KR970008001B1 - 유체 압축기 - Google Patents

Abstract

요약 없음

Description

유체 압축기

제 1 도는 본 발명에 대한 유체 압축기의 실린더와 피스톤의 분해도.

제 2 도는 블래이드의 측면도.

제 3 도는 변형예를 나타낸 블래이드의 측면도.

제 4 도는 변형예를 나타낸 블래이드의 측면도.

제 5 도는 본 발명의 유체 압축기의 절단면도.

제 6 도는 피스톤의 사시도.

제 7 도는 울덤즈링의 절단면도.

제 8 도는 90°회전한 때의 동작도.

제 9 도는 180°회전한 때의 동작도.

제10도는 270°회전한 때의 동작도.

제11도는 360°회전한 때의 동작도.

제12도는 종래예를 나타낸 제 5 도와 같은 절단면도이며,

제13도는 종래예를 나타낸 블래이드 측면도이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

9 : 구동부17 : 피스톤

19 : 실린더21 : 토출부

23 : 흡입부43 : 나사 형상의 홈

45 : 블래이드47 : 작동실

본 발명은, 예를 들면, 냉동사이클의 냉매가스를 압축하는데 적당한 헤리컬 블래이드 방식의 유체 압축기에 관한 것이다.

종래, 일반적인 압축기로서 왕복방식, 로터리 방식등이 알려져 있고, 그 외에, 실린더의 흡입측으로부터 작동실로 유입한 냉매를 실린더의 토출측의 작동실로 순차이동시키면서 압축하여 외부로 토출하는 헤리컬 블래이드 방식의 유체 압축기가 제공되고 있다.

헤리컬 블래이드 방식의 압축기의 개요는, 예를 들면 제12도에 도시된 바와 같이 고정자(101)와 회전자(103)로부터 이루어지는 구동수단(105)에 의하여 회전하는 실린더(107)와, 실린더(107)안에 "e"만큼 편심해서 배치된 울덤즈(oldham's)링(109)을 통해서 실린더(107)에 대해 상대적으로 선회운동 가능한 피스톤(111)을 구비하며, 피스톤(111)의 외주면에서는 피스톤(111)의 대략 전체길이에 걸쳐서 나사형상의 홈(113)이 형성되어 있다.

이 홈(113)에는 나사형상의 블래이드(115)가 출입자유롭게 끼워 맞춰지고, 블래이드(115)의 외주면은 실린더(107)의 내주면과 접촉하고 있다.

실린더(107)에 대한 피스톤(111)은 편심한 위치에서 회전하기 위해 피스톤 외주면과 이것에 대향하는 실린더 내주면과의 사이에는 상대속도차가 발생하며, 이 상대속도차는 1회전을 1주기로 변화한다.

이 때문에, 나사형상의 홈(113)에 끼워 맞춰진 블래이드(115)에 의해서 피스톤(111)과 실린더(107)와의 사이의 공간에 복수의 작동실(117)이 축방향에 따라서 형성되도록 된다.

작동실(117)의 용적은 블래이드(115)가 끼워맞춰지는 나사형상의 홈(113)의 피치에 의해서 결정되고, 홈(113)의 피치는 피스톤(111)의 한 끝에서 다른 끝을 향해서 서서히 작아진다.

따라서, 상기 블래이드(115)에 의해서 형성되는 작동실(117)의 용적은 피스톤(111)의 흡입측(제12도 우측)에서 토출측(제12도 좌측)으로 향해서 서서히 작아지기 때문에, 토출측으로 향해서 순차 이동되는 사이에 냉매는 압축되어 밖으로 토출되는 구조로 되어 있다.

이와 같이 구성된 유체 압축기에 있어서, 나사 형상의 홈(113)에 대해서 출입하는 블래이드(115)의 일부 외주면이 실린더(17)의 내주면과 서로 접촉하는 것으로 밀봉된 작동실(117)이 확보된다.

이 경우, 토출능력은 흡입측의 작동실(117)의 용적에 의해서 결정되는 것으로서, 토출 능력의 확대를 도모하는데는 흡입측 영역이 되는 블래이드(115)의 피치를 크게 하면 좋지만, 제13도에 도시된 바와 같이 블래이드(115)의 피치의 작은 영역(도면좌측)에 대해서 피치의 큰 영역(도면우측)은 강한 뒤틀림부(119)가 발생하고, 이 뒤틀림부(119)에 의해서 나사 형상의 홈(113)의 홈벽에 강하게 서로 접촉된다.

이때의 접촉압은 블래이드(115)의 출입동작시의 슬라이드 이동 저항으로 작용해 출입동작이 늦어지게 된다.

이 결과, 블래이드(115)가 실린더(107)의 내주면과 올바르게 접촉하지 않고, 밀봉성의 저하를 초래하는 등 토출능력의 증대를 도모하는 데 어려운 면이 있었다.

그래서, 본 발명에 있어서는 토출 능력의 증대를 꾀할때도 실린더에 대한 블래이드의 밀착성을 높여, 밀봉성이 높은 유체 압착기를 제공하는 것을 목적으로 하고 있다.

상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 있어서는 흡입부 및 토출부를 가짐과 동시에 구동부로 부터의 동력으로 회전하는 실린더와, 이 실린더안에 일부 외주면이 실린더의 내주면과 접하도록 편심한 상태에서 삽입, 통과되는 실린더에 대해서 상대운동을 행하는 원주형상의 피스톤과, 이 피스톤의 외주면에 설치되어 흡입부 측으로부터 토출부측에 향해서 서서히 작아지는 피치로 형성된 나사형상의 홈과, 이 홈에 출입자유롭게 끼워맞춰짐과 동시에 상기 실린더의 내주면과 피스톤의 외주면과의 사이를 복수의 작동실로 구획하는 나사형상의 블래이드를 구비해, 적어도 흡입부측 영역이 되는 상기 블래이드의 외경을 상기 실린더의 내경보다도 크게 하고 있다.

이러한 유체 압축기에 있어서, 나사형상의 홈에 끼워 맞춰진 블래이드는 실린더의 내주면과 접촉해 작동실을 형성한다.

이때, 흡입부측이 되는 블래이드의 외경은 실린더의 내경보다 크게 설정되어 있기 때문에, 원래의 상태로 돌아가려고 하는 강한 복귀력에 의해서 나선 형상의 홈벽과의 사이에 미끄럼 이동 저항이 작용해도 그 미끄럼 이동 저항에 영향받는 일 없이 원활한 출입 동작이 확보되게 되고 실린더의 내주면과 서로 강하게 접촉하는 상태가 확보되어 동작시 확실한 밀봉 상태를 얻을 수 있다.

이하, 제 1 도 내지 제11도의 도면을 참조하면서 본 발명의 한 실시예를 상세히 설명한다.

제 5 도에 있어서, (1)은 냉동사이클에 사용되는 밀폐형의 유체 압축기(3)의 밀폐케이스를 나타내고 있고, 밀폐케이스(1)에는 냉동사이클의 흡입파이프(5)와 토출파이프(7)가 각각 설치되어 있다.

밀폐케이스(1)안에는 구동부(9) 및 압축요소(11)가 각각 설치되어 있다.

구동부(9)는 밀폐케이스(1)의 내면에 고정된 고정자(13)와, 그 내측에 설치된 회전가능한 회전자(15)를 가지고 있다.

압축요소(11)는 피스톤(17)과 실린더(19)를 가지고, 실린더(19)는 상기 회전자(15)와 하나로 결합됨과 동시에 양끝은 개구되어, 한쪽(도면좌측)은 토출부(21)측, 다른쪽은 흡입부(23)쪽이 된다.

피스톤(17)은 예를 들면, 철 계통의 재료 등에 의해 원주형상으로 형성되고, 상기 실린더(19)의 축방향을 따라서 삽입, 통과되어 있다.

피스톤(17)의 중심축선 A는 실린더(19)의 중심축선 B에 대해서 거리 "e"만큼, 도면에 있어서 아래 방향으로 편심해서 설치되어, 일부분이 실린더(19)의 내주면과 선접촉하고 있다.

피스톤(17)의 양단부는 각각 측원통형상의 지지부(17a,17b)가 되어 있어서 이들 양 축지지부(17a ; 17b)는 각가 제 1, 제 2 지지부재(25,27)에 의해 지지되어 있다.

제 1 지지부재(25)는 상기 밀폐케이스(1)의 내면에 고정된 플랜지(25a)에서 원통형상의 베어링부(25b)가 돌출해, 베어링부(25b)의 외주면에 상기 실린더(19)의 한쪽 개구부가 회전 자유롭게 끼워 접속되어 있다.

또, 베어링부(25b)의 내측베어링구멍(29)에 상기 피스톤(17)의 한쪽축지지부(17a)가 회전 자유롭게 끼워 지지되며, 각 지지면은 밀봉이 확보되어 있다.

제 2 지지부재(27)는 밀폐케이스(1)의 내면에 고정된 플랜지(27a)로부터 원통형상의 베어링부(27b)가 돌출해 베어링부(27b)의 내측베어링구멍(31)에, 상기 피스톤(17)의 지지부(17b)가 회전자유롭게 끼워 지지되어 있다.

한편, 피스톤(17)에는 울덤즈링(33)이 설치되어 울덤즈링(33)을 통해서 피스톤(17)에 동력이 전달되도록 되어 있다. 즉, 제 1 도 및 제 7 도에 도시된 바와 같이 피스톤(17)에 동력전달면으로서 기능하는 정방형상의 단면을 가진 기둥부(35)가 형성되고, 이 기둥부(35)는, 상기 울덤즈링(33)에 형성된 사각형상의 긴구멍(37)과 여유를 가지고 서로 끼워 맞춰짐과 동시에 여유가 있는 범위 내에서 기둥부(35)의 미끄러짐이 가능하게 되어 있다.

또, 울덤즈링(33)의 외주면에는 상기 긴구멍(37)의 길이방향과 직교하는 지름방향에 한쌍의 전달핀(39)의 일단부가 각각 미끄럼 자유롭게 끼워져, 전달핀(39)의 타단부는 상기 실린더(19)의 주벽이 가설된 끼워 맞춤구멍(41)에 끼워맞춤 고정되어 있다.

이것에 의해, 상기 피스톤(17)의 자유회전이 규제받게 된다.

따라서, 구동부(9)에 통전되어 실린더(19)가 회전자(15)와 일체적으로 회전하고, 울덤즈링(33)을 통해서 피스톤(17)의 외주면과 그것에 대향하는 실린더(19)의 내주면과의 사이에는 상대속도차가 발생한다.

이때의 상대 속도차는 실린더(19)의 1회전을 1주기로 하여 변화하면서 피스톤(17)이 실린더(19)내에서 회전한다. 즉, 편심거리 "e"의 위치에서 회전운동하게 된다. 이 결과, 실린더(19)에 대해서 피스톤(17)은 상대적으로 선회운동하게 된다.

더우기, 피스톤(17)의 외주면에는 축방향에 따라서 나사형상의 홈(43)이 형성되고, 나사형상의 홈(43)의 각 피치 P는 흡입부(23)측(제 5 도 우측)으로부터 토출부(21)측(제 5 도 좌측)을 향해서 서서히 작아지도록 설정되어 있다. 이 나사형상의 홈(43)에는 합성수지계의 탄성재로 형성된 나사형상의 블래이드(45)가 탄성력을 이용해서 출입 자유롭게 부착될 수 있게 되어 있다.

블래이드(45)는 상기 나사형상의 홈(43)과 대응하는 나사형상으로 되어 있으며, 피치 P가 큰 흡입부(23)측 영역의 외경 D는 특히, 상기 실린더(19)의 내경 d보다 크게 설정되어 있다.

이 경우, 제 3 도에 나타난 바와 같이 블래이드(45)의 외경 전체를 실린더(19)의 내경 d보다 크게 해도 좋다. 또, 제 4 도에 나타낸 바와 같이 피치 p가 큰 흡입부(23)측으로 향해서 점차 커지는 테이퍼 형상을 채용하는 것도 가능하다.

블래이드(45)는 실린더(19)의 회전에 추종해서 회전하고, 실린더(19)와는 실질적으로 동일 각속도로 회전하기 때문에 실린더(19)와의 상대적인 위치 어긋남은 발생하지 않는다. 따라서, 이 블래이드(45)는 나사형상의 홈(43)에 블래이드(45)의 각 점이 1회전하는 중에 나사형상의 홈(43)에 대해서 출입운동을 반복하게 된다.

블래이드(45)의 외주면은 실린더(19)의 내주면과 접촉하고 있고, 실린더(19)의 내주면과 피스톤(17)의 외주면과의 사이의 공간은 상기 블래이드(45)에 의해서 복수의 동작실(47)에 나뉘어지고 있다. 각 작동실(47)은 서로 인접한 2개의 블래이드들 사이에 형성되고, 제 7 도 및 제 8 도에 도시된 바와 같이 블래이드(45)를 따라서 피스톤(17)과 실린더(19)의 내주면과의 접촉부로부터 다음의 접촉부까지 뻗은 거의 초승달 형상의 영역으로 이루어진다.

작동실(47)의 용적은, 흡입부(23)측에서 토출부(21)측(제 5 도 좌측)을 향해서 서서히 작아지고 있고, 흡입측의 첫번째의 작동실(47)이 가장 크고, 이하, 토출측의 작동실(47)에 걸쳐서 점차 작아지도록 설정되어 있다. 흡입부(23)측의 첫번째의 작동실(47)은 피스톤(17)에 형성된 연락용의 흡입구멍(49)과, 베어링부(25)에 형성된 연통로(51)를 통해서 상기 냉동사이클의 흡입파이프(5)와 접속 연통하고 있다. 이것에 의해, 흡입파이프(5)에서 실린더(19)안에 흡인되는 냉매가스는 상기 흡입구멍(49)을 통해서 상기 첫번째의 작동실(47)에 끊어지는 일 없이 확실한 도입상태가 확보된다.

한편, 용적이 최소인 작동실(47)은 실린더(19)의 단부에 개방된 토출부(21)측과 접속연통하고 있다.

또, 피스톤(17)에는 제 5 도에 나타낸 것과 같이 기름도입로(53)가 뚫려 있다. 이 기름도입로(53)의 한끝은 나사형상의 홈(3)의 바닥부와 연통하고, 다른끝은 상기 밀폐케이스(1)의 바닥부로 흡입구가 향하는 도입관(55)과 접촉연통하고 있다. 따라서, 밀폐케이스(1)안의 압력이 상승하면 밀폐케이스(1)의 바닥부에 모아진 윤활 오일(56)이 기름도입로(53)를 통해서 상기 홈(43)의 바닥부에 보내져서 블래이드(45)의 출입동작에 있어서 윤활작용을 가지게 된다.

이와 같이 구성된 유체 압축기의 동작에 관해서 기술한다. 우선, 구동부(9)에 통전하면 회전자(15)와 일체로 실린더(19)가 회전한다. 이대 울덤즈링(33)을 통해서 피스톤(17)도 선회 운동한다. 실린더(19)에 대한 피스톤(17)은 편심해서 선회하기 때문에 피스톤(17)의 외주면과의 사이에는 상대 속도차가 발생하며, 그 상대 속도차는 실린더(19)의 1회전을 1주기로서 변화하면서 회전하는 결과로서, 흡입부(23)측의 작동실(4)에 보내진 냉매가스는 토출부(21)측으로 향해 순차이송되면서 압축되어 토출파이프(7)로부터 밖으로 토출되게 된다. 이 작동시에 있어서, 흡입부(23)측 영역의 블래이드(45)는 실린더(19)의 내경보다 큰 외경으로 되어 있기 때문에, 실린더(19)의 내주면으로 향해서 강한 복귀력이 주어진다. 따라서, 나선형상의 홈(43)의 홈벽과의 사이에 미끄럼 이동 저항이 작용해도 확실히 실린더(19)의 내주면에 대해서 강하게 접촉하도록 된다. 이 결과, 확실한 밀봉상태를 얻을 수 있다.

이상, 설명한 바와 같이, 헤리컬 블래이드 타입의 유체 압축기에 있어서, 토출능력의 확대를 도모하기 위해 블래이드의 피치를 크게 확보해도 블래이드를 실린더의 내주면에 대해서 강하게 접촉시킬 수 있게 되어 확실한 밀봉성이 얻어지게 된다.

Claims (2)

1. 속이 빈 통체로 이루어진 실린더와, 상기 실린더내에 편심상태로 상기 실린더의 축방향을 따라서 배치됨과 동시에 상기 실린더의 내주면에 접하도록 설치된 원주형 피스톤과, 상기 피스톤의 외주면에 한 쪽에서 다른쪽을 향해서 서서히 작아지는 피치로 형성된 나선형 홈과, 이들 홈에 출입 자유롭게 끼워지고, 상기 실린더의 내주면에 밀접한 외주면을 가지고 상기 실린더의 내주면과 상기 피스톤의 외주면 사이의 공간을 복수의 작동실로 구획하는 나선형 블래이드와, 상기 실린더와 상기 피스톤을 상대적으로 선회가능하게 구동하는 구동수단을 구비한 유체 압축기에 있어서, 적어도 피치를 크게 형성한 측의 상기 블래이드의 외부 직경을 실린더의 내부직경보다 크게 한 것을 특징으로 하는 유체 압축기.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 실린더의 흡입부측에 위치하는 상기 블래이드의 외경을 실린더의 토출부측에 위치하는 외경보다도 크게 한 것을 특징으로 하는 유체 압축기.