밀폐형 압축기의 가스누설 방지 장치{APPARATUS FOR PROTECTING GAS LEAKAGE OF ENCLOSSED COMPRESSOR}
본 발명은 구획판을 이용하여 실린더의 내부공간을 복수 개의 밀폐공간으로 구획하는 밀폐형 압축기에 관한 것으로, 특히 베인을 원기둥 모양으로 형성하는 경우 뒤틀림에 의한 가스누설을 방지할 수 있는 밀폐형 압축기의 가스누설 방지 장치에 관한 것이다. 일반적으로 베인식 압축기는 회전체에 베인을 압접시켜 실린더의 내부공간을 흡입영역과 압축영역으로 구획한 상태에서 회전체를 회전하여 상기 흡입영역과 압축영역을 서로 연속적으로 바꾸면서 유체를 흡입 압축 토출하도록 하는 것이다. 도 1은 종래 베인식 밀폐형 압축기의 일례를 보인 종단면도이다. 이에 도시한 바와 같이 종래의 베인식 밀폐형 압축기는, 케이싱(1)의 내측 상부에 동력을 발생하도록 설치하는 고정자(Ms)와 회전자(Mr)로 된 전동기구부와, 전동기구부의 하부에 회전자(Mr)와 연결하여 유체를 흡입 압축 토출하도록 설치하는 압축기구부로 구성하고 있다. 압축기구부는 냉매가스를 흡입 압축하기 위한 내부공간(V)을 구비하여 케이싱(1)의 하반부에 고정하는 실린더(2)와, 실린더(2)의 상면과 하면에 각각 체결하여 함께 실린더조립체를 형성하는 상부베어링플레이트(3A) 및 하부베어링플레이트(3B)와, 전동기구부의 회전자(Mr)에 결합하는 동시에 각각의 베어링 플레이트(3A,3B)에 관통 결합하여 전동기구부의 동력을 압축기구부에 전달하는 회전축(4)과, 회전축(4)에 결합하거나 또는 일체로 성형하고 실린더(2)의 내부공간(V)을 제1 압축실(S1) 및 제2 압축실(S2)로 구획하기 위하여 상하 양 측면에각각 절곡점을 가지도록 정현파 모양으로 형성하는 구획판(5)과, 구획판(5)의 양면에 각각 하단 및 상단을 접촉하여 회전축(4)의 회전시 각각의 압축실(S1)(S2)을 흡입영역 및 압축영역으로 구획하는 제1 베인(6A) 및 제2 베인(6 B)과, 각 베인(6A)(6B)을 양단으로 함께 탄력 지지하도록 토션바 스프링으로 이루어진 베인스프링(7)과, 상부베어링플레이트(3A)와 하부베어링플레이트(3B)의 외곽면에 설치하여 각 압축실(S1)(S2)에서 토출하는 압축가스를 토출소음을 감쇠하는 상부머플러(8A) 및 하부머플러(8B)를 포함하고 있다. 구획판(5)은 회전축(4)을 중심으로 하여 일정 두께를 가지고 각각의 베인(6A)(6B)과 접하는 상하 양측면은 평평하게 형성하되 이를 측면에서 보면 볼록면을 갖는 볼록곡면부(r1)와 오목면을 갖는 오목곡면부(r2)와 그 볼록곡면부(r1)와 오목곡면부(r2)를 연결하는 연결곡면부(r3)로 이루어져 있다. 즉, 구획판(5)은 전체적으로 정현파 형상의 파형 곡면으로 이루어져 그 볼록곡면부(r1)와 오목곡면부(r2)를 180°의 위상차로 형성하는 것이었다. 또, 구획판(5)은 도 2 및 도 3에서와 같이 회전축(20)을 중심으로 하여 임의의 위치에서 방사상으로 절단했을 때 회전축(20)과 구획판(30)의 절단선은 항상 직각을 형성하여 볼록곡면부(r1)와 오목곡면부(r2)의 변곡점을 이루는 선단이 각 베어링플레이트(3A)(3B)의 상하 내측면에 접촉한 상태로 미끄럼운동하면서 밀폐공간을 형성하도록 이루어져 있다. 제1,2 베인(6A)(6B)은 각 베어링플레이트(3A)(3B)에 구비한 베인슬롯(미도시)에 미끄러지게 삽입하는 것으로, 베인몸체(6a)(6a)는 일정 직경을 가지는 원기둥 모양으로 형성하고, 구획판(5)의 파형 곡면과 접촉하는 구획판 접촉면(6b)(6b)은 측면투영시 일정 곡률을 갖는 반원형 단면으로 형성하고 있다. 즉, 구획판 접촉면(6b)(6b)은 미끄럼 방향을 기준으로 좌우 양 측면은 실린더(2)의 내주면과 회전축(4)의 베어링부 외주면에 각각 접촉하는 반면 전후 양면은 일정 곡률로 곡면지게 모따기 하여 일직선으로 선접촉하도록 형성하고 있다. 또, 각 베인(6A)(6B)의 상단면에는 후술할 베인스프링(7)의 끝단이 삽입하도록 스프링고정홈(6c)(6c)을 형성하고 있다. 도면중 미설명 부호인 SP는 흡입관이다. 상기와 같은 종래 베인식 압축기는 다음과 같이 동작한다. 즉, 전동기구부에 전원을 인가하여 회전자(Mr)가 회전하면, 회전자(Mr)에 결합한 회전축(4)이 구획판(5)과 함께 어느 한 방향으로 회전하고, 구획판(5)의 상하 양 측면에 각각 접촉한 베인(6A,6B)이 구획판(5)의 높낮이를 따라 상하 서로 반대방향으로 왕복하면서 실린더의 제1 압축실(S1)과 제2 압축실(S2)의 용적을 가변하며, 이와 함께 상기한 실린더(2)의 일측에 구비한 흡입관(SP)을 통해 새로운 냉매가스가 제1 압축실(S1)과 제2 압축실(S2)로 연속으로 흡입하고, 이 냉매가스는 구획판(5)의 회전과 함께 점차 압축되었다가 구획판(5)의 양쪽 볼록곡면부(r1)가 도출개시시점에 도달하는 순간에서 각 토출구(미도시)를 지나는 순간까지 각각의 토출구(미도시)를 통해 번갈아 가면서 토출된다. 이때, 제1 베인(6A)과 제2 베인(6B)의 좌우 양측은 실린더(2)의 내주면과 회전축(5)의 베어링부 외주면에 선접촉하는 반면 구획판 접촉면(6b)(6b)은 평평한 구획판(5)의 상하 양측면에 선접촉하여 구획판(5)과 상대운동하면서 제1 압축실(S1)과 제2 압축실(S2)의 용적을 가변하는 것이었다. 그러나, 상기와 같은 종래 밀폐형 압축기에 있어서는, 도 3에서와 같이 제1 베인(6A)과 제2 베인(6B)이 구획판(5)과의 상대운동으로 인해 내외측간 마찰력의 차이 및 부압력의 차이에 따라 뒤틀림 모멘트를 받으면서 하반부가 틀어질 수가 있는데, 이 경우 각 베인(6A)(6B)의 구획판 접촉면(6b)(6b)이 전후방 양측만 곡면지게 형성하고 이에 대응하는 구획판(5)은 평평하게 형성함에 따라 도 3에서 빗금친 "a"부분이 틈새가 되면서 압축가스의 누설을 야기하는 문제점이 있었다.
본 발명은 상기와 같은 종래 밀폐형 압축기의 문제점을 감안하여 안출한 것으로, 원기둥 모양의 베인이 구획판과의 상대운동에 의해 뒤틀어지더라도 그 구획판과의 사이에 틈새가 발생하는 것을 방지할 수 있는 밀폐형 압축기의 가스누설 방지 장치를 제공하려는데 본 발명의 목적이 있다.
도 1은 종래 베인식 압축기의 압축기구부를 보인 종단면도, 도 2는 종래 베인의 정상상태를 보인 개략도, 도 3은 종래 베인의 비틀림상태를 보인 개략도, 도 4는 본 발명 베인식 압축기의 압축기구부를 보인 종단면도, 도 5는 본 발명 베인식 압축기의 베인과 구획판을 분리하여 보인 사시도, 도 6은 본 발명 구획판과 베인을 정면에서 볼 때 간략히 보인 개략도, 도 7은 본 발명 베인의 정상상태를 보인 개략도, 도 8은 본 발명 베인의 비틀림상태를 보인 개략도, 도 9는 본 발명 베인과 구획판의 변형예를 보인 단면도. ** 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 ** 10 : 구획판 11a : 미끄럼홈부 21,22 : 베인 21a,22a : 베인몸체 21b,22b : 미끄럼돌부(구획판 접촉면) 21c,22c : 스프링 삽입홈
본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 흡입구와 토출구가 서로 연통하도록 내부공간을 가지는 실린더조립체와, 실린더조립체의 내부공간을 흡입구와 토출구를 가지는 적어도 한 개 이상의 밀폐공간으로 구획하고 그 상하 양측면을 각 면의 중앙선을 중심으로 좌우 대칭되도록 음형지게 미끄럼홈부를 형성하여 상기 실린더조립체에 대해 상대회전운동을 하면서 각 밀폐공간내 유체를 이동시키는 구획판과, 구획판에 접촉한 상태에서 미끄러지면서 각 밀폐공간내 유체를 차단하여 압축되도록 평면상 대칭되게 형성하고 상기한 구획판의 미끄럼홈부에 접하는 면이 항상 선접촉하도록 그 축선을 중심으로 방사상 대칭지게 미끄럼돌부를 돌출 형성하는 적어도 한 개의 베인과, 베인을 탄력적으로 지지하여 그 베인이 구획판의 곡면을 따라 상하 왕복운동을 � ��도록 하는 베인스프링을 포함한 밀폐형 압축기의 가스누설 방지 장치를 제공한다. 이하, 본 발명에 의한 밀폐형 압축기의 가스누설 방지 장치를 첨부도면에 도시한 일실시예에 의거하여 상세하게 설명한다. 도 4는 본 발명 베인식 압축기의 압축기구부를 보인 종단면도이고, 도 5는 본 발명 베인식 압축기의 베인과 구획판을 분리하여 보인 사시도이며, 도 6은 본 발명 구획판과 베인을 정면에서 볼 때 간략히 보인 개략도이고, 도 7은 본 발명 베인의 정상상태를 보인 개략도이며, 도 8은 본 발명 베인의 비틀림상태를 보인 개략도이다. 이에 도시한 바와 같이 본 발명에 의한 베인식 압축기의 압축기구부는, 케이싱(1)의 내부에 고정 설치하는 실린더(2)와, 실린더(2)의 상하 양쪽 개구측을 복개하여 함께 실린더조립체를 이루는 상부 베어링플레이트(3A) 및 하부 베어링플레이트(3B)와, 전동기구부의 회전력을 전달하도록 양쪽 베어링플레이트(3A,3B)에 관통 결합하는 회전축(4)과, 일정 두께를 갖으며 상하 양측면이 곡면지는 원판 모양으로 형성하여 회전축(4)에 결합하고 실린더(2)의 내주면에 접촉한 상태에서 회전 가능하게 설치하여 상기 실린더(2)의 내부공간(V)을 제1 압축실(S1)과 제2 압축실(S2)로 구획하는 구획판(10)과, 구획판(5)의 상하 양측면에 압접하도록 설치하여 냉매가스의 이동을 차단하는 제1 베인(21) 및 제2 베인(22)과, 두 베인(21)(22)을 일괄적으로 탄력 지지하는 베인스프링(7)으� � 구성한다. 구획판(10)은 회전축(4)을 중심으로 하여 일정 두께를 갖는 원판 모양으로 형성하되 각각의 베인(21)(22)과 접하는 상하 양 측면은 측면에서 보면 볼록면을 갖는 볼록곡면부(r1)와 이 볼록곡면부(r1)와 180°의 위상차를 두고 오목면을 갖는 오목곡면부(r2)와 그 볼록곡면부(r1)와 오목곡면부(r2)를 연결하는 연결곡면부(r3)로 이루어진다. 또, 구획판(10)의 상하 양 측면은 도 5와 도 6에서와 같이 후술할 베인(21)(22)의 미끄럼돌부(21b)(22b)와 선접촉하도록 정면투영시 삼각형 단면 모양 또는 도면으로 제시하지는 않았으나 사다리 모양으로 미끄럼홈부(11a)를 형성한다. 미끄럼홈부(11a)는 구획판(10)의 폭방향 전체에 걸쳐 띠 형상으로 형성하는 동시에 미끄럼돌부(21b)(22b)와 상응하도록 상기한 폭방향에 대해 좌우 대칭되게 형성하는 것이 바람직하다. 제1,2 베인(21)(22)은 전체적으로는 일정 직경을 가지는 원기둥 모양으로 베인몸체(21a)(22a)를 형성하여 각 베어링플레이트(3A)(3B)에 구비한 베인슬롯(미도시)에 미끄러지게 삽입하는 것으로, 도 5와 도 6에 도시한 바와 같이 구획판(10)의 파형 곡면과 접촉하는 구획판 접촉면은 원추형 또는 도면으로 제시하지는 않았으나 절두원추형으로 미끄럼돌부(21b)(22b)를 형성한다. 미끄럼돌부(21b)(22b)는 도 6에서와 같이 상기한 미끄럼홈부(11a)에 상응하도록 각 베인몸체(21a)(22a)의 중앙선을 중심으로 할 때 방사상으로 대칭이 되도록 형성하는 것이 바람직하다. 도면중 종래와 동일한 부분에 대하여는 동일한 부호를 부여하였다. 도면중 미설명 부호인 21c 및 22c는 스프링 삽입홈, Ms는 고정자, Mr은 회전자이다. 상기와 같은 본 발명 밀폐형 압축기의 작용 효과는 다음과 같다. 즉, 전동기구부에 전원을 인가하여 회전축(4)이 회전하면, 이 회전축(4)에 결합한 구획판(10)이 실린더(2)의 내부공간(V)에서 회전하면서 흡입구(미부호)를 통해 제1 압축실(S1) 및 제2 압축실(S2)로 냉매가스를 번갈아 흡입하고, 이 냉매가스는 구획판(10)이 지속적으로 회전하는 과정에서 각각의 베인(21)(22)에 의해 압축되다가 각 압축실(S1)(S2)의 토출구(미도시)를 통해 번갈아 토출한다. 여기서, 도 7 및 도 8에서와 같이 제1 베인(21)과 제2 베인(22)의 좌우 양 측면은 실린더(2)의 내주면과 회전축(4)의 베어링부 외주면에 선접촉하는 반면 구획판 접촉면은 평평한 구획판(5)의 상하 양측면에 선접촉하여 구획판(5)과 상대운동하면서 제1 압축실(S1)과 제2 압축실(S2)의 용적을 가변하는데, 이때 각 베인(21)(22)의 상반부는 베인스프링(7)에 의해 지지되는 반면 하반부는 원심력에 의해 회전중심에서 먼 바깥쪽의 가압력이 안쪽의 가압력에 비해 상대적으로 커지면서 심한 뒤틀림 모멘트를 받는다. 이 모멘트에 의해 각 베인(21)(22)의 하반부가 뒤틀리게 되나 베인(21)(22)의 구획판 접촉면이 그 중앙선을 중심으로 방사상 대칭지게 미끄럼돌부(21b)(22b)로 형성되고 이에 대응하는 구획판(10)도 상기한 미끄럼돌부(21b)(22b)와 상응하는 미끄럼홈부(11a)가 형성됨에 따라 각 베인(21)(22)이 어느 방향으로 뒤틀리더라도 베인(21)(22)의 구획판 접촉면과 구획판(10)의 상하 양 측면은 항상 선접촉을 하면서 각각의 압축실(S1)(S2)을 밀폐시킬 수 있고, 이를 통해 베인(21)(22)과 구획판(10) 사이에 틈새가 발생하지 못하도록 하여 압축가스의 일부가 누설되는 것을 미연에 방지할 수 있다. 한편, 본 발명에 의한 구획판과 베인에 대한 변형예가 있는 경우는 다음과 같다. 즉, 전술한 일례에서는 구획판(10)의 상하 양 측면을 삼각형 또는 사다리꼴 모양으로 형성하고 이에 대응하는 베인(21)(22)의 구획판 접촉면을 각각 원추형 또는 절두원추형으로 형성하는 것이나, 본 변형예에서는 도 9에서와 같이 상기한 구획판(21)(22)의 상하 양 측면과 이에 대응하는 베인(21)(22)의 구획판 접촉면을 각각 구형과 원형 단면 모양으로 형성할 수 있다. 이 경우 꼭지점이 곡면으로 형성됨에 따라 양 부재 사이의 마멸과 소음 등을 보다 효과적으로 줄일 수 있다.
본 발명에 의한 밀폐형 압축기의 가스누설 방지 장치는, 구획판의 곡면에 접하는 베인의 접촉면을 그 베인의 중앙선을 중심으로 하여 방사상으로 대칭인 미끄럼돌부를 형성하는 반면 이에 대응하는 구획판의 곡면에는 그 곡면을 따라 상기한 미끄럼돌부가 선접촉하도록 미끄럼홈부를 형성함으로써, 베인이 미끄럼운동 중에 뒤틀리더라도 그 베인의 구획판 접촉면과 이에 대응하는 구획판의 곡면이 항상 선접촉할 수 있어 압축가스의 누설을 미연에 방지할 수 있다. |
