KR0140048B1 - 로터리압축기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 냉매를 고온고압으로 압축시키는 로터리압축기에 관한 것으로써, 특히 중공상으로 형성되고 흡입구가 형성되며 슬롯이 형성된 실린더와, 상기 실린더의 내부에서 회전되는 로울러와, 상기 로울러가 회전되도록 회전되며 크랭크가 형성된 회전축과, 상기 회전축의 회전에 의해 냉매가 압축되도록 상기 실린더의 내부를 압축실과 흡입실로 구획시키며 상기 실린더의 슬롯에 배설된 베인으로 이루어진 로터리압축기에 있어서, 상기 베인의 단부와 상기 로울러의 외주면을 연결하여 상기 로울러가 자전됨이 없이 공전되도록 상기 로울러의 외주면에 돌출형성된 반구형의 돌기와, 상기 돌기와 접하도록 상기 베인의 단부에 형성된 반구형의 홈으로 이루어진 조인트부와; 상기 로울러의 상면에 내외주면이 연통되도록 형성된 연결통로와, 상기 크랭크의 외주연에 원호형상으로 형성된 토출안내홈과, 일단이 상기 토출안내홈과 연결되고 타단이 상기 실린더의 외부와 연결되도록 회전축에 형성된 토출구로 이루어진 토출수단을 구비한 로터리압축기에 관한 것으로, 종래와 같이 토출밸브가 소요됨이 없이 연결통로와 토출안내홈과 토출구로 이루어진 토출수단에 의해 압축실의 고온고압의 냉매의 토출을 제어하므로써 그 구조가 콤팩트하고 압축실에 냉매의 잔류에 의한 과압축을 방지할 수 있다는 매우 뛰어난 효과가 있다.

Description

로터리압축기

본 발명은 냉매를 고온고압으로 압축시키는 로터리압축기에 관한 것으로써, 특히 고온고압의 냉매의 토출을 제어하는 토출밸브가 소요되지 않아 그 구조가 콤팩트하게 되고 냉매의 과압축에 따른 압축손실을 저감시킬 수 있는 로터리압축기에 관한 것이다.

일반적으로, 로터리압축기는 제1도에 도시한 바와 같이 흡입관(16)과 토출관(17)이 접속되고 그 내부가 밀폐된 쉘(1)과, 대체로 하부에 편심된 크랭크(21)가 구비된 회전축(20)과, 상기 회전축(20)이 회전되도록 동력을 발생시키는 모터(2)와, 흡입실(11)과 압축실(12)을 구비한 실린더(10)와, 상기 실린더(10)의 상부 및 하부에 고착된 상부 및 하부베어링(14,15)과, 상기 실린더(10)의 내부에서 공전되는 로울러(22)로 이루어진다.

상기와 같이 구성된 로터리압축기는, 상기 모터(2)의 동력에 의해서 상기 회전축(20)이 고속회전되고, 상기 회전축(20)의 회전에 의해서 상기 로울러(22)가 상기 실린더(10)의 내부에서 공전되어 상기 흡입실(11)과 압축실(12)이 가변되게 되므로써 냉매가 고온고압으로 압축되게 된다.

이와 같은 종래의 로터리압축기의 냉매토출과정을 제2도를 참조하여 좀더 상세하게 설명하면, 중공상의 실린더(110)와, 상기 실린더(110)를 쉘(100)의 내부에 고정시키는 브래킷(114)과, 상기 실린더(110)에 내접하여 공전하는 로울러(121)와, 상기 로울러(121)를 공전구동시키는 크랭크(120)와, 상기 로울러(121)와 접하여서 상기 실린더(110)의 내부를 흡입실(111)과 압축실(112)로 구획시키는 베인(130)과, 상기 압축실(112)에서 압축된 고온고압의 냉매를 상기 쉘(100)의 내부로 배출되도록 고온고압의 냉매의 토출을 가이드하는 토출구(113)를 구비한다.

또, 상기 토출구(113)에는 상기 압축실(112)에서 압축된 고온고압의 냉매가 일정압 이상으로 압축되면 상기 쉘(100)의 내부로 토출되도록 함과 동시에 상기 쉘(100)의 내부로 토출된 고온고압의 냉매가 상기 압축실(112)로 역류되지 않도록 상기 토출구(113)를 제어하는 밸브관(115)이 설치되어 있다.

이와 같은 종래의 로터리압축기는, 상기 크랭크(120)가 회전됨에 따라서 상기 로울러(121)가 상기 흡입실(111)과 상기 압축실(112)의 용적을 가변시키므로써 상기 압축실(112)의 냉매가 고온고압으로 압축되게 되고, 상기 압축실(112)의 냉매가 일정압이상으로 압축되면 상기 밸브관(115)에 의해 상기 토출구(113)가 개방되어 고온고압의 냉매가 상기 쉘(100)의 내부로 토출되게 된다.

그러나, 이와 같은 종래의 로터리압축기는, 상기 압축실(112)과 상기 쉘(100)의 사이에 연통된 상기 토출구(113)의 길이가 길기 때문에 미쳐 토출되지 못하는 냉매가 상기 토출구(113)에 잔류되게 되고, 상기 토출구(113)에 잔류되는 냉매가 상기 흡입실(111)로 재흡입되어 압축되는 냉매와 혼합된 다음 재팽창하기 때문에 상기 흡입실(111)의 흡입용적이 감소되고, 또한 압축효율이 저하되는 문제점이 있었다.

이와 같은 문제점을 다소 해결하기 위한 냉매토출구조가 일본 특허공개 평 1-208971호에 개시되어 있다.

일본 특허공개 평 1-208971호는 제3도에 도시한 바와 같이, 제2도의 구성에서 밸브관(115)을 삭제하고 상기 토출구(113)에 슬라이드밸브(200)를 설치한 것이다. 이와 같은 구성은 토출구(113)가 슬라이드밸브(200)로 채워져 있으므로 압축냉매가 토출구에 존재하지 않아 재팽창이 감소하고 압축효율이 저하되지 않는다. 그러나 슬라이드밸브(200)의 중량이 크고, 또한 상기 슬라이드밸브(200)를 탄압하는 스프링 등의 관성력이 증가하므로 냉매의 흡입, 압축시 능동적으로 동작하지 못해 과압축이 발생될 우려가 있었다.

또 다른 종래의 실시예로써는 일본 특허공개 평 1-202656호가 있고, 일본 특허공개 평 1-202656호는 제4도에 도시한 바와 같이, 중공상의 실린더(110)와, 상기 실린더(110)에 내접하고 크랭크(120)로 공전구동하는 로울러(121)와, 상기 로울러(121)에 입설되어 상기 실린더(110)의 내,외부를 출입하는 밸브판(300)과, 상기 밸브판(300)의 좌우요동에 따라서 상기 토출구(311)를 개폐하는 볼(310)을 구비한다. 상기와 같이 구비되는 종래의 로터리압축기는 스프링으로 동작하는 밸브대신에 로울러(121)의 공전을 이용하여 밸브판(300)과 볼(310)의 기구적인 구성으로 토출구(311)를 개폐하므로 별도의 관성력이 증가하지 않는다. 그러나 상기 토출구(311)가 길기 때문에 토출되지 않고 잔류하는 압축냉매가 재팽창할 우려가 있었다.

본 발명은 상술한 문제점을 감안해서 이루어진 것으로서, 본 발명의 목적은 고온고압의 냉매의 토출을 제어하는 토출밸브가 소요되지 않아 그 구조가 콤팩트하게 되고 냉매의 과압축에 따른 압축손실을 저감시킬 수 있는 로터리압축기를 제공하는데 있다.

이와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 의한 로터리압축기는, 중공상으로 형성되고 흡입구가 형성되며 슬롯이 형성된 실린더와, 상기 실린더의 내부에서 회전되는 로울러와, 상기 로울러가 회전되도록 회전되며 크랭크가 형성된 회전축과, 상기 회전축의 회전에 의해 냉매가 압축되도록 상기 실린더의 내부를 압축실과 흡입실로 구획시키며 상기 실린더의 슬롯에 배설된 베인으로 이루어진 로터리압축기에 있어서, 상기 베인의 단부와 상기 로울러의 외주면을 연결하여 상기 로울러가 자전됨이 없이 공전되도록 상기 로울러의 외주면에 돌출형성된 반구형의 돌기와, 상기 돌기와 접하도록 상기 베인의 단부에 형성된 반구형의 홈으로 이루어진 조인트부와; 상기 로울러의 상면에 내외주면이 연통되도록 형성된 연결통로와, 상기 크랭크의 외주연에 원호형상으로 형성된 토출안내홈과, 일단이 상기 토출안내홈과 연결되고 타단이 상기 실린더의 외부와 연결되도록 회전축에 형성된 토출구로 이루어진 토출수단을 구비한 것을 특징으로 한다.

이와 같은 본 발명에 의한 로터리압축기에 의하면, 종래와 같이 토출밸브가 소요됨이 없이 연결통로와 토출앙내홈과 토출구로 이루어진 토출수단에 의해 압축실의 고온고압의 냉매의 토출을 제어하므로써 그 구조가 콤팩트하고 압축실에 냉매의 잔류에 의한 과압축을 방지할 수 있다는 매우 뛰어난 효과가 있다.

제1도는 일반적인 로터리압축기의 내부 구조를 도시한 단면도.

제2도는 종래의 제1실시예의 실린더 단면도.

제3도는 종래의 제2실시예의 실린더 단면도.

제4도는 종래의 제3실시예의 실린더 단면도.

제5도는 본 발명에 적용되는 로터리압축기의 주요부품을 분해하여서 도시한 분해사시도.

제6도는 본 발명에 적용되는 주요부분을 도시한 단면도.

제7도는 제6도의 A-A부분의 단면도로서, (a)(b)(c)(d)는 작동상태를 도시한 상태도.

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

10:실린더11:흡입실

12:압축실13:흡입구

20:회전축21:크랭크

3:분리수단30:베인

31:조인트부32:돌기

33:홈4:토출수단

40:연결통로41:토출안내홈

42:토출구

이하, 본 발명에 적용되는 로터리압축기의 일실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.

제5도는 본 발명에 적용되는 로터리압축기의 주요부품을 분해하여서 도시한 분해사시도로서, 중공상의 실린더(10)와, 상기 실린더(10)에 내접한 상태로 공전하는 로울러(22)를 구동하는 크랭크(21)가 구비된 회전축(20)과, 상기 로울러(22)와 접한 상태로 상기 실린더(10)의 내부를 흡입실과 압축실로 구획시키는 한편 상기 로울러(22)가 자전됨이 없이 공전하도록 하는 분리수단(3)과, 상기 분리수단(3)에 의해 구획된 압축실에서 압축된 고온고압의 압축냉매가 상기 로울러(22)와 상기 크랭크(21)를 통하여 상기 실린더(10)의 외부로 토출되도록 하는 토출수단(4)을 구비한다.

상기 분리수단(3)은, 슬롯(16)을 통하여 상기 실린더(10)의 내부로 삽입되는 베인(30)과, 상기 베인(30)의 단부와 상기 로울러(22)의 외주면을 연결하여 상기 로울러(22)가 자전됨이 없이 공전되도록 하는 조인트부(31)를 구비한다. 한편, 상기 조인트부(31)는 상기 로울러(22)의 외주면에 돌출형성된 반구형의 돌기(32)와, 상기 돌기(32)와 접하도록 상기 베인(30)의 단부에 형성된 반구형의 홈(33)으로 이루어진다.

한편, 상기 토출수단(4)은, 상기 로울러(22)의 상면에 내외주면이 연통되도록 형성된 연결통로(40)와, 상기 크랭크(21)의 외주연에 원호형상으로 형성된 토출안내홈(41)과, 일단이 상기 토출안내홈(41)과 연결되고 타단이 상기 실린더(10)의 외부와 연결되도록 회전축(20)에 형성된 토출구(42)를 구비한다.

제6도는 본 발명에 적용되는 로터리압축기의 주요부분의 단면도이고, 제7도는 제6도의 A-A선을 절결하여 도시한 단면도로써, 상기 연결통로(40)는 상기 로울러(22)와 상기 베인(30)에 의해 형성되는 상기 압축실(12)과 상기 흡입실(11)중에서 냉매가 최대로 압축되는 상기 압축실(12)의 끝단에 형성된다. 한편 상기 실린더(10)의 상하부에는 상부베어링(14) 및 하부베어링(15)이 고착되고, 상기 연결통로(40)와 상기 토출안내홈(41)은 상기 상부베어링(14)과 접하는 상기 로울러(22)와 상기 크랭크(21)의 상면에 형성되어 있다. (34)는 상기 베인(30)을 상기 로울러(22)의 돌기(32)방향으로 탄압하는 스프링이다.

다음은, 상기와 같이 구성된 본 발명에 의한 로터리압축기의 작용효과를 설명한다.

먼저, 제6도에 도시한 바와 같이 상기 압축실(12)에서 압축된 고온고압의 냉매의 흐름을 가이드하는 상기 토출구(42)가 상기 회전축(20)에 형성되어 있다.

또, 상기 토출구(42)가 상기 회전축(20)에 형성되므로써 상기 크랭크(21)의 토출안내홈(41)이 상기 로울러(22)에 형성된 상기 연결통로(40)와 일치되지 않을 경우에는, 상기 크랭크(21)의 상면이 상기 상부베어링(14)의 저면과 면접촉되므로 상기 토출안내홈(41)과 상기 연결통로(40)가 분리되어 상기 압축실(12)의 냉매가 토출되지 않게 된다.

한편, 상기 크랭크(21)가 회전되어서 상기 로울러(22)의 연결통로(40)와 상기 토출안내홈(41)이 일치되면 상기 압축실(12)에서 압축된 고온고압의 냉매가 상기 연결통로(40) 및 상기 토출구(42)를 통해서 쉘내부로 토출되게 된다.

이때, 상기 로울러(22)는 상기 분리수단(3)의 조인트부(31)에 의해 자전됨이 없이 공전되게 된다.

또, 고온고압의 냉매가 쉘의 내부로 토출되는 과정을 제7도를 참조하여 상세하게 설명하면, 제7도(a)는 냉매가 흡입되는 흡입과정을 도시한 상태도이다. 즉, 상기 크랭크(21)가 시계방향으로 회전되어서 그 위상각이 변하면 상기 로울러(22)는 상기 조인트부(31)의 돌기(32)와 홈(33)에 의해서 자전됨이 없이 공전되게 된다. 이때, 상기 로울러(22)의 외주면과 상기 실린더(10)의 내주면이 연속적으로 접함과 동시에 상기 베인(30)이 상기 스프링(34)에 의해 전진하여 상기 홈(33)이 상기 돌기(32)와 구면접촉을 하여 흡입실(11)과 압축실(12)로 구획되게 된다.

따라서, 상기 로울러(22)가 시계방향으로 공전될 경우 제7도(a)(b)(c)(d)에서와 같이 상기 흡입실(11)은 점점 증대되고 상기 압축실(12)은 점점 축소되는 과정이 연속적으로 일어나게 되어 상기 압축실(12)의 냉매가 고온고압으로 압축되게 된다.

한편, 상기 압축실(12)에서 압축된 고온고압의 냉매가 토출되는 과정을 설명하면, 제7도(a)는 초기에 냉매가스가 상기 흡입구(13)를 통하여 상기 흡입실(11)로 유입되는 과정이고, 제7도(b)는 상기 크랭크(21)가 회전되어 흡입된 냉매가 압축되는 과정이며, 제7도(c)는 냉매가 최대로 압축된 상태에서 상기 크랭크(21)의 회전으로 상기 로울러(22)의 연결통로(40)와 상기 크랭크(21)의 토출안내홈(41)이 일치되어 압축된 냉매가 토출개시하는 과정이다.

이때, 압축된 냉매가스가 상기 연결통로(40)와 상기 토출안내홈(41)을 통하여 상기 회전축(20)에 형성된 토출구(42)를 경유하여 제1도에 도시한 쉘(1)내부로 토출되고, 상기 쉘(1)의 내부로 토출된 고온고압의 냉매는 상기 쉘(1)에 접속된 상기 토출관(17)을 통해 응축기로 공급되어 냉매사이클을 순환하게 된다. 제7도(d)는 상기 크랭크(21)의 회전으로 상기 토출안내홈(41)이 상기 연결통로(40)를 벗아나 상기 흡입실(11)쪽으로 회전하는 것으로, 이때는 상기 토출안내홈(41)과 상기 연결통로(40)가 상기 상부베어링(14)에 의해 분리되므로 상기 토출구(42)가 폐쇄되게 되는 것이다.

한편, 제7도(c)에서와 같이 원호상으로 형성된 상기 토출안내홈(41)이 상기 크랭크(21)의 회전위상각 변화로 회전되는 동안 압축된 냉매가스가 토출함으로써 냉매가스가 충분하게 토출되고, 이로 인하여 압축된 냉매가스의 압축실잔류가 저하된다. 따라서 압축된 냉매가스의 재팽창이 저하되고 이에 따라 압축효율이 보다 향상되게 되는 것이다.

앞에서 설명한 바와 같이 본 발명에 의한 로터리압축기에 의하면, 종래와 같이 토출밸브가 소요됨이 없이 연결통로와 토출안내홈과 토출구로 이루어진 토출수단에 의해 압축실의 고온고압의 냉매의 토출을 제어하므로써 그 구조가 콤팩트하고 압축실에 냉매의 잔류에 의한 과압축을 방지하여 압축효율을 보다 향상시킬 수 있다는 매우 뛰어난 효과가 있다.

Claims (1)

1. 중공상으로 형성되고 흡입구(13)가 형성되며 슬롯(16)이 형성된 실린더(10)와, 상기 실린더(10)의 내부에서 회전되는 로울러(22)와, 상기 로울러(22)가 회전되도록 회전되며 크랭크(21)가 형성된 회전축(20)과, 상기 회전축(20)의 회전에 의해 냉매가 압축되도록 상기 실린더(10)의 내부를 압축실(12)과 흡입실(11)로 구획시키며 상기 실린더(10)의 슬롯(16)에 배설된 베인(30)으로 이루어진 로터리압축기에 있어서, 상기 베인(30)의 단부와 상기 로울러(22)의 외주면을 연결하여 상기 로울러(22)가 자전됨이 없이 공전되도록 상기 로울러(22)의 외주면에 돌출형성된 반구형의 돌기(32)와, 상기 돌기(32)와 접하도록 상기 베인(30)의 단부에 형성된 반구형의 홈(33)으로 이루어진 조인트부(31)와; 상기 로울러(22)의 상면에 내외주면이 연통되도록 형성된 연결통로(40)와, 상기 크랭크(21)의 외주연에 원호형상으로 형성된 토출안내홈(41)과, 일단이 상기 토출안내홈(41)과 연결되고 타단이 상기 실린더(10)의 외부와 연결되도록 회전축(20)에 형성된 토출구(42)로 이루어진 토출수단(4)을 구비한 것을 특징으로 하는 로터리압축기.