KR20070046934A - 압축 유닛 및 이를 구비한 압축기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 압축 유닛 및 이를 구비한 압축기에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 내부에 기어 삽입구멍이 구비된 실린더 블록과; 내주면에 다수개의 내측 티스가 구비되어 상기 기어 삽입구멍에 회전가능하게 삽입되는 외부 기어와; 외주면에 상기 내측 기어보다 작은 수의 외측 티스가 형성되며 상기 외부기어내에 삽입되어 상기 외부 기어의 내측 티스와 함께 다수개의 유체 압축 공간을 형성하는 내부 기어와; 상기 실린더 블록의 축방향 양 끝단을 회전가능하게 지지하는 상측 및 하측 베어링과; 상기 베어링에 형성되어 상기 유체 압축 공간으로 유체를 공급하는 흡입 유로와; 상기 베어링에 형성되어 상기 유체 압축 공간에서 유체를 토출시키는 토출 유로와; 상기 실린더 블록에 삽입되어 상기 외부 기어의 외주면에 접촉지지되는 하중 지지수단을 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 압축 유닛을 제공한다.

Description

압축 유닛 및 이를 구비한 압축기{COMPRESSION UNIT AND COMPRESSOR HAVING THE SAME}

본 발명은 압축 유닛 및 이를 구비한 압축기에 관한 것으로 특히, 기어를 이용하여 유체를 압축하는 압축기에 있어서 두개의 기어간의 접촉에 의해 형성되는 공간의 체적 변화로 유체를 압축하는 과정에서 기어를 지지하는 실린더에 불균일하게 작용하는 과도한 접촉력을 최소로 할 수 있는 구조에 관한 것이다.

일반적으로 압축기는 공기나 냉매 가스 등의 유체를 압축시키는 기기이다. 압축기는 보통 증발기, 응축기 등과 함께 냉동 사이클을 구성하게 되는데, 냉동 사이클이란 열역학적 사이클(thermodynamic cycle)로서 일을 가하여 저온부(cold reservoir)에서 외부의 열을 흡수하거나, 고온부(hot reservoir)에서 외부로 열을 방출하는 것이다. 상기와 같은 냉동사이클을 이루는 시스템을 냉동 시스템이라 하며 냉장고, 에어컨, 열펌프 등에 사용된다.

압축기는 보통 구동력을 발생시키는 전동유닛과, 상기 전동유닛의 구동력을 전달받아 가스를 압축하는 압축유닛을 포함하여 구성된다. 이와 같은 압축기는 인가되는 전원에 의해 전동유닛에서 구동력이 발생되면, 그 구동력이 압축유닛에 전달되면서 가스를 흡입하고 압축하여 토출시키게 된다.

압축기는 압축유닛의 구조에 따라서 왕복동식, 스크롤, 원심, 베인 압축기 등으로 나눌 수 있다. 그 중 기어 타입의 압축 유닛은 회전하는 복수의 기어를 이용하여 기어간에 형성된 티스간 공간의 부피 변화를 이용하여 유체를 압축시키는 방식을 사용한다.

이러한 기어 타입 압축 유닛의 다양한 내부 기어의 형태는 여러 서적을 통해 제시되어 있다(Earle Buckingham, “Analytical Mechanics of Gears,” McGraw-Hill, 1949, and Dover, 1963;pp.42-47). 또한, US 3,946,621에서는 내부 기어의 형상이 제시되어 있다.

도 1은 종래의 기어 타입 압축 유닛의 일예를 도시한 단면도이다. 이에 도시한 바와 같이, 회전하는 내부 기어(10)는 도우넛 모양으로 형성되어 그 내주면에는 구동축(미도시)이 삽입되어 구동력을 전달하게 되고 그 외주면에는 다수개의 외측 티스(15)가 형성되어 있다.

상기 외부 기어(20)는 도우넛 모양으로 형성되어 내측에 상기 내부기어(10)를 수용할 수 있는 공간을 형성하고, 그 내주면에 상기 내부 기어(10)의 외측 티스(15)가 삽입될 수 있도록 상기 내부기어(10)의 외측 티스(15)의 수보다 많게 형성된 내측 티스(25)를 형성하고 있다. 이때, 상기 내부기어(10)의 중심(O1)과 상기 외부기어(20)의 중심(O2)은 일정 거리 떨어져서 편심되어 위치하게 된다.

상기 내부기어(10)의 외측 티스(15)와 상기 외부기어(20)의 내측 티스(25)간에는 각각 접촉이 이루어져 그 외측 티스(15)와 내측 티스(25) 사이에 다수개의 공간이 형성된다.

상기 외부 기어(20)는 기어 삽입구멍을 가진 실린더(30)에 삽입되어 있으며, 상기 외부 기어(20)의 외주면은 실린더(30)의 내주면에 접촉하여 지지된다. 상기 실린더(30)의 기어 삽입구멍은 그 단면이 완전한 원을 이룬다. 이때 상기 외부기어(20)의 외주면과 실린더(30)의 내주면에는 회전이 가능하고 오일이 침투할 수 있도록 약간의 유극을 두고 배치하는 것이 일반적이다.

상기 실린더(30)의 축방향 양 끝단에는 기어의 회전을 지지하며 유체가 압축될 수 있도록 기어 삽입공간을 폐쇄하는 상측/하측 베어링(미도시)이 배치된다.

상기 베어링(미도시)에는 그 내부 일측에 상기 내부 기어(10)와 외부 기어(20)가 형성하는 티스(15,25)간 공간으로 유체를 공급하는 흡입유로(40)가 형성된다. 상기 흡입유로(40)는 회전하는 상기 내부 및 외부 기어간의 티스간 공간이 점차 확장되는 영역에 위치한다. 또한, 상기 베어링에는 상기 내부 기어(10)와 외부 기어(20)가 형성하는 티스간 공간에서 압축된 유체를 토출시키는 토출유로(50)가 형성된다. 상기 토출 유로(50)는 티스간 공간이 축소되어 압축된 유체가 적정 압력에 이르렸을 영역에 위치한다.

이러한 기어 타입의 압축 유닛은 중심이 편심된 채 회전하는 내부기어(10)의 외측 티스(15)와 외부기어(20)의 내측 티스(25)가 형성하는 티스간 공간의 부피 변화를 이용하여 유체를 압축시킨다.

내부 기어가 시계 방향으로 회전한다고 가정하고 기어 타입의 압축 유닛의 작동을 자세히 설명하면 다음과 같다.

상기 내부 기어(10)가 회전함에 따라 외측 티스(15)가 상기 외부 기어(20)의 내측 티스(25)와 접촉하여 구동력을 전달하여 상기 외부 기어(20)를 회전시키게 된다. 상기 외부 기어(20)의 외주면은 상기 실린더(30)의 내주면과 접촉되어 지지되게 된다.

상기 외부기어(20)의 외부 둘레 중 상기 내부기어(10)의 중심(O1)과 가장 멀리 떨어져 있는 점(A)을 중심으로 시계 방향으로 180°-360°영역에서는 티스간 공간이 확장되는 영역이 형성되고, 이러한 확장되는 영역에 흡입 유로(40)를 형성하여 유체를 흡입하게 된다. 흡입 유로(40)를 통해 흡입된 유체는 티스간 공간에 갇힌 체 이동하게 된다. 흡입된 유체는 상기 외부기어(20)의 외부 둘레 중 상기 내부기어(10)의 중심(O1)과 가장 멀리 떨어져 있는 점(A)을 중심으로 시계 방향으로 갈수록 상기 내부 기어(10) 및 외부 기어(20)의 티스간 공간이 축소되게 되고 유체는 점점 압축되게 된다. 배출 유로(50)는 유체가 적정 압력에 이르게 되는 위치에 형성하고 이를 통해 유체를 배출한다. 내부 기어(10)가 시계 방향으로 계속 회전하면서 다시 티스간 공간이 확장되는 영역이 형성되고, 이러한 확장되는 영역에 흡입 유로(40)를 형성하여 유체를 흡입하게 된다. 이러한 과정을 반복하게 되어 연속적으로 유체를 압축할 수 있는 것이다.

이때, 유체가 압축되는 과정에서 상기 내부기어 및 외부기어의 위치에 따라 반지름 방향으로 작용하는 힘의 방향 및 크기가 달라지기 때문에, 상기 외부기어와 상기 실린더간에는 접촉 지지되는 접촉점의 위치 및 접촉점에서 작용하는 접촉력의 크기도 계속해서 바뀌게 된다.

즉, 내부 기어가 회전 중에 특정한 위치에 있게 되면, 갑자기 과도한 접촉력 이 상기 외부기어와 상기 실린더간에 발생하기 때문에 기어 및 실린더의 마모 및 과열을 일으키게 된다.

유체를 압축시키는 과정에서 기어와 외부 기기간의 접촉력은 불가피한 것이나 과도한 압력은 유체의 누설로 인한 압축 효율의 저하나 기어 티스의 마모 및 손상을 유발한다. 또한, 과도한 압력은 소음을 발생시킬 뿐만 아니라 과열을 일으켜서 윤활유를 변질 시키는 등 여러 가지 문제를 유발한다.

[기술적 과제]

따라서 본 발명의 목적은 상기와 같은 필요성들을 인식하여, 두개의 기어간의 접촉에 의해 형성되는 공간의 체적 변화로 유체를 압축하는 과정에서 기어를 지지하는 실린더에 불균일하게 작용하는 과도한 접촉력을 최소로 할 수 있는 압축 유닛 및 이를 구비한 압축기를 제공하는 데 있다.

[기술적 해결방법]

상기와 같은 본 발명의 목적을 달성하기 위하여 창출된 것으로서, 본 발명은 내부에 기어 삽입구멍이 구비된 실린더 블록과; 내주면에 다수개의 내측 티스가 구비되어 상기 기어 삽입구멍에 회전가능하게 삽입되는 외부 기어와; 외주면에 상기 내측 기어보다 작은 수의 외측 티스가 형성되며 상기 외부기어내에 삽입되어 상기 외부 기어의 내측 티스와 함께 다수개의 유체 압축 공간을 형성하는 내부 기어와; 상기 실린더 블록의 축방향 양 끝단을 회전가능하게 지지하는 상측 및 하측 베어링과; 상기 베어링에 형성되어 상기 유체 압축 공간으로 유체를 공급하는 흡입 유로와; 상기 베어링에 형성되어 상기 유체 압축 공간에서 유체를 토출시키는 토출 유로와; 상기 실린더 블록에 삽입되어 상기 외부 기어의 외주면에 접촉지지되는 하중 지지수단을 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 압축 유닛을 제공한다.

또한, 구동력을 발생하여 구동축을 회전하는 전동 유닛과; 상기 전동 유닛에서 발생한 구동력을 전달받아 내부 기어 및 외부 기어를 회전하여 유체를 압축시키는 압축 유닛과; 상기 압축 유닛에 삽입되어 상기 외부 기어의 외주면과 접촉을 유지한 채 지지하는 하중지지수단;을 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 압축기를 제공한다.

도 1은 종래의 기어 타입 압축 유닛의 일예를 도시한 단면도.

도 2는 본 발명의 제1실시예에 따른 기어 타입 압축 유닛을 도시한 단면도.

도 3은 외부 기어의 외주면의 위치별 작용하는 힘의 최대값을 도시한 그래프.

도 4는 본 발명의 제2실시예에 따른 실린더 블록을 도시한 단면도.

도 5는 본 발명의 제2실시예에 따른 기어 타입 압축 유닛을 도시한 단면도.

***** 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *****

100 : 내부기어 150 : 외측 티스

200 : 외부기어 250 : 내측 티스

300 : 실린더 블록 400 : 흡입유로

500 : 배출유로 600 : 압축지지수단

[발명의 실시를 위한 최선의 형태]

이하, 본 발명에 따른 압축 유닛 및 이를 구비한 압축기에 관하여 첨부도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

이하 설명하는 압축 유닛을 이용하여 압축기를 구성할 수 있음은 자명하며, 이렇게 구성된 압축기를 냉장고, 에어컨, 열펌프 등 냉동 시스템을 이용하는 기기에 이용할 수 있음도 또한 자명하다.

도 2은 본 발명의 제 1실시예에 따른 기어 타입 압축 유닛을 도시한 단면도이다.

본 발명에 따른 압축 유닛은 내부에 기어 삽입구멍이 구비된 실린더 블록(300)과; 내주면에 다수개의 내측 티스(250)가 구비되어 상기 기어 삽입구멍에 회전가능하게 삽입되는 외부 기어(200)와; 외주면에 상기 내측 기어(250)보다 작은 수의 외측 티스(150)가 형성되며 상기 외부기어(200)내에 삽입되어 상기 외부 기어(200)의 내측 티스(250)와 함께 다수개의 유체 압축 공간을 형성하는 내부 기어(100)와; 상기 실린더 블록(300)의 축방향 양 끝단을 회전가능하게 지지하는 상측 및 하측 베어링(미도시)과; 상기 베어링에 형성되어 상기 유체 압축 공간으로 유체를 공급하는 흡입 유로(400)와; 상기 베어링에 형성되어 상기 유체 압축 공간에서 유체를 토출시키는 토출 유로(500)와; 상기 실린더 블록(300)에 삽입되어 상기 외부 기어(200)의 외주면에 접촉지지되는 하중 지지수단(600)을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

상기 내부기어(100)는 도우넛 모양으로 그 내부에 전동 유닛에서 발생한 구동력을 전달하는 구동축(미도시)에 결합되어 회전하게 된다. 본 실시예에서 상기 내부기어(100)의 외측 티스(150)는 6개로 구성되어 있으나 상기 외부기어(200)의 내측 티스(250)보다 적기만 하면 그 수는 다양하게 구성할 수 있다. 그리고 상기 내부 기어(100)의 외측 티스(150)의 형상은 여러가지 형상이 가능하나, 치형곡선, 즉 사이클로이드 곡선(cycloid curve)을 이루는 것이 바람직하다.

상기 외부기어(200)는 도우넛 모양으로 상기 내부기어(100)의 외측 티스(150)가 삽입되도록 형성된 내측 티스(250)를 내주면에 형성하며, 본 실시예에서는 상기 내측 티스(250)의 수는 상기 내부기어(100)의 외측 티스(150)보다 많은 7개로 구성한다. 이때 상기 외부기어(200)는 내부 기어(100)의 회전에 따라 그 구동력을 전달 받아 같이 회전하게 된다. 외부 기어(200)는 회전하지 않도록 구성할 수도 있으나, 상기 내부기어(100)와 함께 상기 외부기어(200)가 회전하는 경우에는 힘 및 토크의 균형을 유지함으로써 진동 및 소음이 작아지게 된다. 특히, 다수개의 외측 티스(150) 및 내측 티스(250)가 접촉되어 내부에 발생되는 힘이 집중되지 아니하고 분산되는 효과가 있으며, 그 구조가 간단하다는데 큰 이점이 있다.

상기 내부기어(100)의 외측 티스(150)와 상기 외부기어(200)의 내측 티스(250)간에는 각각 접촉이 이루어져 그 외측 티스(150)와 내측 티스(250) 사이에 다수개의 공간이 형성된다. 이때, 상기 내부기어(100)의 중심(O1)과 상기 외부기어(200)의 중심(O2)은 일정 거리 떨어져서 편심되어 위치하게 된다.

상기 내측 티스(250)의 형상은 여러 형상이 가능하며, 바람직하게는 서로 다 른 곡률을 가지는 3개의 원호의 조합으로 이루어지는 것이 바람직하다.

상기 실린더 블록((300)은 원기둥 모양으로 일측에 상기 외부 기어(200)가 삽입되는 기어 삽입공간을 형성되고, 기어 삽입공간과 연결되어 상기 하중지지수단(600)이 삽입될 하중지지수단 삽입공간을 형성된다.

상기 내측 티스(250)의 형상은 여러 형상이 가능하며, 바람직하게는 서로 다른 곡률을 가지는 3개의 원호의 조합으로 이루어지는 것이 바람직하다.

상기 실린더 블록(300)에서 상기 외부 기어(200)를 수용하는 공간은 그 단면을 원형상으로 구성하며, 상기 외부 기어(200)의 지름보다 약간 크게 구성하여 오일이 스며들 수 있는 유극(遊隙, clearance)을 갖도록 구성하는 것이 바람직하다.

상기 실린더 블록(300)의 축방향 양 끝단에는 기어의 회전을 지지하며 유체가 압축될 수 있도록 기어 삽입공간을 유체 압축공간을 폐쇄하는 상측/하측 베어링(미도시)이 배치된다.

상기 흡입 유로(400)는 상기 베어링에 형성되어 상기 내부 기어(100)와 외부 기어(200)가 형성하는 티스간(150,250) 공간으로 유체를 공급한다.

상기 흡입유로(400)는 회전하는 상기 내부 기어(100)및 외부 기어(200)간의 티스간 공간이 점차 확장되는 영역에 위치한다. 즉, 내부 기어(100)가 시계 방향으로 회전한다고 가정하면, 상기 외부기어(20)의 외부 둘레 중 상기 내부기어(10)의 중심(O1)과 가장 멀리 떨어져 있는 점(A)을 중심으로 반시계 방향으로 0°~180°사이에서는 내부 기어(100)가 회전함에 따라 티스간 공간이 확장되므로 이 영역에 흡입 유로(400)를 형성하는 것이 바람직하다. 이 영역은 기어가 회전함에 따라 밀폐 된 티스간 공간이 확장되므로 압력이 하강하게 되고, 유체의 흡입이 원활히 일어날 수 있기 때문이다.

상기 토출 유로(500)는 상기 베어링에 형성되어 압축된 유체를 토출시키는데, 그 위치는 티스간 공간이 축소되어 압축된 유체가 적정 압력에 이르렸을 영역에 위치하는 것이 바람직하다.

상기 하중지지수단(600)은 일정 높이와 지름을 갖는 원기둥 모양으로 구성하여 상기 외부 기어(200)의 외주면과 선접촉을 하도록 구성할 수 있다. 상기 하중지지수단(600)은 상기 실린더 블록(300)에 삽입되며 그 외주면은 상기 외부 기어(200)의 외주면과 접촉점(B)에서 접촉되어 지지된다.

또한, 상기 하중지지수단(600)은 구모양으로 형성되어 상기 외부 기어(200)의 외주면과 점접촉을 하여 구성할 수 있다. 또는, 상기 하중지지수단(600)은 다수개의 구모양의 볼들로 채워서 상기 외부 기어(200)의 외주면과 다수개의 접촉점을 갖도록 구성할 수도 있다.

이때, 상기 하중지지수단(600)은 상기 외부기어(200)의 외부 둘레와 상기 실린더 블록(300)의 내부 둘레 사이의 유극(遊隙, clearance)보다 작게 상기 외부기어(200)쪽으로 돌출되어 접촉되는 것이 바람직하다. 상기 하중지지수단(600)이 상기 외부 기어(200)쪽으로 과도하게 돌출되면 오히려 불필요한 마찰 및 마모를 가져오게 되며, 돌출 정도가 미미할 경우 상기 하중지지수단(600)을 삽입 설치하는 의미가 없어지므로 유극보다 작은 범위에서 돌출되어 접촉되게 하는 것이 바람직하다.

상기 하중지지수단(600)의 위치는 상기 외부기어(200)와 상기 실린더 블록(300) 사이에 작용력이 최소인 곳에 위치하는 것이 바람직하다. 상기 작용력은 내부 기어(100)와 외부 기어(200) 사이에 작용하는 접촉력과 외부 기어(200)와 실린더 블록(300) 사이에 작용하는 지지력의 합으로 구할 수 있다. 즉, 상기 하중지지수단(600)과 상기 외부기어(200)가 접촉하는 접촉점(B)의 위치는 하중지지수단(600)이 없었을 때 가장 작은 작용력이 작용하는 곳에 두고, 이 곳에서 하중지지수단(600)과 외부기어(200)가 접촉을 계속 유지하게 하는 것이 바람직하다. 즉, 가장 작은 작용력이 작용하는 곳에서 주로 접촉되도록 하중지지수단(300)을 삽입하여 상기 외부기어(200)를 지지토록 것이다.

가장 작은 작용력이 작용하는 곳은 주로 유체의 흡입 작업이 일어나는 영역이며, 이는 상기 A점을 중심으로 반시계 방향으로 0°~180°사이의 영역이다.

도 3은 외부 기어의 외주면의 위치별 작용하는 힘의 최대값을 도시한 그래프이다.

상기 그래프의 가로축은 상기 외부기어(200)의 외주면 중에서 상기 내부기어(100)의 중심(O1)과 가장 멀리 떨어져 있는 점(A)을 중심으로 반시계 방향으로 측정한 각도이고, 상기 그패프의 세로축은 상기 내부기어(100)와 외부기어(200)간에 작용하는 접촉력의 최대값과 상기 외부기어(200)와 상기 실린더 블록(300)간에 작용하는 지지력의 최대값의 합을 도시한 것이다. 상기 접촉력과 지지력은 기어가 회전함에 따라 순간순간 변하게 되므로 그 최대값을 그래프의 세로축에 도시하였다.

이에 도시한 바와 같이, 상기 내부기어(100)와 외부기어(200)간에 작용하는 접촉력은 45°~135°사이에서 비교적 작은 힘이 일정한 값을 보이는 비해, 상기 외부기어(200)와 상기 실린더 블록(300)간에 작용하는 지지력은 120°~150°사이에서 특히 작은 힘이 작용한다. 따라서 두 힘의 합력은 120°~150°사이에서 가장 작게 되며, 이 위치에 상기 하중지지수단(300)을 삽입하도록 한다.

본 실시예처럼 상기 내부 기어(100)가 시계 방향으로 회전할 경우에는 상기 외부기어(200)의 외부 둘레 중 상기 내부기어(100)의 중심(O1)과 가장 멀리 떨어져 있는 점을 중심으로 반시계 방향으로 120°~150°사이에 상기 하중지지수단(600)을 위치하는 것이 바람직하나, 상기 내부 기어(100)가 반시계 방향으로 회전할 경우에는 상기 외부기어(200)의 외부 둘레 중 상기 내부기어(100)의 중심(O1)과 가장 멀리 떨어져 있는 점을 중심으로 시계 방향으로 120°~150°사이에 상기 하중지지수단(600)을 위치하는 것이 바람직하다.

도 4은 본 발명에 따른 제 2실시예의 실린더 블록을 도시한 단면도이고, 도 5는 본 발명의 제2실시예에 따른 기어 타입 압축 유닛을 도시한 단면도이다.

이에 도시한 바와 같이, 상기 실린더 블록(300)은 그 내부 둘레 곡선을 서로 다른 두개의 반경을 가진 곡선으로 형성된다. 본 실시예에서는 서로 다른 두개의 반경은 R30,R31으로 하여 설명하나, 반지름의 길이는 다양하게 구성할 수 있음은 명백하다.

상기 실린더 블록(300)은 큰 반경을 가진 내부 둘레 곡선이 상기 하중지지수단(600)과 상기 외부기어(200)가 접촉하는 곳을 포함하여 형성되는 것이 바람직하 다. 즉, 상기 실린더 블록(300)에 삽입되어 있는 상기 외부기어(200)와 상기 하중지지수단(600) 보다 지속적인 접촉을 유지할 수 있도록 상기 외부기어(200)의 위치를 상기 하중지지수단(600) 쪽으로 이동시키는 역할을 하게 된다. 따라서, 상기 외부 기어(200)와 상기 실린더 블록(300)간에 보다 많은 접촉 기회를 제공할 수 있는 것이다.

전술한 압축 유닛을 포함하여 압축기를 구성할 수 있음은 명백하다.

압축기는 보통 구동력을 발생시키는 전동유닛과, 상기 전동유닛의 구동력을 전달받아 가스를 압축하는 압축유닛을 포함하여 구성된다. 이와 같은 압축기는 인가되는 전원에 의해 전동유닛에서 구동력이 발생되면, 그 구동력이 압축유닛에 전달되면서 가스를 흡입하고 압축하여 토출시키게 된다.

상기 압축 유닛은, 전술한 대로, 내부에 기어 삽입구멍이 구비된 실린더 블록(300)과; 내주면에 다수개의 내측 티스(250)가 구비되어 상기 기어 삽입구멍에 회전가능하게 삽입되는 외부 기어(200)와; 외주면에 상기 내측 기어(250)보다 작은 수의 외측 티스(150)가 형성되며 상기 외부기어(200)내에 삽입되어 상기 외부 기어(200)의 내측 티스(250)와 함께 다수개의 유체 압축 공간을 형성하는 내부 기어(100)와; 상기 실린더 블록(300)의 축방향 양 끝단을 회전가능하게 지지하는 상측 및 하측 베어링(미도시)과; 상기 베어링에 형성되어 상기 유체 압축 공간으로 유체를 공급하는 흡입 유로(400)와; 상기 베어링에 형성되어 상기 유체 압축 공간에서 유체를 토출시키는 토출 유로(500)와; 상기 실린더 블록(300)에 삽입되어 상기 외부 기어(200)의 외주면에 접촉지지되는 하중 지지수단(600)을 포함하여 구성 되는 것을 특징으로 한다.

이하, 본 발명의 작용 효과를 살펴보면 다음과 같다.

유체를 압축시키기 위해 상기 내부 기어(100)가 회전함에 따라 그 구동력을 전달받은 외부 기어(200)가 회전하게 되고, 상기 외부 기어(200)의 외주면은 상기 실린더(300)의 내주면과 접촉되어 지지된다. 이때, 종래의 기술에 의하면, 유체가 압축되는 과정에서 상기 내부기어(100) 및 외부기어(200)의 위치에 따라 반지름 방향으로 작용하는 힘의 방향 및 크기가 달라지기 때문에, 상기 외부기어(200)와 상기 실린더 블록(300)간에는 접촉 지지되는 접촉점의 위치 및 접촉점에서 작용하는 접촉력의 크기도 계속해서 바뀌게 됨은 전술한 바와 같다.

하지만 본 발명에 의하면, 상기 하중지지수단(600)은 상기 외부 기어(200)와 접촉점(B)에서 지속적인 접촉을 유지함으로써 상기 외부 기어(200)를 지속적으로 접촉 지지하게 된다. 따라서 접촉점(B)을 제외한 상기 외부 기어(200)의 외주면에서는 접촉이 자제되게 되는 것이다. 상기 하중지지수단(600)은 상기 외부 기어(200)와 상기 실린더블록(300) 사이에 가장 작은 힘이 작용하는 곳에 위치해 있으므로, 가장 작은 힘으로 상기 외부 기어(200)를 지지할 수 있는 것이다.

즉, 접촉점(B)에서만 접촉이 지속적으로 일어나도록 하기 때문에 유체 압축 과정에서 특정한 위치에 발생할 수 있는 상기 외부 기어와 상기 실린더블록 사이의 과도한 접촉력을 방지할 수 있어 기어 및 실린더의 마모 및 과열을 예방할 수 있다.

또한, 기어 티스간의 마모 및 손상을 방지하여 유체의 누설로 인한 압축 효 율의 저하나 소음 유발 및 과열로 인한 윤활유의 변질 등의 문제도 예방할 수 있다.

본 발명에 따른 압축 유닛 및 이를 구비한 압축기는 실린더블록에 하중지지수단을 최소 접촉력이 작용하는 위치에 삽입함으로서 외부 기어와 실린더블록 사이에 접촉 지지되는 점을 고정하여 적은 접촉력으로 외부기어를 지지할 수 있는 효과가 있다.

또한 본 발명에 따른 압축 유닛 및 이를 구비한 압축기는 유체 압축 과정에서 특정한 위치에 발생할 수 있는 외부 기어와 실린더블록 사이의 과도한 접촉력을 방지할 수 있어 기어 및 실린더의 마모 및 과열을 예방할 수 있는 효과가 있다.

또한 본 발명에 따른 압축 유닛 및 이를 구비한 압축기는 기어 티스간의 마모 및 손상을 방지하여 유체의 누설로 인한 압축 효율의 저하나 소음 유발 및 과열로 인한 윤활유의 변질 등의 문제도 예방할 수 있는 효과가 있다.

Claims (14)

1. 내부에 기어 삽입구멍이 구비된 실린더 블록과; 내주면에 다수개의 내측 티스가 구비되어 상기 기어 삽입구멍에 회전가능하게 삽입되는 외부 기어와; 외주면에 상기 내측 기어보다 작은 수의 외측 티스가 형성되며 상기 외부기어내에 삽입되어 상기 외부 기어의 내측 티스와 함께 다수개의 유체 압축 공간을 형성하는 내부 기어와; 상기 실린더 블록의 축방향 양 끝단을 회전가능하게 지지하는 상측 및 하측 베어링과; 상기 베어링에 형성되어 상기 유체 압축 공간으로 유체를 공급하는 흡입 유로와; 상기 베어링에 형성되어 상기 유체 압축 공간에서 유체를 토출시키는 토출 유로와; 상기 실린더 블록에 삽입되어 상기 외부 기어의 외주면에 접촉지지되는 하중 지지수단을 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 압축 유닛.
2. 제 1항에 있어서, 상기 내부기어의 외측 티스는 6개이고, 상기 외부기어의 내측 티스는 7개인 것을 특징으로 하는 압축 유닛.
3. 제 1항에 있어서, 상기 실린더 블록은 내부에 기어가 삽입되는 기어 삽입공간을 형성하고, 기어 삽입공간과 연결되어 상기 하중지지수단을 수용할 수 있는 하중지지수단 삽입공간을 형성한 것을 특징으로 하는 압축 유닛.
4. 제 1항에 있어서, 상기 실린더 블록은 그 내부 둘레 곡선을 서로 다른 두개 의 반경을 가진 곡선으로 형성된 것을 특징으로 하는 압축 유닛.
5. 제 1항에 있어서, 상기 실린더 블록은 큰 반경을 가진 내부 둘레 곡선이 상기 하중지지수단과 상기 외부기어가 접촉하는 곳을 포함하여 형성된 것을 특징으로 하는 압축 유닛.
6. 제 1항에 있어서, 상기 하중지지수단은 볼인 것을 특징으로 하는 압축 유닛.
7. 제 1항에 있어서, 상기 하중지지수단은 다수개의 볼인 것을 특징으로 하는 압축 유닛.
8. 제 1항에 있어서, 상기 하중지지수단은 일정 높이와 지름을 갖는 원기둥 모양인 것을 특징으로 하는 압축 유닛.
9. 제 1항에 있어서, 상기 하중지지수단은 상기 외부기어와 상기 실린더 블록 사이에 작용하는 힘이 최소인 곳에 위치한 것을 특징으로 하는 압축 유닛.
10. 제 2항에 있어서, 상기 하중지지수단은 상기 외부기어의 외부 둘레 중 상기 내부기어의 중심과 가장 멀리 떨어져 있는 점을 중심으로 반시계 방향으로 120°~150°사이에 위치한 것을 특징으로 하는 압축 유닛.
11. 제 2항에 있어서, 상기 하중지지수단은 상기 외부기어의 외부 둘레 중 상기 내부기어의 중심과 가장 멀리 떨어져 있는 점을 중심으로 시계 방향으로 120°~150°사이에 위치한 것을 특징으로 하는 압축 유닛.
12. 제 1항에 있어서, 상기 하중지지수단은 상기 외부기어의 외부 둘레와 상기 실린더의 내부 둘레 사이의 유극(遊隙, clearance)보다 작게 상기 외부기어쪽으로 돌출되어 접촉되는 것을 특징으로 하는 압축 유닛.
13. 구동력을 발생하여 구동축을 회전하는 전동 유닛과; 상기 전동 유닛에서 발생한 구동력을 전달받아 내부 기어 및 외부 기어를 회전하여 유체를 압축시키는 압축 유닛과; 상기 압축 유닛에 삽입되어 상기 외부 기어의 외주면과 접촉을 유지한 채 지지하는 하중지지수단;을 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 압축기.
14. 제 13항에 있어서, 상기 압축 유닛은 내부에 기어 삽입구멍이 구비된 실린더 블록과; 내주면에 다수개의 내측 티스가 구비되어 상기 기어 삽입구멍에 회전가능하게 삽입되는 외부 기어와; 외주면에 상기 내측 기어보다 작은 수의 외측 티스가 형성되며 상기 외부기어내에 삽입되어 상기 외부 기어의 내측 티스와 함께 다수개의 유체 압축 공간을 형성하는 내부 기어와; 상기 실린더 블록의 축방향 양 끝단을 회전가능하게 지지하는 상측 및 하측 베어링과; 상기 베어링에 형성되어 상기 유체 압축 공간으로 유체를 공급하는 흡입 유로와; 상기 베어링에 형성되어 상기 유체 압축 공간에서 유체를 토출시키는 토출 유로와; 상기 실린더 블록에 삽입되어 상기 외부 기어의 외주면에 접촉지지되는 하중 지지수단을 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 압축 유닛.

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