KR20140098692A

KR20140098692A - 베인 로터리 압축기

Info

Publication number: KR20140098692A
Application number: KR1020140010064A
Authority: KR
Inventors: 곽정명; 임권수; 홍선주
Original assignee: 한라비스테온공조 주식회사
Priority date: 2013-01-31
Filing date: 2014-01-28
Publication date: 2014-08-08
Also published as: KR101964585B1

Abstract

본 발명은 로터의 외주면에 복수 개의 곡면 날개 타입 베인이 회동 가능하게 구비되는 베인 로터리 압축기에 관한 것으로, 본 발명의 일실시예에 의하면, 베인의 선단부에 접촉지지부가 형성되어 실린더의 중공 내주면에 계속 접촉됨으로써, 종래 베인의 급격한 전개시 발생되는 타격 소음을 방지할 수 있는 베인 로터리 압축기가 제공된다.

Description

베인 로터리 압축기{VANE ROTARY COMPRESSOR}

본 발명은 로터 회전시 압축실의 체적이 감소되면서 냉매 등의 유체가 압축되는 베인 로터리 압축기에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 로터의 외주면에 복수 개의 곡면 날개 타입 베인이 회동 가능하게 구비되는 베인 로터리 압축기에 관한 것이다.

베인 로터리 압축기는 공기조화기 등에 사용되며, 냉매 등의 유체를 압축하여 외부로 공급한다.

도 1은 일본공개특허 특개2010-31759(특허문헌 1)에 개시된 종래의 베인 로터리 압축기를 개략적으로 도시한 단면도이고, 도 2는 도 1의 A-A선 단면도이다.

도 1에 도시한 바와 같이, 종래의 베인 로터리 압축기(10)는 리어 하우징(11)과 프론트 하우징(12)으로 구성되는 하우징(H)이 외관을 이루며, 리어 하우징(11)의 내부에는 원통 형상의 실린더(13)가 수용된다.

이때, 실린더(13)의 내주면은 도 2에 도시된 바와 같이 타원 단면 형상으로 이루어진다.

또한, 리어 하우징(11)의 내부에 있어서, 실린더(13)의 전방에는 프론트 커버(14)가 결합되고, 실린더(13)의 후방에는 리어 커버(15)가 결합되며, 실린더(13)의 외주면과, 이와 대향하는 리어 하우징(11)의 내주면, 프론트 커버(14), 및 리어 커버(15) 사이에 토출공간(Da)이 형성된다.

프론트 커버(14) 및 리어 커버(15)에는 회전축(17)이 실린더(13)를 관통하여 회전 가능하게 설치되며, 회전축(17)에는 원통 형상의 로터(18)가 결합되어 회전축(17)의 회전시 회전축(17)과 함께 실린더(13) 내에서 회전하게 된다.

이때, 도 2에 도시된 바와 같이, 로터(18)의 외주면에는 방사상으로 다수의 슬롯(18a)이 형성되고, 각각의 슬롯(18a)에는 직선 타입의 베인(20)이 슬라이드 이동 가능하게 수용되며, 슬롯(18a) 내에는 윤활유가 공급된다.

그리고, 회전축(17)의 회전에 의해 로터(18)가 회전하게 되면, 베인(20)의 선단부가 슬롯(18a)의 외측으로 돌출되어 실린더(13)의 내주면에 밀착되며, 이에 따라 로터(18)의 외주면과, 실린더(13)의 내주면, 및 서로 인접하는 한 쌍의 베인(20)과, 실린더(13)와 대향하는 프론트 커버(14)의 대향면(14a), 및 리어 커버(15)의 대향면(15a)으로 이루어지는 압축실(21)이 복수 개 구획 형성된다.

여기서, 베인 로터리 압축기의 경우, 로터(18)의 회전방향에 따라 압축실(21)의 체적이 확대되는 행정이 흡입행정이며, 압축실(21)의 체적이 감소되는 행정이 압축행정이 된다.

또한, 도 1에 도시된 바와 같이, 프론트 하우징(12)의 상부에는 흡입포트(24)가 형성되고, 이 흡입포트(24)와 연통되는 흡입공간(Sa)이 프론트 하우징(12)의 내부에 형성된다.

그리고, 프론트 커버(14)에는 흡입공간(Sa)과 연통되는 흡입구(14b)가 형성되며, 흡입구(14b)와 연통하는 흡입통로(13b)가 실린더(13)의 축방향으로 관통 형성된다.

아울러, 도 2에 도시된 바와 같이, 실린더(13)의 외주면 양측에는 내측으로 함몰된 토출실(13d)이 형성되고, 이들 한 쌍의 토출실(13d)은 토출공(13a)에 의해 압축실(21)과 연통되며, 토출공간(Da)의 일부를 형성한다.

또한, 리어 하우징(11)에는 리어 커버(15)에 의해 구획되며 압축된 냉매가 유입되는 고압실(30)이 형성된다. 즉, 리어 하우징(11)의 내부는 리어 커버(15)에 의해 토출공간(Da)과 고압실(30)로 구획된다. 이때, 한 쌍의 토출실(13d) 중 어느 하나에는 고압실(30)과 연통되는 토출구(15e)가 형성된다.

따라서, 회전축(17) 회전시 로터(18)와 베인(20)이 회전하면, 냉매가 흡입공간(Sa)으로부터 흡입구(14b) 및 흡입통로(13b)를 거쳐 각각의 압축실(21)로 흡입되며, 압축실(21)의 체적감소에 따라 압축된 냉매는 토출공(13a)을 통해 토출실(13d)로 토출되어, 토출구(15e)를 통해 고압실(30)로 유입되고, 배출포트(31)를 통해 외부로 공급된다.

한편, 고압실(30)에는 고압실(30)로 유입된 압축냉매에서 윤활유를 분리하기 위한 유분리기(40)가 구비되는데, 케이스(41)의 상부에 유분리 파이프(43)가 설치되고, 유분리 파이프(43)의 하부에는 분리된 오일이 떨어지는 유분리실(42)이 형성되며, 유분리실(42)의 오일은 오일통로(41b)를 통해 고압실(30) 하부에 형성되는 오일저장실(32)로 흘러내리게 된다.

오일저장실(32)에 저장된 오일은 오일공급통로(15d)를 통해 회전축(17)의 후단을 지지하는 부시(bush)의 윤활공간을 거쳐 리어 커버(15)와 로터(18)의 습동면을 윤활하게 되며, 토출공간(Da)과 고압실(30)의 압력차에 의해 오일리턴홈(45)을 통해 다시 토출구(15e)로 유입된다.

그런데, 전술한 종래의 베인 로터리 압축기(10)와 같이 직선 타입의 베인(20)이 적용되는 경우, 베인(20)이 슬롯(18a)을 따라 로터(18)의 외측으로 출몰되게 구성되므로, 베인(20)의 선단부가 실린더(13)의 내주면에 충돌하면서 타격 소음이 발생되는 문제가 있다.

도 3은 일본공개특허 특개2002-130169(특허문헌 2)에 개시된 곡면 날개 타입의 베인 로터리 압축기를 개략적으로 도시한 단면도이다.

도 3에 도시된 베인 로터리 압축기는 원통형의 실린더(1)와 로터(2) 및 그 구동축(3)을 포함한다. 이때, 실린더(1)는 흡입구(1A) 및 토출구(1B)를 구비하며, 로터(2)는 실린더(1) 내에 편심 설치된다.

로터(2)의 외주면에는 복수의 곡면 날개 타입의 베인(4)이 구비되어 실린더(1)와 로터(2) 사이에 복수 개의 압축실(6)을 구획 형성하며, 베인(4)의 일측은 힌지핀(5)에 의해 로터(2)의 외주면에 힌지 결합된다.

그런데, 베인(4)이 토출구(1B)를 지나서 압축행정이 종료된 시점부터, 흡입구(1A)를 지나면서 흡입행정이 시작되는 시점까지, 로터(2)가 소정 각도 회전하는 동안, 도 3의 확대도에 도시된 바와 같이 베인(4)의 등부가 실린더(1)의 내주면에 의해 로터(2) 방향으로 가압되며, 이때 베인(4)의 선단부는 실린더(1)의 내주면으로부터 이격되어 있다.

이후, 로터(2) 회전에 의해 로터(2)의 외주면과 실린더(1) 내주면 사이 간격이 벌어짐에 따라 베인(4)의 등부를 가압하던 힘이 순간적으로 제거되면, 베인(4)이 로터(2)로부터 회동하여 펼쳐지면서 베인(4)의 선단부가 실린더(1) 내주면에 접촉하게 된다.

이때, 로터(2)의 고속회전시 베인(4)의 회전 관성 모멘트 증가로 인해, 로터(2)에 접혀있던 베인(4)이 실린더(1) 내주면 방향으로 펼쳐지는 과정에서, 베인(4)의 선단부가 실린더(1) 내주면을 타격하는 타격 소음을 유발하게 된다.

또한, 흡입행정의 초기에는 베인(4)의 등부가 실린더(1) 내주면에 접촉하고 있다가, 흡입행정이 어느 정도 진행된 후에야 베인(4)이 로터(2)로부터 급격히 전개되어 나와 그 선단부가 실린더(1) 내주면에 지지되므로, 압축실(6)의 체적 팽창이 원활하게 이루어지지 못하여 흡입유량이 저하되는 결과를 초래하게 된다.

JP

2010-031759

A (2010.02.12)

JP

2002-130169

A (2002.05.09)

본 발명은 상술한 바와 같은 곡면 날개 타입 베인 압축기의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 압축기의 고속 작동시 베인에 의한 타격음 발생과 흡입행정시 흡입유량 감소를 방지할 수 있는 베인 로터리 압축기의 제공을 목적으로 한다.

본 발명의 바람직한 일실시예에 의하면, 일측에 흡입구가 형성되는 중공 형상의 실린더; 상기 중공 내에 설치되어, 구동원의 동력을 전달받아 회전하는 로터; 및 상기 로터의 외주면 일측에 일단이 힌지 결합되어 상기 실린더의 내주면 방향으로 회동하는 베인;을 포함하며, 상기 베인은, 상기 로터의 회전에 의해 가변되는 베인의 전체 작동구간에서, 상기 베인의 선단부가 상기 실린더 내주면과의 접촉을 계속 유지하도록 하는 접촉지지부를 구비한 것을 특징으로 하는 베인 로터리 압축기가 제공된다.

여기서, 상기 베인은 상기 로터의 외주면 일측에 힌지 결합되는 힌지부와, 상기 힌지부의 일측에서 연장 형성되는 날개부를 포함하며, 상기 접촉지지부는 상기 날개부의 끝단에 상기 날개부의 폭보다 큰 폭으로 형성된다.

이때, 상기 날개부는 상기 힌지부와 상기 접촉지지부가 동시에 내접하는 가상원의 내측 영역에 형성된다.

또한, 상기 베인의 선단부가 상기 로터에 밀착될 때, 상기 날개부가 상기 로터의 둘레를 따라 형성되는 가상원의 내측 영역에 배치된다.

이때, 상기 베인의 선단부가 상기 로터에 수용되도록, 상기 로터의 외주면 일측에 상기 베인의 내측면 형상과 대응되는 형상의 수용홈이 형성된다.

또한, 상기 베인은 상기 로터의 원주방향으로 서로 이격하여 복수 개 형성된다.

아울러, 상기 실린더의 중공 내주면은 단면상 원주방향을 따라 인벌류트 곡선 형태로 이루어질 수 있다.

한편, 일측에 흡입구가 형성되는 중공 형상의 실린더; 상기 중공 내에 설치되어, 구동원의 동력을 전달받아 회전하는 로터; 및 상기 로터의 외주면 일측에 힌지부가 힌지 결합되고, 상기 힌지부의 일측에서 연장 형성되는 날개부가 상기 실린더의 내주면 방향으로 회동하는 베인;을 포함하며, 상기 로터 회전시 상기 실린더 내주면과의 접촉이 계속 유지되도록, 상기 베인의 날개부 끝단에 접촉지지부가 형성되는 것을 특징으로 하는 베인 로터리 압축기가 제공된다.

이때, 상기 접촉지지부는 상기 날개부의 폭보다 더 큰 폭을 가지도록 확장 형성된다.

또한, 상기 날개부의 외측 테두리가, 상기 힌지부와 상기 접촉지지부가 동시에 내접하는 가상원의 내측으로 요입 형성된다.

이때, 상기 접촉지지부의 테두리 일측이 외측으로 돌출 형성될 수 있다.

또한, 상기 베인을 수용하도록, 상기 로터의 외주면 일측에 상기 베인의 내측면 형상과 대응되는 형상의 수용홈이 형성된다.

또한, 상기 접촉지지부가 상기 수용홈에 수용되었을 때, 상기 실린더의 내주면과 상기 날개부 사이에 간극이 형성된다.

한편, 일측에 흡입구가 형성되는 중공 형상의 실린더; 상기 중공 내에 설치되어, 구동원의 동력을 전달받아 회전하는 로터; 및 상기 로터의 외주면 일측에 일단이 힌지 결합되어 상기 실린더의 내주면 방향으로 선단부가 회동하는 베인;을 포함하고, 상기 베인은, 상기 로터의 외주면 일측에 힌지 결합되는 힌지부와, 상기 힌지부의 일측에서 연장 형성되는 날개부와, 상기 날개부의 끝단에서 상기 날개부 보다 큰 폭으로 확장 형성되어 상기 실린더의 내주면과 접촉하는 접촉지지부를 포함하며, 상기 로터의 회전에 의해 가변되는 베인의 전체 작동구간에서, 상기 접촉지지부는 상기 실린더의 내주면과 계속 접촉하고, 상기 날개부는 상기 실린더의 내주면으로부터 계속 이격하는 것을 특징으로 하는 베인 로터리 압축기가 제공된다.

이때, 상기 날개부의 외측 테두리가, 상기 힌지부와 상기 접촉지지부가 동시에 내접하는 가상원의 내측으로 요입 형성된다.

또한, 상기 접촉지지부의 일측이 상기 실린더의 내주면 방향으로 돌출 형성될 수 있다.

또한, 압축행정 종료시, 상기 실린더의 내주면과 상기 날개부 사이에 간극이 형성된다.

또한, 압축행정 종료시, 상기 날개부의 외측 테두리가 상기 로터의 외경을 따라 형성되는 가상원의 내측 영역에 배치된다.

본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 베인 로터리 압축기에 의하면, 곡면 날개 타입 베인의 선단부에 접촉지지부가 확장 형성되고, 이 접촉지지부가 로터 회전시 항상 실린더의 내주면에 지지됨에 따라, 압축행정으로부터 흡입행정 전환시 베인에 의해 타격 소음이 발생되는 것을 방지할 수 있다.

또한, 흡입행정시 압축실의 체적 팽창이 원활하게 진행되므로, 흡입유량의 저하를 방지할 수 있다.

도 1은 종래의 베인 로터리 압축기를 개략적으로 도시한 종단면도.
도 2는 도 1의 A-A선 단면도.
도 3은 종래의 곡면 날개 타입 베인 로터리 압축기의 단면도.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 베인 로터리 압축기의 종단면도.
도 5는 도 4의 B-B선 단면도.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 곡면 날개 타입 베인을 도시한 개략도.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 곡면 날개 타입 베인이 로터의 수용홈에 수용된 예를 도시한 개략도.
도 8은 종래의 곡면 날개 타입 베인의 실린더 내주면 접점 구간을 도시한 개략도.
도 9는 본 발명의 일실시예에 따른 곡면 날개 타입 베인의 실린더 내주면 접점 구간을 도시한 개략도.
도 10은 본 발명의 다른 실시예에 따른 베인 로터리 압축기의 개략도.
도 11은 본 발명의 또 다른 실시예에 따라 실린더 내주면이 인벌류트 곡선 형태인 예를 도시한 개략 단면도.

이하, 본 발명의 일실시예에 따른 베인 로터리 압축기의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 설명하기로 한다. 이 과정에서 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있다.

또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 그러므로, 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 하여 내려져야 할 것이다.

아울러, 아래의 실시예는 본 발명의 권리범위를 한정하는 것이 아니라 본 발명의 청구범위에 제시된 구성요소의 예시적인 사항에 불과하며, 본 발명의 명세서 전반에 걸친 기술사상에 포함되고 청구범위의 구성요소에서 균등물로서 치환 가능한 구성요소를 포함하는 실시예는 본 발명의 권리범위에 포함될 수 있다.

또한, 이하의 실시예는, 베인 로터리 압축기의 외관이 하우징과 제2헤드부의 결합에 의해 이루어지고, 하우징 내에 실린더가 수용된 예를 설명하고 있으나, 본 발명은 이러한 베인 로터리 압축기의 외관을 이루는 하우징과 헤드부 및 실린더의 결합관계에 의해 한정되지 않음을 미리 밝혀둔다.

실시예

도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 베인 로터리 압축기의 종단면도이다.

도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 베인 로터리 압축기(이하, '압축기')(100)는, 하우징(110)과 제2헤드부(114)의 결합에 의해 압축기(100)의 전체적인 외관이 형성될 수 있다.

여기서, 하우징(110)은, 내부에 공간부(111)가 형성되는 실린더부(112)와, 실린더부(112)의 축방향 전방에서 실린더부(112)와 일체로 형성되어 공간부(111)의 전방을 폐쇄하는 제1헤드부(113)를 포함하며, 공간부(111)에는 중공 형태의 실린더(200)가 장착된다.

이때, 실린더(200) 내부에는 구동원의 동력에 의해 회전하는 회전 샤프트(310)와, 회전 샤프트(310)의 회전력을 전달받아 회전 샤프트(310)와 함께 회전하는 로터(300)와, 로터(300)의 외주면에 로터(300)의 반경 방향으로 회동 가능하게 힌지 결합되는 복수의 베인(400)이 장착된다.

또한, 하우징(110)의 축방향 후방에는 제2헤드부(114)가 결합되어 공간부(111)의 후방을 폐쇄한다.

한편, 하우징(110)의 제1헤드부(113) 외주면에는 외부로부터 냉매를 흡입하는 흡입포트(미도시)와, 실린더(200) 내에서 압축된 고압의 냉매를 외부로 토출하는 토출포트(미도시)가 원주방향으로 서로 이격하여 구비된다.

이때, 제1헤드부(113)의 전방 중앙에는 전자클러치(미도시)의 풀리(500)가 결합되도록, 풀리결합부(510)가 연장 형성된다.

도 5는 도 4의 B-B선 단면도이다.

도 5에 도시된 바와 같이, 실린더(200)의 중공은 회전 샤프트(310)가 설치되는 실린더(200)의 중심에서 일측으로 약간 편심되어 형성되며, 이 중공에 베인(400)을 가진 로터(300)가 삽입 장착됨으로써, 실린더(200)의 중공은 유입된 냉매가 로터(300) 회전에 의해 압축되는 압축공간을 이루게 된다.

이때, 실린더(200)의 일측에는 흡입홀(210)이 형성되는데, 이 흡입홀(210)의 일측은 제1헤드부(113)의 흡입포트와 연통되고, 타측은 실린더(200) 내 압축공간으로 연통되는 흡입구(211)와 연통되어, 외부로부터 흡입포트를 통해 흡입된 냉매가 실린더(200)의 흡입홀(210)과 흡입구(211)를 거쳐 압축공간인 실린더(200)의 중공으로 유입된다.

또한, 실린더(200)의 외주면 일측에는 압축된 고압의 냉매가 토출되는 토출부(220)가 함몰 형성되고, 이 토출부(220)의 일측에는 후술하는 압축실(230)과 연통되는 복수의 토출구(221)가 관통 형성되며, 토출부(220)의 타측에는 고압의 냉매를 토출포트 방향으로 안내하는 가이드 유로(미도시)가 형성된다.

로터(300)는 구동모터(미도시), 혹은 엔진벨트(미도시)에 의해 구동되는 클러치(미도시)와 연결된 회전 샤프트(310)에 결합되어 회전 샤프트(310)와 함께 축회전한다.

이때, 회전 샤프트(310)는 실린더(200)의 중심 축선을 따라 장착되며, 따라서 로터(300)는 실린더(200) 중공의 중심으로부터 일측으로 약간 벗어나, 실린더(200) 중공 내 편심된 위치에서 회전하게 된다.

또한, 로터(300)의 외주면에는 곡면 날개 타입의 베인(400)이 서로 이격하여 복수 개 힌지 결합된다. 이때, 베인(400)의 일측은 로터(300)의 외주면 슬롯(320)에 힌지 결합되며, 로터(300) 회전시 베인(400)의 타측 선단부가 원심력과 냉매의 압력에 의해 실린더(200)의 내주면 방향으로 회동하여 압축공간을 다수의 압축실(230)로 구획한다.

즉, 인접하는 한 쌍의 베인(400)과, 로터(300)의 외주면, 및 실린더(200)의 내주면으로 이루어지는 공간에 의해 각각의 압축실(230)이 형성되는 것이다.

로터(300) 회전시 베인(400)의 선단부는 실린더(200)의 중공 내주면을 따라 로터(300)의 회전방향으로 함께 회전하며, 로터(300)가 중공 내에 편심하여 위치함에 따라, 로터(300) 회전시 로터(300)의 외주면과 중공 내주면 사이의 간격이 점점 좁아지면서 압축실(230)의 체적이 감소하고, 압축실(230)에 갇힌 냉매가 압축된다.

여기서 베인(400)은, 로터(300)의 외주면 일측에 힌지 결합되는 힌지부(410)와, 힌지부(410)의 일측으로부터 만곡지게 형성되는 날개부(420)와, 날개부(420)의 끝단에서 폭이 확장 형성되는 접촉지지부(430)를 포함한다.

이때, 압축행정에서 압축실의 체적 감소를 최대로 하기 위해, 로터(300)의 외주면 일측이 실린더(200) 중공 내주면에 접촉하게끔 편심 배치된다.

이에 따라, 로터(300)의 외주면에는, 베인(400)의 날개부(420)를 수용하는 수용홈(330)이 베인(400)의 개수에 대응하여 원주방향으로 복수 개 형성되는데, 이때 수용홈(330)은, 베인(400)의 날개부(420)를 수용하는 날개부 수용홈(331)과, 베인(400)의 접촉지지부(430)를 수용하는 접촉지지부 수용홈(332)을 포함한다.

베인(400)의 힌지부(410)는 로터(300)의 외주면 일측에 힌지 결합되는 것으로, 로터(300)의 외주면 일측에 형성된 원호 단면 형태의 슬롯(320)에 원형 단면 형태의 힌지부(410)가 회전 가능하게 결합되며 이때, 힌지부(410)가 로터(300)의 반경방향 외측으로 이탈되지 않게끔 하는 것이 바람직하다.

베인(400)의 날개부(420)는 힌지부(410)의 일측에서 실린더(200)의 중공 내주면 방향으로 만곡지게 연장 형성되며, 날개부(420)의 끝단에 접촉지지부(430)가 형성된다. 이때, 접촉지지부(430)의 일측에는 날개부(420)의 외측 방향으로 곡면이 돌출 형성되어, 로터(300) 회전시 이 곡면이 항상 실린더(200)의 중공 내주면에 접촉된 상태를 유지하게 되며, 따라서 베인(400)이 수용홈(330)으로부터 급격히 전개되는 과정에서 발생되는 타격 소음을 방지할 수 있다.

도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 곡면 날개 타입 베인을 도시한 개략도이고, 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 곡면 날개 타입 베인이 로터의 수용홈에 수용된 예를 도시한 개략도이다.

베인(400)의 접촉지지부(430)가 항상 실린더(200)의 중공 내주면에 접촉된 상태를 유지할 수 있도록 하기 위해, 접촉지지부(430)는 날개부(420)의 끝단에서 날개부(420)의 폭(w1)보다 큰 폭(w2)으로 확장 형성된다.

이때, 도 6에 도시된 바와 같이, 날개부(420)는 힌지부(410)와 접촉지지부(430)가 동시에 내접하는 가상원(C1,C2,C3)의 내측에 형성된다. 즉, 실린더(200)의 중공 내주면과 대향하는 날개부(420)의 외측 테두리가, 힌지부(410)와 접촉지지부(430)가 동시에 내접하는 가상원(C1,C2,C3)의 내측으로 요입 형성되는 것이다.

일 예로서, 힌지부(410)와 접촉지지부(430)를 연결하는 날개부(420)의 외측 테두리가 동일 곡률의 곡선(예컨대, 힌지부(410)와 접촉지지부(430) 사이 C3의 일부 구간)을 이루도록 형성한 후, 날개부(420)의 외측 테두리에 살빼기부(440)를 형성함으로써, 도 6에 도시된 바와 같은 날개부(420)를 형성할 수 있다.

아울러, 도 7에 도시된 바와 같이, 베인(400)이 로터(300)의 수용홈(330)에 완전히 접혀졌을 때(예컨대, 압축행정 종료시), 날개부(420)는 로터(300)의 외주면 둘레를 따라 형성되는 가상원(R)의 내측 영역에 배치된다.

즉, 베인(400)의 선단부가 로터(300)의 외주면에 밀착되었을 때, 로터(300) 중심으로부터 날개부(420) 외측 테두리까지의 반경(r1)이 힌지부(410)와 접촉지지부(430)의 반경(r2)보다 더 작게 형성된다. 이때, 실린더(200)의 중공 내주면과 날개부(420)의 외측 테두리 사이에는 간극이 형성된다.

이에 따라, 로터(300) 회전시 베인(400)은 접촉지지부(430)가 실린더(200)의 중공 내주면에 접촉되거나, 접촉지지부(430)와 힌지부(410)가 동시에 실린더(200)의 중공 내주면에 접촉될 뿐, 날개부(420)는 실린더(200)의 내주면으로부터 항상 이격하게 된다.

도 8은 종래의 곡면 날개 타입 베인의 실린더 내주면 접점 구간을 도시한 개략도이고, 도 9는 본 발명의 일실시예에 따른 곡면 날개 타입 베인의 실린더 내주면 접점 구간을 도시한 개략도이다.

도 8에 도시된 바와 같이 접촉지지부(430)가 없는 종래의 경우에는, 베인(4, 도 3 참조)의 날개부 전체 길이에 걸친 접촉구간(α)이 실린더(1, 도 3 참조)의 중공 내주면에 가압된다.

즉, 압축행정이 진행되는 동안 실린더(1)와 접촉하는 베인(4)의 접점이 E에서 D로 점차 이동하며, 압축행정 종료시에는 베인(4)이 로터(2, 도 3 참조)의 외주면에 밀착된다.

이후, 압축행정에서 흡입행정으로 전환되면 접점이 D에서 E로 급속히 이동하게 되며, 베인(4)이 로터(2) 외측으로 급격히 전개되어 그 선단부가 실린더(1) 내주면에 충돌하는 과정에서 타격음이 발생되었다.

그러나, 본 발명의 일실시예에 의하면, 날개부(420)와 실린더(200) 중공 내주면의 접촉구간이 없어지고, 도 9에 도시된 바와 같이 접촉지지부(430) 일측의 접촉구간(β)이 계속하여 중공 내주면(l)에 접촉한 상태를 유지하게 되므로, 베인(400)의 급격한 전개에 의한 타격음 발생이 방지된다.

또한, 접촉지지부(430)가 압축 종료 지점을 지나면, 수용홈(330)에 완전히 수용되었던 베인이 수용홈(330) 외측으로 즉시 전개되어 압축실(230)의 체적 팽창이 원활하게 이루어지므로, 종래 베인(400)의 전개 지연과 흡입행정 중 급격한 전개로 인한 흡입유량 감소 문제를 방지할 수 있게 된다.

도 10은 본 발명의 다른 실시예에 따른 베인 로터리 압축기의 개략도이다. 본 발명의 다른 실시예에 따른 베인 로터리 압축기는 전술한 실시예와 전체적으로 구성이 유사하며 다만, 베인(400') 선단부의 접촉지지부(430')가 실린더(200) 중공 내주면 방향으로 돌출 형성된다는 점에서 차이가 있다.

따라서, 전술한 실시예와 동일한 기능을 하는 동일 구성에 대하여는 동일 도면부호를 부여하고, 중복 설명은 생략하기로 한다.

전술한 실시예의 베인(400)은, 날개부(420)의 끝단에서 실린더(200) 중공 내주면 방향으로 접촉지지부(430)의 외측 테두리가 돌출 형성되고, 로터(300)의 외주면 방향으로 접촉지지부(430)의 내측 테두리가 돌출 형성되어, 접촉지지부(430)의 폭이 날개부(420)의 폭보다 큰 형태로 형성된다.

반면에, 도 10에 도시된 본 발명의 다른 실시예에 따른 베인(400')의 경우, 접촉지지부(430') 외측 테두리의 일측이 실린더(200) 중공 내주면 방향으로 돌출 형성되지만, 접촉지지부(430')의 내측 테두리는 날개부(420)의 내측 테두리가 연장된 형태로 형성된다. 이때, 접촉지지부(430')의 외측 테두리가 돌출되는 형태 및 돌출 폭과 길이 등의 규격이 필요에 따라 다양하게 선택될 수 있음은 물론이다.

도 11은 본 발명의 또 다른 실시예에 따라 실린더 내주면이 인벌류트 곡선 형태인 예를 도시한 개략 단면도이다.

도 11에 도시된 본 발명의 또 다른 실시예는, 전술한 실시예들과 동일한 구성의 베인들(400,400')이 적용될 수 있으며, 실린더(200')의 중공 내주면이 인벌류트 곡선 형태이고, 실린더(200')와 로터(300)가 동일 중심축을 가진다는 점에서 차이가 있다.

따라서, 전술한 실시예의 구성과 동일한 구성에 대하여는 동일한 도면부호를 부여하고, 중복 설명은 생략하기로 한다.

본 발명의 또 다른 실시예에 의하면, 도 11에 도시된 바와 같이 실린더(200')의 중공 내주면이 인벌류트 곡선 형태로 이루어진다.

이 경우, 실린더(200')의 내주면과 로터(300)의 외주면이 단면상 동심을 이루도록 실린더(200')의 중공에 로터(300)가 설치된다.

즉, 실린더(200')의 내주면을 따라 그려지는 인벌류트 곡선은, 시작점과 종료점의 중심이 로터(300)의 중심과 일치하게 되며, 따라서 전술한 실시예처럼 로터(300)가 편심 배치되는 예에 비해, 진동과 소음이 저감되는 효과가 있다.

여기서, 도면상 로터(300)의 시계 방향 회전에 따라 베인(400)이 흡입 구간(S→P)을 지나는 동안에는 실린더(200')와 로터(300) 사이 간격이 점점 멀어지면서 흡입행정이 진행되며, 베인(400)이 압축 구간(P→S)을 지나는 동안에는 실린더(200')와 로터(300) 사이 간격이 점점 가까워지면서 압축행정이 진행된다.

이때, 베인(400)의 접촉지지부(430)는 실린더(200') 내주면에 계속 접촉된 상태로 이동하며, 따라서 종래와 같은 베인(400)의 급격한 전개에 의한 타격음 발생과 흡입유량 감소가 방지된다.

100 : 베인 로터리 압축기 110 : 하우징
112 : 실린더부 113 : 제1헤드부
114 : 제2헤드부 200,200' : 실린더
220 : 토출부 221 : 토출구
230 : 압축실 300 : 로터
310 : 회전 샤프트 320 : 슬롯
330 : 수용홈 331 : 날개부 수용홈
332 : 접촉지지부 수용홈 400,400' : 베인
410 : 힌지부 420 : 날개부
430,430' : 접촉지지부 500 : 풀리
510 : 풀리결합부

Claims

중공 형상의 실린더(200,200');
상기 중공 내에 설치되어, 구동원의 동력을 전달받아 회전하는 로터(300); 및
상기 로터(300)의 외주면 일측에 일단이 힌지 결합되어 상기 실린더(200)의 내주면 방향으로 회동하는 베인(400,400');을 포함하며,
상기 베인(400,400')은,
상기 로터(300)의 회전에 의해 가변되는 베인(400,400')의 전체 작동구간에서, 상기 베인(400,400')의 선단부가 상기 실린더(200,200') 내주면과의 접촉을 계속 유지하도록 하는 접촉지지부(430,430')를 구비한 것을 특징으로 하는 베인 로터리 압축기.
청구항 1에 있어서, 상기 베인(400,400')은,
상기 로터(300)의 외주면 일측에 힌지 결합되는 힌지부(410)와, 상기 힌지부(410)의 일측에서 연장 형성되는 날개부(420)를 포함하며, 상기 접촉지지부(430,430')는 상기 날개부(420)의 끝단에 상기 날개부(420)의 폭보다 큰 폭으로 형성되는 것을 특징으로 하는 베인 로터리 압축기.
청구항 2에 있어서,
상기 날개부(420)는 상기 힌지부(410)와 상기 접촉지지부(430,430')가 동시에 내접하는 가상원의 내측 영역에 형성되는 것을 특징으로 하는 베인 로터리 압축기.
청구항 2에 있어서,
상기 베인(400,400')의 선단부가 상기 로터(300)에 밀착될 때, 상기 날개부(420)가 상기 로터(300)의 둘레를 따라 형성되는 가상원의 내측 영역에 배치되는 것을 특징으로 하는 베인 로터리 압축기.
청구항 1에 있어서,
상기 베인(400,400')의 선단부가 상기 로터(300)에 수용되도록, 상기 로터(300)의 외주면 일측에 상기 베인(400,400')의 내측면 형상과 대응되는 형상의 수용홈(330)이 형성되는 것을 특징으로 하는 베인 로터리 압축기.
청구항 1에 있어서,
상기 베인(400,400')은 상기 로터(300)의 원주방향으로 서로 이격하여 복수 개 형성되는 것을 특징으로 하는 베인 로터리 압축기.
청구항 1에 있어서,
상기 실린더(200')의 중공 내주면이 단면상 원주방향을 따라 인벌류트 곡선 형태로 이루어지는 것을 특징으로 하는 베인 로터리 압축기.
중공 형상의 실린더(200,200');
상기 중공 내에 설치되어, 구동원의 동력을 전달받아 회전하는 로터(300); 및
상기 로터(300)의 외주면 일측에 힌지부(410)가 힌지 결합되고, 상기 힌지부(410)의 일측에서 연장 형성되는 날개부(420)가 상기 실린더(200)의 내주면 방향으로 회동하는 베인(400,400');을 포함하며,
상기 로터(300) 회전시 상기 실린더(200) 내주면과의 접촉이 계속 유지되도록, 상기 베인(400,400')의 날개부(420) 끝단에 접촉지지부(430,430')가 형성되는 것을 특징으로 하는 베인 로터리 압축기.
청구항 8에 있어서,
상기 접촉지지부(430,430')는 상기 날개부(420)의 폭보다 더 큰 폭을 가지도록 확장 형성되는 것을 특징으로 하는 베인 로터리 압축기.
청구항 8에 있어서,
상기 날개부(420)의 외측 테두리가, 상기 힌지부(410)와 상기 접촉지지부(430,430')가 동시에 내접하는 가상원의 내측으로 요입 형성되는 것을 특징으로 하는 베인 로터리 압축기.
청구항 8에 있어서,
상기 접촉지지부(430,430')의 테두리 일측이 외측으로 돌출 형성되는 것을 특징으로 하는 베인 로터리 압축기.
청구항 8에 있어서,
상기 베인(400,400')을 수용하도록, 상기 로터(300)의 외주면 일측에 상기 베인(400,400')의 내측면 형상과 대응되는 형상의 수용홈(330)이 형성되는 것을 특징으로 하는 베인 로터리 압축기.
청구항 12에 있어서,
상기 접촉지지부(430,430')가 상기 수용홈(330)에 수용되었을 때, 상기 실린더(200,200')의 내주면과 상기 날개부(420) 사이에 간극이 형성되는 것을 특징으로 하는 베인 로터리 압축기.
중공 형상의 실린더(200,200');
상기 중공 내에 설치되어, 구동원의 동력을 전달받아 회전하는 로터(300); 및
상기 로터(300)의 외주면 일측에 일단이 힌지 결합되어 상기 실린더(200)의 내주면 방향으로 선단부가 회동하는 베인(400,400');을 포함하고,
상기 베인(400,400')은,
상기 로터(300)의 외주면 일측에 힌지 결합되는 힌지부(410)와, 상기 힌지부(410)의 일측에서 연장 형성되는 날개부(420)와, 상기 날개부(420)의 끝단에서 상기 날개부(420) 보다 큰 폭으로 확장 형성되어 상기 실린더(200,200')의 내주면과 접촉하는 접촉지지부(430,430')를 포함하며,
상기 로터(300)의 회전에 의해 가변되는 베인(400,400')의 전체 작동구간에서, 상기 접촉지지부(430,430')는 상기 실린더(200,200')의 내주면과 계속 접촉하고, 상기 날개부(420)는 상기 실린더(200,200')의 내주면으로부터 계속 이격하는 것을 특징으로 하는 베인 로터리 압축기.
청구항 14에 있어서,
상기 날개부(420)의 외측 테두리가, 상기 힌지부(410)와 상기 접촉지지부(430,430')가 동시에 내접하는 가상원의 내측으로 요입 형성되는 것을 특징으로 하는 베인 로터리 압축기.
청구항 14에 있어서,
상기 접촉지지부(430,430')의 일측이 상기 실린더(200,200')의 내주면 방향으로 돌출 형성되는 것을 특징으로 하는 베인 로터리 압축기.
청구항 14에 있어서,
압축행정 종료시, 상기 실린더(200,200')의 내주면과 상기 날개부(420) 사이에 간극이 형성되는 것을 특징으로 하는 베인 로터리 압축기.
청구항 14에 있어서,
압축행정 종료시, 상기 날개부(420)의 외측 테두리가 상기 로터(300)의 외경을 따라 형성되는 가상원의 내측 영역에 배치되는 것을 특징으로 하는 베인 로터리 압축기.