KR910002406B1 - 베인형 압축기 - Google Patents

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Abstract

내용 없음.

Description

베인형 압축기
도면은 본 발명의 한 실시예를 나타낸 것으로,
제1도는 본 발명의 베인형 압축기의 일부 노치측면도.
제2도는 제1도의 II-II선에 잇따른 단면도.
제3도는 본 발명의 베인형 압축기의 로우터 회전각과 베인돌출량의 관계를 종래의 베인형 압축기와 비교하여 나타낸 선도.
제4도는 본 발명의 베인형 압축기에 있어서의 캠주면의 형상을 나타낸 도면.
제5도는 본 발명의 베인형 압축기의 로우터 회전각과 베인의 가속도정수의 관계를 종래의 베인형 압축기와 비교하여 나타낸 선도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
5 : 캠링(cam ring) 5a : 캠주면
6 : 프론트 사이드 블록 7 : 리어사이드블록
8 : 로우터 11 : 베인홈
12 : 베인(vane) A : 제1진원부(眞圓部)
B : 증가곡선부 C : 정상곡선부
D : 감소곡선부 E : 제2진원부
본 발명은 예컨대 차량용 공기조화장치의 냉매압축기로서 사용되는 베인형 압축기에 관한 것이다.
종래, 내주면에 캠주면을 지님과 동시에 양측을 사이드블록으로 밀폐한 캠링과 이 캠링내에 회전이 자유롭도록 배설된 로우터와, 이 로우터의 베인홈에 미끄러져 움직이기 자유롭도록 끼워진 여러개의 베인을 구비하여, 사이드블록, 캠링, 로우터 및 베인에 의하여 구획 형성되는 압축실의 용적변동에 따라서 유체를 압축하도록 한 베인형 압축기는 공지의 사실이다.
이와 같이 베인형 압축기에 있어서의 캠주면의 곡선형상으로서는 종래 일본국 특개소 60-11601호 공보에 공개 개재되어 있는 바와 같이 단순히 sin2α등이 곡선이다. 이 때문에 캠주면의 지름이 짧은 부분의 진원부(로우터 외주면과 캠링내주면 사이를 밀폐한 부분) 근방에서 베인의 선단이 캠링의 캠주면으로부터 분리되어 덜덜거리는 진동을 일으키기 쉽다. 이것은 진원부 바로 뒤의 베인돌출량의 증가가 커지기 때문이며, 이 베인돌출량의 증가를 작게하면 배출량이 감소하여 버린다고 하는 문제가 있었다.
본 발명은 상술한 사정에 비추어서 이루어진 것으로 덜덜거리는 진동이 일어나는 일도 없도, 토오크(torque) 변동이 작을뿐 아니라 커다란 배출량을 얻을 수 있으며, 나아가서 기계손실 토오크를 감소하도록한 베인형 압축기를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상술한 문제점을 해결하기 위하여 본 발명은 내주면에 캠주면을 지님과 동시에 양측을 사이드블록으로 밀폐한 캠링과 이 캠링내에 회전이 자유롭도록 배설한 로우터와 이 로우터의 베인홈에 미끄러져 움직이기 자유롭도록 끼워진 여러개의 베인을 구비하여 사이드블록, 캠링, 로우터 및 베인에 의하여 구획 형성되는 압축실의 용적변동에 의하여 유체를 압축하도록한 베인형 압축기에 있어서, 캠주면을 로우터 외주면과 캠링 내주면 사이를 밀폐하는 제1진원부와 이 제1진원부와 연속하여 마련되었으며, 또한 베인돌출량을 점차 증가시키는 증가곡선부와 이 증가곡선부와 연속하여 마련되고 또한 베인돌출량을 일정하게 유지하는 정상곡선부와 이 정상곡선부와 연속하여 마련하고 또한 베인돌출량을 점차 감소시키는 감소곡선부와 이 감소곡선부와 연속하여 설치되고 또한 로우터 외주면과 캠링 내주면 사이를 밀폐하는 제2진원부를 구비하도록 이러한 각부를 수식에 따라 각기 얻은 곡선형상으로 이루어져 있다.
진원부 바로 앞뒤의 베인돌출량이 작아지므로 지름이 짧은 부분에서의 베인의 덜덜거리는 진동이 일어나지 않는다. 또, 지름이 긴 부분에 진원부가 형성되므로 로우터지름이 같아도 배출량이 커진다.
다음에 본 발명의 한실시예를 도면에 따라 설명한다.
제1도는 본 발명의 베인형 압축기의 일부노치측면도, 제2도는 제1도의 II-II선에 따른 단면도이다. 양도면중 (1)은 케이스로서, 이것은 일단면이 개구한 원형통체(2)와 이 통체(2)의 일단면에 그 개구면을 밀폐하도록 부착한 프론트 헤드(3)등으로 되어 있다. 케이스(1)내에는 펌프하우징(4)이 수납되어 있다. 이 펌프하우징(4)은 캠링(5)과 이 캠링(5)의 양측 개구단에 이 개구단을 밀폐하도록 장착한 프론트 사이드블록(6)및 리어사이드블록(7)등으로 되었으며, 이 캠링(5)내에는 로우터(8)가 회전축(9)에 따라 회전이 자유롭도록 수납하고 있다. 캠링(5)은 내주면에 캠주면(5a)을 지녔으며, 이 캠링(5)의 내주면과 원형상의 로우터(8)의 외주면 사이에 180°대칭위치에 공극실(空隙室)(10),(10)이 구획 형성되어 있다(복실식(複室式)).
전술한 로우터(8)에는 지름방향으로 잇따른 베인홈(11)이 주방향으로 같은 간격을 두고 여러개(예컨대 4개)설치되어 있으며, 이러한 베인홈(11)내에 베인(12)이 방사방향으로 잇따라서 출몰이 자유롭도록 끼워져 있다.
따라서 회전축(9)이 구동되면 로우터(8)가 회전하여 이 로우터(8)의 회전에 따라 발생하는 원심력과 베인홈(11)의 저부에 작용하는 윤활유의 배압등에 따라 베인(12)은 반지름방향 바깥쪽으로 돌출하여 캠주면(5a)에 미끄럼 접합하면서 회전한다. 그리고 각 베인(12)이 캠링(5)에 형성된 흡입구(13)를 통과할때마다 유체를 프론트 헤드(3)에 설치된 유입구(14)에서 공극실(10)내로 흡입한다. 서로 이웃하는 베인(12)과 캠링(5)과 양 사이드블록(6),(7)등으로 구획 형성되는 공극실(10)내부의 공간(압축실)(10A)은 그 용적이 흡입 행정에서는 최소에서 최대로 압축 행정에서는 최대에서 최소로 변화하여 흡입행정에서 흡입되어서 압축행정에서 가압된 유체는 캠링(5)에 설치된 배출구(15)로부터 배출밸브(16)를 밀어서 열고 배출되며, 이와 같은 사이클이 반복되어서 유체의 압축이 이루어진다.
그리고 압축된 유체는 윤활유 분리장치(17)를 통과할때에 섞여들어 있는 윤활유가 분리되어서 케이스(1)와 펌프 하우징(4)의 사이에 형성되어 있는 배출실(18)내에 일단 배출된 다음, 통체(2)에 형성된 유출구(19)로부터 외부회로(도해 생략)에 송출된다.
다음에, 본 발명의 특징인 캠주면(5a)의 현상에 대하여 설명한다. 본 실시예에서는 복실식이기 때문에 흡입, 압축 배출의 1사이클은 1/2회전(180°)으로 완료하고, 로우터(8)의 1회전으로 2사이클이 이루어지게 된다. 제3도는 본 발명의 한실시예를 나타내는 모델계산치를 적용한 0-180도(1/2회전)사이에 있어서의 베인회전각θ(도)와 베인돌출량 X(㎜)의 관계를 종래의 베인형 압축기의 경우와 비교하여 나타낸 선도로서 이 선도중 실선의 형상은 본 발명의 캠주면(5a)의 특징을 여실히 나타내고 있다.
즉, 이 캠주면(5a)의 기본적인 형상은 제4도에 나타낸 바와 같이, 1) 로우터(8)의 외주면과 캠링(5)의 내주면 사이를 밀폐하는 제1진원부(A), 2) 이 제1진원부(A)와 연속하여 설치되고 또한 베인돌출량을 증가시키는 증가곡선부(B), 3) 이 증가곡선부(B)와 연속하여 설치되고 또한 베인돌출량을 일정하게 유지하는 정상곡선부(C), 4) 이 정상곡선부(C)와 연속하여 설치되고 또한 베인돌출량을 점차 감소시키는 감소곡선부(D), 5) 이 감소곡선부(D)와 연속하여 설치되고 또한 로우터(8)의 외주면과 캠링(5)의 내주면의 사이를 밀폐하는 제2진원부(E).
이상의 각 진원부(A)-(E)를 구비하는 곡선 형상이며, 이러한 각 진원부(A)-(E)를 수식으로 나타내면 다음과 같이 된다. 먼저 다음의 수식 설명에 사용되는 기호의 정의에 대하여 설명한다.
R0:로우터(8)의 반지름
H : 베인(12)의 최대돌출량
R(θ) : 베인(12)의 돌출량 + 로우터(8)의 반지름
θ : 로우터(8)의 회전각
ø0: 기준점(0°)에서 제1진원부(A)의 로우터(8) 회전방향 앞쪽단부까지의 각도
ø1: 기준점(0°)에서 증가곡선부(B)의 로우터(8) 회전방향 앞쪽단부까지의 각도
ø2: 기준점(0°)에서 정상곡선부(C)의 로우터(8) 회전방향 앞쪽단부까지의 각도
ø3: 기준점(0°)에서 감소곡선부(D)의 로우터(8) 회전방향 앞쪽단부까지의 각도
1) 제1진원부(A)의 수식은 R(θ)=R0단, 0°＜θ＜ø0
2) 증가곡선부(B)의 수식은
Figure kpo00001
단, ø0＜ø
Figure kpo00002
ø,
3) 정상곡선부(C)의 수식은 R(ø)+R0+H 단, ø, ＜ø＜ø2
4) 감속고선부의 수식은
Figure kpo00003
단, ø2＜ø
Figure kpo00004
ø3
5) 제2진원부(E)의 수식은 R(θ)=R0단, ø3＜θ＜180°
더우기, ø1와 ø2의 가장 적합한 값을 고려하면, ø1=
Figure kpo00005
1+10°∼20°≒ 70°∼80°[
Figure kpo00006
1는 흡입밀폐각(제4도 참조)이며, 이
Figure kpo00007
1가 너무 작으면 흡입유체를 원활하고도 또한 양호하게 흡입하게 흡입하지 않기 때문에,
Figure kpo00008
1≒60°가 좋다]
ø2=85°~95°(ø2를 너무크게 하면, 압축 행정이 급격하게 이루어진다).
상술한 바와 같이 캠주면(5a)를 형서함에 따라, 제3도중 파선으로 나타낸 종래의 캠주면에 비하여 같은 도면중 실선으로 나타낸 바와 같이 로우터(8)의 회전각(θ)이 5°∼67°정도의 범위에 있어서의 베인(12)의 돌출량을 작고 또 로우터(8)의 회전각(θ)이 67°∼109°정도의 범위에 있어서의 베인(12)의 돌출량은 크며 , 나아가서 로우터(8)의 회전각(θ)이 109°∼175°정도의 범위에 있어서의 베인(12)의 돌출량은 다시 작아진다. 즉, 캠주면(5a)의 짧은 지름부분에서의 베인(12)의 돌출량이 종래에 비하여 작아진다.
또, 로우터(8)의 회전각(θ)에 대한 베인(12)의 가속도는 제5도중 실선으로 나타낸 본 발명의 캠주면(5a)의 면이 동도면중 파선으로 나타낸 종래의 캠주면에 비하여 적고, 특히 덜덜거리는 진동이 일어나기 쉬운 짧은 지름부분의 가속도가 종래에 비하여 작아진다.
더우기, 상시 실시예에 있어서는 180도 대칭위치에 공극실(10)을 설치한 복실식으로 적용하였으나 이에 한정하지 않고, 단실식(單室式)으로도 적용할 수 있다.
위에서 상술한 바와 같이 본 발명의 베인형 압축기는 그 캠주면이 로우터와 주면과 캠링 내주면의 사이를 밀폐하는 제1진원부와 이 제1진원부와 연속하여 설치되고 또한 베인돌출량을 점차 증가시키는 증가곡선부와 이 증가곡선부와 연속하여 설치되고 또한 베인돌출량을 일정하게 유지하는 정상곡선부와 이 정상곡선부와 연속하여 설치되고 또한 베인돌출량을 점차 감소시키는 감소곡선부와 이 감소곡선부와 연속하여 설치되고 또한 로우터 외주면과 캠링 내주면사이를 밀폐하는 제2진원부를 구비하도록 이러한 각부가 수식에 따라 각기 얻은 곡선형상으로 이루어진 것을 특징으로 한다.
따라서, 덜덜거리는 진동이 일어나는 일이 없이 토오크 변동이 적고, 또한 커다란 배출량을 얻을 수 있으며, 나아가서 기계손실 토오크가 감소하였다.

Claims (1)

  1. 내주면에 캠주면(5a)를 지님과 동시에 양측을 사이드블록으로 폐쇄한 캠링(5)과, 이 캠링(5)내에 회전이 자유롭도록 배설된 로우터(8)와, 이 로우터(8)의 베인홈(11)에 미끄러져 움직이기 자유롭도록 끼워진 여러개의 베인(12)을 구비하여 사이드블록, 캠링(5), 로우터(8), 베인(12)에 의하여 구획 형성되는 압축실의 용적변동에 따라 유체를 압축하도록 한 베인형 압축기에 있어서, 캠주면(5a)은 로우터(8)의 외주면과 캠링(5)의 내주면 사이를 밀폐하는 제1진원부(A)와 이 제1진원부(A)와 연속하여 설치되고 또한 베인돌출량을 점차 증가시키는 증가곡선부(B)와, 이 증가곡선부(B)와 연속하여 설치되고 또한 베인돌출량을 일정하게 유지하는 정상곡선부(C)와, 이 정상곡선부(C)와 연속하여 설치되고 또한 베인돌출량을 점차 감소시키는 감소곡선부(D)와, 이 감소곡선부(D)와 연속하여 설치되고 또한 로우터(8)외주면과 캠링(5) 내주면 사이를 밀폐하는 제2진원부(E)를 구비하도록 이들 각부가 다음 수식에 따라 각기 얻은 곡선형상으로 이루어진 것을 특징으로 하는 베인형 압축기.
    1) 제1진원부(A)의 수식은 R(θ)=R0단, 0°＜θ＜ø0
    2) 증가곡선부(B)의 수식은
    Figure kpo00009
    3) 정상곡선부(C)의 수식은 R(θ)=R0+ H 단, ø1＜θ＜ø2
    4) 감소곡선부의 수식은
    Figure kpo00010
    5) 제2진원부(E)의 수식은 R(θ)=R0단, ø3＜θ
    Figure kpo00011
    180°
    여기서, R0:로우터의 반지름
    H : 베인의 최대돌출량
    R(θ) : 베인의 돌출량 + 로우터의 반지름
    θ : 로우터의 회전각
    ø0: 기준점(0°)에서 제1진원부의 로우터 회전방향 앞쪽 단부까지의 각도
    ø1: 기준점(0°)에서 증가곡선부의 로우터 회전방향 앞쪽 단부까지의 각도
    ø2: 기준점(0°)에서 정상곡선부의 로우터 회전방향 앞쪽 단부까지의 각도
    ø3: 기준점(0°)에서 감소곡선부의 로우터 회전방향 앞쪽 단부까지의 각도
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