KR0169436B1 - 로타리압축기 - Google Patents

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KR0169436B1 KR1019950031952A KR19950031952A KR0169436B1 KR 0169436 B1 KR0169436 B1 KR 0169436B1 KR 1019950031952 A KR1019950031952 A KR 1019950031952A KR 19950031952 A KR19950031952 A KR 19950031952A KR 0169436 B1 KR0169436 B1 KR 0169436B1
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Abstract

본 발명은 롤러를 고정시킨 상태에서 실린더를 회전시켜서 냉매가스를 압축시키는 로타리압축기에 관한 것으로, 특히 절개부와 토출홈이 형성되며 상방이 개방되고 하부에는 회전축이 돌출된 실린더와, 상기 실린더의 중심축(O)으로부터 거리(E)만큼 편심된 위치에 편심축이 구비되어서 상기 실린더의 상부를 밀폐시키는 고정부와, 상기 고정부의 편심축에 배설되는 롤러와, 상기 롤러와 면접촉에 의해 상기 실린더의 내부를 적어도 하나이상의 공간으로 구획시키는 베인으로 이루어진 로타리압축기에 있어서, 상기 베인의 후단에 상방으로 돌출된 돌기와, 상기 돌기를 수용하는 안내홀이 형성되어서 상기 베인이 상기 롤러의 외주면에 접촉한채 회전되도록 안내하며 상기 베인의 후단에 배치된 베인안내링으로 이루어진 로타리압축기에 관한 것이다.

Description

로타리압축기
제1도는 종래예에 적용되는 로타리압축기를 개략적으로 도시한 내부구성도.
제2도는 제1도의 A-A선을 절결하여 도시한 단면도.
제3도는 본 발명에 적용되는 로타리입축기의 주요부품을 분해하여서 도시한 분해사시도.
제4도는 본 발명의 주요부분의 결합상태를 도시한 단면도.
제5도는 제4도의 B-B선을 절결하여 도시한 단면도.
제6a도 내지 제6d도는 본 발명에 따른 로타리압축기의 작동상태도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
10 : 고정부 13 : 토출구
14 : 원홈 17 : 흡입구
20 : 실린더 21 : 회전축
27 : 롤러 31,33 : 베인
71,73 : 돌기 80 : 베인안내링
81,83 : 안내홀
본 발명은 롤러를 고정시킨 상태에서 실린더를 회전시켜서 냉매가스를 압축시키는 로타리압축기에 관한 것으로, 특히 실린더의 회전에 따라 함께 이동하는 베인간의 거리를 일정하게 유지하면서 실린더내 공간을 구획하고 롤러를 압착하지 않도록 하므로써, 롤러와 베인사이의 마찰에 의한 마모를 방지하고 장기간 사용하여도 롤러와 베인사이에 틈이 발생되지 않아 압축효율 및 토출효율을 향상시킬 수 있는 로타리압축기에 관한 것이다.
로타리압축기는 일반적으로 원통형의 실린더 내부에 편심되게 배치된 롤러가 상기 실린더의 내주면을 따라 회전하면서 유입된 냉매가스를 고압으로 압축하여 토출시키는 것이다. 실린더의 일측면에는 복수의 절개부가 형성되고, 이 절개부에 베인이 배설되어 실린더 내부를 흡입공간과 압축공간으로 분리시킨다.
최근에 본 출원인은 흡입공간과 압축공간 사이의 압력차에 의해 회전하는 롤러에 불균형이 작용하여서 진동이 발생하는 단점을 개선하기 위하여 롤러를 고정시킨 상태에서 실린더를 회전시킴으로서 진동을 억제시킨 로타리압축기를 출원하였다,(특허출원 제93-26915호)
제1도와 제2도는 그 로타리압축기의 구조를 보이기 위한 도면들이다.
제1도에 도시된 바와 같이, 압축기에 케이스(100)내에는 모처(110)와 실린더(20), 그리고 고정부(10)가 배설되어 있다. 상기 모터(110)는 실린더(20)를 회전 시키기 위한 구동수단이다.
고정부(10)는 흡입구와 토출구(미도시)가 형성되어 있는 판부재(18)와, 상기 판부재(18)의 하부에 형성되어 있는 편심축(19)으로 구성되어, 그 하부에 배치된 실린더(20)의 내부가 외부에 대해 가능한 한 밀폐된 상태에서 이 실린더(20)가 회전가능하도록 설치된다. 또한, 상기 실린더(20)의 외측에는 원통형상의 베어링(120)이 설치된다.
케이스(100)를 관통하여 설치되는 흡입관(130)과 토출관(140)은 상기 고정부(10)에 형성되어 있는 흡입구와 토출구(도시안됨)를 통하여 각각 상기 실린더(20)의 내부에 형성되는 흡입공간(40)과 압축공간(50)(제2도 참조)에 연결된다.
상기 실린더(20)는 상방이 개방된 원통형으로 그 측면에 2개의 절개부(41)(43)가 형성되어 있으며, 이 각각의 절개부(41)(43)에 베인(31)(33)이 진퇴가능하게 배설된다. 상기 각 베인(31)(33)의 부근에는 토출홈(35)(37)이 형성되어 있다.
상기 고정부(10)의 편심축(19)은 그 중심(P)이 상기 실린더(20)의 회전중심(O)으로부터 소정거리(E)만큼 편심되게 설치된다.
실린더(20)의 서로 마주보는 위치에 한쌍의 베인(31)(33)이 설치된다. 이 베인(31)(33)들의 선단을 항상 롤러(27)의 외주면과 접촉하는 상태로 유지시키기 위하여 그 양단이 상기 베인(31)(33)들의 후단에 고정되는 탄성부재(32)가 설치된다. 이 탄성부재(32)에 의해서 베인(31)(33)들은 항상 실린더(20)의 내측에 향하는 힘을 받게 된다.
상기와 같이 구성된 로타리압축기의 작동을 살펴보면, 고정부(10)는 고정된채 모터(110)의 회전에 의해 실린더(20)가 제2도의 화살표방향으로 회전하게 된다. 따라서, 베인(31)(33)들도 롤러(27)의 외주면에 접촉한 상태로 회전하면서 고정부(10)의 흡입구를 통하여 실린더(20)의 흡입공간(40)으로 유입된 냉매가스를 압축하여 고정부(10)의 토출구를 통하여 배출시키게 된다.
그러나, 상기와 같은 종래의 로타리압축기를 일정기간 사용하게 되면, 베인(31)(33)들을 롤러(27)의 외주면에 밀착시켜서 상기 흡입공간(40)과 압축공간(50)을 기밀성있게 분리시키기 위한 탄성부재(32)의 압축력에 의해 상기 롤러(27)의 외주면과 베인(31)(33)들의 선단은 심하게 마모된다. 또는 탄성부재(32)의 오랜 사용으로 피로현상으로 탄성부재의 탄성력이 적어지게 된다. 따라서, 종래의 로타리압축기는 일정기간이 지나게 되면 상기 흡입공간(40)과 압축공간(50)을 서로 기밀성있게 유지시킬 수 없게 되어 압축효율 및 토출효율이 떨어지게 되는 단점이 있는 것이다.
상기 단점을 개선시키기 위한 본 발명의 목적은 롤러와 베인사이의 마모를 제거하여 효율 및 신뢰성을 향상시킨 로타리압축기를 제공하는 것이다.
상기의 목적을 달성하기 위한 로타리압축기는, 토출홈이 형성되며 상방이 개방되고 하부에는 회전축이 돌출된 실린더와, 상기 실린더의 중심축(O)으로부터 거리(E)만큼 편심된 위치에 편심축이 구비되어서 상기 실린더의 상부를 밀폐시키는 고정부와, 상기 고정부의 편심축에 배설되는 롤러와, 상기 롤러와의 면접촉에 의해 상기 실린더의 내부를 적어도 하나이상의 공간으로 구획시키는 베인으로 이루어진 로타리압축기에 있어서, 상기 베인의 후단에 상방으로 돌출된 돌기와, 상기 돌기를 수용하는 안내홀이 형성되어서 상기 베인이 상기 롤러의 외주면에 접촉한채 회전되도록 안내하며 상기 베인의 후단에 배치된 베인안내링으로 이루어진 것을 특징으로 한다.
이하에서는 첨부도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명할 것이다.
제3도는 본 발명에 따른 로타리압축기의 요부를 보인 분해사시도이다. 여기서, 제1도와 제2도에 도시된 종래의 압축기에서의 요소들과 동일한 요소들은 동일한 부호로 표기하여 그 상세한 설명을 생략한다.
상면이 개방된 대략 원통형상의 실린더(20)는 그 측면의 서로 마주보는 위치에 형성된 한쌍의 절개부(41)(43)와 그 하부에 형성된 회전축(21)을 구비한다. 절개부(41)(43)에 베인(31)(33)이 진퇴가능하게 배설되며, 회전축(21)은 구동모터(미도시)에 연결된다. 베인(31)(33)의 후단에는 상방으로 일정길이 연장된 돌기(71)(73)가 형성된다. 상기 절개부(41)(43)의 근방에는 상기 실린더(20)의 내부로 유입되어 압축된 냉매를 유출시키기 위한 토출홈(35)(37)이 형성되어 있다.
실린더(20) 상측에는 원판으로 이루어진 판부재(18)와 이 판부재(18)의 하면으로부터 연장하는 원통형의 편심축(19)을 구비한 고정부(10)가 배치된다. 상기 편심축(19)에는 속이 빈 원통형상의 롤러(27)가 끼워지게 된다. 이 롤러(27)는 상기 실린더(20)의 내부에 배치되는데, 롤러(27)의 외주면이 실린더(20)의 내주면에 밀착되도록 한다. 상기 판부재(18)에는 소정의 폭과 길이를 갖는 토출구(13)와 흡입구(17)(제6A도)가 형성되어 있다. 상기 토출구(13)는 판부재(18)의 중심(O)으로부터 소정의 반지름을 갖는 원호로 이루어지며, 상기 흡입구(17)는 편심축(18)의 중심(P)으로부터 소정의 반지름을 갖는 원호로 이루어진다. 또한, 판부재(18)의 하면에는 후술할 베인안내링을 수용하기 위하여 상기 토출구(13)의 반지름보다 더 큰 반지름을 갖으며 편심축의 중심(P)을 원점으로 하는 원홈(14)이 형성된다.
한편, 베인(31)(33)들이 롤러(27)의 외주면에 접촉된 채 회전되도록 안내하기 위하여 베인안내링(80)이 상기 원홈(14)에 끼워진다. 이 베인안내링(80)에는 서로 마주보는 위치에 한쌍의 안내호(81)(83)이 형서이되어 있다. 상기 각 안내홀(81)(83)에 베인(31)(33)의 후단에 형성된 돌기(71)(73)가 끼워지게 된다(제4도).
상기 실린더(20)의 외측에는 이 실린더(20)를 회전가능하게 지지하기 위하여 베어링(120)이 배치된다. 이 베어링(120)의 중앙에는 실린더(20)의 회전축(21)이 관통되도록 홀(121)이 형성되어 있다.
제4도는 상기의 각 부재들이 배치된 상태를 도시한 측면도이다.
그 도면에 나타낸 바와같이, 실린더(20)는 그 중심으로부터 하향으로 연장하여 미도시된 구동모터에 연결된 회전축(21)이 베어링(120)의 홀 (121)에 회전이 자유롭게 끼워진 채 베어링(120)의 내부에 배치되며, 실린더(20)의 내부에는 롤러(27)가 상기 실린더(20)의 내측면에 접촉된 채 설치된다. 고정부(10)는 실린더(20)의 상부를 밀폐시킨 상태로 베어일(120)이 상단에 얹어지며, 편심축(19)은 롤러(27)의 내부에 끼워져 있다.
한편, 베인안내링(80)은 고정부(10)의 하면에 형성된 원홈(14)에 회전이 자유롭게 끼워져 있다. 베인(31)(33)들의 선단은 롤러(27)의 외주면에 접촉되어 있으며, 그들의 후단에 형성된 돌기(71)(73)들은 각각 베인안내링(80)의 안내홀(81)(83)들에 끼워진다. 편심축(19)의 중심(P) 즉, 롤러(27)의 중심(P)은 회전축(21)의 중심(O)으로부터 길이(E)만큼 떨어져 있다.
제6a도에 도시된 바와같이, 고정부(10)의 판부재(18)에 형성된 원홈(14)은 편심축(19)과 동심으로 형성된다. 이 훤홈(14)에 끼워지는 베인안내링(80)의 안내홀(81)(83)(제 5도)들의 길이는 편심길이(E)의 2배이상으로 하는 것이 바람직하다. 그 이유는 실린더(20)와 함께 회전하는 베인(31)(33)들은 실린더(20)의 중심(O)으로부터 길이(E)만큼 편심된 롤러(27)의 외주면에 접촉되어 회전되기 때문에 실린더(20)가 중심(O)에 대하여 회전할 때, 편심된 중심(P)으로 회전하는 베인(31)(33)들의 각 후단(71)(73)이 각 안내홀(81)(83)내에서 움직일 수 있도록 하기 위함이다.
따라서, 실린더(20)와 함께 베인(31)(33)들이 회전하면 베인안내링(80)은 베인(31)(33)의 돌기(71)(73)에 의해 원홈(14)내에서 회전하면서 베인(31)(33)의 선단을 롤러(27)의 외주면에 오일막을 개재하여 접촉한 상태로 회전되도록 안내하는 것이다.
제6a도 내지 제6d도는 본 발명의 로타리 압축기의 작동상태도로서, 실린더(20)의 상부를 밀폐시키는 고정부(10)의 도시는 생략하였으나, 이해를 돕개 위하여 상기 고정부(10)의 판부재(18)에 형성되어 있는 토출구(13)와 흡입구(17)를 점선으로 도시하였다.
제6a도는 베인(31)(33)이 실린더(20)의 회전중심(O)을 통과하는 수평축(X-X)에 대해 0˚에 위치한 것을 나타낸 도면으로서, 상기 실린더(20)는 구동모터에 의해 회전하는 회전축(21)에 의해 실선의 화살표방향으로 회전한다.
여기서, 상기 실린더(20)의 내부공간은 베인(31)(33)과 롤러(27)에 의해 2개의 공간으로 구획되어 진다. 즉, 상기 실린더(20)가 화살표방향으로 회전할 때, 상기 2개의 공간중 수평축(X-X)을 중심으로 하부는 냉매가 흡입되는 공간(40)으로, 상부는 흡입된 냉매가 압축되는 공간(50)으로 구획되는 것이다.
따라서, 실린더(20)가 화살표방향으로 중심 0를 기준으로 회전하면, 각 절개부(41)(43)에 습동가능하게 배치된 베인(31)(33)은 중심 0주위를 이동한다. 베인(33)의 돌기(73)는 안내홀(83)의 내측부에 닿고, 베인(31)의 돌기(71)은 안내홀(85)의 외측부에 닿게 된다. 따라서, 베인(33)(31)의 이동에 따라 베인안내링(80)이 중심 P를 기준으로 회전한다. 각 베인(31)(33)은 롤러(27)의 외주면에 오일막을 개재하여 접촉된 채 회전되어 공간(40)이 실린더(20)의 상부에 형성된 토출홈(35)을 통하여 점선으로 표시된 흡입구(17)와 연통하게 된다. 이에따라, 냉매가 실린더(20)내로 유입되는 것이다. 한편, 공간(50)은 밀폐되어 있으므로, 이미 이 공간(50)으로 유입되어 있는 냉매는 압축되어 진다. 이 암축과정은 제6b도에 도시된 바와같이, 베인(31)(33)이 수평축(X-X)에 대해 45°에 위치한 곳에 도달할 때까지 계속된다.
제6b도는 공간(50)에서 압축된 냉매가 토출되기 직전을 나타낸 것으로서, 공간(40)으로는 흡입구(17)를 통하여 냉매가 계속해서 유입되고 공간(50)내의 냉매는 계속 압축된다.
실린더(20)가 중심 0를 중심으로 회전함과 동시에 베인(31)(33)의 돌기(73)는 안내홀(83)의 내측부에 닿고, 베인(31)의 돌기(71)은 안내홀(81)의 외측부에 닿게됨에 따라 실린더(20)의 회전력이 베인안내링(80)에 전달된다. 따라서, 베인(33)(31)이 중심 0주위를 회전함에 따라, 베인안내링(80)은 중심 P주위를 회전한다. 이후, 베인(31)(33)이 계속 회전하여 제6b도에 도시된 위치를 넘어서기 시작하면, 공간(50)에서 압축되어진 냉매는 토출홈(37)을 통하여 점선으로 표시된 토출구(13)로 토출된다.
제6c도는 베인(31)(33)이 수평축(X-X)에 대해 90°에 위치한 것을 나타낸 도면으로서, 공간(40)은 밀페되면서 냉매가 더 이상 유입되지 않으며, 수평축(X-X)의 하부의 수직축(Y-Y)의 좌측이 만나서 이루어지는 지점에는 새로운 공간(60)이 형성된다. 이때, 공간(50)에서는 계속해서 냉매가 압축되어지면서 외부로 토출된다. 이때에도 베인의 각 돌기(73)(71)가 안내홀(83)(81)에 앞서 말한 방식대로 닿면서 실린더(20)의 회전력이 베인안내링(80)에 전달된다.
제6c도 이후에서는 공간(40)에 있었던 냉매가 압축되고, 공간(50)내의 냉매는 계속해서 압축되면서 토출되며, 공간(60)내로는 냉매가 흡입구(17)를 통하여 유입된다.
제6d도는 베인(31)(33)이 앞서 말한 방식대로 베인안내링(80)과 함께 회전하여 수평축(X-X)에 대해 135˚에 위치한 것을 나타낸 것으로, 공간(40)은 밀폐되어지고 그 공간(40)내의 냉매는 점차 압축되어진다. 또한, 공간(50)내의 냉매는 계속해서 토출구(13)를 통하여 토출되고, 공간(60)내로 흡입구(17)를 통하여 냉매가 계속 유입된다.
이후 실린더(20)가 계속해서 실선의 화살표방향으로 회전하면, 베인(31)(33)이 제6도와 같은 상태로 위치하게 된다. 본 발명의 압축기는 상기한 과정을 반복하면서 차례로 냉매를 흡입하고, 흡입된 냉매를 압축하며, 압축된 냉매를 토출하는 것이다.
상술한 바와같이, 본 발명에 따른 압축기는 실린더(20)의 회전과 함께 베인(31)(33)이 베인안내링(80)의 안내를 받아서 롤러(27)의 외주면에 압축력없이 오일막을 개재하여 접촉된 상태로 회전되므로, 베인(31)(33)과 롤러(27)의 외주면사이에 마모가 발생하지 않는 것이다.
따라서, 본 발명에 따른 압축기는 장기간 사용하여도 베인(31)(33)과 롤러(27)의 외주면사이에 틈이 생기지 않아서 압축효율과 토출효율이 향상되며, 상기의 부품들을 반영구적으로 사용할 수 있어서 압축기의 신뢰성이 향상되는 효과가 있는 것이다.

Claims (3)

  1. 절개부(41)(43)와 토출홈(35)(37)이 형성되며 상방이 개방되고 하부에는 회전축(21)이 돌출된 실린더(20)와, 상기 실린더(20)의 중심축(0)으로부터 거리(E)만큼 편심된 위치에 편심축(19)이 구비되어서 상기 실린더(20)의 상부를 밀폐시키는 고정부(10)와, 상기 고정부(10)의 편심축(19)에 배설되는 롤러(27)와, 상기 롤러(27)와의 면접촉에 의해 상기 실린더(20)의 내부를 적어도 하나이상의 공간으로 구획시키는 베인(31)(33)으로 이루어진 로타리압축기에 있어서, 상기 베인(31)(33)의 후단에 상방으로 돌출된 돌기(71)(73)와, 상기 돌기(71)(73)를 수용하는 안내홀(81)(83)이 형성되어서 상기 베인(31)(33)이 상기 롤러(27)의 외주면에 접촉한채 회전되도록 안내하며 상기 베인(31)(33)의 후단에 배치된 베인안내링(80)으로 이루어진 것을 특징으로 하는 로타리압축기.
  2. 청구항 제1항에 있어서, 상기 고정부(10)의 하면에는, 상기 베인안내링(80)이 회전자유롭도록 상기 베인안내링(80)을 가이드하는 원홈(14)이 형성된 것을 특징으로 하는 로타리압축기.
  3. 청구항 제1항에 있어서, 상기 베인안내링(80)의 안내홀(81)(83)의 길이는, 상기 실린더(20)의 중심축(0)으로부터 상기 편심축(19)의 중심축( P)의 거리(E)의 2배인 것을 특징으로 하는 로타리압축기.
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