KR930006372B1 - 유체 압축기 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

유체 압축기

제1도 내지 제5도는 본 발명의 제1의 실시예를 나타낸 것으로서, 제1도는 압축기의 측단면도.

제2도는 그 압축요소부분의 단면도.

제3도는 그 압축요소부분의 전개도.

제4도 및 제5도는 각각 피스톤에 형성된 홈의 나선 피치 설명도.

제6도는 본 발명의 제2의 실시예를 나타낸 압축기의 측단면도.

제7도는 종래예의 측단면도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

10 : 압축기 11 : 밀폐케이스

12 : 전동요소 13 : 압축요소

16 : 실린더 17 : 피스톤

18 : 브레이드 30 : 홈

30 : 토출구멍 31 : 흡입구멍

35 : 작동실

본 발명은 예를 들어 냉동 사이클의 냉매가스를 압축하는 유체 압축기에 관한 것이다.

종래, 제7도에 나타낸 방식인 스크류펌프가 알려져 있다(미국특허 제 2,527,536호 명세서). 이 펌프는 회전축체(1)의 외부둘레에 나선형의 홈(2)을 형성시키며 이 홈(2)에는 나선형의 브레이드(3)를 끼워 넣어서 장착시킨 회전부품을 슬리이브(4)내에 배치한 것이다. 그리고, 회전축체(1)를 회전구동시키므로서 이 외부둘레와 슬리이브(4)의 내면 사이에서 나선형의 브레이드(3)에 가두어지는 유체를 일단쪽에서 타단쪽으로 이송시키는 것이다. 그러나, 이 스크류펌프는 유체를 이송하는 것 뿐으로 유체를 압축하지는 않는다. 즉, 이대로는 효율성 있는 압축기로서 이용할 수 없다.

한편, 압축기로서 알려져 있는 종래의 것에는 왕복운동 방식, 로타리방식 등 각종의 것이 있는데, 모두 회전력을 압축부에 전달하는 크랭크샤프트등의 구동부나 압축부의 구조가 복잡하며 또한 부품수가 많다. 더우기, 종래의 압축기방식은 토출쪽에 역류저지밸브를 설치할 필요가 있는데, 이점에서도 구조가 복잡하며 부품수가 많아진다. 또한, 일반적으로 그 역류저지 밸브의 부근 압력차이가 크며 가스의 누출이 증가하기 쉬우므로 압축효율이 낮아서 이것을 방지하기 위해서는 고정 밀도인 부품이 요구되는 동시에 조립정밀도도 요구된다. 즉, 종래에는 구성이 복잡한 동시에 압축부의 토출쪽에 역류저지 밸브를 설치할 필요가 있어서 부품수가 많다. 또한, 가스누출경향이 있어서 그 압축효율이 낮았다.

본 발명은 전술한 문제점에 착안하여 되어진 것으로서, 그 목적으로 하는 바는 구성의 간략화와 콤팩트화를 도모하는 동시에 압축부의 토출쪽에 역류저지 밸브를 설치하지 않고도 효율성 있게 압축시킬 수 있는 유체 압축기를 제공하는데 있다.

전술한 문제점을 해결하기 위하여 본 발명은 실린더 내부에 피스톤을 편심시켜 배치하고 이 실린더와 피스톤을 상대 운동하도록 하는 동시에, 이 피스톤의 외부둘레에 유체 이동쪽이 작아지는 피치로 나선형의 홈을 형성시키고, 이 나선형의 홈에는 외부둘레 끝가장자리가 전술한 실린더의 내면에 밀착하여 접하는 나선형의 브레이드를 출입이 자유롭게 끼워서 전술한 상대적인 운동에 따라 브레이드 사이에 가두어진 유체를 압축하면서 피치가 작아지는 쪽으로 이송하도록 한 유체압축기 이다. 브레이드 사이에 가두어진 유체는 실린더와 피스톤의 상대적인 운동에 따라 축방향으로 이송하면서 유체를 연속적으로 압축시킨다. 이 때문에 특히 토출 밸브를 설치할 필요가 없다. 또한, 인접된 작동실 공간 상호의 압력차가 작아지며, 양공간 상호의 누출이 적어져서 압축효율이 좋다. 제1도 내지 제5도는 본 발명의 제1의 실시예에 대한 것이다. 제1도는 냉동사이클에 사용하는 냉매가스용 압축기(10)를 나타내고 있다. 이 압축기(10)를 나타내고 있다. 이 압축기(10)는 밀폐케이스(11)내에 전동요소(12)와 압축요소(13)가 짜넣어져 있다. 전동요소(12)는 밀페케이스(11)의 내벽면에 부착고정시킨 고정자(14)와, 이 고정자(14)의 안쪽에 배치되는 회전자(15)로 된다.

전술한 압축요소(13)는 회전자(15)에 고정되는 원통형의 실린더(16)의 내부에 피스톤(17)을 편심시켜 배치하고 있는데, 이 피스톤(17)은 실린더(16)의 내면에 대하여 내부에서 회전하도록 되어 있다. 또한, 이 내부회전 상태를 확보하기 위하여 예를 들면 실린더(16)의 내벽에 중심방향쪽을 향하여 돌출된 도시하지 않은 핀을 설치하고, 피스톤(17)에는 그 핀을 끼워넣는 구멍을 뚫어서 이 구멍에 핀을 끼워넣는 상태로 전진 후퇴되는 걸어맞춤 관계를 확보하는 장치를 채택하고 있다. 또한, 이 피스톤(17)의 외부둘레부에는 브레이드(18)를 장착시킨 것이다.

전술한 피스톤(17)와 실린더(16)는 밀폐케이스(11)의 각단 벽내면에 각각 부착된 베어링부재(21)(22)에 대하여 축지지 되어 있다. 즉, 피스톤(17)은 그 양단에 튀어 나오게 설치된 축부(23),(24)를 그 베이링 부재(21),(22)의 베어링 구멍(25),(26)에 끼워맞추어서 축지지시켜져 있다. 또한, 실린더(16)는 그 양단부분을 베어링부재(21),(22)의 베어링 둘레면부(27),(28)에 끼워맞추어서 지지하고 있다. 그리고, 제2도에 나타낸 것처럼 회전자(15)의 중심축은 실린더(16)의 중심축과 일치되게 설치되어 있다. 또한, 피스톤(17)의 중심축과 회전자(15), 실린더(16)의 중심축은 e만큼 벗어나게 편심되어 있다. 즉, 피스톤(17)의 중심축(1₁)은 회전자(15)의 회전 중심축(l₂)에 대하여 e만큼 편심되어 부착되어 있다. 또한, 피스톤(17)은 그 외부둘레에 브레이드(18)를 장착하기 위하여 나선형의 홈(30)이 형성되어 있다. 이 나선형 홈(30)의 피치는 제5도에 나타낸 것처럼 다른쪽 끝폭이 순차적으로 작아지도록 형성되어 있다. 그리고, 이 나선형 홈(30)에는 외부둘레끝 가장자리가 실런더(16)의 내면에 밀착하여 반전 접촉하도록 형성된 나선형 브레이드(18)가 출입이 자유롭게 끼워넣어져 있다. 즉, 브레이드(18)의 두께 t에 맞추어서 이 홈(30)의 폭을 형성하고 있다.

또한, 이 브레이드(18)는 예를 들어 테프론등의 타성재료로 형성하며 그 탄성을 이용하여 피스톤(17)의 나선형 홈(30)에 나사맞춤 할 수 있도록 끼워넣어지게 되어 있다. 또한, 한쪽의 베어링부재(21)에는 피스톤(17)의 외부둘레부에 있는 브레이드(18)의 부분에 통하도록 끼워진 흡입구멍(31)이 뚫려져 있으며, 또한 이 흡입구멍(31)에는 냉동 사이클에서의 흡입튜브(32)가 접속되어 있다. 또한, 실린더(16)의 타단쪽 부분에는 밀폐케이스(11)내에 통하도록 연결하는 토출구멍(33)이 뚫려져 있다. 또한, 이 토출구멍(33)외에, 또는 그 대신에 다른쪽의 베어링부재(22)를 이용하여 토출구멍을 뚫어도 좋다. 또한 밀폐케이스(11)에는 토출튜브(34)가 접속되어 있다.

이어서, 전술한 압축기(10)의 작용을 설명하기로 한다. 전동요소(12)를 동작시키므로써 회전자(15)가 회전되며, 이것과 일체인 실린더(16)도 회전한다. 그리고, 이 실린더(16)의 내면에 반전접촉하는 브레이드(18)가 부착된 피스톤(17)도 회전한다. 이 실린더(16)의 중심축(l₁)은 회전자(15)의 회전중심축(l₂)와 일치되게 부착되어 있으며, 피스톤(17)의 중심축은 회전자(15)의 회전 중심축(l₂)에 대하여 e만큼 편심되게 설치되어 있으므로 실린더(16)는 편심된 상태로 피스톤(17)의 중심축의 회전을 공전시킨다. 이 때문에 피스톤(17)의 홈(34)에 끼워 넣어진 나선형의 브레이드(18)는 그 피스톤(17)과 함께 회전하면서 실린더(16)의 편심회전 운동에 추종하여 홈(30)에 출입한다. 그리고, 나선형의 브레이드(18)의 외부둘레는 실린더(16)의 내부둘레면에 항상 밀착한 상태로 접촉하므로, 실린더(16)의 내부둘레면과 피스톤(17)의 외부둘레면 사이의 공간을 나선형의 브레이드(18)가 간막이하여 각 브레이드(18)의 피치 사이에는 동작실(35)을 형성한다. 이 간막이 되어진 각 동작실(35)은 일종의 초승달 모양을 하고 있다. 즉, 간막이 되는 동작실(35)는 실린더(16)와 피스톤(17)이 접하는 위치에서 시작하여 차차 간극이 커지며 재차 작아져서 접하는 위치가 된다.

그리고, 나선형의 브레이드(18)의 피치는 다른쪽끝, 즉 이송쪽이 차차 작아지도록 설정되어 있으므로 동작실(35)은 이송쪽으로 옮겨감에 따라 용적을 작게 한다. 그리고, 흡입튜브(32)에서 흡입구멍(31)을 통하여 실린더(16)내로 유입된 냉매가스는 그 동작실(35)에 들어가며, 갇혀져서 이송 될 때에 압축된다. 이 압축된 냉매가스는 토출구멍(33)을 통하여 밀폐케이스(11)내로 토출되며 토출튜브(34)를 통하여 냉동사이클중으로 되돌려진다. 그리고, 전술한 구성에 따르면, 흡입된 가스를 동작실(35)에 순차적으로 모아서 가두는 동시에 이송하면서 압축하므로 토출쪽에 토출밸브를 반드시 설치하지 않아도 효율적으로 압축할 수 있다.

또한, 배제 용적은 브레이드(18)의 최초의 나선부분의 피치에 의해 결정한다.

따라서, 제4도에 나타낸 것처럼 피스톤(17)의 전장에 걸쳐서 같은 피치인 것에 비하여 배제 용적을 크게 할 수 있다.

또한, 브레이드(18)의 권수가 증가할수록 그 인접된 동작실(35)끼리의 압력차가 작아져서 가스의 누출이 적으므로 압축효율을 높일 수 있다.

또한, 이 압축방식에 따르면 토출밸브를 반드시 설치할 필요가 없는 등 압축요소부의 구성의 간략화와 부품수를 적게할 수 있다. 더우기, 전동요소(12)의 회전자(15)중에 압축요소(13)가 짜맞추어 넣어지므로 전동요소(12)를 지지하는 샤프트나 프레임이 필요없어서 부품수가 적어지므로 소형화시킬수 있다. 또한, 브레이드(18)가 그 홈(30)내를 출입하여 항상 실린더(16)의 내면에 추종하므로, 직각도등의 부품 정밀도가 그다지 정확하지 않아도 좋으며, 그 제조도 용이하다. 또한, 실린더(16)와 브레이드(18)가 붙은 피스톤(170은 서로 반전 접촉하므로, 마찰이 작고 매끄럽게 작동하여 잡음이나 진동도 적다.

제6도는 본 발명의 제2의 실시예를 나타낸 것으로서, 이 실시예는 밀폐케이스(11)내에 전동요소(12)와 압축요소(13)를 가로로 나란히 설치한 것이다. 그리고, 압축요소(13)의 피스톤(17)을 전동요소(12)의 회전자(15)에서의 축체(40)에 연결하였다. 회전자(15)내의 축체(40)는 전동요소(12)쪽과 압축요소(13)쪽을 기밀하게 간막이하는 프레임(41)에 축지지되어 있다. 그리고, 전술한 압축요소(13)의 실린더(16)는 그 프레임(41)과 타단쪽에 베어링부재(42)에 회전이 자유롭게 축지지되어 있다.

또한, 제1의 실시예와 마찬가지로 이 실린더(16)내에는 피스톤(17)이 설치되며, 이 피스톤(17)에는 나선형 홈(30)이 뚫어져 있으며, 이 홈(30)에는 브레이드(18)가 장착되어 있다. 또한, 이 나선형 홈(30)의 피치는 제5도에 나타낸 것처럼, 다른쪽끝이 순차적으로 작아지도록 형성되어 있다. 피스톤(17)의 중심축과 실린더(16)의 중심축은 e만큼 어긋나게 편심되어 있다. 또한, 전술한 제1의 실시예와 마찬가지로 실린더(16)의 중심축은 전술한 회전자(15)의 회전중심축(l₂)와 일치되게 부착되어 있다. 또한, 피스톤(17)의 중심축(l₁)은 전술한 회전자(15)의 회전중심축(l₂)과 e만큼 편심시켜서 설치되어 있다. 또한, 도시하지 않았지만, 흡입구멍은 그 프레임(41) 또는 축체(41)에 형성되며, 토출구멍은 베어링부재(42) 또는 실린더(16)의 타단부분에 형성되어 있다. 그리고, 본 실시예의 것에서는 피스톤(17)을 회전구동시키는 것인데, 피스톤(17)은 실린더(16)에 대하여 편심되어 있으므로, 전술한 실시예와 마찬가지로 나선형의 홈(30)에 끼워넣어져 있는 브레이드(18)는 그 홈(30)속에서 출입한다. 또한, 홈(30)의 피치는 제5도에 나타낸 것처럼 다른쪽끝이 순차적으로 작아져 있으므로 전술한 제1의 실시예와 마찬가지로 형성되는 간막이된 각 동작실(35)은 그 축방향으로 이동하여 압축이 행하여 진다.

이상, 설명한 것처럼 본 발명에 따르면 흡입된 유체를 동작실에 순차적으로 모아서 가두는 동시에 이동하면서 압축하므로 토출쪽에 토출밸브를 반드시 설치하지 않아도 효율적으로 압축할 수 있다. 또한, 배제용적은 브레이드의 최초의 나선부분의 피치에 의해 결정하므로 그 배제용적을 크게할 수 있다. 또한, 인접된 동작실끼리의 압력차가 작아지므로, 압축하는 유체의 유출이 적어서 압축효율을 높일 수 있다. 또한, 이 압축방식에 따르면 토출밸브를 반드시 설치할 필요가 없는 등 압축요소부의 구성의 간략화와 부품수를 적게할 수 있다. 더욱이, 브레이드가 그 홈내를 출입하여 항상 실린더의 내면에 추종하므로 직각도등의 부품정밀도가 그다지 높지 않아도 되므로 그 제조도 용이하다.

Claims (3)

1. 실린더와 이 실린더의 내부에 편심되어 배치되고 실린더에 대하여 상대운동을 하는 피스톤(17)과, 이 피스톤의 외부둘레에 유체의 이동방향에 따라 피치가 작아지도록 형성된 나선형의 홈(30)과, 이 홈에 출입가능하게 끼워넣어져서 외부둘레끝 가장자리가 실린더의 내면에 밀착하여 접하고 실린더와의 사이에서 압축실을 형성하고 있는 나선형의 브레이드(18)를 구비하며, 압축실에 유체를 모아서 이 유체를 실린더와 피스톤의 상대운동에 따라 피치가 작아지는 유출쪽으로 이송하면서 압축하도록 되어 있는 것을 특징으로 하는 유체압축기.
2. 실린더(16)와, 이 실린더의 내부에 편심되게 배치된 피스톤(17)과, 이 실린더 또는 피스톤중에서 어느 하나를 구동하여 실린더와 피스톤을 상대 운동시키는 회전자(15) 및 고정자(14)로 된 운동요소(13)와, 피스톤의 외부둘레에 유체의 이동방향에 따라 피치가 작아지도록 형성된 나선형의 홈(30)과, 이 홈에 출입가능하게 끼워넣어져서 외부둘레끝 가장자리가 실린더의 내면에 밀착하여 접하고 실린더의 사이에서 압축실을 형성하고 있는 나선형의 브레이드(18)를 구비하여, 압축실에 유체를 모아서 이 유체를 실린더와 피스톤의 상대운동에 따라 피치가 작아지는 유출쪽으로 이송하면서 압축 하도록 되어 있는 것을 특징으로 하는 유체압축기.
3. 제2항에 있어서, 실린더(16)와 회전자(15)는 각각의 중심축이 일치하도록 배치되어 있으며, 피스톤(17)의 중심축과 회전자(15)의 중심축은 소정된 양만큼 편심되어 있는 것을 특징으로 하는 유체압축기.

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