KR950008018B1 - 유체압축기 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

유체압축기

제1도는 종래의 헬리컬 브레이드 방식의 압축기 전체를 나타낸 종단면도.

제2도는 제1도에 도시된 종래예에 있어서 회전로드의 사시도.

제3도는 본 발명에 따른 유체압축기의 전체를 나타낸 종단면도.

제4도는 제3도의 도시된 올드햄 연결부재의 사시도.

제5a도, 제6a도, 제7a도 및 제8a도는 제3도에 도시된 유체압축기의 동작설명도.

제5b도, 제6b도, 제7b도 및 제8b도는 각각 제5a도, 제6a도, 제7a도 및 제8a도에 있어서 A-A' 단면 설명도이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 밀폐케이스 3 : 밀폐형 유체압축기

25 : 주축 5,119 : 흡입파이프

7,121 : 노출파이프 35 : 올드햄 연결부재

13,101 : 고정자 15,103 : 로터

19,23,123 : 베어링부 27,107 : 실린더

47,115 : 블레이드 109 : 올드햄링

111 : 회전로드 113 : 홈

본 발명은 예를들면 냉동사이클의 냉매가스를 압축하는데 적합한 유체압축기에 관한 것으로서, 특히 작동능력의 대폭적인 향상을 도모할 수 있는 유체압축기에 관한 것이다.

종래의 일반적인 압축기로서 레시프로케이팅 방식, 로터리 방식등의 것이 알려려 있으며, 그 이외에 예를들어 특원소 62-191564호 명세서에 있는 실린더 흡입단축에서 부터 작동실로 유입된 냉매를 실린더 토출단측의 작동실로 순차 이송시키면서 압축하여 외부로 퇴출시키는 헬리컬블레이드 방식의 유체압축기가 개시되어 있다.

헬리컬 블레이드 방식의 압축기에 대한 개요는 예를들면 제1도와 같이 고정된 고정자(101)와 회전가능한 로터(103)로 이루어진 구동수단(105), 상기 로터(103)와 일체로 결합된 실린더(107), 및 실린더(107)내에 e만큼 편심되게 배치되어 올드햄링(109)을 통해서 실린더(107)에 대해 상대적으로 선회가능한 회전로드(111)를 구비하고 있다. 즉, 고정자(101)에 대해서 로터(103), 실린더(107) 및 회전로드(111) 모두가 회전하고, 회전중에 실린더(107)에 대해서 회전로드(111)가 선회하도록 되어 있다.

회전로드(111)의 바깥들레면에는 회전로드(111)의 대략 전장에 걸쳐서 나선형상상의 홈(113)이 형성되고, 이 홈(113)에 나선형상의 블레이드(115)가 출입이 자유롭게 끼워 맞춰져 있다. 블레이드(115)의 바깥둘레면은 실린더(107)의 안쪽둘레면과 서로 접촉하고 있으며, 블레이드(115)는 실린더(107)와 일체적으로 회전한다.

실린더(107)에 대하여 회전로드(111)는 편심하여 선회하기 때문에 로드 바깥둘레면과 이에 대향하는 실린더 안쪽둘레면 사이에는 상대속도가 생긴다. 또한 이 상대속도는 1회전을 1주기로 하여 변화한다. 이 때문에, 상기와 같이 블레이드(115)가 나선형상의 홈(113)에 대해 출입함으로써 회전로드(111)와 실린더(107) 사이의 공간에 복수의 작동실(117)이 축방향을 따라 형성되게 된다. 작동실(117)의 용적은 블레이드(115)가 끼워 맞춰지는 나선형상의 홈(113)의 피치에 의해 결정되고, 홈(113)의 피치는 회전로드(111)의 일단에서부터 타단을 향하여 서서히 작아지게 되어 있다. 따라서, 상기 블레이드(115)에 의해 형성되는 작동실(117)의 용적은 흡입파이프(119)측이 되는 흡입단측에서 토출파이프(121)측이 되는 토출단축을 향해서 차츰 작아지게 되기 때문에 토출단축을 향해서 순차 이송되는 사이에 냉매는 서서히 압축되어 외부로 토출되는 구조로 되어 있다.

상기의 헬리컬 블레이드 방식의 유체압축기에서는 실린더(107)의 흡입단측에서 작동실(117)로 보내어진 냉매를 토출단측의 작동실(117)로 순차 이송되는 사이에 압축하여 외부로 토출시키기 때문에, 유체압축기의 능력은 냉매가 송출되는 흡입단측의 첫번째 작동실(117)의 용적으로 결정되게 된다. 이 때문에 첫번째 작동실(117)의 용적확대를 도모하기 위해서는 제2도와 같이 흡입단측(도면 우측)의 나선형상상 홈(113)의 피치 P를 크게 확보하거나 실린더(107) 및 회전로드(111)의 직경을 크게 하는 것등을 생각할 수 있다. 그러나, 전자의 경우에는 피치 P가 크게 확보된 영역의 블레이드(115)는 크게 비틀려 무리한 상태에서 홈(113)내에 조립되기 때문에 비틀려진 영역의 블레이드(115)에는 하중이 집중하여 피로하기 쉽게 되어 내구성면에서 바람직하지 않고, 경우에 따라서는 파손으로 이어지는 문제를 초래한다.

또한, 후자의 경우에는 직경확대에 비례해서 로터(103)의 안쪽직경도 크게 되어 모터 효율이 저하하는 동시에 실린더(107) 및 회전로드(111)의 중량이 증가하게 된다. 특히, 베어링부(123)에는 로터(103)의 중량이 가해지기 때문에 장기간에 걸쳐 안정적이고 정밀도 있게 지지하는 것이 어려워 베어링부(123)로서 큰 장해 요인이 된다. 또, 고정자(101)와 로터(103)는 실린더(107)를 둘러싸는 레이아웃으로 되기 때문에 장치 전체가 대형화하는 등의 문제가 있다.

그래서, 본 발명은 상기 문제점은 해결하기 위해서 실린더의 직경을 크게할 수 있으며, 베어링부에 큰 부하가 작용하지 않도록 한 유체압축기를 제공하는데 그 목적을 두고 있다.

상기 목적을 달성하기 위해서, 본 발명에서는 한쪽에 흡입구와 다른 한쪽에 토출구를 갖고 있는 밀폐케이스, 밀폐케이스내에 고정된 실린더, 실린더내를 관통한 주축의 편심축부에 끼워 넣어져 바깥둘레의 일부가 상기 실린더의 안쪽둘레면과 접촉하면서 선회하는 회전체, 회전체의 바깥둘레면에 형성되어 상기 흡입구측에서 토출구측을향해서 피치가 차례로 좁아지는 나선형상상의 홈, 이 홈에 대해서 출입이 자유롭게 끼워 맞춰지는 동시에 상기 실린더의 안쪽둘레면과 서로 접촉하는 바깥둘레면을 갖는 상기 실린더의 안쪽둘레면과 회전체의 바깥둘레면 사이를 복수의 작동실로 구획하는 나성형상의 블레이드 및 상기 주축에 회전동력을 부여하는 구동수단을 구비하고 있다.

이러한 유체압축기에 의하면, 밀폐케이스내에 실린더가 고정되어 있기 때문에 실린더에 가해지는 부하가 베어링부에 작용하는 일이 없이 무리없이 실린더의 직경을 크게 할 수 있으므로 작동실의 대폭적인 확대를 도모할 수 있게 된다. 따라서 작동능력의 대폭적인 향상이 가능하다.

본 발명의 이러한 목적과 특징 그리고 장점은 하기의 구체적 실시예와 도면을 참조하면 더욱 분명해진다.

이하, 제3도 내지 제8도를 참조하면서 본 발명의 하나의 실시예를 상세히 설명하기로 한다.

제3도에 있어서, 도면부호 "1"은 냉동사이클에 사용되는 밀폐형 유체압축기(3)의 밀폐케이스를 나타내며, 세로형으로 되어 있다. 밀폐케이스(1)의 한쪽이 되는 하부측에는 냉동사이클의 흡입파이프(5)가, 다른 한쪽이 되는 상부측에는 노출파이프(7)가 각각 설치되어 있다. 밀폐케이스(1)내의 거의 상반부에는 구동수단으로서의 전동요소(9)가, 하반부에는 압축요소(11)가 각각 배치되어 있다.

전동요소(9)는 밀폐케이스(1)의 안쪽면에 고정된 거의 고리모양을 한 고정자(13)와 그 내측에 설치된 회전가능한 고리모양의 로터(15)를 가지고 있다.

로터(15)에는 밀폐케이스(1)내에 고정되어 서로 대향하는 제1베어링부재(17)의 베어링부재(19)와 제2베어링부재(21)의 베어링부(23)에 의해 회전이 자유롭게 축으로 지지된 주축(25)이 결합고정되고, 이 주축(25)은 하부측이 되는 압축요소(11)의 영역까지 연장되어 있다.

압축요소(11)는 실린더(27)와 회전체(29)를 가지며, 실린더(27)는 상기 밀폐케이스(1)의 안쪽둘레면에 고정 지지되어 있다.

회전체(29)는 실린더(27)의 안쪽직경 보다도 작은 원통모양으로 형성되어 중심부에 보스부(31)를 갖고 이고, 실린더(27)의 축방향을 따라 배치되어 있다. 회전체(29)의 보스부(31)는 상기 주축(25)의 축심에서 e 만큼 편심되어 형성된 편심축부(33)에 끼워 넣어져 있다.

주축(25)의 편심축부(33)는 제1,제2베어링부재(17)(21)의 각 베어링(19)(23)에 의해 양단이 지지되는 동시에 상기 실린더(27)의 거의 중앙부위에 배치되어 있다.

또한, 회전체(29)는 주축(25)의 회전시에 올드햄 연결부재(35)에 의해 회전체(29)의 바깥둘레면 일부가 실린더(27)의 안쪽둘레면(27a)과 선 접촉하면서 선회운동이 부여되도록 되어 있다. 즉, 고정실린더(27)에 대해서 회전체(29)는 선회하도록 되어 있다.

올드햄 연결부재(35)는 제4도에 도시된 바와같이 링모양으로 형성되고 링 윗면측에 한쌍의 돌기부(37)가 대향하여 설치되는 한편, 링 밑면측에 한쌍의 돌기부(39)가 대향하여 설치되어 있다. 상위측의 돌기부(37)와 하위측의 돌기부(39)는 90도 어긋난 위치관계로 배치되고, 상위측 돌기부(37)는 회전체(29)의 보스부(31)에 설치된 제1올드햄 수납홈(41)내에 걸어 맞춰져 있다. 그리고, 하위측의 돌기부(39)는 제2베어링부재(21)에 설치되어 상기 제1올드햄 수납홈(41)과 대략 90도 어긋나 형성된 제2올드햄 수납홈(43)내에 걸어 맞춰져 있다.

한편, 회전체(29)의 비깥둘레면에는 축방향을 따라 나선형상상의 홈(45)이 형성되고, 나선형상상 홈(45)의 각각의 피치는 흡입파이프(5)측이 최대이고 토출파이프(7)측을 향해서 순차적으로 작아지도록 설정되어 있다. 이 나선형상상의 홈(45)에는 합성수지계등의 탄성재료로 형성된 나선형상의 블레이드(47)가 탄성력을 이용하여 출입이 자유롭게 부착되어 있다. 블레이드(47)의 길이는 상기 나선형상상의 홈(45) 길이보다 약간 짧고, 폭은 상기 나선형상상 홈의 폭과 거의 동일한 사이즈로 설정되어 있다. 두게는 나선형상상의 홈 밑까지의 사이즈보다 작게 설정되어 있고, 이 홈 밑까지 여유치의 영역에 있어 출입(제3도 화살표 B)이 가능하게 되어 있다.

블레이드(47)의 바깥둘레면은 실린더(27)의 안쪽둘레면과 접촉하고 있고, 실린더(27)의 안쪽둘레면과 회전체(29)의 바깥둘레면 사이의 공간은 상기 블레이드(47)에 의해 복수의 작동실(49)로 구획되어 있다. 각 작동실(49)은 블레이드(47)의 서로 인접하는 2개의 감김 사이에 형성되고, 제5a도에 도시된 바와 같이 블레이드(47)를 따라 회전체(29)와 실린더(27)의 안쪽둘레면과의 접촉부에서 다음의 접촉부까지 연장된채 반월형의 영역이 되고 있다(제5b도).

작동실(49)의 용적은 실린더(27)이 흡입단축(제3도 하측)이 최대가 되며, 토출단측(제3도 상측)을 향해서 순차적으로 작아지도록 설정되어 있다.

흡입단측이 되는 첫번째 작동실(49)은 상기 흡입파이프(5)와 접속 연통되어 냉매가스가 끊기는 일이 없이 확실히 도입되도록 되어 있다. 또한, 토출단측이 되는 최종의 작동실(49)은 상기 제1베어링부재(17)에 설치된 개구부(51)를 통해 상기 토출파이프(7)와 접속 연통되어 있다. 그리고, 제3도에 있어서, 도면부호 "53"은 주축(25)에 장착된 밸런스 웨이트를 나타내고, 도면부호 "55"는 각 베어링부(19)(23)의 윤활을 위한 윤활유를 각각 나타내고 있다.

이와같이 구성된 유체압축기의 동작에 대해서 설명하기로 한다.

우선 전동요소(9)와 전기가 통하면, 로터(15)가 회전하는 동시에 주축(25)도 회전한다. 이 주축(25)의 회전시에 올드햄 연결부재(35)에 의해 제5도부터 제8도에 나타낸 바와같이 회전체(29)에 선회운동이 부여된다. 그 결과, 흡입단측의 작동실(49)로 송출된 냉매가스는 토출단측의 최종작동실(49)을 향해서 순차적으로 보내지면서 압축되어 토출파이프(7)에서 외부로 토출된다. 이 작동시에 있어서, 첫번째 작동실(49)은 실린더(27)의 직경을 크게 함으로써 용적확대를 도모하고 있기 때문에 블레이드(47)에 무리한 비틀림이 일어나지 않아 장기간에 걸쳐서 안정된 작동상태를 얻게 된다. 또한, 압축시에 냉매가스 압력에 의해 실린더(27)에 가해지는 부하가 각 베어링부(19)(23)에 작용하는 일이 없다.

더구나, 작동중에 발생하는 반경방향 냉매가스압력 F는 보스부(31)를 통해서 주축(25)의 편심축부(33)에 입력된다. 이때, 편심축부(33)는 가스압력 F의 발생영역내에 위치하고 있기 때문에 회전체(29)에 작용하는 굽힘 모멘트는 작게 억제된다. 또 각 베어링부(19)(23)에 의해 양단이 지지되고 있기 때문에 주축(25)에 큰 굽힘 모멘트가 발생하지 않아 안정된 회전을 얻을 수 있게 된다.

또한, 이 실시예에서는 세로형 타입으로 되어 있지만 가로형 타입으로 사용하는 것도 가능하다. 또 진공펌프로서 사용해도 좋다.

이상 설명한 바와같이, 본 발명의 유체압축기에 의하면, 실린더의 고정에 의해 실린더 직경을 크게하는 것이 가능하며, 블레이드를 크게 비틀지 않더라도 첫번째 작동실의 용적확대를 꾀할 수 있어 작동능력의 대폭적인 향상을 도모할 수 있다.

또한, 블레이드를 무리없이 나선형상상의 홈 안에 부착할 수 있기 때문에 블레이드의 일부분에 집중 하중이 작용하는 것을 방지할 수 있으며, 장기간에 걸쳐서도 안정된 동작상태를 얻을 수 있다.

또한, 베어링부에 작용하는 부담을 경감할 수 있어 안정된 회전을 얻을 수 있다.

본 명세서의 범위를 벗어나지 않는 한 본 기술을 이용한 여러변형이 가능하다.

Claims (3)

1. 나선형상의 블레이드를 가지는 유체압축기에 있어서, (a) 한쪽에 유체 흡입구와 다른 한쪽에 유체 토출구를 갖는 밀폐케이스(1) ; (b) 상기 밀폐케이스내에 고정된 실린더(27) ; (c) 축심을 가지며 상기 실린더내를 관통하는 주축(25) ; (d) 상기 주축 둘레에 배치된 편심축부(33) ; (e) 그 바깥둘레면에 형성된 나선형상상의 홈을 가지고, 상기 편심축부 둘레에 고정되며, 상기 실린더의 축심으로부터 떨어진 축심의 둘레를 실린더의 안쪽둘레면과 선접촉 하면서 실린더에 대하여 선회운동하는 회전체(29) ; 및 (f) 상기 회전체에 선회운동을 부여하는 수단(35)를 구비하며, 상기 나선형상상의 블레이드가 상기 나선형상상의 홈에 끼워지며 상기 실린더의 안쪽둘레면과의 접촉을 위한 바깥둘레면을 가지므로써, 상기 실린더의 안쪽둘레면과 상기 회전체의 바깥둘레면 사이에 형성된 공간을 복수의 작동실로 구획하는 것을 특징으로 하는 유체압축기.
2. 제1항에 있어서, 상기 고정된 실린더에 대하여 상기 회전체가 선회운동을 하는 동안, 상기 흡입구로부터 들어온 유체는 상기 복수의 작동실 내에서 압축되어 토출구를 통하여 토출되도록 되어 있는 것을 특징으로 하는 유체압축기.
3. 제1항에 있어서, 상기 주축을 회전시키는 구동수단(9)을 더 구비한 것을 특징으로 하는 유체압축기.