KR100290712B1 - 로터리압축기의냉매누설방지구조 - Google Patents

Abstract

본 발명은 로터리 압축기의 냉매 누설 방지 구조에 관한 것으로서, 특히 베인의 헤드를 통해 압축실로부터 흡입실로 냉매가 누설되는 현상을 방지하여 압축기의 효율을 향상시키는데 그 목적이 있다.

이러한 목적을 달성하기 위해 본 발명은 축의 하부에 편심 축설되어 축의 회전에 따라 냉매를 흡입, 압축, 토출하는 편심 롤러와, 상기 편심 롤러의 작용 공간이 되는 실린더와, 상기 편심 롤러의 회전에 따라 실린더에 형성되어 있는 슬롯내를 왕복 운동하면서 흡입실과 압축실을 분리하는 베인과, 상기 실런더를 지지하는 상, 하 베어링으로 구성된 로터리 압축기의 압축기구부 구성에 있어서, 상기 베인의 높이를 실린더의 높이 보다 크게 구성하고, 상기 상, 하 베어링에는 홈을 형성하여 베인이 이 홈 내에서 작동하도록 한 것이다.

Description

로터리 압축기의 냉매 누설 방지 구조{Refrigerant leakage preventing structure of rotary compressor}

본 발명은 로터리 압축기의 베인에 관한 것으로서, 특히 베인의 헤드를 통한 냉매의 누설을 방지하거나 급격히 저감시키기 위한 베인의 냉매 누설 방지 구조에 관한 것이다.

일반적인 로터리 압축기는 도 1 에 도시된 바와 같이, 압축기의 외관을 이루는 밀폐용기(1)내에 압축기구부와, 이를 구동하는 전동기구부로 구성하였다.

상기 전동기구부는 전원이 인가되면 자력을 발생하는 고정자(2)와, 상기 고정자(2)의 자력에 의해 회전하는 회전자(3)와, 상기 회전자(3)에 압입되어 회전자(3)와 같이 회전하는 크랭크축(4)으로 구성하였다.

상기 압축기구부는 전동기구부의 하부에 위치하며, 도 2 에 도시된 바와 같이 냉매가 흡입 및 압축되는 원통형의 실린더(5)와, 크랭크축(4) 하부에 편심 축설되어 실린더(5) 내주면을 따라 공전하면서 냉매를 흡입 및 압축하는 롤러(6)와, 상기 롤러(6)에 의해 실린더(5)의 슬롯(7) 내를 상, 하 운동하면서 흡입실(8)과 압축실(9)을 분리하는 베인(10)으로 구성하였다.

그리고, 크랭크축(4)을 지지하는 메인 베어링(11) 및 서브 베어링(12)이 실린더(5)의 상, 하부에 조립되어 있고, 롤러(8)가 일정각이 되면 냉매가 흡입되는 흡입구(13)가 실린더(5)의 흡입실(8)측을 관통하며, 롤러(6)에 의해 실린더(5)의 슬롯(7) 내를 상, 하 운동하는 베인(10)에 복원력을 제공하는 베인 스프링(14)이 베인(10)과 연결되어 있고, 실린더(5) 내에서 압축된 냉매를 토출하는 반달형의 토출구(15)가 실린더(5)의 압축실(9)측에 위치하고 있다.

이와 같이 구성된 로터리 압축기에 전원이 인가되면 고정자(2)와 회전자(3) 사이에 유도전류가 발생하여 회전자(3)가 회전하게 되고, 상기 회전자(3)의 회전에 따라 회전자(3)에 압입된 크랭크축(4)이 회전하게 된다.

상기 크랭크축(4)의 회전에 따라 크랭크축(4) 하부에 편심 축설된 롤러(6)가 실린더(5)의 내주면을 따라 공전운동을 하게 되는데, 이때 베인(10)은 롤러(6)의 회전에 따라 실린더(5)의 슬롯(7) 내를 상, 하 운동하면서 흡입실(8)과 압축실(9)을 분리하게 된다.

한편, 롤러(6)가 회전하기 시작하면 흡입력이 발생하여 냉매가 실린더(5)의 흡입구(13)를 통해 실린더(5) 내로 유입되고, 롤러(6)가 일정각 이상으로 회전하게 되면 냉매의 압축이 시작되며, 상기 롤러(6)의 회전각이 200°근방에 왔을 때 압축실(9)내의 압력이 토출압과 같거나 커지게 되어 토출구(15)의 밸브(도면상에 미도시)가 열리고, 토출이 이루어지게 된다.

이때, 도 3 에 도시된 바와 같이 베인(10)에 의해 분리되는 흡입실(8)과 압축실(9)의 압차에 의해 베인(10)의 헤드를 통해 압축실(9)에서 흡입실(8) 방향으로 냉매가 누설되는 현상이 발생된다.

이와 같은 냉매 누설현상은 토출개시점을 중심으로 축회전이 360°로 완료되기 까지 계속되며, 이 부근에서 흡입실(8)과 압축실(9)의 압차가 가장 크게 발생됨을 알 수 있다.

이 때문에 흡입실(8)의 냉매는 압축실(9)로부터 누설된 냉매에 의해 가열되어 체적효율의 손실이 유발되고, 압축실(9)내 냉매가 흡입실(8)로 누설됨으로써 압축 효율이 감소된다.

이와 같은 문제점을 해결하기 위해 베인(10) 헤드와 메인 베어링(11) 및 서브 베어링(12)의 틈새를 줄이고, 이 틈새에 오일을 충진시켜 윤활 작용 및 실링 작용을 하도록 하고 있다.

그러나, 이와 같은 실링 방법으로는 압축실과 흡입실 압차에 의해 발생하는 누설을 근본적으로 해결하기 어렵게 되며, 또한 대체 냉매 등 기존 R22냉매에 비해 흡입실과 압축실의 차압이 큰 냉매의 사용시에는 이와 같은 누설에 의해 성능이 급격히 감소되는 문제점이 있었다.

본 발명은 이러한 점을 감안하여 베인의 높이를 실린더 높이 보다 크게 형성하고, 메인 베어링 및 서브 베어링에 홈을 가공하여 베인이 이 홈내에서 운동하도록 함으로써 베인의 헤드를 통해 압축실로부터 흡입실로 냉매가 누설되는 현상을방지하여 압축기의 효율을 향상시키는 데 그 목적이 있다.

도 1 은 일반적인 로터리 압축기의 구성도.

도 2 는 종래 로터리 압축기의 압축기구부 상세도.

도 3 은 종래 로터리 압축기의 누설현상을 나타낸 부분 상세도.

도 4 는 본 발명에 의한 로터리 압축기의 압축기구부 구성도.

도 5 는 본 발명에 의한 메인 베어링으로서,

(가)는 평면도.

(나)는 단면도.

도 6 은 본 발명에 의한 서브 베어링으로서,

(가)는 평면도.

(나)는 단면도.

도 7 은 본 발명에 의한 실링재로서,

(가)는 스프링 실링재 분리형.

(나)는 스프링 단독형.

(다)는 스프링 실링재 일체형.

*** 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 ***

101 : 축 102 : 롤러

103 : 실린더 104 : 베인

105 : 베인 스프링 106 : 메인 베어링

107 : 서브 베어링 108, 108' : 홈

109, 109', 109" : 실링재

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 축의 하부에 편심 축설되어 축의 회전에 따라 냉매를 흡입, 압축, 토출하는 편심 롤러와, 상기 편심 롤러의 작용 공간이 되는 실린더와, 상기 편심 롤러의 회전에 따라 실린더에 형성되어 있는 슬롯내를 왕복 운동하면서 흡입실과 압축실을 분리하는 베인과, 상기 실런더를 지지하는 메인 및 서브 베어링으로 구성된 로터리 압축기의 압축기구부에 있어서, 상기 실린더의 슬롯에 끼워지는 베인을 상기 실린더의 상측과 하측으로 돌출되도록 상기 베인의 높이를 실린더의 높이보다 크게 형성하고, 상기 메인 및 서브베어링에는 상기 실린더의 상측과 하측으로 돌출된 베인이 끼워져 이동되는 홈이 형성되는 것을 특징으로 한다.

이하, 본 발명의 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 4 는 본 발명에 의한 로터리 압축기의 압축기구부 구성도로서, 축(101)의 하부에 편심 축설되어 상기 축(101)의 회전에 따라 냉매를 흡입, 압축, 토출하는 편심 롤러(102)와, 상기 편심 롤러(102)의 작용 공간이 되는 실린더(103)와, 상기 편심 롤러(102)의 회전에 따라 실린더(103)에 형성되어 있는 슬롯(도면상에 미도시)내를 왕복 운동하면서 흡입실과 압축실을 분리하는 베인(104)과, 상기 베인(104)을 탄성 지지하는 베인 스프링(105)과, 압축기구부를 지지하는 메인 베어링 (106)및 서브 베어링(107)으로 구성된다.

상기 슬롯에 끼우져 이동되는 베인(104)은, 상기 실린더(103)의 상측과 하측으로 돌출되도록 실린더(103) 보다 높게 형성된다.

그리고, 상기 메인 베어링(106) 및 서브베어링(107)에는 상기 실린더(103)보다 높게 형성된 베인(104)의 상부와 하단이 끼워져 왕복이동되는 홈(108)(108')이 형성된다. 상기 홈(108)(108')의 깊이는 초기에 냉매의 누설이 적도록 설계한다.

또한, 상기 베인(104)과 베어링(106)(107)의 접촉면적을 줄이기 위해 베인(104)의 홈 접촉부를 2단가공하여 이 부분이 홈(108)(108')에 삽입되도록 하고, 상기 홈(108)(108')의 롤러(102)측 끝단에는 도 7 과 같이, 실링재(109)(109')(109")를 부착하여 베인(104)이 상부로 이동할 때 롤러(102)에 의한 냉매의 누설을 방지하도록 한다.

이와 같이 구성된 상태에서 축(101)이 회전하게 되면 상기 축(101)의 하부에 축설된 편심 롤러(102)가 실린더(103) 벽면을 따라 자전 및 공전하면서 냉매를 흡입, 압축, 토출하게 되고, 베인(104)은 롤러(102)의 회전에 따라 슬롯내를 왕복운동하면서 흡입실과 압축실을 분리하게 된다.

이때, 베인(104)의 높이를 실린더(103) 높이 보다 크게 형성하고, 메인 베어링(106) 및 서브 베어링(107)에 베인(104)이 운동할 수 있는 홈(108)(108')을 형성하게 되어 베인(104)은 메인 베어링(106) 및 서브 베어링(107)에 형성되어 있는 홈(108)(108')내에서 운동하게 되며, 베인(104)의 헤드면이 이 홈(108)(108')에 둘러 싸여 있는 형상이 된다.

이에 따라, 축(101)이 일정각 이상 회전하여 흡입실과 압축실에 압차가 발생할 때에도 압축된 냉매는 베인(104)의 헤드면을 통해 누설되기 어렵게 된다.

한편, 베어링(106)(107)과 베인(104)의 접촉면적이 넓으면 마찰력이 크게 발생하여 압축기의 효율 저하가 유발되므로 마찰력을 최소한으로 하도록 직사각형, 또는 실린더형 등의 형태로 베인(104)의 홈 삽입부를 2단 가공하여 이 부분이 홈(108)(108') 내에서 운동하도록 한다.

또한, 베인(104)이 상부(180°)로 운동하여 이동하는 경우 롤러(102)의 헤드면에 베어링(106)(107)의 홈(108)(108')이 위치하게 되므로 롤러(102)내에 있는 냉매의 누설 우려가 발생되는데, 이를 해결하기 위해 홈(108)(108')의 롤러(102)측 끝단에 테프론 계열 또는 황동 계열의 실링재(109)(109')(109")를 부착하여 사용하게 된다.

여기서, 상기 실링재(109)는 도 7 과 같이 스프링과 실링재 분리형(109), 실링재 단독형(109'), 스프링과 실링재 일체형(109") 등의 여러 형태로 사용가능하다.

본 발명의 다른 실시예로 베인(104)에 홈(108)(108')을 가공하고, 메인 베어링(106) 및 서브 베어링(107)에 돌부를 2단 가공하여 이 돌부가 베인(104)의 홈(108)(108') 내에서 운동하도록 하여 동일한 효과를 얻는 방법도 있다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명은 베인의 높이를 실린더 높이 보다 크게 구성하고, 메인 베어링 및 서브 베어링에 홈을 가공하여 베인이 이 홈 내에서 운동하도록 함으로써 베인의 헤드면을 통해 압축실 내의 냉매가 흡입실로 누설되는 현상을 방지하게 되어 압축효율 및 체적효율이 증가된다.

또한, 흡입실내로 냉매가 누설되지 않으므로 흡입성능이 증가되어 동일 조건하에서 단위 시간당 질량유동량이 증가되기 때문에 냉방능력이 향상되는 효과가 있다.

Claims (6)

1. 축의 하부에 편심 축설되어 축의 회전에 따라 냉매를 흡입, 압축, 토출하는 편심 롤러와, 상기 편심 롤러의 작용 공간이 되는 실린더와, 상기 편심 롤러의 회전에 따라 실린더에 형성되어 있는 슬롯내를 왕복 운동하면서 흡입실과 압축실을 분리하는 베인과, 상기 실런더를 지지하는 메인 및 서브 베어링으로 구성된 로터리 압축기의 압축기구부에 있어서,

   상기 실린더의 슬롯에 끼워지는 베인을 상기 실린더의 상측과 하측으로 돌출되도록 상기 베인의 높이를 실린더의 높이보다 크게 형성하고, 상기 메인 및 서브베어링에는 상기 실린더의 상측과 하측으로 돌출된 베인이 끼워져 이동되는 홈이 형성되는 것을 특징으로 하는 로터리 압축기의 냉매 누설 방지 구조.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 베인과 베어링의 접촉면적을 작게 하기 위하여 베인의 헤드면을 2단 가공하여 구성하고,

   이 가공부가 베어링의 홈에 삽입되는 것을 특징으로 하는 로터리 압축기의 냉매 누설 방지 구조.
3. 제 1 항에 있어서,

   상, 서브 베어링 홈의 롤러측 끝단에는 실링재가 부착된 것을 특징으로 하는 로터리 압축기의 냉매 누설 방지 구조.
4. 제 3 항에 있어서,

   상기 실링재는 테프론 계열, 황동 계열 등 철계 또는 비철계를 포함하는 것을 특징으로 하는 로터리 압축기의 냉매 누설 방지 구조.
5. 제 3 항에 있어서,

   상기 실링재의 형태는 스프링 실링재 분리형, 실링재 단독형, 또는 스프링 실링재 일체형을 포함하는 것을 특징으로 하는 로터리 압축기의 냉매 누설 방지 구조.
6. 제 1 항에 있어서,

   상기 베인의 상, 하부에 홈을 형성하고,

   상, 서브 베어링에는 돌부를 형성하여 이 돌부가 베인의 홈에 끼워진 상태로 작동하도록 한 것을 특징으로 하는 로터리 압축기의 냉매 누설 방지 구조.

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