KR19990037099A - 유체기계 - Google Patents

Abstract

본 발명은 예를 들면 압축기, 팽창기, 펌프 등에 적합한 헬리컬 블레이드식의 유체기계에 관한 것으로서, 스테이터(11)와 로터(15)로 이루어지는 전동기구부(17)를 밀폐 케이스(1) 상부에 배치하고, 전동기구부(7)에 의해 실린더(23)에 대해서 선회운동이 부여되는 로울러(25)를 설치하고, 나선 피치가 다른 나선형상의 블레이드(39)로 작동실(41)을 형성하는 압축기구부(9)를 밀폐 케이스(1)의 하부에 배치하고, 윤활유의 급유 양정을 낮게 하는 한편, 상기 밀폐 케이스(1) 안을 흡입관(5)을 통해서 밀폐 케이스(1) 안으로 흡입가스를 인도하여 저압의 분위기로 하여, 압축기구부의 확실한 윤활상태를 확보하는 것을 특징으로 한다.

Description

유체기계

본 발명은 예를 들면 압축기, 팽창기, 펌프 등에 적합한 헬리컬 블레이드식의 유체기계에 관한 것이다.

종래, 헬리컬 블레이드식 유체기계는 실린더 안에 로울러 피스톤을 편심시켜 배치하고, 이 로울러 피스톤의 외부둘레면에 형성한 나선형상 홈에 블레이드를 권장하여 실린더 안에 작동실을 형성하고 있다. 그리고, 실린더와 로울러 피스톤과의 상대운동에 따라서 실린더의 흡입단에서 작동실로 유입한 냉매를 실린더의 토출단측을 향하여 순차 이송해 가고, 일단 밀폐 케이스 안으로 토출된 가스를 외부로 토출하도록 구성되어 있다.

헬리컬 블레이드식의 유체기계는, 첫번째로 압축기구부로 직접 흡입가스를 인도하고 압축한 후, 밀폐 케이스 안으로 토출하고, 밀폐 케이스에 설치된 토출관에서 밖으로 송출되기 때문에 밀폐 케이스 안은 고압의 분위기가 된다.

두번째로 압축구조상, 압축부가 축방향을 따라서 연장하고 있기 때문에, 베어링의 거리가 길어진다.

이 때문에 고압의 분위기가 되는 밀폐 케이스 안의 윤활유에는 냉매가 많이 용해되어 유온이 높아지기 때문에 점성이 저하하기 쉬워지고, 특히 베어링의 거리가 길어지는 압축기구부에 윤활 불량이 생기기 쉬워진다.

또, 냉매에 HFC계의 고압냉매 예를 들면, R410A를 사용하면, 종래의 R22에 비해 포화압력이 약 1.5배로 높아지기 때문에, 고압이 되는 밀폐 케이스의 내압을 충분히 확보할 필요가 있으므로, 밀폐 케이스의 두께를 크게 하지 않으면 안되어, 중량 증가로 연결됨과 동시에 비용면에서도 바람직하지 않다.

그래서, 본 발명은 상기 과제의 해결을 도모한 유체기계를 제공하는 것을 목적으로 하고 있다.

도 1은 본 발명에 관한 유체기계의 개요 단면도,

도 2는 흡입관을 전동기구부와 압축기구의 사이에 설치한 도 1과 동일한 개요 단면도이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1: 밀폐 케이스 5: 흡입관

7: 전동기구부 9: 압축기구부

11: 스테이터 13: 샤프트

15: 로터 23: 실린더

25: 로울러 33: 밸런서실

35: 밸런서 39: 나선형상의 블레이드

41: 작동실 43: 흡입포트

49: 흡입통로 53: 윤활유 분리부재

55: 역지밸브 57: 회전판

상기 목적을 달성하기 위해서, 본 발명은 실린더, 로울러, 블레이드로 이루어지는 압축기구부와, 이 압축기구부를 구동하는 전동기구부를 밀폐 케이스 안에 배치한 유체기계에 있어서, 상기 밀폐 케이스 안을, 흡입관을 통해서 밀폐 케이스 안으로 흡입가스를 인도하여 저압의 분위기로 하는 한편, 압축기구부를 밀폐 케이스 하부에, 전동기구부를 밀폐 케이스의 상부에 각각 배치한다.

이러한 유체기계에 의하면, 흡입가스는 흡입관에서 밀폐 케이스 안으로 인도되기 때문에 저압의 분위기가 된다. 이에 의해 윤활유는 압력, 온도의 영향을 강하게 받는 일이 없어지고, 충분한 점성이 확보된다. 또한 밀폐 케이스의 하부에 배치된 압축기구부에 대해서 밀폐 케이스 바닥부로부터의 급유 양정(揚程)이 작아지게 된다. 이 결과, 베어링이나 압축기구부의 원활한 윤활상태를 얻을 수 있다. 또, 밀폐 케이스를 얇은 두께로 할 수 있어 경량화가 도모된다.

또, 본 발명에 있어서는 흡입관에서 흡입가스와 함께 송입되는 액냉매가 직접 작동실 안으로 보내지는 일이 없도록 흡입관을 전동기구부의 상부 공간영역 안에 배치하고, 열에 의해 가스화한다.

또는 전동기구부를 구성하는 로터의 상단부에 흡입관에서 냉매가스와 함께 보내지는 액냉매를 외부둘레로 흔들어 뻬내는 회전판을 설치한다.

또, 본 발명에 있어서는 흡입가스에 의해 전동기구부의 냉각을 실시하여 효율의 향상이 도모되도록 흡입관을 전동기구부와 압축기구부와의 사이에 배치한다.

또, 본 발명에 있어서는 효율이 좋은 흡입을 얻을 수 있도록 압축기구부의 작동실은 전동기구부측이 되는 위쪽으로부터 흡입하고 아랫쪽으로 토출한다.

또는 작동실의 흡입포트를 로울러의 내측에 형성된 샤프트의 밸런서가 회전하는 밸런서실의 둘레벽에 설치하여, 원심력으로 흡입가스를 보내도록 한다.

또는 작동실의 흡입포트를 밸런서실에서 샤프트에 설치된 흡입통로를 통해서 밀폐 케이스 안과 연통시킨다.

또는 샤프트에 설치된 흡입통로에 흡입가스와 윤활유를 분리하는 윤활유 분리분재를 설치한다.

또는 샤프트에 설치된 흡입통로에 밀폐 케이스 안에서 흡입통로측으로만 흐름을 허용하는 역지밸브를 설치한다.

이하, 도 1과 도 2의 도면을 참조하면서 본 발명의 실시형태를 구체적으로 설명한다.

도 1에 있어서 "1"은 압축기로서 사용되는 밀폐형 유체기계(3)의 밀폐 케이스를 나타내고 있다. 밀폐 케이스(1)의 윗면에는 냉동 사이클의 흡입관(5)이 설치되고, 내부에는 구동수단으로서의 전동기구부(7)와 압축수단으로서의 압축기구부(9)가 각각 배치되고, 압축기구부(9)는 밀폐 케이스(1)의 하부에 전동기구부(7)는 밀폐 케이스(1) 상부에 각각 배치된 구조로 되어 있다.

전동기구부(7)는 밀폐 케이스(1) 내벽면에 고정된 스테이터(11)와 샤프트(13)에 장착된 로터(15)로 이루어지고, 단자 설치부(2)를 통해서 스테이터(11)가 통전되어 로터(15)를 통해서 샤프트(13)에 회전동력이 부여되도록 되어 있다.

샤프트(13)는 압축기구부(9)의 샤프트를 겸한 상하로 긴 형상으로 되어 있고, 케이스(1)의 내벽면에 고정되며, 샤프트(13)의 대략 중간부를 베어링부재(17a)에 의해 회전이 자유롭게 지지하는 주베어링부재(17)와 샤프트(13)의 하단부를 베어링(19a)에 의해 회전이 자유롭게 지지하는 부베어링부재(19)로 지지한 구조로 되어 있다.

압축기구부(9)는 상기 주베어링부재(17) 및 부베어링부재(19)에 의해 상하 양단에서 고정 지지된 실린더(23)의 내부에 원통형상의 로울러(25)가 실린더(23)의 축방향을 따라서 배치되어 있다. 로울러(25)의 베어링부(27)는 샤프트(13)의 편심축부(29)에 끼워넣어져, 편심축부(29)의 회전에 의해 로울러(25)의 외부둘레는 후술하는 올덤링(31)에 의해 일부가 실린더(23)의 내부둘레면과 선 접촉하면서 자전이 따르지 않는 선회운동이 부여된다.

로울러(25)의 안쪽에는 샤프트(13)의 편심축부(29)에 작용하는 원심력의 균형을 취하기 위해서 편심축부(29)와 180도방향 반대에서, 로울러(25)의 안쪽에 형성된 밸런서실(33) 내를 회전하는 밸런서(35)가 배치되고, 바람손실이 작게 억제되고 있다. 로울러(25)의 외부둘레면에는 나선형상의 홈(37)이 설치되어 있고, 이 나선형상의 홈(37)은 흡입단측(도면 위쪽)의 피치가 가장 크고, 이하 토출단측(도면 아랫쪽)을 향해서 피치가 차례로 작아지도록 설정되어 있다.

나선형상의 홈(37)에는 나선형상의 블레이드(39)가 탄성력과 가스압을 이용하여 출몰이 자유롭게 끼워 넣어져 있다. 이에 의해 각 작동실(41)이 형성됨과 동시에 흡입단측의 작동실(41)의 용적이 가장 크게 된다. 이하, 토출단측이 되는 아랫쪽을 향해서 각 작동실(41)의 용적이 차례로 작아지도록 설정되고, 작동실(41)의 압축방향을 로울러(15)의 밸런서실(33)의 둘레벽면에 설치된 흡입포트(43)에서 흡입가스를 인도하여 위쪽에서 아랫쪽을 향하여 압축해 가도록 되어 있다.

아랫쪽이 되는 최종 작동실(41)은 밀폐 케이스(1)의 밖으로 연장된 토출관(47)과 직접 연통하고 있다.

밸런서실(33)의 둘레벽면에 설치된 흡입포트(43)는 샤프트(13)의 축심을 따라서 설치된 흡입통로(49)를 통해서 밀폐 케이스(1) 안과 연통하고 있다.

흡입통로(49)는 샤프트(13)의 상반부 영역에 설치됨과 동시에 샤프트(13)의 하반부 영역은 윤활통로(51)로 되어 있다.

윤활통로(51)는 가공을 고려하여, 흡입통로(49)와 서로 접속 연통한 형상으로 되어 있지만, 흡입통로(49)를 윤활통로(51)보다 큰 직경으로 하고 그 흡입통로(49) 속에 설치된 윤활유 분리부재(53)에 의해 분리 독립하고 있다.

흡입통로(49)의 상단부에는 힘을 가하는 용수철(54)에 의한 상방향의 부세력(付勢力)에 의해 밀폐 케이스(1)측에서 흡입통로(49)로만 흐름을 허용하는 역지밸브(55)가 설치되고, 역지밸브(55)의 위쪽에는 로터(15)와 함께 회전 가능한 회전판(57)이 고착되어 역지밸브(55)의 윗쪽을 커버하는 구조로 되어 있다.

윤활통로(51)는 샤프트(13)의 하부에 설치된 오일 펌프(59)와 연통하여, 오일펌프(59)에 의해 급유 파이프(61)로부터 퍼올려진 윤활유는 윤활통로(51)를 통해서 각 미끄럼운동부로 급유되도록 되어 있다.

올덤링(31)은 링형상으로 형성되어, 한쪽은 로울러(25)의 하단가장자리에 형성된 걸어맞춤 오목부(25a)와, 다른쪽은 부베어링부재(19)의 걸어맞춤 오목부(19b)와 각각 걸어맞추어지고, 로울러(25)에 자전이 따르지 않는 선회운동을 부여하도록 기능 한다.

이렇게 구성된 유체기계(3)에 의하면 흡입관(5)에서 밀폐 케이스(1) 안으로 보내진 흡입가스는 흡입통로(49), 밸런서실(33), 흡입포트(43)를 통해서 작동실(41)로 인도되고, 위쪽에서 아랫쪽을 향하여 압축된다.

한편, 흡입관(5)에서 흡입가스와 함께 보내진 액냉매는 일단, 밀폐 케이스(1) 안으로 인도되기 때문에, 직접 압축기구부(9)의 작동실로 흡입되지 않아, 액체압축을 방지할 수 있다. 또, 액냉매는 전동기구부(7)의 열에 의해 가스화됨과 동시에 가스화되지 않은 액냉매는 회전하는 회전판(57)에 의해 외부둘레로 흔들어 빼내는 결과, 액냉매의 흡입이 없어져서 과부하 운전을 방지할 수 있다.

또, 운전정지시에 역지밸브(55)에 의해 흡입통로(49) 속의 흡입가스가 밀폐 케이스(1) 속으로 역으로 되돌아갈 우려는 없다.

또, 오일 펌프(59)로부터의 윤활유는 윤활통로(51)를 지나서, 각 미끄럽운동부위에 공급된다. 이 때 윤활유는 고온·고압의 영향을 받지 않음과 동시에 압축기구부(9)를 하부에 배치하였기 때문에 급유 양정도 낮게 되므로, 베어링이나 압축기구부(9)에 대해서 확실한 윤활을 실시할 수 있게 된다.

또, 도 2는 흡입관(5)을 전동기구부(7)와 압축기구부(9) 사이에 배치한 실시형태를 나타내는 것으로, 밀폐 케이스(1) 속으로 보내진 흡입가스는 전동기구부(7)를 지나고, 흡입통로(49)로 향하는 흐름에 의해 전동기구부(7)의 냉각을 실시할 수 있게 되어, 특히 전동기구부(7)의 효율 향상을 도모할 수 있다.

또, 이 실시형태에 있어서는 압축기에 대해서 설명하였지만, 팽창기, 펌프 등에 실시하는 일도 가능하다.

이상, 설명한 바와 같이, 본 발명에 의하면, 밀폐 케이스 안을 저압의 분위기로 하였기 때문에, 윤활유는 고온·고압의 영향을 강하게 받는 일이 없으므로, 양호한 점성이 확보됨과 동시에 밀폐 케이스의 하부에 배치된 압축기구부로의 급유 양정이 낮게 되기 때문에, 베어링이나 압축기구부의 확실한 윤활상태를 얻을 수 있다. 또한, 밀폐 케이스를 얇은 두께로 할 수 있게 되어, 경량화가 도모된다.

또, 밀폐 케이스 안으로 보내진 액냉매는 흡입가스와 확실하게 분리되기 때문에, 작동실로의 흡입이 없어져서, 과부하운전이 되는 것을 방지하는 한편, 전동기구부의 냉각에 의해 효율이 좋은 운전상태를 얻을 수 있다.

Claims (9)

1. 실린더, 로울러, 블레이드로 이루어지는 압축기구부와, 상기 압축기구부를 구동하는 전동기구부를 밀폐 케이스 안에 배치한 유체기계에 있어서,

   상기 밀폐 케이스 안을, 흡입관을 통해서 밀폐 케이스 안으로 흡입가스를 인도하여 저압의 분위기로 하는 한편, 압축기구부를 밀폐 케이스의 하부에, 전동기구부를 밀폐 케이스의 상부에 각각 배치한 것을 특징으로 하는 유체기계.
2. 제 1 항에 있어서,

   흡입관을 전동기구부의 상부 공간영역 안에 배치한 것을 특징으로 하는 유체기계.
3. 제 2 항에 있어서,

   전동기구부를 구성하는 로터의 상단부에 흡착관에서 냉매가스와 함께 보내지는 액냉매를 외부둘레로 흔들어 빼내는 회전판을 설치한 것을 특징으로 하는 액체기계.
4. 제 1 항에 있어서,

   흡입관을 전동기구부와 압축기구부와의 사이에 배치한 것을 특징으로 하는 유체기계.
5. 제 1 항에 있어서,

   압축기구부의 작동실은 전동기구부측이 되는 위쪽으로부터 흡입하고, 아랫쪽으로 토출하도록 한 것을 특징으로 하는 유체기계.
6. 제 1 항에 있어서,

   작동실의 흡입포트를 로울러의 안쪽에 형성된 샤프트의 밸런서가 회전하는 밸런서실의 둘레벽에 설치한 것을 특징으로 하는 유체기계.
7. 제 6 항에 있어서,

   작동실의 흡입포트는 밸런서실로부터 샤프트에 설치된 흡입통로를 통해서 밀폐 케이스 안과 연통하고 있는 것을 특징으로 하는 유체기계.
8. 제 7 항에 있어서,

   샤프트에 설치된 흡입통로에 흡입가스와 윤활유를 분리하는 윤활유 분리부재를 설치한 것을 특징으로 하는 유체기계.
9. 제 7 항에 있어서,

   샤프트에 설치된 흡입통로에 밀폐 케이스 안에서 흡입통로측으로만 흐름을 허용하는 역지밸브를 설치한 것을 특징으로 하는 유체기계.