KR200343567Y1 - 3중트로코이달 로터를 갖는 압축기유니트 및 이를 갖는 콤프레셔 - Google Patents

Abstract

본 고안은 3중트로코이달 로터를 갖는 압축기유니트 및 이를 갖는 콤프레셔에 관한 것이다. 상기 콤프레셔는 상호 치합되는 트로코이달(trochoidal) 기어가 형성되어 있는 제 1,2,3로터와; 상기 제 1,2,3로터를 밀폐 수용하는 것으로 제 1로터의 구동샤프트를 그 외부로 연장 돌출시킨 상태로 지지하는 케이싱과; 상기 구동샤프트 측부에 마련되어, 제 1,2,3로터의 회전시 기어가 벌어지는 부위에 위치하는 제 1,2흡입포트와; 상기 제 1,2,3로터의 회전시 기어가 좁아지는 부위에 위치되는 제 2토출포트를 포함하여 구성되는 압축기유니트와; 상기 구동샤프트에 연결되며 구동샤프트에 회전토오크를 인가하여 제 1,2,3로터를 회전시킴으로써 상기 흡입포트로 외부 작동유체가 흡입되도록 함과 아울러 토출포트로는 흡입포트로 흡입되었던 작동유체가 압축된 상태로 배출되도록 하는 구동부를 포함하는 구성을 갖는다.

상기와 같이 이루어지는 본 고안은, 압축기유니트를 3중의 트로코이달 로터로 구성함으로써 작동유체의 2단 압축이 가능하여 작동유체를 고압으로 송출할 수 있음은 물론 작동유체의 흡입량과 토출량이 증대되어 고속 고압 압축성능을 제공할 수 있다.

Description

3중트로코이달 로터를 갖는 압축기유니트 및 이를 갖는 콤프레셔{Compressor unit having triple trochoidal rotor and Compressor having the compressor unit}

본 고안은 3중트로코이달 로터를 갖는 압축기유니트 및 이를 갖는 콤프레셔에 관한 것이다.

트로코이달로터를 갖는 압축기유니트라 함은 상호 치합한 상태로 회전하고 그 대향면 사이의 공간으로 작동유체를 통과시켜 작동유체를 압축시키는 두 개의 트로코이달(trochoidal) 로터(rotor)와, 상기 트로코이달로터를 밀폐 수용하는 케이싱을 포함하여 구성된다. 트로코이달 로터는 상호 대향하는 내외주면에 트로코이드형 기어가 형성되어 있는 로터이다.

상기한 종래의 압축기유니트는 그 외주면에 트로코이드형 기어이(teeth)가 형성되어 있는 제 1로터와, 상기 제 1로터를 자신의 회전 중심축에 대해 편심된 위치에 수용하며 그 내주면에는 상기 제 1로터의 기어이에 치합하고 제 1로터에 대해 선접촉하는 트로코이드형 기어이가 형성되어 있는 제 2로터와, 상기 제 1,2로터를 밀폐 수용하는 케이싱을 포함하여 구성된다.

상기와 같이 구성되는 종래의 압축기유니트는 제 1로터와 제 2로터 사이의체적을 변화시켜 그에 따라 유체를 흡입 압축 및 토출하는 기본 메카니즘을 갖는다. 이는 그 구조가 비교적 간단하고 소형화할 수 있기 때문에 수십년간 유체펌프로 많이 사용되었다.

하지만 상기 종래의 압축기유니트는 두 개의 로터만 사용하므로 그 압축비에 한계가 있었다. 즉, 제 1로터의 회전토오크를 최대한 증가시킨다 하더라도 작동유체는 제 1로터가 한바퀴 회전할 때마다 토출되므로 토출되는 작동유체의 압력이 어느 이상 높지 않은 것이다. 따라서 어느 이상 높은 양정이 요구되는 장소에서의 사용이 제한되었으며 토출 속도도 한계가 있어서 고속 펌핑의 성능은 제공하지 못하였다.

본 고안은 상기 문제점을 해소하고자 창출한 것으로서, 트로코이달 로터를 3중으로 구성함으로써 작동유체의 2단 압축이 가능하여 작동유체를 고압으로 송출할 수 있음은 물론 작동유체의 흡입량과 토출량이 증대되어 고속 고압 압축성능을 제공할 수 있는 3중트로코이달 로터를 갖는 압축기유니트 및 이를 갖는 콤프레셔를 제공함에 목적이 있다.

도 1은 본 고안의 일 실시예에 따른 3중트로코이달 로터를 갖는 압축기유니트 및 이를 갖는 콤프레셔에서의 압축기유니트를 먼저 설명하기 위하여 도시한 도면이다.

도 2는 상기 도 1에 도시한 압축기유니트의 측면도이다.

도 3 및 도 4는 본 고안의 일 실시예에 따른 콤프레셔의 일 구성예를 도시한 구성도이다.

도 5는 상기 도 3에 도시한 콤프레셔의 압축 메카니즘을 설명하기 위하여 나타내 보인 도면이다.

도 6은 상기 도 4에 도시한 콤프레셔의 압축 메카니즘을 설명하기 위하여 나타내 보인 도면이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

100:구동부 110:압축기유니트

111:케이싱 113:트로코이달로터조립체

114:구동샤프트 115:제 1로터

117:제 2로터 119:제 3로터

121:제 1흡입포트 123:제 2흡입포트

125:제 1토출포트 127:제 2토출포트

131:압축공기탱크 141:연결파이프

상기 목적을 달성하기 위하여 본 고안의 압축기유니트는, 외주면에 다수의 트로코이달(trochoidal) 기어가 형성되어 있고 그 회전중심에는 구동샤프트가 고정되어 있는 제 1로터와; 상기 제 1로터를 내부에 편심되게 수용하며 그 내주면에는 제 1로터의 기어에 대해 치합하며 선접촉하는 트로코이달 기어가 형성되되 상기 트로코이달 기어는 상기 제 1로터의 기어이(teeth)의 개수보다 하나 더 많은 기어이를 가지며, 외주면에도 내주면과 동일한 개수의 트로코이달 기어이가 형성되어 있는 제 2로터와; 상기 제 2로터를 내부에 편심되게 수용하며 그 내주면에는 제 2로터 외주면의 기어에 대해 치합하며 선접촉하는 트로코이달 기어가 형성되되, 상기 트로코이달기어는 제 2로터 기어이의 개수보다 하나 더 많은 기어이를 가지는 제 3로터와; 상기 제 1,2,3로터를 밀폐 수용하는 것으로 제 1로터의 구동샤프트를 그 외부로 연장 돌출시킨 상태로 회전 가능하게 지지하는 케이싱과; 상기 구동샤프트 측부에 마련되어 케이싱의 내부와 외부를 연결하는 것으로, 제 1,2,3로터의 회전시 제 1로터의 기어와 제 2로터의 내측 기어가 벌어지는 부위에 위치하는 제 1흡입포트 및 상기 제 2로터의 외측 기어와 제 3로터의 기어가 벌어지는 부위에 위치하는 제 2흡입포트와; 제 1,2,3로터의 회전시 상기 제 1로터의 기어와 제 2로터의 내측 기어가 좁아지는 부위에 마련된 제 1토출포트 및 상기 제 2로터의 외측 기어와 제 3로터의 기어가 좁아지는 부위에 위치되는 제 2토출포트를 포함하여 구성된다.또한, 상기 목적을 달성하기 위한 콤프레셔는 외주면에 다수의 트로코이달(trochoidal) 기어가 형성되어 있고 그 회전중심에는 구동샤프트가 고정되어 있는 제 1로터와; 상기 제 1로터를 내부에 편심되게 수용하며 그 내주면에는 제 1로터의 기어에 대해 치합하며 선접촉하는 트로코이달 기어가 형성되되 상기 트로코이달 기어는 상기 제 1로터의 기어이(teeth)의 개수보다 하나 더 많은 기어이를 가지며, 외주면에도 내주면과 동일한 개수의 트로코이달 기어이가 형성되어 있는 제 2로터와; 상기 제 2로터를 내부에 편심되게 수용하며 그 내주면에는 제 2로터 외주면의 기어에 대해 치합하며 선접촉하는 트로코이달 기어가 형성되되, 상기 트로코이달기어는 제 2로터 기어이의 개수보다 하나 더 많은 기어이를 가지는 제 3로터와; 상기 제 1,2,3로터를 밀폐 수용하는 것으로 제 1로터의 구동샤프트를 그 외부로 연장 돌출시킨 상태로 회전 가능하게 지지하는 케이싱과; 상기 구동샤프트 측부에 마련되어 케이싱의 내부와 외부를 연결하는 것으로, 제 1,2,3로터의 회전시 제 1로터의 기어와 제 2로터의 내측 기어가 벌어지는 부위에 위치하는 제 1흡입포트 및 상기 제 2로터의 외측 기어와 제 3로터의 기어가 벌어지는 부위에 위치하는 제 2흡입포트와; 제 1,2,3로터의 회전시 상기 제 1로터의 기어와 제 2로터의 내측 기어가 좁아지는 부위에 마련된 제 1토출포트 및 상기 제 2로터의 외측 기어와 제 3로터의 기어가 좁아지는 부위에 위치되는 제 2토출포트를 포함하여 구성되는 3중 트로코이달 로터를 갖는 압축기유니트와; 상기 구동샤프트에 연결되며 구동샤프트에 회전토오크를 인가하여 제 1,2,3로터를 회전시킴으로써 상기 흡입포트로 외부 작동유체가 흡입되도록 함과 아울러 토출포트로는 흡입포트로 흡입되었던 작동유체가 압축된 상태로 배출되도록 하는 구동부를 포함하는 구성을 갖는다.또한, 상기 제 1흡입포트로 흡입되어 제 2로터와 제 3로터의 사이에서 1차 압축된 후 제 1토출포트를 통해 토출된 작동유체를 제 2흡입포트로 유도하여 제 1로터와 제 2로터 사이에서 2차 압축되도록 제 1토출포트와 제 2흡입포트는 연결파이프로 연결된 것을 특징으로 한다.아울러, 상기 압축기유니트의 측부에는 상기 토출포트로부터 배출된 압축공기를 임시 저장하는 압축공기탱크가 더 구비된 것을 특징으로 한다.이하, 본 고안에 따른 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 보다 상세히 설명하기로 한다.도 1은 본 고안의 일 실시예에 따른 콤프레셔를 구성하는 압축기유니트를 먼저 설명하기 위하여 도시한 도면이다.도면을 참조하면, 본 실시예에 따른 콤프레셔에서의 압축기유니트(110)는, 세 개의 트로코이달로터(115,117,119)가 상호 치합된 상태로 구성되는 트로코이달로터조립체(113)와, 상기 조립체(113)를 그 내부에 밀폐 수용하는 케이싱(111)을 포함하여 구성된다. 상기 케이싱(111)은 소정 직경을 갖는 원통 형태로 제작한다.상기 트로코이달로터조립체(113)는, 제 1로터(115)와, 상기 제 1로터(115)를 그 내부 편심된 위치에 수용하는 제 2로터(117)와, 상기 제 2로터(117)를 그 내부 편심된 위치에 수용하는 제 3로터(119)로 이루어져 있다.상기 제 1로터(115)는 후술할 구동샤프트(114)를 통해 케이싱(111)에 지지되어 축회전 한다. 또한 제 3로터(119)는 상기 케이싱(111)의 내주면에 그 외주면이 가이드되며 회전 가능하게 구비된다. 특히 상기 제 2로터(117)는 제 1로터(115)와 제 3로터(119) 사이의 공간에 위치하며 안으로는 제 1로터(115)에 선접촉하고 밖으로는 제 3로터(119)에 선접촉한다.즉, 본 실시예의 조립체(113)는 통상적인 트로코이드 기어펌프에서와 마찬가지로 상기 제 1로터(115)와 제 2로터(117)는 서로에 대해 치합함과 동시에 선접촉하고, 제 2로터(117)에 대해 제 3로터(119)도 치합한 상태로 선접촉한다.상기 제 1,2,3로터(115,117,119)는 구동샤프트(114)의 길이방향으로 동일한 길이만큼 연장되며 일정한 단면형상을 가짐은 물론이다. 아울러 종래의 일반적인 2중 트로코이달로터를 갖는 펌프에서와 마찬가지로, 제 1,2,3로터(115,117,119)의 양단부는 케이싱(111)의 내벽면에 대해 패킹되므로, 제 1로터(115)와 제 2로터(117)와 케이싱(111)의 내벽면이 이루는 공간은 외부에 대해 밀폐된다. 마찬가지로 제 2로터(117)와 제 3로터(119)와 케이싱(111)의 내벽면이 이루는 공간도 외부에 대해 밀폐된다.상기 제 1로터(115)의 회전 중심축에는 구동샤프트(114)가 관통 고정되어 있다. 상기 구동샤프트(114)는 상기 제 1로터(115)를 완전히 관통한 후 길이방향으로 연장되어 도 2에 도시한 바와 같이 그 양단부가 케이싱(도 2의 111)의 외부로 소정길이 돌출되어 케이싱(111)에 지지된다.상기 구동샤프트(114)는 제 1로터(115)의 회전중심축을 관통하지만 제 2로터(117)나 제 3로터(119)와 접하거나 연결되지 않는다. 이러한 구성은 수 십년 전부터 사용되고 있는 두 개의 트로코이달로터를 갖는 펌프와 같은 것으로서 본 고안에서는 로터가 한 개 더 많은 3개를 사용하고 있다는 점이 다른 뿐 상호간의 위치관계는 종래와 동일하다.상기 구동샤프트(114)는 외부의 구동부(도 3의 100)로부터 회전 토오크를 전달받아 화살표 a방향으로 축회전한다. 상기 구동샤프트(114)가 상기와 같이 회전함으로써 제 1,2,3로터(115,117,119)가 종동하고 그에 따라 후술할 제 1,2흡입포트(121,123)로 작동유체가 흡입된다.즉, 구동샤프트(114)가 화살표 a방향으로 강제 회전함에 따라 제 2로터(117)가 밀려 종동하고 제 3로터(119)도 제 2로터(117)에 밀려 종동함에 따라, 제 1흡입포트(121)가 위치한 부위의 제 1로터(115)와 제 2로터(117) 사이의 내부 공간이 넓어지고, 또한 제 2로터(117)와 제 3로터(119) 사이의 내부공간이 넓어지므로 압력이 낮아져 외부의 작동유체가 흡입되는 것이다.상기 구동샤프트(114)의 계속되는 회전에 따라 제 1로터(115)와 제 2로터(117)의 사이공간은 더욱 넓어진 후 제 2토출포트(127)에 가까워지면서 좁아진다. 이와 동시에 제 2로터(117)와 제 3로터(119)의 사이 공간도 더욱 넓어진 후 제 1토출포트(125)에 가까워지면서 좁아진다. 내부공간이 좁아지면 내부 작동유체의 압력이 상승하므로 작동유체는 제 1,2토출포트(125,127)를 통해 토출된다. 상기와 같이 좁아진 내부공간은 제 1,2흡입포트(121,123)측으로 이동하면서 다시 넓어지기 시작한다.이와같이 로터(115,117,119) 사이의 공간이 계속적으로 넓어졌다 좁아졌다를 반복하는 것은 제 3로터(119)의 회전중심축에 대해 제 2로터(117)의 회전중심축이 편심되어 있고, 제 2로터(117)의 회전중심축에 대해 제 1로터(115)의 회전중심축이 편심되어 있기 때문임은 물론이다. 이러한 동작 메카니즘 자체도 종래의 두 개의 트로코이달 로터를 갖는 펌프와 동일한 것이다.상기와 같이 흡입된 작동유체는 제 1,2토출포트(125,127)를 통해 압축된 상태로 토출되어 수요처로 공급되거나 도 3,4에 도시한 바와같이 압축공기탱크(도 3의 131)에 임시 저장된다.아울러 상기 구동샤프트(114)의 양단부가 케이싱(111)을 관통하며 그 외주면이 케이싱(111)에 지지되므로 제 1로터(115)의 회전중심은 항상 일정하게 유지된다.한편, 본 실시예에서 상기 제 1로터(115)의 외주면에는 모두 여섯 개의 트로코이달 기어이(teeth)가 형성되어 있고 각 기어이의 사이인 이뿌리는 만곡된 형태를 취한다.또한 상기 제 2로터(117)는 속이 빈 원통의 형태를 취하며 그 내주면 및 외주면에 트로코이드달 기어이가 형성되어 있다. 상기 제 2로터(117)의 내주면에 형성되어 있는 기어이는 상기 제 1로터(115)에 형성되어 있는 기어이에 치합하며 선접촉 하는 것으로서 그 갯수는 상기 제 1로터보다 한 개가 많은 일곱 개다. 상기 제 1로터(115)와 제 2로터(117)는 공지의 트로코이드 기어와 동일한 치합구조 및 동작 메카니즘을 갖는다. 아울러 상기 제 2로터(117)의 외주면에 형성되어 있는 트로코이달 기어이는 내주면에 형성되어 있는 기어이에 대응하며 동일한 개수를 가진다.상기 제 3로터(119)는 그 외주면이 케이싱(111)에 대해 상대 운동 가능하며 내주면에 트로코이달 기어이가 형성되어 있는 로터이다. 상기 제 3로터(119)에 형성되어 있는 기어이는 제 2로터의 외측에 형성되어 있는 기어이와 통상적인 트로코이드 기어방식의 치합상태를 유지한다. 따라서 제 3로터(119)에 형성되어 있는 기어이의 개수는 제 2로터(117) 보다 한 개가 더 많은 8개이다.한편, 상기 케이싱(111)에 있어서 구동샤프트(114)의 일측부에는 제 1,2흡입포트(121,123)가 마련되어 있고 타측부에는 제 1,2토출포트(125,127)가 구비되어 있다.상기 각 포트는 케이싱(111)의 내부와 외부를 연결하는 연결통로로서 제 1,2흡입포트(121,123)는 외부의 작동유체를 케이싱(111) 내부로 안내하는 통로이고, 제 1,2토출포트(125,127)는 케이싱(111)의 내부에서 압축된 작동유체를 케이싱(111) 외부로 배출하는 통로이다.상기 제 1,2흡입포트(121,123)는 구동샤프트(114)가 화살표 a방향으로 회전시 제 1로터(115)와 제 2로터(117)와 제 3로터(119)의 사이가 서로에 대해 벌어지기 시작하여 그 내부 압력이 낮아지는 부위에 위치한다. 따라서 예컨대 구동샤프트(114)가 화살표 a방향으로 회전할 경우 작동유체는 제 2흡입포트(123)를 통해 제 1로터(115)와 제 2로터(117) 사이로 유입되고, 제 1흡입포트(121)를 통해 제 2로터(117)와 제 3로터(119) 사이로 유입될 수 있는 것이다.또한 상기 제 1,2토출포트(125,127)는 제 1로터(115)와 제 2로터(117)와 제 3로터(119)의 사이가 상호 좁아져 내부 압력이 상승하는 부위에 위치한다. 상기 제 1,2흡입포트(121,123)로 유입된 작동유체는 구동샤프트(114)의 축회전에 따라 압축되며 제 1로터(115)와 제 2로터(117) 사이의 작동유체는 제 2토출포트(127)를 통해 배출되고, 제 2로터(117)와 제 3로터(119) 사이의 작동유체는 제 1토출포트(125)를 통해 배출된다.상기 흡입포트 및 토출포트의 위치 및 유동단면적은 각 기어의 형상 및 크기에 따라 달라지며 특히 위치 및 유동단면적을 조절할 경우 압축기유니트의 출력 조절을 할 수 있다.아울러 상기 제 1,2토출포트(125,127)의 위치를 보다 상류측으로 이동하면 작동유체가 압축되기 시작하는 순간에 작동유체를 외부로 팽창 배출시킬 수 도 있다. 이는 상기 압축기유니트를 공지의 익스펜더(expander)로 사용할 수 도 있음을 의미한다.도 2는 상기 도 1에 도시한 압축기유니트의 측면도이다.도면을 참조하면, 구동샤프트(114)가 케이싱(111)을 관통하여 그 양단이 케이싱(111)의 앞뒤로 돌출되어 있다. 이와같이 구동샤프트(114)가 케이싱(111)의 외부로 연장되어 있으므로 구동샤프트(114)에 모터나 엔진 등의 구동부(도 2의 100)를 축이음 할 수 있다.또한 상기 구동샤프트(114)의 양측부에 제 1,2흡입포트(121,123) 및 제 1,2토출포트(125,127)가 위치하고 있음을 알 수 있다.도 3 및 도 4는 본 고안의 일 실시예에 따른 콤프레셔의 구성 예를 도시한 구성도이다.도 3을 참조하면, 압축기유니트(110)의 구동샤프트(114)가 구동부(100)에 연결되어 있음을 알 수 있다. 상기 구동부(100)는 토오크를 제공할 수 있는 모터나 엔진이다.또한 제 1,2흡입포트(121,123)가 모두 개방되어 있고, 제 1,2토출포트(125,127)는 모두 압축공기탱크(131)에 연결되어 있다. 상기 압축공기탱크(131)는 상기 압축기유니트(110)로부터 토출된 압축가스를 임시 저장하는 역할을 하는 것이며, 실시예에 따라 설치하지 않을 수도 있다. 상기 압축공기탱크(131)를 설치하지 않을 경우 제 1,2토출포트(125,127)는 압축공기가 필요한 수요처로 직접 연결된다.아울러 상기와 같이 제 1,2흡입포트(121,123)가 모두 개방되어 있으므로 흡입공기의 양이 그만큼 많아 한 번에 많은 양의 압축공기를 토출할 수 있다. 이와같이 구성된 콤프레셔는 한정된 시간에 많은 양의 압축 공기가 필요한 곳에 적합하다. 아울러 상기와 같이 제 1,2흡입포트(121,123) 및 제 1,2토출포트(125,127)가 모두 개방된 상태의 압축기유니트(110) 내부의 제 1,2,3로터의 세부 구동메카니즘은 도 5를 통해 후술된다.계속하여 도 4를 참조하면, 제 1토출포트(125)가 연결파이프(141)를 통해 제 2흡입포트(123)에 연결되어 있음을 알 수 있다. 또한 제 2토출포트(127)는 압축공기탱크(131)에 연결되어 있다.상기와 같이 구성된 경우에 있어서, 구동부(100)를 통해 구동샤프트(114)를 축회전 시키면 외부의 공기가 제 1흡입포트(121)로 흡입된다. 상기 제 1흡입포트(121)로 흡입된 공기는 제 2로터(117)와 제 3로터(119)의 사이에서 케이싱(111)을 돌면서 1차로 압축된 후 제 1토출포트(125)를 통해 배출된다.상기 제 1토출포트(125)로 배출된 압축공기는 연결파이프(141)를 통해 제 2흡입포트(123)로 이동한다. 제 2흡입포트(123)로 이동한 압축공기는 제 1로터(115)와 제 2로터(117)의 사이에서 다시 한번 압축되고 제 2토출포트(127)를 통해 케이싱(111) 외부로 배출된다상기와 같이 제 2토출포트(127)로 배출된 압축 가스는 압축공기탱크(131)로 이동하여 임시 저장된다. 압축공기를 저장할 필요가 없을 경우에는 상기 압축공기탱크(131)를 설치하지 않아도 됨은 물론이다.도 5는 상기 도 3에 도시한 콤프레셔의 압축 메카니즘을 보충 설명하기 위하여 나타내 보인 도면이다. 상기 도 3에 도시한 콤프레셔의 동작 메카니즘은, 작동유체를 두 개의 흡입포트로 동시에 흡입하고 두 개의 토출포트로 동시에 토출 하는 것이다.도 5에 도시한 바와같이, 상기 구동샤프트(114)가 회전하면 그에 따라 조립체(113)가 전체적으로 회전하며, 그동안 제 1,2흡입포트(121,123)가 위치한 부위의 제 1로터(115)와 제 2로터(117)의 사이공간 및 제 2로터(117)와 제 3로터(119)의 사이공간이 벌어진다.따라서, 제 1,2,3로터(115,117,119) 사이의 압력이 낮아져 도 5a에 도시한 바와같이 외부의 작동유체가 제 1,2흡입포트(121,123)를 통해 케이싱(111)내부로 유입한다.상기 상태에서 구동샤프트(114)를 계속 회전시키면 작동유체는 도 5b에 도시한 바와같이 제 1,2,3로터(115,117,119)의 사이에 갇힌 상태로 이동하며 압축되고 제 1,2토출포트(125,127)측으로 점차 근접한다.도 5c에 도시한 바와같이 로터(115,117,119) 사이에 갇힌 상태로 이동하던 작동유체가 마침내 제 1,2토출포트(125,127)에 도달하면 작동유체는 양 토출포트(125,127)를 통해 동시에 토출되며 수요처로 공급되거나 압축공기탱크(131)내에 임시 저장된다.이와같이 흡입된 작동유체가 제 1,2,3로터의 사이에 갇힌 상태로 로터의 회전에 따라 토출포트측으로 이동하는 메카니즘 자체는 공지의 트로코이달 펌프에서의 작동유체 이동 메카니즘과 같은 것이다. 이러한 메카니즘은 스타로터사의 홈페이지인 http://www.starrotor.com을 통해서도 공지되어 있다.상기와 같이 작동유체가 제 1,2,3로터의 사이에 갇힌 상태로 이동하는 것이므로 제 1,2흡입포트(121,123)와 제 1,2토출포트(125,127)의 사이에는 어떠한 유로가 제공되지 않음은 당연하다.도 6은 상기 도 4에 도시한 콤프레셔의 압축 메카니즘을 설명하기 위하여 나타내 보인 도면이다. 기본적으로 도 4에 도시한 콤프레셔 유니트의 동작 메카니즘은, 작동유체를 먼저 제 1흡입포트(121)로 흡입시켜 1차 압축한 후 제 1토출포트(125)와 제 2흡입포트(123)를 경유하여 케이싱(111) 내에서 2차 압축시키고 최종적으로 제 2토출포트(127)로 배출하는 것이다.도 6a에 도시한 바와같이, 구동부(도 4의 100)를 통해 구동샤프트(114)를 회전시키면 외부의 작동유체가 제 1흡입포트(121)를 통해 케이싱(111) 내부로 이동한다. 상기 제 1흡입포트(121)를 통해 케이싱(111) 내부로 이동한 작동유체는 제 2로터(117)와 제 3로터(119)의 사이에 갇힌 상태로 제 1토출포트(125)측으로 이동하며 압축된다.(도 6b,6c참조)이와같이 작동유체가 제 2로터(117)와 제 3로터(119)사이의 밀폐공간에 갇힌 상태로 이동하는 것은 상기한 도 5를 통해 설명한 것과 같다. 즉, 작동유체는 로터(117,119) 사이에 갇힌 상태로 로터의 회전에 의해 이동하는 것이지 어떤 유동통로를 통해 이동하는 것이 아니다.도 6c에 도시한 바와같이, 제 1토출포트(125)에 도달한 작동유체는 제 1토출포트(125)를 통해 케이싱(111) 외부로 빠져나가고 상기한 연결파이프(도 4의 141)를 통해 제 2흡입포트(123)로 이동한다.상기와 같이 제 2흡입포트(123)로 이동한 작동유체는 도 6d에 도시한 바와같이 제 1로터(115)와 제 2로터(117)의 사이로 흡입되고 그 후 도 6e에 도시한 상태로 제 1로터(115)와 제 2로터(117)의 사이에서 다시 한번 압축된 상태로 제 2토출포트(127)로 이동하여 외부로 토출된다.(도 6f 참조)제 1로터(115)와 제 2로터(117)의 사이공간으로 흡입된 작동유체는 제 1,2로터(115,117) 사이의 밀폐공간에 갇힌 상태로 로터의 회전에 의해 이동하는 것이다. 이러한 유체이동의 원리는 공지의 트로코이달 펌프와 동일하다.이와 같이 본 실시예에 따른 압축기유니트는, 작동유체의 토출 속도를 빠르게 하거나 압축을 2단계로 하여 고압의 압축력을 구현할 수 있는 특징을 가진다.이상, 본 고안을 구체적인 실시예를 통하여 상세하게 설명하였으나, 본 고안은 상기 실시예에 한정하지 않고, 본 고안의 기술적 사상의 범위내에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 여러 가지 변형이 가능하다.

상기와 같이 이루어지는 본 고안은, 트로코이달 로터를 3중으로 구성함으로써 작동유체의 2단 압축이 가능하여 작동유체를 고압으로 송출할 수 있음은 물론 작동유체의 흡입량과 토출량이 증대되어 고속 고압 압축성능을 제공할 수 있다.

Claims (4)

1. 외주면에 다수의 트로코이달(trochoidal) 기어가 형성되어 있고 그 회전중심에는 구동샤프트가 고정되어 있는 제 1로터와;

   상기 제 1로터를 내부에 편심되게 수용하며 그 내주면에는 제 1로터의 기어에 대해 치합하며 선접촉하는 트로코이달 기어가 형성되되 상기 트로코이달 기어는 상기 제 1로터의 기어이(teeth)의 개수보다 하나 더 많은 기어이를 가지며, 외주면에도 내주면과 동일한 개수의 트로코이달 기어이가 형성되어 있는 제 2로터와;

   상기 제 2로터를 내부에 편심되게 수용하며 그 내주면에는 제 2로터 외주면의 기어에 대해 치합하며 선접촉하는 트로코이달 기어가 형성되되, 상기 트로코이달기어는 제 2로터 기어이의 개수보다 하나 더 많은 기어이를 가지는 제 3로터와;

   상기 제 1,2,3로터를 밀폐 수용하는 것으로 제 1로터의 구동샤프트를 그 외부로 연장 돌출시킨 상태로 회전 가능하게 지지하는 케이싱과;

   상기 구동샤프트 측부에 마련되어 케이싱의 내부와 외부를 연결하는 것으로,

   제 1,2,3로터의 회전시 제 1로터의 기어와 제 2로터의 내측 기어가 벌어지는 부위에 위치하는 제 2흡입포트 및 상기 제 2로터의 외측 기어와 제 3로터의 기어가 벌어지는 부위에 위치하는 제 1흡입포트와;

   제 1,2,3로터의 회전시 상기 제 1로터의 기어와 제 2로터의 내측 기어가 좁아지는 부위에 마련된 제 2토출포트 및 상기 제 2로터의 외측 기어와 제 3로터의 기어가 좁아지는 부위에 위치되는 제 1토출포트를 포함하여 구성되는 3중트로코이달 로터를 갖는 압축기유니트.
2. 외주면에 다수의 트로코이달(trochoidal) 기어가 형성되어 있고 그 회전중심에는 구동샤프트가 고정되어 있는 제 1로터와;

   상기 제 1로터를 내부에 편심되게 수용하며 그 내주면에는 제 1로터의 기어에 대해 치합하며 선접촉하는 트로코이달 기어가 형성되되 상기 트로코이달 기어는 상기 제 1로터의 기어이(teeth)의 개수보다 하나 더 많은 기어이를 가지며, 외주면에도 내주면과 동일한 개수의 트로코이달 기어이가 형성되어 있는 제 2로터와;

   상기 제 2로터를 내부에 편심되게 수용하며 그 내주면에는 제 2로터 외주면의 기어에 대해 치합하며 선접촉하는 트로코이달 기어가 형성되되, 상기 트로코이달기어는 제 2로터 기어이의 개수보다 하나 더 많은 기어이를 가지는 제 3로터와;

   상기 제 1,2,3로터를 밀폐 수용하는 것으로 제 1로터의 구동샤프트를 그 외부로 연장 돌출시킨 상태로 회전 가능하게 지지하는 케이싱과;

   상기 구동샤프트 측부에 마련되어 케이싱의 내부와 외부를 연결하는 것으로,

   제 1,2,3로터의 회전시 제 1로터의 기어와 제 2로터의 내측 기어가 벌어지는 부위에 위치하는 제 2흡입포트 및 상기 제 2로터의 외측 기어와 제 3로터의 기어가 벌어지는 부위에 위치하는 제 1흡입포트와;

   제 1,2,3로터의 회전시 상기 제 1로터의 기어와 제 2로터의 내측 기어가 좁아지는 부위에 마련된 제 2토출포트 및 상기 제 2로터의 외측 기어와 제 3로터의 기어가 좁아지는 부위에 위치되는 제 1토출포트를 포함하여 구성되는 3중 트로코이달 로터를 갖는 압축기유니트와;

   상기 구동샤프트에 연결되며 구동샤프트에 회전토오크를 인가하여 제 1,2,3로터를 회전시킴으로써 상기 흡입포트로 외부 작동유체가 흡입되도록 함과 아울러 토출포트로는 흡입포트로 흡입되었던 작동유체가 압축된 상태로 배출되도록 하는 구동부를 포함하는 것을 특징으로 하는 콤프레셔.
3. 제 2항에 있어서,

   상기 제 1흡입포트로 흡입되어 제 2로터와 제 3로터의 사이에서 1차 압축된 후 제 1토출포트를 통해 토출된 작동유체를 제 2흡입포트로 유도하여 제 1로터와 제 2로터 사이에서 2차 압축되도록 제 1토출포트와 제 2흡입포트는 연결파이프로 연결된 것을 특징으로 하는 콤프레셔.
4. 제 2항 또는 제 3항에 있어서,

   상기 압축기유니트의 측부에는 상기 토출포트로부터 배출된 압축공기를 임시 저장하는 압축공기탱크가 더 구비된 것을 특징으로 하는 콤프레셔.