KR20240023218A - 저동력 압축기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 유체를 압축시키는 압축력이 유압을 제공하는 회전판의 토크 방향에 대하여 수직으로 작용하도록 하여 토크 간섭을 최소화시키도록 한 저동력 압축기에 관한 것이다.
본 발명의 저동력 압축기는 바닥면(120)에 트랙(130)이 형성되며, 커버(110)를 통해 밀폐되는 케이스(100)와, 상기 케이스에 형성된 유체유입공(200)과, 상기 트랙(130)의 내부에 설치된 회전판(300)과, 상기 회전판(300)에 회전력을 부여하는 구동모터(400)와, 상기 회전판에 방사상으로 형성된 적어도 하나 이상의 격실(500)과, 상기 트랙의 외측면에 지지된 상태로 각 격실 마다 유동 가능하게 끼워져 회전판 회전시 상기 트랙의 외측을 따라 회전과 왕복이동을 동시에 수행하는 실린더(600)와, 상기 격실을 상하로 관통하는 유체출입공(700)과, 상기 회전판의 특정 회전구간에서 회전판의 저면과 이격되도록 케이스의 바닥면에 형성된 유체수용홈(800)과, 상기 유체출입공에 대응되게 상기 커버에 형성된 단일의 유체토출공(900)을 포함한다.

Description

저동력 압축기{Low power compressor}

본 발명은 유체를 압축시키는 압축력이 유압을 제공하는 회전판의 토크 방향에 대하여 수직으로 작용하도록 하여 토크 간섭을 최소화시키도록 한 저동력 압축기에 관한 것이다.

일반적으로 압축기는 작동 방식 등에 따라 왕복동식, 로터리식, 스크롤식 등으로 분류될 수 있다.

상기 왕복동식 압축기는 모터의 회전운동을 실린더 내 피스톤의 직선 왕복 운동으로 변환하여 유체를 흡입 및 압축하도록 구성되며, 상기 로터리식 압축기는 모터의 회전운동에 의하여 로우터가 편심 회전운동을 하면서 유체를 흡입하고 압축하도록 구성되고, 상기 스크롤식 압축기는 로터리 압축기의 일종으로 인벌류트 치형의 두 개의 맞물린 스크롤이 선회운동을 하면서 유체를 흡입하고 압축하도록 구성된다.

그러나, 상기와 같은 종래의 압축기들은 압축시 모터의 토크 방향과 반대방향으로 유체 압력을 받도록 설계되어 있다.

따라서, 종래의 압축기들은 유체의 압력에 저항하면서 압축을 수행해야 하므로 큰 동력이 요구되며, 이로 인하여 장비가 대형화되고 많은 에너지를 소비하게 되는 바, 이에 대한 개선이 요구된다.

국내등록특허공보 제10-0296246호

본 발명은 상기한 문제점들을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 낮은 동력으로 압축을 수행할 수 있어 장비를 소형화하고 에너지 소비를 최소화할 수 있는 저동력 압축기를 제공함에 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 저동력 압축기는 바닥면에 트랙이 형성되며, 커버를 통해 밀폐되는 케이스와, 상기 케이스에 형성된 유체유입공과, 상기 트랙의 내부에 설치된 회전판과, 상기 회전판에 회전력을 부여하는 구동모터와, 상기 회전판에 방사상으로 형성된 적어도 하나 이상의 격실과, 상기 트랙의 외측면에 지지된 상태로 각 격실 마다 유동 가능하게 끼워져 회전판 회전시 상기 트랙의 외측을 따라 회전과 왕복이동을 동시에 수행하는 실린더와, 상기 격실을 상하로 관통하는 유체출입공과, 상기 회전판의 특정 회전구간에서 회전판의 저면과 이격되도록 케이스의 바닥면에 형성된 유체수용홈과, 상기 유체출입공에 대응되게 상기 커버에 형성된 단일의 유체토출공을 포함한다.

또한, 상기 유체수용홈은 상기 실린더가 유체출입공으로부터 이격되는 회전판의 회전구간에 형성될 수 있다.

아울러, 상기 유체토출공은 유체를 최대로 압축한 실린더가 설치된 격실에 형성된 유체출입공과 연통되는 지점에 형성될 수 있다.

한편, 상기 실린더의 외측단에는 트랙의 외측면에 지지되는 헤드부가 구비되는 것이 바람직하다.

또한, 상기 트랙은 원형이고, 상기 회전판은 상기 트랙에 대하여 편심된 위치에서 회전하도록 구성될 수 있다.

또한, 상기 트랙은 타원일 수도 있다.

상기와 같이 구성된 본 발명의 저동력 압축기는 케이스 내부에서 회전하는 회전판을 따라 실린더가 회전 및 왕복이동하면서 회전판 내부로 유입되는 유체를 압축시켜 회전판의 토크 방향에 대하여 수직으로 토출시키도록 구성되어 있기 때문에 유체를 압축시키는 압축력이 유압을 제공하는 회전판의 토크 방향에 대하여 수직으로 작용하게 되며, 이로 인하여 회전판의 토크 간섭이 최소화되면서 종래보다 낮은 동력으로 유체를 압축시킬 수 있게 되고, 장비를 소형화시킬 수 있을 뿐만 아니라 에너지 소비를 최소화 할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 저동력 압축기의 사시도.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 저동력 압축기의 분해사시도.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 저동력 압축기의 저면분해사시도.
도 4는 본 발명을 구성하는 케이스의 정면도.
도 5는 도 4의 Ⅴ-Ⅴ선에 따른 단면도.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 케이스의 정면도.

본 발명의 특징 및 이점들은 첨부도면에 의거한 다음의 바람직한 실시예에 대한 상세한 설명으로 더욱 명백해질 것이다.

이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 발명자가 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.

아울러, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다.

예컨대, 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 아울러, "포함한다" 또는 "구비한다" 또는 "가진다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

또한, 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "위에" 있다고 할 경우, 이는 다른 부분 "바로 위에" 있는 경우 뿐만 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다. 반대로 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "아래에" 있다고 할 경우, 이는 다른 부분 "바로 아래에" 있는 경우 뿐만 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다.

아울러, 본 명세서에서 사용한 "제1", "제2" 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않으며, 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.

이하, 본 발명의 일 실시예를 도면을 참조하여 상세히 설명함에 있어, 동일한 구성에 대해서는 동일한 부호를 사용하며, 명료성을 위하여 가능한 중복되지 않게 상이한 부분만을 주로 설명한다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 저동력 압축기의 사시도이고, 도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 저동력 압축기의 분해사시도이며, 도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 저동력 압축기의 저면분해사시도이고, 도 4는 본 발명을 구성하는 케이스의 정면도이며, 도 5는 도 4의 Ⅴ-Ⅴ선에 따른 단면도로서, 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 저동력 압축기는 케이스(100)와, 상기 케이스(100)에 형성된 유체유입공(200)과, 상기 케이스(100) 내부에 설치된 회전판(300)과, 상기 회전판(300)에 회전력을 부여하는 구동모터(400)와, 상기 회전판(300)에 형성된 격실(500)과, 상기 격실(500)에 설치된 실린더(600)와, 상기 회전판(300)에 형성된 유체출입공(700)과, 상기 케이스(100)에 형성된 유체수용홈(800)과, 상기 커버(110)에 형성된 유체토출공(900)을 포함한다.

상기 케이스(100)는 상부가 개방된 통형상으로서, 바닥면(120)과 상기 바닥면(120)으로부터 수직으로 연장형성된 측벽을 가지며, 상부에 결합되는 커버(110)를 통해 밀폐된다.

아울러, 상기 케이스(100)의 바닥면(120)에는 트랙(130)이 형성된다. 상기 트랙(130)은 바닥면(120)으로부터 일정높이로 돌출되게 형성된다.

상기 커버(110)는 케이스(100)를 밀폐시킨다. 상기 커버(110)의 내측에도 상기 트랙(130)에 대응되는 트랙(130)이 돌출되게 형성될 수 있다.

상기 유체유입공(200)은 케이스(100)의 측벽에 형성된다. 유체는 상기 유체유입공(200)을 통해 케이스(100)의 내부로 유입된다.

상기 회전판(300)은 저면이 케이스(100)의 바닥면(120)에 밀착되고 상면이 상기 커버(110)에 밀착되도록 케이스(100) 내부에 설치된 판상의 부재로서, 상기 트랙(130)의 내부에서 회전하도록 설치된다.

이 경우, 상기 트랙(130)은 원형으로 이루어지고 상기 회전판(300)은 트랙(130)에 대하여 편심된 위치에서 회전하도록 구성될 수 있다.

그리고, 상기 케이스(100)의 외측에는 회전판(300)에 회전력을 부여하는 구동모터(400)가 설치된다. 상기 구동모터(400)의 회전축은 케이스(100)를 상하로 관통하여 회전판(300)의 중심에 고정된다.

따라서, 상기 구동모터(400)가 구동되면 트랙(130) 내부에서 회전판(300)만 회전하게 된다.

한편, 상기 회전판(300)의 측부에는 격실(500)이 형성된다. 상기 격실(500)은 회전판(300)의 중심을 기준으로 방사상으로 적어도 하나 이상 형성된다.

상기 실린더(600)는 트랙(130)의 외측면에 지지된 상태로 각 격실(500) 마다 유동 가능하게 끼워져 결합된다.

따라서, 회전판(300)이 회전하면 상기 실린더(600)는 회전판(300)과 동반 회전하게 된다.

아울러, 상기 실린더(600)의 외측단에는 회전판(300) 회전시 상기 트랙(130)의 외측면에 지지되는 헤드부(610)가 구비될 수 있다.

이 경우, 상기 헤드부(610)는 트랙(130)과의 마찰력을 최소화하도록 라운드면을 가진 고정핀, 롤러, 볼, 베어링 등 다양한 부재가 적용될 수 있다. 본 실시예에서는 상기 헤드부(610)가 원형단면을 가진 고정핀인 것을 예를 들어 도시하였다.

따라서, 상기 실린더(600)는 회전판(300)이 회전하면 트랙(130)의 외측면을 따라 회전판(300)과 함께 동반회전하는 동시에 왕복이동을 하게 된다.

상기 유체출입공(700)은 각 격실(500)을 상하로 관통하도록 형성된다. 따라서, 상기 유체유입공(200)을 통해 케이스(100) 내부로 진입한 유체는 유체출입공(700)을 통해 격실(500) 내부로 유입되며, 격실(500) 내부로 유입된 유체는 압축된 상태로 유체출입공(700)을 통해 격실(500) 외부로 배출된다.

상기 유체출입공(700)은 격실(500) 내부에서 유체를 최대한 압축시킬 수 있도록 격실(500)의 내측 단부까지 이동 가능하게 형성된다.

상기 유체수용홈(800)은 회전판(300)의 특정 회전구간에서 회전판(300)의 저면과 이격되도록 케이스(100)의 바닥면(120)에 형성된다.

이 경우, 상기 유체수용홈(800)은 회전판(300)의 중심을 기준으로 실린더(600)가 유체출입공(700)으로부터 이격되는 회전판(300)의 회전구간에 형성된다.

상기 유체토출공(900)은 유체출입공(700)에 대응되게 상기 커버(110)에 형성되어 유체출입공(700)을 통해 배출되는 압축된 상태의 유체를 케이스(100) 외부로 강하게 토출시킨다.

이 경우, 상기 유체토출공(900)은 유체를 최대로 압축한 실린더(600)가 설치된 격실(500)에 형성된 유체출입공(700)과 연통되는 지점에 형성될 수 있다.

이와 같이 구성된 본 발명의 저동력 압축기는 다음과 같이 동작된다.

먼저, 유체유입공(200)을 통해 케이스(100) 내부로 유체를 유입시켜 유체수용홈(800)에 유체가 충만하게 수용되면 구동모터(400)를 구동시킨다.

구동모터(400)가 구동하면 회전축과 연결된 회전판(300)이 회전하게 되며, 회전판(300)의 격실(500)에 끼워진 실린더(600) 역시 회전판(300)을 따라 동일한 속도로 회전하게 된다.

이때의 실린더(600)는 헤드부(610)가 트랙(130)에 지지된 상태이므로 트랙(130)을 따라 이동하면서 회전구간에 따라 왕복이동을 반복하게 되며, 이 과정에서 유체의 흡입과 압축이 반복적으로 이루어진다.

이를 구체적으로 설명한다.

상기 실린더(600)가 격실(500)의 외측으로 이동하는 구간으로 진입하면 회전판(300)이 유체수용홈(800) 구간으로 진입한 상태로서, 상기 유체출입공(700)의 하부가 개방되고 격실(500) 내부의 기압은 낮아진다.

따라서, 상기 실린더(600)가 격실(500)의 외측으로 이동하는 구간에서는 유체수용홈(800)에 충전된 유체가 개방된 유체출입공(700)의 하부를 통해 지속적으로 격실(500) 내부로 흡입된다.

그리고, 회전판(300)이 유체수용홈(800) 구간을 통과하면 실린더(600)가 격실(500)의 내측으로 이동하는 구간으로 진입하게 되며, 이 구간에서는 개방되었던 유체출입공(700)의 하부가 케이스(100)의 바닥면(120)에 밀착되면서 폐쇄되고 격실(500) 내부의 압력이 상승하게 된다.

회전판(300)의 회전이 진행될수록 실린더(600)가 격실(500)의 내측으로 더욱 이동하게 되므로 격실(500) 내부로 흡입된 유체는 지속적으로 압축된다.

그리고, 실린더(600)가 유체출입공(700)에 근접하여 유체의 압축이 최대로 이루어지는 순간, 상기 유체토출공(900)과 유체출입공(700)의 상부와 연통되면서 격실(500)내 압축된 유체가 케이스(100) 외부로 강하게 토출된다.

이와 같이, 본 발명의 저동력 압축기는 유체를 압축시키는 압축력이 유압을 제공하는 회전판(300)의 토크 방향에 대하여 수직으로 작용하게 되므로 회전판(300)의 토크 간섭을 최소화시킬 수 있게 된다.

따라서, 본 발명의 저동력 압축기를 이용하면 동일 압력의 유체를 낮은 동력으로도 충분히 압축시킬 수 있게 되므로 장비를 소형화할 수 있고 에너지 소비도 최소화시킬 수 있게 된다.

도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 케이스의 정면도로서, 도시된 바와 같이, 상기 트랙(130)이 타원 형상으로 이루어질 수도 있다.

이 경우, 상술한 본 실시예와 마찬가지로 압축력이 유압을 제공하는 회전판(300)의 토크 방향에 대하여 수직으로 작용하게 되는 동일한 작용효과를 기대할 수 있다.

이와 같이, 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 도시하고 설명하였지만, 이하의 청구범위에 의해 마련되는 본 발명의 정신이나 분야를 벗어나지 않는 한도 내에서 다양하게 개조 및 변화될 수 있으며, 이 또한 본 발명의 범위에 포함되어야 한다.

100...케이스 110...커버
120...바닥면 130...트랙
200...유체유입공 300...회전판
400...구동모터 500...격실
600...실린더 610...헤드부
700...유체출입공 800...유체수용홈
900...유체토출공

Claims (6)

1. 바닥면에 트랙이 형성되며, 커버를 통해 밀폐되는 케이스;
   상기 케이스에 형성된 유체유입공;
   상기 트랙의 내부에 설치된 회전판;
   상기 회전판에 회전력을 부여하는 구동모터;
   상기 회전판에 방사상으로 형성된 적어도 하나 이상의 격실;
   상기 트랙의 외측면에 지지된 상태로 각 격실 마다 유동 가능하게 끼워져 회전판 회전시 상기 트랙의 외측을 따라 회전과 왕복이동을 동시에 수행하는 실린더;
   상기 격실을 상하로 관통하는 유체출입공;
   상기 회전판의 특정 회전구간에서 회전판의 저면과 이격되도록 케이스의 바닥면에 형성된 유체수용홈; 및
   상기 유체출입공에 대응되게 상기 커버에 형성된 단일의 유체토출공을 포함하는 저동력 압축기.
2. 제 1항에 있어서,
   상기 유체수용홈은 상기 실린더가 유체출입공으로부터 이격되는 회전판의 회전구간에 형성된 저동력 압축기.
3. 제 1항에 있어서,
   상기 유체토출공은 유체를 최대로 압축한 실린더가 설치된 격실에 형성된 유체출입공과 연통되는 지점에 형성된 저동력 압축기.
4. 제 1항에 있어서,
   상기 실린더의 외측단에는 트랙의 외측면에 지지되는 헤드부가 구비된 저동력 압축기.
5. 제 1항에 있어서,
   상기 트랙은 원형이고;
   상기 회전판은 상기 트랙에 대하여 편심된 위치에서 회전하는 것을 특징으로 하는 저동력 압축기.
6. 제 1항에 있어서,
   상기 트랙은 타원인 것을 특징으로 하는 저동력 압축기.

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