KR960000091B1 - 가스압축장치 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

가스압축장치

제 1 도는 본 발명의 한 실시예에 관한 가스압축장치의 종단면도.

제 2 도는 그 압축장치를 제 1 도에서의 A - A선에 따라 절단하여 화살표 방향에서 본 도면.

제 3 도는 (a)에서(b)는 그 압축장치에서의 압축행정을 나타낸 개략도.

제 4 도는 본 발명의 별도의 실시예에 관한 가스압축장치에서의 요부만을 추출하여 나타낸 단면도.

제 5 도에서는 제 7 도는 본 발명의 각각의 변형예를 설명하기 위한 도면이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 밀폐케이스 2 : 모터

6 : 구동축 7 : 주축부

8 : 크랭크축부 9 : 부축부

10 : 제 1 의 프레임 11,14 : 베어링

12 : 공간 13 : 제 2 의 프레임

15 : 압축기구 16 : 고정경판

17 : 비선회 스크로울 날개 17a : 선단부

18 : 선회경판 19 : 선회스크로울날개

19a : 선단부 20 : 크랭크베어링부

21 : 오울덤기구 23a,23b : 토출로

24a,24b : 미끄럼 접촉 면 25a,25b : 측벽부

본 발명은 가스압축장치에 관한 것으로서, 특히 한쌍의 스크로울날개의 상대적인 선회운동으로 가스를 압축하는 타입의 가스압축장치에 관한 것이다.

스크로울 날개를 사용한 가스압축장치는 소음이 적을 뿐만 아니라, 효율면에서도 뛰어나다.

스크로울 날개를 구비한 가스압축장치는 축방향으로 맞물리는 한쌍의 스크로울 날개의 한쪽만을 선회운동시키도록 구성된 것과, 양쪽을 회전운동시키면서 상대적으로 선회운동시키도록 구성된 것으로 대별된다.

그리고, 이들은 재차 한쪽의 스크로울 날개의 중앙부에 베어링부를 설치한 것과 설치하지 않은 것으로 분류된다.

그런데, 한쪽의 스크로울 날개의 중앙부에 베어링부를 설치한 것은 통상 서로 대향배치되는 동시에 상대적으로 선회운동 가능하게 설치된 제 1 의 및 제 2 의 경판과 제 2 의 경판 중앙부에 이 중앙부를 관통하는 동시에 제 1의 경판도에 도달하는 높이로 설치된 베어링부와 제 1의 경판의 제 2 의 경판에 대향하는 면에 소용돌이형으로 돌출되게 설치된 제 1 의 스크로울 날개와, 제 2 의 경판의 제 1 의 경판에 대향하는 면에 소용돌이형으로 돌출되게 설치되는 동시에 제 1 의 스크로울 날개에 대하여 축방향으로 맞물려서 제 1 의 경판과 제 2 의 경판사이에 둘레가장자리부를 저압공간으로 하고 상기 베어링부 주위를 고압공간으로 하는 가스압축실을 형성하는 제 2 의 스크로울날개와, 제 1 및 제 2 의 경판을 상대적으로 선회운동시키는 수단을 구비하고 있다.

이렇게 구성된 것은 한쪽의 스크로울날개 중앙부에 베어링부를 설치하지 않은 것에 비하여 상기 베어링부에 끼워맞추는 축에 가해지는 굽힘모멘트를 작게 할 뿐만 아니라, 부베어링을 설치하는 것이 용이하다는 등의 잇점을 갖고 있다.

그러나, 상기와 같이 구성된 가스압축장치, 즉 한쪽의 스크로울날개의 중앙부에 베어링부를 설치한 것은 다음과 같은 문제가 있었다.

즉, 구성상의 제약에서 베어링부 주위에 고압공간을 형성해야만 되는데, 이 고압공간의 용적을 작게하는 것은 곤란하다.

그래서, 한쪽의 스크로울 날개 중앙부에 베어링부를 갖지 않은 가스 압축 장치와 같은 정도의 압축비를 얻어려면 한쌍의 스크로울 날개의 권수를 많게 해야 되므로, 이 결과 장치 전체의 외경이 커질 뿐만 아니라 제조성을 저하시키는 결점이 있었다.

상기와 같이 한쪽의 스크로울날개 중앙부에 베에링부를 갖춘 종래의 가스압축장치에서는 고압축비를 얻고자 하면 외경이 커질 뿐만 아니라, 제조하기 어려워진다는 문제가 있었다.

그래서 본 발명은 한쌍의 스크로울 날개 중앙부에 베어링부를 구비한 것에 있어서, 스크로울 날개의 권수를 증가시키지 않고, 또한 제작이 곤란하지 않은 고압축비를 얻을 수 있는 가스압축장치를 제공하는 것을 목적으로 하고 있다. 상기 목적을 달성하기 위해 본 발명은 서로 대향배치되는 동시에 상대적으로 선회운동이 가능하게 설치된 제1 및 제2 의 경판과, 제 2 의 경판중앙부에 이 중앙부를 관통하는 동시에 제 1 의 경판에 도달하는 높이로 설치된 베어링부와 제 1의 경판의 제 2 의 경판에 대향하는 면에 소용돌이형으로 돌출되게 설치된 제 1 의 스크로울날개와 제 2 의 경판의 제 1 의 경판에 대향하는 면에 소용돌이형으로 돌출되게 설치되는 동시에 제 1 의 스크로울 날개에 대하여 축방향으로 맞물려서 제 1 의 경판과 제 2의 경판사이에 둘레가장자리부를 저압공전으로 하고, 베어링부 주위를 고압공간부로 하는 제 2 의 스크로울 날개와, 제1 및 제 2 의 경판을 상대적으로 선회운동시키는 수단을 구비한 가스압축장치에 있어서 제 1 의 스크로울날개의 안쪽면에서 제 2 의 스크로울 날개의 상기 베어링부쪽에 위치하는 선단부가 미끄럼 접촉하는 부분 근방을 각각의 선단부가 미끄럼 접촉을 개시한 시점에서 일정한 선회각의 범위에 걸쳐서 미끄럼 접촉을 계속시키는 안쪽면 형상으로 형성하고 있다.

제1 및 제 2의 스크로울 날개의 상기베어링부쪽에 위치하는 선단부를 각각 상대쪽으로 스크로울 날개의 안쪽면에서 미끄럼 접촉을 개시한 시점에서 일정한 선회각 범위에 걸쳐서 미끄럼 좁촉을 계속한다.

지금 미끄럼 접촉을 계속하고 있는 회전각의 범위가 180도라면 이 범위에서는 원리상 압축을 계속할 수 있다.

따라서, 종래 장치와 같이 순간적인 미끄럼 접촉이 실행되는 경우에 비하여 최종단계에서의 압축공간의 용적을 좁게할 수 있다.

이 결과 스크로울 날개의 권수를 증가시키지 않고 압축비를 크게 할 수 있으므로, 외경의 증가를 억제할 수 있을 뿐만 아니라, 제작의 용이화에도 기여할 수 있다.

이하, 도면을 참조하면서 실시예를 설명한다.

제 1 도에는 본 발명의 일실시예에 관한 가스압축장치로소 여기에는 탱크내 고압형인 가스압축장치가 나타나있다.

도면에서 ˝1˝은 세로로 형성된 밀폐케이스(1)를 나타내며, 이 밀폐케이스(1)내의 상부에는 모터(2)가 배치되어 있다.

모터(2)는 유도 전동기로서, 축심선을 상하 방향으로 향하게 한 밀폐케이스(1)의 내면에 고정된 스테이터(3)와, 이 스테이터(3)의 안쪽에 회전이 자유롭게 배치된 로터(4)로 구성되어 있다.

로터(4)에는 축심선에 따라 뻗은 구멍(5)이 뚫려있으며, 이 구멍(5)에는 구동축(6)상의 상단쪽이 단단하게 삽입되고 연결되어 있다.

구동축(6)은 도면에서 윗쪽 순으로 주축부(7)와 이 주축부(7)에 대하여 편심된 크랭크축부(8)와, 주축부(7)에 대하여 동축인 부베어링부(9)를 직렬로 결합한 구성으로 되어 있다.

주축부(7)에서의 도면 하부는 제 1 의 프레임(10)에 형성된 베어링(11)에 의해 지지되어 있다.

제 1 의 프레임(10)은, 둘레가장자리부가 밀폐케이스(1)의 내면에 고정되어 있다.

제 1 의 프레임(10)의 아래쪽에는 제 1 의 프레임(10)으로 밀폐된 공간(12)을 형성하는 바닥이 있는 원통형으로 형성된 제 2 의 프레임(13)은, 그 둘레가장자리부가 제 1 의 프레임(10)에 대하여 도시하자 않은 볼트 등으로 고정되어 있다.

제 2 의 프레임(13)의 소위 저벽중앙부에는 구동축(6)의 부베어링부(9)를 저지하기 위한 베어링(14)이 형성되어 있다.

제 1 의 프레임(10)과 제 2 의 프레임(13)에 의해 구성된 공간(12)내에는 구동축(6)을 끼워서 구동되는 압축기구(15)가 수용되어 있다.

압축기구(15)는 크게 대별하여 제 1 의 프레임(10)의 하면에 오목부를 형성하고, 이 오목부의 소위 저벽에 의해 형성된 고정경판(16)과, 이 고정경판(16)의 도면에서 하면에 인볼류트 곡선과 반원의 조합으로 소용돌이형으로 일체로 돌출되게 설치된 비선회 스크로울 날개(17)와, 공간(12)의 하부에 고정경판(16)과 대향하는 관계로 배치된 선회경판(18)과, 이 선회경판(18)의 비선회 스크로울 날개(17)와 같으며, 또한 동일높이로 일체로 돌출되게 설치된 선회스크로울 날개(19)와, 회전경판(18)의 중앙부에 고정경판(16)에 도달하는 높이로 설치되어 구동축(6)의 크랭크축부(8)에 끼워 맞추는 크랭크베어링부(20)와 선회경판(18)과 제 2 의 프레임(13)사이에 설치된 오울덤기구(21)와 공간(12)에 피압축가스를 안내하기 위한 고정경판(16)의 둘레벽 및 밀폐케이스(1)의 둘레벽을 기밀하게 관통하여 설치된 가스안내관(22)과, 압축된 가스를 밀폐케이스(1)내에 유도하기 위해 고정경판(16), 즉 제 1 의 프레임(10)의 보스부 (10a)에, 제 2 도에 나타낸 것처럼 구동축(6)의 축심선을 경계로 하여 양쪽에 설치된 토출로(23a)(23b)로 구성되어 있다.

여기서, 제 2 도를 참조하면서 선회스크로울날개(19) 및 비선회스크로울 날개 (17)의 형상에 대하여 설명한다.

선회스크로울날개(19)의 선회에 따라 선회스크로울날개(19)의 감기 시작하는 쪽의 선단부(19a)와, 비선회스크로울날개(17)의 감기 시작하는 쪽의 선단부(17a)와는 통상 비선회스크로울날개(17) 안쪽면에서의 a점 및 선회스크로울날개(19)의 안쪽면에서의 b점에만 미끄럼 접촉하는관계로 선회운동한다.

그러나, 이 실시예에서는 비선회스크로울날개(17)의 안쪽면에서 선회스크로울날개(19)의 선단부(19a)가 그 선회동작에 동반하여 연속하여 미끄럼 접촉하는 부분 근방 및 선회스크로울 날개(19)의 안쪽면에서 비선회스크로울날개(17)의 선단부(17a)가 선회스크로울날개(17)의 선회동작에 동반하여 연속하여 미끄럼접촉하는 부분을 갖고 있으며, 이 미끄럼접촉하는 부분은 각각의 선단부(19a)(17a)가 미끄럼접촉을 개시한 a점 및 b점에 상당하는 위치로부터 시작되어 일정한 선회각, 이 실시예에서는 대략 180도의 선회각의 범위에 걸쳐서 미끄럼접촉을 계속시키는 원호형의 면을 갖는 미끄럼 접촉면(24a)(24b)이 해당하는 것으로 측벽부(25a)(25b)에 일체로 형성되어 있다.

미끄럼 접촉면 (24a)(24b)의 곡률반경(R)은 r+t/2로 설정되어 있다. r은 선회반지름이며, t는 스크로울 날개의 두께이다.

또한, 제 1 도에서 '26'은 고압을 받는 링을 나타내며, '27'은 밸런서를 나타내고, '28'은 밀폐케이스(1)의 하부에 수용된 윤활유를 나타내며,'29'는 원심펌프 작용으로 윤활유(28)의 일부를 미끄럼 접촉부에 부여하기 위한 날개를 나타내며,'30'은 구동축(6)내에 형성된 급유용 구멍을 나타내며, '32)는 급전용 단자박스를 나타내고 있다.

이렇게 구성된 가스압축장치에서는 단자박스(32)를 통하여 모터(2)에 급전하면 로터(4)가 회전을 개시한다.

로터(4)의 회전에 따라 구동축(6)이 회전한다. 여기에서 구동축(6)은 주축부 (7) 및 부축부(9)의 축심선에 대하여 크랭크 부재(8)의 축심선이 편심상태에 있다.

이 편심상태에 있는 크랭크축부(8)가 선회경판(18)에 설치된 크랭크베어링부 (20)에 끼워 맞추어져 있다.

또한, 선회경판(18)과 제 2 의 프레임(13)과의 사이에는 오울덤기구(21)가 설치되어 있다.

따라서, 구동축(6)이 회전을 개시하면 선회경판(18)이 선회운동을 한다. 이 선회운동에 따라 비선회스크로울날개(17)와 선회스크로울날개(19)사이에 형성된 2계통의 압축공간이 외부둘레부에서 중심부를 향하여 회전하면서, 또한 용적이 서서히 감소하도록 이동한다. 이 압축기 간의 이동 및 용적변화에 따라 가스안내관(22)을 끼워서 안내된 저압가스와 압축된다.

즉, 2계통의 압축공간을 제 3 도(a)에서 (d)에 나타낸 것처럼 구동축(6)이 1회전하는 사이에 1행정을 종료하는 사이클로 가스를 압축한다. 이 경우, 선회스크로울날개(19)의 선단부(19a) 및 비선회스크로울날개(17)의 선단부(17a)는 각각 a점 및 b점에서 상대 스크로울날개의 안쪽면에 미끄럼접촉을 개시하고(제 3 도(a)),이 미끄럼 접촉을 개시한 시점에서 미끄럼 접촉면(25a)(25b)을 선회각으로 대략180도 사이에서 미끄럼 접촉한 뒤에 상대 스크로울 날개의 안쪽면에서 떨어진다(제 3 도(d)).

따라서 밀폐케이스(1)내에는 압축된 가스로 충만된다. 이 가스는 가스안내관 (31)을 통하여 밀폐케이스(1)밖으로 송출된다. 한편 구동축(6)이 회전을 개시하면 날개(29)가 원심펌프작용을 발휘하여 윤활유(28)의 일부가 퍼올려져 각 미끄럼 운동부를 공급된다.

또한, 제 1 의 프레임(10)에서 윗쪽으로 유도된 윤활유는 제 1 의 프레임(10) 및 제 2 의 프레임(13)에 설치된 도시하지 않은 극세통로를 통하여 밀폐케이스(1)내의 저부로 되돌아간다.

이렇게 비선회스크로울날개(17)의 안쪽면에서 선회스크로울날개(19)의 선단부(19a)가 미끄럼 접촉하는 부분근방 및 선회스크로울날개(19)의 안쪽면에서 비선회스크로울날개(17)의 선단부(17a)가 미끄럼접촉하는 부분근방에 각각의 선단부 (19a)(17a)가 미끄럼 접촉을 개시한 시점에서 일정한 선회각의 범위에 걸쳐서 미끄럼 접촉을 계속시키는 미끄럼접촉면(24a)(24b)을 가진 측벽부(25a)(25b)를 일체로 설치한다.

따라서, 종래 장치와 같이 선단부(19a)(17b)를 상대 스크로울날개의 안쪽면에 순간적으로 접촉, 분리시키는 경우에 비하여 최종단계에서의 압축공간의 용적을 좁게할 수 있다. 따라서, 스크로울날개의 권수를 증가시키지 않고 압축비를 크게할 수 있으므로, 외경의 증가를 억제시킬 수 있을 뿐만 아니라, 제작의 용이화에도 기여할 수 있게 된다.

제 4 도에는 본 발명의 다른 실시예에 관한 가스압축장치의 요부만이 나타나 있다. 이 그림에서는 제 2 도와 동일부분이 동일부호로 나타나 있다. 따라서, 중복되는 부분의 상세한 설명은 생략한다.

이 실시예에서는 선회스크로울날개(19) 및 비선회스크로울날개(17)의 감기시작하는 부분(19b)(17b)의 두께를 두껍게 하는 동시에 그것에 대응시켜서 미끄럼 접촉면(24a)(24b)의 곡률반지름을 크게 할 수 있으므로, 이 부분에서의 시일 성능을 향상시킬 수 있다.

또한 본 발명은 상기한 실시예에 한정되는 것은 아니다.

즉, 상기한 실시예에서는 미끄럼 접촉면(24a)(24b)의 둘레방향의 길이를 선회각으로 대략180도로 설정하고 있는제, 제 5 도 및 제 7 도에 나타낸 것처럼 선회각의 대략 1/4, 즉 대략 90도분으로 설정해도 좋으며, 또한 제 6 도에 나타낸 것처럼 선회각으로 180도 이상으로 설정해도 좋다.

또한, 본 발명은 한쌍의 스크로울날개를 회전시키면서 상대적으로 선회시키도록 한 것과, 고정경판과 선회경판을 제 1 도에 나타낸 실시예와는 반대 관계, 즉 선회경판쪽을 모터쪽으로 위치시킨 것에도 적용할 수 있다.

이상과 같이 본 발명의 따르면 스크로울날개의 권수를 증가시키지 않으며, 또한 제작의 곤란화를 초래하지 않는 고압축비를 실현시킬 수 있다.

Claims (2)

1. 밀폐케이스내에 서로 대향 배치되어 상대적인 선회운동이 가능하게 설치된 제1 및 제 2 의 경판과, 이 제 2 의 경판 중앙부를 관통하여 설치된 제 1 의 경판에 도달하는 높이의 베어링부와, 상기 제 1 의 경판에서의 제 2 의 경판에 대향하는면에 소용돌이형으로 설치된 제 1 의 스크로울날개와, 상기 제 2 의 경판에서의 제 1 의 경판에 대향하는 면에 소용돌이형으로 돌출되게 설치되는 동시에 제 1의 스크로울날개에 대하여 축방향으로 맞물려서,제1, 제2의 경판을 상대적으로 선회운동시키는 수단을 가진 가스압축기에서, 상기 제 2 의 스크로울날개의 상기 베어링부쪽에 위치하는 선단부가 미끄럼접촉이동하는 상기 제 1 의 스크로울날개의 안쪽면 위치 및 상기 제 1의 스크로울날개의 상기 베어링부쪽에 위치하는 선단부가 미끄럼접촉 이동하는 상기 제 2 의 스크로울날개의 안쪽면 부위는, 각각의 선단부가 미끄럼 접촉 이동을 개시한 시점에서 일정한 선회각 범위에 걸쳐서 미끄럼 접촉이동을 계속시키는 내면 형상으로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 가스압축장치.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 제1 및 제 2 의 스크로울날개의 각각의 선단부의 미끄럼 접합이동이 계속되는 선회각의 범위는 90도에서 대략 180도의 범위인 것을 특징으로 하는 가스압축장치.