KR0136063Y1 - 밀폐형 회전압축기 - Google Patents

Abstract

본 고안은 밀폐형 회전압축기에 관한 것으로, 압축실을 형성하는 상부플랜지가 압축실의 압력에 따라 자동적으로 승강하여 정상상태에서는 압축실을 밀폐시켜 압축효율을 높이고, 과부하시에는 누설시켜 과압축을 방지하는 것을 목적으로 한다.

이러한 회전압축기는 상방으로 개구된 실린더(5), 실린더내에서 편심회전운동하는 롤라(6), 실린더의 상측에 승강 가능하게 설치된 상부플랜지(3), 일단이 롤라와 접촉한 채로 직선왕복운동하여 실린더의 내부를 흡입실(11)과 압축실(12)로 구획하는 배인(10)을 포함한다. 상부플랜지의 상측에 압력실(50)을 형성하는 덮개(51)가 설치되고, 상부플랜지에는 상단은 압력실과 연통되고 하단은 압축실과 연통된 압력유도홀(52)이 형성된다. 압력유도홀은 배인에 의해 개폐된다. 상부플랜지의 승강운동은 일단이 관통하여 실린더에 고정되고, 타단에는 제한판이 마련된 핀(40)에 의해 이루어진다.

Description

밀폐형 회전압축기

제1도는 종래 회전압축기의 압축부의 구조를 보인 단면도이다.

제2도는 제1도의 횡단면도이다.

제3도는 본 고안에 따른 회전압축기의 압축부의 구조를 보인 단면도이다.

제4도는 제3도의 횡단면도로 압력유도홀이 열린상태를 나타낸 것이다.

제5도는 일반적인 회전압축기의 전체적인 구성을 보인 단면도이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

3 : 상부플랜지 6 : 롤라

10 : 배인 12 : 압축실

14 : 반달홈 40 : 핀

50 : 압력실 52 : 압력유도홀

본 고안은 밀폐형 회전압축기에 관한 것으로, 특히 압축기의 상부플랜지에 압력유도홀을 형성하여 이 홀을 통해 인가된 압력이 상부플랜지에 작용함으로써 축방향 순응효과와 소음감쇄효과가 발생하고 별도의 공명기가 필요없게 하는 회전압축기에 관한 것이다.

일반적으로 압축기는 냉동사이클에서 압축과정을 수행하는 것으로 왕복동식 압축기와 회전압축기가 있다. 제1도는 회전압축기의 압축부의 구조를 도시한 것이다. 이를 참조하면, 하단에 편심부(1)가 마련된 회전축(2)을 상부플랜지(3)와 하부플랜지(4)가 지지한다. 상부플랜지(3)와 하부플랜지(4)는 실린더(5)의 상면과 하면에서 결합되어 실린더(5) 내부가 하나의 챔버를 형성하게 한다. 챔버내의 편심부(1)에는 롤라(6)가 설치되어 편심회전, 즉 자전과 공전운동을 한다, 하부플랜지(3)에는 토출포트(7)와 토출밸브(8)가 설치되고, 토출밸브(8) 하방에는 토출소음의 감쇄를 위한 토출머플러(9)가 설치된다. 한편, 상부플랜지(3)와 하부플랜지(4)는 실린더(5)와 볼트(5')에 의해 결합된다. 따라서 롤라(6)와 상부플랜지(3) 및 하부플랜지(4)의 사이에는 조립오차 및 가공오차를 고려한 롤라 엔드 클리어런스(ROLLER END CLEAERANCE)(C)가 형성되어 있다.

또한, 제2도에 도시한 바와 같이, 실린더(5)의 내부는 배인(vane)(10)에 의해 흡입실(11)과 압축실(12)로 구획된다. 즉, 배인(10)은 롤라(6)의 편심회전운동에 따라 직선왕복운동하는 것으로 항상 롤라(6)와 접촉된 상태로 실린더(5) 내부를 흡입실(11)과 압축실(12)로 구획하는 것이다. 흡입실(11)에는 흡입관(13)이 연결되고, 압축실(12)에 토출포트(7)와의 연통을 위한 반달홈(14)이 형성된다. 또한 롤라(6)가 반달홈(14)부를 지나는 시점에서 압축된 냉매가스가 압축실(12) 내부의 흡입공간으로 팽창되면서 발생되는 압력맥동으로 인해 발생되는 소음을 줄여주기 위해 공명기(15)를 형성하여 패스웨이(16)를 통해 반달홈(14)과 연통시키고 있다.

그러나 이러한 종래의 밀폐형 회전압축기에서는, 압축행정중에 롤라와 상부플랜지 및 하부플랜지의 사이에 형성된 롤라 엔드 클리어런스를 통해 누설이 발생하므로 압축효율이 저하되는 문제점이 있었다. 한편, 상부플랜지와 하부플랜지는 실린더와 볼트로 체결되어 있으므로 실린더와 상부플랜지 및 하부플랜지, 그리고 롤라와의 틈새가 신축성 없이 항상 일정한 양으로 유지되어 압축실에 액냉매가 유입되거나 과도한 압력이 발생할 경우 롤라나 실린더가 변형되거나 파손되는 문제점이 있었다.

또한 이러한 종래의 밀폐형 회전압축기에서는 소음제거 역할을 하는 공명기로 인하여 데드볼륨(dead volum)이 생기고, 이로 인해 압축된 냉매가스의 재팽창에 의한 손실이 발생하여 압축기의 효율이 저하되는 문제점이 있었다. 즉, 공명기는 직경이 7 내지 8mm 정도의 원통 형상으로 상당한 부피를 차지하므로 토출직후 공명기와 패스웨이에 채워진 냉매가스는 흡입과정에서 다시 흡입됨으로써 전체 흡입냉매가스량을 감소시켜 압축기 효율을 떨어뜨리는 문제점이 있었다. 또한 압축공간에는 발생되는 재팽창가스의 압력맥동으로 인한 소음이 발생하는 문제점이 있었다.

따라서 본 고안은 이러한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 고안의 주 목적은, 상부플랜지와 롤라의 상면, 하부플랜지와 롤라의 하면 사이에 형성되어 있는 틈새를 제거함으로써 누설을 방지하여 압축효율을 향상시키고, 압축행정중에 발생하는 과부하를 흡수하여 신뢰성을 향상시킨 밀폐형 회전압축기를 제공하는 것이다.

본 고안의 다른 목적은 기존의 공명기가 차지하는 데드볼륨을 제거함으로써 간극체적으로 줄여 재팽창가스에 의한 압축기의 효율감소를 방지하고 동시에 압축공간에서 발생하는 압력맥동을 밀폐용기 내부로 유도함으로써 저소음화를 실현할 수 있는 밀폐형 회전압축기를 제공하는 것이다.

이러한 목적을 달성하기 위한 본 고안에 따른 밀폐형 회전압축기는, 상방으로 개구된 실린더, 상기 실린더내에서 편심회전운동하는 롤라, 상기 실린더의 상측에 승강 가능하게 설치된 상부플랜지, 일단이 상기 롤라와 접촉한 채로 직선왕복운동하여 상기 실린더의 내부를 흡입실과 압축실로 구획하는 배인, 상기 압축실이 과압축되어 상기 상부플랜지가 상승될 때 그 상승운동을 안내하는 수단, 그리고 상기 압축실이 정상 상태일 때 상기 상부플랜지를 하향시켜 상기 롤라와 실린더에 밀착시키는 수단을 포함하는 구성이다.

이하에서는 첨부도면을 참조하면서 본 고안의 실시예를 설명한다.

제6도에 도시한 바와 같이, 밀폐용기(17)의 하측에는 냉매가스 흡입관(13)이 설치되고 상측에는 토출관(18)이 설치된다. 이러한 흡입관(13)과 토출관(18)은 도시하지 않았지만 냉동사이클 장치의 다른 부품과 연결되는 것이다. 밀폐용기(17) 내에는 고정자(19)와 회전자(20)가 설치되고, 회전자(20)에는 회전축(2)이 설치된다. 회전축(2)의 하단에는 회전축(2)의 회전에 따라 냉매가스를 흡입하여 압축하고, 토출하기 위한 압축부가 형성된다.

제3도에 도시한 바와 같이, 본 고안에 따른 회전압축기의 기본적인 구조는 제1도에 도시한 종래의 회전압축기와 동일하다. 그러므로 동일요소에 대해서는 동일부호를 사용하여 설명하고, 제1도와 제2도의 설명과 중복되는 설명은 생략한다.

본 고안의 압축부는 실린더(5)의 상측에 설치되어 승강하는 상부플랜지(3), 일단이 롤라(6)와 접촉한 채로 직선왕복운동하여 실린더(5)의 내부를 흡입실(11)과 압축실(12)로 구획하는 배인(10), 압축실(12)이 과압축되어 상부플랜지(3)가 상승될 때 그 상승운동을 안내하는 수단, 그리고 압축실(12)이 정상 상태일 때 상부플랜지(3)를 하향시켜 롤라(6)와 실린더(5)에 밀착시키는 수단으로 대별된다.

제3도에 도시한 바와 같이, 상부플랜지(3)는 회전축(2)과 접촉하는 수직부(31)와 실린더(5) 및 롤라(6)의 상면과 접촉하는 수평부(32)로 이루어진다. 안내수단은 하단이 상부플랜지(3)를 관통하여 실린더(5)에 고정되고, 상단에는 제한판(41)이 마련된 핀(40)이다. 즉, 핀(40)의 하단은 실린더(5)에 나사결합되어 고정되며, 핀(40)의 길이는 상부플랜지(3)가 실린더(5)와 롤라(6)의 상면으로부터 분리가 될 수 있을 정도면 된다.

밀착수단은 상부플랜지(3)의 상측에 압력실(50)을 형성하는 덮개(51)와 상부플랜지(3)에 형성되어 상단은 압력실(50)과 연통되고 하단은 압축실(12)과 연통되는 압력유도홀(52)을 포함한다. 이때 상부플랜지(3)의 수평부(32)의 외경이 실린더(5)의 외경보다 작게 형성되고, 덮개(51)는 양단이 밴딩되어 이 밴딩부가 실린더(5)의 돌출부분에 올려진다. 또한 상부플랜지(3)와 덮개(51)의 접촉부분, 즉, 덮개(51)와 상부플랜지(3)의 수직부(31) 그리고 덮개(51)의 밴딩부와 상부플랜지(3)의 수평부(32)의 단부에는 오링(53)이 설치되어 압력실(50)의 누설을 방지한다.

한편, 압력유도홀(52)은 실린더(5)의 압축실(12)에서 형성된 압력을 압력실(50)로 유도하기 위한 것으로, 배인(10)의 상측에 위치되어 전후진하는 배인(10)에 의해 개폐된다. 특히 압력유도홀(52)은 제4도에 도시한 바와 같이, 실린더(5)와 롤라(6)의 접촉접이 반달홈(14)을 통과하면서부터 열리도록 위치되는 것이 가장 바람직하다. 즉, 배인(10)을 사이에 두고 흡입실(11)에 흡입관(13)이 형성되고 압축실(12)에는 반달홈(14)이 형성되는데, 반달홈(14)과 배인(10)의 만나는 부분의 상측에 압력유도홀(52)이 형성되는 것이다. 따라서 배인(10)이 후진한 상태, 즉 배인(10)과 롤라(6)의 접촉점이 반달홈(14)에 접촉하기 시작하면 압력유도홀(52)은 개방되는 것이다.

다음에는 이와 같이 구성된 본 고안의 회전압축기의 동작을 설명한다.

압축기에 전원이 인가되면, 고정자(19)와 회전자(20)의 전자가 작용에 의해 회전자(20)가 회전하고, 이 회전자(20)와 함께 회전축(2)이 회전한다. 이때 회전축(2)의 편심부(1)에 설치된 롤라(6)는 실린더(5) 내부를 편심회전(공전과 자전운동)하는 것이다. 롤라(6)의 편심회전운동에 따라 배인(10)이 전후진하여 냉매가스의 흡입, 압축 및 토출이 반복된다. 즉, 롤라(6)와 배인(10)의 운동에 의해 흡입관(13)을 통해 냉매가스가 흡입실(11)로 유입되고, 압축실(12)의 냉매는 압축되며, 압축된 냉매는 토출포트(7)를 통하여 토출된다. 한편, 토출이 거의 완료되는 시점에서 좀더 정확하게는 롤라(6)가 공전하여 롤라(6)와 실린더내면의 접촉점이 반달홈(14)과 만나는 부분에 왔을 때(이때 배인은 충분히 후진됨) 압력유도홀(52)이 개방된다. 이렇게 압력유도홀(52)이 개방되면 압축실(12)의 압축가스가 압력유도홀(52)을 통해 상부플랜지(3)의 상측에 있는 압력실(50)로 유도된다. 이때 덮개(51)는 밀폐용기(17) 내부의 토출압에 의해 실린더의 테두리부분에 걸려 위치고정되어 있으므로 압력실(50)의 압력과 상부플랜지(3)의 자중은 하향력으로 작용하여 상부플랜지(3)를 롤라(6) 및 실린더(5)의 상면에 밀착시킨다. 따라서 기존 압축기에서 항상 존재하였던 상부플랜지와 롤라간의 클리어런스가 거의 없어짐으로써 이 부분을 통한 누설이 완전히 제거되고, 이에 따라 압축효율이 향상되고 궁극적으로 압축기의 성능이 향상되는 결과를 가져오는 것이다.

또한 이러한 상태에서는 압축실(12)에 존재할 경우 재팽창될 가스가 압력유도홀(52)을 통해 압력실(50)로 방출됨으로써 재팽창가스의 감소로 인한 압축기효율이 증대되며, 재팽창으로 인한 소음이 생기지 않으므로 종래와 같은 공명기가 불필요하여 공명기를 제거할 수 있으므로 전체적으로 간극손실이 절감되어 압축효율이 향상되는 효과도 동시에 얻을 수 있다. 또한 재팽창될 가스가 압력실로 배출됨으로써 압축실 내에서의 압력맥동이 저감되는 효과도 있다.

그리고, 압축기의 초기 작동시에는 압축실내에 비압축성의 액냉매가 유입될 수가 있는데, 이 경우 액냉매의 압축에 따른 이상 과부하 현상이 발생하게 된다. 이때는 압력실의 압력과 상부플랜지의 자중에 의한 하향력보다 압축실의 압력에 의한 상향력이 더 커서 상부플랜지가 롤라의 상면으로부터 분리되어 압축실의 과압축을 방지하여 롤라와 실린더의 마모 및 파손을 방지하게 된다. 일단 과압축 상태가 해소된 후에는 상부플랜지가 다시 롤라측으로 이동하여 롤라의 상면과 상부플랜지간의 틈새가 없어져 시일링이 되므로 효율적으로 압축작용이 이루어지게 된다.

이상에서 상세히 설명한 바와 같이, 본 고안에 따른 회전압축기에 따르면, 상부플랜지가 승강이 가능하도록 설치되어, 정상 상태에서는 압력실의 압력과 자체 하중에 의한 하향력이 작용하여 상부플랜지와 롤라간의 누설을 방지하고, 압축실에 과부하가 걸릴 경우에는 상부플랜지가 상승하여 과압축을 방지함으로써, 압축실의 압력에 따라 자동적으로 유연성 있게 승강하여 압축기의 효율을 향상시키고 동시에 롤라와 실린더의 마모 및 파손을 방지할 수 있는 이점이 있다. 또한 압축실내의 재팽창될 가스를 압력유도홀을 통해 압력실로 배출시킴으로써 압축된 가스의 재팽창을 감소시키고 공명기를 제거하여 간극손실도 저감시키는 효과가 있다.

Claims (5)

1. 상방으로 개구된 실린더, 상기 실린더내에서 편심회전운동하는 롤라, 상기 실린더의 상측에 승강 가능하게 설치된 상부플랜지, 일단이 상기 롤라와 접촉한 채로 직선왕복운동하여 상기 실린더의 내부를 흡입실과 압축실로 구획하는 배인, 상기 압축실이 과압축되어 상기 상부플랜지가 상승될 때 그 상승운동을 안내하는 수단, 그리고 상기 압축실이 정상 상태일 때 상기 상부플랜지를 하향시켜 상기 롤라와 실린더에 밀착시키는 수단을 포함하는 밀폐형 회전압축기.
2. 제1항에 있어서, 상기 안내수단은 일단이 상기 상부플랜지를 관통하여 상기 실린더에 고정되고, 타단에는 제한판이 마련된 핀인 것을 특징으로 밀폐형 회전압축기.
3. 제1항에 있어서, 상기 밀착수단은 상부플랜지의 상측에 압력실을 형성하는 덮개와 상기 상부플랜지에 형성되어 상단은 상기 압력실과 연통되고 하단은 상기 압축실과 연통된 압력유도홀을 포함하고, 상기 압력유도홀은 상기 배인에 의해 개폐되는 것을 특징으로 하는 밀폐형 회전압축기.
4. 제3항에 있어서, 상기 압축실에는 상기 배인에 인접하여 반달홈이 형성되고 상기 압력유도홀은 상기 실린더와 롤라의 접촉접이 상기 반달홈을 통과하면서부터 열리는 것을 특징으로 하는 밀폐형 회전압축기.
5. 제3항에 있어서, 상기 상부플랜지와 덮개 사이에는 오링이 설치된 것을 특징으로 하는 밀폐형 회전압축기.