밀폐형 압축기{ENCLOSED COMPRESSOR}
본 발명은 구획판을 이용하여 실린더의 내부공간을 복수 개의 밀폐공간으로구획하는 밀폐형 압축기에 관한 것으로, 특히 별도의 지지수단 없이도 베인을 구획판에 항상 밀착시킬 수 있는 밀폐형 압축기에 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 성형하여 실린더(2)의 내부공간(V)을 제1 공간(S1) 및 제2 공간(S2)으로 구획하기 위하여 상하 양 측면에 각각 절곡점을 가지도록 정현파 모양으로 형성하는 구획판(5)과, 구획판(5)의 양면에 각각 하단 및 상단을 접촉하여 회전축(4)의 회전시 각각의 공간(S1)(S2)을 흡입영역 및 압축영역으로 구획하는 제1 베인(6A) 및 제2 베인(6B)과 , 각 베인(6A)(6B)을탄력 지지하는 제1 스프링 조립체(7A) 및 제2 스프링 조립체(7B)와, 상부베어링플레이트(3A)와 하부베어링플레이트(3B)의 외곽면에 설치하여 각 공간(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 갖는 원형으로 형성하되 측면으로 볼 때 볼록면을 갖는 볼록곡면부(r1)와 오목면을 갖는 오목곡면부(r2)와 그 볼록곡면부(r1)와 오목곡면부(r2)를 연결하는 연결곡면부(r3)로 이루어져 있다. 즉, 구획판은 전체적으로 정현파 형상의 파형 곡면으로 이루어져 그 볼록곡면부(r1)와 오목곡면부(r2)를 180°의 위상차로 형성하는 것이었다. 또, 구획판(5)은 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, 도 2에 도시한 바와 같이 일정 두께를 갖는 사각 모양으로 형성하고 구획판(5)의 파형 곡면과 접촉하는 구획판 접촉면(R1)은 일정 곡률을 갖는 라운딩면으로 형성하며 실린더의 내벽면과 접촉하는 외측면(R2)은 그 실린더(2)의 내측면과 선접촉하도록 볼록곡면으로 형성하는 반면 회전축(4)의 외주면에 접촉하는 내측면(F1)은 평면 또는 오목곡면(도면에선 평면)으로 형성하고있다. 제1,제2 스프링조립체(7A)(7B)는 상부베어링플레이트(3A)와 하부베어링플레이트(3B)에 체결 고정하는 제1 스프링지지대(7a) 및 제2 스프링지지대(7c)와, 각 스프링지지대(7a)(7c)에 결합하여 각각의 베인(6A)(6B)을 지지하는 제1 코일스프링(7b) 및 제2 코일스프링(7d)으로 이루어져 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 공간(S1)과 제2 공간(S2)의 용적을 가변하며, 이와 함께 상기한 실린더의 일측에 구비한 흡입관(SP)을 통해 새로운 냉매가스가 제1 공간(S1)과 제2 공간(S2)으로 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 토출구를 통해 번갈아 가면서 토출된다. 이때, 도 3에서와 같이 제1 베인(6A)과 제2 베인(6B)은 구획판(5)의 양 측면에 접촉함에 따라 그 구획판(5)이 회전을 할 때 상하 양방향으로 떠밀려 올라가나 이 각각의 베인(6A)(6B)이 모두 코일스프링(7b)(7d)에 의해 탄력적으로 지지됨에 따라 구획판(5)의 볼록곡면부(r1)를 지나 연결곡면부(r3) 그리고 오목곡면부(r2)와접촉할 때는 상기한 코일스프링(7b)(7d)에 의해 눌려 원위치로 복귀하는 것이었다. 그러나, 상기와 같은 종래 베인식 압축기에 있어서는, 각각의 베인(6A)(6B)이 항상 제위치를 유지하도록 하기 위하여는 앞서 언급한 바와 같이 제1,제2 스프링조립체(7A)(7B)를 구비하여야 하므로 부품수의 증가에 따른 제조비용의 상승과 아울러 조립공수의 증가와 조립작업의 복잡함으로 생산성이 낮아지는 문제점이 있었다. 또, 제1,제2 스프링조립체(7A)(7B)의 탄성이 약한 경우에는 각 베인(6A)(6B)의 반응속도가 느려져 압축가스의 누설의 발생할 수도 있고 반대로 각 스프링조립체(7A)(7B)의 탄성이 강한 경우에는 구획판(5)과의 과도한 압착으로 마찰손실이 발생할 수도 있었다.
본 발명은 상기와 같은 종래 베인식 압축기의 문제점을 감안하여 안출한 것으로, 베인을 지지하는 스프링조립체를 제거하고도 각각의 베인이 항상 구획판과의 접촉상태를 유지하도록 하여 부품수의 감축과 이에 따른 생산성의 향상을 기대할 수 있는 밀폐형 압축기를 제공하려는데 본 발명의 목적이 있다. 또, 각 베인이 구획판의 양측면에 항상 적절한 압착강도로 접촉할 수 있도록 하여 압축가스의 누설이나 마찰손실을 미연에 방지할 수 있는 밀폐형 압축기를 제공하려는데도 본 발명의 목적이 있다.
도 1은 종래 베인식 압축기의 압축기구부를 보인 종단면도. 도 2는 종래 베인식 압축기에서 베인의 일례를 보인 사시도. 도 3은 종래 베인식 압축기에서 베인의 상하 왕복운동을 보인 개략도. 도 4는 본 발명 베인식 압축기의 압축기구부를 보인 종단면도. 도 5 및 도 6는 본 발명 베인식 압축기에서 베인의 일례를 보인 사시도 및 분해 사시도. 도 7은 본 발명 베인식 압축기에서 베인의 상하 왕복운동을 보인 개략도. 도 8은 본 발명 베인식 압축기에서 베인의 변형예를 보인 사시도. ** 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 ** 20 : 구획판 30,130 : 베인 31,131 : 베인몸체 31a : 롤링부재수용홈 32 : 롤링부재 131a : 접촉유지부(자화부)
본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 흡입구와 토출구가 서로 연통하도록 내부공간을 가지는 실린더조립체와, 실린더조립체의 흡입구와 토출구를 각각 한 쌍으로 가지도록 내부공간을 복수 개의 밀폐공간으로 구획하여 상기 실린더조립체에 대해 상대회전운동을 하면서 각 밀폐공간내 유체를 이동시키는 구획판과, 구획판의 상하 양측면에 항상 접촉하여 미끄러지도록 자성(磁性)을 띤 접촉유지부를 구비함과 아울러 실린더조립체에 상하 왕복운동할 수 있도록 결합하여 상기한 실린더조립체의 각 밀폐공간내 유체의 유동을 차단함으로써 유체가 압축되도록 하는 복수 개의 베인을 포함한 밀폐형 압축기를 제공한다. 이하, 본 발명에 의한 밀폐형 압축기를 첨부도면에 도시한 일실시예에 의거하여 상세하게 설명한다. 도 4는 본 발명 베인식 압축기의 압축기구부를 보인 종단면도이고, 도 5 및 도 6는 본 발명 베인식 압축기에서 베인의 일례를 보인 사시도 및 분해 사시도이며, 도 7은 본 발명 베인식 압축기에서 베인의 상하 왕복운동을 보인 개략도이다. 이에 도시한 바와 같이 본 발명에 의한 베인식 압축기의 압축기구부는 케이싱(1)의 내부에 고정 설치하는 실린더조립체(10)와, 실린더조립체(10)에 회전 가능하게 설치하여 상기 실린더조립체(10)의 내부공간(V)을 밀폐공간인 제1 공간(S1)과 제2 공간(S2)으로 구획하는 구획판(20)과, 구획판(20)의 상하 양측면에 압접하도록 설치하여 냉매가스의 이동을 차단하는 제1 베인(30)과 제2 베인(30)으로 구성한다. 실린더조립체(10)는 환형으로 형성하여 그 일측에는 양쪽 공간(S1)(S2)에 함께 연통하도록 한 개의 흡입구(11a)를 형성하는 실린더(11)와, 실린더(11)의 상하 양측면에 고정 설치하여 실린더(11)와 함께 내부공간(V)을 형성하는 상부베어링플레이트(12) 및 하부베어링플레이트(13)로 이루어진다. 구획판(20)은 회전축(4)을 중심으로 하여 일정 두께를 갖는 원형으로 형성하되 측면으로 볼 때 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. 제1,2 베인(30)(30)은 전체적으로는 일정 두께를 갖는 사각 모양으로 베인몸체(31)(31)를 형성하되 별도의 탄성부재 없이도 항상 구획판(20)에 접촉할 수 있도록 그 구획판(20)의 파형 곡면과 접하는 베인몸체(31)(31)의 구획판 접촉면 쪽에는 자성(磁性)을 가지는 롤링부재(32)(32)를 삽입 결합하여 이루어진다. 이를 위해 각 베인몸체(31)(31)의 하단에는 측면 투영시 원호형 단면 형상으로 된 롤링부재수용홈(31a)(31a)을 폭방향으로 횡단하여 형성하되, 롤링부재수용홈(31a)(31a)의 중심은 각 베인몸체(31)(31)의 하단 보다 높은 위치, 즉 하단 안쪽에 형성하는 것이 바람직하다. 또, 롤링부재(32)(32)는 측면투영시 진원형 단면 형상으로 형성하되 그 직경은 롤링부재수용홈(31a)(31a)의 내경과 동일하게 형성하여 상기한 롤링부재수용홈(31a)(31a)에 압입하거나 또는 롤링부재수용홈(31a)(31a)의 내경 보다 작게 형성하여 회전 가능하게 결합할 수도 있다. 한편, 각각의 베인(30,30)은 베인몸체(31)(31) 전체를 자성체로 형성하거나 또는 도 8에서와 같이 각 베인(130)을 구획판(20)에 접하는 베인몸체(131)의 구획판 접촉면 쪽을 자화시켜 접촉유지부(131a)를 형성할 수도 있다. 도면중 종래와 동일한 부분에 대하여는 동일한 부호를 부여하였다. 도면중 미설명 부호인 F1은 회전축 접촉면, R1은 구획판 접촉면, R2는 실린더 접촉면, SP는 흡입관이다. 상기와 같은 본 발명 밀폐형 압축기의 작용효과는 다음과 같다. 즉, 전동기구부에 전원을 인가하여 회전자(Mr)와 회전축(4)이 회전하면, 이 회전축(4)에 결합한 구획판(20)이 실린더(11)의 내부공간(V)에서 회전하면서 흡입구(11a)를 통해 제1 공간(S1) 및 제2 공간(S2)으로 냉매가스를 번갈아 흡입하고, 이 냉매가스는 구획판(20)이 지속적으로 회전하는 과정에서 각각의 베인(30)(30)에 의해 압축되다가 각 공간(S1)(S2)의 토출구(미도시)를 통해 번갈아 토출한다. 여기서, 각각의 베인(30)(30)은 구획판(20)이 회전을 할 때 그 구획판(20)의 오목곡면부(r2)와 연결곡면부 그리고 볼록곡면부(r1)를 연속으로 지나면서 축방향으로 상하 왕복운동을 하게 되는데, 이때 구획판(20)의 파형 곡면에 접하는 각 베인몸체(31)(31)의 구획판 접촉면 쪽에는 도 5 및 도 6에서와 같이 자성을 띠는 롤링부재(32)(32)를 압입 또는 회전 가능하게 삽입하거나 또는 도 8에서와 같이 상기한 베인몸체(131)의 구획판 접촉면(R1) 또는 베인몸체(31)(31) 전체를 자화시켜 접촉유지부(131a)를 형성함으로써 도 7과 같이 이 롤링부재(32)나 베인몸체(31)(131)가 자력에 의해 상기한 구획판(20)의 파형 곡면과 항상 밀착한 상태를 유지하거나 설사 베인몸체(31)(31)의 관성에 의해 구획판(20)과 이격된다 할지라도 상기한 자력으로 인해 그 간격을 최소로 줄이면서 상하로 � �복운동을 하게 된다. 이렇게 하여, 베인의 상측에 별도의 탄성부재를 구비하지 않고도 각각의 베인이 구획판에 항상 밀착하거나 이격되더라도 순간적으로 다시 밀착한 상태에서 상하로 왕복운동을 할 수 있으므로 상기한 탄성부재를 필요로 할 때에 비해 부품수를 줄일 수 있고 이에 따라 생산비용은 줄이면서 조립공수의 감축으로 생산성을 향상할 수 있다. 또, 각 베인이 구획판의 양측면에 항상 적절한 압착강도로 접촉상태를 유지할 수 있어 각 베인과 구획판 사이의 이격으로 인한 압축가스의 누설이나 과도한 밀착으로 인한 마찰손실을 미연에 방지할 수 있다.
본 발명에 의한 밀폐형 압축기는, 베인에 자성체를 부가하거나 그 자체를 자성체로 구성함으로써, 별도의 탄성부재를 구비하지 않고도 구획판에 항상 밀착할 수 있으므로 부품수의 감축과 이로 인한 생산비용의 절감과 아울러 생산성의 향상을 기대할 수 있다. 또, 베인이 구획판에 적정한 압착강도로 접촉할 수 있어 압축가스의 누설이나 마찰손실을 미연에 방지할 수 있다. |
