KR20080028173A - Air compressor - Google Patents
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Abstract
Description
도 1은 일반적인 에어싸이클의 기본 원리를 설명하기 위한 개념도.1 is a conceptual diagram illustrating the basic principle of a general air cycle.
도 2는 일반적인 에어싸이클의 T - s 선도2 is a T-s diagram of a typical air cycle
도 3은 종래의 일례에 따른 공기 압축기의 개략 사시도.3 is a schematic perspective view of an air compressor according to a conventional example;
도 4는 본 발명에 따른 공기 압축기의 단면도.4 is a cross-sectional view of an air compressor according to the present invention.
도 5는 본 발명에 따른 공기 압축기의 사시도로서, (a)는 그 전면 사시도, (b)는 그 후면 사시도.5 is a perspective view of an air compressor according to the present invention, (a) is a front perspective view thereof, (b) is a rear perspective view thereof;
도 6은 본 발명에 따른 공기 압축기에서의 숫로터와 암로터의 결합 사시도.Figure 6 is a perspective view of the coupling of the male rotor and the female rotor in the air compressor according to the present invention.
도 7은 본 발명에 따른 공기 압축기에서의 숫로터의 사시도.7 is a perspective view of a male rotor in an air compressor according to the present invention;
도 8은은 본 발명에 따른 공기 압축기에서의 숫로터 또는 암로터의 비틀림 각도를 설명하기 위한 개념도.8 is a conceptual diagram for explaining the twist angle of the male rotor or the female rotor in the air compressor according to the present invention.
도 9는 본 발명에 따른 공기 압축기의 정단면도.9 is a front sectional view of an air compressor according to the present invention.
도 10은 본 발명에 따른 공기 압축기의 작용과정을 개략적으로 나타내는 단면도.10 is a cross-sectional view schematically showing the operation of the air compressor according to the present invention.
도 11은 본 발명에 따른 공기 압축기와 종래의 공기 압축기와의 회전수에 따른 토출압력의 관계를 나타낸 그래프.11 is a graph showing the relationship of the discharge pressure according to the rotational speed of the air compressor according to the present invention and the conventional air compressor.
<도면중 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for main parts in the drawing>
101: 구동축 102: 피동축101: drive shaft 102: driven shaft
110: 숫로터 111, 121: 볼록부110:
112, 122: 오목부 120: 암로터 112, 122: recess 120: female rotor
130: 케이싱 131: 흡입구130: casing 131: inlet
132: 토출구 140,150: 제1,2 엔드커버132: discharge port 140,150: first and second end cover
160: 기어부 161: 돌출턱160: gear portion 161: protruding jaw
170: 유격방지수단 171: T형 부싱170: play prevention means 171: T-type bushing
172: 결합부재 180: 리어 커버172: coupling member 180: rear cover
O: 오일시일 B:베어링O: Oil seal B: Bearing
본 발명은 공기 압축기에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 공기의 토출압력을 대폭 상승시키고 고속회전시 미세진동으로 인한 간섭 및 고착현상을 미연에 방지함으로써 고속 고압의 공기 압축기로서 적합하게 사용할 수 있도록 한 공기 압축기에 관한 것이다.The present invention relates to an air compressor, and more particularly, an air that can be suitably used as a high speed and high pressure air compressor by significantly increasing the discharge pressure of air and preventing interference and sticking due to fine vibration during high speed rotation. Relates to a compressor.
일반적으로 지구 온난화 및 환경문제의 대두로 현재까지 사용되었던 R134a 냉매를 대체하기 위해 전 세계의 냉동회사들은 대체 냉매 시스템 개발에 주력하고 있으며, 특히 냉매 자체를 교체하기 보다는 환경친화적이며 안전하고 효율이 높은 새로운 시스템이 연구되고 있다.In general, refrigeration companies around the world are focusing on developing alternative refrigerant systems to replace R134a refrigerants, which have been used to date due to global warming and environmental issues, and are particularly environmentally friendly, safe and efficient, rather than replacing refrigerants themselves. New systems are being studied.
그 중 최근에 가장 유력한 대체 싸이클로 거론되고 있는 것이 역-브레이튼(Bryton) 싸이클이라 불리우는 에어싸이클(Air Cycle)이며, 상기 에어싸이클은 공기를 냉매로 사용하는 시스템이며 가스 동력싸이클로서 최초로 개발된 Bryton 싸이클을 역으로 가동하므로써 냉동효과를 얻는 싸이클이다.One of the most promising alternative cycles in recent years is an air cycle called a reverse-Bryton cycle, which is a system that uses air as a refrigerant and was developed for the first time as a gas power cycle. This cycle achieves the freezing effect by operating the cycle in reverse.
도 1은 일반적인 에어싸이클의 기본 원리를 설명하기 위한 개념도이고, 도 2는 일반적인 에어싸이클의 T - s 선도를 나타내고 있다.1 is a conceptual diagram illustrating the basic principle of a general air cycle, and FIG. 2 shows a T-s diagram of a general air cycle.
도시한 바와 같이 에어싸이클은 압축기(1), 팽창기(2), 제1,2열교환기(3)(4)로 구성되어 압축과정(1→2), 온도하강과정(2→3), 팽창과정(3→4) 및 온도상승과정(4→1)을 거치면서 싸이클을 구성하게 된다.As shown, the air cycle consists of a compressor (1), an expander (2), a first and second heat exchangers (3, 4), the compression process (1 → 2), the temperature drop process (2 → 3), expansion The cycle is composed through the process (3 → 4) and temperature rise process (4 → 1).
상기 압축과정(1→2)은, 공기가 압축기(1)로 흡입되어 압축과정을 통해 압력과 온도가 상승하게 되는 과정이다.The compression process (1 → 2) is a process in which air is sucked into the
상기 온도하강과정(2→3)은, 압축된 고압.고온의 공기는 제1열교환기(3)를 통해 외부 열원으로 열을 전달하며 등압(실제로는 약간의 압력강하 존재)조건에서 온도가 감소하는 과정이며, 이때 외부 열원으로 전달된 고온의 열은 공조 공간을 난방하거나 더운 물을 얻어 내는 열원으로 사용할 수 있다.In the temperature lowering process (2 → 3), the compressed high pressure and high temperature air transfers heat to an external heat source through the
상기 팽창과정(3→4)은, 온도가 하강한 공기를 팽창기(2)(압축기와 비슷한 구조)를 사용함으로써 압력을 떨어 뜨리고 공기 온도는 영하 이하로 까지 하강하게 된다. 이때 팽창기(2)에서 뽑아낸 일은 전기를 발생시키는 동력으로 사용되거나 압축기(1)로 되돌려서 압축일을 도울 수 있게 함으로써 압축기(1)의 소모동력을 감소시킬 수 있다.In the expansion process (3 → 4), the temperature is lowered by using the expander 2 (similar to the compressor), and the air temperature is lowered to below zero. At this time, the work extracted from the expander (2) can be used as a power for generating electricity or can be returned to the compressor (1) to help the compression work to reduce the power consumption of the compressor (1).
상기 온도상승과정(4→1)은, 온도와 압력이 하강한 공기가 제2열교환기(4)를 통과하며 온도가 상승하게 되며, 이때 공조공간으로부터 열을 흡수하므로 냉방(또는 냉동)역할을 수행하게 된다.In the temperature increase process (4 → 1), the air having a lowered temperature and pressure passes through the
상기에서 에어싸이클의 효율은 압축기(1)와 팽창기(2)의 효율에 크게 의존하게 되는데 과거에는 이 두 부품의 효율이 약 80% 이하에 머물러 시스템의 전체효율이 낮다는 단점이 있었으나, 최근들어 이 부품의 등엔트로피 효율의 상승으로 전체효율이 80% 이상을 상회하고 있다.In the above, the efficiency of the air cycle is highly dependent on the efficiency of the
다시 말해, 압축기(1)의 효율이 낮을 시에는 압축기(1)의 동력이 증가하게 되고, 압축온도는 상승하게 되며 (도 2의 (1→2) 참조) 팽창기의 효율이 낮을 시에는 충분한 저온을 얻을 수 없기 때문에 냉방능력이 감소하기 때문이다.(도 2의 (3→4) 참조)In other words, when the efficiency of the
따라서, 압축기(1)와 팽창기(2)의 효율에 따라 시스템의 성능계수(COP; Coefficient Of Performance)는 크게 변화하게 된다.Therefore, the coefficient of performance (COP) of the system is greatly changed according to the efficiency of the
그런데, 이와 같이 차가운 공기를 직접 공조공간에 공급하는 오픈 타입(Open Type)의 에어 싸이클인 경우 냉매인 공기 자체를 사람이 호흡해야 하기 때문에 순수한 공기 이외에 오일이 섞여 있는 오염된 공기, 즉 오일이 섞여있는 공기를 냉매를 사용할 수 없다However, in the case of the open type air cycle that directly supplies the cool air to the air conditioning space, the air itself, which is the refrigerant, needs to be breathed, so that contaminated air containing oil, that is, oil, is mixed with pure air. Can not use refrigerant in the air
이러한 에어 싸이클에 사용되는 무(無)오일의 공기 압축기로서는, 스크롤형, 스크류형, 베인 로터리형, 루츠(Roots)형 등의 용적식 압축기와, 터보형 등의 회전식 압축기가 있다. Oil-free air compressors used in such air cycles include volumetric compressors such as scroll type, screw type, vane rotary type and Roots type, and rotary compressors such as turbo type.
일례로, 도 4는 무오일의 공기 압축기용으로 많이 사용되는 루츠형 공기 압축기를 개략적으로 도시한 것이다.As an example, FIG. 4 schematically shows a Roots type air compressor which is widely used for an oil-free air compressor.
루츠형 공기 압축기는 사이클로이드 곡선형상을 갖는 2∼3개의 날개로 이루어지는 한 쌍의 로터(Rotor)가 서로 반대방향으로 회전함으로써 체적변동을 유발시켜 압축작용을 하도록 구성되어 있다.The Roots type air compressor is configured to cause a volume change by causing a volume change by rotating a pair of rotors having two to three blades having a cycloidal curve in opposite directions.
이러한 루츠형 공기 압축기는 도 4에 도시된 바와 같이, 공기 흡입을 위한 흡입구(11)와 흡입된 공기를 토출하기 위한 토출구(12)가 형성된 케이싱(10)과, 이 케이싱(10) 내부에 소정의 간격을 두고 회전가능하게 조립되는 구동축과 피동축(도시하지 않음)에 소정의 길이로 형성되어 각각 설치되는 숫로터(13)와 암로터(14)와, 상기 회전축을 서로 반대방향으로 회전시키는 모터 등의 구동수단(도시하지 않음)을 포함한다. 여기서, 상기 한 쌍의 로터(13)(14)는 대칭구조로서, 각각 사이클로이드 곡선으로 형성하는 볼록부(13a)(14a)와 각각 다른 쪽 회전축에 설치되는 한 쌍의 로터(13)(14)의 볼록부가 회전하면서 접하는 접촉점으로 이루어지는 곡선으로 형성하는 오목부(13b)(14b)로 이루어진다. 도면부호 15a와 15b는 각각 구동축과 피동축이 설치되는 축구멍을 표시한 것이다.As shown in FIG. 4, the Roots-type air compressor includes a
이러한 구성을 갖는 상기 공기 압축기는, 회전축이 구동수단인 모터로부터 회전력을 전달받으면, 서로 반대방향으로 회전하게 되면서 숫로터(13)와 암로터(14)를 회전시킨다. 이에 의해, 상기 흡입구(11)를 통해 흡입된 공기가 숫로터(13)의 볼록부(13b) 및 암로터(14)의 오목부(14b) 사이를 통과하면서 소정의 비율로 압축되고, 이 압축된 공기는 토출구(12)를 통하여 토출하되면서 싸이클을 구 성하게 된다.The air compressor having such a configuration rotates the
이때, 차가운 공기를 직접 공조공간에 공급하는 오픈 타입(Open Type)의 에어 싸이클인 경우 냉매인 공기자체를 사람이 호흡해야 하기 때문에 순수한 공기 이외에 오일이 섞여 있는 오염된 공기를 사용할 수 없어 숫로터(13)의 볼록부(13b)와 암로터(14)의 오목부(14b)가 서로 맞닿지 않는 구조로 이루어지도록 로터 사이의 간격(Clearance)을 최소화하는 방향으로 설계가 이루어져야 하며, 최소의 간격이 유지되지 않으면 압축기와 팽창기의 효율이 감소하여 결국엔 시스템 성능 및 효율이 감소하게 된다.At this time, in the case of an open type air cycle that directly supplies cool air to an air conditioning space, a human rotor must breathe the air itself, which is a refrigerant, so that contaminated air containing oil other than pure air cannot be used. The
그러나, 종래의 공기 압축기는 상기 한 쌍의 로터(13)(14)가 그 일단부로부터 타단부까지 직선형 구조로 이루어져 있기 때문에, 공기흡입량은 많지만 압축비가 작아 토출압력이 강하된다는 문제점이 있다. 즉, 토출압력을 상승시키기 위해서는 로터의 토출 끝단에 체적변경구간(체적이 넓어지다가 좁아지는 구간)이 있어야 하지만, 상기 한 쌍의 로터(13)(14)는 단순히 공기를 흡입하여 회전축에 의한 힘에 의해서만 저압측에서 고압측의 토출구로 밀어내는 직선형 구조로 되어 있기 때문에, 그 끝단으로부터 토출되는 압축비가 낮고 이에 따라 토출압력이 낮아 충분한 냉동성능을 발휘할 수 없는 문제가 있다.However, in the conventional air compressor, since the pair of
그리고, 상기 숫로터(13) 및 암로터(14)의 유격에 의해 숫로터(13)의 볼록부(13b)와 암로터(14)의 오목부(14b)가 고속회전시 미세 진동으로 인한 간섭에 의해 마모가 발생되어 온도 상승으로 인한 효율 감소와 마모로 인해 발생된 칩들이 저압측 공간에 쌓여 고착되는 문제점도 있다.The
이러한 문제점들로 인하여, 종래의 루츠형 공기 압축기는 고속 고압의 공기 압축기로서는 부적합한 문제가 있다.Due to these problems, the conventional Roots type air compressor is unsuitable as a high speed and high pressure air compressor.
본 발명은 상기한 종래의 문제점을 해결하기 위하여 이루어진 것으로, 공기의 토출압력을 대폭 상승시키고 고속회전시 미세진동으로 인한 간섭 및 고착현상을 미연에 방지함으로써 고속 고압의 공기 압축기로서 적합하게 사용할 수 있도록 한 공기 압축기를 제공하는 것을 목적으로 한다.The present invention has been made to solve the above-described problems, and can be suitably used as a high-speed high-pressure air compressor by significantly increasing the discharge pressure of air and preventing interference and sticking due to fine vibrations at high speeds. It is an object to provide an air compressor.
이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명은 구동축에 축 결합되고 사이클로이드 곡선 형상을 갖는 볼록부와 오목부로 이루어지는 숫로터; The present invention for achieving this object is a male rotor axially coupled to the drive shaft and consisting of a convex portion and a concave portion having a cycloid curve shape;
상기 숫로터에 연동되도록 피동축에 축 결합되고 상기 숫로터에 대응하여 사이클로이드 곡선 형상을 갖는 볼록부와 오목부로 이루어지는 암로터; An arm rotor axially coupled to a driven shaft so as to be interlocked with the male rotor and having a convex portion and a concave portion having a cycloid curve shape corresponding to the male rotor;
공기 흡입/토출을 위한 흡입구와 토출구를 구비하며, 상기 숫로터와 암로터의 회전에 의해 공기의 압축공간을 형성하는 케이싱;A casing having an inlet and an outlet for intake / discharge of air and forming a compressed space of air by rotation of the male rotor and the female rotor;
상기 구동축과 피동축이 축방향으로 관통설치되고, 상기 케이싱의 양단부를 밀폐시키는 제1,2 엔드커버와, 상기 제1,2 엔드커버 중 어느 일측에 상기 구동축과 피동축에 각각 축결합되어 동력을 전달하는 기어부;The drive shaft and the driven shaft are installed through the axial direction, the first and second end cover for sealing the both ends of the casing, and any one side of the first and second end cover is axially coupled to the drive shaft and the driven shaft, respectively Gear unit for transmitting;
를 포함하는 공기 압축기에 있어서,In the air compressor comprising:
상기 숫로터와 암로터는 축방향을 따라 소정의 비틀림 각도로 비틀어져 있는 구조로 이루어진 것을 특징으로 한다.The male rotor and the female rotor are characterized in that the structure is twisted at a predetermined twist angle along the axial direction.
또한, 본 발명에 있어서, 상기 숫로터와 암로터의 비틀림 각도는 180°∼ 330°범위내인 것을 특징으로 한다.Further, in the present invention, the torsion angle of the male rotor and the female rotor is characterized in that it is in the range of 180 ° to 330 °.
또한, 본 발명에 있어서, 상기 숫로터와 암로터는 테플론 코팅으로 표면처리된 것을 특징으로 한다.In addition, in the present invention, the male rotor and the female rotor is characterized in that the surface treatment with a Teflon coating.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면에 의거하여 상세하게 설명한다.BEST MODE Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 4는 본 발명에 따른 공기 압축기의 단면도이고, 도 5는 본 발명에 따른 공기 압축기의 사시도로서, (a)는 그 전면 사시도, (b)는 그 후면 사시도이고, 도 6은 본 발명에 따른 공기 압축기에서의 숫로터와 암로터의 결합 사시도이고, 도 7은 본 발명에 따른 공기 압축기에서의 숫로터의 사시도이고, 도 8은 본 발명에 따른 공기 압축기에서의 숫로터와 암로터의 구조를 설명하기 위한 개념도이고, 도 9는 본 발명에 따른 루츠형 공기 압축기의 정단면도이고, 도 10은 본 발명에 따른 공기 압축기의 작용과정을 개략적으로 나타내는 단면도이며, 도 11은 본 발명에 따른 공기 압축기와 종래의 공기 압축기와의 회전수에 따른 토출압력의 관계를 나타낸 그래프이다.Figure 4 is a cross-sectional view of the air compressor according to the invention, Figure 5 is a perspective view of the air compressor according to the invention, (a) is a front perspective view thereof, (b) is a rear perspective view thereof, Figure 6 is according to the present invention A combined perspective view of the male rotor and the female rotor in the air compressor, Figure 7 is a perspective view of the male rotor in the air compressor according to the invention, Figure 8 is a structure of the male rotor and the female rotor in the air compressor according to the present invention 9 is a schematic cross-sectional view of a Roots type air compressor according to the present invention, FIG. 10 is a cross-sectional view schematically illustrating an operation process of the air compressor according to the present invention, and FIG. 11 is an air compressor according to the present invention. And a graph showing the relationship between the discharge pressure and the rotational speed of the conventional air compressor.
도시한 바와 같이, 본 발명에 따른 공기 압축기는 루츠형 공기 압축기로서, 는 숫로터(110), 암로터(120), 케이싱(130), 제1,2 엔드커버(140)(150) 및 기어부(160)를 포함한다.As shown, the air compressor according to the present invention is a Roots type air compressor, which is a
상기 숫로터(110)는 구동축(101)에 축 결합되고, 사이클로이드 곡선형상을 갖는 볼록부(111)와 오목부(112)가 형성되어 있다.(도 7 참조)The
상기 암로터(120)는 상기 숫로터(110)와 대칭하는 구조로서, 상기 숫로터(110)에 연동되도록 피동축(102)에 축 결합되고, 상기 볼록부(111)와 오목부(112)에 대응되도록 사이클로이드 곡선형상을 갖는 볼록부(121)와 오목부(122)로 이루어져 있다.The
그리고, 상기 숫로터(110)와 암로터(120)는 상기 구동축(101)과 피동축(102)에 각각 견고하게 축 결합되도록 축구멍(101a)(102a)의 내주면에 키홈(113)을 각각 구비하고 있다. 물론, 상기 구동축(101)과 피동축(102)의 외주면에는 상기 키홈(113)에 삽입하기 위한 키(도시하지 않음)가 돌출형성되어 있다.The
상기 구동축(101)의 일단부에는 축을 시계방향으로 회전시키기 위한 구동수단(도시하지 않음)이 연결되는데, 이 구동수단으로서는 모터를 사용하여 그 모터의 축을 상기 구동축(101)에 직접 연결할 수 있고, 또는 체인 등의 동력전달을 사용하여 연결할 수도 있다.One end of the
여기서, 본 발명에 따른 공기 압축기는 무오일의 공기 압축기이므로, 숫로터(110)의 볼록부(111)와 암로터(120)의 오목부(122), 각 로터(110)(120)와 케이싱(130) 사이, 각 로터(110)(120)와 아래에 설명하는 엔드 커버(140)(150) 사이 및 각 로터(110)(120)와 아래에 설명하는 프론트 커버/리어 커버(180) 사이들이 고속회전시 미세 진동 등으로 인해 서로 맞닿아 간섭되지 않도록 서로의 간격(Clearance)을 최소화하는 구조로 설계한다. 예컨대, 상기 간격은 약 0.15mm 이하이다.Here, since the air compressor according to the present invention is an oil-free air compressor, the
특히, 상기 숫로터(110)와 암로터(120)는 도 6 및 도 7에 도시된 바와 같이 각각 축방향을 따라 소정의 비틀림 각도로 비틀어져 있는 구조로 이루어져 있다.In particular, the
상기 숫로터(110)와 암로터(120)는 모든 부품이 장착된 압축기에 있어서 흡입구와 토출구의 형상과 위치 및 크기에 따라 그 비틀림 각도를 다양하게 변경하여 제작할 수 있다. 예컨대, 상기 숫로터(110)와 암로터(120)는 가공성과 재질의 강도 및 부품의 크기 등을 고려하여 그 비틀림 각도(θ)를 180°∼ 330°범위내로 하는 것이 바람직하다. 숫로터(110)와 암로터(120)는 동일한 구조로 이루어져 있으므로, 도 8에서는 숫로터(110)에 대한 비틀림 각도(θ)를 예시하고 있고, 여기서 그 각도(θ)가 최대각인 330°인 것을 표시하고 있다.The
상기 숫로터(110)와 암로터(120)를 이와 같이 양단부가 서로 소정의 비틀림 각도로 비틀려진 구조로 형성하게 되면, 상대회전에 의해 숫로터(110)와 암로터(120)가 연동하면서 숫로터(110)의 볼록부(111)와 암로터(120)의 볼록부(121) 사이의 체적구간을 변화시킬 수 있다. 따라서, 그 체적구간의 변화에 의해 공기 흡입시에 공기흡입량을 최대로 확보할 수 있음은 물론, 공기 토출시에 흡입된 공기를 최적의 비율로 압축하여 최대의 토출압력으로 토출할 수 있는 효과가 있다. When the
즉, 숫로터(110)와 암로터(120)가 도 9처럼 배치된 상태에서 서로 반대방향으로 계속적으로 회전하게 되면, 도 4에 도시된 바와 같이, 외부로부터 유입되는 공기는 숫로터(110)의 볼록부(111)와 암로터(120)의 볼록부(121) 사이의 대략 삼각형 공간(도 4의 빗금친 부분으로서, 여기서는 흡입공간을 의미함)이 좁아지면서 넓어지는 반복작용에 의해 상당량 흡입되면서 숫로터(110)와 암로터(120) 사이를 통 과하여 그 타단부측으로 이송된다. That is, when the
이렇게 이송된 공기는 숫로터(110)와 암로터(120)의 타단부측에 상기와 같은 숫로터(110)의 볼록부(111)와 암로터(120)의 볼록부(121) 사이의 대략 삼각형 공간(여기서는 토출공간을 의미함)으로 경유하면서 토출되는데, 이때, 토출공간은 상기 흡입공간과 반대로 체적이 넓어지면서 좁아지는 반복작용을 함으로써 이 토출공간으로 이송된 공기를 최적 비율로 압축하면서 고압상태로 외부로 토출하게 된다. 이와 같이 토출압력의 상승에 의해, 충분한 냉동성능을 발휘할 수 있게 된다.The air thus transported is approximately between the
그리고, 상기 숫로터(110)와 암로터(120)는 그 재질로서 고강도 플라스틱을 사용할 수 있고, 또는 알루미늄으로 제작한 후 표면을 자체 윤활 특성을 갖는 테플론 코팅처리함으로써 고속회전시 미세 진동으로 인한 간섭 및 고착 현상을 미연에 방지할 수 있다.The
한편, 상기 케이싱(130)은 상기 숫로터(110)와 암로터(120)의 회전에 의해 공기의 압축공간을 형성하며, 그 외면에는 공기 흡입을 위한 흡입구(131)와 공기 토출을 위한 토출구(132)가 형성되어 있다. 상기 흡입구(131)와 토출구(132)에는 도시하지 않았지만 각각의 덕트가 연결 설치된다.On the other hand, the
도 5에는, 상기 흡입구(131)와 토출구(132)가 상기 케이싱(130)의 일측면과 타측면에 각각 형성되어 있는 것으로 예시되어 있지만, 반드시 이 위치에 한정될 필요는 없다. 예컨대, 공기 압축비를 높이기 위해서는, 흡입구(131)를 케이싱(130)의 일측면에 형성하고 토출구(132)를 상기 흡입구(131)에 수직됨과 아울러 상기 구동축(101)의 축방향으로 케이싱(130)의 전면(예컨대, 아래에 설명하는 프론 트 커버)에 형성하는 것이 바람직하다. 또한, 케이싱(130)내의 각 부품들의 장착공간을 고려하여 흡입구(131)를 구동축(101)의 축방향으로 케이싱(130)의 후면에 형성하고 토출구(132)를 상기 흡입구(131)에 수직되게 케이싱(130)의 일측면(예컨대, 아래에 설명하는 리어 커버)에 형성할 수도 있다. 상기 흡입구(131)와 토출구(132)는 상술한 바와 같이 삼각형의 흡입공간과 토출공간에 대응하여 삼각형의 구조로 이루어져 있고, 흡입구(131)를 토출구(132) 보다 크게 형성하고 있다.In FIG. 5, the
그리고, 상기 제1,2 엔드커버(140)(150)는 상기 구동축(101)과 피동축(102)이 축방향으로 관통설치되고, 상기 케이싱(130)의 양단부를 밀폐시키는 것이다.In addition, the first and second end covers 140 and 150 have the driving
또한, 상기 제1,2 엔드커버(140)(150)와 케이싱(130)의 사이에는 케이싱(130) 내부에 오일의 흡입을 방지하는 오일시일(O)이 구동축(101) 및 피동축(102)에 결합되어 있다.In addition, between the first and second end covers 140 and 150 and the
상기 제1,2 엔드커버(140)(150)에는, 상기 구동축(101) 및 피동축(102)의 회전을 지지하는 베어링(B)이 각각 설치되며, 특히 제2 엔드커버(150)측에는 베어링(B)이 적어도 두 개 이상 설치되어 상기 구동축(101) 및 피동축(102)의 고속회전시의 진동을 최소화하도록 하는 것이 바람직하다.The first and second end covers 140 and 150 are provided with bearings B for supporting the rotation of the
상기 기어부(160)는 상기 제1,2 엔드커버(140)(150) 중 어느 일측에 상기 구동축(101)과 피동축(102)에 각각 축결합되어 동력을 전달하는 것으로, 본 발명에서는 제1 엔드커버(40) 측에 설치되어 있으며, 상기 기어부(160)는 헬리컬 기어로 이루어져 백러시를 방지하도록 이루어져 있다.The
한편, 상기 기어부(160)의 반대측에는, 상기 제1,2 엔드커버(140)(150)의 사 이에 배치되는 상기 숫로터(110)와 암로터(120)의 유격을 방지하기 위한 유격방지수단(170)이 설치되어 있고, 그 일측은 상기 숫로터(110) 및 암로터(120)의 중앙 에 축결합되고, 타측은 상기 제2 엔드커버(150)에 결합되는 한 쌍의 T형 부싱(171)(도면에서는 하나의 T형 부싱만 도시하였음)과, 상기 제2 엔드커버(150)에 축결합됨과 아울러 상기 T형 부싱(171)에 일측이 접면되는 베어링(B)과, 상기 베어링(B)이 결합된 상기 구동축(101) 및 피동축(102)의 양단부를 고정시키는 결합부재(172)로 이루어져, 상기 기어부(160)와 제1 엔드커버(40) 사이의 일정한 간격을 형성하도록 한 것이다.On the other hand, on the opposite side of the
또한, 상기 기어부(160)의 일측에는, 돌출턱(161)이 형성되어 상기 제1 엔드커버(40)에 결합되어진 베어링(B)의 내륜측에 접촉되도록 하는 것이 바람직하다.In addition, the one side of the
즉, 상기 기어부(160)의 돌출턱(161)에 의해 제1 엔드커버(40)와의 구동축(101) 및 피동축(102)이 고정되고, 이의 반대측에는 T형 부싱(171), 베어링(B) 및 결합부재(172)로 이루어진 유격방지수단(170)에 의해 케이싱(130) 내부의 숫로터(110)와 암로터(120)가 구속되어 추력이 발생하여도 유격이 발생되지 않게 된다.That is, the driving
한편, 상기 제1 엔드커버(40)와 접면되는 숫로터(110)와 암로터(120)측에는 구동축(101) 및 피동축(102)상에 축결합되는 환형 부싱(도시하지 않음)을 더 설치하여 유격을 더욱 방지할 수 있다.Meanwhile, an annular bushing (not shown) is axially coupled on the driving
또한, 상기 기어부(160)의 외측에는, 리어 커버(180)가 설치되어 기어부(160)를 밀봉하도록 이루어지고, 상기 리어 커버(180)에는 상기 구동축(101) 및 피동축(102)을 지지하는 베어링(B)이 고정됨과 아울러 상기 리어 커버(180)에 관통 된 구동축(101)에는 오일시일(O)이 설치되어 있다.In addition, a
상기와 같이 리어 커버(180)에 의해 기어부(160), 구동축(101) 및 피동축(102)을 지지하는 각각의 베어링(B) 등은 오일에 의해 윤활이 가능하고, 오일시일(O)에 의해 케이싱(130) 측으로는 오일의 흡입을 차단시킴으로서, 상기 케이싱(130)의 내부에서는 공기만을 압축시키게 된다.As described above, each bearing B supporting the
또한, 상기 제2 엔드커버(150) 측에는 프론트 커버(도시하지 않음)가 설치된다.In addition, a front cover (not shown) is installed at the
본 발명에 따른 작용을 도 9 및 도 10을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다. The operation according to the present invention will be described in detail with reference to FIGS. 9 and 10.
도 9는 리어 커버의 전면측에서 바라본 상태를 도시한 것이고, 도 10은 그 반대면측에서 바라본 상태를 도시한 것이다.Fig. 9 shows the state seen from the front side of the rear cover, and Fig. 10 shows the state seen from the opposite side.
먼저, 구동수단에 전원을 인가하면 구동축(101)이 시계방향으로 고속 회전하고, 이 때 기어부(160)와 맞물린 구조에 의해 피동축(102)이 반시계방향으로 회전하면서 숫로터(110)와 암로터(120)가 서로 반대방향으로 회전하게 된다. 이 후, 숫로터(110)와 암로터(120)가 서로 반대방향으로 계속적으로 회전하게 되면, 넓은 흡입구(131)를 통해 유입된 공기가 숫로터(110)의 볼록부(111)와 암로터(120)의 볼록부(121) 사이의 흡입공간으로 흡입된다. 이때, 상기 흡입공간은 로터들의 지속적인 회전에 의해 체적변동(흡입공간이 넓어지면서 좁아지는 체적구간의 변화)이을 일으키면서 공기를 흡입하고, 흡입된 공기는 상기 흡입공간에 대향하는, 숫로터(110)의 볼록부(111)와 암로터(120)의 볼록부(121) 사이의 토출공간을 거치는 과 정에서 최적의 비율로 압축되어 좁은 토출구(132)를 토출된다. 이때, 토출되는 공기의 압력은 상기 흡입과정과 마찬가지로 로터들의 지속적인 회전에 따른 토출공간의 체적변동(토출공간이 넓어지면서 좁아지는 체적구간의 변화)에 의해 대폭 상승된다. First, when power is applied to the driving means, the driving
한편, 고속회전시에 숫로터(110)의 볼록부(111)와 암로터(120)의 오목부(22)는 상기 유격방지수단(170)에 의해 서로 간섭되는 일은 물론 추력이 발생되지 않으므로 마모 등이 전혀 발생되지 않는다.On the other hand, the
상술한 바와 같이 본 발명에 따른 루츠형 공기 압축기에 사용되는 로터를 일정각도로 비틀린 구조로 함으로써, 도 11에 도시된 바와 같이, 종래의 루츠형 공기 압축기에서의 직선형 로터와 비교할 때, 회전수가 증가할수록 토출압력이 대폭 향상됨을 알 수 있다.As described above, the rotor used in the Roots-type air compressor according to the present invention is twisted at a predetermined angle, so that the rotation speed is increased as compared to the linear rotor in the conventional Roots-type air compressor, as shown in FIG. It can be seen that the discharge pressure is significantly improved as the more.
이에 따라, 본 발명에 의한 공기 압축기는 냉방능력을 향상시키면서 고속 고압의 공기 압축기로서 효율적으로 사용할 수 있다.Accordingly, the air compressor according to the present invention can be efficiently used as a high speed and high pressure air compressor while improving the cooling capacity.
이와 같은 공기 압축기는 공기 팽창기의 구성요소와 유사하므로 본 발명의 공기 압축기를 공기 팽창기에도 충분히 적용가능하다. 본 발명에 따른 공기 압축기를 공기 팽창기로 사용할 때는 상기 토출구(132)는 흡입구로서 역할하며, 상기 흡입구(131)는 토출구로서 역할한다.Such an air compressor is similar to the components of an air inflator, so that the air compressor of the present invention is sufficiently applicable to an air expander. When the air compressor according to the present invention is used as an air inflator, the
이상 상세히 설명한 바와 같은 본 발명에 따른 공기 압축기는 숫로터와 암로터를 일정각도로 비틀려진 구조로 형성함으로써, 공기 흡입과 토출시 그 비틀림 각 도에 따른 체적구간의 변동을 크게 일으켜서 공기 흡입량을 최대로 확보하면서 토출압력을 대폭 상승시킬 수 있으므로, 냉방능력을 더욱 향상시킬 수 있다.As described above, the air compressor according to the present invention has a structure in which the male rotor and the female rotor are twisted at a predetermined angle, thereby causing a large variation in the volume section according to the twist angle at the time of air suction and discharge to maximize the air suction amount. It is possible to increase the discharge pressure significantly while securing it, so that the cooling capacity can be further improved.
또한, 유격방지수단을 채용함으로써, 고속회전시 미세진동으로 인한 간섭 및 고착현상을 미연에 방지할 수 있으므로, 고속 고압의 공기 압축기로서 적합하게 사용할 수 있다.In addition, by employing the play prevention means, interference and seizure due to micro-vibration during high speed rotation can be prevented in advance, and thus it can be suitably used as an air compressor of high speed and high pressure.
Claims (3)
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020060093623A KR20080028173A (en) | 2006-09-26 | 2006-09-26 | Air compressor |
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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KR1020060093623A KR20080028173A (en) | 2006-09-26 | 2006-09-26 | Air compressor |
Publications (1)
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KR20080028173A true KR20080028173A (en) | 2008-03-31 |
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Family Applications (1)
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KR (1) | KR20080028173A (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
FR3118650A1 (en) * | 2021-01-05 | 2022-07-08 | Pfeiffer Vacuum | Pumping stage and dry vacuum pump |
-
2006
- 2006-09-26 KR KR1020060093623A patent/KR20080028173A/en not_active Application Discontinuation
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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FR3118650A1 (en) * | 2021-01-05 | 2022-07-08 | Pfeiffer Vacuum | Pumping stage and dry vacuum pump |
WO2022148670A1 (en) * | 2021-01-05 | 2022-07-14 | Pfeiffer Vacuum | Pumping stage and dry vacuum pump |
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