 상기 제2유닛(230)의 일측에 설치되는 방열핀이 형성된 쿨러(310)와, 상기 회전축(220)에 연결 설치되며 상기 쿨러(310)를 관통하여 설치되는 제2회전축(320)과, 상기 제2회전축(320)의 전단에 결합되는 냉각팬(330) 및 냉각팬(330)을 커버하는 팬커버(340)가 설치되어 압축부(200)의 작동에 의해 발생되는 열을 냉각할 수 있도록 한다.
또한, 상기 제2회전축(320)은 상기 회전축(220)에 핀에 의해 연결되어 일체로 회전하도록 설치된다.
한편, 상기 쿨러(310), 팬커버(340)는 볼트 등의 고정수단에 의해 제1 및 제2유닛(210,230)에 고정 설치되도록 구성되어 간단하게 조립 및 보수를 수행할 수 있도록 구성된다.
한편, 상기 로타리 피스톤(240)의 외주면, 로타리 피스톤(240)과 제1유닛(210), 제2유닛(230)과 내치기어부(260) 사이에는 실링부재가 구비되어 수용부(232) 내부의 기밀을 유지할 수 있도록 함은 물론이다.
따라서, 본 발명에 따른 로타리 피스톤 공기압축기(50)에 의하면, 로타리 피스톤(240)의 회전 및 변위에 의해 공기를 압축하는 압축부(200)를 구성하여 단순한 구조로 이루어져 유지보수가 용이하고, 압축부(200)를 직렬배치하여 압축용량의 확장이 용이하며, 압축부(200)의 로타리 피스톤(240)의 회전이 왕복동형 대비 적은 편심량을 가지므로 진동 및 이로인한 소음이 저감될 수 있는 장점을 갖는다.
이상에서는 본 발명의 바람직한 실시 예를 설명하였으나, 본 발명의 권리범위는 이에 한정되지 않으며, 본 발명의 실시 예와 실질적으로 균등한 범위에 있는 것까지 본 발명의 권리범위가 미치는 것으로 본 발명의 정신을 벗어나지 않는 범위 내에서 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양하게 변형 실시가 가능한 것이다.
본 발명은 로타리 피스톤 공기압축기에 관한 것으로, 로타리 피스톤의 회전 및 변위에 의해 공기를 압축하는 압축부를 구성하여 단순한 구조로 이루어져 유지보수가 용이한 로타리 피스톤 공기압축기에 관한 것이다.
50: 로타리 피스톤 공기압축기
100: 구동모터부 110: 마운트
200: 압축부 210: 제1유닛
212: 유입유로 214: 필터부재
216: 필터커버 220: 회전축
230: 제2유닛 232: 수용부
232a: 흡입실 232b: 압축실
234: 베인 236: 배출유로
240: 로타리 피스톤 242: 이동유로
250: 고정기어
260: 내치기어부 262: 내치기어이
300: 냉각부 310: 쿨러
320: 제2회전축 330: 냉각팬
340: 팬커버

Claims (8)

  1. 구동모터부; 상기 구동모터부에 의해 작동하며 공기를 압축하는 압축부; 상기 압축부의 일측에 설치되는 냉각부를 포함하되,
    상기 압축부는 공기가 유입되는 유입유로가 형성된 제1유닛; 상기 제1유닛의 중앙부를 관통하여 구동모터부에 연결 설치되는 회전축; 상기 제1유닛의 일측에 구비되며 중앙부에 에피트로코이드 곡선 형상의 수용부가 형성되는 제2유닛; 상기 회전축에 편심되게 설치되어 회전하며, 상기 제1유닛의 유입유로 및 제2유닛의 수용부에 연통되는 이동유로가 형성되고, 상기 수용부에 압축공간이 형성되도록 외주면의 적어도 둘 이상의 부위가 상기 수용부의 내주면에 접하는 로타리 피스톤; 상기 로타리 피스톤에 구비되어 외주면에 기어이가 형성되는 고정기어; 상기 제2유닛의 일측에 구비되며 상기 고정기어가 내접되는 내치기어부;를 포함하며,
    상기 제2유닛에는 상기 로타리 피스톤에 의해 압축된 공기가 배출되는 배출유로가 형성되되, 상기 배출유로의 입구부는 상기 제2유닛의 각 수용부가 형성된 내측면에 형성되고, 상기 배출유로의 출구부는 제2유닛의 내치기어부가 구비되는 일측면에 형성되며,
    상기 내치기어부는 상기 배출유로의 출구부에 대응되는 위치에 배출공이 형성되고,
    상기 제2유닛을 직렬로 다수개 설치하고, 상기 로타리 피스톤도 이에 대응되는 수로 직렬로 연결 설치하여 흡입실 및 압축실의 체적이 증가되어 압축 용량을 증가시킬 수 있는 것을 특징으로 하는 로타리 피스톤 공기압축기.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 수용부가 형성된 사이에는 상기 로타리 피스톤에 접촉되어 수용부를 흡입실과 압축실로 구획하는 베인이 구비된 것을 특징으로 하는 로타리 피스톤 공기압축기.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 유입유로는 제1유닛의 외주면에 입구부가 형성되고, 상기 제1유닛의 중앙부에 상기 입구부와 연통되는 출구부가 형성되되,
    상기 입구부의 내측에는 필터부재가 설치되고,
    상기 입구부에는 상기 필터부재를 커버하는 필터커버가 설치되는 것을 특징으로 하는 로타리 피스톤 공기압축기.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 이동유로의 입구부는 상기 로타리 피스톤의 제1유닛에 대응되는 면에 유입유로의 출구부와 연통되게 형성되고, 출구부는 상기 로타리 피스톤의 측면에 제2유닛의 각 수용부에 대응되도록 형성된 것을 특징으로 하는 로타리 피스톤 공기압축기.
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 제 1항에 있어서,
    상기 제1유닛의 타측에는 구동모터부에 결합되는 마운트가 구비되는 것을 특징으로 하는 로타리 피스톤 공기압축기.
  8. 제 1항에 있어서,
    상기 냉각부는 상기 제2유닛의 일측에 설치되는 쿨러와,
    상기 회전축에 연결 설치되며 상기 쿨러를 관통하여 설치되는 제2회전축과,
    상기 제2회전축의 전단에 결합되는 냉각팬과,
    상기 냉각팬을 커버하도록 설치되는 팬커버를 포함하는 것을 특징으로 하는 로타리 피스톤 공기압축기.
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