KR20040001706A - 밀폐형 압축기의 가스누설 방지구조 - Google Patents

Abstract

본 발명은 밀폐형 압축기의 가스누설 방지구조에 관한 것으로, 본 발명은 흡입구와 토출구가 서로 연통하도록 내부공간을 가지는 실린더조립체와, 실린더조립체의 흡입구와 토출구를 각각 한 쌍으로 가지도록 내부공간을 복수 개의 밀폐공간으로 구획하여 상기 실린더조립체에 대해 상대회전운동을 하면서 각 밀폐공간내 유체를 이동시키도록 파형 곡면을 가지는 구획판과, 구획판의 상하 양측 파형 곡면에 접촉하여 미끄러지면서 실린더조립체에 대해 상하 왕복운동을 할 수 있도록 결합하여 상기한 실린더조립체의 각 밀폐공간내 유체의 유동을 차단함으로써 유체가 압축되도록 하는 복수 개의 베인을 포함한 밀폐형 압축기에 있어서, 구획판의 양측면에 접하는 베인의 구획판 접촉면을 방사상 투영시 대체로 중앙을 기준선으로 할 때 그 기준선을 중심으로 양쪽의 곡률을 상이하게 하여 곡면지게 형성하되, 압축진행방향쪽의 곡률을 상대적으로 크게 형성함으로써, 구획판 접촉면의 접촉선은 회전축에 접하는 내측면의 접촉선과 거의 일치시키고 이를 통해 두 접촉선 사이의 틈새를 줄여 압축되는 냉매가스의 누설을 미연에 방지할 수 있다.

Description

밀폐형 압축기의 가스누설 방지구조{STRUCTURE FOR PROTECTING GAS LEAKAGE OF ENCLOSED COMPRESSOR}

본 발명은 구획판을 이용하여 실린더의 내부공간을 복수 개의 밀폐공간으로 구획하는 밀폐형 압축기에 관한 것으로, 특히 베인의 구획판 접촉면과 회전축 접촉면 사이의 틈새를 통해 압축가스가 누설하는 것을 방지할 수 있는 밀폐형 압축기의 가스누설 방지구조에 관한 것이다.

일반적으로 베인식 압축기는 회전체에 베인을 압접시켜 실린더의 내부공간을 흡입영역과 압축영역으로 구획한 상태에서 회전체를 회전하여 상기 흡입영역과 압축영역을 서로 연속적으로 바꾸면서 유체를 흡입 압축 토출하도록 하는 것이다.

도 1은 종래 베인식 밀폐형 압축기의 일례를 보인 종단면도이다.

이에 도시한 바와 같이 종래의 베인식 밀폐형 압축기는, 케이싱(1)의 내측 상부에 동력을 발생하도록 설치하는 고정자(Ms)와 회전자(Mr)로 된 전동기구부와, 전동기구부의 하부에 회전자(Mr)와 연결하여 유체를 흡입 압축 토출하도록 설치하는 압축기구부로 구성하고 있다.

압축기구부는 도 2에서와 같이 냉매가스를 흡입 압축하기 위한 내부공간을 구비하여 케이싱(1)의 하반부에 고정하는 실린더(2)와, 실린더(2)의 상면과 하면에 각각 체결하여 함께 실린더조립체를 형성하는 상부베어링플레이트(3A) 및 하부베어링플레이트(3B)와, 전동기구부의 회전자(Mr)에 결합하는 동시에 각각의 베어링 플레이트(3A,3B)에 관통 결합하여 전동기구부의 동력을 압축기구부에 전달하는 회전축(4)과, 회전축(4)에 결합하거나 또는 일체로 성형하여 실린더(2)의 내부공간(V)을 제1 공간(S1) 및 제2 공간(S2)으로 구획하기 위하여 상하 양 측면에 각각 절곡점을 가지도록 정현파 모양으로 형성하는 구획판(5)과, 구획판(5)의 양면에 각각 하단 및 상단을 접촉하여 회전축(4)의 회전시 각각의 공간(S1)(S2)을 흡입영역 및 압축영역으로 구획하는 제1 베인(6A) 및 제2 베인(6B)과, 각 베인(6A)(6B)을 탄력 지지하는 제1 스프링 조립체(7A) 및 제2 스프링 조립체(7B)와, 상부베어링플레이트(3A)와 하부베어링플레이트(3B)의 외곽면에 설치하여 각 공간(S1)(S2)에서 토출하는 압축가스를 토출소음을 감쇠하는 상부머플러(8A) 및 하부머플러(8B)를 포함하고 있다.

구획판(5)은 회전축(4)을 중심으로 하여 일정 두께를 갖는 원형으로 형성하되 측면으로 볼 때 볼록면을 갖는 볼록곡면부(r1)와 오목면을 갖는 오목곡면부(r2)와 그 볼록곡면부(r1)와 오목곡면부(r2)를 연결하는 연결곡면부(r3)로 이루어져 있다. 즉, 구획판은 전체적으로 정현파 형상의 파형 곡면으로 이루어져 그 볼록곡면부(r1)와 오목곡면부(r2)를 180°의 위상차로 형성하는 것이었다.

또, 구획판은 회전축(4)을 중심으로 하여 임의의 위치에서 방사상으로 절단했을 때 회전축(4)과 구획판(5)의 절단선은 항상 직각을 형성하여 볼록곡면부(r1)와 오목곡면부(r2)의 변곡점을 이루는 선단이 각 베어링플레이트(3A)(3B)의 상하 내측면에 접촉한 상태로 미끄럼운동하면서 밀폐공간을 형성하도록 이루어져 있다.

제1,2 베인(6A)(6B)은 각 베어링플레이트(3A)(3B)에 구비한 베인슬롯(3b)(3b)에 미끄러지게 삽입하는 것으로, 도 2에 도시한 바와 같이 일정두께를 갖는 사각 모양으로 형성하고 구획판(5)의 파형 곡면과 접촉하는 구획판 접촉면(R1)은 일정 곡률을 갖는 라운딩면으로 형성하며 실린더(2)의 내벽면과 접촉하는 외측면(R2)은 그 실린더(2)의 내측면과 선접촉하도록 볼록곡면으로 형성하는 반면 회전축(4)의 외주면에 접촉하는 내측면(F1)은 평면으로 형성하고 있다.

도면중 미설명 부호인 3a는 회전축을 지지하는 베어링구멍, 7a는 베인 지지용 코일스프링, 7b는 스프링 하우징, SP는 흡입관이다.

상기와 같은 종래 베인식 압축기는 다음과 같이 동작한다.

즉, 전동기구부에 전원을 인가하여 회전자(Mr)가 회전하면, 회전자(Mr)에 결합한 회전축(4)이 구획판(5)과 함께 어느 한 방향으로 회전하고, 구획판(5)의 상하 양 측면에 각각 접촉한 베인(6A,6B)이 구획판(5)의 높낮이를 따라 상하 서로 반대방향으로 왕복하면서 실린더의 제1 공간(S1)과 제2 공간(S2)의 용적을 가변하며, 이와 함께 상기한 실린더의 일측에 구비한 흡입구를 통해 새로운 냉매가스가 제1 공간(S1)과 제2 공간(S2)으로 번갈아 연속으로 흡입하고, 이 냉매가스는 구획판(5)의 회전과 함께 점차 압축되었다가 구획판(5)의 양쪽 볼록곡면부(r1)가 도출개시시점에 도달하는 순간 각각의 토출구(미도시)를 통해 번갈아 가면서 토출된다.

이때, 제1 베인(6A)과 제2 베인(6B)은 구획판(5)의 양 측면에 접촉함에 따라 그 구획판(5)이 회전을 할 때 구획판(5)의 오목곡면부(r2)와 연결곡면부(r3) 그리고 볼록곡면부(r1)를 따라 상하 양방향으로 떠밀려 올라가나, 이 각각의 베인(6A)(6B)이 모두 코일스프링(7a)(7a)에 의해 탄력적으로 지지됨에 따라 구획판(5)의 볼록곡면부(r1)를 지난 후 연결곡면부(r3) 그리고 오목곡면부(r2)와다시 접촉할 때는 상기한 코일스프링(7a)(7a)에 의해 눌려 원위치로 복귀하는 것이었다.

그러나, 상기와 같은 종래 베인식 압축기에 있어서는, 상기한 베인(6A)(6B)의 구획판 접촉면(R1)이 구획판(5)과 항상 선접촉하도록 측면(또는, 방사상) 투영시 정중앙을 중심으로 양쪽이 동일한 곡률을 가지는 볼록 곡면으로 형성하는 것이나, 실제로는 도 3에서와 같이 구획판(5)의 연결곡면부(r3)를 경사지게 형성함에 따라 상기한 구획판 접촉면(R1)의 접촉선(P1)이 수직방향 중심에서 약간 구획판(5)의 회전반대방향으로 이동한 위치에 형성되는 반면 도 4에서와 같이 회전축(4)과 접촉하는 베인(6A)(6b)의 내측면(F1)은 평면으로 형성함에 따라 그 접촉선(P2)이 베인(6A)(6B)의 중심과 일치하게 되므로 결국 구획판 접촉면(R1)과 내측면(F1)의 각 접촉선(P1)(P2) 사이에는 틈새(도면에서 빗금으로 표시)(A)가 발생하고 이 틈새(A)를 통해 압축가스가 누설되는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 종래 베인식 압축기의 문제점을 감안하여 안출한 것으로, 구획판의 양측면과 회전축의 외주면에 각각 접하는 베인의 구획판 접촉면과 내측면간 접촉선 사이로 냉매가스가 누설되는 것을 미연에 방지할 수 있는 밀폐형 압축기의 가스누설 방지구조를 제공하려는데 본 발명의 목적이 있다.

도 1은 종래 베인식 압축기의 압축기구부를 보인 종단면도.

도 2는 종래 베인식 압축기에서 베인의 일례를 보인 사시도.

도 3 및 도 4는 종래 베인식 압축기에서 베인과 구획판의 접촉상태를 정면 및 평면에서 보인 개략도.

도 5는 본 발명 베인식 압축기에서 베인의 일례를 보인 사시도.

도 6 및 도 7은 본 발명 베인식 압축기에서 베인과 구획판의 접촉상태를 정면 및 평면에서 보인 개략도.

도 8 및 도 12는 본 발명 베인식 압축기에서 베인의 변형예를 각각 보인 개략도.

** 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 **

5 : 구획판 10A,10B: 제1,제2 베인

R1 : 구획판 접촉면 R2 : 실린더 접촉면

F1 : 회전축 접촉면 P1 : 회전축 접촉선(기준선 접촉선)

P2 : 구획판 접촉선

본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 흡입구와 토출구가 서로 연통하도록 내부공간을 가지는 실린더조립체와, 실린더조립체의 흡입구와 토출구를 각각 한 쌍으로 가지도록 내부공간을 복수 개의 밀폐공간으로 구획하여 상기 실린더조립체에 대해 상대회전운동을 하면서 각 밀폐공간내 유체를 이동시키도록 파형 곡면을 가지는 구획판과, 구획판의 상하 양측 파형 곡면에 접촉하여 미끄러지면서 실린더조립체에 대해 상하 왕복운동을 할 수 있도록 결합하여 상기한 실린더조립체의 각 밀폐공간내 유체의 유동을 차단함으로써 유체가 압축되도록 하는 복수 개의 베인을 포함한 밀폐형 압축기에 있어서, 구획판의 양측면에 접하는 베인의 구획판 접촉면을 방사상 투영시 대체로 중앙을 기준선으로 할 때 그 기준선을 중심으로 양쪽의 곡률을 상이하게 하여 곡면지게 형성하여서 된 것을 특징으로 하는 밀폐형 압축기의 가스누설 방지구조를 제공한다.

이하, 본 발명에 의한 밀폐형 압축기의 가스누설 방지구조를 첨부도면에 도시한 일실시예에 의거하여 상세하게 설명한다.

도 5는 본 발명 베인식 압축기에서 베인의 일례를 보인 사시도이고, 도 6 및 도 7은 본 발명 베인식 압축기에서 베인과 구획판의 접촉상태를 정면 및 평면에서 보인 개략도이며, 도 8 및 도 12는 본 발명 베인식 압축기에서 베인의 변형예를 각각 보인 개략도이다.

이에 도시한 바와 같이 본 발명에 의한 베인식 압축기의 압축기구부는 케이싱(도 1에 도시)(1)의 내부에 고정 설치하는 실린더조립체와, 실린더조립체에 회전 가능하게 설치하여 상기 실린더조립체의 내부공간을 밀폐공간인 제1 공간과 제2 공간으로 구획하는 구획판(도 1에 도시)(5)과, 구획판(5)의 상하 양측면에 압접하도록 설치하여 냉매가스의 이동을 차단하는 제1 베인(10A)과 제2 베인(10B)으로 구성한다.

실린더조립체는 환형으로 형성하여 그 일측에는 양쪽 공간에 함께 연통하도록 한 개의 흡입구를 형성하는 실린더(도 1에 도시)(2)와, 실린더(2)의 상하 양측면에 고정 설치하여 실린더와 함께 내부공간을 형성하는 상부베어링플레이트(도 1에 도시)(3A) 및 하부베어링플레이트(3B)로 이루어진다.

상부베어링플레이트(3A)와 하부베어링플레이트(3B)의 중앙에는 회전축(도 1에 도시)(4)을 지지하기 위한 베어링구멍을 각각 관통 형성하고, 베어링구멍(도 1에 도시)(3a)의 일측에는 각 베인(10A)(10B)을 축방향으로 미끄러지게 삽입하기 위한 베인슬릿(도 1에 도시)(3b)을 각각 형성하며, 베인슬릿(3b)을 사이에 두고 실린더(2)의 흡입구 맞은 편에는 각 공간에 연통하도록 각각의 토출구(미도시)를 형성한다.

구획판(5)은 회전축(4)을 중심으로 하여 일정 두께를 갖는 원형으로 형성하되 측면으로 볼 때 볼록면을 갖는 볼록곡면부(r1)와 이 볼록곡면부와 180°의 위상차를 두고 오목면을 갖는 오목곡면부(r2)와 그 볼록곡면부(r1)와 오목곡면부(r2)를 연결하는 연결곡면부(r3)로 이루어진다.

제1,2 베인(10A)(10B)은 도 5에 도시한 바와 같이 전체적으로는 일정 두께를 갖는 사각 모양으로 베인몸체를 형성하되 구획판(5)의 파형 곡면과 접촉하는 구획판 접촉면(R1)은 일정 곡률을 갖는 라운딩면으로 형성하며 실린더(2)의 내벽면과 접촉하는 외측면(R2)은 그 실린더(2)의 내측면과 선접촉하도록 볼록곡면으로 형성하는 반면 회전축(4)의 외주면에 접촉하는 내측면(F1)은 평면으로 형성한다.

여기서, 구획판 접촉면(R1)은 도 6 및 도 7에서와 같이 구획판(5)의 파형 곡면이 소정의 곡률을 가지고 경사지게 형성되는 점을 감안하여 그 구획판 접촉면(R1)과 구획판(5)의 파형 곡면이 접하는 접촉선(P1)을 가급적이면 베인(10A)(10B)과 회전축(4)의 접촉선(P2)쪽으로 인접하게 형성될 수 있도록 방사상(또는, 측면) 투영시 수직방향의 정중앙을 기준선(C_L)으로 할 때 압축진행방향의 맞은편은 곡률①로 형성하는 반면 이에 반대쪽인 압축진행방향은 상기한 곡률① 보다 크게 곡률②로 형성한다.

이를 위해 곡률①과 곡률②는 도 6에서와 같이 두 곡률 중심(O₁)(O₂)을 동일한 높이에서 상이한 수직선상에 형성하거나, 또는 도 8에서와 같이 두 곡률 중심(O₁)(O₂)을 동일한 수직선상에서 상이한 높이로 형성하거나, 또는 도 9에서와 같이 곡률①의 중심(O₁)을 기준으로 할 때 곡률②의 중심(O₂)을 동일한 수직 및 수평선상의 밖에 형성할 수 있다.

이때, 각각의 경우에 곡률①은 그 곡률①의 중심(O₁)을 기준선(C_L) 상에 위치하도록 형성하는 것이 가공상 용이하나, 도 10 내지 도 12에서와 같이 곡률①의 중심(O₁)을 기준선(C_L) 일 측에 위치하도록 형성할 수도 있다.

도면중 종래와 동일한 부분에 대하여는 동일한 부호를 부여하였다.

도면중 미설명 부호인 a는 구획판 접촉면의 접촉선과 회전축의 접촉선 사이의 틈새이다.

상기와 같은 본 발명 밀폐형 압축기의 작용효과는 다음과 같다.

즉, 전동기구부에 전원을 인가하여 회전축(4)이 회전하면, 이 회전축(4)에 결합한 구획판(5)이 함께 회전하면서 실린더(2)의 내부공간(V)으로 냉매가스를 흡입하고, 이 냉매가스는 구획판(5)이 지속적으로 회전하는 과정에서 각각의 베인(10A)(10B)에 의해 압축되다가 각 공간(S1)(S2)의 토출구(미도시)를 통해 번갈아 토출한다.

여기서, 각각의 베인(10A)(10B)은 구획판(5)이 회전을 할 때 그 구획판(5)의 오목곡면부(r2)와 연결곡면부(r3) 그리고 볼록곡면부(r1)를 연속으로 지나면서 축방향으로 상하 왕복운동을 하게 되는데, 이때 구획판(5)의 파형 곡면에 접하는 각 베인(10A)(10B)의 구획판 접촉면(R1)이 도 6에서와 같이 측면투영시 그 정중앙의 기준선(C_L)을 중심으로 좌우 양측의 곡률(①,②)이 상이하게 형성하되 특히 압축진행방향 또는 회전진행방향의 곡률(②)을 상대적으로 크게 형성함에 따라 구획판(5)의 파형곡면과 이에 접하는 구획판 접촉면(R1)의 접촉선(P2)이 상기한 기준선(C_L) (또는 회전축 접촉선(P1))쪽으로 거의 일치하도록 이동하게 된다.

이렇게 하여 회전축의 외주면에 접하는 베인의 내측면, 그 중에서 대체로 중앙에 형성되는 접촉선이 상기한 기준선과 동일한 위치에 형성되고 구획판 접촉면의 접촉선 역시 상기한 기준선과 거의 인접한 위치에 형성됨에 따라 두 접촉선 사이의 간격이 좁아지면서 틈새가 거의 발생하지 않으며 이로 인해 압축되던 냉매가스의 누설을 최소한으로 줄일 수 있다.

또, 베인의 구획판 접촉면이 구획판의 파형 곡면과 선접촉하도록 형성된다 할지라도 장기간 사용을 하다보면 지속적인 상대미끄럼운동으로 인해 마모가 발생하고 이 마모로 인해 선접촉에서 점차 면접촉으로 바뀔 때 압축진행방향쪽의 곡률이 상대적으로 크게 형성되어 전체적으로 완만하게 형성됨에 따라 그만큼 면접촉면적이 넓어져 냉매가스의 누설을 효과적으로 줄일 수도 있다.

본 발명에 의한 밀폐형 압축기는, 구획판의 파형 곡면과 접하는 베인의 구획판 접촉면 중에서 압축진행방향의 곡률을 그 맞은편에 비해 상대적으로 크게 형성함으로써, 구획판 접촉면의 접촉선은 회전축에 접하는 내측면의 접촉선과 거의 일치시키고 이를 통해 두 접촉선 사이의 틈새를 줄여 압축되는 냉매가스의 누설을 미연에 방지할 수 있다.

Claims (6)

1. 흡입구와 토출구가 서로 연통하도록 내부공간을 가지는 실린더조립체와, 실린더조립체의 흡입구와 토출구를 각각 한 쌍으로 가지도록 내부공간을 복수 개의 밀폐공간으로 구획하여 상기 실린더조립체에 대해 상대회전운동을 하면서 각 밀폐공간내 유체를 이동시키도록 파형 곡면을 가지는 구획판과, 구획판의 상하 양측 파형 곡면에 접촉하여 미끄러지면서 실린더조립체에 대해 상하 왕복운동을 할 수 있도록 결합하여 상기한 실린더조립체의 각 밀폐공간내 유체의 유동을 차단함으로써 유체가 압축되도록 하는 복수 개의 베인을 포함한 밀폐형 압축기에 있어서,

   구획판의 양측면에 접하는 베인의 구획판 접촉면을 방사상 투영시 대체로 중앙을 기준선으로 할 때 그 기준선을 중심으로 양쪽의 곡률을 상이하게 하여 곡면지게 형성하여서 된 것을 특징으로 하는 밀폐형 압축기의 가스누설 방지구조.
2. 제1항에 있어서,

   베인의 구획판 접촉면은 양쪽 곡률 중심을 동일한 높이와 상이한 수직선상에 형성하는 것을 특징으로 하는 밀폐형 압축기의 가스누설 방지구조.
3. 제1항에 있어서,

   베인의 구획판 접촉면은 양쪽 곡률 중심을 동일 수직선상에서 상이한 높이로 형성하는 것을 특징으로 하는 밀폐형 압축기의 가스누설 방지구조.
4. 제1항에 있어서,

   베인의 구획판 접촉면은 양쪽 곡률 중심을 한 쪽 곡률 중심을 기준으로 동일한 수직 및 수평선상의 밖에 형성하는 것을 특징으로 하는 것을 특징으로 하는 밀폐형 압축기의 가스누설 방지구조.
5. 제1항 또는 제4항의 어느 한 항에 있어서,

   각각의 곡률 중심 중에서 적어도 어느 한 개의 곡률 중심은 기준선 상에 형성하는 것을 특징으로 하는 밀폐형 압축기의 가스누설 방지구조.
6. 흡입구와 토출구가 서로 연통하도록 내부공간을 가지는 실린더조립체와, 실린더조립체의 흡입구와 토출구를 각각 한 쌍으로 가지도록 내부공간을 복수 개의 밀폐공간으로 구획하여 상기 실린더조립체에 대해 상대회전운동을 하면서 각 밀폐공간내 유체를 이동시키도록 파형 곡면을 가지는 구획판과, 구획판의 상하 양측 파형 곡면에 접촉하여 미끄러지면서 실린더조립체에 대해 상하 왕복운동을 할 수 있도록 결합하여 상기한 실린더조립체의 각 밀폐공간내 유체의 유동을 차단함으로써 유체가 압축되도록 하는 복수 개의 베인을 포함한 밀폐형 압축기에 있어서,

   구획판의 양측면에 접하는 베인의 구획판 접촉면을 방사상 투영시 대체로 중앙을 기준선으로 할 때 그 기준선을 중심으로 양쪽의 곡률을 상이하게 하여 곡면지게 형성하되, 압축진행방향쪽의 곡률을 상대적으로 크게 형성하여서 된 것을 특징으로 하는 밀폐형 압축기의 가스누설 방지구조.